JPH04157360A - 超音波探融子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １産業上の利用分野］ この発明は例えば被検材へ超音波を放射し欠陥検出や厚
さ測定に用いられる送信用と受信用の振動子が分割配置
された超音波探触子、特に曲面形状を有する被検材への
利用に関する。

［従来の技術］ 一振動子の探触子では送信波のリンギングによって生ず
る被検材表面の不感帯と称する測定不能領域が存在する
ため、送信用と受信用に分離隔離した二振動子形探触子
が、被検材の表面近傍の欠陥検出を行う超音波探傷器や
薄い被検材の厚さ測定を行う超音波厚さ計に用いられて
いる。

第５図は従来の超音波探触子の一例を示す断面図であり
、 ４は音響減衰か大きい材質よりなる音響遮断材、５はで
電気遮蔽に用いられるシールド仮、６は超音波を減衰さ
せる背板、７はリード線、８はケース、１２−１は送信
用振動子、１２−２は受信用振動子、１３−１．１３−
２は一方の端面に振動子か付設され超音波伝搬に固定遅
延を支える遅延材、９−１．９−２はコネクタ、１０は
欠陥検出や厚さ測定される被検材、１１は接触媒質でお
る。

従来の超音波探触子は上記のように構成され、送信用振
動子１２−１と受信用振動子１２−２がそれぞれ傾斜し
た端面に付設されたアクリル樹脂やポリイミド樹脂など
よりなる遅延材１３−１．１３−２は、音響インピーダ
ンスが小ざい音響遮断材４の両側部に対称に配設されて
いる。超音波探触子の超音波送受波面は平坦な形状をな
し接触媒質１１を介して被検材１Ｑに当接する。送信用
振動子１２−１から放射された超音波パルスは遅延材１
３−１、被検材１０ならびに遅延材１３−２の伝搬経路
を経て受信用振動子１２−２に達し、被検材１０の欠陥
検出や岸ざ測定に用いられている。

］発明か解決しようとする課題］ 上記のような従来の超音波探触子ては、平板状の送信用
振動子１２−１が一方の傾斜した端面に付設された遅延
材１３−１よりなる超音波探触子は、放射面全面から超
音波が放射される。

被検材１０から反射された超音波は同様な伝搬経路を経
て受信用振動子１２−２にて受信される。

被検材１０が曲面形状をなすパイプやエルボなどのとき
、超音波探触子を当該曲面へ当接して欠陥検出や厚さ測
定に供すると、超音波探触子は全面に厘り被検材１０と
接触できず部分接触となる。接触面積が減少すると超音
波探触子と被検材１０との間に十分なレベルの超音波の
伝達が行えないので、受信エコレベルか低下して信号対
雑音比が劣化する。

また探触子の外周部付近の接触媒質１１の早さは中心部
に比へて厚くなっているので、この部分を伝搬する超音
波は多重エコーとして受信用振動子１２−２に加わり雑
音の原因となる。

従って曲面形状を有する被検材１０の欠陥検出や摩ざ測
定に十分な性能か発揮されないのて微小欠陥検出かでき
ない、また厚さ測定の精度が低下する。

特に被検材１０の表面近傍の欠陥検出や薄い被検材１０
の厚さ測定が行えないという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、曲面状を有する被検材１０に対して信号対雑音比の
すぐれた欠陥検出や厚さ測定を行うことに供することが
できる超音波探触子を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る超音波探触子は、曲面形状をなし形成さ
れたそれぞれの超音波ビームが所定位置にて交叉する送
信用振動子ならびに受信用振動子と、一方の端面が振動
子の曲面形状に倣い他の端面ば平面状をなし且つ被検材
より音速の小さい材料よりなる遅延材を設けたものであ
る。

Ｉ作用コ この発明においては、音響遮断材の両側部に遅延材に付
設された曲面形状をなす送信用ならびに受信用の振動子
が対称構造をなして配設されている。

振動子は集束された超音波ビームの送受波特性をそなえ
且つ双方の超音波ビームは被検材の表面近傍で互いに交
叉するように指向しているので、超音波探触子先端部の
寸法をΦ１０がらΦ６以下と小さくでき、被検材との接
触部の面積が減少しても十分なレベルの超音波の伝達が
行える。

従ってパイプヤエルポなど曲面形状を有する被検材の欠
陥検出や厚さ測定は、信号対雑音比が向上し十分な感度
にて行える。

また超音波ご−ム路程は音Ｗ遮断材の端部に近接してい
るので、被検材の表面近傍の欠陥検出ならびｔ、：薄い
被検材の厚さ測定ができる。

口実施例コ この発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説明す
る。第１図はこの説明の一実施例を示す断面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ断面図でめっ、 図において４．５．６．７．８．９−１．９−２．１０
．１１は従来探触子と同一でおり、２−１は曲面形状の
送信用振動子、２−２は曲面形状の受信用振動子、３−
１．３−２は一方の端面に曲面形状の振動子が付設され
て超音波伝搬に遅延を与え被検材より音速の小ざい材料
の遅延材を示している。

上記のように構成された超音波探触子においては、ケー
ス８の中央には片面に電気遮蔽を行うシールド板５が併
設された音響遮断材４が設けられている。音響遮断材４
の両側部には曲面形状の送信用振動子２−１と受信用振
動子２−２が、プラスチック材よりなる遅延材３−１．
３−２の上記曲面形状に倣って形成された一方の端面に
個別に付設されて対称に配置されている。

ケース８に設けられたコネクタ９−１からリート線７に
て接続された送信用振動子２−１か付勢されると、球面
状の振動子から集束された超音波ビームか発生し、遅延
材３−１内伝搬路程にて遅延されて外部へ放射される。

被検材１０から反射されたエコー信号は、遅延材３−２
を経て受信用振動子２−２にて受信されコネクタ９−２
から出力される。各振動子から後方へ放射された超音波
は背板６により減衰される。

超音波探触子の送信用ならびに受信用超音波ビームは同
一の指向特性を示し被検材１０の表面近傍で互いに交叉
しているので、当該先端部の構造寸法が小ざくできる。

例えば先端部寸法はΦ１０がΦ６以下となる。従って被
検材１０との接触部の面積が減少しても十分なレベルの
超音波の伝達が行える。

第３図は被検材内の超音波ヒーム路程の一例、例えば超
音波探触子の中心部延長上に中心Ｏを有し超音波放射面
か曲率半径Ｒの球面をだす半円形状の送信用振動子２−
１は、音響減衰の小さいポリイミド樹脂よりなる遅延材
３−１を経て平板状被検材１０の鋼材へ接触媒質１１を
介して当接される。

このとき送信用振動子２−１ならびに受信用振動子２−
２双方の超音波ビームは被検材１０の表面近傍で交叉す
るように配設される。超音波探触子から被検材１０への
超音波ビームの入射角をθ１、被検材１０内の屈折角を
０２、遅延材３−１．３−２の音速″Ｕ１、被検材１０
の音速υ２とすると ＳｉｎθＩ　　　Ｓｉｎθ２ 遅延材３−１．３−２をポリイミド樹脂、被検材１０を
鋼材とすると、 送信用振動子２−１から放射される超音波ビームは当該
球面の曲率手軽Ｒに従い集束されるので、遅延材３−１
．３−２もこれに従う形状となり被検材１０と接する遅
延材３−１．３−２の面積が小ざくできる。

更に超音波ビームは遅延材３−１．３−２、と被検材１
０の音速による屈折率にて屈折されるので、被検材１０
内ビ一ム交叉位置は被検材１０表面から著るしく短縮さ
れる。

上記のとおり超音波探触子の中心部延長上に中心Ｏが位
置する球面を超音波送受波面とする振動子は、遅延材３
−１．３−２と共に音響遮断材４に関して対称構造をな
すように配設され、遅延材３−１．３−２音速く被検材
１０音速において被検材１０内にて超音波ビームは著る
しく集束される。

従って超音波探触子はパイプやエルボなどの曲面を有す
る被検材１０に当接させ接触面積が減少しても、集束さ
れた超音波ビームは被検材１０へ十分なレベルにて伝達
できるので、上記部材の欠陥検出や厚さ測定にあける信
号対雑音比か向上して十分な感度にて行える。

第４図は被検材的超音波ビーム路程の他の−例、音響遮
断材４の両側部へ送信用振動子２−１ならびに受信用振
動子２−２か対称に配設されている。当該振動子の曲面
形状を形成する曲率半径Ｒの中心Ｏを探触子から超音波
か放射される方向に延長された領域の互いに音響遮断材
４の反対側で且つ探触子中心より距離り偏位した位置に
設定することにより、各振動子の形状する超音波ビーム
の指向方向ならびに両ビームの交叉位置は更に一１被検
材１０表面に近接できる。

送波ならびに受波される超音波ビームは被検材１０の表
面近傍で交叉するようにビーム路程が形成されているの
で、超音波探触子は被検材１０の表面近傍の欠陥検出な
らびに薄い被検材１０の厚さ測定に供することかできる
。

］発明の効果二 この発明は以上説明したとおり、曲面形状の送信用なら
びに受信用の振動子を被検材より音速の小さい材料の遅
延材に付設し音響遮断（オに関し互いに対称に配設する
簡単な情造により、曲面形状を有する被検材の欠陥検出
や厚さ測定には信号対雑音比か向上し十分な感度にて行
える。

被検材の表面近傍の欠陥検出や薄い被検材の厚さ測定に
寄与できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は第
１図のＡ−Ａ断面図、第３図は被検材内超音波ビーム路
程の一例、第４図は被検材内超音波ビーム路程の他の一
例、第５図は従来の超音波探触子の一例を示す断面図で
おる。 図において２−１は送信用振動子、２−２は受信用振動
子、３−１．３−２は遅延材、４は音響遮断材、５はシ
ールド板、１０は被検材である。 なあ、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 特許出願人　　　株式会社　　トキメック２−１　：送
信用）拷之重力子 ２−２　＝　受信用振動子のｑト ３−１．３−２　：遅延材 ４　　：　　＝ｖ：ｘ艷′＃ｒイオ ５ニンールｈａ、 １０：ｉ倹林 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）音響減衰が大きい音響遮断材の両側部に遅延材に
   付設された送信用振動子と受信用振動子が対称に配設さ
   れた超音波探触子において、曲面形状をなし形成された
   それぞれの超音波ビームが所定位置にて交叉する送信用
   振動子ならびに受信用振動子と、一方の端面が上記振動
   子の曲面形状に倣い他方の端面は平面状をなし且つ被検
   材より音速の小さい材料よりなる遅延材とを備えたこと
   を特徴とする超音波探触子。
2. （２）振動子の曲面形状は当該探触子の中心部延長上に
   中心が位置する球面である請求項１記載の超音波探触子
   。
3. （３）振動子の曲面形状は当該探触子から超音波が放射
   される方向に延長された領域で音響遮断材に関して振動
   子配設位置の反対側に中心が位置する球面である請求項
   １の超音波探触子。