Procedimiento de control de transductores de una sonda de ultrasonidos, programa de ordenador correspondiente y dispositivo de sondeo ultrasónico.

Procedimiento de control de transductores de ultrasonidos (1141...114N) de una sonda ultrasónica

(106) con el objeto de sondear un objeto (102), que comprende las etapas siguientes:

- controlar (2041 a 204N) los transductores (1141...114N) para que emitan hacia el objeto (102) ondas ultrasonoras con retardos de emisión iniciales E0 unas con respecto a otras,

- recibir (2121 a 212N) desde los transductores (1141...114N) señales de medida S0 que miden en particular los ecos por reflexión de las ondas ultrasonoras en el objeto (102),

- determinar (216, 218, 220, 222) retardos de emisión complementarios E1 a partir de las señales de medida S0, - controlar (2041 a 204N) los transductores (1141...114N) a los efectos de emitir hacia el objeto (102) ondas ultrasonoras con retardos de emisión L1 unas con respeto a otras, determinándose (202) los retardos de emisión L1 a partir de los retardos de emisión iniciales E0 y de los retardos de emisión complementarios E1,

caracterizado porque comprende además las etapas siguientes, iteradas al menos una vez, siendo p el número de iteración: - recibir (2121 a 212N) desde los transductores (1141...114N) nuevas señales de medición Sp, que miden los ecos por reflexión de las ondas ultrasonoras en el objeto (102), las ondas ultrasonoras con retardos de emisión Lp 15 unas con respecto a otras, determinándose (202) los retardos de emisión Lp a partir de los retardos de emisión iniciales E0 y de todos los retardos de emisión complementarios E1...Ep determinados anteriormente,

- determinar (216, 218, 220, 222) nuevos retardos de emisión complementarios Ep+1 a partir de nuevas señales de medida Sp, - controlar (2041 a 204N) los transductores (1141...114N) para que emitan ondas ultrasonoras hacia el objeto 20 (102), las ondas ultrasonoras con retardos de emisión Lp+1 unas con respecto a otras, determinándose (202) los retardos de emisión Lp+1 a partir de los retardos de emisión iniciales E0 y de todos los retardos de emisión complementarios E1... Ep+1 determinados anteriormente

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2011/051789.

Solicitante: COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 25, rue Leblanc, Bâtiment "Le Ponant D" 75015 Paris FRANCIA.

Inventor/es: ROBERT,SÉBASTIEN, CASULA,OLIVIER, NADIM,ARNAUD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > INSTRUMENTOS DE MUSICA; ACUSTICA > DISPOSITIVOS GENERADORES DE SONIDOS (juguetes musicales... > Métodos o dispositivos para transmitir, conducir... > G10K11/34 (por control eléctrico de sistemas de transductores, p. ej. dirigiendo un haz acústico)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales por el empleo... > G01N29/26 (Disposiciones para la orientación o el barrido)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Detalles de sistemas según los grupos G01S 13/00,... > G01S7/52 (de sistemas de acuerdo con el grupo G01S 15/00)

PDF original: ES-2478965_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de control de transductores de una sonda de ultrasonidos, programa de ordenador correspondiente y dispositivo de sondeo ultrasónico

** (Ver fórmula) **

** (Ver fórmula) **

** (Ver fórmula) **

La presente invención se refiere a un procedimiento de control de transductores de una sonda de ultrasonidos, a un programa de ordenador correspondiente y a un dispositivo de sondeo ultrasónico. 5

La invención se aplica principalmente al campo del control no destructivo de piezas mecánicas de formas complejas, en particular durante un control en inmersión, donde la pieza mecánica se sumerge en un líquido para ser sondeada a distancia, por ejemplo en el sector aeronáutico. Se puede aplicar también en el campo médico.

Más concretamente, la invención se refiere a un proceso a un procedimiento de control de transductores de ultrasonidos de una sonda ultrasónica cuyo objetivo es sondear un objeto, comprendiendo las etapas siguientes: 10

- controlar los transductores para que emitan hacia el objeto ondas ultrasonoras con retardos de emisión iniciales E0 unas con respecto a las otras,

- recibir desde los transductores señales de medida S0 que miden en particular los ecos por reflexión contra el objeto de las ondas ultrasonoras,

- determinar retardos de emisión complementarios E1 a partir de las señales de medida S0, y 15

- controlar los transductores para que emitan hacia el objeto ondas ultrasonoras con unos retardos de emisión L1 unas con respecto a otras, siendo determinados los retardos de emisión L1 a partir de los retardos de emisión iniciales E0 y los retardos de emisión complementarios E1.

De la solicitud de patente publicada con el número US 2006/0195273 se conoce un proceso que describe estas etapas.

Más precisamente, dicho documento describe un proceso donde la etapa de determinar los retardos de emisión 20 complementarios E1 a partir de las señales de medida S0 consiste en proceder en dos tiempos: primero se calcula una estimación del contorno del objeto explícitamente a partir de las señales de medida S0 obtenidas en un primer disparo; se calcula entonces una ley de retardos que puede ser asimilada a los retardos de emisión complementarios E1 a partir de dicho contorno y se aplica en un segundo disparo.

Igualmente, concretamente en este documento los retardos de emisión iniciales son retardos nulos. Así, en el segundo 25 disparo no hay explícitamente retardos de emisión L1 determinados a partir de retardos de emisión iniciales E0 y de los retardos de emisión complementarios E1, estableciéndose la ley de retardo directamente a partir del contorno estimado del objeto.

Este proceso fue desarrollado para controlar estructuras complejas en compuestos estratificados, es decir en una matriz de resina orgánica reforzada con tejidos de fibras de carbono, y se aplica en particular para detectar defectos de tipo 30 deslaminación con orientación casi paralela a la superficie de la pieza. Permite provocar un frente de onda incidente con la misma curvatura que la superficie de la pieza, lo que minimiza la distorsión del haz ultrasonoro incidente a su entrada en la pieza. De este modo, se optimiza la transmisión del haz en la pieza, lo que favorece la detección de defectos en la misma en comparación a una emisión ultrasonora no adaptada. La detección y la localización de los defectos se llevan a cabo mediante análisis del B-scan obtenido (representación acumulada de las N señales de medida 35 recibidas por los N transductores de la sonda) . Dicho proceso está particularmente adaptado a materiales compuestos estratificados en los cuales los pliegues tienen una orientación casi paralela a la superficie y participan, de hecho, en la degradación del haz ultrasonoro transmitido cuando éste no está adaptado a la geometría del objeto. Asimismo, dicho proceso no se limita a este tipo de materiales, puede aplicarse también al control de otros materiales, por ejemplo metálicos con defectos de tipo inclusiones. 40

No obstante, la utilización de tal proceso en objetos que presentan una geometría muy compleja, es decir, entre otros, una superficie muy diferente a una superficie ligeramente plana, genera un B-scan no utilizable, ya que presenta aún demasiado ruido. Principalmente, cuando la superficie del objeto presenta localmente un radio de curvatura pequeño en comparación con las dimensiones de la sonda, subsisten fuertes interferencias entre las ondas reflejadas por el objeto que alteran la representación del B-scan.

Así sería deseable mejorar los procesos de control de los transductores existentes para permitir el control de objetos con geometrías muy complejas.

Por consiguiente, la invención tiene por objeto un proceso de control de los transductores de ultrasonidos de una sonda 5 ultrasónica para sondear un objeto que comprende las etapas siguientes:

- controlar los transductores para que emitan hacia el objeto ondas ultrasonoras con retardos de emisión iniciales E0 unas con respecto a las otras,

- recibir desde los transductores señales de medida S0 que miden en particular los ecos por reflexión contra el objeto de las ondas ultrasonoras, 10

- determinar retardos de emisión complementarios E1 a partir de las señales de medida S0, y

- controlar los transductores para que emitan hacia el objeto ondas ultrasonoras con unos retardos de emisión L1 unas con respecto a otras, siendo determinados los retardos de emisión L1 a partir de los retardos de emisión iniciales E0 y los retardos de emisión complementarios E1.

y que comprende además las etapas siguientes, iteradas al menos una vez, donde el número de iteraciones se denota 15 por p:

- recibir desde los transductores nuevas señales de medida Sp, que miden el eco por reflexión de las ondas ultrasonoras en el objeto, donde las ondas ultrasonoras tienen unos retardos de emisión Lp unas con respecto a otras, determinándose los retardos de emisión Lp a partir de los retardos de emisión iniciales E0 y de todos los retardos de emisión complementarios E1â? Ep determinados anteriormente, 20

- determinar nuevos retardos de emisión complementarios Ep+1 a partir de las nuevas señales de medida Sp,

- controlar los transductores para que emitan ondas ultrasonoras hacia el objeto, donde las ondas ultrasonoras tienen unos retardos de emisión Lp+1 unas con respecto a otras, determinándose los retardos de emisión Lp+1 a partir de los retardos de emisión iniciales E0 y de todos los retardos de emisión complementarios E1â? Ep+1 determinados anteriormente. 25

Así, gracias a la invención, es posible determinar retardos de emisión permitiendo a las ondas ultrasonoras alcanzar prácticamente de forma simultánea el objeto a sondear, y ello con sólo algunas iteraciones y cualquiera que sea la complejidad del objeto.

De forma opcional, la etapa en la que se determinan los nuevos retardos complementarios Ep+1 a partir de las nuevas señales de medida Sp comprende las etapas siguientes: determinar los tiempos de ida y vuelta tp a partir de las nuevas 30 señales de medida Sp; determinar los nuevos retardos de emisión complementarios E p+1 a partir de los tiempos tp.

También de forma opcional, la etapa en la que se determinan los tiempos de ida y vuelta tp a partir de las nuevas señales de medida Sp comprende, para cada transductor, la etapa siguiente: determinar un tiempo de referencia en la nueva señal de medida Spn provista por el transductor considerado principalmente como el instante en el que el margen de amplitud de la nueva señal de medida Spn adquiere un valor máximo, designando n el índice del transductor 35 considerado.

También de forma opcional,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

** (Ver fórmula) **

1. Procedimiento de control de transductores de ultrasonidos (1141â?114N) de una sonda ultrasónica (106) con el objeto de sondear un objeto (102) , que comprende las etapas siguientes:

ï?­ controlar (2041 a 204N) los transductores (1141â?114N) para que emitan hacia el objeto (102) ondas ultrasonoras con retardos de emisión iniciales E0 unas con respecto a otras, 5

ï?­ recibir (2121 a 212N) desde los transductores (1141â?114N) señales de medida S0 que miden en particular los ecos por reflexión de las ondas ultrasonoras en el objeto (102) ,

ï?­ determinar (216, 218, 220, 222) retardos de emisión complementarios E1 a partir de las señales de medida S0,

ï?­ controlar (2041 a 204N) los transductores (1141â?114N) a los efectos de emitir hacia el objeto (102) ondas ultrasonoras con retardos de emisión L1 unas con respeto a otras, determinándose (202) los retardos de 10 emisión L1 a partir de los retardos de emisión iniciales E0 y de los retardos de emisión complementarios E1,

caracterizado porque comprende además las etapas siguientes, iteradas al menos una vez, siendo p el número de iteración:

ï?­ recibir (2121 a 212N) desde los transductores (1141â?114N) nuevas señales de medición Sp, que miden los ecos por reflexión de las ondas ultrasonoras en el objeto (102) , las ondas ultrasonoras con retardos de emisión Lp 15 unas con respecto a otras, determinándose (202) los retardos de emisión Lp a partir de los retardos de emisión iniciales E0 y de todos los retardos de emisión complementarios E1â?Ep determinados anteriormente,

ï?­ determinar (216, 218, 220, 222) nuevos retardos de emisión complementarios Ep+1 a partir de nuevas señales de medida Sp,

ï?­ controlar (2041 a 204N) los transductores (1141â?114N) para que emitan ondas ultrasonoras hacia el objeto 20 (102) , las ondas ultrasonoras con retardos de emisión Lp+1 unas con respecto a otras, determinándose (202) los retardos de emisión Lp+1 a partir de los retardos de emisión iniciales E0 y de todos los retardos de emisión complementarios E1â? Ep+1 determinados anteriormente.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa (216, 218, 220, 222) en la cual se determinan los nuevos retardos de emisión complementarios Ep+1 a partir de las nuevas señales de medida Sp 25 comprende las etapas siguientes:

- determinar (216, 218, 220) los tiempos de ida y vuelta tp a partir de las nuevas señales de medida Sp,

- determinar (222) los nuevos retardos de emisión complementarios Ep+1 a partir de los tiempos tp.

3. Procedimiento de control según la reivindicación 2, caracterizado porque la etapa (216, 218, 220) en la cual se determinan los tiempos de ida y vuelta tp a partir de las nuevas señales de medida Sp comprende, para cada 30 transductor (1141â?114N) , la etapa siguiente:

- determinar un tiempo de referencia en la nueva señal de medida Spn proporcionada por el transductor considerado (114N) , esencialmente como el momento en el cuál la envoltura de la amplitud de la nueva señal de medida Spn adquiere un valor máximo, donde n designa el índice del transductor considerado.

4. Procedimiento de control según la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque la etapa (216, 218, 220) en la cual 35 se determinan los tiempos tp a partir de las nuevas señales de medida Sp comprende las etapas siguientes:

- determinar (216) desfases de recepción Rp a partir de los retardos de emisión Lp,

- desfasar (218) en el tiempo las nuevas señales de medida Sp en función de los desfases de recepción Rp.

5. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la etapa (222) en la cual se determinan los nuevos retardos de emisión complementarios Ep+1 a partir de los tiempos tp comprende, para 40 cada transductor (1141â?114N) , la etapa siguiente:

- determinar el nuevo retardo de emisión complementario Ep+1n para el transductor considerado (114n) según la ecuación:

donde tpn es el tiempo de ida y vuelta determinado a partir de la nueva señal de medida Spn proporcionada por el transductor considerado (114n) , siendo n el índice del transductor considerado y N el número de 5 transductores.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende además la etapa siguiente:

- al final de cada iteración p de las etapas, evaluar un test de parada, el cual, si se verifica, detiene el proceso y, si no se verifica, provoca la ejecución de una nueva iteración p+1 de las etapas. 10

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque las ondas ultrasonoras emitidas por los transductores son ondas impulsivas que presentan un pseudo-período temporal T, y porque el test de parada comprende la verificación de la desigualdad siguiente: max (Ep1, â?, EpN) â T/4.

8. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el test de parada comprende verificar que el número de iteraciones ha alcanzado un número predeterminado, por ejemplo tres o cuatro iteraciones. 15

9. Programa de ordenador descargable desde una red de comunicación y/o grabado en un soporte legible por un ordenador y/o ejecutable por un procesador, caracterizado porque comprende instrucciones para la ejecución de las etapas de un proceso de sondeo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 cuando dicho programa es ejecutado en un ordenador.

10. Dispositivo de sondeo ultrasónico de un objeto (102) que comprende una sonda (106) que incluye una caja 20 (112) , transductores de ultrasonidos (1141â?114N) acoplados a la caja (112) y medios de control (116) que permiten ejecutar:

- instrucciones (126) de control de los transductores (1141â?114N) para que emitan hacia el objeto (102) ondas ultrasonoras con retardos de emisión iniciales E0 unas con respecto a otras,

- instrucciones (128) de recepción desde los transductores (1141â?114N) de señales de medida S0 que miden en 25 particular los ecos por reflexión de las ondas ultrasonoras en el objeto (102) ,

- instrucciones (130, 132, 134, 136) de determinación de retardos de emisión complementarios E1 a partir de las señales de medida S0,

- instrucciones (126) de control de los transductores (1141â?114N) para que emitan hacia el objeto (102) ondas ultrasonoras con retardos de emisión L1 unas con respecto a otras, determinándose los retardos de emisión L1 30 a partir de los retardos de emisión iniciales E0 y los retardos de emisión complementarios E1,

- instrucciones (128) para iterar al menos una vez, siendo el número de iteración p, la recepción desde los transductores (1141â?114N) de nuevas señales de medida Sp, que mide los ecos por reflexión de las ondas ultrasonoras en el objeto (102) , las ondas ultrasonoras con retardos de emisión Lp unas con respecto a otras, determinándose los retardos de emisión Lp a partir de los retardos de emisión iniciales E0 y de todos los 35 retardos de emisión complementarios E1â?Ep determinados anteriormente,

- instrucciones (130, 132, 134, 136) a iterar al menos una vez, para determinar nuevos retardos de emisión complementarios Ep+1 a partir de nuevas señales de medida Sp,

- instrucciones (126) , a iterar al menos una vez, de control de los transductores (1141â?114N) para que emitan ondas ultrasonoras hacia el objeto (102) , las ondas ultrasonoras con retardos de emisión Lp+1 unas con 40 respecto a otras, determinándose los retardos de emisión Lp+1 a partir de los retardos de emisión iniciales E0 y de todos los retardos de emisión complementarios E1â? Ep+1 determinados anteriormente.