(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通電極と、
前記共通電極が一方側に配置されて成る圧電層と、
前記共通電極と反対の前記圧電層の側に配置される複数の第１の電極配列と、
を備え、
前記複数の第１の電極配列は、公称中心点を中心に放射状に配置されており、各前記第１の電極配列は、前記公称中心点から異なる距離をあけて径方向に沿って離間した複数の電極素子を含んでおり、
各前記第１の電極配列は、該第１の電極配列から前記複数の電極素子の一部が選択されることで、該第１の電極配列を所定の周波数帯域に調整することができるように構成されている、音響トランスデューサ。
【請求項２】
各前記第１の電極配列は、所定の径方向に対応する方向性を有する信号へ該第１の電極配列を調整するように該所定の径方向に配置されている、請求項１に記載の音響トランスデューサ。
【請求項３】
各前記第１の電極配列は、該第１の電極配列から前記電極素子の一部が選択されることで、該第１の電極配列を所定の周波数帯域に調整するとともに、前記公称中心点に対する前記電極素子の前記一部の位置を決定することができるように構成されている、請求項１または請求項２に記載の音響トランスデューサ。
【請求項４】
所定の前記第１の電極配列に含まれる前記複数の電極素子が、共通の周方向寸法を有している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の音響トランスデューサ。
【請求項５】
所定の前記第１の電極配列に含まれる前記複数の電極素子の各々が、該電極素子の前記公称中心点からの距離に比例する周方向寸法を有している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の音響トランスデューサ。
【請求項６】
径方向に配置された複数の電極素子から成る第２の電極配列を更に備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の音響トランスデューサ。
【請求項７】
前記公称中心点に中心付けられる第３の電極配列を更に備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の音響トランスデューサ。
【請求項８】
前記第３の電極配列が１つ以上の径方向に離間される同心の電極素子を備える、請求項７に記載の音響トランスデューサ。
【請求項９】
１０ｋＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数範囲で動作するようになっている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の音響トランスデューサ。
【請求項１０】
各前記電極素子が、当該音響トランスデューサによって受信される信号を処理するためのプロセッサに対して配線される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の音響トランスデューサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音響トランスデューサに関する。
【背景技術】
【０００２】
どのような構造体も、その使用中に、該構造体を結果的に破壊し得る損傷を受ける場合がある。多くのシナリオでは、性能の何らかの低下が起こる前に損傷を修理できるようにまたは構造体を交換できるように損傷を監視することが重要である。多くのそのような構造体は、航空産業、航空宇宙産業、海運業、または、自動車産業において形成されて使用される。
【０００３】
損傷が構造体中で起こると、損傷された領域は、構造体の材料を通じて伝搬する音響放射（ＡＥ）を放つ。音響放射検出・モニタリングシステムの形態を成す音響損傷モニタリングシステムは、損傷が構造体に生じるときに形成される音響放射を検出するようになっている。そのようなシステムは、構造ヘルスモニタリング（ＳＨＭ）システムなどの非破壊試験（ＮＤＴ）システムで使用される。そのようなシステムでは、構造体における既知の位置に取り付けられるセンサが音響放射を検出する。各センサまでの音響放射の飛行時間（ＴｏＦ）が記録される。その後、受信センサに関する既知の位置から、所定のＡＥに関するＴｏＦの三角測量を使用して、ＡＥの位置を決定することができる。ＡＥを検出するそのような技術は受動音響モニタリングシステムと称される。他のタイプの音響モニタリングシステムは能動システムと称される。そのような能動システムでは、所定の構造体に取り付けられるトランスデューサが問い合わせ音響信号を発生させるとともに、任意の受信される音響が解析されて、欠陥または損傷が特定されて定量化される。
【０００４】
主にプレートから構成される航空機の部分または部品などの機械的な構造体では、音響波が、ラム波として知られる特定のタイプのプレート波を形成する。受動システムでは、損傷が生じる際に損傷によって音響波が放射され、一方、能動システムでは、音響波がトランスデューサによって放射または発生される。ラム波は多数の異なる振動パターンまたはモードを有しており、これらのモードは、それらの形状を維持できるとともに、それらの分散状態に応じて安定したまたは不安定な態様で伝搬できる。構造体の機械的形態の変化、例えば、一方の材料と他方の材料との間の境界、または、所定の材料の断面厚の変化は、ラム波信号に影響を与える可能性がある。例えば、材料接合部は、ラム波信号を遅らせ、その振幅を減少させ、または、そのモードを変化させる場合がある。異なる波モードがそのような構造体変化によって異なって影響される場合がある。例えば、１つのラム波モードが、波経路に沿う所定の構造変化によって、他のモードへと異なって減衰される場合がある。確かに、幾つかのモードの減衰があまりにも大きいため、所定のモードが検出可能な振幅を伴って所定のセンサ位置に到達しない場合がある。ラム波は、全ての方向に伝搬するが、それらが伝わる構造体の方向的な剛性および厚さに影響される。したがって、所定の構造体は、ラム波の伝搬を特定の方向に促進する場合がある。剛性および厚さが構造体中の特徴によってもたらされる場合がある。
【０００５】
各ラム波モードは、一般に、サイン周波数と波長帯域とを有する。全てのモードが、受動または能動モニタリングシステムのためのセンサが位置するポイントに達するとは限らない。したがって、１つの課題は、所定のポイントに位置するラム波発生または感知トランスデューサの周波数をそのポイントで検出される可能性が高い周波数帯域に適合させることである。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の一実施形態は、
共通電極と、
前記共通電極が一方側に配置されて成る圧電層と、
前記共通電極と反対の前記圧電層の側に配置される第１の電極配列の組であって、前記第１の電極配列のそれぞれが、公称中心点を中心に径方向に配置されるとともに、周方向に配置される電極素子の組を構成し、前記第１の電極配列が、前記電極素子の１つ以上のグループを所定の第１の電極配列から選択できるようになっており、それにより、前記所定の第１の電極配列を所定の周波数帯域に調整する、第１の電極配列の組と、
を備える音響トランスデューサを提供する。
【０００７】
第１の電極配列の組のそれぞれは、対応する方向性を有する信号へと配列を調整するために所定の径方向に配置されてもよい。第１の電極配列は、電極素子の１つ以上のグループを所定の第１の電極配列から選択できるようになっており、それにより、所定の第１の電極配列を所定の周波数帯域に調整するとともに、公称中心点に対するグループの位置を決定してもよい。所定の第１の電極配列における電極素子は、共通の周方向寸法を成して配置されてもよい。所定の第１の電極配列における電極素子は、所定の電極素子の公称中心点からの距離に比例する周方向寸法を成して配置されてもよい。
【０００８】
トランスデューサは、径方向に配置される電極素子から成る周方向に配置される第２の配列を更に備えてもよい。トランスデューサは、公称中心点に中心付けられる第３の配列を更に備えてもよい。第３の配列が１つ以上の径方向に離間される同心の素子を備えてもよい。トランスデューサは、１０ｋＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数範囲で動作するようになっていてもよい。各電極素子は、トランスデューサによって受信される信号を処理するためのプロセッサに対して配線されてもよい。
【０００９】
ここで、添付図面を参照して、本発明の実施形態を一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】着陸した航空機の側面図である。
【図２】図１の航空機の音響モニタリングシステムの概略図である。
【図３】図２のトランスデューサの平面図である。
【図４】図２の音響モニタリングシステムで使用されるトランスデューサの断面図である。
【図５】他の実施形態にしたがって配置されるトランスデューサの平面図である。
【図６】他の実施形態にしたがって配置されるトランスデューサの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照すると、航空機１０１は、機体１０２と、フェアリング１０４を介して機体１０２に水平に組み付けられた一組の羽翼１０３とを備える。航空機１０１は、航空機１０１の構造への損傷によって引き起こされる音響放射を航空機１０１の構造に取り付けられる音響放射センサ（図１に示されない）の形態を成す一組のトランスデューサによって検出するようになっている受動音響モニタリングシステム１０５を更に備える。トランスデューサは、損傷が航空機構造に対して生じるときに放射される伝搬ラム波を検出して、検査または修理を必要とする航空機構造の領域の表示を可能にするようになっている。図２は、センサ２０１、２０２、２０３、２０４の形態を成すトランスデューサが基準点２０５から既知の位置にグリッドパターンで取り付けられる機体１０２の部分を示している。各センサ２０１、２０２、２０３、２０４は音響モニタリングシステム１０５に接続される。
【００１２】
損傷が例えば機体の部位２０６で生じる場合には、音響放射が、部位２０６から放射されて、機体を通じてセンサ２０１、２０２、２０３、２０４の方へと伝搬する。ＡＥとセンサとの間の異なる経路長および想定し得る異なる群速度の結果として、音響放射は、センサ２０１、２０２、２０３、２０４のそれぞれで異なる時間に検出される。図２の例では、音響放射がセンサＡ２０１により最初に検出された後、センサＢ２０２、センサＣ２０３によって検出され、その後、センサＤ２０４により検出される。音響モニタリングシステム１０５は、音響放射における一組の飛行時間（ＴｏＦ）を、一組の相対時間測定値として、すなわち、センサ２０１、２０２、２０３、２０４のうちの任意の１つによる音響放射の最初の検出に対する相対的な時間測定値として記録するようになっている。言い換えると、センサＡにおける相対時間は０であり、他のセンサＢ、Ｃ、Ｄにおける相対時間は、センサＡでの音響放射の検出と他のセンサＢ、Ｃ、Ｄでのその後の受信との間の時間差である。その後、ＡＥの位置を決定するためにＴｏＦ差が三角法で測定される。
【００１３】
前述したように、ラム波の異なる波モードは、構造的変化により異なって影響される場合がある。例えば、１つの波モードは、波経路に沿う所定の構造的変化によって他のモードへと異なって減衰される場合がある。音響放射に対するそのような構造的変化の影響は、既知の実験的もしくは経験的な減衰データと分散関数もしくは曲線によって表わされる関連材料に関する理論的な分散データとを使用して計算することができる。そのような分散曲線は、利用できる波モードとそれらの速度および波長（感度）とを詳しく示すとともに、所定のポイントで検出できるはずの波モードを決定するために使用される。本実施形態において、分散曲線は、各センサ２０１、２０２、２０３、２０４における周波数検出特性を選択するために使用される。すなわち、分散曲線は、どの特定の波モードが所定の位置で最大振幅を有しているのかを決定して、それらの位置にあるセンサ２０１、２０２、２０３、２０４をそれらの特定の波モードを検出するための正しい検出周波数に調整できるようにするために使用される。また、分散曲線は、損傷サイズに対するラム波感度の表示と共に、各モードの群速度および位相速度も与える。分散曲線が分析的にまたは実験的に決定されてもよい。
【００１４】
図３を参照すると、各センサ２０１は、平面図において略円形であり、センサの公称中心点の周囲に配置される１６個の第１の電極配列３０１の組を備える。第１の電極配列３０１のそれぞれは、公称中心点３０２を中心に径方向に均等に配置され、それぞれが共通の周方向寸法を有する径方向に配置される電極素子の組を構成する。すなわち、第１の電極配列のそれぞれは、均等に離間される電極素子の帯を構成する。本実施形態において、センサ２０１は、公称中心点３０２を中心に径方向に均等に配置されてそれぞれの第１の電極配列３０１間に介挿される１６個の第２の電極配列３０３の更なる組を更に備える。第２の電極配列３０３のそれぞれは、センサの公称中心点からの所定の電極素子の径方向間隔に正比例する周方向寸法を有する径方向に配置される第２の電極素子の組を構成する。本実施形態において、第１および第２の配列３０１、３０３のそれぞれは３６個の素子を備える。第１および第２の電極配列はそれぞれＡＥの方向検出を行なう。したがって、ＡＥ源の位置２０６を三角測量するために必要なのは２つのセンサからの信号だけである。
【００１５】
図４は、第１の電極配列３０１のうちの１つの１２個の電極素子における中心点３０２からのセンサ２０１の部分断面を示している。第１の電極配列３０１の電極素子４０１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）ウエハ４０２の形態を成す平面圧電基板の一方の面上に配置される。電極配列３０１、３０３の第１および第２の組が配置される面と反対側のウエハ４０２の面上には共通電極４０３が配置される。電極３０１、３０３、４０３は全て、受信信号の解析が行なわれる音響モニタリングシステム１０５に対して配線される。センサ２０１が表面に取り付けられると、表面内の力学的な波がＰＺＴウエハ４０２を刺激する。そのような刺激はウエハ４０２における電位へと比例的に変換され、この電位は、その後、電極配列３０１、３０３および共通電極４０３を介して音響モニタリングシステム１０５によって検出される。各電極素子４０１によって検出される電位は、所定の電極素子４０１の径方向幅、ＰＺＴウエハ４０２の厚さ、ならびに、所定の電極素子４０１の位置での所定のＡＥの振幅および周波数によって決まる。
【００１６】
前述したように、ラム波は一組の波モードを備え、各波はサイン周波数または波長帯域と伝搬速度とを有する。電極配列３０１中の配列素子４０１の配置は、所定の波長への配列の選択的調整を可能にする。すなわち、検出されるべき波モードの作動周波数および波長に適合される作動周波数および波長を有する狭帯域トランスデューサをもたらすように適切な配列素子４０１が電極配列３０１から選択され、それにより、望ましくない波モードの検出が減少する。例えば、図４を参照すると、図４に示される左から第１番目および第２番目の電極素子を選択すると、以下の方程式によって規定される所定の波長λ１を検出するように電極配列３０１が調整される。
λ１＝ｎ．λＸ
ここで、λ１は、因数ｎにより、ラム波モードＸ波長（λＸ）に比例する。この場合、ｎは整数である。また、同時に、以下の方程式により規定されるように所定のラム波モードＹを排除するべく電極配列３０１を調整するために波長λ１が選択されてもよい。
λ１＝（ｍ／ｈ）．λＹ
ここで、λ１は、因数ｍ／ｈにより、排除されたラム波モードＹ波長（λＹ）に比例する。この場合、ｍは整数であり、ｈは、最適値が２である変数である。ｈ＝２となるようにλが選択される場合には、モードＹが検出から完全に排除される。ｈの値の最適値２からの差が大きくなればなるほど、検出されるであろうモードＹの振幅の割合が大きくなる。
【００１７】
例えば、波長がそれぞれ３ｍｍおよび４２ｍｍの２つのラム波モードＸ、Ｙが与えられたとする。モードＹを除去するためには、２つの電極素子間の距離が、モードＸの波長の７倍であり且つモードＹの波長の半分であるλ１＝２１ｍｍに選択される。すなわち、ｎ＝７、ｍ＝１、および、ｈ＝２である。２つの電極素子間の距離がλ１＝６３ｍｍに選択される場合にも、ラム波モード減衰が不要な場合、同じ結果が得られる。更なる例では、それぞれの波長が４ｍｍおよび２２．５ｍｍの２つのモードＸ、Ｙが与えられるとすると、λ１＝１２ｍｍという２つの（または、それ以上の）電極素子間の距離の選択は、λＸの３倍であり、λＹのほぼ半分である。すなわち、ｎ＝３、ｍ＝１、および、ｈ＝１．８７５である。したがって、モードＸだけが受信され、モードＹは殆ど排除されるが、完全には排除されない。これは、ｈが２に等しくないからである。あるいは、λ１＝２２．５ｍｍの電極素子長さは、１５．１／２．λＸ（ｎが整数ではない）であるとともに、１．λＹ（ｍ＝２およびｈ＝２）であり、それにより、モードＹを検出してモードＸを排除するようにセンサが調整される。すなわち、第１または第２の電極配列素子の組み合わせの物理的な程度は、波長λ１に適合するまたは近似するようになっている。同様に、左から第１番目〜第３番目または第１番目〜第９番目の電極素子４０１を選択すると、図４に示されるように波長λ２およびλ３を受信するように電極配列が調整される。
【００１８】
素子の離間されたグループが選択されてもよい。その場合、波長は、そのような選択されたグループのそれぞれの中心間の距離に対応する。例えば、１つのグループに関して左から１番目、２番目、および、３番目の電極素子が選択されるとともに、第２のグループとして左から５番目、６番目、および、７番目の電極素子が選択されると、電極配列が波長λ４に調整される。波長λ４は、電極素子の２つの選択されたグループの中心間の物理的距離に対応する。
【００１９】
このように、センサ２０１が取り付けられる材料における関連する分散曲線を使用して、所定の取り付けポイントにおける関連するモードが決定されてもよく、それに応じて、センサ２０１が調整されてもよい。複合材料における分散曲線の決定に関する詳細は、「Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ｏｐｔｉｍａｌ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  Ａ０  Ｌａｍｂ  ｍｏｄｅ  ｉｎ  ａ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｐｌａｔｅ  ｕｓｉｎｇ  ｐｉｅｚｏｃｅｒａｍｉｃ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ」ｂｙ  Ｓｅｂａｓｔｉｅｎ  Ｇｒｏｎｄｅｌ，Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅ  Ｐａｇｅｔ，Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅ  Ｄｅｌｅｂａｒｒｅ  ａｎｄ  Ｊａｍａｌ  Ａｓｓａａｄ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ，１１２（１），Ｊｕｌｙ  ２００２に記載されている。本実施形態において、調整は、センサ２０１の電極素子４０１からの信号の適切な選択および処理により音響モニタリングシステム１０５によって行なわれる。
【００２０】
当業者であれば分かるように、電極配列３０１を調整するときに電極素子４０１のグループの任意の組が選択されてもよい。例えば、所定の波長に関して第５番目〜第２０番目の電極素子が使用されてもよく、それにより、ラム波の受信を中心点３０２に対してシフトさせることができる。本実施形態では、１６個の径方向に離間される電極配列３０１を有することにより、センサの方向調整を行なうことができ、その場合、各電極配列３０１が所定の周波数または波長に調整される。指向性ラム波検出により、センサの焦点を想定し得る損傷源に合わせることができ、または、センサを１つ以上の他の同様のセンサと併せて使用してＡＥ源の位置を三角測量することができる。
【００２１】
本実施形態において、第２の電極配列３０３は、第１の電極配列３０１と同じ方法で調整されるようになっている。均一の幅の電極素子４０１を有する第１の電極配列３０１のそれぞれは、狭い検出場により、特定の単一の方向で焦点が合わされる。幅が径方向で増大する電極素子を有する第２の電極配列３０３のそれぞれは、発散検出場を有するため、あまり焦点が合わされない。発散検出場は、解析するには、より複雑であるが、豊富なデータを与える。言い換えると、第２の電極配列３０３は、より大きな範囲のＡＥ検出を行なうことができ、そのため、場合により、より正確な損傷位置データを与えることができる。
【００２２】
更なる実施形態において、図３のセンサ２０１は、前述したように選択される周波数の誘導ラム波を発生させるために第１の電極配列３０１が使用される音響検査システムの形態を成す能動音響モニタリングシステムで使用される。発生される波の方向は、１つ以上の適切に方向付けられた第１の電極配列３０１を給電することによって選択されてもよい。その後、損傷部位によって引き起こされる発生ラム波の反響または反射を検出するために第２の電極配列３０３が使用される。
【００２３】
図５に示される他の実施形態において、トランスデューサ５０１は、トランスデューサ５０１の中心点５０３に位置する中心の第３の電極配列５０２を更に備える。第３の電極配列５０２は、中心のディスク電極素子に中心付けられる２つの同心リング電極素子を備える。同心リングは、第３の電極配列５０２を多重狭帯域トランスデューサとして利用できるように選択可能である。第３の電極配列５０３の共振周波数は、リング電極素子の選択されたグループの外径によって決定される。第３の電極配列５０３には、ラム波を放射するために一般にハニングフィルタまたはハミングフィルタによってウィンドウ処理された適切な信号を用いて電力が供給される。第３の電極配列５０３は、誘導ラム波を発生させてトランスデューサ５０１を音響検査システムで用いるパルス／反響トランスデューサとして使用できるようにするために使用されてもよい。そのような音響検査システムは、航空機構造などの複雑なアセンブリでの損傷検出のための非破壊試験技術を使用する。
【００２４】
図６に示される他の実施形態において、センサ６０１は、径方向に配置される電極素子から成る第４の電極配列６０２を更に備える。第４の電極配列には１８０個の電極素子が設けられ、各電極素子は、監視されている構造の損傷領域によって反射される第３の電極配列５０３から放射される信号の要素を検出するようになっている。反射信号が検出される電極素子の径方向位置は、センサ６０１の方向に対する損傷位置の方向を示す。したがって、センサ６０１は、方向性の信号源位置を与えるために能動および受動の両方の音響モニタリングシステムで用いるのに適する。
【００２５】
他の実施形態において、トランスデューサは、調整可能なラム波の検出または発生のために一組の平行な電極配列のみを備える。更なる実施形態において、トランスデューサは、調整可能なラム波の検出または発生のために一組の発散した電極配列のみを備える。当業者であれば分かるように、平行な電極配列は、発散した電極配列よりも電力効率が良いが、物理的カバレッジが小さく、一方、発散した電極配列は、より多くの電力を消費するが、大きい物理的カバレッジを有する。他の実施形態において、トランスデューサは、前述した第３および第４の電極配列の形態を成す電極配列のみを備える。
【００２６】
他の実施形態において、トランスデューサ自体は、理論的な分散曲線を計算する必要なく、必要とされる同調周波数を決定するためにセットアップ手続きで使用されてもよい。例えば、トランスデューサは、その作用面に取り付けられた後に、誘導ラム波技術を使用して刺激されてもよい。その後、トランスデューサによって発生される結果的な信号が二次元高速フーリエ変換（２ＤＦＦＴ）技術などの従来の技術を使用して解析されて、ラム波モード振幅を含む分散曲線が決定され、それにより、所定の波モードの作動検出のためのトランスデューサ周波数の選択が可能となる。トランスデューサの各配列は、トランスデューサフットプリント内のそのそれぞれの方向および物理的位置における分散曲線を決定するために使用されてもよい。一般に、３２個のトランスデューサ要素３０１が結果を与えるために使用される。しかしながら、要素５０３、５０４のいずれかの側で配列を使用することにより、配列３０１内の素子の数が１６個まで減少されてもよい。あるいは、配列３０１内の素子の数をそのまま（３２個）維持すると、分散曲線データ精度が向上される。
【００２７】
更なる実施形態において、発散した配列は、空気力学的なまたはエンジンの振動／ノイズなどの低周波構造振動からの電力取得のために使用される。他の実施形態において、そのような電力取得センサの配列は、単一の電源から互いの間で無線により電力を送るようになっている。電源がセンサ自体であってもよい。他の実施形態において、トランスデューサは、高周波振動から電力を取得するために使用され、それにより、所定の給電されたトランスデューサは、ラム波を介して電力を周囲のトランスデューサへ無線で供給できる。
【００２８】
更なる実施形態において、発散したまたは平行な電極配列は、エンコードされたデータをラム波で送信してセンサ間で通信を行なうために使用される。そのような通信は、そのようなセンサのネットワークにわたってデータを送ってもよく、または、センサ間で制御メッセージを送るために使用されてもよい。他の実施形態において、平行なまたは発散した電極配列は、高感度なもしくは複合的な音響損傷位置決定を行なうようになっている先進的なまたは複合的なラム波を生み出すために使用される。
【００２９】
本実施形態において、トランスデューサは、３０個の電極素子を有する第１および第２の径方向電極配列、または、３つの素子を備えている第３の中心電極配列を備える。当業者であれば分かるように、素子が少ないと、電極配列の成し得る周波数分解能が低下し、一方、電極素子の数が多いと、電極配列の成し得る周波数分解能が高くなる。同様に、電極素子の間隔が短くまたは径方向で細いと、電極配列の成し得る周波数分解能が高くなり、一方、電極素子の間隔が大きくまたは径方向で厚いと、電極配列の成し得る周波数分解能が低下する。本発明の実施形態では、異なる素子寸法または距離間隔の配列が設けられてもよく、それにより、異なる周波数範囲または波長範囲および分解能を有する複数の配列をトランスデューサに設けてもよい。非線形な周波数分解能を所定の範囲にわたって与えるために、配列には不均一な電極素子サイズまたは距離間隔が与えられてもよい。
【００３０】
当業者であれば分かるように、トランスデューサの全体のサイズは多くの因子によって決定される。素子間の最大距離は、検出または発生から排除またはフィルタ除去される必要があるラム波モードの最大波長の半波長によって決定される。また、その距離は、検出または発生される必要があるラム波モードの波長の倍数に等しいことも好ましい。
【００３１】
当業者であれば分かるように、トランスデューサは、それらが適用される構造にわたって任意の適切なパターンで配置されてもよい。また、前述したような異なる能力を有するトランスデューサの任意の組み合わせが、それらの用途に応じた協働的な組み合わせで使用されてもよい。例えば、１つの送信トランスデューサと１つ以上の受信トランスデューサとの組み合わせが幾つかの用途に適している場合がある。また、トランスデューサは、円形である必要はなく、所望の周波数範囲および分解能並びに方向性を与えるのに適した任意のフォーマットで配置されてもよい。
【００３２】
当業者であれば分かるように、前述した本発明の実施形態は、航空機の機体の形態を成す航空機の主要な構造要素に適用される本発明を例示しているが、本発明は、ドア、エンジン、制御面、または、ランディングギアの形態を成す副次的な構造などの航空機の他の要素にも同様に適用できる。
【００３３】
当業者であれば分かるように、センサの製造は、フォトリソグラフィまたは機能印刷などの任意の数の適した技術を使用してもよい。当業者であれば分かるように、センサは、ＰＺＴやフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）などの任意の適した圧電材料から形成されてもよく、また、複合層から形成されてもよく、あるいは、ピラー型の圧電物質を成していてもよい。当業者であれば分かるように、電極配列の径方向位置は、複合材料を備える構造中のファイバ方向と一致するように配置されてもよい。
【００３４】
当業者であれば分かるように、本発明の一部または全部を具現化する装置は、本発明の実施形態の一部または全部を与えるようになっているソフトウェアを有する汎用装置であってもよい。装置は、単一の装置または装置のグループとなることができ、また、ソフトウェアは、単一のプログラムまたは一組のプログラムとなることができる。更に、本発明を実施するために使用される任意のまたは全てのソフトウェアは、ソフトウェアを１つ以上の装置にロードできるように、任意の適した送信手段または記憶手段を介して通信することができる。
【００３５】
本発明をその実施形態の説明によって例示してきたが、また、実施形態をかなり詳しく説明してきたが、添付の請求の範囲をそのような詳細な記述に限定しまたは多少なりとも制限することは出願人の意図するところではない。更なる利点および変更は当業者に明らかである。したがって、本発明は、その広範な態様において、特定の詳細な典型的装置および方法、並びに、図示して説明した例示に限定されない。そのため、出願人の一般的な発明概念の思想または範囲から逸脱することなく、そのような詳細な記述からの脱却がなされてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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