CN1975370B - 超声弹性模量计算和成像的方法 - Google Patents

Abstract

在此公开了一种用于产生产品图像的方法和设备，其中所述图像表示所述产品弹性模量。所述方法包括如下步骤：利用超声波在测试样本上的一点处测量飞行时间值，测量所述点的位置，计算测试样本的厚度值，利用飞行时间值和所述厚度值计算速度值，为测试样本计算密度值，为测试样本计算泊松比值，利用所述速度值、所述密度值、和所述泊松比值计算弹性模量值，将灰度阴影或颜色分配给所述图像上的弹性模量值，以及利用所述点的位置和画有阴影的或着色的弹性模量值构造图像。

Description

超声弹性模量计算和成像的方法

技术领域

本公开内容通常涉及用于非破坏性的弹性模量测量及其图像构造的设备和方法。

背景技术

确定制品的机械性能对于预测新产品和合成物的性能和应用以及确保现有工艺和/或制造产品的均质性十分有用。一个这种可以被评估的属性是弹性模量(例如，Young的模数，弹性模量)。所述弹性模量是材料的相对刚度的量度，或者更具体地说，是应力相对于应变的变化率的量度。

一种确定合成物或产品的弹性模量(E)的方法是通过拉伸测试。拉伸测试首先包括在上部移动的夹紧装置与底部固定的夹紧装置之间固定(secure)已知尺寸的样本，这些尺寸在其间以已知的间距设置。一旦被固定，上部夹紧装置可以在远离所述底部夹紧装置的方向前进，这在测试产品上产生张力。相对于所产生的应变，所得到的应力被绘图，其中所述弹性模量等于所述曲线的斜率。这个原理在下面等式(I)中被说明：

其中：

E＝弹性模量

F＝所测量的力

A＝面积

d＝拉伸长度

l＝初始长度

虽然拉伸测试可被用于计算产品的弹性模量，但这个测试是破坏性的，这给制造商带来利润损失。此外，拉伸测试无法预测跨越产品的弹性模量的变化；相反，拉伸测试是测量该产品的总属性。

因此，制造商期望在不需要破坏性的机械测试的情况下来测试该产品的机械性能的方法，并且进一步期望包括确定跨越该产品的整个表面的弹性模量的保真度的方法。

发明内容

在此所公开的是用于非破坏性地确定产品的弹性模量的设备和方法。

在一个实施例中，一种超声波测量设备包括：包括超声换能器和X-Y头部的扫描设备以及计算机。该超声换能器能够测量超声波的飞行时间，而该计算机以可操作地进行通信的方式与该超声换能器和该X-Y头部连接。与该超声换能器的连接可以给计算机提供飞行时间数据，并且与该X-Y头部的连接可以给计算机提供位置数据。计算机能够利用所述飞行时间数据和位置数据来计算弹性模量值。在所述超声换能器与样本之间可以创建相对运动。

在一个实施例中，用于计算弹性模量值的方法包括：利用超声波测量样本上的点的飞行时间，其中所述样本具有厚度、泊松比和密度；利用所述飞行时间和所述厚度计算所述超声波的速度；以及利用所述速度、密度和泊松比确定所述点的弹性模量。

在另一实施例中，用于产生产品图像的方法包括：利用超声波来测量样本上的点的飞行时间，其中所述样本具有泊松比和密度；确定该点的位置；确定该测试样本在该点的点厚度；利用所述飞行时间和所述点厚度计算速度；利用所述速度、密度和泊松比确定点弹性模量；将颜色分配给该点弹性模量；并利用该点的位置和该颜色来创建弹性模量图像。

通过以下附图和详细说明来举例说明上面所描述的以及其它特征。

附图说明

本专利或申请文件包含用彩色制成的至少一幅附图。一收到和支付必要的费用，就将通过事务所(the Office)提供具有彩色附图的这个专利或专利申请公开的副本。

现在参见为示例性实施例的附图，并且其中相似的元件相似地编号。

图1是示例性超声波测量设备的侧视图。

图2是另一示例性超声波测量设备的侧视图。

图3是碳-石墨合成环的弹性模量的示例性灰度级图像。

图4是碳-石墨合成环的弹性模量的示例性光栅彩色图像。

具体实施方式

在此的范围是包括在内的并且是可独立组合的(例如，“高达约25wt％，具有所期望的约5wt％到约20wt％”的范围是包括“约5wt％到约25wt％”的范围的端点和所有中间值在内，等)。在此的术语“第一”、“第二”等等并不表示任何顺序、数量、或重要性，而是被用来区别一个元件与另一个元件，并且在此的术语“一”和“一个”并不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所引用的项。与数量结合使用的修饰语“约”包括所述的值并具有由上下文所规定的意思(例如包括与特定数量的测量结果相关联的错误程度)。同样，在此所使用的术语“前部”、“背部”、“底部”和/或“顶部”仅仅为描述方便而并不局限于任何一种位置或空间定向，除非另作说明。如在此所使用的后缀“(多个(s))”意在包括它所修饰的术语的单个和多个，从而包括一个或多个那些术语(例如，所述金属(多个金属)包括一个或多个金属)。

在此所公开的是一种用于通过利用超声波测量方法来产生数据从而满足制造商的未满足的需要的方法，对于所述产品表面上的多个点，该数据可以与材料属性数据结合来计算该产品的弹性模量。此后，可以利用所述弹性模量数据为进行目视分析而产生所述产品的弹性模量的图像。

超声波(大于20千赫)可被用于进行超声波成像、深度测量、和流率测量。例如，在厚度测量应用中，可以利用声波穿过一批产品、从所述产品的另一侧反射、并传播回原点所需的时间来计算所述产品的厚度。这个时间还可被称为所述信号的“飞行时间”。所述厚度计算利用时间(t)和速度(V)来计算所述厚度(T)，如公式I中所说明的那样：

$T=\left(\frac{\mathrm{Vt}}{2}\right)---\left(I\right)$

T＝厚度

V＝速度

t＝时间

为了测量所述时间(t)，可以利用能够发射超声波(多个超声波)并感应所反射的信号的超声换能器。超声换能器可被用在直接接触和间接接触系统中。在直接接触系统中，所述超声换能器以与试样的一个表面直接接触的方式来放置，并且所述声波是直接被发射到所述产品的表面上。直接接触系统可被用于许多应用中，诸如被用于管道的壁厚测量。直接接触换能器还可利用延迟线，该延迟线被用于设计来测量包括薄壁厚度的产品的应用中。所述延迟线换能器包括被放置在换能器元件和产品之间的延迟元件，该延迟元件增加所述起始信号和所反射的信号之间的迟滞。延迟元件可以包括诸如聚合物、陶瓷、金属等等的材料以及包括如下的至少一种的组合物。在非直接接触系统中，超声换能器被放置在远离测试样本一距离的地方并且与其中放置了产品的传导介质接触地放置。所述传导介质能够将所发射的声波(多个声波)从所述超声换能器发送到所述部件，并且将所反射的信号传输回所述产品。应注意的是空气显示出劣质的超声波传输。

一旦所述超声波发射器确定所述声波的飞行时间，就利用所述信号的速度来确定所述厚度。所述速度(V)值是通过所述超声波测量设备的校准来产生的。校准所述速度的目的是因为超声波信号以其在产品内传播的速度相对于多个变量(例如，密度、刚度、温度)而变化。因此，校准可以提高所述速度测量的准确度及因此提高厚度计算的准确度。

一种设备可被构造来产生多个超声波厚度测量结果，这些超声波厚度测量结果能被用来构造产品的可见图像。这有益于允许目视检查制品。产品厚度的图像可以通过跨越产品的表面平移超声换能器(例如或扫描多个换能器)来构造。由于所述换能器平移过(例如，扫描过)产品的表面，多次超声飞行时间测量可以在跨越所述产品表面的多个点处进行。收集所述超声数据，并且因此能利用每个点的相应位置来为进行测量的每个点计算厚度测量结果。然后，给各种厚度分配可被用来组合产品图像的灰度阴影或颜色(例如，灰度级图像，光栅彩色图像)。例如，在示例性厚度测量应用中，集成电路板的厚度可在所述电路板顶面的两端来确定。在此实施例中，可在包括距下一点是0.10毫米的点的行中来测量所述超声波测量结果。所述超声波测量结果可以与对应于所述超声波测量的位置的数据一起被保存。其次，所述超声波测量结果可被用来计算每个点的厚度。在已经为每个点计算出厚度之后，可以创建一图像。通过首先将灰度阴影或颜色(例如，浅的阴影或颜色可以对应于薄的厚度，而深的阴影或深色可以对应于较厚的壁厚)分配到每个点的厚度值来创建所述图像。然后，将画有阴影的或着色的点组合到图像中，其中每个画有阴影的或着色的点对应于一像素。然后可以为了检查目的来利用所得到的图象，诸如用来评估是否出现异常厚度，疵点的位置是否是可接受的或不可接受的，评估异常厚度的趋势，以及评估故障查找和/或完善工艺所必需的信息。

如同对产品的厚度进行成像一样，可以预想的是，制造商和/或研究人员具有创建产品的弹性模量的可见图像的能力是可期望的。这个能力允许制造商和/或研究人员能够评估产品的弹性模量中的异常的存在，分析疵点的位置，评估趋势、故障查找等等。可见成像还将减少破坏性测试，并由此减少浪费。例如，可利用拉伸测试来计算所述制品的弹性模量。然而，所述破坏性地测试多种制成品的花费会减少制造利润。因此，可以利用超声换能器来扫描产品的表面，以产生可以与其它材料属性数据结合来计算跨越所述产品表面的多个点处的弹性模量的飞行时间数据。这个数据允许跨越所述产品表面构造产品模数的可见图像。

所述弹性模量(例如Young的模数)可以通过公式II来计算：

$E=V^2\mathrm{\ρ}\left[\frac{(1+\mathrm{\μ})(1-2\mathrm{\μ})}{(1-\mathrm{\μ})}\right]$

其中：，

E＝弹性模数    (II)

V＝速度

ρ＝密度

μ＝泊松比

在所述公式中，利用声音传播的速度(V)、密度(ρ)、以及所述泊松比(μ)的值来计算所述弹性模量(E)。对于包括均匀厚度(T)的产品，所述产品的密度可以通过多种方法来确定，诸如在公式III中所示出的那样：

$\mathrm{\ρ}=\frac{m}{V}$

其中：    (III)

ρ＝密度

m＝质量

V＝体积

然后，通过在产品的样本上进行诸如拉伸测试的机械测试可以计算泊松比。泊松比(μ)可以通过公式IV计算：

$\mathrm{\μ}=\frac{\left(\frac{\mathrm{\Δl}}{l}\right)}{\left(\frac{\mathrm{\Δw}}{w}\right)}$

其中：

μ＝泊松比

Δl＝长度变化    (IV)

l＝长度

Δw＝宽度变化

w＝宽度

另外，泊松比(μ)可以通过在样本上进行机械测试和绘制应力与应变的曲线图来确定，其中所得到的曲线的斜率等于所述弹性模量，以及利用所述弹性模量值来求解公式II，以得到泊松比(μ)。

一旦已计算出密度和泊松比，就通过超声换能器扫描产品，以对于跨越所述产品表面的点产生飞行时间(t)值。利用所述产品的已知厚度，通过求解速度(V)的公式(I)，可以利用每个时间值来计算每个点的速度(V)。如下面在公式(V)中所示的那样：

$V=\frac{2T}{t}$

其中：    (V)

V＝速度

T＝厚度

t＝时间

一旦所述速度、密度、和泊松比是已知的，就可以在每个所测量的点处计算弹性模量。然后可以给弹性模量数据分配阴影或颜色，并且可以创建可见图像(例如，灰度级图像，光栅图象等等)，作为所述产品的弹性模量的直观表示。

与计算和成像包括已知厚度的产品弹性模量的过程相似，这个过程还可被实施来为包括不均匀厚度的产品产生弹性模量图像。在此方法中，再次利用所述声音传播速度(V)、密度(ρ)和泊松比(μ)，通过公式II来确定所述弹性模量(E)。更具体地说，利用类似于以上所公开的那些方法来计算所述密度和泊松比(例如，利用公式III可以计算密度，以及利用公式IV，通过进行诸如拉伸测试的机械测试可以计算泊松比)。然而，为了计算所述弹性模量，使用所述超声波的速度。如公式(V)中所说明的那样，为了确定速度，使用了所述厚度和飞行时间。因此，在测量每个点的飞行时间之前或同时确定所述厚度。

可以利用任何方法来确定所述厚度，这些方法诸如但不限于光学测量方法(例如比较器)、磁力测量系统(例如转球)、手动测量方法(例如卡尺、测微计)、漩涡流法、磁感应方法等等。例如，设备可以包括超声换能器和非超声波厚度测量系统。所述超声换能器能够确定超声波通过产品的飞行时间，以及所述厚度测量系统可以包括上和下表面探针(例如，卡尺)来测量所述表面的厚度。此外，所述示例性设备能够创建所述系统与所述产品之间的相对运动(例如，跨越所述产品的表面平移所述超声换能器和厚度测量系统)并且在跨越产品表面的多个点处测量所述飞行时间和厚度。然后利用所述超声波飞行时间数据和厚度数据来计算超声波的速度，所述速度然后可被用来计算每个点的弹性模量。然后在根据所述数据产生的可见图像中，可将表示厚度的灰度阴影分配给弹性模量数据(例如，对于相对薄的部分分配较浅的阴影，而对于相对厚的部分分配较深的阴影)，并且所测量的每个点可以包括一像素或一组像素。

基于弹性模量数据能够计算和产生图像的设备可以是任何设备，诸如但不局限于处理器(多个处理器)、计算机(多个计算机)、等等，并且可利用存贮器、存储器、寄存器(多个寄存器)、定时器、中断(多个中断)、通信接口(多个通信接口)、输入/输出信号接口(多个输入/输出信号接口)等等，以及包括上述中的至少一个的组合物。此外，所述设备可以包括输入信号处理和过滤能力，这些输入信号处理和过滤能力允许从各种传感器(多个传感器)准确地采样及转换这种信号的采集，这包括脉冲发生器和/或接收信号调节板。例如，可利用能够产生能够操作所述设备的信号的超声换能器(多个超声换能器)、厚度测量系统等等。

可以利用各种超声换能器(多个超声换能器)。例如，超声换能器元件阵列可被用于传输超声波射束并接着从所述产品接收所反射的射束。这种扫描包括在其中传输所聚焦的超声波、在短暂的时间间隔之后所述系统切换到接收模式并接收所反射的超声波的一系列测量。在每次测量期间，传输和接收可被集中在相同方向，以从沿着声波射束或扫描线的一系列点中获取数据，而当接收所反射的超声波时，所述接收器可以动态地被聚焦在沿着所述扫描线的一连串范围处。

可选地，在传输电路中可以包括高压部件来驱动单独的超声换能器元件，而低压、高密度的数字逻辑电路可被用来将传输信号提供给所述高压驱动器。所述高压驱动器通常以高达大约100伏特的电压运行，而在TTL逻辑的情况下，所述低压逻辑电路具有大约5伏特的工作电压。所述高压驱动器可被制为分立元件或被制为集成电路，而所述低压逻辑电路可被制为独立的集成电路或与所述高压电路结合在单个芯片上。除了包括所述高压驱动器和低压逻辑电路的传输电路以外，所述换能器头部可以包括低噪声、低压模拟接收电路。像所述传输逻辑电路那样的所述低压接收电路通常具有大约5伏特的工作电压，并可以是独立的集成电路或可以是与所述低压传输逻辑电路一起被制为单片集成电路。可能的超声换能器(多个超声换能器)包括在Wodnicki的美国专利No.6,856,175中所描述的那些超声换能器。

现在参见图1，该图1是示例性超声波测量设备2的侧视图。所述超声波测量设备2包括扫描设备4和计算机6。所述扫描设备4包括可操作地被连接到X-Y头部10的超声换能器8。所述X-Y头部10被固定到底座12。槽14被放置在X-Y头部10之下，其中容纳有声传导流体(sonically conductive fluid)16。在所述有声传导流体16内所支撑的是测试样本18。中央处理单元20(以下称为“CPU”))同样被放置在所述底座12上，该中央处理单元20以可操作地进行通信的方式与所述超声换能器8并且与监控器22连接。

所述超声换能器(多个超声换能器)8可以包括能够发射超声信号和测量该超声信号的任何设计或配置。例如，所述超声换能器8包括换能器的线性阵列，换能器阵列包括约十个或更多个换能器。所述超声换能器8可被构造来提供被浸没在有声传导流体16之中的延长的使用寿命。在一个实施例中，保护外壳可被放置在所述换能器周围，为了耐用，在顶部密封该保护外壳。

所述X-Y头部10可以包括可以在测试样本18的顶面上平移超声换能器8或允许在所述X-Y头部10与测试样本18之间创建相对运动的任何设备。在一个实施例中，所述X-Y头部10可以包括具有被连接到所述CPU 20并由所述CPU 20控制的线性编码器(多个线性编码器)的伺服控制的球滑块(多个球滑块(ball slide))。所述X-Y头部10可被构造用于延长使用寿命并可被紧固和/或被支撑，以最小化振动。

CPU 20包括任何处理单元，该处理单元能够：从所述扫描设备4接收数据、信号、电通信和/或指令和/或将数据、信号、电通信和/或指令发送到所述扫描设备4；能够从用户(例如键盘、鼠标、触摸幕)接收输入；以及能够利用所述数据、信号、电通信和/或指令来计算机械性能数据(例如弹性模量)并产生所述机械性能数据的图像。例如，在一个实施例中，所述CPU 20可以接收通信并将通信发送到所述超声换能器8和X-Y头部10，以在跨越如用户所输入的变量(例如，X-Y测量点分开0.2毫米)所指示的测试样本18的多个点处测量跨越测试样本18的超声波飞行时间。此外，所述CPU 20可以利用由所述超声波测量所收集的数据，以及由用户所输入的数据(例如密度、速度)，以计算测试样本18的弹性模量。一旦被计算，可以给所测量的每个点的每个计算结果分配灰度阴影(即灰度级成像)或颜色(即光栅或像素成像)来构造在所述监控器22上用几何学表示测试样本18的弹性模量的图像。

计算机6还可以包括使用户能够进行进一步分析在所述监控器22上所显示的图像的软件、硬件和/或程序。这种分析包括观看修改能力(例如观看所述图像的较大或较小部分)、测量能力(例如距离测量、在图像的所选择部分内的平均机械性能的计算)等等。

在一个实施例中，所述超声换能器8能够发射可以通过所述有声传导流体16传输到所述有声传导流体16和测试样本18的界面的超声波，在该界面处，至少一部分超声波将反射离所述界面并且可以由所述超声换能器8测量。所述超声波的飞行时间可以根据发射该波、将该波反射离接口并然后在所述超声换能器8处接收该波的时刻来计算。另外，至少一部分超声波将穿过测试样本18，反射离所述测试样本的底面，并且传播回超声换能器8，其中可以测量该超声波并且可以计算该超声波的飞行时间。

现在参见图2，说明了修改过的扫描设备，通常标识为30。在该图中，所述修改过的扫描设备30包括经由臂34被连接到X-Y头部10的超声换能器8。被连接到所述臂34的可以是经由卡尺36连接的较低超声换能器32。所述臂34和卡尺可以可操作地进行通信的方式被连接到计算机(未示出)，该计算机可以控制所述臂34和卡尺36的运动，所述臂34和卡尺36能够延伸并缩回到距测试样本18一距离的所述超声换能器8和较低超声换能器32(在此之后称为“换能器”)的位置。所述修改过的扫描设备30与扫描设备2相似地运行，然而，所述较低超声换能器32可以允许测量包括不均匀的厚度的测试样本18。

在操作中，通过利用反射离有声传导流体16和测试样本18的界面的超声波，经由计算机6(参见图1)控制所述换能器沿着所述测试样本18的表面轮廓，以调节所述换能器距测试样本18的顶部和底部表面的间距。在卡尺36内可以是线性编码器(未示出)，该线性编码器能提供卡尺36可以其来延伸的间距。然后这些间距可由计算机6用来计算所述测试样本18的厚度。

在另一实施例中，所述修改过的扫描设备可以包括厚度测量工具(未示出)来代替能够测量测试样本18的厚度的较低超声换能器32。所述厚度测量工具能够利用任何方法(例如，光学测量方法(例如比较器)、磁力测量系统(例如转球)、手动测量方法(例如卡尺、测微计)、漩涡流方法、磁感应方法)来测量测试样本18的厚度。

实例

现在参见图3，图解说明了碳-石墨合成环的弹性模量的示例性灰度级图像。为了构造所述说明，利用SONIX浸没型(immersion-type)超声波扫描仪和MATEC超声波仪器来分析碳石墨密封部分(seal)。所述碳-石墨密封部分包括约1.32厘米(cm)的均匀厚度、约17.3cm的内径和约20.5cm的外径。以在沿着所述扫描线的相邻点之间具有0.063cm(0.025in)的间距并且还垂直于所述扫描线的光栅图案收集点。所述密封部分被支撑在浸没槽内，并用超声波进行分析。为所分析的每个点存储飞行时间测量结果。将所述飞行时间数据输入到MATHCAD 12中，其中，每个飞行时间测量结果及其相应位置(例如X-Y坐标)被用来在利用所输入的变量(例如厚度，密度)在所测量的每个点的几何上相似的图像中计算弹性模量。然后，基于所计算的弹性模量值的范围给弹性模量数据点分配灰度阴影，并生成表示在环的几何上相似的表示中的环的弹性模量的灰度级图像。

现在参见图4，即碳-石墨合成环的弹性模量的示例性光栅彩色图像。为构造所述光栅彩色图像，相对于所计算的弹性模量值的范围给为图3的创建所生成的弹性模量数据分配一颜色，并生成几何上相似的图像。

利用超声波测量技术的主要优势之一在于所述方法是非破坏性的。因此，可利用在此所公开的方法和设备来通过利用超声波测量结果以及某些固有的材料属性数据进行计算来非破坏性地确定产品的弹性模量，而不需要破坏其它可能的畅销货。这个过程允许制造商和研究人员降低和/或消除由于破坏性测试引起的利润损失。在此所公开的方法和设备的另一个优点在于所创建的图像可被用于检查目的，诸如评估弹性模量是否异常、弹性模量疵点的位置、疵点的可接受性、评估弹性模量值的趋势，和/或允许查找制造过程的故障的信息评估。这种分析信息可以帮助制造商和研究人员开发新的和有用的产品，提高过程产量，并为已知产品识别出新应用。总之，为了这些原因，在此所公开的所述方法和设备可以有益于分析测量技术的现有技术并给制造商、研究人员等等提供了一种有价值的分析工具。

虽然已参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下，可以作出各种变化，并且可以利用等效手段来代替本发明的元件。另外，在不偏离其本质范围的情况下可以作出许多修改来使特定情形或材料适配本发明的教义。因此，意图不将本发明限为如被设想用于执行本发明的最佳模式所公开的特定实施方式，而本发明将包括落入所附的权利要求的范围内的所有实施方式。

部件列表

超声波测量设备2

扫描设备4

计算机6

超声换能器8

X-Y头部10

基座12

槽14

有声传导流体16

测试样本18

中央处理单元20

监控器22

修改过的扫描设备30

较低超声换能器32

臂34

卡尺36

Claims (8)

1.一种超声波测量设备，包括：

包括超声换能器和X-Y头部的扫描设备，其中，所述超声换能器能够测量超声波的飞行时间；

计算机，其中，所述计算机以可操作地进行通信的方式与所述超声换能器和所述X-Y头部连接，其中，与所述超声换能器的连接可以给所述计算机提供飞行时间数据，以及与所述X-Y头部的连接可以给所述计算机提供位置数据；以及

其中，所述计算机能够利用所述飞行时间数据和位置数据来计算弹性模量值，其中所述计算机能够将颜色分配给弹性模量并且能够产生弹性模量的图像；

其中，所述超声换能器能够被平移跨越样本的表面；以及

其中，所述X-Y头部包括具有被连接到所述计算机并由所述计算机控制的线性编码器的伺服控制的球滑块。

2.如权利要求1所述的超声波测量设备，进一步包括：

较低超声换能器；

使用户能将信息输入到所述计算机中的用户接口；以及

以可操作地进行通信的方式被连接到所述计算机的监控器，其中，所述监控器可以显示信息。

3.一种用于计算弹性模量值的方法，包括：

通过使超声换能器平移跨越样本的表面，利用超声波测量关于所述样本上的每个点的飞行时间，其中，所述样本具有厚度、泊松比和密度；

通过可操作地连接到所述超声换能器的X-Y头部确定每个点的位置，其中所述X-Y头部包括具有被连接到计算机并由所述计算机控制的线性编码器的伺服控制的球滑块；

利用所述飞行时间和所述厚度计算每个超声波的速度；

利用所述速度、所述密度以及所述泊松比确定每个点的弹性模量；

确定所确定的弹性模量的范围；

基于所确定的弹性模量的范围将颜色分配给每个点；以及

创建表示所述样本的每个点的弹性模量的彩色图像。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述样本具有可变厚度，以及还包括确定利用所述超声换能器来测量所述点厚度。

5.如权利要求3-4中的任何一个所述的方法，还包括确定所述密度。

6.如权利要求3所述的方法，其中，所述颜色是灰度阴影，并且其中，所述彩色图像是灰度级图像。

7.一种用于产生产品的图像的方法，包括：

通过使超声换能器平移跨越样本的表面，利用超声波在所述样本上的每个点处测量飞行时间，其中，所述样本具有泊松比和密度；

通过可操作地连接到所述超声换能器的X-Y头部确定每个点的位置，其中所述X-Y头部包括具有被连接到计算机并由所述计算机控制的线性编码器的伺服控制的球滑块；

在所述每个点处确定测试样本的点厚度；

利用所述飞行时间和所述点厚度来计算速度；

利用所述速度、所述密度以及所述泊松比确定点弹性模量；

将颜色分配给所述点弹性模量；以及

利用所述每个点的位置以及所述颜色创建弹性模量图像。

8.如权利要求7所述的方法，其中，确定所述点厚度还包括利用所述超声换能器测量所述厚度。