JP5022884B2 - Probe system, ultrasonic system, and ultrasonic generation method - Google Patents

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Description

本発明は、一般的に云えば、検査技術に関し、より詳しく云えば、プラズマ放電を使用した非破壊試験技術に関するものである。   The present invention relates generally to inspection techniques, and more particularly to non-destructive testing techniques using plasma discharge.

材料の超音波検査は、材料の欠陥及び工業部品の表面下損傷を検出し定量化するための一般的に使用されている技術である。しかしながら、従来の超音波検査技術の制約の1つは、プローブと被検査材料との間に液体の界面が必要なことであり、これは、そうでない場合に界面に存在することのある空隙からの過大な音響エネルギの反射を防止するためである。非接触式超音波検査は、特に、水によって損傷を受ける虞のある材料の場合、高温の材料の場合、及び界面に水を供給する設備が高価であるか又は困難である場合にとって、魅力的な非破壊検査技術である。1つの可能性のある非接触式検査技術は、空気結合式超音波によるものである。しかしながら、空気結合式超音波では、信号対ノイズ比が比較的悪い(液体結合超音波よりもほぼ40〜80dB低い)。   Ultrasonic inspection of materials is a commonly used technique for detecting and quantifying material defects and subsurface damage of industrial parts. However, one of the limitations of conventional ultrasonic inspection techniques is the need for a liquid interface between the probe and the material to be inspected, from the voids that may otherwise exist at the interface. This is to prevent reflection of excessive acoustic energy. Non-contact ultrasonic inspection is particularly attractive for materials that can be damaged by water, for high temperature materials, and when the equipment for supplying water to the interface is expensive or difficult. Non-destructive inspection technology. One possible non-contact inspection technique is by air-coupled ultrasound. However, air-coupled ultrasound has a relatively poor signal-to-noise ratio (approximately 40-80 dB lower than liquid-coupled ultrasound).

空隙を介して材料中に超音波を発生させるために一般的に使用されている技術には、部品表面の局在化レーザ加熱又は焼灼(レーザ超音波)、空気に対して音響的に整合する高出力圧電又は容量性膜装置、及び電磁力を介して材料中に機械的振動を生成する電磁音響トランスデューサ(EMAT)が含まれる。所で、これらの技術の各々は或る特定の制約を受ける。例えば、レーザ超音波は金属及び幾分かの複合材の中で超音波を発生するのに非常に有効であるが、材料の表面に軽度の損傷を生じさせ且つ実施するのに費用が非常に高い。また従来の高出力空気整合超音波トランスデューサ及びEMATに関しては、これらの技術では一般に最大出力が制限されることが観察されている。   Commonly used techniques for generating ultrasonic waves in materials through voids include localized laser heating or cauterization (laser ultrasonics) on the part surface, acoustically matched to air High power piezoelectric or capacitive membrane devices and electromagnetic acoustic transducers (EMAT) that generate mechanical vibrations in materials via electromagnetic forces are included. Where each of these techniques is subject to certain limitations. For example, laser ultrasound is very effective at generating ultrasound in metals and some composites, but it causes minor damage to the surface of the material and is very expensive to perform. high. Also, with respect to conventional high power air matched ultrasonic transducers and EMAT, it has been observed that these techniques generally limit maximum power.

従って、上述の問題に対処する改良された超音波検査システムが必要である。   Therefore, there is a need for an improved ultrasonic inspection system that addresses the above-mentioned problems.

一実施形態によれば、プローブ・システムが提供される。プローブ・システムは交流(AC)電圧源に結合された内側導体を含む。プローブ・システムはまた、内側導体の周りに配置され且つ一端部がAC電圧源に結合された外側導体を含む。外側導体は、その別の端部が第1の電極を形成する。プローブ・システムは更に、空隙によって第1の電極から隔てられていて空隙内にプラズマ放電を開始させるための第2の電極を含む。   According to one embodiment, a probe system is provided. The probe system includes an inner conductor coupled to an alternating current (AC) voltage source. The probe system also includes an outer conductor disposed about the inner conductor and having one end coupled to an AC voltage source. The other end of the outer conductor forms the first electrode. The probe system further includes a second electrode separated from the first electrode by an air gap for initiating a plasma discharge within the air gap.

本発明の別の実施形態によれば、被遮蔽プローブ・システムが提供される。被遮蔽プローブ・システムは、一端部がAC電圧源に結合され且つその別の端部が第1の電極を形成する中心導体を含む。被遮蔽プローブ・システムはまた、中心導体の周りに配置され且つ一端部がAC電圧源に結合された外側導体を含む。外側導体はその別の端部が第2の電極を形成しており、また第1の電極及び第2の電極は空隙によって隔てられていて空隙内にプラズマ放電を開始させる。被遮蔽プローブ・システムは更に、電磁干渉の遮蔽のために中心導体と同心に配置された遮蔽体を含む。   According to another embodiment of the invention, a shielded probe system is provided. The shielded probe system includes a central conductor having one end coupled to an AC voltage source and another end forming a first electrode. The shielded probe system also includes an outer conductor disposed about the central conductor and having one end coupled to an AC voltage source. The other end of the outer conductor forms a second electrode, and the first electrode and the second electrode are separated by a gap to initiate a plasma discharge in the gap. The shielded probe system further includes a shield disposed concentrically with the central conductor for shielding electromagnetic interference.

本発明の別の実施形態によれば、超音波プローブ・システムが提供される。超音波プローブ・システムは、無線周波(RF)搬送波信号を供給するための搬送波信号源を含む。超音波プローブ・システムはまた、包絡線信号を供給するための音響変調器を含む。超音波プローブ・システムはまた、RF搬送波信号と包絡線信号とを混合して被変調RF信号を供給するための混合器を含む。超音波プローブ・システムは更に接地電極を含む。超音波プローブ・システムはまた、空隙によって接地電極から隔てられていて、被変調RF信号を受け取って空隙内にプラズマを発生させるように構成されている無線周波プラズマ・プローブを含む。プラズマは超音波を発生させる。   According to another embodiment of the present invention, an ultrasound probe system is provided. The ultrasound probe system includes a carrier signal source for providing a radio frequency (RF) carrier signal. The ultrasound probe system also includes an acoustic modulator for providing an envelope signal. The ultrasound probe system also includes a mixer for mixing the RF carrier signal and the envelope signal to provide a modulated RF signal. The ultrasonic probe system further includes a ground electrode. The ultrasound probe system also includes a radio frequency plasma probe that is separated from the ground electrode by an air gap and is configured to receive a modulated RF signal and generate a plasma in the air gap. The plasma generates ultrasonic waves.

本発明の別の実施形態によれば、超音波を発生する方法が提供される。本方法は、無線周波プラズマ・プローブに被変調無線周波信号を供給する段階を含む。本方法はまた、無線周波プラズマ・プローブを介してプラズマ放電を開始させる段階を含む。本方法はまた、無線周波プラズマ・プローブを介してプラズマ放電を安定化させる段階を含む。本方法は更に、プラズマ放電の強度を変調する段階を含む。本方法はまた、プラズマ放電を使用して複数の超音波を発生する段階を含む。   According to another embodiment of the present invention, a method for generating ultrasound is provided. The method includes providing a modulated radio frequency signal to a radio frequency plasma probe. The method also includes initiating a plasma discharge via the radio frequency plasma probe. The method also includes stabilizing the plasma discharge via a radio frequency plasma probe. The method further includes modulating the intensity of the plasma discharge. The method also includes generating a plurality of ultrasonic waves using a plasma discharge.

本発明のこれらの及び他の特徴、側面並びに利点は、添付の図面を参照した以下の詳しい説明を読んだときにより良く理解されよう。図面では、全図面を通じて同様な部品を同様な参照符号で表している。   These and other features, aspects and advantages of the present invention will be better understood when the following detailed description is read with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like parts are designated by like reference numerals throughout the drawings.

本発明は、上述した従来の空気結合式超音波検査技術の欠点を克服するために、検査対象の部品に供給可能な最大音響出力を増大させる改良送信器設計を提供する。この態様では、測定の信号レベルを増大させる。以下に詳しく説明するように、本発明の実施形態は、プラズマ放電を開始させて安定化させるためのシステムを含む。本発明の実施形態はまた、超音波システム及びプラズマを使用して超音波を発生する方法を含む。本書で用いる「プラズマ放電」とは、大気圧で、且つ約1MHzよりも大きい周波数を持つ無線周波で発生されるプラズマを表す。発生される超音波は、材料中の欠陥及び任意の表面下損傷を探すために非破壊試験で使用される高圧音響波である。超音波を使用する非破壊試験は、本書では「空気結合式」超音波と呼び、その場合、プラズマを発生させるプローブと検査対象の材料とは空隙によって離隔されている。   The present invention provides an improved transmitter design that increases the maximum acoustic power that can be delivered to the part to be inspected to overcome the disadvantages of the conventional air-coupled ultrasonic inspection techniques described above. In this aspect, the signal level of the measurement is increased. As described in detail below, embodiments of the present invention include a system for initiating and stabilizing a plasma discharge. Embodiments of the present invention also include a method of generating ultrasound using an ultrasound system and a plasma. “Plasma discharge” as used herein refers to plasma generated at radio pressure at atmospheric pressure and with a frequency greater than about 1 MHz. The generated ultrasound is a high pressure acoustic wave used in nondestructive testing to look for defects in the material and any subsurface damage. Non-destructive testing using ultrasound is referred to herein as “air-coupled” ultrasound, in which the probe that generates the plasma and the material to be inspected are separated by a gap.

プラズマ放電を開始させるために使用される従来の電子部品は、プラズマ放電のための所望の電圧を達成するためには効率が悪いと一般に判明している。その上、プラズマ放電は、電流の増加につれてプラズマ放電の電気インピーダンスが減少することに起因して、本質的に大気圧で不安定である。更に、大気圧でのプラズマは、開始させるのに高電圧を必要とする。有益なこととして、本発明は、安定な低強度の狭帯域プラズマ源を大気圧で提供する。   Conventional electronic components used to initiate a plasma discharge are generally found to be inefficient to achieve the desired voltage for the plasma discharge. Moreover, the plasma discharge is inherently unstable at atmospheric pressure due to the decrease in the electrical impedance of the plasma discharge as the current increases. Furthermore, plasma at atmospheric pressure requires a high voltage to start. Beneficially, the present invention provides a stable, low intensity, narrow band plasma source at atmospheric pressure.

ここで、図面を参照して説明すると、図1は、プラズマを開始させて安定化させるためのシステム10の略図である。システム10はまた、プラズマ・プローブ10と呼ぶことができる。プラズマ・プローブ10は、交流(AC)電圧源14に結合された内側導体12を含む。図示の実施形態では、複数の巻線18を含む外側導体16が、内側導体12の周りに配置される。外側導体16は一端部がAC電圧源14に結合され且つ反対側の他方の端部が第1の電極20を形成する。図示の実施形態では、第2の電極22が、プラズマ放電26を開始させるために空隙24によって第1の電極20から隔てられている。特定の実施形態では、内側導体12は円筒形の形状の導体である。別の実施形態では、内側導体12はワイヤである。一例では、外側導体16はソレノイドである。模範的な実施形態では、内側導体12はアース28に接続される。別の実施形態では、外側導体16はAC電圧源14を介してアース28に接続される。一例では、プラズマ放電26は、約6MHz〜約7.5MHzの周波数を持つ大気圧無線周波プラズマを開始させることができる。特定の実施形態では、内側導体12及び外側導体16は、プラズマ26を開始させるためにAC電圧源14によって供給される電圧を約20dB以上昇圧するように構成される。図1には固体の内側導体12の周りに延在するソレノイド16を示しているが、別の実施形態(図示せず)では、内側導体12が外側導体16の内側に配置されたソレノイドであり、外側導体16は固体(例えば、中空の管)の金属電極である。   Referring now to the drawings, FIG. 1 is a schematic diagram of a system 10 for initiating and stabilizing a plasma. System 10 can also be referred to as plasma probe 10. The plasma probe 10 includes an inner conductor 12 that is coupled to an alternating current (AC) voltage source 14. In the illustrated embodiment, an outer conductor 16 that includes a plurality of windings 18 is disposed around the inner conductor 12. One end of the outer conductor 16 is coupled to the AC voltage source 14 and the other end on the opposite side forms the first electrode 20. In the illustrated embodiment, the second electrode 22 is separated from the first electrode 20 by an air gap 24 to initiate a plasma discharge 26. In certain embodiments, the inner conductor 12 is a cylindrical shaped conductor. In another embodiment, the inner conductor 12 is a wire. In one example, the outer conductor 16 is a solenoid. In the exemplary embodiment, inner conductor 12 is connected to ground 28. In another embodiment, outer conductor 16 is connected to ground 28 via AC voltage source 14. In one example, the plasma discharge 26 can initiate an atmospheric pressure radio frequency plasma having a frequency of about 6 MHz to about 7.5 MHz. In certain embodiments, inner conductor 12 and outer conductor 16 are configured to boost the voltage supplied by AC voltage source 14 to initiate plasma 26 by about 20 dB or more. Although FIG. 1 shows a solenoid 16 extending around a solid inner conductor 12, in another embodiment (not shown), the inner conductor 12 is a solenoid disposed inside the outer conductor 16. The outer conductor 16 is a solid (eg, hollow tube) metal electrode.

図2は、図1のプラズマ・プローブ10の等価回路30である。図1に述べたような内側導体12及び図1に述べたような外側導体16は直列LC回路として構成され、ここで、Lはインダクタ32で表される外側導体16のインダクタンスであり、またCは内側導体12と外側導体16との間のキャパシタンスである。インダク32は、抵抗器36で表される小さい実数値の抵抗を持つことができる。特定の実施形態では、抵抗36は約10オームと約100オームとの間で変化することができる。図1に述べたようなプラズマ・プローブ10は、内側導体12及び外側導体16による分布伝送線路38を持つ四分の一波長の変圧器として作用する。外側導体16は、単位長さ当りのインダクタンスを増大させるように、図1に述べたような多数の巻線18を含むことができる。巻線18は、それらの巻線18の各々の間に寄生キャパシタンス40を含むことができ、寄生キャパシタンス40は、Cで表されたキャパシタンス34よりも大幅に小さい。その結果として、キャパシタンス40は無視することができる。電気回路30はまた、キャパシタンス34の漏洩抵抗42を含むことができ、それはGで表される。漏洩抵抗42は非常に小さく、従って、無視できることがある。 FIG. 2 is an equivalent circuit 30 of the plasma probe 10 of FIG. The inner conductor 12 as described in FIG. 1 and the outer conductor 16 as described in FIG. 1 are configured as a series LC circuit, where L is the inductance of the outer conductor 16 represented by an inductor 32, and C S is a capacitance between the inner conductor 12 and the outer conductor 16. Induct 32 may have a small real-valued resistance represented by resistor 36. In certain embodiments, resistance 36 can vary between about 10 ohms and about 100 ohms. The plasma probe 10 as described in FIG. 1 acts as a quarter-wave transformer with a distributed transmission line 38 with an inner conductor 12 and an outer conductor 16. The outer conductor 16 can include a number of windings 18 as described in FIG. 1 to increase the inductance per unit length. Winding 18 may be between each of these windings 18 including the parasitic capacitance 40, the parasitic capacitance 40 is significantly smaller than the capacitance 34 denoted by C S. As a result, the capacitance 40 can be ignored. The electrical circuit 30 can also include a leakage resistor 42 of capacitance 34, which is represented by G. The leakage resistance 42 is very small and may therefore be negligible.

プラズマが開始される前、AC電圧源14は、無負荷のとき、開回路の伝送線路を見る。等価回路30は四分の一波長で共振する。四分の一波長の共振が生じるのは、伝送線路38の物理的長さが定在波の波長の四分の一になるようにAC電圧源の周波数が伝送線路38に定在波を生成させるときである。従って、AC電圧源14は、負荷46を生じる伝送線路38の端部44で短絡されていると見なす。これにより、多量の電流が伝送線路38の中へ駆動される。このように生じた大電流はインダクタ32及びコンデンサ34を通過する。更に、fをAC電圧源14の周波数として、2πfLで表されるインダクタ32のインピーダンスは、f及びLが共に大きいとき、大きい。従って、インダクタ32の両端間の電圧降下が大きく、その結果として伝送線路38の端部44に高電圧が生じる。この高電圧は負荷46においてプラズマの発生を開始させる。   Before the plasma is started, the AC voltage source 14 looks at the open circuit transmission line when unloaded. The equivalent circuit 30 resonates at a quarter wavelength. The quarter-wave resonance occurs because the frequency of the AC voltage source generates a standing wave in the transmission line 38 so that the physical length of the transmission line 38 is a quarter of the wavelength of the standing wave. It is time to let them. Thus, the AC voltage source 14 is considered shorted at the end 44 of the transmission line 38 that produces the load 46. As a result, a large amount of current is driven into the transmission line 38. The large current generated in this way passes through the inductor 32 and the capacitor 34. Furthermore, when f is the frequency of the AC voltage source 14, the impedance of the inductor 32 represented by 2πfL is large when both f and L are large. Accordingly, the voltage drop across the inductor 32 is large, and as a result, a high voltage is generated at the end 44 of the transmission line 38. This high voltage initiates the generation of plasma at the load 46.

プラズマの発生により、伝送線路38が負荷46で短絡される。このような状態では、伝送線路38の中へ駆動される電流は2つの経路を持つことができる。その1つの経路は前に述べたように、インダクタ32を通る経路であり、他の経路はインダクタ32を側路して負荷46を通る経路である。従って、電流は2つの経路に分割され、インダクタ32を通る電流は相対的に小さい。この結果、 インダクタ32の両端間により低い電圧降下が生じ、また負荷46における発生されたプラズマを通る電圧も低くなる。従って、プラズマに流入する電流が減少し、その結果、プラズマ抵抗を増大させる。そこで、非常に高速の負帰還ループが生成されて、負荷46における発生されたプラズマを安定化する。このように、プラズマ・プローブ10は、プラズマを開始させてその電圧を所望の値に安定化してプラズマを消滅させないようにし、同時に何らかの可能性のある焼損を防止すると云う重要な役割を果たす。   Due to the generation of plasma, the transmission line 38 is short-circuited by the load 46. In such a state, the current driven into the transmission line 38 can have two paths. One path is a path through the inductor 32 as described above, and the other path is a path that bypasses the inductor 32 and passes through the load 46. Thus, the current is divided into two paths and the current through the inductor 32 is relatively small. This results in a lower voltage drop across the inductor 32 and a lower voltage across the generated plasma at the load 46. Accordingly, the current flowing into the plasma is reduced, resulting in an increase in plasma resistance. Thus, a very fast negative feedback loop is created to stabilize the plasma generated at load 46. Thus, the plasma probe 10 plays an important role in starting the plasma and stabilizing its voltage to a desired value so that the plasma is not extinguished while at the same time preventing any possible burnout.

本発明の別の例示の実施形態において、図3はプラズマ放電を開始させて安定化させるための被遮蔽プローブ・システム60である。システム60は中心導体62を含み、中心導体62は、一端部がAC電圧源64に結合され且つ反対側の他方の端部が第1の電極66を形成する。システム60はまた、中心導体62の周りに配置された複数の巻線70を有する外側導体68を含む。図示の実施形態の場合、外側導体68は、一端部がAC電圧源64に結合され且つ反対側の他方の端部が第2の電極72を形成する。図示のように、第1の電極66と第2の電極72とは、プラズマ放電76を開始させるために空隙74によって隔てられている。システム60は更に、電磁干渉の遮蔽のために中心導体62と同心に配置された遮蔽体78を含む。外側導体68によって発生された磁界は圧縮されて、中心導体62と遮蔽体78との間の空間内に存在する。中心導体62及び外側導体68は、AC電圧源64によって供給される電圧を約40dBだけ昇圧するように構成することができる。中心導体62と遮蔽体78との間に絶縁体80を配置することができる。特定の実施形態では、絶縁体80はセラミック絶縁体である。一例では、遮蔽体78は内側導電性円筒体及び外側導電性円筒体を含み、これらの円筒体は同心で互いに接続されており、またこれらの内側及び外側導電性円筒体の間に外側導体68が配置される。被遮蔽プローブ・システム60はウォーム・プラズマ放電76を開始させる。本書で用いられる「ウォーム・プラズマ(warm plasma) 」とは、紙を燃やすほどに熱いが、銅を融解するほどには熱くないプラズマを表す。図3は中心導体62の周りに延在するソレノイド68を示しているが、別の実施形態(図示せず)では、内側導体62が外側導体68の内側に配置されたソレノイドであり、外側導体68は固体(例えば、中空の管)の金属電極である。   In another exemplary embodiment of the present invention, FIG. 3 is a shielded probe system 60 for initiating and stabilizing a plasma discharge. The system 60 includes a central conductor 62 that is coupled at one end to an AC voltage source 64 and at the other end opposite the first electrode 66. System 60 also includes an outer conductor 68 having a plurality of windings 70 disposed about a central conductor 62. In the illustrated embodiment, the outer conductor 68 has one end coupled to the AC voltage source 64 and the other opposite end forming a second electrode 72. As shown, the first electrode 66 and the second electrode 72 are separated by a gap 74 to initiate a plasma discharge 76. The system 60 further includes a shield 78 disposed concentrically with the central conductor 62 for electromagnetic interference shielding. The magnetic field generated by the outer conductor 68 is compressed and exists in the space between the center conductor 62 and the shield 78. The center conductor 62 and the outer conductor 68 can be configured to boost the voltage supplied by the AC voltage source 64 by about 40 dB. An insulator 80 can be disposed between the center conductor 62 and the shield 78. In certain embodiments, the insulator 80 is a ceramic insulator. In one example, the shield 78 includes an inner conductive cylinder and an outer conductive cylinder that are concentrically connected to each other and an outer conductor 68 between the inner and outer conductive cylinders. Is placed. The shielded probe system 60 initiates a warm plasma discharge 76. As used herein, “warm plasma” refers to plasma that is hot enough to burn paper but not hot enough to melt copper. Although FIG. 3 shows a solenoid 68 extending around the center conductor 62, in another embodiment (not shown), the inner conductor 62 is a solenoid disposed inside the outer conductor 68, and the outer conductor Reference numeral 68 denotes a solid (for example, hollow tube) metal electrode.

図4は、図3の被遮蔽プローブ・システム60の等価回路90である。図3の中心導体62及び図3の外側導体68は直列LC回路として構成される。図3で述べたような遮蔽体78の存在は、回路90における実効インダクタンスを低減し且つ実効キャパシタンスを増大させる。実効インダクタンスは、インダクタ92によって表される(L−M)に等しく、ここで、Lは中心導体のインダクタンスであり、またMは渦電流損に起因した中心導体62と遮蔽体78との間の相互インダクタンスである。実効キャパシタンスはコンデンサ94によって表される(CS1+CS2)に等しく、ここで、CS1は中心導体62と外側導体68との間のキャパシタンスであり、またCS2は遮蔽体78と外側導体68との間のキャパシタンスである。インダクタ92は、渦電流損に起因した抵抗を含む抵抗器96によって表される小さい実数値の抵抗を持つことができる。コンデンサ94は、漏洩抵抗器98によって表される無視し得る漏洩抵抗を含むことができる。回路90はまた、図3で述べたような巻線70の各々の間のコンデンサ100によって表される無視し得る寄生キャパシタンスを含むことができる。実効インダクタンスがより小さく且つ渦電流の形態での損失がより多いので、プラズマ放電を開始させるのに必要とされる電圧が増大する。プラズマ放電の開始の結果、負荷104を持つ端部102で短絡が生じる。従って、これにより、図1で述べたプラズマ・プローブと比べて相対的に低い効率のプラズマ・プローブを得ることができる。 FIG. 4 is an equivalent circuit 90 of the shielded probe system 60 of FIG. The central conductor 62 in FIG. 3 and the outer conductor 68 in FIG. 3 are configured as a series LC circuit. The presence of shield 78 as described in FIG. 3 reduces the effective inductance in circuit 90 and increases the effective capacitance. The effective inductance is equal to (LM) represented by the inductor 92, where L is the inductance of the center conductor, and M is between the center conductor 62 and the shield 78 due to eddy current loss. Mutual inductance. The effective capacitance is equal to (C S1 + C S2 ) represented by the capacitor 94, where C S1 is the capacitance between the center conductor 62 and the outer conductor 68, and C S2 is the shield 78 and the outer conductor 68. Capacitance between the two. Inductor 92 may have a small real-valued resistance represented by resistor 96 that includes resistance due to eddy current loss. Capacitor 94 may include a negligible leakage resistance represented by leakage resistor 98. The circuit 90 can also include negligible parasitic capacitance represented by the capacitor 100 between each of the windings 70 as described in FIG. Since the effective inductance is smaller and there is more loss in the form of eddy currents, the voltage required to initiate the plasma discharge increases. As a result of the start of the plasma discharge, a short circuit occurs at the end 102 having the load 104. Accordingly, it is possible to obtain a plasma probe having a relatively low efficiency as compared with the plasma probe described in FIG.

有益なこととして、プローブ10,60は空気中の大気圧で安定な低強度の狭帯域プラズマ源を提供する。プラズマは、金属、プラスチック及び複合材のような殆どの工業用材料に対して比較的損傷を起こさず、また過大な電磁干渉を生じさせない。このプラズマ源はまた、非常に効率がよく、また動作するのに非常に大きい電源電圧を必要としない。
プローブ10,60は、タービン・エンジンのような対象物内の空隙の長さを測定するために高温環境で使用するためのプラズマ放電を発生するように使用することができる。更に、プローブ10,60は、以下に述べるように、欠陥を検出するために使用することのできる超音波を発生するためのプラズマ放電を発生するように使用することができる。
Beneficially, the probes 10, 60 provide a low intensity narrow band plasma source that is stable at atmospheric pressure in air. The plasma is relatively damaging to most industrial materials such as metals, plastics and composites and does not cause excessive electromagnetic interference. This plasma source is also very efficient and does not require a very large power supply voltage to operate.
Probes 10, 60 can be used to generate a plasma discharge for use in a high temperature environment to measure the length of a void in an object such as a turbine engine. Furthermore, the probes 10 and 60 can be used to generate a plasma discharge for generating ultrasound that can be used to detect defects, as described below.

図5は、超音波プローブ・システム110の略図である。超音波プローブ・システム110は、無線周波(RF)搬送波信号114を供給するための搬送波信号源112を含む。特定の実施形態では、RF搬送波信号114の周波数は約10MHz〜約50MHzの範囲内で変化することができる。システム110はまた、包絡線信号118を供給するための音響変調器116を含む。一例では、音響変調器116は、約 0.001MHz〜約2MHzの周波数を持つ包絡線信号118を供給するように構成されている少なくとも1つの関数発生器を含む。超音波プローブ・システム110はまた、搬送波信号114と包絡線信号118とを混合して被変調RF信号122を供給するための混合器120を含む。図示の実施形態では、被変調RF信号122は、空隙128によって接地電極126から隔てられたRFプラズマ・プローブ124へ伝送することができる。プラズマ130が空隙128に発生され、プラズマは次いで複数の超音波132を発生する。一例では、RFプラズマ・プローブは、遮蔽されていないプラズマ・プローブとすることができる。別の実施形態では、RFプラズマ・プローブは、図3で述べたような被遮蔽プラズマ・プローブとすることができる。特定の実施形態では、RFプラズマ・プローブ124と接地電極126との間の空隙128は約1mmよりも小さい。図5は接地した電極126を示しているが、別の実施形態(図示せず)では、電極126は接地されない。   FIG. 5 is a schematic diagram of an ultrasound probe system 110. The ultrasound probe system 110 includes a carrier signal source 112 for providing a radio frequency (RF) carrier signal 114. In certain embodiments, the frequency of the RF carrier signal 114 can vary within a range of about 10 MHz to about 50 MHz. System 110 also includes an acoustic modulator 116 for providing an envelope signal 118. In one example, the acoustic modulator 116 includes at least one function generator configured to provide an envelope signal 118 having a frequency between about 0.001 MHz and about 2 MHz. The ultrasound probe system 110 also includes a mixer 120 for mixing the carrier signal 114 and the envelope signal 118 to provide a modulated RF signal 122. In the illustrated embodiment, the modulated RF signal 122 can be transmitted to an RF plasma probe 124 that is separated from the ground electrode 126 by an air gap 128. A plasma 130 is generated in the air gap 128 and the plasma then generates a plurality of ultrasonic waves 132. In one example, the RF plasma probe can be an unshielded plasma probe. In another embodiment, the RF plasma probe can be a shielded plasma probe as described in FIG. In certain embodiments, the air gap 128 between the RF plasma probe 124 and the ground electrode 126 is less than about 1 mm. Although FIG. 5 shows a grounded electrode 126, in another embodiment (not shown), the electrode 126 is not grounded.

図6に示されているような本発明の別の例示の実施形態では、接地平面142を使用する超音波プローブ・システム140を提示する。システム140は、RF搬送波信号114を供給するための図5で述べたような搬送波信号源112を含む。特定の実施形態では、RF搬送波信号114の周波数は約10MHz〜約50MHzの範囲内で変えることができる。システム140はまた、図5で述べたような包絡線信号118を供給するための図5で述べたような音響変調器116を含む。一例では、音響変調器116は、約 0.001MHz〜約2MHzの周波数を持つ包絡線信号118を供給するように構成された少なくとも1つの関数発生器を含む。超音波プローブ・システム140はまた、RF搬送波信号114と包絡線信号118とを混合して図5で述べたような被変調RF信号122を供給するための図5で述べたような混合器120を含む。図示の実施形態では、RF搬送波信号122は、空隙146によって接地平面142から隔てられたRFプラズマ針144に伝送される。特定の実施形態では、RFプラズマ針は約1mA〜約100mAの電流及び約10MHz〜約50MHzの周波数を供給するように構成することができる。プラズマは空隙146内で発生される。一例では、RFプラズマ針144と接地平面142との間の空隙146内に誘電体バリア148を配置することができる。更に、RFプラズマ針144に面している誘電体バリア148の端部上に金網150を配置することができる。空隙146内に発生されたプラズマは複数の超音波152を発生させる。システム140はまた、効率を増大させるために、発生された超音波152を反射する音響ミラー154を含むことができる。   In another exemplary embodiment of the present invention as shown in FIG. 6, an ultrasound probe system 140 that uses a ground plane 142 is presented. System 140 includes a carrier signal source 112 as described in FIG. 5 for providing an RF carrier signal 114. In certain embodiments, the frequency of the RF carrier signal 114 can vary within a range of about 10 MHz to about 50 MHz. System 140 also includes an acoustic modulator 116 as described in FIG. 5 for providing an envelope signal 118 as described in FIG. In one example, acoustic modulator 116 includes at least one function generator configured to provide an envelope signal 118 having a frequency between about 0.001 MHz and about 2 MHz. The ultrasonic probe system 140 also mixes the RF carrier signal 114 and the envelope signal 118 to provide a modulated RF signal 122 as described in FIG. including. In the illustrated embodiment, the RF carrier signal 122 is transmitted to an RF plasma needle 144 that is separated from the ground plane 142 by an air gap 146. In certain embodiments, the RF plasma needle can be configured to provide a current of about 1 mA to about 100 mA and a frequency of about 10 MHz to about 50 MHz. Plasma is generated in the air gap 146. In one example, a dielectric barrier 148 can be disposed in the air gap 146 between the RF plasma needle 144 and the ground plane 142. In addition, a wire mesh 150 can be placed on the end of the dielectric barrier 148 facing the RF plasma needle 144. The plasma generated in the gap 146 generates a plurality of ultrasonic waves 152. The system 140 can also include an acoustic mirror 154 that reflects the generated ultrasound 152 to increase efficiency.

図7は、図5及び図6で述べた超音波プローブ・システム内の信号変調システム170を表すブロック図である。搬送波信号源112からの図5で述べたようなRF信号114及び音響変調器116からの図5で述べたような包絡線信号118が混合器120に供給される。特定の実施形態では、搬送波信号源112は、7.2MHzで動作する関数発生器とすることができる。別の実施形態では、音響変調器116は、振幅変調のために900kHzの単一サイクル正弦波を供給する関数発生器とすることができる。図5で述べたような混合器120からの被変調RF信号122は分割器172に供給することができる。分割器172は、7.2MHzに中心ピークを持ち且つ900kHzに2つの側波帯を持つRFスペクトル信号174を供給する。このような中心ピークの発生は、超音波が発生されていないときにプラズマ放電を維持するのに有用である。RFスペクトル信号174は電力増幅器176に供給され、電力増幅器176はRF搬送波信号122の包絡線を変調する。電力増幅器176からの被変調包絡線信号178が、図5で述べたようなRFプラズマ・プローブ124に供給される。RFスペクトル信号174の振幅が増大したとき、その結果としてウォーム・プラズマが発生され、また振幅が減少したとき、その結果としてコールド・プラズマが発生される。プラズマの急激な冷却及び加熱は、プラズマの高圧及び低圧の変化を発生させ、次いでこれが音響波の伝播を生じさせる。   FIG. 7 is a block diagram illustrating the signal modulation system 170 in the ultrasound probe system described in FIGS. The RF signal 114 as described in FIG. 5 from the carrier signal source 112 and the envelope signal 118 as described in FIG. 5 from the acoustic modulator 116 are supplied to the mixer 120. In certain embodiments, the carrier signal source 112 may be a function generator operating at 7.2 MHz. In another embodiment, the acoustic modulator 116 may be a function generator that provides a 900 kHz single cycle sine wave for amplitude modulation. The modulated RF signal 122 from the mixer 120 as described in FIG. 5 can be supplied to the divider 172. Divider 172 provides an RF spectral signal 174 having a central peak at 7.2 MHz and two sidebands at 900 kHz. The occurrence of such a central peak is useful for maintaining the plasma discharge when no ultrasonic wave is generated. The RF spectrum signal 174 is provided to a power amplifier 176 that modulates the envelope of the RF carrier signal 122. The modulated envelope signal 178 from the power amplifier 176 is supplied to the RF plasma probe 124 as described in FIG. When the amplitude of the RF spectrum signal 174 increases, a resulting warm plasma is generated, and when the amplitude decreases, a resulting cold plasma is generated. Rapid cooling and heating of the plasma causes high and low pressure changes in the plasma, which in turn cause acoustic wave propagation.

図8は、対象物を検査するための空気結合式超音波受信器システム190を表すブロック図である。システム190は、RF搬送波信号194を供給するための搬送波信号源192を含む。特定の実施形態では、RF搬送波信号194の周波数は約10MHz〜約50MHzの範囲内で変えることができる。システム190はまた、包絡線信号198を供給するための音響変調器196を含む。一例では、音響変調器196は、約 0.001MHz〜約2MHzの周波数を持つ包絡線信号198を供給するように構成された少なくとも1つの関数発生器を含むことができる。空気結合式超音波システム190はまた、RF搬送波信号194と包絡線信号198とを混合して被変調RF信号202を供給するための混合器200を含む。図示の実施形態では、被変調RF信号202は、空隙208によって接地電極206から離隔された送信器204に供給される。一例では、送信器204はRFプラズマ・プローブである。プラズマが空隙208内で発生され、これにより次いで複数の超音波212が発生される。一例では、RFプラズマ・プローブは、図1で述べたような遮蔽されていないプラズマ・プローブとすることができる。別の実施形態では、RFプラズマ・プローブは、図3で述べたような被遮蔽プラズマ・プローブとすることができる。特定の実施形態では、RFプラズマ・プローブ204と接地電極206との間の空隙208は約1mm未満とすることができる。発生された超音波212は受信器216で受け取られる。図示の実施形態では、受信器216は空隙218で送信器から離隔される。一例では、空隙218は約10mmとすることができる。   FIG. 8 is a block diagram illustrating an air coupled ultrasonic receiver system 190 for inspecting an object. System 190 includes a carrier signal source 192 for providing an RF carrier signal 194. In certain embodiments, the frequency of the RF carrier signal 194 can vary within a range of about 10 MHz to about 50 MHz. System 190 also includes an acoustic modulator 196 for providing an envelope signal 198. In one example, the acoustic modulator 196 can include at least one function generator configured to provide an envelope signal 198 having a frequency between about 0.001 MHz and about 2 MHz. The air coupled ultrasound system 190 also includes a mixer 200 for mixing the RF carrier signal 194 and the envelope signal 198 to provide a modulated RF signal 202. In the illustrated embodiment, the modulated RF signal 202 is provided to a transmitter 204 that is separated from the ground electrode 206 by an air gap 208. In one example, transmitter 204 is an RF plasma probe. A plasma is generated in the air gap 208, which in turn generates a plurality of ultrasonic waves 212. In one example, the RF plasma probe may be an unshielded plasma probe as described in FIG. In another embodiment, the RF plasma probe can be a shielded plasma probe as described in FIG. In certain embodiments, the air gap 208 between the RF plasma probe 204 and the ground electrode 206 can be less than about 1 mm. The generated ultrasonic wave 212 is received by the receiver 216. In the illustrated embodiment, receiver 216 is spaced from the transmitter by air gap 218. In one example, the gap 218 can be about 10 mm.

図9は、超音波を発生する方法230のための模範的な様々な段階を例示する流れ図である。方法230は、被変調無線周波信号を無線周波プラズマ・プローブに供給する段階232を含む。被変調無線周波信号を供給するプロセスは、無線周波搬送波信号を供給し、変調信号を供給し、次いで変調信号と無線周波搬送波信号とを混合して被変調無線周波搬送波信号を形成することを含む。無線周波プラズマ・プローブが段階234においてプラズマ放電を開始させる。一旦開始されると、プラズマは段階236において無線周波プラズマ・プローブによって安定化される。この安定化する段階は、無線周波プラズマ・プローブに帰還を供給することを含むことができる。プラズマ放電の強度が段階238において変調される。一例では、この強度を変調する段階は、無線周波プラズマ・プローブを通る電流を変調することを含むことができる。プラズマ放電の強度の変調の結果として、段階240において、複数の超音波が発生される。   FIG. 9 is a flowchart illustrating various exemplary stages for a method 230 for generating ultrasound. Method 230 includes providing 232 a modulated radio frequency signal to a radio frequency plasma probe. The process of providing a modulated radio frequency signal includes providing a radio frequency carrier signal, providing a modulated signal, and then mixing the modulated signal and the radio frequency carrier signal to form a modulated radio frequency carrier signal. . A radio frequency plasma probe initiates a plasma discharge at step 234. Once started, the plasma is stabilized at step 236 by a radio frequency plasma probe. This stabilizing step can include providing feedback to the radio frequency plasma probe. The intensity of the plasma discharge is modulated at step 238. In one example, modulating the intensity can include modulating the current through the radio frequency plasma probe. As a result of the modulation of the intensity of the plasma discharge, a plurality of ultrasonic waves are generated in step 240.

上述の超音波システム及び超音波発生方法の有益な点は、空気中に比較的大きな振幅の音波振動を生じさせることが出来ることである。更に、上述のプラズマ・プローブは、既存のトランスデューサと匹敵する装置効率を持つ。音響出力に実用上の制約が何もなく、既存のトランスデューサに匹敵する装置効率を持つ。また更に、上述のプラズマ発生技術はレーザ超音波と比べて安価であり、またプラズマ発生が部品から少し離れて生じるので試験中に部品を損傷させない。   An advantage of the above-described ultrasound system and method is that it can generate relatively large amplitude acoustic vibrations in the air. Furthermore, the above-described plasma probe has a device efficiency comparable to existing transducers. There are no practical restrictions on the sound output, and the device efficiency is comparable to existing transducers. Still further, the plasma generation technique described above is less expensive than laser ultrasound, and the plasma generation occurs slightly away from the part so that it does not damage the part during testing.

本発明の特定の特徴のみを例示し説明したが、当業者には種々の修正及び変更をなし得よう。従って、特許請求の範囲が本発明の真の精神の範囲内にあるこの様な全ての修正及び変更を包含することを意図していることを理解されたい。   While only certain features of the invention have been illustrated and described, various modifications and changes will occur to those skilled in the art. Accordingly, it is to be understood that the claims are intended to cover all such modifications and changes as fall within the true spirit of the invention.

本発明の実施形態に従って無線周波数でプラズマを開始させて安定化させるためのシステムの略図である。1 is a schematic diagram of a system for initiating and stabilizing a plasma at a radio frequency in accordance with an embodiment of the present invention. 図1のシステムの等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the system of FIG. 1. 本発明の実施形態に従ってプラズマ放電を開始させて安定化させるための被遮蔽プローブ・システムの略図である。1 is a schematic diagram of a shielded probe system for initiating and stabilizing a plasma discharge in accordance with an embodiment of the present invention. 図3の被遮蔽プローブ・システムの等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the shielded probe system of FIG. 3. 本発明の実施形態に従って図1及び図2のシステム並びに接地電極を使用して超音波を発生するシステムを表すブロック図である。3 is a block diagram illustrating a system for generating ultrasound using the system of FIGS. 1 and 2 and a ground electrode in accordance with an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態に従って図1及び図2のシステムを使用し且つ電極として接地平面を使用して超音波を発生するシステムを表すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a system for generating ultrasound using the system of FIGS. 1 and 2 and using a ground plane as an electrode in accordance with an embodiment of the present invention. 図5及び図6の超音波発生システムに使用される信号変調システムを表すブロック図である。It is a block diagram showing the signal modulation system used for the ultrasonic wave generation system of Drawing 5 and Drawing 6. 対象物を検査するための空気結合式超音波受信器システム190を表すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an air coupled ultrasonic receiver system 190 for inspecting an object. FIG. 超音波を発生する方法のための模範的な様々な段階を例示する流れ図である。2 is a flow diagram illustrating various exemplary stages for a method of generating ultrasound.

符号の説明Explanation of symbols

10 プラズマ・プローブ
12 内側導体
14 交流(AC)電圧源
16 外側導体
18 巻線
20 第1の電極
22 第2の電極
24 空隙
26 プラズマ放電
28 アース
30 プラズマ・プローブ10の等価回路
32 インダクタ
34 キャパシタンス
36 抵抗器
38 分布伝送線路
40 寄生キャパシタンス
42 漏洩抵抗
44 端部
46 負荷
60 被遮蔽プローブ・システム
62 中心導体
64 AC電圧源
66 第1の電極
68 外側導体
70 巻線
72 第2の電極
74 空隙
76 プラズマ放電
78 遮蔽体
80 絶縁体
90 被遮蔽プローブ・システム60の等価回路
92 インダクタ
94 コンデンサ
96 抵抗器
98 漏洩抵抗器
100 コンデンサ
102 端部
104 負荷
110 超音波プローブ・システム
112 搬送波信号源
114 無線周波(RF)搬送波信号
118 包絡線信号
120 混合器
122 被変調RF信号
128 空隙
130 プラズマ
132 超音波
140 超音波プローブ・システム
146 空隙
148 誘電体バリア
150 金網
152 超音波
154 音響ミラー
170 信号変調システム
174 RFスペクトル信号
178 被変調包絡線信号
190 空気結合式超音波システム
194 RF搬送波信号
198 包絡線信号
200 混合器
202 被変調RF信号
208 空隙
212 超音波
218 空隙
230 超音波を発生する方法
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Plasma probe 12 Inner conductor 14 Alternating current (AC) voltage source 16 Outer conductor 18 Winding 20 1st electrode 22 2nd electrode 24 Air gap 26 Plasma discharge 28 Ground 30 The equivalent circuit of the plasma probe 10 32 Inductor 34 Capacitance 36 Resistor 38 Distributed Transmission Line 40 Parasitic Capacitance 42 Leakage Resistance 44 End 46 Load 60 Shielded Probe System 62 Center Conductor 64 AC Voltage Source 66 First Electrode 68 Outer Conductor 70 Winding 72 Second Electrode 74 Gap 76 Plasma Discharge 78 Shield 80 Insulator 90 Equivalent circuit of shielded probe system 60 92 Inductor 94 Capacitor 96 Resistor 98 Leakage resistor 100 Capacitor 102 End 104 Load 110 Ultrasonic probe system 112 Carrier signal source 114 Line frequency (RF) carrier signal 118 Envelope signal 120 Mixer 122 Modulated RF signal 128 Air gap 130 Plasma 132 Ultrasound 140 Ultrasonic probe system 146 Air gap 148 Dielectric barrier 150 Wire mesh 152 Ultrasonic wave 154 Acoustic mirror 170 Signal modulation system 174 RF spectral signal 178 Modulated envelope signal 190 Air coupled ultrasound system 194 RF carrier signal 198 Envelope signal 200 Mixer 202 Modulated RF signal 208 Gap 212 Ultrasound 218 Gap 230 Method of generating ultrasound

Claims (10)

交流(AC)電圧源(14)に結合された内側導体(12)と、
前記内側導体(12)の周りに配置され且つ一端部が前記AC電圧源(14)に結合された外側導体(16)であって、その別の端部が第1の電極(20)を形成している外側導体(16)と、
空隙(24)によって前記第1の電極(20)から隔てられていて、空隙(24)内にプラズマ放電(26)を開始させるための第2の電極(22)と、
を有するプローブ・システム(10)。
An inner conductor (12) coupled to an alternating current (AC) voltage source (14);
An outer conductor (16) disposed around the inner conductor (12) and having one end coupled to the AC voltage source (14), the other end forming a first electrode (20) An outer conductor (16),
A second electrode (22) separated from the first electrode (20) by a gap (24) for initiating a plasma discharge (26) in the gap (24);
A probe system (10) comprising:
前記内側導体(12)は円筒形の導体を有しており、また前記外側導体(16)は前記内側導体(12)の周りに配置された複数の巻線(18)を有している、請求項1記載のプローブ・システム(10)。 The inner conductor (12) has a cylindrical conductor and the outer conductor (16) has a plurality of windings (18) disposed around the inner conductor (12); The probe system (10) of claim 1. 前記外側導体(16)はソレノイドを有している、請求項1記載のプローブ・システム(10)。 The probe system (10) of claim 1, wherein the outer conductor (16) comprises a solenoid. 前記内側導体(12)及び外側導体(16)はLC回路として構成されており、その際、前記外側導体がインダクタンスL(32)を構成し、前記内側導体と前記外側導体との間の分布キャパシタンスがキャパシタンスC(34)を構成し、前記第1の電極(20)を形成する前記外側導体(16)の前記端部には、前記プラズマ放電(26)の前に最大電圧が発生される、請求項1記載のプローブ・システム(10)。 The inner conductor (12) and the outer conductor (16) are configured as an LC circuit, in which case the outer conductor constitutes an inductance L (32), and distributed capacitance between the inner conductor and the outer conductor. Constitutes a capacitance C (34) and a maximum voltage is generated at the end of the outer conductor (16) forming the first electrode (20) before the plasma discharge (26), The probe system (10) of claim 1. 一端部が交流(AC)電圧源(64)に結合され且つその別の端部が第1の電極(66)を形成している中心導体(62)と、
前記中心導体(62)の周りに配置され、一端部が前記AC電圧源(64)に結合され、且つその別の端部が第2の電極(72)を形成している外側導体(68)であって、 前記第1の電極(66)及び前記第2の電極(72)が空隙(74)によって隔てられていて、空隙(74)内にプラズマ放電(76)を開始させるようになっている、外側導体(68)と、
電磁干渉の遮蔽のために前記中心導体(62)と同心に配置されている遮蔽体(78)と、
を有する被遮蔽プローブ・システム(60)。
A central conductor (62) having one end coupled to an alternating current (AC) voltage source (64) and another end forming a first electrode (66);
An outer conductor (68) disposed around the central conductor (62), having one end coupled to the AC voltage source (64) and another end forming a second electrode (72) The first electrode (66) and the second electrode (72) are separated by a gap (74), and plasma discharge (76) is started in the gap (74). An outer conductor (68);
A shield (78) disposed concentrically with the central conductor (62) for shielding electromagnetic interference;
A shielded probe system (60) comprising:
更に、前記中心導体(62)と前記遮蔽体(78)との間に配置された絶縁体を有している、請求項5記載の被遮蔽プローブ・システム(60)。 The shielded probe system (60) of claim 5, further comprising an insulator disposed between the central conductor (62) and the shield (78). 無線周波(RF)搬送波信号(114)を供給するための搬送波信号源(112)と、
包絡線信号(118)を供給するための音響変調器(116)と、
前記RF搬送波信号(114)と前記包絡線信号(118)とを混合して被変調RF信号(122)を供給するための混合器(120)と、
接地電極(126)と、
空隙(128)によって前記接地電極(126)から隔てられていて、前記被変調RF信号(122)を受け取って空隙(128)内にプラズマを発生させるように構成されている無線周波プラズマ・プローブ(124)であって、前記プラズマ(130)が複数の超音波(132)を発生させる、無線周波プラズマ・プローブ(124)と、
を有する超音波プローブ・システム(110)。
A carrier signal source (112) for providing a radio frequency (RF) carrier signal (114);
An acoustic modulator (116) for providing an envelope signal (118);
A mixer (120) for mixing the RF carrier signal (114) and the envelope signal (118) to provide a modulated RF signal (122);
A ground electrode (126);
A radio frequency plasma probe (separated from the ground electrode (126) by a gap (128) and configured to receive the modulated RF signal (122) and generate a plasma in the gap (128). 124) a radio frequency plasma probe (124), wherein the plasma (130) generates a plurality of ultrasonic waves (132);
An ultrasonic probe system (110).
更に、前記無線周波プラズマ・プローブ(124)と前記接地電極(126)との間の空隙(146)内に配置された誘電体バリア(148)と、
前記無線周波プラズマ・プローブ(124)に面している前記誘電体バリア(148)の端部に配置された金網(150)と、
を有している請求項7記載の超音波プローブ・システム(10)。
A dielectric barrier (148) disposed in a gap (146) between the radio frequency plasma probe (124) and the ground electrode (126);
A wire mesh (150) disposed at the end of the dielectric barrier (148) facing the radio frequency plasma probe (124);
The ultrasonic probe system (10) of claim 7, comprising:
無線周波プラズマ・プローブに被変調無線周波信号を供給する段階(232)と、
前記無線周波プラズマ・プローブを介してプラズマ放電を開始させる段階(234)と、
前記無線周波プラズマ・プローブを介して前記プラズマ放電を安定化させる段階(236)と、
前記プラズマ放電の強度を変調する段階(238)と、
前記プラズマ放電を使用して複数の超音波を発生する段階(240)と、
を有する、超音波を発生する方法。
Providing a modulated radio frequency signal to a radio frequency plasma probe (232);
Initiating a plasma discharge via the radio frequency plasma probe (234);
Stabilizing (236) the plasma discharge via the radio frequency plasma probe;
Modulating the intensity of the plasma discharge (238);
Generating a plurality of ultrasonic waves using the plasma discharge (240);
A method for generating ultrasound.
対象物を検査するための空気結合式超音波システム(190)であって、
無線周波(RF)搬送波信号(194)を供給するための搬送波信号源(192)と、
包絡線信号(198)を供給するための音響変調器(196)と、
前記RF搬送波信号(194)と前記包絡線信号(198)とを混合して被変調RF信号(202)を供給するための混合器(200)と、
接地電極(206)と、
空隙(218)によって前記接地電極(206)から隔てられていて、前記被変調RF信号(202)を受け取って空隙(218)内にプラズマを発生させるように構成されている無線周波プラズマ・プローブを含み、前記プラズマが複数の超音波(212)を発生させる、送信器(204)と、
試験中の対象物から超音波を受け取る受信器(216)であって、当該受信器(216)、送信器(204)及び対象物が空気結合されるようにした、受信器(216)と、
を有する空気結合式超音波システム(190)。
An air coupled ultrasound system (190) for inspecting an object comprising:
A carrier signal source (192) for providing a radio frequency (RF) carrier signal (194);
An acoustic modulator (196) for providing an envelope signal (198);
A mixer (200) for mixing the RF carrier signal (194) and the envelope signal (198) to provide a modulated RF signal (202);
A ground electrode (206);
A radio frequency plasma probe separated from the ground electrode (206) by a gap (218) and configured to receive the modulated RF signal (202) and generate a plasma in the gap (218). A transmitter (204), wherein the plasma generates a plurality of ultrasonic waves (212);
A receiver (216) for receiving ultrasound from an object under test, wherein the receiver (216), transmitter (204) and the object (216) are air coupled;
An air coupled ultrasound system (190).
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