JPS5826549B2 - パルス・エコ−及びホログラフイツク両音響結像方法及び結像用線形トランスジユ−サ・アレ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的には音響トランスジューサに、特定的に
はパルス・エコー及びホログラフィック音響結像の両方
或は何れか一方を遂行できる線形トランスジューサ・ア
レーに係るものである。

１９７４年版アメリカン・ソサエティ・オブ・メカニカ
ル・エンジニアーズ（ＡＳＭＥ）のボイラ及び圧力容器
コード・セクションＸＩ、Ｊ原子力動カプラント成分の
検査規則」、及び１９７４年夏の補遺には原子炉圧力容
器、配管及びノズルにおける溶接の体積インサービス検
査に対する要求が記載されている。

このコードによれば溶接の両側から０°、４５°及び６
０°の角度で見る音響ビームの検査が要求されている。

外側表面から圧力容器を検査するのに用いられている現
在の試験システムは、多重トランジューサ・ヘッドから
被試験成分の表面に超音波エネルギを結合するのに、単
接触技術を用いている。

これらのトランジューサ・ヘッドは溶接を横切って移動
し、データは磁気テープ、ＣＲＴディスプレイ、ペン・
レコーダ或はこれらのディスプレイの組合せに記録され
る。

これらのシステムは比較的緩動であり、３０ｃＩＩＬ（
７フイート）の溶接部分を検査するのに数分を必要とす
る。

記録されたデータの解読には詳細な審査が必要であり、
成分内で発見された欠陥の寸法を測定するためには人間
の解読を必要とする。

音響ホログラフィは既知の欠陥を特徴づけるのに用いて
成功しているが、現在の単一表面ホログラフィック技術
は動作が極めて遅い。

典型的には、これらのシステムは溶接の９３０ｃｉ（１
平方フイート）を走査するのに５乃至１０分を必要とす
る。

更に多くのホログラムは超音波反射体の正確な解読を開
発する必要がある。

現在超音波アレーを用いて医療超音波診断の発野で大成
功をおさめている。

これらの技術は主としてパルス・エコー法を用いている
。

産業用途にもアレーを使用することが提案されており、
若干の考え方が検討されてはいるものの有効なシステム
は未だに開発されていない。

ホログラフィック結像用に超音波アレーを用いることも
研究され、有効であることも認められているが、この技
術は決定的に装置化されてはいない。

パルス・エコー技術もホログラフィック技術も、被試験
材料内に突入させ表面及び表面下の欠陥から反射する超
音波を使用する。

欠陥か６戻って来るエネルギは、欠陥の寸法、音響イン
ピーダンス向き、形状及び材料内の深さの関数である。

パルス・エコー測定法では、反射音響波の時間遅れ及び
信号振巾が測定される。

ホログラフィック結像法では、時間遅れ、位相及び信号
振巾を用いて欠陥を描く。

パルス伝送技術が、パルス・□エコー及びホログラフィ
ックの両ディスプレイに用いられていることに注目され
たい。

パルス・エコー結像技術では、音響波が被試験材料内に
深く突入してきすの寸法に関する信号情報を戻すことが
できるように、送信される音響波は限定され制御された
音響波ビームとして平行化しなげればならない。

この目的のために、パルス・エコー・トランジューサは
通常指向性を有するように設計され、入射音響波が軸か
ら極めて小さい角度ずれても受入れないようになってい
る。

これに対して、ホログラフィック結像技術では、分散音
響波を送信することが要求される。

受信用トランスジューサは、広角度からの信号を受入れ
る、即ち非指向性感度を有するようにするために、一般
に小型である。

また受信用トランスジューサは、受信用トランスジュー
サに入射する反射音響波の位相干渉性を維持しなげれば
ならない。

上述のような表面的には相互に排他的な動作要求のため
に、パルス・エコー及びホログラフィック音響結像の両
方に用いることが可能で成功裡に作動可能なトランスジ
ューサ・アレーはこれまでに開発されていない。

これらの走査技術の一方を別々に遂行できるトランスジ
ューサ・アレーは今日利用可能ではあるが、同じ線形ア
レーを用いてパルス、エコー及びホログラフィック両音
響結像動作を遂行できる装置は未だに存在していない。

本発明の主目的は、従来技術の限界及び欠陥を打破する
ことである。

本発明の別の目的は、パルス・エコー及びホログラフィ
ック両音響結像に使用できる単一のヘランスジューサ・
アレーを開発することである。

本発明の別の目的は、検査の際に無垢の材料の単一の表
面しか利用できない場合にこれらの材料の高速非破壊評
価を遂行することである。

本発明の別の目的は、パルス・エコー結像用として舵取
りできる音響波の平行化ビームを送信する送信用トラン
スジューサ・アレー、及びホログラフィック結像用とし
て音響波の分散ビームを送信するトランスジューサ・ア
レーを開発することである。

本発明の別の目的は、パルス・エコー法のタメに正常入
射音響波を高感度で検出できる受信用トランスジューサ
、及びホログラフィック法のために音響波を広角度で受
入れるトランスジューサを提供することである。

本発明の更に別の目的は、トランスジューサ・アレーを
パルス励振し、その信号をディジタル論理回路を用いて
順序づげることである。

これらの及び他の目的は、第１の軸に沿っである面内に
配置されている送信用トランスジューサ素子のサブアレ
ーを有する線形トランスジューサ・アレーによって達成
される。

サブアレーの各素子は細長い形状を有し、それらの主軸
は第１の軸に対して直角である。

線形アレーは、送信用サブアレーと共角で第１の軸と平
行に配列されている受信用トランスジューサ素子のサブ
アレーをも有している。

受信用サブアレー内の各素子は、送信用サブアレー内の
対応素子に隣接して配置されている。

ホログラフィック結像法のために細長い送信用容素子の
長さの所定の一部を閉塞するように取外し可能な機械的
シャッタが位置ぎめされており、送信用サブアレー内の
比較的少数の素子を付勢した時に分散ビームが発生する
ようになっている。

以下に添附図面を参照して本発明の好ましい実施例を説
明するが、この説明から本発明の更に別の目的及び特色
が明白となるであろう。

第１図乃至第３図は本発明による線形トランスジューサ
・アレーの１実施例を示すものである。

線形アレー８は３つのサブアレー、即ち送信用トランス
ジューサ素子の上側サブアレー１０及び下側サブアレー
１２、及び中央の受信用トランスジューサ素子のサブア
レー１４を含んでいる。

理解し易いように、以下に「アレー」という語はトラン
スジューサ全体を、また「サブアレー」という語は特定
の１組のトランスジューサ素子を意味するものとする。

３つのサブアレー１０，１２゜１４は共角であり、各サ
ブアレー内の素子はアレーの長手軸（図示せず）に平行
して配列されている。

第５図は別の実施例を示すものであって、この実施例は
送信用トランスジューサ素子の１つのサブアレー１２及
び受信用素子の１つのサブアレー１４を含んでいる。

第１図及び第５図のトランスジューサ・アレーはパルス
・エコー結像のために用いられ、１２０の送信用素子及
び１２０の受信用素子からなっている。

ホログラフィック結像を行なう場合には、第１図或は第
５図のトランスジューサ・アレーの何れかを第６図に示
すような機械的シャッタと共に使用する。

以下に説明するように、各アレーはホログラフィック及
びパルス・エコーの両動作のための基準に適合させるこ
とができる。

送信用素子のサブアレー 第１図に示す送信用トランスジューサ素子の上側サブア
レー１０は複数の圧電結晶１６を切断したもので、裏板
１８に接着されている。

結晶は矩形の細長い素子を形成するように切断される。

サブアレーの各素子の主軸はアレーの長手軸に垂直であ
る。

圧電結晶はジルコニウム酸鉛チタナイト（ＰＺＴ ）或
はメタニオブ酸鉛（Ｐ６Ｎｂ２０６）の何れかから作ら
れる。

裏板材料１８は酸化アルミニウムを混入したエポキシ樹
脂のような非導電性音響波吸収材料で作られている。

この材料は送信用サブアレーを臨界制動する必要がない
ために使用されるのである。

送信用素子の寸法ぎめ及び位置ぎめの目的は、後述のよ
うな所望の音響ビーム形状を得ることである。

単一の送信用素子によって発生する音場は、最長のディ
メンションにおいて平行化され、最狭のディメンション
において分散する。

単一素子からのこの型のビームは厚断面の鋼材の検査に
は不向きであることに注目されたい。

しかし複数のこれらの送信用素子を連結して同時に或は
プログラムされたシーケンスでパルス励振すると、個々
の素子が発生するエネルギが位相補強し合って平行ビー
ムが得られる。

第２図に示す各送信用トランスジューサ素子１６は、個
々のリード１９によって送信回路基板２０に接続されて
いる。

更に、各送信用トランスジューサ素子１６は導電材料で
作られている接地基板２４によって接地されている。

接地基板２４は送信回路基板２０と重なっており、サブ
アレーの前方で下方に突出て各送信用トランスジューサ
素子の上前面に接触している。

第２図に示す各トランスジューサ素子１６からの各リー
ド１９は送信回路基板２０を通してパルサ２２に接続さ
れている。

パルサ２２に関しては第７図を参照して後述する。

走査用音場を発生させるには、選択された群の送信用素
子なパルサ２２によって所定のパターンで順次にパルス
駆動する。

アレーに対して角度のあるビームを発生させるには、各
素子への開始パルスの時間関係をパルサ２２によって制
御し、被試験成分内に斜角ビームとして伝播する位相補
強を行なわせる。

個々の素子への時間関係は、後述のように計算機からの
ディジタル論理シーケンスによって制御する。

第２図の送信用トランスジューサ素子の下側サブアレ−
１２は上記の上側サブアレー１０と同じように作られ、
同じように動作する。

従って下側サブアレーの説明は冗長になるので省略する
。

各パルサ２２は各サブアレーの対応素子を同時に駆動す
る。

即ち、例えば第１図の両送信用トランスジューサ素子２
，２１が一諸に駆動されるのである。

受信用素子のサブアレー 第１図に示す受信用トランスジューサ素子の中央サブア
レー１４は複数の圧電結晶２８を切断したものである。

このサブアレー内の各素子は矩形であり、上側及び下側
の送信用サブアレー内の対応素子に隣接して配置されて
いる。

トランスジューサ素子はそれぞれ、アレーに入射する音
響波の波長の２倍の長さよりも大きくないような寸法で
ある。

このような寸法にすると受信用トランスジューサのサブ
アレーは軸から大きい角度外れて入射する音響波を受入
れるようになる。

中央サブアレー１４内の圧電結晶２８は非導電性音響波
吸収用裏板３０に接着されている。

裏板８０は送信用サブアレーの裏板３０と同一の材料で
作ってもよいし、或は音響吸収及びインピーダンス整合
の両方を行なう他の裏板材料で作ってもよい。

受信用トランスジューサ素子の前面は、上側サブアレー
１８と中央サブアレー１４との間に配置されている導電
性リード３８（第２図）によって接地されている。

第２図及び第３図に示すように、各受信用トランスジュ
ーサ素子２８はリード３４によって個々の前置増巾器３
６に接続されている。

これらの前置増巾器に関しては第１１図を参照して後述
する。

第３図に示すように受信用圧電結晶２８の裏板３０には
複数の孔をあげてあり、これらの孔の中をリード３４が
通っている。

各社への入口は斜めに座ぐりして受信用結晶２８の後面
と各リードとの溶接部分を受入れ得るようにしである。

裏板３０は、薄いエポキシ樹脂の層３２によって受信用
サブアレーに接着されている。

アレーの製造 第１図の線形トランスジューサ・アレー８は、送信用及
び受信用結晶１６，２Ｂをそれぞれ裏板１８ 、３０に
接着し、そして信号リード１９゜３４を結晶の後面に取
付けた後に作られる。

次に３つのサブアレー１０，１２及び１４を互に接着し
て平行な側を有する平らなトランスデユーサ表面を形成
させる。

次に圧電結晶をスライス周鍔（図示せず）によって切る
。

即ちスライス周鍔で結晶を第３図に示すような分離した
個々の素子に切断する。

これで３つのサブアレー内の各素子は隣接する素子から
電子的及び音響的に分離される。

これによって音場の伝播軸及び最大感度の軸を電子的に
舵取りができるようになる。

第５図を参照する。

本発明は送信用トランスジューサ素子の１つのサブアレ
ー１２と受信用トランスジューサ素子の１つのサブアレ
ー１４とを組合わせて使用することも企図するものであ
る。

これら２つのサブアレーは上記の３つのサブアレーと同
じように作られ、同じように動作する。

２つのサブアレーを用いて本発明の線形トランスジュー
サを形成する場合には、材料を結像させる時にアレーに
大きい戻り信号が反射して来るようにするために、トラ
ンスジューサを若干回転させるべきである。

１つの設計では、第１図の上及び下側サブアレー１０，
１２をそれぞれ６個の２５．４關（１インチ）長の圧電
結晶で作り、各サブアレーの動作周波数は２．３ ＭＦ
ｆｚ である。

この周波数は第８図の送信舵取り電子回路に用いられて
いるクロック周波数を基礎としている。

大きい結晶を切断して１２０の素子を形成しているので
ある。

各送信用素子の巾は１．２７ｍｍ（０，０５インチ）で
、高さは１１．４３〜１２．７ｍｍ（０，４５〜０．５
インチ）である。

素子の主軸間の中心間隔は１．２７ｍｍである。送信用
素子の寸法は、鋼を結像させる場合横モードで１λ、縦
モードでλ／２の中心間間隔が得られるように選ばれて
いる。

受信用トランスジューサ素子のサブアレーも６つの２５
．４ｍｖｔ長の圧電結晶で作られている。

これらの結晶は１２０の素子を形成するように切断され
る。

各素子の高さは２．２８６〜２．５４關（０，０９〜０
．１インチ）であり、巾は１．０１６〜１．２７ｍ肌（
０，０４〜０．０５インチ）である。

受信用サブアレーは他のサブアレーと組合わせた場合に
０．２４ ｍｒｒｔ巾Ｘ １５２．４ｍｍ長（６インチ
）であり、各送信用サブアレーは１２．７ｉｉ巾ｘ １
５２．４間長である。

スライス周鍔は３つのサブアレー内に１２０の素子を形
成し、鋸の切断中は約Ｏ８２５４ｍｍ（０，０１インチ
）である。

受信用素子の寸法は、ホログラフィ用の要求、感度、受
入れ角度、ビーム舵取り、及び製造の諸要因を勘案して
妥協する。

受信用素子は、ホログラムの再現のために位相干渉性を
与え且つ広い受入れ角度を有するようにするために、で
きる限り小さく設計する。

パルス、エコー結像のためには小さい受信用素子の方が
大きい受信用素子のようにエコー標準に対して微妙では
な（、また小さい受信用素子の方が広い角度に亘って高
効率で入射エネルギを検出できることが解っている。

圧電材料の１つの特色は、受信効率が素子寸法の線形関
＊＊数ではないことである。

従って極めて小さい受信素子を前置増巾器３６に接続す
ることによって、寸法が２０倍も大きい受信用素子と同
じ大きさの信号電圧を得ることができる。

アレー〇動作 動作モードが何れであっても、各送信用トランスジュー
サ素子から送信される輻射パターンは数学的に次式で与
えられる。

ここに、ｆｉ（θ）は各素子の輻射パターンであり、θ
は第１図に示すように垂線からの角度であり、θ０はア
レーが舵取りされる角度であり、Ｎは素子の数であり、
そしてｄは中心間間隔（第４図）である。

基礎理論から、各素子のパターンは ※であり、ここにａは第４図に示すように各素子の巾で
ある。

従って総合パターンは次式で表わされる。

ここにｆＮ（θ）はアレー係数である。

アレー係数ｆＮ（θ）の若干の特性を検討して見よう。

となる。

これらの角度は主極太値即ち格子ロープを限定する。

となる。

これらの角度は格子ロープ間のＯを限定し、それらの数
はＮ−１である。

（３）、ｆＮ（θ）≧０であるから、各対のＯの間に相
対的極太値が存在する。

従って相隣る主極太値間にはＮ−２の副極太値が存在す
る。

第１図のアレー８から送信される超音波ビームの寸法は
、送信用素子の寸法、システムの動作周波数、及びビー
ムが伝播する媒体の関数である。

線形アレー８は、水スタンドオフ或は薄い水間隙結合材
（図示せず）の何れかを用いて２．３ＭＨｚで作動する
。

音響エネルギは送信用素子から被検査成分内に流体結合
される。

パルス・エコー、モードでは送信用素子は舵取り可能な
平行化ビームを伝播させる。

送信用素子は重なり合ったパターンで、且つアレーを順
次階段的に進行して行くようにパルサ２２によって付勢
される。

各サブアレー内の１６の個々のトランスジューサ素子は
０゜か或は検査に必要な斜角ビームの何れかを発生する
ように、各サイクルに付勢される。

各群の１６の素子は、先行付勢群の素子に８素子だけ重
なり合う。

各パルサ２２は上側及び下側の両サブアレー１０，１２
内の対応素子を同時に駆動する。

第９図の中央サブアレー１４内の受信用トランスジュー
サ素子は、表面下の欠陥から反射した音響ビームを検出
するのに用いられる。

各群の１６の送信用素子によって伝播された音響波を受
信するために、後述のように１つ置きの８つの受信用素
子の群を計算機によってサンプルする。

例えば、第１図の送信用素子１乃至１６が音響ビームを
発生するようにパルス駆動されるものとすれば、受信用
素子１，３，５，７．・・・・・・・・・・・・１５が
サンプルされる。

１つ置きの受信用素子を使用するのは、アレーが受入れ
ることができる分離した角度の数を増加させるためであ
る。

ホログラフィック、モードでは音響波の分散ビームがア
レーから送信される。

音響ビームの源はできる限り小さくして被検査厚鋼成分
に突入させるのに必要なパワーの量に一致させる。

伝播の軸に対して少なくとも４０°の分散を有するビー
ムが好ましい。

第６図に示すように、好ましい実施例では、一時に少数
の送信用素子だけを駆動する。

典型的には５つ或はそれより少ない送信用素子だけが一
時に付勢される。

源の長さを短かくするために、第６図に示すように、機
械的シャッタ４０゜４０′を用いて各送信用素子の所望
の一部を覆うようにする。

シャッタは２つの片からなっており、シャッタ位置ぎめ
器４２によって送信用トランスジューサ、サブアレーの
前に位置ぎめされる。

位置ぎめ器４２は公知の構造であり、ホログラフィック
動作の場合には片を定位置まで移動させ、パルス、エコ
ー動作の場合にはアレー〇前から取除く。

シャッタの片は、コルクのシートを２枚の薄い鋼シート
ではさんで作ることができる。

機械的シャッタを定位置に配置すると、送信用素子のア
パーチャ寸法が小さくなる。

第６図では、上側片４０′は上側サブアレー１０を完全
に覆っており、下側片４０は各素子を下側サブアレー内
のパルス駆動されている素子の巾に等しい長さだけ露出
させるように位置ぎめされている。

換言すれば、シャッタの位置と３〜５の駆動されている
素子の合計巾とによって、音響ビームの源を効果的に小
さい正方形にしているのである。

ホログラフィック走査は、後述のようにアレー内の選択
された素子の小さい群を電子的にシーケンスすることに
よって達成する。

シャッタは送信用トランスジューサ、アレーのインピー
ダンスに変化を与えず、従ってホログラフィック走査の
ためにパルサ２２を変更する必要はない。

ホログラフィック、モードにおいては音響波がアレー８
に反射して来ると、これらの波は中央アレー１４内の単
一の受信用素子によって検出される。

この受信用素子は選択された送信用素子群内の中央に位
置している素子である。

例えば、第１図において送信用素子２１．２２及び２３
が付勢されているものとすれば、受信用素子２２が選ば
れる。

単一の受信用素子だけがサンプルされるのでアレーは無
指向性感度を有することになり、被試験成分から反射さ
れて来る入射音響波を広角度で受入れるようになる。

送信用素子パルサ 第１図の上側及び下側サブアレー１０，１２内の送信用
トランスジューサ素子は高電圧パルサ回路によって、駆
動される。

第７図に示すように各パルサは送信用素子を３００乃至
４００ボルトの電圧レベルで励振する。

好ましい実施例では、１２０のパルサによって１２０組
の送信用素子を励振している。

第７図の各パルサ回路は長いケーブル４８及び２つの送
信用素子４６を効果的に駆動するように設計されている
低インピーダンス駆動回路である。

回路は、インダクタＬ１、コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ４
からなるタンク回路を含んでいる。

これらの回路素子はトランジスタＱ１（２Ｎ３５０１）
と共に、第８図のスイッチング。

マトリックス５９からの矩形波ＴＴＬ入力から、正弦波
電圧を発生する。

タンク回路及びトランジスタＱ１からの正弦波出力信号
はトランジスタＱ２及びＱ３への入力に現われ、その周
波数は２．３ＭＨｚ である。

ＶＢＢ は回路への供給電圧であり、抵抗Ｒ９及びコン
デンサＣ１及びＣ３は電源ＶＢＢ を減結合するのに用
いられている回路素子である。

抵抗Ｒ５も減結合用抵抗である。第７図のパルサ回路は
複数の並列プッシュプル駆動回路をも含んでおり、これ
らはタンク回路と変成器×１との間のトランジスジョン
として働らく。

これらの駆動回路はタンク回路の高インピーダンスを、
変成器×１、ケーブル４８及び送信用素子４６を効果的
に駆動できるインピーダンスに変換する。

駆動回路はエミッタ、ホロアの回路網である。

トランジスタＱ２ 、Ｑ４及びＱ６は２Ｎ３５０１であ
り、タンク回路からの正弦波電圧信号の正の部分で動作
する。

トランジスタＱ３゜Ｑ５及びＱ７は２Ｎ３６３７であっ
てタンク回路からの正弦波電圧の負の部分で働らく。

プッシュプル駆動回路はステップアップ変成器×１に接
続され、変成器×１はケーブル４８を通して送信用素子
を駆動する。

変成器×１は４：１の比であり、送信用素子及びケーブ
ルを効果的に駆動するのに充分に低いインピーダンスを
保ちつつ回路電圧をステップアップする。

送信及び受信電子回路・・・・・・・・・・・・概要ビ
ーム舵取り電子回路を第８図に示す。

機能的には、このシステムは計算機（図示せず）によっ
て制御され、計算機は機械的及び電子的ビーム位置及び
ビーム角を制御する。

計算機舵取り命令には、選択されたビーム角、素子集群
、及び舵取り電子回路によって送信用素子に印加される
サイクル数が含まれる。

パルス、エコー動作では、計算機（図示せず）は第８図
の送信舵取り電子回路に指令して第１図の上側サブアレ
ー１０及び下側サブアレー１２内の各１６の送信用素子
からなる選択された群をパルス駆動させる。

上側及び下側サブアレー内の送信用素子はそれぞれ第８
図の分離したパルサ２２によって一緒に駆動される。

右送信用トランスジューサ間に与えられる時間遅れが音
響ビームの伝播角度を決定する。

好ましい実施例では、基準クロックとして３７ＭＨｚ
発振器を用いている。

クロック、パルス間の基本周期１／ｆは２７ナノ秒であ
るから、トランスジューサ素子間の送信遅れ時間は全て
２Ｍカウンタ５５によって確立されるＦ（オ） ＝ＮＸ
２’７ナノ秒の関数である。

１６ビツトのシフトレジスタ５７はスイッチング、マト
リックス５９への時間入力を発生し、マトリックス５９
自体はアレーから超音波ビームを送信させるのに使用さ
れるパルサ２２を選択する。

パルサ用の駆動波形の基本周波数は、クロック周波数及
び２Ｍカウンタ５５によって決定される２、 ３ ＭＨ
ｚ である。

パルサに、従って送信用素子に印加されるサイクルの数
は２Ｍカウンタ５５によって決定される。

パルス、エコー動作モードでは、選択されたパルサは、
典型的には１乃至４サイクル励振される。

ホログラフィック、モードでは選択されたパルサは５乃
至２０サイクルの期間の間励振される。

スイッチング、マトリックス５９は、パルス、エコ□−
或はホログラフィックの何れのモードにおいても正或は
負のビーム角の何れをも確立する。

実際に製造中の１実施例では、利用できる時間遅れによ
って、正或は負の両方向に、１５の横角度及び９の縦角
度を含む合計４９の選択可能な角度プラス０モードを発
生する。

パルス、エコー、モードでは１６の送信用素子を用いて
２２．８６關Ｘ２２．８６山（ｏ、９ｘ０．９インチ）
の結晶から得られるビームとほぼ同じ寸法の音響ビ・−
ムを発生させる。

アレーを横切る走査は、各サブアレー内の１６の送信用
素子からなる連続群を順次駆動することによって行なう
。

各群は８素子分だけ先行群と重なり合う。

各パルサは２つのサブアレー内の１つの素子を付勢する
（各サブアレー内の上側及び対応下側素子は電気的に結
合されているからである）。

通常の動作では、装置は先ずビーム角度Ｏ０で連続する
群内の送信用素子を順次、駆動する。

次に装置は４５°でアレーを横切るビームで順次駆動し
、更に６００で行なう。

３つの走査が完了すると、成分上の新らしい位置におい
てサイクルが反覆され、この反覆は走査される領域の全
検査が完了するまで続けられる。

システムのパルス繰返し周波数は、音響ビームに対する
最長の通路長に依存する。

通常の動作では、６０°の角度走査の場合量も遅い繰返
し周波数を必要とする。

第１２図に示すような機械的ブリッジを横切るアレーの
走行の速度によって、Ｘ及びＹ両方向に最低５０％の音
響ビームが指向するようになる。

即ち、第１図の各サブアレー１０，１２内の送信用素子
１乃至１６がある走査の第１のパルステ音響ビームを発
生する。

走査の第２のパルスは素子８乃至２４を１駆動し、第３
のパルスは素子１６乃至３２を駆動する。

このように舵取り電子回路は連続して重なり合うように
アレーを横切って順次駆動する。

ホログラフィでは、アレーは同じように走査されるが、
分散音響ビームを発生するために素子の数は減少する。

更に第６図のシャッタ４０ 、４０’が送信用素子の前
に位置ぎめされる。

ホログラフィック結像としては３乃至５の送信用素子な
付勢すれば充分なビームが突入することが解った。

Ｘ及びＹの両方向に対称的なビームを得るためには、ア
レーの前に機械的シャッタを配置してアレーを遮蔽し、
正方形のトランスジューサ形状を作る。

ホログラフィック結像におけるビーム舵取りは、個々の
パルサ２２の時間遅れトリガリングを選択することによ
って行なわれる。

ホログラフィック送信におけるアレー順次駆動は、付勢
された素子の群が一時に１素子だけしか前進しない点が
異なっている。

即ち、送信用素子１，２及び３が始めに付勢され、次に
素子２，３及び４が付勢され、次に素子３，４及び５が
付勢されるというように付勢されて行くのである。

ハルス、エコー、モードにおける第８図の受信舵取り電
子回路の主機能は、アレー内の８つの受信用素子から戻
り信号を抽出し、ビーム角度に依存して各信号に適切な
時間遅延を与え、そして遅延させた信号を加え合わせて
複合出力信号を形成することである。

各受信用素子２８には別個の受信機前置増巾器３６が用
いられている。

同一の受信用トランスジューサ素子２８がパルス、エコ
ー及びホログラフィックの両モードに用いられる。

パルス、エコー動作では、付勢される１６の送信用トラ
ンスジューサ素子からなる各ブロックに対して８つの受
信用素子が用いられる。

例えば、送信用素子１乃至１６がパルス駆動される時に
は、受信用素子１，３，５，７，９．ＩＣｌ３及び１５
が用いられる二受信電子回路における時間遅れは送信電
子回路の遅れとは相反的であるから、第８図の受信舵取
り電子回路はアレーによって受信された信号を完全に異
なる方法で処理する。

任意のビーム角度において受信用素子２８によって受信
された信号は前置増巾器３６，７８によって増巾され、
ＡＤコンバータ６２に供給される。

ディジタル化された信号は遅延され、アナログ波形に戻
され、信号を再現するために加え合わされる。

信号が加え合わされると、これらの信号は電子回路の出
力信号としてディスプレイ装置（図示せず）に送られ、
それ以上の処理及び結像が行なわれる。

ホログラフィック、モードでは、一時に早−の受信用ト
ランスジューサ素子２８だけが使用される。

第８図のスイッチング、セクション６４は送信群に接す
る中央素子を受信用素子として選択する。

この選択を第６図に示しである。動作する受信用素子は
、受信用サブアレー１４を横切って１つずつ進行して行
（。

例えば、送信用素子３，４及び５が付勢されている場合
には受信用素子４の出力が検出され１．素子４，５及び
６が駆動されている場合には受信用素子５が選択される
。

ホログラフィック信号は増巾され、ディスプレイの前に
適切な位相補償を行なうために計算機（図示せず）に供
給される。

送信舵取り電子回路・・・−・・・・・・・・詳細送信
用トランスジューサのアレーは２つのサブアレー１０，
１２を含んでおり、これらの各サブアレーは等間隔に配
列されている１２０のトランスジューサ素子１６を含ん
でいる。

第８図の送信舵取り電子回路の機能は、各サブアレー内
の接し合っている１６の送信用素子を選択し、各素子に
位相制御された駆動信号を印加することである。

送信舵取り電子回路は、信号パルス駆動機能或はアレー
の固有周波数に等しいパルス繰返し周波数を有するパル
スのバーストの何れかを発生する。

ビーム舵取りは各トランスジューサ素子の駆動順序に所
定の時間遅れをプログラムすることによって行なう。

ホログラフィでは、送信舵取り電子回路はアレー内の何
れかの隣接する素子を命令によって選択し、パルス駆動
する。

各サブアレー１０，１２は１６の素子ブロックに細分さ
れ、各ブロックは更に素子サブブロックに分割される。

第９図の表は各送信用素子の付勢を選択されたブロック
及びサブブロック、遅延時間及び角度の符号（プラス或
はマイナス）の関数として示しである。

選択されたビーム角度に依存して各遅延時間はその隣り
とは２７ナノ秒の倍数だけ離れている。

更に、遅延１は延遅２よりも前に現われる等々となって
いる。

パルス、エコーモードを選択すると、ホログラフィック
、サブブロックは使用されず、あるブロック内の１６の
素子全部が遅延時間に従って付勢される。

例えば、ホログラフィ、モードで第９図の送信用素子３
４゜３５及び３６をあるプラス角度で付勢する場合計算
機はその角度用のコード、プラス角度信号、ホログラフ
ィ信号、及び適切なブロック及びサブブロック、コード
を供給する。

フロック及びサブブロック、コードは第９図に示す表か
ら得られる。

即ちブロック４、サブブロック１０、或はブロック２に
よってサブアレー内の上側の３素子群にアドレスする。

第８図の送信舵取り電子回路に基本時間遅れを与えるの
に３７ＭＦ（ｚ のクロック信号が用いられる。

このクロック信号は２７ナノ秒の周期を有し、プリセッ
ト可能な÷Ｎカウンタ６６に送られる。

：Ｎカウンタ６６の出力はそのプリセット人力ｆ直によ
って定まる周期を有するクロック、パルスである。

もしカウンタが例えば計数１６でパルスを出力するもの
とすれば、カウンタはその出力パルスを発生する前に４
つの３７ＭＨｚ パルスを計数していることになる。

パルスを出力する前にカウンタが４つの３７ＭＨｚパル
スを計数しているのであるから、この出力パルスは（４
Ｘ２７）１０８ナノ秒の周期を有していることになる。

第８図の÷Ｎカウンタ６６からの出力は１６ビツトのシ
フトレジスタ５７をクロックするのに用イラレる。

従ってシフトレジスタ５７の１６の各出力は、÷Ｎカウ
ンタ６６からのクロック・パルス間の周期に等しい時間
だけ先行出力信号から遅延する。

従って１６の異なるビーム角度を表わす：Ｎカウンタの
プリセット入力に印加する値を変えるだけで１６の異な
る遅延時間を得ることができる。

送信開始パルスが送信フリップフロップ６７をセットす
るまではシフトレジスタ５７内でデータのシフトは行な
われない。

送信フリップフロラフ出力が真即ち１の状態になると÷
Ｎカウンタ６６の出力によって定まる速度でシフトレジ
スタ内をデータが進行して行くようになる。

第８図のシフトレジスタ５７からの１６本の出力ライン
はそれぞれ、同期ゲート６９及び÷１６カウンタ７０か
らなる回路に接続されている。

：１６カウンタ７０は３７ＭＥ（ｚ の周波数信号を出
力パルサ２２に送られる信号の繰返し周波数に等しい２
．３１ ＭＨｚ まで低下させるのに用いられる。

同期ゲート６９は３つの信号、即ち関連シフトレジスタ
出力、関連÷１６カウンタの出力、及び先行同期ゲート
から送られて来る「キャリー」をサンプルする。

これらの信号が適切に組合わされると、所定の時間に÷
１６カウンタがオン・オフされて一連の２．３１ ＭＨ
ｚ 出力パルスが得られる。

これらのパルスはビームの舵取りを行なうために他の１
５の出力に対して正しいタイミング関係を有しているの
である。

第１０図は送信舵取り電子回路のタイミング図を示すも
のである。

第１０図では同期ゲート６９０入力及び出力を次のよう
に略記しである。

ＳＲ：シフトレジスタ出力 Ｃ： 「キャリー」入力 Ｄ ： ２．３１ ＭＨｚ遅延パルス Ｅｎ：÷１６カウンタへの計数可能化出力例えば、第８
図に示す第２の送信チャンネル、即ちシフトレジスタ５
７からの第２の出力、同期ゲート６９、÷１６カウンタ
７０及びスイッチング・マトリックス５９への第２のデ
ータ入力ラインＤ２を含むチャンネルは次のように動作
する。

Ｃ２及びＳＲ２人力が真になるとＥｎ２ 出力が先ず真
になる。

第１０図のタイミング図からＣ２人力はＳＲ２人力が真
になる前は常に真であることが解る。

これはＥｎ２ 出力の立上り縁（０から真への移行時）
がＳＲ２人力の立上り縁に一致していることを意味して
いる。

換言すれば、同期ゲート６９が導通中はＳＲ２人力から
Ｅｎ２ 出力まで通路ができているように働らく。

■クロック・パルス（３７■ｈ ）後に始めの２．３１
ＭＨｚパルスがラインＤ２ に現われる。

２、３１ ＭＨｚ の各立下り縁に０２人力の状態が試
験される。

もしＣ２が真であれば別の２．３１ＭＨｚパルスが現わ
れる。

一方Ｃ２が偽であると、：１６カウンタ７０は不能化さ
れ、ＳＲ２人力に別の偽から真への移行が印加されるま
で再可能化され得ない。

第８図及び第１０図のブロック及びタイミング図から解
るように、第１のチャンネルの２，３１ＭＨｚ の遅延
された出力パルスＤ１は適切な時刻に２Ｍ（パルス選択
）カウンタ５５を通過して送信フリップフロップ６７を
リセットする。

これが第１のチャンネルのキャリー人力Ｃ１をリセット
する。

因みに、第１のチャンネルは他の１５のチャンネルとは
異なっている。

：Ｍ（パルス選択）カウンタ５５は所望の出力パルスの
数にプリセットされている。

２．３１ＭＨｚ パルスは÷１６カウンタからの出力で
あり、これらのパルスは２Ｍカウンタ５５内にプリセッ
トされている数からカウント・ダウンして行く。

：Ｍカウンタ５５の計数が０になると送信フリップフロ
ップ６７がリセットされ、従って偽状態がシフトレジス
タ５Ｔを進んで÷１６カウンタをオフにする。

÷１６カウンタ７０からの１６の出力は１４のフロック
選択ライン、１４のサブブロック選択ライン、計数機か
らのホログラフィ／パルス・エコー選択ライン、計算機
からのホログラフィ／パルス・エコー選択ライン、及び
計算機からの角度符号（＋１−）ラインと共に第８図の
スイッチング・マトリックス５９に送られる。

スイッチング・マトリックス５９は個々の出力ラインに
よって１２０の送信用パルサ２２にそれぞれ接続されて
いる。

これらの出力ラインは第９図の条件が満たされると可能
化される。

スイッチング・マトリックス５９は第９図に従って指定
された１６の送信用トランスジューサ素子と選択し、所
望の駆動順序及び遅延増分を確立する。

第１０図に示されているスイッチング・マトリックスへ
の入力は５４ナノ秒の遅れを有する２つのパルスである
。

スイッチング・マトリックス５９は前述のようにしてパ
ルサ２２を駆動する。

スイッチング・マトリックス５９は各パルサ内のトラン
ジスタＱ２（第７図）に接続され、図示のような入力パ
ルスを供給する。

第８図の電源７３は第７図のＶＢＢである。

各パルサは第８図の２つの送信用トランスジューサ素子
１６に接続され、これらの素子は同時に音響波を輻射す
る。

ホログラフィック結像用の超音波信号を発生するために
、スイッチング・マトリックス５９はブロック・デコー
ダ７１及びホログラフィック・サブブロック・デコーダ
７２を通して計算機から舵取り命令を受ける。

これらの命令は、回路によって駆動すべき隣接送信素子
の集群を指令する。

２ＭＨｚ の連続波の振動バーストが、適切なビーム角
度を得るのに必要な位相関係を伴なって送信用素子にま
たがって発生する。

素子間の位相シフトはシフトレジスタ５７によって与え
られる。

スイッチング・マトリックス５９は各送信用素子１６を
シフトレジスタ５７０指令された出力タップに接続する
ので各送信用素子は駆動順序の最下位素子に対して固定
された位相遅れをもって励振される。

十或は−の何れの角度が必要かに依存して第９図の遅延
時間のシーケンスによって駆動順序が決められる。

÷Ｎカウンタ６６は一連のパルスを発生し、これらのパ
ルスは適切なシフトレジスタ・タップに供給され、スイ
ッチング・マトリックス５９によってパルサ２２に印加
される。

選択されたパルサ２２はシフトレジスタからのパルス列
を高電圧正弦波に変換し、この正弦波がトランスジュー
サ素子を駆動するのである。

受信舵取り電子回路・・・・・・・・・・・・詳細第８
図の受信舵取り電子回路の目的は、指令された受信用ト
ランスジューサ素子２８の群から検出された信号を、適
切な時間遅れを与えて共通出力ラインにゲートすること
である。

パルス・エコー・モードでは、第８図のスイッチング・
セクション６４は計算機の舵取り命令を受けて１２０の
受信用トランスジューサ素子２８の中から８つの素子を
選択し、これらの素子によって検出された信号をスイッ
チング・セクションからの８本の出力ライン上にゲート
する。

パルス駆動するために選択された送信用素子のブロック
に依存して、計算機は受信用サブアレー内の同一番号群
から完敗番号受信用素子を選択する。

ホログラフィック・モードでは、スイッチング・セクシ
ョン６４は１２０の受信用素子２８から１つの素子を選
択する。

選択された受信用素子の番号は、付勢されている送信用
素子を識別する番号群の中央の番号である。

この選択された受信用素子によって受信された信号はホ
ログラフィ前置増巾器７５によって増巾され、出力デー
タ選択回路７７を通って複合出力信号となる。

パルス・エコー・モードでは、８つの選択された受信用
素子２８からの信号が前置増巾され、包絡線検波され、
指定された順に第８図のＡＤコンバータ６２に入力され
る。

前置増巾器７８は包絡線検波器を含んでいる。

包絡線振巾は５４ナノ秒の更新速度で３ビット語（８レ
ベル量子化）にディジタル化され、以下のようにしてシ
フトレジスタに入力される。

このプロセスはスイッチング・セクション６４からの選
択された８つの各出力に対して同時に遂行される。

ディジタル包絡線データは５４ナノ秒のクロッキング間
隔でシフトレジスタ内をクロックされて行く。

シフトレジスタは直列入力、並列出力モードに構成され
ているので、多重出力タップを有するディジタル遅延ラ
インを形成していることになる。

シフトレジスタはスイッチング・セクション６４からの
８つの出力信号と５４ナノ秒の所定倍数だけ遅延させる
。

各シフトレジスタ、即ち遅延ライン、チャンネルは同一
であるので、１つのチャンネルだけについて説明する。

各遅延ライン。チャンネルは１２８Ｘ４ビツトのＲＡＭ
？９．４ビツトのラッチ８０及びＲＡＭアドレス・エン
コーダ８１を含んでいる。

基本タイミング信号として、それぞれ２７ナノ秒の長さ
の２つの状態を有する１８．５ＭＨｚ の方形波が用い
られている。

説明の都合上、以下に１つの状態を「書込み」、他の状
態を「読出し」と呼ぶ。

ＲＡＭＰドレス・エンコーダ８１は２つの７ビツト２進
カウンタを含んでいる。

一方のカウンタを以下に書込みカウンタと呼び、他方を
読出しカウンタと呼ぶ。

１つの７ビツトのアドレス・バスがエンコーダ８１とＲ
ＡＭ７９を結合している。

クロックの書込みが真であると、書込みカウンタがバス
に接続され、読出しが真の場合には読出しカウンタがバ
スに接続される。

従ってＲＡＭ７９は書込みカウンタと読出しカウンタに
よって交互にアドレスされることになる。

ＲＡＭ７９は書込み或は読出しの何れが真であるかに依
存して、ＡＤコンバータ６２からの４ビツト語のデータ
入力を書込みカウンタによって指示された位置に書込ん
だり、或は読出しカウンタによって指定された位置の内
容をデータ出力ラインから４ビツト・ラッチ８０に転送
したりする。

出力ラッチは読出しが真の時にストローブされるので、
ＲＡＭデータ出力ライン上のデータは次に読出しが真と
なる時までの１サイクルの間一定に＊＊保たれる。

ラッチ９０の出力上のデータはＤＡコンバータ８２を通
過し、加算回路８３において他の７つの受信遅延チャン
ネルからの信号と加え合わされる。

読出し信号が立下ると、ＲＡＭアドレス・エンコーダ８
１内の書込みカウンタ及び読出しカウンタの両者共１計
数だけ前進する。

以上に説明した回路の動作は以下の通りである。

１、ＡＤコンバータ６２からの４ビツト語がメモリ内の
位置ω内に書込まれる。

２．４ビツト語がメモリ内の位置γから読出されて４ビ
ツト・ラッチ８０内に保持され、そこからこの語はＤＡ
コンバータ８２に送られ、７つの他の信号と加え合わさ
れる。

３ ω及びγが１つだけ進められる。

４、ω或はγがメモリ内の最終位置である１２７に等し
くなるまで段階１．２及び３が反覆される。

１２７に達すると次のパルスによって１２７に達してい
る方のω或はγの何れかがＯにリセットされる。

他方は通常通り１だげ前進するのみである。

５、段階１．２．３及び４が限り無く繰返される。

各受信遅延チャンネルの合計遅延時間は、信号がＡＤコ
ンバータ６２に入る時刻からこの信号が１ ＤＡコンバ
ータ８２の出力に現われるまでの時間である。

合計遅延時間ｔｄはωとγとの間のメモリ内の位置の数
に正比例し、次のように表わすことができる。

適切な遅延時間を得るためにはＲＡＭアドレス・エンコ
ーダ８１内の読出し及び書込みカウンタ内に適切な量（
ω−γ）を割当てる必要がある。

ω及びγ自体の大きさは重要ではなく、もしγが０にプ
リセットされるものとすれば、遅延時間は完全に書込み
カウンタにどのような値のωがプリセットされるかの関
数となる。

ＤＡコンバータ８２の全出力はアナログ加算回路８３内
において加え合され、パルス・エコー・データ・ライン
に現われる。

このライン上の出力データは、８つの受信用トランスジ
ューサ素子のそれぞれからの信号がシフトレジスタ（遅
延ライン・チャンネル）によって時間的に遅らされた後
のこれら全ての受信用素子からの信号の和である。

パルス・エコー・モードでは、このデータカ出力データ
選択回路７７を通って複合出力信号となる。

前置増巾器間路 第１図の中央アレー１４内の各受信用トランスジューサ
素子２８は、第１１図に示すように前置増巾器３６に接
続されている。

この回路は受信用トランスジューサ素子を、素子と第８
図のスイッチング・セクション６４とを結んでいるケー
フル８４の容量から分離する。

前置増巾器間路はバッファ増巾器としてのトランジスタ
Ｑ３（２Ｎ３９０４）を含んでいる。

各バッファ増巾器はアレー内の受信用トランスジューサ
素子附近に配置されている。

バッファ増巾器は信号及び電力を受けて単一の導体８４
を通して増巾された信号を送る。

トランジスタＱ３の出力電流は、トランジスタＱ４を含
むカスケード増巾器を駆動する。

トランジスタＱ４も２Ｎ３９０４であり、コンデンサＣ
３及びインダクタＬ２を含み２．３ ＭＨｚ に同調
している中程度のＱのタンク回路を駆動する。

機械的走査ブリッジ 第１２図に示すトランスジューサ、アレー８は２つの送
信用サブアレー１０，１２及び受信用サブアレー１４か
らなり、機械的走査ブリッジ８６によって操縦される。

トランスジューサ・アレー〇運動は計算機（図示せず）
によって制御される。

計算機は、アレーの標準Ｘ及びＹ運動の全てを限定し、
走行の速度を選択し、そして正確な位置情報を維持する
ので、トランスジューサの座標を装置から得られる信号
と同期させることができる。

パルス・エコー・モード中はアレー８は１０秒でＸ方向
にキャリッジを横切って走行し、５秒でＹ方向に向かう
ので、運動の各サイクルには約１５秒を必要とする。

これらの運動サイクルを第１３図に示す。

現在製造中の実施例は、トランスジューサを制御して６
１０ｍｍ（２４インチ）巾で１５２４ｍｍ１６０インチ
）長の領域を検査できるようになっている。

この実施例は主として鋼板８８内の溶接８１を超音波に
よって結像させるものである。

アレー８は高速ステッピング・モータ９０によってＸ軸
に沿って駆動され、高速ステッピング・モータ９１によ
ってＹ軸に沿って駆動される。

これらのステッピング・モータはタイミング・ベルトに
よって走査ブリッジに機械的に結合されている。

計算機からの各パルスがステッピング・モータを駆動し
てＸ或はＹ方向の何れかに０．０５０８ｍｍ（０，００
２インチ）ずつ移動させる。

アレー８はケーフル４８，８４によって静止ハウジング
９３に結合されている。

このハウジング９３は第７図のパルサ２２の一部、及び
第１１図の前置増巾器３６を収容している。

即ち、第７図のトランジスタＱ１及びＱ、３、第１１図
のトランジスタＱ４がハウジング９３内に配置されてい
る。

トランジスタＱ３はアレー８に物理的に接続されており
、音響走査の間アレーと共に移動する。

第１図の音響アレー８、第８図の電子回路及び第１２図
の走査ブリッジ８６は、被検査領域を照射する舵取りさ
れた平行化音響ビームを発生するように設計されている
。

走査は超音波アレーのビーム舵取り及び機械的位置ぎめ
の組合せによって遂行される。

第１２図の走査された対象物８８からの超音波データは
第８図の複合出力信号に処理される。

前述のＡＳＭＥボイラ及び圧力容器コードに適合させる
ために、装置は第１３図の溶接８７を走査する０°、４
５°及び６０°の音響ビームを発生する。

パルス・エコー・モードではアレー８は前述の機械的走
査ブリッジ８６によって第１３図に示す通路に沿って移
動させられる。

音響ビームの舵取りがアレーの機械的運動には無関係で
あることに注目されたい。

パルス・エコー・モードにおける走査の典型的シーケン
ス以下の通りである。

先ずアレー８を第１３図に示すように機械的走査ラスタ
の一角に位置ぎめし、第１の組の１６の送信用トランス
ジューサ素子をＯ位相で駆動する。

選択された受信用素子から受信したビデオ信号の和は第
８図の複合出力ラインにゲートされる。

次にＯ位相の送信パルスが第２の群の送信用素子に印加
される。

この第２の群は８素子だけ第１の群に重なっている。

第２の群の受信用素子によって検出された信号の和は複
合出力ラインにゲートされる。

００位相のこのシーケンスはアレー８内の全送信用素子
に対して反覆される。

全トランスジューサ・アレー８が０°位相で走査された
後に、計算機（図示せず）が第８図の舵取り電子回路に
命令して４５°のビーム送信角に移らせ、１６の送信用
素子からなる群をこの位相で順次駆動させる。

次でビーム角度は６０°に移らせ、１６の送信用素子か
らなる群をこの位相でパルス駆動する。

第１３図に示すように、全トランスジューサ・アレー８
が一方の端から他方の端まで０°、４５°及び６０°の
位相で走査されてしまうと、計算機は第１２図の走査ブ
リッジ８６を用いてアレーを所定の距離だけ前進させる
。

上述の走査シーケンスがこの新らしい位置において反覆
される。

この走査が完了すると計算機によって制御されているブ
リッジはアレーを新らしい位置に移動させ、走査シーケ
ンスが再び反覆される。

このプロセスは溶接８７の全体積が走査されるまで反覆
される。

計算機に制御されているブリッジは、アレーを第１３図
に示す通路に沿って物理的に移動させる。

もし複合出力信号が、溶接に欠陥があること或は異状は
反射率を呈する領域があることを指示すれば、アレー８
はその領域から最大の音響レスポンスが得られる位置に
舵取りされる。

このようなレスポンスが得られるとその領域は超音波ホ
ログラムが得られるように走査される。

先ず第６図のシャッタの２つの片４０，４０’がトラン
スジューサ・アレー８の前に位置ぎめされる。

片４０′は送信用トランスジューサ・サブアレーの一方
を完全に覆い、第２の片４０は各送信用素子の長さの所
定の一部を覆う。

第６図に示すように、一諸に駆動される３つの送信用素
子によって実効的に正方形の送信用素子が形成されるよ
うな位置まで片４０が移動する。

３つの素子の集群はアレーを横切って順次進行して前記
の領域を走査する。

反射を検出するために、受信用アレー〇単一の素子が選
択される。

この素子は３つの送信用素子の中央に位置する素子であ
り、送信用素子と共に進行して行く。

単一の受信用素子によって検出された信号は前置増巾器
３６，７５によって増巾され、第８図の受信舵取り電子
回路を経て出力データ選択回路に達する。

これらの信号はその後のホログラム再構成のために計算
機によって記憶される。

受信電子回路用アナログ遅延ライン 第１４図は第１図のトランスジューサ・アレーのための
受信電子回路の別の実施例を示すものである。

アレー１４内の受信用素子２８は、第８図を参照して説
明したようにスイッチング・セクション６４に並列に接
続されている。

この実施例では、複合出力信号を作るのに各受信用素子
にアナログ・チャンネルが組合わされている。

第１４図では２つのチャンネルだけを示しであるが、複
数の並列チャネルが設けられているのである。

スイッチング・セクション６４は前置増巾器３６からの
出力信号を、計算機（図示せず）による命令によってア
ナログ遅延ライン１０１゜１０１′に接続する。

各アナログ遅延ライン１０１は公知構造の分布定数アナ
ログ遅延ラインか或は集中定数遅延ラインである。

遅延ラインは１つの入力と複数のタップからなる出力を
有している。

アナログ遅延ラインのタップはアナログ・マルチプレク
サ１０２に接続されている。

マルチプレクサ１０２は適切な遅延ライン組合せを選ぶ
ことによって合計遅延（△ｔ）を選択する。

計算機（図示せず）はアナログ・マルチプレクサ１０２
にディジタル・ビーム角度アドレスを送り、スイッチン
グ回路網として働らくマルチプレクサ１０２は適切な遅
延ライン組合せを選ぶ。

各アナログ・マルチプレクサの出力は前述の加算回路８
３に接続されている。

動作の際、活性受信用素子２８の数が計算機によって選
択され、これらの素子からの信号はスイッチング・セク
ション６４によってアナログ遅延ライン１０１，１０１
’内にスイッチされる。

使用されるビーム角度に依存して適切な時間遅延量が各
信号に与えられる。

好ましい実施例では２７ナノ秒の倍数ずつ分離した時間
遅延が用いられる。

アナログ・マルチプレクサ１０２は適切な遅延ラインの
タップから信号を取出し、遅延された信号はアナログ加
算回路８３において加え合されて複合出力信号が作られ
る。

以上に本発明の詳細な説明したが、本発明の範囲から逸
脱することなく変更が可能であることは明白であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるトランスジューサ・アレーの斜視
図であり、第２図は第１図の２−２矢視図面図であり、
第３図は第２図の３−３矢視断面図であり、第４図は第
１図の線形トランスジューサ・アレー内の送信用及び受
信用素子を示す図であり、第５図は本発明の別の実施例
の部分切除前面図であり、第６図はホログラフィック結
像のために機械的シャッタを配置した第１図のトランス
ジューサの斜視図であり、第７図は第１図の線形アレー
内の送信用素子を付勢するためのパルサの回路図であり
、第８図は第１図のトランスジューサのための送信及び
受信舵取り電子回路のブロックダイアグラムであり、第
９図は送信用素子が第８図の送信舵取り電子回路によっ
てどのように選択されるかを示す表であり、第１０図は
第８図の送信舵取り電子回路のタイミング図であり、第
１１図は第１図の受信用素子のための前置増巾器の回路
図であり、第１２図は第１図のトランスジューサを被試
験成分を横切って輸送するための機磯釣走査ブリッジの
斜視図であり、第１３図は第１２図の走査ブリッジによ
って第１図のトランスジューサ・アレーが成分を横切っ
て移動する際のアレーの機械的運動及び走査通路を示す
図であり、そして第１４図は第１図のトランスジューサ
のための受信舵取り電子回路の別の実施例のブロックダ
イアグラムである。 ８：線形トランスジューサ・アレー １０：上側送信用
サブアレー、１２：下側送信用サブアレー、１４：中央
受信用サブアレー、１６：送信用素子、１８，３０：裏
板、２２：パルサ、２８：受信用素子、３６：前置増巾
器、４０：機械的シャッタ、４２：シャッタ位置ぎめ装
置、４６：送信用素子、８６：機械的ブリッジ、８８：
被試験成分、８７：溶接部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パルス・エコー及びホログラフィック両音響結像用
   線形トランスジューサ・アレーであって、第１の軸に沿
   っである面内に配列されていて、それぞれが第１の軸に
   対して直角の主軸を有する細長い送信用トランスジュー
   サ素子の線形サブアレー、 送信用サブアレーと共角に第１の軸と平行に配列されて
   いて、それぞれが送信用サブアレー内の対応素子に隣接
   して配置されている受信用トランスジューサ素子の線形
   サブアレー、及び ホログラフィック結像のための分散音響ビームを発生で
   きるように送信用素子の所定の部分を閉塞するようにな
   っている取外し可能な機械的シャッタ を具備する線形トランスジューサ・アレー。 ２ 機械的成分を超音波的に検査する方法であって 舵取り可能な平行音響波のビームが伝播するように送信
   用トランスジューサ素子のアレーを付勢し、 機械的成分のパルス・エコー像を得ることができるよう
   に受信用トランスジューサ素子のアレーによって音響波
   を検出し、 音響波の分散ビームが伝播するように送信用トランスジ
   ューサ素子の同じアレーを付勢し、そして 機械的成分のホログラフィック像を得ることができるよ
   うに受信用トランスジューサ素子のアレーによって音響
   波を検出する諸段階を備えている方法。