CN113820397A - 利用使用信号积分的超声测试的死区检查 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及利用使用信号积分的超声测试的死区检查。具体地，涉及一种超声检查系统、方法以及软件。在一个实施方式中，该超声检查系统包括超声探针，该超声探针将超声波从前壁引入结构中，并且接收反射波以生成响应信号。该系统还包括处理器，该处理器对响应信号进行整流以生成经整流的信号、对该经整流的信号的处于检测时间窗口内的一部分进行积分以确定能量和、以及基于该能量和来生成输出。该检测时间窗口被限定成前壁反射以及在前壁反射之后的近表面死区的至少一部分。

Description

利用使用信号积分的超声测试的死区检查
技术领域
本公开涉及结构的非破坏性检查(non-destructive inspection)或评估领域。
背景技术
非破坏性检查(NDI：Non-destructive inspection)涉及在不会以永久性方式损害、损坏或物理地更改结构的情况下来对结构进行检查。例如，NDI的一种特殊应用是在飞行器工业中，在飞行器结构的制造期间和/或在该结构投入使用之后检查该结构的损坏或缺陷(瑕疵)。超声测试是NDI技术的一种类型。在超声测试的脉冲回波模式下，探针将超声波发送到结构中，并且检测超声波离开反射体(例如，前壁、后壁、结构内的异常或缺陷等)的反射或回波。在探针处从发射超声波到接收到反射之间所经过的时间指示反射体的深度。典型的探针具有充当发送器和接收器的压电部件(即，换能器)。压电部件在充当发射超声波的发送器时，响应于激励脉冲而振荡，以及在充当生成响应信号的接收器时，响应于反射而振荡。在初始振荡之后，压电部件将继续回荡达一定的时间间隔，这被称为振铃(ringdown)。压电部件的振铃在结构的前壁下方产生死区(dead zone)，本文中被称为近表面死区。在超声测试中，有效检测结构的前壁下方的处于近表面死区内的异常或缺陷仍然是一个问题。
发明内容
本文描述了可使在近表面死区内进行检查的改进超声测试技术。作为概述，探针将超声波发射到结构中，并且捕获反射以生成响应信号。来自探针的响应信号(在经过整流之后)包括表示从结构的前壁离开的反射的脉冲。将该响应信号的一部分在涵盖了前壁反射的检测时间窗口内进行积分，以对处于该检测时间窗口的响应信号的能量进行测量。离开前壁正下方的异常或缺陷的反射可能会叠加在前壁反射上，或者可能会在前壁反射之后被捕获为响应信号中的一个或更多个脉冲。通过对处于检测时间窗口内的响应信号的能量进行求和，可以在近表面死区中检测到异常或缺陷。一个技术上的好处是，通过检测结构的前壁正下方的异常或缺陷，可以改进超声检测，而所述异常或缺陷以前在超声检测中是无法检测到的。
一个实施方式包括超声检查系统。该超声检查系统包括超声探针，该超声探针被配置成，将超声波从前壁引入结构中并且接收反射波以生成响应信号。该超声检查系统还包括处理器，该处理器被配置成，对响应信号进行整流以生成经整流的信号、对该经整流的信号的处于检测时间窗口内的一部分进行积分以确定能量和、以及基于该能量和来生成输出。该检测时间窗口被限定成前壁反射以及在前壁反射之后的近表面死区的至少一部分。
在另一实施方式中，将处理器配置成，对响应信号进行负半波整流和反相以生成经整流的信号。
在另一实施方式中，将处理器配置成，对响应信号进行正半波整流以生成经整流的信号。
在另一实施方式中，将处理器配置成，对响应信号进行全波整流以生成经整流的信号。
在另一实施方式中，将处理器配置成，定义前壁反射之前的空门(null gate)，并且使经整流的信号在该空门内为零。
在另一实施方式中，将处理器配置成，基于能量和来生成结构的C扫描数据。
在另一实施方式中，该超声检查统还包括机械臂，该机械臂被配置成在结构上方移动超声探针；以及位置传感器，该位置传感器被配置成确定超声探针的位置数据。
在另一实施方式中，将处理器配置成，在能量和超过阈值时触发警告。
在另一实施方式中，该结构包括复合零件。
在另一实施方式中，将不透明层设置在复合零件的前壁上；以及基于前壁下方的树脂池的深度来提供检测时间窗口。
在另一实施方式中，该结构包括飞行器的零件。
另一实施方式包括对结构进行检查的方法。所述方法包括以下步骤：将超声波从前壁引入结构中，接收反射波以生成响应信号，对响应信号进行整流以生成经整流的信号，对该经整流的信号的处于检测时间窗口内的一部分进行积分以确定能量和，以及基于能量和来生成输出。该检测时间窗口被限定成前壁反射以及在前壁反射之后的近表面死区的至少一部分。
另一实施方式包括一种具体实施由处理器执行的编程指令的非暂时性计算机可读介质，该指令指导处理器实现对结构进行检查的方法。所述方法包括以下步骤：将超声波从前壁引入结构中，接收反射波以生成响应信号，对响应信号进行整流以生成经整流的信号，对该经整流的信号的处于检测时间窗口内的一部分进行积分以确定能量和，以及基于能量和来生成输出。该检测时间窗口被限定成前壁反射以及在前壁反射之后的近表面死区的至少一部分。
已经讨论的特征、功能以及优点可以在不同实施方式中独立实现，或者可以在其它实施方式中进行组合，这些特征、功能以及优点的进一步细节可以参照下面的描述和附图而得以了解。
附图说明
现在，参照附图，仅通过示例的方式，对本发明的一些实施方式进行描述。在所有附图上，相同的标号表示相同的要素或相同类型的要素。
图1是例示性实施方式中的超声检查系统的框图。
图2是超声探针和结构的前壁的放大图。
图3是例示响应信号的一部分的曲线图。
图4是示出例示性实施方式中的对结构进行检查的方法的流程图。
图5是示出例示性实施方式中的响应信号的曲线图。
图6是示出例示性实施方式中的经整流的信号的曲线图。
图7是示出例示性实施方式中的经整流的信号的曲线图。
图8是示出例示性实施方式中的经整流的信号的曲线图。
图9是示出例示性实施方式中的检测时间窗口的曲线图。
图10是例示性实施方式中的超声检查系统的另一框图。
图11是例示性实施方式中的复合零件的截面图。
图12是示出例示性实施方式中的对结构进行检查的方法的流程图。
图13例示了在例示性实施方式中临近复合零件定位的超声检查系统。
图14是示出例示性实施方式中的响应信号的曲线图。
图15是示出例示性实施方式中的经整流的信号的曲线图。
图16是示出例示性实施方式中的空门的曲线图。
图17是示出例示性实施方式中的检测时间窗口的曲线图。
图18是例示性实施方式中的C扫描数据的C扫描呈现。
图19是示出例示性实施方式中的飞行器制造和保养方法的流程图。
图20是例示性实施方式中的飞行器的示意图。
具体实施方式
附图和以下描述例示了特定示例性实施方式。应意识到，尽管本文未进行明确描述或示出，但是本领域技术人员将能够设计出具体实施本文所描述的原理并且被包括在跟随本描述的权利要求的预期范围内的各种布置结构。而且，本文所描述的任何示例都旨在帮助理解本公开的原理，并且应被解释为没有限制。结果是，本公开不限于下面描述的具体实施方式或示例，而是通过权利要求及其等同物来进行限制。
图1是例示性实施方式中的超声检查系统100的框图。超声检查系统100包括被配置成对结构或测试样本执行超声测试(UT：ultrasonic testing)的设备或者装置、机构或子系统的集合。可以将超声检查系统100用于检查期望检测结构中的瑕疵或缺陷的各种工业(诸如飞行器、汽车或建筑业)中的任何数量的结构。在该实施方式中，超声检查系统100包括以下子系统：超声探针102和控制器104。超声探针102(也被称为超声传感器)是发送或发射超声波并且捕获或接收反射或回波的装置或组件。超声探针102可以包括：充当发送器和接收器的单个压电部件(PZT：piezoelectric element)110或换能器。控制器104包括电路、逻辑、硬件、装置等，这些电路、逻辑、硬件、装置等被配置成，向超声探针102提供激励信号(即，激励脉冲)、处理来自超声探针102的响应信号、以及执行用于超声测量的其它动作。控制器104可以在由模拟和/或数字电路组成的硬件平台上实现。可以在执行被存储在存储器106中的指令107的处理器105上实现控制器104(如图1所示)。处理器105包括被配置成执行指令107的集成硬件电路，存储器106是用于数据、指令107等的非暂时性计算机可读存储介质并且可由处理器105来访问。超声检查系统100可以包括在图1中未具体例示的各种其它组件。例如，超声检查系统100可以包括：电源、网络接口、用户界面等。
在该实施方式中，将超声检查系统100例示为对结构120执行检查。术语“结构”并非是指限制性的，这是因为可以将超声检查系统100用于检查具有不同形状和尺寸的任何数量的零件或结构，诸如机加工锻件、铸件或者复合板或零件。可以对新制造的结构或者出于预防性维护目的而被检查的现有结构执行该检查。此外，结构120可以是任何数量的材料。例如，结构120可以是金属性材料(例如，铝)、复合材料等。
结构120包括前壁122(也被称为前表面或前面)以及后壁124(也被称为后表面或后面)。将超声探针102定位得临近前壁122，以便以脉冲回波模式将超声波130从前壁122引入结构120中。超声探针102可以与前壁122接触，或者可以利用延迟线与前壁122分离。而且，可以将耦合剂112(例如，水或另一流体)设置在前壁122与超声探针102之间。耦合剂112是有助于将超声波130从超声探针102传输到结构120中的材料。随着超声波130反射离开结构120中的反射体，超声探针102还接收反射波132(也被称为反射、回声或回波)。超声探针102将反射波132转换成响应信号108，该信号被存储或缓冲在存储器106中。
图2是超声探针102以及结构120的前壁122的放大图。当超声探针102发射被引入结构120中的超声波130时，超声波130的一部分将被前壁122反射并被超声探针102捕获以生成响应信号108。通常，在前壁122下方存在死区检测间隙210，其中，因超声探针102的振铃而在传统上无法检测到异常或缺陷。死区检测间隙210的深度212可以根据超声波130的频率、正被检查的材料的类型等而改变。例如，对于复合材料中的5MHz信号，深度212可以小于前壁122下方的0.100英寸。在超声探针102的振铃(即，因离开前壁122的反射而造成的振铃)之后，可以检查在死区检测间隙210下方的深度。因此，死区检测间隙210正下方的深度被称为前壁122之后的最近的可检查深度214。
图3是例示响应信号108的一部分的曲线图300。注意，从曲线图300中省略了被施加至超声探针102的激励或初始脉冲。响应信号108的这一部分(例如，A扫描)示出了前壁反射302(也被称为前表面反射)，以及在前壁反射302之后的时间间隔。前壁反射302表示超声波130从结构120的前壁122离开的反射(参见图2)。超声探针102中的压电部件110在接收到前壁反射302时发生振荡，以生成如图3所例示的响应信号108，并且在接收到前壁反射302(振铃)之后，继续回荡达一定的时间间隔。这在前壁反射302之后产生死区，该死区在本文中被称为近表面死区(near-surface dead zone)304。近表面死区304是在反射(例如，前壁反射302)之后的时间间隔，在该时间间隔中，超声探针102因反射而发生回荡或振动。例如，根据超声探针102的阻尼特性，近表面死区304可以是响应信号108的一个周期、两个周期、三个周期等。在近表面死区304之后的时间306表示在前壁122下方的最近的可检查深度214(参见图2)。
在本文所描述的实施方式中，超声检查系统100能够检测近表面死区304中的异常或缺陷。图4是示出例示性实施方式中的对结构120进行检查的方法400的流程图。将参照图1的超声检查系统100来描述方法400的步骤，但是本领域技术人员应理解，可以由其它系统或装置来执行本文所描述的方法。本文所描述的方法的步骤并不包括所有，而是可以包括未示出的其它步骤。也可以以另选次序来执行本文所示的流程图的步骤。
首先，如图1所示，将超声探针102定位得临近结构120的前壁122，并且以脉冲回波模式操作以在该位置处检查结构120。在脉冲回波模式下，超声探针102将电脉冲变换成机械振动。因此，控制器104(例如，通过脉冲发生器)将激励脉冲提供给超声探针102。响应于该激励脉冲，超声探针102将超声波130从前壁122发射、传输或以其它方式引入结构120中(步骤402)。从结构120反射的超声波130返回至超声探针102，并且被转换成响应信号108。因此，超声探针102接收或捕获一个或更多个反射波132以生成响应信号108(步骤404)。对响应信号108的幅度的按时间顺序的记录可以被图形化地成像为A扫描数据，如图3所示。
控制器104从超声探针102接收响应信号108，并且存储或缓冲该响应信号108。图5是示出例示性实施方式中的响应信号108的曲线图500。曲线图500示出了前壁反射302和后壁反射504，该前壁反射302和后壁反射504分别表示超声波130离开前壁122和后壁124的反射。在图4中，控制器104然后如下处理响应信号108。控制器104对响应信号108进行整流，以生成经整流的信号或经处理的信号(步骤406)。经整流的信号可以根据需要采用正域或负域。在一个实施方式中，控制器104以正域对响应信号108执行负半波整流并反相，以生成经负半波整流的信号(可选步骤420)。图6是示出例示性实施方式中的经整流的信号602的曲线图600。在该实施方式中，对响应信号108进行负半波整流并反相以生成经整流的信号602。经整流的信号602包括一系列脉冲。经整流的信号602中的具有第一最高峰值610的脉冲表示前壁反射302，并且可以被称为前壁脉冲606。
在另一实施方式中，控制器104对响应信号108执行正半波整流以生成经整流的信号602(图4的可选步骤422)。图7是示出例示性实施方式中的经整流的信号602的曲线图700。在该实施方式中，对响应信号108进行正半波整流以生成经整流的信号602。再次地，经整流的信号602包括一系列脉冲，并且具有第一最高峰值610的脉冲(即，前壁脉冲606)表示前壁反射302。
在另一实施方式中，控制器104对响应信号108执行全波整流以生成经整流的信号602(图4的可选步骤424)。图8是示出例示性实施方式中的经整流的信号602的曲线图800。在该实施方式中，对响应信号108进行全波整流以生成经整流的信号602。在经全波整流的信号602中，前壁反射302是由以下两个脉冲表示的：具有第一最高峰值610的脉冲(即，前壁脉冲606)，以及经整流的信号602中的跟随脉冲806。
在图4中，控制器104对经整流的信号602的处于检测时间窗口内的一部分进行积分(步骤408)。该检测时间窗口被限定成前壁反射302以及在前壁反射302之后的近表面死区304的至少一部分。图9是示出例示性实施方式中的检测时间窗口901的曲线图900。曲线图900例示了通过对响应信号108进行负半波整流(并反相)而生成的经整流的信号602，但是可以对通过进行正半波整流或全波整流而生成的经整流的信号602执行类似的过程。沿着经整流的信号602的不同时间点对应于结构120内的不同深度。检测时间窗口910(也被称为检测门)被限制或限定成前壁122以及在前壁122下方的检测间隙210。在一个实施方式中，控制器104将检测时间窗口910定义成在前壁反射302处(即，在前壁脉冲606处)开始。例如，当以正域操作时，检测时间窗口910可以在前壁反射302的上升沿920处开始，或者在前壁反射302的上升沿920超过阈值电压(例如0.4伏特)的地方开始。检测时间窗口910在上升沿920之后的固定时间结束。因此，检测时间窗口910专门涵盖了前壁反射302以及在前壁反射302之后的近表面死区304。例如，可以将检测时间窗口910设定或定义成在前壁反射302之后的一个周期、在前壁反射302之后的两个周期、在前壁反射302之后的三个周期或者某一其它时间结束。可以基于超声波130的频率、用于结构120的材料、超声探针102的振铃时间、在前壁122下方的异常或缺陷的估计深度等，来提供检测时间窗口910的大小(以时间为单位)。将检测时间窗口910设定成，以使经整流的信号602的正进行积分的部分被限制成结构120的前壁122以及在前壁122下方的检测间隙210(例如，在前壁122下方到最近的可检查深度214)的至少一部分，并且不包括处于检测间隙210下方的深度的其它异常或后壁124。
通过以这种方式进行积分，控制器104确定经整流的信号602的处于检测时间窗口910内的该部分的能量和。可以将该能量和用于指示在前壁122下方的检测间隙210中的异常或缺陷。离开前壁122下方的异常或缺陷的反射可以被叠加在前壁反射302上，这可以导致前壁脉冲606具有较高的峰值。离开前壁122下方的异常或缺陷的反射可以另外或者另选地造成在前壁脉冲606之后的一个或更多个附加脉冲。在检测时间窗口910内累加能量具有以下技术上的好处：在近表面死区304中捕获离开前壁122下方的异常或缺陷的这些反射，以使可检测到所述异常或缺陷。
在图4中，控制器104基于能量和(energy sum)来生成输出150(步骤410)，这也在图1进行了例示。在一个实施方式中，控制器104将能量和与阈值进行比较，并且在能量和超过阈值时触发警告152或警报(可选步骤426)。警告152可以包括：听觉警告、视觉警告或另一类型警告。在另一实施方式中，控制器104基于能量和来生成结构120的C扫描数据154(可选步骤428)。C扫描是指当将从超声检查收集的数据标绘为结构120的平面图时所生成的图像。因此，由控制器104生成的C扫描数据154可以包括结构120的C扫描图像上的数据点。然后,将超声探针102相对于结构120的前壁122移动至另一位置(步骤412)，并且可以在新位置处重复方法400。
超声探针102可以由操作员手动地移动，以便如上所述检查结构120。在另一实施方式中，可以使超声检查系统100自动化操作，以移动超声探针102来进行检查。图10是例示性实施方式中的超声检查系统100的另一框图。在该实施方式中，超声检查系统100还包括定位系统1002，该定位系统1002被配置成，将超声探针102沿结构120的前壁122移动至不同位置。在该实施方式中，定位系统1002包括机械臂1004和位置传感器1006(或者多个位置传感器)。将超声探针102安装或附接至末端执行器等上的机械臂1004。随着机械臂1004使超声探针102沿结构120移动或扫描，将数据发送至控制器104以进行处理。基于来自控制器104的命令，自动控制机械臂1004以使超声探针102临近结构120地移动。机械臂1004通常包括多轴移动能力，并且使用软件支持来生成要用于结构120的测量和检查的三维轮廓。将位置传感器1006配置成，以结构120的坐标系(例如，三维空间中的X、Y以及Z)，来确定超声探针102的位置数据1010。机械臂1004和位置传感器1006可以经由有线连接或无线连接与控制器104进行通信。
在操作中，机械臂1004将超声探针102移动至相对于结构120的前壁122的第一位置。在该第一位置处，超声探针102和控制器104执行方法400中所描述的检查，以确定在第一位置处的经整流的信号602的能量和。例如，当生成C扫描数据154时，控制器104将第一位置的能量和转换成显示值，诸如灰度或颜色值。控制器104还从位置传感器1006接收第一位置的位置数据1010，并且将第一位置的位置数据1010与显示值相关联。控制器104可以将该信息存储为C扫描数据154。然后，机械臂1004将超声探针102移动至相对于结构120的前壁122的第二位置。在该第二位置处，超声探针102和控制器104执行方法400中所描述的检查，以确定在第二位置处的经整流的信号602的能量和。控制器104将第二位置的能量和转换成显示值，从位置传感器1006接收第二位置的位置数据1010，以及将第二位置的位置数据1010与显示值相关联。对多个位置重复该过程，以便生成结构120的C扫描数据154。
在另一实施方式中，超声检查系统100还可以包括网络接口1020和/或用户界面1022。网络接口1020是被配置成使用有线或无线连接来通过网络与远程装置进行通信的硬件组件。控制器104可以使用网络接口1020通过网络将C扫描数据154传输至远程装置。用户界面1022是与最终用户或操作员进行交互的硬件组件。例如，用户界面1022可以包括：屏幕或触摸屏(例如，液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器等)、键盘或小键盘、跟踪装置(例如，轨迹球或触控板)、扬声器以及麦克风。控制器104可以通过用户界面1022向操作员显示C扫描数据154。
图11至图18提供了另一实施方式中的超声测试的示例。图11是例示性实施方式中的复合零件1100的截面图，这是上面所讨论的结构120的示例。复合零件1100是由被夹置在一起的多层材料(例如，碳纤维增强聚合物(CFRP))组成的层压结构。该层压结构的各个层内的单独纤维可以彼此平行对齐，但是不同的层可以表现出不同的纤维取向，以便增加所得复合零件的沿不同维度的强度。该层压结构还包括树脂(例如，热固性或热塑性)，该树脂固化并将该层压结构的层硬化成复合零件1100。就像结构120一样，复合零件1100包括前壁122和后壁124。在该示例中，不透明层1102被施加或设置在前壁122上。例如，不透明层1102可以是不透明的底漆(primer)、油漆(paint)、涂层、表面膜等。可以将不透明层1102与复合零件1100共同固化。图11还例示了在前壁122下方的树脂池1104，该树脂池因不透明层1102而在视觉检查方法中是不可见的。树脂池1104表示前壁122下方的异常或缺陷，这可能对复合材料零件1100的完整性产生负面影响，因为它可能表示潜在的裂纹萌生地点。树脂池1104被例示为在前壁122下方具有深度1112。由于树脂池1104紧邻前壁122，因此，它可能位于近表面死区304中，并且利用传统的检查技术是无法检测到的。然而，树脂池1104可使用本文所萌生的检查方法来进行检测。
图12是示出例示性实施方式中的对结构(诸如复合零件1100)进行检查的方法1200的流程图。然而，应理解，可以将方法1200用于检查其它类型的结构。方法1200可以包括与以上面针对方法400所描述的步骤类似的步骤，并且那些步骤均标注有相同的标号。
首先，将超声探针102定位得临近复合零件1100的前壁122(参见图13)，并且以脉冲回波模式操作以在该位置处检查复合零件1100。超声探针102将超声波130从前壁122引入复合零件1100中(参见图12的步骤402)。超声波130被反射回至超声探针102，并且被转换成响应信号108。因此，超声探针102接收一个或更多个反射波132以生成响应信号108(步骤404)。控制器104从超声探针102接收响应信号108，并且存储或缓冲该响应信号108。图14是示出例示性实施方式中的响应信号108的曲线图1400。曲线图1400示出了前壁反射302和后壁反射504，该前壁反射和后壁反射分别表示超声波130离开前壁122和后壁124的反射。响应信号108表示在该位置处的复合零件1100的原始A扫描数据。
在图12中，控制器104如下处理响应信号108。控制器104通过对响应信号108进行负半波整流并反相，来对响应信号108进行整流以生成经整流的信号(步骤420)。图15是示出例示性实施方式中的经整流的信号602的曲线图1500。经整流的信号602包括一系列脉冲。经整流的信号602中的具有第一最高峰值610的脉冲(即，前壁脉冲606)表示前壁反射302。尽管在该实施方式中使用负半波整流，但是如上所述，可以使用其它类型的整流。
在图12中，控制器104在经整流的信号602中的前壁反射302之前定义空门(nullgate)(步骤1202)，并且使空门内的经整流的信号602为零(步骤1204)。图16是示出例示性实施方式中的空门1602的曲线图1600。将空门1602用于将经整流的信号的处于前壁反射302之前的时间间隔内的一部分“归零(zero-out)”。因此，空门1602开始于前壁反射302之前的时间，并结束于前壁反射302开始的地方。例如，控制器104可以将空门1602的结束定义为在前壁反射302的上升沿920处(即，前壁脉冲606处)，或者在前壁反射302的上升沿920超过阈值电压(例如0.4伏特)的地方。控制器104还可以将空门1602的开始定义为在上升沿920之前的样本数量(例如，150个样本)。经整流的信号602的处于空门1602内的所述部分被取成基线电压(例如，零伏特)，以使前壁反射302之前的任何脉冲都不会错误地触发为经整流的信号602中的前壁反射302。
在图12中，控制器104定义检测时间窗口910或检测门(步骤1206)。图17是示出例示性实施方式中的检测时间窗口901的曲线图1700。如上所述，检测时间窗口910被限制或限定成前壁122以及在前壁122下方的检测间隙210。在该实施方式中，控制器104将检测时间窗口910定义成在前壁反射302处(即，在前壁脉冲606处)开始。例如，检测时间窗口910可以在前壁反射302的上升沿920处开始，或者在前壁反射302的上升沿920超过阈值电压(例如0.4伏特)的地方开始。检测时间窗口910在上升沿920之后的固定时间结束。因此，检测时间窗口910专门涵盖了前壁反射302以及在前壁反射302之后的近表面死区304。可以基于前壁122下方的树脂池1104的估计深度1112来提供该实施方式中的检测时间窗口910的大小。注意，如步骤1204所示，当使经整流的信号602的处于前壁反射302之前的该部分为零时，检测时间窗口910可以在前壁反射302之前开始。无论检测时间窗口910从哪里开始，检测时间窗口910都在最近的可检查深度214处或之前结束，以使仅考虑前壁122以及在前壁122正下方的检测间隙210。
在图12中，控制器104对经整流的信号602的处于检测时间窗口910内的一部分进行积分(步骤408)。通过在检测时间窗口910内进行积分，控制器104确定经整流的信号602的处于检测时间窗口910内的该部分的能量和。控制器104然后基于能量和来生成C扫描数据154(步骤428)。例如，控制器104将该位置处的能量和转换成显示值，并且将该位置数据1010与显示值相关联。然后，将超声探针102相对于复合零件1100的前壁122移动至另一位置(步骤412)，并且在新位置处重复方法1200。
在扫描复合零件1100或者复合零件1100的至少一部分之后，控制器104可以经由网络接口1020将C扫描数据154发送至远程装置以供远程装置显示(步骤414)，或者可以经由用户界面1022显示(步骤414)C扫描数据154。图18是例示性实施方式中的C扫描数据154的C扫描呈现(C-scan presentation)1800。C扫描呈现1800经由点云来提供复合零件1100的平面图。由于控制器104在沿着复合零件1100的各个位置处，将经整流的信号602的处于检测信号窗口910内的一部分进行积分，因此，C扫描呈现1800指示在近表面死区304内的前壁122正下方的异常或缺陷。在图18中，较暗区域例示了前壁122下方的树脂池1104。一个技术上的好处是，即使树脂池1104因前壁122上的不透明层1102而不可见，操作员也能够检测出树脂池1104存在于复合零件1100中的地方。另一个好处是，由于可以检测到树脂池1104，因此，可以将不透明层1102与复合零件1100共同固化以节省制造时间。
再次地，尽管将方法1200用于描述复合零件1100的检查，但是可以将该方法用于检查其它类型的结构。例如，可以将方法1200用于检测金属零件的前壁下方的夹杂物或空隙。
本公开的实施方式可以在如图19所示的飞行器制造和保养方法1900以及如图20所示的飞行器2000的背景下加以描述。在预生产期间，示例性方法1900可以包括飞行器2000的规范和设计1904以及材料采购1906。在生产期间，可以进行飞行器2000的部件和子组件制造1908以及系统集成1910。此后，飞行器2000可以经历认证和交付1912，以便付诸使用1914。当通过客户使用时，对飞行器2000安排例行维护和保养1916(这也可以包括修改、重新配置、翻新等)。
方法1900的这些过程中的各个过程皆可以由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)来执行或实行。出于本描述的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可以无限制地包括任何数量的厂商、分包商以及供应商；而运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
如图20所示，根据示例性方法1900生产的飞行器200可以包括具有多个系统2004的机身2002以及内部2006。高级系统2004的示例包括推进系统2008、电气系统2010、液压系统2012以及环境系统2014中的一个或更多个系统。可以包括任何数量的其它系统。尽管示出了航空航天示例，但是可以将本说明书中所描述的原理应用至诸如汽车工业这样的其它工业。
在生产和保养方法1900的这些阶段中的任一或更多个阶段期间，可以采用本文所具体实施的设备和方法。例如，可以以类似于在飞行器2000处于使用中时所生产的部件或子组件的方式，来制作或制造与生产过程1908对应的部件或子组件。而且，在生产阶段1908和1910期间，可以例如通过大幅加快飞行器2000的组装或者降低飞行器的成本，来利用设备实施方式、方法实施方式或其组合中的一种或更多种。类似地，当飞行器200处于使用中时，可以利用设备实施方式、方法实施方式或其组合中的一种或更多种，来例如并且无限制地进行维护和保养1916。
条款1.一种超声检查系统(100)，所述超声检查系统(100)包括：
超声探针(102)，所述超声探针被配置成将超声波(130)从前壁(122)引入结构(120)中，并且接收反射波(132)以生成响应信号(108)；以及
处理器(105)，所述处理器被配置成，对所述响应信号进行整流以生成经整流的信号(602)、对所述经整流的信号的处于检测时间窗口(910)内的一部分进行积分以确定能量和、以及基于所述能量和来生成输出(150)；
其中，所述检测时间窗口被限定成前壁反射(302)以及在所述前壁反射之后的近表面死区(304)的至少一部分。
条款2.根据条款1所述的超声检查系统(100)，其中：
所述处理器被配置成，对所述响应信号进行负半波整流和反相以生成所述经整流的信号。
条款3.根据条款1或2所述的超声检查系统(100)，其中：
所述处理器被配置成，对所述响应信号进行正半波整流以生成所述经整流的信号。
条款4.根据条款1、2或3所述的超声检查系统(100)，其中：
所述处理器被配置成，对所述响应信号进行全波整流以生成所述经整流的信号。
条款5.根据条款1至4中的任一条款所述的超声检查系统(100)，其中：
所述处理器被配置成，定义所述前壁反射之前的空门(1602)，并且使所述经整流的信号在所述空门内为零。
条款6.根据条款1至5中的任一条款所述的超声检查系统(100)，其中：
所述处理器被配置成，基于所述能量和来生成所述结构的C扫描数据(154)。
条款7.根据条款6所述的超声检查系统(100)，所述超声检查系统(100)还包括：
机械臂(1004)，所述机械臂被配置成在所述结构上方移动所述超声探针；以及
位置传感器，所述位置传感器被配置成确定所述超声探针的位置数据。
条款8.根据条款1至7中的任一条款所述的超声检查系统(100)，其中：
所述处理器被配置成，在所述能量和超过阈值时触发警告(152)。
条款9.根据条款1至8中的任一条款所述的超声检查系统(100)，其中：
所述结构包括复合零件(1100)。
条款10.根据条款9所述的超声检查系统(100)，其中：
不透明层(1102)被设置在所述复合零件的前壁上；以及
所述检测时间窗口是基于所述前壁下方的树脂池(1104)的深度(1112)来提供的。
条款11.根据条款1至10中的任一条款所述的超声检查系统(100)，其中：
所述结构包括飞行器(2000)的零件。
条款12.一种对结构进行检查的方法(400)，所述方法包括以下步骤：
将超声波从前壁引入(402)所述结构中；
接收(404)反射波以生成响应信号；
对所述响应信号进行整流(406)以生成经整流的信号；
对所述经整流的信号的处于检测时间窗口内的一部分进行积分(408)以确定能量和；以及
基于所述能量和来生成(410)输出；
其中，所述检测时间窗口被限定成前壁反射以及在所述前壁反射之后的近表面死区的至少一部分。
条款13.根据条款12所述的方法(400)，其中，对所述响应信号进行整流的步骤包括：
对所述响应信号进行负半波整流和反相(420)以生成所述经整流的信号。
条款14.根据条款12或13所述的方法(400)，其中，基于所述能量和来生成输出的步骤包括：
基于所述能量和来生成(428)所述结构的C扫描数据。
条款15.根据条款12、13或14所述的方法(400)，其中，基于所述能量和来生成输出的步骤包括：
在所述能量和超过阈值时触发(426)警告。
条款16.根据条款12至15中的任一条款所述的方法(400)，其中：
所述结构包括复合零件；
不透明层被设置在所述复合零件的前壁上；以及
所述检测时间窗口是基于所述前壁下方的树脂池的深度来提供的。
条款17.一种具体实施由处理器(105)执行的编程指令(107)的非暂时性计算机可读介质(106)，其中，所述指令指导所述处理器实现对结构(120)进行检查的方法，所述方法包括以下步骤：
将超声波(130)从前壁(122)引入所述结构中；
接收反射波(132)以生成响应信号(108)；
对所述响应信号进行整流以生成经整流的信号(602)；
对所述经整流的信号的处于检测时间窗口(910)内的一部分进行积分以确定能量和；以及
基于所述能量和来生成输出(150)；
其中，所述检测时间窗口被限定成前壁反射(302)以及在所述前壁反射之后的近表面死区(304)的至少一部分。
条款18.根据条款17所述的计算机可读介质(106)，其中，对所述响应信号进行整流的步骤包括：
对所述响应信号进行负半波整流和反相以生成所述经整流的信号。
条款19.根据条款17或18所述的计算机可读介质(106)，其中，基于所述能量和来生成输出的步骤包括：
基于所述能量和来生成所述结构的C扫描数据(154)。
条款20.根据条款17、18或19所述的计算机可读介质(106)，其中，基于所述能量和来生成输出的步骤包括：
在所述能量和超过阈值时触发警告(152)。
图中所示或本文所描述的各种要素中的任何要素均可以被实现为硬件、软件、固件或者这些的某一组合。例如，可以将要素实现为专用硬件。可以将专用硬件要素称为“处理器”、“控制器”或者某一类似术语。在由处理器提供时，所述功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或者由多个单独处理器来提供，所述多个单独处理器中的一些单独处理器可以进行共享。此外，明确使用的术语“处理器”或“控制器”不应被解释成专指能够执行软件的硬件，而是可以隐含地包括并且不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)或其它电路、现场可编程门阵列(FPGA)、存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、非易失性存储装置、逻辑或者某一其它物理硬件组件或模块。
而且，可以将要素实现为可由处理器或计算机执行的指令，以执行该要素的功能。指令的一些例子是软件、程序代码以及固件。该指令在由处理器执行以指导处理器执行所述要素的功能时是可操作的。可以将指令存储在可由处理器读取的存储装置上。存储装置的一些示例是数字或固态存储器、诸如磁盘和磁带的磁存储介质、硬盘驱动器或者光学可读数字数据存储介质。
尽管本文中对具体实施方式进行了描述，但是范围并不受限于那些具体实施方式。而相反，范围是由所附权利要求及其任何等同物来限定的。

Claims (20)

1.一种超声检查系统(100)，所述超声检查系统(100)包括：
超声探针(102)，所述超声探针(102)被配置成将超声波(130)从前壁(122)引入结构(120)中，并且接收反射波(132)以生成响应信号(108)；以及
处理器(105)，所述处理器(105)被配置成，对所述响应信号进行整流以生成经整流的信号(602)，对所述经整流的信号的处于检测时间窗口(910)内的一部分进行积分以确定能量和，以及基于所述能量和来生成输出(150)；
其中，所述检测时间窗口被限定成前壁反射(302)以及在所述前壁反射之后的近表面死区(304)的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的超声检查系统(100)，其中：
所述处理器被配置成，对所述响应信号进行负半波整流和反相以生成所述经整流的信号。
3.根据权利要求1或2所述的超声检查系统(100)，其中：
所述处理器被配置成，对所述响应信号进行正半波整流以生成所述经整流的信号。
4.根据权利要求1或2所述的超声检查系统(100)，其中：
所述处理器被配置成，对所述响应信号进行全波整流以生成所述经整流的信号。
5.根据权利要求1或2所述的超声检查系统(100)，其中：
所述处理器被配置成，定义所述前壁反射之前的空门(1602)，并且使所述经整流的信号在所述空门内为零。
6.根据权利要求1或2所述的超声检查系统(100)，其中：
所述处理器被配置成，基于所述能量和来生成所述结构的C扫描数据(154)。
7.根据权利要求6所述的超声检查系统(100)，所述超声检查系统还包括：
机械臂(1004)，所述机械臂(1004)被配置成在所述结构上方移动所述超声探针；以及
位置传感器，所述位置传感器被配置成确定所述超声探针的位置数据。
8.根据权利要求1或2所述的超声检查系统(100)，其中：
所述处理器被配置成，在所述能量和超过阈值时触发警告(152)。
9.根据权利要求1或2所述的超声检查系统(100)，其中：
所述结构包括复合零件(1100)。
10.根据权利要求9所述的超声检查系统(100)，其中：
不透明层(1102)被设置在所述复合零件的前壁上；以及
所述检测时间窗口是基于所述前壁下方的树脂池(1104)的深度(1112)来提供的。
11.根据权利要求1或2所述的超声检查系统(100)，其中：
所述结构包括飞行器(2000)的零件。
12.一种对结构进行检查的方法(400)，所述方法(400)包括以下步骤：
将超声波从前壁引入(402)所述结构中；
接收(404)反射波以生成响应信号；
对所述响应信号进行整流(406)以生成经整流的信号；
对所述经整流的信号的处于检测时间窗口内的一部分进行积分(408)以确定能量和；以及
基于所述能量和来生成(410)输出；
其中，所述检测时间窗口被限定成前壁反射以及在所述前壁反射之后的近表面死区的至少一部分。
13.根据权利要求12所述的方法(400)，其中，对所述响应信号进行整流的步骤包括：
对所述响应信号进行负半波整流和反相(420)以生成所述经整流的信号。
14.根据权利要求12或13所述的方法(400)，其中，基于所述能量和来生成输出的步骤包括：
基于所述能量和来生成(428)所述结构的C扫描数据。
15.根据权利要求12或13所述的方法(400)，其中，基于所述能量和来生成输出的步骤包括：
在所述能量和超过阈值时触发(426)警告。
16.根据权利要求12或13所述的方法(400)，其中：
所述结构包括复合零件；
不透明层被设置在所述复合零件的前壁上；以及
所述检测时间窗口是基于所述前壁下方的树脂池的深度来提供的。
17.一种具体实施由处理器(105)执行的编程指令(107)的非暂时性计算机可读介质(106)，其中，所述指令指导所述处理器实现对结构(120)进行检查的方法，所述方法包括以下步骤：
将超声波(130)从前壁(122)引入所述结构中；
接收反射波(132)以生成响应信号(108)；
对所述响应信号进行整流以生成经整流的信号(602)；
对所述经整流的信号的处于检测时间窗口(910)内的一部分进行积分以确定能量和；以及
基于所述能量和来生成输出(150)；
其中，所述检测时间窗口被限定成前壁反射(302)以及在所述前壁反射之后的近表面死区(304)的至少一部分。
18.根据权利要求17所述的计算机可读介质(106)，其中，对所述响应信号进行整流的步骤包括：
对所述响应信号进行负半波整流和反相以生成所述经整流的信号。
19.根据权利要求17或18所述的计算机可读介质(106)，其中，基于所述能量和来生成输出的步骤包括：
基于所述能量和来生成所述结构的C扫描数据(154)。
20.根据权利要求17或18所述的计算机可读介质(106)，其中，基于所述能量和来生成输出的步骤包括：
在所述能量和超过阈值时触发警告(152)。
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