JPH09218186A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
- Publication number
- JPH09218186A JPH09218186A JP2422796A JP2422796A JPH09218186A JP H09218186 A JPH09218186 A JP H09218186A JP 2422796 A JP2422796 A JP 2422796A JP 2422796 A JP2422796 A JP 2422796A JP H09218186 A JPH09218186 A JP H09218186A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- damper material
- piezoelectric element
- ultrasonic waves
- damper
- sound absorbing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダンパ材から圧電素子への反射波を低減する
構造の超音波探触子を提供する。 【解決手段】 ダンパ材２の端面及び側面に溝を設け、
また該溝に吸音材３を設ける。
構造の超音波探触子を提供する。 【解決手段】 ダンパ材２の端面及び側面に溝を設け、
また該溝に吸音材３を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波探傷装置の
センサとして用いられる超音波探触子に係り、特に圧電
素子の背面側に配置されるダンパ材（バッキング材）か
らの反射波を低減する構造の超音波探触子に関する。
センサとして用いられる超音波探触子に係り、特に圧電
素子の背面側に配置されるダンパ材（バッキング材）か
らの反射波を低減する構造の超音波探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波探触子においては、例えば
特開平２−２６４６４３号公報などに記載のように、圧
電素子とダンパ材（バッキング材）との間に反射波防止
用音響整合層を設けて、ダンパ材から圧電素子への反射
波を低減する構造となっていた。
特開平２−２６４６４３号公報などに記載のように、圧
電素子とダンパ材（バッキング材）との間に反射波防止
用音響整合層を設けて、ダンパ材から圧電素子への反射
波を低減する構造となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の超音波
探触子における反射波防止用音響整合層の音響インピー
ダンスは、圧電素子及びダンパ材（バッキング材）の音
響インピーダンスと特定の関係にある必要があるため、
その音響インピーダンスの調整が困難であり、また反射
波防止用音響整合層の厚さも発生超音波の波長λのλ／
４に等しくなければならず、その製作も容易ではない問
題があった。
探触子における反射波防止用音響整合層の音響インピー
ダンスは、圧電素子及びダンパ材（バッキング材）の音
響インピーダンスと特定の関係にある必要があるため、
その音響インピーダンスの調整が困難であり、また反射
波防止用音響整合層の厚さも発生超音波の波長λのλ／
４に等しくなければならず、その製作も容易ではない問
題があった。
【０００４】本発明の目的は、上記従来技術の調整及び
精密工作を行うことなく、容易にダンパ材から圧電素子
への反射波を低減する構造の超音波探触子を提供するこ
とにある。
精密工作を行うことなく、容易にダンパ材から圧電素子
への反射波を低減する構造の超音波探触子を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、超音波探触子
の圧電素子背面側のダンパ材の端面及び側面に、超音波
を散乱させる溝を設ける。また本発明は、上記ダンパ材
の溝に、超音波を吸収する吸音材を設ける。
の圧電素子背面側のダンパ材の端面及び側面に、超音波
を散乱させる溝を設ける。また本発明は、上記ダンパ材
の溝に、超音波を吸収する吸音材を設ける。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図１
から図４により説明する。図１は本発明の超音波探触子
の一実施の形態を示す縦断面図である。図１において、
１は圧電素子で電圧印加により超音波を発生し、圧電セ
ラミック（ＰｂＴｉＯ3など）や圧電薄膜（ＺｎＯな
ど）より板状に製作される。２はダンパ材（バッキング
材）で圧電素子１の背面に位置し、圧電素子１の電圧印
加後の振動を抑え、金属鉛などを使用し、探触子の深度
分解能に影響を及ぼす。３は吸音材でダンパ材２より透
過してきた超音波を吸収し、樹脂に重金属（タングステ
ンなど）を混入して製作される。
から図４により説明する。図１は本発明の超音波探触子
の一実施の形態を示す縦断面図である。図１において、
１は圧電素子で電圧印加により超音波を発生し、圧電セ
ラミック（ＰｂＴｉＯ3など）や圧電薄膜（ＺｎＯな
ど）より板状に製作される。２はダンパ材（バッキング
材）で圧電素子１の背面に位置し、圧電素子１の電圧印
加後の振動を抑え、金属鉛などを使用し、探触子の深度
分解能に影響を及ぼす。３は吸音材でダンパ材２より透
過してきた超音波を吸収し、樹脂に重金属（タングステ
ンなど）を混入して製作される。
【０００７】上記探触子の圧電素子１とダンパ材２は、
その深度分解能向上のために接着層のない低温接合を行
っている。そのダンパ材２の圧電素子１とは反対側の端
面及び側面には溝を切って超音波を散乱させる。さらに
その溝の中には吸音材３を埋め込んで構成しており、こ
の吸音材３として樹脂に重金属（タングステンなど）を
混入して製作したもので、その音響インピーダンスとし
ては１４（×１０6ｋｇ／（ｍ2・ｓ））程度まで製作可
能である。
その深度分解能向上のために接着層のない低温接合を行
っている。そのダンパ材２の圧電素子１とは反対側の端
面及び側面には溝を切って超音波を散乱させる。さらに
その溝の中には吸音材３を埋め込んで構成しており、こ
の吸音材３として樹脂に重金属（タングステンなど）を
混入して製作したもので、その音響インピーダンスとし
ては１４（×１０6ｋｇ／（ｍ2・ｓ））程度まで製作可
能である。
【０００８】図２は図１の圧電素子１の超音波の指向特
性図である。図２に示すように、図１の圧電素子１に図
示していない電源からパルス電圧が印加されると、圧電
素子１の被検体側と同様に裏側のダンパ材２の厚み方向
において、超音波の縦波のほかに横波及び表面波が発生
する。
性図である。図２に示すように、図１の圧電素子１に図
示していない電源からパルス電圧が印加されると、圧電
素子１の被検体側と同様に裏側のダンパ材２の厚み方向
において、超音波の縦波のほかに横波及び表面波が発生
する。
【０００９】そこで図２の超音波の縦波は指向角の関係
から、図１の主としてダンパ材２の端面の溝によって散
乱されて更に吸音材３により吸収される。さらに図２の
超音波の表面波及び横波は指向角の関係から、図１のダ
ンパ材２の側面の溝によって散乱されて更に吸音材３に
より吸収されることになる。
から、図１の主としてダンパ材２の端面の溝によって散
乱されて更に吸音材３により吸収される。さらに図２の
超音波の表面波及び横波は指向角の関係から、図１のダ
ンパ材２の側面の溝によって散乱されて更に吸音材３に
より吸収されることになる。
【００１０】図３は図１のダンパ材２の側面部分縦断面
図である。図３に示すように、図１の圧電素子１により
ダンパ材２の側に発生した図２の超音波の表面波及び横
波は図３のダンパ材２の側面の溝のＡ部において実践矢
印で示すように反射及び透過する。ここでの反射波の反
射率γは次式の値となる。
図である。図３に示すように、図１の圧電素子１により
ダンパ材２の側に発生した図２の超音波の表面波及び横
波は図３のダンパ材２の側面の溝のＡ部において実践矢
印で示すように反射及び透過する。ここでの反射波の反
射率γは次式の値となる。
【数１】 γ=（１４−２２）／（２２＋１４）≒−０．２２２ ここで、負符号は位相の反転を示し、１４（×１０6ｋ
ｇ／（ｍ2・ｓ））は吸音材３の音響インピーダンス、
２２（×１０6ｋｇ／（ｍ2・ｓ））はダンパ材（鉛）２
の音響インピーダンスである。さらにＢ部においても同
様に反射及び透過が行われ、ここでの反射波の累積反射
率はγ2=０．０４９（０．０２２２2）のように小さな
値になっていく。なおダンパ材（鉛）２の中での超音波
の表面波及び横波の減衰も累積されるため、図１の圧電
素子１のダンパ材２側で受信される超音波の表面波及び
横波の信号は更に低減される。
ｇ／（ｍ2・ｓ））は吸音材３の音響インピーダンス、
２２（×１０6ｋｇ／（ｍ2・ｓ））はダンパ材（鉛）２
の音響インピーダンスである。さらにＢ部においても同
様に反射及び透過が行われ、ここでの反射波の累積反射
率はγ2=０．０４９（０．０２２２2）のように小さな
値になっていく。なおダンパ材（鉛）２の中での超音波
の表面波及び横波の減衰も累積されるため、図１の圧電
素子１のダンパ材２側で受信される超音波の表面波及び
横波の信号は更に低減される。
【００１１】図４（ａ）、（ｂ）は図１のダンパ材側面
からの反射波の有無による圧電素子１の受信特性比較図
である。図４（ａ）、（ｂ）において、図１、３のダン
パ材２の側面の溝及び吸音材５がない場合には、図４
（ａ）に示すように送信波Ｔの受信電圧に対するダンパ
材側面からの反射波の受信電圧が時間軸上に測定され
て、これが、高ゲインでの探傷ではノイズとなるため探
傷結果に影響を及ぼす。これに対して、図１、３のダン
パ材２の側面の溝及び吸音材３がある場合には、図４
（ｂ）に示すように送信波Ｔの受信電圧に対するダンパ
材側面からの反射波の受信電圧が低減されて時間軸上に
測定されず、これにより高ゲインでの探傷結果の向上を
図ることができる。
からの反射波の有無による圧電素子１の受信特性比較図
である。図４（ａ）、（ｂ）において、図１、３のダン
パ材２の側面の溝及び吸音材５がない場合には、図４
（ａ）に示すように送信波Ｔの受信電圧に対するダンパ
材側面からの反射波の受信電圧が時間軸上に測定され
て、これが、高ゲインでの探傷ではノイズとなるため探
傷結果に影響を及ぼす。これに対して、図１、３のダン
パ材２の側面の溝及び吸音材３がある場合には、図４
（ｂ）に示すように送信波Ｔの受信電圧に対するダンパ
材側面からの反射波の受信電圧が低減されて時間軸上に
測定されず、これにより高ゲインでの探傷結果の向上を
図ることができる。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、超音波探触子の圧電素
子背面のダンパ材（バッキング材）の端面及び側面から
の反射波を著しく低減してエコーノイズを抑制すること
が可能となるので、探傷時の分解能に影響を与える因子
を抑制することができる結果、解像度の高い探傷測定が
可能となる効果がある。
子背面のダンパ材（バッキング材）の端面及び側面から
の反射波を著しく低減してエコーノイズを抑制すること
が可能となるので、探傷時の分解能に影響を与える因子
を抑制することができる結果、解像度の高い探傷測定が
可能となる効果がある。
【図１】本発明の超音波探触子の一実施の形態を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図２】図１の圧電素子の超音波の指向特性図である。
【図３】図１のダンパ材の側面部分縦断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は図１のダンパ材側面からの反
射波の有無による受信特性比較図である。
射波の有無による受信特性比較図である。
１ 圧電素子 ２ ダンパ材 ３ 吸音材
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電素子と該圧電素子の背面側にダンパ
材を有して被検体に超音波を送受する超音波探触子にお
いて、上記ダンパ材の端面及び側面に超音波を散乱させ
る溝を設けた超音波探触子。 - 【請求項２】 上記ダンパ材の溝に超音波を吸収する吸
音材を設けた請求項１記載の超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2422796A JPH09218186A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2422796A JPH09218186A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09218186A true JPH09218186A (ja) | 1997-08-19 |
Family
ID=12132390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2422796A Pending JPH09218186A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09218186A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104226576A (zh) * | 2013-06-18 | 2014-12-24 | 柯宜京 | 一种用于厚度模振动超声换能器的背衬结构体系 |
-
1996
- 1996-02-09 JP JP2422796A patent/JPH09218186A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104226576A (zh) * | 2013-06-18 | 2014-12-24 | 柯宜京 | 一种用于厚度模振动超声换能器的背衬结构体系 |
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