專(zhuān)利名稱(chēng)：換能器設(shè)備和用于組裝換能器設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中公開(kāi)的主題涉及滾筒換能器(roller transducer),并且特別地涉及用于滾筒換能器設(shè)備的重量減小裝置。
背景技術(shù)：
滾筒換能器，并且具體而言超聲滾筒換能器，可以用于提供將被檢查裂紋或退化的部件或零件的圖像。對(duì)于超聲滾筒換能器，該設(shè)備的圓柱形旋轉(zhuǎn)部分常常填充有流體，例如水，其中，流體使得從設(shè)備內(nèi)的換能器單元到正檢測(cè)的部件的超聲信號(hào)的通信成為可能。在很多情況下，滾筒換能器是手持設(shè)備，使用者人工地滾動(dòng)該設(shè)備而產(chǎn)生部件的圖像。由于設(shè)備的重量和重復(fù)的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，設(shè)備的人工移動(dòng)可能導(dǎo)致使用者疲勞和減小的產(chǎn)率
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種換能器設(shè)備，其包括中心區(qū)段、設(shè)置在中心區(qū)段中的換能器以及安裝至中心區(qū)段用于相對(duì)旋轉(zhuǎn)的管狀部件，換能器配置成發(fā)送或接收信號(hào)，其中，流體設(shè)置在管狀部件中。該設(shè)備還包括設(shè)置在管狀部件內(nèi)部而占據(jù)管狀部件內(nèi)的體積的重量減小裝置，其中，重量減小裝置配置成提供經(jīng)由流體從換能器到管狀部件的傳輸路徑。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用于組裝換能器設(shè)備的方法，其中，該方法包括形成具有第一密度的重量減小裝置；將重量減小裝置設(shè)置在換能器設(shè)備的中心區(qū)段上；以及將管狀部件設(shè)置在重量減小裝置周?chē)Ｔ摲椒ㄟ€包括將流體設(shè)置在管狀部件內(nèi)，其中，流體具有比第一密度更大的第二密度。根據(jù)下面結(jié)合了附圖的描述，這些和其它的優(yōu)點(diǎn)及特征將變得更加顯而易見(jiàn)。


作為說(shuō)明書(shū)的結(jié)論，在權(quán)利要求中特別地指出并明確地主張了視為本發(fā)明的主題。根據(jù)下面結(jié)合了附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它的特征及優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，在附圖中
圖I是示例性的滾筒換能器設(shè)備的側(cè)視 圖2是大致沿著圖I中的線(xiàn)2-2截取的示例性的滾筒換能器設(shè)備的截面?zhèn)纫晥D；以及 圖3是大致沿著圖I中的線(xiàn)3-3截取的示例性的滾筒換能器設(shè)備的截面端視圖。詳細(xì)的描述參考附圖以示例的方式解釋了本發(fā)明的實(shí)施例，連同優(yōu)點(diǎn)和特征。構(gòu)件列表
100 換能器設(shè)備 102 圓柱形部件 104 中心區(qū)段 106 軸200換能器
202重量減小裝置
204壁
206腔
208換能器面
300空心部分
302信號(hào)路徑腔？
304輻條 306位置。
具體實(shí)施例方式圖I是示例性的滾筒換能器設(shè)備100的側(cè)視圖。滾筒換能器設(shè)備100包括管狀部件102，其可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在中心區(qū)段104周?chē)虬惭b至該中心區(qū)段，從而允許管狀部件102的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。中心區(qū)段104包括軸106，其配置成聯(lián)接至框架(未顯示)，用于將被檢查的材料、部件或零件之上的滾筒換能器設(shè)備100的引導(dǎo)?？蚣芸梢允桥渲贸扇菁{管狀部件102并允許部件相對(duì)于該框架的移動(dòng)的任何合適的結(jié)構(gòu)。示例性的框架包括把柄，以使將被檢測(cè)的部件的表面之上的換能器設(shè)備的操作成為可能。另外，示例性的框架包括合適的電子器件和硬件，以將信號(hào)和功率傳輸至換能器設(shè)備，其中，電子器件經(jīng)由合適的連接(例如經(jīng)由至少部分地位于軸106內(nèi)的電導(dǎo)線(xiàn))而聯(lián)接并被引至中心區(qū)段104。示例性管狀部件102經(jīng)由合適的機(jī)構(gòu)安裝至中心區(qū)段104，用于旋轉(zhuǎn)，從而使得當(dāng)換能器設(shè)備100滾動(dòng)越過(guò)正被檢測(cè)的部件時(shí)管狀部件102相對(duì)于中心區(qū)段104的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)成為可能。在實(shí)施例中，軸106聯(lián)接至框架和中心區(qū)段104，同時(shí)管狀部件102由合適的裝置(例如支承組件)聯(lián)接至中心區(qū)段104，以允許管狀部件102旋轉(zhuǎn)。換能器設(shè)備100包括超聲換能器與相關(guān)的硬件和電路，其配置成通過(guò)將超聲波傳輸至物體中并探測(cè)來(lái)自部件內(nèi)的波的反射(或“回波”)而提供關(guān)于部件的狀況或特性的信息。在換能器系統(tǒng)中，電子器件和相關(guān)的硬件可以聯(lián)接至換能器設(shè)備100，以發(fā)送、接收及處理與所探測(cè)的超聲波相應(yīng)的信號(hào)。此外，軟件和/或固件可以在電子器件上運(yùn)行，以分析波并確定在檢測(cè)部件中是否有缺陷或裂紋。通過(guò)傳輸已知特性(即，頻率、振幅等)的超聲波穿過(guò)該部件，如果它通過(guò)該部件反射的話(huà)，系統(tǒng)能夠通過(guò)分析波的變化而探測(cè)異常。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，在飛機(jī)零件之上人工地滾動(dòng)換能器設(shè)備100，以檢查零件的裂紋、材料脫層以及/或者材料退化。在其它實(shí)施例中，換能器設(shè)備100包括用于非破壞性零件檢查的其它合適的換能器，例如電磁傳感器。圖2是示例性的滾筒換能器設(shè)備100的截面?zhèn)纫晥D。換能器設(shè)備100包括中心區(qū)段104中的換能器200(或“換能器單元”)和設(shè)置在中心區(qū)段104的大部分周?chē)闹亓繙p小裝置202。管狀部件102設(shè)置在重量減小裝置202周?chē)?，并且包括?04。流體設(shè)置在管狀部件102內(nèi)的腔206中，其中，流體適合用于到達(dá)和來(lái)自換能器200的面208的超聲波的通信。在一實(shí)施例中，管狀部件102包括基本柔性且空心的管狀部件，其中，管狀部件的至少一部分是柔性的。管狀部件102的柔性部分可以稱(chēng)為胎。在另一實(shí)施例中，管狀部件102是基本剛性的。類(lèi)似于用于車(chē)輛的胎，當(dāng)圓柱形部件滾動(dòng)越過(guò)將被檢測(cè)的部件時(shí)，形成了接觸面(contact patch)。接觸面提供了表面區(qū)域，將超聲波傳輸至該表面區(qū)域中，以檢測(cè)部件。流體和限定圓柱形部件的腔206的表面限定了針對(duì)超聲波的有極小扭曲(distortion)的傳輸路徑。示例性管狀部件102的至少一部分包括合適的彈性材料，例如彈性體、氨基甲酸酯或橡膠。在其它實(shí)施例中，管狀部件102可以是配置成使得能夠滾過(guò)將被檢查的表面的多邊部件(例如，6-16邊的部件)。設(shè)置在管狀部件102和腔206內(nèi)的流體是合適的漿、油或液體，例如水溶液或水。換能器200包括合適的電路，以發(fā)送及接收超聲波。示例性的換能器200包括一列超聲換能器，其中，該列換能器布置成發(fā)送及/或接收處于所選的模式的超聲波。此外，該列換能器可以是多路復(fù)用的，并且/或者使用相控陣技術(shù)而集中于檢測(cè)部件的所選部分。重量減小裝置202配置成代替可能包含在管狀部件102內(nèi)的流體的一部分。重量減小裝置202的總密度小于流體的密度，從而減小了換能器裝置100的總重量。因此，重量減小裝置202設(shè)置在管狀部件102內(nèi)部而占據(jù)管狀部件102內(nèi)部的體積，以代替否則將占 據(jù)該體積的流體。在一個(gè)實(shí)施例中，重量減小裝置202包括基本空心的密封的部件，其填充有諸如空氣的氣體。重量減小裝置202可以由耐用的輕質(zhì)材料構(gòu)成的一個(gè)或更多零件形成，所述材料例如為塑料或聚合物材料。在其它實(shí)施例中，重量減小裝置202包括基本實(shí)心的輕質(zhì)復(fù)合材料，例如聚合物或閉孔泡沫。重量減小裝置202具有合適的幾何結(jié)構(gòu)，以暴露換能器面208的至少一部分，從而允許超聲波穿過(guò)設(shè)置在管狀部件102中的流體的傳輸。如圖3所示，重量減小裝置202的示例性幾何結(jié)構(gòu)包括大致C形的橫截面。用于重量減小裝置202的其它幾何結(jié)構(gòu)可以包括V形、半圓或任何其它合適的幾何結(jié)構(gòu)，以使從管狀部件102內(nèi)部的換能器200發(fā)送信號(hào)同時(shí)減小換能器設(shè)備202內(nèi)的流體的量成為可能。在實(shí)施例中，重量減小裝置202的幾何結(jié)構(gòu)可以基于具體應(yīng)用細(xì)節(jié)來(lái)選擇，例如檢查期間的滾動(dòng)速度、檢測(cè)部件表面特性或者使用期間的設(shè)備定向。重量減小裝置202聯(lián)接至中心區(qū)段104的靜止部分，其中，靜止部分包括換能器200和軸106。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，重量減小裝置202相對(duì)于換能器200是靜止的，以確保到達(dá)和來(lái)自換能器的聲音信號(hào)到正檢查的部件的不堵塞的傳輸。在其它實(shí)施例中，重量減小裝置202相對(duì)于換能器200是浮動(dòng)的或不靜止的。重量減小裝置202包括空心部分或腔300，其可以填充有氣體或合適的輕質(zhì)材料。另外，重量減小裝置300可以具有施加給腔300的真空，以移除裝置內(nèi)的氣體的至少一部分，從而進(jìn)一步減小重量。所描繪的重量減小裝置202聯(lián)接至中心區(qū)段104的不旋轉(zhuǎn)部分，并且配置成暴露換能器面208的至少一部分，從而使得聲音信號(hào)在重量減小裝置202中穿過(guò)設(shè)置在腔302中的流體的通信成為可能。因此，該布置使得聲音信號(hào)經(jīng)由流體沿著腔302從換能器200到壁204的內(nèi)表面的傳輸成為可能。形成腔302的壁可以是平行的，或者可以相對(duì)于彼此成某一角度。腔302的幾何結(jié)構(gòu)和腔深度可以根據(jù)應(yīng)用或期望的聲音路徑而改變，以減小超聲波傳輸?shù)母缮婧头瓷洹Ｊ纠缘闹亓繙p小裝置202包括輻條304，其配置成使得當(dāng)管狀部件102被按壓靠著檢測(cè)部件的表面而變形時(shí)裝置和管狀部件102之間的沿著腔206的流體連通成為可能。輻條304使得在沒(méi)有重量減小裝置202和管狀部件102之間的干涉的情況下，變形的部件的滾動(dòng)移動(dòng)成為可能。如所描繪的，流體設(shè)置在圍繞重量減小裝置202的腔206和302中，其中，管狀部件102基本上包封該裝置，因而當(dāng)管狀部件102圍繞中心區(qū)段104和換能器200旋轉(zhuǎn)時(shí)，密封設(shè)備內(nèi)的流體。在一個(gè)實(shí)施例中，中心區(qū)段104和換能器200的一部分可以延伸至腔302中，到達(dá)位置306，其中，位置306和壁204之間的距離減小，從而為超聲波提供了更短的傳輸路徑。當(dāng)換能器200的至少一部分位于位置306中時(shí)，重量減小裝置202可以放置成與換能器面208相對(duì)，從而進(jìn)一步減小設(shè)備的重量。在實(shí)施例中，重量減小裝置202相對(duì)于中心區(qū)段104是浮動(dòng)的，并且包括用于相對(duì)于中心區(qū)段104維持對(duì)齊的幾何結(jié)構(gòu)和/或權(quán)重，以提供傳輸路徑和針對(duì)換能器面208的暴露。在實(shí)施例中，相對(duì)于流體(例如，水 )密度更低的重量減小裝置202將換能器設(shè)備100的重量減小了大約10%至大約80%，取決于設(shè)備和所使用材料的尺寸。與沒(méi)有重量減小裝置的裝置相比，帶有大約2英寸至大約5英寸的直徑的示例性設(shè)備可以具有大約10%至大約30%的重量減小。與沒(méi)有重量減小裝置的裝置相比，帶有大約10英寸至大約16英寸的直徑的示例性設(shè)備可以具有大約50%至大約80%的重量減小。因此，換能器設(shè)備100的減小的重量增加了產(chǎn)率、效率和安全性，以及使用該設(shè)備的檢查過(guò)程的人機(jī)工程實(shí)用性。制作換能器設(shè)備100的示例性步驟可以包括以下內(nèi)容。將換能器200放置在設(shè)備的框架上。將重量減小裝置202設(shè)置在換能器周?chē)?，其中，重量減小裝置202暴露換能器面208，以提供到達(dá)和來(lái)自該面的傳輸路徑。將管狀部件204放置在重量減小裝置202周?chē)?，其中，管狀部?04的至少一部分是柔性的，以允許管狀部件204滾動(dòng)越過(guò)檢測(cè)部件的表面。此外，管狀部件204、重量減小裝置202以及換能器200布置成提供從換能器面208直接到檢測(cè)部件的表面的傳輸路徑。最后，流體設(shè)置在管狀部件204內(nèi)并圍繞重量減小裝置202，其中，流體允許超聲波的傳輸，而沒(méi)有實(shí)質(zhì)的反射或阻塞。雖然已經(jīng)結(jié)合僅僅有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)容易懂得，本發(fā)明不限于這樣的公開(kāi)的實(shí)施例。而是，能夠修改本發(fā)明，以合并迄今未描述但是與本發(fā)明的精神和范圍相稱(chēng)的任何數(shù)量的變型、變更、替代或者等同布置。另外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)懂得，本發(fā)明的方面可以?xún)H僅包括所述實(shí)施例中的一些。因此，本發(fā)明不被視為由前述描述限制，而是僅僅由所附的權(quán)利要求的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種換能器設(shè)備,包括 中心區(qū)段(104)； 換能器(200)，設(shè)置在所述中心區(qū)段(104)中，所述換能器(200)配置成發(fā)送或接收信號(hào); 管狀部件(102)，安裝至所述中心區(qū)段(104)，用于相對(duì)旋轉(zhuǎn)； 流體，設(shè)置在所述管狀部件(102)中；以及 重量減小裝置(202)，設(shè)置在所述管狀部件(102)內(nèi)部而占據(jù)所述管狀部件(102)內(nèi)的體積，其中，所述重量減小裝置(202)配置成提供經(jīng)由所述流體從所述換能器(200)到所述管狀部件(102)的傳輸路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述重量減小裝置(202)聯(lián)接至相對(duì)于所 述中心區(qū)段(104)靜止的部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述管狀部件(102)配置成圍繞所述重量減小裝置(202)和所述中心區(qū)段(104)旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述管狀部件(102)包括大致基本柔性且空心的管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述重量減小裝置(202)具有第一密度，而所述流體具有第二密度，其中，所述第一密度小于所述第二密度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述重量減小裝置(202)配置成包圍所述中心區(qū)段(104)的至少一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述重量減小裝置(202)配置成暴露所述換能器(200)的面部分(208)。
8.一種用于組裝換能器設(shè)備的方法，所述方法包括 形成具有第一密度的重量減小裝置(202)； 將所述重量減小裝置(202)設(shè)置在所述換能器設(shè)備的中心區(qū)段(104)上； 將管狀部件(102)設(shè)置在所述重量減小裝置(202)周?chē)?；以? 將流體設(shè)置在所述管狀部件(102)內(nèi)，其中，所述流體具有比所述第一密度更大的第——滋擇
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，設(shè)置所述重量減小裝置(202)包括使所述重 量減小裝置(202)在所述中心區(qū)段(104)上定向，以提供經(jīng)由所述流體從所述換能器(200)到所述管狀部件(102)的傳輸路徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，形成所述重量減小裝置(202)包括使空心聚合物部件成型。
全文摘要
本發(fā)明涉及換能器設(shè)備和用于組裝換能器設(shè)備的方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種換能器設(shè)備，其包括中心區(qū)段、設(shè)置在中心區(qū)段中的換能器以及安裝至中心區(qū)段用于相對(duì)旋轉(zhuǎn)的管狀部件，換能器配置成發(fā)送或接收信號(hào)，其中，流體設(shè)置在管狀部件中。該設(shè)備還包括設(shè)置在管狀部件內(nèi)部而占據(jù)管狀部件內(nèi)的體積的重量減小裝置，其中，重量減小裝置配置成提供經(jīng)由流體從換能器到管狀部件的傳輸路徑。
文檔編號(hào)G01N29/22GK102788846SQ20121015351
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者D.E.哈肯伯格, R.C.沙菲爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司