CN107132277B - 结构的检查 - Google Patents

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Abstract

本发明提出检测结构中的不一致性的方法。脉冲激光束被引导向所述结构。当脉冲激光束的辐射被结构吸收时，在结构中形成多种类型的超声信号。检测该多种类型的超声信号以形成数据。

Description

结构的检查
技术领域
本公开总体涉及无损检查，并且特别涉及在结构上执行无损检查。更特别地，本公开涉及用于基本同时使用多种类型的超声信号检测结构中的不一致性的方法和装置。
背景技术
在制造飞机、车辆以及其他结构中，用于形成这些结构的部件的检查通常被执行以确定该部件是否将具有该部件的期望性能的期望参数。此外，当飞机、车辆以及其他结构处于使用中时，检查该结构和部件作为正常维护的一部分。
在这些部件上通常执行无损测试。无损测试用于评估部件的性能而不改变在服务中使用该部件的能力。
超声测试是一种类型的无损测试。超声测试通常用于在包括或包含复合材料的飞机部件上执行检查。超声测试涉及传输声波通过测试物体(诸如飞机部件或结构)。
超声测试通常使用换能器执行。换能器被配置为将声波发送到测试物体的近侧并检测对声波的响应。分析对这些声波的响应以确定在测试物体中是否存在不一致性。
使用不同类型的声波可以识别不同类型的不一致性。例如，可以使用剪切波识别结构的远侧上的不一致性。结构的远侧是结构中与声波传输到的近侧相对的一侧。作为另一个示例，可以使用表面波识别结构的近侧上的不一致性。在常规的超声检查中，每个类型的声波可以在结构的分离通路上被检测。例如，结构的第一通路可以检测表面波，而结构的第二通路可以检测剪切波。然而，执行结构的多个检查通路可以使用不期望的时间量、能量或资源。因此，具有考虑上面讨论的问题中至少一些以及其他可能问题的方法和装置将是期望的。
发明内容
在一个说明性实施例中，提出了检测结构中不一致性的方法。脉冲激光束指向该结构。当脉冲激光束的辐射被结构吸收时，多种类型的超声信号被形成在结构中。使用单个检测器检测多种类型的超声信号以形成数据。
在另一个说明性实施例中，提出一种方法。脉冲激光束指向结构。脉冲激光束是结构的表面上的线。当脉冲激光束的辐射被结构吸收时，多种类型的超声信号被形成在结构中。多种类型的超声信号包括表面波、剪切波或纵波中的至少一个。多种类型的超声信号由单点式检测器检测以形成数据。使用所述数据确定在结构中存在不一致性。
在进一步说明性的实施例中，提出一种装置。该装置包含结构、在结构的第一表面上形成管线泵的脉冲激光束、以及在结构的第一表面上形成点式检测器的脉冲激光束。
特征和功能可以在本公开的各种实施例中独立地实现或者可以在其他实施例中结合，其中通过参考以下描述和附图可以看到进一步详细描述。
附图说明
说明性实施例的被确信具有新颖性特性的特征在所附权利要求中提出。然而，说明性实施例、以及使用的优选模式、其进一步的目的和特征将通过结合附图阅读时参考本公开的说明性实施例的以下详细描述而被最好地理解，其中：
图1是说明性实施例可以在其中被实施的飞机的说明；
图2是根据说明性实施例的检查环境的框图的说明；
图3是根据说明性实施例的被检查的结构的截面的说明；
图4是根据说明性实施例的超声泵和探针的说明；
图5是根据说明性实施例的表面波场图像的说明；
图6是根据说明性实施例的相对于焊接点放置的超声泵和探针的说明；
图7是根据说明性实施例的两个剪切波场图像的说明；
图8是根据说明性实施例的结构的远侧的超声C扫描图像的说明；
图9是根据说明性实施例的用于检测结构中的不一致性的过程的流程图的说明；
图10是根据说明性实施例的用于确定结构中存在不一致性的过程的流程图的说明；
图11是根据说明性实施例的框图形式的数据处理系统的说明；
图12是根据说明性实施例的框图形式的飞机制造和维护方法的说明；以及
图13是框图形式的说明性实施例可以在其中被实施的飞机的说明。
具体实施方式
不同的说明性实施例认识并考虑了一个或多个不同的注意事项。例如，说明性实施例识别并考虑了当前存在的检查技术可以具有不良的精度水平。例如，目前的检查技术可以包括接触或机载超声探针或超声“针状物”探针。这些目前的检测器对于一些结构可以具有不良的精度水平。进一步，一些常规单点式检查方法(诸如X射线衍射)可能不适合于产品检查或在服务中检查。
说明性实施例进一步认识并考虑了在使用传统的超声换能器测试期间将多种类型的波引入结构中通常需要多个物理换能器。在检查系统上同一时间可能不具有足够的物理空间用于检查区域中的那些换能器，因此将需要多个检查通路。目前的解决方案可以提供不同类型的不一致性的检查，但不使用单个检查系统或方法。例如，远侧不一致性或粗糙度或腐蚀测量可以使用传统的超声进行检测。然而，这些不一致性中的每一个可能不能用单个检查系统或方法进行检测。单独的方法将需要测量残余应力。例如，X射线衍射或表面波超声可以用于测量残余应力。
说明性的实施例也认识并考虑到可能期望降低对不一致性(诸如接头不一致性、残余应力、腐蚀变薄、制造不一致性、或其他类型的不一致性)的检查的成本。说明性的实施例也认识并考虑到可能期望通过不一致性(诸如接头不一致性、残余应力、腐蚀变薄、制造不一致性、或其他类型的不一致性)的检查确保或提升安全性。
现在参考附图，并且特别参考图1，描绘了说明性实施例可以在其中被实施的飞机的说明。在该说明性实施例中，飞机100具有附连到主体106的机翼102和机翼104。飞机100包括附连到机翼102的发动机108和附连到机翼104的发动机110。
主体106具有尾部112。水平稳定器114、水平稳定器116以及垂直稳定器118被附连到主体106的尾部112。
飞机100是根据说明性实施例的具有复合材料或由可以用激光超声检查系统检查的其他材料形成的结构的飞机的示例。例如，机翼102或机翼104中的至少一个可以使用激光超声检查系统检查。
如本文所使用的，短语“至少一个”，当用于项目的列表时，含义为可以使用列出的项目中的一个或多个的不同组合，并且可能需要列表中每个项目中的仅一个。换句话说，“至少一个”含义为项目的任意组合以及项目的数量可以从列表中使用，但不需要列表中全部项目。该项目可以是特定的目标、事物或种类。
例如，“项目A、项目B或项目C中至少一个”可以包括但不限于项目A、项目A和项目B、或项目B。该示例还可以包括项目A、项目B、以及项目C或项目B和项目C。当然，可以存在这些项目的任意组合。在其他示例中，“至少一个”可以是例如但不限于两个项目A、一个项目B、以及十个项目C、四个项目B和七个项目C、或其他合适的组合。
以说明不同说明性实施例可以在其中被实施的一个环境为目的，提供了飞机100的说明。图1中的飞机100的说明不意味着暗示对不同说明性实施例可以被实施的方式的架构限制。例如，飞机100被示出为商业客用飞机。不同的说明性实施例可以被应用到其他类型的飞机，诸如私人客用飞机、旋翼飞机、或其他合适类型的飞机。
尽管用于说明性实施例的说明性示例关于飞机被描述，然而说明性实施例可以被应用到其他类型的平台。该平台可以是，例如可移动平台、固定的平台、陆基结构、水基结构或空基结构。更特别地，平台可以是水面舰艇、坦克、人员运输车、火车、航天器、空间站、卫星、潜水艇、汽车、制造设施、建筑物、或其他合适的平台。
进一步，尽管结构可以由复合材料构成，然而对任意合适类型的材料可以执行多模式检查。例如，多个波可以用于检查陶瓷或金属。
仍然进一步，说明性实施例可以被应用到其他类型的结构。例如，不同于平台的结构可以通过使用激光超声检查系统检查材料变化。不同于平台的结构可以包括医疗设备、假肢、或用于人类或动物中身体或精神健康情况的筛查、诊断、治疗、或预防或这些的任意组合或子组合的任意其他合适的产品。
现在参考图2，根据说明性实施例描绘了检查环境的框图的说明。如所描绘的，检查环境200包括结构202。结构202可以采用任意数量的形式。例如，结构202可以是飞机的一部分。
结构202可以使用激光超声检查系统204检查。如所描绘的，激光超声检查系统204包括运动系统206、多个检测器208、光源210和控制器212。
在这些说明性示例中，控制器212控制激光超声检查系统204的操作。控制器212可以通过使用硬件、软件、固件或这些的组合被实施。
在这些说明性示例中，控制器212可以被实施在计算机系统214中。计算机系统214可以是一个或多个计算机。当计算机系统214中存在超过一个计算机时，这些计算机可以通过通信介质(诸如网络)相互通信。
当使用软件时，由控制器执行的操作可以通过使用例如但不限于被配置为运行在处理器单元(诸如处理器215)上的程序代码而被实施。当使用固件时，由控制器执行的操作可以通过使用例如但不限于存储在持续性存储器中以运行在处理器单元上的程序代码和数据而被实施。
当采用硬件时，硬件可以包括操作以执行由控制器执行的操作的一个或多个电路。根据实施方式，硬件可以采用电路系统、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件、或被配置为执行任意数量的操作的一些其他合适类型的硬件设备的形式。
可编程逻辑器件可以被配置为执行某些操作。所述器件可以被永久地配置为执行这些操作或可以重新配置。可编程逻辑器件可以采用例如但不限于可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列、或一些其他类型的可编程硬件设备的形式。
在一些说明性示例中，由控制器执行的操作和/或过程可以使用与无机组件集成的有机组件被执行。在一些情况中，操作和/或过程可以全部由除了人类以外的有机组件执行。作为一个说明性实施例，有机半导体中的电路可以用于执行这些操作和/或过程。
运动系统206被配置为相对于结构202移动光源210和多个检测器208。运动系统206可以通过使用多个不同类型的系统被实施。例如，运动系统206可以是机器人。该机器人可以是，例如可以绕多个轴线移动多个检测器208的机械臂。运动系统206还可以是，例如但不限于高架机器人、手动操作的扫描头、以及其他合适类型的运动系统。
光源210被配置为将第一光216发射到结构202的表面218上。在一些说明性示例中，光源210可以是激光器219。更具体地，激光器219可以是二极管泵送的纳秒激光器。
当光源210采用激光器219的形式时，第一光216可以是脉冲激光束220。在本说明性示例中，第一光216以在结构202的表面218上形成第一图案222的方式被发射。在这些说明性示例中，第一光216的第一图案222是第一光216照射在表面218上的多个区域。在一些说明性示例中，第一图案222可以采用表面218上的线223的形式。当第一图案222采用线223的形式时，第一光216具有比其厚度大的宽度，以便在表面202的表面218上产生线性冲击。
当第一光216采用表面218上的线223的形式时，线223可以被称为线泵。“泵”可以是指示应力波的激光感应生成的术语。
第一光216被配置为当第一光216遇到结构202时在结构202中形成声波224。当第一光216被发射到结构202的表面218上时，可以出现声波224。例如，第一光216中的能量可以引起结构202中的热弹性膨胀。热弹性膨胀可以引起结构202中的声波224。
在这些说明性示例中，声波224可以是超声声波。因此，声波224可以是超声信号。更具体地，声波224可以采用宽带超声信号的形式。根据特定的实施方式，声波224可以具有例如从大约20千赫兹到大约100兆赫兹的频率。声波224的频率可以取决于用于形成结构202的材料、激光器激发的脉冲宽度、以及其他合适的因素。
声波224可以包括多个不同类型的波。例如，声波224可以采用多种类型的超声信号225的形式。多种类型的超声信号225包括剪切波226、表面波227、或纵波228中的至少一个。
此外，多个检测器208被配置为检测对声波224的第一响应229。第一响应229包括可以作为对行进在结构202中的声波224的散射、反射、调制以及其他改变的结果产生的声波230。第一响应229包含响应于声波224产生的声波230。在该说明性示例中，第一响应229由多个检测器208检测。
多个检测器208中的至少一个可以采用光学检测器231的形式。在一些说明性示例中，多个检测器208中的至少一个可以是形成在结构202的表面218上的点式检测器232。在一个示例中，多个检测器208可以包含任意形式的干涉仪。例如，多个检测器208可以包括用于后向散射超声的非接触检测的光纤修改的萨格纳克(Sagnac)干涉仪。多个检测器208可以将第二光234发射到结构202的表面218上并检测对第二光234的第二响应236。
在一个说明性示例中，第二光234还可以以第二图案238的形式被发射到结构202的表面218上。在该说明性示例中，第二图案238可以采用点的形式。
第二响应236是在本说明性示例中被第一响应229偏转的第二光234。由行进在结构202中的声波224引起的第一响应229可以到达表面218并且可以被检测。第一响应229可以通过使用发送参考光(诸如第二光234)并检测在第二响应236中的表面218上的机械振动的干涉仪被检测。多个检测器208可以包括任意合适形式的干涉仪。
点式检测器232可以与表面218上的线223间隔开，使得多种类型的超声信号225可以被检测。例如，点式检测器232可以与表面218上的线223间隔开，使得多种类型的超声信号225可以基本同时被检测。
剪切波226可以在对角线上移动经过结构202的厚度239。例如，剪切波226可以在对角线上从表面218移动到结构202的远侧240。然后，剪切波226可以从结构202的远侧240反射到表面218。
表面波227可以沿结构202的表面218行进。表面波227可以不行进经过结构202的厚度239。
纵波228可以基本垂直于表面218行进经过厚度239。例如，纵波228可以纵向地从表面218移动到远侧240并被纵向地反射回到表面218。
当检测到第二响应236时，多个检测器208将数据241发送到控制器212。数据241被控制器212使用以生成输出242。数据241可以包括针对被检查的结构202的位置的全带宽信号。当激光超声检查系统204横穿结构202被扫描时，结构202上的多个位置的数据241被收集。
如所描绘的，输出242可以指示结构202中是否存在不一致性244。不一致性244可以是例如但不限于裂缝245、接头不一致性246、腐蚀247、或远侧不一致性248。远侧不一致性248可以在结构202的远侧240上。
代表剪切波226的数据241可以用于识别远侧不一致性248或结构202的远侧240上的腐蚀247。代表表面波227的数据241可以用于识别裂缝245或接头不一致性246。接头不一致性246可以存在于接头249中。接头249可以接合结构202的两个组件。在一些说明性示例中，接头249可以采用焊接点250的形式。在这些说明性示例中，接头不一致性246可以是焊接点250中的不一致性。在这些说明性示例中，接头不一致性246可以由焊接工艺引起。
输出242可以采用多个不同的形式。例如，输出242可以采用警报251的形式。警报251可以指示不一致性244是否存在。警报251可以显示在计算机系统214中的显示设备252上。
在另一个说明性示例中，输出242可以是图像253。图像253也可以被显示在显示设备252上。图像253可以是当结构202中存在不一致性244时具有图形指示器254的结构202的部分或全部的图像。图形指示器254可以被显示在与结构202中检测到不一致性244的位置相对应的图像253中的位置中。在其他说明性示例中，如果不存在不一致性244，则图形指示器254可以被显示以指示不一致性244的不存在。
在一些说明性示例中，图像253可以是光学图像256。光学图像256可以是结构202的表面218的图像。在其他说明性示例中，图像253可以是结构202的一部分的表示。
作为又一个说明性示例，输出242可以采用报告270的形式。报告270可以识别结构202中的任意不一致性。报告270还可以包括其他信息，诸如不一致性的位置、不一致性的类型、不一致性的尺寸、以及其他合适类型的信息。
结构202可以由任意合适的材料构成。结构202可以由复合材料、金属、陶瓷、聚合物材料、半导体材料或玻璃材料中的至少一个构成。
在一些说明性示例中，结构202是均质材料272。均质材料272可以是在材料的每个位置具有相同属性的均一材料。然而，结构202不必由均质材料272构成。
在一些说明性示例中，结构202是单层274。通过作为单层274的结构202，多层之间的边界可以不反射或折射多种类型的超声信号225。例如，结构202可以是由一种类型的复合材料形成并且形成单层274的复合材料层压板。当结构202是单层274时，在表面218和远侧240之间没有任何粘结或接头。
图2中的检查环境200的说明不意味着暗示对说明性实施例可以被实施的方式的物理的或架构的限制。可以使用除了或代替说明的组件以外的其他组件。一些组件可以是不需要的。并且，框被提出以说明一些功能组件。当被实施在说明性实施例中时，这些框中的一个或多个可以被组合、分割、或组合并分割为不同的框。
例如，尽管单独的检测器没有描绘在激光超声检查系统204中，但是激光超声检查系统204可以包括任意合适数量的检测器。例如，多个检测器208可以包括检测由剪切波226和表面波227产生的第二响应236的第一检测器，而第二检测器检测由纵波228产生的第二响应236。
作为另一个示例，多个检测器208可以包含多个接收器。在该示例中，多个检测器208可以检测由剪切波226、表面波227以及纵波228产生的第二响应236。在该示例中，由剪切波226和表面波227产生的第二响应236可以被多个检测器208的第一接收器检测，而由纵波228产生的第二响应236可以被多个检测器208的不同接收器检测。
进一步，不一致性244可以包括任意其他类型的不一致性。例如，尽管裂缝245被描绘为不一致性244的可能，但是不一致性244可以可代替地为任意类型的可检测的近表面不一致性。
现在转向图3，根据说明性实施例，描绘了被检查的结构的截面的说明。结构300可以是图2的结构202的物理实施方式。
结构300具有表面302、远侧304以及厚度306。线泵308可以在结构300中感应出多种类型的超声信号310。线泵308可以使用脉冲激光束(诸如图2的脉冲激光束220)产生在结构300的表面302上。多种类型的超声信号310可以包括纵波312、剪切波314以及表面波316中的至少一个。在该说明性示例中，剪切波314和表面波316通过表面302上的点式检测器317被检测。线泵308和点式检测器317可以间隔距离318，使得剪切波314和表面波316两者均可以被点式检测器317检测。对于不同的结构，距离318可以被改变。例如，距离318可以基于厚度306选择。
在图3中可以看出，点式检测器317的尺寸明显小于距离318。由于点式检测器317的尺寸或位置中的至少一个，多种类型的超声信号可以在结构300的单个通路中被检测。例如，由于点式检测器317的尺寸，可以存在多个接收器。
纵波312可以由定位在与线泵308大体相同位置处的接收器检测。在一些说明性示例中，点式检测器317和用于纵波312的接收器可以是相同检测器的不同接收器。在一些说明性示例中，点式检测器317和用于纵波312的接收器可以是两个不同的检测器。在每个示例中，无论检测器的数量为何，纵波312、剪切波314以及表面波316可以在基本相同的时间被检测。
在一些说明性示例中，纵波312、剪切波314以及表面波316全部可以在结构300的相同的“通路”中被检测。然而，由于由纵波312、剪切波314以及表面波316中每一个行进的距离，纵波312、剪切波314或表面波316中的至少一个可以在相比于纵波312、剪切波314或表面波316中的另一个的不同时间被检测。
剪切波314可以用于检测结构300的远侧304上的不一致性320。在该说明性示例中，不一致性320采用结构300的远侧304上的气孔的形式。更具体地，从点式检测器317发送的表示剪切波314的数据可以用于检测不一致性。
表面波316可以用于检测线泵308和点式检测器317之间的不一致性。更具体地，从点式检测器317发送的表示表面波316的数据可以用于检测不一致性。在该说明性示例中，没有不一致性被描绘在线泵308和点式检测器317之间。使用表面波316检测的不一致性可以被称为近表面不一致性。
纵波312可以用于检测穿过结构300的厚度306的不一致性。更具体地，从邻近线泵308放置的接收器发送的表示纵波312的数据可以用于检测不一致性。在该说明性示例中，没有不一致性被显示经过线泵308下方结构300的厚度306。
现在转向图4，根据说明性实施例描绘了超声泵和探针的说明。视图400可以是图3的结构300的表面302的俯视图。
在视图400中，线泵308在结构300的表面302上是可见的。在视图400中，线泵308具有比其厚度大的宽度，以便在结构300的表面302上产生线性冲击。线泵308可以通过将脉冲激光束引导向结构300而形成。如所描绘的，脉冲激光束是结构300的表面302上的线。
在视图400中，点式检测器317在结构300的表面302上是可见的。在视图400中可以看出，点式检测器317明显小于线泵308与点式检测器317之间的距离318。
在该说明性示例中，结构300不包括可见的接头。然而，如所描绘的，结构300的表面302上存在不一致性402。如所描绘的，不一致性402可以采用裂缝的形式。在其他说明性示例中，不一致性402可以采用任意表面或近表面不一致性的形式。在一些说明性示例中，不一致性402可以是眼睛不可见的。
在结构300的检查期间，图3的剪切波314和表面波316可以在从线泵308到点式检测器317的方向404中行进。为了检查结构300的多个位置，线泵308和点式检测器317可以在方向404中沿表面302移动。线泵308和点式检测器317在结构300的检查期间的移动可以被称为“扫描”。
现在转向图5，根据说明性实施例描绘了表面波场图像的说明。图像500可以是图2的图像253的示例。图像500可以由图2的数据241构成。图像500可以由通过图3和图4的点式检测器317检测的数据构成。图像500可以由表示表面波316的数据构成。
图像500具有以毫米计量的距离的x轴502以及以毫秒计量的时间的y轴504。在图像500中，线506是可见的。线506中的间断508可以表示不一致性。在说明性示例中，间断508可以表示图4的不一致性402。
现在转向图6，根据说明性实施例描绘了相对于焊接点放置的超声泵和探针的说明。视图600可以是图2的结构202的表面218的俯视图。
视图600描绘具有接头604的结构602。在一些说明性示例中，接头604可以是焊接点。
线泵606可以是图2的线223的物理实施方式。点式检测器608可以是点式检测器232的物理实施方式。在一些说明性示例中，线泵606可以与图3中的线泵308相同。在一些说明性示例中，点式检测器608可以与图3的点式检测器317相同。
为了检查接头604，线泵606被设置为使得线泵606垂直于接头604的方向610。通过将线泵606放置为垂直于方向610，当点式检测器317放置在接头604上方时，超声信号可以全部行进穿过接头604。
在其他说明性示例中，线泵606可以被放置为平行于方向610。当线泵606被放置为平行于方向610时，一些不一致性可能更难以检测。
在一些说明性示例中，线泵606的位置可以基于结构602的材料的类型被放置。例如，用于结构602的一些材料可以是各向异性的。各向异性材料是依赖方向的。结果，改变线泵606相对于结构602的位置还可以改变来自线泵606的波测量值。
在一些说明性示例中，用于结构602的材料可以是各向同性的。因此，不具有不一致性的结构602中的波测量值可以是各向同性的。然而，结构602中的不一致性产生的结果可以是各向异性的。例如，结构602中的不一致性的波测量值可以是各向异性的。例如，当存在不一致性时，波速可取决于线泵606的方向。
因此，第一检查可以用在第一方向中的多种类型的超声信号执行。然后，第二检查可以用在第二方向中的多种类型的超声信号执行。在一些说明性示例中，第一方向和第二方向可以具有九十度的差异。
在操作期间，表面波从线泵606传播到点式检测器608。表面波可以被点式检测器608检测并且被记录。剪切波测量值可以以任意合适的格式被显示。例如，穿过接头604的表面波测量值可以显示在振幅与到达时间图表中。
被记录的穿过接头604外部的结构602的区域的表面波的传播的波形可以与被记录的穿过接头604内的区域的表面波的传播的波形相比较。与接头604外部的传播相比，表面波波形的振幅或到达时间中的至少一个可以不同于穿过接头604的传播。例如，接头604内的表面波波形可以具有比接头604外部的表面波波形更小的振幅。作为另一个示例，对于穿过接头604的传播，表面波波形的到达时间可以比接头604外部的传播的表面波波形的到达时间更大。
在其他示例中，表面波测量值可以显示在针对作为位置的函数的波速的图表中。波速可以具有任意合适的测量值，包括以米/秒为单位。在一些说明性示例中，表面波测量值可以针对横跨接头604的一维(线性)扫描。接头604可以被识别为具有降低的表面波波速的区域。该图表可以是图2的图像253中的一条线的示例。
接头604的质量可以基于接头604外部的材料与接头604内的材料之间的表面波速的变化而被估计。例如，穿过接头604的表面波速差的大小可以与可接受质量的接头的指导相比较。如果表面波速差的大小在指导之外，接头604可以被识别为具有不期望的质量。
现在转向图7，根据说明性实施例描绘了两个剪切波波场图像的说明。视图700描绘了图像702和图像704。图像702和图像704每一个均可以是图2的图像253的示例。图像702和图像704可以由图2的数据241构成。图像702和图像704可以由通过图3和图4的点式检测器317检测的数据构成。图像702和图像704可以由表示剪切波314的数据构成。
图像702具有以毫米为单位的扫描距离的x轴706，图像702具有点式的时间标度的y轴708。图像702描绘了结构(诸如具有没有任意检测到的不一致性的远侧的结构202或结构300)部分的数据。
图像704具有以毫米为单位的扫描距离的x轴710。图像704具有点式的时间标度的y轴712。图像704描绘了结构(诸如具有检测到的不一致性714的远侧的结构202或结构300)的部分的数据。不一致性714可以包括不一致性716、不一致性718和不一致性720。不一致性714可以包括任意类型的可检测的远侧不一致性。例如，不一致性714可以是腐蚀、气孔或其他类型的不一致性中的至少一个。如所描绘的，结构的表面可以不具有任意不一致性。
现在转向图8，根据说明性实施例描绘了结构的远侧的超声C扫描图像的说明。视图800描绘了图像802和图像804。图像802和图像804每一个均可以是图2的图像253的示例。图像802和图像804可以由图2的数据241构成。图像802和图像804可以由通过点式检测器317以及图3和图4的线泵308处的点式检测器检测的数据构成。图像802和图像804可以由表示剪切波314的数据构成。
图7的图像702和图像704可以被进一步处理以产生结构中的不一致性的清晰图像。与来自结构的远侧的反射相关联的剪切波信号的到达时间和振幅可以用于对结构的远侧成像。
视图800包括图像802和图像804。图像802和图像804描绘了结构中在该结构的远侧具有三个不一致性的区域。图像802和图像804可以是图3的结构300的远侧304的图像。图像802可以是到达时间图像。图像804可以是振幅图像。不一致性806、不一致性808以及不一致性810在图像802和图像804中可以是显著的。在一些说明性示例中，不一致性806、不一致性808以及不一致性810可以是不一致性716、不一致性718以及不一致性720的图像。图像802和图像804表明结构的远侧上的不一致性在到达时间图像或振幅图像的至少一个中是可见的。
图1和图3-图8中示出的不同组件可以与图2中的组件相结合，与图2中的组件一起使用，或两者的结合。此外，图1和图3-图8中的一些组件可以是图2中以框的形式示出的组件如何可以被实施为物理结构的说明性示例。
现在转向图9，说明了根据说明性实施例的用于检测结构中的不一致性的过程的流程图的说明。在图9中说明的过程可以被实施在超声检查系统(诸如图2中的激光超声检查系统204)中。图9中说明的过程可以使用通过检测多种类型的超声信号225形成的数据241检测结构202中的不一致性244。
过程900通过将脉冲激光束引导向结构而开始，其中当脉冲激光束的辐射被结构吸收时，在结构中形成多种类型的超声信号(操作902)。多种类型的超声信号可以包括剪切波、表面波或纵波中的至少一个。在一些说明性示例中，结构可以包括接头。在这些说明性示例中，表面波传输穿过结构中的接头。在一些说明性示例中，脉冲激光束是结构的表面上的线。
然后过程900检测多种类型的超声信号以形成数据(操作904)。然后该过程终止。多种类型的超声信号可以被多个检测器检测。在一些说明性示例中，多种类型的超声信号可以由单个检测器检测。在一些说明性示例中，多种类型的超声信号由单点式检测器检测。在一些说明性示例中，脉冲激光束和单点式检测器被空间分离，使得多种类型的超声信号被检测。
在其他说明性示例中，多个检测器可以包括两个检测器。第一检测器可以检测表面波和剪切波，而第二检测器检测纵波。
在一些说明性示例中，结构是均质材料。在一些说明性示例中，结构可以由复合材料、金属、陶瓷、聚合物材料或玻璃材料中的至少一个构成。在一些说明性示例中，结构是单层。
现在转向图10，根据说明性实施例描绘了用于确定结构中存在不一致性的过程的流程图的说明。在图10中说明的过程可以被实施在超声检查系统(例如图2中的激光超声检查系统204)中。图10中说明的过程可以使用通过检测多种类型的超声信号225形成的数据241检测结构202中的不一致性244。
过程1000可以开始于将脉冲激光束引导向结构，其中脉冲激光束是结构的表面上的线，其中当脉冲激光束的辐射被结构吸收时，在结构中形成多种类型的超声信号，并且其中多种类型的超声信号包括表面波、剪切波或纵波中的至少一个(操作1002)。在一些示例中，结构由单层构成。
然后过程1000可以检测多种类型的超声信号以形成数据(操作1004)。多种类型的超声信号可以被多个检测器检测。在一些说明性示例中，多种类型的超声信号可以被单个检测器检测。在一些说明性示例中，多种类型的超声信号被单点式检测器检测。在一些说明性示例中，脉冲激光束和单点式检测器被间隔开，使得多种类型的超声信号被检测。
在其他说明性示例中，多个检测器可以包括两个检测器。第一检测器可以检测表面波和剪切波，而第二检测器检测纵波。
然后过程1000使用数据确定结构中存在不一致性(操作1006)。然后操作终止。在一些说明性示例中，不一致性包括接头不一致性、腐蚀、结构的远侧上的不一致性或裂缝中的至少一个。
在一些说明性示例中，通过比较数据与来自参考标准的参考数据可以在结构中检测不一致性。参考标准不包含任何不一致性。数据和参考数据之间的差可以指示结构中不一致性的存在。
不同的描绘的实施例中的流程图和框图说明了在说明性实施例中的装置和方法的一些可行的实施方式的架构、功能和操作。就此而言，流程图或框图中的每个框可以代表模块、区段、功能和/或操作或步骤的一部分。
在说明性实施例的一些可替代实施方式中，记录在框中的一个功能或多个功能可以不以图中记录的顺序发生。例如，在某些情况下，连续示出的两个框可以大体上同时被执行，或有时框以相反的顺序被执行，这取决于包含的功能。并且，除流程图或框图中所说明的框之外，还可以附加其他框。
例如，过程900可以进一步包括使用表示表面波的数据识别结构中的裂缝。作为另一个示例，过程900可以包括使用表示剪切波的数据识别结构中的腐蚀。作为又一个示例，过程900还可以包括使用表示剪切波的数据识别结构的远侧上的不一致性。
现在转向图11，根据说明性实施例描绘了框图形式的数据处理系统的说明。数据处理系统1100可以用于实施图2的计算机系统214。数据处理系统1100可以用于如图3所述地处理数据，以及如图4-8所述地显示输出。如所描绘的，数据处理系统1100包括通信框架1102，其提供处理器单元1104、存储设备1106、通信单元1108、输入/输出单元1110以及显示器1112之间的通信。在一些情况下，通信框架1102可以被实施为总线系统。
处理器单元1104被配置为执行软件的指令以执行多个操作。处理器单元1104可以包含多个处理器、多个处理器核心、和/或一些其他类型的处理器，这取决于实施方式。在一些情况下，处理器单元1104可以采用硬件单元(诸如电路系统、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件、或一些其他合适类型的硬件单元)的形式。
用于操作系统的指令、应用、和/或由处理器单元1104运行的程序可以位于存储设备1106中。存储设备1106可以通过通信框架1102与处理器单元1104通信。如本文所使用的，存储设备(也被称为计算机可读存储设备)是能够在临时和/或永久基础上存储信息的任何一件硬件。该信息可以包括但不限于数据、程序代码和/或其他信息。
存储器1114和永久贮存器1116是存储设备1106的示例。存储器1114可以采用例如随机存取存储器或一些类型的易失或非易失存储设备的形式。永久贮存器1116可以包含任意数量的组件或设备。例如，永久贮存器1116可以包含硬盘驱动器、闪速存储器、可重写光盘、可重写磁带、或上述的一些组合。永久贮存器1116所使用的介质可以是或可以不是可移动的。
通信单元1108允许数据处理系统1100与其他数据处理系统和/或设备通信。通信单元1108可以使用物理和/或无线通信链路提供通信。
输入/输出单元1100允许自连接到数据处理系统1100的其他设备接收输入，并允许输出被发送到连接到数据处理系统1100的其他设备。例如，输入/输出单元1110可以允许用户输入通过键盘、鼠标和/或一些其他类型的输入设备被接收。作为另一个示例，输入/输出单元1110可以允许输出被发送到连接到数据处理系统1100的打印机。
显示器1112被配置为将信息显示给用户。显示器1112可以包含例如但不限于监视器、触摸屏、激光显示器、全息显示器、虚拟显示设备和/或其他一些类型的显示设备。
在该说明性示例中，不同的说明性实施例的处理可以通过使用计算机实施的指令由处理器单元1104执行。这些指令可以被称为程序代码、计算机可用程序代码、或计算机可读程序代码，并且可以由处理器单元1104中的一个或多个处理器读取和执行。
在这些示例中，程序代码1118以功能形式位于选择性地可移除的计算机可读介质1120上，并且可以被加载到或转移到数据处理系统1100以便被处理器单元1104执行。程序代码1118和计算机可读介质1120一起形成计算机程序产品1122。在该说明性示例中，计算机可读介质1120可以是计算机可读存储介质1124或计算机可读信号介质1126。
计算机可读存储介质1124是物理的或有形的存储设备，其用于存储程序代码1118而不是传播或传输程序代码1118的介质。计算机可读存储介质1124可以是，例如但不限于光盘或磁盘或连接到数据处理系统1100的永久存储设备。
可替代地，程序代码1118可以使用计算机可读信号介质1126被转移到数据处理系统1100。计算机可读信号介质1126可以是例如包含程序代码1118的传播的数据信号。该数据信号可以是电磁信号、光学信号和/或可以被发射到物理和/或无线通信链路上的一些其他类型的信号。
图11中的数据处理系统1100的说明不意味着对说明性实施例可以被实施的方式提供架构限制。不同的说明性实施例可以被实施在数据处理系统中，数据处理系统包括除了数据处理系统1100说明的这些组件之外的组件或代替数据处理系统1100说明的组件的组件。进一步，图11中示出的组件可以根据示出的说明性示例变化。
本公开的说明性实施例可以被描述在如图12所示的飞机制造和维护方法1200和如图13所示的飞机1300的环境中。首先转向图12，根据说明性实施例描绘了飞机制造和服务方法的说明。在前期生产期间，飞机制造和维护方法1200可以包括飞机1300的规格和设计1202以及材料采购1204。
在生产期间，进行飞机1300的组件和子部件制造1206以及系统集成1208。然后，飞机1300可以经受认证和交付1210以便被投入使用1212。在由客户的服务1212时，飞机1300被预定为日常维修和维护1214，日常维修和维护1214可以包括修改、重新配置、翻新、以及其他维修或维护。
飞机制造和维护方法1200的过程中的每一个可以由系统集成商、第三方、和/或操作员来执行或实施。在这些示例中，操作员可以是客户。为了本描述的目的，系统集成商可以包括但不限于任意数量的飞机制造商和主系统分包商；第三方可以包括但不限于任意数量的销售商、分包商以及供应商；并且操作员可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等等。
现在参考图13，描绘了说明性实施例可以被实施的飞机的说明。在该示例中，飞机1300通过图12中的飞机制造和维护方法1200而生产，并且可以包括具有多个系统1304和内部件1306的机身1302。多个系统1304的示例包括推进系统1308、电气系统1310、液压系统1312以及环境系统1314中的一个或多个。可以包括任意数量的其他系统。尽管示出了航天航空示例，然而不同的说明性实施例可以应用到其他行业(诸如汽车工业)中。
在图12中的飞机制造和维护方法1200的至少一个阶段期间可以采用本文呈现的装置和方法。一个或多个说明性实施例可以用在图12中的组件和子部件制造1206期间。例如，图2中的激光超声检查系统204可以用于在组件和子部件制造1206期间检查结构。进一步，图2中的激光超声检查系统204可以用于在图12中的维修和维护1214期间检查部件。例如，在为飞机1300例行维修期间，可以使用激光超声检查系统204检查飞机1300的结构。
进一步，本公开包括根据以下条款所述的实施例：
条款1.一种检测结构中的不一致性的方法，该方法包含：将脉冲激光束引导向所述结构，其中当脉冲激光束的辐射被结构吸收时，在结构中形成多种类型的超声信号；以及检测多种类型的超声信号以形成数据。
条款2.根据条款1所述的方法，其中多种类型的超声信号包括表面波、剪切波或纵波中的至少一个。
条款3.根据条款2所述的方法，进一步包含使用表示表面波的数据识别结构中的裂缝。
条款4.根据条款2所述的方法，其中表面波被传输经过结构中的接头。
条款5.根据条款2所述的方法，进一步包含：使用表示剪切波的数据识别结构中的腐蚀。
条款6.根据条款2所述的方法，进一步包含：使用表示剪切波的数据识别结构的远侧上的不一致性。
条款7.根据条款1所述的方法，其中脉冲激光束是结构的表面上的线。
条款8.根据条款1所述的方法，其中多种类型的超声信号被点式检测器检测。
条款9.根据条款8所述的方法，其中脉冲激光束和点式检测器间隔开，使得多种类型的超声信号被检测。
条款10.根据条款1所述的方法，其中所述结构是均质材料。
条款11.根据条款1所述的方法，其中所述结构由复合材料、金属、陶瓷、聚合材料、半导体材料或玻璃材料中的至少一个构成。
条款12.根据条款1所述的方法，其中所述结构是单层。
条款13.一种方法，其包含：将脉冲激光束引导向结构，其中脉冲激光束是结构的表面上的线，其中当脉冲激光束的辐射被结构吸收时，在结构中形成多种类型的超声信号，并且其中多种类型的超声信号包括表面波、剪切波或纵波中的至少一个；检测多种类型的超声信号以形成数据；以及使用数据确定结构中存在不一致性。
条款14.根据条款13所述的方法，其中脉冲激光束和单个点式检测器间隔开，使得多种类型的超声信号被单个点式检测器检测。
条款15.根据条款13所述的方法，其中所述结构由单层构成。
条款16.根据条款13所述的方法，其中不一致性包括接头不一致性、腐蚀、结构的远侧上的不一致性或裂缝中的至少一个。
条款17.一种装置，其包含：在结构的第一表面上形成线泵的脉冲激光束；以及在结构的第一表面上形成点式检测器的脉冲激光束。
条款18.根据条款17所述的装置，其中线泵和点式检测器间隔一定的距离，其中该距离被选择使得点式检测器检测来自结构的多种类型的超声信号。
条款19.根据条款18所述的装置，其中多种类型的超声信号包括表面波、剪切波或纵波中的至少一个。
条款20.根据条款17所述的装置，其中形成线泵的脉冲激光束由激光超声设备提供。
因此，一个或多个说明性实施例可以提供用于确定结构中是否存在不一致性的方法和装置。可以使用常规的超声技术观测不一致性。然而，经过厚度、接近表面、以及结构的远侧上的不一致性每一个都可需要结构的分离的检查通路。
说明性实施例可以提供用于使用多种类型的超声信号基本同时检测不一致性的方法和装置。说明性实施例可以基本同时检测多种类型的超声信号。结果，使用说明性示例，可以降低结构的检查时间。
说明性实施例可以降低对不一致性(诸如接头不一致性、残余应力、腐蚀变薄、制造不一致性、或其他类型的不一致性)的检查的成本。说明性实施例可以通过增加检测不一致性(诸如接头不一致性、残余应力、腐蚀变薄、制造不一致性或其他类型的不一致性)的能力而确保或改善安全性。
不同说明性实施例的描述以说明和描述的目的被展示，并且不旨在穷举或限制为公开形式的实施例。许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是明显的。进一步，不同的说明性实施例可以提供与其他合适的实施例不同的特征。选择的一个实施例或多个实施例被选定并被描述以便最好地解释实施例、实际应用的原理，并且使本领域其他普通技术人员能够理解具有适合特定使用预期的各种修改的各种实施例的公开。

Claims (10)

1.一种检测结构(202、602)中的不一致性(244)的方法，所述方法包含：
通过光源(210)将第一光(216)作为脉冲激光束(220)引导向所述结构(202、602)，其中当所述脉冲激光束(220)的辐射被所述结构(202、602)吸收时，多种类型的超声信号(225)被形成在所述结构(202、602)中；
通过检测器(208)将第二光(234)传输到所述结构(202、602)的表面(218)上，所述第二光(234)在所述结构(202、602)的所述表面(218)上形成点式检测器(232、608)；以及
检测所述多种类型的超声信号(225)以形成数据(241)，其中所述多种类型的超声信号(225)至少包括表面波(227)；
其中所述多种类型的超声信号(225)由所述点式检测器(232、608)检测，
其中所述脉冲激光束(220)和所述点式检测器(232、608)被间隔开，使得所述多种类型的超声信号(225)被检测，
其中对于第一检查，所述表面波(227)在第一方向上传输经过所述结构(202、602)中的接头(249、604)，并且对于第二检查，所述表面波(227)在不同的第二方向上传输经过所述结构(202、602)中的接头(249、604)，并且
其中所述方法进一步包括通过使用来自所述第一检查和所述第二检查的表示所述表面波(227)的数据来识别所述结构(202、602)中的所述接头(249、604)中的接头不一致性(246)。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包含：
使用表示所述表面波(227)的所述数据(241)识别所述结构(202、602)中的裂缝(245)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述多种类型的超声信号(225)进一步包括剪切波(226)，并且所述方法进一步包含：
使用表示所述剪切波(226)的数据(241)识别所述结构(202、602)中的腐蚀(247)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述多种类型的超声信号(225)进一步包括剪切波(226)，并且所述方法进一步包含：
使用表示所述剪切波(226)的所述数据(241)识别所述结构(202、602)的远侧(240)上的不一致性(244)。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述脉冲激光束(220)是所述结构(202、602)的表面(218)上的线(223)。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述结构(202、602)是均质材料(272)。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述结构(202、602)由复合材料、金属、陶瓷、聚合材料、半导体材料或玻璃材料中的至少一个构成。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述结构(202、602)是单层(274)。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一光(216)采取在所述表面(218)上的线泵(606)的形式。
10.一种检测结构(202、602)中的不一致性(244)的激光超声检查系统(204)，所述激光超声检查系统(204)包含：
控制器(212)，其被配置为控制所述激光超声检查系统(204)的操作；
光源(210)，其被配置为将第一光(216)作为脉冲激光束(220)引导向所述结构(202、602)，其中当所述脉冲激光束(220)的辐射被所述结构(202、602)吸收时，多种类型的超声信号(225)被形成在所述结构(202、602)中；
检测器(208)，其被配置为将第二光(234)传输到所述结构(202、602)的表面(218)上，所述第二光(234)在所述结构(202、602)的所述表面(218)上形成点式检测器(232、608)，并且所述检测器(208)被配置为检测所述多种类型的超声信号(225)以形成数据(241)，其中所述多种类型的超声信号(225)至少包括表面波(227)；以及
运动系统(206)，其被配置为相对于所述结构(202、602)移动所述光源(210)和所述检测器(208)，
其中所述多种类型的超声信号(225)由所述点式检测器(232、608)检测，
其中所述脉冲激光束(220)和所述点式检测器(232、608)被间隔开，使得所述多种类型的超声信号(225)被检测，
其中所述运动系统(206)被配置为将所述光源(210)和所述检测器(208)定位成使得，对于第一检查，所述表面波在第一方向上传输经过所述结构(202、602)中的接头(249、604)，并且对于第二检查，所述表面波在不同的第二方向上传输经过所述结构(202、602)中的接头(249、604)，并且
其中所述控制器(212)被配置为通过使用来自所述第一检查和所述第二检查的表示所述表面波(227)的数据来识别所述结构(202、602)中的所述接头(249、604)中的接头不一致性(246)。
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