JP2000329755A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高温下での使用に耐えることができ、また高温
下での検出感度の低下しない超音波探触子を得る。 【解決手段】 超音波振動子１と、該超音波振動子表面
に接合して前記超音波振動子表面を保護する保護板２か
らなり、前記保護板を表面に接合した超音波振動子を被
検査体表面に接触して該被検査体を超音波検査する超音
波探触子において、前記保護板と前記振動子はその熱膨
張係数の方向性を一致して接合した。
下での検出感度の低下しない超音波探触子を得る。 【解決手段】 超音波振動子１と、該超音波振動子表面
に接合して前記超音波振動子表面を保護する保護板２か
らなり、前記保護板を表面に接合した超音波振動子を被
検査体表面に接触して該被検査体を超音波検査する超音
波探触子において、前記保護板と前記振動子はその熱膨
張係数の方向性を一致して接合した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波探触子にかか
り、特に超音波探触子表面に保護板を安定に接合して信
頼性を向上した超音波探触子に関する。
り、特に超音波探触子表面に保護板を安定に接合して信
頼性を向上した超音波探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は従来の超音波探触子を示す図であ
り、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は断面図である。
これらの図において、２１は超音波振動子、２２は振動
子２１の表面を保護する保護板、２３は超音波振動子１
のケース、２４は超音波振動子２１を駆動する駆動信号
および超音波振動子の受信信号を図示しない超音波探触
装置本体に伝送するケーブル、２５は超音波探触子であ
り、超音波探触子２５は超音波振動子２１、保護板２
２、ケース２３およびケーブル２４からなる。
り、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は断面図である。
これらの図において、２１は超音波振動子、２２は振動
子２１の表面を保護する保護板、２３は超音波振動子１
のケース、２４は超音波振動子２１を駆動する駆動信号
および超音波振動子の受信信号を図示しない超音波探触
装置本体に伝送するケーブル、２５は超音波探触子であ
り、超音波探触子２５は超音波振動子２１、保護板２
２、ケース２３およびケーブル２４からなる。
【０００３】２６は被検査体、２７は超音波振動子２１
が放射した超音波、２８は超音波振動子の保護板と被検
査体２６間に充填したグリセリン等のペースト状の接触
媒体である。前記探触装置本体からケーブル２４を介し
て駆動信号、例えば数十ないし数百Ｖの高圧パルスの駆
動信号を供給する。超音波振動子２５は前記高圧パルス
の駆動信号を超音波に変換し、保護板２２および接触媒
体８を介して被検査体２６の一方端から超音波２７を被
検査体２６中に送信する。被検査体２６中を伝播し、被
検査体の他方端で反射した反射波は接触媒体２８および
保護板２２を介して超音波振動子に入射する。超音波振
動子２１は入射した前記超音波を電気信号に変換し、ケ
ーブル２４を介して前記超音波探触装置に送信する。前
記超音波探触装置は前記超音波の送信から受信までに要
する時間と前記被検査体中の超音波の伝播速度から前記
被検査体の厚み等を測定する。
が放射した超音波、２８は超音波振動子の保護板と被検
査体２６間に充填したグリセリン等のペースト状の接触
媒体である。前記探触装置本体からケーブル２４を介し
て駆動信号、例えば数十ないし数百Ｖの高圧パルスの駆
動信号を供給する。超音波振動子２５は前記高圧パルス
の駆動信号を超音波に変換し、保護板２２および接触媒
体８を介して被検査体２６の一方端から超音波２７を被
検査体２６中に送信する。被検査体２６中を伝播し、被
検査体の他方端で反射した反射波は接触媒体２８および
保護板２２を介して超音波振動子に入射する。超音波振
動子２１は入射した前記超音波を電気信号に変換し、ケ
ーブル２４を介して前記超音波探触装置に送信する。前
記超音波探触装置は前記超音波の送信から受信までに要
する時間と前記被検査体中の超音波の伝播速度から前記
被検査体の厚み等を測定する。
【０００４】前記超音波探触子は、超音波振動子２１と
してはセラミック系振動子であるＰＺＴ（Ｐb（Ｚr，Ｔ
i）Ｏ3）を用い、保護板２２としてはベークライトやア
クリル樹脂等を用い、超音波振動子２１と保護板２２は
エポキシ系接着剤で接合する。
してはセラミック系振動子であるＰＺＴ（Ｐb（Ｚr，Ｔ
i）Ｏ3）を用い、保護板２２としてはベークライトやア
クリル樹脂等を用い、超音波振動子２１と保護板２２は
エポキシ系接着剤で接合する。
【０００５】ところで、従来から発電プラントなどの配
管の健全性を確保するため、超音波探触装置により前記
配管を被破壊検査することが行われている。発電プラン
トが定期検査期間中で休止状態にある場合には、前記配
管を常温で非破壊検査することができる。しかし、発電
プラントの運転中あるいは停止直後においては前記配管
は高温状態にある。例えば、沸騰水型原子力発電プラン
ト（ＢＷＲ）では、炉内温度は２８０℃以上、高温水が
循環する配管表面温度は１００℃以上になる。
管の健全性を確保するため、超音波探触装置により前記
配管を被破壊検査することが行われている。発電プラン
トが定期検査期間中で休止状態にある場合には、前記配
管を常温で非破壊検査することができる。しかし、発電
プラントの運転中あるいは停止直後においては前記配管
は高温状態にある。例えば、沸騰水型原子力発電プラン
ト（ＢＷＲ）では、炉内温度は２８０℃以上、高温水が
循環する配管表面温度は１００℃以上になる。
【０００６】前記エポキシ接着剤は高温で接着強度が低
下するため、高温配管を検査すると、超音波振動子２１
と保護板２間に剥離が生じる可能性がある。
下するため、高温配管を検査すると、超音波振動子２１
と保護板２間に剥離が生じる可能性がある。
【０００７】特開平１０−１５３５８６号公報および特
開平１０−３３９７２２号公報には、高温環境で使用で
きる高温用超音波探触子が示されている。該高温用超音
波探触子は高温環境で使用するため、超音波振動子と保
護板との間にろう材を挿入し、該ろう材を加熱溶融して
超音波振動子と保護板を接合している。
開平１０−３３９７２２号公報には、高温環境で使用で
きる高温用超音波探触子が示されている。該高温用超音
波探触子は高温環境で使用するため、超音波振動子と保
護板との間にろう材を挿入し、該ろう材を加熱溶融して
超音波振動子と保護板を接合している。
【０００８】図９は従来の高温用超音波探触子を示す図
であり、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は断面図であ
る。これらの図において、２１ａはニオブ酸リチウム
（ＬiＮbＯ3）等で形成した高温用の超音波振動子、２
２ａは超音波振動子とほぼ同一の熱膨張係数を有するス
テンレス鋼の保護板であり、保護板２２ａは超音波振動
子２１ａとろう材等により接合している。２６ａは高温
配管、２８ａは高温用接触媒体である。なお、図におい
て図８に示される部分と同一部分については同一符号を
付してその説明を省略する。
であり、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は断面図であ
る。これらの図において、２１ａはニオブ酸リチウム
（ＬiＮbＯ3）等で形成した高温用の超音波振動子、２
２ａは超音波振動子とほぼ同一の熱膨張係数を有するス
テンレス鋼の保護板であり、保護板２２ａは超音波振動
子２１ａとろう材等により接合している。２６ａは高温
配管、２８ａは高温用接触媒体である。なお、図におい
て図８に示される部分と同一部分については同一符号を
付してその説明を省略する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】超音波振動子に用いる
ニオブ酸リチウム（ＬiＮbＯ3）の結晶体はＸ、Ｙ、Ｚ
の直交する３軸の結晶方向がある。超音波振動子はこの
結晶体から平板を切り出して使用する。平板の切り出し
方向によって、Ｘカット、ＹカットおよびＺカットと呼
ばれる振動子が得られる。
ニオブ酸リチウム（ＬiＮbＯ3）の結晶体はＸ、Ｙ、Ｚ
の直交する３軸の結晶方向がある。超音波振動子はこの
結晶体から平板を切り出して使用する。平板の切り出し
方向によって、Ｘカット、ＹカットおよびＺカットと呼
ばれる振動子が得られる。
【００１０】ニオブ酸リチウム（ＬiＮbＯ3）の結晶体
は、前記３軸の各結晶方向で熱膨張係数が相互に相違す
る。このため切り出した超音波振動子の熱膨張係数はそ
の縦方向と横方向で異なる。
は、前記３軸の各結晶方向で熱膨張係数が相互に相違す
る。このため切り出した超音波振動子の熱膨張係数はそ
の縦方向と横方向で異なる。
【００１１】例えば、Ｘカットの超音波振動子の縦方向
の熱膨張係数は１５×１０-6、横方向のそれは７．５×
１０-6である。この超音波振動子を、この超音波振動子
の縦方向の熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つステ
ンレス鋼製の保護板（熱膨張係数は縦方向および横方向
とも１７×１０-6）に接合すると、ろう付け後の冷却過
程において、前記ステンレス鋼の保護板の熱膨張係数と
超音波振動子の熱膨張係数が大きく相違する振動子の横
方向に歪みが生じて、振動子に割れが発生する可能性が
生じる。また、割れを生じることなく接合しても、高温
下での使用による熱サイクルにより割れを生じる可能性
がある。
の熱膨張係数は１５×１０-6、横方向のそれは７．５×
１０-6である。この超音波振動子を、この超音波振動子
の縦方向の熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つステ
ンレス鋼製の保護板（熱膨張係数は縦方向および横方向
とも１７×１０-6）に接合すると、ろう付け後の冷却過
程において、前記ステンレス鋼の保護板の熱膨張係数と
超音波振動子の熱膨張係数が大きく相違する振動子の横
方向に歪みが生じて、振動子に割れが発生する可能性が
生じる。また、割れを生じることなく接合しても、高温
下での使用による熱サイクルにより割れを生じる可能性
がある。
【００１２】図１０は超音波振動子と保護板の接合によ
る割れを説明する図である。図に示すようにＸカットの
超音波振動子をステンレス鋼製の保護板にろう付けす
る。接合後の冷却過程において、Ｘカット振動子にはそ
の熱膨張係数の小さい方向に沿って圧縮応力が作用し、
図に示すような割れが生じる。
る割れを説明する図である。図に示すようにＸカットの
超音波振動子をステンレス鋼製の保護板にろう付けす
る。接合後の冷却過程において、Ｘカット振動子にはそ
の熱膨張係数の小さい方向に沿って圧縮応力が作用し、
図に示すような割れが生じる。
【００１３】一方、図９に示すように超音波探触子の保
護板８１は平板であるのに対し、被検査体である高温配
管は筒状である場合には、超音波振動子１１が送受信す
る超音波ビーム７の高温用接触媒体８１中を通過する距
離は、振動子の中央部は短く周縁部で長くなる。さら
に、前記高温用接触媒体８１としては、常温用の接触媒
体に比して沸点が高く粘性の大きな媒体を使わざるを得
ないため、高温用接触媒体８１中での減衰が大きくな
り、超音波探触子の検出感度が低下する。また、接触媒
体中の超音波に伝播速度は前記被検査体である配管中の
それに比してかなり遅くなる。このため前記接触媒体中
を通過する距離の差による伝播時間の差により、前記ビ
ームに干渉が生じて感度が低下する。
護板８１は平板であるのに対し、被検査体である高温配
管は筒状である場合には、超音波振動子１１が送受信す
る超音波ビーム７の高温用接触媒体８１中を通過する距
離は、振動子の中央部は短く周縁部で長くなる。さら
に、前記高温用接触媒体８１としては、常温用の接触媒
体に比して沸点が高く粘性の大きな媒体を使わざるを得
ないため、高温用接触媒体８１中での減衰が大きくな
り、超音波探触子の検出感度が低下する。また、接触媒
体中の超音波に伝播速度は前記被検査体である配管中の
それに比してかなり遅くなる。このため前記接触媒体中
を通過する距離の差による伝播時間の差により、前記ビ
ームに干渉が生じて感度が低下する。
【００１４】また、超音波振動子の材料にＰＺＴを使用
すると比較的良好な感度を持つ超音波振動子を得ること
ができる。しかし、キュリー温度が低いため高温用の超
音波振動子として利用することはできない。このためキ
ュリー温度の高いニオブ酸リチウム（ＬiＮbＯ3）が一
般的に用いられるが、ニオブ酸リチウム（ＬiＮbＯ3）
を用いた超音波振動子はＰＺＴに比して感度は低い。さ
らに超音波振動子と保護板の接合法も制限されるため、
高温用超音波振動子の感度は常温用超音波振動子のそれ
に比して低い。
すると比較的良好な感度を持つ超音波振動子を得ること
ができる。しかし、キュリー温度が低いため高温用の超
音波振動子として利用することはできない。このためキ
ュリー温度の高いニオブ酸リチウム（ＬiＮbＯ3）が一
般的に用いられるが、ニオブ酸リチウム（ＬiＮbＯ3）
を用いた超音波振動子はＰＺＴに比して感度は低い。さ
らに超音波振動子と保護板の接合法も制限されるため、
高温用超音波振動子の感度は常温用超音波振動子のそれ
に比して低い。
【００１５】すなわち、高温状態の配管を検査する高温
用超音波振動子においては、超音波振動子自体の感度低
下のほかに、高温状態の円筒状の配管に平板状の超音波
探触子の保護板を接することによる感度低下が加わり、
感度低下は無視できない量になる。
用超音波振動子においては、超音波振動子自体の感度低
下のほかに、高温状態の円筒状の配管に平板状の超音波
探触子の保護板を接することによる感度低下が加わり、
感度低下は無視できない量になる。
【００１６】本発明は前記問題点に鑑みてなされたもの
で、高温下での使用に耐えることができ、また高温下で
の検出感度の低下しない超音波探触子を提供する。
で、高温下での使用に耐えることができ、また高温下で
の検出感度の低下しない超音波探触子を提供する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のような手段を採用した。
解決するために次のような手段を採用した。
【００１８】超音波振動子と、該超音波振動子表面に接
合して前記超音波振動子表面を保護する保護板からな
り、前記保護板を表面に接合した超音波振動子を被検査
体表面に接触して該被検査体を超音波検査する超音波探
触子において、前記保護板と前記振動子はその熱膨張係
数の方向性を一致して接合したことを特徴とする。ま
た、前記超音波振動子において、前記保護板は被検査面
の曲率に合致する曲率を有することを特徴とする。
合して前記超音波振動子表面を保護する保護板からな
り、前記保護板を表面に接合した超音波振動子を被検査
体表面に接触して該被検査体を超音波検査する超音波探
触子において、前記保護板と前記振動子はその熱膨張係
数の方向性を一致して接合したことを特徴とする。ま
た、前記超音波振動子において、前記保護板は被検査面
の曲率に合致する曲率を有することを特徴とする。
【００１９】また、前記超音波振動子において、前記保
護板は該保護板と円筒状の被検査面間に形成される間隙
を充填する遮蔽材を備えたことを特徴とする。また、超
音波振動子と、該超音波振動子表面に接合して前記超音
波振動子表面を保護する保護板からなり、前記保護板を
表面に接合した超音波振動子を被検査体表面に接触して
該被検査体を超音波検査する超音波探触子において、前
記保護板は前記超音波振動子と同材質の結晶からなり、
かつ結晶の方向性を一致して接合したことを特徴とす
る。また、前記超音波振動子において、前記保護板は被
検査面の曲率に合致する曲率を有することを特徴とす
る。また、前記超音波振動子において、前記保護板は該
保護板と円筒状の被検査面間に形成される間隙を充填す
る遮蔽材を備えたことを特徴とする。
護板は該保護板と円筒状の被検査面間に形成される間隙
を充填する遮蔽材を備えたことを特徴とする。また、超
音波振動子と、該超音波振動子表面に接合して前記超音
波振動子表面を保護する保護板からなり、前記保護板を
表面に接合した超音波振動子を被検査体表面に接触して
該被検査体を超音波検査する超音波探触子において、前
記保護板は前記超音波振動子と同材質の結晶からなり、
かつ結晶の方向性を一致して接合したことを特徴とす
る。また、前記超音波振動子において、前記保護板は被
検査面の曲率に合致する曲率を有することを特徴とす
る。また、前記超音波振動子において、前記保護板は該
保護板と円筒状の被検査面間に形成される間隙を充填す
る遮蔽材を備えたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施形態に
かかる超音波探触子を示す図であり、図１（ａ）は平面
図、図１（ｂ）は断面図である。これらの図において、
１は超音波振動子であり、ニオブ酸リチウム（ＬiＮbＯ
3）等の圧電材料で形成する。２は振動子１の表面を保
護する保護板であり、超音波振動子１と同一材料で形成
する。また、超音波振動子１の熱膨張係数と保護板２
は、その熱膨張係数の方向性を一致して接合する。すな
わち、すなわち振動子および保護板の接合面において、
振動子１の熱膨張係数が最大となる方向と、保護板２の
熱膨張係数が最大となる方向を一致させて接合する。ま
た、保護板２の被検査体に接する面側は被検査体である
配管表面の曲率に合致するように、一軸のみ凹型に形成
する。
かかる超音波探触子を示す図であり、図１（ａ）は平面
図、図１（ｂ）は断面図である。これらの図において、
１は超音波振動子であり、ニオブ酸リチウム（ＬiＮbＯ
3）等の圧電材料で形成する。２は振動子１の表面を保
護する保護板であり、超音波振動子１と同一材料で形成
する。また、超音波振動子１の熱膨張係数と保護板２
は、その熱膨張係数の方向性を一致して接合する。すな
わち、すなわち振動子および保護板の接合面において、
振動子１の熱膨張係数が最大となる方向と、保護板２の
熱膨張係数が最大となる方向を一致させて接合する。ま
た、保護板２の被検査体に接する面側は被検査体である
配管表面の曲率に合致するように、一軸のみ凹型に形成
する。
【００２１】３は超音波振動子１のケース、４は超音波
振動子１を駆動する駆動信号および超音波振動子の受信
信号を図示しない超音波探触装置本体に伝送するケーブ
ル、５は超音波探触子であり、超音波探触子５は超音波
振動子１、保護板２、ケース３およびケーブル４からな
る。
振動子１を駆動する駆動信号および超音波振動子の受信
信号を図示しない超音波探触装置本体に伝送するケーブ
ル、５は超音波探触子であり、超音波探触子５は超音波
振動子１、保護板２、ケース３およびケーブル４からな
る。
【００２２】６は被検査体、７は超音波振動子１が放射
した超音波、８は超音波振動子の保護板と被検査体６間
に充填したグリセリン等のペースト状の接触媒体であ
る。
した超音波、８は超音波振動子の保護板と被検査体６間
に充填したグリセリン等のペースト状の接触媒体であ
る。
【００２３】前記探触装置本体からケーブル４を介して
駆動信号、例えば数十ないし数百Ｖの高圧パルスの駆動
信号を供給する。超音波振動子５は前記高圧パルスの駆
動信号を超音波に変換し、保護板２および接触媒体８を
介して被検査体６の一方端から超音波７を被検査体６中
に送信する。被検査体６中を伝播し、被検査体の他方端
で反射した反射波は接触媒体８および保護板２を介して
超音波振動子に入射する。超音波振動子１は入射した前
記超音波を電気信号に変換し、ケーブル４を介して前記
超音波探触装置に送信する。前記超音波探触装置は前記
超音波の送信から受信までに要する時間と前記被検査体
中の超音波の伝播速度から前記被検査体の厚み等を測定
する。
駆動信号、例えば数十ないし数百Ｖの高圧パルスの駆動
信号を供給する。超音波振動子５は前記高圧パルスの駆
動信号を超音波に変換し、保護板２および接触媒体８を
介して被検査体６の一方端から超音波７を被検査体６中
に送信する。被検査体６中を伝播し、被検査体の他方端
で反射した反射波は接触媒体８および保護板２を介して
超音波振動子に入射する。超音波振動子１は入射した前
記超音波を電気信号に変換し、ケーブル４を介して前記
超音波探触装置に送信する。前記超音波探触装置は前記
超音波の送信から受信までに要する時間と前記被検査体
中の超音波の伝播速度から前記被検査体の厚み等を測定
する。
【００２４】前述したように超音波振動子の表面を保護
する保護板を超音波振動子と同一材料で形成し、さらに
超音波振動子１の熱膨張係数と保護板２は、その熱膨張
係数の方向性が一致するように接合する。これにより超
音波振動子と保護板は温度変化に対して常に同一割合で
伸縮するので、振動子に割れが生じることはなく、信頼
性の高い高温用探触子が得られる。
する保護板を超音波振動子と同一材料で形成し、さらに
超音波振動子１の熱膨張係数と保護板２は、その熱膨張
係数の方向性が一致するように接合する。これにより超
音波振動子と保護板は温度変化に対して常に同一割合で
伸縮するので、振動子に割れが生じることはなく、信頼
性の高い高温用探触子が得られる。
【００２５】なお、前記保護板は超音波振動子と同一材
料であることは必要ではなく熱膨張係数が略一致すれば
他の材料でもよい。
料であることは必要ではなく熱膨張係数が略一致すれば
他の材料でもよい。
【００２６】図２ないし図４は保護板２の管状の被検査
体６に接する面を凹型に形成した場合の超音波ビームの
伝播経路を保護板の材質毎に示す図である。
体６に接する面を凹型に形成した場合の超音波ビームの
伝播経路を保護板の材質毎に示す図である。
【００２７】図２は、保護板６中の超音波の音速が被検
査体６中の音速と同程度の場合の超音波ビームの伝播経
路を示す図である。例えば、炭素鋼の配管を検査すると
きに保護板としてステンレス鋼を使用した場合がこれに
相当する。保護板２と被検査体６との界面において屈折
角と入射角が等しくなるので超音波振動子１が発信した
超音波は直進し被検査体の底面で反射し、反射した超音
波のほとんどは超音波振動子１に入射する。このように
保護板を凹型に形成することにより超音波振動子の感度
の低下を抑制することができる。
査体６中の音速と同程度の場合の超音波ビームの伝播経
路を示す図である。例えば、炭素鋼の配管を検査すると
きに保護板としてステンレス鋼を使用した場合がこれに
相当する。保護板２と被検査体６との界面において屈折
角と入射角が等しくなるので超音波振動子１が発信した
超音波は直進し被検査体の底面で反射し、反射した超音
波のほとんどは超音波振動子１に入射する。このように
保護板を凹型に形成することにより超音波振動子の感度
の低下を抑制することができる。
【００２８】図３は、保護板６中の超音波の音速が被検
査体６中の音速よりも速い場合の超音波ビームの伝播経
路を示す図である。例えば、炭素鋼の配管を検査すると
きに保護板としてニオブ酸リチウムを使用した場合がこ
れに相当する。保護板２と被検査体６との界面において
屈折角が入射角より小さくなるように屈折するので超音
波振動子１が発信した超音波ビーム収束する方向に進行
し被検査体の底面で反射し、反射した超音波のほとんど
は超音波振動子１に入射する。このように保護板を凹型
に形成することにより超音波振動子の感度の低下をさら
に抑制することができる。
査体６中の音速よりも速い場合の超音波ビームの伝播経
路を示す図である。例えば、炭素鋼の配管を検査すると
きに保護板としてニオブ酸リチウムを使用した場合がこ
れに相当する。保護板２と被検査体６との界面において
屈折角が入射角より小さくなるように屈折するので超音
波振動子１が発信した超音波ビーム収束する方向に進行
し被検査体の底面で反射し、反射した超音波のほとんど
は超音波振動子１に入射する。このように保護板を凹型
に形成することにより超音波振動子の感度の低下をさら
に抑制することができる。
【００２９】図４は、保護板６中の超音波の音速が被検
査体６中の音速よりも遅い場合の超音波ビームの伝播経
路を示す図である。例えば、炭素鋼の配管を検査すると
きに保護板としてポリスチレンおよびアクリル等のシュ
ー材またはベークライトを使用した場合がこれに相当す
る。保護板２と被検査体６との界面において屈折角が入
射角より大きくなるように屈折するので超音波振動子１
が発信した超音波ビームを拡散する方向に進行し被検査
体の底面で反射する。しかしこの場合は反射した超音波
の小部分が超音波振動子１に入射するのみであり、超音
波振動子の感度の低下を抑制することはできない。
査体６中の音速よりも遅い場合の超音波ビームの伝播経
路を示す図である。例えば、炭素鋼の配管を検査すると
きに保護板としてポリスチレンおよびアクリル等のシュ
ー材またはベークライトを使用した場合がこれに相当す
る。保護板２と被検査体６との界面において屈折角が入
射角より大きくなるように屈折するので超音波振動子１
が発信した超音波ビームを拡散する方向に進行し被検査
体の底面で反射する。しかしこの場合は反射した超音波
の小部分が超音波振動子１に入射するのみであり、超音
波振動子の感度の低下を抑制することはできない。
【００３０】すなわち、保護板６の材質はニオブ酸リチ
ウムおよびステンレス鋼が望ましく、ニオブ酸リチウム
が特に望ましいことが分かる。
ウムおよびステンレス鋼が望ましく、ニオブ酸リチウム
が特に望ましいことが分かる。
【００３１】図５は、本発明の第２の実施形態にかかる
超音波探触子を示す図であり、図５（ａ）は平面図、図
５（ｂ）は断面図である。これらの図において、１ａは
超音波振動子であり、超音波振動子１ａの被検査体側の
面は凹型に形成してある。２ａ保護板であり、保護板２
はその一方の面を前記超音波振動子１ａに接合するとと
もに、他方の管状の被検査体に接する面は凹型に形成し
てある。なお、図において図１に示される部分と同一部
分については同一符号を付してその説明を省略する。
超音波探触子を示す図であり、図５（ａ）は平面図、図
５（ｂ）は断面図である。これらの図において、１ａは
超音波振動子であり、超音波振動子１ａの被検査体側の
面は凹型に形成してある。２ａ保護板であり、保護板２
はその一方の面を前記超音波振動子１ａに接合するとと
もに、他方の管状の被検査体に接する面は凹型に形成し
てある。なお、図において図１に示される部分と同一部
分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３２】本実施形態においては、保護板２ａと管状
の被検査体間に接触媒体の層を均一に形成することがで
きる。また、保護板の厚みを均一に形成することができ
る。すなわち、接触媒体を通過する超音波の伝播距離お
よび保護板を通過する超音波の伝播距離をそれぞれ均一
に形成することができる。
の被検査体間に接触媒体の層を均一に形成することがで
きる。また、保護板の厚みを均一に形成することができ
る。すなわち、接触媒体を通過する超音波の伝播距離お
よび保護板を通過する超音波の伝播距離をそれぞれ均一
に形成することができる。
【００３３】したがって、振動子の各表面で送受信する
超音波の伝播時間をそろえることができ、超音波探触子
の感度低下をより一層抑制することができる。
超音波の伝播時間をそろえることができ、超音波探触子
の感度低下をより一層抑制することができる。
【００３４】図６は、本発明の第３の実施形態にかかる
超音波探触子を示す図であり、図６（ａ）は平面図、図
６（ｂ）は断面図である。これらの図において、１ｂは
超音波振動子であり、超音波振動子１ｂは被検査体であ
る配管の軸方向に縦長に形成し、その縦横比は約３：１
である。２ｂは円盤状の保護板である。なお、図におい
て図１に示される部分と同一部分については同一符号を
付してその説明を省略する。
超音波探触子を示す図であり、図６（ａ）は平面図、図
６（ｂ）は断面図である。これらの図において、１ｂは
超音波振動子であり、超音波振動子１ｂは被検査体であ
る配管の軸方向に縦長に形成し、その縦横比は約３：１
である。２ｂは円盤状の保護板である。なお、図におい
て図１に示される部分と同一部分については同一符号を
付してその説明を省略する。
【００３５】発明者等の実験によると、沸騰水型原子力
発電プラント（ＢＷＲ）の一次冷却水循環系（ＰＬＲ
系）配管によく用いられる呼び径１２Ｂ（外径１２イン
チ）の配管表面と平面状の保護板が実質的に接触してい
る幅は約１ｍｍであった。一方、現段階では長辺が３ｍ
ｍ以上の高温用の振動子を製作することは困難である。
発電プラント（ＢＷＲ）の一次冷却水循環系（ＰＬＲ
系）配管によく用いられる呼び径１２Ｂ（外径１２イン
チ）の配管表面と平面状の保護板が実質的に接触してい
る幅は約１ｍｍであった。一方、現段階では長辺が３ｍ
ｍ以上の高温用の振動子を製作することは困難である。
【００３６】このようにして形成した縦横比が３以上の
振動子を用い、該振動子の長辺を配管の軸方向に向けて
配置すると、保護板が実質的に接触しない部分に超音波
が発信されることを抑制できる。したがって超音波の干
渉を防止することができ検出感度の低下を防止すること
ができる。
振動子を用い、該振動子の長辺を配管の軸方向に向けて
配置すると、保護板が実質的に接触しない部分に超音波
が発信されることを抑制できる。したがって超音波の干
渉を防止することができ検出感度の低下を防止すること
ができる。
【００３７】本実施形態においては、平板状の保護板を
使用するため、保護板の製作が簡単である。また、保護
板２ｂの形状を振動子１ｂ同様に縦長とすることもでき
る。
使用するため、保護板の製作が簡単である。また、保護
板２ｂの形状を振動子１ｂ同様に縦長とすることもでき
る。
【００３８】図７は、本発明の第４の実施形態にかかる
超音波探触子を示す図であり、図７（ａ）は平面図、図
７（ｂ）は断面図である。これらの図において、９は上
面に超音波探触子５を回転可能に装着し、下面に管状の
被検査体表面を装着した遮蔽材である。遮蔽材９は被検
査体である配管の軸方向に沿った縦長の貫通孔を備え
る。
超音波探触子を示す図であり、図７（ａ）は平面図、図
７（ｂ）は断面図である。これらの図において、９は上
面に超音波探触子５を回転可能に装着し、下面に管状の
被検査体表面を装着した遮蔽材である。遮蔽材９は被検
査体である配管の軸方向に沿った縦長の貫通孔を備え
る。
【００３９】前記遮蔽体に装着した超音波振動子１は前
記貫通孔を介して前記配管と接触することができる。し
たがって、超音波振動子１が発信する超音波は前記貫通
孔を通してのみ前記被検査体に入射することが可能であ
り、これによって超音波の干渉を防止して、検出感度の
低下を防止することができる。
記貫通孔を介して前記配管と接触することができる。し
たがって、超音波振動子１が発信する超音波は前記貫通
孔を通してのみ前記被検査体に入射することが可能であ
り、これによって超音波の干渉を防止して、検出感度の
低下を防止することができる。
【００４０】また、前記超音波探触子を９０度回転させ
ることにより、振動面の直交する超音波をそれぞれ被検
査体に送信して、被検査体の残留応力、組織の劣化等を
測定することができる。
ることにより、振動面の直交する超音波をそれぞれ被検
査体に送信して、被検査体の残留応力、組織の劣化等を
測定することができる。
【００４１】以上の説明では、高温状態の配管等の被検
査体を検査する高温用超音波探触子について説明した
が、常温状態および低温状態の被検査体を検査する常温
用および低温用の超音波探触子においても、超音波振動
子と保護板を高温で接合する際の歪みや使用環境下での
温度変化による歪みを回避することができる。
査体を検査する高温用超音波探触子について説明した
が、常温状態および低温状態の被検査体を検査する常温
用および低温用の超音波探触子においても、超音波振動
子と保護板を高温で接合する際の歪みや使用環境下での
温度変化による歪みを回避することができる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
温下での使用に耐えることができ、また高温下での検出
感度の低下しない超音波探触子を得ることができる。
温下での使用に耐えることができ、また高温下での検出
感度の低下しない超音波探触子を得ることができる。
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる超音波探触子
を示す図である。
を示す図である。
【図２】超音波ビームの伝播経路を示す図である。
【図３】超音波ビームの伝播経路を示す図である。
【図４】超音波ビームの伝播経路を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる超音波探触子
を示す図である。
を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態にかかる超音波探触子
を示す図である。
を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態にかかる超音波探触子
を示す図である。
を示す図である。
【図８】従来の超音波探触子を示す図である。
【図９】従来の高温用超音波探触子を示す図である。
【図１０】超音波振動子と保護板の接合による割れを説
明する図である。
明する図である。
１，１ａ，１ｂ 超音波振動子 ２，２ａ，２ｂ 保護板 ３ 超音波振動子のケース ４ ケーブル ５ 超音波探触子 ６ 被検査体 ７ 超音波 ８ 接触媒体 ９ 遮蔽材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永島 良明 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 河野 尚幸 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 高橋 文信 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 Ｆターム(参考） 2G047 AB01 BC11 CA01 GA09 GB11 GB30 GB35
Claims (6)
- 【請求項１】 超音波振動子と、 該超音波振動子表面に接合して前記超音波振動子表面を
保護する保護板からなり、 前記保護板を表面に接合した超音波振動子を被検査体表
面に接触して該被検査体を超音波検査する超音波探触子
において、 前記保護板と前記振動子はその熱膨張係数の方向性を一
致して接合したことを特徴とする超音波探触子。 - 【請求項２】請求項１の記載において、 前記保護板は被検査面の曲率に合致する曲率を有するこ
とを特徴とする超音波探触子。 - 【請求項３】 請求項１の記載において、 前記保護板は該保護板と円筒状の被検査面間に形成され
る間隙を充填する遮蔽材を備えたことを特徴とする超音
波探触子。 - 【請求項４】 超音波振動子と、 該超音波振動子表面に接合して前記超音波振動子表面を
保護する保護板からなり、 前記保護板を表面に接合した超音波振動子を被検査体表
面に接触して該被検査体を超音波検査する超音波探触子
において、 前記保護板は前記超音波振動子と同材質の結晶からな
り、かつ結晶の方向性を一致して接合したことを特徴と
する超音波探触子。 - 【請求項５】 請求項４の記載において、 前記保護板は被検査面の曲率に合致する曲率を有するこ
とを特徴とする超音波探触子。 - 【請求項６】 請求項４の記載において、 前記保護板は該保護板と円筒状の被検査面間に形成され
る間隙を充填する遮蔽材を備えたことを特徴とする超音
波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13679199A JP3707957B2 (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13679199A JP3707957B2 (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000329755A true JP2000329755A (ja) | 2000-11-30 |
| JP3707957B2 JP3707957B2 (ja) | 2005-10-19 |
Family
ID=15183611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13679199A Expired - Fee Related JP3707957B2 (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 超音波探触子 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3707957B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007232525A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Jfe Steel Kk | 超音波によるスポット溶接部の評価方法及び装置 |
| JP2010060476A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Sumiju Shiken Kensa Kk | 配管の検査方法 |
| JP2016524495A (ja) * | 2013-05-24 | 2016-08-18 | フジフィルム ソノサイト インコーポレイテッド | 高周波超音波プローブ |
| JP2019152598A (ja) * | 2018-03-06 | 2019-09-12 | 株式会社神戸製鋼所 | 超音波探傷用探触子 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5266386A (en) * | 1975-11-28 | 1977-06-01 | Fujitsu Ltd | Production of ultra-sonic oscillator |
| JPS54160194U (ja) * | 1978-04-28 | 1979-11-08 | ||
| JPH0159860U (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-14 | ||
| JPH03273107A (ja) * | 1990-03-23 | 1991-12-04 | Osaka Gas Co Ltd | 超音波測定装置の探触子ホルダーのシュー |
| JPH0628879Y2 (ja) * | 1986-10-28 | 1994-08-03 | 京セラ株式会社 | 振動子 |
| JPH08313496A (ja) * | 1995-05-19 | 1996-11-29 | Yoshio Udagawa | 超音波探触子 |
-
1999
- 1999-05-18 JP JP13679199A patent/JP3707957B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
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| JP2007232525A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Jfe Steel Kk | 超音波によるスポット溶接部の評価方法及び装置 |
| JP4728838B2 (ja) * | 2006-02-28 | 2011-07-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 超音波によるスポット溶接部の評価方法及び装置 |
| JP2010060476A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Sumiju Shiken Kensa Kk | 配管の検査方法 |
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| JP2019152598A (ja) * | 2018-03-06 | 2019-09-12 | 株式会社神戸製鋼所 | 超音波探傷用探触子 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3707957B2 (ja) | 2005-10-19 |
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