用于发射超声波信号到测试材料和从测试材料接收超声波信号的装置、系统和方法制造方法及图纸

用于向测试材料发射和从测试材料接收超声波信号的装置、系统和方法，其中该装置包括一个或多个轮组件(1)，其中每个轮组件(1)还包括：一个或多个换能器(20)，所述一个或多个换能器(20)布置成部分或完全嵌入联接介质/部分或完整内环(52、21)中，轮组件还包括轨道外环(23)，并且其中联接介质/部分或完整内环(52、21)以非旋转方式连接到轴(22)，并且一个或多个换能器(20)固定地指向测试材料(15)，并且轨道外环(23)的面向内的表面(26)和/或联接介质/部分或完整内环(52、21)的面向外的表面(25)之间的界面包括低摩擦材料，所述低摩擦材料具有与轨道外环(23)的顺序相同的顺序的声阻抗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于发射超声波信号到测试材料和从测试材料接收超声波信号的装置、系统和方法
本专利技术涉及一种基于模块的装置，用于所反射的超声波信号的超声波信号发射和接收，使得能够对诸如道路、桥梁、建筑物、管道、坦克、海上和陆上、航空航天、太空和海底中的固体材料进行非破坏性分析。
技术介绍
问题是促进用于材料本身以及用于建筑材料的内部结构(诸如，增强件和/或缺陷和故障)的成像的数据收集的令人满意的检查方法和装置。已经为检查诸如管道、集装箱、铁路轨道等设施提供了便利的解决方案，以收集数据并且映射潜在的弱点和故障。这些的共同点是检查工具难以适应于要检查的材料的各种材料、表面和环境。已知解决方案的另一个问题是，仪器严重依赖于使用联接流体，无论是在仪器内部还是在仪器表面和待测材料表面之间的内部和外部。在这些情况下，难以促进不提供向上指向表面的地表面的可靠测量。当使用超声波信号发射和接收来测量用于地下成像的大型结构时也会出现问题，因为可用的工具更适合于小区域的随机采样，或者工具不是为任务定制的。结果是时间消耗将是不可接受的高或接近100％的覆盖率，并且不能实现对建筑材料的分析。更进一步的问题是被测材料表面的不平坦将导致仪器与待测材料的表面松散接触，因此没有记录有效的测量结果。本专利技术提供了一种用于发射和接收超声波信号的装置，用于分析大型测试材料结构，包括具有不平坦表面的测试材料，以及超声波数据采集。本专利技术是灵活和可定制的，因为它可以适应于待测表面的拓扑结构，同时数据收集要求的量，低维护和对表面结构不敏感的高覆盖特性。该装置适用于在不同深度分析地下，深度范围还包括从表面到最多15-20cm的层到测试材料中，但不排除其他深埋层。根据对所接收的数据的S/N比的要求，换能器发射的信号的频率和强度，采样率，测试材料分析的深度范围可以显著变化。目的是能够识别建筑/测试材料地下的薄弱点和断层，诸如混凝土结构中的有缺陷或恶化的加固，由于木结构中隐藏的树枝或腐烂部分导致的薄弱点或在这样的结构或类似物中的其他错误参数。本专利技术使用超声换能器技术提供有效的数据收集，能够利用低频超声kHz范围内的低频发射，优选地在25kHz和500kHz之间，或更优选地在75kHz和225kHz之间，以在诸如混凝土和木材等的测试材料中获得更好的性能。本专利技术还可用于在高达数MHz范围内，优选在0.5MHz-10MHz之间的较高频率范围内发射超声信号。该装置还可用于从更紧凑的测试材料(诸如钢、碳纤维、玻璃纤维等)收集超声波数据。尽管在本文件中已经具体讨论了一些频率范围，但是这不应该限制本专利技术，并且可以容易地选择其他频率。
技术实现思路
本专利技术的装置包括至少一个轮组件，该轮组件包括内背衬/部分或完整的轨道环和外可旋转的轨道环，其中内背衬/轨道环可以是非旋转的，该轮组件还包括一个或多个超声换能器以便发射和/或接收反射信号，轮组件还包括不需要或只需很少联接流体的联接装置，并且在使用联接流体的情况下，它在外轨道环的内侧的表面和/或内环外侧的表面上设置为薄膜，或者在背衬/内环和外可旋转轨道环之间的密封层中，其中一个或多个换能器布置在轨道内环上或集成在轨道内环上。在一些实施例中，轮组件提供连接装置，用于在安装在诸如仪器滑架的滑架上的轮模块中将多于一个轮组件连接在一起。一组或多组连接的轮模块可以集成在一组较大的轮模块中，其中所有的换能器都由中央控制器控制，或者与较大的轮组模块一起安装，或者通过有线/无线通信远程连接。轮模块可以安装在定制的适配轴上，或者连接装置可以提供轴功能，其中轮模块的外部连接装置(由一个或多个轮组件组成)在任一侧构成仪表滑架的连接点。轮组件之间以及车轮模块和仪表滑架之间的每个连接点可以经由导线、滑环触点、无线通信、感应触点等包括电/信号连接部，用于控制信号、功率、测量数据等的传输。仪器滑架可包括用于通过将旋转力传递到一个或多个轮模块或传递到专用于沿所需方向驱动滑架的轮组件(未示出)移动仪器滑架的马达功能。附图说明在附图中进一步解释本专利技术，附图应解释为对本专利技术的可能实施例的说明，但不代表对本专利技术范围的任何限制。图1是组合在一起的一组轮组件的概念轮廓。图2A描述了第一实施例中的轮组件的内部轮廓，也突出了截面。图2B描述了第二实施例中的轮组件的内部轮廓。图3示出了如图2A所示的多个轮组件，其布置有图示的轴功能。图4分别示出了图2B的轮模块的轨道内环的指向外的表面，以及图2B的轮模块的轨道内环的指向内的表面。图5A示出了图2A的轮模块，包括集成的悬架特征。图5B示出了具有部分内环的轮组件，该部分内环的直径小于外环的内径。图5C示出了图5B中的轮布置的截面的斜视图。图5D示出了轮组件的下部和测试材料、一个换能器的横截面(A-A5B)侧视图。图6A示出了轮组件的另一实施例。图6B和图6C是如图6A所示的轮组件的两个实施例的横截面图。图7是用于更宽深度范围测量的具有不同特性的多个轮组件的布局图。图8是双辊单元的顶视图。图9是手持式三辊单元的侧视图。图10是手持式三辊单元的底视图。图11是手持式三辊单元的顶视图。图12是手持式三辊单元的透视顶部正视图。图13A和13B是示出换能器的发射和接收阵列的沿轨道和跨轨道几何结构示例的图。图14是示出与轮和被测材料中的不同阻抗材料组合使用的定向波的图。图15是移动式三联二辊滑架系统。图16是移动滑架的跟踪路径场景的概述。具体实施方式在如本专利技术的图2A所示的第一实施例中，轮组件包括一个换能器模块20，换能器模块20包括一个或多个换能器，具有背衬和轴/轮轴22，该背衬和轴/轮轴22将是固定的，而具有固体或粘弹性联接介质(诸如，弹性体)的外环/轨道外环23布置在具有背衬的换能器模块20/轨道内环21的径向外部，并且当轮组件1沿着被测表面滚动时外环/轨道外环23旋转。换能器模块中的换能器可以是以下形状中的任一种或其组合，例如：圆形、方形、凹形、凸形、单曲线形和双曲线形，以实现不同的换能器光束聚焦/散焦。一个或多个换能器20完全或部分地嵌入轨道内环21中，使得换能器20的表面与轨道内环21直接接触。轨道内环连接到轮轴22，意味着当轮组件1沿测试表面滚动时，轨道内环不与轨道外环23一起旋转。轨道外环23的面向内的表面26和/或轨道内环21的面向外的表面25之间的界面24包括低摩擦材料或流体24，其具有与轨道外环23的顺序相同的顺序的声阻抗。低摩擦材料25、26可以是聚合物或聚四氟乙烯(PTFE)、石墨、六方氮化硼、二硫化钼、二硫化钨、金属合金、PVDF或强水合刷状聚合物中的一种，但不限于此。目的是提供一种提供低摩擦轴承或接触的干燥界面。在大多数情况下，轮1将以慢速滚动速度动作使用，因此界面不会产生大量热量或抵抗旋转力的阻力。低摩擦材料25、26可以作为单独的层材料附接到轨道外环23的面向内的表面26和/或轨道内环21的面向外的表面25，或者可以通过溅射到轨道外环23的向内表面26和/或轨道内环21的向外表面25上沉积层材料。可以应用其他已知的制造分层的方法来实现相同的结果。可以选择使用湿界面，其中面向内的表面26和/或面向外的表面25中的任一个或两个具有低摩擦流体的涂覆膜，或者轨道外环23的面向内的表面26和/或面向外的表面25之间的界面24由密封的空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于向测试材料(15)发射和从所述测试材料(15)接收超声波信号的装置，所述装置包括一个或多个轮组件(1)，其中每个轮组件(1)还包括：一个或多个换能器(20)，所述一个或多个换能器(20)部分或完全嵌入联接介质/部分或完整内环(52，21)中，所述轮组件还包括轨道外环(23)，并且其中所述联接介质/部分或完整内环(52，21)以非旋转的方式连接到轮轴(22)，并且所述一个或多个换能器(20)固定地指向所述测试材料(15)，并且所述轨道外环(23)的面向内的表面(26)和/或所述联接介质/部分或完整内环(52，21)的面向外的表面(25)之间的界面包括具有与所述轨道外环(23)的顺序相同的顺序的声阻抗的低摩擦材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.13 NO 201609981.一种用于向测试材料(15)发射和从所述测试材料(15)接收超声波信号的装置，所述装置包括一个或多个轮组件(1)，其中每个轮组件(1)还包括：一个或多个换能器(20)，所述一个或多个换能器(20)部分或完全嵌入联接介质/部分或完整内环(52，21)中，所述轮组件还包括轨道外环(23)，并且其中所述联接介质/部分或完整内环(52，21)以非旋转的方式连接到轮轴(22)，并且所述一个或多个换能器(20)固定地指向所述测试材料(15)，并且所述轨道外环(23)的面向内的表面(26)和/或所述联接介质/部分或完整内环(52，21)的面向外的表面(25)之间的界面包括具有与所述轨道外环(23)的顺序相同的顺序的声阻抗的低摩擦材料。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述低摩擦材料嵌入在所述轨道外环(23)的所述面向内的表面(26)和/或所述联接介质/部分或完整内环(52，21)的所述面向外的表面(25)中。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述低摩擦材料是任何类型的聚合物或聚四氟乙烯(PTFE)、石墨、六方氮化硼、二硫化钼、二硫化钨、金属合金、PVDF或强水合刷状聚合物之一。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述换能器(20)具有如下形状之一或其组合，诸如：圆形、矩形、凹形、凸形、单曲线形和双曲线形，以实现不同的换能器光束聚焦/散焦。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中一个或多个轮(1)布置在所述轮轴(22)上。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述轮(1)包括布置在所述轮轴(22)和所述轨道外环(23)之间的弹性悬挂装置(51)，使得所述轨道外环(23)以及联接介质/部分或完整内环(52、21)能够独立于所述轮轴(22)的位置移动。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述轨道外环和/或联接介质/部分或完整内环(52，21)具有适合于所述测试材料表面的不平坦部分的弹性系数，使得在多个轮(1)布置在相同的所述轮轴(22)上时，当一个轮遇到不平坦部分时，只有在所述不平坦部分上滚动的轮将受到所述不平坦部分的影响并且移位。8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述轨道外环(23)由具有与所述测试材料的顺序相同的顺序的声阻抗的材料构成。9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括用于控制到达和来自所述换能器的信号的控制器。10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括通信装置，用于将控制信号传送到所述换能器和从所述换能器传送控制信号。11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述一个或多个换能器(20)电连接到电源。12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述轮组件在旋转的所述轨道外环(23)的一侧或两侧上具有用于连接到相邻轮组件(1)或框架(71,72)的联接装置(31，67)。13.根据权利要求12所述的装置，其中所述联接装置(31，67)还包括用于在所述轮之间或在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·梅兰德索，W·毕尔克，F·梅兰德索，K·R·恰帕根，S·瓦格尔，
申请(专利权)人：艾洛普有限公司，
类型：发明
国别省市：挪威,NO