[发明专利]用于进行超声波检验的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于借助探头的选择进行超声波检验的方法和设备，其中，借助计算机装置，确定针对所有可能的发射序列(S1)的两个相继的脉冲之间的至少需要的相应的等待时间，并且随后确定探头的尽可能短的检验周期的优化发射序列(S2)。

在超声波检验中，将探头放置在构件的一侧，更确切地说尤其是放置在前端，并且将短脉冲声学地传入。该脉冲从不均匀处或缺陷以及从表示背侧的后壁反射。在反射之后，经反射的脉冲反射回探头，该探头在发送短脉冲之后被用作接收器，并且因此可以使经反射的脉冲可见。但是，经反射的信号在击中构件表面时也再次反射回构件中，并且由此两次、三次等地通过构件。在每个来回中，探头再次记录信号。在此，根据材料，该信号会越来越弱，直到在几个来回循环之后消失在噪音中。

在超声波检验中会扫描构件。即，时间上依次地实现许多这种脉冲：脉冲也可以被称为发射。在发送另外的脉冲之后，在接收到的时间信号中除了可以看到实际信号之外，也可能看到较早的脉冲之一的未充分衰减的、特别是经多次反射的、稍后传入的重复回波。然后，这将导致虚假指示或幻象回波，其会被误解为真正的错误。因此，两个脉冲之间必须等待足够长的时间，直至重复回波已充分地衰减。由该等待时间产生脉冲重复率。由于在试件的几何形状复杂的情况下重复回波以不同的速度衰减，因此在此必须将脉冲重复率设置为最迟的回波。

在自动检验中，有时并行地使用多个探头，或者多次地使用一个探头，例如，对于不同的深度区域具有不同的增益等等。如果使用多个探头，则提及检验设备所使用的多个真实的通道，在一个探头被多次使用的情况下，则提及多个虚拟的通道。但是，每个真实或虚拟的通道可能在每个另外的通道中引起虚假指示。相控阵(Phased-Array，PA)探头包括多个以阵列方式布置的振荡器，该阵列可以是一维的或者同样可以是二维的。通过经延迟的脉冲和各个元件的接收，可以电子地控制声透射角(Einschallwinkel)，可以将声束的焦点电子地聚焦到特定的深度，可以线性地移动声锥等。这些延迟设置中的每一个被称为“焦点法”(Focal Law)。但是，在相控阵检验中通常不是控制单个角度，而是转动声束。但是在此，转动意味着针对特定的角度设置延迟、点火探头、等待响应、以及随后针对下一个角度设置延迟等等。因此探头必须执行脉冲N次，以执行具有N个不同角度的角度转动。对应地，这同样适用于线性移动或聚焦扫描。类似于使用不同的真实或虚拟的通道进行自动检验的情况，但是在此探头的每个脉冲也同样可能在另外的脉冲中引起虚假指示。相控阵探头同样可以被用在自动检验中，就此而言脉冲重复率同样可能受到上面进一步提到的方面的影响。

在全矩阵捕捉(Full-Matrix-Capture,FMC)或总聚焦方法(Total EocussingMethod,TFM)中使用相控阵探头。在这些方法中，通常以一个元件来执行脉冲并且以所有元件来接收，然后以下一个元件来执行脉冲并且再次以所有元件来接收等等。然后将由此获得的数据计算为结果图像。但是在此，探头的每个脉冲同样可能引起另外的脉冲的虚假指示，这可能对计算出的结果图像产生负面影响。

在合成孔径聚焦技术(Synthetic Aperature Focussing Technigue,SAFT)中，一同计算多个探头位置的数据，该探头位置的数据可以常规地或以相控阵设计方案的方式提供并且可能来自多个真实或虚拟的通道。在此，还应当注意上面列举的针对避免由后面的重复回波产生虚假指示的条件。

必须在检验之前设置从一个脉冲到下一个脉冲的适当的等待时间，即，设置脉冲重复频率。目前，这由检验人员手动完成。在以一个通道检验的情况下，这仍然非常简单。检验人员可以，更确切地说从一个很大的值开始，只要A图像中还未出现虚假指示，就继续缩短等待时间。

在多个真实和/或虚拟的通道的情况下，在多个焦点法或使用FMC/TFM时，手动设置成为极度耗时的过程。

然而，如果等待时间设置得太长，则这会影响检验时间。因此，必须尝试对等待时间进行优化。