JPH02205771A - 超音波探触子 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は例えば被検材の欠陥検出ならびに厚さ測定な
どを行う超音波測定器に用いられる超音波探触子、特に
被検材表、面に被着された塗装膜を介しての超音波の送
波ならびに受波に関する。

［従来の技術］ 第４図は従来の超音波探触子の一例を示す断面図であり
、 図において、１は超音波の送波ならびに受波を行う振動
子、４は振動子１からその背面方向へ送波される超音波
を減衰させるパッキング、５はケース、６はコネクタ、
７は塗装膜付被検材、８は欠陥検出ならびに厚さ測定さ
れる被検材、９は被検材８表面に被着された塗装膜、１
１は振動子１の前面に設けられ音響インピーダンスの整
合ならびにその機械的損耗を保護する前面層である。

上記のような従来の超音波探触子では、振動子１の背面
には振動子１から背面方向に発生した超音波パルスを吸
収し減衰させるパッキング４が配設され、振動子１の前
面には超音波探触子が塗装膜付被検材７上を摺動する際
、その機械的損耗を保護するため耐摩耗性のすぐれたア
ルミナや超硬合金などの硬質材料を用いた前面層１１が
設けられている。振動子１表面の損傷を保護すると共に
両者の音響インピーダンスの整合を図る前面層１１には
、振動子１の音響インピーダンスＺ０と被検材８の音響
インピーダンスとの相乗平均に近似した音響インピーダ
ンスの材料が選定され超音波伝搬効率を向上させている
。

超音波探触子が例えばプラスチック材の塗装膜９にて被
着された鋼材の被検材８よりなる塗装膜付被検材７を摺
動してその欠陥検出や厚さ測定を行うとき、塗装膜９表
面に凹凸があると硬質材料よりなる前面層１１は密着で
きないので空隙が生じ、ここにカプラントなどが充填さ
れて均一な状態の境界面が得られず、更に前面層１１と
塗装膜９との音響インピーダンスが大きく異なり、従っ
て振動子１と塗装膜付被検材７との音響インピーダンス
の整合が行えない。

上記超音波探触子から塗装膜付被検材Ｉに超音波を送波
するとその境界面に起因して反射エコーが生ずる。

第５図は従来の塗装膜付被検材からの反射エコーの一例
であり、 Ｔは送信信号、Ｓ、Ｓ、・・・Ｓ、は被検材８の表面エ
コーならびにその多重エコー　Ｂ、は被検材８底面から
の１回反射エコー　Ｂ２は被検材８底面からの２回反射
エコー　Ｂ３は被検材８底面からの３回反射エコーであ
る。

振動子１前面に設けられた前面層１１と被検材８との間
の塗装膜９内には多重エコーが発生して、被検材８から
の欠陥エコーや底面エコーに重畳される。この結果、多
重エコーの干渉による信号対雑音比が劣化して、欠陥検
出や厚さ測定における被検材８内欠陥エコーや底面エコ
ーが明瞭に識別できない。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の超音波探触子では、塗装膜９にて被
着された被検材８の塗装膜付被検材７に超音波探触子を
配置して超音波の送波ならびに受波を行い被検材８の欠
陥検出や厚さ測定を行うとき、 硬質材料の前面層１１は凹凸をなす塗装膜９に密着でき
ないことがあり空隙が生じて、境界面の状態が不均一と
なり更に前面層１１と塗装膜９との音響インピーダンス
も大きく異なり、音響インピーダンスの不整合により多
重エコーが発生すると共に超音波の伝搬効率が低下する
。多重エコーは鋼材などの被検材８からの内部欠陥エコ
ーや底面エコーに重畳して信号対雑音比を劣化させこれ
ら信号が明瞭に識別できない。

従ってこれら超音波探触子を用いた超音波探傷における
被検材８徹小欠陥の検出や、超音波厚さ測定における被
検材８厚さの高精度測定ができないという問題点があっ
た。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、塗装膜付被検材７の欠陥検出や厚さ測定に際し、塗
装膜９との音響インピーダンスの整合が図れて被検材８
への超音波伝搬効率が向上でき、塗装膜９の境界面に起
因して発生する多重エコーが抑制され、被検材８内微小
欠陥エコーならびに被検材８厚さ測定用エコーの信号対
雑音比が改善できる超音波探触子を得ることを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る超音波探触子は、振動子前面に配設され
振動子と塗装膜との相乗平均をなす音響インピーダンス
を呈しその厚さが振動子の固有周波数に基づく波長の１
７４をなす第１前面層と、第１前面層の前面に配設され
る塗装膜と等価な音響インピーダンスを呈し弾性部材よ
りなる第２前面層を設けたものである。

［作　用］ この発明においては、振動子前面に振動子と塗装膜との
音響インピーダンスの整合を図る第１前面層、ならびに
塗装膜と等価な音響インビーダンスの弾性部材よりなる
第２前面層が設けられているので、塗装膜付被検材表面
に例えば凹凸があっても、これに超音波探触子を当接し
たとき、第２前面層は上記塗装膜に密着でき、その境界
面に空隙などの発生がなく両者の音響インピーダンスが
等しいので一体構成品と等価に見做すことができる。

従って第１前面層による振動子と塗装膜との音響インピ
ーダンスの整合により、上記境界面に起因し発生する多
重エコーが抑制できて被検材への超音波伝搬効率が向上
するので、被検材白欠陥エコーや底面エコーの信号対雑
音比が改善され、この超音波探触子を用いての振動子を
付勢するパルス信号に応する超音波パルスによる被検材
の微小欠陥の検出ならびに厚さ測定における　測定精度
の向上が再現性良くできる。

［実施例］ この発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図で、図におい
て、１，４，５，６，７，８．９は上記従来探触子と同
一であり、２は振動子ｌの音響インピーダンスＺ０と塗
装＠９の音響インピーダンスＺ２の相乗平均をなす音響
インピーダンスを呈し振動子１前面に配設された第１前
面層、３は塗装膜９と等価な音響インピーダンスＺ２を
呈し且つ弾性部材よりなる第２前面層を示している。

上記のように構成された超音波探触子においては、コネ
クタ６を介してパルス信号により付勢される振動子ｌは
超音波パルスを発生する。振動子１の背面に発生した超
音波パルスは配設されているパッキング４により吸収且
つ減衰され、振動子１前面から放射される超音波パルス
への干渉が抑制される。

振動子１の前面には第１前面層２ならびに第２前面層３
が設けられ、振動子１により発生した超音波パルスはこ
れらを介して放射される。

第１前面層２は振動子１の音響インピーダンスＺｏと塗
装膜９の音響インピーダンスＺ２の相乗平均をなす音響
インピーダンスＺＩ Ｚｌ　＝ｆ丁丁＝７ゴ と等価の材料を用いて、その厚さは振動子１の固有周波
数に基づく波長の１／４とする。

第２前面層３は塗装膜９と等価な音響インピーダンスＺ
２を呈し且つ塗装膜９表面の凹凸に密着できる弾性部材
、例えばふっ素ゴムを用いる。塗装置Ｉ！　９の音響イ
ンピーダンスＺ２はプラスチックの材質や混合するフィ
ラーの種類にもよるが約３．５　ｘ　１０’Ｋｇ／ｍ２
ｓｅｃで、ふっ素ゴムの音響インピーダンスは３．４〜
３．７　ｘ　１０”Ｋｇ／ｍ’ｓｅｃであり、相互に近
似した値を呈し両者の音響インピーダンスは整合が図れ
るので一体構成品と等価に見做すことができる。

超音波探触子と塗装膜付被検材７との間における超音波
の送波ならびに受波において、振動子１は第１前面層２
と第２前面層３を介して塗装膜８とは相互に音響インピ
ーダンスの整合が図れる。

第２図は塗装膜付被検材からの反射エコーの一例で、Ｔ
、Ｓ、Ｂｌ、Ｂ２は上記従来例と同一であり、振動子１
から送波される超音波パルスは音響インピーダンスの整
合とふっ素ゴム内超音波伝搬における減衰作用により塗
装膜８の境界面に起因する多重エコーが抑制でき、振動
子１の発生する超音波パルスは最大効率にて被検材９へ
伝達され、塗装膜付被検材Ｉからは、信号対雑音比のす
ぐれた被検材８内欠陥エコーや被検材８からの単一の表
面エコーならびに底面エコーが得られる。

上記のとおり第１前面層２はその音響インピーダンスＺ
、が振動子１と塗装膜９との相乗平均をなし、その厚さ
は振動子１の固有周波数に基づく波長の１／４で、更に
塗装膜９と等価な音響インピーダンスＺ１を呈する弾性
部材の第２前面層３は、塗装膜９に凹凸があワても常時
密着でき一体構成品と等価的に見做されるので、振動子
１と塗装膜９とは常に音響インピーダンスの整合ができ
る。従って欠陥エコーや底面エコーの信号対雑音比が改
善され明瞭に識別できるので、超音波探傷における被検
材８の微小欠陥検出ならびに超音波厚さ測定における被
検材９の高精度測定が再現性良く行える。

塗装膜付被検材７への超音波探触子の垂直配置について
示したが斜角配置についても同等の作用が行える。

第３図はこの発明の他の実施例を示す断面図であり、構
成は上記実施例と同一であるが、第２前面層３はその形
状がくさび形をなし、塗装膜付被検材７に配置して塗装
膜９と密着させ更に音響インピーダンスを等価にすると
、被検材８へ加わる超音波は斜角入射をなし板の探傷や
溶接部の検査が行える斜角探触子として利用できる。

本発明による超音波探触子は振動子を複数用いて、超音
波の送波ならびに被検材８からの反射エコーの受波をそ
れぞれ分割配置された振動子により行っても多重エコー
が抑制され信号対雑音比が改善できる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、振動子の前面に音響イ
ンピーダンスの整合を図る第１前面層と弾性部材よりな
る第２前面層を設ける簡単な構造により、 第１前面層はその厚さが振動子の固有周波数に基づく波
長の１７４をなし且つ振動子と塗装膜との相乗平均の音
響インピーダンスを呈し、第２前面層は塗装膜と等価な
音響インピーダンスをなし常時これと密着できるので、
振動子と塗装膜と十分な音響整合が図られ、境界面に起
因する多重エコーが抑制できて、被検材からの欠陥エコ
ーや底面エコーの信号対雑音比が改善され明瞭に識別で
きる。

従って超音波探傷における微小欠陥検出や超音波厚さ測
定における被検材の高精度測定が再現性良く行える効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は塗
装膜付被検材の反射エコー 第３図はこの発明の他の実施例を示す断面図、第４図は
従来の超音波探触子の一例を示す断面図、 第５図は従来の塗装膜付被検材の反射エコーである。 図において、１は振動子、２は第１前面層、３は第２前
面層、４はパッキング、５はケース、６はコネクタ、Ｉ
は塗装膜付被検材、８は被検材９は塗装膜である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 特許出願人　株式会社　東京計器 第１図 第２図 Ｔ　Ｓ　ＳＩ　５２Ｓ３　Ｂｔ　５４−−−−−８２−
５ｎ島 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動子背面にパッキングを配し前面に複数の前面
   層が設けられ、塗装膜が被着された塗装膜付被検材に当
   接して超音波の送波ならびに受波を行う超音波探触子に
   おいて、 振動子前面に配設され上記振動子の音響インピーダンス
   と上記塗装膜の音響インピーダンスとの相乗平均をなす
   音響インピーダンスを呈しその厚さが上記振動子の固有
   周波数に基づく波長の１／４をなす第１前面層と、上記
   第１前面層の前面に配設され上記塗装膜と等価な音響イ
   ンピーダンスを呈し弾性部材よりなる第２前面層とを備
   えたことを特徴とする超音波探触子。
2. （２）第２前面層がふっ素ゴムであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の超音波探触子。