本發(fā)明總體上涉及用于制成品的超聲檢查的系統(tǒng)和方法，具體地講，涉及用于在非平面表面下面的受損結(jié)構(gòu)的超聲檢查的方法。

背景技術(shù)：

結(jié)構(gòu)的非破壞性檢查(NDI)涉及在不損害結(jié)構(gòu)或者不需要明顯拆卸的情況下檢查結(jié)構(gòu)。非破壞性檢查通常是優(yōu)選的，以避免為了與檢查而移除零件相關(guān)的時間和成本，并且避免在需要檢查時導(dǎo)致?lián)p壞的可能。非破壞性檢查用在航空工業(yè)中以檢查飛行器結(jié)構(gòu)(例如，復(fù)合結(jié)構(gòu)和膠合板(bonded panel))。檢查可識別諸如裂縫、不連續(xù)、層之間未膠合、空洞以及具有不期望的孔隙的區(qū)域的缺陷。可在制造期間以及在飛行器結(jié)構(gòu)的使用壽命期間的任何時間執(zhí)行預(yù)防性檢查，以驗證結(jié)構(gòu)的完整性和適合度。也可由被懷疑或已知導(dǎo)致?lián)p壞的事故(例如，碰撞和彈道沖擊)促使檢查。

使用各種類型的超聲方法來執(zhí)行非破壞性檢查。例如，可通過脈沖回波方法來檢查結(jié)構(gòu)，其中，傳感器裝置向結(jié)構(gòu)中發(fā)送超聲脈沖并且接收揭示結(jié)構(gòu)的狀況的回波脈沖。由這種傳感器裝置獲取的數(shù)據(jù)可被處理并呈現(xiàn)給操作者?？缮葿掃描圖像，其揭示所檢查的結(jié)構(gòu)的深度特性。可生成C描圖像以揭示所檢查的結(jié)構(gòu)的映射。這些圖像可揭示通過結(jié)構(gòu)外部的簡單視覺檢查不容易感知或表征的特征。收集B掃描圖像和C描圖像的數(shù)據(jù)通常需要沿著結(jié)構(gòu)的一部分移動傳感器以便橫跨所檢查的結(jié)構(gòu)的區(qū)域收集數(shù)據(jù)。

在NDI過程中已開發(fā)并采用了超聲脈沖回波傳感器的二維陣列。這些陣列提供橫跨區(qū)域規(guī)則地分布的眾多傳感器，各個傳感器可收集位置特定數(shù)據(jù)。因此，可獲得制成品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一部分的映射而無需移動傳感器。

在檢查結(jié)構(gòu)時，通常需要顯示器以便觀看正在檢查的結(jié)構(gòu)的圖像。例如，現(xiàn)場檢查可能需要具有屏幕的計算機或膝上型計算機以便于觀看所顯示的圖像并且處理與所顯示的圖像關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。然而，圖像顯示信息必須被精確地轉(zhuǎn)印(transfer)至結(jié)構(gòu)中的注冊位置。

因此將有利的是，提供一種能夠?qū)⑺@示的圖像精確地轉(zhuǎn)印到結(jié)構(gòu)上的超聲檢查系統(tǒng)。另外，將有利的是，提供一種便攜的、重量輕并且能夠有效且高效地檢查結(jié)構(gòu)的靠近檢查區(qū)顯示結(jié)果的超聲檢查系統(tǒng)。另外，將有利的是，提供一種制造和使用經(jīng)濟的超聲檢查系統(tǒng)。另外，將有利的是，提供一種用于結(jié)構(gòu)的超聲檢查的簡單方法，其在結(jié)構(gòu)上的損傷部位上面設(shè)置柔性傳感器陣列，使得在安裝期間與陣列的物理相互作用降至最低，并且無需在數(shù)據(jù)獲取期間進一步移動陣列。另外，將有利的是，提供一種用于在對接近損傷部位的接近受限的情況下檢測和表征結(jié)構(gòu)的賦形(contoured)表面下面的損傷的簡單的單面超聲檢查方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

下面詳細公開的主題涉及是實現(xiàn)上述有利特征的用于結(jié)構(gòu)的超聲檢查的系統(tǒng)、方法和裝置。具體地講，一種柔性超聲換能器裝置可抵靠結(jié)構(gòu)上的損傷部位放置并且在聲學(xué)上與其耦合，使得在技術(shù)人員安裝期間與裝置的物理相互作用降至最低，并且無需在數(shù)據(jù)獲取期間進一步移動裝置。另外，柔性超聲檢查裝置可留在難以觸及的表面上，以允許在長時間周期內(nèi)容易地周期性檢查。

根據(jù)一些實施方式，該超聲換能器裝置包括柔性二維柔性超聲換能器陣列，柔性延遲線基板附接到柔性超聲換能器陣列的一側(cè)。在其它實施方式中，柔性超聲換能器陣列被夾在柔性延遲線基板與柔性顯示面板之間。根據(jù)一個無線實施方式，GPS接收器、收發(fā)器、脈沖發(fā)生器(pulser)/接收器電路和電源(例如，電池)被附接至柔性延遲線基板的延伸超過柔性超聲換能器陣列的一個邊緣的部分。

另外，本文所公開的檢查方法可包括利用待檢查的結(jié)構(gòu)的三維(3-D)模型數(shù)據(jù)來校準(zhǔn)超聲檢查裝置的自動處理。這將使得技術(shù)人員能夠在沒有NDI訓(xùn)練的情況下在檢查地點安裝檢查裝置。自動校準(zhǔn)減少了前置時間，這是因為將不需要等待場外訓(xùn)練有素的NDI檢查員到達檢查地點，并且還通過校準(zhǔn)齒輪的自動化節(jié)省了時間。自動校準(zhǔn)還降低了人為錯誤的可能性。

下面詳細公開的主題的一個方面是一種超聲檢查裝置，該超聲檢查裝置包括：柔性組件，其包括具有第一面和第二面的柔性超聲換能器陣列以及在聲學(xué)上耦合至所述柔性超聲換能器陣列的所述第一面的柔性延遲線基板；數(shù)據(jù)獲取模塊，其被配置為控制所述柔性超聲換能器陣列的脈沖發(fā)生(pulsing)和通過所述柔性超聲換能器陣列的數(shù)據(jù)獲??；全球定位系統(tǒng)接收器，其被配置為確定所述全球定位系統(tǒng)接收器的位置；收發(fā)器，其被配置為與所述數(shù)據(jù)獲取模塊和所述全球定位系統(tǒng)接收器通信；以及電池，其電耦合至所述數(shù)據(jù)獲取模塊、全球定位系統(tǒng)接收器和收發(fā)器以用于向其提供電力，其中，所述數(shù)據(jù)獲取模塊、全球定位系統(tǒng)接收器、收發(fā)器和電池物理地附接至所述柔性組件。該超聲檢查裝置還可包括附著到所述柔性延遲線基板的背離所述柔性超聲換能器陣列的表面的部分的粘合劑。

根據(jù)之前段落中所描述的超聲檢查裝置的一些實施方式，所述柔性組件還包括與所述柔性超聲換能器陣列的所述第二面的至少一部分交疊的柔性顯示面板，所述數(shù)據(jù)獲取模塊還被配置為從所述柔性超聲換能器陣列接收第一格式的超聲數(shù)據(jù)，將所述第一格式的所述超聲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合于顯示的第二格式的超聲數(shù)據(jù)，并且將所述第二格式的所述超聲數(shù)據(jù)發(fā)送給所述柔性顯示面板。所述數(shù)據(jù)獲取模塊包括：脈沖發(fā)生器/接收器電路，其電耦合以從柔性超聲換能器陣列接收第一格式的超聲數(shù)據(jù)；以及處理器，其被編程以將第一格式的超聲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第二格式的超聲數(shù)據(jù)并且控制柔性顯示面板顯示第二格式的超聲數(shù)據(jù)。柔性顯示面板包括聚合物基板、按照行和列布置在聚合物基板中或上的多個像素以及設(shè)置在聚合物基板中或上并且電耦合至所述多個像素中的各個像素的多個薄膜晶體管。所述像素可包括相應(yīng)的有機發(fā)光二極管或液晶。

在超聲檢查裝置的一些實施方式中，所述數(shù)據(jù)獲取模塊、全球定位系統(tǒng)接收器、收發(fā)器和電池物理地附接至所述柔性延遲線基板的延伸超過所述柔性超聲換能器陣列的周邊的部分。

下面詳細公開的主題的另一方面是一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：結(jié)構(gòu)組件(例如，飛行器的一部分)，其具有賦形面；柔性組件，其附連到所述結(jié)構(gòu)組件的所述賦形表面，所述柔性組件包括具有第一面和第二面的柔性超聲換能器陣列以及具有第一面和第二面的柔性延遲線基板，所述柔性延遲線基板的所述第一面附連到所述結(jié)構(gòu)組件的所述賦形表面，所述第二面在聲學(xué)上耦合至所述柔性超聲換能器陣列的所述第一面；外部模塊，其包括電源、用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的收發(fā)器以及被配置為與所述收發(fā)器通信的數(shù)據(jù)獲取裝置；以及電纜，其將所述柔性超聲換能器陣列連接至所述數(shù)據(jù)獲取裝置，所述電纜在其相對端具有能夠聯(lián)接至所述柔性組件和所述外部模塊以及與所述柔性組件和所述外部模塊分開的插頭，其中，所述數(shù)據(jù)獲取裝置被配置為經(jīng)由所述電纜與所述柔性超聲換能器陣列通信。該系統(tǒng)還可包括顯示面板，其中，所述數(shù)據(jù)獲取裝置還被配置為控制所述顯示面板顯示通過所述柔性超聲換能器陣列獲取的超聲數(shù)據(jù)。所述顯示面板可以是外部模塊的一部分或者柔性組件的一部分。在前一種情況下，顯示面板在本文中將被稱作“顯示監(jiān)視器”；在后一種情況下，顯示面板在本文中將被稱作“柔性顯示面板”。

另一方面是一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：結(jié)構(gòu)組件(例如，飛行器的一部分)，其具有賦形表面；柔性組件，其附連到所述結(jié)構(gòu)組件的所述賦形表面的一部分，所述柔性組件包括具有第一面和第二面的柔性超聲換能器陣列以及具有第一面和第二面的柔性延遲線基板，所述柔性延遲線基板的所述第一面附連到所述結(jié)構(gòu)組件的所述賦形表面，所述第二面在聲學(xué)上耦合至所述柔性超聲換能器陣列的所述第一面；數(shù)據(jù)獲取模塊，其被配置為控制柔性超聲換能器陣列的脈沖發(fā)生和通過所述柔性超聲換能器陣列的數(shù)據(jù)獲?。蝗蚨ㄎ幌到y(tǒng)接收器，其被配置為確定全球定位系統(tǒng)接收器的位置并且輸出表示該位置的位置數(shù)據(jù)；收發(fā)器，其被配置為與數(shù)據(jù)獲取模塊通信并且從全球定位系統(tǒng)接收器接收位置數(shù)據(jù)；以及計算機系統(tǒng)，其被編程為從收發(fā)器接收位置數(shù)據(jù)，然后生成或檢索包含校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)文件，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)組件在所述賦形表面的所述部分下面的一部分的材料性質(zhì)的函數(shù)。

另一方面是一種校準(zhǔn)超聲檢查裝置的方法，該方法包括以下步驟：(a)存儲結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)，該結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)將結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)表示為在所述結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)系中的位置的函數(shù)；(b)將柔性超聲檢查裝置附接到所述結(jié)構(gòu)的一部分的表面，其中，所述柔性超聲檢查裝置包括柔性基板、附接到所述柔性基板的二維柔性超聲換能器陣列以及附接到所述柔性基板的全球定位系統(tǒng)接收器；(c)利用所述全球定位系統(tǒng)接收器獲取位置數(shù)據(jù)，所述位置數(shù)據(jù)表示所述全球定位系統(tǒng)接收器的位置；(d)將所獲取的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給在遠程位置處的計算機系統(tǒng)；(e)確定所述柔性超聲檢查裝置在所述結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)系中的位置；(f)檢索結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)，該結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)表示接近所述柔性超聲檢查裝置在所述結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)系中的所述位置的所述結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)；(g)生成或檢索包含校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)文件，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)是表示所述結(jié)構(gòu)的與所述柔性超聲檢查裝置的位置接近的所述一部分的材料性質(zhì)的所述檢索的結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)的函數(shù)；(h)將校準(zhǔn)文件發(fā)送給被配置為與所述柔性超聲換能器陣列通信的數(shù)據(jù)獲取模塊；以及(i)利用來自所述校準(zhǔn)文件的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來校準(zhǔn)所述數(shù)據(jù)獲取模塊。

另一方面是一種對結(jié)構(gòu)中的多個部位進行超聲檢查的方法，該方法包括以下步驟：(a)將第一柔性超聲檢查裝置附接到所述結(jié)構(gòu)的第一部分的表面，其中，所述第一柔性超聲檢查裝置包括第一柔性基板以及附接到第一柔性基板的第一二維柔性超聲換能器陣列；(b)將第二柔性超聲檢查裝置附接到所述結(jié)構(gòu)的第二部分的表面，其中，所述第二柔性超聲檢查裝置包括第二柔性基板以及附接到第二柔性基板的第二二維柔性超聲換能器陣列；(c)經(jīng)由電纜將將模塊連接到第一柔性超聲檢查裝置，所述模塊包括脈沖發(fā)生器/接收器電路，該脈沖發(fā)生器/接收器電路在檢查所述結(jié)構(gòu)的第一部分期間被配置為控制第一柔性超聲換能器陣列的探查和數(shù)據(jù)獲取，并且還在檢查所述結(jié)構(gòu)的第二部分期間被配置為控制第二柔性超聲換能器陣列的探查和數(shù)據(jù)獲??；(d)在所述模塊連接至第一柔性超聲檢查裝置的同時控制第一柔性超聲換能器陣列探查所述結(jié)構(gòu)的第一部分并從所述結(jié)構(gòu)的第一部分獲取數(shù)據(jù)；(e)在步驟(d)完成之后將電纜與第一柔性超聲檢查裝置斷開連接；(f)經(jīng)由電纜將所述模塊連接至第二柔性超聲檢查裝置；以及(g)在所述模塊連接至第二柔性超聲檢查裝置的同時控制第二柔性超聲換能器陣列探查所述結(jié)構(gòu)的第二部分并從所述結(jié)構(gòu)的第二部分獲取數(shù)據(jù)。此方法還可包括：(h)在步驟(g)完成之后將電纜與第二柔性超聲檢查裝置斷開連接；以及(i)在稍后的時間重復(fù)步驟(c)至(h)，其中，在步驟(a)和(b)之后和步驟(i)之前不移除第一和第二柔性超聲檢查裝置。

下面公開并要求保護使用柔性二維柔性超聲換能器陣列的超聲檢查方法的其它方面。

附圖說明

之前的部分中所討論的特征、功能和優(yōu)點可在各種實施方式中獨立地實現(xiàn)，或者可在其它實施方式中組合。以下將參照附圖描述各種實施方式，附圖示出了上述和其它方面中的至少一些，并且附圖中，不同圖中的相似元件具有相同的標(biāo)號。

圖1是表示根據(jù)一個實施方式的無線柔性超聲檢查裝置的等軸視圖的示圖。

圖2A是表示具有按照行和列布置的多個超聲換能器陣列的無線柔性超聲檢查裝置的截面圖的示圖。

圖2B是表示具有包括相互正交的條形發(fā)送和接收換能器元件的超聲換能器陣列的無線柔性超聲檢查裝置的截面圖的示圖。

圖3是標(biāo)識出包括外部服務(wù)器和無線柔性超聲檢查裝置的系統(tǒng)的一些組件的框圖，該無線柔性超聲檢查裝置可與外部服務(wù)器無線地通信以用于獲得校準(zhǔn)數(shù)據(jù)并存儲C掃描數(shù)據(jù)。

圖4A是所檢查的飛行器結(jié)構(gòu)的一部分的仿真C掃描圖像，該圖像示出包括細長損傷的仿真特征。

圖4B是所檢查的飛行器結(jié)構(gòu)的另一部分的另一仿真C掃描圖像，該圖像示出包括橫跨區(qū)域分布的損傷的仿真特征。

圖5是標(biāo)識出可與遠程的NDI專家無線地通信的無線柔性超聲檢查裝置的一些組件的框圖。

圖6是標(biāo)識出超聲檢查系統(tǒng)的一些組件的框圖，其中，可基于存儲在可插式非易失性存儲卡中的信息來校準(zhǔn)數(shù)據(jù)獲取模塊

圖7是表示采用本文所提出的至少一些概念的一個模塊化超聲檢查系統(tǒng)的架構(gòu)的框圖。

圖8是表示采用本文所提出的至少一些概念的另一模塊化超聲檢查系統(tǒng)的架構(gòu)的框圖。

圖9是標(biāo)識出結(jié)構(gòu)上的多個部位的超聲檢查的方法的步驟的流程圖，其中，各個柔性超聲檢查裝置被附接到各個部位處的表面并且留在那里以允許利用可依次連接至各個柔性超聲檢查裝置的外部模塊周期性檢查。

圖10是表示抵靠整體加筋的具有帶圓角表面的機翼盒的一部分上放置并在聲學(xué)上與其耦合的柔性超聲檢查裝置的等軸視圖的示圖。

圖11是標(biāo)識出基于測試對象的表面上的目標(biāo)位置(使用定位系統(tǒng)來確定)以及從服務(wù)器檢索的相關(guān)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)來生成校準(zhǔn)文件的方法的步驟的流程圖。

具體實施方式

根據(jù)圖1中所描繪的第一實施方式，無線柔性超聲檢查裝置2被設(shè)計為適形于待檢測結(jié)構(gòu)的區(qū)域(例如，飛行器的機身或機翼、船身或者一些其它類型的結(jié)構(gòu)的一部分)中的表面。此區(qū)域可在檢查部位的表面區(qū)域下面的結(jié)構(gòu)中包含損傷或缺陷。具體地講，當(dāng)檢查部位難以觸及時，超聲檢查裝置2可尤其有用。

圖1中所描繪的超聲檢查裝置2包括：柔性超聲換能器陣列14，其具有第一面和第二面；柔性延遲線基板12，其在聲學(xué)上耦合至柔性超聲換能器陣列14的第一面；以及柔性顯示面板16，其能夠與柔性超聲換能器陣列14的第二面的至少一部分交疊。柔性延遲線基板12的周邊可限定用于在通過可選的真空系統(tǒng)組件去除中間的空氣時接觸所檢查的結(jié)構(gòu)并且暫時地將超聲檢查裝置2附著到該結(jié)構(gòu)的墊圈。另選地，柔性延遲線基板12的周邊邊界(margin)部分可通過粘合材料用膠帶粘到或者以其它方式暫時地附著(例如，利用粘合劑)到所檢查的結(jié)構(gòu)。作為另一另選方式，超聲檢查裝置2可通過夾具或托架被固定就位。

根據(jù)一些實施方式，柔性超聲換能器陣列14包括按照行和列布置的多個超聲換能器元件15，如圖2A的截面圖中所描繪的。超聲換能器元件15可直接附接到柔性延遲線基板12(如圖2A所示)。另選地，超聲換能器元件15可附接到柔性基板(圖2A中未示出)、與該柔性基板集成、被印刷在該柔性基板上或者被嵌入該柔性基板中，該柔性基板附接到柔性延遲線基板12。例如，該柔性基板可以是聚合物材料(例如，聚偏二氟乙烯(“PVDF”))的薄片。提供柔性材料片使得柔性超聲換能器陣列14能夠在檢查過程期間被操縱以適形于各種表面輪廓，同時與下面的結(jié)構(gòu)維持緊密接觸。

根據(jù)一些實施方式，柔性顯示面板16包括聚合物基板、按照行和列布置在聚合物基板中或上的多個像素以及設(shè)置在聚合物基板中或上并且電耦合至所述多個像素中的各個像素的多個薄膜晶體管。例如，所述像素可包括相應(yīng)的有機發(fā)光二極管或液晶。

電池18、包括GPS接收器20和收發(fā)器22的模塊以及數(shù)據(jù)獲取模塊24全部附接至柔性延遲線基板12的延伸部分，從這個意義上講圖1中所描繪的超聲檢查裝置2是自包含和自供電的。數(shù)據(jù)獲取模塊24被配置為從柔性超聲換能器陣列14接收第一格式的超聲數(shù)據(jù)，將第一格式的超聲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合于顯示的第二格式的超聲數(shù)據(jù)，然后將第二格式的超聲數(shù)據(jù)發(fā)送給柔性顯示面板16。收發(fā)器22被配置為與數(shù)據(jù)獲取模塊24和全球定位系統(tǒng)接收器20通信。電池18電耦合至數(shù)據(jù)獲取模塊24、全球定位系統(tǒng)接收器20和收發(fā)器22以用于向系統(tǒng)組件提供電力。如在圖1中最佳看到的，數(shù)據(jù)獲取模塊24、全球定位系統(tǒng)接收器20、收發(fā)器22和電池18物理地附接至柔性組件。這些物理附接應(yīng)該被設(shè)計為使柔性延遲線基板12的延伸超過柔性超聲換能器陣列14的周邊的部分的柔性的任何降低最小化。

參照圖2A，柔性超聲換能器陣列14可被配置為在脈沖回波模式下使用。因此，超聲換能器元件15將發(fā)送和接收超聲信號(通常垂直于正在檢查的結(jié)構(gòu)的表面)。在另選方式中，柔性超聲換能器陣列14可被配置為在一發(fā)一收(pitch-catch)模式下使用。例如，超聲換能器元件15可被布置為使得一個超聲換能器元件以銳角向結(jié)構(gòu)中發(fā)送超聲信號，通過接收超聲換能器元件來拾取返回的超聲信號。

超聲換能器元件15可按照各種配置來布置。隨著超聲換能器元件15之間的距離減小，可檢測的瑕疵越小。因此，超聲換能器元件15的間距可根據(jù)待檢測的瑕疵的大小而變化，以實現(xiàn)檢查圖像的特定分辨率。

根據(jù)其它實施方式，柔性超聲換能器陣列14包括通過聲耦合介質(zhì)的柔性基板96(例如，薄層、片或者噴涂膜)聲學(xué)上耦合的多個相互平行的條形發(fā)送換能器元件94和多個相互平行的條形接收換能器元件(與發(fā)送換能器元件正交)，如圖2B的截面圖中所描繪的。

在另選方式中，圖2B中所描繪的柔性超聲換能器陣列14的背景示例可見于美國專利申請2008/0309200。該超聲換能器陣列包括一個發(fā)送器層、一個接收器層和兩個接地平面。發(fā)送器層包括設(shè)置在壓電材料的第一層(例如，由聚偏二氟乙烯制成的膜)的上表面上的一組相互平行的細長電極以及設(shè)置在壓電材料的第一層的下表面上的第一平面電極。類似地，接收器層包括設(shè)置在壓電材料的第二層的下表面上的一組相互平行的細長接收電極以及設(shè)置在壓電材料的第二層的上表面上的第二平面電極。這些發(fā)送器和接收器層繼而被附著到柔性基板96的上表面和下表面。發(fā)送器層的細長發(fā)送元件94疊加在接收器層的細長接收元件92上并與其交叉，從而提供交疊交叉點/像素(構(gòu)成柔性超聲換能器陣列14的信號點)的矩陣。發(fā)送元件94的細長電極與細長接收元件92交疊以形成各個換能器元件的矩陣，所述換能器元件能夠在矩陣中其相應(yīng)位置處發(fā)送和接收超聲波。超聲波的發(fā)送和接收必須利用復(fù)用器(未示出)在分離的操作中進行，該復(fù)用器將發(fā)送電極連接至信號源并且將接收電極連接至信號處理器。交替地，細長發(fā)送元件94發(fā)送，細長接收元件92接收，各組中的元件橫跨矩陣增加。與包括多行換能器元件(各行包括相應(yīng)多個換能器元件)的超聲換能器陣列相比，這種布置方式使用更少的處理能力和更少的布線。

柔性超聲換能器陣列14能夠檢測結(jié)構(gòu)中的瑕疵并且將所獲取的指示瑕疵的超聲數(shù)據(jù)通信給數(shù)據(jù)獲取裝置24。根據(jù)一個實施方式，數(shù)據(jù)獲取模塊24包括：脈沖發(fā)生器/接收器電路，其電耦合以從柔性超聲換能器陣列14接收第一格式的超聲數(shù)據(jù)；以及處理器，其被編程以將第一格式的超聲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第二格式的超聲數(shù)據(jù)并且控制柔性顯示面板16顯示第二格式的超聲數(shù)據(jù)。柔性顯示面板16可與柔性超聲換能器陣列14相鄰設(shè)置并且能夠基于數(shù)據(jù)獲取裝置24所生成的信息來生成下面的結(jié)構(gòu)的一部分的各種圖像。

超聲檢查裝置2可用于在需要檢測結(jié)構(gòu)中的瑕疵或缺陷的各種行業(yè)中(例如航空工業(yè)、汽車工業(yè)、船舶工業(yè)或建筑行業(yè)中)檢查任何數(shù)量的結(jié)構(gòu)。超聲換能器陣列能夠檢測結(jié)構(gòu)的表面內(nèi)或上的會給結(jié)構(gòu)的性能帶來不利影響的任何數(shù)量的瑕疵或缺陷，例如沖擊損傷(例如，脫層和基底開裂)、脫膠(例如，機身/加強構(gòu)件或者蜂窩復(fù)合物)、不連續(xù)、空洞或者孔隙。

術(shù)語“結(jié)構(gòu)”并非意在限制，因為超聲檢查裝置2可用于檢查不同形狀和尺寸的任何數(shù)量的部件或結(jié)構(gòu)，例如加工鍛件、鑄件、管材或者復(fù)合板或部件?？蓪π轮圃斓慕Y(jié)構(gòu)或者作為維護計劃的一部分正被檢查的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)執(zhí)行檢查。另外，結(jié)構(gòu)可包括各種組件。例如，結(jié)構(gòu)可包括為結(jié)構(gòu)提供附加支撐的子結(jié)構(gòu)。另外，結(jié)構(gòu)可以是任何數(shù)量的材料。例如，結(jié)構(gòu)可以是金屬材料(例如，鋁)或者復(fù)合材料(例如，石墨-環(huán)氧樹脂)。此外，結(jié)構(gòu)可以是由復(fù)合材料制成的飛行器的一部分(例如，機身或機翼)。

數(shù)據(jù)獲取模塊24包括在軟件的控制下操作的處理器或者相似計算裝置，以使得由柔性超聲換能器陣列14獲取的數(shù)據(jù)可被轉(zhuǎn)換為C掃描圖像數(shù)據(jù)。另外，數(shù)據(jù)獲取模塊24包括脈沖發(fā)生器/接收器電路或者相似的裝置，以使得超聲換能器元件能夠向所檢查的結(jié)構(gòu)中發(fā)送超聲波并且從所檢查的結(jié)構(gòu)接收返回的超聲波。柔性超聲換能器陣列14經(jīng)由導(dǎo)電體(圖中未示出)與數(shù)據(jù)獲取模塊24通信。數(shù)據(jù)獲取模塊24繼而經(jīng)由導(dǎo)電體(圖中未示出)與柔性顯示面板16和收發(fā)器22通信。

柔性顯示面板16與柔性超聲換能器陣列14相鄰設(shè)置。由于類似于柔性超聲換能器陣列14，柔性顯示面板16是柔性的或易彎的，所以柔性顯示面板也能夠適形于待檢查的結(jié)構(gòu)的各種表面輪廓。柔性顯示面板16可延伸至柔性超聲換能器陣列14的外周，以使得柔性顯示面板16能夠顯示從由各個超聲換能器元件所獲取的數(shù)據(jù)得到的圖像(具體地講，按照一對一實際尺寸格式)。然而，柔性顯示面板16可針對不同的檢查應(yīng)用和結(jié)構(gòu)為各種尺寸和配置。

柔性顯示面板16能夠顯示指示通過柔性超聲換能器陣列14檢查的結(jié)構(gòu)的圖像。因此，技術(shù)人員能夠容易地識別出任何瑕疵、缺陷等的位置和特性而不必參考位于遠處的顯示器(例如，計算機屏幕)，然后嘗試將受損區(qū)域的位置從位于遠處的顯示器轉(zhuǎn)印至結(jié)構(gòu)。結(jié)果，技術(shù)人員可修復(fù)/更換結(jié)構(gòu)上的受損區(qū)域或者利用標(biāo)記裝置(例如，筆或漆)標(biāo)記出受損區(qū)域。例如，施加于柔性延遲線基板12的真空可被釋放，以使得超聲檢查裝置2可被部分地或完全地從結(jié)構(gòu)剝離，技術(shù)人員可相應(yīng)地標(biāo)記受損區(qū)域的位置。因此，技術(shù)人員可立即修復(fù)或更換受損區(qū)域。

數(shù)據(jù)獲取模塊24基于柔性超聲換能器陣列14所獲取的數(shù)據(jù)生成指示下面的結(jié)構(gòu)的信息(包括例如在結(jié)構(gòu)內(nèi)檢測到的瑕疵)，并且向柔性顯示面板16提供該信息以顯示諸如超聲C掃描的圖像。

圖3是標(biāo)識出包括圖1所示的類型的無線柔性超聲檢查系統(tǒng)的系統(tǒng)的組件的框圖，該無線柔性超聲檢查系統(tǒng)經(jīng)由收發(fā)器22與用于獲得校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器26以及用于存儲C掃描數(shù)據(jù)的C掃描數(shù)據(jù)庫服務(wù)器28通信。

更具體地講，GPS接收器20確定其位置并且將表示該位置的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給收發(fā)器22。GPS接收器是接收從GPS衛(wèi)星星座廣播的測距信號并且將那些測距信號變換為GPS接收器的位置的自主儀器。接收器的處理器包含可執(zhí)行代碼以生成到每個衛(wèi)星的偽距或者視線距離。為了計算GPS接收器的位置(所述位置建立柔性超聲換能器陣列14的位置)，GPS接收器確定距三個或更多個GPS衛(wèi)星的偽距。GPS接收器20發(fā)送給收發(fā)器22的位置數(shù)據(jù)可用于生成或檢索適于針對所檢查的實際結(jié)構(gòu)正確地校準(zhǔn)超聲檢查裝置的校準(zhǔn)文件。

收發(fā)器22將位置數(shù)據(jù)發(fā)送給校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器26。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器26還可從附接到所檢查的結(jié)構(gòu)(例如，飛行器)的不同部分的其它GPS接收器接收位置數(shù)據(jù)。根據(jù)一個實施方式，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器26可包括處理器，其被編程以確定GPS接收器20在所檢查的結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)系中的位置，然后檢索或生成包含校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)文件，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)取決于通過柔性超聲換能器陣列14探查的區(qū)域中的結(jié)構(gòu)特性。更具體地講，可利用軟件來對校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器26內(nèi)的處理器進行編程，所述軟件將從CAD文件抽取所標(biāo)識的位置的厚度和其它材料數(shù)據(jù)，并且：或者(a)基于3-D模型數(shù)據(jù)隨即生成校準(zhǔn)文件；或者(b)從校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫抽取校準(zhǔn)文件。該校準(zhǔn)文件然后被發(fā)送至收發(fā)器22，收發(fā)器22將校準(zhǔn)信息轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)獲取模塊24。數(shù)據(jù)獲取模塊24包括處理器，處理器被編程為利用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)自動校準(zhǔn)柔性超聲換能器陣列14。

在自動校準(zhǔn)之后，數(shù)據(jù)獲取模塊24的脈沖發(fā)生器/接收器電路控制超聲陣列獲取C掃描數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)獲取模塊24的處理器被進一步編程以將來自柔性超聲換能器陣列14的C掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柔性顯示面板16所需的格式。來自柔性超聲換能器陣列14的C掃描數(shù)據(jù)還可經(jīng)由收發(fā)器22被發(fā)送至C掃描數(shù)據(jù)庫服務(wù)器28以便于存儲。

根據(jù)一個實現(xiàn)方式，超聲換能器陣列14可包括兩百五十六個超聲換能器元件15(參見圖2A)，這些超聲換能器元件15間隔開四分之一英寸規(guī)則地按照行和列設(shè)置，以限定各條邊為四英寸寬的正方形網(wǎng)格圖案。然而，應(yīng)該理解，當(dāng)超聲換能器陣列14具有其它數(shù)量的超聲換能器元件、其它設(shè)置圖案和其它圖案間距時，本文所公開的概念可以按同樣的效果應(yīng)用。具體地講，當(dāng)超聲換能器陣列14具有按照任何二維圖案布置的任何數(shù)量的超聲換能器元件時可應(yīng)用本文所公開的概念。

數(shù)據(jù)獲取模塊24可操作以激勵各個超聲換能器元件15(參見圖2A)，從而向所檢查的結(jié)構(gòu)中發(fā)送超聲脈沖，然后當(dāng)超聲回波信號從結(jié)構(gòu)返回時接收由傳感器生成的電信號。穿過結(jié)構(gòu)傳播的超聲脈沖往往會從表面、邊緣和其它不連續(xù)處(例如，結(jié)構(gòu)中的損傷)反射。返回的超聲回波信號可包括從預(yù)期的表面和邊緣以及從應(yīng)該勘察和修復(fù)的損傷反射的多個按時間分布的回波脈沖。由各個超聲換能器元件15生成的電信號傳達與超聲回波信號內(nèi)的回波脈沖的幅度和到達時間對應(yīng)的幅度和時間數(shù)據(jù)。該幅度和時間數(shù)據(jù)可用于將損傷相關(guān)回波脈沖與從結(jié)構(gòu)的非損傷特征反射的回波脈沖相區(qū)分。在數(shù)據(jù)獲取模塊24激勵超聲換能器元件15并且從其收集幅度和時間數(shù)據(jù)之后，簡短的靜止周期逝去，然后控制器激活另一超聲換能器元件15。通過維持各個超聲換能器元件15的脈沖回波操作在時間上與其它超聲換能器元件的操作分離，避免了超聲換能器元件之間的串?dāng)_，并且從各個超聲換能器元件15收集的數(shù)據(jù)可與各個超聲換能器元件的相應(yīng)位置關(guān)聯(lián)。因此，當(dāng)超聲換能器陣列14抵靠結(jié)構(gòu)設(shè)置時，從超聲換能器元件15收集的數(shù)據(jù)可與超聲換能器元件15的相應(yīng)位置處的結(jié)構(gòu)的局部性質(zhì)關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)獲取模塊將所獲取的超聲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合于顯示在柔性顯示面板16上的成像數(shù)據(jù)。柔性顯示面板16以圖形方式顯示數(shù)據(jù)以便于用戶對識別所檢查的結(jié)構(gòu)中的損傷進行解釋。

例如，柔性顯示面板16可顯示圖4A和圖4B中以圖形方式描繪的類型的檢查結(jié)構(gòu)的一部分的仿真回波-幅度C掃描圖像。在圖4A中，仿真C掃描圖像36示出包括細長損傷38A的仿真特征，細長損傷38A通過像素著色來與未受損背景區(qū)域40(與所檢查的結(jié)構(gòu)的未受損部分對應(yīng))相區(qū)分。在圖4B中，仿真C掃描圖像36示出包括橫跨區(qū)域分布的損傷38B的仿真特征，損傷38B通過像素著色來與未受損背景區(qū)域40相區(qū)分。圖4A和圖4B的顯示中所示的仿真數(shù)據(jù)表示使用具有沿著十六行和十六列設(shè)置的至少兩百五十六個傳感器的柔性超聲換能器陣列14(如柔性顯示面板16中規(guī)則間隔開的像素的二維矩形矩陣中明顯所見)生成的真實數(shù)據(jù)。各個特定像素按照一對一對應(yīng)關(guān)系與超聲換能器陣列14的特定超聲換能器元件對應(yīng)。

柔性顯示面板16可顯示回波幅度C掃描圖像，在回波幅度C掃描圖像中，各個像素的著色對應(yīng)于回波信號的一部分的幅度。具體地講，各個像素的著色與存在于通過對應(yīng)超聲換能器元件檢測到的波形的時間門限部分中的回波脈沖的幅度有關(guān)。時間門限的開始和結(jié)束時間通過選擇緊挨著前表面和后表面返回脈沖之后和之前來建立。開始和結(jié)束時間可被建立為使得超聲檢查裝置儀器告知操作者是否可能存在來自任何選擇的深度范圍的返回脈沖?？赏ㄟ^建立或者預(yù)定與第一深度對應(yīng)的門限開始時間以及與第二深度對應(yīng)的門限結(jié)束時間二者來選擇在第一深度和第二深度之間定義的任何期望的深度范圍進行檢查。

波形的時間門限部分內(nèi)的幅度可根據(jù)已知的數(shù)學(xué)原理從波形的平滑積分函數(shù)來獲得。時間門限部分根據(jù)下面將更詳細討論的考慮來選擇。

圖4A和圖4B的C掃描圖像36中的像素中的每個根據(jù)存在于對應(yīng)波形的時間門限部分中的回波脈沖的幅度之和來著色。因此，這些圖像是表示從所檢查的結(jié)構(gòu)的前表面和后表面之間的不連續(xù)處反射的總超聲回波能量的C掃描回波幅度圖像。顏色不同于未受損背景區(qū)域40的像素通常對應(yīng)于所檢查的結(jié)構(gòu)內(nèi)的受損位置。圖4A和圖4B中由受損區(qū)域38A和38B中的像素揭示的損傷分別位于所檢查的結(jié)構(gòu)的前表面和后表面之間。區(qū)域38A和38B以圖形方式顯示損傷的圖像。損傷的尺寸、設(shè)置和嚴(yán)重程度由C掃描圖像36中的區(qū)域38A和38B的尺寸、設(shè)置和著色來揭示。

按照約定俗成，本文中的描述在描述超聲換能器元件和像素的二維布置方式時涉及沿著橫軸和縱軸分布的傳感器和像素的行和列。應(yīng)該理解，柔性超聲換能器陣列14可按照幾乎任何的任意取向橫跨結(jié)構(gòu)的區(qū)域設(shè)置。因此，所描述的軸無需對應(yīng)于由鉛垂線表示的任何縱軸或者諸如沿著檢查飛行器的飛機庫的地面的那些橫軸的任何橫軸。

另外，為了示出這些描述的主題的目的，作為另一約定俗成，圖4A和圖4B中所描繪的C掃描圖像通常將較大的回波脈沖幅度與較暗的像素著色相關(guān)。在另選約定俗成中，較亮的像素著色也可與較大的回波脈沖幅度相關(guān)。實際上，回波脈沖的幅度與對應(yīng)像素的著色的相關(guān)性可根據(jù)任何期望的函數(shù)或映射來選擇，并且可提供顏色圖例。盡管本文所描述的附圖通常提供黑白圖像，這些描述也涉及包括具有任何數(shù)量的顏色(例如，藍色、綠色、黃色和紅色)的像素的圖像。這些描述涉及幾乎任何像素著色約定俗成、陰影約定俗成或者像素字符約定俗成，操作者可通過其來辨別以圖形方式顯示的像素所提供的信息。

圖1中所描繪的實施方式提供多個優(yōu)點。例如，柔性超聲換能器陣列14和柔性顯示面板16允許無線柔性超聲檢查裝置2適形于各種表面輪廓，使得檢查系統(tǒng)適合于任何數(shù)量的結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場級檢查。另外，無線柔性超聲檢查裝置2重量輕且便攜，并且適于包括飛行器的各種結(jié)構(gòu)。由于柔性顯示面板16被直接設(shè)置在結(jié)構(gòu)上并且可在被設(shè)置于其上的同時顯示圖像，所以將瑕疵的位置轉(zhuǎn)印到結(jié)構(gòu)上的錯誤可能性降低。無線柔性超聲檢查裝置2還可被快速地安裝并且在安裝之后的相對短的時段內(nèi)在柔性顯示面板16上顯示圖像。無線柔性超聲檢查裝置2還提供傳統(tǒng)的手持瑕疵檢測器超聲測試無法提供的量化的基于圖像的數(shù)據(jù)。

在一些情況下，可能可取的是使位于遠處(即，場外)的NDI專家參與在檢查地點進行的安裝和/或檢查過程。根據(jù)圖5中所描繪的另選實施方式，通過GPS接收器20獲取的位置數(shù)據(jù)可通過無線柔性超聲換能器裝置的收發(fā)器22被發(fā)送給遠程專家30。遠程專家30還可從附接到待檢查的結(jié)構(gòu)的其它部分的其它GPS接收器接收附加位置數(shù)據(jù)。在另選實施方式中，遠程專家30可從現(xiàn)場技術(shù)人員接收標(biāo)識柔性超聲檢查裝置在所檢查的結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)系中的位置的消息，或者可在現(xiàn)場技術(shù)人員安置柔性超聲檢查裝置之前授權(quán)(mandate)該位置。

不管遠程專家30獲取表示待檢查的結(jié)構(gòu)(例如，飛行器)的位置的位置數(shù)據(jù)以及柔性超聲檢查裝置的位置的方法或裝置如何，遠程專家30可啟動利用位置數(shù)據(jù)確定無線柔性超聲檢查裝置在結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)系中的位置的計算機程序。然后，這使得遠程專家30能夠基于所檢查的結(jié)構(gòu)的3-D模型數(shù)據(jù)生成校準(zhǔn)文件或者從校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫抽取校準(zhǔn)文件。然后如先前所描述的，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)被發(fā)送給收發(fā)器22，收發(fā)器22將校準(zhǔn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)獲取模塊24。然后如先前所描述的，校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)獲取模塊24可控制柔性超聲換能器陣列14和柔性顯示面板16。遠程專家30可在超聲檢查期間向現(xiàn)場技術(shù)人員提供實時指導(dǎo)以避免錯誤。在檢查過程期間，收發(fā)器22可將C掃描數(shù)據(jù)發(fā)送給遠程專家30進行審核?？蛇x地，數(shù)據(jù)獲取模塊可被編程為控制柔性超聲換能器陣列，以使得柔性超聲換能器陣列上的預(yù)定數(shù)量的位置收集A掃描數(shù)據(jù)，該A掃描數(shù)據(jù)可按保存/發(fā)送的數(shù)據(jù)文件被提供給遠程專家。

根據(jù)另選實施方式，如圖6所示，遠程專家30可按照非易失性存儲卡32的形式將校準(zhǔn)文件傳送至檢查地點。校準(zhǔn)文件被遠程專家30存儲在非易失性存儲卡32上，然后非易失性存儲卡32被插入數(shù)據(jù)獲取模塊24的插槽中。數(shù)據(jù)獲取模塊24然后利用校準(zhǔn)文件中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)被自動校準(zhǔn)。通過校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)獲取模塊24獲取的超聲數(shù)據(jù)可按照符合校準(zhǔn)文件的方式被顯示在柔性顯示面板或者顯示監(jiān)視器34上。在這種情況下，遠程專家30可通過與現(xiàn)場技術(shù)人員通信或者通過過程調(diào)出或航線查詢來知道柔性超聲換能器陣列的位置。非易失性存儲卡32也可裝滿結(jié)構(gòu)上的各種區(qū)域的預(yù)制校準(zhǔn)。

圖7是表示采用本文所提出的概念中的至少一些的模塊化超聲檢查系統(tǒng)的架構(gòu)的框圖。圖7中所描繪的系統(tǒng)包括經(jīng)由電纜5電連接至單獨的外部模塊8的柔性超聲檢查裝置4。電纜在其相對端具有插頭(圖中未示出)，該插頭能夠聯(lián)接至柔性超聲檢查裝置4和外部模塊8并且與柔性超聲檢查裝置4和外部模塊8分開。柔性超聲檢查裝置4包括夾在柔性延遲線基板和柔性顯示面板之間的柔性超聲換能器陣列。外部模塊8包括電源、數(shù)據(jù)傳輸裝置(例如，先前描述的收發(fā)器)和數(shù)據(jù)獲取裝置(例如，執(zhí)行與先前描述的數(shù)據(jù)獲取模塊所執(zhí)行的那些功能相同的功能的處理器)，從而使得柔性顯示面板能夠顯示對通過柔性超聲換能器陣列探查的結(jié)構(gòu)進行仿真的圖像。數(shù)據(jù)獲取裝置被配置為經(jīng)由電纜5與柔性超聲檢查裝置4通信。GPS接收器(未示出)可附接至柔性超聲檢查裝置4(如先前描述的)。在另選方式中，如果柔性超聲檢查裝置4與外部模塊8之間的距離是已知的，或者很小并且根據(jù)定位系統(tǒng)的分辨率可忽略，則GPS接收器可以是外部模塊8的一部分。

圖8是表示采用本文所提出的概念中的至少一些的模塊化超聲檢查系統(tǒng)的另選架構(gòu)的框圖。圖8中所描繪的系統(tǒng)包括柔性超聲檢查裝置6，柔性超聲檢查裝置6(經(jīng)由電纜5)電連接至單獨的外部模塊10。柔性超聲檢查裝置6包括附接至柔性延遲線基板的柔性超聲換能器陣列。外部模塊10包括電源、顯示監(jiān)視器、數(shù)據(jù)傳輸裝置(例如，先前描述的收發(fā)器)和數(shù)據(jù)獲取裝置(例如，執(zhí)行與先前描述的數(shù)據(jù)獲取模塊所執(zhí)行的那些功能相同的功能的處理器)，從而使得顯示監(jiān)視器能夠顯示對通過柔性超聲換能器陣列探查的結(jié)構(gòu)進行仿真的圖像。GPS接收器(未示出)可附接至柔性超聲檢查裝置6。在另選方式中，GPS接收器可以是外部模塊10的一部分。

根據(jù)圖7和圖8中所描繪的任一架構(gòu)，外部模塊可依次連接至附接在待檢查的結(jié)構(gòu)上的多個部位處的各個柔性超聲檢查裝置。圖9是標(biāo)識出結(jié)構(gòu)上的多個部位的超聲檢查方法70的步驟的流程圖，其中，各個柔性超聲檢查裝置被附接到各個部位處的表面并且留在那里以允許利用可依次連接至各個柔性超聲檢查裝置的外部模塊進行周期性檢查。

根據(jù)圖9中所描繪的實施方式，方法70包括以下步驟：將第一柔性超聲檢查裝置附接到結(jié)構(gòu)的第一部分的表面(步驟72)，其中，第一柔性超聲檢查裝置包括第一柔性基板以及附接到第一柔性基板的第一二維柔性超聲換能器陣列；將第二柔性超聲檢查裝置附接到結(jié)構(gòu)的第二部分的表面(步驟74)，其中，第二柔性超聲檢查裝置包括第二柔性基板以及附接至第二柔性基板的第二二維柔性超聲換能器陣列；經(jīng)由電纜將模塊連接至第一柔性超聲檢查裝置(步驟76)，該模塊包括脈沖發(fā)生器/接收器電路，該脈沖發(fā)生器/接收器電路被配置為在檢查結(jié)構(gòu)的第一部分期間控制通過第一柔性超聲換能器陣列的探查和數(shù)據(jù)獲取，并且還被配置為在檢查結(jié)構(gòu)的第二部分期間控制通過第二柔性超聲換能器陣列的探查和數(shù)據(jù)獲??；在模塊連接至第一柔性超聲檢查裝置的同時，控制第一柔性超聲換能器陣列探查結(jié)構(gòu)的第一部分并從結(jié)構(gòu)的第一部分獲取數(shù)據(jù)(步驟78)；在步驟78完成之后將電纜與第一柔性超聲檢查裝置斷開連接(步驟80)；經(jīng)由電纜將模塊連接至第二柔性超聲檢查裝置(步驟82)；在模塊連接至第二柔性超聲檢查裝置的同時控制第二柔性超聲換能器陣列探查結(jié)構(gòu)的第二部分并從結(jié)構(gòu)的第二部分獲取數(shù)據(jù)(步驟84)；在步驟84完成之后將電纜與第二柔性超聲檢查裝置斷開連接(步驟86)；以及確定是否應(yīng)該再次(例如，在稍后的日期)檢查結(jié)構(gòu)的第一部分和第二部分(步驟88)。如果步驟88的結(jié)果為確定應(yīng)該再次檢查結(jié)構(gòu)的第一部分和第二部分，則方法返回到步驟76并且重復(fù)該處理。如果步驟88的結(jié)果為確定不應(yīng)該再次檢查結(jié)構(gòu)的第一部分和第二部分，則方法不返回到步驟76或者重復(fù)該處理(步驟90)。此時，可將所附接的柔性超聲檢查裝置從結(jié)構(gòu)移除。

圖9所示的方法可用在結(jié)構(gòu)中的多個潛在損傷部位被安排周期性地檢查的情況下。當(dāng)損傷部位位于難以觸及的空間中時，此方法特別有用。具有顯示監(jiān)視器的單個外部模塊可被置于可達位置處，然后經(jīng)由電纜被依次連接至各個超聲檢查裝置?，F(xiàn)場技術(shù)人員可依次查看C掃描圖像并且基于那些圖像關(guān)于潛在損傷部位處的結(jié)構(gòu)完整性所指示的內(nèi)容來采取適當(dāng)?shù)膭幼鳌?/p>

根據(jù)其它實施方式，柔性超聲檢查裝置可被設(shè)計成應(yīng)對帶圓角表面。一個實施方式將是半徑較短的“L形”，其足夠柔性以適合于具有一系列半徑的帶圓角表面。系統(tǒng)配置將類似于圖8所示的系統(tǒng)配置，以便使柔性層的數(shù)量最小化(例如，通過不包括柔性顯示面板)以允許更具柔性。在圖10所示的情景中，柔性超聲檢查裝置6(由柔性延遲線基板組成)抵靠具有帶圓角表面的全面整體加筋的機翼盒(由復(fù)合材料制成)的部分44放置并且在聲學(xué)上與其耦合。所描繪的整體加筋的機翼盒的部分44包括通過帶圓角表面47(是將翼梁肋46連接至表層48的內(nèi)圓角接合區(qū)域)連接至翼梁肋46的表層48。與圖1和圖2所描繪的實施方式中類似，電源、GPS接收器、數(shù)據(jù)傳輸裝置和數(shù)據(jù)獲取裝置可被安裝到認(rèn)為覆蓋所檢查的部分的平坦區(qū)段的區(qū)域中的柔性延遲線基板。對于具有較大半徑的帶圓角表面，代替使用外部模塊，可保持柔性顯示面板安裝在柔性超聲換能器陣列上。另一實施方式將由平坦區(qū)域陣列組成，但是具有由柔性材料制成的一個邊界區(qū)域以允許該邊界區(qū)域配合所檢查的帶圓角表面的曲率?？筛鶕?jù)需要配合的帶圓角表面的曲率來制造具有不同半徑的彎曲邊界區(qū)域的陣列。

以上公開的超聲檢查系統(tǒng)可用于通過對回波定時來測量厚度、深度或距離。為了將這些時間測量轉(zhuǎn)換為距離測量，可利用聲音在所檢查的結(jié)構(gòu)中的速度以及任何必要的零偏移來校準(zhǔn)超聲檢查系統(tǒng)。此處理通常被稱作速度/零校準(zhǔn)。任何超聲厚度、深度或距離測量的準(zhǔn)確性取決于校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。如先前描述的，用于不同材料和換能器的校準(zhǔn)可被存儲并檢索。

自動校準(zhǔn)方法可需要例如確定超聲脈沖在所檢查的材料中的傳播速度以便使飛行時間(TOF)測量與材料深度相關(guān)，并且選擇時間和深度軸范圍和時間門限設(shè)置以用于C掃描圖像的顯示。從在向結(jié)構(gòu)中的超聲脈沖發(fā)出與回波脈沖的返回之間測量的TOF來推導(dǎo)深度。如果對于特定檢查材料，超聲脈沖的傳播速度已知，則可根據(jù)各個回波脈沖的TOF朝著特定線性深度維度校準(zhǔn)掃描窗口的縱軸。

本文所公開的方法通過使用表示待檢查的結(jié)構(gòu)的三維(3-D)模型的3-D CAD數(shù)據(jù)來將超聲檢查系統(tǒng)的校準(zhǔn)自動化。通過基于CAD模型校準(zhǔn)，可向位置特定檢查中抽取更多數(shù)據(jù)。CAD模型數(shù)據(jù)(即，本文中也稱作“結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)”)可包括關(guān)于在包含目標(biāo)位置的區(qū)域處或中的測試對象的以下結(jié)構(gòu)特征中的一個或更多個的信息：物理尺寸、材料特性、緊固件位置、結(jié)構(gòu)異常、對測試對象的更改或修復(fù)、平均油漆厚度、隱藏縱梁、電磁效應(yīng)(EME)保護層以及一般檢查可能不考慮的其它特征。

CAD模型數(shù)據(jù)庫還包括關(guān)于所檢查的結(jié)構(gòu)的信息，該信息可用于自動地將用于檢查該區(qū)域的校準(zhǔn)超聲檢查系統(tǒng)。CAD模型包含關(guān)于檢查部位的區(qū)域中的飛機結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，包括關(guān)于下列特征中的一個或更多個的信息：(a)材料類型(平均衰減，將通過許多復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)測試來確定)；(b)材料厚度；(c)下面的結(jié)構(gòu)(可被顯示在檢查儀器上以幫助確定奇異信號)；(d)密封劑的存在(可考慮減小的后壁信號調(diào)節(jié)增益)；(e)EME層的存在；(f)平均油漆厚度；(g)緊固件位置(如果用戶處于緊固件正上方，則可就奇異信號警告用戶)；以及(h)檢查區(qū)域的修復(fù)的存在(如果CAD文件已被航空公司或其它用戶保存為最新的)。這種CAD模型數(shù)據(jù)可用于生成用于結(jié)構(gòu)的校準(zhǔn)文件并且向檢查員提供關(guān)于檢查作出明智決策所需的情景認(rèn)知。

圖11是標(biāo)識出使用定位系統(tǒng)生成校準(zhǔn)文件的方法50的步驟的流程圖。首先，利用定位系統(tǒng)確定目標(biāo)位置(即，測試對象的表面上要檢查下面的結(jié)構(gòu)的地方)(步驟52)。然后，從CAD模型數(shù)據(jù)庫服務(wù)器抽取與該目標(biāo)位置關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)(步驟54)。簡化實施方式將涉及歸于飛機上的特定區(qū)域的預(yù)制過程，然后在檢查開始時基于初始目標(biāo)位置加載所述預(yù)制過程。

仍參照圖11，可以看出結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)可用于執(zhí)行基本校準(zhǔn)或高級校準(zhǔn)(可包括基本校準(zhǔn)和附加校準(zhǔn))。在基本校準(zhǔn)中，基于相關(guān)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)選擇諸如材料、零件厚度、涂層厚度、探測頻率和柔性延遲線的校準(zhǔn)參數(shù)(步驟55)。材料類型從材料速度表設(shè)定聲音速度來設(shè)置(步驟56)。零件厚度確定畫面范圍(步驟58)。涂層厚度和柔性延遲線確定畫面延遲(步驟60)。另外，可考慮后壁信號來調(diào)節(jié)增益(步驟62)。

根據(jù)高級校準(zhǔn)方法，可通過計算機來確定諸如聚焦法則、門限、距離幅度校正(DAC)和時間補償增益(TCG)的附加校準(zhǔn)參數(shù)，利用用于處理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)軟件對所述計算機進行了編程(步驟64)?？蛇x地，針對更高級的校準(zhǔn)操作可自動地生成參考標(biāo)準(zhǔn)提示(步驟66)。在這樣的時候可可自動地向檢查員提示參考標(biāo)準(zhǔn)和給定指令。

最后，根據(jù)指定格式組織所有校準(zhǔn)參數(shù)以完成校準(zhǔn)文件(步驟68)。然后使用該校準(zhǔn)文件來校準(zhǔn)超聲檢查系統(tǒng)。

CAD模型數(shù)據(jù)的使用使得通常需要訓(xùn)練有素的非破壞性測試(NDT)檢查員的處理能夠自動化。結(jié)果，從校準(zhǔn)處理去除了一定程度的人為錯誤。由于不需要訓(xùn)練有素的NDT檢查員來執(zhí)行每一個檢查，這節(jié)省了訓(xùn)練成本并且減少了檢查時間。

另外，本公開包括根據(jù)以下條款的實施方式：

條款1：一種超聲檢查裝置，該超聲檢查裝置包括：柔性組件，其包括具有第一面和第二面的柔性超聲換能器陣列以及在聲學(xué)上耦合至所述柔性超聲換能器陣列的所述第一面的柔性延遲線基板；數(shù)據(jù)獲取模塊，其被配置為控制所述柔性超聲換能器陣列的脈沖發(fā)生和通過所述柔性超聲換能器陣列的數(shù)據(jù)獲??；全球定位系統(tǒng)接收器，其被配置為確定所述全球定位系統(tǒng)接收器的位置；收發(fā)器，其被配置為與所述數(shù)據(jù)獲取模塊和所述全球定位系統(tǒng)接收器通信；以及電池，其電耦合至所述數(shù)據(jù)獲取模塊、所述全球定位系統(tǒng)接收器和所述收發(fā)器以用于向其提供電力，其中，所述數(shù)據(jù)獲取模塊、所述全球定位系統(tǒng)接收器、所述收發(fā)器和所述電池物理地附接至所述柔性組件。

條款2：根據(jù)條款1所述的超聲檢查裝置，該超聲檢查裝置還可包括附著到所述柔性延遲線基板的背離所述柔性超聲換能器陣列的表面的部分的粘合劑。

條款3：根據(jù)條款1所述的超聲檢查裝置，其中，所述柔性組件還包括與所述柔性超聲換能器陣列的所述第二面的至少一部分交疊的柔性顯示面板，所述數(shù)據(jù)獲取模塊還被配置為從所述柔性超聲換能器陣列接收第一格式的超聲數(shù)據(jù)，將所述第一格式的所述超聲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合于顯示的第二格式的超聲數(shù)據(jù)，并且將所述第二格式的所述超聲數(shù)據(jù)發(fā)送給所述柔性顯示面板。

條款4：根據(jù)條款3所述的超聲檢查裝置，其中，所述數(shù)據(jù)獲取模塊包括：脈沖發(fā)生器-接收器電路，其電耦合以從所述柔性超聲換能器陣列接收所述第一格式的所述超聲數(shù)據(jù)；以及處理器，其被編程以將所述第一格式的所述超聲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所述第二格式的超聲數(shù)據(jù)并且控制所述柔性顯示面板顯示所述第二格式的所述超聲數(shù)據(jù)。

條款5：根據(jù)條款3所述的超聲檢查裝置，其中，所述柔性顯示面板包括聚合物基板、按照行和列布置在所述聚合物基板中或上的多個像素、以及設(shè)置在所述聚合物基板中或上并且電耦合至所述多個像素中的各個像素的多個薄膜晶體管。

條款6：根據(jù)條款5所述的超聲檢查裝置，其中，所述像素可包括相應(yīng)的有機發(fā)光二極管。

條款7：根據(jù)條款5所述的超聲檢查裝置，其中，所述像素包括液晶。

條款8：根據(jù)條款1所述的超聲檢查裝置，其中，所述數(shù)據(jù)獲取模塊、所述全球定位系統(tǒng)接收器、所述收發(fā)器和所述電池物理地附接至所述柔性延遲線基板的延伸超過所述柔性超聲換能器陣列的周邊的一部分。

條款9：根據(jù)條款1所述的超聲檢查裝置，其中，所述柔性超聲換能器陣列包括按照行和列布置的多個超聲換能器元件。

條款10：根據(jù)條款1所述的超聲檢查裝置，其中，所述柔性超聲換能器陣列包括多個相互平行的發(fā)送電極以及與所述發(fā)送電極交疊但是不與所述發(fā)送電極平行的多個相互平行的接收電極。

條款11：一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：結(jié)構(gòu)組件，其具有賦形表面；柔性組件，其附連到所述結(jié)構(gòu)組件的所述賦形表面，所述柔性組件包括具有第一面和第二面的柔性超聲換能器陣列以及具有第一面和第二面的柔性延遲線基板，所述柔性延遲線基板的所述第一面附連到所述結(jié)構(gòu)組件的所述賦形表面，所述柔性延遲線基板的所述第二面在聲學(xué)上耦合至所述柔性超聲換能器陣列的所述第一面；外部模塊，其包括電源、用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的收發(fā)器以及被配置為與所述收發(fā)器通信的數(shù)據(jù)獲取裝置；以及電纜，其將所述柔性超聲換能器陣列連接至所述數(shù)據(jù)獲取裝置，所述電纜在其相對端具有能夠聯(lián)接至所述柔性組件和所述外部模塊以及與所述柔性組件和所述外部模塊分開的插頭，其中，所述數(shù)據(jù)獲取裝置被配置為經(jīng)由所述電纜與所述柔性超聲換能器陣列通信。

條款12：根據(jù)條款11所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括顯示面板，其中，所述數(shù)據(jù)獲取裝置還被配置為控制所述顯示面板顯示通過所述柔性超聲換能器陣列獲取的超聲數(shù)據(jù)。

條款13：根據(jù)條款12所述的系統(tǒng)，其中，所述顯示面板是所述外部模塊的一部分。

條款14：根據(jù)條款12所述的系統(tǒng)，其中，所述顯示面板是所述柔性組件的一部分，所述顯示面板包括與所述柔性超聲換能器陣列的所述第二面相鄰設(shè)置的柔性顯示面板。

條款15：根據(jù)條款11所述的系統(tǒng)，其中，所述結(jié)構(gòu)組件是飛行器的一部分。

條款16：一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：結(jié)構(gòu)組件，其具有賦形表面；柔性組件，其附連到所述結(jié)構(gòu)組件的所述賦形表面的一部分，所述柔性組件包括具有第一面和第二面的柔性超聲換能器陣列以及具有第一面和第二面的柔性延遲線基板，所述柔性延遲線基板的所述第一面附連到所述結(jié)構(gòu)組件的所述賦形表面，所述柔性延遲線基板的所述第二面在聲學(xué)上耦合至所述柔性超聲換能器陣列的所述第一面；數(shù)據(jù)獲取模塊，其被配置為控制柔性超聲換能器陣列的脈沖發(fā)生和通過柔性超聲換能器陣列的數(shù)據(jù)獲??；全球定位系統(tǒng)接收器，其被配置為確定所述全球定位系統(tǒng)接收器的位置并且輸出表示該位置的位置數(shù)據(jù)；收發(fā)器，其被配置為與所述數(shù)據(jù)獲取模塊通信并且從所述全球定位系統(tǒng)接收器接收所述位置數(shù)據(jù)；以及計算機系統(tǒng)，其被編程為從所述收發(fā)器接收所述位置數(shù)據(jù)，然后生成或檢索包含校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)文件，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)是所述結(jié)構(gòu)組件在所述賦形表面的所述部分下面的一部分的材料性質(zhì)的函數(shù)。

條款17：根據(jù)條款16所述的系統(tǒng)，其中，所述柔性組件還包括與所述柔性超聲換能器陣列的所述第二面相鄰設(shè)置的柔性顯示面板。

條款18：根據(jù)條款16所述的系統(tǒng)，其中，所述結(jié)構(gòu)組件是飛行器的一部分。

條款19：一種校準(zhǔn)超聲檢查裝置的方法，該方法包括以下步驟：(a)存儲結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)，該結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)將結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)表示為在所述結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)系中的位置的函數(shù)；(b)將柔性超聲檢查裝置附接到所述結(jié)構(gòu)的一部分的表面，其中，所述柔性超聲檢查裝置包括柔性基板、附接到所述柔性基板的二維柔性超聲換能器陣列、以及附接到所述柔性基板的全球定位系統(tǒng)接收器；(c)利用所述全球定位系統(tǒng)接收器獲取位置數(shù)據(jù)，所述位置數(shù)據(jù)表示所述全球定位系統(tǒng)接收器的位置；(d)將所獲取的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給在遠程位置處的計算機系統(tǒng)；(e)確定所述柔性超聲檢查裝置在所述結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)系中的位置；(f)檢索結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)，該結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)表示接近所述柔性超聲檢查裝置在所述結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)系中的所述位置的所述結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)；(g)生成或檢索包含校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)文件，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)是表示所述結(jié)構(gòu)的與所述柔性超聲檢查裝置的位置接近的所述一部分的材料性質(zhì)的所述檢索的結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)的函數(shù)；(h)將校準(zhǔn)文件發(fā)送給被配置為與所述柔性超聲換能器陣列通信的數(shù)據(jù)獲取模塊；以及(i)利用來自所述校準(zhǔn)文件的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來校準(zhǔn)所述數(shù)據(jù)獲取模塊。

條款20：一種對結(jié)構(gòu)中的多個部位進行超聲檢查的方法，該方法包括以下步驟：(a)將第一柔性超聲檢查裝置附接到所述結(jié)構(gòu)的第一部分的表面，其中，所述第一柔性超聲檢查裝置包括第一柔性基板以及附接到第一柔性基板的第一二維柔性超聲換能器陣列；(b)將第二柔性超聲檢查裝置附接到所述結(jié)構(gòu)的第二部分的表面，其中，所述第二柔性超聲檢查裝置包括第二柔性基板以及附接到第二柔性基板的第二二維柔性超聲換能器陣列；(c)經(jīng)由電纜將將模塊連接到第一柔性超聲檢查裝置，其中，所述模塊包括脈沖發(fā)生器/接收器電路，該脈沖發(fā)生器/接收器電路在檢查所述結(jié)構(gòu)的第一部分期間被配置為控制第一柔性超聲換能器陣列的探查和數(shù)據(jù)獲取，并且還在檢查所述結(jié)構(gòu)的第二部分期間被配置為控制第二柔性超聲換能器陣列的探查和數(shù)據(jù)獲??；(d)在所述模塊連接至第一柔性超聲檢查裝置的同時控制第一柔性超聲換能器陣列探查所述結(jié)構(gòu)的第一部分并從所述結(jié)構(gòu)的第一部分獲取數(shù)據(jù)；(e)在步驟(d)完成之后將電纜與第一柔性超聲檢查裝置斷開連接；(f)經(jīng)由電纜將所述模塊連接至第二柔性超聲檢查裝置；以及(g)在所述模塊連接至第二柔性超聲檢查裝置的同時控制第二柔性超聲換能器陣列探查所述結(jié)構(gòu)的第二部分并從所述結(jié)構(gòu)的第二部分獲取數(shù)據(jù)。

條款21：根據(jù)條款20所述的方法，該方法還包括：(h)在步驟(g)完成之后將電纜與第二柔性超聲檢查裝置斷開連接；以及(i)在稍后的時間重復(fù)步驟(c)至(h)，其中，在步驟(i)之前不移除附接到所述結(jié)構(gòu)的第一部分和第二部分的表面的第一柔性超聲檢查裝置和第二柔性超聲檢查裝置。

盡管參照各種實施方式描述了設(shè)備和方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離本的教導(dǎo)的情況下，可進行各種改變，并且可對其元件進行等同置換。另外，可進行許多修改以使得本文所公開的概念和對實踐的削減適于特定情況。因此，旨在權(quán)利要求所涵蓋的主題不限于所公開的實施方式。

如權(quán)利要求中所用，術(shù)語“計算機系統(tǒng)”應(yīng)該被廣義地解釋為涵蓋具有至少一個計算機或處理器的系統(tǒng)，其可具有通過網(wǎng)絡(luò)或總線通信的多個計算機或處理器。如前句中所用，術(shù)語“計算機”和“處理器”均表示包括至少一個處理單元(例如，中央處理單元、集成電路或算術(shù)邏輯單元)的裝置。

以下闡述的方法權(quán)利要求不應(yīng)被解釋為要求這里所敘述的步驟按照字母順序(權(quán)利要求中的任何字母順序僅出于引用先前敘述的步驟的目的而使用)或者按照敘述它們的順序執(zhí)行。它們也不應(yīng)被解釋為排除兩個或更多個步驟的任何部分同時或交替地執(zhí)行。