[發明專利]柔電超聲換能器成像系統

在審

• 申請號: 202210068612.9
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114798398A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 莫爾塔扎·薩法伊
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;G01B17/02;G01N29/06;G01N29/24
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 劉瑞賢

本申請公開了一種柔電超聲換能器成像系統，包括聚四氟乙烯(PTFE)層、多個柔電UT換能器以及多路復用器。PTFE層包括前表面和后表面，并且多個柔電UT換能器附接至PTFE層的后表面。每個UT換能器具有前端和后端，并且每個柔電UT換能器的前端附接至PTFE層的后表面。柔電UT換能器沿著PTFE層的后表面布置為二維陣列，并且每個柔電UT換能器被配置為在PTFE層的后表面的法線方向上振動。多路復用器與每個柔電UT換能器信號通信，其中，柔電UT換能器夾在多路復用器與PTFE層之間。

技術領域

本公開涉及成像系統，并且更具體地涉及超聲成像系統。

背景技術

已知的超聲無損測試應用針對物體和/或物體上的材料層的探傷和厚度測定利用高頻聲波。這些應用利用包括多個超聲換能器(UT換能器)的測試系統，其中每個UT換能器通常是產生、傳輸并接收高頻聲波的小探針?？梢越M合這些小探針以形成較大的探針相位陣列，其產生轉向的聲束以執行超聲無損檢測。

不幸的是，已知的UT換能器由壓電晶體致動器制成。這些致動器是脊狀壓電晶體，其需要高電壓以看到由于移動而導致的電極化改變。此外，這些已知的壓電晶體的硬度和尺寸限制了它們用于便攜式UT成像系統，便攜式UT成像系統可以用于具有不同表面的物體的缺陷檢測和厚度矯正。因此，需要用于解決這些問題的UT成像傳感器。

發明內容

公開了一種柔電(flexoelectricity)超聲(UT)換能器成像系統，包括聚四氟乙烯(PTFE)層、多個柔電UT換能器以及多路復用器。PTFE層包括前表面和后表面，并且多個柔電UT換能器附接至PTFE層的后表面。多個柔電UT換能器中的每個UT換能器具有前端和后端，并且每個UT換能器的前端附接至PTFE層的后表面，其中，PTFE層被配置為每個UT換能器的前端的音頻膜。多個柔電UT換能器沿著PTFE層的后表面布置為二維陣列，并且每個UT換能器被配置為在PTFE層的后表面的法線方向上振動。多路復用器與每個UT換能器信號通信，其中，多個柔電UT換能器夾在多路復用器與PTFE層之間。

在操作實例中，柔電UT換能器成像系統被放置在檢驗部件上，覆蓋該部件。利用多路復用器將第一組電壓施加到多個柔電UT換能器，以在多個柔電UT換能器中產生振動。多個柔電UT換能器和PTFE層的振動產生向用PTFE層檢驗的部件傳遞的聲波。然后用PTFE層從受檢驗部件接收多個反射聲波，該反射聲波使柔電UT換能器振動并產生由多路復用器接收的第二組電壓。然后，多路復用器將對應于二維陣列內的每個UT換能器的像素數據傳輸到控制器，以產生受檢驗部件的完整圖像。

在查看下面的附圖和詳細描述之后，本發明的其它裝置、設備、系統、方法、特征和優點對于本領域技術人員來說將是顯而易見的。意圖將所有這樣的附加裝置、設備、系統、方法、特征和優點包括在本描述中，在本發明的范圍內，并由所附權利要求保護。

附圖說明

通過參考下面的附圖可以更好地理解本發明。圖中的組件不一定按比例繪制，而是強調說明本發明的原理。在圖中，相似的參考數字在不同視圖中表示相應的部分。

圖1是根據本公開的柔電UT換能器成像系統的實施方式的示例的系統框圖。

圖2是根據本公開的柔電UT換能器成像系統的側視圖，如圖1所示，放置在受檢驗的非線性部件上。

圖3是根據本公開的沿著圖1和圖2所示的聚四氟乙烯(PTFE)層的后表面的多個柔電UT換能器的分布的實施例的系統框圖。

圖4A是根據本公開的處于靜止狀態的UT換能器的實施方式的示例的系統框圖，如圖1至圖3所示。

圖4B是根據本公開的處于有源低頻狀態的UT換能器的系統框圖，如圖1至圖4A所示。

圖4C是根據本公開的處于有源高頻狀態的UT換能器的系統框圖，如圖1至圖4B所示。