[發(fā)明專利]校準(zhǔn)試塊以及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310010896.7
• 申請(qǐng)日: 2013-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN103217484A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T·瓊斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 空中客車運(yùn)營(yíng)有限公司
• 主分類號(hào): G01N29/30
• 分類號(hào): G01N29/30
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 白皎

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種校準(zhǔn)試塊和校準(zhǔn)方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于相控陣超聲波測(cè)試掃描儀的信號(hào)靈敏度校準(zhǔn)試塊和用來(lái)校準(zhǔn)相控陣超聲波測(cè)試掃描儀的信號(hào)靈敏度的方法。

背景技術(shù)

可使用超聲波測(cè)試對(duì)材料的不可見區(qū)域例如零部件、焊點(diǎn)和復(fù)合材料的內(nèi)部進(jìn)行分析。這類無(wú)損測(cè)試使用聲波的反射來(lái)檢測(cè)故障和在過(guò)程中不損壞零部件很難檢測(cè)的特征。在航空領(lǐng)域，超聲波測(cè)試是在制造時(shí)和維護(hù)期間常用的測(cè)試材料完整性的技術(shù)。

相控陣超聲波測(cè)試掃描儀通常包括具有多個(gè)傳感器元件的傳感器。傳感器元件的陣列可被選擇性地激發(fā)以將多個(gè)單獨(dú)的波陣面發(fā)射到測(cè)試材料中。這些波陣面構(gòu)造上破壞性地結(jié)合到材料中，產(chǎn)生穿過(guò)材料并反射出其中的裂縫、間斷等等的主波陣面。這種裂縫、間斷等等在這里將被稱為“目標(biāo)特征”。主波陣面被認(rèn)為限定出射束。通過(guò)以特定的順序啟動(dòng)成組的傳感器元件，可使該射束動(dòng)態(tài)地穿過(guò)掃描包絡(luò)。該順序和有關(guān)參數(shù)（例如電壓）有時(shí)被稱為一“聚焦法則（focal?law）”。

主波陣面在多個(gè)連續(xù)射束角處的信號(hào)響應(yīng)可通過(guò)掃描儀組合以形成與掃描包絡(luò)對(duì)應(yīng)的二維“S-Scan”圖像。這類掃描儀在本領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)為“扇形”或者“角度”掃描。這種掃描儀的傳感器具有中心傳動(dòng)軸線并且包跡線從該中心軸線伸出的量可以例如+50°>-50°或者+70°>+50°，不過(guò)該包跡線可以以例如中心面的平面或者測(cè)試目標(biāo)的軸線為基準(zhǔn)進(jìn)行表示。掃描包跡線在正反兩個(gè)方向上延伸時(shí)被稱為“橫向”掃描。

雖然這有利于增加掃描包跡線的尺寸，但是由于由激發(fā)傳感器產(chǎn)生的主波陣面的幅值在經(jīng)過(guò)包跡線時(shí)改變，這樣做是有問(wèn)題的。因此，來(lái)自距中心軸線一個(gè)角度的目標(biāo)特征的響應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度與來(lái)自距中心軸線另一角度的同一目標(biāo)特征的響應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度不同。這會(huì)導(dǎo)致在使傳遞給掃描儀的使用者的信號(hào)響應(yīng)可視化時(shí)來(lái)自值域的信號(hào)幅度損失，當(dāng)實(shí)際上兩個(gè)目標(biāo)特征具有相同尺寸并且距傳感器等距時(shí)，所述+50°的目標(biāo)特征小于在所述+20°的目標(biāo)特征。

一些超聲波測(cè)試掃描儀可以通過(guò)提供靈敏度校準(zhǔn)功能來(lái)彌補(bǔ)上述問(wèn)題。一個(gè)實(shí)施例是Olympus銷售的Omniscan?MX掃描儀。靈敏度校準(zhǔn)方法一般情況下包括沿著設(shè)有橫向鉆孔的“校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)”試塊移動(dòng)傳感器，以及使用來(lái)自橫向鉆孔的信號(hào)響應(yīng)來(lái)校準(zhǔn)傳感器元件的控制信號(hào)。然而，即使按照這種靈敏度校準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)寬掃描包跡線的信號(hào)響應(yīng)比希望的更不規(guī)則。按照這個(gè)，使用傳感器掃描單獨(dú)的“檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)”試塊以設(shè)置超聲波測(cè)試掃描儀的標(biāo)準(zhǔn)增益，使得該增益處于尋找目標(biāo)特征的合適水平。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一方面提供一種用來(lái)校準(zhǔn)角度掃描相控陣超聲波測(cè)試掃描儀的信號(hào)靈敏度的校準(zhǔn)試塊。角度掃描相控陣超聲波測(cè)試掃描儀被設(shè)置為在經(jīng)過(guò)掃描包跡線的多個(gè)連續(xù)射束角處產(chǎn)生主波陣面。該校準(zhǔn)試塊可以由傳聲材料制成。該校準(zhǔn)試塊可包括具有外周邊緣的第一主表面。該校準(zhǔn)試塊可以包括第二主表面。該校準(zhǔn)試塊可以包括設(shè)在第一和第二主表面的大體平面之間的校準(zhǔn)表面。該校準(zhǔn)表面可被配置為以大體圓弧狀延伸，從而與中心軸線大體等距。第一主表面的外周邊緣與中心軸線間隔開的距離比校準(zhǔn)表面與中心軸線間隔開的距離大。該校準(zhǔn)試塊可以包括聲學(xué)聯(lián)接到超聲波測(cè)試掃描儀的超聲傳感器的輸入表面。該校準(zhǔn)試塊可以被設(shè)置為將傳感器定位成使得主波陣面從傳感器到校準(zhǔn)表面的路徑長(zhǎng)度對(duì)于經(jīng)過(guò)掃面包跡線的每個(gè)射束角都大體相等。

因此，該校準(zhǔn)試塊可被用來(lái)校準(zhǔn)具有信號(hào)靈敏度校準(zhǔn)程序的角度掃描相控陣超聲波測(cè)試掃描儀的信號(hào)靈敏度。可經(jīng)過(guò)小于或等于校準(zhǔn)表面的角度延伸的掃描包跡線進(jìn)行校準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)表面可被認(rèn)為限定出聲學(xué)反射“凸肩”，可設(shè)計(jì)該凸肩尺寸以使該校準(zhǔn)試塊可用作信號(hào)靈敏度校正以及另外用來(lái)設(shè)定合適增益水平的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，因此簡(jiǎn)化校準(zhǔn)過(guò)程。

輸入表面相對(duì)于校準(zhǔn)表面的中心軸線可以是大體上平行的。

輸入表面相對(duì)于校準(zhǔn)表面的切面可以是平行的。

可以根據(jù)設(shè)置該掃描儀所要檢測(cè)的缺陷選擇該校準(zhǔn)表面的尺寸。

該標(biāo)準(zhǔn)表面具有半圓形輪廓。這有利于使根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的校準(zhǔn)試塊被用來(lái)校準(zhǔn)經(jīng)過(guò)掃描包跡線的信號(hào)靈敏度，掃描包跡線大于+50°>-50°并且在某些情況下可以接近+90°>-90°。第一主表面的外周邊緣與中心軸線間隔開的距離比所述校準(zhǔn)表面與中心軸線間隔開的距離大中心軸線和校準(zhǔn)表面之間的距離的至少四分之一。

本發(fā)明的第二方面提供一種根據(jù)第一方面的校準(zhǔn)試塊的用途，該校準(zhǔn)試塊用來(lái)校準(zhǔn)信號(hào)靈敏度和相控陣超聲波測(cè)試掃描儀的增益。