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原文传递用于可视化损伤或不规则性的激光超声扫描

专利名称：	用于可视化损伤或不规则性的激光超声扫描
摘要：	本发明涉及用于可视化损伤或不规则性的激光超声扫描。方法和系统可以被配置为整合来自位于测试样本上的固定无损检测传感器的数据和来自测试样本的激光超声扫描的数据，以便在测试样本的机械应力测试期间实时监测和跟踪测试样本中的损伤和应力指示。来自激光超声扫描的数据可以识别测试样本内未由应力分析预测到的紧急关注区域，并进一步允许考虑到紧急关注区域来重新配置测试计划，而无需停止测试。可以在整个测试样本上执行激光超声扫描，其中在紧急关注区域上执行高分辨率扫描。因此，可以在经历结构测试的测试样本中实时(例如，随着生长的传播)地测量、识别和跟踪测试样本中的应力指示或应力效应。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	美国;US
申请人：	波音公司
发明人：	郑-贝奥姆·因;加里·E·乔治森;威廉·保罗·莫策
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910132653.8
公开号：	CN110186849A
代理机构：	北京康信知识产权代理有限责任公司
代理人：	梁丽超
分类号：	G01N21/17(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	美国伊利诺斯州
主权项：	1.一种测试测试样本(30)的方法，所述方法包括：利用相对于所述测试样本(30)固定的固定无损检测(NDI)传感器监测所述测试样本(30)，其中，所述固定NDI传感器(32)被配置为监测所述测试样本(30)中或所述测试样本(30)上的损伤指示，并且其中，所述固定NDI传感器(32)被配置为产生与所述测试样本(30)相关的固定传感器数据(84)；使用激光超声设备扫描所述测试样本(30)的至少一部分，从而产生所述测试样本(30)内的应力效应的第一激光超声扫描，其中，所述激光超声设备定位为远离所述测试样本(30)；存储所述第一激光超声扫描；机械地测试所述测试样本(30)；在机械地测试所述测试样本(30)期间，执行所述测试样本(30)内的应力效应的多次后续的相应激光超声扫描；存储所述测试样本(30)的每次后续的相应激光超声扫描；将所述测试样本(30)的每次后续的相应激光超声扫描与所述测试样本(30)的先前的相应激光超声扫描进行比较；并且将来自所述第一激光超声扫描的扫描数据(84)与来自所述固定NDI传感器(32)的固定传感器数据(84)整合。 2.根据权利要求1所述的方法，其中，扫描所述测试样本(30)的所述至少一部分以产生所述第一激光超声扫描包括：扫描大致整个所述测试样本(30)。 3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，整合扫描数据(84)和固定传感器数据(84)包括：响应于所述扫描数据(84)和所述固定传感器数据(84)，在不停止机械测试的情况下重新配置所述机械测试。 4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，执行多次后续的相应激光超声扫描包括：扫描所述测试样本(30)的与预测应力部位的多个位置相对应的多个部分。 5.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：确定一个或多个紧急关注区域；并且其中，执行多次后续的相应激光超声扫描包括扫描所述测试样本(30)的与相应紧急关注区域相对应的一部分。 6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括执行所述一个或多个紧急关注区域的高分辨率激光超声扫描，其中，所述高分辨率激光超声扫描包括高密度全波形扫描。 7.根据权利要求6所述的方法，其中，扫描所述测试样本(30)的所述至少一部分以产生所述第一激光超声扫描以第一分辨率来执行，其中，执行所述一个或多个紧急关注区域的所述高分辨率激光超声扫描以第二分辨率来执行，并且其中，所述第二分辨率大于所述第一分辨率。 8.根据权利要求5所述的方法，其中，确定所述一个或多个紧急关注区域包括将所述测试样本(30)的每次后续的相应激光超声扫描与先前的相应激光超声扫描进行比较、以及基于来自一个或多个所述固定NDI传感器(32)的数据(84)进行三角测量中的一项或多项。 9.根据权利要求5所述的方法，其中，扫描所述测试样本(30)的所述至少一部分和执行多次后续的相应激光超声扫描包括检测贯穿所述测试样本(30)的深度的损伤起始和生长。 10.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括映射所述测试样本(30)的响应以进行机械测试。 11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，使用所述激光超声设备扫描所述测试样本(30)的所述至少一部分包括生成脉冲激光束并朝向所述测试样本(30)引导所述脉冲激光束，从而在所述测试样本(30)内产生局部加热膨胀区域并生成所得到的超声波。 12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：从所述激光超声设备发射检测激光束；将所述检测激光束投射到所述测试样本(30)的表面上；并且检测由于所述超声波导致的所述检测激光束的变化。 13.根据权利要求1或2所述的方法，其中，执行多次后续的相应激光超声扫描以及比较每次后续的相应激光超声扫描是实时执行的。 14.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：安装所述固定NDI传感器(32)；其中，安装所述固定NDI传感器(32)包括在所述测试样本(30)的表面上安装间隔开的多个固定NDI传感器(32)，其中，多个所述固定NDI传感器(32)位于所述测试样本(30)的预期在所述测试样本(30)的机械测试期间最有可能经受最高应力的相应区域中。 15.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述固定NDI传感器(32)包括超声换能器，所述超声换能器在所述测试样本(30)中产生A扫描、板波以及表面波中的一项或多项，并且其中，所述方法进一步包括：使用所述固定NDI传感器(32)生成声波，以在内部探测所述测试样本(30)；并且控制所述声波的频率。 16.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：在机械地测试所述测试样本(30)期间，监测所述固定传感器数据(84)；将所述固定传感器数据(84)与预期信号值进行比较；并且识别与来自相应的固定NDI传感器(32)的不同于所述预期信号值的固定传感器数据(84)相对应的所述测试样本(30)的位置。 17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括针对与预期不同的任何信号或者在所述测试样本(30)的未被预测为应力部位的区域中监测一个或多个远距离宽场传感器。 18.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括实时测量、识别和跟踪所述测试样本(30)中的损伤指示。 19.一种用于测试测试样本(30)的系统，所述系统包括：所述测试样本(30)；远离所述测试样本(30)定位的激光超声设备，其中，所述激光超声设备被配置为在所述测试样本(30)处生成并引导激光束，从而在所述测试样本(30)内产生多个超声波，其中，所述激光超声设备被进一步配置为产生检测激光束并测量由于所述多个超声波导致的所述检测激光束的变化，并且其中，所述激光超声设备被进一步配置为在所述测试样本(30)的机械测试期间周期性地扫描所述测试样本(30)的至少一部分，并产生所述测试样本(30)内的应力效应的相应激光超声扫描；固定到所述测试样本(30)并在所述测试样本(30)的表面上间隔开的多个固定NDI传感器(32)，其中，每个相应的固定NDI传感器(32)被配置为产生与所述测试样本(30)的对应于相应的所述固定NDI传感器(32)的相应位置相关的固定传感器数据(84)；以及处理器，被配置为将来自多个所述固定NDI传感器(32)和来自由所述激光超声设备产生的相应激光超声扫描的数据(84)整合，以在所述测试样本(30)的机械测试期间监测或检查所述测试样本(30)。 20.根据权利要求19所述的系统，进一步包括被配置为机械地测试所述测试样本(30)的机械应力夹具，其中，多个所述固定NDI传感器(32)中的至少一个包括声发射传感器、PZT换能器、NDI传感器(32)、超声换能器、粘合PZT传感器、光纤传感器、远距离热成像系统、应力计以及应变计中的至少一项，并且其中，多个所述固定NDI传感器(32)中的至少一个包括超声换能器，所述超声换能器在所述测试样本(30)中产生A扫描、板波以及表面波中的至少一项。
所属类别：	发明专利