JP2006284486A - 超音波探触子、及び超音波探触子用軟質遅延材 - Google Patents

Abstract

【課題】たとえ被検体の表面に粗さや凹凸や曲率があったとしても、探傷作業能率を低下することなく、高い精度で被検体に対する超音波探傷を実施する。
【解決手段】被検体１５に対向する開口５，１３を有する筐体３，１２内に、被検体に対して超音波を送受信する振動子７と、一方面が開口を介して被検体に対向し他方面に振動子が取付けられ、送受信される超音波を伝搬する遅延材２３，２５とを収納した超音波探触子２１，２２において、遅延材の被検体に対向する面に、被検体に対向する面が開口より被検体側に露出する厚みを有し、遅延材より柔らかい材質で形成された軟質遅延材２４，２６を接着する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検体の表面又は内部に存在するきずを超音波を用いて検出するための超音波探触子、及びこの超音波探触子に用いる超音波探触子用軟質遅延材に関する。

一般的に、鉄等の被検体の表面又は内部に存在するきずを超音波を用いて検出する超音波探傷に用いる超音波探触子は、大きく分けて、図９（ａ）（ｂ）に示す斜角探触子１と、図１０（ａ）（ｂ）に示す垂直探触子２とがある。

図９（ａ）（ｂ）に示す斜角探触子１においては、金属材料で箱型に形成された筐体３の上面に設けられた傾斜部に信号端子４が取付けられている。筐体３内には、例えばアクリル樹脂のくさび遅延材６が収納されている。このくさび遅延材６の下面６ａは、筐体３の下端開口５を介して、図示しない被検体の表面に対向している。くさび遅延材６の傾斜面６ｂには、例えば水晶、チタン酸バリウム系磁器、セラミック等の圧電材料で形成された振動子７が貼付けられている。振動子７の一方面はリード線８を介して信号端子４の陽極１０へ接続され、振動子７の他方面はリード線９を介して信号端子４の接地極１１へ接続されている。

このような構成の斜角探触子１において、超音波探傷器から、例えば繰返し周波数５００Hzのパルス信号を信号端子４を介して振動子７に印加すると、振動子７から、振動子７の厚みで定まる例えば振動周波数５ＭHzを有した繰返し周波数５００Hzの超音波パルスが、くさび遅延材６へ入射され、くさび遅延材６の下面６ａから指定された屈折角θで被検体内へ入射する。被検体内を伝搬しているに超音波パルスがきず（欠陥）に当接すると、超音波パルスはこのきずで反射され、きずエコーとして、元来た経路を逆進して、くさび遅延材６を介して振動子７へ入力される。振動子７はこのきずエコーを電気信号のきずエコー信号に変換して、超音波探傷器へ送信する。超音波探傷器はきずエコー信号とパルス信号とに基づいてきずの位置と規模とを算出する。

一方、図１０（ａ）（ｂ）に示す垂直探触子２においては、筐体１２の上面に信号端子４が取付けられている。筐体内１２には、例えばアクリル樹脂の平板遅延材１４が収納されている。この平板遅延材１４の下面１４ａは、筐体１２の下端開口１３を介して、図示しない被検体の表面に対向している。平板遅延材１４の上面１４ｂには振動子７が貼付けられている。振動子７の一方面はリード線８を介して信号端子４の陽極１０へ接続され、振動子７の他方面はリード線９を介して信号端子４の接地極１１へ接続されている。

このような構成の垂直探触子２において、超音波探傷器から前述したパルス信号を信号端子４を介して振動子７に印加すると、振動子７から、印加されたパルス信号に対応した超音波パルスが、平板遅延材１４へ入射され、平板遅延材１４の下面１４ａから垂直（屈折角θ＝０）に被検体内へ入射する。

しかしながら、上述した斜角探触子１及び垂直探触子２においてもまだ解消すべき次のような課題があった。

すなわち、垂直探触子１及び垂直探触子２において、振動子７と被検体との間には、振動子７と鉄等の被検体と間で超音波が効率的に伝搬するように、両者の間に、音響インピーダンスのマッチングを図る目的で、くさび遅延材６、平板遅延材１４が介挿されている。なお、くさび遅延材６は超音波を指定された屈折角θで被検体に入射させる機能が付加される。したがって、各遅延材６、１４は各振動子７から入射した超音波を抑制したり、遅延させるダンパ機能を有する。

このような音響インピーダンスマッチング機能を保持する必要上、各遅延材６、１４は、例えばセラミック等の硬質の振動子７と同様に硬質の材料である例えばアクリル樹脂で形成されている。したがって、垂直探触子１及び垂直探触子２における、被検体に接触する下面６ａ、１４ａの表面も硬質の材料面が露出している。

その結果、図１１（ａ）に示すように、被検体１５の表面１５ａが粗い場合は、表面１５ａと遅延材６、１４の下面６ａ、１４ａとの間に隙間が生じて、超音波が効率的に伝搬できない事態となる。

従来、このような問題を解消するために、被検体１５の表面（探傷面）１５ａと遅延材６、１４の下面６ａ、１４ａとの間に液体の接触媒質を挟み良好な音響結合を得るようにしていた。

しかしながら、通常の液体の接触媒質で対応できる被検体１５の表面（探傷面）１５ａの凹凸、粗さには限界があるので、限界を超える凹凸、粗さが存在すると、密着性に欠け、感度低下は避けられなかった。この対処技術としては作業性を犠牲にして音響インピーダンスの高い液体の接触媒質を使用することしか方法がなかった。

また、図１１（ｂ）に示すように、管、丸棒等の表面（探傷面）１５ａが曲率を有する被検体１５の場合、斜角探触子１及び垂直探触子２における平坦な下面６ａ、１４ａと被検体１５の表面（探傷面）１５ａとの接触が線接触状態になり、超音波の伝達面が極めて小さくなり超音波の伝達効率が下がって、感度低下を起こす。

これを防止するためには、斜角探触子１のクサビ遅延材６の下面６ａ又は垂直探触子２の平板遅延材１４の下面１４ａを被検体１５の表面（探傷面）１５ａの曲率に合ように加工し、接触面積を広くする必要がある。しかし、このように、クサビ遅延材６、平板遅延材１４の下面６ａ、１４ａを被検体１５の表面（探傷面）１５ａの曲率に合ように加工すると、この斜角探触子１、垂直探触子２を他の被検体１５に適用できない問題が生じて現実的でない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、たとえ被検体の表面の粗さや凹凸が大きかったとしても、さらに、たとえ被検体の表面が曲率を有していたとしても、液体の接触媒質を使用することなく、探傷作業能率を低下することなく、高い精度で被検体に対する超音波探傷を実施できる超音波探触子、及び超音波探触子用軟質遅延材を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、被検体に対向する開口を有する筐体内に、被検体に対して超音波を送受信する振動子と、一方面が開口を介して被検体に対向し他方面に振動子が取付けられ、送受信される超音波を伝搬する遅延材とを収納した超音波探触子において、遅延材の被検体に対向する面に、被検体に対向する面が開口より被検体側に露出する厚みを有し、遅延材より柔らかい材質で形成された軟質遅延材を接着している。

このように構成された超音波探触子においては、遅延材の被検体に対向する面に、この遅延材より柔らかい材質で形成された軟質遅延材が接着されている。したがって、たとえ被検体の表面の粗さや凹凸が大きかったとしても、また、被検体の表面が曲率を有していたとしても、超音波探触子を被検体の表面に押し当てることによって、被検体の表面の粗さ、凹凸、曲率を軟質遅延材が変形することによって、この表面の粗さ、凹凸、曲率を吸収している。

その結果、たとえ、液体の接触媒質を使用しなかったとしても、被検体の表面と軟質遅延材との間に隙間が生じることなく、超音波が効率的に伝搬され、探傷作業能率を低下することなく、高い精度で被検体に対する超音波探傷を実施できる。

また、別の発明は、上述した発明の超音波探触子における軟質遅延材の被検体に対向する面に軟質遅延材より高い耐摩耗性を有した高分子保護膜を貼付けている。

被検体における広範囲に亘って探傷を実施する場合は、超音波探触子を被検体の表面に押し当てた状態で、超音波探触子の位置を移動させる。この場合、軟質遅延材の下面と被検体の粗い表面との間で摺動が生じ、軟質遅延材が摩耗する。さらに、超音波探触子の位置移動が円滑に実行されない。そこで、軟質遅延材の被検体に対向する面に軟質遅延材より高い耐摩耗性を有した高分子保護膜を貼付けることによって、軟質遅延材が摩耗することを未然に防止でき、かつ探傷作業能率を向上できる。

また、別の発明は、上述した発明の超音波探触子において、筐体の被検体方向への付勢に応じて前記軟質遅延材が圧縮された状態において、遅延材と被検体との距離を固定するためのストッパー部を、筐体の開口の周縁に形成している。

また、別の発明は、上述した発明の超音波探触子において、筐体の被検体方向への付勢に応じて軟質遅延材が圧縮された状態において、遅延材と被検体との距離を固定するための環状のストッパー治具を、筐体の開口の外周縁に取付けている。

超音波探触子を用いて被検体内に存在するきずの位置（深さｄ、表面位置（Ｘ、Ｙ））を正確に求めるには、超音波探触子内における超音波の伝搬経路を正確に決定する必要がある。そのために、探傷期間中において、遅延材と被検体との距離を一定値（固定値）に維持する必要がある。よって、軟質遅延材が圧縮された状態において、遅延材と被検体との距離を固定するためのストッパー部又は環状のストッパー治具の存在により、被検体内に存在するきずの位置（深さｄ、表面位置（Ｘ、Ｙ））を正確に求めることが可能となる。

また、別の発明は、上述した発明の超音波探触子に用いられる超音波探触子用軟質遅延材である。すなわち、本発明の超音波探触子用軟質遅延材は、被検体に対して超音波を送受信する振動子と、被検体と振動子との間に介挿され超音波を伝搬する遅延材とを筐体内に収納した超音波探触子に用いられ、遅延材の被検体に対向する面に接着され、遅延材より柔らかい材質で形成されている。

このような超音波探触子用軟質遅延材を超音波探触子に用いることによって、探傷作業能率を低下することなく、高い精度で被検体に対する超音波探傷を実施できる。

本発明においては、他方面に振動子が取付けられた遅延材の被検体に対向する面に、この遅延材より柔らかい材質で形成された軟質遅延材を接着している。

したがって、超音波探触子を被検体の表面に押し当てることによって、被検体の表面の粗さ、凹凸、曲率を軟質遅延材で吸収でき、被検体の表面と軟質遅延材との間に隙間が生じることなく、超音波が効率的に伝搬され、探傷作業能率を低下することなく、高い精度で被検体に対する超音波探傷を実施できる。

以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。

（第１実施形態）
図１（ａ）、図１（ｂ）はそれぞれ本発明の第１実施形態に係わる超音波探触子としての斜角探触子２１及び垂直探触子２２の概略構成を示す断面図である。図９（ｂ）、図１０（ｂ）に示す従来の斜角探触子１及び垂直探触子２と同一部分には、同一符号を付して重複する詳細説明を省略する。なお、外観図は図９（ａ）、図１０（ａ）に示す従来の外観図とほぼ同じであるので、説明を省略する。

図１（ａ）の第１実施形態の斜角探触子２１において、筐体３の上面に設けられた傾斜部に信号端子４が取付けられている。筐体３内には、硬質材料で形成されたくさび遅延材２３が収納されている。このくさび遅延材２３の下面２３ａの上下位置は筐体３の下端開口５に一致している。くさび遅延材２３の傾斜面２３ｂには、例えば水晶、チタン酸バリウム系磁器、セラミック等の圧電材料で形成された振動子７が貼付けられている。振動子７の一方面はリード線８を介して信号端子４の陽極１０へ接続され、振動子７の他方面はリード線９を介して信号端子４の接地極１１へ接続されている。

ここで、振動子７が貼付けられているくさび遅延材２３は、例えば、超音波の透過性に優れた、アクリル樹脂、ポリシチレン、ポリイミド、ポリイアミド、ポリエーテルイミド等の、振動子７と音響インピーダンスがほほ整合している硬質材料で形成されている。

そして、この第１実施形態においては、くさび遅延材２３の下面２３ａに、厚さＤの軟質遅延材２４が接着剤で接着されている。この軟質遅延材２４の下面２４ａが図２に示す被検体１５の表面１５ａに対向する。

この軟質遅延材２４は、上述したくさび遅延材２３の材質より柔らかく、かつくさび遅延材２３の材質との接着性に優れ、さらに超音波の透過性に優れた、針入度５以上の軟質度を有した、ゲル剤、軟質シリコンゴム、軟質ゴム等の軟質高分子材料で形成されている。

このように構成された第１実施形態の斜角探触子２１において、超音波探傷器から、例えば繰返し周波数５００Hzのパルス信号を信号端子４を介して振動子７に印加すると、振動子７から、振動子７の厚みで定まる例えば振動周波数５ＭHzを有した繰返し周波数５００Hzの超音波パルスが、くさび遅延材２３へ入射され、くさび遅延材２３の下面２３ａから軟質遅延剤２４へ入射し、さらに軟質遅延剤２４の下面２４ａから被検体１５の表面１５ａを介して被検体１５内へ入射する。

被検体１５内を伝搬しているに超音波パルスがきず（欠陥）に衝突すると、超音波パルスはこのきずで反射され、きずエコーとして、元来た経路を逆進して、くさび遅延材２３を介して振動子７へ入力される。振動子７はこのきずエコーを電気信号のきずエコー信号に変換して、超音波探傷器へ送信する。超音波探傷器はきずエコー信号とパルス信号とに基づいてきずの位置と規模とを算出する。

また、図１（ｂ）の第１実施形態の垂直探触子２２において、筐体１２の上面に信号端子４が取付けられている。筐体内１２には、斜角探触子２１のくさび遅延材２３と同一材料で形成された平板遅延材２５が収納されている。この平板遅延材２５の下面２５ａの上下位置は筐体１２の下端開口１３に一致している。平板遅延材２５の上面２５ｂには振動子７が貼付けられている。振動子７の一方面はリード線８を介して信号端子４の陽極１０へ接続され、振動子７の他方面はリード線９を介して信号端子４の接地極１１へ接続されている。そして、この平板遅延材２５の下面２５ａに、斜角探触子２１の軟質遅延材２４と同一材料で形成された厚さＤの軟質遅延材２６が接着剤で接着されている。この軟質遅延材２６の下面２６ａが図２に示す被検体１５の表面１５ａに対向する。

このような構成の垂直探触子２２において、超音波探傷器から前述したパルス信号を信号端子４を介して振動子７に印加すると、振動子７から、印加されたパルス信号に対応した超音波パルスが、平板遅延材２５へ垂直に入射され、平板遅延材２５の下面２５ａ、軟質遅延材２６、軟質遅延材２６の下面２６ａから垂直（屈折角θ＝０）に被検体１５内へ入射する。

このように構成された第１実施形態の斜角探触子２１及び垂直探触子２２においては、くさび遅延材２３の下面２３ａ、平板遅延材２５の下面２５ａに、この遅延材２３、２５より柔らかい材質で形成された軟質遅延材２４、２６が接着されている。

したがって、図２に示すように、たとえ被検体１５の表面１５ａの粗さや凹凸が大きかったとしても、また、図３に示すように、被検体１５の表面１５ａが曲率を有していたとしても、その表面１５ａの変動の大きさが軟質遅延材２４、２６の厚さＤ以内の場合は、斜角探触子２１、垂直探触子２２を被検体１５の表面１５ａに押し当てることによって、被検体１５の表面１５ａの粗さ、凹凸、曲率を軟質遅延材２４、２６が変形することによって、この表面１５ａの粗さ、凹凸、曲率を吸収している。

その結果、たとえ、液体の接触媒質を使用しなかったとしても、被検体１５の表面１５ａと軟質遅延材２４、２６との間に隙間が生じることなく、超音波が効率的に伝搬され、探傷作業能率を低下することなく、高い精度で被検体１５に対する超音波探傷を実施できる。

特に、軟質遅延材２４、２６として、くさび遅延材２３、平板遅延材２５のアクリル樹脂、ポリシチレン、ポリイミド、ポリイアミド、ポリエーテルイミド等の硬質材料に対して、接着性に優れ、さらに超音波の透過性に優れた、針入度５以上の軟質度を有した、ゲル剤、軟質シリコンゴム、軟質ゴム等の軟質高分子材料を採用しているので、くさび遅延材２３、平板遅延材２５から被検体１５に至る超音波の伝搬をより効率的に実施できる。

（第２実施形態）
図４（ａ）、図４（ｂ）はそれぞれ本発明の第２実施形態に係わる超音波探触子としての斜角探触子２１ａ及び垂直探触子２２ａの概略構成を示す断面図である。図１（ａ）、図１（ｂ）に示す第１実施形態の斜角探触子２１及び垂直探触子２２と同一部分には、同一符号を付して重複する詳細説明を省略する。なお、外観図は図９（ａ）、図１０（ａ）に示す従来の外観図とほぼ同じであるので、説明を省略する。

この第２実施形態の斜角探触子２１ａにおいては、図４（ａ）に示すように、軟質遅延材２４の下面２４ａに、この軟質遅延材２４より高い耐摩耗性を有した高分子保護膜２７を貼付けている。具体的には、この高い耐摩耗性を有した高分子保護膜２７として、テトロン系フイルム、ポリイミド系フイルムを採用している。

また、この第２実施形態の垂直探触子２２ａにおいては、図４（ｂ）に示すように、軟質遅延材２６の下面２６ａに、この軟質遅延材２６より高い耐摩耗性を有した高分子保護膜２８を貼付けている。具体的には、この高分子保護膜２８として、テトロン系フイルム、ポリイミド系フイルムを採用している。

次に、このように構成された第２実施形態の斜角探触子２１ａ及び垂直探触子２２ａの特徴を説明する。

被検体１５における広範囲に亘って探傷を実施する場合は、斜角探触子２１ａ又は垂直探触子２２ａを被検体１５の表面１５ａに押し当てた状態で、この斜角探触子２１ａ又は垂直探触子２２ａの位置を移動させる必要がある。

この場合、軟質遅延材２４、２６の下面２４ａ、２６ａと被検体１５の粗い表面１５ａとの間で摺動摩擦が生じ、柔らかい材料で形成された軟質遅延材２４、２６が摩耗する。さらに、斜角探触子２１ａ又は垂直探触子２２ａの被検体１５の表面１５ａ上の位置移動が円滑に実行されない。

そこで、斜角探触子２１ａ及び垂直探触子２２ａの被検体１５に対向する面に軟質遅延材２４、２６より高い耐摩耗性を有した高分子保護膜２７、２８を貼付けることによって、軟質遅延材２４、２６が摩耗することを未然に防止でき、かつ探傷作業能率を向上できる。

（第３実施形態）
図５（ａ）、図５（ｂ）はそれぞれ本発明の第３実施形態に係わる超音波探触子としての斜角探触子２１ｂ及び垂直探触子２２ｂの概略構成を示す断面図であり、図５（ｃ）、図５（ｄ）はそれぞれ斜角探触子２１ｂ及び垂直探触子２２ｂの外観図である。図４（ａ）、図４（ｂ）に示す第２実施形態の斜角探触子２１ａ及び垂直探触子２２ａと同一部分には、同一符号を付して重複する詳細説明を省略する。

この第３実施形態の斜角探触子２１ｂにおいては、くさび遅延材２３の下面２３ａの上下方向位置は、筐体３の下端開口５から距離Ｈだけ上方位置である。くさび遅延材２３の下面２３ａには、厚さＤ（Ｄ＞Ｈ）の軟質遅延材２４が接着され、この軟質遅延材２４の下面２４ａには、高分子保護膜２７が貼付けられている。

高分子保護膜２７の膜厚を無視すれば、軟質遅延材２４は筐体３の下端開口５から距離（Ｄ―Ｈ）だけ下方、すなわち被検体１５側へ突出している。したがって、この斜角探触子２１ｂを被検体１５の表面１５ａに押付けると、図８に示すように、軟質遅延材２４は、下端開口５であるストッパー部２９が被検体１５の表面１５ａに当接するまで圧縮される。すなわち、筐体３の下端開口５の周縁に形成されたストッパー部２９は、斜角探触子２１ｂを被検体１５方向への付勢に応じて軟質遅延材２４が圧縮された状態において、くさび遅延材２３の下面２３ａと被検体１５の表面１５ａとの距離をＨに固定する機能を有する。

また、この第３実施形態の垂直探触子２２ｂにおいても、平板遅延材２５の下面２５ａの上下方向位置は、筐体１２の下端開口１３から距離Ｈだけ上方位置である。平板遅延材２５の下面２５ａには、厚さＤ（Ｄ＞Ｈ）の軟質遅延材２６が接着され、この軟質遅延材２６の下面２６ａには、高分子保護膜２８が貼付けられている。

したがって、斜角探触子２１ｂと同様に、筐体１２の下端開口１３の周縁に形成されたストッパー部３０は、垂直探触子２２ｂを被検体１５方向への付勢に応じて軟質遅延材２６が圧縮された状態において、平板遅延材２５の下面２５ａと被検体１５の表面１５ａとの距離をＨに固定する機能を有する。

（第４実施形態）
図６（ａ）、図６（ｂ）はそれぞれ本発明の第４実施形態に係わる超音波探触子としての斜角探触子２１ｃ及び垂直探触子２２ｃの概略構成を示す断面図であり、図６（ｃ）、図５（ｄ）はそれぞれ斜角探触子２１ｃ及び垂直探触子２２ｃの外観図である。図５（ａ）〜図５（ｄ）に示す第３実施形態の斜角探触子２１ｂ及び垂直探触子２２ｂと同一部分には、同一符号を付して重複する詳細説明を省略する。

この第４実施形態の斜角探触子２１ｃにおいては、くさび遅延材２３の下面２３ａの上下方向位置は、筐体３の下端開口５の上下位置である。くさび遅延材２３の下面２３ａには、厚さＤの軟質遅延材２４が接着され、この軟質遅延材２４の下面２４ａには、高分子保護膜２７が貼付けられている。筐体３の側面の下端開口５近傍には、環状の凸部３１が形成されており、筐体３の側面の下端開口５近傍に図６（ｅ）に示す環状のストッパー治具３２が挿入されている。環状のストッパー治具３２の上端は環状の凸部３１の下端に当接している。そして、この環状のストッパー治具３２を装着した状態で、環状のストッパー治具３２の下端は筐体３の側面の下端開口５から距離Ｈだけ下方位置である。

高分子保護膜２７の膜厚を無視すれば、軟質遅延材２４は環状のストッパー治具３２の下端から距離（Ｄ―Ｈ）だけ下方、すなわち被検体１５側へ突出している。したがって、この斜角探触子２１ｃを被検体１５の表面１５ａに押付けると、軟質遅延材２４は、環状のストッパー治具３２が被検体１５の表面１５ａに当接するまで圧縮される。すなわち、筐体３の下端開口５の周縁に装着されたストッパー治具３２は、斜角探触子２１ｃを被検体１５方向への付勢に応じて軟質遅延材２４が圧縮された状態において、くさび遅延材２３の下面２３ａと被検体１５の表面１５ａとの距離をＨに固定する機能を有する。

また、第４実施形態の垂直探触子２２ｃにおいては、平板遅延材２５の下面２５ａの上下方向位置は、筐体１２の下端開口１３の上下位置である。平板遅延材２５の下面２５ａには、厚さＤの軟質遅延材２６が接着され、この軟質遅延材２６の下面２６ａには、高分子保護膜２８が貼付けられている。筐体１２の側面の下端開口１３近傍には、環状の凸部３３が形成されており、筐体１２の側面の下端開口１３近傍に環状のストッパー治具３４が挿入されている。環状のストッパー治具３４の上端は環状の凸部３３の下端に当接している。そして、この環状のストッパー治具３４を装着した状態で、環状のストッパー治具３４の下端は筐体１２の側面の下端開口１３から距離Ｈだけ下方位置である。

高分子保護膜２８の膜厚を無視すれば、軟質遅延材２６は環状のストッパー治具３４の下端から距離（Ｄ―Ｈ）だけ下方、すなわち被検体１５側へ突出している。

次に、このように構成された第３、第４実施形態の斜角探触子２１ｂ、２１ｃ及び垂直探触子２２ｂ、２２ｃの特徴を説明する。

斜角探触子２１ｂ、２１ｃ及び垂直探触子２２ｂ、２２ｃにおいては、柔らかい軟質遅延材２４、２６が、ストッパー部２９、３０、ストッパー治具３２、３４の下端より距離（Ｄ―Ｈ）だけ被検体１５側へ突出している。

したがって、探傷実施者は、この斜角探触子２１ｂ、２１ｃ又は垂直探触子２２ｂ、２２ｃを手で持って、被検体１５の表面１５ａに押付け、探触子を被検体１５の表面１５ａ上を移動させながら、手の力の入れ具わいで探触子から被検体１５へ入射された超音波のビームの角度を振らせることができ、僅かな角度スキャンが可能で、きずの発見が容易になる。そして、きずが発見されると、この位置で探触子のストッパー部又はストッパー治具が被検体１５の表面１５ａに当接するまで、探触子を被検体１５に押当てる。

この状態においては、例えば図５（ａ）に示すストッパー部２９を採用した斜角探触子２１ｂにおいては、図８に示すように、くさび遅延材２３の下面２３ａと被検体１５の表面１５ａとの距離がＨに固定される。したがって、振動子７から出力された超音波３５の斜角探触子２１ｂ内における経路Ｂが一義的に定まるので、斜角探触子２１ｂにおける超音波３５の被検体１５に対する入射位置Ｘｓが定まる。

超音波３５が被検体１５内のきず３６に当接するまでのビーム路程Ｗは、きずエコーの受信時刻から求まるので、超音波３５が被検体１５に入射した時の屈折角θ₁を用いて、きず３６の深さｄと表面位置Ｘとを正確に求めることが可能である。

表面位置Ｘ＝Ｗ・sinθ₁
深さｄ＝Ｗ・cosθ₁
このように、ストッパー部２９、３０、ストッパー治具３２、３４を設けることによって、被検体１５内に存在するきず３６の位置（表面位置Ｘ、深さｄ）を正確に求めることができる。

また、図７に示すように、被検体１５の表面１５ａが曲率を有した場合であっても、探触子のストッパー部２９、３０又はストッパー治具３２、３４が被検体１５の表面１５ａに当接するまで、探触子を被検体１５に押当てると、被検体１５の表面１５ａの２箇所以上で、ストッパー部２９、３０又はストッパー治具３２、３４に当接するので、安定した状態で被検体１５に対する探傷を実施できる。

この場合、被検体１５の表面１５ａの曲率が多少変化しても一定以上の探傷精度を維持できるので、被検体１５の表面１５ａの曲率に対応した複数種類の超音波探触子を準備する必要ない。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態においては、斜角探触子と垂直探触子の超音波探触子を説明したが、二振動子垂直及び斜角探触子、点集束垂直・斜角探触子、アレイ探触子、マトリクス探触子等の各超音波探触子にも本発明を適用できる。

本発明の第１実施形態に係わる斜角探触子及び垂直探触子の概略構成を示す断面図 同実施形態の斜角探触子の特徴を示す図 同じく同実施形態の斜角探触子の特徴を示す図 本発明の第２実施形態に係わる斜角探触子及び垂直探触子の概略構成を示す断面図 本発明の第３実施形態に係わる斜角探触子及び垂直探触子の概略構成を示す断面図及び外観図 本発明の第４実施形態に係わる斜角探触子及び垂直探触子の概略構成を示す断面図及び外観図 本発明の第３、第４実施形態の斜角探触子の特徴を示す図 同実施形態の斜角探触子を用いたきず位置の算出方法を示す図 従来の斜角探触子の概略構成を示す断面図及び外観図 従来の垂直探触子の概略構成を示す断面図及び外観図 従来の超音波探触子の問題点を説明するための図

符号の説明

１，２１，２１ａ、２１ｂ，２１ｃ…斜角探触子、２，２２，２２ａ、２２ｂ，２２ｃ…垂直探触子、３，１２…筐体、４…信号端子、５，１３…下端開口、６，２３…くさび遅延材、７…振動子、１４，２５…平板遅延剤、１５…被検体、２４，２６…軟質遅延材、２７，２８…高分子保護膜、２９，３０…ストッパー部、３１，３３…凸部、３２，３４…ストッパー治具、３５…超音波、３６…きず

Claims (5)

1. 被検体に対向する開口を有する筐体内に、前記被検体に対して超音波を送受信する振動子と、一方面が前記開口を介して前記被検体に対向し他方面に前記振動子が取付けられ、前記送受信される超音波を伝搬する遅延材とを収納した超音波探触子において、
   前記遅延材の前記被検体に対向する面に、被検体に対向する面が前記開口より前記被検体側に露出する厚みを有し、前記遅延材より柔らかい材質で形成された軟質遅延材を接着したことを特徴とする超音波探触子。
2. 前記軟質遅延材の前記被検体に対向する面に前記軟質遅延材より高い耐摩耗性を有した高分子保護膜を貼付けたことを特徴とする請求項１記載の超音波探触子。
3. 前記筐体の前記被検体方向への付勢に応じて前記軟質遅延材が圧縮された状態において、前記遅延材と前記被検体との距離を固定するためのストッパー部を、前記筐体の開口の周縁に形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の超音波探触子。
4. 前記筐体の前記被検体方向への付勢に応じて前記軟質遅延材が圧縮された状態において、前記遅延材と前記被検体との距離を固定するための環状のストッパー治具を、前記筐体の開口の外周縁に取付けたことを特徴とする請求項１又は２記載の超音波探触子。
5. 被検体に対して超音波を送受信する振動子と、前記被検体と前記振動子との間に介挿され前記超音波を伝搬する遅延材とを筐体内に収納した超音波探触子に用いられ、前記遅延材の前記被検体に対向する面に接着され、前記遅延材より柔らかい材質で形成された超音波探触子用軟質遅延材。

Images