JP2008542687A - 対象物を検出する方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】対象物の表面にエネルギを向け、特徴を把握すべき対象物内にて超音波が発生される、パルス型レーザ放出器と、対象物内の振動励起を測定する遠隔手段と組み合わせて備える、対象物の特徴が遠隔的に把握される、隔離的、連続的、リアルタイム、非侵襲的、非放射性利用型、眼に安全、非消耗的である、対象物の特徴を把握するシステムである。
Description
米国政府は、国防省により授与された本発明のための背景研究の資金を提供した。
関連出願の相互参照
本出願は、その内容の全体を参考として引用し、本出願に含めた、2005年5月4日付けで出願された、米国仮特許出願書60/677,751号による優先権を主張するものである。
本発明の更に別の特徴は、上述した特徴の1つ又はより多くを有し、しかも製造及び、組み立てが比較的簡単であり、また、使用する機器、時間及び資源が最小で済む装置を提案することである。かかる製造方法において、サブシステムは、その他の製造メーカから購入し、これらのサブシステムの最終的な組み立て及び一体化は中央の箇所にて実行されよう。
本発明の更に別の特徴は、化学的及び(又は)生物学的武器用のドラム、パイプ、弾頭、爆弾、及びその他の閉じた容器に対する隔離的、非侵襲的検査を実行することである。注:化学的(又は)生物学的武器用の閉じた容器は、全体として、鉄系、非鉄系、ポリマー又はガラス容器の何れかにて出来ている。
本発明の更に別の特徴は、国境検問所を通る車両のタイヤ内の密輸品を検出することである。本発明の別の特徴は、米国の国境内に輸送される容器内の中身を認証することである。本発明の更に別の特徴は、接触式超音波センサ(例えば、GE)により現在行なわれているパイプライン中の流れ特徴を識別することである。本発明の別の特徴は、パイプラインの欠陥を識別することである。
本発明の別の特徴は、本発明の上記の特徴を満足させるべく使用することのできる方法を提供することである。本発明の更に別の特徴は、予見可能で且つ再現可能であり、これにより変動値及び作動コストを軽減する方法を提供することである。
本発明の上記及びその他の特徴並びに目的は、以下の説明及び添付図面と共に検討したとき、一層良く理解されるであろう。しかし、以下の説明は、本発明の好ましい実施の形態を示すものではあるが、単に説明のためであり、限定的なものではないことを理解すべきである。本発明の精神から逸脱せずに、本発明の範囲内にて多くの変更及び改変を具体化することができ、本発明は、かかる改変例の全てを包含するものである。
1.システムの概要
1つの実施の形態において、本発明のシステムは、光学的「ブレッドボード(breadboad)」に取り付けることのできる光学装置を含む。ブレッドボードは、システムのセンサと標的容器との間の距離を制御可能な仕方にて変化させることを可能にし得るようレールに取り付けることができる。
好ましい光学装置は、レーザダイオードによりポンビングされるQスイッチNd:Yagレーザである励起レーザを含む。レーザの全体がTO−3ケース内に収容され、波長1.550μm、パルスエネルギ100μJ、パルス幅2ns、ピーク電力50Kw、反復速度SS−10Hzであることが好ましく、供給されたドライバは、3Vバッテリから作用する設計とされている。励起ビームは、光パターン発生器を通じて励振(launch)され、また、プローブ及び検出ビームに対し共線形に向けられ角度及び距離に依存する合焦効果を最小にする。励起ビームエネルギが検出器に達するのを防止するため、フィルタが挿入されることが好ましい。高インパルスエネルギ及び連続的な低電力は、この実施の形態を移動体の用途にとって望ましいものにする。
本発明のシステム1は、全体として、図1ないし図7に示したような構造とされている。該システムは、空港、軍事基地、製造所、輸送センター、建築現場、及び国境警備検問所を含む多岐に渡る環境にて採用することができる。典型的に、本発明の色々な構成要素を採用するユニットの構造は、当該技術の当業者に周知であり、このため、本発明の完全に理解するためにこれについて詳細に説明する必要はない。
戻りパルスのタイミングは、容器内の材料の音速を計算するため使用される。スペクトル分析は、容器及び中身の周波数及び減衰応答性を決定するため使用される。この技術は、食料製品を製造するとき色々な組成又は成分を識別するため使用される。液体形態のVxは、水と同様の音速を有し、また、材料の分子構成の結果、水と異なる周波数に依存するスペクトルとなることができることが好ましい。
好ましい実施の形態の別の例は、一例としてのシステムの形態を示す図6に示されている。この場合、試験中の装置又は対象物(71)は、例えば、55ガロンドラム又は容器である。ビームステアリング光学素子(72)は、例えば、テレフォトレンズである。励起ビームコンバイナ(73)は、ビームスプリッタであることが好ましい。プローブビームコンバイナ(74)は、例えば、ビームスプリッタである。好ましい順応型干渉計(75)は、光屈折型結晶、ミラー及び偏光器である。検出器組立体(76)は、例えば、ビームスプリッタ差動光検出器の組み合わせである。励起レーザ組立体(77)は、QスイッチYAGレーザを含むことが好ましい一方、プローブレーザ組立体(78)は、例えば、ダイオードレーザを含むものとする。
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Y.イイダ(Iida)、S.アシハラ(Ashihara)、H.オノ(Ono)、T.シムラ、K.クロダ、A.カムシリン、O.マトバ(Matoba)によるジャーナル オブ オプティクス(J.Opt)A.5(2003)S457。
デライ P、ブロウイン A、ドロレット D、デ モントモリオン L−A、ルーゼン G、モンチャリン J−Pによる1997年、ジャーナル オブ オプティクス ソサイアティ、Am.B 14 1723−34。
カムシリンA A、パイバサーリ K、コメンコ(Khomenko)A V、ファンテス−ヘルナンデス(Fuentes−Hernandez)C Aによる1999年、オプティクス レター24 832−4。
グラス(Glass)A M、ジョンソン(Johnson)A M、オルセン(Olson)D H、シンプソン(Simpson)W、バルマン(Ballman)A Aによる1984年4月、アプライド フィジックス レター44 948−50。
Claims (19)
- 隔離的、非侵襲的、非放射線利用型、眼に安全、非消耗的である、対象物の特徴を特定するシステムにおいて、
a.エネルギを対象物の表面に向け、超音波が特徴を把握すべき対象物内にて発生されるようにする少なくとも1つのパルス型レーザ放出器と、
b.対象物中の振動励起を測定し、これにより、対象物の特徴が遠隔的に把握されるようにする遠隔手段とを組み合わせて備える、システム。 - 請求項1に記載の装置において、振動励起を測定する前記遠隔手段はレーザ振動計を含む、装置。
- 請求項1に記載の装置において、対象物は流体を充填した容器と、パイプとを含む、装置。
- 請求項1に記載の装置において、対象物は粉体、液体又は固体を保持する成形物である、装置。
- 請求項1に記載の装置において、対象物は、液体を輸送するため使用される輸送用容器、ドラム又はタンクの少なくとも1つである、装置。
- 容器の性質を決定する遠隔感知装置において、
容器の寸法、容器の材料及び容器の欠陥の少なくとも1つを決定する手段と、
固体、液体、気体、並びに固体、液体及び気体の混合体の少なくとも1つを検出する手段と、
次のもの、すなわちパイプ内を流れる化学物質、水流又は川を流れる廃棄物、水溜り又はタンク内の静止した液体中の汚染物質の少なくとも1つを検出する手段と、
機械的/音響的振動、低周波音手段、聴覚的手段及び超音波手段の少なくとも1つにより、標本を採取する手段とを備える、遠隔感知装置。 - 請求項6に記載の装置において、標本を採取する手段は、電磁放射線によって励振された振動を有する、装置。
- 請求項6に記載の装置において、標本を採取する手段は、高周波/マイクロ波放射線によって励振された振動を有する、装置。
- 請求項6に記載の装置において、標本を採取する手段は、テラヘルツ放射線によって励振された振動を有する、装置。
- 請求項6に記載の装置において、光センサを更に含む、装置。
- 請求項6に記載の装置において、単一パルス、多数パルス、均一な時間間隔、変化する時間間隔、パルスの圧縮、成形パルス及び位相アレーの少なくとも1つを発生させる発生器を有するパルス型レーザを更に含む、装置。
- 請求項6に記載の装置において、X線発生器及び検出器を更に含む、装置。
- 請求項10に記載の装置において、光センサは、赤外線、可視光及び紫外線の少なくとも1つを含む、装置。
- 請求項6に記載の装置において、干渉計、振動計を更に含む、装置。
- 請求項14に記載の装置において、干渉計は参照ビーム干渉計を含む、装置。
- 請求項14に記載の装置において、干渉計は単一ビーム干渉計を含む、装置。
- 請求項14に記載の装置において、干渉計は順応型干渉計を含む、装置。
- 請求項6に記載の装置において、2つの波を混合させることを含む、装置。
- 請求項6に記載の装置において、4つの波を混合させることを含む、装置。
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