超声检验头和超声检验设备制造技术

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）。

Ultrasound Testing Head and Ultrasound Testing Equipment

A test head (100) for ultrasonic inspection equipment is used for nondestructive material inspection when the test piece moves relative to the test head in the inspection direction, including: a test head housing (110), which defines a longitudinal direction (L) along the inspection direction and a transverse direction (Q) perpendicular to the inspection direction; and a plurality of transmitting and receiving units (150 1, 150 2, 150 3). Each sending and receiving unit has transmitter elements (T1, T2, T3) and associated receiver elements (R1, R2, R3), and defines effective test widths (PB1, PB2, PB3) in the lateral direction (Q), so that the test track with effective test widths can be tested by sending and receiving units when the test piece moves relative to the test head in the inspection direction. The transmitting and receiving units are arranged in at least two rows (155 1, 155 2) that are continuous in the longitudinal direction (L) and extended in the lateral direction (Q). Transmitting and receiving units from different lines offset each other in the lateral direction (Q), so that the receiver elements (R1, R2, R3) of the offset transmitting and receiving units overlap each other in the overlapping area (U1 2, U2 3), so that the whole transmitting and receiving units cover the effective check head check width (PKPB) without gap. All sending and receiving units are arranged in the inspection head housing (110). All transmitter elements (T1, T2, T3) are electrically connected to the common transmitter connection element (AT) of the inspection head.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声检验头和超声检验设备
本专利技术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。
技术介绍
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“BetrieblicheErfahrungenmiteinerneuenGanztafel-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DE19533466A1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DE3442751A1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DE19642072A1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DE102008002859A1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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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％的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
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）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.04 DE 102016205548.81.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...

【专利技术属性】
技术研发人员：M施迈瑟，M克罗嫩比特，
申请(专利权)人：霍释特博士有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE