三维超声检查设备制造技术

一种三维超声检查设备包括：用于超声检查的传感装置，包括超声传感器作为换能器，其中多个压电振动器放置成矩阵或阵列；驱动元件选择单元，用于在所述超声换能器中选择和驱动压电振动器来产生超声波；信号检测电路，用于通过从所述接合区域接收反射回波来检测反射回波的电信号；信号处理单元，用于将电信号进行信号处理，通过让所述电信号与所述检查对象的三维成像区域内的网格元素相对应来产生三维成像数据；以及显示处理装置，用于显示来自所述信号处理单元的检测结果和三维图像数据，同时从所述信号处理单元产生的三维成像数据的强度分布检测熔化－固化部分的大小和位置，以及所述接合区域的焊接缺陷的大小和位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用超声波对检查对象的内部结构、接合区域的状态 和缺陷状态进行无损检查的三维超声检查设备，具体地说，涉及一种 三维超声检查设备，它包括用于超声检查的传感装置，将这种三维超 声检查设备用作以三维方式将检查对象焊接部分的状态和焊接缺陷 的状态进行可视化的超声成像设备。
技术介绍
对作为检查对象的板状结构之间接合区域焊接部分的状态和焊 接缺陷的状态进行无损检査的一个技术实例是超声测试技术。作为采用超声测试技术的超声检査设备的一个实例，提供第 2003-149213和2004-53360号日本未经审查的专利申请出版物里所描 述的一种超声检査设备。在所述超声检査设备里，将超声换能器，包括布置成矩阵的大量 压电振动器用于超声波的产生和检测。对检查对象的焊接部分进行成 像处理的时候，让超声换能器的压电振动器产生的超声波入射到焊接 部分，这个焊接部分是检查对象的接合区域，焊接部分反射的超声波 的反射回波由超声换能器接收，通过信号检测电路将与收到的反射回 波相对应的电信号发送给信号处理单元，回波信号在信号处理单元中 进行并行算术处理。在超声检査设备里，将经过图像处理得到的焊接 部分的超声图像显示在显示装置上，通过超声图像的视觉检査，检查 焊接部分和焊接缺陷的状态，而不会造成破坏。在公知的超声检查设备里，通过用超声波照射检查对象的焊接部 分，对反射回波进行成像处理，在显示装置上显示超声图像，并且通 过视觉观察来检验显示出来的焊接部分的图像，从而检查焊接部分和 焊接缺陷的状态，而不会造成破坏(以一种无损方式)。具体地说，如同第11-326287号日本未经审査的专利申请出版物 所描述的一样，当板状结构是检查对象，并且两个板状结构重叠，通 过点焊接合在一起的时候，通过使用超声检查设备以一种无损方式检 査两个板状结构之间的焊接部分和焊接缺陷的状态，能够检査焊接部 分是否存在熔化-固化部分，是否存在砂眼这样的焊接缺陷，以及焊 接缺陷的状态。此外，从第6-265529号日本未经审查的专利申请出版物可知， 检查对象的焊接部分的键合(bonding)强度取决于熔化-固化部分的 大小，在其接合区域和其内侧形成的熔化-固化部分之间的边界，可 以从检查对象接合区域底部反射回波的强度分布曲线的拐点获得。在公知的超声检查设备里，具有多种不同声学特性的检查对象层 结构，以及检查对象的缺陷、空隙和焊接部分的剥落，可以通过超声 波看到，通过观看显示装置上显示的焊接部分的超声图像来进行检 验。但是，由于已经通过观看检验了二维超声图像，因此因为各检验 员之间的观点差别，发生了检验结果的差别，同时很难在三维中正确、 准确地定量检查检查对象焊接部分的位置关系。换句话说，公知的超 声检査设备存在以下问题。1. 由于检查对象的内部检查是通过观察利用成像处理形成的超 声图像进行的，因此很难以高准确度客观、定量地检査焊接部分的状 态和焊接缺陷的状态。2. 从对检査对象的内侧进行成像处理获得的超声图像中显示的， 表示焊接部分状态和焊接缺陷状态的信息，很难定量、准确地自动确 定是否存在异常。此外，在一个更具体的实例中，在公知的超声检查设备里，作为 用于超声检查的传感装置(超声传感器)，使用包括压电元件布置成 矩阵或阵列用于发射和接将匹配靴(shoe)材料紧固和固定到超声传感器的发射和接收表面， 同时让匹配靴材料与检查对象紧密接触，来让超声波入射到检查对象 上，其中的匹配靴材料是一种声波传播液体介质。进入检查对象的一部分超声波被检査对象的内部缺陷和界面反 射，成为反射回波，通过利用超声传感器接收反射回波，振动超声传 感器的每个压电元件，并且处理所产生的电信号，对检査对象的内侧 进行三维成像。此外，当超声传感器和检查对象之间存在空气层的时候，超声波 不能传播，因此在超声传感器和匹配靴材料之间，以及匹配靴材料和 检査对象之间涂敷或者放入用于超声波声学匹配的耦合剂。使用具有 低挥发性的凝胶液体或固体作为耦合剂。在涂敷或放入耦合剂的部分 容易因为温度差等等而存在气泡，因此在利用超声检查设备检査对象 之前，需要确认是否存在气泡。发现气泡的时候，去掉匹配靴材料， 重新将耦合剂涂敷在匹配靴材料上。在这种超声检查设备里，容易有气泡进入超声传感器和匹配靴材 料之间，因此每次有气泡进入的时候，都需要通过去掉螺栓来从超声 传感器去掉匹配靴材料，并且重新将耦合剂涂敷于匹配靴材料上。此外，在检查对象表面不平坦的时候，仅仅使用耦合剂填充间隙， 很难让匹配靴材料与检查对象紧密接触。在超声检査设备里，当超声传感器和检查对象之间存在气泡，因 而在它们之间存在间隙的时候，由于从超声传感器发射的超声波很难 顺利地进入检査对象，也不能顺利地接收反射回波，因此超声波和反 射回波都不能正常地传播，产生检测性能下降的问题，同时对检査对 象内侧的三维成像处理不能正确、顺利地进行。
技术实现思路
本专利技术是基于上述考虑做出的，本专利技术的目的是提供能够以无损 方式准确、正确地对检查对象进行三维内部检查的三维超声检查设 备，通过内部检査定量、自动地确定是否存在异常。本专利技术的另一个目的是提供一种三维超声检査设备，通过检测矩 阵或阵列中布置的每个压电振动器发射的超声波从检查对象的反射 回波，这种设备能够快速地获得熔化-固化部分，固相(冠状键合) 以及接合区域的焊接缺陷的大小和位置，作为高分辨率的超声测试图 像，并且将它们进行信号处理。本专利技术的另一个目的是提供一种三维超声检査设备，通过基于适 当熔化状态的超声测试图像，关于被检査的超声测试图像验证储存可 接受程度判据的模式图像的数据库，这种设备能够快速、定量、稳定 地确定可接受程度。本专利技术的另一个目的是提供一种用于超声检查的传感装置，并且 提供包括这种用于超声检查的传感装置的三维超声检查设备，通过正 确和顺利地传播超声波和反射波，并且正确、准确地对检査对象的内 部进行三维成像处理，这种装置能够提高检测性能。本专利技术的再一个目的是提供一种用于超声检査的传感装置，并且 提供包括这种用于超声检查的传感装置的三维超声检查设备，这种装 置允许简单、容易地将匹配靴装置以可拆卸的方式附着到超声传感器 上去以及从上面拆下来，并且能够縮短操作时间，快速、有效地进行 超声测试。一方面，本专利技术的上述目的可以通过提供一种三维超声检查设备 来实现，这种设备包括传感装置，用于超声检査，该传感装置包括作为超声传感器的换 能器，该换能器具有布置成矩阵或阵列的多个压电振动器；驱动元件选择单元，用于从构成所述超声换能器的所述多个压电振动器顺序地选择压电振动器来产生超声波；信号检测电路，用于让所述驱动元件选择单元选择的所述压电振 动器产生的超声波通过声波传播介质传播，进入检査对象的接合区 域，以便从所述接合区域接收反射回波，并且用于检测与来自所述接 合区域的反射回波相对应的电信号；信号处理单元，用于将所述信号检测电路检测到的所述电信号进 行信号处理，通过让所述电信号与网格元素相对应来产生三维成像数据，其中的网格元素是在所述检查对象内侧设置的三维成像区域里划 分的；以及显示处理装置，用于显示来自所述信号处理单元的所述检测结果 和三维图像数据，同吋从所述信号处理单元产生的所述三维成像数据 的强度分布检测熔化-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超声检查的传感装置，包括：　超声传感器，作为换能器，具有排列成矩阵或阵列用于发射和接收超声波的多个压电元件，以及　匹配靴部件，用于保持在所述超声传感器的传感表面一侧提供的液体介质，　其中所述匹配靴部件包括：管状附件，用于通过螺纹连接能够自由地安装到所述超声传感器上以及从所述超声传感器上拆卸下来；保持帽，用于与所述附件一起紧固覆盖所述附件的顶端开口的薄膜；以及声波传播液体介质，该介质填充所述管状附件，所述薄膜具有从所述保持帽的开口鼓出的结构并且是由具有柔性的橡胶材料制成，并且所述薄膜的厚度不大于穿过该薄膜传播的超声波的１／４。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桧山和夫，池田贤弘，阿部素久，唐泽博一，片山雅弘，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]