RU2539806C2 - Ультразвуковое устройство обнаружения дефектов, ультразвуковой преобразователь и ультразвуковой способ обнаружения дефектов - Google Patents

Ультразвуковое устройство обнаружения дефектов, ультразвуковой преобразователь и ультразвуковой способ обнаружения дефектов Download PDF

Info

Publication number
RU2539806C2
RU2539806C2 RU2013122839/28A RU2013122839A RU2539806C2 RU 2539806 C2 RU2539806 C2 RU 2539806C2 RU 2013122839/28 A RU2013122839/28 A RU 2013122839/28A RU 2013122839 A RU2013122839 A RU 2013122839A RU 2539806 C2 RU2539806 C2 RU 2539806C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
generators
bend
layered part
ultrasonic
receiving
Prior art date
Application number
RU2013122839/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013122839A (ru
Inventor
Коити ИНАГАКИ
Мамору ИДЗУМИ
Хирокадзу КАРАСАВА
Original Assignee
АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН filed Critical АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН
Publication of RU2013122839A publication Critical patent/RU2013122839A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2539806C2 publication Critical patent/RU2539806C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/225—Supports, positioning or alignment in moving situation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/043—Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0654—Imaging
    • G01N29/069—Defect imaging, localisation and sizing using, e.g. time of flight diffraction [TOFD], synthetic aperture focusing technique [SAFT], Amplituden-Laufzeit-Ortskurven [ALOK] technique
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/223—Supports, positioning or alignment in fixed situation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2456—Focusing probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G01N2291/0231—Composite or layered materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/106—Number of transducers one or more transducer arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/263—Surfaces
    • G01N2291/2638—Complex surfaces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/269—Various geometry objects
    • G01N2291/2694—Wings or other aircraft parts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Использование: для обнаружения дефектов посредством ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что главный корпус преобразователя имеет на своем переднем торце осциллирующую пластину, имеющую на виде сбоку изогнутую форму и соответствующую изогнутой с большим диаметром поверхности, образованной на изгибе слоистой части. На осциллирующей пластине главного корпуса преобразователя в виде матрицы в направлении изгиба и в направлении ширины распределено множество пьезоэлектрических генераторов. В каждой группе генераторов блок управления переключает пьезоэлектрические генераторы на передающие и принимающие пьезоэлектрические генераторы по очереди в направлении ширины согласно заранее установленной модели передачи/приема и обрабатывает сигнал, принятый от принимающего пьезоэлектрического генератора, согласно методу апертурного синтеза. Технический результат: обеспечение возможности реализовывать высокое отношение сигнал/шум и повышение точности обнаружения дефекта. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Перекрестная ссылка на родственную заявку
В связи с указанием государства - Соединенные Штаты, данная международная патентная заявка, согласно U.S.С. 35 119 (а), испрашивает приоритет заявки на патент Японии №2010-237649, поданной 22 октября 2010 года, полное содержание которой включено в материалы настоящей заявки посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к ультразвуковому устройству обнаружения дефектов для обнаружения внутреннего дефектного состояния на изгибе слоистой части, выполненной из композиционных материалов, ультразвуковому преобразователю, который представляет собой основной компонент ультразвукового устройства обнаружения дефектов, и т.п.
Уровень техники
Для обнаружения внутреннего дефектного состояния на изгибе слоистой части, выполненной из композиционных материалов, таких как пластик, армированный волокном (FRP), обычно используется ультразвуковой преобразователь, который передает и принимает ультразвуковые волны.
Ультразвуковой преобразователь имеет главный корпус преобразователя, который имеет на своем переднем торце осциллирующую плоскость, имеющую на виде сбоку изогнутую форму и соответствующую изогнутой с большим или меньшим диаметром поверхности, образованной на изгибе слоистой части.
Осциллирующая плоскость главного корпуса преобразователя имеет множество генераторов, расположенных в направлении изгиба осциллирующей плоскости главного корпуса преобразователя. Каждый генератор передает ультразвуковую волну к изгибу слоистой части и принимает отраженную волну от изгиба слоистой части. Генераторы электрически соединены с блоком управления.
Для обнаружения внутреннего дефектного состояния на изгибе слоистой части ультразвуковой преобразователь перемещается относительно слоистой части таким образом, чтобы осциллирующая плоскость главного корпуса преобразователя была обращена к изогнутой с большим или меньшим диаметром поверхности, образованной на изгибе слоистой части. Множество генераторов передает ультразвуковые волны по направлению к изгибу слоистой части и принимает отраженные волны от изгиба слоистой части. Согласно принятым сигналам от множества генераторов (сигналам обнаружения дефектов от ультразвукового преобразователя) блок управления без разрушений выявляет внутреннее дефектное состояние на изгибе слоистой части.
Предшествующий уровень техники, имеющий отношение к настоящему изобретению, раскрыт, например, в нерассмотренных публикациях заявок на патент Японии №2003-90829 и №Н06-18488.
Раскрытие изобретения
Задачи, решаемые изобретением
Если количество слоев слоистой части увеличивается, изгиб слоистой части становится толще. В этом случае интенсивность отраженных ультразвуковых волн становится слабее таким образом, что ультразвуковой преобразователь может в недостаточной мере обнаруживать отраженные волны от внутреннего дефекта на изгибе слоистой части. Чтобы справиться с этим, чувствительность обнаружения отраженной волны генераторами может быть увеличена. Однако это приводит к увеличению шумовых эхо-сигналов, что ухудшает отношение сигнал/шум (отношение эхо-сигнала обнаружения к шумовому эхо-сигналу) сигналов обнаружения дефектов от ультразвукового преобразователя (сигналов, принятых от генераторов).
Поэтому проблема заключается в том, что точность обнаружения внутреннего дефектного состояния на изгибе слоистой части не будет улучшена, если количество слоев слоистой части увеличивается для утолщения изгиба слоистой части.
Настоящее изобретение обеспечивает ультразвуковое устройство обнаружения дефектов, ультразвуковой преобразователь и т.п., способные реализовать высокое отношение сигнал/шум, и повысить точность обнаружения дефекта.
Средство для решения задачи
Согласно первому аспекту настоящего изобретения ультразвуковое устройство обнаружения дефектов для обнаружения внутреннего дефектного состояния на изгибе (изогнутом участке) слоистой части, выполненной из композиционных материалов, включает в себя: ультразвуковой преобразователь, который передает и принимает ультразвуковые волны, и блок управления, который согласно сигналам обнаружения дефектов (принятым сигналам) от ультразвукового преобразователя обнаруживает и обрабатывает внутреннее дефектное состояние на изгибе слоистой части. Более подробно, ультразвуковой преобразователь включает в себя главный корпус преобразователя, который на своем переднем торце имеет осциллирующую плоскость, имеющую на виде сбоку изогнутую форму и соответствующую изогнутой с большим или меньшим диаметром поверхности, образованной на изгибе слоистой части, и множество генераторов, распределенных по осциллирующей плоскости в виде матрицы в направлении изгиба (направлении кривой) осциллирующей плоскости главного корпуса преобразователя и в направлении ширины главного корпуса преобразователя (т.е. направлении, перпендикулярном боковой поверхности главного корпуса преобразователя) для передачи ультразвуковых волн в направлении изгиба слоистой части и для приема отраженных волн от изгиба слоистой части. Блок управления для каждой группы генераторов, образованной в виде ряда в направлении ширины из множества генераторов, последовательно выполняет переключение генераторов в группе генераторов на передающие и принимающие генераторы по очереди в направлении ширины согласно заранее установленной модели передачи/приема и обрабатывает принятый сигнал от принимающего генератора согласно методу апертурного синтеза.
В подробном описании и формуле изобретения этого документа "внутреннее дефектное состояние" означает наличие или отсутствие внутреннего дефекта, размер и расположение внутреннего дефекта и т.п. "На виде сбоку изогнутая форма, соответствующая изогнутой поверхности" означает форму, которая проходит вдоль изогнутой поверхности и изгибается, если смотреть со стороны, или форму, которая проходит по обратному отображению изогнутой поверхности. "Передающий генератор" представляет собой генератор, выбранный из генераторов, для передачи ультразвуковой волны, а "принимающий генератор" представляет собой генератор, выбранный из генераторов, для приема отраженной волны.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения ультразвуковой преобразователь, используемый для обнаружения внутреннего дефектного состояния на изгибе (изогнутом участке) слоистой части, выполненной из композиционных материалов, за счет передачи и приема ультразвуковых волн включает в себя: главный корпус преобразователя, который на своем переднем торце имеет осциллирующую плоскость, имеющую на виде сбоку изогнутую форму и соответствующую изогнутой с большим или меньшим диаметром поверхности, образованной на изгибе слоистой части, и множество генераторов, распределенных по осциллирующей плоскости в виде матрицы в направлении изгиба осциллирующей плоскости главного корпуса преобразователя и в направлении ширины главного корпуса преобразователя, т.е. в направлении, ортогональном боковой поверхности главного корпуса преобразователя, для передачи ультразвуковых волн в направлении к изгибу слоистой части и для приема отраженных волн от изгиба слоистой части.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, ультразвуковой способ обнаружения дефектов для обнаружения с использованием ультразвукового преобразователя согласно второму аспекту внутреннего дефектного состояния на изгибе (изогнутом участке) слоистой части, выполненной из композиционных материалов, включает в себя: перемещение ультразвукового преобразователя относительно слоистой части таким образом, чтобы осциллирующая плоскость главного корпуса преобразователя была обращена к изогнутой с большим или меньшим диаметром поверхности, образованной на изгибе слоистой части, размещение акустической среды между изгибом слоистой части и ультразвуковым преобразователем, группирование каждого ряда в направлении ширины из множества генераторов в группу генераторов, переключение генераторов в заданной одной из групп генераторов на передающие и принимающие генераторы по очереди в направлении ширины согласно заранее установленной модели передачи/приема, передачу ультразвуковой волны от передающего генератора в изгиб слоистой части, прием отраженной волны от изгиба слоистой части принимающим генератором, обработку принятого сигнала от принимающего генератора согласно методу апертурного синтеза, последовательное выполнение для каждой из оставшихся групп генераторов переключения передающих и принимающих генераторов от одного к другому в направлении ширины среди генераторов в группе генераторов и обработку принятого сигнала от принимающего генератора согласно методу апертурного синтеза, тем самым обнаруживая внутреннее дефектное состояние на изгибе слоистой части.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой блок-схему управления ультразвукового устройства обнаружения дефектов согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 - увеличенный вид сбоку ультразвукового преобразователя согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3(a) - вид в разрезе, взятый вдоль линии IIIB-IIIB Фиг. 4(b), а Фиг. 3(b) - развернутый вид в плане осциллирующей плоскости главного корпуса ультразвукового преобразователя согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4(a) - вид спереди ультразвукового преобразователя согласно варианту осуществления настоящего изобретения, а Фиг. 4(b) - вид сбоку ультразвукового преобразователя согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5 - вид, разъясняющий переключение пьезоэлектрических генераторов на пьезоэлектрические передающие и принимающие генераторы согласно первой модели передачи/приема.
Фиг. 6 - вид, разъясняющий переключение пьезоэлектрических генераторов на передающие и принимающие пьезоэлектрические генераторы согласно второй модели передачи/приема.
Фиг. 7 - вид в перспективе, в целом иллюстрирующий ультразвуковое устройство обнаружения дефектов согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Варианты осуществления настоящего изобретения будут разъяснены со ссылкой на Фиг. 1-7.
Как показано на Фиг. 7, ультразвуковое устройство 1 обнаружения дефектов согласно варианту осуществления настоящего изобретения обнаруживает внутреннее дефектное состояние на изгибе (изогнутом участке) Wc слоистой части W, выполненной из композиционных материалов, и включает в себя ультразвуковой преобразователь 3, который передает и принимает ультразвуковые волны S (см. Фиг. 2) через акустическую среду М, и блок 5 управления, который согласно сигналам обнаружения дефектов от ультразвукового преобразователя 3 обнаруживает и обрабатывает внутреннее дефектное состояние на изгибе Wc слоистой части W. Слоистая часть W варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой часть самолета, такую как обшивка, выполненная из пластика, армированного волокном (FRP), при этом изгиб Wc слоистой части W является основанием загиба обшивки, а акустическая среда М представляет собой жидкость, такую как вода, или твердое вещество.
Будут разъяснены подробности конфигурации ультразвукового преобразователя 3 согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Как показано на Фиг. 1-4, ультразвуковой преобразователь 3 имеет главный корпус 7 преобразователя. Главный корпус 7 преобразователя имеет на своем переднем торце осциллирующую плоскость 9, которая на виде сбоку имеет изогнутую форму, чтобы следовать изогнутой с большим диаметром поверхности, образованной на изгибе Wc слоистой части W. Вместо этой осциллирующей плоскости 9, имеющей на виде сбоку изогнутую форму, чтобы следовать изогнутой с большим диаметром поверхности, образованной на изгибе Wc слоистой части W, главный корпус 7 преобразователя может иметь осциллирующую плоскость, имеющую такую форму, чтобы следовать изогнутой с меньшим диаметром поверхности, образованной на изгибе Wc слоистой части W.
На осциллирующей плоскости 9 главного корпуса 7 преобразователя в виде матрицы в направлении AD изгиба осциллирующей поверхности 9 главного корпуса 7 преобразователя и в направлении ширины главного корпуса 7 преобразователя, т.е. в направлении BD, ортогональном боковой лицевой стороне главного корпуса 7 преобразователя, распределено множество (8×8 элементов согласно варианту осуществления настоящего изобретения) пьезоэлектрических генераторов 11. Каждый из пьезоэлектрических генераторов 11 передает ультразвуковую волну S к изгибу Wc слоистой части W и принимает отраженную волну S от изгиба Wc слоистой части W. Каждый пьезоэлектрический генератор 11 выполнен из композиционных материалов или керамики и соединен с блоком 5 управления. Согласно варианту осуществления настоящего изобретения восемь пьезоэлектрических генераторов 11, расположенных в направлении BD ширины, образуют группу 11G пьезоэлектрических генераторов и поэтому существует восемь групп 11G пьезоэлектрических генераторов.
Внутри главного корпуса 7 преобразователя расположен демпфер (не показан) для поглощения чрезмерного колебания пьезоэлектрических генераторов 11.
Будут разъяснены детали блока 5 управления согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Как показано на Фиг. 1, блок 5 управления имеет блок 13 генерирования сигнала, который подает сигнал возбуждения (сигнал передачи) на пьезоэлектрические генераторы 11, и приемник 15, который усиливает принятые сигналы от пьезоэлектрических генераторов 11 (сигналы обнаружения дефектов от ультразвукового преобразователя 3). Блок 13 генерирования сигнала и пьезоэлектрические генераторы 11 соединены со схемой 17 переключения. Схема 17 переключения способна переключать один из выбранных пьезоэлектрических генераторов и блок 13 генерирования сигнала в соединенное состояние и разъединенное состояние. Приемник 15 и пьезоэлектрические генераторы 11 соединены со схемой 19 обнаружения сигнала. Схема 19 обнаружения сигнала способна переключать выбранный один из пьезоэлектрических генераторов 11 и приемник 15 в соединенное состояние и разъединенное состояние.
Точнее, как показано на фиг 5, схема 17 переключения последовательно переключает пьезоэлектрические генераторы 11 в каждой группе 11G пьезоэлектрических генераторов на передающий пьезоэлектрический генератор 11 (Т) за восемь этапов в направлении BD ширины за счет использования заранее заданной первой модели передачи/приема. Аналогично схема 19 обнаружения сигнала использует первую модель передачи/приема для последовательного переключения между пьезоэлектрическими генераторами 11 в каждой группе 11G пьезоэлектрических генераторов на принимающие пьезоэлектрические генераторы 11 (R) за восемь этапов в направлении BD ширины.
Вместо первой модели передачи/приема для последовательного переключения между пьезоэлектрическими генераторами 11 в каждой группе 11G пьезоэлектрических генераторов на передающие и принимающие пьезоэлектрические генераторы 11 (передающие пьезоэлектрические генераторы 11 и принимающие пьезоэлектрические генераторы 11) может быть использована заранее установленная вторая модель передачи/приема в четыре этапа в направлении BD ширины, показанная на Фиг. 6. Когда используется вторая модель передачи/приема, передающий пьезоэлектрический генератор 11 располагается в промежуточной области в направлении BD ширины на осциллирующей плоскости 9 главного корпуса 7 преобразователя, а принимающие пьезоэлектрические генераторы 11 (R) располагаются с каждой стороны от передающего пьезоэлектрического генератора 11 (Т) в направлении BD ширины.
Приемник 15 соединен с блоком 21 обработки сигнала. Блок 21 обработки сигнала последовательно обрабатывает принятые сигналы, которые приняты принимающими пьезоэлектрическими генераторами 11 и усилены согласно методу апертурного синтеза (процесса наложения). Метод апертурного синтеза использует элементы системной информации, такие как взаимное расположение между ультразвуковым преобразователем 3 и изгибом Wc слоистой части W, частоту ультразвукового преобразователя 3 обнаружения дефектов, скорость звука в слоистой части W и акустической среде М и т.п. Блок 21 обработки сигнала соединен с блоком отображения (не показан), который объединяет результат обработки (такой как отображение апертурного синтеза) блока 21 обработки сигнала с информацией о положении преобразователя 3, а также выводит объединенный результат.
Будут разъяснены ультразвуковой способ обнаружения дефектов согласно варианту осуществления настоящего изобретения и его результат.
Ультразвуковой преобразователь 3 перемещается относительно слоистой части W таким образом, что осциллирующая плоскость 9 главного корпуса 7 преобразователя обращена к изогнутой с большим диаметром поверхности, образованной на изгибе Wc слоистой части W. При наличии акустической среды М, размещенной между изгибом Wc слоистой части W и ультразвуковым преобразователем 3, ультразвуковая волна S передается от передающего пьезоэлектрического генератора 11 и падает на изгиб Wc слоистой части W, при этом полученная отраженная волна S принимается принимающим пьезоэлектрическим генератором 11. Более подробно, схема 17 переключения и схема 19 обнаружения сигнала используются для последовательного переключения между пьезоэлектрическими генераторами 11 в заданной группе 11G пьезоэлектрических генераторов на передающие и принимающие пьезоэлектрические генераторы 11 за восемь этапов или за четыре этапа в направлении BD ширины в соответствии с первой или второй моделями передачи/приема (см. Фиг. 5 и 6). На каждом этапе ультразвуковая волна S передается от передающего пьезоэлектрического генератора 11, падает на изгиб Wc слоистой части W, при этом отраженная волна S от изгиба Wc слоистой части W принимается принимающим пьезоэлектрическим генератором 11 (см. Фиг. 2). В отношении принятых сигналов от принимающих пьезоэлектрических генераторов 11 в заданной группе 11G пьезоэлектрических генераторов блоком 21 обработки сигнала выполняется метод апертурного синтеза.
Подобным образом в каждой из оставшихся групп 11G пьезоэлектрических генераторов схема 17 переключения и схема 19 обнаружения сигнала используются для последовательного переключения между пьезоэлектрическими генераторами 11 на передающие и принимающие пьезоэлектрические генераторы 11 за восемь этапов или за четыре этапа в направлении BD ширины согласно первой или второй моделям передачи/приема. В отношении принятых сигналов от принимающих пьезоэлектрических генераторов 11 блоком 21 обработки сигнала последовательно выполняется метод апертурного синтеза. Таким образом, для периферийной местной области изгиба Wc слоистой части W блок 5 управления производит процесс обнаружения (процесс обнаружения дефектов) для обнаружения внутреннего дефектного состояния (наличия или отсутствия внутреннего дефекта, размера и расположения внутреннего дефекта и т.п.), за счет чего выявляет внутреннее дефектное состояние (осуществляет поиск дефектов).
После обнаружения внутреннего дефектного состояния в периферийной местной зоне на изгибе Wc слоистой части W ультразвуковой преобразователь 3 перемещается в направлении по окружности вдоль слоистой части W, при этом указанные выше процессы повторяются для обнаружения внутреннего дефектного состояния по всей периферии изгиба Wc слоистой части W.
Поскольку множество пьезоэлектрических генераторов 11 распределены по осциллирующей плоскости 9 главного корпуса 7 преобразователя в виде матрицы в направлении AD изгиба и в направлении BD ширины, схема 17 переключения и схема 19 обнаружения сигнала могут переключаться между пьезоэлектрическими генераторами 11 в каждой группе 11G передающих и принимающих пьезоэлектрических генераторов 11. А блок 21 обработки сигнала может выполнять метод апертурного синтеза на принятых сигналах от принимающих пьезоэлектрических генераторов 11 в каждой группе 11G пьезоэлектрических генераторов. Даже если число слоев слоистой части W повышается для утолщения изгиба Wc слоистой части W, ультразвуковой преобразователь 3 может в достаточной степени и надежным образом обнаруживать отраженные волны S, представляющие внутренний дефект на изгибе Wc слоистой части W, без увеличения чувствительности обнаружения для отраженных волн S, принятых принимающими пьезоэлектрическими генераторами 11.
Соответственно вариант осуществления настоящего изобретения способен сократить шумовые эхо-сигналы, повысить отношение сигнал/шум сигналов обнаружения дефектов от ультразвукового преобразователя 3 (принятых сигналов от принимающих пьезоэлектрических генераторов 11), а также улучшить точность обнаружения (точность обнаружения дефектов) внутреннего дефектного состояния на изгибе Wc слоистой части W, даже если число слоев слоистой части W повышается до утолщения изгиба Wc слоистой части W.
В частности, на основе второй модели передачи/приема, проиллюстрированной на Фиг. 6, вариант осуществления способен ограничить область обнаружения (область обнаружения дефектов) ультразвукового преобразователя 3 и выполнить метод апертурного синтеза на принятых сигналах от принимающих пьезоэлектрических генераторов 11, использованных для приема отраженных волн S, тем самым улучшить точность обнаружения внутреннего дефектного состояния на изгибе Wc слоистой части W.
Как упомянуто выше, в первом и втором аспекте настоящего изобретения ультразвуковой преобразователь перемещается относительно слоистой части таким образом, чтобы осциллирующая плоскость главного корпуса преобразователя была обращена к изогнутой с большим или меньшим диаметром поверхности на изгибе слоистой части. В дальнейшем блок управления переключается между генераторами в заданной группе генераторов на передающие и принимающие генераторы в направлении ширины преобразователя согласно модели передачи/приема, передает ультразвуковую волну от передающего генератора в изгиб слоистой части и принимает отраженную волну от изгиба слоистой части принимающим генератором. После этого блок управления выполняет метод апертурного синтеза на принятом сигнале от принимающего генератора. Таким образом, блок управления доводит до конца процесс обнаружения внутреннего дефектного состояния на изгибе слоистой части, посредством чего осуществляет поиск внутреннего дефектного состояния на изгибе слоистой части.
В ультразвуковом преобразователе генераторы распределены по осциллирующей плоскости главного корпуса преобразователя в виде матрицы в направлении изгиба и ширины и поэтому блок управления может переключаться между генераторами в каждой группе генераторов на передающие и принимающие генераторы в направлении ширины согласно модели передачи/приема и последовательно обрабатывать принятые сигналы от принимающих генераторов согласно методу апертурного синтеза. Даже если число слоев слоистой части увеличивается для утолщения изгиба слоистой части, ультразвуковой преобразователь может в достаточной степени и надежным образом обнаруживать отраженные волны, представляющие внутренний дефект на изгибе слоистой части без увеличения чувствительности обнаружения для отраженных волн, принятых принимающими генераторами.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения генераторы распределены по осциллирующей плоскости главного корпуса ультразвукового преобразователя в виде матрицы в направлении изгиба и ширины. Соответственно, как упомянуто выше, блок управления может переключаться между генераторами в каждой группе генераторов на передающие и принимающие генераторы в направлении ширины согласно модели передачи/приема и последовательно обрабатывать сигналы, принятые от принимающих генераторов, согласно методу апертурного синтеза. Даже если число слоев слоистой части увеличивается для утолщения изгиба слоистой части, ультразвуковой преобразователь может в достаточной степени и надежным образом обнаруживать отраженные волны, представляющие внутренний дефект на изгибе слоистой части без увеличения чувствительности обнаружения для отраженных волн, принятых принимающими генераторами.
Согласно настоящему изобретению, даже если число слоев слоистой части увеличивается для утолщения изгиба слоистой части, ультразвуковой преобразователь может в достаточной степени и надежным образом обнаруживать отраженные волны, представляющие внутренний дефект на изгибе слоистой части, и поэтому настоящее изобретение может сократить шумовые эхо-сигналы, повысить соотношение сигнал/шум сигналов обнаружения дефектов от ультразвукового преобразователя и улучшить точность обнаружения внутреннего дефектного состояния на изгибе слоистой части.
Настоящее изобретение не ограничено вышеупомянутыми вариантами осуществления и может быть достижимым в различных формах. Объем прав, охватываемый настоящим изобретением, не ограничен указанными вариантами осуществления.

Claims (8)

1. Ультразвуковое устройство обнаружения дефектов для обнаружения внутреннего дефектного состояния на изгибе слоистой части, выполненной из композиционных материалов, содержащее:
ультразвуковой преобразователь, передающий и принимающий ультразвуковые волны; и
блок управления, выполненный с возможностью обнаружения и обработки внутреннего дефектного состояния на изгибе слоистой части согласно сигналам обнаружения дефектов от ультразвукового преобразователя, причем:
ультразвуковой преобразователь включает в себя:
главный корпус преобразователя, который на своем переднем торце имеет осциллирующую плоскость, имеющую на виде сбоку изогнутую форму и соответствующую изогнутой с большим или меньшим диаметром поверхности, образованной на изгибе слоистой части, и
множество генераторов, которые распределены по осциллирующей плоскости в виде матрицы в направлении изгиба осциллирующей плоскости главного корпуса преобразователя и в направлении ширины главного корпуса преобразователя и выполнены с возможностью передачи ультразвуковых волн в направлении изгиба слоистой части и приема отраженных волн от изгиба слоистой части, и
блок управления, последовательно выполняющий для каждой группы генераторов, образованной из ряда с множеством генераторов в направлении ширины, переключение между генераторами в группе генераторов на передающие и принимающие генераторы по очереди в направлении ширины согласно заранее установленной модели передачи/приема и обработку сигнала, принятого от принимающего генератора, согласно методу апертурного синтеза.
2. Ультразвуковое устройство обнаружения дефектов по п.1, в котором
передающий генератор расположен в промежуточной области в направлении ширины на осциллирующей плоскости главного корпуса преобразователя, при этом принимающие генераторы расположены с каждой стороны передающего генератора в направлении ширины.
3. Ультразвуковой преобразователь, используемый для обнаружения внутреннего дефектного состояния на изгибе слоистой части, выполненной из композиционных материалов, за счет передачи и приема ультразвуковых волн, содержащий:
главный корпус преобразователя, имеющий осциллирующую плоскость на своем переднем торце, причем осциллирующая плоскость на виде сбоку имеет изогнутую форму и соответствует изогнутой с большим или меньшим диаметром поверхности, образованной на изгибе слоистой части, и
множество генераторов, распределенных по осциллирующей плоскости в виде матрицы в направлении изгиба осциллирующей плоскости главного корпуса преобразователя и в направлении ширины главного корпуса преобразователя, выполненных с возможностью передачи ультразвуковых волн в направлении изгиба слоистой части и приема отраженных волн от изгиба слоистой части.
4. Ультразвуковой способ обнаружения дефектов для обнаружения с использованием ультразвукового преобразователя по п.3 внутреннего дефектного состояния на изгибе слоистой части, выполненной из композиционных материалов, содержащий:
перемещение ультразвукового преобразователя относительно слоистой части таким образом, чтобы осциллирующая плоскость главного корпуса преобразователя была обращена к изогнутой с большим или меньшим диаметром поверхности, образованной на изгибе слоистой части;
размещение акустической среды между изгибом слоистой части и ультразвуковым преобразователем, группирование каждого ряда в направлении ширины из множества генераторов в группу генераторов, переключение между генераторами в заданной одной из групп генераторов на передающие и принимающие генераторы по очереди в направлении ширины согласно заранее установленной модели передачи/приема, передачу ультразвуковой волны от передающего генератора в изгиб слоистой части, прием отраженной волны от изгиба слоистой части принимающим генератором и обработку сигнала, принятого от принимающего генератора, согласно методу апертурного синтеза; и
последовательное выполнение для каждой из оставшихся групп генераторов переключения передающих и принимающих генераторов от одного к другому в направлении ширины между генераторами в группе генераторов и обработку сигнала, принятого от принимающего генератора, согласно методу апертурного синтеза, тем самым обнаруживая внутреннее дефектное состояние на изгибе слоистой части.
5. Ультразвуковой способ обнаружения дефектов по п.4, в котором
передающий генератор расположен в промежуточной области в направлении ширины на осциллирующей плоскости главного корпуса преобразователя, при этом принимающие генераторы расположены с каждой стороны передающего генератора в направлении ширины.
6. Ультразвуковой способ обнаружения дефектов по п.4, в котором слоистая часть представляет собой часть самолета, выполненную из армированного волокном пластика.
7. Ультразвуковой способ обнаружения дефектов по любому одному из пп. 4-6, в котором акустическая среда является жидкостью.
8. Ультразвуковой способ обнаружения дефектов по любому одному из пп.4-6, в котором акустическая среда является твердым веществом.
RU2013122839/28A 2010-10-22 2011-10-21 Ультразвуковое устройство обнаружения дефектов, ультразвуковой преобразователь и ультразвуковой способ обнаружения дефектов RU2539806C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010237649A JP5986709B2 (ja) 2010-10-22 2010-10-22 超音波探傷装置及び超音波探傷方法
JP2010-237649 2010-10-22
PCT/JP2011/074303 WO2012053639A1 (ja) 2010-10-22 2011-10-21 超音波探傷装置、超音波トランスデューサ、及び超音波探傷方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013122839A RU2013122839A (ru) 2014-12-10
RU2539806C2 true RU2539806C2 (ru) 2015-01-27

Family

ID=45975346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013122839/28A RU2539806C2 (ru) 2010-10-22 2011-10-21 Ультразвуковое устройство обнаружения дефектов, ультразвуковой преобразователь и ультразвуковой способ обнаружения дефектов

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9719966B2 (ru)
EP (1) EP2631641B1 (ru)
JP (1) JP5986709B2 (ru)
CN (1) CN103168232B (ru)
CA (1) CA2814939C (ru)
RU (1) RU2539806C2 (ru)
WO (1) WO2012053639A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175588U1 (ru) * 2017-06-16 2017-12-11 Закрытое акционерное общество "Ультракрафт" Модульный ультразвуковой преобразователь для неразрушающего контроля

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9395335B2 (en) * 2013-07-15 2016-07-19 The Boeing Company Ultrasonic inspection system for non-planar surfaces
JP2015075360A (ja) * 2013-10-07 2015-04-20 三菱重工業株式会社 探触子、超音波探傷装置及び超音波探傷制御方法
JP2015190955A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 出光興産株式会社 Ｆｒｐ強度診断装置及びそれを用いたｆｒｐ強度診断方法
CN103977949A (zh) * 2014-05-30 2014-08-13 北京理工大学 一种柔性梳状导波相控阵换能器
CN103990592A (zh) * 2014-05-30 2014-08-20 北京理工大学 一种适用于曲面板管类零件检测的柔性梳状导波换能器
US10126122B2 (en) * 2016-04-14 2018-11-13 The Boeing Company Ultrasonic inspection of wrinkles in composite objects
RU2650711C1 (ru) * 2017-05-23 2018-04-17 Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (АО "ЦНИИСМ") Способ определения глубины залегания дефектов в изделиях из композиционных материалов
JP7145799B2 (ja) * 2019-03-19 2022-10-03 株式会社東芝 超音波検査装置
JP7495725B2 (ja) 2020-08-06 2024-06-05 国立大学法人愛媛大学 道路舗装内部の超音波映像化装置、方法、及びプログラム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU896545A1 (ru) * 1977-08-08 1982-01-07 Предприятие П/Я А-3724 Ультразвуковой искатель
US5465722A (en) * 1991-12-11 1995-11-14 Fort; J. Robert Synthetic aperture ultrasound imaging system
WO1999048621A2 (en) * 1998-03-26 1999-09-30 Exogen, Inc. Arrays made from flexible transducer elements
JP2007192649A (ja) * 2006-01-19 2007-08-02 Toshiba Corp ３次元超音波検査装置
WO2010107637A2 (en) * 2009-03-18 2010-09-23 Bp Corporation North America Inc. Dry-coupled permanently installed ultrasonic sensor linear array

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2349294A1 (de) 1972-10-04 1974-04-11 Brulfert Dampf- oder heisswassergenerator mit katalytischer verbrennung von kohlenwasserstoffen
JPS5775640A (en) * 1980-10-29 1982-05-12 Hitachi Ltd Ultrasonic shotographing apparatus
JPS5817361A (ja) * 1981-07-24 1983-02-01 Aloka Co Ltd 超音波探触子
JPH0618488B2 (ja) 1984-01-31 1994-03-16 井関農機株式会社 播種装置付コンバイン
JPS6196454A (ja) * 1984-10-17 1986-05-15 Toshiba Corp 超音波映像装置
JPH0618488A (ja) * 1992-07-06 1994-01-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 複合材の超音波探傷検査方法
JPH06339479A (ja) * 1993-06-01 1994-12-13 Hitachi Medical Corp 超音波診断装置
JPH09154844A (ja) * 1995-12-12 1997-06-17 Hitachi Medical Corp 超音波診断装置
JP3664826B2 (ja) * 1996-11-08 2005-06-29 三菱電機株式会社 超音波探傷装置
JP2003090829A (ja) 2001-09-18 2003-03-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 複合材料の非破壊検査方法
US6813950B2 (en) * 2002-07-25 2004-11-09 R/D Tech Inc. Phased array ultrasonic NDT system for tubes and pipes
CN100489517C (zh) * 2003-06-17 2009-05-20 株式会社东芝 三维超声波成像装置
JP4322620B2 (ja) 2003-06-17 2009-09-02 株式会社東芝 ３次元超音波画像化装置
JP4426478B2 (ja) * 2005-02-18 2010-03-03 アロカ株式会社 超音波診断装置
DE102006010010A1 (de) * 2006-03-04 2007-09-06 Intelligendt Systems & Services Gmbh & Co Kg Verfahren zur Ultraschallprüfung eines Werkstückes in einem gekrümmten Bereich seiner Oberfläche und zur Durchführung des Verfahrens geeignete Prüfanordnung
JP2009028366A (ja) * 2007-07-27 2009-02-12 Toshiba Corp 超音波診断装置
US7836768B2 (en) * 2008-02-27 2010-11-23 The Boeing Company Ultrasonic testing of corner radii having different angles and sizes
US8250928B2 (en) * 2008-07-09 2012-08-28 The Boeing Company Measurement of strain in an adhesively bonded joint including magnetostrictive material
JP5183422B2 (ja) * 2008-10-29 2013-04-17 株式会社日立製作所 三次元超音波映像化方法及び装置
EP2434281A3 (en) * 2008-10-29 2012-05-02 Hitachi, Ltd. Apparatus and method for ultrasonic testing
JP5333261B2 (ja) 2009-03-11 2013-11-06 Ｊｓｒ株式会社 偏光性回折素子
JP4776707B2 (ja) * 2009-03-30 2011-09-21 株式会社東芝 超音波画像化装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU896545A1 (ru) * 1977-08-08 1982-01-07 Предприятие П/Я А-3724 Ультразвуковой искатель
US5465722A (en) * 1991-12-11 1995-11-14 Fort; J. Robert Synthetic aperture ultrasound imaging system
WO1999048621A2 (en) * 1998-03-26 1999-09-30 Exogen, Inc. Arrays made from flexible transducer elements
JP2007192649A (ja) * 2006-01-19 2007-08-02 Toshiba Corp ３次元超音波検査装置
WO2010107637A2 (en) * 2009-03-18 2010-09-23 Bp Corporation North America Inc. Dry-coupled permanently installed ultrasonic sensor linear array

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175588U1 (ru) * 2017-06-16 2017-12-11 Закрытое акционерное общество "Ультракрафт" Модульный ультразвуковой преобразователь для неразрушающего контроля

Also Published As

Publication number Publication date
CN103168232A (zh) 2013-06-19
CA2814939A1 (en) 2012-04-26
US20140083193A1 (en) 2014-03-27
US9719966B2 (en) 2017-08-01
EP2631641A4 (en) 2016-06-22
EP2631641A1 (en) 2013-08-28
CA2814939C (en) 2017-10-24
RU2013122839A (ru) 2014-12-10
WO2012053639A1 (ja) 2012-04-26
JP2012088282A (ja) 2012-05-10
CN103168232B (zh) 2015-05-27
JP5986709B2 (ja) 2016-09-06
EP2631641B1 (en) 2020-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2539806C2 (ru) Ультразвуковое устройство обнаружения дефектов, ультразвуковой преобразователь и ультразвуковой способ обнаружения дефектов
Yu et al. In situ 2-D piezoelectric wafer active sensors arrays for guided wave damage detection
CN101421610A (zh) 具有至少一个声学各向异性材料区域的测试体的无损测试方法
JP2010243227A (ja) 超音波検査装置及び超音波検査方法
JP2007192649A (ja) ３次元超音波検査装置
JP5702326B2 (ja) 超音波プローブおよびそれを備える超音波診断装置
JP2004340809A (ja) フェーズドアレイプローブ及びそれを用いた超音波探傷装置
JP5374086B2 (ja) 骨強度診断装置及び骨強度測定方法
JP2010029241A (ja) 形状検出装置、形状検出方法、及び形状検出装置を用いた骨強度診断装置
CN103983699A (zh) 一种柔性梳状声表面波相控阵换能器
JP2004053360A (ja) 超音波画像化装置
JP2015040857A (ja) 適応バッキング層を有するセンサモジュール
KR101670595B1 (ko) 정전 용량형 초음파 트랜스듀서를 이용한 다중 초음파 시스템
JP2009097942A (ja) 非接触式アレイ探触子とこれを用いた超音波探傷装置及び方法
JP2005351718A (ja) 全方位探傷プローブ
JP5863591B2 (ja) 超音波検査装置
US7679999B2 (en) Marine acoustic sensor assembly
KR101877769B1 (ko) 복합 다중 주파수 초음파 위상배열 영상화 장치
KR100970948B1 (ko) 3차원 초음파 이미징을 위한 2차원 가상 배열형 탐촉자
Yu et al. Design, implementation, and comparison of guided wave phased arrays using embedded piezoelectric wafer active sensors for structural health monitoring
KR20190128966A (ko) 배플포머볼트의 초음파 검사 장치 및 이를 이용한 배플포머볼트의 검사 방법
JP2012002781A (ja) 超音波探傷装置及び超音波探傷方法
JP2015521876A (ja) 超音波イメージング
JP2008510977A (ja) 少なくとも１つの圧電性フィルムを使用し透過によって超音波イメージを形成するためのシステム
JP2011128086A (ja) 音波測定センサ