JP4269519B2 - 複数の素子を有する超音波接触変換器 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、複数の素子を有する超音波接触変換器に関する。
【０００２】
これは特に医学ならびに機械部品の非破壊試験、特に複雑な形状または例えば研削に起因する不規則な表面を有する部品の非破壊試験に応用できる。
【０００３】
（従来技術）
多くの工業分野、および特に原子力発電所のケースで超音波接触変換器による試験は材料検査において重要な役割を演じている。
【０００４】
この技法は、被検査部品に直接に接触した状態でこの超音波変換器を移動させることから成る。変換器は、そのそれぞれの位置で超音波パルスを放射し、構造およびことによると部品欠陥によって反射された反響を記録する。
【０００５】
しかし多くの幾何形状上の状況、すなわち接近（特に接続）の制限、可変の表面状態および輪郭の変動などが超音波の使用を困難にする。これらの検査中に使用される変換器は、検査を最適化することができない従来型の変換器である。
【０００６】
例えば分野によって、変換器と被検査部品の間の接触が不良なことによって感度の変動が認められたり、部品に押し当てた変換器の方向が正しくないために位置決めが不正確になったり、または表面のコンフィギュレーションによって変換器の移動が妨げられたときに溶接部を部分的にしかカバーしなかったりする。
【０００７】
したがって、複雑なコンフィギュレーションを有する部品に対して検査を実施する間には多くの困難が認められる。このような困難は、以下のような従来の超音波接触変換器の性能の限界を示している。
【０００８】
１）結合層の厚さの変動
表面が共形でない領域またはコンフィギュレーションが変動する領域の上を超音波変換器が通過するとき、接触は最適なものとはならない。したがって検査中の試験片の表面と変換器の放射面の間に位置する結合層の厚さは変動しやすい。したがってこの層を通過することによる遅延は、変換器の表面上の異なる点から超音波が放射されるたびに異なる。
【０００９】
さらに、相次いで反射された異なる波と波の間の複雑な干渉現象がこの層で起こる。その結果、超音波ビームが劣化し、それによって検査の感度が低下する。こうして変換器の欠陥検出能力は制限される。
【００１０】
２）不正確な変換器方向
輪郭が変動する試験片の検査に使用する間に試験片に押し当てられた変換器の方向は変化する。したがって、変換器が輪郭に沿って変位するにつれて試験片中での超音波の伝搬方向は変化するので、この伝搬方向を制御することができない。
【００１１】
手動モードで検査を実施する際、操作者は、完全に真っ直ぐな線に沿って変位させることはできず、これによっても伝送された超音波ビームのディスオリエンテーションが生じる。この試験片中でのビームの伝搬方向が分からないので試験片中の欠陥の位置に関する情報は失われる。
【００１２】
３）接近の制限
被検査部品のコンフィギュレーションによっては、この部品の全体の長さに沿って変換器を移動させることができないことがある。検査する領域を部分的にしかカバーすることができない。
【００１３】
次に、これらの問題を解決する周知の解決法を検討する。
【００１４】
超音波ビームは、伝送ビームを被検査部品内部の所定の集束深さおよび方向のところに集束させることによって制御される。
【００１５】
集束の原理は、寄与分（ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ）が必要な焦点に同相で到達するように遅延を放射面に適用することから成る。
【００１６】
モノリシック変換器の場合には、放射面上に形成されたレンズに位相シフトを適用することによって遅延を物理的に分散させる。したがってこのタイプのシステムは固定型であり、部品表面にコンフィギュレーションの変動がない場合にのみ満足のいく結果が得られる。
【００１７】
超音波ビームを動的に整形するためには複数の素子を有する変換器または多素子変換器を使用する必要がである。変換器のそれぞれの素子に遅延が電子的に割り当てられ、そのため、単一の素子によって生成された超音波ビームの特性を修正でき、したがって、ビームの焦点を制御すること、および同時に、可変のコンフィギュレーションを有する表面によって生じた変形を補償することができる。
【００１８】
１）液浸型多素子変換器
可変の輪郭を有する部品の検査を、結合液体、例えば水に浸した多素子変換器を使用して実施することができる。この場合、変換器はもはや部品と直接には接触せず、代わりに十分に厚い水の層によって部品から隔てられ、そのために結合層（この例では水の層）中で相次いで反射された異なる超音波間の干渉現象が大幅に低減される。
【００１９】
複雑な幾何形状を有する部品の検査中に、超音波ビームの集束は、変換器の異なる素子によって焦点に制限された超音波の水中での経路およびこの部品を形作る材料（例えばスチール）中での経路をそれぞれの変換器位置について計算することによって実施される。
【００２０】
この解決方法は重大な困難を引き起こす。部品の正確なコンフィギュレーションならびに部品に対する変換器の位置および方向が分からないと適合された遅延法則は計算できない。
【００２１】
さらに、この検査モードは工業環境で常に使用できるわけではない。部品を局部的に浸漬することが、特に接近が制限されるために困難である場合がある。
【００２２】
２）多素子接触変換器
多素子接触変換器も使用される。しかし、複雑なコンフィギュレーションを有する部品の検査中に接触が不適当なことに起因して伝送された場の劣化が生じる。
【００２３】
この劣化を補償するためにアルゴリズム的技法が開発されたが、それらの技法は既知の欠陥が部品中に存在することを要求するため、あまり満足のいくものではない。
【００２４】
最近開発された一解決法は、部品の正確な表面に適合する変形可能な放射面を有する多素子接触変換器を使用することから成る。この場合には接触が最適となり、放射面と被検査部品の間の結合層が十分に薄くかつ均一に保たれ、超音波の伝送を妨害しない。
【００２５】
特定の一変換器が文献［１］［２］および［４］（後に述べるその他の文献と同じくこの説明の最後に掲載されている）に記載されており、これは、超音波に対して受動的な可撓性基板中に埋め込まれた（セラミック製の）剛性圧電ウェーハから得られる。
【００２６】
しかしこの場合には、伝送された超音波ビームを欠陥の特性評価が最適化となるように制御するためには、被検査部品の幾何形状ならびにその部品に対する変換器の位置および方向を正確に知っておく必要がある。
【００２７】
（発明の説明）
本発明は、対象中の欠陥をよりよく検出し、局所化し、特徴づけるため、複雑な幾何形状を有する部分（機械部品または人体の一部）の超音波検査の性能が向上するように設計される。
【００２８】
この性能の向上には、対象中を伝送される超音波ビームの制御、特にこのビームの集束深度および方向に関する制御が必要である。
【００２９】
より正確には、本発明の目的は、複数の素子を有する超音波接触変換器であり、それぞれの素子が超音波送信および受信素子であり、変換器が、検査対象に対して移動するように設計されており、この対象の表面と接触するように設計された変形可能な放射面を有し、そこから超音波が対象に放射され、放射素子を励起するためのパルスを生成する制御手段が設けられており、
変換器が移動しているときの対象に対する超音波放射素子のそれぞれの位置を決定する手段を備えており、
処理手段が、
−こうして決定された位置から遅延法則を生成して、放射素子が、対象に関して制御された特性を有する集束した超音波ビームを生成することができるようにし、
−これらの遅延法則を、放射素子を励起するためのパルスに適用するように設けられており、
超音波受信素子が、対象に関係した像の形成のための信号を供給するように設計されており、
対象に対する超音波放射素子のそれぞれの位置を決定する手段が、
放射面の変形を測定することによって変換器の非変形可能部分に対する超音波放射素子のそれぞれの位置を決定し、こうして決定した位置を表す信号を供給するように設計された第１の手段と、
対象に対する変換器のこの非変形可能部分の位置および方向を決定し、こうして決定した位置および方向を表す信号を供給するように設計された第２の手段と、
これらの第１および第２の手段によって出力された信号を利用して対象に対する超音波放射素子のそれぞれの位置を供給するように設計された第３の手段と
を備えている
ことを特徴とする超音波接触変換器である。
【００３０】
本発明では、変換器が対象の正確なコンフィギュレーションを測定するため、これを知っておく必要はない。この変換器は、検査の実際のコンフィギュレーションが変換器の放射面の変形の測定、解析および補償によって実施されるように適合されるため、独立に動作することができる。
【００３１】
したがってこの変換器は「インテリジェント」変換器であると考えることができる。
【００３２】
本発明に基づく変換器の特定の第１の実施形態によれば、複数の素子が、可撓性圧電ポリマー・ストリップおよび金属の付着によって得られた隣接する電極の回路網から形成される。
【００３３】
特定の第２の実施形態によれば、複数の素子が、超音波に対して受動的な可撓性基板に埋め込まれた剛性圧電素子である。
【００３４】
特定の第３の実施形態によれば、複数の素子が剛体であり、連接構造を形成するために互いに対して機械的に組み付けられる。
【００３６】
好ましくは第１の手段が、
−変換器の非変形可能部分の別個の固定点に対する、超音波放射素子のサブアセンブリの各素子のバッキングの距離を測定する手段と、
−先に決定した距離を利用してそれぞれの超音波放射素子の位置を決定するように設計された補助処理手段
を備える。
【００３７】
本発明の特定の第１の実施形態によれば、距離測定手段が、
−サブアセンブリの素子のバッキングにそれぞれ固定され、順々に超音波を放射するように設計された補助超音波エミッタと、
−非変形可能部分に固定され、補助エミッタによって放射された超音波を検出するように設計された補助超音波レシーバと、
−より高い強度の超音波を受信している一群の補助レシーバのそれぞれからそれぞれの補助エミッタまでの距離を測定する手段
を備える。
【００３８】
本発明の特定の第２の実施形態によれば、距離測定手段が、
−マイクロ波源と、
−非変形可能部分に堅く固定され、この源に結合され、順々にマイクロ波を放射するように、かつ順々にマイクロ波を受信するように設計された複数のマイクロ波アンテナと、
−サブアセンブリの素子の異なるバッキングにそれぞれ固定され、アンテナによって放射されたマイクロ波を散乱させるように設計されたマイクロ波プローブであって、プローブによって散乱されたそれぞれのマイクロ波を異なる周波数で変調するように設計された非線形デバイスがそれぞれに取り付けられたプローブと、
−アンテナに結合され、それぞれのプローブからそれぞれのアンテナまでの距離をこのプローブによって散乱され、このアンテナによって受信されたマイクロ波の位相を測定することによって測定するように設計され、さらに、異なる変調周波数での同期検出によってプローブを互いから区別するように設計されたマイクロ波受信手段
を備える。
【００３９】
好ましくは補助処理手段が、サブアセンブリ内の素子のバッキングを最もよく通過する輪郭を補間法によって決定し、この輪郭を使用して変換器の非変形可能部分に対するそれぞれの超音波放射素子の放射面の位置を決定するように設計される。
【００４０】
第２の手段が、変換器の非変形可能部分に固定された連接機械アームを備えることができる。
【００４１】
以下に示す例示的な実施形態の説明を添付図面を参照して読むことによって本発明をより深く理解することができよう。以下の説明は単に情報の伝達が目的であり、本発明を限定しようとするものではない。
【００４２】
（特定の実施形態の詳細な説明）
本発明に基づく超音波変換器について検討する。この変換器は、変形可能な放射面を有する複数の素子を備える変換器である。
【００４３】
この放射面は、検査対象の表面を対象の表面との接触を保ったまま移動するように設計される。
【００４４】
さらに本発明によればこの変換器が、その放射面の変形を測定し、これによって変換器の剛性部分に対する圧電素子の位置を与える計装を備え、対象に対する変換器の剛性部分の位置（３座標）および方向（３成分）が測定される。
【００４５】
分かりやすくするため、以下の説明を、図１および２の超音波の入射面（ｘ，ｚ）内でのみ変形を受ける線形モジュール型の超音波変換器２（図１）に適用する。
【００４６】
この変換器の放射面は、図１の一方向Ｌｙだけに沿って独立した素子４に分割される。
【００４７】
このモジュール２の幾何形状パラメータを図１に示す。表記法は以下の通りである。
Ｌｘ＝入射面（ｘ、ｚ）における長さ
Ｌｙ＝入射面に垂直な面（ｙ、ｚ）における幅
ｐ＝２つの隣接する素子の中心間の距離
ｄｘ＝素子の幅
【００４８】
これらのパラメータの値は、応用ならびに選択する音響特性すなわち中心周波数および信号帯域幅に応じて決定される。
【００４９】
この線形（言い換えると１次元）変換器は、図２の入射面（ｘ、ｚ）内での表面の変形を補償する能力を有する。
【００５０】
この概念を、２つの方向ｘおよびｙに沿った放射面の分割によって３次元空間内の全ての方向で超音波ビームの制御が可能となるマトリックス型超音波変換器の製造に適用することができる。
【００５１】
変換器の変形可能性に関してはいくつかの技法が可能である。これらの技法は、使用する圧電材料の性質によって定義される。
【００５２】
したがって放射面は、一般にＰＶＤＦである圧電ポリマーの可撓性ストリップおよび金属の付着によって得た隣接する電極の回路網から構成することができる（論文［１］および［２］参照）。
【００５３】
同様に、文献［１］、［２］および［４］に記載の技法は、超音波に対して受動的な（言い換えると不活性な）可撓性基板中に形成された一組の剛性圧電素子を使用することから成る。
【００５４】
最後に、Ｍｅｔａｌｓｃａｎ社が開発した技法は、連接構造を得るため互いに対して機械的に組み付けられた一組の剛性超音波素子を使用することから成る。
【００５５】
技法の如何によらず（既存のものであるかまたは特別に開発されたものであるかによらず）、非常に小さな曲率半径（一般に１５ｍｍから２０ｍｍ）を有する局部変形を得る能力を有していなければならない。これをマトリックス型超音波変換器の場合に置き換えることができる。
【００５６】
図２に、Ｍｅｔａｌｓｃａｎ社が提案しているこのタイプの変形可能な線形多素子モジュールの例示的な実施形態を示す。
【００５７】
超音波放射−受信素子６の台形の形状および寸法は、必要な変形を得るために十分なすきま（クリアランス）を提供するように設計される。
【００５８】
図２の検査対象を符号８で示す。それぞれの素子は、対象の表面と接触したアクティブ面１０およびバッキングと呼ぶ裏面１２を有する。
【００５９】
図２では変換器がさらに、複数の素子６を含むモジュールがその中に固定された非変形可能ハウジング１４を備える。
【００６０】
本発明によれば、この変換器のおもて面（素子のアクティブ面は全てこの面にある）の変形を測定するシステムが変換器に内蔵される。この変形は、後に説明する特定の計装を出発点として得られる。
【００６１】
１次元モジュールの場合、素子の位置は、変換器の局部座標系内で測定されたその２つの座標（ｘ，ｚ）によって決定される。
【００６２】
それぞれの素子の変換器座標系内での座標（位置）を得る目的で選択した技法は、いくつかの素子の座標を測定することによって変形可能面をサンプリングすることから成る。
【００６３】
次いで、全ての素子の座標を決定するため、多項式補間（ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）技法を適用する。
【００６４】
このサンプリングを達成するのに使用する測定は、三角測量原理に基づく（図３）。
【００６５】
この場合、素子のバッキング上の点Ｍの（ｘ，ｚ）座標は、既知の座標（ｘ１，ｚ１）、（ｘ２，ｚ２）を有し、互いに距離ｄだけ離れた異なる２つの点ｍ１、ｍ２から点Ｍまでの２つの距離ｄ１、ｄ２の測定を出発点として得ることができる。
【００６６】
したがって計装は、サンプリングのために選択したそれぞれの素子Ｅｉ（図２）について、変換器のハウジング１４上の完全に既知の２つの点ｍ１、ｍ２からの距離Ｄｉ１、Ｄｉ２を測定するのに使用する一組のセンサから成る。
【００６７】
使用する距離センサはいくつかの要件を満たさなければならない。
【００６８】
第一に、この距離測定を使用して、モジュールに適用する遅延法則を分解能が十分に精細となるように定義する。λ／１０程度の分解能を選択する。λは、検査中の材料中での超音波の波長である。
【００６９】
例えば、超音波の周波数が２ＭＨｚで材料がスチールである場合、その結果として得られる縦波長は２．９５ｍｍである。したがって必要な分解能は０．３ｍｍ程度となる。
【００７０】
さらに、計装全体を変換器内に内蔵しなければならない。そのため基本センサの寸法が１ｍｍ程度と非常に小さくなければならない。
【００７１】
最後に、これらのセンサは、数ミリメートルの距離を処理する能力を有していなければならない。
【００７２】
これらの基準を満たす２つのセンサ技法を選択した。
【００７３】
第１の技法は、超音波エミッタおよびレシーバを使用することから成る（図４）。
【００７４】
補助超音波エミッタ１６を、素子６の中からサンプリング用に選択したそれぞれの素子のバッキングに固定し、位置が既知である一組の補助超音波レシーバ１８を、変換器のハウジング１４のこれらのエミッタ１６に面した内側の面に固定する。
【００７５】
それぞれのエミッタ１６は、受信信号の振幅に応じて一対のレシーバ１８に動的に関連づけられる。
【００７６】
関連づけられたそれぞれのレシーバ１８からエミッタ１６までの距離を、このエミッタ１６から出力された超音波の飛行時間を測定することによって推定する。
【００７７】
超音波の指向性によって、異なるレシーバ１８、言い換えればハウジング上の異なる基準点の使用が強制される。
【００７８】
エミッタ１６およびレシーバ１８の音響特性（特に中心周波数および帯域幅）は、必要な分解能が得られるように選択する。
【００７９】
この技法では、妨害が生じることは明らかなため、エミッタ１６は順々に放射しなければならない。したがってこれらのそれぞれのエミッタ１６にそれぞれ関連づけられた異なる素子の位置は、同時にではなく逐次的に得なければならない。
【００８０】
動的関連付けを先に検討したのはそういうわけであり、これは、エミッタ１６が活動状態のとき、エミッタ１６によって放射された超音波は全てのレシーバ１８によって拾われ、より高い強度の超音波を受け取った全てのレシーバ１８の中から２つのレシーバが選択され、この２つのレシーバがこのエミッタ１６に関連づけられることを意味する。
【００８１】
図４にはさらに、
−補助エミッタ１６を制御してこれらを順々に活動化させる手段２０、
−レシーバ１８が出力した信号を受け取り、先に説明したようにこれらのレシーバのうちの２つを選択してそれぞれのエミッタ１６に動的に関連づけ、関連づけられた２つのレシーバのそれぞれに対する、このエミッタを担持している素子６のバッキングの距離（したがってハウジング１４に対するこの素子６のバッキングの位置）を決定する手段２２、および
−ハウジングに対するそれぞれの素子６のアクティブ面の位置を後に示すように決定する補助処理手段２４
が示されている。
【００８２】
第２の技法は、被変調面（ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｆａｃｅ）原理をマイクロ波アンテナに適用することに基づく。
【００８３】
参照すべき文献［３］に記載されたこの技法は、散乱の原理に基づく。
【００８４】
これは、マイクロ波アンテナ２８の電磁界内にプローブ２６（図５）が存在することによって誘導される電磁界の妨害を測定することから成る。したがってプローブによって散乱された信号が、サーキュレータ３４を介してマイクロ波源３０およびマイクロ波レシーバ３２に接続されたアンテナで拾われる。
【００８５】
この技法はもともと、マイクロ波アンテナによって放射された電磁界の測定を目的としたものであるが、これを逆に、アンテナからプローブまでの距離を測定するのに使用することができる。アンテナ放射図が完全に既知である場合、放射された電磁界のプローブ位置での位相を測定することがアンテナからこのプローブまでの距離を識別する手段である。
【００８６】
アンテナでの検出を向上させるため、プローブによって散乱された信号を、一般にダイオードである非線形デバイス３６を使用して変調する。
【００８７】
この変調技法はさらに、異なる周波数で変調された異なるプローブを同時に使用することを可能にする。その区別は、異なる変調周波数での単純な同期検出によってレシーバで実施される。したがって同じアンテナで一組のプローブまでの距離を同時に測定することが可能である。
【００８８】
この技法の使用は図６に概略的に示されており、これは、非線形デバイス３６によって変調されたプローブ２６をサンプリングのために選択したそれぞれの素子６のバッキング上に置き、このハウジング上での位置が既知の２つのマイクロ波アンテナ４２および４４を被変調プローブ２６に面したハウジング１４の内面に固定することから成る。
【００８９】
これらのアンテナを同時に使用することはできないため、それぞれの素子のプローブまでの距離を同じアンテナで得るためには、２段階の獲得シーケンスが必要である。
【００９０】
最後に、測定した距離の性質は、このアンテナの放射図（一般に平面または球形である）の構成によって決まり、したがって異なる計装構成が使用可能であることに留意されたい。
【００９１】
図６にはさらに、
−異なる周波数でプローブを変調する非線形デバイス３６を制御する制御手段４６、
−アンテナ４２および４４を交互に活動化し、これによってこれらのアンテナが、２つのサーキュレータ５０および５２をそれぞれ介してアンテナ４２および４４にそれぞれ接続されたマイクロ波を交互に放射するようにするマイクロ波源４８、
−サーキュレータ５０および５２を介してアンテナから交互に受け取った信号を処理して、プローブ２６を支持しているそれぞれの素子６のバッキングとそれぞれのアンテナの間の距離（したがってハウジング１４に対するこの素子６のバッキングの位置）を決定するマイクロ波レシーバであって、これらの距離が、プローブによって散乱されたマイクロ波の位相を測定することによって決定され、レシーバが、異なる変調周波数での同期検出によってプローブ間の区別を実施するように設計されたマイクロ波レシーバ５４、および
−ハウジング１４に対するそれぞれの素子の位置を後に説明するように決定する補助処理手段２４
が示されている。
【００９２】
したがって、複数の素子６を有するモジュールの放射面のサンプリングを出発点として（図４または６）、これらの全ての素子６の座標を得る必要がある。
【００９３】
ただし、測定は素子のバッキングについて実施されるが、遅延法則は、素子のアクティブ面または放射面の位置から、言い換えると変換器の放射面のある側で計算される。
【００９４】
したがって、この位置を決定するためのアルゴリズムを開発した。このアルゴリズムは３つの段階を含む。
【００９５】
１）補間、例えば３次スプライン補間を使用して、バッキング上の測定点を通過する輪郭に最も良く一致した曲線Ｃ１を決定する（一例として６つの測定点Ｍ１からＭ６が示された図７を参照のこと）。
【００９６】
２）それぞれの素子の中心線（中心線の参照符号は図８のＸ１からＸ６で示されている）は、被検査部品の表面の局所的な傾きならびに全ての素子のバッキングの端部によって形成された面の局所的な傾きに対して直角であると仮定する（局所的な傾きの参照符号はＴ１からＴ６である）。
【００９７】
したがって、バッキングの輪郭を出発点として、局所導関数を測定してそれぞれの被測定素子の方向を決定する。
【００９８】
こうして、それぞれの素子の方向および高さＨを出発点として放射面上の対応する点の座標を得る（図８でのこれらの対応する点の参照符号はＳ１からＳ６である）。
【００９９】
３）最後に、放射面上のサンプリング点に３次「スプライン」型補間を適用する。
【０１００】
このようにして得た曲線Ｃ２（図９）を使用して、変換器の座標系内の、言い換えれば検討している例のこの変換器のハウジング１４に対する異なる素子の位置を決定することができる。
【０１０１】
次に、図４または６で変換器の位置および方向を測定する計装について検討する。
【０１０２】
変換器に備えられたこの計装は、変換器が対象８の固定座標系内で移動するときの変換器の位置および方向を画定する能力を有していなければならない。
【０１０３】
異なるいくつかのセンサがこの種の測定を実施する能力を有する。
【０１０４】
図４および６に示した例では連接機械アーム５６を使用する。対象と接触した状態で変位している間のアームの位置および方向を、このアームの性質（受動または能動）に応じて測定またはチェックする。
【０１０５】
図４および６の例ではこのアームに、対象８に対して変位している間に空間内での超音波変換器の位置を検出し、その方向を測定するさまざまなセンサ５８が取り付けられる。
【０１０６】
この種のアームの１例が、Ｍｅｔａｌｓｃａｎ社から販売されている「ｓｉｎｕｓ ａｒｍ」機械部品である（文献［５］参照）。
【０１０７】
図４および６にはさらに、対象８に対する変換器の位置を、手段２４によって供給された位置ならびにセンサ５８によって供給された位置および方向の関数として画定する手段６０が示されている。
【０１０８】
図４および６にはさらに制御／処理手段６２が示されており、この手段は、
−素子６に対する励起パルスを生成し、
−このように決定した位置を出発点として遅延法則を定義し、素子６が、対象物８に関して制御された特性を有する集束超音波ビームＦを生成することができるようにし、
−これらの遅延法則を励起パルスに適用する
ように設計される。
【０１０９】
次いで素子６が、これらの信号を利用して対象８に関係した像を供給するように設計された手段６２に信号を供給する。これらの像はスクリーン６４上に表示される。
【０１１０】
（センサのない）受動アームを使用する場合には、使用者が変換器を手動で動かし、その位置および方向をセンサ５８によって測定し、手段６０に供給する。
【０１１１】
このアームを、変換器の位置および方向を供給する能力を同じように有する例えば慣性センサなどのその他の手段に置き換えることができる。
【０１１２】
さらに、以上の例では超音波を同時に放射および受信する能力を有する素子を使用する。当業者ならこれらの例を、超音波を放射するようにだけ設計された素子、および超音波を受信するようにだけ設計されたその他の素子を備える変換器の場合に適合させることができよう。
【０１１３】
これらの例を、ラム波を放射する変換器に適合させることもできる。
【０１１４】
さらにこれらの例では、使用する変換器が超音波素子の線形モジュールを備えるが、本発明はこのタイプの変換器だけに限定されない。当業者なら以上の例を、マトリックス変換器、例えば文献［１］［２］および［４］に記載されているタイプのマトリックス変換器に適合させることができよう。
【０１１５】
具体的には、それぞれの補助超音波エミッタ（図４参照）を、ハウジング１４に固定された超音波レシーバのマトリックス中の２つではなく３つのレシーバに動的に関連づける必要があり、図６に示した例を基に適合させたマトリックス変換器の場合には２つではなく３つのマイクロ波アンテナを使用する。
【０１１６】
以下の文献はこの説明中で参照されたものである。
［１］D.J. Powell, and G. Hayward「Flexible ultrasonic transducer arrays for nondestructive evaluation applications PART I: The theoretical modeling approach」, IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control, vol.43, No.3, 1996年5月，385〜392ページ。
［２］D.J. Powell, and G. Hayward「Flexible ultrasonic transducer arrays for nondestructive evaluation applications PART II: Performance assessment of different array configurations」, IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control, vol.43, No.3, 1996年5月, 393〜402ページ。
［３］J. CH. Bomoley,「La methode de diffusion modulee: une apporche au releve des cartes de champs micro-ondes en temps reel」（被変調散乱法：マイクロ波電磁界図をリアル・タイムで読む一方法）L'onde electrique, 1982, vol.62, No.5, 73〜78ページ。
［４］G. Hayward and D.J. Powellの発明による国際特許出願ＷＯ ９４／１３４１１「Ultrasonic transducer」、国際公開日：１９９４年６月２３日。
［５］METALSCAN社（フランス Grenoble）刊「Systeme numerique de controle par ultrasons」（超音波による数値制御システム）、SINUS O.L.O゜MTS、１〜１０ページ、参照番号ＳＩＮＵ９５０６ＭＴＳ、１９９５年６月。
【図面の簡単な説明】
【図１】 超音波放射／受信素子の線形モジュールの放射面を示す図である。
【図２】 任意に描いた輪郭上での図１のモジュールの例示的な変形を示す図である。
【図３】 本発明中で使用することができる三角測量原理を示す図である。
【図４】 補助超音波センサを使用する、本発明に基づく変換器の特定の第１の実施形態を示す図である。
【図５】 本発明中で使用することができる散乱法の原理を示す図である。
【図６】 マイクロ波アンテナを使用する、本発明に基づく変換器の特定の第２の実施形態を示す図である。
【図７】 本発明中で使用することができる一アルゴリズムの段階を示す図である。
【図８】 本発明中で使用することができる一アルゴリズムの段階を示す図である。
【図９】 本発明中で使用することができる一アルゴリズムの段階を示す図である。

Claims (9)

1. 複数の素子（６）を有する超音波接触変換器であって、それぞれの素子が超音波放射および受信素子であり、変換器が、検査対象（８）に対して移動するように設計されており、この対象の表面と接触するように設計された変形可能な放射面を有し、そこから超音波が対象に放射され、放射素子を励起するためのパルスを生成する制御手段（６２）が設けられており、
   変換器が移動しているときの対象に対する超音波放射素子のそれぞれの位置を決定する手段（１６、１８、２０、２２、２４、５６、５８、６０；２４、３８、４０、４２、４４、４６、４８、５０、５２、５４、５６、５８、６０）を備えており、
   処理手段が、
   こうして決定された位置から遅延法則を生成して、放射素子が、対象に関して制御された特性を有する集束した超音波ビーム（Ｆ）を生成することができるようにし、
   これらの遅延法則を、放射素子を励起するためのパルスに適用するように設けられており、
   超音波受信素子が、対象に関係した像の形成のための信号を供給するように設計されており、
   対象に対する超音波放射素子のそれぞれの位置を決定する手段が、
   放射面の変形を測定することによって変換器の非変形可能部分（１４）に対する超音波放射素子のそれぞれの位置を決定し、こうして決定した位置を表す信号を供給するように設計された第１の手段（１６、１８、２０、２２、２４；２４、３８、４０、４２、４４、４６、４８、５０、５２、５４）と、
   対象に対する変換器のこの非変形可能部分の位置および方向を決定し、こうして決定した位置および方向を表す信号を供給するように設計された第２の手段（５８、６０）と、
   これらの第１および第２の手段によって出力された信号を利用して対象に対する超音波放射素子のそれぞれの位置を供給するように設計された第３の手段（６０）と
   を備えていることを特徴とする変換器。
2. 複数の素子が、可撓性圧電ポリマー・ストリップおよび金属の付着によって得られた隣接する電極の回路網から形成される、請求項１に記載の変換器。
3. 複数の素子が、超音波に対して受動的な可撓性基板に埋め込まれた剛性圧電素子である、請求項１に記載の変換器。
4. 複数の素子が剛体であり、連接構造を形成するために互いに対して機械的に組み付けられる、請求項１に記載の変換器。
5. 第１の手段が、
   変換器の非変形可能部分の別個の固定点に対する、超音波放射素子のサブアセンブリの各素子のバッキングの距離を測定する手段（１６、１８、２０、２２；３８、４０、４２、４４、４６、４８、５０、５２、５４）と、
   先に決定した距離を利用してそれぞれの超音波放射素子の位置を決定するように設計された補助処理手段（２４）と
   を備える、請求項１に記載の変換器。
6. 距離測定手段が、
   サブアセンブリの素子のバッキングにそれぞれ固定され、順々に超音波を放射するように設計された補助超音波エミッタ（１６）と、
   非変形可能部分に固定され、補助エミッタによって放射された超音波を検出するように設計された補助超音波レシーバ（１８）と、
   より高い強度の超音波を受信している一群の補助レシーバのそれぞれからそれぞれの補助エミッタまでの距離を測定する手段（２２）と
   を備える、請求項５に記載の変換器。
7. 距離測定手段が、
   マイクロ波源（４８）と、
   非変形可能部分に堅く固定され、この源に結合され、順々にマイクロ波を放射するように、かつ順々にマイクロ波を受信するように設計された複数のマイクロ波アンテナ（４２、４４）と、
   サブアセンブリの素子の異なるバッキングにそれぞれ固定され、アンテナによって放射されたマイクロ波を散乱させるように設計されたマイクロ波プローブ（３８）であって、プローブによって散乱されたそれぞれのマイクロ波を異なる周波数で変調するように設計された非線形デバイス（４０）がそれぞれに取り付けられたプローブと、
   アンテナに結合され、それぞれのプローブからそれぞれのアンテナまでの距離をこのプローブによって散乱され、このアンテナによって受信されたマイクロ波の位相を測定することによって測定するように設計され、さらに、異なる変調周波数での同期検出によってプローブを互いから区別するように設計されたマイクロ波受信手段（５４）と
   を備える、請求項５に記載の変換器。
8. 補助処理手段（２４）が、サブアセンブリ内の素子のバッキングを最もよく通過する輪郭を補間法によって決定し、この輪郭を使用して変換器の非変形可能部分に対するそれぞれの超音波放射素子の放射面の位置を決定するように設計される、請求項５に記載の変換器。
9. 第２の手段が、変換器の非変形可能部分（１４）に固定された連接機械アーム（５６）を備える、請求項１に記載の変換器。

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