JPH021545A - 電磁超音波変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
のがあった。図において、ｌ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ｌとコイル２
とでマグネット（電磁石）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。この例
では、直流磁界発生のために電磁石を用いているが、永
久磁石を用いるものもあり、電源不要であるというメリ
ットのため、用途により使用されている。

次に動作について説明する。直ｆＬＶＡ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−様な磁界Ｂが発生する。−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ｌが発生する。

この渦電流ｌ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り渦電流発生コイル４に向かい合
った被検材５０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プ方向の探傷信号中に副ロープ方向
の信号が混在して正確な探傷を行なうことができない、
したがって従来の電磁超音波変換器は指向特性上、好ま
しくない欠点があった。

この発明は、上記のような従来のもの、特に直流磁界を
発生するためのマグネットとして永久磁石を用いるもの
の欠点を除去するためになされたもので、マグネットに
細線状の永久磁石材と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はマグネットで、このマグネット６
は第４図に示すように細線状の永久磁石材Ｗと細い非磁
性の線材Ｗ゛とを混合して中心部では永久磁石材Ｗの密
度を高くし、周辺部では密度を低くしである。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は副ロープである。

次にこの発明の詳細な説明するに先立って従来の指向特
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ｌ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
よっ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。したがっ
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プＳが発生する
。

一方、この発明では、マグネット６は第４図に示すよう
に細線状の永久磁石材Ｗと、細い非磁性の線材Ｗ′とを
混合して中心部では永久磁石材の密度が高く、周辺部で
は密度が低くしであるので、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
すことによって発生する渦電流の密度は一様である。し
たがって被検材５の表面に生ずる力Ｆはマグネット６の
内側Ｆ、の方が外側Ｆφ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。この分布形状はマグネット６の永久磁石材Ｗの分布
の仕方によって変化させることができる。

電磁超音波振動Ｊ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、副ロープ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。したがっ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
ものより副ロープが小さくなる（第６図）、シかもマグ
ネット６の永久磁石材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量も副ローブ
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って実現できる。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、マグネットを細線状の
永久−１ｆ１石材と非磁性の線材とを混合し、周辺部に
比較して中心部では上記永久磁石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図のマグネ
ットの説明図、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による
指向特性図である。 ２・・・直！［界発生用コイル、４・・・渦電流発生コ
イル、５・・・被検材、６・・・マグネット、Ｗ・・・
永久磁石材、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。 代理人　　　大　　岩　　増　　雄 第３図 第５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検材の導電性表面に磁界を与えるマグネットと、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、上記マグネットを細線状の永久磁
   石材と非磁性の細線とを混合し且つ周辺部に比較して中
   心部では上記永久磁石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。