CN105074454B - 用于金属性能的无损控制的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测试冶金产品的装置，该装置包括超声波传感器，其包括多个基本换能器(29)，多个基本传感器可以独立于彼此操作并根据二维模型分布。第一电子部件(27)能根据至少一个时间规律激活基本换能器中的每一个，该时间规律对应于瞄准线中的超声波发射。第二电子部件(31)能处理由每个基本换能器捕获的信号的至少一部分。每个时间规律布置为使得相应的发射产生超声波束，该束在移动远离超声波传感器时关于瞄准线大体发散。本发明还公开了对应的检测方法。

Description

用于金属性能的无损控制的装置和方法

技术领域

本发明涉及冶金产品的，特别是具有长外形的冶金产品的无损检测领域，所述长外形一般情况下在从几米到几十米的范围内。

背景技术

为了更好地理解本发明，将在大体管状产品的情况下，特别是管，作为冶金产品的实例进行描述。然而，本发明旨在具有更广泛的应用。

大长度管被广泛使用。可能被提及的应用领域实例有其中使用锅炉管的电力生产、其中使用管用于钻井、开采和运输(管线)的石油和天然气采收、或毫无疑问地可能在土建工程中的或毫无疑问地汽车和航空业中的机械施工。

如大多数冶金产品，管易遭受与制造相关的工艺缺陷，例如钢材中的夹渣材料、或缺少材料。通常钢基体中的任何不均匀性被视为缺陷，其易遭受削弱工作中的管道的机械强度。

由于该原因，金属管在它们制造后立即进行检查，不仅探测其中的任何缺陷，而且，如果可以的话，确定用于评估这些缺陷的危险性的信息，特别是尺寸、深度、位置、本质或毫无疑问地方位。

当制造一批管时，期望尽可能可靠地间可能多地检查。该领域的某些参与者，例如申请人，分别检查每一根制备的管。

管的检测代表一个制造步骤，其与更多传统成型步骤具有相同地位。

由于它们对生产率有影响，所以实施的检测方法应经济和快捷，并仍保持可靠。实际的自动检测方法也正在研究。

特别地，使用利用超声波的检测技术。发射的超声波以及形成的回波被研究，寻找那些不能表征管的几何形状的信息。夹渣材料或缺少材料造成波形传播媒介中的变化，并且由于该原因，在它们被超声波撞击时产生回波。

由缺陷产生的回波强度取决于该声波撞击它的角度。对于超声波在管道中的任意传播方向，理论上可探测对应取向的缺陷，即垂直于传播方向的缺陷，但具有约1或2度的量级的偏差。

实际上，缺陷不是绝对纵向或横向的，只是反射或多或少沿这些方向中的一个或另一个方向的回波。例如，当缺陷响应于具有对应方向的发射，产生具有高于限定阈值的强度的回波时，缺陷定性为纵向的。该阀值通过使用具有标准化的位置(深度和方向)和尺寸的槽口的校准而确定。所述缺陷的取向可以等同于其最大反射面。

检测的持续时间理论上取决于超声波经过管、往返所需的时间，并在某种程度上取决于处理捕获的返回信号所需的时间。

为了满足有关生产率和安全的要求，限制超声波发射数并仅寻找以某些偏斜角取向的缺陷已经变为标准做法。

传统地，所述目的是采用最宽偏斜角探测缺陷，缺陷大体上平行于所述管母线取向。

本领域中最近的开发目标朝向检测方法，其在限制发射的数量以保证检测率可以接受时，所述方法也能探测具有不同取向的缺陷。

US 5 473 943公开了一种超声波检测装置，所述装置包括九个超声波传感器或换能器，其围绕待测试管分布。这种类型的装置可用于探测关于彼此沿九个不同方向的缺陷。可检测的方向的数量仍受到传感器数量的限制。而且，这个装置仅能用于检查管的一个狭窄区域，这就意味着管必须关于传感器非常缓慢地前进，或传感器的数量必须加倍。较低的前进速率与生产需要不相匹配，同时增加传感器的数量会引起成本和调节等问题。

一些最近的开发使用称为“相控阵”传感器的超声波传感器，其也被称为“多元线性换能器”。这些传感器包括多个压电元件形式的电声换能器，其沿主方向分布在该传感器的有效面上。作为示例，这些换能器可能采用一种方式处置，该方式关于彼此对齐并形成有时称为“换能器条”的形式。具有此类分布的传感器被称为是“一维”的。该换能器以某种方式按顺序一个接着一个被激发，以便组合产生的超声波以形成偏转的波束，所述波束可以聚焦(焦点在所述传感器的前面)，这意味着可以关于在相应方向上存在的缺陷来检查管。

还已知的是，超声波检测装置包括一维相控型传感器，其中，基本换能器围绕待测管分布。这种类型的装置可用于使用几乎所有倾角探测缺陷，但仅用于管的减小的横截面中。因为一次仅可检查具有很小纵向范围的区域，因此它必须被以低的管前进速度操作。结果是该检查持续时间对于工业应用来说太长而不可行。此外，所述被讨论的装备根据待检测管的直径而需要不同的传感器。

WO 2003/050527公开了用于冶金产品的无损检测装备，其中，使用了一维相控阵类型触感器。一旦每个换能器元件被激发，则处理电路分析管关于该单次发送的综合响应，该单次发送在本领域中被称为发射。始于沿该管横向方向的一个发射，它不仅能够确定垂直于该方向的缺陷的存在，也能确定相对于该垂直方向具有在正负10°范围内的倾角的缺陷的存在。

实际上，使用了三个传感器：两个传感器专用于探测纵向取向的缺陷或具有相对于该纵向在正20°到负20°范围内的倾角的缺陷，一个补充传感器用于探测横向于管取向的缺陷和/或用于测量管的厚度。

所述被讨论的装备大致地令人满意。

它可以用于关于存在沿有限数量的方向取向的缺陷而检测管。为了关于具有任意方向的缺陷的存在而检测管，必须加倍传感器的数量或关于管改动传感器的取向许多次，每次为了对准不同的方向。

发明内容

申请人试图改善现有的状态。

提出的用于检测冶金产品的一种装置，其包括超声波传感器，该传感器包括多个基本换能器，所述多个基本换能器能独立于彼此操作，并以二维模型分布，第一电子部件，其能根据对应于沿瞄准线的超声波发射的至少一个时间规律激发基本换能器中的每一个，第二电子部件，其能处理由每一个基本换能器捕获的信号的至少一部分。每一个时间规律被设置为使得对应的发射产生超声波束，该超声波束沿所述瞄准线随着距离超声波传感器的增加的距离而大体发散。

用于检测冶金产品提出的方法包括提供超声波传感器，其包括多个基本换能器，所述多个基本换能器能被独立于彼此操作，并根据二维模型分布，激发基本换能器中的每一个以产生对应于沿所述瞄准线随着距离所述超声波传感器的增加的距离而大体发散的超声波束的超声波发射，以及处理由基本换能器中的每一个捕获的信号的至少一部分。

与传统方法和装置相反，传统的方法和装置试图将超声波束沿检查瞄准线偏转和聚焦，所提出的装置发射超声波，其关于所述瞄准线发散。

对于瞄准特定线的发射，更更广的区域由该发射所形成的超声波覆盖。

该更广的“声透射”区域可以被用于探测缺陷，所述缺陷相比于传统装置关于所述瞄准线间具有更大的偏斜。

所提出的装置可在有限次激发的单个传感器的辅助下用于探测处于任意偏斜的缺陷，同时保持良好的检测率。

特别地，在单个传感器和有限数量的发射的辅助下，可能探测横向缺陷，也被称为“周向”，即垂直于管的母线延伸的缺陷，沿所述母线延伸的纵向缺陷，和与待检测管的母线成任何角度的缺陷。

在生产力和可靠性方面的收获是巨大的。

附图说明

本发明的其他特性和优点通过查看下面的详细描述和附图中而变得显而易见，附图中：

图1以前视图示意性图显示了一种用于管的无损检测装置；

图2以侧视图图示了图1的装置；

图3以前视图显示了在图1的装置中使用的电声传感器；

图4以沿线IV-IV的剖视图图示了图3的传感器；

图5图示了图3的所述电声传感器的控制和处理电子部件的结构图；

图6A图示了示出空间中的超声波束的发射方向的示意图；

图6B图示了示出基本换能器阵列的示意图；

图7A和7B分别图示了用于多元件矩阵电声传感器的第一和第二延迟表；

图8图示了根据本发明第一实施例的第一变形形式的相对于待检测管道处于工作位置中的基本换能器阵列的透视图，和显示出用于纵向发射的应用到这些换能器的延迟值的条形图；

图9A独立地图示了以透视图显示的图8中的图表；

图10A以侧视图图示了图9A的条形图；

图11A以前视图图示了图9A的条形图；

图12类似于图8，用于横向发射；

图13A类似于图8，用于倾斜发射；

图14以透视图显示了处于不同视角的图13A的图表；

图9B、10B、11B和13B分别类似于图9A、10A、11A和13A，用于所述第一实施例的第二变形形式；

图15和16类似于图7A和7B，用于不同激发情况；

图17、18A和18B显示了分别显示了用于参考装置、根据本发明第一实施例的装置、和根据本发明第二实施例的装置的“声透射”图；

附件A.1以表格的形式表明对应于本发明第一实施例的第一变形形式的延迟值；

附件A.2以表格的形式表明对应于本发明第一实施例的第二变形形式的延迟值；

附件A.3以表格的形式表明不同发射方向的延迟值的换位法则；

附件A.4以表格的形式表明对应于本发明第二实施例的延迟值；

附件A.5为地址矩阵，用于电声传感器的基本换能器。

具体实施方式

所述附图和附件包括了具有一定性能的元件。因此，它们不仅可以作为本发明的描述，适当时，也可用于限定本发明。

现在参考图1和图2。

超声波检测设备包括支撑待检测的金属管3的工作台1，和应用于所述管3的外周表面连接到控制和处理电子器件6的超声波传感器5。超声波传感器5在本领域中有时也被称为换能器。

对于检测，传感器5与管3相对于彼此螺旋状地移动。这里，管3关于工作台1根据围绕对应于管3的纵向轴线的螺旋运动移位，而传感器5关于工作台1保持在位。工作台1可提供有旋转滚筒，其关于管3的纵向轴线倾斜

在一个变形形式中，管3可在传感器5沿工作台1的纵向方向滑动时仅旋转运动。该传感器可以安装在载体上，该载体可关于工作台1移动。根据又一个变形形式，传感器5可以关于管3转动，同时管3关于工作台1平移。

传感器5和管3之间的相对螺旋运动意味着，整个管3可以使用一个传感器5检测，传感器5具有与管3的周长比较减小的尺寸。或者，可能提供大量传感器，其绕管3以环布置，并且可实行发射序列，这在管3关于传感器5滑动时确保覆盖率。

联接介质或联接剂，例如凝胶形式的，可以介于传感器5和管3的外周表面之间。在一个变形形式中，该设备可以包括充满水或任何其他液体联接介质的盒，管3和传感器5浸没在水或任何其他液体联接介质中。

现在参见图3和4。

它们显示了马赛克类型的传感器7，其可被用做图1和2的设备中的传感器5。马赛克传感器在本领域中有时也被称为“多元件换能器”。

所述传感器7包括由压电材料形成的多个条9，在这种情况下，以规则方式分布为阵列。如图所示，传感器7对应于被本领域中一般称为“多元件阵列换能器”的传感器。

所述条9被嵌入到由电惰性聚合材料行成的基体11中。所述条9电学上和声学上彼此独立。每个条9可能被单独激发以产生超声波脉冲，这些脉冲不会达到相邻的条9。因此每个条9形成基本换能器，其可独立于其他条9运行。

所述传感器7具有发射表面，其不是由同质整块压电材料构成，因此它有别于传统的传感器。与之相反，传感器7的发射表面由包括聚合物基体和由压电材料形成的多个元件的复合材料制成。

这里，所述传感器7包括64个条9，其根据八个条在一侧的正方形模型以规则方式分布。这里，每根条9具有正方形截面，其截面的边小于1毫米，大于0.1毫米。相邻条9的面对的侧的间隔为十分之一毫米的量级。

正方形模型仅是二维模型的一个实例。当多元件传感器的基本换能器根据两个方向分布时，这两个方向在所述传感器的工作面上截然不同，则多元件传感器被认为具有二维模型，该传感器的工作面用于发射和接受超声波。

更一般地，本发明可以任何二维模型实行。

每个条9附接到其自己的电缆13，并且电缆13将其连接到控制和处理电子器件。电缆13被集中在护套中，该护套由图4中的附图标记为15的框图示。

传感器7包括壳体17，护套15附接到壳体17，并且壳体17容纳条9。壳体17通过适配层19封闭，适配层19与每个条9的工作面接触。条9经由与其接触适配层19的面相对的面与金属板21接触。壳体17中的仍空余的空间被填充了填料23。

图5显示了操作电子器件25的实例，其用于可能为上述传感器7的类型的超声波传感器。

操作电子器件25包括激发电路27，其分别连接到所讨论的传感器的每个基本换能器29。在这种情况下，基本换能器29根据与具有每侧有8个换能器的正方形形状的阵列对应的模型分布。在图5中，基本换能器Ci,j通过所述表中的位置进行标识(行i，列j)。

为了简化附图，在每种情况下，图5的激发电路27仅连接到每列的单个基本换能器Ci,j。实际上，激发电路27分别连接到每个基本换能器Ci,j。

操作电子部件25还包括获取电路31，其能记录和处理由从基本换能器29捕获的波获得的信号。每个基本换能器Ci,j分别连接到各自的模数转换器33，该转换器将所讨论的换能器Ci,j的输出信号Si,j(t)采样，并提供给存储器35至少在预定时间段内获得的数字表示Si,j,k。存储器35的内容可使用处理单元37(例如，微处理器)进行处理。

为了简化附图，图5中的模数转换器33在每一种情况下仅连接到每行的单个压电元件Ci,j。实际上，每个模数转换器33分连接到其行的所有基本换能器。

基本换能器29被分别地和顺序地激发。“发射”是一个术语，用于包括使每个基本换能器Ci,j发射一系列脉冲的过程。发射对应于实施时间激发规律，对于每个基本换能器Ci,j，该规律确定关于时间参照的各自延迟ti,j，该时间参照对于基本换能器Ci,j组是共用的。一旦被激发，基本换能器联合产生一束超声波。

计算激发规律，以便瞄准特定方向，这意味着基本换能器29一起产生一束超声波，该超声波沿该特定方向或发射方向传播。

根据本发明的第一实施例，当传感器的工作表面的主平面是平面时，发射方向关于其法线方向是倾斜的，或当所述平面是曲面时，发射方向关于其中心区是倾斜的。该超声波束可被视为偏转束。该束关于所述瞄准线发散。

根据本发明的第二实施例，当所述传感器的工作表面的主平面是平面时，发射方向基本上对应于其法线，或当所述平面是曲面时，发射方向对应于其中心区。所述超声波束是发散的。特别地，该束离焦。

现在参考图6A。

该图显示了多元件传感器C，其通常为平面的，形状为正方形，具有附图标记为S的几何中心。

超声波束的传播方向D，这里也称为主方向，可以通过以下参数定义：

第一角α，或“偏转角”，其由该传播方向与所述传感器C的主平面的法线N(当多元件传感器不是平的，则所考虑为与该传感器中心区域的法线)形成；

第二角θ，称为“倾斜角度”或缩写为“倾角”，其由传播方向D与参照方向R形成，后者与所述传感器C及其几何形状相关联，在在平面P中，垂直于所述传感器C的法线N。

传感器优选地关于待检测的管定位，其方式为使传感器C的主平面沿与管相切的方向指向，或话句话说，传感器C的主平面的在几何中心S处的法线N与所讨论的管的半径重合。

沿传播方向D的发射可用于探测管中以对应方式取向的缺陷，即，垂直于对应于传播方向D的倾角的方向，或与该垂直方向成某个角度。

根据本发明，用于检查的超声波束关于其传播方向D发散。

现在参考图6B。

图6突出显示了根据正方形模型的基本换能器阵列41。不限于所述发明，这里阵列41包括8×8个基本换能器。所述模型具有第一对称轴x和第二对称轴y，分别对应于所述模型的侧边的中垂线。

优选地，超声波传感器关于待测管定位为使所述模型的第一对称轴x或第二对称轴y对应于所述管的纵向方向。按惯例，在图6B中，将假设传感器布置为使得第一对称轴x对应于待测管的横向方。第一对称轴x作为倾角θ的角度测量的参考方向。在超声波传感器和所述管的该相对位置中，阵列41的第二对称轴y对应于管的纵向方向。

根据发明的第一实施例，至少一个发射沿倾角的特定方向实行，该方向对应于所研究的缺陷的方向。

在本发明的第一实施例的有利开发中，超声波发射被假定沿若干发射方向的每一个，所述发射方向由于它们的相应的倾角θi(i＝1,2,…n)的值而彼此不同，所述倾角关于传感器41的第一对称轴x的方向测量。所述倾角θi以这样的方式确定：使得2π弧度(360°)角扇形被以规则方式覆盖。因此，所述管能被关于所存在的缺陷进行检测，而与所述管中这些缺陷的取向无关。在更有利的开发中，可实行八个连续的超声波发射，所述发射在它们相应的倾角θi(i＝1,2,…n)的值方面彼此不同。

下表总结了不同发射的特性

发射序号	发射方向	倾角(关于X方向)
			1	D1	θ1＝0°
2	D2	θ2＝45°
			3	D3	θ3＝90°
4	D4	θ4＝135°
			5	D5	θ5＝180°
6	D6	θ6＝225°
			7	D7	θ7＝270°
8	D8	θ8＝315°

在该表格中，发射的序号仅用于标示；重要的是第八个发射结束时，覆盖了2π弧度的整个角扇形。发射实行的顺序无关紧要。这主要因为这样的事实：根据本发明，可能变更超声波束的传播方向而不变更超声波传感器关于管的取向。

相应的时间激发规律对应于导致所形成的超声波束沿特定的瞄准线Di,i:＝1,…8或发射方向传播的每一个发射。

根据本发明的第一实施例的第一变形形式，每个时间激励规律包括至少两个子规律，每一个定义将要应用于阵列41的子集延迟值，使得对应的子集的基本换能器联合产生沿相应方向传播的主超声波束。主超声波束的相应的传播方向在远离超声波传感器移动时关于彼此并关于所形成的束的发射方向Di发散。

在该第一变形形式的第一种形式中，该主超声波束没有聚焦，即，它们没有聚焦，既不在正方向也不在反方向(反向聚焦有时也被称为“离焦”)。例如，所述主超声波束可有与传感器距离待测管分隔开的距离相比较远的焦点。例如，每个主超声波束都有距离传感器大于一米的焦点，而传感器在距离管在30至40毫米范围内的距离处。

在该第一变形形式的第二种形式中，主超声波束每一个都离焦，即它们具有反向聚焦。该焦点关于超声波的路径位于超声波传感器的后面。

所述主超声波束各自的发送方向在传播方向任一侧形成相应的角度。

子规律设置为使对应的主超声波束遇到所述待测管的目标表面，该对应的主超声波束对应于在该表面的彼此相邻的两个相应的射透区域处的瞄准线。

该第一实施例的第一变形形式对应于发射超声波束，其是偏转的和发散的；所述超声波束源于多方向超声波束，特别是两方向的发送。所述子超声波束不聚焦，或具有远焦点。

每个子规律被确定为使得基本换能器的对应子集产生超声波束，其被命名为主超声波束，其传播方向关于瞄准线Di,i:＝1,…8)在所述瞄准线的一侧或另一侧形成偏斜角β。

每个主超声波束的传播方向为使得其具有倾角，该倾角由所形成的束的传播方向Di,i:＝1,…8的倾角θi,i:＝1,…8通过加上或相应地减去偏斜角β的角度值推算出。每个主超声波束关于瞄准线Di偏转和发散。

在非聚焦光束中，所述由各种基本换能器产生的超声波理论上平行于彼此传播。为获得非聚焦主超声波束，采用线性规律的延迟值应用于基本换能器的对应子集。所述由主超声波束形成的超声波束关于发射方向Di,i:＝1…8在远离超声波传感器时发散。

根据本发明的第一实施例的第二变形形式，每个时间激发规律确定延迟值，该延迟值将以某种方式被应用于阵列41的换能器的至少一部分，该方式为使得这样基本换能器联合产生主超声波束，该主超声波束沿对应于发射方向Di的发送方向、或主方向延伸，并在远离超声波传感器移动时关于该发射方向发散。

所述第一实施例的第二变形形式对应于超声波的发散束的发送，该超声波的发散束关于所述传感器的主平面的法线N偏转。

发散束具有发散角。所述角度的值可能由经验确定，可任选地，借助于模拟确定，这可以用于可视化所得超声波束。实际上，发散角度值可以查找为使其能用于覆盖最大可能的角扇形，同时保持良好的检测质量。这限制关于存在的具有任何偏斜角的缺陷检查管所需的发射的数量。例如，40°角扇形覆盖率是期望的。例如，可使用22.5°的发散角度值。

首先，创建时间激发规律是非常重要的，其可在所述第一变形形式的情况下在第一方向D1上产生发射。

位于第一对称轴x的一侧(在图6B中的左手侧)的阵列41的基本换能器形成第一子集，并将共同产生一束非聚焦的超声波，该超声波关于方向D1的倾角以角度-β偏斜。位于第一对称轴x的另一侧(在图6B中的右手侧)的基本换能器形成第二子集，并将产生非聚焦的超声波束，其关于该倾角以+β偏斜。所述两个主超声波束在D1方向上联合为所形成的超声波束，即，它们在D1方向上叠加或合并，以确保D1方向上的能量传输，使得所形成的超声波束在所述管的表面处的(D1–β)和(D1+β)方向之间能量均匀。该结果就是在所述管表面处具有较宽的焦斑，或声透射区，这可用于寻找出缺陷，该缺陷关于对应于发射方向的倾角的方向具有十分陡峭的倾角。

现在参照图7A。

表70大体显示了将应用于阵列41的每个基本换能器的延迟值。被应用于阵列41的基本换能器Ci,j该延迟值Bi,j在该表70的第i行、第j列中

现在参照图7B。

表71类似于表70。表71大体显示了将应用以在第一方向D1上产生发射的延迟值。

应用于所述子集中的一个的换能器的该延迟可以由将应用于子集中的另一个的所述换能器的延迟通过其对应于阵列41的第一对称方向x的轴的对称性推导出来。将被应用于所述换能器Ci,j的延迟值Bi,j等于将应用于换能器Ci,n-j+1的延迟值Bi,n-j+1，整数n对应于阵列41的行的基本换能器的数量(此例中，n＝8)。例如，将被应用于基本换能器C2,3的延迟值B2,3等于将应用于基本换能器C2,6的值B2,6。

换句话说，相同时间激发规律被应用于阵列41的两个基本换能器子集中的每一个。

对于基本换能器子集，延迟值Bi,j的集合，例如i:＝1至8和j:＝1至4，可通过应用计算超声波的传播和衍射的规律计算得出，这是本领域技术人员所熟知的。该计算可能特别地由人工实行，使用电子表格或特殊软件，例如被称为“CIVA”的由EXTENDE公司发布的类型。

附录A.3的表显示了所述互换规律，其起始于在所述第一方向D1获得的用于发射的延迟值，由于传感器的对称性，可以用于推算出在所述第五方向D5的发射的延迟值。将被应用于基本换能器Ci,j用于在所述第五方向D5的发射的该延迟值通过附件A.3中所示的变换从用于沿D1的发射计算的值推导出来。

将被应用于沿第三方向D3的发射的基本换能器Ci,j的该延迟值以与针对第一方向D1实行的类似的方式计算得出。

位于第二对称轴y的一侧(位于图6B的顶部)的阵列41的基本换能器形成第一子集，并将联合产生非聚焦超声波束，其关于D3方向的倾角以角度–β偏斜。位于第二对称轴y的另一侧(位于图6B的底部)的基本换能器形成第二子集，并将产生非聚焦超声波束，其关于该倾角以+β的角度偏斜。这两个主超声波束在D3方向联合成所形成的束，以确保在D3方向上的能量传输，以使得该所形成的束在所述管的表面(D3-β)和(D3+β)方向之间能量均等。这在所述管表面形成较宽的焦斑或声透射区，这可用于查明缺陷，所述缺陷关于对应于发射方向的倾角的方向具有一个十分陡峭的偏斜。

附件A.3显示了针对第七方向D7的延迟值(沿第一对称轴x)，可以通过对称性由沿D3方向的延迟值推导得出。

考虑沿方向D2的发射。

位于模型的对角线一侧(位于图6B顶部)的对应于方向D2的阵列41的基本换能器，形成第一子集，并将联合产生非聚焦超声波束，其关于D2方向的倾角以角度–β偏斜。位于该对角线的另一侧(位于图6B的底部)的基本换能器形成第二子集，并且将产生非聚焦超声波束，其相关于该倾角以角度+β偏斜。这两个主超声波束在D2方向上以某种方式联合，使得所形成的束在所述管的表面(D2-β)和(D2+β)方向之间能量均等。这在所述管表面形成较宽的焦斑或声透射区，这可用于查明缺陷，所述缺陷关于对应于发射方向的倾角的方向十分陡峭地偏斜。

附件A.3显示出可能通过对称性由用于沿D2方向的发射的延迟值推导出用于第四方向D4的延迟值(关于第二对称轴y，也在附件A.1.4中显示)，然后通过关于第一轴x的对称推导出用于第六方向D6的延迟值，起始于对应于D4方向的延迟值。用于沿第八方向D8的发射的延迟值由对应于D2方向的延迟值通过关于第一轴x的对称性推导出，或者通过关于第二轴y的对称性，推导出对应于D6方向的延迟值。

附件A.5显示出用于根据正方形模型的元件分布的地址矩阵，该地址矩阵可以被用于例如阵列41的基本换能器。

作为地址，数字1或最小地址值属于布置在正方形模型的拐角的基本换能器。元件1位于附件A.5的表的L1行C1列，数字64或最大地址值赋予用于与换能器1对角相对的基本换能器的地址。该元件可见于附件A.5的表中的L8行C8。从具有最小地址的元件到具有最大地址的元件，所述元件通过增大地址值相互排序，按该顺序布置在行中然后相同行的列中。换句话说，所述模型的相同行中的换能器具有彼此相继的地址值。在附件A.5的表中，地址值在从1到64的全部数中连续。

图8显示了多元件传感器的部分80，其关于待测管的部分82处于工作位置中。所述部分80对应于形成正方形模型的基本换能器的阵列，例如，类似于图6B中的所述阵列41。管的纵向方向具有附图标记Y。垂直于部分80的主平面的方向对应于管的标记为Z的径向方向。垂直于由方向Y和Z定义的平面的方向标记为X。部分80关于部分82以这样的方式布置：使得对应于该模型的中垂线的该模型的对称轴y和x分别沿Y和X方向对准。

通过举例说明，部分80的基本换能器上面根据关于附件A.5的地址矩阵组织。部分80关于管部分82布置为使得管的方向X对应于分隔元件No.4和No.5的第一对称轴x，同时方向Y对应于分隔元件No.25和No.33的第二对称轴。元件1到8被沿Y方向布置，该方向意指如图8中箭头所指方向。换句话说，部分80的第一对称轴x被沿管部分82的横向方向X布置，而第二对称轴y沿所述管的纵向方向Y布置。

附录A.1.1以表格的形式显示了延迟值的实例，其将应用于部分80的基本换能器，以沿管部分82的横向方向X，即如图6B的方向D1产生发射。在附件A.1.1的表中，基本换能器根据附件A.5.定义的地址矩阵布置。所述应用于元件No i的延迟值可见于附件A.1.1的表中与附件A.5.的表中的地址i相同的位置(行、列)处。例如，将应元件No.28的延迟，其位于附件A.5的表的C4列和L4行的交点，为369纳秒，该值可见于附件A.1.1的表的C4列和L4行的交点处。

图9A、10A和11A以二维条形图显示了附录A.1.1的延迟值，其基部与部分80叠合。每个条形图或棒图图示了所述相应基本换能器的延迟值，所述基本换能器与它的基部叠合。棒的高度，其以沿Z方向的延伸度图示，与应用于所讨论的基本换能器的延迟值成比例。

图10A显示图表84的右视图，即在具有X、Z轴和法线方向Y的平面中。基本换能器No8、No16、No24、No32、No40、No48、No56和No64可以在此该平面中清晰可辨。

应用的延迟值从接近正方形模型第一侧的基本换能器8到与该第一侧相对的基本换能器64线性增加。在图10A中通过直线86示意性地显示该应用的延迟值中的线性变化。附件A.1.1显示出应用于沿X方向的每个排列的基本换能器的相同线性变化规律，即应用于附件A.1.1的表中的C1至C8中的每一列的所述元件。

图11A显示了图表84的主视图，即投影在具有Y、Z轴和与X方向相反的法线方向的平面中。基本换能器No1、No2、No3、No4、No5、No6、No7和No8，及以用于部分80的每个基本换能器的延迟值在此图中清晰可见。

相同的延迟值被应用于关于沿X方向延伸的部分80的中垂线对称的方式布置的基本换能器。换句话说，该中垂线将部分80分为基本换能器的两个子集，两种时间子规律应用于该两个子集。第一延迟子规律应用于位于图11A中该中垂线的左侧的基本换能器，具体地为换能器No1至No4。而第二延迟子规律应用于位于该中垂线右侧的基本换能器，具体地为基本换能器No5至No8。

应用的延迟值从靠近正方形模型第二侧的换能器No1到靠近第一侧的中垂线的换能器No4线性减小。应用的延迟中的线性变化由直线88在图11A中示意性地显示。附件A.1.1显示出相同的线性减小规律被应用于位于中垂线同侧的沿Y方向的每个排列中的基本换能器，即应用于附件A.1.1表中，对应于位于在列C1到C4与行L1到L8中的每一个的交点处的元件。

应用的延迟值从靠近第一侧的中垂线的换能器No5到与第二侧相对的换能器No8线性增加。该应用的延迟中的线性变化由直线90在图11A中示意性显示。所述直线88和90关于X、Z平面对称，该平面包含正方形模型的第一侧的中垂线。附件A.1.1显示出相同的线性增大规律被应用于位于中垂线的该相同侧的沿Y方向的每一排列的基本换能器，即应用于附件A.1.1表中位于列C5到C8的与行L1到L8的每一个的交点处的元件。

一旦根据上面讨论的延迟值顺序激发，两个子集的基本换能器联合产生相应的超声波束。分别产生的两个束沿具有图11A的附图标记92和94的两个相应的方向延伸，每一个关于所形成的束的发射方向成绝对值相同的角度偏斜，该发射方向在图11A中由96指示。这两个束中的每一个在移动远离部分80从瞄准线发散。

图12类似于图8，并且涉及沿管的纵向的发射，该纵向即沿所述管的Y方向，即图6A的方向D3。图12以棒图120的形式显示了将应用于所述部分80的基本换能器的延迟值。

多元件传感器的部分80以类似于图8的方式关于待测管的部分82处于工作状态。与图8的位置相比较，部分80可能已经沿纵向方向Y和/或关于所述管部分82的中心轴线倾斜地移位，例如，由于所述管和所述传感器之间的相对螺旋运动。

附件A.1.2显示了将应用于所述部分80的基本换能器的延迟值，当它们根据上面关于附件A.5描述的地址矩阵组织时。

该相同线性增加规律被应用于沿Y方向的每一个排列的基本换能器，即应用于附件A.1.2的表的行L1至L8中的每一个的元件。所应用的延迟值从接近垂直于所述Y方向的正方形模型的一侧的换能器至与该侧相对的换能器线性增加。所述阵列的延迟值从严格的线性变化偏离，因为这些值是经四舍五入的。考虑到常用于该领域的设备的大约5纳秒量级的分辨率，这些四舍五入实际上对缺陷的检测没有影响。

相似的延迟值被应用于关于沿Y方向延伸的部分80的中垂线对称布置的基本换能器。

类似的线性减小规律被应用于位于中垂线相同侧的沿X方向的排列的基本换能器，即应用于附件A.1.2的表中对应于位于行L1至L4列C1至C8中的每一个的交点处的元件。每次，应用的延迟值从接近垂直于X方向的正方形模型的一侧的换能器至接近第二侧中垂线的换能器线性减小。

类似的线性增大规律被应用于位于中垂线相同侧的沿X方向的每一个排列的基本换能器，即应用于附件A.1.2的表中位于行L5至L8与列C1至C8中的每一个的交点处的元件。每次，应用的延迟值从接近第二侧的中垂线的所述换能器至与第一侧相对的换能器线性增加。

一旦根据上述延迟值顺序激发，两个子集的每一个的基本换能器产生相应的超声波束。因而分别产生的两个束沿两个相应方向延伸，每一个方向与所得束的发射方向成绝对值相同的偏斜角，如在沿管的纵向方向的发射情况。

这两个主超声波束均在移动远离部分80时从瞄准线分开。

现在将参考图13A和图14。

图14类似于图8，并且涉及被称为“倾角”发射，即关于X、Y平面中的管的轴线以45°角偏斜的方面，即图6B中D2方向的发射情况。图14显示了棒图130形式的应用于部分80的基本换能器的延迟值。图13A显示了处于不同视角的棒图130。

多元基本换能器的部分80关于待测试管的部分82以类似于图8的方式处于工作位置。与图8的位置相比较，部分80可以沿纵向方向Y和/或关于管部分82的中心轴线倾斜地移位，例如由于管和传感器之间的相对的螺旋运动。

附件A.1.3显示了当基本换能器根据上面关于附件A.5描述的地址矩阵组织的情况下，被应用于部分80的延迟值。

相应的线性增长规律应用于沿Y方向的每一个排列的基本换能器，即应用于附件A.1.3的表的行L1到L8中的每一个的元件。每一次，应用的延迟值从由靠近正方形第二条边的基本换能器到与该第二条边相对的基本换能器线性增加。

相应的线性增长规律应用于沿X方向的每一个排列的基本元件，即应用于附件A.1.2的表的列C1到C8中的每一个的元件。每一次，应用的延迟值从靠近正方形模型的第一边的换能器到与该第一边相对的基本换能器线性增大。

一旦根据以上讨论的延迟值顺序激发，由正方形模型对角线彼此分隔的超声波两个子集中的每一个的基本换能器联合产生相应的超声波束。所产生的两个束由此分别沿两个相应的方向延伸，每一个方向关于所形成的束的发射方向以绝对值相同的角度偏斜。这两个主超声波束的每一个在远离部分80时从瞄准线发散。

更一般地，我们现在关注构建一个时间激发规律，以允许倾斜发射，例如在第一变形形式情况下的第二方向D2。

发射方向D2对应于阵列41的对称轴，即正方形模型的对角线。该对角线定义了基本换能器的两个子集，下部子集和上部子集。

因为待测试的管的曲率，所以将应用于这两个子集的第一子集的延迟值与应用于这两个子集的第二子集的对称换能器的延迟值不同。

将再次参照图7A。

首先，计算将应用到阵列41的基本换能器Ci,j的集合的第一延迟值Bi,j，使得这些换能器一起发射沿方向D2-β偏转的非聚焦的超声波束。这些值以通用方式显示在表70中。

现在将参照图15。

接下来，计算将应用到阵列41的基本换能器Ci,j的集合的第二延迟值Bi,j，使得换能器联合发射沿方向D2+β偏转非聚焦的超声波束。这些值以通用方式显示在表73中。

现在将参照图16

接下来，发射方向D2+β和D2-β中的一个被选择用于阵列41的对角线，即最终归属于对角线上的基本换能器Ci,i，不管这些是第一次延迟值Bi,i还是第二次延迟值Ai,i。按照惯例，最大对换能器的延迟的值选择为在该对角线的两端的每一个的那些值。举个例子，假设在图16中表72的情况下，该准则由表73中的值A8,1和A1,8验证，而不是表70中的值B8,1和B1,8，因为沿对应于元件A的方向能量要求较高，与该方向的较弱的响应相关，该缺点源于管的几何形状。

对应于其他拐角的延迟值被存储，即，在该示例中，第二值A1,1和第一值B8,8。

第二延迟值Ai,j作为最终延迟值归属于阵列41的上部部分的元件Ci,j。用于阵列41的下部部分的元件Ci,j通过始于第一延迟值Bi,j的线性插值推导出。最初，对应于数值将被确定的阵列的一部分的拐角的延迟值被使用以通过线性插值用于计算该列和相应的行的延迟值。因此，在每种情况下，插值在确定用于对角线的值和在该行或列的端部处的值之间实行。

换句话说，对应于对角线的阵列的一半的值被保留，而其他延迟值通过开始于最初得到的值的线性插值进行稍微修改。

现在将参照图9B，图10B，11B和13B，其示出将应用于本发明的第二变形形式中的基本换能器的延迟值。

根据该第二变形形式，基本换能器联合产生关于传感器的主平面的法线偏转的离焦主超声波束。为了计算时间规律，发散的超声波束可以被考虑为是具有反向焦点的超声波束，即其具有沿超声波的发射方向位于多元基本换能器后面的虚焦点。为了获得所得的离焦束，按照抛物线规律的延迟值优选地施加传感器的基本换能器中的一些。在一个变形形式中，这些值从接近抛物线规律的规律获得，例如对应于每个近似同一抛物线的一部分的多个线性规律。

除了其主方向的倾角，发散和偏转的超声波束可以由偏转角α和超声波束打开的角度值或发散角δ来定义。

偏转角α根据待检测管的直径和将传感器与该管分隔的距离确定。其对于沿方向D1，D2和D3的每一个发射是不同的。对于沿其他方向的发射，用于偏转角α的值从传感器模型的对称性推导出。

发散角δ的值对于一组发射可以是相同的，与瞄准线无关。与固定的质量和/或快速性相容的最大发散角被查寻。比如说，发散角的值可能得自于这样的事实，即由于生产需求，发射的数量是固定的。这导致发散角δ的最小值。发散角的值也可以从质量标准得出，该质量标准与人们想要能够检测的缺陷的尺寸相关。这提出了关于发散角δ的最大值。在大多数的应用中，发散角δ的值将被选择为使得最好满足这些标准。

这些参数可以通过连续检测确定，或者通过关于标准凹口的模拟确定，标准凹口的相应取向和深度对应于管中将被研究的缺陷。

作为一个例子，发散角δ的22.5°的值可以被使用。

图9B，10B和11B类似于图9A，10A和11A。它们以棒图140的形式显示了将被应用于传感器的部分80的基本换能器以产生沿管部分82的横向方向产生发射的延迟值。基本换能器根据附件A.5设置地址。延迟值显示在附件A.2.1中。

图10B显示了图表140的右视图，即投影在X、Z方向以及法向Y的平面中。可以区分出No8、No16、No24、No32、No40、No48、No56和No64的基本换能器。

所应用的延迟值以抛物线形式从靠近正方形模型的第一侧的换能器No8到与该第一侧相对的换能器No64增大。所施加延迟中的该抛物线变化显示为图10B中抛物线142的一部分。附件A.2.1显示出相同的增加规律应用于沿X方向的每一个排列的基本换能器，即附件A.2.1的表的C1到C8中的每一列的元件。

图11B显示了No140图表的主视图，即投影在Y,Z方向的具有与X方向相反的法向方向的平面中。可以区分出No1、No2、No3、No4、No5、No6、No7和No8基本换能器以及施加于部分80的基本换能器的延迟值。

相似的延迟值应用于以关于部分80的沿X方向的中垂线对称的方式布置的基本换能器。该中垂线将部分80分区成基本换能器的两个子集，两个子时间规律被相应地应用于这两个子集。第一延迟子规律应用于在该中垂线一侧的基本换能器，具体地是位于图11B中的该中垂线左侧的基本换能器No1至No4。第二延迟子规律应用于位于该中垂线另一侧的基本换能器，具体地为位于图11B中的中垂线右侧的换能器No5至No8。

施加的延迟值按照从靠近正方形一侧的No1换能器到远离该侧的No8换能器的抛物线规律。施加的延迟中的该变化示意性地显示为图11B中的抛物线144的一部分。

延迟值从No1换能器到No4换能器减小。附件A.2.1显示出相同的减小规律应用于位于中垂线相同侧的沿Y方向的每一排列的基本换能器，即应用于附件A.2.1中位于与列C1到C4的交点处的行L1到L8中的每一个的元件。

所施加的延迟值从靠近中垂线的No5换能器到No8增加。附件A.2.1显示出相同的抛物线增加规律应用于就位于中垂线相同侧的沿Y方向的每一排列的基本换能器，即应用于附件A.2.1中与列C5到C8的交点处的行L1到L8中每一个的元件。

一旦根据上面讨论的延迟值被顺序激发，两个子集中的每一个的基本换能器联合形成沿X方向延伸并随着距离传感器的80部分的增加距离而发散的超声波束。

附件A.2.2的表显示了可被应用到基本换能器以联合产生沿Y方向延伸的发散的超声波束的延迟值。

相似的延迟值应用到关于该部分80的中垂线对称布置的基本换能器。该中垂线将部分80分区成基本换能器的两个子集，两个延迟子规律分别被应用到这两个子集。

图13B类似于图13A，并且涉及称为“倾斜”的发射情况，即沿关于在平面X,Y中的管的轴线以45°角倾斜的方向，即图6B中的方向D2。图13B以棒图150的形式显示了将施加到80部分的基本换能器的延迟值。

多于传感器的部分80关于待检测管的部分82以与图8的类似的方式处于工作位置。与图8的位置相比较，80部分可以沿纵向方向Y和/或关于管部分82的中心轴线倾斜地移位，比如由于管和传感器间的相对的螺旋运动。

附件A.2.3显示了当部分80的基本换能器根据关于附件A.5描述的地址矩阵组织时，将施加于其的延迟数值。

相应的抛物线增加规律应用于沿Y方向的每一个排列中的基本换能器，即应用于附件A.2.3的表中行L1到L8的每一个的元件。每一次，所应用的延迟值以抛物线方式从靠近正方形模型一侧的换能器到关于X方向与该侧相对的换能器增加。

相应的抛物线增加规律应用于沿X方向的每一个排列的基本换能器，即应用于附件A.2.3的表的列C1到C8中的每一个的元件。每一次，所应用的延迟值以抛物线方式从靠近正方形模型一侧的换能器到关于Y方向与该侧相对的换能器增加。

一旦根据以上讨论的延迟值被顺序激发，则由正方形模型的对角线彼此分隔的两个子集中的每一个的基本换能器联合产生沿方向D2并且随着远离传感器的运动关于该方向发散的超声冲束。

可能以与上面关于第一变形形式类似的方式使用传感器模型的多个对称性从计算用于其他发射方向的规律推导出一些延迟规律。

现在转向本发明的第二实施例，其中基本换能器联合产生所得的非偏转发散束，其沿垂直于传感器的主平面的方向延伸。在该第二实施例中，实行超声波的单次发射。该发散束可以由所述束的打开角度或发散角δ来定义。

在这个实施例中，阵列41的模型的第一对称轴X和第二对称轴Y定义基本换能器的四个子集，每一次应用相同的延迟规律到该四个子集。附录A.4的表显示了将要应用于基本换能器以产生所得束的延迟值的示例，所述所得束关于垂直于基本换能器的作用面的发射并且非偏转。在这种情况下，这种发散束形成于离焦的主超声波束。

每一次，延迟值都随着距离第一对称轴X与第二对称轴Y的每一个的距离而增加。

刚已经描述的本发明的第一实施例的两个变形形式可以用于沿不同的方向实行顺序发射。在这些发射的每一个中，待检查的管的宽括的部分被声透射，产生所得的发散束。管的大部分由所述发射形成的超声波所覆盖。所得的束的偏转可被用于检测具有关于对应取向的存在的缺陷。在第一变形形式中，发散和偏转的束形成于分别由基本换能器的子集产生的至少两个非聚焦和偏转的主超声波束。在第二变形形式中，发散和偏转的束形成于至少一个发散和偏转的主超声波束。

可用于产生单个发射以检测与缺陷的偏斜无关的存在的缺陷的第二实施例也进行了描述。这里同样，超声波束的发散本性意味着待测试管的宽阔的部分可被声透射。

每一次，传感器的对称性被用于计算被应用到基本换能器的子集的延迟子规律。

响应于发射接收的超声波被处理以在它们中检测形成于存在的缺陷或瑕疵的任何回波。

在本发明的第一开发中，处理接收到的超声波包括应用称为用于在发射过程中发送超声波的延迟规律的“逆”的延迟规律。换句话说，接收到的超声波的处理包括将特定延持值Ri,j应用到在传感器的每一个基本换能器Ci,j处接收的信号。关于接收的延迟值Ri,j被从在发送时应用到基本换能器Ci,j的延迟值Ei,j使用下面的公式计算：

Ri,j＝max(Ei,j)-Ei,j

max(Ei,j)值代表应用到传感器的基本换能器Ei,j的最大延迟值。

逆延迟规律的计算可使用软件实行，该软件已经允许使用电子表格或手动进行发射延迟规律的计算。因此，在被检查的管段中，理论上以对应于发射方向取向的缺陷或瑕疵被检测到。还可能在其中检测到关于该方向略微偏斜的缺陷，其受限于主超声波束的孔径，一般具有较小的信噪比。

有利地在第二开发中，处理接收到的超声波包括使用WO 03/050527文档中已知的技术的应用。对于每个发射，所接收的信号被通过应用几个逆延迟规律而被处理，每一个逆延迟规律对应于包括在主超声波束中的倾角值。这些逆延迟规律使用从WO03/050527已知的技术进行常规计算。作为一个例子，各倾角彼此以5°的值相区别。紧接着一次发射，在检查的管段中，以包括在形成于该发射的主超声波束中的不同的倾角取向的缺陷被检测，在每一种情况下，具有实际上相同的信噪比。在该第二开发中，取向包括在对应于该发射的超声波束的孔径中并且关于该束的理论方向的倾角偏斜的缺陷被以刚好的信噪比检测。换句话说，该第二开发改进了细微缺陷的检测。换句话说，该装置在该情况下具有更好的分辨率。

举一个例子，在发送的超声波束具有40°的打开角并且应用对应于相应5°偏斜的延迟规律，关于该束的理论方向以0,±5°,±10°,±15°,±20°偏斜的缺陷被非常有效地检测。

现在参照图17,18A和18B。

这些图图示了称作“声透射区”的区域，即由用于检查所有可能取向的缺陷的超声波束中的一个的至少一部分撞击。这些图由模拟得到。

图17对应于参照配置。在该配置下，已经实行了72个发射，每次沿关于之前的发射具有5°倾角的方向。图17显示了在-6分贝下的声透射区域170或焦点区域，该区域集中了最大能量。区域170是椭圆环形式，并且几乎是均匀的。声透射区域170测量为在在大约50毫米乘以30毫米范围内。

图18A对应于根据第一实施例的第一变形形式的配置，在该情况中“paintbrush”技术在后处理过程中被应用。参数β为15°。仅需要8个发射以获得图18A的结果。对于所有的瞄准线，幅值实际上是相同的。图18A显示了看起来几乎为椭圆环的声透射区域180。该声透射区域180测量为在大约50毫米乘以35毫米范围内，和图17的声透射区非常相近。

图18B对应于根据第二实施例的配置，在该情况下所谓的“paintbrush”技术在后处理过程中被应用。超声波束在25毫米处离焦。图18B显示了为椭圆形外观的声透射区域185。声透射区域185宽度大约在80毫米乘以60毫米范围内，接近图17的参照区。在-6分贝下该区域比第一实施例的更宽阔。椭圆的中心部分也被声透射，尽管该区域是较少用于管检查。

与图18A相比，图18B显示出更均匀的声透射区185，其对应于所有检查方向的实际上相似的能量水平。

与图18B相比，图18A显示了没有被声透射的椭圆形中心区域，这意味着信噪比更好。然而，第二实施例提供了更快的检查速度。

对应于第一实施例的第二变形形式的声透射图没有被显示。该图具有比图17，图18A和18B示出的更宽阔的椭圆声透射区域。它导致较差的信噪比和相对的能量损失。但是，该图沿瞄准线具有更高的均匀性，这有利于检查。特别是，不需要以补偿各瞄准线之间的能量差异。

本申请人已成功地在仅八个发射中以令人满意的方式关于以任何方式取向的缺陷进行了检测，同时保持了现有技术中所使用的常用的前进速度。

刚才已经描述了可用于在与生产率相容的速度下以任何偏斜关于存在的缺陷检查管。在速度中的该增加主要源于这样的事实，即在沿不同方向的两个连续发射之间关于管重新定位传感器没有任何影响。在所讨论的装置中，对于每一个瞄准线，超声波束由方形多元传感器的相应部分产生，其关于瞄准线发散，并且在它们撞击待检测管的外表面时联合。

该装置不限于具有正方形模型的传感器。它可以与其中基本换能器被组织为矩形形状的传感器以等同方式使用。也可以使用其中基本换能器以圆形分布的传感器。在该情况下，模型的专用于每一个发散超声波束的部分对应于该模型的角扇区。作为一个例子，连续的发射可能在多个部分上产生，延迟规律可以使用类似于“CIVA”的软件计算。

本发明也可以被看作是一种用于检测冶金产品，特别是管的过程，在该过程中，所描述的装置被重复地使用，从而使其沿方向D1到D8中的每一个射击。

本发明也可以被看作是一种用于检测冶金产品的方法，其中超声波发射沿瞄准线在超声波传感器的辅助下通过将时间激发规律应用到基部传感器产生，该超声波传感器包括多个基本换能器，其可独立于彼此操作，并且根据二维模型分布，该时间激发规律包括一个或多个子规律，以顺序地激发多个基本换能器的至少一个子集中的每一个，每个子规律被设置为使得对应子集的基本换能器激发产生相应的主超声波束，并且子规律或规律也可设置为使得所述发射对应于形成于基本换能器子集的相应主超声波束的超声波束，所述形成的束关于瞄准线在远离超声波传感器移动时发散。

20°的角度β值已通过举例的方式描述，特别在沿D1方向的发射的上下文中。这个角度值可根据基本换能器的尺寸修改。举个例子，如果基本换能器的尺寸减小，那么该角度值将增加。

根据本发明的一个方面，子规律被以这样的方式应用，即以便同时激发关于所述模型的优选方向相互对称布置的基本换能器。虽然正方形模型的对称轴已经被描述为优选方向，但本发明不以任何方式局限于该特定实施例。具有不同形状的模型每一个具有用于这些模型的对应的优选方向。举一个例子，其中换能器元件被构造成角扇形并且关于某些径向方向(例如关于彼此以120°偏斜)对称布置的模型将这些径向方向作为优选方向。

更特别地，已经描述了包括64个元件的矩阵形状的超声波传感器，该64个元件根据8元件*8元件正方形模型分布。本发明既不限制于该元件的数量，也不限制于该特定模型。每次，超声波发射可被用于关于存在的缺陷检查管的纵向段。为了检测该管的整个长度，该管和该超声波传感器可相对于彼此移位。在本发明的开发中，可能使用沿待测管的纵向一个布置在另一个旁边的超声波传感器。通过同时关于彼此操作所述传感器用于传感器和管的每一个相对位置，可能检查该管的较长段。在另一个开发中，可能使用多元件阵列超声波传感器，其中，该模型已被分解成基本子模型，并且每个子模型与其他模型以被隔离的超声波传感器的方式同时操作。这就意味着待测管的更长的部分被检查。例如，该类型的超声波传感器可包括256个元件，其以8元件*32元件的矩形模型分布。通过将该传感器定位为使得该模型的长侧对应于该管的长度，然后实际上，每一个为8元件*8元件的正方形模型的8个多元件正方形传感器被沿该管的长度布置。并且这8个传感器可对于每一个发射同时操作以检查该大长度的管。

本发明不局限于仅以示例方式描述的实施例，而是包括技术人员可能设想的任何变形形式。

附件A.1：对应于第一实施例，第一变形形式的延迟值(单位：纳秒)

附件A.1.1：沿D1方向的发射

附件A.1.2：沿D3方向的发射

附件A.1.3：沿D2方向的发射

附件A.1.4：沿D4方向的发射

附件A.2：对应于第一实施例，第二变形形式的延迟值(单位：纳秒)

附件A.2.1：沿D1方向的发射

附件A.2.2：沿D3方向的发射

附件A.2.3：沿D2方向的发射

附件A.3：用于延迟值的转换规律

发射器方向	延迟值	变换
			D1	估算	无
D2	估算	无
			D3	估算	无
D4	由用于D2的值推算	Bi,j:＝Bi,n+1-j
			D5	由用于D1的值推算	Bi,j:＝Bn+1-i,j
D6	由用于D4的值推算	Bi,j:＝Bn+1-i,j
			D7	由用于D3的值推算	Bi,j:＝Bn+1-i,j
D8	由用于D6的值推算	Bi,j:＝Bi,n+1-j

附件A.4：对应于第二实施例的延迟值(单位：纳秒)

附件A.5：用于传感器的基本换能器地址矩阵

Claims (20)

1.一种用于检测冶金产品的装置，为包括以下的类型：

超声波传感器(5；7；C)，其包括多个基本换能器(9)，该基本换能器能被独立于彼此操作，并根据二维模型(41)分布；

第一电子部件(27)，其能根据沿关于瞄准线的若干不同发射方向的每一个的至少一个时间规律激发基本换能器中的每一个；

第二电子部件(31)，其能处理被每个基本换能器捕获的信号的至少一部分；

其特征在于：

每个时间规律设置为使得对应的每个基本换能器的发射产生超声波束，该超声波束随着距离超声波传感器的增加的距离而关于瞄准线大体发散，其中，每一个时间规律均包括至少一个时间子规律，用于激发基本换能器(9)的至少一个相应子集。

2.如权利要求1所述的装置，其中，基本换能器的每一个子集都对应于所述模型(41)的相应部分。

3.如权利要求2所述的装置，其中，模型的所述部分作为整体对应于所述模型的分区。

4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，每一个子规律设置为使得对应子集的基本换能器(9)的激发产生相应的主超声波束，并且所述大体发散的超声波束由来自基本换能器(9)的子集的相应主超声波束形成。

5.如前述权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，每一个时间子规律设置为使得对应的基本换能器(9)的激发产生一个或多个主超声波束，并且所述大体发散的超声波束由一个或多个主超声波束形成。

6.如权利要求5所述的装置，其中，每一个主超声波束沿相应方向延伸，所述主超声波束在移动远离所述超声波传感器时从瞄准线发散。

7.如权利要求5所述的装置，其中，每一个主超声波束基本没有聚焦。

8.如权利要求5所述的装置，其中，每一个主超声波束沿瞄准线离焦。

9.如权利要求5所述的装置，其中，每一个时间子规律设置为使得对应的基本换能器(9)的激发产生沿瞄准线的单个离焦的主超声波束。

10.如权利要求5所述的装置，其中，所述主超声波束与目标表面相遇，所述目标表面对应于该表面的相互相邻的相应穿透区域的瞄准线。

11.如前述权利要求1-3中任一项所述的装置，其中，主超声波束沿在瞄准线任意一侧以基本相同角度偏斜的相应方向延伸。

12.如前述权利要求1-3中任一项所述的装置，其中，每一个瞄准线对应于该模型的相应优选方向。

13.如权利要求12所述的装置，其中，每一个优选方向对应于该模型的对称轴线。

14.如前述权利要求1-3中任一项所述的装置，其中，该模型对应于正方形或矩形形状的阵列。

15.如前述权利要求1-3中任一项所述的装置，其中，多个基本换能器分布在超声波传感器的作用面上，并且每一个瞄准线关于在所述模型的中心位置处垂直于作用面的方向偏斜。

16.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述多个基本换能器分布在超声波传感器的作用面上，并且至少在所述模型的中心位置处所述瞄准线垂直于所述作用面。

17.如权利要求3所述的装置，其中，该模型的分区对应于所述模型的对称轴线，所述对称轴线对应于所述瞄准线。

18.如前述权利要求1-3中任一项所述的装置，其中，至少一些时间规律包括相似的子规律，其用于基本换能器的同步激发，所述基本换能器关于模型的优选方向相互对称布置。

19.如前述权利要求1-3中任一项所述的装置，其中，所述瞄准线以基本相似的方式关于彼此偏斜。

20.一种用于检测冶金产品的方法，包括以下步骤：

A.提供超声波传感器(5；7；C)，其包括多个基本换能器(9)，所述多个基本换能器(9)可以独立于彼此操作，并根据二维模型(41)分布；

B.激发每一个基本换能器，以根据沿关于瞄准线的若干不同发射方向的每一个的至少一个时间规律产生对应于束的超声波发射，该束在远离超声波传感器移动时关于瞄准线发散；

C.响应于超声波发射，处理由基本换能器中的每一个捕获的信号的至少一部分，

其中，每一个时间规律均包括至少一个时间子规律，用于激发基本换能器(9)的至少一个相应子集。