JP3052050B2 - Meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer - Google Patents

Meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer

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JP3052050B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、導電材料の表面及
び内部の傷の検出、残留応力の検出、材料特性(弾性係
数、減衰係数)の測定、荷重、熱等による材料内部の損
傷、劣化を検出する電磁超音波トランスデューサに関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to detection of scratches on the surface and inside of a conductive material, detection of residual stress, measurement of material properties (elastic coefficient, damping coefficient), damage and deterioration of the inside of a material due to load, heat, etc. The present invention relates to an electromagnetic ultrasonic transducer for detecting

【0002】[0002]

【従来技術】図13は従来のこの種の蛇行コイル型電磁
超音波トランスデューサの構成を示す図である。図示す
るように、蛇行コイル型電磁超音波トランスデューサは
被測定物である平板状の鋼板100の上に蛇行コイル1
01を配置し、その上部に静磁場(バイアス磁場)を形
成する永久磁石102を配置した構成である。
2. Description of the Related Art FIG. 13 is a view showing the structure of a conventional meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer of this type. As shown in the figure, a meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer has a meandering coil 1 on a flat steel plate 100 as an object to be measured.
01, and a permanent magnet 102 that forms a static magnetic field (bias magnetic field) is disposed on the upper part of the magnetic field.

【0003】上記構成の蛇行コイル型電磁超音波トラン
スデューサに蛇行コイル101に高周波の電流を流すこ
とにより、蛇行コイル101の平行部直下で交互に逆向
きの高周波電流が流れる。これにより互いに逆向きにロ
ーレンツ力が発生し、鋼板100内には平行線に垂直な
方向に超音波104が発生する。この超音波104は鋼
板100の表面や内部の傷、欠陥、結晶粒界、組織変化
等の端面て反射し、この反射波が表面近傍に達すると、
力が生じこの力と前記静磁場の相互作用により電流が発
生し、この電流を蛇行コイル101により、鋼板100
の表面や内部の傷、欠陥、結晶粒界、組織変化等を計測
する。
When a high-frequency current is applied to the meandering coil 101 through the meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer having the above-described structure, a high-frequency current flows in a reverse direction immediately below the parallel portion of the meandering coil 101. As a result, Lorentz forces are generated in opposite directions, and ultrasonic waves 104 are generated in the steel sheet 100 in a direction perpendicular to the parallel lines. The ultrasonic waves 104 are reflected on the surface of the steel plate 100 or on the end face of a scratch, a defect, a crystal grain boundary, a structural change, or the like on the inside of the steel plate 100. When the reflected wave reaches near the surface,
A force is generated and an electric current is generated by the interaction between the force and the static magnetic field.
The surface and the inside are measured for flaws, defects, crystal grain boundaries, structural changes and the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成の蛇行コ
イル型電磁超音波トランスデューサにおいては、電磁超
音波を発生する送信用とし、他方は検知作用を有し受信
用とし1つのコイルで兼ねている。このため、S/N比
が低く、ゲインが大きくとれないという問題があった。
また、蛇行コイル101を円筒状の被測定物に配置した
例もなく、円筒状の被測定物の表面や内部の傷、欠陥、
結晶粒界、組織変化等を計測することができなかった。
In the meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer of the above-mentioned conventional configuration, one coil is used for transmission for generating electromagnetic ultrasonic waves, and the other is used for reception having a sensing action. . For this reason, there is a problem that the S / N ratio is low and the gain cannot be increased.
In addition, there is no example in which the meandering coil 101 is disposed on the cylindrical object to be measured, and the surface or inside of the cylindrical object to be measured has scratches, defects,
Crystal grain boundaries, structural changes, etc. could not be measured.

【0005】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、S/N比が高く且つゲインが大きくとれる性能向
上、品質の安定、精密・小型化を図った蛇行型電磁超音
波トランスデューサを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and provides a meandering electromagnetic ultrasonic transducer which has a high S / N ratio and a large gain, improves performance, stabilizes quality, and achieves precision and miniaturization. The purpose is to do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1に記載の発明は、静磁場をつくる磁石と交番磁
界をつくる蛇行コイルを具備する蛇行コイル型電磁超音
波トランスデューサにおいて、蛇行コイルは絶縁シート
の両側に導電性材料からなる蛇行状コイルを該絶縁シー
トを介在して互いに対向一致するように配置し、該両蛇
行状コイルのうち一方は電磁超音波を発生する送信用と
し、他方を検知作用を有する受信用とし、それぞれ独立
していて、該蛇行状コイルの一方の端部はスルーホール
を介して他方の面に通し外部リード線と接続し、他方の
端部はアース部を共通にするように接続し、更に両蛇行
状コイルはそれぞれ絶縁材で覆った構成の弾力性に富ん
だ蛇行シートコイルとしたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention relates to a meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer having a magnet for creating a static magnetic field and a meandering coil for creating an alternating magnetic field. Is an insulation sheet
Meandering coils made of a conductive material on both sides of the
The two snakes
One of the row coils is used for transmitting electromagnetic ultrasonic waves.
And the other is used for reception with a detection action,
And one end of the meandering coil is a through-hole.
Through the other surface to connect with the external lead wire,
The ends are connected so that the ground part is common, and both meandering
Coils are covered with insulating material and have high elasticity
It is characterized by having a meandering sheet coil .

【0007】[0007]

【0008】[0008]

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図2及び図3は蛇行コイル型電磁
超音波トランスデューサの計測原理を説明するための図
で、図2はトランスデューサの概略構成、図3はコイル
直下の被測定物表面挙動をそれぞれ示す。電磁超音波ト
ランスデューサは図2に示すように、静磁場をつくるソ
レノイドコイル2と交番磁界をつくる蛇行状コイル3と
を具備し、静磁場をつくるソレノイドコイル2に直流電
源22より直流電流24を流すことにより、被測定物5
を静磁場4で磁化させ、その後、その磁界に垂直に配置
した蛇行状コイル3にコントローラ23から高周波電流
6を流すことにより、図3に示すように蛇行状コイル3
の平行部直下7では高周波電流6による交番磁場8が静
磁場4と垂直に発生し、合成磁場10が静磁場4に対し
角度9方向に発生する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 2 and 3 are diagrams for explaining the measurement principle of the meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer. FIG. 2 shows a schematic configuration of the transducer, and FIG. 3 shows the behavior of the surface of the measured object immediately below the coil. As shown in FIG. 2, the electromagnetic ultrasonic transducer includes a solenoid coil 2 for generating a static magnetic field and a meandering coil 3 for generating an alternating magnetic field, and a DC current 24 flows from a DC power supply 22 to the solenoid coil 2 for generating a static magnetic field. As a result, the object 5
Is magnetized by a static magnetic field 4, and then a high-frequency current 6 is passed from the controller 23 to the meandering coil 3 arranged perpendicularly to the magnetic field, as shown in FIG.
Immediately below the parallel portion 7, an alternating magnetic field 8 due to the high-frequency current 6 is generated perpendicular to the static magnetic field 4, and a composite magnetic field 10 is generated at an angle 9 with respect to the static magnetic field 4.

【0011】隣合うコイル直下11ではその合成磁場1
0の方向は静磁場4の方向に対し対称である。そのた
め、被測定物5の微小部分12では磁わい効果によって
剪断変形が生じる。交番磁場8の方向が変わることによ
り、矢印14の方向に超音波(軸対称SH波)15が発
生する。この超音波15は矢印14の方向に進み、被測
定物5の表面や内部の傷、欠陥、結晶粒界、組織変化等
の端面で反射し矢印17に進み表面近傍に達すると、力
18が生じこの力18と静磁場4との相互作用により電
流19を生じる。この電流を蛇行状コイル3により検出
し、プリアンプ20により増幅し、更に主アンプ21で
増幅してコントローラ23に送り解析することにより、
被測定物5の表面や内部の傷、欠陥、結晶粒界、組織変
化等を計測する。
In the area 11 immediately below the adjacent coil, the combined magnetic field 1
The direction of 0 is symmetric with respect to the direction of the static magnetic field 4. Therefore, shear deformation occurs in the minute portion 12 of the DUT 5 due to the magnetostriction effect. When the direction of the alternating magnetic field 8 changes, an ultrasonic wave (axisymmetric SH wave) 15 is generated in the direction of the arrow 14. The ultrasonic wave 15 travels in the direction of arrow 14 and is reflected on the end surface of the surface or the inside of the object 5 such as a flaw, defect, crystal grain boundary, or structural change, and proceeds to arrow 17 to reach the vicinity of the surface. The resulting interaction between the force 18 and the static magnetic field 4 produces a current 19. This current is detected by the meandering coil 3, amplified by the preamplifier 20, further amplified by the main amplifier 21 and sent to the controller 23 for analysis.
Scratches, defects, crystal grain boundaries, structural changes, etc. on the surface and inside of the object 5 are measured.

【0012】図1は本発明の蛇行コイル型電磁超音波ト
ランスデューサに用いる蛇行シートコイルの概略構成を
示す図で、同図(a)は平面図、同図(b)は同図
(a)のA−A断面図である。蛇行シートコイル30は
図示するように、3本のエナメル線を相隣あうように手
巻きし樹脂31で固めながら被測定物に適した形状に成
形したものである。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a meandering sheet coil used in the meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer of the present invention, wherein FIG. 1 (a) is a plan view and FIG. 1 (b) is that of FIG. It is AA sectional drawing. As shown in the figure, the meandering sheet coil 30 is formed by winding three enameled wires by hand so as to be adjacent to each other and solidifying the enameled wire with a resin 31 to form a shape suitable for an object to be measured.

【0013】蛇行状コイル3の真中の1本3aは電磁気
的作用により超音波を発生する送信用とし、両側の2本
3bは検知作用を有し受信用としている。このように送
信用と受信用を分けて設けることにより、S/N比が高
くなり、ゲインを大きくすることが可能となる。
The middle one 3a of the meandering coil 3 is used for transmission for generating ultrasonic waves by electromagnetic action, and the two coils 3b on both sides are used for reception having a detection action. By providing transmission and reception separately in this way, the S / N ratio is increased and the gain can be increased.

【0014】図4は本発明の蛇行コイル型電磁超音波ト
ランスデューサに用いる蛇行シートコイルの他の概略構
を示す図で、同図(a)平面図、同図(b)は同
図(a)のA−A断面図である。本蛇行シートコイル4
0は、耐熱性の樹脂(例えばポリイミド系)からなる絶
縁シート41の両面にエッチング又は印刷技術を用いて
形成された導電性材料からなる蛇行状コイル42と蛇行
状コイル43が図から明らかなように絶縁シート41を
介在して互いに対向一致するように配置し、更に蛇行状
コイル42の面と蛇行状コイル43の面に耐熱性で且つ
絶縁性の接着材で絶縁シート44、44を接着した構造
である。
FIGS. 4A and 4B show another schematic configuration example of the meandering sheet coil used in the meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer of the present invention. FIG. 4A is a plan view, and FIG. It is AA sectional drawing of a). Serpentine sheet coil 4
Reference numeral 0 denotes a meandering coil 42 and a meandering coil 43 made of a conductive material formed on both surfaces of an insulating sheet 41 made of a heat-resistant resin (for example, polyimide) by using an etching or printing technique, as is apparent from the figure. interposed an insulating sheet 41 disposed so as to face coincide with each other, the bonding the insulating sheet 44, 44 further with an adhesive surface on the and insulation of a heat-resistant surface and serpentine coil 43 of the serpentine coil 42 Structure.

【0015】蛇行状コイル42及び蛇行状コイル43の
いずれか一方は電磁気的作用により超音波を発する送信
用で、他方は検知作用を有する受信用になっている。ど
ちらが上面にくるかは決まっていないが、電磁超音波ト
ランスデューサは、送信より受信特性の方が優れている
ので、通常、送信面が被計測材料側に位置することが多
い。
Either the meandering coil 42 or the meandering coil 43 is used for transmitting ultrasonic waves by electromagnetic action, and the other is used for receiving which has a detecting action. Although it is not determined which one comes to the upper surface, since the electromagnetic ultrasonic transducer has better reception characteristics than the transmission, the transmission surface is usually located on the measured material side in many cases.

【0016】次に、上記構成の蛇行シートコイルの製造
方法を図5に基づいて説明する。先ず、図5の(1)に
示すように、所定の外形寸法に切断した厚さ25μm程
度の耐熱性のある絶縁シート(例えばポリイミド系の樹
脂シート)44に厚さ18〜70μm程度の銅箔45を
接着材で接着したものを用意する。
Next, a method of manufacturing the meandering sheet coil having the above configuration will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 5A, a copper foil having a thickness of about 18 to 70 μm is formed on a heat-resistant insulating sheet (for example, a polyimide resin sheet) 44 having a thickness of about 25 μm and cut to a predetermined external dimension. 45 is prepared by bonding with an adhesive.

【0017】次に、図5の(2)に示すように、銅箔4
5をエッチング処理して蛇行状に形成し蛇行状コイル4
2、43(図4参照)のパターンを形成する。なお、該
パターンは回路印刷技術を用いて形成しても良いことは
当然である。
Next, as shown in FIG.
5 is formed into a meandering shape by etching, and the meandering coil 4 is formed.
2, 43 (see FIG. 4) patterns are formed. The pattern may be formed by using a circuit printing technique.

【0018】次に、図5の(3)に示すように、蛇行状
コイル42、43のパターンが形成された絶縁シート4
4のパターン形成側の面に耐熱性の接着材46を塗布す
る。この接着材46は後述する絶縁シートを接着するだ
けでなく、蛇行状コイル42、43の隣合うパターン
(線)間の絶縁材としての役割も果たす。
Next, as shown in FIG. 5C, the insulating sheet 4 on which the patterns of the meandering coils 42 and 43 are formed.
A heat-resistant adhesive 46 is applied to the surface on the pattern formation side of No. 4. The adhesive 46 not only bonds an insulating sheet described later, but also plays a role as an insulating material between adjacent patterns (lines) of the meandering coils 42 and 43.

【0019】次に、図5の(4)に示すように、耐熱性
のある絶縁シート41を蛇行状コイル42、43の上面
に接着する。
Next, as shown in FIG. 5D, a heat-resistant insulating sheet 41 is bonded to the upper surfaces of the meandering coils 42 and 43.

【0020】次に、図5の(5)に示すように、絶縁シ
ート41の上面に接着材47を塗布する。
Next, as shown in FIG. 5 (5), an adhesive 47 is applied to the upper surface of the insulating sheet 41.

【0021】次に、図5の(6)に示すように、同図の
(2)で作成した蛇行状コイル42又は43のパターン
が形成された絶縁シート44を同図の(5)で作成した
絶縁シート41の接着材47に接着して蛇行シートコイ
ル40が完成する。なお、蛇行状コイル42及び43の
一方の端部(例えば42a、43a)はスルーホール4
9により絶縁シート44を通して他方の面に通じ、外部
リード線と接続し、他方の端部(例えば42b、43
b)はスルーホール49を介してアース部が共通になる
ように接続する(図4参照)。
Next, as shown in FIG. 5 (6), an insulating sheet 44 on which the pattern of the meandering coils 42 or 43 formed in (2) of FIG. 5 is formed is formed in (5) of FIG. The meandering sheet coil 40 is completed by bonding to the adhesive 47 of the insulating sheet 41 thus completed. Note that one end (for example, 42a, 43a) of each of the meandering coils 42 and 43 is
9, through the insulating sheet 44 to the other surface, connected to the external lead wire, and the other end (for example, 42b, 43
b) is connected through a through hole 49 so that the ground portion is common (see FIG. 4).

【0022】上記製造方法に基づいて、図4に示す構成
の蛇行シートコイルを製作した寸法例は下記の通りであ
る。絶縁シート41の外形寸法は長さL=44.5m
m、幅W=25mm、厚さH=0.025mm、蛇行状
コイル42及び43は幅L1=0.11mm、ピッチ間
隔W1=0.9mm、厚さH1=0.025mm、蛇行
回数48である。この蛇行状コイル42、43の抵抗値
は12Ω、インダクタンス1μHで、性能上十分な感度
を有するトランスデューサの蛇行シートコイル40が得
られた。
The dimensions of the meandering sheet coil having the configuration shown in FIG. 4 based on the above manufacturing method are as follows. The outer dimensions of the insulating sheet 41 are length L = 44.5 m.
m, width W = 25 mm, thickness H = 0.025 mm, meandering coils 42 and 43 have width L1 = 0.11 mm, pitch interval W1 = 0.9 mm, thickness H1 = 0.025 mm, and meander frequency 48. . The meandering coils 42 and 43 had a resistance value of 12Ω and an inductance of 1 μH, and a meandering sheet coil 40 of a transducer having sufficient sensitivity in performance was obtained.

【0023】蛇行型コイル電磁超音波トランスデューサ
の蛇行シートコイルに図4に示すような構成を採用する
ことにより、下記のような優れた作用効果が得られる。
By adopting the configuration shown in FIG. 4 for the meandering sheet coil of the meandering coil electromagnetic ultrasonic transducer, the following excellent operational effects can be obtained.

【0024】第1に、絶縁シート41は数十ミクロン程
度の例えばポリイミド系の耐熱性絶縁シートであり、該
絶縁シート41を挟んで受信用コイルとなる蛇行状コイ
ル42又は43と受信用コイルとなる蛇行状コイル43
又は42は対向して配置するので、送信した波の反射波
を同じ位置で捕らえることができ、従来のように3本の
線の内、真中の1本を送信用コイルとし両側の2本を受
信用コイルにして、受信信号を平均化した場合より、精
度のよい計測が可能である。
First, the insulating sheet 41 is, for example, a polyimide-based heat-resistant insulating sheet having a size of about several tens of microns, and has a meandering coil 42 or 43 serving as a receiving coil with the insulating sheet 41 interposed therebetween. Meandering coil 43
Or 42 are arranged facing each other, so that the reflected wave of the transmitted wave can be caught at the same position. As in the conventional case, the middle one of the three lines is used as the transmission coil and the two on both sides are used as the transmission coil. More accurate measurement is possible than when a reception coil is used and reception signals are averaged.

【0025】第2に、従来の手巻に比べて蛇行状コイル
42及び43のコイルピッチ間隔W1が格段に精度良く
作成されるので、安定した超音波の受信が可能となる。
Second, since the coil pitch interval W1 of the meandering coils 42 and 43 is significantly higher than that of the conventional manual winding, stable reception of ultrasonic waves becomes possible.

【0026】第3に、絶縁シート41の接着に絶縁性の
接着材46を用いることにより、蛇行状コイル42及び
43のコイル間の絶縁も可能となり、計測時1000V
前後の電圧に耐えうることが可能になる。
Third, by using the insulating adhesive 46 for bonding the insulating sheet 41, insulation between the meandering coils 42 and 43 is also possible.
It is possible to withstand the voltage before and after.

【0027】第4に、従来のエナメル線等の被覆銅線を
手巻したものに比ベ、両面にコイルを配置することによ
り、品質の均一化、小型・精密化、製作時間の短縮、そ
して理想的な平行コイルによる高機能化(S/N比の改
善)が可能になる。
Fourth, by arranging coils on both sides compared to a conventional copper wire such as an enameled wire which is manually wound, uniform quality, miniaturization and precision, shortening of manufacturing time, and High functionality (improvement of S / N ratio) can be achieved by an ideal parallel coil.

【0028】第5に、蛇行シートコイル40を平面化
(シート化)することにより、弾性に富み、非測定物の
コイル間に凹凸がなくなる。
Fifth, by making the meandering sheet coil 40 flat (sheet), it is rich in elasticity, and there is no unevenness between coils of the non-measurement object.

【0029】図6乃至図12は上記構成の蛇行シートコ
イルを用いた本発明の蛇行コイル型電磁超音波トランス
デューサの構成を示す図である。図6に示す蛇行コイル
型電磁超音波トランスデューサは、蛇行シートコイル4
0を円筒状の被測定物の外周におき、静磁場をつくるソ
レノイドコイル2の中空部と円筒状の被測定物5の中空
部とは磁性体からなるコア材24を通して磁気回路が形
成する。これにより被測定物5の軸方向に静磁場を発生
させ、超音波(軸対称SH波)を発生させる。また、蛇
行シートコイル40の上面の蛇行状コイル(受信用コイ
ル)と下面の蛇行状コイル(送信用コイル)のアース部
Eは互いに接続されている。なお、図6において、図1
と同一符号を付した部分は同一作用を奏する部分を示
す。また、図7乃至図12においても同様とする。
FIGS. 6 to 12 are views showing the configuration of a meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer of the present invention using the meandering sheet coil having the above structure. The meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer shown in FIG.
Numeral 0 is set on the outer periphery of the cylindrical object to be measured, and a magnetic circuit is formed between the hollow portion of the solenoid coil 2 for creating a static magnetic field and the hollow portion of the cylindrical object to be measured 5 through a core material 24 made of a magnetic material. As a result, a static magnetic field is generated in the axial direction of the device under test 5, and an ultrasonic wave (axially symmetric SH wave) is generated. In addition, the grounding portions E of the meandering coil (receiving coil) on the upper surface of the meandering sheet coil 40 and the meandering coil (transmitting coil) on the lower surface are connected to each other. In FIG. 6, FIG.
The parts denoted by the same reference numerals indicate parts having the same action. The same applies to FIGS. 7 to 12.

【0030】図7に示す構成の蛇行コイル型電磁超音波
トランスデューサは、ソレノイドコイル2と被測定物5
とを磁気的に結合するコア材24をコ字状に形成すると
共にその両端を筒状(リング状)に形成している。該筒
状部24aは中央部分(実線A部分)で上下に分割でき
るようになっており、被測定物5を装着するときは下方
部を外し、上方部の凹部に被測定物5を挿入し、その後
図示しない手段により下方部を上方部に結合して行な
う。筒状部24aをこのように構成することにより、円
筒状の被測定物5の両端の径が該筒状部24aの中空部
の内径より大きく、被測定物5を該中空部に通せない場
合でも被測定物5を筒状部24aに容易に装着できる。
円筒状の被測定物5の外周に蛇行シートコイル40をお
き、被測定物5の長手方向に静磁場を発生させ、超音波
(軸対称SH波)を発生させる。
The meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer shown in FIG. 7 has a solenoid coil 2 and an object 5 to be measured.
Are formed in a U-shape and both ends thereof are formed in a cylindrical shape (ring shape). The tubular portion 24a can be vertically divided at a central portion (solid line A portion). When the DUT 5 is mounted, the lower portion is removed, and the DUT 5 is inserted into the upper concave portion. Thereafter, the lower portion is connected to the upper portion by means not shown. By configuring the cylindrical portion 24a in this way, the diameter of both ends of the cylindrical DUT 5 is larger than the inner diameter of the hollow portion of the cylindrical portion 24a, and the DUT 5 cannot be passed through the hollow portion. However, the DUT 5 can be easily mounted on the cylindrical portion 24a.
The meandering sheet coil 40 is placed on the outer periphery of the cylindrical object 5 to generate a static magnetic field in the longitudinal direction of the object 5 to generate ultrasonic waves (axially symmetric SH waves).

【0031】図8に示す構成の蛇行コイル型電磁超音波
トランスデューサは、静磁場をつくるソレノイドコイル
2の中空部に円筒状の被測定物5を通し、該被測定物5
の外周に蛇行シートコイル40をおき、被測定物5の長
手方向に静磁場を発生させ、超音波(軸対称SH波)を
発生させる。
In the meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer shown in FIG. 8, a cylindrical object 5 is passed through a hollow portion of a solenoid coil 2 for generating a static magnetic field.
A meandering sheet coil 40 is placed on the outer circumference of the object 5 to generate a static magnetic field in the longitudinal direction of the DUT 5 and generate ultrasonic waves (axially symmetric SH waves).

【0032】図9に示す構成の蛇行型電磁超音波トラン
スデューサは、板状の被測定物5の静磁場発生用の永久
磁石(又は電磁石)25、25を被測定物の軸方向に静
磁場が発生するように所定の間隔をおいて配置し、その
間に2枚の蛇行シートコイル40、40を所定の間隔を
おいて配置している。蛇行シートコイル40、40は従
来通り、一方を発信用として使えるが、両者共に送信と
受信を行なうように使うこともできる。この場合、超音
波は両者から同時に発生され、両者で同時に受信される
ため、より高いS/N比を得ることができる。図では左
側の発信用蛇行シートコイル40から右側の受信用蛇行
シートコイル40に超音波(表面SH波)信号が送られ
る。
In the meandering electromagnetic ultrasonic transducer having the configuration shown in FIG. 9, a permanent magnet (or electromagnet) 25 for generating a static magnetic field of the plate-like object 5 is applied with a static magnetic field in the axial direction of the object. The two meandering sheet coils 40, 40 are arranged at a predetermined interval between them so as to generate them. One of the meandering sheet coils 40, 40 can be used for transmitting as usual, but both can be used for transmitting and receiving. In this case, since the ultrasonic waves are simultaneously generated from both, and are received at the same time, a higher S / N ratio can be obtained. In the figure, an ultrasonic wave (surface SH wave) signal is transmitted from the meandering sheet coil 40 for transmission on the left side to the meandering sheet coil 40 for reception on the right side.

【0033】図10に示す構成の蛇行型電磁超音波トラ
ンスデューサは、図9に示す蛇行型電磁超音波トランス
デューサの一方の蛇行シートコイル40(図では左側の
蛇行シートコイル40)の下面の蛇行状コイルと他方の
蛇行シートコイル40(図では右側の蛇行シートコイル
40)の下面の蛇行状コイルにコントローラ23から電
圧を加えて両蛇行シートコイル40、40から超音波を
同時に送信し、両者の上面の蛇行状コイルで受信するよ
うに構成したものであり、このように構成することによ
り、いっそう感度が良くなる。なお、図10において、
蛇行シートコイル40の上面の蛇行状コイル(受信用コ
イル)と下面の蛇行状コイル(送信用コイル)のアース
部Eは互いに接続されている点は図6の場合と同様であ
る。また、図示は省略するが、図7、図8の場合も同様
である。また、図11、図12の場合も上下面の両蛇行
状コイルを使用する場合は同様である。
The meandering type electromagnetic ultrasonic transducer having the structure shown in FIG. 10 is a meandering coil on the lower surface of one of the meandering sheet coils 40 (left side meandering sheet coil 40 in the figure) of the meandering type electromagnetic ultrasonic transducer shown in FIG. The controller 23 applies a voltage to the meandering coil on the lower surface of the other meandering sheet coil 40 (the right-hand meandering sheet coil 40 in the figure), and simultaneously transmits ultrasonic waves from the two meandering sheet coils 40 and 40, and the upper surface The signal is received by a meandering coil. With this configuration, the sensitivity is further improved. In FIG. 10,
The grounding portion E of the meandering coil (receiving coil) on the upper surface of the meandering sheet coil 40 and the grounding portion E of the meandering coil (transmitting coil) on the lower surface are connected to each other as in the case of FIG. Although not shown, the same applies to the cases of FIGS. The same applies to the case of FIG. 11 and FIG. 12 when both meandering coils on the upper and lower surfaces are used.

【0034】図11及び図12に示す構成の蛇行コイル
型電磁超音波トランスデューサは、板状の被測定物5の
上にその厚さ方向に静磁場を発生する永久磁石(又は電
磁石)25、該被測定物5と永久磁石(又は電磁石)2
5の間に2枚の蛇行シートコイル40、40を所定の間
隔をおいて配置している。蛇行シートコイル40、40
の内一方が発信用、他方が受信用となる。なお、蛇行シ
ートコイル40、40とコントローラ、主アンプ及びプ
リアンプとの配線は図9及び図10に示すものと略同一
となるのでその図示は省略する。図11及び図12では
右側の発信用蛇行シートコイル40から左側の受信用蛇
行シートコイル40に超音波(SO波)信号が送られ
る。なお、図10及び図11において、(a)は永久磁
石(又は電磁石)25と蛇行シートコイルの正面配置関
係を、(b)は平面配置関係をそれぞれ示す。
The meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer having the structure shown in FIGS. 11 and 12 is composed of a permanent magnet (or electromagnet) 25 for generating a static magnetic field in the thickness direction on a plate-like measuring object 5. DUT 5 and permanent magnet (or electromagnet) 2
5, two meandering sheet coils 40, 40 are arranged at predetermined intervals. Meandering sheet coils 40, 40
One of them is for transmission and the other is for reception. The wiring between the meandering sheet coils 40 and the controller, the main amplifier, and the preamplifier is substantially the same as that shown in FIGS. 9 and 10, so that the illustration thereof is omitted. 11 and 12, an ultrasonic wave (SO wave) signal is transmitted from the meandering sheet coil 40 for transmission on the right side to the meandering sheet coil 40 for reception on the left side. 10 and 11, (a) shows a front arrangement relationship between the permanent magnet (or electromagnet) 25 and the meandering sheet coil, and (b) shows a planar arrangement relationship.

【0035】図6乃至図12に示す構成の蛇行コイル型
電磁超音波トランスデューサの構成例において、図11
は超音波を発生させる起振力がローレンツ力によるもの
で、その他は磁わい力によるものである。
In the configuration example of the meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer having the configuration shown in FIGS.
Is caused by the Lorentz force as the vibrating force for generating the ultrasonic wave, and the other is caused by the magnetostrictive force.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように本願請求項に記載の
発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。 (1)絶縁シートの両側に互いに対向一致するように配
置した蛇行状コイルの一方を電磁超音波を発生する送信
用とし、他方を検知作用を有する受信用としたので、S
/N比が高く、ゲインが大きくとれる。
According to <br/> invention described gun claim as described above, according to the present invention, excellent effects as described below can be obtained. (1) Arrange on both sides of the insulating sheet so that they face each other.
Transmits one of the placed meandering coils to generate electromagnetic ultrasonic waves
Since the other is used for reception having a detecting action ,
/ N ratio is high and gain can be increased.

【0037】(2)絶縁シートの両面に導電性材料から
なる蛇行状コイルを該絶縁シートを介在させて両蛇行状
コイルが互いに対向一致するように配置し弾力性に富
んだ蛇行シートコイルとし、該蛇行状コイルの一方の端
部はスルーホールを介して他方の面に通し外部リード線
と接続し、他方の端部はアース部を共通にするように接
続し、更に両蛇行状コイルはそれぞれ絶縁材で覆った構
成とするので、性能の向上、安定性、品質の均一化、小
型化、製作時間の短縮化、そして理想的な平行コイルに
よる高能化(S/N比の改善)が可能になる。
[0037] (2) and serpentine sheet coil rich arrangement the resilient so that meander-shaped coil of electrically conductive material on both surfaces of the insulating sheet by interposing the insulating sheet is both serpentine coils facing coincide with each other , One end of the meandering coil
Through the other surface through the through hole
And connect the other end so that the grounding part is common.
The two meandering coils are each covered with insulating material.
Since the formation, improved performance, stability, uniform quality, reduction in size, reduction of production time, and (improvement of the S / N ratio) ideal higher performance by parallel coils becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の蛇行コイル型電磁超音波トランスデュ
ーサに用いる蛇行シートコイルの概略構成を示す図で、
同図(a)は平面図、同図(b)は同図(a)のA−A
断面図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a meandering sheet coil used for a meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer of the present invention;
FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is an A-A view of FIG.
It is sectional drawing.

【図2】蛇行コイル型電磁超音波トランスデューサの計
測原理を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a measurement principle of a meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer.

【図3】蛇行コイル型電磁超音波トランスデューサの計
測原理を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the measurement principle of the meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer.

【図4】本発明の蛇行コイル型電磁超音波トランスデュ
ーサに用いる蛇行シートコイルの概略構成を示す図で、
同図(a)は平面図、同図(b)は同図(a)のA−A
断面図である。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a meandering sheet coil used in the meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer of the present invention;
FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is an A-A view of FIG.
It is sectional drawing.

【図5】本発明の蛇行コイル型電磁超音波トランスデュ
ーサの蛇行シートコイルの製造方法を説明するための図
である。
FIG. 5 is a view for explaining a method of manufacturing a meandering sheet coil of the meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer of the present invention.

【図6】本発明の蛇行コイル型電磁超音波トランスデュ
ーサの概略構成例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration example of a meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer of the present invention.

【図7】本発明の蛇行コイル型電磁超音波トランスデュ
ーサの概略構成例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration example of a meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer of the present invention.

【図8】本発明の蛇行コイル型電磁超音波トランスデュ
ーサの概略構成例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration example of a meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer of the present invention.

【図9】本発明の蛇行コイル型電磁超音波トランスデュ
ーサの概略構成例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration example of a meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer of the present invention.

【図10】本発明の蛇行コイル型電磁超音波トランスデ
ューサの概略構成例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration example of a meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer of the present invention.

【図11】本発明の蛇行コイル型電磁超音波トランスデ
ューサの概略構成例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration example of a meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer of the present invention.

【図12】本発明の蛇行コイル型電磁超音波トランスデ
ューサの概略構成例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration example of a meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer of the present invention.

【図13】従来の蛇行コイル型電磁超音波トランスデュ
ーサの概略構成を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ソレノイドコイル 3 蛇行状コイル 5 被測定物 20 プリアンプ 21 主アンプ 22 直流電源 23 コントローラ 24 コア材 30 蛇行シートコイル 40 蛇行シートコイル 41 絶縁シート 42 蛇行状コイル 43 蛇行状コイル 44 絶縁シート 45 銅箔 46 接着材 47 接着材 2 solenoid coil 3 meandering coil 5 DUT 20 preamplifier 21 main amplifier 22 DC power supply 23 controller 24 core material 30 meandering sheet coil 40 meandering sheet coil 41 insulating sheet 42 meandering coil 43 meandering coil 44 insulating sheet 45 copper foil 46 Adhesive 47 Adhesive

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−105960(JP,A) 特開 昭63−302360(JP,A) 実開 昭63−111662(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 29/00 - 29/28 H04R 13/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-60-105960 (JP, A) JP-A-63-302360 (JP, A) Full-fledged Sho-63-111662 (JP, U) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 29/00-29/28 H04R 13/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 静磁場をつくる磁石と交番磁界をつくる
蛇行コイルを具備する蛇行コイル型電磁超音波トランス
デューサにおいて、 前記蛇行コイルは絶縁シートの両側に導電性材料からな
る蛇行状コイルを該絶縁シートを介在して互いに対向一
致するように配置し、該両蛇行状コイルのうち一方は電
磁超音波を発生する送信用とし、他方を検知作用を有す
る受信用とし、それぞれ独立していて、該蛇行状コイル
の一方の端部はスルーホールを介して他方の面に通し外
部リード線と接続し、他方の端部はアース部を共通にす
るように接続し、更に前記両蛇行状コイルはそれぞれ絶
縁材で覆った構成の弾力性に富んだ蛇行シートコイルと
したことを特徴とする蛇行コイル型電磁超音波トランス
デューサ。
1. A meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer comprising a magnet for creating a static magnetic field and a meandering coil for creating an alternating magnetic field, wherein the meandering coil is made of a conductive material on both sides of an insulating sheet.
Meandering coils facing each other with the insulating sheet interposed therebetween.
And one of the two meandering coils is
For transmission to generate magneto-ultrasonic waves, the other has a sensing function
For independent reception, the meandering coil
Through one end of the
And the other end to the common ground.
So that the two meandering coils are connected
Elastic meandering sheet coil covered with edge material
Serpentine coil type electromagnetic acoustic transducer, characterized in that the.
【請求項2】前記静磁場をつくる磁石をソレノイドコイ
ルとし、蛇行シートコイルを円筒状の被測定物の円周全
体を覆うように配置し、前記ソレノイドコイルの中空部
と被測定物の中空部を磁性体のコア材で接続したことを
特徴とする請求項1に記載の蛇行コイル型電磁超音波ト
ランスデューサ。
2. A magnet for producing said static magnetic field, comprising a solenoid coil.
The meandering sheet coil and the entire circumference of the cylindrical DUT.
Arranged so as to cover the body, the hollow part of the solenoid coil
And that the hollow part of the DUT is connected with a magnetic core material
The meandering coil type electromagnetic ultrasonic transducer according to claim 1, wherein:
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