JP2000131297A - 漏洩弾性表面波測定用探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 漏洩波と直交反射波との干渉が少なくて漏洩
弾性表面波の音速やこの漏洩弾性表面波に起因する漏洩
波の各種特徴量を従来よりもより精度良く求めることの
可能な漏洩弾性表面波測定用探触子を提供すること。 【解決手段】 略円弧状に配置された超音波の送受信面
Ｒから試験体Ｓ表面に超音波Ｐ１，Ｐ３を送信すると共
に送受信面Ｒにより漏洩波Ｐ４と直交反射波Ｐ２とを受
信する。送受信面Ｒには振動子２１ａ〜２１ｃが設けら
れており、この振動子２１ａ〜２１ｃは漏洩弾性表面波
Ｐ５を発生させるための斜角入射波Ｐ３の送信部２１ｂ
と、直交入射波Ｐ１及び直交反射波Ｐ２の送受信部２１
ａと、漏洩波Ｐ４の受信部２１ｃとに３分割されてい
る。漏洩波Ｐ４を直交反射波と独立して受信することに
より漏洩波の周波数や振幅等により試験体の物性を求め
る。また、漏洩波Ｐ４と直交反射波Ｐ２とをそれぞれ干
渉を受けない状態で受信し、これらの比較により試験体
Ｓに発生する漏洩弾性表面波Ｐ５の音速を精度良く求め
得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試験体表面に生じ
る漏洩弾性表面波の音速やこの漏洩弾性表面波に起因す
る漏洩波の周波数等各種特徴量を測定することにより、
熱脆化や粒界腐食等にみられる試験体の劣化度や物性等
を調べるための超音波を利用した漏洩弾性表面波測定用
の探触子に関する。さらに詳しくは、略円弧状に配置さ
れた超音波の送受信面から試験体表面に超音波を送信す
ると共に前記送受信面により漏洩波と直交反射波とを受
信する漏洩弾性表面波測定用探触子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述の如き漏洩弾性表面波測定用
探触子を構成するにあっては、１枚の高分子ポリマー製
振動子を円弧状凹面に貼り付けるか、円弧状凹面を有す
る超音波レンズに１枚の振動子を貼り付けて、円弧状の
超音波送受信面を形成していた。そして、パルス波を用
いる場合には、漏洩弾性表面波に起因する漏洩波の周波
数、振幅、伝播時間等の特徴量を測定することで試験体
の劣化度や物性等を調べていた。また、バースト波を用
いる場合には、漏洩弾性表面波に起因する漏洩波と直接
反射波とを干渉させ、いわゆるＶ（Ｚ）曲線により漏洩
弾性表面波の音速を測定し、試験体の物性等を調べてい
た。

【０００３】ところが、同従来構成によれば、直接反射
波及び漏洩波の受信部が同一で同一の振動子に受信され
る。したがって、パルス波を用いた場合、直接反射波及
び漏洩波の受信信号が互いに干渉しあってそれらの受信
時刻を個別に特定しがたいという問題があった。特に、
送受信される超音波が低周波になるほどそれらの波長も
長くなり、例えば図６に示すように、直接反射波Ｅ１と
漏洩波Ｅ２とが互いに重畳し合い、各信号の特性を個別
に調べることが困難であった。また、バースト波を用い
た場合には、漏洩波の振幅が直接反射波の振幅に比べて
小さくて上記Ｖ（Ｚ）曲線により漏洩弾性表面波の音速
を正確に測定し難いことがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来の実状に鑑
みて、本発明の目的は、漏洩波と直交反射波との干渉が
少なくて漏洩弾性表面波の音速やこの漏洩弾性表面波に
起因する漏洩波の各種特徴量を従来よりもより精度良く
求めることの可能な漏洩弾性表面波測定用探触子を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にかかる漏洩弾性表面波測定用探触子の特徴
は、略円弧状に配置された超音波の送受信面から試験体
表面に超音波を送信すると共に前記送受信面により漏洩
波と直交反射波とを受信する構成であって、前記直交入
射波及び前記直交反射波の送受信部と、前記漏洩波の受
信部とが少なくとも独立して超音波を受信可能であるよ
うに、これら送受信部と受信部とを分割したことにあ
る。

【０００６】この特徴によれば、前記送受信部と受信部
とを分割し、前記直交入射波及び前記直交反射波の送受
信部と、前記漏洩波の受信部とが少なくとも独立して超
音波を受信可能であるように構成したので、漏洩波の周
波数や振幅等の各種物性が直接反射波に影響されずに測
定可能である。本発明の同特徴にかかる構成は、前記漏
洩波と直交反射波との比較により前記試験体に発生する
漏洩弾性表面波の音速を求める場合に有益である。漏洩
波及び直接反射波それぞれの受信時間が他方に影響され
ずに求めることができるからである。

【０００７】本発明にかかる漏洩弾性表面波測定用探触
子の他の特徴は、略円弧状に配置された超音波の送受信
面から試験体表面に超音波を送信すると共に前記送受信
面により漏洩波と直交反射波とを受信し、これら漏洩波
と直交反射波との比較により前記試験体に発生する漏洩
弾性表面波の音速を求める構成において、前記送受信面
には振動子が設けられており、この振動子は前記漏洩弾
性表面波を発生させるための斜角入射波の送信部と、直
交入射波及び前記直交反射波の送受信部と、前記漏洩波
の受信部とに３分割されていることにある。

【０００８】この他の特徴によれば、上述の第一の特徴
と同様に、漏洩波の物性や受信時間を直接反射波に影響
されずに正確に求めることが可能となる。しかも、振動
子が３分割されているので、振動子が２分割のみされて
いる場合に比べると、３つの振動子の形状を統一し易
い。したがって、例えば、３つの振動子の形状を正方形
等に統一して安定して超音波の送受信を行い得るように
構成することが可能となる。

【０００９】本発明を実施するに当たっては、上記各特
徴において、前記漏洩波をレイリー波とし、前記直交入
射波及び直交反射波の送受信部と前記漏洩波の受信部と
の分割部をクリーピング波の受信位置に一致させるとよ
い。レイリー波はクリーピング波よりも臨界角が大き
く、したがって、クリーピング波よりも直交反射波と分
別して受信しやすい。そして、前記直交入射波及び直交
反射波の送受信部と前記漏洩波の受信部との分割部をク
リーピング波の受信位置に一致させることで、クリーピ
ング波による外乱を低減することが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、図１〜図９を参照しなが
ら、本発明の第一の実施形態を説明する。図１に示すよ
うに、本発明にかかる探触子２１を利用した劣化度等評
価装置１は、試験体Ｓ上の二次元平面を走査するセンサ
ーユニット２０と駆動ユニット３０とパーソナルコンピ
ュータ４０とＣＲＴ装置５０とにより構成されている。
パーソナルコンピュータ４０は、汎用品に特定機能を実
現するためのソフトウェアを組み込んだものである。こ
のパーソナルコンピュータ４０の操作により、駆動ユニ
ット３０を介してセンサーユニット２０を制御し、超音
波を送・受信する。そして、その受信波形をパーソナル
コンピュータ４０で処理し、処理結果をＣＲＴ装置５０
に表示する。

【００１１】先の駆動ユニット３０は、バースト波等の
波形を発生させ、探触子２１のうちの第一、第二振動子
２１ａ，２１ｂから超音波を発信させるためのファンク
ションジェネレーター３１と、また、探触子２１のうち
の第一、第三振動子２１ａ，２１ｃから超音波をそれぞ
れ受信するためのプリアンプ３２，３３と、三つの駆動
モーター２２を駆動させるためのモータードライバ３５
とを備えている。これらファンクションジェネレーター
３１、プリアンプ３２，３３、モータードライバ３５等
を介しては、パーソナルコンピュータ４０により制御さ
れる。パーソナルコンピュータ４０におけるトリガー４
１及びモーターコントローラ４２は、キーボード等の制
御手段４３からの入力により起動する。トリガー４１
は、ファンクションジェネレーター３１から超音波を発
信させると共に、後述するゲートを設定するためのタイ
マー４５を起動させる。モーターコントローラ４２は、
モータードライバ３５を介して駆動モーター２２を駆動
させると共に、その座標信号をメモリ４４に送り込む。

【００１２】各プリアンプ３２，３３で受信された信号
は、Ａ／Ｄコンバーター３４でデジタル化された後に各
チャンネル毎にメモリ４４に蓄積され、図３に示す試験
体Ｓ表面に直交し且つ焦点Ｆを通過する直線と試験体Ｓ
表面との交点Ｆｓを代表する座標信号と共に、処理結果
が処理手段４６を介してＣＲＴ装置５０に表示される。
また、メモリ４４に座標信号と共に蓄えられた受信波は
処理手段４６を介して信号処理がなされ、分析結果が例
えば図７の如く色調表示によりＣＲＴ装置５０に表示さ
れる。なお、タイマー４５は、メモリ４４に座標信号と
共に蓄えられた受信波をゲート毎に分別して処理する場
合に使用できる。

【００１３】図２に示すように、本発明にかかるセンサ
ーユニット２０は、大略、先の探触子２１と、貯液手段
である水Ｗを蓄える水槽２４と、探触子２１を走査させ
るための走査機構２５とより構成されている。この走査
機構２５において、同図紙面垂直方向に配向した一対の
Ｙ軸ガイド２５ａ，２５ａが水槽２４上に載置されてお
り、一対のＹ軸スライダー２５ｂ，２５ｂが図示しない
第一の駆動モーター２２により駆動されて各Ｙ軸ガイド
２５ａ上で摺動する。また、一対のＹ軸スライダー２５
ｂ，２５ｂに跨る一本のＸ軸ガイド２５ｃに沿ってＸ軸
スライダー２５ｄが先の第二の駆動モーター２２の駆動
により摺動する。Ｚ軸スライダー２５ｆに支持した探触
子２１は、Ｘ軸スライダー２５ｄ上に設けられたＺ軸ガ
イド２５ｅに沿って先の第三の駆動モーター２２により
Ｚ軸方向に駆動する。

【００１４】本実施形態に用いられる試験体Ｓは平板状
に形成されており、上面略水平な載置台２４ａ上に載置
される。先のＹ軸ガイド２５ａ及びＸ軸ガイド２５ｃ
は、試験体Ｓの表面ないし載置台２４ａの表面と平行を
保って載置される。そして、後述のゲート位置を合わせ
易いように、これら試験体Ｓ及び載置台２４ａ上面とほ
ぼ平行を維持する状態で探触子２１を走査させることが
できる。

【００１５】図３及び図４に本発明にかかる探触子２１
の拡大図を示し、図５に同探触子２１と試験体Ｓの表面
との幾何学的関係を示す。この探触子２１は、基台２１
ｄの円弧状凹部２１ｅ上に高分子ポリマー等を用いた第
一〜第三振動子２１ａ〜２１ｃを貼り付け、これら第一
〜第三振動子２１ａ〜２１ｃの送信・受信面である超音
波送受信面Ｒが側面視で焦点Ｆを中心に円弧面をなすよ
うに構成してある。本実施形態では、曲率半径ｒ＝５ｍ
ｍ、公称周波数１０〜５０ＭＨｚ程度のものを用いてい
るが、これに限られるものではない。なお、低周波で曲
率半径ｒが比較的大きなものはセラミックスにより振動
子を構成することも可能である。

【００１６】第一、第二振動子２１ａ，２１ｂから発信
された超音波は焦点Ｆに収束するように進行するが、そ
れらのうち、第一、第三振動子２１ａ，２１ｃにのみ反
射波及び漏洩波が受信される。第一振動子２１ａにおい
ては、試験体Ｓの表面に直交状に入射した直交入射波Ｐ
１が試験体Ｓ表面で反射し、直交反射波Ｐ２となって再
び超音波送受信面Ｒに至る。また、第二振動子２１ｂか
ら発せられた超音波は、試験体Ｓの表面に直交する軸に
対して試験体Ｓの漏洩弾性表面波音速によって定まる一
定の臨界角ｉrで斜角入射波Ｐ３として入射する場合に
のみ試験体表面で漏洩弾性表面波Ｐ５が発生する。ま
た、漏洩弾性表面波Ｐ５は同じく一定の臨界角ｉrをも
って試験体Ｓ表面から第三振動子２１ｃ側に向かう。

【００１７】上述の如く、本実施形態ではファンクショ
ンジェネレーター３１によりバースト波やパルス波等の
超音波波形を生成すると共に第一、第二振動子２１ａ，
２１ｂから同時に超音波を発生させる。そして、直交反
射波Ｐ２を第一振動子２１ａにより受信し、これとは独
立して漏洩波Ｐ４を第三振動子２１ｃにより受信してい
る。ある探触子２１の座標において、バースト波を入射
すると共に試験体表面と焦点Ｆとの距離ｚを変動させた
場合の受信信号を濃淡で表示した状況の概略を図７に示
す。同図（ａ）は第一振動子２１ａによるもの、同図
（ｂ）は第三振動子２１ｃによるものであり、両者は互
いに干渉せずに表示されている。

【００１８】以下に、図７のグラフを用いて漏洩弾性表
面波Ｐ５の音速を求める手順を示す。△ ＤＦＧに注目
すると、ａCosｉr＝ｚゆえ、ａ＝ｚ／Cosｉr となる。
同じく、ｚtanｉr＝ｂであるから、ｂ＝ｚSinｉr／Cos
ｉr＝ ａSinｉrとなる。また、ｃ＝ｒ−ａ，ｄ＝ｒ−ｚ
である。

【００１９】水中における縦波の超音波音速をＶｗ，試
験体表面における漏洩弾性表面波の超音波音速をＶｓと
すると、スネルの法則より次式が成立する。

【数１】 Ｖｗ ／ Sinｉr＝Ｖｓ （１） ∴ ）Sinｉr＝Ｖｗ／Ｖｓ （２） Cosｉr＝（１−Sin²ｉr）^1/2＝（Ｖｓ²−Ｖｗ²）^1/2 ／ Ｖｓ （３） tanｉr＝Ｖｗ／（Ｖｓ²−Ｖｗ²）^1/2 （４） ここで、行程Ｐ１，Ｐ２を通過する正反射波の送信から
受信に至る送受信時間ｔ１を求める。行程Ｐ１，Ｐ２の
全行程は、２ｄ＝２ｒ−２ｚであり、音速はＶｗであ
る。よって、正反射波送受信時間ｔ１は次式の通りとな
る。

【数２】 ｔ１＝（２ｒ−２ｚ）／Ｖｗ （５） この式（５）をｚで微分すると次式が得られる。

【数３】 ｄｔ１／ｄｚ＝−２／ Ｖｗ （６） よって、水中の超音波音速Ｖｗは次式により求められ
る。

【数４】 Ｖｗ＝−２／（ｄｔ１／ｄｚ） （７）

【００２０】次に、行程Ｐ３，Ｐ５，Ｐ４を通過する表
面反射波の送信から受信に至る送受信時間ｔ２を求め
る。この時間ｔ２は、行程Ｐ３，Ｐ４を通過する水中表
面波送受信時間ｔ２ａと行程Ｐ５を通過する試験体中表
面波送受信時間ｔ２ｂとの合計となる。

【００２１】まず、水中表面波受信時間ｔ２ａを求める
にあたり、全行程Ｐ３，Ｐ４は、２ｃ＝２ｒ−２ａ＝２
ｒ−２ｚ／Cosｉrであり、超音波音速はＶｗである。よ
って、水中表面波送受信時間ｔ２ａは次式の通りとな
る。

【数５】 ｔ２ａ＝（２ｒ−２ｚ／Cosｉr ）／Ｖｗ ＝２ｒ／Ｖｗ−２ｚ／Ｖｗ・Ｖｓ／（Ｖｓ²−Ｖｗ²）^1/2 （８）

【００２２】次に、試験体中表面波送受信時間ｔ２ｂを
求めるにあたり、全行程Ｐ１，Ｐ２は２ｂ＝２ｚtanｉr
であり、超音波音速はＶｓである。よって試験体中表
面波送受信時間ｔ２ｂは次式の通りとなる。

【数６】 ｔ２ｂ＝２ｚ・tanｉr／ Ｖｓ ＝２ｚ／ Ｖｓ ・Ｖｗ／（Ｖｓ²−Ｖｗ²）^1/2 （９）

【００２３】したがって、上記式（８）及び（９）より
表面波送受信時間ｔ２は次式の通りとなる。

【数７】 ｔ２＝ｔ２ａ＋ｔ２ｂ＝２ｒ／Ｖｗ−２ｚ／Ｖｗ・Ｖｓ／（Ｖｓ²−Ｖｗ²）^1/2 ＋２ｚ／ Ｖｓ ・Ｖｗ／（Ｖｓ²−Ｖｗ²）^1/2 ＝２ｒ／ Ｖｗ−２ｚ（Ｖｓ²−Ｖｗ²）^1/2 ／（Ｖｗ・Ｖｓ） （１０） 上式（１０）をｚで微分して次式を得る。

【数８】 ｄｔ２／ｄｚ＝−２（Ｖｓ²−Ｖｗ²）^1/2／（Ｖｗ・Ｖｓ） （１１） この式の両辺を二乗する。

【数９】 （ｄｔ２／ｄｚ）²＝４（Ｖｓ²−Ｖｗ²）／（Ｖｗ²・Ｖｓ²） ＝ ４／Ｖｗ²−４／Ｖｓ² （１２） この式を整理すると、次式の通り試験体表面の超音波音
速Ｖｓが得られる。

【数１０】 Ｖｓ＝１／（１／Ｖｗ²−１／４（ｄｔ２／ｄｚ）²） ＝２（１／（（ｄｔ１／ｄｚ）²−（ｄｔ２／ｄｚ）²）)^1/2 （１３）

【００２４】上式（１３）におけるｄｔ１／ｄｚ及びｄ
ｔ２／ｄｚは、図７（ａ）（ｂ）に示すように、第一、
第三振動子２１ａ，２１ｃによりそれぞれ独立に受信さ
れた信号に表れる濃淡線の傾きとして求められる。同図
における複数の縞模様はバースト波を構成する複数の波
にそれぞれ対応している。かかる原理による漏洩弾性表
面波の超音波音速Ｖｓを求める処理は処理手段４６にお
いて行われる。

【００２５】次に、図８を参照しつつ、いわゆるＶ
（ｚ）曲線を用いて漏洩弾性表面波の超音波音速Ｖｓを
求める手法について説明する。第一振動子２１ａからの
直交入射波Ｐ１及び第二振動子２１ｂからの斜角入射波
Ｐ３を例えば２０波程度のバースト波とし、試験体Ｓの
表面と焦点Ｆとの距離をＺ軸方向に例えば１０μｍ程度
の微小距離ずつ変化させる。第一振動子２１ａで受信さ
れる直交反射波Ｐ２の信号は図８（ａ）に示す如き状態
であり、当該信号よりも第三振動子２１ｃで受信される
漏洩波Ｐ４の信号は振幅が小さいので５〜１０倍に増幅
することで図８（ｂ）に示す如き状態となる。このよう
に第三振動子２１ｃで受信される漏洩波Ｐ４の信号を第
一振動子２１ａで受信される直交反射波Ｐ２の信号と同
程度に増幅した後に両者を図８（ｃ）に示す如く干渉さ
せ合い、試験体Ｓの表面及び焦点Ｆの距離ｚと干渉部の
振幅との関数として図９に示す如きＶ（ｚ）曲線を得
る。このＶ（ｚ）曲線より共鳴周期ｄｚを求め、次式に
より、漏洩弾性表面波の音速Ｖｓを求める。

【数１１】 Ｖｓ＝（Ｖｗ²／（１−（１−Ｖｗ／（２ｆ・ｄｚ））²））^1/2（１４） ここに、Ｖｗは水中の音速、ｆは超音波の周波数であ
る。なお、測定の精度は第一、第三振動子２１ａ，２１
ｃによる個別の受信信号を個別に計測して漏洩弾性表面
波の音速Ｖｓを求めることができる点で、図７のグラフ
を用いる先の方式の方が優れている。

【００２６】以上の説明では、入射させる超音波として
バースト波を用いたが、波数の少ないパルス波を用いて
も良い。この場合においても、直交反射波Ｐ２と漏洩波
Ｐ４とがそれぞれ個別に第一振動子２１ａ又は第三振動
子２１ｃに受信されるので、パルス状に表示される直交
反射波Ｐ２及び漏洩波Ｐ４の信号を用いて漏洩弾性表面
波の超音波音速Ｖｓを正確に求めることが可能となる。
また、漏洩波Ｐ４の信号のみを用いてその周波数や振幅
等の特性値を用いることで、試験体の物性等を調べるこ
とも可能となる。

【００２７】ここで第一振動子２１ａと第二振動子２１
ｂ又は第三振動子２１ｃとの分割部２１Ｘの位置につい
て説明する。漏洩弾性表面波Ｐ５に起因する漏洩波に
は、先に説明した臨界角をｉrで示す如きレイリー波の
他、臨界角をｉcで示すクリーピング波も存在する。本
発明では、臨界角ｉrがより大きくて信号受信が容易で
ある点から、レイリー波を用いている。したがって、ク
リーピング波の受信位置に第一振動子２１ａと第三振動
子２１ｃとの分割部２１Ｘを一致させることで、クリー
ピング波の影響を減少させてある。ここで、クリーピン
グ波を臨界角ｉcとし、試験体表面における縦波の超音
波音速をＣｌ、水中における縦波の超音波音速をＶｗと
すると、次式が成立する。

【数１２】 Sinｉc＝Ｖｗ／Ｃｌ （１５） よって、上式（１５）により、分割部２１Ｘの位置を求
めることが可能となる。

【００２８】本実施形態では、焦点Ｆを通る試験体Ｓ表
面に直交する中心平面を基準に第三振動子２１ｃ、第一
振動子２１ａ、分割部２１Ｘが対称となるようにこれら
を配置してある。したがって、各第一〜第三振動子２１
ａ〜２１ｃにおける平面形状をほぼ同一の正方形とな
し、超音波の送受信が安定して行い得るように構成して
ある。

【００２９】次に、図１０及び図１１を参照しつつ、本
発明の第二の実施形態について説明する。なお、以下の
各実施形態について、先の実施形態と同様の部材には同
様の符号を付してある。本実施形態では、基本的に第一
実施形態と同様の装置を用いている。但し、斜角入射波
Ｐ３の送信部並びに直交入射波Ｐ１及び直交反射波Ｐ２
の送受信部が同一の第一振動子２１Ｋにより構成されて
いる点が先の第一実施形態と異なる。なお、製作の都合
上、第一振動子２１Ｋと第三振動子２１ｃとの横巾は等
しいことが望ましく、したがって、第一振動子２１Ｋと
第三振動子２１ｃのうち一方を正方形とすれば他方は長
方形となり、安定した超音波の発生という点では好まし
くない。よって、第一〜第三振動子２１ａ〜２１ｃがほ
ぼ同一の正方形となり得る第一実施形態のものが優れて
いる。

【００３０】次に、本発明のさらに他の実施形態の可能
性について説明する。上記各実施形態においては水液手
段として水槽２４を用いたが、この水槽２４の代わりに
超音波を通し易いゴム膜を備えたタンクを貯液手段とし
て用い、先の走査機構２５や探触子６１を収納したポー
タブル型のセンサヘッドにより、試験体の表面を超音波
走査することも可能である。

【００３１】上記各実施形態で求めた試験体Ｓの表面音
速Ｖｓにより、鋼材の熱脆化や粒界腐食の程度や、例え
ば酸化皮膜の形成、浸炭、窒化、脱炭、元素の濃化のよ
うな表面改質等の程度を評価することができる。上記各
実施形態においては、表面が平らな鋼材に本発明を適用
したが、鋼管等の表面が屈曲した種々の形状や、鋼材以
外の材料の試験体に対しても本発明は適用可能である。

【００３２】上記各実施形態では、基台２１ｄの円弧状
凹部２１ｅ上に第一〜第三振動子２１ａ〜２１ｃ，２１
ｋを設けた。しかし、音響レンズの円弧状凹部２１ｅが
超音波送受信面Ｒとなる探触子についても本発明は理論
的に実施可能である。この場合、音響レンズやこの音響
レンズに貼付される振動子に先の分割部２１Ｘを設ける
とよい。この場合、本発明は超音波顕微鏡についても実
施可能となり、その分解能を向上させ得る。

【００３３】

【発明の効果】このように、上記本発明にかかる漏洩弾
性表面波測定用探触子の特徴によれば、漏洩波の各種特
徴量を直交反射波に影響されずに正確に求めることが可
能となった。そしてその結果、漏洩波と直交反射波との
干渉が少なくて、漏洩波の各種特徴量や漏洩弾性表面波
の音速を従来よりもより精度良く測定できるようにな
り、試験体の劣化度や物性等をより正確で詳細に求め得
るようになった。

【００３４】また、上記にかかる漏洩弾性表面波測定用
探触子の本発明の他の特徴によれば、３つの振動子の形
状を統一して安定して超音波の送受信を行い得るように
構成することが可能となり、漏洩波の各種特性値や漏洩
弾性表面波の音速をより一層精度良く求めることが可能
となった。

【００３５】加えて、直交入射波及び直交反射波の送受
信部と漏洩波の受信部との分割部をクリーピング波の受
信位置に一致させることで、クリーピング波による外乱
を低減し、漏洩波の各種特性値や漏洩弾性表面波音速の
測定精度をさらに向上させるに至った。

【００３６】なお、特許請求の範囲の項に記入した符号
は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものに
すぎず、該記入により本発明は添付図面の構成に限定さ
れるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる漏洩弾性表面波測定用探触子を
用いた劣化度等評価装置の論理ブロック図である。

【図２】センサーユニットの概略を示す水槽の一部を切
り欠いた側面図である。

【図３】探触子と試験体表面との関係を示す縦断面図で
ある。

【図４】図３の底面図である。

【図５】探触子と試験体表面との幾何学的関係及び寸法
を示す説明図である。

【図６】従来の一体型探触子による受信信号強度と時間
軸と関係を示すグラフである。

【図７】探触子による信号の受信時間と探触子及び試験
体表面の距離とにより表される平面において受信信号の
強度を濃淡により表現した場合の概略を示すグラフであ
り、（ａ）は第一振動子による受信信号、（ｂ）は第三
振動子による受信信号を示すものである。

【図８】受信強度の最大振幅と探触子焦点及び試験体表
面の距離との関係を示すグラフであり、（ａ）は直交反
射波Ｐ２のみのもの、（ｂ）は漏洩波Ｐ４のみの波形を
増幅したもの、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）を合成させた
ものである。

【図９】いわゆるＶ（Ｚ）曲線を表すグラフである。

【図１０】本発明の第二実施形態にかかる図３相当図で
ある。

【図１１】図１０の底面図である。

【符号の説明】

１ 劣化度等評価装置 ２０ センサーユニット ２１ 探触子 ２１ａ 第一振動子（直交入射波及び直交反射波の送受
信部） ２１ｂ 第二振動子（斜角入射波の送信部） ２１ｃ 第三振動子（漏洩波の受信部） ２１ｄ 基台 ２１ｅ 円弧状凹部 ２１ｆ 覆い ２１Ｋ 第一振動子（直交入射波及び直交反射波の送受
信部並びに斜角入射波の送信部） ２１Ｌ 第一振動子（直交入射波及び直交反射波の送受
信部） ２１Ｍ 第二振動子（斜角入射波の送信部） ２１Ｎ 第三振動子（漏洩波の受信部） ２１Ｘ 分割部 ２２ 駆動モーター ２４ 水槽（貯液手段） ２４ａ 載置台 ２５ 走査手段 ２５ａ Ｙ軸ガイド ２５ｂ Ｙ軸スライダー ２５ｃ Ｘ軸ガイド ２５ｄ Ｘ軸スライター ２５ｅ Ｚ軸ガイド ２５ｆ Ｚ軸スライダー ２５ｇ 角調節部 ２５ｈ 支持棒 ３０ 駆動ユニット ３１ ファンクションジェネレーター ３２ プリアンプ ３３ プリアンプ ３４ Ａ／Ｄコンバーター ３５ モータードライバ ４０ パーソナルコンピュータ ４１ トリガー ４２ モーターコントローラ ４３ 制御手段 ４４ メモリ ４５ タイマー ４６ 処理手段 ５０ ＣＲＴ装置 ６１ 探触子 Ｐ１ 直交入射波 Ｐ２ 直交反射波 Ｐ３ 斜角入射波 Ｐ４ 漏洩波 Ｐ５ 漏洩弾性表面波 Ｅ１ 表面エコー Ｅ２ 漏洩波エコー Ｆ 焦点 Ｒ 超音波送受信面 Ｓ 試験体 Ｆｓ 交点 Ｗ 水 ｉr レイリー波の臨界角 ｉc クリーピング波の臨界角。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今中 拓一 大阪市西区北堀江１丁目18番14号 非破壊 検査株式会社内 Ｆターム(参考） 2G047 AA05 BA03 BB02 BB06 BC02 BC04 BC11 CB03 DB14 EA10 GB03 GB11 GB15 GF08 GG01 GG09 GH13

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略円弧状に配置された超音波の送受信面
   （Ｒ）から試験体（Ｓ）表面に超音波（Ｐ１，Ｐ３）を
   送信すると共に前記送受信面（Ｒ）により漏洩波（Ｐ
   ４）と直交反射波（Ｐ２）とを受信する漏洩弾性表面波
   測定用探触子であって、前記直交入射波（Ｐ１）及び前
   記直交反射波（Ｐ２）の送受信部（２１ａ，２１Ｋ）
   と、前記漏洩波（Ｐ４）の受信部（２１ｃ）とが少なく
   とも独立して超音波（Ｐ２，Ｐ４）を受信可能であるよ
   うに、これら送受信部（２１ａ，２１Ｋ）と受信部（２
   １ｃ）とを分割してある漏洩弾性表面波測定用探触子。
2. 【請求項２】 前記漏洩波（Ｐ４）と直交反射波（Ｐ
   ２）との比較により前記試験体（Ｓ）に発生する漏洩弾
   性表面波（Ｐ５）の音速を求める請求項１に記載の漏洩
   弾性表面波測定用探触子。
3. 【請求項３】 略円弧状に配置された超音波の送受信面
   （Ｒ）から試験体（Ｓ）表面に超音波（Ｐ１，Ｐ３）を
   送信すると共に前記送受信面（Ｒ）により漏洩波（Ｐ
   ４）と直交反射波（Ｐ２）とを受信し、これら漏洩波
   （Ｐ４）と直交反射波（Ｐ２）との比較により前記試験
   体（Ｓ）に発生する漏洩弾性表面波（Ｐ５）の音速を求
   める漏洩弾性表面波測定用探触子であって、前記送受信
   面（Ｒ）には振動子（２１ａ〜２１ｃ）が設けられてお
   り、この振動子（２１ａ〜２１ｃ）は前記漏洩弾性表面
   波（Ｐ５）を発生させるための斜角入射波（Ｐ３）の送
   信部（２１ｂ）と、直交入射波（Ｐ１）及び前記直交反
   射波（Ｐ２）の送受信部（２１ａ）と、前記漏洩波（Ｐ
   ４）の受信部（２１ｃ）とに３分割されている漏洩弾性
   表面波測定用探触子。
4. 【請求項４】 前記漏洩波（Ｐ４）はレイリー波であ
   り、前記直交入射波（Ｐ１）及び直交反射波（Ｐ２）の
   送受信部（２１ａ，２１Ｋ）と前記漏洩波（Ｐ４）の受
   信部（２１ｃ）との分割部（２１Ｘ）をクリーピング波
   の受信位置に一致させてある請求項１〜３のいずれかに
   記載の漏洩弾性表面波測定用探触子。