JPH04218766A - 非破壊試験のための超音波ビーム照準用の装置及び方法 - Google Patents

非破壊試験のための超音波ビーム照準用の装置及び方法

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JPH04218766A
JPH04218766A JP3085946A JP8594691A JPH04218766A JP H04218766 A JPH04218766 A JP H04218766A JP 3085946 A JP3085946 A JP 3085946A JP 8594691 A JP8594691 A JP 8594691A JP H04218766 A JPH04218766 A JP H04218766A
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ultrasound
ultrasonic
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JP3085946A
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Aaru Matsukaatei Jiyon
ジヨン・アール・マツカーテイ
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    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/221—Arrangements for directing or focusing the acoustical waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に目標物の非破壊試
験に関する。特に、本発明は目標物を非破壊試験するた
めの超音波の使用に関する。より特別に、本発明は非破
壊試験又は目標物の内部の検査に利用される超音波ビー
ムを正確に照準するための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】超音波は、目標物を破壊する
ことなく人の眼、管、及び空気入りタイヤを含んだ広範
囲の目標物の種々の物理的性質の正確な表示を与えるた
めに使用しうることが永く知られている。
【０００３】量的断面解析として知られている一つの技
術的な例においては、超音波ビームを使用して指示され
た検査線に沿って目標物の断面の像を作ることにより、
目標物の寸法特性が見出だされる。このような解析を最
も有意義のものとするには、超音波ビームの位置を検査
目標物の形状に関して正確に位置決めしなければならな
い。
【０００４】不可視の超音波ビームの位置を確定する努
力に広範囲の技術が使用されてきたが、これは一般に高
度の正確度と精度とを欠き、更に相当に費用がかさみか
つ複雑である。
【０００５】少なくも人の眼の検査の際は、可視光が照
準のために望ましい媒体であり、これにより超音波ビー
ムの位置決めをすることが認知されてきた。米国特許第
３３７１６６０号においては、眼の検査に使用される超
音波は、通常の検眼鏡により方向付けられた光と同軸で
眼に直接導入される。操作者は、検眼鏡を通して眼とそ
の上の光点を観察することにより、眼の表面に当たる超
音波の位置を確認できる。しかし、超音波と表面ビーム
の両者の焦点は一致するので、眼の内部で超音波の焦点
を合わせようとする試みは、いずれも照準用ビームの先
鋭度を失うという結果をもたらすであろう。この場合、
操作者は超音波ビームの眼内の位置を正確に決定するこ
とができない。
【０００６】
【課題を決定するための手段】従って、目標物内部にお
ける超音波ビームの焦点を正確かつ精度よく位置決めす
る装置及び方法を提供することが本発明の目的である。
【０００７】かかる位置決めを経済的かつ簡単に行う上
述のような装置及び方法を提供することが本発明の別の
目的である。
【０００８】超音波ビームが目標物内で焦点を合わせる
ときに、正確さと精度を減ずることなく一般的に可視光
線に基づいた照準システムを使用した上述のような装置
及び方法を提供することが本発明の更に別の目的である
。
【０００９】従来技術に対する本発明のこれらの目的及
び利点並びにその他の目的及び利点は、添付図面に関連
した以下の説明により更に明らかになり完全に理解され
るであろう。
【００１０】一般に、目標物を非破壊的に試験するため
に超音波ビームの正確な位置決めをする装置は、超音波
ビームを発生しかつ目標物の上にビームを当てるための
超音波変換器を備え、この超音波ビームは焦点とビーム
中心軸とを有し、更に焦点とビーム中心軸とを有する可
視光ビームを発生するための照準用手段を備え、この可
視光ビームは超音波ビームの中心軸及び超音波ビーム焦
点と同軸である。可視光ビームの焦点は、目標物の外側
及び内側の点において一致し外れるように選択的に同軸
で動きうる。
【００１１】目標物を非破壊的に試験するために超音波
ビームを正確に位置決めする方法は、ビーム中心軸と焦
点とを有する超音波ビームを発生し、目標物の上に超音
波ビームを当て、超音波ビーム中心軸と同軸のビーム中
心軸を有しかつ焦点を有するする可視光ビームを発生し
、この可視光ビームを目標物の上に当て、超音波ビーム
の焦点と可視光ビームの焦点とをアライメントスポット
において一致するように揃え、更に揃えられた超音波ビ
ーム焦点を目標物の内側の点に動かす諸段階を含む。
【００１２】
【実施例】図１は、目標物１１を非破壊試験するために
超音波を使用する試験システムに使用するための、一般
に番号１０で示された超音波ビーム照準装置の例の正面
図である。図１において部分的に立面で描かれた目標物
１１は、非破壊検査の対象物の内部部分１２を持つ。
【００１３】超音波ビーム照準装置１０は超音波変換器
２０を有し、この変換器は超音波変換器２０と超音波ビ
ームの焦点２２とを通る超音波ビーム中心軸２３に沿っ
た焦点２２を有する超音波エネルギーのビーム２１を発
生する。超音波変換器２０は普通の超音波発生器制御装
置２４により操作することができ、目標物１１から反射
された超音波エネルギーは、通常の振幅対時間の走査曲
線として表示器２５に与えられる。反射された超音波エ
ネルギーは、これを記録器、計算機又はプロッターのよ
うなその他のデータ収集装置、解析装置又は出力装置（
図示せず）に送ることもできる。
【００１４】公知のように、超音波ビーム２１は、水の
ような適切な液体により目標物１１と組み合わせられる
ことが有利である。例示の実施例においては、照準装置
１０、超音波変換器２０、及び目標物１１の少なくも一
部分は、水のような適切な液体内に浸漬される。
【００１５】図１に示された超音波ビーム照準装置１０
の実施例は、更に、適切な電源（図示せず）に接続され
た高輝度点光源ランプ３０のような可視光源、及びラン
プ３０からの可視光ビーム３２を超音波ビームの焦点中
心軸２３と同軸の可視光ビーム中心軸３４に沿って可視
光ビーム焦点３３に向け直しかつ焦点合わせをさせるよ
うにランプ３０に関して空間的に固定された鏡３１のよ
うな反射器を備える。超音波変換器２０の背後の位置か
ら可視光ビーム３２を発生させることにより、超音波ビ
ーム２１の焦点及び可視光ビーム３２の焦点の軌跡は同
軸となる。
【００１６】超音波ビーム位置合わせ装置２０の操作は
簡明である。まず、ランプ３０とその鏡３１の超音波変
換器２０に対する空間位置を調整し、可視光ビームの焦
点３３と超音波ビームの焦点２２とが、超音波ビームの
中心軸２３と目標物１１の希望入射点（アライニングス
ポットとも呼ばれる）における外表面１３との交点と一
致するようにさせる。これは、好ましくは、（焦点距離
が一定の）可視光ビーム３２の焦点３３が超音波ビーム
の中心軸２３と目標物１１の外表面１３との交点に来る
ようにランプ３０と鏡３１とを動かすことにより達成さ
れる。その後、超音波ビーム２１の焦点２２が可視光ビ
ームの焦点３３と一致し、かつ超音波ビームの中心軸２
３と可視光ビームの中心軸３４とが一致するように超音
波変換器２０が動かされる。
【００１７】次に、可視光ビームの焦点３３を表面１３
上に固定した状態で、超音波ビーム２１の焦点を対象の
内部境界に合わせる。超音波ビーム２１の焦点が境界に
合うと境界からの反射エネルギーが最大となるので、図
２に示された走査表示器の固有の反射パルスが最大振幅
になるまで超音波変換器２０を（ここに関連しない手段
により）軸方向に動かすことにより、超音波ビーム２１
は対象の境界に焦点を合わせられる。
【００１８】ここでは説明のために、対象の内部境界は
図１及び３に番号１４で示された内部領域１２の境界で
あるとする。この場合は、図２の２番目のパルスが境界
１４の反射を表す。
【００１９】超音波ビームの焦点２２と可視光ビームの
焦点３３との一致が確立したら、超音波ビームの焦点２
２の位置は目標物１１内で変動して可視光ビーム３２と
同じ中心軸に沿って置かれるであろう。可視光ビームの
焦点３３が表面１３上に維持される限り、その表面１３
との交点が目標物１１内における超音波ビームの焦点２
２の軸方向位置の容易に見うる正確かつ精密な指標を提
供するであろう。
【００２０】熟練技術者は、超音波ビームの焦点２２と
可視光ビームの焦点３３とを整合させるための別の技術
があり、更にこれらは本発明の範囲内にあることを理解
するであろう。
【００２１】更に、熟練技術者は、構成要素を変更でき
かつこれらは本発明の範囲内にあることを理解するであ
ろう。例えば、図３は超音波ビーム照準用組立体１０の
別の実施例を示し、この実施例においては、複数のより
小さな点光源又はファイバーオプチクスケーブル器具４
０を、これらからの可視の照準光が可視光ビームの焦点
３３に収束するような位置に、互いに直角（ｑｕａｄｒ
ａｔｕｒｅ）に間隔を空けて固定することができる。従
って、本発明の範囲は、可視光ビーム３２が可視光ビー
ムの焦点３３に収束するようないかなる可視光源及び照
準機構をも含むことを理解すべきである。また、超音波
変換器２０として選定された特別の変換器も、その（焦
点距離、周波数、減衰等のような）特性を目標物１１の
超音波特性と最もよく適合するように変更させることが
できる。
【００２２】本発明はここに説明された多くの変更、改
変及び詳細の変化を受けるため、この明細書に説明され
又は図面に示された総ての事象は説明のためのものであ
り、本発明を限定するものではない。本発明の理念によ
り構成された装置及び行なわれる方法、並びにこれらと
同等なものは、本発明の目的を達成し、あるいは空気入
りタイヤのような目標物の内部で超音波ビームの焦点を
正確かつ精度よく位置決めする技術を大幅に改良するで
あろう。
【００２３】
【実施態様】本発明の実施態様につき説明すれば次の通
りである。
【００２４】
【実施態様１】目標物を非破壊的に試験するために超音
波ビームを正確に位置決めする装置にして、超音波ビー
ムを発生しかつ目標物の上にビームを当てるための超音
波変換器を備え、前記超音波ビームは焦点とビーム中心
軸とを有し、更に焦点とビーム中心軸とを有する可視光
ビームを発生するための照準用手段を備え、前記可視光
ビームの中心軸は前記超音波ビームの中心軸と同軸であ
りかつ前記超音波ビームの焦点と前記可視光ビームの焦
点とは目標物の外側の点において一致し内側の点におい
てずれるように選択的に同軸で動きうる装置。
【００２５】
【実施態様２】前記照準用手段が前記超音波変換器手段
と一定の同軸関係の少なくも１個の高輝度点光源を備え
、実施態様１に説明されたような、目標物を非破壊的に
試験するために超音波ビームを正確に位置決めする装置
。
【００２６】
【実施態様３】前記照準用段が更に前記高輝度可視光点
光源からの光の焦点を前記可視光の焦点に合わせるため
の鏡手段を備え、前記鏡手段は前記超音波変換器手段と
一定の同軸的関係にある、実施態様２に説明されたよう
な、目標物を非破壊的に試験するために超音波ビームを
正確に位置決めする装置。
【００２７】
【実施態様４】目標物がタイヤであり、前記超音波変換
器手段と前記可視光ビーム照準用手段とが共に空気の屈
折率とは異なった屈折率を持った媒体中に浸漬される、
実施態様３に説明されたような、目標物を非破壊的に試
験するために超音波ビームを正確に位置決めする装置。
【００２８】
【実施態様５】前記照準用手段が前記超音波変換器手段
と一定の同軸的関係にある複数の高輝度可視光点光源を
備え、前記多数の高輝度可視光点光源からの可視光が前
記可視光ビームの焦点において前記目標物の表面上に直
接入射する、実施態様１に説明されたような、目標物を
非破壊的に試験するために超音波ビームを正確に位置決
めする装置。
【００２９】
【実施態様６】目標物がタイヤであり、前記超音波変換
器手段と前記可視光ビーム照準用手段とは共に空気の屈
折率とは異なる屈折率を有する媒体内に浸漬される、実
施態様５に説明されたような、目標物を非破壊的に試験
するために超音波ビームを正確に位置決めする装置。
【００３０】
【実施態様７】目標物を非破壊的に試験するために超音
波ビームを正確に位置決めする方法にして、焦点とビー
ム中心軸とを有する超音波ビームを発生し、目標物の上
に超音波ビームを当て、焦点を有しかつ前記超音波ビー
ム中心軸と同軸のビーム中心軸を有する可視光ビームを
発生し、前記可視光ビームを目標物の上に当て、前記超
音波ビームの焦点と前記可視光ビームの焦点とをアライ
メントスポットで一致するように揃え、更に前記可視光
ビームの焦点を前記アライメントスポットに維持しなが
ら前記揃えられた超音波ビーム焦点を目標物内の対象の
点に動かす諸段階を含んだ方法。
【００３１】
【実施態様８】前記可視光ビームの焦点を前記アライメ
ントスポットに維持する段階を更に含んだ、実施態様７
に説明されたような、目標物を非破壊的に試験するため
に超音波ビームを正確に位置決めする方法。
【００３２】
【実施態様９】前記可視光発生段階が点光源の発生の段
階及び前記点光源の焦点を前記可視光ビームの焦点に合
わせる段階を含んだ、実施態様７に説明されたような、
目標物を非破壊的に試験するために超音波ビームを正確
に位置決めする方法。
【００３３】
【実施態様１０】前記可視光ビームの発生段階が複数の
実質的に発散しない光源を作る段階及び前記光源を前記
可視光ビームの焦点に向ける段階を含んだ、実施態様７
に説明されたような、目標物を非破壊的に試験するため
に超音波ビームを正確に位置決めする方法。
【００３４】
【実施態様１１】前記揃える段階が前記可視光ビームの
焦点を目標物の外面のアライメントスポットに動かす段
階、及び次に前記超音波ビームの焦点を前記アライメン
トスポットに動かす段階を含む、実施態様７に説明され
たような、目標物を非破壊的に試験するために超音波ビ
ームを正確に位置決めする方法。
【００３５】
【実施態様１２】前記動かす段階が前記超音波ビームの
焦点を目標物内の前記対象の点から反射された超音波エ
ネルギーの振幅を最大とするように動かす段階を含む、
実施態様７に説明されたような、目標物を非破壊的に試
験するために超音波ビームを正確に位置決めする方法。
【００３６】
【実施態様１３】反射された超音波エネルギーの振幅を
目標対時間で表示する段階を更に含む、実施態様１２に
説明されたような、目標物を非破壊的に試験するために
超音波ビームを正確に位置決めする方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、液体結合の超音波を使用した目標物の
非破壊試験システムに使用するための本発明の理念によ
る超音波ビーム照準装置例の正面図であり、この図は非
破壊検査する内部対象のある試験目標物を部分的に立面
で描く。
【図２】図２は、図１に描かれた試験目標物により反射
された超音波エネルギーの振幅の時間軸に対する走査表
示である。
【図３】図３は、超音波ビームの焦点の中心軸に沿った
同一点に焦点を合わせうる複数の可視光ビーム発生装置
を備えた本発明の理念による別の超音波ビーム照準装置
例の正面図である。
【符号の説明】
１０・・・・・超音波ビーム照準装置 １１・・・・・目標物 ２０・・・・・超音波変換器 ２１・・・・・ビーム ２２・・・・・超音波ビームの焦点 ２３・・・・・超音波ビームの中心軸 ２５・・・・・表示装置 ３０・・・・・高輝度点光源ランプ ３３・・・・・可視光ビームの焦点 ３４・・・・・可視光ビームの中心軸

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】目標物を非破壊的に試験するために超音波
    ビームを正確に位置決めする装置において、超音波ビー
    ムを発生しかつ目標物の上にビームを当てるための超音
    波変換器であって、前記超音波ビームは焦点とビーム中
    心軸とを有する超音波変換器と、焦点とビーム中心軸と
    を有する可視光ビームを発生するための照準用手段とを
    具備し、前記可視光ビームの中心軸は前記超音波ビーム
    の中心軸と同軸であり、かつ前記超音波ビームの焦点と
    前記可視光ビームの焦点とは目標物の外側及び内側の点
    において一致しずれるように選択的に同軸で動きうるこ
    とを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】目標物を非破壊的に試験するために超音波
    ビームを正確に位置決めする方法において、焦点とビー
    ム中心軸とを有する超音波ビームを発生し、目標物の上
    に超音波ビームを当てること、焦点を有しかつ前記超音
    波ビーム中心軸と同軸のビーム中心軸を有する可視光ビ
    ームを発生し、前記可視光ビームを目標物の上に当てる
    こと、前記超音波ビームの焦点と前記可視光ビームの焦
    点とをアライメントスポットで一致するように整合させ
    ること、及び前記可視光ビームの焦点を前記アライメン
    トスポットに維持しながら前記整合せしめられた超音波
    ビーム焦点を目標物内の対象の点に動かすことを含むこ
    とを特徴とする方法。
JP3085946A 1990-04-02 1991-03-27 非破壊試験のための超音波ビーム照準用の装置及び方法 Pending JPH04218766A (ja)

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US503003 1990-04-02
US07/503,003 US5107709A (en) 1990-04-02 1990-04-02 Ultrasonic beam aiming apparatus and method for nondestructive testing

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JPH04218766A true JPH04218766A (ja) 1992-08-10

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ID=24000356

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JP3085946A Pending JPH04218766A (ja) 1990-04-02 1991-03-27 非破壊試験のための超音波ビーム照準用の装置及び方法

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US (1) US5107709A (ja)
EP (1) EP0450334A3 (ja)
JP (1) JPH04218766A (ja)
CA (1) CA2039543A1 (ja)

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