[发明专利]用于超声换能器的多部件式安装装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于探头壳体上或探头壳体中的超声换能器的安装装置，以及涉及用于借助于超声对测试对象进行非破坏性检查的一般的超声测试装置。

背景技术

超声检查的原理是已知的。它用来发现铸件缺陷或其它材料故障，诸如裂纹、凹穴、气泡缝等等。具体而言，检查棒材料的目的在于检查内部缺陷和审查表面缺陷，以及检查尺寸。在这种情况下，超声测试探头包括至少一个发送器，该至少一个发送器能够被电脉冲激励，以产生短的超声脉冲，超声脉冲被引导到测试对象的待检查的材料中。待检查的材料中的任何缺陷，例如裂纹、凹穴等，会导致所关注的脉冲有回声，回声反射回探头，并且由发送器接收，在这种情况下，发送器同时用作接收器；或者反射回声也能由测试探头的、设置在发送器附近的单独的接收器接收。测量原始脉冲和回声的返回脉冲之间的时延容许作出关于缺陷的浓度的结论。回声强度容许显示缺陷的大小，仅提及用于评估的这个可能性作为示例。此外，用空间解析进行缺陷确定也是可行的。具体而言，对缺陷确定的这个空间解析需要非常准确地定位产生超声的换能器。

通常，这样的换能器，例如一个或多个压电振荡器(诸如压电陶瓷元件)，设置在壳体中，壳体以各种方式设计而成，这取决于应用的情况。壳体和超声换能器(一个或多个)大体指的是超声测试探头。超声换能器以这样的方式设置在壳体中或壳体上，即，超声换能器的超声大体通过具有适当的厚度和声阻抗的耦合介质(诸如水)从换能器的发声表面进入待检查的测试对象。

例如，提供水区域，并且将其保持在超声换能器和待检查的测试对象之间，例如管道或棒。对于此目的，若干种技术是已知的，诸如使用浸入技术的检查、水坑(puddle)技术或利用引导的水射流。此外，还存在常常被称为SPS的、具有测试对象通路的密封的水室。在测试对象进入密封的水室之后，测试对象密封室入口和出口。水室装有水，以便实现测试探头和测试对象之间的耦合。此外，旋转式检查装置也是已知的。通过旋转包括测试探头的整个检查室而产生稳定的水套。将密封系统设置在入口和出口处会产生基本管状的水套，能通过该水套传送测试对象。

但是，超声或超声脉冲不仅以期望的方向而且以相反的方向发射。由于这个后侧脉冲在边界表面上反射，所以超声换能器会接收不需要的超声回声，该超声回声在对超声检查生成图像的情况下在图像中引起干扰或噪声。不会通过发声表面离开的这个声音因此必须被引导远离超声换能器，以及/或者尽可能被高效地吸收。

为了实现这一点，将超声换能器胶合到声学阻尼材料上。这个所谓的背衬材料容许在压电元件(一个或多个)的后侧上发射的超声波进入，通过吸收或扩散反射而将它们耦合出来，并且从而防止干扰。因而，适当的背衬材料展示尽可能高的超声吸收，以及在另一方面，具有适合于例如压电陶瓷的超声换能器材料的声阻抗。

为了实现测量的高空间解析，期望将换能器准确且可再现地布置或安装在壳体中，以及如果可应用的话，也将壳体准确且可再现地布置或安装在检查装置上。例如，背衬材料满足与工艺有关的要求是重要的，即经受住热工艺和机械制造工艺而没有任何损坏。为了确保换能器的恰当功能，此外，例如对于背衬、压电陶瓷、电路板、胶水等，必须确保成触碰式接触的材料的化学相容性，即所使用的材料对彼此不应具有负面影响，既对稳定性也对处理属性不应有负面影响；它们应当展示例如尺寸稳定性(即使在较高的温度处)，并且导致利用所使用的胶水有牢固的粘结性结合。

例如，已知的是提供由氧化铅组成的、用于将换能器安装在壳体上的单部件式安装装置，其中，铅材料本应进行以下两者：导致与壳体有机械连接，以及为背衬提供声学阻尼属性。由于其毒性的原因，使用氧化铅是有问题的，并且部分地甚至在法律上受到禁止。此外，使用不牢固地交联(cross-linked)的聚合物作为背衬材料也是已知的。但是，这样的背衬材料在机械处理方面通常展示不足。在对粘合剂进行机械处理、固化和干燥的期间出现较高温度的情况下，在背衬材料中会发生以热和/或机械的方式引起的应力和变形。由于这缺乏机械处理的可能性，所以提供用于在局部将换能器固定在壳体中的特殊固定协助是可行的，诸如固定凹槽。

发明内容

因此本发明的目标是提供一种用于超声换能器的安装装置，一方面，该安装装置满足需要的声学要求，诸如对不需要的声发射的阻尼和/或散射，以及另一方面，该安装装置还具有高的机械强度和良好的尺寸稳定性。