JP2008510977A - 少なくとも１つの圧電性フィルムを使用し透過によって超音波イメージを形成するためのシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの圧電フィルムを使用して、透過によって超音波イメージを形成するためのシステムに関するものである。本発明によるシステムは、超音波送信器（１６）と超音波受信器とを具備し、これらは、対象物（１０）の両側に配置されている。本発明においては、送信器は、可動とされ、位置がエンコードされ、受信器は、少なくとも１つの圧電性フィルム（１４）を備えている。システムは、さらに、電子手段（２０）を具備し、この電子手段（２０）は、圧電性フィルムが超音波を受領した時にはこの圧電性フィルムによって提供される電気信号を処理することができ、これにより、対象物の超音波イメージを形成することができる。

Description

本発明は、透過によって超音波イメージを形成するシステムに関するものである。

本発明は、とりわけ、例えば機械部品といったような対象物の非破壊検査に適用することができる。

非破壊検査の分野においては、超音波技術は、周知である。そのような技術の実施のために、様々なイメージ形成手段が存在する。

公知の方法において、反射による超音波検査の分野においては、単一の超音波センサを使用し、そして、そのセンサの位置を、例えばアームまたは傾斜路を有した機械的システムを介してエンコードし、これにより、検査対象部分の『イメージ』を再転写することができる。この場合、検査対象部分に対してのセンサの与えられた位置に関して、超音波反射の振幅または移動時間を決定する。

透過による超音波検査の分野においては、互いに離間して配置された超音波送信器および超音波受信器の使用方法が、公知である。すなわち、それらは、検査対象部分の両側に配置される。この場合、送信器と受信器とは、位置をエンコードし得る機械的システムを介して、検査対象部分の両側において同時に駆動される。

超音波イメージ形成システムは、任意のタイプの超音波検査に関して存在する。例えば、侵入的な検査や、接触による検査や、ウォータジェットによる検査や、空気を介した結合による検査や、レーザーによる検査や、電気的−磁気的−音響トランスデューサ（ＥＭＡＴ）を介した検査、に関して存在する。

しかしながら、透過による超音波検査は、多くの場合、実行不可能である。なぜなら、非常に多くの場合、検査対象をなす領域にアクセスすることが困難であって、そのような検査技術を実行することが困難であるからである。なお、本出願人の知る限りにおいては、本出願に関連性を有する先行技術文献は存在しない。

本発明の目的は、上記様々な欠点を克服することである。

本発明の目的は、透過によって対象物の超音波イメージを形成するためのシステムであって、このシステムは、超音波送信器と、超音波受信器と、を具備し、これら超音波送信器および超音波受信器が、対象物の両側に配置され、このシステムは、
−送信器が、対象物に対して移動可能とされているとともに、位置がエンコードされ得るものとされ、
−受信器が、対象物に対して静止しているとともに、少なくとも１つの圧電性フィルムを備え、
−システムが、さらに、電子手段を具備し、この電子手段が、圧電性フィルムが超音波を受領した時にはこの圧電性フィルムによって提供される電気信号を処理することができ、これにより、対象物の超音波イメージを形成し得るものとされていることを特徴としている。

本発明によるシステムの特定の第１実施形態においては、圧電性フィルムは、支持体上に配置される。

本発明によるシステムの特定の第２実施形態においては、圧電性フィルムは、対象物の第１面上に配置され、超音波送信器は、第１面とは反対側に位置した第２面に対して対向しつつ、移動可能とされる。

本発明によるシステムは、互いに並置された複数の圧電性フィルムを具備することができ、これにより、超音波イメージを形成する表面を増大させることができる。

本発明によるシステムの好ましい実施形態においては、各圧電性フィルムは、ＰＶＤＦタイプまたはコポリマータイプのものとされる。

本発明の他の目的や特徴点や利点は、添付図面を参照しつつ、本発明を何ら限定するものではなく単なる例示としての好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことにより、明瞭となるであろう。

本発明による超音波イメージ形成システムにおいては、好ましくはＰＶＤＦタイプまたはコポリマータイプのものといったような圧電性フィルムを使用する。ＰＶＤＦという略語が、ポリフッ化ビニリデンを表していることを思い起こされたい。

そのようなシステムは、例えば検査対象領域に対するアクセス性という問題のためにおよび／またはロボティックスの問題のためにおよび／またはイメージ形成システムの設定の問題のために検査の実施が困難であるような場合でもあるいは検査の実施が不可能でさえあるような場合でも、超音波の透過による検査の実施を可能とする。

使用される圧電性フィルムは、タンク内に配置されたガラスプレートとし得るようなあるいは他の任意の剛直な表面上に配置されたガラスプレートし得るような支持体上に配置される、あるいは、検査対象部分の面上に直接的に載置される。

このフィルムは、超音波受信器として使用され、超音波検査装置に対して接続される。

位置がエンコードされ得る適切なシステムによって、超音波透過（例えば、接触によって、ＥＭＡＴを使用して、侵入的に、空気を介した結合によって、または、レーザーによって）が、得られる。

よって、超音波受信器からの物理量を、すなわち、圧電性フィルムからの物理量を、超音波透過ポイントのすべての位置に対して、関連づける。これにより、検査対象部分のイメージを形成することができる。

そのようなイメージ形成のサイズは、当然のことながら、使用している圧電性フィルムのサイズによって、および／または、超音波送信器によって検査対象部分を走査するシステムによって、制限される。

検査対象をなす表面積を増大させ得るよう、複数の圧電性フィルムを使用することができ、これらフィルムは、例えば上記支持体上に並置することによってあるいは検査対象部品の面上において互いに並べて接着することによってといったようにして、互いに横に並べて配置することができる。

図１および図２の例は、上述のことを概略的に図示している。

本発明によるシステムの例は、図１に概略的に図示されている。図１の例は、侵入的な透過による超音波検査に関するものである。

図１においては、水４によって充填されたタンク２が示されている。ガラスプレート６が、支持体８を介して、タンク２の底部上において水平方向に配置されている。

検査対象部分１０が、支持体１２を介して、ガラスプレート６上に配置されている。この場合、検査対象部分１０の底面とガラスプレート６の上面との間には、ギャップが存在している。

ＰＤＶＦタイプのあるいはコポリマータイプの圧電性フィルム１４が、ガラスプレート６に対して当接した状態で、ギャップ内に配置されている。したがって、ガラスプレートと同様に、フィルムは、検査対象部分１０に対して、位置関係が固定されている（すなわち、静止している）。

超音波音送信器１６が、検査対象部分１０の上面に対して対向した状態で、水中に配置されている。超音波送信器１６は、駆動手段１８に対して連結されている。駆動手段１８は、検査対象部分に対向させた状態で超音波送信器１６を移動させることができ、超音波ビームによって検査対象部分を走査することができる。

駆動手段１８を使用することにより、常に、超音波送信器１６の位置を知ることができる。これにより、超音波送信器１６は、変位に関してエンコードされる（位置がエンコードされると言うこともできる）。

よって、超音波送信器のすべての位置において、この送信器からの超音波ビームは、検査対象部分１０と相互作用し、圧電性フィルム１４は、この検査対象部分を透過した超音波を検出するとともに、送信器１６の位置に関連した電気信号を提供する。

電子制御処理手段２０が設けられており、この手段は、
−駆動手段１８と超音波送信器１６とを制御することができ、
−圧電性フィルム１４によって伝達された電気信号を受領することができ、
−受領した電気信号を処理することができ、これにより、検査対象部分の超音波イメージを形成することができる。

電子制御処理手段２０には、表示手段２２が付設されている。表示手段２２により、得られた超音波イメージを見ることができる。

図２は、本発明の他の例を概略的に示している。図２の例は、透過および接触によって検査対象部分の超音波検査を可能としている。

この場合、超音波送信器および超音波受信器（圧電性フィルム）は、検査対象部分の両側に配置されている。そして、受信器は、検査対象部分に対して接触している。

図２に示す例においては、検査対象部分２４は、横断面形状においてチューブ形状のものとされている。圧電性フィルム２６は、検査対象をなす領域において、このチューブの内壁に対して接着されている。

超音波プローブ２８が、超音波送信器として使用される。このプローブ２８は、駆動手段３０に対して連結されている。駆動手段３０により、検査対象をなす領域の全体にわたって、圧電性フィルムと対向させつつ、チューブの外壁上を移動させることができる。また、駆動手段３０により、プローブの位置を観測することができる。したがって、この場合にも、プローブは、その位置がエンコードされる。

電子制御処理手段３２が設けられており、この手段は、
−駆動手段３０および超音波プローブ２８を制御することができ、
−（検査対象部分の検査時にプローブ２８から送信された超音波ビームに関して）検査対象部分を透過した超音波を圧電性フィルム２６が受領した時には圧電性フィルム２６からの電気信号を受領することができ、
−受領した電気信号を処理することができ、これにより、検査対象部分の検査対象領域の超音波イメージを形成することができる。

さらに、手段３２には、表示手段３４が付設されており、得られたイメージを見ることができる。

検査対象をなす表面積を増大することが要望された場合には、例えばフィルム３６，３８といったような複数の圧電性フィルムを、圧電性フィルム２６に対して追加することができる。これらフィルム３６，３８は、すべてのフィルムが並置されるようにして、検査対象部分の内壁に対して接着することができる。

その場合、駆動手段３０は、並置が行われているすべての面積上にわたって、すべてのフィルムによって占有された表面に対して対向させつつ、超音波プローブ２８を移動させることができる。

追加されたフィルムは、同様に、電子制御処理手段３２に対して接続される。これにより、より広大な領域にわたって、検査対象部分２４の超音波イメージを形成することができる。

当然のことながら、検査対象領域の表面積は、図１の例のと同様に、検査対象部分に対向したガラスプレート６上に複数の圧電性フィルムを並置することにより、そして、圧電性フィルムに対向させつつ、検査対象部分上にわたって超音波送信器１６を走査することにより、さらに、圧電性フィルムを電子制御処理手段２０に対して接続することにより、増大させることができる。これにより、より広大な表面積にわたって、検査対象部分の超音波イメージを形成することができる。

本発明によるシステムの特定の実施形態を概略的に示す図であって、侵入的な透過によって検査することができる。 本発明によるシステムの他の特定の実施形態を概略的に示す図であって、透過および接触によって検査することができる。

符号の説明

６ ガラスプレート（支持体）
１０ 対象物
１４ 圧電性フィルム
１６ 超音波送信器
２０ 電子制御処理手段（電子手段）
２４ 対象物
２６ 圧電性フィルム
２８ 超音波送信器
３２ 電子制御処理手段（電子手段）
３６ 圧電性フィルム
３８ 圧電性フィルム

Claims (5)

1. 透過によって対象物（１０，２４）の超音波イメージを形成するためのシステムであって、
   超音波送信器（１６，２８）と、超音波受信器と、を具備し、
   これら超音波送信器および超音波受信器が、対象物の両側に配置され、
   このようなシステムにおいて、
   −前記送信器が、対象物に対して移動可能とされているとともに、位置がエンコードされ得るものとされ、
   −前記受信器が、対象物に対して静止しているとともに、少なくとも１つの圧電性フィルム（１４，２６，３６，３８）を備え、
   −前記システムが、さらに、電子手段（２０，３２）を具備し、この電子手段（２０，３２）が、前記圧電性フィルムが超音波を受領した時にはこの圧電性フィルムによって提供される電気信号を処理することができ、これにより、対象物の超音波イメージを形成し得るものとされていることを特徴とするシステム。
2. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記圧電性フィルム（１４）が、支持体（６）上に配置されていることを特徴とするシステム。
3. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記圧電性フィルム（２６，３６，３８）が、対象物（２４）の第１面上に配置され、
   前記超音波送信器（２８）が、前記第１面とは反対側に位置した第２面に対して対向しつつ、移動可能とされていることを特徴とするシステム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステムにおいて、
   互いに並置された複数の圧電性フィルム（２６，３６，３８）を具備し、
   これにより、超音波イメージを形成する表面を増大させ得るものとされていることを特徴とするシステム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステムにおいて、
   各圧電性フィルム（１４，２６，３６，３８）が、ＰＶＤＦタイプまたはコポリマータイプのものであることを特徴とするシステム。

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