JP2022516551A - 被検体を検査するための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
励起システムによって被検体内に広帯域超音波パルスを生成させる工程と、
被検体内の広帯域超音波パルスを通して生成され、かつ、検出システムによって被検体によって放射される超音波を検出する工程と、
検出された超音波を処理部によって処理する工程とを含む。ここで、前記励起システムは変調され、好ましくは熱音響放射器またはパルスレーザの1つである。
励起システム13は、励起波12-パルスレーザの場合にはパルスレーザ光が出射されて-この場合には空気である音響伝播媒体中に出射する。パルスレーザビームは被検体40の第1の表面42に衝突し、熱弾性効果により、または表面アブレーション後の急速な圧縮および応力緩和により、広帯域超音波パルス12’を生成する。広帯域超音波パルス12’は被検体40を通って伝播し、被検体40内の材料欠陥41によって影響を受ける可能性がある。広帯域超音波パルス12’は材料欠陥41または関心領域と干渉することによって誘発され、超音波21を生成し、一方、被検体40を通って被検体40の第2の表面43に伝播する。超音波21は、第2の表面43で被検体40から出て、周囲の音響伝播媒体に入る。その後、超音波21は検出システム20によって検出され、この検出システムはメンブレンフリー光学マイクロフォンである。この場合、メンブレンフリー光学マイクロフォンは、EP3173781A1に記載されているような光学マイクロフォンである。
被検体40の超音波応答、すなわち、生成された超音波41は、基準信号として保存される。
Claims (15)
- 被検体(40、140、240、340、440)を検査するための装置(10、100、200、250、300、400)であって、
前記被検体に広帯域超音波パルスを生成する励起システム(13、113、213、243、313、413)と、
前記被検体の広帯域超音波パルス(12’、112’、212’、312’、412’)によって生成され、前記被検体によって放射される超音波(21、121、221、321、421)を検出する検出システム(20、120,220,320,420)と、
検出された前記超音波を処理するための処理部(30、130,330、430)と、を備え、
前記励起システム(13、113、213、243、313、413)は、熱音響放射器またはパルスレーザのうちの1つであり、
前記検出システム(20、120、220、320、420)は、広帯域検出システムであり、
前記励起システム(13、113、213、243、313、413)は、前記広帯域超音波パルス(12’、112’、212’、312’、412’)を変調するための変調器(11、111)を備える、装置(10、100、200、250、300、400)。 - 前記処理部(30、130,330、430)は、基準信号と放射された前記超音波(21、121、221、321、421)との間の相関を実行することができ、好ましくは相関指数を計算することができ、前記基準信号は好ましくは生成された前記超音波パルス(12’、112’、212’、312’、412’)であり、前記処理部(30、130,330、430)は好ましくは前記励起システム(13、113、213、243、313、413)および前記広帯域検出システム(20、120、220、320、420)のうち少なくとも一方に接続され、特に、前記広帯域超音波パルス(12’、112’、212’、312’、412’)は、コード配列、特に時間コード配列、好ましくはゴレイコード配列またはバーカーコード配列の形態を取る、請求項1に記載の装置(10、100、200、250、300、400)。
- 前記広帯域検出システム(20、120、220、320、420)は少なくとも第1のメンブレンフリーマイクロフォン、特に光学マイクロフォンを備え、好ましくは、前記励起システム(13、113、213、243、313、413)はいくつかの波長を放射する1つのパルスレーザであり、あるいは、前記励起システム(13、113、213、243、313、413)はそれぞれ単一の波長を放射するいくつかのパルスレーザを備え、代替的または補完的には、前記広帯域検出システムは、メンブレンフリーマイクロフォンの、特に光学マイクロフォンの、アレイ、好ましくは2次元アレイを備える、請求項1または2に記載の装置(10、100、200、250、300、400)。
- 前記広帯域検出システム(20、120、220、320、420)が、少なくとも第2のメンブレンフリーマイクロフォン、特に光学マイクロフォンを備え、前記第1のメンブレンフリーマイクロフォンと前記第2のメンブレンフリーマイクロフォンが互いに非平行に配置され、特に、前記被検体(40、140、240、340、440)に対して少なくとも10°、好ましくは少なくとも45°で配置され、特に互いに直交する、請求項3に記載の装置(10、100、200、250、300、400)。
- 前記装置は好ましくはファイバ束(16’、216’、416’)を介して前記励起システム(13、113、213、243、313、413)に接続される励起ヘッドを備え、前記ファイバ束のファイバはアレイ状に、好ましくは2次元アレイ状に前記励起ヘッド内に配置され、さらに好ましくは、前記装置(10、100、200、250、300、400)は少なくとも前記広帯域検出システムを遮蔽するハウジング要素(217、317、417)を備え、前記ハウジング要素(217、317、417)は特に、前記励起システムを前記広帯域検出システム(20、120、220、320、420)から分離する分離要素(443)を備える、請求項1から4のいずれか1項に記載の装置(10、100、200、250、300、400)。
- 前記広帯域検出システム(20、120、220、320、420)および前記励起システム(13、113、213、243、313、413)はピッチキャッチモードでの測定を行うことができるように配置されるか、または前記広帯域検出システム(20、120、220、320、420)および前記励起システム(13、113、213、243、313、413)がパルスエコーモードでの測定を行うことができるように配置され、かつ好ましくは前記励起システム(13、113、213、243、313、413)および前記広帯域検出システム(20、120、220、320、420)のいずれかまたは両方が、前記被検体(40、140、240、340、440)上で移動可能である、請求項1から5のいずれか1項に記載の装置(10、100、200、250、300、400)。
- 前記広帯域検出システム(20、120、220、320、420)が前記励起ヘッド内に配置され、好ましくは、前記ファイバ束(16’、216’、416’)が前記広帯域検出システム(20、120、220、320、420)を通って導かれることを特徴とする、請求項6に記載の装置(10、100、200、250、300、400)。
- 特に請求項1から7のいずれか1項に記載の装置によって実行される、被検体(40、140、240、340、440)を検査する方法であって、
前記被検体(40、140、240、340、440)内に励起システム(13、113、213、243、313、413)によって、広帯域超音波パルス(12’、112’、212’、312’、412’)を生成する工程と、
前記被検体内の広帯域超音波パルス(12’、112’、212’、312’、412’)を介して生成され、前記被検体(40、140、240、340、440)によって放射される超音波を前記検出システムによって検出する工程と、
検出された前記超音波(21、121、221、321、421)を、前記処理部(30、330、430)で処理する工程と、
を含み、
前記励起システム(13、113、213、243、313、413)は変調され、前記励起システム(13、113、213、243、313、413)は好ましくは熱音響放射器またはパルスレーザのうちの1つであり、
前記検出システム(20、120、220、320、420)は、広帯域検出システムである、方法。 - 検出された前記超音波(21、121、221、321、421)は基準信号と相関され、相関指数が計算され、前記基準信号は好ましくは生成された前記超音波パルス(12’、112’、212’、312’、412’)、または基準対象から得られたデータ、または前記被検体の基準点(40、140、240、340、440)において測定された超音波信号であり、さらに好ましくは前記基準信号が前記処理部(30、130,330、430)に直接結合される、請求項8に記載の方法。
- 前記広帯域超音波パルス(12’、112’、212’、312’、412’)は、コード配列、特に時間コード配列、好ましくはゴレイコード配列またはバーカーコード配列の形態で生成される、請求項8または9に記載の方法。
- 広帯域超音波パルス(12’、112’、212’、312’、412’)の前記励起が、超音波パルス(12’、112’、212’、312’、412’)の空間パターンを提供するために、アレイ中で、好ましくは、2次元アレイ中で実行され、および/または、前記超音波(21、121、221、321、421)が、アレイ中で、好ましくは2次元アレイ中で検出され、さらに好ましくは前記広帯域超音波パルス(12’、112’、212’、312’、412’)の前記励起がいくつかの波長を放射する1つのパルスレーザによって実行され、さらに好ましくは、前記広帯域超音波パルス(12、112、212、312、412)の前記励起がそれぞれ1つの波長を放射するいくつかのパルスレーザによって実行される、請求項8から10のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項9に記載の方法ステップは第1の測定点について行われ、少なくとも第2の測定点について繰り返され、各測定点についての相関指数が計算され、好ましくは各相関指数が装置、好ましくは表示部(35、135、235、335、435)上にプロットされる、請求項9から11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法はパルスエコーモード、ピッチキャッチモード、または透過モードのうちの1つで実行され、好ましくは前記広帯域超音波パルス(12’、112’、212’、312’、412’)ならびに前記超音波(21、121、221、321、421)が好ましくはフーリエ変換を使用することによってスペクトル信号に変換され、前記スペクトル信号は相関指数を提供するために互いに相関される、請求項8から12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記被検体内の前記広帯域超音波パルス(12’、112’、212’、312’、412’)または前記広帯域超音波パルス(12’、112’、212’、312’、412’)を介して生成される前記超音波(21、121、221、321、421)が、少なくとも部分的に接触流体を介して透過され、特に前記被検体(40、140、240、340、440)の温度が測定される、請求項8から13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記励起システム(13、113、213、243、313、413)および前記広帯域検出システム(20、120、220、320、420)のうち少なくとも一方が、前記被検体(40、140、240、340、440)の上方で移動している間に、前記方法が実行される、請求項8から14のいずれか1項に記載の方法。
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