DE3855705T2

DE3855705T2 - Ultraschallgerät mit fächerförmiger Abtastung für die Fehlererkennung

Info

Publication number: DE3855705T2
Application number: DE3855705T
Authority: DE
Inventors: Hirotoshi Kino; Jun Kubota; Yoshinori Musha; Hisao Okada; Souji Sasaki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-06-05
Filing date: 1988-05-30
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2008-05-31
Also published as: EP0293803A3; DE3855705D1; US5024093A; EP0293803B1; EP0293803A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Ultraschallgeräte für die Fehlererkennung, und sie betrifft insbesondere ein Ultraschallgerät mit fächerförmiger Abtastung für die Fehlererkennung, bei dem sogar auf einer gekrümmten Oberfläche eines zu untersuchenden Objekts ein gleichmäßiger Abtastvorgang mit einen Prüfkopf erzielt werden kann, während ein besserer Wirkungsgrad für den Ultraschalldurchgang aufrechterhalten wird, und bei dem ein gebündelter Ultraschallstrahl gebildet wird, so daß eine überlegene Azimutalauflösung erhalten werden kann.
Bei einem herkömmlichen Ultraschallbildgerät zur Verwendung für medizinische Diagnosen oder für die Fehlererkennung durch die elektronische Ausführung einer fächerförmigen Abtastung mit einem Ultraschallstrahl wurde, wie in "Ultrasonics", (Juli 1968, Seiten 153 bis 159) erläutert, ein System verwendet, bei dem die Phase des Sende- und Empfangsvorgangs von Wandlerelementen, die eine lineare Wandlerzeile zum Senden und Empfangen von Ultraschallwellen bilden, gesteuert wird, um einen Ultraschallstrahl zum Ausführen einer fächerförmigen Abtastung in einem erforderlichen Winkelbereich zu veranlassen, so daß ein Ultraschallechobild in einem Bereich der Fächerform angezeigt wird.
Alternativ wurde, wie in "Hitachi Hyoron", Band 64, Nr. 3 Seiten 45 - 50, März 1982 offenbart, ein weiteres System verwendet, bei dem eine fächerförmige Abtastung mit einem Ultraschallstrahl durch eine sequentielle Verschiebung des Sende- und Enpfangsvorgangs einer Reihe von in einer linearen Wandlerzeile zum Senden und Empfangen von Ultraschallwellen auf einem Kreisbogen angeordneten Wandlerelementen ausgeführt wird.
In der ER 2 445 545 A ist ein fächerförmiger Prüfkopf für die Verwendung bei der seismischen Erkundung offenbart, der mit einer Wandlerzeile zum Senden und Empfangen sowie einer akustischen Linse ausgestattet ist. Die Wandlerzeile weist mehrere Wandlerelemente auf, die für den Abtastvorgang in Gruppen betätigt werden können. Die akustische Linse ist zum Bündeln eines Ultraschalls in einer zur Richtung der Zeilenanordnung oder zur Richtung einer elektrischen Abtastung senkrechten Richtung bestimmt und zwischen der Wandlerzeile und einem Ultraschallwellenübertragungsmedium angeordnet, das auf der Seite des zu untersuchenden Objekts durch eine Membran begrenzt ist. Der Zweck der Verwendung der akustischen Linse ist das Erhalten einer höheren seitlichen Auflösung. Hierfür werden die von jeder Gruppe von Wandlerelementen erzeugten Ultraschallstrahlen fokussiert.
Bei der Technik der Abtastung von Objekten mit einem Ultraschallstrahl sind zwei allgemeine Probleme zu lösen. Das erste betrifft die Verbesserung der azimutalen Auflösung. Normalerweise wird für diesen Zweck ein System verwendet, bei dem die relative Phasenbeziehung zwischen den jeweiligen Wandlerelementen derart eingestellt wird, daß der Ultraschallstrahl an einer vorgegebenen Position in dem zu untersuchenden Objekt fokussiert wird. Der Objektabschnitt, an dem dies wirkungsvoll ist, liegt jedoch lediglich in einem begrenzten Fokusbereich, und die azimutale Auflösung ist in Abschnitten außerhalb des Fokusbereichs gering. Zweitens ist es erforderlich, den Verzögerungsvorgang der jeweiligen Wandlerelemente genau zu steuern, um den Ultraschallstrahl abzulenken. Um das zweite Problem zu lösen, ist es erforderlich, eine komplizierte und teure Funktion zum Einstellen eines Verzögerungsnetzwerks bereitzustellen.
Überdies tritt bei einem System, bei dem zum Veranlassen einer fächerförmigen Abtastung die Phase oder Verzögerungszeit des Sende- und Empfangsvorgangs einer linearen Wandlerzeile zum Ablenken eines Ultraschallstrahls gesteuert wird, das Problem auf, daß eine Ultraschallwelle nicht wirkungsvoll gesendet werden kann, wenn das zu untersuchende Objekt eine gekrümmte oder rauhe Oberfläche aufweist, da es erforderlich ist, zu veranlassen, daß zumindest die Ultraschallwellen emittierende und empfangene Oberfläche der linearen Wandlerzeile in akustischen Kontakt mit dem zu untersuchenden Objekt steht.
Ferner tritt bei einem System, bei dem ein Ultraschallstrahl durch den Verschiebungsvorgang einer kreisbogenförmigen Wandlerzeile abgelenkt wird, das Problem auf, daß zuü Steigerung der azimutalen Auflösung eine Einstellung der Phasen der jeweiligen tätigen Elemente erforderlich und der Bereich der Strahlfokussierung extrem begrenzt ist.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Gerät mit fächerförmiger Abtastung für die Fehlererkennung mit einer überlegenden azimutalen Auflösung über einen in sämtliche Richtungen ausgedehnten breiten Bereich und mit einem selbst bei einem zu untersuchenden Objekt mit einer gekrümmten Oberfläche überlegenen Wirkungsgrad für den Ultraschalldurchgang zu schaffen, bei dem eine Schaltungseinrichtung zum Ablenken eines Ultraschallstrahls mit einer hohen Geschwindigkeit durch eine elektronische Steuerung einfach und kostengünstig gehalten wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Ultraschallgerät mit fächerförmiger Abtastung für die Fehlererkennung gemäß dem beiliegenden Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einem erfindungsgemäßen Gerät weist der Prüfkopf eine akustische Wandlerzeile mit mehreren entlang eines Kreisbogens angeordneten Wandlerelementen, eine davor angeordnete Linse und ein zwischen der Linse und einem zu untersuchenden Objekt angeordnetes flüssiges Medium auf. Die akustische Linse ist entlang der Anordnungsrichtung der Wandlerzeile ausgebildet, das flüssige Medium ist vor der akustischen Linse zum Senden und Brechen von Ultraschallstrahlen angeordnet, und zum Festhalten des flüssigen Mediums an Ort und Stelle ist ein flexibler Film vorgesehen. Aufgrund dieser Anordnung ist es möglich, eine fächerförmige Abtastung eines feinen und parallelen Ultraschallstrahls zu erzielen und sogar dann ein hochauflösendes Ultraschallbild zur Anzeige zu bringen, wenn ein zu untersuchendes Objekt steuf ist und eine gekrümmte oder rauhe Oberfläche aufweist. Zum Zwecke der Abtastung können einige der Wandlerelemente ausgewählt sein, indem ihre Betätigung durch Steuern der Zeitpunkte bestimmt wird, zu denen sie mit Energie gespeist werden. In diesem Falle wird die Krümmung der Linse so bestimmt, daß die Mittelachsen der von den jeweils ausgewählten Wandlerelementen emittierten Ultraschallstrahlen auf der Grundlage der Differenz zwischen Schallgeschwindigkeiten in der Linse und in dem flüssigen Medium derart gebrochen werden, daß sie parallel zueinander werden (wobei die Schallgeschwindigkeit in der Linse größer als die Schallgeschwindigkeit in dem flüssigen Medium ist). Dementsprechend wird ein feiner und paralleler Ultraschallstrahl in das zu untersuchende Objekt eingestrahlt.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor. Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, das den Aufbau einer Ausführungsform eines Prüfkopfteilsystems eines erfindungsgemäßen Geräts für die Fehlererkennung darstellt;
Fig. 2 ein Blockdiagramm, das einen Gesamtaufbau mit dem Prüfkopfteilsystem gemäß Fig. 1 als Hauptteil darstellt;
Fig. 3 ein Diagramm, das ein Anwendungsbeispiel darstellt;
Fig. 4 ein Diagramm, das den Aufbau einer zweiten Ausführungsform des Prüfkopfteilsystems des erfindungsgemäßen Geräts für die Fehlererkennung darstellt; und
Fig. 5 ein Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau mit dem Prüfkopfteilsystem gemäß Fig. 4 als Hauptteil darstellt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 werden im folgenden der Aufbau und die Funktionsweise eines Prüfkopfteilsystems beschrieben, das der Hauptteil des erfindungsgemäßen Geräts zur fächerförmigen Abtastung für die Fehlererkennung ist. Ein Prüfkopf 1 zum Senden und Empfangen einer Ultraschallwelle weist eine Wandlerzeile 2 auf, die aus einer Reihe von Wandlerelementen 2&sub1;, ..., 2N besteht und auf einem Kreisbogen angeordnet ist. Eine Gruppe tätiger Wandlerelemente 2i, ..., 2n der Wandlerzeile 2 wird derart zum gleichzeitigen Ausführen von Sende- und Empfangsvorgängen einer Ultraschallwelle veranlaßt, daß der Prüfkopf 1 einen gebündelten Ultraschallstrahl 2a senden oder empfangen kann. Eine Ultraschall-Kollimatorlinse 3 mit einer Divergenzfunktion zur Umwandlung eines konvergenten Ultraschallstrahls in einen parallelen Stahl ist vor der Wandlerzeile 2 vorgesehen, so daß der Ultraschallstrahl 2a durch die Kollimatorlinse 3 in einen parallelgerichteten Strahl 3a umgewandelt und ein Eindringen des parallelgerichteten Strahls 3a in ein zu untersuchendes Objekt 4 veranlaßt wird.
Im folgenden wird davon ausgegangen, daß das Schalten derart erfolgt, daß eine sequentielle Verschiebung von einer Gruppe von Elementen unter den Wandlerelementen 2&sub1;, ..., 2N der Wandlerzeile 2, die tätig werden oder betätigt werden sollen, beispielsweise von einer Gruppe von Elementen 2i, ..., 2n, zu einer weiteren Gruppe von Elementen 2i+1, ..., 2n+1 zu einer weiteren Gruppe von Elementen 2i+2, ..., 2n+2, etc. erfolgt. Dementsprechend wird ein Sende- und Empfangswinkel θ des Ultraschallstrahls 2a sequentiell verändert, und daher wird ein Einfallswinkel φ des auf das zu untersuchende Objekt 4 treffenden Strahls 3a sequentiell verändert, um eine fächerförmige Abtastung des zu untersuchenden Objekts 4 durch einen Ultraschallstrahl zu erhalten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist dahingehend ein signifikantes Merkmal auf, daß dadurch, daß der Ultraschallstrahl 2a, nachdem er einmal konvergiert, durch die Kollimatorlinse 3a in den parallelen Strahl 3a umgewandelt wird, eine überlegene azimutale Auflösung bei der Erfassung einer Reflexionsquelle in dem zu untersuchenden Objekt 4 erzielt werden kann, und daß selbst über einen langen Abstand eine hohe Prüfempfindlichkeit erzielt werden kann, da die Energiediffusion des Strahls 3a selbst nach der Fortsetzung des Strahls 3a über einen langen Weg klein ist.
Ein Übertragungsmedium 5 für Ultraschallwellen ist zwischen der Wandlerzeile 2, der Kollimatorlinse 3 und dem zu untersuchenden Objekt 4 angeordnet, wobei das Medium 5 von einem Film 5' gehalten wird. Das Medium 5 ist derart ausgewählt, daß die Schallgeschwindigkeit in dem Medium 5 geringer als die in der Kollimatorlinse 3 ist. Die Kollimatorlinse 3 weist die Form einer konvexen Linse auf, so daß sie in der Lage ist, den konvergenten Strahl 2a in den parallelen Strahl 3a umzuwandeln. Durch die Verwendung des Prüfkopfs 1, der wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, reicht für einen Grenzabschnitt 41, in dem der Ultraschallstrahl 2a auf das zu untersuchende Objekt 4 trifft, ein extrem schmaler Bereich aus, so daß es leicht wird, den akustischen Kontakt zwischen dem Prüfkopf 1 und dem zu untersuchenden Objekt 4 aufrechtzuerhalten. Überdies ist die Vorrichtung für die Untersuchung eines ausgedehnten Bereichs geeignet, da die Abtastung durch den Ultraschallstrahl 3a über einen ausgedehnten Bereich in dem zu untersuchenden Objekt 4 ausgeführt wird. Der vorstehend beschriebene Sende- und Empfangsvorgang der Wandlerzeile 2 wird durch den Betrieb eines Sendeabtastteilsystems 6 und eines Empfangsabtastteilsystems 7 unter der Steuerung eines Abtaststeuerteilsystems 8 zur Steuerung des Betriebs, der im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben wird, erreicht.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das eine besondere Anordnung des erfindungsgemäßen Geräts darstellt, und die Funktionsweise jedes seiner Teilsysteme wird beschrieben.
Das Sendeabtastteilsystem 6 ist derart beschaffen, daß es beispielsweise eine Gruppe tätiger Wandlerelemente 2i, ..., 2n unter den Wandlerelementen 2&sub1;, ..., 2N der Wandlerzeile 2 durch sein Ausgangssignal 6a zur Erregung von Wandlerelementen selektiv erregt, um die selektiv erregte Gruppe von tätigen Wandlerelementen zum Ausführen des Ultraschallwellensendevorgangs zu veranlassen. Das Sendeabtastteilsystem 6 hat die Funktion der sequentiellen Verschiebung der Gruppe von Wandlerelementen, an die das Signal 6a zur Erregung von Wandlerelementen angelegt werden soll, beispielsweise von der Gruppe tätiger Wandlerelemente 2i, ..., 2n zu einer weiteren Gruppe von Wandlerelementen 2i+1, ..., 2n+1 zu einer weiteren Gruppe von Wandlerelementen 2i+2, ..., 2n+2, etc., so daß eine Verschiebungsabtastung ausgeführt wird. Durch eine derartige Sendeabtastung führt der durch die Linse 3 auf das zu untersuchende Objekt 4 auftreffende Ultraschallstrahl 3a eine Abtastung eines fächerförmigen Bereichs aus, wobei der Punkt 41 auf dem zu untersuchenden Objekt 4, auf den der Strahl auffällt, zentriert wird, um die Bedingung zum Erhalten einer reflektieren Welle von einer in dem zu untersuchenden Objekt 4 vorhandenen akustischen Grenze mit einer Vielfalt von Richtungsmerkmalen der Reflexion herzustellen.
Die an einer akustischen Grenze, wie einem Fehler oder ähnlichem im Inneren des zu untersuchenden Objekts 4, reflektierte Ultraschallwelle trifft wieder an der Gruppe von Wandlerelementen ein, die den Strahl 3a gesendet haben, beispielsweise der Gruppe von Wandlerelementen 2i, ..., 2n. Der Empfangsvorgang wird ähnlich wie der vorstehend ausgeführte Sendevorgang sequentiell von der Gruppe von Wandlerelementen 2i, ..., 2n zu der Gruppe von Wandlerelementen 2i+1, ..., 2n+1, der Gruppe von Wandlerelementen 2i+2, ..., 2n+2, etc. verschoben, so daß die Empfangsabtastung ausgeführt wird. Dadurch werden der Sende- und der Empfangsvorgang des Ultraschallstrahls 3a für eine fächerförmige Abtastung über den Bereich 42 durch das Sendeabtastteilsystem 6 und das Empfangs- und Abtastteilsystem 7 erreicht, wobei der Auffallpunkt 41 des Strahls 3a zentriert wird.
Das Abtaststeuerteilsystem 8 ist derart aufgebaut, daß es ein von dem Sendeabtastteilsystem 6 und dem Empfangsabtastteilsystem 7 zum Ausführen des vorstehend beschriebenen Vorgangs zur Verschiebung der Gruppe von Wandlerelementen der Wandlerzeile 2 zum Senden und Empfangen einer Ultraschallwelle verwendetes Steuersignal 8a erzeugt. Durch die Verwendung des derart aufgebauten Betriebsmechanismus tastet der von dem Prüfkopf mit der kreisbogenförmigen Wandlerzeile 2 gesendete und empfangene Ultraschallstrahl einen Querschnittsbereich des zu untersuchenden Objekts 4 ab, und ein aus verschiedenen Richtungen erhaltenes Echosignal 7a wird durch ein Signalverstärkerteilsystem 9 und ein Signalerfassungsteilsystem 10 als Videosignal 10a ausgesendet.
Ein Bilderzeugungsprozessorteilsystem 11 ist derart beschaffen, daß auf der Grundlage des Videosignals 10a von den Erfassungsteilsystem 10 und eines Ausgangssignals 8b des Abtaststeuerteilsystems 8, das von dem Abtaststeuerteilsystem 8 erhaltene Informationen hinsichtlich der Richtung des Ultraschallstrahls 3a repräsentiert, die Position einer Echoquelle, wie sie beispielsweise durch 43 repräsentiert wird, erhalten wird. Das Bilderzeugungsprozessorteilsystem 11 adressiert das Videosignal loa an die erhaltene Position, um dadurch ein Bildsignal 11a zum Bilden eines Schnittbilds des fächerförmigen abgetasteten Bereichs des zu untersuchenden Objekts 4 zu erzeugen.
Ein Anzeigeteilsystem 12 zeigt auf die gleiche Weise wie eine normale Ultraschallbildvorrichtung auf der Grundlage des Bildsignals ha von dem Bilderzeugungsprozessorteilsystem 11 das vorstehend erwähnte Schnittbild.
Ein Beispiel für die Anwendung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben.
Ein bei diesem Anwendungsbeispiel verwendeter Prüfkopf 1 ist mit einer entlang eines Kreisbogens angeordneten Wandlerzeile 2, einer Ultraschall-Kollimatorlinse 3 und einem in einem Reifen 13 untergebrachten Übertragungsmedium 5 für Ultraschallwellen ausgestattet. Eine Position x des Prüfkopfs 1 auf der Oberfläche eines zu untersuchenden Objekts 4 wird von einem Detektor 14 erfaßt, der ein Ausgangssignal 14a erzeugt, das Informationen hinsichtlich der erfaßten Position x repräsentiert, wobei das Ausgangssignal 14a wiederum zu einem Bilderzeugungsprozessorteilsystem 11 geleitet wird. Die an verschiedenen Positionen x&sub1;, ..., xk des Prüfkopfs 1 erhaltenen Echobilder werden in dem Bilderzeugungsprozessorteilsystem 11 übereinandergelegt, so daß als Bild 43a, das die wirkliche Form der Reflexionsquelle 43 zeigt, ein Bild aus Signalen von einer Reflexionsquelle 43 mit verschiedenen Richtungsmerkmalen der Reflexion auf einem Anzeigeteilsystem 12 erhalten wird. Daher kann die wirkliche Form einer Reflexionsquelle selbst dann gut ausgedrückt werden, wenn die Form der Reflexionsquelle verhältnismäßig kompliziert ist.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der eine Verzögerungsleitungsschaltung verwendet wird, um die Strahlensteuerfunktion durch eine akustische Linse weiter zu verbessern. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 stimmt der Aufbau im wesentlichen mit dem der Ausführungsform gemäß Fig. 1 überein, daher erübrigt sich die Beschreibung der identischen Teilsysteme, und auf die Teile, die mit denen gemäß Fig. 1 übereinstimmen oder zu diesen äquivalent sind, wird entsprechend bezug genommen.
Gemäß Fig. 4 wird beim Sende- und Empfangsvorgang eine Gruppe von tätigen Wandlerelementen, beispielsweise n Wandlerelementen 2i, 2i+1, ..., 2i+n-1, zur Ausführung eines Sendevorgangs 2b entsprechend einem Sendesignal 6b veranlaßt, das von einem Sendeabtastteilsystem 6B als Reaktion auf ein von einem Abtaststeuerteilsystem 8 über eine Verzögerungsleitungsschaltung 6A, die aus Verzögerungsleitungen 6A&sub1;, 6A&sub2;, ..., 6An besteht, an das Sendeabtastteilsystem 6B angelegtes Sendebefehlssignal 8b erzeugt wird. Von den vorstehend genannten Wandlerelementen empfangene Signale werden durch ein Empfangsabtastteilsystem 7B und eine aus Verzögerungsleitungen 7A&sub1;, 7A&sub2;, ..., 7An bestehende Verzögerungsleitungsschaltung 7A geleitet, um derart angepaßt zu werden, daß sie mit einem Empfangssignal 7a in Phase sind. Dementsprechend wird der Ultraschall 2a, wenn er die Mitte O der kreisbogenförmigen Anordnung der Wandlerzeile passiert, in gewisser Weise erweitert, so daß die Strahlsteuerfunktion durch die Linse 3 verbessert wird.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das den gesamten Aufbau der Ausführungsform gemäß Fig. 4 darstellt, die im wesentlichen mit der in Fig. 2 dargestellten übereinstimmt. Es werden lediglich die Teile beschrieben, die sich von den in Fig. 2 gezeigten unterscheiden.
Gemäß Fig. 5 ist ein Abtaststeuerteilsystem 8 derart beschaffen, daß ein Sendebefehlssignal 8c und ein Steuersignal 8a erzeugt werden, die von einem Sendeabtastteilsystem 6 und einem Empfangsabtastteilsystem 7 zum Verschieben der tätigen Wandlerelemente der Wandlerzeile 2 verwendet werden, die eine Ultraschallwelle auf die vorstehend beschriebene Weise sendet und empfängt. Durch die Verwendung des derart aufgebauten Betriebsmechanismus tastet der von dem Prüfkopf 1 mit der kreisbogenförmigen Wandlerzeile 2 gesendete und empfangene Ultraschallstrahl einen Querschnittsbereich des zu untersuchenden Objekts 4 ab, und ein aus verschiedenen Richtungen erhaltenes Echosignal 7a wird als Videosignal 10a durch einen Signalverstärkerteilsystem 9 und einen Signalerfassungsteilsystem 10 ausgesendet.
Bei dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Gerät zur fächerförmigen Abtastung für die Fehlererkennung weist das angezeigte Bild eine überlegene azimutale Auflösung auf und ist ein präzises Bild, das extrem nahe an einer tatsächlichen Form liegt, da ein extrem konvergenter und parallelgerichteter Ultraschallstrahl das Innere eines zu untersuchenden Objekts in einem fächerförmigen Bereich derart abtastet, daß ein durch ein Echosignal gebildetes Bild einer akustischen Grenze im Inneren des zu untersuchenden Objekts angezeigt wird. Das Gerät hat daher die Wirkung, daß es, wenn beispielsweise ein Fehler im Inneren eines Materials untersucht wird, leicht ist, die Größe und Form des Fehlers unverzüglich einzuschätzen.
Das erfindungsgemäße Gerät hat weiterhin die Wirkung, daß die Ultraschallwelle selbst dann wirksam gesendet wird, wenn das zu untersuchende Objekt eine gekrümmte oder rauhe Oberfläche aufweist, da eine ausreichend konvergente Ultraschallwelle in ein zu untersuchendes Objekt fällt und die Mitte des untersuchten fächerförmigen Bereichs dem Auffallpunkt der Ultraschallwelle entspricht, so daß die Ultraschallwelle von dem extrem begrenzten Bereich eines Prüfkopfs zu dem zu untersuchenden Objekt gesendet wird.
Zur Realisierung der Wirkung der Konvergenz eines Ultraschallstrahls über den gesamten Weg des Strahls wird herkömmlicherweise ein System verwendet, bei dem durch Steuern der Phase einer Gruppe von tätigen Wandlerelenenten ein Fokusbereich des Strahls gebildet und die Position des Fokusbereichs sequentiell verschoben wird, so daß die in den Fokusbereichen erhaltenen untersuchten Informationsteile miteinander verbunden werden. Bei der Verwendung eines derartigen Systems traten nicht nur dadurch Probleme auf, daß ein kompliziertes Netzwerk von Verzögerungsleitungen und ein Steuerteilsystem zur Steuerung des Schaltens des Betriebs des Netzwerks von Verzögerungsleitungen erforderlich sind, so daß das Gerät kostspielig wird, sondern auch dadurch, daß die zur Erzeugung eines untersuchten Bilds erforderliche Zeitspanne verlängert wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Gerät sind hingegen ein derartiges Netzwerk von Verzögerungsleitungen zum Bilden eines Fokusbereichs und ein derartiges Steuerteilsystem für dieses, wie vorstehend beschrieben, unnötig, so daß nicht nur die Kosten verringert werden können, sondern auch die zum Bilden eines Untersuchungsbilds erforderliche Zeit durch die extreme Vereinfachung des Geräts verkürzt werden kann.
Durch die vorstehend beschriebenen überlegenen Merkmale bietet das erfindungsgemäße Gerät einen großen Vorteil im industriellen Bereich.

Claims

1. Ultraschallgerät mit fächerförmiger Abtastung fur die Fehlererkennung mit

- einem mit einer entlang eines Kreisbogens angeordneten Wandlerzeile (2) zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen und einer akustischen Linse (3) ausgerusteten Prufkopf (1)

und

- einem Abtastteilsystem (6, 7 und 8) zum sequentiellen Schalten der Sende- und Empfangsoperation einer Gruppe von tätigen Wandlerelementen der Wandlerzeile (2), die einen Ultraschallstrahl (3a) eine fächerförmige Abtastung in einem Objekt (4) ausfuhren läßt, wobei durch die Sende- und Empfangsoperation der Gruppe von Wandlerelementen ein Echosignal (7a) von dem zu untersuchenden Objekt (4) zur Fehlererkennung erhalten wird,

dadurch gekennzeichnet,

daß die akustische Linse (3) einen vön der Wandlerzeile (2) ausgesandten Ultraschallstrahl (2a) in einen im wesentlichen parallelen Strahl (3a) umwandelt, den parallelen Strahl (3a) fur den Empfang durch die Wandlerzeile (2) divergiert und so angeordnet ist, daß sie das Zentrum der fächerförmigen Abtastung durch den parallelen Strahl (3a) auf einen Beruhrungspunkt zwischen dem Prufkopf (1) und dem zu untersuchenden Objekt (4) legt,

und

daß der Prufkopf (1) zusammen mit einem flussigen Übertragungsmedium (5) fur Ultraschallwellen innerhalb eines aus einem flexiblen Material hergestellten Behälters (5') untergebracht ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem

- ein Bilderzeugungsprozessorteilsystem (11) zum Erzeugen eines Teilbildes des zu untersuchenden Objekts (4) auf der Basis eines davon erhaltenen Echosignals

und

- ein Anzeigeteilsystem (12) zum Anzeigen des Teilbildes

aufweist.

3. Gerät nach Anspruch 2 mit einem Lageerkennungsteilsystem (14) zum Erkennen einer Position (x), wo der Ultraschallstrahl (3a) auf das zu untersuchende Objekt (4) auftrifft, wenn der Prufkopf (1) an einer Oberfläche des Objekts entlangfährt, um die Fehlererkennungsoperation auszufuhren, wobei Bildinformation fur ein Teilbild des zu untersuchenden Objekts (4)

unter einem Laufweg des Prufkopfes (1) durch das Bilderzeugungsprozessorteilsystem (11) auf der Basis von die Position (X) des auf das Objekt auftreffenden Ultraschallstrahls (3a) darstellender Information aus dem Lageerkennungsteilsystem (14) und von Position und Reflexionsintensität einer Reflexionsquelle (43) im Inneren des Objekts darstellender und auf der Basis eines Reflexionssignals fur einen durch die Reflexionsquelle reflektierten ausgesandten Ultraschallimpuls erhaltener Information gebildet wird und diese Teilbildinformation gelesen und durch das Anzeigeteilsystem (12) angezeigt wird.

4. Gerät nach einem der Anspruche 1 bis 3 dadurch gekennzeicbnet, daß die Gruppe tätiger Wandlerelemente (2i, 2i+1,..., 2i+n-1) der kreisbogenförmigen Wandlerzeile jeweils mit entsprechenden Verzögerungsleitungen (6A&sub1;, 6A&sub2;, ..., 6An) verbunden ist, um einen Brennpunkt des durch die Gruppe von tätigen Wandlerelementen zu einem Zentrum (0) des Kreisbogens ausgesandten bzw. von dort empfangenen konvergenten Ultraschallstrahls (2a) zu verschieben.