使用应用在制品表面上的柔性二维阵列的超声检查制造技术

使用应用在制品表面上的柔性二维阵列的超声检查。通过将柔性二维柔性超声换能器阵列置于结构上的损伤部位上方来对结构进行超声检查的方法，其中在安装期间与阵列的物理相互作用被降至最低并且在数据获取期间无需进一步移动阵列。另外，阵列可留在难以触及的表面上，以允许在长时段内进行容易的周期性检查。在一些实施方式中，阵列被夹在柔性延迟线基板与柔性显示面板之间。根据一个无线实施方式，GPS接收器、收发器、脉冲发生器/接收器电路和电源(例如，电池)被附接至柔性延迟线基板的延伸超过阵列的一个边缘的部分。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及用于制成品的超声检查的系统和方法，具体地讲，涉及用于在非平面表面下面的受损结构的超声检查的方法。
技术介绍
结构的非破坏性检查(NDI)涉及在不损害结构或者不需要明显拆卸的情况下检查结构。非破坏性检查通常是优选的，以避免为了与检查而移除零件相关的时间和成本，并且避免在需要检查时导致损坏的可能。非破坏性检查用在航空工业中以检查飞行器结构(例如，复合结构和胶合板(bondedpanel))。检查可识别诸如裂缝、不连续、层之间未胶合、空洞以及具有不期望的孔隙的区域的缺陷。可在制造期间以及在飞行器结构的使用寿命期间的任何时间执行预防性检查，以验证结构的完整性和适合度。也可由被怀疑或已知导致损坏的事故(例如，碰撞和弹道冲击)促使检查。使用各种类型的超声方法来执行非破坏性检查。例如，可通过脉冲回波方法来检查结构，其中，传感器装置向结构中发送超声脉冲并且接收揭示结构的状况的回波脉冲。由这种传感器装置获取的数据可被处理并呈现给操作者。可生成B扫描图像，其揭示所检查的结构的深度特性。可生成C描图像以揭示所检查的结构的映射。这些图像可揭示通过结构外部的简单视觉检查不容易感知或表征的特征。收集B扫描图像和C描图像的数据通常需要沿着结构的一部分移动传感器以便横跨所检查的结构的区域收集数据。在NDI过程中已开发并采用了超声脉冲回波传感器的二维阵列。这些阵列提供横跨区域规则地分布的众多传感器，各个传感器可收集位置特定数据。因此，可获得制成品的内部结构的一部分的映射而无需移动传感器。在检查结构时，通常需要显示器以便观看正在检查的结构的图像。例如，现场检查可能需要具有屏幕的计算机或膝上型计算机以便于观看所显示的图像并且处理与所显示的图像关联的数据。然而，图像显示信息必须被精确地转印(transfer)至结构中的注册位置。因此将有利的是，提供一种能够将所显示的图像精确地转印到结构上的超声检查系统。另外，将有利的是，提供一种便携的、重量轻并且能够有效且高效地检查结构的靠近检查区显示结果的超声检查系统。另外，将有利的是，提供一种制造和使用经济的超声检查系统。另外，将有利的是，提供一种用于结构的超声检查的简单方法，其在结构上的损伤部位上面设置柔性传感器阵列，使得在安装期间与阵列的物理相互作用降至最低，并且无需在数据获取期间进一步移动阵列。另外，将有利的是，提供一种用于在对接近损伤部位的接近受限的情况下检测和表征结构的赋形(contoured)表面下面的损伤的简单的单面超声检查方法。
技术实现思路
下面详细公开的主题涉及是实现上述有利特征的用于结构的超声检查的系统、方法和装置。具体地讲，一种柔性超声换能器装置可抵靠结构上的损伤部位放置并且在声学上与其耦合，使得在技术人员安装期间与装置的物理相互作用降至最低，并且无需在数据获取期间进一步移动装置。另外，柔性超声检查装置可留在难以触及的表面上，以允许在长时间周期内容易地周期性检查。根据一些实施方式，该超声换能器装置包括柔性二维柔性超声换能器阵列，柔性延迟线基板附接到柔性超声换能器阵列的一侧。在其它实施方式中，柔性超声换能器阵列被夹在柔性延迟线基板与柔性显示面板之间。根据一个无线实施方式，GPS接收器、收发器、脉冲发生器(pulser)/接收器电路和电源(例如，电池)被附接至柔性延迟线基板的延伸超过柔性超声换能器阵列的一个边缘的部分。另外，本文所公开的检查方法可包括利用待检查的结构的三维(3-D)模型数据来校准超声检查装置的自动处理。这将使得技术人员能够在没有NDI训练的情况下在检查地点安装检查装置。自动校准减少了前置时间，这是因为将不需要等待场外训练有素的NDI检查员到达检查地点，并且还通过校准齿轮的自动化节省了时间。自动校准还降低了人为错误的可能性。下面详细公开的主题的一个方面是一种超声检查装置，该超声检查装置包括：柔性组件，其包括具有第一面和第二面的柔性超声换能器阵列以及在声学上耦合至所述柔性超声换能器阵列的所述第一面的柔性延迟线基板；数据获取模块，其被配置为控制所述柔性超声换能器阵列的脉冲发生(pulsing)和通过所述柔性超声换能器阵列的数据获取；全球定位系统接收器，其被配置为确定所述全球定位系统接收器的位置；收发器，其被配置为与所述数据获取模块和所述全球定位系统接收器通信；以及电池，其电耦合至所述数据获取模块、全球定位系统接收器和收发器以用于向其提供电力，其中，所述数据获取模块、全球定位系统接收器、收发器和电池物理地附接至所述柔性组件。该超声检查装置还可包括附着到所述柔性延迟线基板的背离所述柔性超声换能器阵列的表面的部分的粘合剂。根据之前段落中所描述的超声检查装置的一些实施方式，所述柔性组件还包括与所述柔性超声换能器阵列的所述第二面的至少一部分交叠的柔性显示面板，所述数据获取模块还被配置为从所述柔性超声换能器阵列接收第一格式的超声数据，将所述第一格式的所述超声数据转换为适合于显示的第二格式的超声数据，并且将所述第二格式的所述超声数据发送给所述柔性显示面板。所述数据获取模块包括：脉冲发生器/接收器电路，其电耦合以从柔性超声换能器阵列接收第一格式的超声数据；以及处理器，其被编程以将第一格式的超声数据转换为第二格式的超声数据并且控制柔性显示面板显示第二格式的超声数据。柔性显示面板包括聚合物基板、按照行和列布置在聚合物基板中或上的多个像素以及设置在聚合物基板中或上并且电耦合至所述多个像素中的各个像素的多个薄膜晶体管。所述像素可包括相应的有机发光二极管或液晶。在超声检查装置的一些实施方式中，所述数据获取模块、全球定位系统接收器、收发器和电池物理地附接至所述柔性延迟线基板的延伸超过所述柔性超声换能器阵列的周边的部分。下面详细公开的主题的另一方面是一种系统，所述系统包括：结构组件(例如，飞行器的一部分)，其具有赋形面；柔性组件，其附连到所述结构组件的所述赋形表面，所述柔性组件包括具有第一面和第二面的柔性超声换能器阵列以及具有第一面和第二面的柔性延迟线基板，所述柔性延迟线基板的所述第一面附连到所述结构组件的所述赋形表面，所述第二面在声学上耦合至所述柔性超声换能器阵列的所述第一面；外部模块，其包括电源、用于发送和接收数据的收发器以及被配置为与所述收发器通信的数据获取装置；以及电缆，其将所述柔性超声换能器阵列连接至所述数据获取装置，所述电缆在其相对端具有能够联接至所述柔性组件和所述外部模块以及与所述柔性组件和所述外部模块分开的插头，其中，所述数据获取装置被配置为经由所述电缆与所述柔性超声换能器阵列通信。该系统还可包括显示面板，其中，所述数据获取装置还被配置为控制所述显示面板显示通过所述柔性超声换能器阵列获取的超声数据。所述显示面板可以是外部模块的一部分或者柔性组件的一部分。在前一种情况下，显示面板在本文中将被称作“显示监视器”；在后一种情况下，显示面板在本文中将被称作“柔性显示面板”。另一方面是一种系统，该系统包括：结构组件(例如，飞行器的一部分)，其具有赋形表面；柔性组件，其附连到所述结构组件的所述赋形表面的一部分，所述柔性组件包括具有第一面和第二面的柔性超声换能器阵列以及具有第一面和第二面的柔性延迟线基板，所述柔性延迟线基板的所述第一面附连到所述结构组件的所述赋形表面，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声检查装置(2,4,6)，该超声检查装置包括：柔性组件(96)，该柔性组件包括具有第一面和第二面的柔性超声换能器阵列(14)以及在声学上耦合至所述柔性超声换能器阵列的所述第一面的柔性延迟线基板(12)；数据获取模块(24)，该数据获取模块被配置为控制所述柔性超声换能器阵列的脉冲发生和通过所述柔性超声换能器阵列的数据获取；全球定位系统接收器(20)，该全球定位系统接收器被配置为确定所述全球定位系统接收器的位置；收发器(22)，该收发器被配置为与所述数据获取模块和所述全球定位系统接收器通信；以及电池，该电池电耦合至所述数据获取模块、所述全球定位系统接收器和所述收发器以用于向其提供电力，其中，所述数据获取模块、所述全球定位系统接收器、所述收发器和所述电池物理地附接至所述柔性组件。

【技术特征摘要】
2015.07.27 US 14/809,5221.一种超声检查装置(2,4,6)，该超声检查装置包括：柔性组件(96)，该柔性组件包括具有第一面和第二面的柔性超声换能器阵列(14)以及在声学上耦合至所述柔性超声换能器阵列的所述第一面的柔性延迟线基板(12)；数据获取模块(24)，该数据获取模块被配置为控制所述柔性超声换能器阵列的脉冲发生和通过所述柔性超声换能器阵列的数据获取；全球定位系统接收器(20)，该全球定位系统接收器被配置为确定所述全球定位系统接收器的位置；收发器(22)，该收发器被配置为与所述数据获取模块和所述全球定位系统接收器通信；以及电池，该电池电耦合至所述数据获取模块、所述全球定位系统接收器和所述收发器以用于向其提供电力，其中，所述数据获取模块、所述全球定位系统接收器、所述收发器和所述电池物理地附接至所述柔性组件。2.根据权利要求1所述的超声检查装置，该超声检查装置还包括附着到所述柔性延迟线基板的背离所述柔性超声换能器阵列的表面的部分的粘合剂。3.根据权利要求1所述的超声检查装置，其中，所述柔性组件还包括与所述柔性超声换能器阵列的所述第二面的至少一部分交叠的柔性显示面板(16,34)，所述数据获取模块还被配置为从所述柔性超声换能器阵列接收第一格式的超声数据，将所述第一格式的所述超声数据转换为适合于显示的第二格式的超声数据，并且将所述第二格式的所述超声数据发送给所述柔性显示面板。4.根据权利要求1所述的超声检查装置，其中，所述数据获取模块、所述全球定位系统接收器、所述收发器和所述电池物理地附接至所述柔性延迟线基板的延伸超过所述柔性超声换能器阵列的周边的一部分。5.根据权利要求1所述的超声检查装置，其中，所述柔性超声换能器阵列包括按照行和列布置的多个超声换能器元件(15)。6.根据权利要求1所述的超声检查装置，其中，所述柔性超声换能器阵列包括多个相互平行的发送电极(94)以及与所述发送电极交叠但是不与所述发送电极平行的多个相互平行的接收电极(92)。7.一种系统，该系统包括：结构组件，该结构组件具有赋形表面；柔性组件(96)，该柔性组件附连到所述结构组件的所述赋形表面，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·M·霍姆斯，J·R·科尔加德，G·E·乔治森，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US