JP5105851B2 - Ultrasonic probe - Google Patents

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Description

本発明は、配管や肉厚の薄い円筒管の劣化状態を検査する超音波探触子に係り、特に、ガイド波を用いて長距離区間一括して検査するのに好適な非破壊検査の超音波探触子に関する。   The present invention relates to an ultrasonic probe for inspecting a deterioration state of a pipe or a thin cylindrical tube, and more particularly, a non-destructive inspection suitable for inspecting a long distance section collectively using a guide wave. It relates to an acoustic probe.

従来の、超音波を送波・受波する超音波探触子は、電気・音響変換を行うPZT等からなる圧電振動子と、この圧電振動子の一方の側に配置される保持体と、上記圧電振動子に対して、この保持板と反対側に配置される保護板とから構成されている。   A conventional ultrasonic probe for transmitting / receiving ultrasonic waves includes a piezoelectric vibrator made of PZT or the like that performs electrical / acoustic conversion, a holding body disposed on one side of the piezoelectric vibrator, The piezoelectric vibrator includes a protective plate disposed on the opposite side of the holding plate.

このような超音波探触子を用いて配管の劣化状態を検査する代表的なものとして、超音波厚み計がある。超音波厚み計では、圧電振動子から成る超音波センサ(探触子)を用いて、配管中に弾性波を励起し、配管の肉厚底面で反射した弾性波を受信して配管の肉厚を測定する。この装置の測定範囲はセンサの大きさに等しいので、長い配管を測定しようとすると、測定点が増加し、多くの時間を要する。   A typical example of inspecting the deterioration state of the pipe using such an ultrasonic probe is an ultrasonic thickness gauge. The ultrasonic thickness gauge uses an ultrasonic sensor (probe) consisting of a piezoelectric vibrator to excite elastic waves in the pipe and receive the elastic waves reflected from the bottom wall of the pipe to receive the thickness of the pipe. Measure. Since the measurement range of this apparatus is equal to the size of the sensor, when a long pipe is to be measured, the number of measurement points increases and a lot of time is required.

このような問題に対する一つの対応策として、配管のように境界面を有する物体中を反射、モード変換しながら伝播する縦波、横波の干渉によって形成される弾性波であるガイド波を用いて、長距離区間一括して検査する方法がある。   As one countermeasure against such a problem, using a guide wave that is an elastic wave formed by interference of a longitudinal wave and a transverse wave that propagates while reflecting and mode-converting in an object having a boundary surface like a pipe, There is a method for inspecting long distance sections at once.

ガイド波を用いる超音波探触子としては、例えば、特許第3732513号公報の図4や図11に示されたものが知られている。特許第3732513号公報の図4に示されたものでは、圧電素子が被検体のパイプとの圧接で壊れないようにタングステン添加エポキシの損失材をチャンバー内に充填し、圧電素子を固定している。また、特許第3732513号公報の図11に示されたものでは、支持ブロックに圧電素子が直接接着されている。   As an ultrasonic probe using a guide wave, for example, the one shown in FIG. 4 or FIG. 11 of Japanese Patent No. 3732513 is known. In the one shown in FIG. 4 of Japanese Patent No. 3732513, a loss material of tungsten-added epoxy is filled in the chamber so that the piezoelectric element does not break due to pressure contact with the pipe of the subject, and the piezoelectric element is fixed. . Moreover, in what was shown in FIG. 11 of the patent 3732513 gazette, the piezoelectric element was directly adhere | attached on the support block.

特許第3732513号公報Japanese Patent No. 3732513

しかしながら、特許第3732513号公報の図4に示されたものでは、圧電素子面全体が損失材で接着されていることから、損失材内の欠陥や劣化により亀裂などが発生すると、圧接されている圧電素子に局所的に負荷が生じることにより、破損する恐れがある。   However, in the one shown in FIG. 4 of Japanese Patent No. 3732513, since the entire surface of the piezoelectric element is bonded with a loss material, if a crack or the like occurs due to a defect or deterioration in the loss material, the pressure contact is made. If a load is locally generated on the piezoelectric element, it may be damaged.

また、特許第3732513号公報の図11に示されたものでは、圧電素子は支持ブロックに直接接着されているため、圧接には耐えうるが、残響の減衰が十分にできないという問題ある。   Further, in the one shown in FIG. 11 of Japanese Patent No. 3732513, the piezoelectric element is directly bonded to the support block, so that it can withstand pressure contact, but there is a problem that the reverberation cannot be sufficiently attenuated.

本発明の目的は、被検体との圧接に強く、かつ、残響の減衰も十分な超音波探触子を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an ultrasonic probe that is strong against pressure contact with a subject and sufficiently attenuates reverberation.

(1)上記目的を達成するために、本発明は、超音波振動子と、前記超音波振動子の両面に形成された電極と、前記電極を保護する保護板とを有する超音波探触子であって、前記保護板の内、一方の保護板に面接着するとともに、前記超音波振動子の共振周波数を変える金属製の直方体形状の保持体と、前記保持体を収納する凹部を有し、この凹部内に前記保持体を取り付け固定するケースと、前記ケースの凹部と前記保持体の間の空隙に充填された絶縁性の硬化性樹脂とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、被検体との圧接に強く、かつ、残響の減衰も十分なものとなる。
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides an ultrasonic probe comprising an ultrasonic transducer, electrodes formed on both surfaces of the ultrasonic transducer, and a protective plate for protecting the electrode. And having a rectangular parallelepiped shaped holding body for changing the resonance frequency of the ultrasonic transducer and a concave portion for housing the holding body, while surface-bonding to one of the protection plates. A case in which the holding body is attached and fixed in the concave portion, and an insulating curable resin filled in a gap between the concave portion of the case and the holding body are provided.
With this configuration, it is strong against pressure contact with the subject, and the reverberation is sufficiently attenuated.

(2)上記(1)において、好ましくは、前記保護板は、被検体と接触する面が、被検体の方向に凸形状である。   (2) In the above (1), preferably, the surface of the protective plate in contact with the subject has a convex shape in the direction of the subject.

(3)上記(1)において、好ましくは、前記保持体は、前記超音波振動子と前記保護板を取付ける部位に、前記超音波振動子と前記保護板の形状に合致する凹部が形成されているものである。   (3) In the above (1), preferably, the holding body is formed with a recess that matches the shape of the ultrasonic transducer and the protective plate at a portion where the ultrasonic transducer and the protective plate are attached. It is what.

本発明によれば、被検体との圧接に強く、かつ、残響の減衰も十分なものとなる。   According to the present invention, it is strong against pressure contact with a subject, and attenuation of reverberation is sufficient.

最初に、図1を用いて、本発明の第1の実施形態による超音波探触子の構成について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による超音波探触子の構成を示す断面図である。図1(A)は正面断面図であり、図1(B)は側面断面図である。
First, the configuration of the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention. 1A is a front sectional view, and FIG. 1B is a side sectional view.

図1(A),図1(B)に示すように、超音波振動子1は、チタン酸ジルコン酸鉛PZTで、板形状に製造した剪断振動圧電素子である。超音波振動子1の両面には、電極3が形成されている。電極3は、例えば、銀ペースト焼付け法や無電解ニッケルメッキ法で形成される。超音波振動子1の電極2のそれぞれの表面は、超音波振動子1を保護するため板形状の保護板2が接着されている。   As shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B), the ultrasonic vibrator 1 is a shear vibration piezoelectric element made of lead zirconate titanate PZT and manufactured in a plate shape. Electrodes 3 are formed on both surfaces of the ultrasonic vibrator 1. The electrode 3 is formed by, for example, a silver paste baking method or an electroless nickel plating method. A plate-shaped protection plate 2 is bonded to each surface of the electrode 2 of the ultrasonic transducer 1 in order to protect the ultrasonic transducer 1.

ここで、図1(B)に示すように、板形状の保護板2は、被検体と接触する面(図中の下面)には全面に接着され、もう一方の面(図中の上面)には超音波振動子1の両側電極にリード線11を取付ける部位を除いた面に接着する。保護板2としては、十分な強度を有するセラミックス材のアルミナを用いている。なお、保護板2としては、十分な強度を有すれば、エポキシ系の材料、又は、電極表面と保護板を絶縁すれば金属製の材料でもよい。   Here, as shown in FIG. 1B, the plate-shaped protection plate 2 is adhered to the entire surface (the lower surface in the drawing) that contacts the subject, and the other surface (the upper surface in the drawing). Is bonded to the surface excluding the part where the lead wire 11 is attached to both side electrodes of the ultrasonic transducer 1. As the protective plate 2, an alumina ceramic material having sufficient strength is used. The protective plate 2 may be an epoxy-based material or a metal material if the electrode surface and the protective plate are insulated if they have sufficient strength.

リード線11は、超音波振動子1の正負の両電極に、半田付け4や接着剤で結線される。リード線11は、シールド付き信号線の同軸ケーブルが好ましいものである。リード線11の結線後は、電極部の半田や接着剤の不純物を溶剤などでよく洗浄しきれいに拭き取る。   The lead wire 11 is connected to both positive and negative electrodes of the ultrasonic vibrator 1 by soldering 4 or an adhesive. The lead wire 11 is preferably a shielded signal line coaxial cable. After the lead wire 11 is connected, the impurities of the solder and adhesive of the electrode part are thoroughly washed with a solvent and wiped cleanly.

リード線11が結線された超音波振動子1は、リード線11を取付けた面側を、金属保持体5に接着する。金属保持体5は、鉄基合金のステンレス鋼からなる直方体形である。金属保持体5の超音波振動子1との接着部には、凹部5aが機械加工で形成されている。凹部5aの寸法は、超音波振動子1や保護板2と同幅寸法、即ち、振動子1の形状に合った寸法となっている。これにより、製作時に、超音波振動子1が凹部5aに勘合して、移動しないため、製造時の製品の歩留まりを防止できる。なお、金属保持体5としては、耐食性の良い材料であれば、他の金属を用いることもできる。
金属保持体5は、超音波振動子1がもっている共振周波数を、範囲外に移動させて被検体の測定に用いることで感度の向上を図っている。例えば、超音波振動子1が厚さ1mmで、縦横が3mm×15mmのものの場合、その共振周波数は2万Hz程度である。一方、超音波探触子を測定に用いる周波数は、40kHzである。超音波振動子1と金属保持体5とを接着した構造体の共振周波数を、測定周波数(40kHz)と同じにすると、測定時の残響が多く好ましくないものである。それに対して、超音波振動子1と金属保持体5とを接着した構造体の共振周波数を、測定周波数(40kHz)の2倍,すなわち、80kHzとすることで、測定時の残響も少なくでき、かつ、超音波振動子1の素子単体で用いた場合に比べて感度を向上することができる。超音波振動子1と金属保持体5とを接着した構造体の共振周波数を、80kHzとするための、超音波振動子1の大きさは、厚さ5mmで、縦横が11mm×12mmのものとなる。
The ultrasonic transducer 1 to which the lead wire 11 is connected is bonded to the metal holder 5 on the surface side to which the lead wire 11 is attached. The metal holding body 5 has a rectangular parallelepiped shape made of iron-base alloy stainless steel. A concave portion 5a is formed by machining in a bonding portion between the metal holder 5 and the ultrasonic vibrator 1. The dimensions of the recess 5a are the same width as the ultrasonic vibrator 1 and the protection plate 2, that is, the dimensions matching the shape of the vibrator 1. Thereby, since the ultrasonic transducer | vibrator 1 fits into the recessed part 5a and does not move at the time of manufacture, the yield of the product at the time of manufacture can be prevented. The metal holder 5 may be made of other metals as long as the material has good corrosion resistance.
The metal holder 5 improves the sensitivity by moving the resonance frequency of the ultrasonic transducer 1 out of the range and using it for measurement of the subject. For example, when the ultrasonic transducer 1 has a thickness of 1 mm and a length and width of 3 mm × 15 mm, the resonance frequency is about 20,000 Hz. On the other hand, the frequency at which the ultrasonic probe is used for measurement is 40 kHz. If the resonance frequency of the structure in which the ultrasonic vibrator 1 and the metal holder 5 are bonded is made the same as the measurement frequency (40 kHz), the reverberation at the time of measurement is large and undesirable. On the other hand, by setting the resonance frequency of the structure in which the ultrasonic vibrator 1 and the metal holder 5 are bonded to twice the measurement frequency (40 kHz), that is, 80 kHz, reverberation during measurement can be reduced, In addition, the sensitivity can be improved as compared with the case where the ultrasonic transducer 1 is used as a single element. In order to set the resonance frequency of the structure in which the ultrasonic vibrator 1 and the metal holding body 5 are bonded to 80 kHz, the ultrasonic vibrator 1 has a thickness of 5 mm and a length and width of 11 mm × 12 mm. Become.

金属保持体5に接着された超音波振動子1と保護板2は、金属保持体5にエポキシ系の樹脂により面で接着されているため、測定時にかかる被検体との接触圧力に十分耐えうる。したがって、超音波振動子1を被検体に圧接した場合でも、破壊されるのを防止できる。   Since the ultrasonic vibrator 1 and the protective plate 2 bonded to the metal holder 5 are bonded to the metal holder 5 with an epoxy resin on the surface, the ultrasonic vibrator 1 and the protection plate 2 can sufficiently withstand the contact pressure with the subject during measurement. . Therefore, even when the ultrasonic transducer 1 is pressed against the subject, it can be prevented from being destroyed.

金属保持体5に接着した超音波振動子1は、ガイド波超音波探触子のケース6の凹部に取付けられる。ガイド波超音波探触子のケース6は、図示するように、上部空隙7aと下部空隙7bとを有する二層構造である。二層構造の場合、その上部空隙7aには電極3からの信号配線11を配置し、下部空隙7bには金属保持体5に接着した超音波振動子一体を金属保持体5の片面をケース6に接着剤13により面接着させて、超音波探触子を製作している。上部空隙7aの上部は、蓋14によってカバーされている。   The ultrasonic transducer 1 bonded to the metal holder 5 is attached to the concave portion of the case 6 of the guide wave ultrasonic probe. As illustrated, the case 6 of the guide wave ultrasonic probe has a two-layer structure having an upper gap 7a and a lower gap 7b. In the case of the two-layer structure, the signal wiring 11 from the electrode 3 is arranged in the upper gap 7a, and the ultrasonic vibrator integrated with the metal holder 5 is attached to the lower gap 7b on one side of the metal holder 5 with the case 6. The ultrasonic probe is manufactured by adhering the surface with the adhesive 13. The upper part of the upper gap 7a is covered with a lid 14.

なお、金属保持体5と超音波振動子1の接着と同様、ガイド波超音波探触子のケース6の下部空隙7bに金属保持体5を接着するとき、金属保持体5が移動しないように、段差部を加工し、移動防止部12を設けることで、一定の位置に接着することができるので、製造時の製品の歩留まりを防止できる。   Similar to the bonding of the metal holder 5 and the ultrasonic transducer 1, when the metal holder 5 is bonded to the lower space 7b of the case 6 of the guide wave ultrasonic probe, the metal holder 5 is prevented from moving. Since the step portion is processed and the movement preventing portion 12 is provided, it is possible to adhere to a certain position, so that it is possible to prevent the yield of products during manufacturing.

ガイド波超音波探触子のケース6の内部の空隙7a,7bには、樹脂9が隙間なく充填させれている。樹脂9は、超音波振動子1の補強と、超音波振動子1から送信される音波の残響を減衰させる役割がある。充填する樹脂9は、絶縁性の硬化材料のエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂やポリスチレンなどの材料が適当である。   Resins 9 are filled in the gaps 7a and 7b inside the case 6 of the guide wave ultrasonic probe without any gaps. The resin 9 has a role of reinforcing the ultrasonic vibrator 1 and attenuating the reverberation of the sound wave transmitted from the ultrasonic vibrator 1. The resin 9 to be filled is suitably a material such as an epoxy resin, an acrylic resin or polystyrene, which is an insulating curable material.

超音波振動子1の電極3に接着又は半田付けして接続したリード線11は、配線孔10を通してそのままケース6外へ引き出される。   The lead wire 11 bonded or soldered to the electrode 3 of the ultrasonic transducer 1 is pulled out of the case 6 through the wiring hole 10 as it is.

以上説明したように、本実施形態によれば、超音波振動子を、金属保持体に面接着されているため、測定時にかかる被検体との接触圧力に十分耐えることができ、超音波振動子1を被検体に圧接した場合でも、破壊されるのを防止できる。   As described above, according to the present embodiment, since the ultrasonic transducer is surface-bonded to the metal holder, the ultrasonic transducer can sufficiently withstand the contact pressure with the subject during measurement. Even when 1 is pressed against the subject, it can be prevented from being destroyed.

また、ガイド波超音波探触子のケースの内部の保持体との間の空隙には、樹脂が充填させれているので、超音波振動子から送信される音波の残響を減衰させることができる。   In addition, since the gap between the guide wave ultrasonic probe and the holder inside the case is filled with resin, the reverberation of the sound wave transmitted from the ultrasonic transducer can be attenuated. .

また、超音波振動子と保持体の共振周波数を最適な共振周波数を選定できるので、感度を向上することができる。   Further, since the optimum resonance frequency can be selected as the resonance frequency of the ultrasonic transducer and the holding body, the sensitivity can be improved.

また、保持体に凹状の溝を形成することで、超音波振動子の保護板の表面を保持体に完全に面同士で接着させることができるので、被検体との圧接に強い超音波探触子を得ることができる。   In addition, by forming a concave groove in the holder, the surface of the protection plate of the ultrasonic transducer can be bonded to the holder completely face-to-face, so an ultrasonic probe that is resistant to pressure contact with the subject. You can get a child.

また、超音波探触子ケースの空隙には、超音波振動子、保持体、信号配線を取付けて生じた隙間に絶縁性の硬化性樹脂を隙間なく、気泡が混在しないように緻密に充填することにより、保持体と超音波振動子を一体的に覆うことができるので、超音波振動子と電気配線の接続部を保護でき、外部からの衝撃にも強くすることができる。   In addition, in the gap of the ultrasonic probe case, an insulating curable resin is filled in the gap created by attaching the ultrasonic transducer, the holding body, and the signal wiring so that no bubbles are mixed. As a result, the holding body and the ultrasonic vibrator can be integrally covered, so that the connection portion between the ultrasonic vibrator and the electric wiring can be protected and strong against external impact.

次に、図2を用いて、本発明の第2の実施形態による超音波探触子の構成について説明する。
図2は、本発明の第2の実施形態による超音波探触子の構成を示す断面図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。図2(A)は正面断面図であり、図2(B)は側面断面図である。
Next, the configuration of an ultrasonic probe according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of an ultrasonic probe according to the second embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts. 2A is a front sectional view, and FIG. 2B is a side sectional view.

本実施形態では、ガイド波超音波探触子ケース6Aが、二層構造ではなく、一層構造のものである。本実施形態では、保持体5は、図1に示したものと同様であるので、ケース6Aの高さを、図1に示したケース6に比べて低くでき、超音波探触子を薄型にすることができる。   In the present embodiment, the guided wave ultrasonic probe case 6A has a single-layer structure rather than a two-layer structure. In this embodiment, since the holding body 5 is the same as that shown in FIG. 1, the height of the case 6A can be made lower than that of the case 6 shown in FIG. 1, and the ultrasonic probe can be made thin. can do.

本実施形態によれば、超音波振動子を、金属保持体に面接着されているため、測定時にかかる被検体との接触圧力に十分耐えることができ、超音波振動子1を被検体に圧接した場合でも、破壊されるのを防止できる。   According to this embodiment, since the ultrasonic transducer is surface-bonded to the metal holder, it can sufficiently withstand the contact pressure with the subject during measurement, and the ultrasonic transducer 1 is pressed against the subject. Even if it does, it can be prevented from being destroyed.

また、ガイド波超音波探触子のケースの内部の保持体との間の空隙には、樹脂が充填させれているので、超音波振動子から送信される音波の残響を減衰させることができる。   In addition, since the gap between the guide wave ultrasonic probe and the holder inside the case is filled with resin, the reverberation of the sound wave transmitted from the ultrasonic transducer can be attenuated. .

また、超音波振動子と保持体の共振周波数を最適な共振周波数を選定できるので、感度を向上することができる。   Further, since the optimum resonance frequency can be selected as the resonance frequency of the ultrasonic transducer and the holding body, the sensitivity can be improved.

また、超音波探触子ケースの空隙には、超音波振動子、保持体、信号配線を取付けて生じた隙間に絶縁性の硬化性樹脂を隙間なく、気泡が混在しないように緻密に充填することにより、保持体と超音波振動子を一体的に覆うことができるので、超音波振動子と電気配線の接続部を保護でき、外部からの衝撃にも強くすることができる。   In addition, in the gap of the ultrasonic probe case, an insulating curable resin is filled in the gap created by attaching the ultrasonic transducer, the holding body, and the signal wiring so that no bubbles are mixed. As a result, the holding body and the ultrasonic vibrator can be integrally covered, so that the connection portion between the ultrasonic vibrator and the electric wiring can be protected and strong against external impact.

さらに、超音波探触子を薄型にすることができる。   Furthermore, the ultrasonic probe can be made thin.

次に、図3を用いて、本発明の第3の実施形態による超音波探触子の構成について説明する。
図3は、本発明の第3の実施形態による超音波探触子の構成を示す要部断面図である。すなわち、図3は、図1に示す構造の下半分を拡大して図示している。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。図3(A)は要部正面断面図であり、図3(B)は要部側面断面図である。
Next, the configuration of an ultrasonic probe according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part showing the configuration of an ultrasonic probe according to the third embodiment of the present invention. That is, FIG. 3 is an enlarged view of the lower half of the structure shown in FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts. 3A is a front cross-sectional view of the main part, and FIG. 3B is a side cross-sectional view of the main part.

本実施形態では、金属保持体5Bは、超音波振動子1の取付ける部分(図中の下側)に、凸部5bを形成している。これは超音波振動子1の形状が金属保持体5Bと比べ小さい場合(図3(B)における左右方向の超音波振動子1の幅が、保持体5Bに比べて小さい場合)に有効である。即ち、リード線11を取付けた超音波振動子1の正極と負極の電極3が金属保持体5Bと接触して導通するのを防止できる。金属保持体5Bの凸部5bの高さは、半田4や接着剤の高さより高くしている。また、超音波振動子1が製作時に移動しないように、金属保持体5Bの接着部は、超音波振動子1と保護板2と同幅寸法の溝、即ち、振動子1の形状に合った凹部5aを機械加工で形成することで製造時の製品の歩留まりを防止できる。   In the present embodiment, the metal holder 5B is formed with a convex portion 5b at a portion (lower side in the figure) to which the ultrasonic transducer 1 is attached. This is effective when the shape of the ultrasonic vibrator 1 is smaller than that of the metal holder 5B (when the width of the ultrasonic vibrator 1 in the left-right direction in FIG. 3B is smaller than that of the holder 5B). . That is, it is possible to prevent conduction between the positive electrode 3 and the negative electrode 3 of the ultrasonic transducer 1 to which the lead wire 11 is attached in contact with the metal holder 5B. The height of the convex portion 5b of the metal holder 5B is higher than the height of the solder 4 and the adhesive. Further, in order to prevent the ultrasonic transducer 1 from moving at the time of manufacture, the bonding portion of the metal holder 5B matches the groove of the same width as the ultrasonic transducer 1 and the protective plate 2, that is, the shape of the transducer 1. The yield of the product at the time of manufacture can be prevented by forming the recess 5a by machining.

本実施形態によれば、超音波振動子を、金属保持体に面接着されているため、測定時にかかる被検体との接触圧力に十分耐えることができ、超音波振動子1を被検体に圧接した場合でも、破壊されるのを防止できる。   According to this embodiment, since the ultrasonic transducer is surface-bonded to the metal holder, it can sufficiently withstand the contact pressure with the subject during measurement, and the ultrasonic transducer 1 is pressed against the subject. Even if it does, it can be prevented from being destroyed.

また、ガイド波超音波探触子のケースの内部の保持体との間の空隙には、樹脂が充填させれているので、超音波振動子から送信される音波の残響を減衰させることができる。   In addition, since the gap between the guide wave ultrasonic probe and the holder inside the case is filled with resin, the reverberation of the sound wave transmitted from the ultrasonic transducer can be attenuated. .

また、超音波振動子と保持体の共振周波数を最適な共振周波数を選定できるので、感度を向上することができる。   Further, since the optimum resonance frequency can be selected as the resonance frequency of the ultrasonic transducer and the holding body, the sensitivity can be improved.

また、超音波探触子ケースの空隙には、超音波振動子、保持体、信号配線を取付けて生じた隙間に絶縁性の硬化性樹脂を隙間なく、気泡が混在しないように緻密に充填することにより、保持体と超音波振動子を一体的に覆うことができるので、超音波振動子と電気配線の接続部を保護でき、外部からの衝撃にも強くすることができる。   In addition, in the gap of the ultrasonic probe case, an insulating curable resin is filled in the gap created by attaching the ultrasonic transducer, the holding body, and the signal wiring so that no bubbles are mixed. As a result, the holding body and the ultrasonic vibrator can be integrally covered, so that the connection portion between the ultrasonic vibrator and the electric wiring can be protected and strong against external impact.

さらに、超音波探触子が小さい場合でも、電極が金属保持体と接触して導通するのを防止できる。   Furthermore, even when the ultrasonic probe is small, it is possible to prevent the electrode from contacting the metal holder and conducting.

次に、図4を用いて、本発明の第4の実施形態による超音波探触子の構成について説明する。
図4は、本発明の第4の実施形態による超音波探触子の構成を示す断面図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。図4(A)は正面断面図であり、図4(B)は側面断面図である。
Next, the configuration of an ultrasonic probe according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of an ultrasonic probe according to the fourth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts. 4A is a front sectional view, and FIG. 4B is a side sectional view.

本実施形態は、図1に示した二層構造のガイド波超音波探触子ケース6の上部空隙7aに、接続コネクタ8を取付けてている。電極3からのリード線11は、接続コネクタ8も接続され、リード線11を外部と簡易に接続できるようにしている。また、接続コネクタ8の仕様によっては、上部空隙7aの全領域を接続コネクタ8が占める場合もあり、この点でも二層構造が有効である。さらに、接続コネクタ8を設けることで、ガイド波超音波探触子が不良になった場合でもリード線11の切断,接続が必要なく、容易に交換が可能な利点がある。   In the present embodiment, the connection connector 8 is attached to the upper gap 7a of the two-layer guided wave ultrasonic probe case 6 shown in FIG. The lead wire 11 from the electrode 3 is also connected to the connection connector 8 so that the lead wire 11 can be easily connected to the outside. Depending on the specifications of the connection connector 8, the connection connector 8 may occupy the entire area of the upper gap 7a. In this respect, the two-layer structure is effective. Further, the provision of the connection connector 8 has an advantage that even if the guide wave ultrasonic probe becomes defective, the lead wire 11 does not need to be cut and connected and can be easily replaced.

本実施形態によれば、超音波振動子を、金属保持体に面接着されているため、測定時にかかる被検体との接触圧力に十分耐えることができ、超音波振動子1を被検体に圧接した場合でも、破壊されるのを防止できる。   According to this embodiment, since the ultrasonic transducer is surface-bonded to the metal holder, it can sufficiently withstand the contact pressure with the subject during measurement, and the ultrasonic transducer 1 is pressed against the subject. Even if it does, it can be prevented from being destroyed.

また、ガイド波超音波探触子のケースの内部の保持体との間の空隙には、樹脂が充填させれているので、超音波振動子から送信される音波の残響を減衰させることができる。   In addition, since the gap between the guide wave ultrasonic probe and the holder inside the case is filled with resin, the reverberation of the sound wave transmitted from the ultrasonic transducer can be attenuated. .

また、超音波振動子と保持体の共振周波数を最適な共振周波数を選定できるので、感度を向上することができる。   Further, since the optimum resonance frequency can be selected as the resonance frequency of the ultrasonic transducer and the holding body, the sensitivity can be improved.

また、超音波探触子ケースの空隙には、超音波振動子、保持体、信号配線を取付けて生じた隙間に絶縁性の硬化性樹脂を隙間なく、気泡が混在しないように緻密に充填することにより、保持体と超音波振動子を一体的に覆うことができるので、超音波振動子と電気配線の接続部を保護でき、外部からの衝撃にも強くすることができる。   In addition, in the gap of the ultrasonic probe case, an insulating curable resin is filled in the gap created by attaching the ultrasonic transducer, the holding body, and the signal wiring so that no bubbles are mixed. As a result, the holding body and the ultrasonic vibrator can be integrally covered, so that the connection portion between the ultrasonic vibrator and the electric wiring can be protected and strong against external impact.

さらに、外部との接続を容易にすることができる。   Furthermore, connection with the outside can be facilitated.

次に、図5を用いて、本発明の第5の実施形態による超音波探触子の要部構成について説明する。
図5は、本発明の第5の実施形態による超音波探触子の構成を示す要部断面図である。すなわち、図3は、図1に示す構造の下半分を拡大して図示している。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。図5(A)は要部正面断面図であり、図5(B)は要部側面断面図である。
Next, the main configuration of an ultrasonic probe according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part showing the configuration of an ultrasonic probe according to the fifth embodiment of the present invention. That is, FIG. 3 is an enlarged view of the lower half of the structure shown in FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts. 5A is a front cross-sectional view of the main part, and FIG. 5B is a side cross-sectional view of the main part.

本実施形態は、超音波振動子1の電極3の表面に設けられ、電極3を保護する保護板2の内、被検体15の表面に接触する保護板2aとして、被検体15の方向に凸形状の曲率を設けた形状としている。   This embodiment is provided on the surface of the electrode 3 of the ultrasonic transducer 1 and protrudes in the direction of the subject 15 as a protective plate 2 a that contacts the surface of the subject 15 among the protective plates 2 that protect the electrode 3. The shape has a shape curvature.

被検体15は、配管のような円筒菅である。円筒菅の直径が小さい場合(例えば、300mmφ以下の場合)は、平面上の保護板と被検体15の表面が直線で接触するため、その接触位置をほぼ一定にすることができる。しかしながら、円筒菅の直径が大きくなると(例えば、300mmφ以上となると)、円筒菅の表面は、より平面に近くなるため、保護板と被検体15の接触位置が変化しやすくなる。このように、被検体15の表面の曲率半径が大きい場合、保護板2aとして、図示するように凸形状とすることで、保護板2aと被検体15の接触位置をほぼ一定にすることができる。   The subject 15 is a cylindrical rod such as a pipe. When the diameter of the cylindrical rod is small (for example, 300 mmφ or less), the contact surface can be made almost constant because the protective plate on the plane and the surface of the subject 15 are in linear contact. However, when the diameter of the cylindrical rod increases (for example, 300 mmφ or more), the surface of the cylindrical rod becomes closer to a flat surface, so that the contact position between the protective plate and the subject 15 is likely to change. Thus, when the curvature radius of the surface of the subject 15 is large, the contact position between the protection plate 2a and the subject 15 can be made substantially constant by forming the protective plate 2a as a convex shape as shown in the figure. .

また、被検体15との接触面積が小さくでき、接触部位の圧力が大きくなるため、超音波振動子1の送信受信信号は被検体15に伝播し易くなる。   Further, since the contact area with the subject 15 can be reduced and the pressure at the contact portion is increased, the transmission / reception signal of the ultrasonic transducer 1 is easily propagated to the subject 15.

本実施形態によれば、超音波振動子を、金属保持体に面接着されているため、測定時にかかる被検体との接触圧力に十分耐えることができ、超音波振動子1を被検体に圧接した場合でも、破壊されるのを防止できる。   According to this embodiment, since the ultrasonic transducer is surface-bonded to the metal holder, it can sufficiently withstand the contact pressure with the subject during measurement, and the ultrasonic transducer 1 is pressed against the subject. Even if it does, it can be prevented from being destroyed.

また、ガイド波超音波探触子のケースの内部の保持体との間の空隙には、樹脂が充填させれているので、超音波振動子から送信される音波の残響を減衰させることができる。   In addition, since the gap between the guide wave ultrasonic probe and the holder inside the case is filled with resin, the reverberation of the sound wave transmitted from the ultrasonic transducer can be attenuated. .

また、超音波振動子と保持体の共振周波数を最適な共振周波数を選定できるので、感度を向上することができる。   Further, since the optimum resonance frequency can be selected as the resonance frequency of the ultrasonic transducer and the holding body, the sensitivity can be improved.

また、超音波探触子ケースの空隙には、超音波振動子、保持体、信号配線を取付けて生じた隙間に絶縁性の硬化性樹脂を隙間なく、気泡が混在しないように緻密に充填することにより、保持体と超音波振動子を一体的に覆うことができるので、超音波振動子と電気配線の接続部を保護でき、外部からの衝撃にも強くすることができる。   In addition, in the gap of the ultrasonic probe case, an insulating curable resin is filled in the gap created by attaching the ultrasonic transducer, the holding body, and the signal wiring so that no bubbles are mixed. As a result, the holding body and the ultrasonic vibrator can be integrally covered, so that the connection portion between the ultrasonic vibrator and the electric wiring can be protected and strong against external impact.

さらに、保護板と被検体の接触位置をほぼ一定にすることができる。   Furthermore, the contact position between the protective plate and the subject can be made substantially constant.

また、被検体との接触面積が小さくでき、超音波振動子の送信受信信号は被検体に伝播し易くなるため、感度を向上することができる。
Further, the contact area with the subject can be reduced, and the transmission / reception signal of the ultrasonic transducer is easily propagated to the subject, so that the sensitivity can be improved.

本発明の第1の実施形態による超音波探触子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the ultrasonic probe by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態による超音波探触子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the ultrasonic probe by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態による超音波探触子の構成を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the structure of the ultrasonic probe by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態による超音波探触子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the ultrasonic probe by the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態による超音波探触子の構成を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the structure of the ultrasonic probe by the 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…超音波振動子
2…保護板
3…電極
4…半田接着部
5…金属保持体
6…ケース
7…空隙
8…接続コネクタ
9…樹脂
10…配線孔
11…リード線
12…移動防止部
13…面接着部
14…蓋
15…被検体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic vibrator 2 ... Protection board 3 ... Electrode 4 ... Solder adhesion part 5 ... Metal holding body 6 ... Case 7 ... Air gap 8 ... Connection connector 9 ... Resin 10 ... Wiring hole 11 ... Lead wire 12 ... Movement prevention part 13 ... surface bonding part 14 ... lid 15 ... subject

Claims (3)

超音波振動子と、前記超音波振動子の両面に形成された電極と、前記電極を保護する保護板とを有する超音波探触子であって、
前記保護板の内、一方の保護板に面接着するとともに、前記超音波振動子と接着されることで形成される構造体の共振周波数を、測定周波数から変える金属製の直方体形状の保持体と、
前記保持体を収納する凹部を有し、この凹部内に前記保持体を取り付け固定するケースと、
前記ケースの凹部と前記保持体の間の空隙に充填された絶縁性の硬化性樹脂とを備えることを特徴とする超音波探触子。
An ultrasonic probe having an ultrasonic transducer, electrodes formed on both surfaces of the ultrasonic transducer, and a protective plate for protecting the electrode,
A metallic rectangular parallelepiped holding body that is bonded to one of the protective plates and changes the resonance frequency of the structure formed by being bonded to the ultrasonic transducer from the measurement frequency. ,
A case having a recess for storing the holding body, and attaching and fixing the holding body in the recess;
An ultrasonic probe comprising: an insulating curable resin filled in a gap between the concave portion of the case and the holding body.
請求項1記載の超音波探触子において、
前記保護板は、被検体と接触する面が、被検体の方向に凸形状であることを特徴とする超音波探触子。
The ultrasonic probe according to claim 1,
The ultrasonic probe according to claim 1, wherein a surface of the protective plate that contacts the subject has a convex shape in the direction of the subject.
請求項1記載の超音波探触子において、
前記保持体は、前記超音波振動子と前記保護板を取付ける部位に、前記超音波振動子と前記保護板の形状に合致する凹部が形成されていることを特徴とする超音波探触子。
The ultrasonic probe according to claim 1,
The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the holding body is formed with a concave portion matching a shape of the ultrasonic transducer and the protective plate at a portion where the ultrasonic transducer and the protective plate are attached.
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