(57)【要約】  検出器、および検出器を対象物に取り付ける方法が開示される。検出器の基板は、基板を対象物に取り付けるために用いられる結合材が基板の一方の側から他方の側まで流動することを可能にする１つまたは複数の結合材ビアを有する。結合材は、リベットを形成して、基板を対象物に固定し、基板の層を互いに固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合材（１００）を用いて対象物（１０）の面に取り付けるための基板（１３０、３３０）であって、第１の側（１３８、３３８）および第２の側（１４０、３４０）を備える基板（１３０、３３０）と、
前記基板（１３０、３３０）上に位置する１つまたは複数の検出素子と、
前記基板（１３０、３３０）の前記第１の側（１３８、３３８）から前記基板（１３０、３３０）の前記第２の側（１４０、３４０）まで延びる１つまたは複数の結合材ビア（１３６、３３６）と、
を備え、前記結合材ビア（１３６、３３６）が、前記基板（１３０、３３０）の前記第２の側（１４０、３４０）から前記基板（１３０、３３０）の前記第１の側（１３８、３３８）まで前記結合材（１００）が流動して前記基板（１３０、３３０）の前記第１の側（１３８、３３８）に結合リベット（１０２、３０２）を形成することを可能にするように構成される、検出器（１２０、３２０）。
【請求項２】
前記１つまたは複数の検出素子が圧電素子（１５０、３５０）である、請求項１に記載の検出器（１２０、３２０）。
【請求項３】
前記圧電素子（１５０、３５０）がセラミック圧電変換器である、請求項２に記載の検出器（１２０、３２０）。
【請求項４】
前記１つまたは複数の検出素子が前記基板（１３０、３３０）の前記第２の側（１４０、３４０）に位置する、請求項１に記載の検出器（１２０、３２０）。
【請求項５】
前記基板（１３０、３３０）がフレキシブル回路である、請求項１に記載の検出器（１２０、３２０）。
【請求項６】
対象物（１０）を検査するための検出器（１２０、３２０）であって、
第１の側（１３８、３３８）および第２の側（１４０、３４０）を備える基板（１３０、３３０）であって、前記基板（１３０、３３０）の前記第１の側（１３８、３３８）から前記基板（１３０、３３０）の前記第２の側（１４０、３４０）まで延びる１つまたは複数の結合材ビア（１３６、３３６）を備える基板（１３０、３３０）と、
前記基板（１３０、３３０）上に位置する１つまたは複数の検出素子と、
前記基板（１３０、３３０）の前記第２の側（１４０、３４０）と前記対象物（１０）の面との間において前記基板（１３０、３３０）の前記第２の側（１４０、３４０）から前記基板（１３０、３３０）の前記第１の側（１３８、３３８）まで前記１つまたは複数の結合材ビア（１３６、３３６）を通じて延び、前記基板（１３０、３３０）の前記第１の側（１３８、３３８）に結合リベット（１０２、３０２）を形成する結合材（１００）と、
を備える検出器（１２０、３２０）。
【請求項７】
前記１つまたは複数の検出素子が圧電素子（１５０、３５０）である、請求項６に記載の検出器（１２０、３２０）。
【請求項８】
前記圧電素子（１５０、３５０）がセラミック圧電変換器である、請求項７に記載の検出器（１２０、３２０）。
【請求項９】
前記１つまたは複数の検出素子が前記基板（１３０、３３０）の第２の側（１４０、３４０）に位置する、請求項６に記載の検出器（１２０、３２０）。
【請求項１０】
前記基板（１３０、３３０）がフレキシブル回路である、請求項６に記載の検出器（１２０、３２０）。
【請求項１１】
前記結合材（１００）が、熱硬化性熱硬化物質、水硬化性熱硬化物質、二液性熱硬化物質、熱可塑性物質、コールドフロー接着剤、エポキシ、ウレタン、ポリイミド、シアノアクリレート、アクリル、シリコーンおよびホットメルト接着剤から成る群から選択される、請求項６に記載の検出器（１２０、３２０）。
【請求項１２】
検出器（１２０、３２０）を対象物（１０）の面に取り付ける方法であって、前記検出器（１２０、３２０）が、１つまたは複数の結合材ビア（１３６、３３６）を有する基板（１３０、３３０）を有し、前記方法が、
結合材（１００）を前記基板（１３０、３３０）の第２の側（１４０、３４０）に塗布する工程（４１０）と、
前記基板（１３０、３３０）を前記対象物（１０）の前記面に対して押し付け、前記基板（１３０、３３０）の前記第２の側（１４０、３４０）に沿っておよび前記１つまたは複数の結合材ビア（１３６、３３６）を通じて前記結合材（１００）を分散させて、１つまたは複数の結合リベット（１０２、３０２）を前記基板（１３０、３３０）の第１の側（１３８、３３８）に形成する工程（４２０）と、
前記結合材（１００）が硬化する間に前記基板（１３０、３３０）の前記第１の側（１３８、３３８）に対する圧力を維持する工程（４３０）と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は、結合材を用いて対象物に取り付けられる検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
幾つかの産業（例えば、石油およびガス、精製、化学、発電）では、パイプを通じた流体（例えば液体またはガス）の輸送が必要である。非破壊試験システムは、パイプ壁の内側の腐食／壊食を含むパイプの腐食／壊食を監視するために、これらのパイプの外面に置くことができる。幾つかの非破壊試験システムでは、パイプの腐食／壊食速度を求めるために、およびそのパイプ位置がパイプの破損を防ぐための予防保全を必要とするかを判定するために、プローブまたは他の非破壊試験装置がパイプの外面に恒久的に結合されて、その位置での腐食／壊食を連続的に監視する。
【０００３】
パイプの腐食／壊食を監視するために用いられる非破壊試験システムの一例は、超音波試験システムである。パイプの超音波試験を行うときには、パイプの外面に結合されたプローブから超音波パルスが放出され、パイプを貫通する。超音波パルスがパイプ内を通過し、パイプを貫通するときには、パルスがパイプの外面、内部構造、空隙またはパイプ内の閉塞と相互作用するとき、およびパイプの内面（裏壁）と相互作用するときに、エコーと称する様々なパルス反射がプローブに後方反射する。エコー信号は、垂直トレースとして現れるエコー振幅および水平トレースとして現れる飛行時間または飛行距離によって画面に表示されうる。超音波パルスの発信とエコーの受信との間の時間差を追跡することによって、パイプ厚を含む、パイプの様々な特徴を求めることができる。超音波試験システムの位置でのパイプ厚が時間につれて減少する場合（例えば、裏壁エコーの飛行時間の減少として示される）、このことは、腐食／懐食の兆候とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／１４３０６４号明細書
【発明の概要】
【０００５】
超音波試験システムでは、圧電検出器の基板が結合材を用いてパイプの外面に取り付けられる。結合材は、機械的付着をもたらし、圧電検出器とパイプの間に薄い結合線を形成する。一旦硬化すると、結合材は、基板をパイプに対して保持する。幾つかの設置では、圧電検出器がパイプに取り付けられると、結合材によって形成された結合線が厚すぎ、圧電検出器の性能を低下させる。パイプに対して結合材によって形成された結合、または基板の層間の積層は、特に、圧電検出器が側部から不注意に接触され、基板をパイプから剥離させたり、積層を基板から剥離させたりするときに破損を受ける。
【０００６】
上記議論は、背景技術の一般的な情報を提供するにすぎず、請求の主題の範囲を定める際の助けとして用いられることを意図するものではない。
【０００７】
検出器、および検出器を対象物に取り付ける方法が開示される。検出器の基板は、基板を対象物に取り付けるために用いられる結合材が基板の一方の側から他方の側まで流動することを可能にする１つまたは複数の結合材ビアを有する。結合材は、リベットを形成して、基板を対象物に固定し、基板の層を互いに固定する。結合材ビアを有する圧電検出装置の開示される幾つかの実施形態の実践では、結合破損および離層に対する抵抗性が改善し、結合線の形成が改善する、という利点が実現されうる。
【０００８】
一実施形態では、検出器が開示される。検出器は、結合材を用いて対象物の面に取り付けるための基板であり、第１の側および第２の側を備える基板と、基板上に位置する１つまたは複数の検出素子と、基板の第１の側から基板の第２の側まで延びる１つまたは複数の結合材ビアと、を備え、結合材ビアが、基板の第２の側から基板の第１の側まで結合材が流動して基板の第１の側に結合リベットを形成することを可能にするように構成される。
【０００９】
他の実施形態では、対象物を検査するための検出器が開示される。検出器は、第１の側および第２の側を備える基板であり、基板の第１の側から基板の第２の側まで延びる１つまたは複数の結合材ビアを備える基板と、基板上に位置する１つまたは複数の検出素子と、基板の第２の側と対象物の面との間において基板の第２の側から基板の第１の側まで１つまたは複数の結合材ビアを通じて延び、基板の第１の側に結合リベットを形成する結合材と、を備える。
【００１０】
さらに他の実施形態では、検出器を対象物の面に取り付ける方法であって、検出器が、１つまたは複数の結合材ビアを有する基板を有する、方法が開示される。方法は、結合材を基板の第２の側に塗布する工程と、基板を対象物の面に対して押し付け、基板の第２の側に沿っておよび１つまたは複数の結合材ビアを通じて結合材を分散させて、１つまたは複数の結合リベットを基板の第１の側に形成する工程と、結合材が硬化する間に基板の第１の側に対する圧力を維持する工程と、を含む。
【００１１】
本発明のこの簡単な説明は、１つまたは複数の図式的な実施形態によって本明細書に開示される主題の簡単な概観を提供することのみを意図しており、請求項の解釈、または、添付の特許請求の範囲によってのみ規定される本発明の範囲を規定したり限定したりするための助けとしての役割を果たすものではない。この簡単な説明は、以下の詳細な説明でさらに説明される単純化された概念の図式的な選択を紹介するために提供される。この簡単な説明は、請求の主題の重要な特徴または必須の特徴を特定することを意図しておらず、請求の主題の範囲を決定する際の助けとして用いられることを意図していない。請求の主題は、背景技術に記述される任意の欠点または全ての欠点を解決する実施に限定されない。
【００１２】
本発明の特徴が理解されうる態様で、本発明の詳細な説明は、幾つかが添付図面に図示されている特定の実施形態を参照して提供されうる。しかし、図面は、この発明の特定の実施形態のみを図示しており、したがって本発明の範囲を限定するものとして考慮されるべきではなく、本発明の範囲が他の同等に効果的な実施形態を包含することに留意されたい。図面は、必ずしも縮尺が正確ではなく、本発明の特定の実施形態の特徴を図示する際に一般に強調が施されている。図面では、様々な図面を通して同様の番号を用いて同様の部品が示されている。したがって、本発明をさらに理解するために、図面と関連して読まれる以下の詳細な説明を参照することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】対象物に付着された検出器の例示的な実施形態の概要図である。
【図２】図１に示す検出器の例示的な結合材ビアの断面図である。
【図３】基板上の複数の検出器を有し、結合材を用いて対象物に付着されたストリップセンサの例示的な実施形態の概要図である。
【図４】検出器を対象物に取り付けるための例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
つぎに図を参照すると、図１は、結合材１００で対象物１０に付着された検出器１２０の例示的な実施形態の概要図である。図２は、図１に示す検出器１２０の基板１３０の例示的な結合材ビア１３６の断面図である。説明するように、結合材１００は、検出器１２０内の１つまたは複数の結合材ビア１３６を通じて流動して結合リベット１０２を形成する。一旦硬化すると、結合リベット１０２は、検出器１２０の基板１３０が離層したり対象物１０から剥離したりすることを防ぐのに役立つ。
【００１５】
図１に示すように、検出器１２０は、パイプ、チューブ、または、内部において輸送される流体によって腐食および壊食を受けうる関連する導管等の対象物１０に配置される。一実施形態では、検出器１２０は、超音波検査システムの一部であり、圧電素子１５０（例えばセラミック圧電変換器）の形式の検出素子を含む。他の形式の検出器および検出素子を当然に用いることができる。
【００１６】
検出器１２０の基板１３０は、第１の側（すなわち裏側）１３８および第２の側（すなわち表側）１４０を有し、基板１３０の第２の側１４０は、対象物１０に設置される。受容領域１３２は、内部に圧電素子１５０が位置する、基板１３０の第２の側１４０に位置する。受容領域１３２は、圧電素子１５０を基板１３０に接続するために使用される電極１３４も有する。検出器１２０は、基板１３０内の接続ビア１４４を通じて電極１３４に結合された１つまたは複数のケーブルコネクタパッド１４２も備えることができる。これらのケーブルコネクタパッド１４２は、検出器１２０を監視する電子装置に圧電素子１５０を接続するためのケーブルを取り付けるために用いることができる。
【００１７】
図１および図２に示す実施形態によれば、検出器１２０は、複数の異なる層を備えるフレキシブル回路である基板１３０を備える。一実施形態では、基板１３０は、銅層１２４間の高純度ポリイミドＣステージコア１２２を含む両面銅張コアを含む複数の異なる層を有するフレキシブル回路を備えることができる。Ｃステージ材料として、高純度ポリイミドＣステージコア１２２は、十分に硬化され、したがって相対的に非溶解性であり非可溶性である。一実施形態では、高純度ポリイミドＣステージコア１２２は、０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）厚とすることができる。一実施形態では、銅層１２４は、０．０００７インチ（０．０１７８ｍｍ）厚とすることができる。ハンダ付を容易にするために、銅層１２４は、メッキ層１２６でメッキすることができる。メッキは、０．０００５インチ（０．０１２７ｍｍ）厚とすることができる。一実施形態では、電気ニッケル無電解金メッキ仕上げ（ＥＮＩＧ）を用いて銅層１２４をメッキすることができる。一実施形態では、基板１３０は、銅層１２４およびメッキ層１２６の上に形成されたガラス補強ポリイミドＣステージカバー層１２８を有する。ガラス補強は、１０８０ガラス型の織繊維ガラスとすることができる。高純度ポリイミドＣステージコア１２２およびガラス補強ポリイミドＣステージカバー層１２８は、パイプまたは他の円周状の器具（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｄｅｖｉｃｅ）の湾曲面に基板１３０を設置するために必要である可撓性および支持性をもたらす。
【００１８】
一実施形態では、ガラス補強ポリイミドＣステージカバー層１２８は、１つのシートにも設けられうるガラス補強ポリイミドＢステージシートを高純度ポリイミドＣステージコア１２２上に設け、積層の後に基板１３０を形成する温度に層を曝しながら２つのプレス機の間でポリイミド層を圧縮することによって、銅層１２４上に形成することができる。基板１３０の層は、他の実施形態では、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）およびポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の他の材料を当然に含むことができる。積層の後、基板１３０のこれらの層は、１つの層が隣の層から引き離されたり、隣の層とは反対の方向に引っ張られたりする場合に、不要に離層することがある。
【００１９】
基板の離層を防ぐとともに基板１３０と対象物１０の間の結合の破損を防ぐのに役立つために、図１および図２に示すように、検出器１２０は、基板１３０の第１の側１３８から第２の側１４０まで延びる複数の結合材ビア１３６を有する。設置中、検出器１２０の基板１３０が対象物１０に対して押し付けられると、結合材ビア１３６は、結合材１００が基板１３０を通じて流動し、基板１３０の第１の側１３８に結合リベット１０２を形成することを可能にする。結合材１００が硬化した後に、結合リベット１０２は、検出器１２０の基板１３０が離層したり、対象物１０から剥離したりするのを防ぐのに役立つ。一実施形態では、結合材ビア１３６は、０．００５インチ（１．２７ｍｍ）の直径を有する。図２に示すように、結合材ビア１３６の周りの基板１３０のガラス補強ポリイミドＣステージカバー層１２８には、基板１３０を結合材１００および対象物１０に固定する結合リベット１０２が載せられうる棚部１２７を形成する窓部１２９が形成されうる。検出器１２０のために用いられる結合材ビア１３６の数（例えば１つまたは複数）は、検出器１２０に応じて変化することができる。
【００２０】
結合材１００は、例えば超音波信号を伝達するために、検出器１２０を対象物１０に付着させ、検出器１２０を対象物に結合させる。結合材１００は、非限定的に一液性熱硬化物質、熱硬化性熱硬化物質、水硬化性熱硬化物質、二液性熱硬化物質、熱可塑性物質、コールドフロー接着剤、エポキシ、ウレタン、ポリイミド、シアノアクリレート、アクリル、シリコーンまたはホットメルト接着剤を含む、任意の適した結合材であってもよい。結合材１００は、基板１３０の第２の側１４０に塗布されてもよく、対象物１０の面に直接塗布されてもよい。基板１３０を対象物１０に対して押し付けることによって、結合材１００は、結合材ビア１３６を通じて流動して結合リベット１０２を形成する。結合リベット１０２は、対象物１０に対する優れた結合力をもたらし、基板１３０の離層リスクを小さくする。
【００２１】
図３は、基板３３０上の複数の検出器３２０を有し、結合材１００を用いて対象物１０に付着されたストリップセンサ３００の例示的な実施形態の概要図である。一実施形態では、検出器３２０のそれぞれは、基板３３０の受容領域３３２に配置された圧電素子３５０を有する。検出器３２０は、対象物１０の形状に適合しうるフレキシブル回路を備えうる基板３３０に沿って互いに離間することができる。ストリップセンサ３００の基板３３０は、内部に配置された多数の結合材ビア３３６を有する。上記実施形態で議論したように、結合材ビア３３６は、結合材１００が基板３３０の第２の側３４０から第１の側３３８まで流動して結合リベット３０２を形成することを可能にする。
【００２２】
図３では、ストリップセンサ３００が直線配列（例えば、検出器３２０は、１つまたは複数の列を有する単一の行）として示されているが、他の構成も考えられる。一実施形態では、ストリップセンサ３００は、検出器３２０の１つまたは複数の行および１つまたは複数の列を含むことができる。他の実施形態では、検出器３２０は、行および列の配列とは異なる編成で配置される。例として、ストリップセンサ３００の一編成は、検出器３２０の第１の行および検出器３２０の第２の行を備えることができ、第２の行が第１の行に対して垂直に配置され、したがって「ｔ」形状を形成する。
【００２３】
つぎに図４を参照すると、検出器を対象物の面に取り付ける例示的な方法４００が示されている。検出器は、上述したように、１つまたは複数の結合材ビアを有する基板を有する。工程４１０では、結合材は、基板の第２の側に塗布される。工程４２０では、基板は、次いで対象物の面に対して押し付けられ、基板の第２の側に沿っておよび結合材ビアを通じて結合材を分散させて、基板の第１の側に結合リベットを形成する。工程４３０では、結合材が硬化する間に基板の第１の側に圧力が加えられる。
【００２４】
この明細書は、例を用いて、本発明の実施形態を最良の形態を含めて開示し、任意の装置またはシステムの製作および使用、並びに組み込まれた任意の方法の実施を含めて当業者が本発明を実践することも可能にする。本発明の特許性を有する範囲は、請求項によって規定され、当業者が想起する他の例を含んでもよい。その種の他の例は、その種の他の例が請求項の文言と相違しない構成要素を有する場合、または請求項の文言と実質的に相違しない同等の構成要素を含む場合には、請求項の範囲内にあることが意図される。
【符号の説明】
【００２５】
１０  対象物
１００  結合材
１０２、３０２  結合リベット
１２０、３２０  検出器
１２２  高純度ポリイミドＣステージコア
１２４  銅層
１２６  メッキ層
１２７  棚部
１２８  ガラス補強ポリイミドＣステージカバー層
１２９  窓部
１３０、３３０  基板
１３２、３３２  受容領域
１３４  電極
１３６、３３６  結合材ビア
１３８、３３８  第１の側
１４０、３４０  第２の側
１４２  ケーブルコネクタパッド
１４４  接続ビア
１５０、３５０  圧電素子
３００  ストリップセンサ
４１０  工程
４２０  工程
４３０  工程
【図１】
2015518565.tif 000003
【図２】
2015518565.tif 000004
【図３】
2015518565.tif 000005
【図４】
2015518565.tif 000006
【国際調査報告】
2015518565.tif 000007
2015518565.tif 000008
2015518565.tif 000009