CN102124326A - 使用光声激励无损地超声检查工件的设备 - Google Patents

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Abstract

用于对工件进行无损的超声检查的设备具有涂层，该涂层可以至少分段地沉积在工件的表面上并具有至少一维地沿该表面变化的和在时间上变化的对比度图案，和光源，用于用脉冲光照射该涂层，使得当该光落在涂层上时，该光相应于对比度图案的分别在空间和时间上出现的对比度而被吸收，使得在工件内能够激励具有时间上变化的扩展方向和在时间上变化的焦深的超声场。

Description

使用光声激励无损地超声检查工件的设备
技术领域
本发明涉及一种用于对工件进行无损的超声检查的设备。
背景技术
对工件的无损超声检查是现代质量保证的一种标准方法。在超声检查时在该工件内产生声波，关于该声波的运行时间和强度对该声波进行分析，据此可以推断出该工件的内部结构和性质。
在该工件中产生超声波常规地可以用光声变换器(CHOT；英语为：Cheap Optical Transducer)实现，该光声变换器用激光射束激活并且读取。通过CHOT在该工件中产生非线性的超声，使用该超声能够在对该工件的形式为微裂缝的损坏的早期进行识别以及成像时实现高的灵敏性。依据该工件中不同的张力状态，超声速度会发生变化。CHOT特别适合于产生特别在非线性方法中使用的高频超声波。
如图2和图3所示，CHOT具有涂层102，该涂层102被沉积在工件101的表面上。涂层102由许多不透光条纹103和透光条纹104形成，其中条纹103和104交替地以及以相互之间存在间距105地设置，使得产生图案106。涂层102例如可以由玻璃衬底制成，在该玻璃衬底上蒸镀了铝条纹。从而这些铝条纹形成不透光条纹103，而玻璃衬底在铝条纹之间的空白区域形成透光条纹104。如果用激光107照射涂层102，则激光107被不透光条纹103吸收，与此相反，激光107不被透光条纹104吸收。通过不透光条纹103对激光107的吸收引起该不透光条纹103被加热，由此在不透光条纹103的区域内产生热膨胀。如果激光107以脉冲方式发射，则涂层102经历相应节律的膨胀而不透光条纹103经历收缩，使得在工件101内产生超声108。如图2所示，在t0到t3的所有时间点，图案106在其外观上不变。由此仅可以检查工件101的特定区域，其中工件101被二维成像。
在WO 2007/135439A1中描述了一种超声检查技术，其中超声在工件内借助在该工件表面上的涂层产生，其中为形成超声场而使用激光激励。该涂层具有条纹图案，该条纹图案导致不随时间变化的声场。
发明内容
本发明的任务在于提供一种用于对工件进行无损的超声检查的设备以及一种用于对工件进行无损的超声检查的方法，借助该设备和方法能够精确并且可变地检查工件。
本发明的用于对工件进行无损的超声检查的设备包括涂层，该涂层可以至少分段地沉积在工件的表面上并具有至少一维地沿该表面变化的和在时间上变化的对比度图案，和光源，该光源用于用脉冲光照射该涂层，使得当该光落在所述涂层上时，该光相应于对比度图案的分别在空间和时间上出现的对比度而被吸收，使得在该工件内能够激励具有时间上变化的扩展方向和在时间上变化的焦深的超声场。
在该超声检查中，例如入射角(Einshallwinkel)的值在时间上依据涂层的对比度变化而变化，使得能够以图像方式例如在角度扫描中显示该入射角。此外能够调整焦深。由此能够有利地产生具有特定扩展方向和特定焦深的超声场。
优选对比度图案由多个不透光区域和多个透光区域形成，其中不透光区域和透光区域毗邻地并且交替地设置。由此有利地在该工件上设置类似于CHOT技术的对比度图案，其中该对比度图案在时间上变化。
此外优选不透光区域随时间改变其形状，透光区域同时与不透光区域匹配。因此不透光区域能够单独改变，不透光区域作为随时间改变其形状的“斑点”类型在透光区域上构成。
优选透光区域尽可能对光完全透明。由此在不透光区域和透光区域之间有利地实现大的对比度差异，由此高效率地在该工件内产生超声。
此外，优选不透光区域是纵向条纹，这些纵向条纹的间隔随时间增大。通过这些纵向条纹在所述工件上构成光栅，其中各个纵向条纹之间的间隔定义超声信号的特定角度。通过改变光栅的间隔引起入射角的变化。
优选涂层是LCD薄膜，利用该LCD薄膜可相应受控地产生所述对比度图案。LCD薄膜是商业上常见的，能够大批量低成本地购进，使得本发明用于进行无损的超声检查的设备成本低廉。
优选所述光是激光，由此高效率地在工件内产生超声。
本发明的用于对工件进行无损的超声检查的方法包括下述步骤：准备涂层，该涂层具有至少一维地沿表面变化的并且在时间上出现的对比度图案；至少分段地在工件上沉积涂层；随时间改变对比度图案并且同时用脉冲光照射涂层，使得该光相应于对比度图案的分别在空间和时间上变化的对比度而被吸收，使得在工件内激励具有时间上变化的扩展方向和在时间上变化的焦深的超声场；借助该超声场产生工件的三维图像。
在此优选对比度图案由多个透光区域和多个不透光区域形成，其中不透光区域和透光区域毗邻地以及交替地设置。此外优选不透光区域随时间改变其形状，透光区域同时与不透光区域匹配。此外优选在对比度图案随时间变化的情况下在开始时不透光区域是纵向条纹，这些纵向条纹的间隔随时间增大。优选在对比度图案随时间变化的情况下在开始时不透光区域是纵向条纹，这些纵向条纹逐渐采取斑点的形状。
附图说明
下面借助所附示意图解释本发明用于对工件进行无损的超声检查的设备的优选实施方式。附图中：
图1表示本发明用于对工件进行无损的超声检查的设备的实施例，
图2表示用于对工件进行无损的超声检查的常规设备，
图3表示图2中示出的工件的纵剖面。
具体实施方式
如从图1所见，在要检查的工件1的表面上沉积涂层2。涂层2由沉积在明亮区域7上的第一不透光区域3、第二不透光区域4和第三不透光区域5组成。不透光区域3到5从时间t0到t3改变其形状。
在时间点t0不透光区域3到5构成为彼此平行延伸的、等宽度的条纹，使得涂层2具有与条纹图案相同的图案6。在时间点t0之后的时间点t1，第三不透光区域5的形状与时间点t0的形状相比保持不变，与此相反，不透光区域3和4已经改变了它们的形状，使得它们采取了波浪状的轮廓。在时间点t1之后的时间点t2，不透光区域3到5已经构成为斑点状图像。在时间点t2之后的时间点t3，第一不透光区域3重新形成条纹，但是该条纹垂直于在时间点t0的不透光区域3地延伸。不透光区域4和5已经采取圆盘状的形状，其中不透光区域4的面积在时间点t2比在时间点t3大，而第三不透光区域5的面积在时间点t2比在时间点t3小。因此在从时间点t0到时间点t3的时间内不透光区域3到5已经改变了它们的形状，但是没有融合。

Claims (12)

1.一种用于对工件(1)进行无损的超声检查的设备，包括涂层(2)，该涂层(2)能至少分段地沉积在该工件(1)的表面上并具有至少一维地沿所述表面变化的和在时间上变化的对比度图案(6)，该设备还包括光源，用于用脉冲光照射该涂层，使得当该光落在所述涂层(2)上时，该光相应于所述对比度图案(6)的分别在空间和时间上出现的对比度而被吸收，使得在所述工件(1)内能够激励具有时间上变化的扩展方向和在时间上变化的焦深的超声场。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述对比度图案(6)由多个不透光区域(3到5)和多个透光区域(7)形成，其中不透光区域(3到5)和透光区域(7)毗邻地以及交替地设置。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述不透光区域(3到5)随时间改变它们的形状，所述透光区域(7)同时与不透光区域(3到5)匹配。
4.根据权利要求2或3之一所述的设备，其中，所述透光区域(7)尽可能对光完全透明。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述不透光区域是纵向条纹，这些纵向条纹的间隔随时间增大。
6.根据权利要求1到5之一所述的设备，其中，所述涂层(2)是LCD薄膜，用该LCD薄膜能够相应受控地产生所述对比度图案(6)。
7.根据权利要求1到6之一所述的设备，其中，所述光是激光。
8.一种用于对工件(1)进行无损的超声检查的方法，包括下述步骤：
准备涂层(2)，该涂层(2)具有至少一维地沿表面变化的并且在时间上变化的对比度图案(6)；
至少分段地在工件(1)上沉积该涂层(2)；
随时间改变所述对比度图案(6)并且同时用脉冲光照射该涂层(2)，使得该光相应于所述对比度图案(6)的分别在空间和时间上出现的对比度而被吸收，使得在该工件(1)内激励具有时间上变化的扩展方向和在时间上变化的焦深的超声场；
借助该超声场产生所述工件(1)的三维图像。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述对比度图案(6)由多个不透光区域(3到5)和多个透光区域(7)形成，其中不透光区域(3到5)和透光区域(7)毗邻地以及交替地设置。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述不透光区域(3到5)随时间改变它们的形状，所述透光区域(7)同时与不透光区域(3到5)匹配。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述对比度图案(6)随时间变化的情况下在开始时所述不透光区域(3到5)是纵向条纹，这些纵向条纹的间隔随时间增大。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述对比度图案(6)随时间变化的情况下在开始时所述不透光区域是纵向条纹，这些纵向条纹逐渐采取斑点的形状。
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