JP2555332Y2 - 電磁超音波探触子 - Google Patents

電磁超音波探触子

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JP2555332Y2
JP2555332Y2 JP8714991U JP8714991U JP2555332Y2 JP 2555332 Y2 JP2555332 Y2 JP 2555332Y2 JP 8714991 U JP8714991 U JP 8714991U JP 8714991 U JP8714991 U JP 8714991U JP 2555332 Y2 JP2555332 Y2 JP 2555332Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案は構造物(プラント)等
の非破壊検査に適用される電磁超音波探触子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、導電性被検体の非破壊検査に使用
される超音波探触子の一つに電磁超音波探触子(以下、
EMATと称する)がある。このEMATの動作原理を
図4に示す。
【0003】永久磁石もしくは電磁石よりなる磁石体1
から発生する磁束Bは、上記磁石体1と被検体2との間
に設けられたコイル3にパルス状の高周波電流Iを流す
ことにより、導電性被検体2の表面に渦電流Jを生じさ
せる。この渦電流Jと、上記磁束Bの相互作用によって
ローレンツ力Fが発生する。さらにこのローレンツ力F
を振動源として超音波Sが発生する。また、この超音波
Sを受信する場合、上述した超音波発生の逆の過程で超
音波信号を電気信号に変換するようになされている。上
記原理を用いたEMATの例を図5に示す。
【0004】被検体2の片側には磁石4aが設けられ、
この磁石4aと被検体2の間には、送信コイル5a,5
bが並置されている。ここで、送信コイル5aを比較コ
イル、送信コイル5bを測定コイルとする。送信コイル
5a,5bには励振パルス電流Iが供給される。
【0005】被検体2の反対側には、磁石4bが設けら
れ、この磁石4bと被検体2の間には、受信コイル6
a,6bが並置され、受信コイル6aを比較コイル、受
信コイル6bを測定コイルとする。受信コイル6a,6
bは、それぞれアンプ7a,7bに接続され、受信した
信号が増幅できる。さらに、アンプ7a,7bは差動ア
ンプ8に接続されているため、両アンプの差を取出すこ
とができる。
【0006】送信コイル5a,5bは、励振パルス電流
Iが供給されることによりそれぞれ超音波を発生する。
ここで、被検体2内に欠陥9が存在する場合、比較コイ
ルである受信コイル6aと測定コイルである受信コイル
6bとは、受信する信号が異なる。2つの異なった受信
信号は、アンプ7a,7bで増幅された後、差動アンプ
8により2つの受信信号の差が取出される。これによ
り、送信波等による受信コイル6a,6bに対する等し
い影響を取除くことができ、欠陥9の有無に起因する信
号のみを受信信号として出力する。
【0007】
【考案が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法では、一般にEMATにおける電気音響変換効率が低
いため、送信側では大電流を流し、受信側では微弱な電
流(信号)を検出することになる。このため、被検体の
一方の側から検査する場合、送信コイルと受信コイルを
近くに配置した際に、励振時のパルス電流により受信コ
イルに欠陥からの信号に比べ、非常に大きな電流(電
圧)が誘起される。この電流(電圧)によって、受信ア
ンプの飽和等が引き起こされ、測定できない状態(不感
帯)が生じる。この不感帯により表面近傍の欠陥等から
の信号を検出することが不可能となる。
【0008】また、上述した従来例に示すように、2組
のコイルによる差動信号を取り出す際、送信信号(励振
パルス電流)と受信される信号のレベル差が大きいた
め、2組のコイルの配置、形状及び特性がわずかでも異
なった場合、上述と同様に不感帯を生じる。この2組の
コイルの配置、形状及び特性を不感帯が生じないように
一致させることは非常に困難であり、さらに上記従来例
では送信信号の除去が行なわれず、差動信号を取り出す
ための構造を加えると探触子が大型化してしまう。
【0009】この考案は上記実情に鑑みてなされたもの
で、被検体の一方より検査が可能で、送信時の励振パル
ス電流による受信アンプの飽和を防止することができ
る、送受信一体の小型化された電磁超音波探触子を提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この考案にかかる電磁超
音波探触子は、筒形コイルと、この筒形コイルと被検体
との間に設けられ且つ前記筒形コイルに比べ受信能力が
大きい渦形コイルとにより構成され、超音波の送信能力
を増大するように上記各コイルを並列に励振する電流を
供給することにより送信し、被検体からの信号を上記各
コイルを直列にして受信する探触子と、この探触子の信
号出力側に設けられたクランプ回路と、このクランプ回
路に生じる電気信号を増幅する手段とを具備することを
特徴とする。
【0011】
【作用】送信時において、入力された励振パルス電流
は、筒形コイル及び渦形コイルへ供給され、各コイルを
励振する。この際、2個のコイルを並列に励振すること
により、超音波を発生させる送信能力を2倍とする。筒
形コイル及び渦形コイルを励振した励振パルス電流は、
クランプ回路に入力し、さらにグランド(GND)に入
力する。この際、クランプ回路の出力端子間は同電位に
保たれるため、絶縁アンプの入力端子間には、電位差が
発生しない。
【0012】受信時において、上記各コイルは直列とな
り、互いに逆方向に電圧が発生する。しかし、コイルの
受信能力の差により、ほぼ渦形コイルからの受信信号の
みを得ることができる。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照してこの考案の一実施例を
説明する。この考案に係る電磁超音波探触子(EMA
T)の全体の構成を図1に示し、このEMATの探触子
部の展開図を図2に示す。
【0014】SN方向へ複数に縦分割された柱状の磁石
11の内側には筒形コイル12が配設され、上記磁石1
1及び筒形コイル12と、被検体13との間に渦形コイ
ル14が設けられている。この渦形コイル14は、筒形
コイル12に比べ送受信において、超音波と電気信号と
の変換効率が良い。このため、筒形コイル12は、送信
の際、上記磁石11を用い、さらにコイル巻き数を増や
すことにより、上記渦形コイル14と同程度の超音波を
被検体13に生じさせるように設定される。
【0015】上記筒形コイル12及び渦形コイル14に
は、励振パルス電流Iが供給され、被検体に超音波を生
じさせる。筒形コイル12及び渦形コイル14はクラン
プ回路15に接続され、さらにこのクランプ回路15は
絶縁アンプ16に接続される。尚、このクランプ回路に
適用される素子(ダイオード)の特性は、全て同一のも
のを用いる。次に上記実施例の動作を、電磁超音波探触
子の電気的接続を示す図3を参照して説明する。
【0016】送信時において、入力された励振パルス電
流Iは、端子c,dを介し、さらに端子bを介して筒形
コイル12へ、端子eを介して渦形コイル14へ供給さ
れ、各コイルを励振する。ここで、端子bから端子aに
電流が流れると、図2に示す筒形コイル12には上面か
ら見て反時計回りに電流が流れ、また、端子eから端子
fに電流が流れると、渦形コイル14にも上面から見て
反時計回りに電流が流れるようになり、これらコイル1
2と14に流れる電流の向きが同じになることから、発
生する超音波は足し合わされる。つまり、送信時におい
て、これら2個のコイル12と14を並列に励振するこ
とにより、超音波を発生させる送信能力を2倍とするこ
とができる。筒形コイル12を励振した励振パルス電流
は、端子a,gを介してクランプ回路15に、渦形コイ
ル14を励振した励振パルス電流は、端子f,hを介し
てクランプ回路15に入力し、それぞれグランド(GN
D)に入力する。この際、上記端子g,hでは、クラン
プ回路15によって同電位に保たれるため、絶縁アンプ
16の入力端子間には、電位差が発生しない。次に受信
時における動作を説明する。
【0017】筒形コイル12に受信された信号をVabと
し、渦形コイル14に受信された信号をVefとする。こ
のとき上記各コイルには、互いに逆方向に電圧が発生す
るため探触子の受信する受信信号(Vgh)は、 Vgh=Vaf=Vef〜Vab ‥‥‥(1)
【0018】によって表わされる。このとき、筒形コイ
ル12は、渦形コイル14に比べ受信能力が大変低いた
め、各コイルに発生する電圧は、Vef>>Vabの関係を
有する。このため上記(1)式は、
【0019】
【数1】 となり、(2)式に表わされる受信信号が絶縁アンプ1
6により増幅され、受信信号として出力される。つま
り、受信時には、渦形コイル14からの受信のみでな
く、渦形コイル14と筒形コイル12の両方から受信信
号は得られるが、筒形コイル12は、被検体に対する面
積が小さく、しかも被検体から離れた所に位置すること
から受信感度は非常に小さなものとなり、ほぼ渦形コイ
ル14からの受信信号が採用されることになる。尚、上
述した探触子部分において、筒形コイル12が柱状の磁
石11の外周を取り囲む形状とすることも可能である。
【0020】
【考案の効果】以上詳記したようにこの考案によれば、
筒形コイル及び渦形コイルを用いて探触子を形成し、さ
らにクランプ回路を設けたことにより、送信時の励振パ
ルス電流による受信アンプの飽和等を防ぎ、送受信一体
のため小型化され、一つの探触子で被検体の一方向より
検査が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】この考案の一実施例に係る電磁超音波探触子の
全体構成図。
【図2】同実施例における電磁超音波探触子の探触子部
の展開図。
【図3】同実施例における電磁超音波探触子の回路構成
図。
【図4】電磁超音波探触子の原理図。
【図5】従来の電磁超音波探触子の全体図。
【符号の説明】
11…磁石、12…筒形コイル、13…被検体、14…
渦形コイル、15…クランプ回路、16…絶縁アンプ。

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電磁超音波探触子において、筒形コイル
    と、この筒形コイルと被検体との間に設けられ且つ前記
    筒形コイルに比べ受信能力が大きい渦形コイルとにより
    構成され、超音波の送信能力を増大するように上記各コ
    イルを並列に励振する電流を供給することにより送信
    し、被検体からの信号を上記各コイルを直列にして受信
    する探触子と、 この探触子の信号出力側に設けられたクランプ回路と、 このクランプ回路に生じる電気信号を増幅する手段とを
    具備することを特徴とする電磁超音波探触子。
JP8714991U 1991-10-24 1991-10-24 電磁超音波探触子 Expired - Fee Related JP2555332Y2 (ja)

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