JPH0134343B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電気磁気的に超音波を発生、検出
する電磁超音波変換器の指向特性の改良に関する
ものである。

従来、この種の電磁超音波変換器として第１図
に示すものがあつた。図において、１は鉄心、２
はこの鉄心１に巻装した直流磁界発生用のコイル
で、鉄心１とコイル２とでマグネツト３を構成し
ている。４は渦巻状に等間隔に巻いた渦電流発生
コイル、５は超音波が発生させられる導電性表面
を有する被検材である。

次に動作について説明する。直流磁界発生用の
コイル２に直流を流すと、被検材５の表面近傍に
第１図に示すように一様な磁界Ｂが発生する。一
方、渦電流発生コイル４にｉのような電流を流す
と、被検材５の表面近傍に渦電流が発生する。
この渦電流と磁界Ｂとの相互作用により、第１
図のＦのような力が働きこれは横波として伝播し
てゆく。この横波超音波の音源はほゞ渦電流発生
コイル４に向かい合つた被検材５の表面で、渦電
流発生コイル４と同寸法のピストン運動をする音
源とすることができる。このような音源の指向特
性は、第２図に示すように主ローブＭの他に副ロ
ーブＳが発生する。上記説明では超音波の発生に
ついて述べたが、超音波の検出は発生の逆の原理
により行なわれる。

このような指向特性の電磁超音波変換器は、超
音波探傷等に用いると主ローブ方向の探傷信号中
に副ローブ方向の信号が混在して正確な探傷を行
なうことができない。したがつて従来の電磁超音
波変換器は指向特性上、好ましくない欠点があつ
た。

この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、マグネツトの鉄
心に細い強磁性の線材と、細い非磁性の線材とを
混合することにより磁界密度の分布を変化させて
副ローブを小さくし、これにより指向特性を向上
した電磁超音波変換器を提供することを目的とし
ている。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第３図において、６は直流磁界発生用のコイ
ル２を巻装した電磁石の鉄心で、この鉄心６は第
４図に示すように細い強磁性の線材Ｗと細い非磁
性の線材W′とを混合して中心部では強磁性線材
Ｗの密度を高くし、周辺部では密度を低くしてあ
る。７は上記鉄心６とコイル２とで構成されてい
るマグネツト（電磁石）を示している。なお、渦
電流発生コイル４と被検材５は従来のものと同様
である。また第６図にはこの発明による指向特性
を示し、Ｍは主ローブ、Ｓは副ローブである。

次にこの発明の動作を説明するに先立つて従来
の指向特性の副ローブＳが大きい原因について説
明する。すなわち従来の鉄心１の材質が一様であ
るので、磁界Ｂの分布は一様である。また渦電流
発生コイル４の巻き方も一様であるので、渦電流
発生コイル４に電流ｉを流すことによつて被検材
表面近傍に発生する渦電流の密度も渦電流発生コ
イル４に対向した部分では一様である。したがつ
て被検材５の表面に生ずる力Ｆも一様であるの
で、ピストン運動する音源となり理論的に副ロー
ブＳが発生する。

一方、この発明では、鉄心６は第４図に示すよ
うに細い強磁性の線材Ｗと、非磁性の線材W′と
を混合して中心部では強磁性線材Ｗの密度が高
く、周辺部では密度が低くしてあるので、磁界Ｂ
は中心部で大きく周辺部では小さい。また渦電流
発生コイル４に電流ｉを流すことによつて発生す
る渦電流の密度は一様である。したがつて被検材
５の表面に生ずる力Ｆは鉄心６の内側F₁の方が
外側F〓より大きくなる。この磁界分布即ち、表
面に発生する力の分布は第５図に示すようにな
る。この分布形状は鉄心６の強磁性線材Ｗの分布
の仕方によつて変化させることができる。

超音波振動子の分野においては、中心部より周
辺部を弱く励振させると、副ローブＳを抑制でき
ることが知られており、さらに副ローブを最小に
する励振分布が求められている。したがつてこの
発明によれば中心部より周辺部の方が被検材表面
に働く力が小さいために従来のものより副ローブ
が小さくなる（第６図）。しかも鉄心６の強磁性
線材Ｗと、非磁性線材W′との混合の仕方とその
分布とを適切に定めれば理論上最も副ローブの小
さい指向特性を得ることができる。

なお、この発明の実施例では、超音波の発生に
ついて説明したが、検出の場合も渦電流発生コイ
ルの代りに被検材の表面に発生した渦電流を検出
する渦電流検出コイルを用いて上記同様の原理に
よつて実現できる。また実施例のものは渦電流発
生コイル４が円形の場合を示したが、用途に応じ
てその形状を変更可能である。

以上のようにこの発明によれば、電磁石の鉄心
を細い強磁性の線材と非磁性の線材とを混合し、
その分布を周辺部に比べて、中心で、上記強磁性
の線材の密度が高くなるようにしたので、被検材
表面近傍に与える磁界分布が中心部では密に、周
辺部では粗になり、副ローブの小さい指向特性を
得、超音波探傷等の計測の確度を高めることがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電磁超音波変換器の構成図、第
２図は同じくその指向特性図、第３図はこの発明
の一実施例による電磁超音波変換器の構成図、第
４図は第３図の鉄心の図、第５図は第３図におけ
る被検材表面に作用する力の分布図、第６図はこ
の発明の一実施例の指向特性図である。 ２……直流磁界発生用コイル、４……渦電流発
生コイル、５……被検材、６……鉄心、７……マ
グネツト、Ｗ……強磁性線材、W′……非磁性線
材。なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を
示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被検材の導電性表面に磁界を与える電磁石
   と、上記被検材の表面に渦電流を発生させる又は
   上記被検材の表面に発生した渦電流を検出するコ
   イルとを備えた電磁超音波変換器において、上記
   電磁石の鉄心を細い強磁性の線材と非磁性の線材
   とを混合し且つ周辺部に比較して中心部では上記
   強磁性の線材の密度が高くなるように構成した事
   を特徴とする電磁超音波変換器。