JP2007033140A - Ultrasonic probe - Google Patents
Ultrasonic probe Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007033140A JP2007033140A JP2005214536A JP2005214536A JP2007033140A JP 2007033140 A JP2007033140 A JP 2007033140A JP 2005214536 A JP2005214536 A JP 2005214536A JP 2005214536 A JP2005214536 A JP 2005214536A JP 2007033140 A JP2007033140 A JP 2007033140A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- front plate
- ultrasonic probe
- ultrasonic
- piezoelectric vibrator
- thickness
- 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
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
本発明は、超音波探触子に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic probe.
土木構造物、例えば、コンクリート、モルタルおよびレンガ等の構造物の超音波非破壊検査では、従来の金属探傷や人体の超音波診断よりも低周波数の100kHz程度の超音波を使用しなければならない。高周波数では超音波の減衰が大きくなり使用できないからである(例えば[特許文献1]参照)。 In ultrasonic nondestructive inspection of civil engineering structures such as concrete, mortar, and bricks, it is necessary to use ultrasonic waves at a frequency of about 100 kHz, which are lower than conventional metal flaw detection and human body ultrasonic diagnosis. This is because, at high frequencies, the attenuation of ultrasonic waves increases and cannot be used (see, for example, [Patent Document 1]).
図8は従来の超音波探触子101を示している。図8に示すように、従来の超音波探触子101は、電極105と電極107の間に圧電振動子103が設けられ、電極107に鉄からなる前面板109が設けられ、電極105にダンパ111が設けられる。
FIG. 8 shows a conventional
しかしながら、前述した構造物(以下被検体という)に対して、図8に示す超音波探触子101を用いて検査を行う場合、被検体の音響インピーダンスが高く(コンクリートの音響インピーダンス約10.5[Mrayl])、被検体の表面が極めて粗いので、使用中に超音波探触子101が破損しやすく、超音波が被検体中に効率よく放射できないという問題点があった。また超音波探触子101のダンパ111による超音波の吸収が小さく、ダンパ111からの不要反射等が生じ、超音波探触子の必要な周波数特性が得られない等の問題点があった。
However, when the above-described structure (hereinafter referred to as a subject) is inspected using the
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは土木構造物等に使用でき、感度の高い超音波探触子を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic probe that can be used for civil engineering structures and the like and has high sensitivity.
前述した目的を達成するために本発明は、1対の電極の間に設けられた圧電振動子と、前記圧電振動子の片側に設けられた前面板とを具備し、前記前面板の音響インピーダンスは、
15±15×0.2(Mrayl)
であることを特徴とする超音波探触子である。
In order to achieve the above-described object, the present invention includes a piezoelectric vibrator provided between a pair of electrodes and a front plate provided on one side of the piezoelectric vibrator, and an acoustic impedance of the front plate. Is
15 ± 15 × 0.2 (Mrayl)
It is an ultrasonic probe characterized by being.
前面板は、例えばアルミニウムである。前面板中の音波の波長をλとすると、前記前面板の厚さdは、
d=λ/4±λ/16
であることが望ましい。
The front plate is, for example, aluminum. When the wavelength of the sound wave in the front plate is λ, the thickness d of the front plate is:
d = λ / 4 ± λ / 16
It is desirable that
本発明によれば、土木構造物等に使用でき、感度の高い超音波探触子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can be used for civil engineering structures etc., and an ultrasonic probe with high sensitivity can be provided.
以下添付図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は本発明に係る超音波探触子1を示したものである。図1に示すように、超音波探触子1は、電極5と電極7との間に圧電振動子3が設けられ、電極7に前面板9が設けられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an
圧電振動子3は電極5、電極7に電圧が印加されると振動し、被検体の内部に超音波を出力する。前面板9は超音波放射面である。
The piezoelectric vibrator 3 vibrates when a voltage is applied to the
前面板9は、音響インピーダンス15±15×0.2(Mrayl)となる材質を用い、例えば、アルミニウムを用いる。アルミニウムの音響インピーダンスは、17(Mrayl)である。前面板の音響インピーダンスが15±15×0.2(Mrayl)であればアルミニウム以外の材料を用いてもよい。 The front plate 9 is made of a material having an acoustic impedance of 15 ± 15 × 0.2 (Mrayl), for example, aluminum. The acoustic impedance of aluminum is 17 (Mrayl). If the acoustic impedance of the front plate is 15 ± 15 × 0.2 (Mrayl), a material other than aluminum may be used.
電極5と電極7の間に電圧Vsが印加されると、圧電振動子3が振動する。圧電振動子3の振動は、前面板9に伝達され、超音波探触子1から被検体中に超音波が発せられる。
When the voltage Vs is applied between the
例えば、反射法で検査を行う場合、超音波探触子1に送信電圧Vsを印加すると、被検体中に超音波が発せられる。超音波は被検体の境界面で反射し、反射波が超音波探触子1で受信され、圧電振動子3に受信電圧Vrが発生する。
For example, when the inspection is performed by the reflection method, when the transmission voltage Vs is applied to the
次に、図2〜図7を参照しながら、送受波特性(VTG特性)(Voltage Transfer Gain特性)について説明を行う。 Next, the transmission / reception characteristics (VTG characteristics) (Voltage Transfer Gain characteristics) will be described with reference to FIGS.
送受波特性(VTG特性)は、受信電圧と送信電圧の比で表し、それをデシベルで表したものである。受信電圧をVr、送信電圧をVsとすると、(1)式で示される。
VTG=20LOG(Vr/Vs)・・・(1)
The transmission / reception wave characteristic (VTG characteristic) is expressed as a ratio of the reception voltage and the transmission voltage, and is expressed in decibels. When the reception voltage is Vr and the transmission voltage is Vs, it is expressed by equation (1).
VTG = 20LOG (Vr / Vs) (1)
図2は送信周波数(Frequency)、アルミニウムの前面板9の厚さ(thickness)、VTGの関係を示したものである。
図2において、周波数(Frequency)は、超音波探触子1から発せられる超音波の周波数を超音波探触子の中心周波数f0で割って、無次元化したものである。厚さ(thickness)は、「1」がλ/4(λは、前面板9あるいはアルミニウム中の超音波の波長)を示し、「1.5」は前面板9のλ/4×1.5倍を示す。
FIG. 2 shows the relationship between the transmission frequency (Frequency), the thickness (thickness) of the aluminum front plate 9, and the VTG.
In FIG. 2, the frequency (Frequency) is obtained by dividing the frequency of the ultrasonic wave emitted from the
図3は、特定の厚さの前面板9について、切り口を2次元のグラフで示したものである。
一般的にいえば、図3で示すように、ある厚さの前面板9について、周波数「1」を中心にVTGの数値が大となる周波数帯域Aが存在する。VTGの数値が大となる周波数帯域Aが広いほど、不要な反射波の発生が少ない。またBが少ない程、送信電圧に対する受信電圧のロスが少ない。
FIG. 3 is a two-dimensional graph showing the cut end of the front plate 9 having a specific thickness.
Generally speaking, as shown in FIG. 3, for a certain thickness of the front plate 9, there is a frequency band A where the VTG value is large, centered on the frequency “1”. The wider the frequency band A where the VTG value is larger, the less unnecessary reflected waves are generated. Further, the smaller B is, the smaller the loss of the reception voltage with respect to the transmission voltage.
図4から図7は、図2のグラフにおいて前面板9の厚さを変更した場合の切り口、即ち、4種類の厚さの前面板9における周波数とVTGとの関係を比較したものである。 4 to 7 compare the relationship between the frequency and the VTG in the cut surface when the thickness of the front plate 9 is changed in the graph of FIG. 2, that is, the four types of thicknesses of the front plate 9.
図4から図7に示すように、前面板9の厚さを変更すると、切り口、即ち周波数とVTGの関係をしめす曲線の形状も異なってくる。 As shown in FIGS. 4 to 7, when the thickness of the front plate 9 is changed, the shape of the cut, that is, the curve indicating the relationship between the frequency and the VTG also changes.
図4から図7に示されるように、(thickness=1.0)の前後で、VTGの数値が最大となる周波数帯域が広くなっている。前面板9の厚さが大きい場合(thickness=1.2)、あるいは小さい場合(thickness=0.8)にはVTGの数値が最大となる周波数帯域は狭くなる。 As shown in FIG. 4 to FIG. 7, the frequency band in which the numerical value of VTG becomes maximum is wide before and after (thickness = 1.0). When the thickness of the front plate 9 is large (thickness = 1.2) or small (thickness = 0.8), the frequency band in which the VTG value is maximum becomes narrow.
そして、前面板9の厚さdを
d=λ/4±λ/16
程度にすると、超音波探触子1の送受波周波数帯域をもっとも平坦にすることができ、感度も良好となることが判明した。
And the thickness d of the front plate 9 is
d = λ / 4 ± λ / 16
It was found that the transmission / reception frequency band of the
このように本実施の形態によれば、前面板9にアルミニウムを採用することにより、超音波探触子1の送受波周波数帯域を平坦にすることができ、感度も良好となり、土木構造物にも使用することができる。更に、ダンパ111をなくすことで、製造コストを低減させることができる。
As described above, according to the present embodiment, by adopting aluminum for the front plate 9, the transmission / reception frequency band of the
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る超音波探触子の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the ultrasonic probe according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
1………超音波探触子
3………圧電振動子
5、7………電極
9………前面板
1 ... Ultrasonic probe 3 ...
Claims (3)
前記圧電振動子の片側に設けられた前面板と、
を具備し、
前記前面板の音響インピーダンスは、
15±15×0.2(Mrayl)
であることを特徴とする超音波探触子。 A piezoelectric vibrator provided between a pair of electrodes;
A front plate provided on one side of the piezoelectric vibrator;
Comprising
The acoustic impedance of the front plate is
15 ± 15 × 0.2 (Mrayl)
Ultrasonic probe characterized by being.
前記前面板の厚さdは、
d=λ/4±λ/16
であることを特徴とする請求項1記載の超音波探触子。 When the wavelength of the sound wave in the front plate is λ,
The thickness d of the front plate is
d = λ / 4 ± λ / 16
The ultrasonic probe according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005214536A JP2007033140A (en) | 2005-07-25 | 2005-07-25 | Ultrasonic probe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005214536A JP2007033140A (en) | 2005-07-25 | 2005-07-25 | Ultrasonic probe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007033140A true JP2007033140A (en) | 2007-02-08 |
Family
ID=37792597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005214536A Pending JP2007033140A (en) | 2005-07-25 | 2005-07-25 | Ultrasonic probe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007033140A (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0221850A (en) * | 1989-05-17 | 1990-01-24 | Olympus Optical Co Ltd | Ultrasonic probe |
JPH02114173A (en) * | 1988-10-24 | 1990-04-26 | Jgc Corp | Ultrasonic probe apparatus |
JPH05180812A (en) * | 1991-12-27 | 1993-07-23 | Tokimec Inc | Ultrasonic flaw detector |
JPH10267903A (en) * | 1997-03-28 | 1998-10-09 | Mitsubishi Electric Corp | Ultrasonic probe |
JP2005156432A (en) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Taiheiyo Cement Corp | Breaking sound sensor |
-
2005
- 2005-07-25 JP JP2005214536A patent/JP2007033140A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02114173A (en) * | 1988-10-24 | 1990-04-26 | Jgc Corp | Ultrasonic probe apparatus |
JPH0221850A (en) * | 1989-05-17 | 1990-01-24 | Olympus Optical Co Ltd | Ultrasonic probe |
JPH05180812A (en) * | 1991-12-27 | 1993-07-23 | Tokimec Inc | Ultrasonic flaw detector |
JPH10267903A (en) * | 1997-03-28 | 1998-10-09 | Mitsubishi Electric Corp | Ultrasonic probe |
JP2005156432A (en) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Taiheiyo Cement Corp | Breaking sound sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4945769B2 (en) | Dual frequency ultrasonic transducer array | |
JP2005351897A (en) | Measuring device of ultrasonic distance in air using parametric array, and its method | |
CN204044114U (en) | A kind of ring-shaped ultrasonic array energy transducer | |
Remillieux et al. | Review of air-coupled transduction for nondestructive testing and evaluation | |
US11344915B2 (en) | Ultrasonic wave amplifying unit and non-contact ultrasonic wave transducer using same | |
US8780674B2 (en) | Acoustic wave transducer and sonar antenna with improved directivity | |
CN206020343U (en) | Ultrasonic probe gong type chip and the probe using ultrasonic probe gong type chip | |
JP4842010B2 (en) | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus | |
JP2007033140A (en) | Ultrasonic probe | |
JP2005020700A (en) | Ultrasonic wave transmitter/receiver and method for manufacturing the same | |
JP6001576B2 (en) | Ultrasonic probe | |
JP4187993B2 (en) | Ultrasonic probe | |
JP3786209B2 (en) | Ultrasonic transducer | |
RU2536782C1 (en) | Hydroacoustic directional waveguide converter | |
Qiu et al. | Design of a low profile array transducer in d15 mode for high angled shear wave generation | |
JP4795092B2 (en) | Acoustic waveguide device | |
KR101558921B1 (en) | Dual type ultrasonic sensor for adjusting focal length | |
JPH08275944A (en) | Arrangement type ultrasonic probe | |
KR20200105327A (en) | Probe for measuring crack depth of concrete structure using ultrasound | |
JPH0117320B2 (en) | ||
JP2004012163A (en) | Method for detecting ultrasonic plate wave and method for detecting defect in piping | |
JP2006246279A (en) | Electric sound converter | |
Fay et al. | Reciprocity calibration of ultrasonic contact transducers | |
JPH03194462A (en) | Ultrasonic probe | |
JPH07274279A (en) | Ultrasonic wave hydrophone |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071109 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100519 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100525 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20101005 |