CN109196349A - 超声检验头和超声检验设备 - Google Patents

Abstract

用于超声检验设备的检验头（100），用于在检验件相对于所述检验头沿检验方向相对运动的情况下的无损材料检验，包括：检验头壳体（110），其沿检验方向定义纵向方向（L）和垂直于所述检验方向地定义横向方向（Q）；以及多个发送‑接收单元（150‑1，150‑2，150‑3）。每个发送‑接收单元具有发送器元件（T1，T2，T3）和相关联的接收器元件（R1，R2，R3），并且在横向方向（Q）上定义有效检验宽度（PB1，PB2，PB3），使得当检验件相对于检验头沿检验方向相对运动时能够通过发送‑接收单元检验具有有效检验宽度的检验轨道。发送‑接收单元布置在至少两个在纵向方向（L）上连续并且在横向方向（Q）上延伸的行（155‑1,155‑2）中。来自不同行的发送‑接收单元在横向方向（Q）上相互偏移，使得相互偏移的发送‑接收单元的接收器元件（R1，R2，R3）在重叠区域（U1‑2，U2‑3）中彼此重叠，使得发送‑接收单元的整体无间隙地覆盖有效检验头‑检验宽度（PKPB）。所有发送‑接收单元布置在检验头壳体（110）中。所有发送器元件（T1，T2，T3）电连接到检验头的公共发送器连接元件（AT）。

Description

超声检验头和超声检验设备

技术领域

本发明涉及一种用于超声检验设备的检验头，用于在检验件相对于检验头沿检验方向相对移动的情况下的无损材料检验。

背景技术

超声检验是用于发现材料缺陷（所谓的不致密）以及用于借助超声确定部件尺寸的声学方法。它属于无损的检验方法。在使用超声（US）的无损材料检验中，声波经由耦合介质（例如液体层）从检验头传输到检验件。携带关于检验物品的状态的信息的超声波从检验件到接收检验头的传输通常也经由同一耦合介质进行。为了发送和接收超声波或超声脉冲，可以使用分离的发送检验头和接收检验头。检验头在此理解为其中安装有一个或多个超声换能器的处理单元。超声换能器本身是将电信号转换为声信号（声学信号）或将声信号转换为电信号的元件。大多数情况下，发送声音和接收声音的超声换能器组合在一个检验头中。如果涉及单独的发送器和接收器，则人们也会称为发射-接收检验头或SE检验头。例如当需要高的最小工作距离时，SE检验头是优选的。如果使用同一个超声换能器发送和接收，则称为脉冲回波检验头。

发送-接收检验头（SE检验头）例如用于厚板的超声检验。厚板的典型宽度通常为1m至5m，典型长度为3m至30m，典型厚度为5mm至150mm。A.Weber等人的文章“BetrieblicheErfahrungen mit einer neuen Ganztafel-Untraschallprüfanlage(使用新的全板超声检验设备的可操作经验)”，DGZfP年会2013-DL2.B.2，第1至8页，描述了一种全板超声检验设备，该设备布置在直接位于冷却床后面的轧机中，该冷却床位于进入剪切轧机机列的入口中。在所描述的超声检验设备中总共安装了76个单独气动受控的检验头支架。使用标称频率为5MHz的SE检验头。所使用的多重振荡器具有50mm的宽度并且分为4重，由此产生304个待单独加工的检验通道。检验头支架被安装到两个表面检验车中，这两个表面检验车在检验方向上连续布置并且在横向方向上彼此偏移检验头宽度。由此根据该文章的说明实现完整的表面检验（100％检验）。

已知的分成四重的发送器-接收器检验头在横截面为矩形的检验头壳体内具有一行四个彼此紧邻布置的接收器元件和唯一的一个延伸到被接收器元件覆盖的整个宽度的发送器元件。由此例如可以以高可靠性检测类别FBH-3（直径3毫米的平底孔）的参考缺陷。然而，例如在厚板检验的情况下，越来越需要以高可靠性检测甚至更小的缺陷，例如FBH-2或FBH-1,2。

公开文献DE195 33 466 A1公开了一种用于无损材料检验的超声检验头，其具有多个脉冲回波超声换能器，这些脉冲回波超声换能器以其发送/接收面分成至少两个平行行地布置在第一平面中，其中彼此之间分别偏移一个间隙，使得超声换能器之间的位于一行中的每个间隙被另一行的一个超声换能器覆盖。由此形成具有大检验宽度的检验头，该检验头在整个检验宽度上具有最大程度恒定的灵敏度。

公开文献DE 34 42 751 A1公开了一种用于板的用超声工作的检验设备，该检验设备具有可调节到该板上的多个检验头，所述检验头横向于板的传送方向成行设置并且在传送方向上连续有重叠地设置成多行。每个检验头都具有发送器和接收器。

公开文献DE 196 42 072 A1公开了组合的探头装置，其具有多个接收振荡器，这些接收振荡器以Z字形方式布置在公共发送振荡器的两侧。发送振荡器和接收振荡器由共同的压电板构造，其中它们的电极之一经受分割。不同行的接收振荡器在旁向上部分地重叠，从而可以在被发送振荡器覆盖的整个长度上进行无间隙的检验。

公开文献DE 10 2008 002 859 A1公开了一种借助于超声对扁平物体进行无损检验的装置，其中该装置使用矩阵相控阵检验头。

发明内容

本发明所基于的任务是提供一种适于例如使用在超声厚板检验设备中的检验头，其使得能够在简单处理和简单安装到该检验设备中的同时，对于检验件中的小缺陷也以高可靠性进行大检验宽度的无间隙检验。

为了解决该任务，本发明提供了一种具有权利要求1的特征的检验头。在从属权利要求中说明了有利的发展。所有权利要求的措辞通过引用成为说明书的内容。

检验头具有检验头壳体，该检验头壳体限定纵向方向和与纵向方向正交的横向方向。纵向方向是在操作期间尽可能平行于检验方向取向的方向。横向方向垂直于纵向方向，因此在检验操作中尽可能垂直于检验方向。检验头具有多个发送-接收单元，从而是超声多重检验头。每个发送-接收单元具有发送器元件和相关联的接收器元件。由此，在横向方向上限定有效检验宽度，使得在检验件相对于检验头沿检验方向相对移动期间，可以通过发送-接收单元检验具有有效检验宽度的检验轨迹。有效检验宽度通常略小于发送-接收单元在横向方向上的物理扩展，因为发送-接收单元的灵敏度通常在侧端附近急剧下降，从而有效地只能使用略小的检验宽度。发送-接收单元布置成在纵向方向上连续的至少两行，每个行在横向方向上延伸。来自不同行的发送-接收单元在横向方向上彼此偏移，使得相互偏移的发送-接收单元的接收器元件在重叠区域中彼此重叠，使得发送-接收单元的整体无间隙地覆盖有效的检验头-检验宽度。所有发送-接收单元都布置在检验头壳体中。

此外规定，所有发送器元件电连接到检验头的公共发送器连接元件。因此，发送器元件彼此电连接并且可以通过公共信号容易地加以同步操控。因此，发送信号的同步性已经由检验头结构给出，并且不必由昂贵的电子装置确保。

虽然可以设置多于两行，每行具有一个或多个发送-接收单元，但是发送-接收单元优选地布置成恰好两个在纵向方向上连续的行。

由于所有发送-接收单元共同布置在检验头壳体中，可以在检验头制造时将发送-接收单元精确地带到检验壳体内的为发送-接收单元设置的位置，并且还可以精确地设定发送-接收单元彼此的相对定位。发送-接收单元在检验头壳体内的几何布置通常借助载体元件设定，并通过引入合适的灌封化合物（例如环氧树脂）在空间上永久固定，并防止耦联剂进入。

虽然也可以通过以下方式实现各个发送-接收单元的有效检验宽度的相互重叠，即每个发送-接收单元安装在自己的检验头壳体中并且这样获得的单个检验头于是在检验头支架内以两行或更多行彼此偏移地布置。然而，相应的试验表明，在多个单个检验头的该组合情况下可能很难在检验头支架内为每个检验头单独足够精确地调节期望的耦合间隙。相反，如果所有发送-接收单元都位于同一检验头壳体内，则在检验头的制造期间发送-接收单元彼此的相对布置就已经可以被精确地固定，使得当检验头安装到检验头支架中时，对所有发送-接收单元的耦合间隙的调节可以共同快速且精确地进行。由此确保了检验头的所有发送-接收单元的参考缺陷的信号幅度的直接可比性。

通过在横向上相互偏移的发送-接收单元在重叠区域中的相互重叠，可以确保每个发送-接收单元仅使用理论上可用的检验宽度的以下区域，在该区域中存在足够高的灵敏度。在此合乎目的地选择相互重叠的宽度，使得在紧邻发送-接收单元的侧面边缘的地方具有灵敏度下降的区域彼此重叠，使得在横向方向上相邻的发送-接收单元之间的显著灵敏度下降得以避免或与传统的仅在一行中布置的多重振荡器相比显著减少。在一些实施例情况下，重叠区域的宽度为各个发送-接收单元的有效检验宽度的至少10％，其中重叠区域的宽度优选地在有效检验宽度的20％至30％的范围内。通过遵守这些限制，一方面可以确保重叠足够大以防止重叠区域中的显著灵敏度下降。另一方面，可以通过不过宽地选择重叠区域来实现：利用相对较少的各个发送-接收单元可以实现检验头的所需总检验宽度（有效的检验头-检验宽度）。

在一些实施方式的情况下，选择该布置使得在一行中相邻发送-接收单元之间的间隔大于发送-接收单元的有效检验宽度的30％或大于50％。因此，可以确保不“错过”或很少“错过”原理上可用的检验宽度。

发送器元件和接收器元件优选地分别具有由压电材料制成的例如矩形的小板，该小板在发送器元件处用作发送声音的超声换能器并且在接收器元件处用作接收声音的超声换能器。这些小板是彼此独立的元件，每个元件都设有电接触部。在优选实施方式的情况下，这些小板或板相对于彼此倾斜，使得产生关于分离平面镜面对称地构造的屋顶形状。分离平面沿横向方向延伸。顶角可以是例如6°，但必要时也可以更大或更小。

优选地，由超声阻尼材料制成的隔板位于超声换能器之间的分离平面（屋顶布置的对称平面）中。该隔板尤其用于发送-接收单元的发送器元件和接收器元件的声学去耦，使得声传输只能间接地经由在检验操作时耦合的检验件材料进行。隔板还可以用于超声换能器在发送侧和接收侧的电去耦。

如果在检验头壳体内仅两个发送-接收单元在横向方向上相对于彼此偏移并且在纵向方向上布置成两个不同的行，则已经可以利用新概念的优点。还可以集成明显更多的发送-接收单元，例如五到十个发送-接收单元。相反，在优选实施方式中规定，恰好三个或恰好四个或恰好五个发送-接收单元布置在检验头壳体中，其中第一和第三发送-接收单元在第一行中并排布置并且第二发送-接收单元关于第一和第三发送-接收单元对称地偏移间隙地布置在第二行中。如果设置四个发送-接收单元，则第四发送-接收单元优选地布置在第二行中，并且与第二发送-接收单元之间具有横向间隔。必要时存在的第五发送-接收单元可以布置在第一行中。

在优化发送-接收单元的数量、维度尺寸和分布时，一方面应该考虑到在存在给定大小的误差情况下有效检验宽度越小或者缺陷大小与有效检验宽度之间的比率越大，接收器的个体信号幅度就越高。在这方面，更大数量（例如六到十个或更多）的发送-接收单元在大信号幅度方面可能是有益的。另一方面，随着发送-接收单元的数量增加，正确定位的容纳和相应的检验电子装置和评估的技术耗费也上升。相反，如果只有两个发送-接收单元在两行中偏移地连续布置，则情况可能是各个有效检验宽度必须变得相对较大，由此信号幅度特别是在小缺陷的情况下可能不够高。因此，目前认为检验头中恰好三个或恰好四个或恰好五个发送-接收单元的数量是有利的。

对于布置在不同行中的发送-接收单元，其发送器元件和接收器元件可以关于纵向方向或检验方向全部具有相同的取向。因此，例如，所有发送器单元可以在相同方向上倾斜地向前或倾斜地向后（分别在检验方向上看）辐射。相反，在一些实施方式中规定，检验头的发送-接收单元分布在第一行和第二行中，其中布置在不同的行中的发送-接收单元的发送器元件彼此面对地布置在检验头的中心区域中（沿纵向方向观察），并且发送器元件的板基于屋顶形状而相对于彼此倾斜，使得发送器元件由于顶角而在相反的倾斜方向上分别从内向外辐射。由此，单单基于彼此背离的主辐射方向就可以实现位于不同行中的发送-接收单元的更好的声学去耦。可以设计检验头壳体，使得相互偏移的发送-接收单元每个都具有检验头壳体的匹配的子区段，这些发送-接收单元可以适合安装到该子区段内。这可能会导致检验头壳体的具有拐角和内角的复杂外轮廓。优选地，检验头壳体具有矩形横截面形状。特别地，检验头壳体的维度尺寸可以被确定为并且检验头壳体可以被设计成，与传统的分成多重的多重振荡器的检验头壳体的横截面形状和维度尺寸相应，使得根据要求保护的发明的检验头可以容易地通过改装的方式更换以更换为传统的分成多重的多重振荡器。

还可以的是，一些接收器元件或所有接收器元件电连接并且连接到公共接收器连接元件。然而，优选地规定，每个接收器元件电连接到检验头的单独的接收器连接元件。因此，可以将各个缺陷信号精确地分配到横向方向上的位置或窄检验轨道，由此可以改善横向方向上的缺陷的可定位性。

发送器连接元件和接收器连接元件可以容纳在公共插头壳体中，使得检验头在安装在检验头支架中之后的电连接可以非常简单地实现，并且此外必要时在现有检验设备中的使用不需要对电缆敷设进行匹配。

优选地，在发送器元件和接收器元件之间为了声学去耦存在由超声阻尼材料（例如软木，泡沫等）制成的隔板（声坝）。在一些实施方式中，替换地或附加地规定，由超声阻尼材料（例如软木）制成的至少一个隔板布置在一行中相邻的发送-接收单元之间。由此，可以减少或避免横向方向上的串扰。如果一行中两个或更多个发送-接收单元并排地布置，则它们可以具有共同的隔板，该隔板在声学上将发送-接收单元的发送器元件和接收器元件彼此去耦。由此，可以降低声学去耦的制造成本。

为了检验头的声学优化，可以向每个发送-接收单元分配阻尼体，该阻尼体位于检验头的应当与检验件表面声导接触的侧的对面。尽管可以为每个发送-接收单元设置自己的阻尼体，但是检验头壳体优选地具有唯一的阻尼体，该唯一的阻尼体用作所有发送-接收单元的阻尼体。由此，尤其是简化了制造。

本发明还涉及一种超声检验设备，用于在检验件沿检验方向相对于检验头相对运动的情况下对检验件进行无损检验，其中超声检验设备具有一个或多个根据本发明的检验头。超声检验设备特别地可以是超声厚板检验设备。

附图说明

本发明的其他优点和方面将从权利要求和本发明优选实施例的以下描述中变得显而易见，下面根据附图对优选实施例进行解释。

图1以检验头的有效侧的平面图示出了根据本发明的实施例的超声检验头；

图2示出了图1的检验头在检验头支架内已安装状态下的截面图；

图3示出了具有阻尼声音的隔板的另一种布置的实施方式的示意性平面图；

图4示出了具有阻尼声音的隔板的另一种布置的另一实施方式的示意性平面图；以及

图5示出了图2中所示实施方式的变型的截面图，其具有发送器元件和接收器元件的不同序列。

具体实施方式

示意性的图1以检验头的有效侧的平面图示出了根据本发明的实施例的检验头100，该有效侧即检验头被带到待检验的检验件的表面附近的一侧。图2示出了截面图。检验头被设置用于在全自动超声厚板检验设备中使用，在该全自动超声厚板检验设备中使用多个名义上相同的检验头。检验头优选地以约4或5MHz的标称频率工作，并且在示例情况中组合三个发送声音和三个接收声音的超声换能器，从而它是发射-接收检验头（SE检验头）。

检验头具有优选经铣削的金属检验头壳体110，其在图1的显示平面中具有基本上矩形的横截面形状，其中横向方向Q上的宽度不只是纵向方向L上的长度的两倍。在该示例情况中，横向方向上的宽度约为65mm，而垂直于该宽度测量的长度约为24mm至25mm。在有效面120那侧，检验头壳体是打开的（参见图2）。在与有效面相对的背侧处，除了用于电导线的通道之外，检验头壳体是封闭的。

如示意性的图2所示的，当将检验设备安装到检验头支架200中时使用检验头100，检验头支架200与多个名义上相同的检验头支架一起固定在检验设备的表面检验车处。检验头支架200在其面向检验件290的底侧处承载由耐磨材料（例如由具有硬金属料的不锈钢和/或由硬化的钢材料）制成的实心板形式的所谓的耐磨底210。为了检验，检验头支架向检验件290的方向输送，使得当检验件相对于检验头支架沿检验方向295移动时，耐磨底与检验件表面292接触并在检验件表面292上滑动。检验头在此安装在检验头支架中，使得检验头的纵向方向L尽可能平行于检验方向295。于是，与纵向方向和横向方向正交的沿高方向H尽可能垂直于检验件表面。在设置所有检验头支架之后，检验操作中的典型检验速度通常在例如0.5m/s和1m/s之间。

耐磨底210具有矩形切口或矩形凹口或空隙215，其从接触面212贯穿到内侧并且在纵向方向L以及横向方向Q上的维度尺寸被设计成使得检验头100能以小的侧面间隙从检验头支架的内部被引入该空隙内。在检验头的后端，即在背离有效面120的那侧处，存在载体板220，其用于检验头在检验头支架200中的固定和垂直取向。当将检验头安装在检验头支架中时，检验头被定位成使得在检验头的平坦有效面210和由耐磨底210的接触面212形成的平面之间，在检验头的宽度上保留具有尽可能恒定厚度的所谓的耦合间隙SP。厚度D通常位于约0.25mm至0.35mm的数量级内。在检验操作时，该间隙被耦合液体充满，通常是水。耦合间隙的特别是在纵向方向上的精确的、非楔形的调节是可靠的超声检验的重要先决条件。

检验头100被构造成，检验头100在其整个有效检验头-检验宽度PKPB上具有相对均匀的高灵敏度，而在灵敏度方面没有较大的局部下降。为此，在该示例情况中，在由检验头壳体包围的壳体内部空间中布置三个名义上相同的发送-接收单元，即第一发送-接收单元150-1，第二发送-接收单元150-2和第三发送-接收单元150-3。每个发送-接收单元包括唯一的发送器元件T1，T2或T3以及唯一的、分配给发送器元件的接收器元件R1，R2，R3。发送器元件和接收器元件每个都具有由压电材料制成的薄的矩形小板，该小板在发送器元件处用作发送声音的超声换能器，而在接收器元件处用作接收声音的超声换能器。正面和背面处的接触部存在，但未显示。矩形板在横向方向Q上彼此平行地延伸并且相对于彼此倾斜，使得产生关于分离平面镜面对称构造的屋顶形状，例如具有例如6°的顶角。（图2）。在分离平面（屋顶布置的对称平面）中，在超声换能器之间延伸有由超声阻尼材料制成的隔板152-1。优选地由软木材料制成的隔板用于发送-接收单元的发送器元件和接收器元件的声学去耦，使得声传输只能经由在检验操作中耦合的检验件材料间接地进行。隔板还用于超声换能器在发送侧和接收侧的电去耦。

发送-接收单元在检验方向上的发送器元件和接收器元件的序列也可以与所示序列相反。将结合图5解释示例。

在发送-接收元件上方，在背侧封闭的检验头壳体110的内部安装唯一的阻尼体260，该阻尼体260用作所有发送-接收单元的背侧声阻尼件。发送器元件、接收器元件和隔板之间的壳体内部空间的自由体积被用塑料制成的灌封化合物一直填充到有效面120的平面，使得检验头的电操作元件被密封防水。

每个发送-接收单元具有在横向方向上测量的有效检验宽度PB1等，其比发送器元件T1和接收器元件R1在横向方向上的物理扩展稍小（约10％至20％）。为了解释第一发送-接收单元150-1的有效检验宽度，图1示出了曲线E1，其表示关于参考缺陷FBH-2在横向方向Q上测量的元件长度上的典型信号幅度曲线。信号幅度是灵敏度的度量。该灵敏度曲线的特征是相对宽的、关于发送-接收单元的中心对称的平台，该平台具有相对高的可达信号幅度，其中在元件的中心具有平坦的局部灵敏度下降，两个局部最大值M1，M2更靠近元件的外边缘并且在横向方向上紧邻端部的地方具有陡峭的灵敏度下降。例如，有效检验宽度PB1可以被定义为其表示以下区域，在该区域中的信号幅度比在局部最大值中例如低最大4dB。其他发送-接收单元具有相应的有效检验宽度PB2，PB3。有效检验宽度可以是例如20mm或更大。在检验件290相对于检验头沿检验方向295相对移动时，每个发送-接收单元扫描检验轨道，该检验轨道的宽度（在横向方向上）对应于相应发送-接收单元的有效检验宽度。

发送-接收单元相对于彼此被布置成，使得它们的有效检验宽度和由发送-接收单元扫描的三个检验轨道在横向方向上部分地重叠，使得可以以高灵敏度完成对整个检验头检验宽度的扫描。为此，发送-接收单元布置成两个在纵向方向L上连续的直行155-1,155-2，每个直行在横向方向Q上延伸。第一发送-接收单元152-1和第三发送-接收单元152-3在此在第一行155-1中，并且在横向方向Q上具有相互间隔DQ地布置，使得相应发送器元件T1，T3和接收器元件R1，R3之间的分离平面重合或彼此对齐。在同一行的两个发送-接收单元之间沿横向方向Q测量的间隔DQ其大小在发送-接收单元在该方向上的相应宽度的40％和60％之间。

第二发送-接收单元150-2布置在第二行155-2中，也就是在纵向方向上相对于第一和第三发送-接收单元偏移。第二发送-接收单元关于其他发送-接收单元对称地定位，使得第一行的发送-接收单元之间的间隙被完全覆盖。第二发送-接收单元152-2在横向方向上延伸到两侧，使得外部区段沿纵向方向看位于在第一行中的发送-接收单元的外部区段之后。由此实现的是，来自不同行（第一行，第二行）的发送-接收单元在横向方向Q上相互偏移，使得相互偏移的发送-接收单元的接收器元件以及还有由这些发射-接收单元扫描的检验轨迹在重叠区域U1-2或U2-3中重叠，使得发送-接收单元整体无间隙地以及没有明显的灵敏度下降地覆盖有效检验头-检验宽度PKPB。重叠区域U1-2和U2-3的在横向方向Q上测量的宽度大约是各个发送-接收单元的有效检验宽度PB1，PB2，PB3的约15％至20％。由此一方面将确保可以在重叠区域中也以高灵敏度对检验件进行检验，并且另一方面可用只有三个发送-接收单元的相对小数量覆盖整个有效检验头-检验宽度。

在图1中很好地识别出，检验头100的所有发送器元件T1，T2和T3连接到检验头的公共发送器连接元件AT。从每个接收器元件R1，R2和R3引出到单独的接收器连接元件AR1，AR2，AR3的单独电导线。发送器连接元件AT和接收器连接元件AR1，AR2和AR3容纳在公共插头壳体（多重插头）中，使得检验头可通过连接到对应的插座而被方便地连接到超声检验设备的超声电子装置。

发送器元件和接收器元件的声学去耦和电去耦存在不同的可能性。在图1和图2的实施例情况下，每个发送-接收单元在发送器元件和接收器元件之间具有自己的隔板152-1。隔板没有相互连接。在图3中的检验头300的实施例情况下，存在用于布置在同一行（第一行）中的两个发送-接收单元的公共隔板352。制造可以由此被简化。在图4中的检验头400的实施例情况下，在第一行的发送-接收单元和第二行的发送-接收单元之间存在沿横向方向延伸的隔板452。此外，在发送-接收单元的窄侧处还存在另外的沿纵向方向延伸的隔板。特别是，在第一行的发送-接收单元的彼此面对的侧处布置隔板，使得与没有这种隔板的实施例相比，甚至更好地抑制了检验头内的可能串扰。

在图1-4的实施方式情况下，不同的发送-接收单元的发送器元件T1，T2等分别被布置成，使得所有发射元件处于相互平行的、相对于L-Q平面倾斜延伸的平面中，使得在纵向方向L上连续的行的所有发送器元件由于倾斜而向同一方向辐射。因此，图1的实施方式的三个发送器元件T1，T2和T3的辐射方向将在检验头在纵向方向L上移动（在图1中向上）的情况下倾斜向前地向该方向辐射。

在图5中以类似于图2的截面图示出了图1和2中所示的实施方式的变型。为清楚起见，使用相同的附图标记。与图2的变型的唯一区别在于，在彼此平行的行中连续的发送-接收单元的发送器元件T1和T2不位于彼此平行的平面中，而是彼此倾斜。这同样适用于接收器元件R1，R2。由此尤其是实现了，在纵向方向上连续的发送-接收单元的发送器元件T1，T2以声辐射面彼此背离，并分别在重叠区域中彼此邻接。由于相反的倾斜，主辐射方向（双箭头）被定向成，使得发送器元件将超声分别从内部向外部发送。因此，主辐射方向在纵向方向上看具有相反的分量。由此，与例如在图1中所示的定向相比较，可以实现位于不同行中的发送器元件的进一步改进的声学去耦。因此，发送器元件在双行布置的情况下分别沿纵向方向看被布置在检验头的中央区域中，并且基于其倾斜由于顶角而向两侧向外（沿纵向方向）发射声音波。

在图3和4的实施例情况下也可以进行相应的修改。从而例如在从图3导出的变型情况下可以更换发送器元件T2和接收器元件R2的布置，使得发送器元件T2是直接邻接于另一行中的两个发送-接收单元的发送器元件T1和T3。在图4的布置情况下也可以设置相应的修改，使得发送器元件T2直接邻接于隔板442，而接收器元件R2位于外部，即在检验头壳体附近。

超声检验公知基于声波在不同介质中以不同速度传播。声波在不同波阻抗的界面处被部分反射。随着波阻抗的差异增大，被反射的分量也增加。在待检验的检验件内部的缺陷或不致密区域中的界面处的声学特性的变化反射由发送器元件发射的声脉冲并将其发送到检验头中的接收器元件。例如，结构中的气孔（空腔）、夹杂物、裂缝或其他分离可被视为缺陷（或不致密）。在脉冲回波方法中，测量发送和接收之间的经过时间。根据测量的时间差，可以生成信号。根据该信号可以通过与替换反射器（例如平底孔（FBH）、凹槽或横向孔）进行比较来确定不致密的位置以及缺陷或不致密的大小。在自动检验设备的情况下，存储该信息，与检验件相关并立即或以后以各种方式记录。

使用传统的分成四重的发射-接收器检验头的实验已表明，所述发射-接收器检验头对于低至FBH-3类别（具有3mm直径的平底孔）的替换反射器能够在整个有效检验头-检验宽度上具有足够的灵敏度。然而，已确定对使用FBH-2或更小的参考缺陷的检测通常不能以足够可再现性地加以实现。这种灵敏度的限制尤其归因于在一行中相邻的接收器元件之间的接合处的灵敏度较低的区域。由于根据本发明实施例的检验头内具有重叠检验轨道或有效检验宽度的发送-接收单元的新颖布置，现在也可以以良好的可再现性检测类别FBH-2或更小（例如，低至FBH-1,2或FBH-1或更低）的参考缺陷。

Claims (12)

1.用于超声检验设备的检验头（100），用于在检验件（290）相对于所述检验头沿检验方向（295）相对运动的情况下的无损材料检验，包括：

检验头壳体（110），其沿检验方向定义纵向方向（L）和垂直于所述检验方向地定义横向方向（Q）；和

多个发送-接收单元（150-1，150-2，150-3），其中每个发送-接收单元具有发送器元件（T1，T2，T3）和相关联的单独的接收器元件（R1，R2，R3），并且在横向方向（Q）上定义有效检验宽度（PB1，PB2，PB3），使得当所述检验件相对于所述检验头沿所述检验方向相对运动时能够通过所述发送-接收单元检验具有所述有效检验宽度的检验轨道，其中，

所述发送-接收单元布置在至少两个在纵向方向（L）上连续并且在横向方向（Q）上延伸的行（155-1,155-2）中；

来自不同行的发送-接收单元在横向方向（Q）上相互偏移，使得相互偏移的发送-接收单元的接收器元件（R1，R2，R3）在重叠区域（U1-2，U2-3）中彼此重叠，使得所述发送-接收单元的整体无间隙地覆盖有效检验头-检验宽度（PKPB）；

所有发送-接收单元布置在所述检验头壳体（110）中，并且

所有发送器元件（T1，T2，T3）电连接到所述检验头的公共发送器连接元件（AT）。

2.根据权利要求1所述的检验头，其特征在于，所述重叠区域（U1-2，U2-3）在横向方向上的宽度是所述有效检验宽度（PB1，PB2，PB3）的至少10％，其中，所述重叠区域的宽度优选在所述有效检验宽度的20％到30％的范围中。

3.根据权利要求1或2所述的检验头，其特征在于，在一行（155-1）中相邻的发送-接收单元（150-1，150-2）之间存在间隔（DQ），该间隔超过发送-接收单元的有效检验宽度的（PB1，PB2，PB3）的30％。

4.根据前述权利要求之一所述的检验头，其特征在于，所述发送器元件（T1，T2，T3）和所述接收器元件（T1，T2，T3）分别具有由压电材料制成的板，其中，发送-接收单元的板相对于彼此倾斜，使得产生关于分离平面镜面对称构造的屋顶形状，其中优选在所述分离平面中在板之间延伸有由超声阻尼材料制成的隔板（152-1）。

5.根据前述权利要求之一所述的检验头，其特征在于，在所述检验头壳体（110）中布置恰好三个或恰好四个发送-接收单元（150-1，150-2，150-3），其中第一发送-接收单元和第三发送-接收单元并排地布置在第一行（155-1）中，以及第二发送-接收单元（150-2）关于第一和第三发送-接收单元对称偏移地布置在第二行（155-2）中。

6.根据权利要求4或5所述的检验头，其特征在于，发送-接收单元（150-1，150-2，150-3）分布在第一行（155-1）和第二行（155-2）中，其中，布置在不同行中的发送-接收单元的发送器元件彼此面对地布置在所述检验头的中央区域中，并且所述发送器元件的所述板基于屋顶形状而相对于彼此倾斜，使得所述发送器元件由于顶角而在操作中向相反的倾斜方向分别向外辐射。

7.根据前述权利要求之一所述的检验头，其特征在于，所述检验头壳体（110）具有矩形横截面形状。

8.根据前述权利要求之一所述的检验头，其特征在于，每个接收器元件（R1，R3，R3）电连接到所述检验头的单独的接收器连接元件（AR1，AR2，AR3）。

9.根据前述权利要求之一所述的检验头，其特征在于，所述发送器连接元件（AT）和所述接收器连接元件（AR1，AR2，AR3）容纳在公共插头壳体中。

10.根据前述权利要求之一所述的检验头，其特征在于，在所述检验头壳体（110）中布置唯一的阻尼体（260），该阻尼体用作所有发送-接收单元的阻尼体。

11.根据前述权利要求之一所述的检验头，其特征在于，所述检验头具有由超声阻尼材料制成的至少一个隔板，所述至少一个隔板布置在一行中相邻的发送-接收单元之间。

12.超声检验设备，用于在检验件相对于检验头沿检验方向相对运动的情况下对所述检验件进行无损检验，其中，所述超声检验设备具有一个或多个根据前述权利要求之一所述的检验头。