JP3962230B2 - 振動装置及び超音波応用装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁歪現象を有する磁性体を用いた磁歪振動子に関する。また、振動装置に関する。また、磁歪振動子を用いた超音波応用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁歪現象は、磁歪材料に外部から磁気エネルギーを印加した際、その磁歪材料に変形を生じる現象であり、磁歪振動子に用いられている。従来のこの種の磁歪振動子について、図１３を参照しながら説明する。図１３は、従来技術を示した図であり、「超音波便覧」超音波便覧編集委員会編、丸善株式会社、１９９９年８月３０日初版第１刷発行、第６６３頁に記載されている、磁歪振動子の構成例を示す図である。１は、磁歪現象を有する材料から形成される振動子、２は、前記振動子１に外形変化を生じさせるための磁界を発生する磁界発生手段である励磁コイル、３は、前記振動子１にバイアス磁界を印加するためのバイアス磁界印加手段である永久磁石である。
図１３において、励磁コイル２に所望の周波数の交流電流を流すことにより、永久磁石３にて印加される直流磁界のバイアス磁界と一致した方向に交流磁界が発生する。このため、振動子１は励磁コイル２に所望の周波数の交流電流を流すことにより、励磁コイル２の直径方向と直交する方向すなわち図１３の上下方向に所望の周波数の伸縮振動を励振する。この伸縮振動により圧縮波を発生させようとしている。
【０００３】
図１４は、従来の磁歪材料を用いた超音波応用装置を示した図である。２ａ，２ｂは、励磁コイル、７は、ベース、１０は、容器、１１は、液体、１２は、圧縮波（縦波）である。その他の構成は、図１３と同様である。
図１５は、従来の超音波応用装置の回路図である。１００は、交流電源である。２００は、永久磁石３による磁界の向き、２０１は、ある時点での励磁コイル２ｂによる磁界の向き、２０２は、上記時点での励磁コイル２ａによる磁界の向きを示す。その他の構成は、図１４と同様である。
励磁コイル２ａ，２ｂに所望の周波数の交流電流を交流電源１００が流すことにより、永久磁石３にて印加される直流磁界のバイアス磁界である永久磁石３による磁界の向き２００と一致した方向に交流磁界が発生する。振動子１は、励磁コイル２ａによる磁界の向き２０２、励磁コイル２ｂによる磁界の向き２０１の時に、伸び、それぞれ反対の向きの時、縮む。これにより、振動子１は、図１４において正面から見て上下方向に所望の周波数の伸縮振動を励振する。この伸縮振動により、振動子１は、圧縮波１２を発生する。圧縮波１２は、縦波の超音波振動となって容器１０内の液体１１（例えば水）を伝搬する。上記超音波振動により、例えば、眼鏡の洗浄を行なう。
【０００４】
また、図示していないが、従来の磁歪材料を用いていない超音波応用装置の一例として超音波パルスを用いた非破壊検査装置がある。
超音波パルスを用いた非破壊検査装置では、圧縮波または圧縮波をモード変換させて発生させた各種波が用いられて来た。これらの波の欠点としては、反射、屈折によって、再び種々の波が発生するため、モード変換による損失、各波の音速の変化に伴う欠陥判別等の困難さが存在している。
また、超音波パルスを用いた非破壊検査装置では、超音波入射面に平行に振動するせん断波（横波）（以下ＳＨ波と称す）も用いられて来た。
図１６は、ＳＨ波の伝搬を示す図である。２０は、試験体である。試験体２０にＳＨ波を加えると、ＳＨ波の伝搬方向と振動方向とは同一ではなく、通常、９０°異なる。
ＳＨ波は、圧縮波からモード変換で発生させることができない。また、ＳＨ波は、試験体との音響結合にも困難さを伴う。
しかし、ＳＨ波は、発生させられると、モード変換が生じないため、超音波パルスを用いた非破壊検査（装置）において有利な点が多く、超音波パルスを用いた非破壊検査（装置）において用いられている。
ここで、従来、ＳＨ波の発生には圧電セラミック（圧電素子）が多く用いられて来た。
図１７は、材料の使用周波数帯を示した図である。
圧電セラミックは、通常、１００ｋＨｚ程度〜１０ＭＨｚ以上の周波数の波を発生することができる。圧電セラミックにおいて、発生できる周波数は、圧電セラミックでできた振動子の厚さに影響される。低周波数の波を発生させるためには、圧電セラミックでできた振動子の体積を大きくしなければならない。現状、圧電セラミックでは、１００ｋＨｚ以下の周波数のＳＨ波を発生することは非常に困難である。
ここで、超音波パルスを用いた非破壊検査において、金属（例えば、鋼）構造物で超音波パルスの伝搬距離が非常に長い構造物や、コンクリート構造物などでは、圧電セラミックが有する高周波数帯で検査することは困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
磁歪材料を用いたＳＨ波を発生する振動装置は、従来、存在していなかった。また、ＳＨ波を発生する磁歪振動子を用いた超音波応用装置は、従来、存在していなかった。
また、圧電セラミックでは、１００ｋＨｚ以下の周波数のＳＨ波を発生することは非常に困難であった。一方、図１７に示したように、磁歪材料は、通常、数ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の周波数の波を発生することができる。
【０００６】
本発明は、比較的容易に低周波振動を発生することができる磁歪振動子を用いて、ＳＨ波を発生する磁歪振動子を用いた振動装置を提供することを目的とする。
また、上記振動装置を用いた超音波応用装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の振動装置は、
磁界を発生させる磁界発生部と、
上記磁界発生部により発生させられた磁界により磁歪現象に基づいて、被振動体との接触面に対し平行に振動する振動子と
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の振動装置は、
第１の磁界を発生させる第１の磁界発生部と、
上記第１の磁界発生部により発生させられた第１の磁界の向きに対し、同一の向きと反対の向きとのいずれか一方の向きに第２の磁界を発生させる第２の磁界発生部と、
上記第１の磁界発生部により発生させられた第１の磁界の向きと上記第２の磁界発生部により発生させられた第２の磁界の向きとが同一の場合は上記第１の磁界発生部により発生させられた第１の磁界の向きと反対の向きに第３の磁界を発生させ、上記第１の磁界発生部により発生させられた第１の磁界の向きと上記第２の磁界発生部により発生させられた第２の磁界の向きとが反対の場合は上記第１の磁界発生部により発生させられた第１の磁界の向きと同一の向きに第３の磁界を発生させる第３の磁界発生部と、
上記第１の磁界発生部と第２の磁界発生部と第３の磁界発生部とにより発生させられた上記第１の磁界と第２の磁界と第３の磁界とにより磁歪現象に基づいて振動する振動子と
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の超音波応用装置は、
磁界を発生させる磁界発生部と、
上記磁界発生部により発生させられた磁界により磁歪現象に基づいて、被振動体との接触面に対し平行に振動する振動子と
を備えた振動装置を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、上記磁界発生部は、
バイアス磁界を発生させる磁石と、
上記磁石により発生させられたバイアス磁界の向きに対し、同一の向きと反対の向きとのいずれか一方の向きに磁界を発生させる第１の励磁コイルと、
上記磁石により発生させられたバイアス磁界の向きと上記第１の励磁コイルにより発生させられた磁界の向きとが同一の場合は上記磁石により発生させられたバイアス磁界の向きと反対の向きに磁界を発生させ、上記磁石により発生させられたバイアス磁界の向きと上記第１の励磁コイルにより発生させられた磁界の向きとが反対の場合は上記磁石により発生させられたバイアス磁界の向きと反対の向きに磁界を発生させる第２の励磁コイルと
を有し、
上記振動装置は、さらに、上記振動子の振動を拘束する拘束部を備え、
上記振動装置は、被振動体の表面に対し垂直に横波を伝播することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１を示した図である。
図２は、実施の形態１を示した斜視図である。
図１，２において、１は、振動子、２ａは、励磁コイル（磁界発生部、第３の磁界発生部、第２の励磁コイルの一例である）。２ｂは、励磁コイル（磁界発生部、第２の磁界発生部、第１の励磁コイルの一例である）、３は、永久磁石（磁界発生部、第１の磁界発生部、磁石の一例である）、４は、マス（拘束部の一例である）、５は、足、２０は、試験体（被振動体の一例である）である。
図１において、永久磁石３によるループ状の磁界がπ（パイ）型状の振動子１の２つの凸部のそれぞれの位置で働く向きと同じ向きに、ある期間中励磁コイル２ａ，２ｂの磁界が同時に発生するように、励磁コイル２ａ，２ｂは、前記振動子１の２つの凸部のそれぞれ一方に巻回される。マス４は、前記振動子１と接続され、振動子１を拘束する手段である。足５は、振動子１を支える手段である。図１において、振動子１、励磁コイル２ａ，２ｂ、永久磁石３は、ちょうど、図１３で構成される磁歪振動子を振動方向が試験体２０表面に平行になるように配置された場合と同様の配置にあたる。
図３は、実施の形態１の回路図を示した図である。
図３において、１００は、交流電源である。２００は、永久磁石３による磁界（以下、「バイアス磁界」という。）の向き、２０１は、ある時点における励磁コイル２ｂによる磁界の向き、２０２は、上記時点における励磁コイル２ａによる磁界の向きを示す。
交流電源１００が所望の周波数の交流電流を流した場合、一方の電流方向の時は、励磁コイル２ａ，２ｂは、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と同一方向の磁界を同時に発生し、他方の電流方向の時は、励磁コイル２ａ，２ｂは、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と逆方向の磁界を同時に発生するように、コイルが巻回配置されている。すなわち、励磁コイル２ａと励磁コイル２ｂとは、常に、励磁コイル２ａ，２ｂそれぞれの位置におけるバイアス磁界の向きに対して同一の向きの磁界を発生する。
したがって、振動子１は、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と同一方向の磁界を同時に発生している時には試験体２０表面に平行に伸びる。また、振動子１は、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と逆方向の磁界を同時に発生している時には試験体２０表面に平行に縮む。
図４は、実施の形態１の振動子１の伸縮を示した図である。
図４は、図３における永久磁石３による磁界の向き２００、ある時点における励磁コイル２ｂによる磁界の向き２０１、上記時点における励磁コイル２ａによる磁界の向き２０２の状態に実施の形態１が置かれている時の振動子１の伸縮を示している。すなわち、上記時点において、励磁コイル２ａ，２ｂは、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と同一方向の磁界を発生しているため、振動子１は、励磁コイル２ａによる磁界を強く受けた部分と励磁コイル２ｂによる磁界を強く受けた部分とが共に試験体２０表面に平行に伸びる。また、交流電流の向きが反転し、励磁コイル２ａ，２ｂの磁界の向きが図３と反対になった時には、図４とは異なり、励磁コイル２ａによる磁界を強く受けた振動子１の部分と励磁コイル２ｂによる磁界を強く受けた振動子１の部分とが共に試験体２０表面に平行に縮む。
図５は、実施の形態１における振動子１の接触面の振動を表す概念図である。図５において、図４と同一の状態に実施の形態１が置かれている時の振動子１の接触面は、単に、試験体２０表面に平行に振幅Ａだけ動く。図中、実線は縮んだ場合、点線は伸びた場合を示す。
すなわち、励磁コイル２ａ，２ｂに所望の周波数の交流電流を流すことにより、振動子１は励磁コイル２ａ，２ｂの直径方向と直交する方向すなわち図１の左右方向に所望の周波数の振動、すなわち、せん断振動を起こすことが可能である。振動子１はマス４により拘束されているため、振動子１に引き起こされた振動は試験体２０と接する面から試験体２０中にＳＨ波を伝播させる。なお、振動子１の接触面を試験体２０に安定して接触させるために足５が設けてある。
【００１２】
ここで、図１において、振動子１は、π（パイ）型形状をしているが、これに限るものではない。励磁コイル２ａ，２ｂまたは、励磁コイル２ａのみ、または励磁コイル２ｂのみが構成できる形状であればよい。例えば、コの字型であってもよい。
また、振動子１は、所望の振動周波数において共振する固有値を持つように構成するとなおよい。共振することにより、より大きな振動の振幅を得ることができる。
【００１３】
また、マス４は、所望の振動周波数において共振する周波数よりも小さい固有値を持つように構成する。これにより、マス４は、共振することなく振動子１を確実に拘束することができる。
【００１４】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２の回路図を示した図である。
励磁コイル２ａ，２ｂの巻方向以外の構成は、実施の形態１と同様である。永久磁石３によるループ状の磁界がπ（パイ）型状の振動子１の２つの凸部のそれぞれの位置で働く向きと、一方は同じ向きに、他方は逆向きに、ある期間中励磁コイル２ａ，２ｂの磁界が同時に発生するように、励磁コイル２ａ，２ｂは、前記振動子１の２つの凸部のそれぞれ一方に巻回される。
図６において、１００は、交流電源である。２００は、永久磁石３による磁界の向き、２０１は、ある時点における励磁コイル２ｂによる磁界の向き、２０２は、上記時点における励磁コイル２ａによる磁界の向きを示す。
交流電源１００が所望の周波数の交流電流を流した場合、ある時点における電流方向の時には、図６に示すように励磁コイル２ａは、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と逆方向の磁界を発生し、励磁コイル２ｂは、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と同一方向の磁界を発生するように、コイルが配置されている。すなわち、励磁コイル２ａと励磁コイル２ｂとは、常に、励磁コイル２ａ，２ｂそれぞれの位置におけるバイアス磁界の向きに対して一方は反対の向きの磁界を、他方は同一の向きの磁界を発生する。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
図７は、実施の形態２の振動子１の伸縮を示した図である。
図７は、図６における永久磁石３による磁界の向き２００、ある時点における励磁コイル２ｂによる磁界の向き２０１、上記時点における励磁コイル２ａによる磁界の向き２０２の状態に実施の形態２が置かれている時の振動子１の伸縮を示している。
すなわち、上記時点において、励磁コイル２ａは、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と逆方向の磁界を発生しているため、振動子１の励磁コイル２ａによる磁界を強く受けた部分は、試験体２０表面に平行に縮む。
一方、励磁コイル２ｂは、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と同一方向の磁界を発生しているため、振動子１の励磁コイル２ｂによる磁界を強く受けた部分は、試験体２０表面に平行に伸びる。
また、交流電流の向きが反転し、励磁コイル２ａ，２ｂの磁界の向きがそれぞれ図６と反対になった時には、図７とは異なり、励磁コイル２ａによる磁界を強く受けた振動子１の部分は、試験体２０表面に平行に伸びる。また、励磁コイル２ｂによる磁界を強く受けた振動子１の部分は、試験体２０表面に平行に縮む。図８は、実施の形態２における振動子１の接触面の振動を表す概念図である。図８において、図７と同一の状態に実施の形態２が置かれている時の振動子１の接触面は、試験体２０表面に平行に振幅Ｂだけ動く。実線は励磁コイル２ｂによって縮んだ場合、点線は励磁コイル２ｂによって伸びた場合を示す。振動子１はマス４により拘束されていることと、励磁コイル２ａと励磁コイル２ｂによる伸縮が互いに逆であるため、接触面の動く幅（振幅）は、実施の形態１の構成よりも大きくすることができる。すなわち、振幅Ｂは振幅Ａより大きい。
すなわち、励磁コイル２ａ，２ｂに所望の周波数の交流電流を流すことにより、振動子１は励磁コイル２ａ，２ｂの直径方向と直交する方向すなわち図１の左右方向に所望の周波数の振動、すなわち、せん断振動を起こすことが可能である。振動子１はマス４により拘束されているため、振動子１に引き起こされた振動は試験体２０と接する面から試験体２０中にＳＨ波を伝播させる。なお、振動子１を試験体２０に安定して接触させるために足５が設けてある。
【００１５】
ここで、振動子１は、π（パイ）型形状をしているが、実施の形態１と同様、これに限るものではない。励磁コイル２ａ，２ｂが構成できる形状であればよい。例えば、コの字型であってもよい。
また、振動子１は、所望の振動周波数において共振する固有値を持つように構成するとなおよい。共振することにより、より大きな振動の振幅を得ることができる。
【００１６】
また、マス４は、所望の振動周波数において共振する周波数よりも小さい固有値を持つように構成する。これにより、マス４は、共振することなく振動子１を確実に拘束することができる。
【００１７】
また、図３において励磁コイル２ａの巻き方向を変えずに励磁コイル２ａの回路接続を逆に変更すれば実施の形態２と同様の振動装置を得ることができる。
【００１８】
また、図６において励磁コイル２ａの巻き方向を変えずに励磁コイル２ａの回路接続を逆に変更すれば実施の形態１と同様の振動装置を得ることができる。
【００１９】
実施の形態３．
図９は、実施の形態３の回路図を示した図である。
図９において、１００は、交流電源である。２００は、永久磁石３による磁界の向き、２０１は、ある時点における励磁コイル２ｂによる磁界の向き、２０２は、上記時点における励磁コイル２ａによる磁界の向きを示す。励磁コイル２ａ，２ｂを並列に構成した以外は、実施の形態２と同様である。
本実施の形態３の構成においても実施の形態２と同様の振動装置を得ることができる。
【００２０】
また、図９において励磁コイル２ａの巻き方向を逆巻きに変更すれば実施の形態１と同様の振動装置を得ることができる。
【００２１】
また、図９において励磁コイル２ａの巻き方向を変えずに励磁コイル２ａの回路接続を逆に変更すれば実施の形態１と同様の振動装置を得ることができる。
【００２２】
実施の形態４．
図１０は、実施の形態４の回路図を示した図である。
図１０において、１００ａ，１００ｂは、交流電源である。２００は、永久磁石３による磁界の向き、２０１は、ある時点における励磁コイル２ｂによる磁界の向き、２０２は、上記時点における励磁コイル２ａによる磁界の向きを示す。励磁コイル２ａ，２ｂを独立に回路構成した以外は、実施の形態２と同様である。交流電源１００ａと交流電源１００ｂとの同期をとることにより本実施の形態４の構成においても実施の形態２と同様の振動装置を得ることができる。
【００２３】
また、図１０において励磁コイル２ａの巻き方向を逆巻きに変更すれば実施の形態１と同様の振動装置を得ることができる。また、交流電源１００ａと交流電源１００ｂとの位相を１／２周期ずらすことにより実施の形態１と同様の振動装置を得ることができる。
【００２４】
実施の形態５．
図１１は、実施の形態５の回路図を示した図である。
図１１において、３００は、電磁石、３０１は、交流電源、４００は、直流電源、３０２は、電磁石３００内の励磁コイルである。２００ａは、電磁石３００による磁界の向き、２０１は、ある時点における励磁コイル２ｂによる磁界の向き、２０２は、上記時点における励磁コイル２ａによる磁界の向きを示す。図６における永久磁石３を電磁石３００に置き換え、電磁石３００により交流磁界を発生し、交流電源１００を直流電源４００に置き換え、励磁コイル２ａ，２ｂによりバイアス磁界を発生する回路構成にした以外は、実施の形態２と同様である。本実施の形態５の構成においても実施の形態２と同様の振動装置を得ることができる。
【００２５】
また、図１１において励磁コイル２ａの巻き方向を変更すれば実施の形態１と同様の振動装置を得ることができる。
【００２６】
実施の形態６．
上記実施の形態１乃至５においては、磁歪材料を用いた振動装置の一例を示したが、これに限るものではなく、上記実施の形態１乃至５のいずれかの振動装置を用いた超音波応用装置であってもよい。
例えば、超音波パルスを用いた非破壊検査において、金属（例えば、鋼）構造物で超音波パルスの伝搬距離が非常に長い構造物や、コンクリート構造物の内部の空洞などの欠陥を探傷する超音波探傷装置である。上記実施の形態１乃至５のいずれかの振動装置により入射した超音波の反射波を測定することにより上記欠陥を発見できる。
また、例えば、超音波厚さ測定装置である。上記実施の形態１乃至５のいずれかの振動装置により被測定体に入射した超音波の反射波を測定することにより上記被測定体の厚さ（距離）を測定できる。
また、例えば、超音波地中レーダである。上記実施の形態１乃至５のいずれかの振動装置により地中に入射した超音波の反射波を測定することにより地中の遺跡を発見できる。
また、例えば、超音波センサである。ＳＨ波が伝搬できる固体を媒体として上記実施の形態１乃至５のいずれかの振動装置により入射した超音波の反射波を測定することにより他の物体をセンシングすることができる。
【００２７】
次に、上記実施の形態１乃至５のいずれかの振動装置や実施の形態６の超音波応用装置によってＳＨ波を試験体へ入射できることの確認例について図面を参照しながら説明する。
図１２は、ＳＨ波の確認試験構成図である。
図１２において、６は、磁歪振動装置、５００は、横波用接触触媒、６００は、試験体、７００は、横波用探触子である。
図１２のように、磁歪振動装置６を試験体に接触させ、対面に横波用探触子７００を接触させている。磁歪振動装置６と試験体６００の接触面及び横波用探触子７００と試験体６００の接触面には、音響結合のために横波用接触媒質５００を塗布した。そこで、磁歪振動装置６の励磁コイルに交流電流を流したところ、横波用探触子７００にて受信波が確認された。また、磁歪振動装置６を励振した時刻と、確認された受信波の到達した時刻より試験体を伝搬してきた超音波の音速を計算した結果、本試験においては約３．２ｋｍ／ｓであった。試験体６００の材料には鋼を使用している。このことからＳＨ波が発生していることを確認した。
【００２８】
以上のように、本発明の好適な実施例である磁歪振動子は、磁歪現象を有する材料から形成される振動子本体と、前記振動子本体に外形変化を生じさせるための磁界の発生手段と、前記振動子本体にバイアス磁界を印加するためのバイアス磁界印加手段と、前記振動子を拘束する手段とを備え、試験体との接触面に平行に振動するせん断波を発生することを特徴とする。
【００２９】
すなわち、本発明の好適な実施例である磁歪振動子は、磁歪現象を有する材料から形成される振動子本体と、前記振動子本体に外形変化を生じさせるための磁界を発生する磁界発生手段と、前記振動子本体にバイアス磁界を印加するためのバイアス磁界印加手段と、前記振動子を拘束する手段とを備えた磁歪振動子よって、ＳＨ波を発生させることを特徴とする。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、磁歪振動子を用いて試験体にＳＨ波を入射する振動子を提供することができる。
【００３１】
本発明によれば、比較的容易に低周波振動を発生することができる磁歪振動子を用いて、ＳＨ波を発生する磁歪振動子を用いた振動装置を提供することができる。
また、上記振動装置を用いた超音波応用装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１を示した図である。
【図２】 実施の形態１を示した斜視図である。
【図３】 実施の形態１の回路図を示した図である。
【図４】 実施の形態１の振動子１の伸縮を示した図である。
【図５】 実施の形態１における振動子１の接触面の振動を表す概念図である。
【図６】 実施の形態２の回路図を示した図である。
【図７】 実施の形態２の振動子１の伸縮を示した図である。
【図８】 実施の形態２における振動子１の接触面の振動を表す概念図である。
【図９】 実施の形態３の回路図を示した図である。
【図１０】 実施の形態４の回路図を示した図である。
【図１１】 実施の形態５の回路図を示した図である。
【図１２】 ＳＨ波の確認試験構成図である。
【図１３】 従来技術を示した図である。
【図１４】 従来の磁歪材料を用いた超音波応用装置を示した図である。
【図１５】 従来の超音波応用装置の回路図である。
【図１６】 ＳＨ波の伝搬を示す図である。
【図１７】 材料の使用周波数帯を示した図である。
【符号の説明】
１ 振動子、２ａ，２ｂ，３０２ 励磁コイル、３ 永久磁石、４ マス、５足、６ 磁歪振動装置、７ ベース、１０ 容器、１１ 液体、１２ 圧縮波、２０ 試験体、１００，１００ａ，１００ｂ，３０１ 交流電源、３００ 電磁石、４００ 直流電源、５００ 横波用接触触媒、６００ 試験体、７００ 横波用探触子。
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁歪現象を有する磁性体を用いた磁歪振動子に関する。また、振動装置に関する。また、磁歪振動子を用いた超音波応用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁歪現象は、磁歪材料に外部から磁気エネルギーを印加した際、その磁歪材料に変形を生じる現象であり、磁歪振動子に用いられている。従来のこの種の磁歪振動子について、図１３を参照しながら説明する。図１３は、従来技術を示した図であり、「超音波便覧」超音波便覧編集委員会編、丸善株式会社、１９９９年８月３０日初版第１刷発行、第６６３頁に記載されている、磁歪振動子の構成例を示す図である。１は、磁歪現象を有する材料から形成される振動子、２は、前記振動子１に外形変化を生じさせるための磁界を発生する磁界発生手段である励磁コイル、３は、前記振動子１にバイアス磁界を印加するためのバイアス磁界印加手段である永久磁石である。
図１３において、励磁コイル２に所望の周波数の交流電流を流すことにより、永久磁石３にて印加される直流磁界のバイアス磁界と一致した方向に交流磁界が発生する。このため、振動子１は励磁コイル２に所望の周波数の交流電流を流すことにより、励磁コイル２の直径方向と直交する方向すなわち図１３の上下方向に所望の周波数の伸縮振動を励振する。この伸縮振動により圧縮波を発生させようとしている。
【０００３】
図１４は、従来の磁歪材料を用いた超音波応用装置を示した図である。２ａ，２ｂは、励磁コイル、７は、ベース、１０は、容器、１１は、液体、１２は、圧縮波（縦波）である。その他の構成は、図１３と同様である。
図１５は、従来の超音波応用装置の回路図である。１００は、交流電源である。２００は、永久磁石３による磁界の向き、２０１は、ある時点での励磁コイル２ｂによる磁界の向き、２０２は、上記時点での励磁コイル２ａによる磁界の向きを示す。その他の構成は、図１４と同様である。
励磁コイル２ａ，２ｂに所望の周波数の交流電流を交流電源１００が流すことにより、永久磁石３にて印加される直流磁界のバイアス磁界である永久磁石３による磁界の向き２００と一致した方向に交流磁界が発生する。振動子１は、励磁コイル２ａによる磁界の向き２０２、励磁コイル２ｂによる磁界の向き２０１の時に、伸び、それぞれ反対の向きの時、縮む。これにより、振動子１は、図１４において正面から見て上下方向に所望の周波数の伸縮振動を励振する。この伸縮振動により、振動子１は、圧縮波１２を発生する。圧縮波１２は、縦波の超音波振動となって容器１０内の液体１１（例えば水）を伝搬する。上記超音波振動により、例えば、眼鏡の洗浄を行なう。
【０００４】
また、図示していないが、従来の磁歪材料を用いていない超音波応用装置の一例として超音波パルスを用いた非破壊検査装置がある。
超音波パルスを用いた非破壊検査装置では、圧縮波または圧縮波をモード変換させて発生させた各種波が用いられて来た。これらの波の欠点としては、反射、屈折によって、再び種々の波が発生するため、モード変換による損失、各波の音速の変化に伴う欠陥判別等の困難さが存在している。
また、超音波パルスを用いた非破壊検査装置では、超音波入射面に平行に振動するせん断波（横波）（以下ＳＨ波と称す）も用いられて来た。
図１６は、ＳＨ波の伝搬を示す図である。２０は、試験体である。試験体２０にＳＨ波を加えると、ＳＨ波の伝搬方向と振動方向とは同一ではなく、通常、９０°異なる。
ＳＨ波は、圧縮波からモード変換で発生させることができない。また、ＳＨ波は、試験体との音響結合にも困難さを伴う。
しかし、ＳＨ波は、発生させられると、モード変換が生じないため、超音波パルスを用いた非破壊検査（装置）において有利な点が多く、超音波パルスを用いた非破壊検査（装置）において用いられている。
ここで、従来、ＳＨ波の発生には圧電セラミック（圧電素子）が多く用いられて来た。
図１７は、材料の使用周波数帯を示した図である。
圧電セラミックは、通常、１００ｋＨｚ程度〜１０ＭＨｚ以上の周波数の波を発生することができる。圧電セラミックにおいて、発生できる周波数は、圧電セラミックでできた振動子の厚さに影響される。低周波数の波を発生させるためには、圧電セラミックでできた振動子の体積を大きくしなければならない。現状、圧電セラミックでは、１００ｋＨｚ以下の周波数のＳＨ波を発生することは非常に困難である。
ここで、超音波パルスを用いた非破壊検査において、金属（例えば、鋼）構造物で超音波パルスの伝搬距離が非常に長い構造物や、コンクリート構造物などでは、圧電セラミックが有する高周波数帯で検査することは困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
磁歪材料を用いたＳＨ波を発生する振動装置は、従来、存在していなかった。また、ＳＨ波を発生する磁歪振動子を用いた超音波応用装置は、従来、存在していなかった。
また、圧電セラミックでは、１００ｋＨｚ以下の周波数のＳＨ波を発生することは非常に困難であった。一方、図１７に示したように、磁歪材料は、通常、数ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の周波数の波を発生することができる。
【０００６】
本発明は、比較的容易に低周波振動を発生することができる磁歪振動子を用いて、ＳＨ波を発生する磁歪振動子を用いた振動装置を提供することを目的とする。
また、上記振動装置を用いた超音波応用装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の振動装置は、
磁界を発生させる磁界発生部と、
上記磁界発生部により発生させられた磁界により磁歪現象に基づいて、被振動体との接触面に対し平行に振動する振動子と
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の振動装置は、
第１の磁界を発生させる第１の磁界発生部と、
上記第１の磁界発生部により発生させられた第１の磁界の向きに対し、同一の向きと反対の向きとのいずれか一方の向きに第２の磁界を発生させる第２の磁界発生部と、
上記第１の磁界発生部により発生させられた第１の磁界の向きと上記第２の磁界発生部により発生させられた第２の磁界の向きとが同一の場合は上記第１の磁界発生部により発生させられた第１の磁界の向きと反対の向きに第３の磁界を発生させ、上記第１の磁界発生部により発生させられた第１の磁界の向きと上記第２の磁界発生部により発生させられた第２の磁界の向きとが反対の場合は上記第１の磁界発生部により発生させられた第１の磁界の向きと同一の向きに第３の磁界を発生させる第３の磁界発生部と、
上記第１の磁界発生部と第２の磁界発生部と第３の磁界発生部とにより発生させられた上記第１の磁界と第２の磁界と第３の磁界とにより磁歪現象に基づいて振動する振動子と
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の超音波応用装置は、
磁界を発生させる磁界発生部と、
上記磁界発生部により発生させられた磁界により磁歪現象に基づいて、被振動体との接触面に対し平行に振動する振動子と
を備えた振動装置を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、上記磁界発生部は、
バイアス磁界を発生させる磁石と、
上記磁石により発生させられたバイアス磁界の向きに対し、同一の向きと反対の向きとのいずれか一方の向きに磁界を発生させる第１の励磁コイルと、
上記磁石により発生させられたバイアス磁界の向きと上記第１の励磁コイルにより発生させられた磁界の向きとが同一の場合は上記磁石により発生させられたバイアス磁界の向きと反対の向きに磁界を発生させ、上記磁石により発生させられたバイアス磁界の向きと上記第１の励磁コイルにより発生させられた磁界の向きとが反対の場合は上記磁石により発生させられたバイアス磁界の向きと反対の向きに磁界を発生させる第２の励磁コイルと
を有し、
上記振動装置は、さらに、上記振動子の振動を拘束する拘束部を備え、
上記振動装置は、被振動体の表面に対し垂直に横波を伝播することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１を示した図である。
図２は、実施の形態１を示した斜視図である。
図１，２において、１は、振動子、２ａは、励磁コイル（磁界発生部、第３の磁界発生部、第２の励磁コイルの一例である）。２ｂは、励磁コイル（磁界発生部、第２の磁界発生部、第１の励磁コイルの一例である）、３は、永久磁石（磁界発生部、第１の磁界発生部、磁石の一例である）、４は、マス（拘束部の一例である）、５は、足、２０は、試験体（被振動体の一例である）である。
図１において、永久磁石３によるループ状の磁界がπ（パイ）型状の振動子１の２つの凸部のそれぞれの位置で働く向きと同じ向きに、ある期間中励磁コイル２ａ，２ｂの磁界が同時に発生するように、励磁コイル２ａ，２ｂは、前記振動子１の２つの凸部のそれぞれ一方に巻回される。マス４は、前記振動子１と接続され、振動子１を拘束する手段である。足５は、振動子１を支える手段である。図１において、振動子１、励磁コイル２ａ，２ｂ、永久磁石３は、ちょうど、図１３で構成される磁歪振動子を振動方向が試験体２０表面に平行になるように配置された場合と同様の配置にあたる。
図３は、実施の形態１の回路図を示した図である。
図３において、１００は、交流電源である。２００は、永久磁石３による磁界（以下、「バイアス磁界」という。）の向き、２０１は、ある時点における励磁コイル２ｂによる磁界の向き、２０２は、上記時点における励磁コイル２ａによる磁界の向きを示す。
交流電源１００が所望の周波数の交流電流を流した場合、一方の電流方向の時は、励磁コイル２ａ，２ｂは、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と同一方向の磁界を同時に発生し、他方の電流方向の時は、励磁コイル２ａ，２ｂは、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と逆方向の磁界を同時に発生するように、コイルが巻回配置されている。すなわち、励磁コイル２ａと励磁コイル２ｂとは、常に、励磁コイル２ａ，２ｂそれぞれの位置におけるバイアス磁界の向きに対して同一の向きの磁界を発生する。
したがって、振動子１は、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と同一方向の磁界を同時に発生している時には試験体２０表面に平行に伸びる。また、振動子１は、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と逆方向の磁界を同時に発生している時には試験体２０表面に平行に縮む。
図４は、実施の形態１の振動子１の伸縮を示した図である。
図４は、図３における永久磁石３による磁界の向き２００、ある時点における励磁コイル２ｂによる磁界の向き２０１、上記時点における励磁コイル２ａによる磁界の向き２０２の状態に実施の形態１が置かれている時の振動子１の伸縮を示している。すなわち、上記時点において、励磁コイル２ａ，２ｂは、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と同一方向の磁界を発生しているため、振動子１は、励磁コイル２ａによる磁界を強く受けた部分と励磁コイル２ｂによる磁界を強く受けた部分とが共に試験体２０表面に平行に伸びる。また、交流電流の向きが反転し、励磁コイル２ａ，２ｂの磁界の向きが図３と反対になった時には、図４とは異なり、励磁コイル２ａによる磁界を強く受けた振動子１の部分と励磁コイル２ｂによる磁界を強く受けた振動子１の部分とが共に試験体２０表面に平行に縮む。
図５は、実施の形態１における振動子１の接触面の振動を表す概念図である。図５において、図４と同一の状態に実施の形態１が置かれている時の振動子１の接触面は、単に、試験体２０表面に平行に振幅Ａだけ動く。図中、実線は縮んだ場合、点線は伸びた場合を示す。
すなわち、励磁コイル２ａ，２ｂに所望の周波数の交流電流を流すことにより、振動子１は励磁コイル２ａ，２ｂの直径方向と直交する方向すなわち図１の左右方向に所望の周波数の振動、すなわち、せん断振動を起こすことが可能である。振動子１はマス４により拘束されているため、振動子１に引き起こされた振動は試験体２０と接する面から試験体２０中にＳＨ波を伝播させる。なお、振動子１の接触面を試験体２０に安定して接触させるために足５が設けてある。
【００１２】
ここで、図１において、振動子１は、π（パイ）型形状をしているが、これに限るものではない。励磁コイル２ａ，２ｂまたは、励磁コイル２ａのみ、または励磁コイル２ｂのみが構成できる形状であればよい。例えば、コの字型であってもよい。
また、振動子１は、所望の振動周波数において共振する固有値を持つように構成するとなおよい。共振することにより、より大きな振動の振幅を得ることができる。
【００１３】
また、マス４は、所望の振動周波数において共振する周波数よりも小さい固有値を持つように構成する。これにより、マス４は、共振することなく振動子１を確実に拘束することができる。
【００１４】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２の回路図を示した図である。
励磁コイル２ａ，２ｂの巻方向以外の構成は、実施の形態１と同様である。永久磁石３によるループ状の磁界がπ（パイ）型状の振動子１の２つの凸部のそれぞれの位置で働く向きと、一方は同じ向きに、他方は逆向きに、ある期間中励磁コイル２ａ，２ｂの磁界が同時に発生するように、励磁コイル２ａ，２ｂは、前記振動子１の２つの凸部のそれぞれ一方に巻回される。
図６において、１００は、交流電源である。２００は、永久磁石３による磁界の向き、２０１は、ある時点における励磁コイル２ｂによる磁界の向き、２０２は、上記時点における励磁コイル２ａによる磁界の向きを示す。
交流電源１００が所望の周波数の交流電流を流した場合、ある時点における電流方向の時には、図６に示すように励磁コイル２ａは、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と逆方向の磁界を発生し、励磁コイル２ｂは、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と同一方向の磁界を発生するように、コイルが配置されている。すなわち、励磁コイル２ａと励磁コイル２ｂとは、常に、励磁コイル２ａ，２ｂそれぞれの位置におけるバイアス磁界の向きに対して一方は反対の向きの磁界を、他方は同一の向きの磁界を発生する。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
図７は、実施の形態２の振動子１の伸縮を示した図である。
図７は、図６における永久磁石３による磁界の向き２００、ある時点における励磁コイル２ｂによる磁界の向き２０１、上記時点における励磁コイル２ａによる磁界の向き２０２の状態に実施の形態２が置かれている時の振動子１の伸縮を示している。
すなわち、上記時点において、励磁コイル２ａは、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と逆方向の磁界を発生しているため、振動子１の励磁コイル２ａによる磁界を強く受けた部分は、試験体２０表面に平行に縮む。
一方、励磁コイル２ｂは、永久磁石３によって印加される直流磁界のバイアス磁界と同一方向の磁界を発生しているため、振動子１の励磁コイル２ｂによる磁界を強く受けた部分は、試験体２０表面に平行に伸びる。
また、交流電流の向きが反転し、励磁コイル２ａ，２ｂの磁界の向きがそれぞれ図６と反対になった時には、図７とは異なり、励磁コイル２ａによる磁界を強く受けた振動子１の部分は、試験体２０表面に平行に伸びる。また、励磁コイル２ｂによる磁界を強く受けた振動子１の部分は、試験体２０表面に平行に縮む。図８は、実施の形態２における振動子１の接触面の振動を表す概念図である。図８において、図７と同一の状態に実施の形態２が置かれている時の振動子１の接触面は、試験体２０表面に平行に振幅Ｂだけ動く。実線は励磁コイル２ｂによって縮んだ場合、点線は励磁コイル２ｂによって伸びた場合を示す。振動子１はマス４により拘束されていることと、励磁コイル２ａと励磁コイル２ｂによる伸縮が互いに逆であるため、接触面の動く幅（振幅）は、実施の形態１の構成よりも大きくすることができる。すなわち、振幅Ｂは振幅Ａより大きい。
すなわち、励磁コイル２ａ，２ｂに所望の周波数の交流電流を流すことにより、振動子１は励磁コイル２ａ，２ｂの直径方向と直交する方向すなわち図１の左右方向に所望の周波数の振動、すなわち、せん断振動を起こすことが可能である。振動子１はマス４により拘束されているため、振動子１に引き起こされた振動は試験体２０と接する面から試験体２０中にＳＨ波を伝播させる。なお、振動子１を試験体２０に安定して接触させるために足５が設けてある。
【００１５】
ここで、振動子１は、π（パイ）型形状をしているが、実施の形態１と同様、これに限るものではない。励磁コイル２ａ，２ｂが構成できる形状であればよい。例えば、コの字型であってもよい。
また、振動子１は、所望の振動周波数において共振する固有値を持つように構成するとなおよい。共振することにより、より大きな振動の振幅を得ることができる。
【００１６】
また、マス４は、所望の振動周波数において共振する周波数よりも小さい固有値を持つように構成する。これにより、マス４は、共振することなく振動子１を確実に拘束することができる。
【００１７】
また、図３において励磁コイル２ａの巻き方向を変えずに励磁コイル２ａの回路接続を逆に変更すれば実施の形態２と同様の振動装置を得ることができる。
【００１８】
また、図６において励磁コイル２ａの巻き方向を変えずに励磁コイル２ａの回路接続を逆に変更すれば実施の形態１と同様の振動装置を得ることができる。
【００１９】
実施の形態３．
図９は、実施の形態３の回路図を示した図である。
図９において、１００は、交流電源である。２００は、永久磁石３による磁界の向き、２０１は、ある時点における励磁コイル２ｂによる磁界の向き、２０２は、上記時点における励磁コイル２ａによる磁界の向きを示す。励磁コイル２ａ，２ｂを並列に構成した以外は、実施の形態２と同様である。
本実施の形態３の構成においても実施の形態２と同様の振動装置を得ることができる。
【００２０】
また、図９において励磁コイル２ａの巻き方向を逆巻きに変更すれば実施の形態１と同様の振動装置を得ることができる。
【００２１】
また、図９において励磁コイル２ａの巻き方向を変えずに励磁コイル２ａの回路接続を逆に変更すれば実施の形態１と同様の振動装置を得ることができる。
【００２２】
実施の形態４．
図１０は、実施の形態４の回路図を示した図である。
図１０において、１００ａ，１００ｂは、交流電源である。２００は、永久磁石３による磁界の向き、２０１は、ある時点における励磁コイル２ｂによる磁界の向き、２０２は、上記時点における励磁コイル２ａによる磁界の向きを示す。励磁コイル２ａ，２ｂを独立に回路構成した以外は、実施の形態２と同様である。交流電源１００ａと交流電源１００ｂとの同期をとることにより本実施の形態４の構成においても実施の形態２と同様の振動装置を得ることができる。
【００２３】
また、図１０において励磁コイル２ａの巻き方向を逆巻きに変更すれば実施の形態１と同様の振動装置を得ることができる。また、交流電源１００ａと交流電源１００ｂとの位相を１／２周期ずらすことにより実施の形態１と同様の振動装置を得ることができる。
【００２４】
実施の形態５．
図１１は、実施の形態５の回路図を示した図である。
図１１において、３００は、電磁石、３０１は、交流電源、４００は、直流電源、３０２は、電磁石３００内の励磁コイルである。２００ａは、電磁石３００による磁界の向き、２０１は、ある時点における励磁コイル２ｂによる磁界の向き、２０２は、上記時点における励磁コイル２ａによる磁界の向きを示す。図６における永久磁石３を電磁石３００に置き換え、電磁石３００により交流磁界を発生し、交流電源１００を直流電源４００に置き換え、励磁コイル２ａ，２ｂによりバイアス磁界を発生する回路構成にした以外は、実施の形態２と同様である。本実施の形態５の構成においても実施の形態２と同様の振動装置を得ることができる。
【００２５】
また、図１１において励磁コイル２ａの巻き方向を変更すれば実施の形態１と同様の振動装置を得ることができる。
【００２６】
実施の形態６．
上記実施の形態１乃至５においては、磁歪材料を用いた振動装置の一例を示したが、これに限るものではなく、上記実施の形態１乃至５のいずれかの振動装置を用いた超音波応用装置であってもよい。
例えば、超音波パルスを用いた非破壊検査において、金属（例えば、鋼）構造物で超音波パルスの伝搬距離が非常に長い構造物や、コンクリート構造物の内部の空洞などの欠陥を探傷する超音波探傷装置である。上記実施の形態１乃至５のいずれかの振動装置により入射した超音波の反射波を測定することにより上記欠陥を発見できる。
また、例えば、超音波厚さ測定装置である。上記実施の形態１乃至５のいずれかの振動装置により被測定体に入射した超音波の反射波を測定することにより上記被測定体の厚さ（距離）を測定できる。
また、例えば、超音波地中レーダである。上記実施の形態１乃至５のいずれかの振動装置により地中に入射した超音波の反射波を測定することにより地中の遺跡を発見できる。
また、例えば、超音波センサである。ＳＨ波が伝搬できる固体を媒体として上記実施の形態１乃至５のいずれかの振動装置により入射した超音波の反射波を測定することにより他の物体をセンシングすることができる。
【００２７】
次に、上記実施の形態１乃至５のいずれかの振動装置や実施の形態６の超音波応用装置によってＳＨ波を試験体へ入射できることの確認例について図面を参照しながら説明する。
図１２は、ＳＨ波の確認試験構成図である。
図１２において、６は、磁歪振動装置、５００は、横波用接触触媒、６００は、試験体、７００は、横波用探触子である。
図１２のように、磁歪振動装置６を試験体に接触させ、対面に横波用探触子７００を接触させている。磁歪振動装置６と試験体６００の接触面及び横波用探触子７００と試験体６００の接触面には、音響結合のために横波用接触媒質５００を塗布した。そこで、磁歪振動装置６の励磁コイルに交流電流を流したところ、横波用探触子７００にて受信波が確認された。また、磁歪振動装置６を励振した時刻と、確認された受信波の到達した時刻より試験体を伝搬してきた超音波の音速を計算した結果、本試験においては約３．２ｋｍ／ｓであった。試験体６００の材料には鋼を使用している。このことからＳＨ波が発生していることを確認した。
【００２８】
以上のように、本発明の好適な実施例である磁歪振動子は、磁歪現象を有する材料から形成される振動子本体と、前記振動子本体に外形変化を生じさせるための磁界の発生手段と、前記振動子本体にバイアス磁界を印加するためのバイアス磁界印加手段と、前記振動子を拘束する手段とを備え、試験体との接触面に平行に振動するせん断波を発生することを特徴とする。
【００２９】
すなわち、本発明の好適な実施例である磁歪振動子は、磁歪現象を有する材料から形成される振動子本体と、前記振動子本体に外形変化を生じさせるための磁界を発生する磁界発生手段と、前記振動子本体にバイアス磁界を印加するためのバイアス磁界印加手段と、前記振動子を拘束する手段とを備えた磁歪振動子よって、ＳＨ波を発生させることを特徴とする。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、磁歪振動子を用いて試験体にＳＨ波を入射する振動子を提供することができる。
【００３１】
本発明によれば、比較的容易に低周波振動を発生することができる磁歪振動子を用いて、ＳＨ波を発生する磁歪振動子を用いた振動装置を提供することができる。
また、上記振動装置を用いた超音波応用装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１を示した図である。
【図２】 実施の形態１を示した斜視図である。
【図３】 実施の形態１の回路図を示した図である。
【図４】 実施の形態１の振動子１の伸縮を示した図である。
【図５】 実施の形態１における振動子１の接触面の振動を表す概念図である。
【図６】 実施の形態２の回路図を示した図である。
【図７】 実施の形態２の振動子１の伸縮を示した図である。
【図８】 実施の形態２における振動子１の接触面の振動を表す概念図である。
【図９】 実施の形態３の回路図を示した図である。
【図１０】 実施の形態４の回路図を示した図である。
【図１１】 実施の形態５の回路図を示した図である。
【図１２】 ＳＨ波の確認試験構成図である。
【図１３】 従来技術を示した図である。
【図１４】 従来の磁歪材料を用いた超音波応用装置を示した図である。
【図１５】 従来の超音波応用装置の回路図である。
【図１６】 ＳＨ波の伝搬を示す図である。
【図１７】 材料の使用周波数帯を示した図である。
【符号の説明】
１ 振動子、２ａ，２ｂ，３０２ 励磁コイル、３ 永久磁石、４ マス、５足、６ 磁歪振動装置、７ ベース、１０ 容器、１１ 液体、１２ 圧縮波、２０ 試験体、１００，１００ａ，１００ｂ，３０１ 交流電源、３００ 電磁石、４００ 直流電源、５００ 横波用接触触媒、６００ 試験体、７００ 横波用探触子。
Claims (1)
- π型状又はコの字型状を形成する２つの凸部であって、被振動体の表面に略平行である２つの凸部を有する振動子と、
上記２つの凸部の一方の凸部における磁界の向きと他方の凸部における磁界の向きとが逆になるように第１の磁界を上記２つの凸部に発生させる第１の磁界発生部と、
上記第１の磁界発生部により発生させられた上記一方の凸部における第１の磁界の向きに対し、同一の向きと反対の向きとのいずれか一方の向きに第２の磁界を上記一方の凸部に発生させる第２の磁界発生部と、
上記第１の磁界発生部により発生させられた第１の磁界の向きと上記第２の磁界発生部により発生させられた第２の磁界の向きとが同一の場合は、上記第１の磁界発生部により発生させられた上記他方の凸部における第１の磁界の向きと反対の向きに第３の磁界を上記他方の凸部に発生させ、上記第１の磁界発生部により発生させられた第１の磁界の向きと上記第２の磁界発生部により発生させられた第２の磁界の向きとが反対の場合は、上記第１の磁界発生部により発生させられた上記他方の凸部における第１の磁界の向きと同一の向きに第３の磁界を上記２つの凸部の他方の凸部に発生させる第３の磁界発生部とを備え、
上記振動子は、上記第１の磁界発生部と第２の磁界発生部と第３の磁界発生部とにより発生させられた上記第１の磁界と第２の磁界と第３の磁界とによる磁歪現象に基づいて振動する
ことを特徴とする振動装置。
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