多周波リニアスキャン法による空中超音波フェーズドアレイを用いた実時間検査への挑戦

使用多频率线性扫描方法使用机载超声相控阵进行实时检测的挑战

基本信息

批准号：
22K04624
负责人：
大隅歩
金额：
$ 2.25万
依托单位：
Nihon University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

令和4年度における研究実績は，以下の通りである。１．リニアスキャン法の空中超音波フェーズドアレイの制作・・・リニアスキャンを行うための大規模な空中超音波フェイズドアレイを設計するために以下の設計を行った。まず，空中超音波振動子1600個を平面的(縦40個×横40個)に配置した回路基板を設計した。続いて、各空中超音波振動子に対してFPGAから発振した信号を増幅する信号増幅器を設置する回路基板を設計した。なお，この設計においては購入予定のField Programmable Gate Array(FPGA)ボードに合わせて設計した。一方，1600個の振動子を同時に駆動するためには，各回路基板について繰り返しの調整が必要であり，シミュレーションも併用した再設計を繰り返し，約9カ月かけて設計を完成させた。２．駆動アルゴリズムの構築・・・空中超音波フェーズドアレイでリニアスキャンを行うためには，以下の駆動アルゴリズムを構築し，実装する必要がある。まず，リニアスキャンを行う各アレイ領域を指定する。続いて，その領域中の空中超音波振動子を個々に独立して制御し，増幅させた遅延信号を送り込むことで超音波をアレイ開口面中心軸上に集束させる．指定した各アレイ領域からの集束音波を任意に独立して制御を行い，リニアスキャンを実施する。以上のアルゴリズムは，すべてシミュレーション上で設計し，約3カ月かけて完成させた。

2020财年的研究结果如下。 1.使用线性扫描方法创建机载超声相控阵：进行以下设计来设计用于线性扫描的大型机载超声相控阵。首先，我们设计了一块电路板，其上以平面排列方式排列了 1,600 个机载超声换能器（垂直 40 个，水平 40 个）。接下来，我们设计了一块电路板，为每个机载超声换能器安装信号放大器，以放大 FPGA 振荡的信号。该设计旨在与计划购买的现场可编程门阵列 (FPGA) 板相匹配。另一方面，为了同时驱动1600个振动器，需要反复调整每个电路板，经过反复重新设计和模拟，大约花了九个月的时间才完成设计。 2.构建驱动算法：为了使用机载超声相控阵执行线性扫描，需要构建并实现以下驱动算法。首先，指定要线性扫描的每个阵列区域。接下来，该区域中的机载超声换能器被单独控制，并发送放大的延迟信号，以将超声聚焦在阵列孔径表面的中心轴上。任意独立控制来自每个指定阵列区域的聚焦声波进行线性扫描。上述所有算法都是通过模拟设计的，大约花了三个月的时间才能完成。