WO2013045244A1 - Verfahren und vorrichtung zur formung eines ultraschallsignals - Google Patents

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WO2013045244A1
WO2013045244A1 PCT/EP2012/067302 EP2012067302W WO2013045244A1 WO 2013045244 A1 WO2013045244 A1 WO 2013045244A1 EP 2012067302 W EP2012067302 W EP 2012067302W WO 2013045244 A1 WO2013045244 A1 WO 2013045244A1
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ultrasonic
ultrasound
cavity
shaping
signal
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PCT/EP2012/067302
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Detlef Gerhard
Claudio Laloni
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/30—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using refraction, e.g. acoustic lenses

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for forming an ultrasonic signal and in particular for beam ⁇ forming an ultrasonic signal for a dipping plant for the investigation of an object with regard to the presence of defects.
  • Ultrasound refers to sound waves with a Fre ⁇ frequency above the listening area, ie from a frequency of more than 20 kHz. The highest technically feasible
  • Ultrasound ⁇ signals are used in many ways. For example, ultrasound is used in the field of medical technology for both diagnostic and therapeutic purposes. Next ⁇ out ultrasonic signals to investigate the Gegenstän- or objects are used. To inspect an object, an ultrasound head is moved along points of interest of the object and an ultrasound signal is coupled into the object. By evaluating a reflection echo, it can be detected whether maintenance of the object surface to be examined, for example, defects are present.
  • ultrasonic signals for detection on objects within a medium.
  • ultrasonic signals are used to detect objects below a water surface, for example for finding fish shoals and the like.
  • the inspection of objects using ultrasound signals is often done in a diving facility. It is located the object to be examined within a Tauchbe ⁇ ckens, which is usually filled with water. To sake ⁇ monitoring of the submerged object, an ultrasound probe is lowered into the dipping tank and guided along the surface of the object under examination, wherein acts between the ultrasonic head and the surface of the to be tested Whether ⁇ jektes water as a coupling medium.
  • the ultrasonic head includes an ultrasonic transmitter for emitting an ultrasonic signal and an ultrasonic receiver for receiving the reflected ultrasonic signal. By evaluating the reflected back ultrasonic signal or reflection signal can be detected whether there are defects below the surface of the object to be examined.
  • the ultrasound head or the ultrasound sensor can form part of an ultrasound sensor array. This ultrasound head or the
  • Ultrasonic sensor array can be moved manually or automatically along the surface of the object to be examined.
  • conventional diving systems to scan objects emitted by the ultrasound transducer ultrasound signal via the coupling medium, such as water, is injected into the Prue ⁇ Fende object.
  • the coupling medium such as water
  • a conventional immersion al ⁇ lerdings is not sufficient because the unfocused sound of the object intra ⁇ half of the under investigation object does not allow the precise analysis of smaller defects. It is therefore an object to provide a device and a method that allows a more accurate inspection or detection of an object by means of ultrasonic signals. This object is achieved by a device having the features specified in claim 1.
  • the invention provides a device for shaping an ultrasonic signal
  • a molding body having at least one cavity, the shaping of the ultrasonic signal being effected by interfaces of the cavity provided in the molding body.
  • the shaping body for forming the ultrasonic signal consists of a solid material which is conductive for ultrasound.
  • the solid material of the molding body consists of an elastic material.
  • the solid material of the molding body consists of a non-elastic material.
  • the at least one cavity provided in the molding body forms an ultrasound diaphragm.
  • the at least one cavity provided in the molding body forms an ultrasonic lens for focusing the ultrasonic signal.
  • the at least one Mung provided cavity an ultrasonic mirror for mirroring the ultrasonic signal.
  • the at least one cavity has a vacuum or negative pressure.
  • the at least one cavity of the molding body is filled with a gas or with a gas mixture.
  • the at least one cavity of the molding body is filled with a liquid.
  • the at least one provided in the shaping ⁇ body cavity via at least one associated line to a surface of the mandrel is connected.
  • a medium located in the cavity for changing the shaping properties of the cavity with respect to the ultrasonic signal via the associated Lei ⁇ tion of the cavity is interchangeable.
  • the pressure prevailing in the cavity of the molding body of the medium therein is adjustable to change the boundary surfaces of the cavity.
  • the molding body is attached directly to an ultrasonic sensor head. In a further possible embodiment of the device according to the invention, the molding body is attached via a coupling element to an ultrasonic sensor head.
  • the invention further provides a dipping plant for the examination of an object with regard to the presence of defects with the features specified in patent claim 10.
  • the invention accordingly provides a plant for immersion technique Un ⁇ tersuchung an object for the presence of defects with
  • At least one ultrasonic head for transmitting and / or receiving ultrasonic signals in a dip tank in which the object to be examined is located, and with
  • a device for shaping the ultrasonic signal on a molding body which has at least one cavity, the shaping of the ultrasonic signal being effected by interfaces of the cavity provided in the molding body.
  • the invention further provides a watercraft having the features specified in claim 11.
  • the invention accordingly provides a watercraft with an ultrasonic source for detecting objects located below a water surface, and at least one device for shaping the ultrasonic signal emitted by the ultrasonic source with a molding body having at least one cavity, wherein the shaping of the ultrasonic signal by Boundary surfaces of the provided in the molding body cavity takes place.
  • the invention further provides a method of shaping an ultrasonic signal having the features specified in claim 12.
  • the invention accordingly provides a method for shaping an ultrasonic signal
  • the ultrasonic signal is formed by interfaces at least ei ⁇ nes cavity, which is provided in a molding body.
  • the molded ultrasonic signal over a Kop ⁇ pelmedium, in particular water is injected into a subject to be examined whether ⁇ ject.
  • the coupled-in shaped ultrasound signal which is reflected back from the object to be examined, is evaluated for detecting defects within the object to be examined.
  • the shapes of the transmitted Ultraschallsig ⁇ sound will be controlled by the bounding surfaces of the cavity in response to the back-reflected ultrasound signal.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the device according to the invention for forming an ultrasonic signal
  • Figure 5 is a further embodiment of a fiction, modern ⁇ apparatus for forming an ultrasonic signal.
  • Fig. 6 is a diagram showing an embodiment of a dipping apparatus according to the invention for inspecting an object, which uses an apparatus for forming an ultrasonic signal according to the invention;
  • Fig. 7 is a diagram for illustrating a watercraft, which uses a device for forming an ultrasonic signal ⁇ according to the invention.
  • a device 1 for forming an ultrasonic signal has a shaping body 2.
  • This shaping body 2 for shaping the ultrasonic signal contains at least one cavity. Occurs the formation of the Ult ⁇ raschallsignals by interfacial this at least a cavity within the forming body 2.
  • the ultrasonic forming body 2 is mounted on an ultrasonic head 3.
  • the ultrasound head 3 can have a transmitting device for emitting an ultrasound signal and a receiving device for receiving a reflected ultrasound signal.
  • the ultrasonic molding body 2 consists of a conductive material for ultrasonic solid material. In this solid material are spe ⁇ cially shaped cavities, at the interfaces of ultrasonic ⁇ rays are reflected.
  • the ultrasonic molding body 2 is in a possible embodiment of an elastic material or a plastic, in particular Kunststoffmate ⁇ rial or the like.
  • This embodiment has the advantage that the geometric shape of the cavities within the ultrasonic forming body 2 during the loading ⁇ operation is adjustable or readjusted by mechanical deformation of the elastic Ult ⁇ raschall-forming body.
  • the hard material of the ultra-sound ⁇ mandrel 2 consists of a non-elastic Materi ⁇ al.
  • the ultrasonic forming body 2 is an elastic ultrasonic forming body, for example, a forming body made of an elastic plastic material, for example, the elastic ultrasonic forming body 2 can be deformed by mechanical actuators and thus the exact location of the interface of the be adjusted or changed in the ultrasonic molding body 2 cavities.
  • an elastic ultrasonic shaping body 2 are curved or compressed by applying mechanical forces.
  • the cavities within the ultrasonic forming body 2 have a vacuum or a negative pressure. Through this vacuum or this negative pressure, the reflection of the ultrasonic signal is improved at the interface of the cavity, ie We ⁇ ciency of the signal reflection is increased.
  • the cavities within the ultrasound sound shaping body 2 are filled with a gas or a gas mixture in order to achieve specific signal shaping properties.
  • the gas fillings of the cavity, the wall of which is used as an interface for ultrasonic signal shaping, can have a different pressure.
  • a gas mixture such as air within the cavity
  • a compressible liquid may be located within the cavity, which in combination with the hard material of the Ult ⁇ raschall shaping body 2, which forms the necessary transition or boundary for the signal reflection of the ultrasonic signal.
  • the cavities within the ultra sound ⁇ shaping body 2 with a specific medium and egg ⁇ nem certain pressure are provided or filled.
  • both the nature of the medium in the cavity and its pressure during operation can be adjusted to influence the shaping of the ultrasonic signal.
  • the at least one cavity provided in the ultrasound shaping body 2 has an associated thin duct extending between the cavity and the surface of the ultrasound shaping body 2. Via this line, the medium located in the cavity can be exchanged for changing the shaping properties of the cavity with respect to the shaping of the ultrasonic signal. If, for example, initially only air is present in the cavity, then the shaping property of the cavity with respect to the shaping of the ultrasonic signal can be changed by a compressible liquid or a compressible fluid is introduced into the cavity.
  • Consists of the ultrasonic shaping body 2 of an elastic material can be achieved on the surface of the ultrasonic shaping body 2, a pressure change within the cavities of the ultrasonic shaping body 2 by applying mechanical forces ⁇ the order to change the molding properties with regard to the shaping of the ultrasonic signal ,
  • the pressure prevailing in the cavity By changing the pressure prevailing in the cavity, the boundary surfaces of the cavity are changed in an elastic ultrasonic forming body 2 and thereby the shaping properties of the cavity with respect to the incident Ultraschallallsig ⁇ nals.
  • the ultrasound shaping body 2 located on the ultrasound head 3 is exchangeable.
  • the shaping body 2 is attached to the ultrasound head 3 via a coupling element 4.
  • the coupling element 4 consists of a material which is conductive for ultrasonic signals.
  • the coupling element 4 consists of a container in which water is for conducting the ultrasonic signal.
  • it may be in the coupling element may also be a metal or an act Me ⁇ talllegtechnik.
  • the coupling element 4 can also be a line for conducting ultrasonic signals between the ultrasound shaping body 2 and the ultrasound head 3.
  • FIG. 3 shows a diagram for clarifying the mode of operation of a device 1 according to the invention for shaping an ultrasonic signal.
  • a device 1 is located with an ultrasonic forming body 2 and an ultrasound head 3 in the vicinity ei ⁇ nes to the measuring object 5 to be examined in the Object 5 defects are present FS, which may arise, for example, in the manufacture of the object 5.
  • the defects are material inclusions or gaps or cavities within the object 5 to be examined.
  • a coupling medium 15 can be provided between the device 1 and the object 5 to be examined for the purpose of
  • both the prü- to Fende object 5 and the device 1 with the Ultra ⁇ transducer 3 can be located in a water basin 14, as shown in Fig. 6.
  • the ultrasonic shaping body 2 emitted by the ultrasound head 3 the ultrasonic signals are specifically ge ⁇ formed and coupled via the coupling medium in the body to be examined or to the object to be examined. 5
  • the formed ultrasound signal which is coupled into the investigated object 5 is reflected at the defects FS Within the to the measuring object 5 and passes through the coupling medium, for example water, as a reflection ⁇ echo signal back to the ultrasonic transducer 3.
  • the coupling medium for example water
  • the ultrasonic transducer 3 is formed by the ultrasonic shaping body 2 and the reflected back from the object 5 ultrasonic signal for the ultrasound head 3 targeted.
  • only a shaping of the emitted ultrasonic signal takes place.
  • the ultrasonic Moegli ⁇ chen-forming body comprises 2 locations at which a reflected back Ultraschallsig- nal directly to the ultrasound head 3, that can lead to the ultra ⁇ sound receiving unit pass.
  • Ult ⁇ raschall forming body 2 is interchangeable for various studies of the object. 5
  • the ultrasonic shaping body 2 forms an ultrasonic signal diaphragm. In this case, ultrasonic signals are transmitted only at specific locations.
  • the ultrasound shaping body 2 has an ultrasound signal lens for focusing or bundling the ultrasound waves.
  • the ultrasound shaping body 2 forms an ultrasound signal mirror for reflection or reflection of ultrasound signals.
  • the ultrasound shaping body 2 can also scatter an ultrasound signal.
  • the ultrasonic mandrel 2 functions as a prism, a signal in which the ultrasonic signal is decomposed into various ultrasonic ⁇ signals having different frequencies.
  • the cavities within the ultra-sound ⁇ mandrel 2 are arranged such that they allow multiple formations of the ultrasonic signal sequentially, for example first focusing and then a selective filtering by means of a diaphragm.
  • FIG 4 shows a further exemplary embodiment of the device 1 according to the invention for shaping an ultrasound signal.
  • Embodiment of the ultrasonic shaping body 2 contains a highly effective aperture, wel ⁇ che lets through an ultrasound signal to a targeted object 5 is to be examined.
  • exemplary example is the ultrasonic shaping body 2 on an ultrasound head 3, which has a transmitter for emitting an ultrasonic signal and a receipt ⁇ s adopted for receiving a reflected ultrasonic signal.
  • the cavities are elongated cavities that form interfaces or mirror surfaces for incident ultrasonic signals. As can be seen from Fig.
  • the cavities 6-i within the ultrasonic forming body 2 shown in FIG. 4 may be filled with the same or different medium, for example a gas mixture or a liquid.
  • the ultrasonic forming body 2 may in one possible embodiment be made of an elastic material, for example a resilient plastic material.
  • the shape of the cavities can be finely adjusted 6-i within the ultrasonic mandrel 2 in order to accurately set, for example, the dazzling effect during operation.
  • the pressure of the media in the cavities 6-i may also be used to adjust the interfaces of the cavities 6-i.
  • Fig. 5 shows another embodiment of a device 1 according OF INVENTION ⁇ dung for forming a Ultraschallsig ⁇ Nals.
  • a device 1 according OF INVENTION ⁇ dung for forming a Ultraschallsig ⁇ Nals.
  • a layer 2 of elastic material which serves as an ultrasonic shaping body.
  • the ultrasonic molding body 2 of elastic material is for example in a housing 7 which consists of a non-elastic material, for example metal or a ⁇ Me tallleg réelle.
  • two cavities 6-1, 6-2, via lines, such as tubes 8-1, 8-2, with a controllable valve 9-1, 9-2, are connected.
  • the controllable valves 9-1, 9-2 are connected via lines or tubes 10-1, 10-2 to a reservoir 11 in which a fluid or medium is located, for example a gas or a gas mixture.
  • the controllable valves 9-1, 9-2 are actuated by a control device 12, which is connected to the ultrasound head 3.
  • the light emitted by the ultrasound head 3 ultrasound ⁇ signal is by the boundary surfaces of the cavities 6-1, ge formed 6-2 ⁇ , for example, focused, and is incident via a coupling ⁇ medium, for example water, ject to be examined Obwalden 5, in for example, there may be defects.
  • the reflected back reflection signal reaches the ultrasonic head 3 and is evaluated for example by the control ⁇ device 12.
  • the control device 12 the valves shown in Fig. 5 9-1, 9-2 control and so the
  • Shape of the cavities 6-1, 6-2 change.
  • the controller 12 can increase the pressure within the cavities 6-1, 6-2 and thus alter the interfaces and associated shaping of the ultrasonic signal.
  • the adjustment takes place the valves 9-1, 9-2 as a function of the evaluated by the Steuerein ⁇ direction 12 back-reflected ultrasonic signal.
  • a regulation of the shaping of the ultrasound signal can be realized by the ultrasound shaping body 2.
  • the control device 12 can also control pumps and the like in order to control the pressure or negative pressure within the cavities 6-1, 6-2 regulate.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a dipping system 13 which uses a device 1 according to the invention for shaping an ultrasonic signal.
  • a subject to be examined Obwalden ject 5 for example a prepared metallic Gegens ⁇ tand
  • the ultrasonic head 3 has an ultrasonic shaping body 2 mounted thereon for shaping the ultrasonic signal.
  • the device 1 for forming the ultrasound signal is lowered with the ultrasonic shaping body 2 and the ultrasound head 3 and a gegebe ⁇ applicable, intervening coupling element 4 through a line 16 into the dip tank and guided along the surface of the object under examination.
  • the ultrasound head 3 may be connected to a control or calculation device 12, which performs the evaluation of the reflected back ultrasonic signal.
  • the ultrasound signals emitted by the ultrasound head 3 can be coupled in a focused manner into the object 5 to be inspected in order to be able to examine even small imperfections FS within the object 5 to be examined.
  • Fig. 7 shows a further application example of an OF INVENTION ⁇ -making device 1 according to the shaping of a Ultraschallsig ⁇ Nals.
  • the device 1 according to the invention with the ultrasound shaping body 2 and the ultrasound head 3 is located on a fuselage of a watercraft 17.
  • the device 1 according to the invention for targeted shaping of the emitted ultrasound signal is located below objects 18 to detect the water surface.
  • the objects 18 may for example be fish or schools of fish that reflect a auftref ⁇ fendes ultrasonic signal.
  • an object 18 may also be a submarine or the like.
  • the ultrasonic forming body 2 may be a part of the hull area of the watercraft 17 bede ⁇ ck or integrated therein.
  • the ultrasonic forming body 2 preferably consists of an elastic view water-resistant material, such as a synthetic ⁇ material, in particular a rubber material.
  • the vessel comprises 17 ultrasound transducers 3 with differing ⁇ chen ultrasonic shaping bodies 2, wherein the control means 12 may switch between different ultrasonic shaping devices.
  • the vessel 17 illustrated in FIG. 7 may be, for example, a fishing vessel whose rudder is controlled, for example, as a function of the reflected-back ultrasound signal in order to steer the vessel 17 in the direction of the detected objects 18-i.
  • the device 1 according to the invention is suitable not only for boats, but for any car, the ultra-sound signals ⁇ used for the detection or detection of objects or detection of the position thereof.
  • the device 1 according to the invention is also suitable for how any device that uses Ult ⁇ raschallsignale to scan objects.
  • the objects 5 to be examined may be industrially manufactured objects, for example turbine blades or gears.
  • the objects to be examined 5 may also be organisms or the like. Accordingly, the device 1 according to the invention can also be used in medical technology for diagnostic or therapeutic purposes.

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Abstract

Vorrichtung (1) und Verfahren zur Formung eines Ultraschallsignals mit einem Ultraschall-Formungskörper (2), der mindestens einen Hohlraum (6) aufweist, wobei die Formung des Ultraschallsignals durch Grenzflächen des in dem Formungskörper (2) vorgesehenen Hohlraumes (6) erfolgt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Formung eines
UltraschallSignals
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Formung eines Ultraschallsignals und insbesondere zur Strahl¬ formung eines Ultraschallsignals für eine Tauchtechnikanlage zur Untersuchung eines Objektes hinsichtlich des Vorhanden- seins von Fehlstellen.
Als Ultraschall bezeichnet man Schallwellen mit einer Fre¬ quenz oberhalb des Hörbereichs, d.h. ab einer Frequenz von mehr als 20 kHz. Die höchsten technisch realisierbaren
Schallfrequenzen liegen derzeit bei etwa 1 GHz. Ultraschall¬ signale werden vielseitig eingesetzt. Beispielsweise wird Ultraschall im Bereich der Medizintechnik sowohl für diagnostische als auch für therapeutische Zwecke eingesetzt. Weiter¬ hin werden Ultraschallsignale zur Untersuchung von Gegenstän- den bzw. Objekten eingesetzt. Zur Inspektion eines Objektes wird dabei ein Ultraschallkopf an interessierenden Stellen des Objektes entlanggefahren und ein Ultraschallsignal in das Objekt eingekoppelt. Durch Auswertung eines Reflexionsechos kann dabei erkannt werden, ob unterhalt der zu untersuchenden Objektoberfläche beispielsweise Fehlstellen vorhanden sind.
Weiterhin ist bekannt, Ultraschallsignale zur Detektion an Objekten innerhalb eines Mediums zu verwenden. Beispielsweise werden Ultraschallsignale zur Erkennung von Objekten unter- halb einer Wasseroberfläche eingesetzt, beispielsweise zum Auffinden von Fischschwärmen und dergleichen.
Die Inspektion von Objekten mit Hilfe von Ultraschallsignalen erfolgt in vielen Fällen in einer Tauchanlage. Dabei befindet sich das zu untersuchende Objekt innerhalb eines Tauchbe¬ ckens, das in der Regel mit Wasser gefüllt ist. Zur Untersu¬ chung des eingetauchten Objektes wird ein Ultraschallkopf in das Tauchbecken herabgelassen und an der Oberfläche des zu untersuchenden Objektes entlanggeführt, wobei zwischen dem Ultraschallkopf und der Oberfläche des zu untersuchenden Ob¬ jektes Wasser als Koppelmedium fungiert. Der Ultraschallkopf enthält einen Ultraschallsender zum Aussenden eines Ultraschallsignals sowie einen Ultraschallempfänger zum Empfangen des reflektierten Ultraschallsignals. Durch Auswertung des zurückreflektierten Ultraschallsignals bzw. Reflexionssignals kann erkannt werden, ob sich unterhalb der Oberfläche des zu untersuchenden Objektes Fehlstellen befinden. Der Ultraschallkopf bzw. der Ultraschallsensor kann Teil eines Ultra- schallsensorarrays bilden. Dieser Ultraschallkopf bzw. das
Ultraschallsensorarray kann manuell oder automatisch entlang der Oberfläche des zu untersuchenden Objektes entlanggefahren werden . Bei herkömmlichen Tauchanlagen zur Untersuchung von Objekten wird das von dem Ultraschallkopf abgegebene Ultraschallsignal über das Koppelmedium, beispielsweise Wasser, in das zu prü¬ fende Objekt eingekoppelt. In vielen Fällen, insbesondere zur Detektion und Analyse kleinerer Fehlstellen innerhalb des zu untersuchenden Objektes ist eine herkömmliche Tauchanlage al¬ lerdings nicht ausreichend, da die unfokussierte Beschallung des Objektes die genaue Analyse kleinerer Fehlstellen inner¬ halb des zu untersuchenden Objektes nicht erlaubt. Es ist daher eine Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, das eine genauere Inspektion bzw. Detektion eines Objektes mittels Ultraschallsignalen erlaubt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Formung eines Ultraschallsignals mit
einem Formungskörper, der mindestens einen Hohlraum aufweist, wobei die Formung des Ultraschallsignals durch Grenzflächen des in dem Formungskörper vorgesehenen Hohlraums erfolgt.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht der Formungskörper zur Formung des Ultraschallsignals aus einem für Ultraschall leitfähigen Festmate- rial .
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht das Festmaterial des Formungskörpers aus einem elastischen Material.
Bei einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht das Festmaterial des Formungskörpers aus einem nicht elastischen Material.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet der mindestens eine in dem Formungskörper vorgesehene Hohlraum eine Ultraschallblende.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet der mindestens eine in dem Formungskörper vorgesehene Hohlraum eine Ultraschalllinse zur Fokussierung des Ultraschallsignals.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung bildet der mindestens eine in dem For- mungskörper vorgesehene Hohlraum einen Ultraschallspiegel zur Spiegelung des Ultraschallsignals.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der mindestens eine Hohlraum ein Vakuum bzw. Unterdruck auf.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung ist der mindestens eine Hohlraum des For- mungskörpers mit einem Gas oder mit einem Gasgemisch befüllt.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der mindestens eine Hohlraum des Formungskörpers mit einer Flüssigkeit gefüllt.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der mindestens eine in dem Formungs¬ körper vorgesehene Hohlraum über mindestens eine zugehörige Leitung mit einer Oberfläche des Formungskörpers verbunden.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein in dem Hohlraum befindliches Medium zur Veränderung der Formungseigenschaften des Hohlraums hinsichtlich des Ultraschallsignals über die zugehörige Lei¬ tung des Hohlraums austauschbar.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der in dem Hohlraum des Formungskörpers herrschende Druck des darin befindlichen Mediums zur Veränderung der Grenzflächen des Hohlraums einstellbar.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäße Vorrichtung ist der Formungskörper direkt an einem Ultra schallsensorkopf angebracht. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Formungskörper über ein Koppelelement an einen Ultraschallsensorkopf angebracht.
Die Erfindung schafft ferner eine Tauchtechnikanlage zur Un- tersuchung eines Objektes hinsichtlich des Vorhandenseins von Fehlstellen mit den im Patentanspruch 10 angegebenen Merkma- len .
Die Erfindung schafft demnach eine Tauchtechnikanlage zur Un¬ tersuchung eines Objektes hinsichtlich des Vorhandenseins von Fehlstellen mit
mindestens einem Ultraschallkopf zum Senden und/oder Empfangen von Ultraschallsignalen in einem Tauchbecken, in dem sich das zu untersuchende Objekt befindet, und mit
einer Vorrichtung zur Formung des Ultraschallsignals an einem Formungskörper, der mindestens einen Hohlraum aufweist, wobei die Formung des Ultraschallsignals durch Grenzflächen des in dem Formungskörper vorgesehenen Hohlraums erfolgt.
Die Erfindung schafft ferner ein Wasserfahrzeug mit den im Patentanspruch 11 angegebenen Merkmalen.
Die Erfindung schafft demnach ein Wasserfahrzeug mit einer Ultraschallquelle zum Detektieren von Objekten, die sich unterhalb einer Wasseroberfläche befinden, und mit mindestens einer Vorrichtung zur Formung des von der Ultraschallquelle abgegebenen Ultraschallsignals mit einem Formungskörper, der mindestens einen Hohlraum aufweist, wobei die Formung des Ultraschallsignals durch Grenzflächen des in dem Formungskörper vorgesehenen Hohlraums erfolgt. b
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Formen eines Ultraschallsignals mit den im Patentanspruch 12 angegebenen Merkmalen . Die Erfindung schafft demnach ein Verfahren zum Formen eines UltraschallSignals ,
wobei das Ultraschallsignal durch Grenzflächen mindestens ei¬ nes Hohlraums geformt wird, der in einem Formungskörper vorgesehen ist.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das geformte Ultraschallsignal über ein Kop¬ pelmedium, insbesondere Wasser, in ein zu untersuchendes Ob¬ jekt eingekoppelt.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das eingekoppelte geformte Ultraschallsignal, das von dem zu untersuchenden Objekt zurückreflektiert wird, zum Erkennen von Fehlstellen innerhalb des zu untersuchenden Objekts ausgewertet.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Formen des ausgesendeten Ultraschallsig¬ nals durch die Grenzflächen des Hohlraums in Abhängigkeit von dem zurückreflektierten Ultraschallsignal geregelt.
Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Formen eines Ultraschallsignals unter Bezugnahme auf die bei- gefügten Figuren näher beschrieben.
Es zeigen: ein Diagramm zur Darstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Formung eines Ultraschallsignals; ein Diagramm zur Darstellung eines weiteren Ausfüh rungsbeispiels einer Vorrichtung zur Formung eines Ultraschallsignals gemäß der Erfindung; ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Formung eines UltraschallSignals ;
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Formung eines Ultraschallsignals;
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung zur Formung eines Ultraschallsignals; Fig. 6 ein Diagramm zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Tauchtechnikanlage zur Untersuchung eines Objektes, die eine Vorrichtung zur Formung eines Ultraschallsignals gemäß der Erfindung verwendet;
Fig. 7 ein Diagramm zur Darstellung eines Wasserfahrzeuges, das eine Vorrichtung zur Formung eines Ultra¬ schallsignals gemäß der Erfindung verwendet.
Wie man aus Fig. 1 erkennen kann, weist eine Vorrichtung 1 zur Formung eines Ultraschallsignals einen Formungskörper 2 auf. Dieser Formungskörper 2 zur Formung des Ultraschallsignals enthält mindestens einen Hohlraum. Die Formung des Ult¬ raschallsignals erfolgt durch Grenzflächen dieses mindestens einen Hohlraums innerhalb des Formungskörpers 2. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Ultraschall- Formungskörper 2 auf einem Ultraschallkopf 3 angebracht. Der Ultraschallkopf 3 kann bei einer möglichen Ausführungsform eine Sendeeinrichtung zum Aussenden eines Ultraschallsignals und eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines reflektierten Ultraschallsignals aufweisen. Der Ultraschall- Formungskörper 2 besteht aus einem für Ultraschall leitfähigen Festmaterial. In diesem Festmaterial befinden sich spe¬ ziell geformte Hohlräume, an deren Grenzflächen Ultraschall¬ strahlen reflektiert werden. Der Ultraschall-Formungskörper 2 besteht bei einer möglichen Ausführungsform aus einem elastischen Material bzw. einem Kunststoff, insbesondere Gummimate¬ rial oder dergleichen. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass durch mechanische Verformung des elastischen Ult¬ raschall-Formungskörpers die geometrische Form der Hohlräume innerhalb des Ultraschall-Formungskörpers 2 während des Be¬ triebes einstellbar bzw. nachjustierbar ist. Bei einer alternativen Ausführungsform besteht das Festmaterial des Ultra¬ schall-Formungskörpers 2 aus einem nicht elastischen Materi¬ al. Handelt es sich beispielsweise bei dem Ultraschall- Formungskörper 2 um einen elastischen Ultraschall- Formungskörper, z.B. um einen Formungskörper, der beispielsweise aus einem elastischen Kunststoffmaterial besteht, kann durch mechanische Aktuatoren der elastische Ultraschall- Formungskörper 2 verformt werden und somit die genaue Lage der Grenzfläche der in dem Ultraschall-Formungskörper 2 befindlichen Hohlräume justiert bzw. verändert werden. Bei¬ spielsweise kann bei dieser Ausführungsform ein elastischer Ultraschall-Formungskörper 2 durch Aufbringen mechanischer Kräfte gekrümmt oder gestaucht werden. Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 weisen die Hohlräume innerhalb des Ultraschall-Formungskörpers 2 ein Vakuum bzw. einen Unterdruck auf. Durch dieses Vakuum bzw. diesen Unterdruck wird die Reflexion des Ultraschallsignals an der Grenzfläche des Hohlraums verbessert, d.h. der Wir¬ kungsgrad der Signalreflexion wird erhöht.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 sind die Hohlräume innerhalb des Ultra¬ schall-Formungskörpers 2 mit einem Gas oder einem Gasgemisch gefüllt, um bestimmte Signalformungseigenschaften zu erzielen. Die Gasfüllungen des Hohlraumes, dessen Wandung als Grenzfläche zur Ultraschallsignalformung genutzt wird, können einen unterschiedlichen Druck stehen. Anstatt eines Gasgemisches, beispielsweise Luft innerhalb des Hohlraums, kann sich innerhalb des Hohlraums auch eine kompressible Flüssigkeit befinden, welche in Kombination mit dem Festmaterial des Ult¬ raschall-Formungskörpers 2, die für die Signalreflexion des Ultraschallsignals notwendige Übergangs- bzw. Grenzfläche bildet. Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 sind die Hohlräume innerhalb des Ultra¬ schall-Formungskörpers 2 mit einem bestimmten Medium und ei¬ nem bestimmten Druck vorgesehen bzw. befüllt. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform kann sowohl die Art des in dem Hohlraum befindlichen Mediums als auch dessen Druck während des Betriebes eingestellt werden, um die Formung des Ultraschallsignals zu beeinflussen. Bei einer möglichen Aus¬ führungsform weist der mindestens eine in dem Ultraschall- Formungskörper 2 vorgesehene Hohlraum eine zugehörige dünne Leitung auf, die zwischen dem Hohlraum und der Oberfläche des Ultraschall-Formungskörpers 2 verläuft. Über diese Leitung kann das in dem Hohlraum befindliche Medium zur Veränderung der Formungseigenschaften des Hohlraums hinsichtlich der Formung des Ultraschallsignals ausgetauscht werden. Befindet sich beispielsweise in dem Hohlraum zunächst nur Luft, so kann die Formungseigenschaft des Hohlraums hinsichtlich der Formung des Ultraschallsignals dadurch verändert werden, dass in den Hohlraum eine kompressible Flüssigkeit bzw. ein kom- pressibles Fluid eingeleitet wird. Besteht der Ultraschall- Formungskörper 2 aus einem elastischen Material, kann auch durch Aufbringen mechanischer Kräfte auf die Oberfläche des Ultraschall-Formungskörpers 2 eine Druckänderung innerhalb der Hohlräume des Ultraschall-Formungskörpers 2 erreicht wer¬ den, um die Formungseigenschaften hinsichtlich der Formung des Ultraschallsignals zu verändern. Durch die Veränderung des in dem Hohlraum herrschenden Drucks werden bei einem elastischen Ultraschall-Formungskörpers 2 die Grenzflächen des Hohlraums verändert und dadurch die Formungseigenschaften des Hohlraums hinsichtlich des auftreffenden Ultraschallsig¬ nals. In einer möglichen Ausführungsform ist der an dem Ultraschallkopf 3 befindliche Ultraschall-Formungskörper 2 aus- tauschbar.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Formungskörper 2 über ein Koppelelement 4 an dem Ultraschallkopf 3 angebracht. Das Koppelelement 4 besteht aus einem für Ult- raschallsignale leitfähigen Material. Beispielsweise besteht das Koppelelement 4 aus einem Behälter, in dem sich Wasser zum Leiten des Ultraschallsignals befindet. Weiterhin kann es sich bei dem Koppelelement auch um ein Metall bzw. eine Me¬ talllegierung handeln. Bei dem Koppelelement 4 kann es sich auch um eine Leitung zum Leiten von Ultraschallsignalen zwischen dem Ultraschall-Formungskörper 2 und dem Ultraschallkopf 3 handeln.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm zur Verdeutlichung der Funktions- weise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Formung eines Ultraschallsignals. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel befindet sich eine Vorrichtung 1 mit einem Ultraschall- Formungskörper 2 und einem Ultraschallkopf 3 in der Nähe ei¬ nes zu untersuchenden Objektes 5. In dem zu untersuchenden Objekt 5 sind Fehlstellen FS vorhanden, die beispielsweise bei der Fertigung des Objektes 5 entstehen können. Beispielsweise handelt es sich bei den Fehlstellen um materialein- schlüsse oder Lücken bzw. Hohlräume innerhalb des zu untersu- chenden Objektes 5. Zwischen der Vorrichtung 1 und dem zu untersuchenden Objekt 5 kann sich ein Koppelmedium 15 zum
Transport des Ultraschallsignals befinden. Bei dem Koppelme¬ dium 15 handelt es sich beispielsweise um Wasser. In der in Fig. 3 dargestellten Anordnung kann sich sowohl das zu prü- fende Objekt 5 als auch die Vorrichtung 1 mit dem Ultra¬ schallkopf 3 in einem Wasserbecken 14 befinden, wie in Fig. 6 dargestellt .
Durch den Ultraschall-Formungskörper 2 werden die von dem Ultraschallkopf 3 abgegebenen Ultraschallsignale gezielt ge¬ formt und über das Koppelmedium in den zu untersuchenden Körper bzw. in das zu untersuchende Objekt 5 eingekoppelt. Das geformte Ultraschallsignal, welches in das zu untersuchende Objekt 5 eingekoppelt wird, wird an den Fehlstellen FS inner- halb des zu untersuchenden Objektes 5 reflektiert und gelangt über das Koppelmedium, beispielsweise Wasser, als Reflexions¬ echosignal zurück zu dem Ultraschallkopf 3. Bei einer mögli¬ chen Ausführungsform wird durch den Ultraschall- Formungskörper 2 auch das von dem Objekt 5 zurückreflektierte Ultraschallsignal für den Ultraschallkopf 3 gezielt geformt. Bei einer alternativen Ausführungsform erfolgt nur eine Formung des ausgesendeten Ultraschallsignals. Bei einer mögli¬ chen Ausführungsform weist der Ultraschall-Formungskörper 2 Stellen auf, an denen ein zurückreflektiertes Ultraschallsig- nal direkt zu dem Ultraschallkopf 3, d.h. zu dessen Ultra¬ schallempfangseinheit, gelangen kann. Bei einer möglichen Ausführungsform ist der am Ultraschallkopf 3 angebrachte Ult¬ raschall-Formungskörper 2 für verschiedene Untersuchungen des Objektes 5 austauschbar. Bei einer möglichen Ausführungsform bildet der Ultraschall-Formungskörper 2 eine Ultraschallsignalblende. Dabei werden Ultraschallsignale nur an gezielten Stellen durchgelassen. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform weist der Ultraschall-Formungskörper 2 eine Ultra- schallsignallinse zur Fokussierung bzw. Bündelung der Ultraschallwellen auf. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform bildet der Ultraschall-Formungskörper 2 einen Ultraschallsignalspiegel zur Spiegelung bzw. Reflexion von Ultraschallsignalen. Weitere Signal-FormungsEigenschaften zur For- mung des Ultraschallsignals bestehen bei weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Beispielsweise kann der Ultraschall-Formungskörper 2 ein Ultraschallsignal auch streuen. Weiterhin ist es möglich, dass der Ultraschall-Formungskörper 2 als ein Signalprisma funktioniert, bei der das Ultraschallsignal in verschiedener Ultraschall¬ signale mit unterschiedlichen Frequenzen zerlegt wird. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 sind die Hohlräume innerhalb des Ultra¬ schall-Formungskörpers 2 derart angeordnet, dass sie mehrere Formungen des Ultraschallsignals nacheinander ermöglichen, beispielsweise zunächst eine Fokussierung und anschließend eine gezielte Filterung mittels einer Blende.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungs- gemäßen Vorrichtung 1 zur Formung eines Ultraschallsignals.
Bei dem in Fig. dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der Ultraschall-Formungskörper 2 eine hocheffektive Blende, wel¬ che ein Ultraschallsignal gezielt zu einem zu untersuchenden Objekt 5 hindurchlässt . Bei dem in Fig. 4 dargestellten Aus- führungsbeispiel befindet sich der Ultraschall-Formungskörper 2 auf einem Ultraschallkopf 3, der über eine Sendeeinrichtung zum Aussenden eines Ultraschallsignals und über eine Empfang¬ seinrichtung zum Empfangen eines reflektierten Ultraschallsignals verfügt. In dem Ultraschall-Formungskörper 2 befinden sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier Hohlkörper 6-1, 6-2, 6-3, 6-4. Bei den Hohlräumen handelt es sich um längliche Hohlräume, die Grenzflächen bzw. Spiegelflächen für auftreffende Ultraschallsignale bilden. Wie man aus Fig. 4 erkennen kann, gelangen nur mittig abgestrahlte Ultraschall¬ signale, die nicht von Grenzflächen der Hohlräume 6-i reflek¬ tiert werden, direkt zu dem zu untersuchenden Objekt 5 über das Koppelmedium, beispielsweise Wasser. Demgegenüber werden die gestreuten Ultraschallsignale des Ultraschallstrahlbün- dels durch die Grenzflächen der Hohlräume 6-i reflektiert und weggefiltert. Bei einer Feinabtastung des zu untersuchenden Objektes 5 mit einem breiten Ultraschallfeld kann es zu einem hohen Hintergrundrauschen kommen. Durch die Verwendung der in Fig. 4 dargestellten Blende besteht die Möglichkeit, dieses Hintergrundrauschen zu reduzieren und auch kleinere Ultraschallbündel zu erzeugen. Die in Fig. 4 dargestellten Hohlräume 6-i innerhalb des Ultraschall-Formungskörpers 2 können mit dem gleichen oder unterschiedlichen Medium, beispielsweise einem Gasgemisch oder einer Flüssigkeit, gefüllt sein. Der Ultraschall-Formungskörper 2 kann bei einer möglichen Ausführungsform aus einem elastischen Material bestehen, beispielsweise einem elastischen Kunststoffmaterial . Durch Beaufschla¬ gung des elastischen Materials mit mechanischen Kräften kann die Form der Hohlräume 6-i innerhalb des Ultraschall- Formungskörpers 2 feinjustiert werden, um beispielsweise die Blendwirkung während des Betriebes genau einzustellen. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform kann auch der Druck der in den Hohlräumen 6-i befindlichen Medien verwendet werden, um die Grenzflächen der Hohlräume 6-i zu justieren.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfin¬ dungsgemäße Vorrichtung 1 zur Formung eines Ultraschallsig¬ nals. In dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel be¬ findet sich ein Ultraschallkopf 3 mit einer Sende- und Emp- fangseinrichtung unterhalb einer Schicht 2 aus elastischem Material, die als Ultraschall-Formungskörper dient. Der Ultraschall-Formungskörper 2 aus elastischem Material befindet sich beispielsweise in einem Gehäuse 7, das aus einem nicht elastischem Material, beispielsweise Metall bzw. einer Me¬ talllegierung, besteht. An den Rändern des Ultraschall- Formungskörpers 2 befinden sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Hohlräume 6-1, 6-2, die über Leitungen, beispielsweise Röhren 8-1, 8-2, mit einem steuerbaren Ventil 9-1, 9-2, verbunden sind. Die steuerbaren Ventile 9-1, 9-2 sind über Leitungen bzw. Röhren 10-1, 10-2 an einen Vorratsbehälter 11 angeschlossen, in dem sich ein Fluid bzw. Medium befindet, beispielsweise ein Gas bzw. ein Gasgemisch. Die steuerbaren Ventile 9-1, 9-2 werden durch eine Steuereinrich- tung 12 angesteuert, die mit dem Ultraschallkopf 3 verbunden ist. Das von dem Ultraschallkopf 3 ausgestrahlte Ultraschall¬ signal wird durch die Grenzflächen der Hohlräume 6-1, 6-2 ge¬ formt, beispielsweise fokussiert, und trifft über ein Koppel¬ medium, beispielsweise Wasser, auf das zu untersuchende Ob- jekt 5, in dem sich beispielsweise Fehlstellen befinden können. Das zurückreflektierte Reflexionssignal gelangt zu dem Ultraschallkopf 3 und wird beispielsweise durch die Steuer¬ einrichtung 12 ausgewertet. In Abhängigkeit von dem ausgewerteten Reflexionssignal kann die Steuereinrichtung 12 die in Fig. 5 dargestellten Ventile 9-1, 9-2 ansteuern und so die
Form der Hohlräume 6-1, 6-2 verändern. Durch die Veränderung der Form der Hohlräume 6-1, 6-2 verändert sich die Grenzflä¬ che der Hohlräume zu dem Festmaterial des Ultraschall- Formungskörpers 2 und demzufolge die Form des ausgestrahlten Ultraschallsignals. Beispielsweise kann die Steuerung 12 durch Öffnen der Ventile 9-1, 9-2 den Druck innerhalb der Hohlräume 6-1, 6-2 erhöhen und so die Grenzflächen und die damit verbundene Formung des Ultraschallsignals verändern. Bei einer möglichen Ausführungsform erfolgt die Einstellung der Ventile 9-1, 9-2 in Abhängigkeit des durch die Steuerein¬ richtung 12 ausgewerteten zurückreflektierten Ultraschallsignals. Beispielsweise kann eine Regelung der Formgebung des Ultraschallsignals durch den Ultraschall-Formungskörper 2 re- alisiert werden. Neben den in Fig. 5 dargestellten Ventilen 9-1, 9-2 kann die Steuereinrichtung 12 bei einer möglichen Ausführungsform auch Pumpen und dergleichen ansteuern, um den Druck bzw. Unterdruck innerhalb der Hohlräume 6-1, 6-2 zu steuern bzw. zu regeln.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Tauchtechnikanlage 13, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Formung eines Ultraschallsignals verwendet. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich ein zu untersuchendes Ob- jekt 5, beispielsweise ein hergestellter metallischer Gegens¬ tand, in einem Tauchbecken 14, das mit einem Koppelmedium, beispielsweise Wasser, gefüllt ist. Der Ultraschallkopf 3 weist einen darauf montierten Ultraschall-Formungskörper 2 zur Formung des Ultraschallsignals auf. Die Vorrichtung 1 zur Formung des Ultraschallsignals wird mit dem Ultraschall- Formungskörper 2 und dem Ultraschallkopf 3 und einem gegebe¬ nenfalls dazwischen befindlichen Koppelelement 4 über eine Leitung 16 in das Tauchbecken herabgelassen und entlang der Oberfläche des zu untersuchenden Objektes 5 geführt. Über die Leitung 16 kann der Ultraschallkopf 3 mit einer Steuer- bzw. Berechnungseinrichtung 12 verbunden sein, welche die Auswertung des zurückreflektierten Ultraschallsignals vornimmt. Durch den Ultraschall-Formungskörper 2 können die von dem Ultraschallkopf 3 ausgestrahlten Ultraschallsignale fokus- siert in das zu inspizierende Objekt 5 eingekoppelt werden, um auch kleine Fehlstellen FS innerhalb des zu untersuchenden Objektes 5 untersuchen zu können. Das Ein- und Auskoppeln des Ultraschallsignals erfolgt über das Koppelmedium 15, bei¬ spielsweise Wasser, das sich in dem Tauchbecken 15 befindet. Fig. 7 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel für eine erfin¬ dungsgemäße Vorrichtung 1 zur Formung eines Ultraschallsig¬ nals .
In dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit dem Ultraschall- Formungskörper 2 und dem Ultraschallkopf 3 an einem Rumpf eines Wasserfahrzeugs 17. Dabei dient die erfindungsgemäße Vor- richtung 1 zur gezielten Formung des ausgestrahlten Ultraschallsignals, um Objekte 18 unterhalb der Wasseroberfläche zu detektieren. Bei den Objekten 18 kann es sich beispielsweise um Fische bzw. Fischschwärme handeln, die ein auftref¬ fendes Ultraschallsignal reflektieren. Weiterhin kann ein Ob- jekt 18 auch ein U-Boot oder dergleichen sein. Der Ultraschall-Formungskörper 2 kann bei einer möglichen Ausführungsform einen Teil der Rumpffläche des Wasserfahrzeugs 17 bede¬ cken bzw. darin integriert sein. Der Ultraschall- Formungskörper 2 besteht dabei vorzugsweise aus einem elasti- sehen wasserabweisenden Material, beispielsweise einem Kunst¬ stoff, insbesondere einem Gummimaterial. Durch die Formung des ausgestrahlten Ultraschallsignals kann gezielt nach be¬ stimmten unterhalb der Wasseroberfläche befindlichen Objekten 18 gesucht werden. Bei einer möglichen Ausführungsform weist das Wasserfahrzeug 17 Ultraschallköpfe 3 mit unterschiedli¬ chen Ultraschall-Formungskörpern 2 auf, wobei die Steuereinrichtung 12 zwischen verschiedenen Ultraschallformungsvorrichtungen 1 umschalten kann. Bei dem in Fig. 7 dargestellten Wasserfahrzeug 17 kann es sich beispielsweise um ein Fisch- fangschiff handeln, dessen Ruder beispielsweise in Abhängigkeit von dem zurückreflektierten Ultraschallsignal gesteuert wird, um das Wasserfahrzeug 17 in Richtung der detektierten Objekte 18-i zu lenken. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 eignet sich nicht nur für Wasserfahrzeuge, sondern für jedwedes Fahrzeug, das Ultra¬ schallsignale zur Erkennung bzw. Detektion von Objekten bzw. Erkennung von deren Position einsetzt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 eignet sich zudem für jedwedes Gerät, das Ult¬ raschallsignale zur Untersuchung von Objekten 5 verwendet. Bei den zu untersuchenden Objekten 5 kann es sich um industriell gefertigte Objekte, beispielsweise Turbinenschaufeln oder Zahnräder, handeln. Zudem kann es sich bei den zu unter- suchenden Objekten 5 auch um Organismen oder dergleichen handeln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 kann demnach auch in der Medizintechnik zu diagnostischen oder therapeutischen Zwecken eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Formung eines Ultraschallsignals mit einem Ultraschall-Formungskörper (2), der mindestens einen Hohlraum (6) aufweist, wobei die Formung des Ultra¬ schallsignals durch Grenzflächen des in dem Ultraschall- Formungskörper (2) vorgesehenen Hohlraumes (6) erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
wobei der Ultraschall-Formungskörper (2) aus einem für Ultraschall leitfähigen Festmaterial besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
wobei das Festmaterial des Ultraschall-Formungskörpers (2) aus einem elastischen oder einem nicht elastischen Material besteht.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 - 3, wobei der mindestens eine in dem Ultraschall- Formungskörper (2) vorgesehene Hohlraum
eine Ultraschallblende,
eine Ultraschalllinse oder
einen Ultraschallspiegel bildet.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 - 4, wobei der mindestens eine Hohlraum (6) des Ultraschall- Formungskörpers (2) ein Vakuum aufweist oder
mit einem Gas bzw. einem Gasgemisch befüllt ist oder mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 - 5, wobei der mindestens eine in dem Ultraschall- Formungskörper (2) vorgesehene Hohlraum (6) über mindes- tens eine zugehörigen Leitung (8) mit einer Oberfläche des Ultraschall-Formungskörpers (2) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6,
wobei ein in dem Hohlraum (6) befindliches Medium zur Veränderung der Formungseigenschaften des Hohlraums (6) hinsichtlich des Ultraschallsignals über die zugehörige Leitung des Hohlraums (8) austauschbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 - 7 wobei ein in dem Hohlraum (6) herrschender Druck zur Ver änderung der Grenzflächen des Hohlraumes (6) einstellbar ist .
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 - 6, wobei der Ultraschall-Formungskörper (2) direkt oder über ein Koppelelement (4) an einem Ultraschallkopf (3) ange¬ bracht ist.
10. Tauchtechnikanlage (13) zur Untersuchung eines Objektes (5) hinsichtlich des Vorhandenseins von Fehlstellen mit: mindestens einem Ultraschallkopf (3) zum Senden und/oder Empfangen von Ultraschallsignalen in einem Tauchbecken (14), in dem sich das zu untersuchende Objekt (5) befin¬ det, und mit
einer Vorrichtung (1) zur Formung des Ultraschallsignals nach einem der vorangehenden Patentansprüche 1 - 9.
11. Wasserfahrzeug (17) mit mindestens einem Ultraschallkopf (3) zur Detektion von Objekten (18) unterhalb einer Wasseroberfläche und mit mindestens einer Vorrichtung (1) zur Formung des von dem Ultraschallkopf (3) abgegebenen Ultraschallsignals nach einem der vorangehenden Patentansprüche 1 - 9.
12. Verfahren zum Formen eines Ultraschallsignals, wobei das Ultraschallsignal durch Grenzflächen mindestens eines Hohlraumes (6) geformt wird, der in einem Ultra¬ schall-Formungskörper (2) vorgesehen ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
wobei das geformte Ultraschallsignal über ein Koppelmedi¬ um (15), insbesondere Wasser, in ein zu untersuchendes Objekt (5) eingekoppelt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
wobei das eingekoppelte geformte Ultraschallsignal, das von dem zu untersuchenden Objekt (5) zurückreflektiert wird, zum Erkennen von Fehlstellen innerhalb des zu untersuchenden Objektes (5) ausgewertet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
wobei das Formen des ausgesendeten Ultraschallsignals durch die Grenzflächen des Hohlraums (6) in Abhängigkeit von dem zurückreflektierten ausgewerteten Ultraschallsignal geregelt wird.
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