(57)【要約】  本出願は、超音波試験装置を提供する。超音波試験装置が、円すい形の裏材と、この円すい形の裏材上に配置された超音波トランスデューサアセンブリとを備える。超音波トランスデューサアセンブリは、いくつかの別個のトランスデューサ素子を有するプリント回路基板を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円すい形の裏材（１２０）と、
前記裏材（１２０）上に配置された超音波トランスデューサアセンブリ（１３０）と
を備えており、
前記超音波トランスデューサアセンブリ（１３０）が、複数の別個のトランスデューサ素子（１７０）を有するプリント回路基板（１４０）を備えている超音波試験装置（１００）。
【請求項２】
前記超音波トランスデューサアセンブリ（１３０）が、前記円すい形の裏材（１２０）上に円すい形のアレイ（１１０）として配置されている請求項１に記載の超音波試験装置（１００）。
【請求項３】
前記超音波トランスデューサアセンブリ（１３０）が、前記複数の別個のトランスデューサ素子（１７０）の間の複数のすき間（１８０）を備えている請求項１に記載の超音波試験装置（１００）。
【請求項４】
前記複数のすき間（１８０）が、前記プリント回路基板（１４０）の中まで延びている請求項３に記載の超音波試験装置（１００）。
【請求項５】
前記プリント回路基板（１４０）が、金属ホイルを備える請求項１に記載の超音波試験装置（１００）。
【請求項６】
前記金属ホイルが、電着銅ホイルを備える請求項５に記載の超音波試験装置（１００）。
【請求項７】
前記超音波トランスデューサアセンブリ（１３０）が、前記複数の別個のトランスデューサ素子（１７０）に連絡した複数の導体（１９０）を備える請求項１に記載の超音波試験装置（１００）。
【請求項８】
前記円すい形の裏材（１２０）が、所定の入射角度に合わせて構成されている請求項１に記載の超音波試験装置（１００）。
【請求項９】
前記超音波トランスデューサアセンブリ（１３０）が、前記複数の別個のトランスデューサ素子（１７０）のフェーズドアレイを備える請求項１に記載の超音波試験装置（１００）。
【請求項１０】
前記複数の別個のトランスデューサ素子（１７０）が、前記円すい形の裏材（１２０）に固定には取り付けられていない請求項１に記載の超音波試験装置（１００）。
【請求項１１】
超音波試験装置（１００）を組み立てる方法であって、
少なくとも１つのトランスデューサをプリント回路基板（１４０）に取り付けるステップと、
前記プリント回路基板（１４０）上に複数の別個のトランスデューサ素子（１７０）を配置するステップと、
前記プリント回路基板（１４０）を裏材（１２０）に取り付けるステップと、
前記複数の別個のトランスデューサ素子（１７０）を円すい形のアレイに前記裏材（１２０）上に折り曲げるステップと
を含む方法。
【請求項１２】
前記複数の別個のトランスデューサ素子（１７０）を配置するステップが、前記少なくとも１つのトランスデューサを切断するステップを含んでいる請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の別個のトランスデューサ素子（１７０）を配置するステップが、前記少なくとも１つのトランスデューサと前記プリント回路基板（１４０）とを切断するステップを含んでいる請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の別個のトランスデューサ素子（１７０）を配置するステップが、前複数のトランスデューサを前記プリント回路基板（１４０）に取り付けるステップを含んでいる請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数の別個のトランスデューサ素子（１７０）を配置するステップが、前記プリント回路基板（１４０）を切断するステップを含んでいる請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の別個のトランスデューサ素子（１７０）を配置するステップが、前記複数の別個のトランスデューサ素子（１７０）の間に複数のすき間（１８０）を形成するステップを含んでいる請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記プリント回路基板（１４０）を裏材（１２０）に取り付けるステップが、前記プリント回路基板（１４０）を円すい形の裏材（１２０）に取り付けるステップを含んでいる請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
コネクタを前記別個のトランスデューサ素子（１７０）の各々に接続するステップ
をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記コネクタの各々を端子に接続するステップ
をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
円すい形のアレイとして構成された裏材（１２０）と、
前記裏材（１２０）上に配置されたプリント回路基板（１４０）と、
前記プリント回路基板（１４０）に取り付けられた複数の別々の超音波を生成するための手段と
を備える超音波試験装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、非破壊検査に使用される超音波装置に関し、さらに詳しくは、間にすき間を有する別個のトランスデューサ素子の円すい形のアレイを有している超音波試験装置およびその組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波試験などの非破壊検査を、さまざまな種類の材料および部品を検査するために使用することができる。具体的には、超音波試験は、音響を伝える大部分の種類の材料において、内部の欠陥および／または厚さなどの材料の特性の検出に適した方法である。そのような音響伝導材料として、大部分の金属または他の種類の実質的に堅い材料が挙げられる。一般に、そのような欠陥または特性を、構成要素の境界面における音波の反射の変化に基づいて、おおむね高い精度で検出することができる。
【０００３】
管または穴を有する軸棒の超音波試験は、特定の入射角度のもとでの試験のために、円すい形のアレイの使用を必要とすることがある。円すい形のアレイの生成においては、回転の方向が完全にカバーされるように保証するために、多数のトランスデューサ素子を外周を巡って配置することができる。さらに、位相の能力のために、所与の波長の範囲の幅を有するいくつかのトランスデューサ素子が必要である。しかしながら、素子を手作業で配置して取り付けなければならないことから、トランスデューサ素子の配置には、時間がかかる可能性がある。さらに、多数の素子を直線的なアレイに接触させるために基板材料を使用することができるが、そのような基板は、円すい形のアレイの構成に適応できない。
【０００４】
したがって、円すい形のアレイを使用する改善された超音波試験装置およびその組み立て方法が望まれる。好ましくは、そのような円すい形のアレイは、可撓なプリント回路基板材料の使用によって、手作業での組み立てにおいて必要な時間および費用を回避しつつ、多数のトランスデューサ素子を受け入れることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／２３６２８６号明細書
【発明の概要】
【０００６】
一典型的な実施形態においては、超音波試験装置が提供される。超音波試験装置が、円すい形の裏材と、この円すい形の裏材上に配置された超音波トランスデューサアセンブリとを備えることができる。超音波トランスデューサアセンブリは、いくつかの別個のトランスデューサ素子を有するプリント回路基板を備えることができる。
【０００７】
さらなる典型的な実施形態においては、超音波試験装置を組み立てる方法が提供される。この方法は、少なくとも１つのトランスデューサをプリント回路基板に取り付けるステップと、前記プリント回路基板上に複数の別個のトランスデューサ素子を配置するステップと、前記プリント回路基板を裏材に取り付けるステップと、前記別個のトランスデューサ素子を円すい形のアレイへと前記裏材上に折り曲げるステップとを含むことができる。
【０００８】
さらなる典型的な実施形態においては、超音波試験装置が提供される。超音波試験装置が、円すい形のアレイとして構成された裏材と、前記裏材上に配置されたプリント回路基板と、前記プリント回路基板に取り付けられた複数の別々の超音波を生成するための手段とを備えることができる。
【０００９】
本発明のこれらの特徴および改善ならびに他の特徴および改善が、以下の詳細な説明をいくつかの図および添付の特許請求の範囲と併せて検討することで、当業者にとって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】円すい形のアレイとして構成された超音波装置を示す概略図である。
【図２】図１の超音波装置の側面図である。
【図３】本明細書において説明されうる円すい形のアレイとして構成された超音波装置の概略図である。
【図４】図３の超音波装置において使用することができる超音波トランスデューサアセンブリについて、分離の切断の前の概略図である。
【図５】図３の超音波装置において使用することができる超音波トランスデューサアセンブリについて、分離の切断の後の概略図である。
【図６】超音波トランスデューサアセンブリを有する図２の円すい形のアレイの概略の平面図である。
【図７】本明細書における組み立ての工程のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に図面を参照すると、いくつかの図を通して、同種の数字は同種の構成要素を指しており、図１および２が、超音波試験装置１０を示している。超音波試験装置１０を、円すい形のアレイ１５として構成することができる。円すい形のアレイ１５は、実質的に円すいの形状を有する裏材２０を備えている。さらに、超音波試験装置１０は、いくつかのトランスデューサ２５を備えている。トランスデューサ２５を、円すい形のアレイ１５の裏材２０の周囲に配置することができる。トランスデューサ２５は、通常は、裏材２０に手作業で配置および接着される。円すい形のアレイ１５の使用は、所望の入射角度でのトランスデューサ２５による音波の伝播を可能にする。超音波試験装置１０を、管３０の壁を試験するために、上述した方法と同様の方法で管内に挿入することができる。
【００１２】
図３が、本明細書に記載のとおりの超音波試験装置１００の実施例を示している。超音波試験装置１００を、円すい形のアレイ１１０として構成することができる。円すい形のアレイ１１０は、実質的に円すいの形状を有する裏材１２０を備えている。円すい形の裏材１２０を、この場所に生成される超音波と干渉することがない任意の種類の材料で製作することができる。超音波試験装置１００および円すい形の裏材１２０は、任意のサイズを有することができる。ここで、他の構成要素および他の構成も、使用することが可能である。
【００１３】
超音波試験装置１００は、超音波トランスデューサアセンブリ１３０をさらに備えることができる。超音波トランスデューサアセンブリ１３０は、円すい形の裏材１２０に配置されるプリント回路基板１４０を備えることができる。基板１４０は、例えば、これらに限られるわけではないが、ポリイミドフィルムおよび電着銅ホイルなど、任意の種類の薄膜状の可撓なプリント回路材料であってよい。非金属材料も使用可能である。トランスデューサ１５０を、プリント回路基板１４０に取り付けることができる。トランスデューサ１５０は、電気エネルギを音波に変換する任意の種類の圧電素子であってよい。さらに、いくつかの個別のトランスデューサ１５０を、プリント回路基板１４０に適用することができる。ここで、他の構成要素および他の構成も、使用することが可能である。
【００１４】
円すい形のアレイ１１０の形状に適応するために、超音波トランスデューサアセンブリ１３０のトランスデューサ１５０は、トランスデューサ１５０について実行されたいくつかの分離切断部１６０を有することができる。分離切断部１６０を、手作業で形成することができ、あるいはレーザ切断、金型による切断、および他の技術など、自動化された方法で形成することができる。ひとたび分離切断部１６０が完成すると、いくつかの別個のトランスデューサ素子１７０が、間にすき間１８０を有しつつ残される。分離切断部１６０は、トランスデューサ１５０を過ぎてプリント回路基板１４０に続くことができる。間にすき間１８０を有している別個のトランスデューサ素子１７０を、図５に示されているように広げることができる。ここで、任意の数の分離切断部１６０および別個のトランスデューサ素子１７０を使用することができる。別個のトランスデューサ素子１７０およびそれらの間のすき間１８０は、任意のサイズ、形状、または構成を有することができ、円すい形の裏材１２０のサイズ、形状、および構成に応じてさまざまであってよい。分離切断部１６０を、複数のトランスデューサ１５０を有するプリント回路基板１４０に適用することも可能である。他の構成要素および他の構成も、使用することが可能である。
【００１５】
別個のトランスデューサ素子１７０の各々が、導体１９０に連絡することができる。次いで、導体１９０は、コネクタ／はんだ付け端子２００などに連絡することができる。導体１９０およびコネクタ／はんだ付け端子は、従来からの設計であってよい。次いで、図６に示されているように、超音波トランスデューサアセンブリ１３０の別個のトランスデューサ素子１７０を有しているプリント回路基板１４０を、円すい形のアレイ１１０の裏材１２０に取り付けることができる。別個のトランスデューサ素子１７０を、円すい形の裏材１２０の外側（または、内側）に折り曲げて、素子の円すい形の構成を形成することができる。このようにして、超音波トランスデューサアセンブリ１３０が、円すい形のアレイ１１０の全周に対応することができる。コネクタ／はんだ付け端子２００を、従来からの方法で制御ユニットに連絡させることができる。
【００１６】
図７が、超音波試験装置１００を生成するために使用することができる高次の工程のフロー図を示している。第１の工程２１０において、トランスデューサ１５０をプリント回路基板１４０に取り付けることができる。第２の工程２２０において、分離切断部１６０をトランスデューサ１５０に適用でき、分離切断部１６０を、間にすき間１８０を有する別個のトランスデューサ素子１７０を形成するように配置することができる。あるいは、代案の第１の工程２３０において、いくつかの個別のトランスデューサ１５０を、プリント回路基板１４０に取り付けることができる。代案の第２の工程２４０において、分離切断部１６０をプリント回路基板１４０に適用でき、分離切断部１６０を、間にすき間１８０を有する別個のトランスデューサ素子１７０を形成するように配置することができる。いずれの例でも、第３の工程２５０において、導体１９０を別個のトランスデューサ素子１７０に接続することができる。第４の工程２６０において、プリント回路基板１４０を裏材１２０に取り付けることができる。第５の工程２７０において、別個のトランスデューサ素子１７０を裏材１２０に折り曲げ、超音波試験装置１００を完成させることができる。これらの工程は、別の順序で実行されてもよい。ここで、さらなる工程を使用することも可能である。
【００１７】
このようにして、超音波試験装置１００は、超音波トランスデューサアセンブリ１３０を備える円すい形のアレイ１１０を提供するが、いくつかのトランスデューサ１５０を個別に配置して接着または他の方法で取り付ける必要がない。むしろ、分離切断部１６０が、別個のトランスデューサ素子１７０を円すい形の裏材１２０の周囲に折り曲げることによって円すい形のアレイ１１０の形状に適応するように、間にすき間１８０を有する別個のトランスデューサ素子１７０を生み出す。同様に、プリント回路基板１４０への分離切断部１６０も、複数の個別のトランスデューサ１５０に適応することができる。このようにして、超音波試験装置１００を、円すい形のアレイにおいて典型的に使用される公知の超音波装置と比べてより短い時間およびより少ない労苦でフェーズドアレイとして組み立てることができる。
【００１８】
以上が、本発明の特定の実施形態に関係しているにすぎないことは、明らかであろう。ここで、当業者であれば、以下の特許請求の範囲およびその均等物によって定められる本発明の全体的な技術的思想および技術的範囲から離れることなく、多数の変更および修正を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００１９】
１０、１００  超音波試験装置
１５、１１０  アレイ
２０、１２０  裏材
２５、１５０  トランスデューサ
３０  管
１３０  超音波トランスデューサアセンブリ
１４０  プリント回路基板
１６０  分離切断部
１７０  トランスデューサ素子
１８０  すき間
１９０  導体
２００  はんだ付け端子
２１０  第１の工程
２２０  第２の工程
２３０  第１の工程
２４０  第２の工程
２５０  第３の工程
２６０  第４の工程
２７０  第５の工程
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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