CN101388209B - 用于声阻尼的合成物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于声阻尼的合成物。在本发明的一个实施例中，公开了一种用于具有楔形体的超声探针中的阻尼楔形物的合成物，该合成物包括：粘弹性材料，具有至少大约5％的弹性模量的虚部对实部的比率，以及小于所述楔形体的声阻抗的声阻抗；以有效量形式的细丝形状的填料，用以在所述粘弹性材料中提供好的分散能力并且基本上使所述阻尼楔形物的声阻抗与所述楔形体相匹配；以及以有效量形式的粘性增强剂，用以增大所述合成物的粘度，以便通过避免所述细丝形状的填料沉淀从而保持所述细丝形状的填料的同质分布。

Description

用于声阻尼的合成物

相关申请的交叉参考

本申请要求于2007年8月17日申请的美国临时专利申请No.60/956,415的优先权。

技术领域

本申请通常涉及用于声阻尼的合成物，比如但不局限于用于超声探针的阻尼楔形物中的那些合成物。

背景技术

具有相位阵列换能器的超声探针以倾斜的角度将声波注入被测试目标，以便为了裂纹缺陷而检查测试目标。当倾斜角度大于第一临界角时，依据斯内尔定律，纵波将消失，并且仅新的被转换的横波在被测试目标中传播。纯波模式的简单性大大有益于超声检查。用于被测试目标的声波优选是横波。具有大于第一临界角的角度的楔形物通常被连接至换能器，以便在被测试目标中产生横波。然而，通过换能器产生的纵波的一部分被从楔形体-测试目标界面反射。如果楔形物中的这些纵波的多个反射在被阵列换能器接收之前不被消除，纵波回波在从接收的超声横波回波生成的图像中产生噪声。

横波超声探针典型地具有连接至相对于楔形体表面的成角度的表面上的超声换能器的楔形体，该楔形体表面将接触被测试目标，并且阻尼楔形物安装于相对于换能器的楔形体的前侧上。提供阻尼楔形物来用于尽可能多地减小来自接收的超声信号的纵波反射或回波。阻尼楔形物必须不但衰减以dB每英寸衰减(dB/in.)形式测量的超声信号，而且匹配以Mrayl形式测量的楔形体的阻抗，同时是充分刚性的，以便被加工，并且以便保持它的形状，其可以从用于获得阻尼楔形物的考虑中排除多种物质。

阻尼楔形物的衰减和/或阻抗匹配常常不是最佳的。图1和图2描述了与现有技术相关的问题。图1示出了当通过阻尼楔形物10的衰减是不充分时候的情况。在这种情况中，超声探针50具有换能器30，该换能器产生纵(L)波。纵波(L)的一部分被转换成横波(S)，当它们入射到楔形体20和被测试目标40之间的界面时。被转换的横波(S)通过被测试目标40。其间，从楔形体-测试目标界面35反射纵波(L)进入现有技术的阻尼楔形物10，并且随后穿过楔形体-阻尼楔形物界面15和楔形体20返回的回波仍足够强，以被换能器30接收。如通过图2所述的，当现有技术的阻尼楔形物10和楔形体20之间的阻抗匹配弱时，纵波(L)从带有现有技术的阻尼楔形物10的楔形体-阻尼楔形物界面15强地反射和回波。

这些问题的每一个导致不想要的纵波回波被换能器接收，并且产生噪声信号。当超声频率变得较低时，由于来自阻尼的衰减具有与频率的直接关系的事实，噪声增大。低于4MHz的操作频率被期望用于利用超声波检查某些目标，但是，当利用已知的阻尼楔形物材料合成物时，来自未衰减纵波的噪声干扰该检查。例如大约1.5MHz至2MHz的较低频率比超过2MHz的频率提供更大的穿透深度，这在某些应用中是需要的。但是，已知的阻尼楔形物材料合成物不足以衰减来自纵波的噪声信号。

超声探针设计者可以利用三种机制来减小来自纵波的噪声-散射、吸收和超声几何发散。通过添加填料至阻尼楔形物材料合成物产生散射，以用于非相干地反射纵波。吸收通过将波能量转换成热，减小波长，并且吸收与使用的材料的粘弹性相关。几何发散利用在楔形体-阻尼楔形物界面中形成的v-沟槽。

可用的阻尼楔形物不提供较低频率处比如大约2MHz处的纵波的充分的阻尼。图3和4描述了通过现有技术的阻尼楔形物提供的频谱响应和衰减，该现有技术阻尼楔形物由从Mereco Technologies Group公司获得的浸入水中的.24英寸和.48英寸块的环氧树脂303构成，这里被称作“薄”和“厚”块。例如，厚块具有4MHz至2MHz操作频率之间的大约-40dB的频率响应范围。厚块和薄块都显示出4MHz处大约-80dB/in.，2MHz处仅-40dB/in.，以及1MHz处稍微大于-20dB/in.的总衰减。如图4中看出的，衰减函数基本上为线性的，具有大约-17.0(dB/in.)/MHz的斜率。

应用尺寸约束也限制阻尼楔形物的尺寸，并因此限制可用的以衰减不想要的声波的阻尼材料的量。例如，一些应用限制阻尼楔形物的尺寸至小于半英寸厚。因此，简单地添加材料至阻尼楔形物不是用于使阻尼更有效地的选择。阻尼楔形物材料合成物也必须是充分刚性的，它们可利用锯，磨床和其它工具加工。

因此，存在对于用于获得在相对低的超声频率处有效的阻尼楔形物的改进的超声阻尼楔形材料合成物的需要。此外，需要用于设计有效的超声阻尼楔形物的方法以用于最佳化不想要的声波的阻抗匹配和衰减。阻尼楔形物材料合成物必须充分刚性，以使其可被加工成有用的形状。

发明内容

在本发明的一个实施例中，公开了一种用于具有楔形体的超声探针中的阻尼楔形物的合成物，该合成物包括：粘弹性材料，具有至少大约5％的弹性模量的虚部对实部的比率，以及小于所述楔形体的声阻抗的声阻抗；以有效量形式的细丝形状的填料，用以在所述粘弹性材料中提供好的分散能力并且用以基本上使所述阻尼楔形物的声阻抗与所述楔形体相匹配；以及以有效量形式的粘性增强剂，用以增大所述合成物的粘度，以便通过避免所述细丝形状的填料沉淀而保持所述细丝形状的填料的同质分布。

附图说明

图1是现有技术超声探针的右侧正视图；

图2是现有技术超声探针的另一右侧正视图；

图3是示出了作为频率对振幅的函数的，对于通过两个不同厚度的现有技术阻尼楔形物传输的声信号的频谱响应的曲线图；

图4是示出了作为对于图3的现有技术阻尼楔形物以赫兹形式的操作频率的函数，以dB每英寸形式的声信号衰减的曲线图；

图5是本发明的一个实施例中超声探针的右侧正视图；

图6是示出了本发明的一个实施例(例1)中，作为频率对振幅的函数的，通过两个不同厚度的阻尼楔形物传输的声信号的频谱响应的曲线图；

图7是示出了作为对于图6的阻尼楔形物以赫兹形式的操作频率的函数的，以dB每英寸形式的声信号衰减的曲线图；

图8是示出了本发明的一个实施例(例2)中，作为频率对振幅的函数的，通过两个不同厚度的阻尼楔形物传输的声信号的频谱响应的曲线图；

图9是示出了作为对于图8的阻尼楔形物以赫兹形式的操作频率的函数的，以dB每英寸形式的声信号衰减的曲线图；

图10是示出了本发明的一个实施例(例3)中，作为频率对振幅的函数的，通过两个不同厚度的阻尼楔形物传输的声信号的频谱响应的曲线图；以及

图11是示出了作为对于图10的阻尼楔形物以赫兹形式的操作频率的函数，以dB每英寸形式的声信号衰减的曲线图；

图12是示出了本发明的一个实施例(例4)中，作为频率对振幅的函数的，通过两个不同厚度的阻尼楔形物传输的声信号的频谱响应的曲线图；以及

图13是示出了作为对于图12的阻尼楔形物以赫兹形式的操作频率的函数的，以dB每英寸形式的声信号衰减的曲线图。

具体实施方式

现在参照附图，其中类似的参考数字用于表示相同或相关的元件，图5描述了超声有角度射束类型探针50，该探针具有以相对于被测试目标40的表面的一定角度装配在楔形体或保护块20上的超声换能器30。以大于依据斯内尔定律的第一临界角的角度装配换能器30，以便确保产生的纵波(L)将在楔形体-测试目标界面35处被转换成横波(S)。阻尼楔形物60在界面15处被连接至楔形体20。如于此所述和在附图中示出的用于超声楔形物的超声探针50、楔形体20以及阻尼楔形物60的结构和布置仅是描述性的。

如在图5的附图中示出的，由箭头S表示的横波在楔形体-测试目标界面35处从入射的纵波(L)转换，并且传播通过被测试目标40。由箭头L表示的纵波被反射离开被测试目标40的表面，穿过楔形体-阻尼楔形物界面15，并开始在阻尼楔形物60中衰减。阻尼楔形物60的衰减特性是这样的：在再次从阻尼楔形物60侧达到楔形体-阻尼楔形物界面15之前，纵波L被完全阻尼或衰减。由于纵波L被完全衰减，在由换能器30接收的超声回波中不存在噪声分量，并因此可以获得来自不想要的超声纵波的没有噪声的图像。

阻尼楔形物60产生消除纵波L反射的有益效应，因为阻尼楔形物60是与楔形体20的材料声阻抗匹配，同时利用吸收机制也提供高的声信号衰减，以使波能耗散成热。在阻尼楔形物60的一个实施例中，诸如但不局限于环氧树脂的粘弹性材料，其具有至少大约5％的弹性模量的虚部对实部的比率，以及具有小于楔形体20的阻抗的声阻抗以100重量份的量存在。阻尼楔形物60显示出显著大于-17.0(dB/in.)/MHz的衰减系数(例如在大约-65(dB/in.)/MHz)至大约-85(dB/in.)/MHz)之间的范围中)。下面的讨论将解释弹性模量分量与进一步选择的关系。

如可以理解的，对于粘弹性材料，弹性模量可被表达为复数：

E^*＝E′+iE″(1)

其中，E’是储能模量，并且E”是损耗模量。

对于纯弹性材料，方程(1)的虚部是零，并因此不存在损耗或衰减。粘弹性材料的损耗模量从不是零。因此E”越大，吸收或衰减越大。典型地，更粘或更软的材料提供更大的粘弹性，并因此提供更高的衰减。

粘弹性材料中的波传播是一个多维问题，但是为了简化其可被视为一维问题：

$\frac{d^{2}u}{{\mathrm{dx}}^2}=\frac{1}{c^{*}{\left(\mathrm{i\ω}\right)}^2}\frac{d^{2}u}{{\mathrm{dt}}^2}---\left(2\right)$

位移u可被表达为沿着x-轴维的时间的函数：

$u(x,t)={\mathrm{Ae}}^{i(\mathrm{\ωt}-k^{*}x)}={\mathrm{Ae}}^{i(\mathrm{\ωt}-(k\′+\mathrm{ik}\′\′)x))}={\mathrm{Ae}}^{k\′\′x}{e}^{i(k\′x-\mathrm{\ωt})}={\mathrm{Ae}}^{-\mathrm{\α}\left(\mathrm{\ω}\right)x}{e}^{i(\frac{\mathrm{\ω}}{c\left(\mathrm{\ω}\right)}x-\mathrm{\ωt})}---\left(3\right)$

其中k^*是源自阻尼材料的粘弹性特性的复合波数，并且α(ω)是衰减系数，其是复合波数k^*的虚部：

因此通过下式给出关于dB的衰减：

Attenuation(dB)＝201og₁₀(e^-α(ω)x)＝-α(ω)x201og₁₀(e)＝-8.69α(ω)x(6)

并且，对应地，衰减可被表达为对于粘弹性固有的复合材料特性的函数。衰减系数α(ω)是可被表达为下式的衰减系数：

$\mathrm{\α}\left(\mathrm{\ω}\right)=\mathrm{Im}[-\frac{\mathrm{\ω}}{c^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)}]---\left(7\right)$

其中复合纵波速度是：

$c_1^{*}=\sqrt{\frac{E^{*}(1-v^{*})}{\mathrm{\ρ}(1+{\mathrm{\υ}}^{*})(1-2{\mathrm{\υ}}^{*})}}---\left(8\right)$

其中v是泊松比，并且通过下式给出复合横波速度：

$c_2^{*}=\sqrt{\frac{G^{*}}{\mathrm{\ρ}}}---\left(9\right)$

因此，通过材料的速度和衰减可以表达粘弹性材料的复合特性。速度被表达为：

$c^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{1}{\frac{1}{c\left(\mathrm{\ω}\right)}-i\frac{\mathrm{\α}\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{\ω}}}---\left(10\right)$

杨氏模量被表达为：

$E^{*}=\left[\frac{3-4{\left(\frac{c_2^{*}}{c_1^{*}}\right)}^2}{1-{\left(\frac{c_2^{*}}{c_1^{*}}\right)}^2}\right]G^{*}=\left[\frac{3-4{\left(\frac{c_2^{*}}{c_1^{*}}\right)}^2}{1-{\left(\frac{c_2^{*}}{c_1^{*}}\right)}^2}\right]\·c_2^{*2}\·\mathrm{\ρ}=\left[\frac{3-4{\left(\frac{c_2\mathrm{\ω}-{\mathrm{ic}}_1{c}_2{\mathrm{\α}}_1}{c_1\mathrm{\ω}-{\mathrm{ic}}_1{c}_2{\mathrm{\α}}_2}\right)}^2}{1-{\left(\frac{c_2\mathrm{\ω}-{\mathrm{ic}}_1{c}_2{\mathrm{\α}}_1}{c_1\mathrm{\ω}-{\mathrm{ic}}_1{c}_2{\mathrm{\α}}_2}\right)}^2}\right]\·{\left(\frac{c_2\mathrm{\ω}}{\mathrm{\ω}-{\mathrm{ic}}_2{\mathrm{\α}}_2}\right)}^2\·\mathrm{\ρ}---\left(11\right)$

并且通过下式给出剪切模量：

$G^{*}={\mathrm{\μ}}^{*}=c_2^{*2}\·\mathrm{\ρ}={[\frac{1}{c_2\left(\mathrm{\ω}\right)}-i\frac{{\mathrm{\α}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{\ω}}]}^{-2}\·\mathrm{\ρ}={\left(\frac{c_2\mathrm{\ω}}{\mathrm{\ω}-{\mathrm{ic}}_2{\mathrm{\α}}_2}\right)}^2\·\mathrm{\ρ}---\left(12\right)$

其中c₁是纵波速度，并且c₂是横波速度。

下面，瑞利(Rayleigh)阻尼模型被认为产生阻尼损耗因数，该阻尼损耗因数可以用于评估材料粘弹性和衰减。用于动态系统的控制方程是：

$\left[M\right]\left\{\stackrel{\·\·}{D}\right\}+\left[C\right]\left\{\stackrel{\·}{D}\right\}+\left[K\right]\left\{D\right\}=\left\{R^{\mathrm{ext}}\right\}---\left(13\right)$

并且瑞利阻尼被表达为：

[C]＝α[M]+β[K](14)

其中临界阻尼的分数为：

$\mathrm{\ξ}=\frac{{\mathrm{\α}}_R}{2\mathrm{\ω}}+\frac{{\mathrm{\β}}_R\mathrm{\ω}}{2}---\left(15\right)$

并且其中α_R是质量比例因数，其阻尼较低的频率，并且由通过粘性流体的模型运动引起，并因此涉及绝对模型速度，同时β_R是刚度比例阻尼因数，其阻尼较高的频率，并涉及材料粘性特性，并且与应变率成比例。这导致阻尼损耗因数的表达式为：

$\mathrm{\η}=\frac{E\′\′}{E\′}=2\mathrm{\ξ}=2(\frac{{\mathrm{\α}}_R}{2\mathrm{\ω}}+\frac{{\mathrm{\β}}_R\mathrm{\ω}}{2})\≈{\mathrm{\β}}_R\mathrm{\ω}---\left(16\right)$

其中可以看出，对于给定的频率ω，弹性模量的虚部相对于弹性模量的实部的比率正比例于刚度比例阻尼因数。

依据本发明的实施例，具有至少大约5％的弹性模量的虚部对实部的比率和小于楔形体20的阻抗的粘弹性材料与具有细丝形状的填料组合，极大改进了声阻尼性能。这种粘弹性材料的非限制性例子包括环氧树脂(例如从MerecoTechnologies Group，公司可获得的环氧树脂，或者从Emerson&Cuming可获得的STYCAST1265A/B环氧树脂)。细丝形状的填料的非限制性例子包括无机晶须和纤维陶瓷。无机晶须和纤维陶瓷的非限制性例子包括玻璃纤维(例如从OwensCorning Co.可获得的731EC Milled)和氧化铝纤维(例如从3M Co.可获得的NEXTEL610)。以有效量形式提供细丝形状的填料，以便在粘弹性材料中提供好的分散能力，并从而使混合物的声阻抗基本上匹配楔形体20的声阻抗。导致纵波的小于大约6％的全反射的阻抗匹配是可接受的。以如用于增大混合物的粘性所需要的量添加粘性增强剂，并因此通过避免填料沉淀而保持细丝形状的填料的同质分布。粘性增强剂可以是具有小于1微米的微粒尺寸的无机填料。粘性增强剂的非限制性例子包括无定形硅(例如从Cabot Corp可获得的CAB-O-SIL未处理煅制氧化硅)。

下面的表1描述了具有用于本发明的几个实施例中的阻尼楔形物60的特性的合成物：

表1-阻尼楔形物材料合成物

在表1中，模量比列涉及粘弹性材料的弹性模量的虚部相对于实部的比率，并且重量列表示出现于公式的每一部分的重量份。建立公式1-12来显示非常好的阻尼特性。在全部情况中，添加的细丝形状的填料的最佳量将部分取决于将与阻尼楔形物60一起使用的楔形体20的声阻抗，这是因为添加填料来提高阻尼楔形物60材料合成物的声阻抗，以便尽可能接近地匹配楔形体20的声阻抗。

可以理解，不同的楔形体20材料具有不同的声阻抗。然而，可以预期，大多楔形体20材料将具有在大约1.5-3.5Mrayl之间的声阻抗。因此，具有弹性模量的分量的比率为至少大约5％的粘弹性材料将也具有相同范围内以及更低的声阻抗，因此阻尼楔形物60材料合成物的声阻抗可被提高，以便通过添加细丝形状的填料而匹配楔形体20的声阻抗。

在下面的例子中进一步描述示范性的阻尼楔形物60材料合成物。

例1

通过以100重量份的环氧树脂No.2与33重量份的玻璃纤维填料，以及3重量份的煅制氧化硅粘性增强剂组合以获得阻尼楔形物60材料合成物，以便提高声阻抗至2.5Mrayl。2.5Mrayl的期望的声阻抗与具有近似相同的2.5Mrayl的声阻抗的聚苯乙烯楔形体20相匹配。如图6和7中示出的，通过阻尼楔形物60材料合成物提供的频率响应和衰减是非常好的。图6描述了，相比较于薄(.24英寸)的楔形物，通过厚(.48英寸)的楔形物传输的声信号的频率响应。在图7中，虚线是通过实线表示的实际衰减值的最佳拟合线性近似。以重量份100/33/3的比率制造的阻尼楔形物60显示出仅大约2％的楔形体-阻尼楔形物界面15反射、大约-85.9(dB/in.)/MHz的衰减系数、以及1MHz处大约-106dB/in.的衰减，从而基本消除来自纵波的噪声。阻尼楔形物60材料合成物足够坚固，这使得其可被加工以便形成期望的阻尼楔形物60形状。

例2

通过以100/20/3的比率组合环氧树脂No.2、玻璃纤维填料和煅制氧化硅粘性增强剂以获得阻尼楔形物60材料合成物。如图8和9中示出的，由阻尼楔形物60材料合成物提供的频率响应和衰减是非常好的。图8描述了相比较于薄(.24英寸)的楔形物，通过厚(.48英寸)的楔形物传输的声信号的频率响应。在图9中，虚线是通过实线表示的实际衰减值的最佳拟合线性近似。线性近似的衰减系数是-72.2(dB/in.)/MHz，同时2MHz处的衰减近似是-175dB/in.。匹配于具有2.5Mrayl的声阻抗的聚苯乙烯楔形体20的阻抗，其导致在楔形体-阻尼楔形物界面15处大约6％或更小的反射。阻尼楔形物60材料合成物足够坚固，以使得其可被加工以便形成期望的阻尼楔形物60形状。

例3

通过以100/30/3的比率组合环氧树脂No.2、玻璃纤维填料和煅制氧化硅粘性增强剂以获得阻尼楔形物60材料合成物。如图10和11中示出的，通过阻尼楔形物60材料合成物提供的频率响应和衰减是非常好的。图10描述了，相比较于薄(.24英寸)的楔形物，通过厚(.48英寸)的楔形物传输的声信号的频率响应。在图11中，虚线是通过实线表示的实际衰减值的最佳拟合线性近似。线性近似的衰减系数是-82.1(dB/in.)/MHz，同时2MHz处的衰减近似是-175dB/in.。匹配于具有2.5Mrayl的声阻抗的聚苯乙烯楔形体20的阻抗，其导致楔形体-阻尼楔形物界面15处小于3％的反射。阻尼楔形物60材料合成物足够坚固，以使得其可被加工以便形成期望的阻尼楔形物60形状。

例4

通过以100/15/4的比率组合环氧树脂No.2、氧化铝纤维填料(稍微接地)和煅制氧化硅粘性增强剂以获得阻尼楔形物60材料合成物。如图12和13中示出的，通过阻尼楔形物60材料合成物提供的频率响应和衰减是非常好的。图12描述了，相比较于薄(.24英寸)的楔形物，通过厚(.48英寸)的楔形物传输的声信号的频率响应。在图13中，虚线是通过实线表示的实际衰减值的最佳拟合线性近似。线性近似的衰减系数是-64.9(dB/in.)/MHz，同时2MHz处的衰减近似是-130dB/in.。匹配于具有2.5Mrayl的声阻抗的聚苯乙烯楔形体20的阻抗，其导致楔形体-阻尼楔形物界面15处小于4％的反射。阻尼楔形物60材料合成物足够坚固，以使得其可被加工以便形成期望的阻尼楔形物60形状。

下面的表2显示出测量的材料特性，包括几种阻尼楔形物60材料合成物的衰减系数：

表2-阻尼楔形物材料测量的声特性

 

材料	c1(km/Sec)	α1(dB/in.)/MHz	α1/ω(Sec/km)	c2(km/Sec)	α2/ω(Sec/km)	ρ(gm/cm3)
							环氧树脂No.1(Mereco303)	2.17	-17.0	0.013	99	0.0373	1.05
环氧树脂No2(STYCAST1265)	1.86	-48.6	0.0334	0.85	0.0958	1.09
							例2环氧树脂No.2/玻璃纤维填料/煅制氧化硅粘性增强剂(100/20/3)	2.00	-72.2	0.0521	.91	0.1495	1.23
例3环氧树脂No.2/玻璃纤维填料/煅制氧化硅粘性增强剂(100/30/3)	2.10	-82.1	0.0592	.96	0.170	1.29
							例1环氧树脂No.2/玻璃纤维填料/煅制氧化硅粘性增强剂(100/33/3)	2.20	-85.9	0.0620	1.01	0.178	1.31
例4环氧树脂No.2/氧化铝纤维填料/煅制氧化硅粘性增强剂(100/15/4)	1.91	-64.9	0.0468	0.88	0.134	1.23

下面的表3示出对于相同的阻尼楔形物60材料合成物的计算的阻尼损耗因数比：

表3-阻尼楔形物材料特性(复合)

可以看出的，对于每一个随后的材料，表2中的衰减系数α₁，如表3中的阻尼损耗因数一样增大。

依据本发明的实施例的阻尼楔形物60材料合成物允许有限空间中的相对小的成分的低频超声检查。由于高衰减系数以及与楔形体20匹配的阻抗，阻尼楔形物60材料合成物允许基本上没有噪声的超声探针，以便基本上消除来自楔形体-阻尼楔形物界面15的不想要的纵波反射。阻尼楔形物60材料合成物允许小尺寸的阻尼楔形物60被用于消除通过由超声换能器30产生的未变换的纵波引起的噪声。通过减小楔形物尺寸，具有较短前端的楔形物可以例如更靠近管焊接被定位，从而允许不能被需要较大的楔形物的探针检测到的裂纹的电势检测，以减小噪声至可接受的电平。

该书面说明书利用例子来公开本发明，包括最佳模式，并且也允许任何本领域熟练技术人员来获得和利用本发明。通过权利要求限定本发明的可取得专利权的范围，并且可以包括出现在本领域熟练技术人员面前的其它例子。这种其它例子确定为在权利要求的范围中，如果它们具有与权利要求的文字语言不相同的结构元件，或者如果它们包括具有与权利要求的文字语言无实质差别的等价结构元件。

部件清单：

10现有技术阻尼楔形物

15楔形体-阻尼楔形物界面

20楔形体

30换能器

35楔形体-测试目标界面

40测试

50探针

60阻尼楔形物

Claims (19)

1.一种用于具有楔形体的超声探针中的阻尼楔形物的合成物，所述合成物包括：

粘弹性材料，其具有至少5％的弹性模量的虚部对实部的比率，以及小于所述楔形体的声阻抗的声阻抗；

细丝形状的填料，用以在所述粘弹性材料中提供分散能力并且基本上使所述阻尼楔形物的声阻抗与所述楔形体相匹配；以及

粘性增强剂，用以增大所述合成物的粘度以便通过避免所述细丝形状的填料沉淀从而保持所述细丝形状的填料的同质分布，

其中，所述粘弹性材料、所述细丝形状的填料和所述粘性增强剂在所述合成物中的重量百分比分别为100／141至100／108、5／108至40／141和1／141至4／141。

2.权利要求1的合成物，其中所述合成物是充分刚性的，从而允许被加工成期望的形状。

3.权利要求1的合成物，其中所述合成物具有大于-17.0(dB／in.)／MHz的衰减系数。

4.权利要求1的合成物，其中所述细丝形状的填料是无机晶须。

5.权利要求1的合成物，其中所述细丝形状的填料是纤维陶瓷。

6.权利要求1的合成物，其中所述细丝形状的填料是玻璃纤维。

7.权利要求1的合成物，其中所述细丝形状的填料是氧化铝纤维。

8.权利要求1的合成物，其中所述粘弹性材料是环氧树脂。

9.权利要求1的合成物，其中所述粘弹性材料具有在1.5至3.5Mrayl之间的声阻抗。

10.权利要求1的合成物，其中所述粘性增强剂是无机填料。

11.权利要求10的合成物，其中所述无机填料是无定形硅。

12.权利要求11的合成物，其中所述无定形硅是未处理的煅制氧化硅。

13.一种用于检查测试目标的裂纹或缺陷的超声探针，所述超声探针包括：

至少一个用于将纵声波注入所述测试目标中的换能器；

附着到所述至少一个换能器的楔形体，其被配置为将所述纵声波从所述至少一个换能器传送到所述测试目标；

附着到所述楔形体的阻尼楔形物，其被配置为接收并衰减从所述楔形体和所述测试目标的界面反射的所述纵声波中的任意纵声波；

其中所述阻尼楔形物由下述合成物制成，所述合成物包括：

粘弹性材料，其具有至少5％的弹性模量的虚部对实部的比率，以及小于所述楔形体的声阻抗的声阻抗；

细丝形状的填料，用以在所述粘弹性材料中提供分散能力并且基本上使所述阻尼楔形物的声阻抗与所述楔形体相匹配；以及

粘性增强剂，用以增大所述合成物的粘度以便通过避免所述细丝形状的填料沉淀从而保持所述细丝形状的填料的同质分布，

其中，所述粘弹性材料、所述细丝形状的填料和所述粘性增强剂在所述合成物中的重量百分比分别为100／141至100／108、5／108至40／141和1／141至4／141。

14.权利要求13的超声探针，其中所述合成物是充分刚性的，从而允许被加工成期望的形状。

15.权利要求13的超声探针，其中所述合成物，其中所述合成物具有大于-17.0(dB／in.)／MHz的衰减系数。

16.权利要求13的超声探针，其中所述细丝形状的填料是无机晶须。

17.权利要求13的超声探针，其中所述细丝形状的填料是纤维陶瓷。

18.权利要求13的超声探针，其中所述细丝形状的填料是玻璃纤维。

19.权利要求13的超声探针，其中所述细丝形状的填料是氧化铝纤维。

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