JP2021519543A - 流体不透過性超音波トランスデューサ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
トランスデューサであって、
ケーシングと、
金属集束レンズを含む流体不透過性トランスデューサヘッドであって、前記トランスデューサヘッドが、後面および前面を有し、前記金属集束レンズが、前記前面上に配設されており、かつ焦点に向かって超音波を集束させるように構成されている、流体不透過性トランスデューサヘッドと、
前記トランスデューサヘッドの前記後面に接着されており、かつ超音波が前記金属集束レンズから前記焦点に向かって放出されるように、前記金属集束レンズの発振的機械的振動を発生させるように動作可能なアクチュエータと、を備え、前記ケーシング内への液体の侵入を防止するために、前記ケーシングおよび前記トランスデューサヘッドが、流体不透過性の様式で接続されている、トランスデューサ。
(項目2)
前記ケーシングが、流体不透過性の接合部を介して前記金属集束レンズに接続された金属ケーシングを含む、項目1に記載のトランスデューサ。
(項目3)
前記流体不透過性の接合部が、溶接接合部を含む、項目2に記載のトランスデューサ。
(項目4)
前記ケーシング内へのガスの侵入を防止するために、前記ケーシングおよび前記トランスデューサヘッドが、流体不透過性の様式で接続されている、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目5)
前記ケーシングおよび前記金属集束レンズが、一体的に形成されている、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目6)
前記集束レンズが、球状の凹状面を含む、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目7)
前記集束レンズが、円筒形の凹状面を含む、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目8)
前記アクチュエータが、圧電トランスデューサである、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目9)
前記トランスデューサヘッドの前記前面が、前記集束レンズを囲む周辺部分を含み、
前記周辺部分とインターフェース接続されており、かつ前記アクチュエータから前記周辺部分を通って放出される超音波エネルギーを吸収するように構成されている、減弱層をさらに備える、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目10)
前記集束レンズから媒体に超音波を伝達するために前記集束レンズに結合された整合層をさらに備え、前記整合層が、前記集束レンズから前記媒体への超音波の伝達を、前記集束レンズから前記媒体への超音波の直接伝達と比較して、強化するように構成されている、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目11)
前記集束レンズが、第1の音響インピーダンスを有し、前記媒体が、前記第1の音響インピーダンスとは異なる第2の音響インピーダンスを有し、前記整合層が、前記第1の音響インピーダンスと前記第2の音響インピーダンスとの間に整合する音響インピーダンスを有する、項目10に記載のトランスデューサ。
(項目12)
前記整合する音響インピーダンスが、式
(項目13)
前記整合する音響インピーダンスが、Zmの10%以内である、項目12に記載のトランスデューサ。
(項目14)
前記整合する音響インピーダンスが、Zmの5%以内である、項目12に記載のトランスデューサ。
(項目15)
前記整合する音響インピーダンスが、約4〜10Mraylの範囲内である、項目11〜14のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目16)
前記整合する音響インピーダンスが、約6〜8Mraylの範囲内である、項目11〜14のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目17)
前記整合層が、グラファイトを含む、項目11〜14のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目18)
前記整合層が、フルオロポリマー層を含む、項目11〜14のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目19)
前記整合層が、ポリビニリデンジフルオリドを含む、項目11〜14のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目20)
前記整合層が、前記整合層を通過する公称周波数での音響信号の1/4波長の奇数倍に対応する厚さを有する、項目11〜19のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目21)
前記整合層の前記厚さが、前記1/4波長の前記奇数倍によって定義される公称厚さの20%以内である、項目20に記載のトランスデューサ。
(項目22)
前記整合層の前記厚さが、前記1/4波長の前記奇数倍によって定義される公称厚さの10%以内である、項目20に記載のトランスデューサ。
(項目23)
前記公称周波数が、2〜15MHzの範囲である、項目20〜22のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目24)
前記整合層が、30〜80μmの範囲の厚さを有する、項目10〜23のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目25)
前記前面上に配設された第1の整合層と、前記第1の整合層上に配設された第2の整合層と、をさらに備え、前記第1および第2の整合層が、前記集束レンズから媒体への超音波の伝達を、前記集束レンズから前記媒体への超音波の直接伝達と比較して、強化するように構成されている、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目26)
前記集束レンズが、第1の音響インピーダンスを有し、
前記媒体が、前記第1の音響インピーダンスとは異なる第2の音響インピーダンスを有し、
前記第1の整合層が、前記第1の音響インピーダンスと前記第2の音響インピーダンスとの間に第1の整合する音響インピーダンスを有し、
前記第2の整合層が、前記第1の整合する音響インピーダンスと前記第2の音響インピーダンスとの間に第2の整合する音響インピーダンスを有する、項目25に記載のトランスデューサ。
(項目27)
前記第1および第2の整合する音響インピーダンスが、
(項目28)
前記集束レンズが、前記アクチュエータよりも直径が大きい、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目29)
前記トランスデューサヘッドが、金属または金属合金で形成されている、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目30)
前記トランスデューサヘッドが、アルミニウム(Al)、ベリリウム(Be)、カドミウム(Cd)、炭素(C)、クロム(Cr)、銅(Cu)、ゲルマニウム(Ge)、金(Au)、鉄(Fe)、鉛(Pb)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、ニオブ(Nb)、リン(P)、白金(Pt)、セレン(Se)、シリコン(Si)、銀(Ag)、スズ(Sn)、チタン(Ti)、タングステン(W)、バナジウム(V)、亜鉛(Zn)、またはジルコニウム(Zr)のうちの1つ以上を含む、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目31)
前記トランスデューサヘッドおよび前記ケーシングが、液体中に浸漬されたときに、液体浸透深さおよび誘導された材料損失がゼロであることを特徴とする、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目32)
前記トランスデューサヘッドおよび前記ケーシングが、液体との接触による材料の重量損失が年間0.1%未満であることを特徴とする、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目33)
前記アクチュエータが、前記トランスデューサによって発生した公称周波数での音響信号の公称音響波長のほぼ半分に等しい厚さを有する、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目34)
前記アクチュエータが、およそ275μmに等しい厚さを有する、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目35)
前記アクチュエータによって伝達される音響エネルギーを減弱させるように構成されている、バッキング材料をさらに備え、前記アクチュエータが、前記バッキング材料と前記金属集束レンズとの間に位置付けられている、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目36)
前記バッキング材料が、音響減衰材料中に均一に懸濁された音響散乱材料の粒子を含む、項目35に記載のトランスデューサ。
(項目37)
前記バッキング材料が、減衰ポリマーマトリックスを含む、項目35に記載のトランスデューサ。
(項目38)
前記バッキング材料が、シリコンカーバイドの粒子を含浸させた減衰ポリマーマトリックスを含む、項目35に記載のトランスデューサ。
(項目39)
前記バッキング材料が、タングステンの粒子を含浸させた減衰ポリマーマトリックスを含む、項目35に記載のトランスデューサ。
(項目40)
前記バッキング材料が、13.5〜16.5Mraylの範囲の音響インピーダンスを有する、項目35〜39のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目41)
前記ケーシングの内部空間を実質的に充填する密閉材をさらに備え、前記バッキング材料が、前記アクチュエータと前記密閉材との間に配設されている、項目35〜40のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目42)
前記トランスデューサによって発生した音響ビームの焦点長さが、十分に安定しており、前記焦点長さが、液体との接触によって年間0.1%未満の割合で変化する、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目43)
前記トランスデューサによって発生した音響ビームの偏心度が、十分に安定しており、前記偏心度が、液体との接触によって年間0.1%未満の割合で変化する、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目44)
前記トランスデューサが、流体不透過性であり、かつ2大気圧超で130℃を超える温度に曝露されたときの性能の変化に対して弾力性がある、先行する項目のいずれかに記載のトランスデューサ。
(項目45)
流体不透過性超音波トランスデューサを形成する方法であって、前記方法が、
流体不透過性材料から実質的に中空のケーシングを形成することであって、前記実質的に中空のケーシングが、内部空洞および開いた第1の端部を有する、形成することと、
前記流体不透過性材料からトランスデューサヘッド要素を形成することであって、前記トランスデューサヘッド要素が、前記ケーシングの前記開いた第1の端部と接続するようにサイズ決めされる、形成することと、
前記ヘッド要素の前面上に集束レンズを形成することであって、前記集束レンズが、焦点に向かって超音波を集束させるように構成されている、形成することと、
前記ヘッド要素を前記ケーシングの前記第1の端部と接合して、流体不透過性の接合部を形成することであって、前記ヘッド要素が、前記集束レンズが前記ケーシングから離れる方向を指すように位置付けられる、形成することと、
前記前面とは反対の前記トランスデューサヘッドの後面にアクチュエータを接着することであって、前記アクチュエータが、超音波が前記集束レンズから前記焦点に向かって放出されるように、前記集束レンズの発振的機械的振動を発生させるように動作可能である、接着することと、を含む、方法。
(項目46)
前記ヘッド要素を前記ケーシングの前記第1の端部と接合することが、前記ヘッド要素を前記ケーシングと溶接することを含む、項目45に記載の方法。
(項目47)
前記集束レンズを形成することが、精密機械加工プロセスを介して前記ヘッド要素の前記前面から材料を除去することを含む、先行する項目のいずれかに記載の方法。
(項目48)
前記ケーシング内に前記アクチュエータに隣接して、かつ前記アクチュエータの後方にバッキング材料を挿入することと、
密閉材で前記ケーシングの前記内部空洞の残りの部分を実質的に充填することと、をさらに含む、先行する項目のいずれかに記載の方法。
(項目49)
前記集束レンズに整合層を適用することをさらに含み、前記整合層が、式
(項目50)
前記整合層の厚さを減少させて、前記厚さを、前記整合層を通過する公称周波数での音響信号の1/4波長の奇数倍に一致させることをさらに含む、項目49に記載の方法。
(項目51)
前記整合層を通過する公称周波数での音響信号の1/4波長の奇数倍に対応する厚さで前記整合層を適用することをさらに含む、項目49に記載の方法。
(項目52)
前記ケーシング内に前記アクチュエータに隣接して、かつ前記アクチュエータの後方にバッキング材料を挿入することと、
前記ケーシング内に前記アクチュエータに当接し、かつ前記バッキング材料の周辺を中心として導電性リング要素を挿入することであって、前記導電性リングが、内側導電性部分および外側導電性部分を有する、挿入することと、
前記アクチュエータの第1の電極を前記導電性リング要素の前記内側導電性部分と接触させることと、
前記アクチュエータの第2の電極を前記導電性リング要素の前記外側導電性部分と接触させることと、をさらに含む、先行する項目のいずれかに記載の方法。
(項目53)
前記集束レンズに隣接する前記ヘッド要素の周辺に減弱層を適用することをさらに含む、先行する項目のいずれかに記載の方法。
(項目54)
前記集束レンズに整合層を適用することをさらに含み、前記整合層が、前記トランスデューサヘッドの第1の音響インピーダンスよりも小さい整合する音響インピーダンスを有する、先行する項目のいずれかに記載の方法。
(項目55)
流体不透過性超音波トランスデューサを形成する方法であって、前記方法が、
流体不透過性材料から実質的に中空のケーシングを形成することであって、前記実質的に中空のケーシングが、内部空洞、およびトランスデューサヘッド要素を画定する閉じた第1の端部を有する、形成することと、
前記ヘッド要素の前面上に集束レンズを形成することであって、前記集束レンズが、焦点に向かって超音波を集束させるように構成されている、形成することと、
前記前面とは反対の前記トランスデューサヘッドの後面にアクチュエータを接着することであって、前記アクチュエータが、超音波が前記集束レンズから前記焦点に向かって放出されるように、前記集束レンズの発振的機械的振動を発生させるように動作可能である、接着することと、を含む、方法。
(項目56)
前記集束レンズを形成することが、前記ヘッド要素の前記前面から材料を除去することを含む、項目55に記載の方法。
(項目57)
前記ケーシング内に前記アクチュエータに隣接して、かつ前記アクチュエータの後方にバッキング材料を挿入することと、
密閉材で前記ケーシングの前記内部空洞の残りの部分を実質的に充填することと、をさらに含む、先行する項目のいずれかに記載の方法。
(項目58)
前記ケーシング内に前記アクチュエータに当接し、かつ前記バッキング材料の周辺を中心として導電性リング要素を挿入することであって、前記導電性リングが、内側導電性部分および外側導電性部分を有する、挿入することと、
前記アクチュエータの第1の電極を前記導電性リング要素の前記内側導電性部分と接触させることと、
前記アクチュエータの第2の電極を前記導電性リング要素の前記外側導電性部分と接触させることと、をさらに含む、項目57に記載の方法。
(項目59)
前記集束レンズに整合層を適用することをさらに含み、前記整合層が、式
(項目60)
前記整合層の厚さを減少させて、前記厚さを、前記整合層を通過する公称周波数での音響信号の1/4波長の奇数倍に一致させることをさらに含む、項目59に記載の方法。
(項目61)
前記整合層を通過する公称周波数での音響信号の1/4波長の奇数倍に対応する厚さで前記整合層を適用することをさらに含む、項目59に記載の方法。
(項目62)
前記集束レンズに隣接する前記ヘッド要素の周辺に減弱層を適用することをさらに含む、先行する項目のいずれかに記載の方法。
(項目63)
前記集束レンズに整合層を適用することをさらに含み、前記整合層が、前記トランスデューサヘッドの第1の音響インピーダンスよりも小さい整合する音響インピーダンスを有する、先行する項目のいずれかに記載の方法。
(項目64)
流体のリザーバから液滴を排出する方法であって、前記方法が、
項目1〜44のいずれかに記載のトランスデューサを含む流体不透過性トランスデューサを用いて、
前記トランスデューサから前記リザーバへ音響エネルギーを結合するように位置付けられた音響媒体中に前記集束レンズを浸漬することと、
前記リザーバの流体表面から液滴排出を引き起こすように構成された周波数で、前記アクチュエータによって音響パルスを発生させることと、
前記集束レンズを介して、前記アクチュエータから前記流体リザーバまで前記音響パルスを通過させることと、を含む、方法。
(項目65)
構造の超音波試験を実施する方法であって、前記方法が、
項目1〜44のいずれかに記載のトランスデューサを含む流体不透過性トランスデューサを用いて、
前記構造と流体接触する音響媒体中に前記集束レンズを浸漬することと、
前記アクチュエータによって音響パルスを発生させ、前記構造のスキャン領域に向けることと、
前記スキャン領域に対応する前記音響パルスのエコーを受信することと、
前記エコーの特性に基づいて、前記構造の前記スキャン領域の物理的パラメータを決定することと、を含む、方法。
Claims (65)
- トランスデューサであって、
ケーシングと、
金属集束レンズを含む流体不透過性トランスデューサヘッドであって、前記トランスデューサヘッドが、後面および前面を有し、前記金属集束レンズが、前記前面上に配設されており、かつ焦点に向かって超音波を集束させるように構成されている、流体不透過性トランスデューサヘッドと、
前記トランスデューサヘッドの前記後面に接着されており、かつ超音波が前記金属集束レンズから前記焦点に向かって放出されるように、前記金属集束レンズの発振的機械的振動を発生させるように動作可能なアクチュエータと、を備え、前記ケーシング内への液体の侵入を防止するために、前記ケーシングおよび前記トランスデューサヘッドが、流体不透過性の様式で接続されている、トランスデューサ。 - 前記ケーシングが、流体不透過性の接合部を介して前記金属集束レンズに接続された金属ケーシングを含む、請求項1に記載のトランスデューサ。
- 前記流体不透過性の接合部が、溶接接合部を含む、請求項2に記載のトランスデューサ。
- 前記ケーシング内へのガスの侵入を防止するために、前記ケーシングおよび前記トランスデューサヘッドが、流体不透過性の様式で接続されている、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記ケーシングおよび前記金属集束レンズが、一体的に形成されている、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記集束レンズが、球状の凹状面を含む、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記集束レンズが、円筒形の凹状面を含む、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記アクチュエータが、圧電トランスデューサである、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記トランスデューサヘッドの前記前面が、前記集束レンズを囲む周辺部分を含み、
前記周辺部分とインターフェース接続されており、かつ前記アクチュエータから前記周辺部分を通って放出される超音波エネルギーを吸収するように構成されている、減弱層をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。 - 前記集束レンズから媒体に超音波を伝達するために前記集束レンズに結合された整合層をさらに備え、前記整合層が、前記集束レンズから前記媒体への超音波の伝達を、前記集束レンズから前記媒体への超音波の直接伝達と比較して、強化するように構成されている、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記集束レンズが、第1の音響インピーダンスを有し、前記媒体が、前記第1の音響インピーダンスとは異なる第2の音響インピーダンスを有し、前記整合層が、前記第1の音響インピーダンスと前記第2の音響インピーダンスとの間に整合する音響インピーダンスを有する、請求項10に記載のトランスデューサ。
- 前記整合する音響インピーダンスが、Zmの10%以内である、請求項12に記載のトランスデューサ。
- 前記整合する音響インピーダンスが、Zmの5%以内である、請求項12に記載のトランスデューサ。
- 前記整合する音響インピーダンスが、約4〜10Mraylの範囲内である、請求項11〜14のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記整合する音響インピーダンスが、約6〜8Mraylの範囲内である、請求項11〜14のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記整合層が、グラファイトを含む、請求項11〜14のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記整合層が、フルオロポリマー層を含む、請求項11〜14のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記整合層が、ポリビニリデンジフルオリドを含む、請求項11〜14のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記整合層が、前記整合層を通過する公称周波数での音響信号の1/4波長の奇数倍に対応する厚さを有する、請求項11〜19のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記整合層の前記厚さが、前記1/4波長の前記奇数倍によって定義される公称厚さの20%以内である、請求項20に記載のトランスデューサ。
- 前記整合層の前記厚さが、前記1/4波長の前記奇数倍によって定義される公称厚さの10%以内である、請求項20に記載のトランスデューサ。
- 前記公称周波数が、2〜15MHzの範囲である、請求項20〜22のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記整合層が、30〜80μmの範囲の厚さを有する、請求項10〜23のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記前面上に配設された第1の整合層と、前記第1の整合層上に配設された第2の整合層と、をさらに備え、前記第1および第2の整合層が、前記集束レンズから媒体への超音波の伝達を、前記集束レンズから前記媒体への超音波の直接伝達と比較して、強化するように構成されている、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記集束レンズが、第1の音響インピーダンスを有し、
前記媒体が、前記第1の音響インピーダンスとは異なる第2の音響インピーダンスを有し、
前記第1の整合層が、前記第1の音響インピーダンスと前記第2の音響インピーダンスとの間に第1の整合する音響インピーダンスを有し、
前記第2の整合層が、前記第1の整合する音響インピーダンスと前記第2の音響インピーダンスとの間に第2の整合する音響インピーダンスを有する、請求項25に記載のトランスデューサ。 - 前記集束レンズが、前記アクチュエータよりも直径が大きい、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記トランスデューサヘッドが、金属または金属合金で形成されている、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記トランスデューサヘッドが、アルミニウム(Al)、ベリリウム(Be)、カドミウム(Cd)、炭素(C)、クロム(Cr)、銅(Cu)、ゲルマニウム(Ge)、金(Au)、鉄(Fe)、鉛(Pb)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、ニオブ(Nb)、リン(P)、白金(Pt)、セレン(Se)、シリコン(Si)、銀(Ag)、スズ(Sn)、チタン(Ti)、タングステン(W)、バナジウム(V)、亜鉛(Zn)、またはジルコニウム(Zr)のうちの1つ以上を含む、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記トランスデューサヘッドおよび前記ケーシングが、液体中に浸漬されたときに、液体浸透深さおよび誘導された材料損失がゼロであることを特徴とする、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記トランスデューサヘッドおよび前記ケーシングが、液体との接触による材料の重量損失が年間0.1%未満であることを特徴とする、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記アクチュエータが、前記トランスデューサによって発生した公称周波数での音響信号の公称音響波長のほぼ半分に等しい厚さを有する、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記アクチュエータが、およそ275μmに等しい厚さを有する、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記アクチュエータによって伝達される音響エネルギーを減弱させるように構成されている、バッキング材料をさらに備え、前記アクチュエータが、前記バッキング材料と前記金属集束レンズとの間に位置付けられている、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記バッキング材料が、音響減衰材料中に均一に懸濁された音響散乱材料の粒子を含む、請求項35に記載のトランスデューサ。
- 前記バッキング材料が、減衰ポリマーマトリックスを含む、請求項35に記載のトランスデューサ。
- 前記バッキング材料が、シリコンカーバイドの粒子を含浸させた減衰ポリマーマトリックスを含む、請求項35に記載のトランスデューサ。
- 前記バッキング材料が、タングステンの粒子を含浸させた減衰ポリマーマトリックスを含む、請求項35に記載のトランスデューサ。
- 前記バッキング材料が、13.5〜16.5Mraylの範囲の音響インピーダンスを有する、請求項35〜39のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記ケーシングの内部空間を実質的に充填する密閉材をさらに備え、前記バッキング材料が、前記アクチュエータと前記密閉材との間に配設されている、請求項35〜40のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記トランスデューサによって発生した音響ビームの焦点長さが、十分に安定しており、前記焦点長さが、液体との接触によって年間0.1%未満の割合で変化する、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記トランスデューサによって発生した音響ビームの偏心度が、十分に安定しており、前記偏心度が、液体との接触によって年間0.1%未満の割合で変化する、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 前記トランスデューサが、流体不透過性であり、かつ2大気圧超で130℃を超える温度に曝露されたときの性能の変化に対して弾力性がある、先行する請求項のいずれかに記載のトランスデューサ。
- 流体不透過性超音波トランスデューサを形成する方法であって、前記方法が、
流体不透過性材料から実質的に中空のケーシングを形成することであって、前記実質的に中空のケーシングが、内部空洞および開いた第1の端部を有する、形成することと、
前記流体不透過性材料からトランスデューサヘッド要素を形成することであって、前記トランスデューサヘッド要素が、前記ケーシングの前記開いた第1の端部と接続するようにサイズ決めされる、形成することと、
前記ヘッド要素の前面上に集束レンズを形成することであって、前記集束レンズが、焦点に向かって超音波を集束させるように構成されている、形成することと、
前記ヘッド要素を前記ケーシングの前記第1の端部と接合して、流体不透過性の接合部を形成することであって、前記ヘッド要素が、前記集束レンズが前記ケーシングから離れる方向を指すように位置付けられる、形成することと、
前記前面とは反対の前記トランスデューサヘッドの後面にアクチュエータを接着することであって、前記アクチュエータが、超音波が前記集束レンズから前記焦点に向かって放出されるように、前記集束レンズの発振的機械的振動を発生させるように動作可能である、接着することと、を含む、方法。 - 前記ヘッド要素を前記ケーシングの前記第1の端部と接合することが、前記ヘッド要素を前記ケーシングと溶接することを含む、請求項45に記載の方法。
- 前記集束レンズを形成することが、精密機械加工プロセスを介して前記ヘッド要素の前記前面から材料を除去することを含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記ケーシング内に前記アクチュエータに隣接して、かつ前記アクチュエータの後方にバッキング材料を挿入することと、
密閉材で前記ケーシングの前記内部空洞の残りの部分を実質的に充填することと、をさらに含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。 - 前記整合層の厚さを減少させて、前記厚さを、前記整合層を通過する公称周波数での音響信号の1/4波長の奇数倍に一致させることをさらに含む、請求項49に記載の方法。
- 前記整合層を通過する公称周波数での音響信号の1/4波長の奇数倍に対応する厚さで前記整合層を適用することをさらに含む、請求項49に記載の方法。
- 前記ケーシング内に前記アクチュエータに隣接して、かつ前記アクチュエータの後方にバッキング材料を挿入することと、
前記ケーシング内に前記アクチュエータに当接し、かつ前記バッキング材料の周辺を中心として導電性リング要素を挿入することであって、前記導電性リングが、内側導電性部分および外側導電性部分を有する、挿入することと、
前記アクチュエータの第1の電極を前記導電性リング要素の前記内側導電性部分と接触させることと、
前記アクチュエータの第2の電極を前記導電性リング要素の前記外側導電性部分と接触させることと、をさらに含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。 - 前記集束レンズに隣接する前記ヘッド要素の周辺に減弱層を適用することをさらに含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記集束レンズに整合層を適用することをさらに含み、前記整合層が、前記トランスデューサヘッドの第1の音響インピーダンスよりも小さい整合する音響インピーダンスを有する、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
- 流体不透過性超音波トランスデューサを形成する方法であって、前記方法が、
流体不透過性材料から実質的に中空のケーシングを形成することであって、前記実質的に中空のケーシングが、内部空洞、およびトランスデューサヘッド要素を画定する閉じた第1の端部を有する、形成することと、
前記ヘッド要素の前面上に集束レンズを形成することであって、前記集束レンズが、焦点に向かって超音波を集束させるように構成されている、形成することと、
前記前面とは反対の前記トランスデューサヘッドの後面にアクチュエータを接着することであって、前記アクチュエータが、超音波が前記集束レンズから前記焦点に向かって放出されるように、前記集束レンズの発振的機械的振動を発生させるように動作可能である、接着することと、を含む、方法。 - 前記集束レンズを形成することが、前記ヘッド要素の前記前面から材料を除去することを含む、請求項55に記載の方法。
- 前記ケーシング内に前記アクチュエータに隣接して、かつ前記アクチュエータの後方にバッキング材料を挿入することと、
密閉材で前記ケーシングの前記内部空洞の残りの部分を実質的に充填することと、をさらに含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。 - 前記ケーシング内に前記アクチュエータに当接し、かつ前記バッキング材料の周辺を中心として導電性リング要素を挿入することであって、前記導電性リングが、内側導電性部分および外側導電性部分を有する、挿入することと、
前記アクチュエータの第1の電極を前記導電性リング要素の前記内側導電性部分と接触させることと、
前記アクチュエータの第2の電極を前記導電性リング要素の前記外側導電性部分と接触させることと、をさらに含む、請求項57に記載の方法。 - 前記整合層の厚さを減少させて、前記厚さを、前記整合層を通過する公称周波数での音響信号の1/4波長の奇数倍に一致させることをさらに含む、請求項59に記載の方法。
- 前記整合層を通過する公称周波数での音響信号の1/4波長の奇数倍に対応する厚さで前記整合層を適用することをさらに含む、請求項59に記載の方法。
- 前記集束レンズに隣接する前記ヘッド要素の周辺に減弱層を適用することをさらに含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記集束レンズに整合層を適用することをさらに含み、前記整合層が、前記トランスデューサヘッドの第1の音響インピーダンスよりも小さい整合する音響インピーダンスを有する、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
- 流体のリザーバから液滴を排出する方法であって、前記方法が、
請求項1〜44のいずれかに記載のトランスデューサを含む流体不透過性トランスデューサを用いて、
前記トランスデューサから前記リザーバへ音響エネルギーを結合するように位置付けられた音響媒体中に前記集束レンズを浸漬することと、
前記リザーバの流体表面から液滴排出を引き起こすように構成された周波数で、前記アクチュエータによって音響パルスを発生させることと、
前記集束レンズを介して、前記アクチュエータから前記流体リザーバまで前記音響パルスを通過させることと、を含む、方法。 - 構造の超音波試験を実施する方法であって、前記方法が、
請求項1〜44のいずれかに記載のトランスデューサを含む流体不透過性トランスデューサを用いて、
前記構造と流体接触する音響媒体中に前記集束レンズを浸漬することと、
前記アクチュエータによって音響パルスを発生させ、前記構造のスキャン領域に向けることと、
前記スキャン領域に対応する前記音響パルスのエコーを受信することと、
前記エコーの特性に基づいて、前記構造の前記スキャン領域の物理的パラメータを決定することと、を含む、方法。
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