JPH03179255A - 超音波センサ - Google Patents
超音波センサInfo
- Publication number
- JPH03179255A JPH03179255A JP1296081A JP29608189A JPH03179255A JP H03179255 A JPH03179255 A JP H03179255A JP 1296081 A JP1296081 A JP 1296081A JP 29608189 A JP29608189 A JP 29608189A JP H03179255 A JPH03179255 A JP H03179255A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- band
- transducer
- wide
- frequency
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
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。
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］
本発明は、構造物の内部に存在する欠陥あるいは音響的
に異なる物質を無接触探傷、探知するための、任意の中
心周波数と帯域幅を持つ超音波センサに関するものであ
る。
に異なる物質を無接触探傷、探知するための、任意の中
心周波数と帯域幅を持つ超音波センサに関するものであ
る。
［従来の技術］
従来から構造物の内部に存在する欠陥、あるいは音響的
に異なる物質を無接触探傷、探知する方法として超音波
法が用いられている。この方法では、１つのトランスジ
ューサを用いたもの、あるいは共振周波数が同一のトラ
ンスジューサ群を多数配列したアレイセンサ型のものが
ほとんどである。
に異なる物質を無接触探傷、探知する方法として超音波
法が用いられている。この方法では、１つのトランスジ
ューサを用いたもの、あるいは共振周波数が同一のトラ
ンスジューサ群を多数配列したアレイセンサ型のものが
ほとんどである。
［発明が解決しようとする課題］
これらの方法では、トランスジューサ群の共振周波数が
全て同一であるため、特定の周波数しか送信できない。
全て同一であるため、特定の周波数しか送信できない。
このため、特に欠陥の大きさ、種類によっては探傷でき
ない場合がある。例えば、欠陥の直径φとこれを検知す
るための超音波の波長λの間には、φ〉α・λ（α：定
数、α嵩０゜３）の関係が必要である。従って、欠陥の
大きさが不明な場合は、共振周波数の異なるトランスジ
ューサを用いて再度探傷作業を行う必要がある。
ない場合がある。例えば、欠陥の直径φとこれを検知す
るための超音波の波長λの間には、φ〉α・λ（α：定
数、α嵩０゜３）の関係が必要である。従って、欠陥の
大きさが不明な場合は、共振周波数の異なるトランスジ
ューサを用いて再度探傷作業を行う必要がある。
その結果、欠陥を同定するための作業時間が長くなる、
トランスジューサの位置が作業のたびに僅かにことなる
ため欠陥の位置を精度良く決定できない、等の欠点があ
った。
トランスジューサの位置が作業のたびに僅かにことなる
ため欠陥の位置を精度良く決定できない、等の欠点があ
った。
こ）において、本発明は、前記従来の作業性の悪さ、精
度の低さを解決した、中心周波数、帯域幅を任意に制御
できる超音波センサを提供することにある。
度の低さを解決した、中心周波数、帯域幅を任意に制御
できる超音波センサを提供することにある。
［３題を解決するための手段１
前記課題の解決は、本発明の超音波センサが、初項１、
公比２の等比数列のそれぞれに基準周波数ｆを乗じた値
打のいずれかにセットされた共振周波数の３つ以上の隣
合ったトランスジューサ群と、これらのトランスジュー
サ群をそれぞれ比帯１ｆｆ（−帯域幅／共振周波数）が
１となるようにするための広帯域整合回路と、音響的に
スタガー同調させる前記トランスジューサ群を選択する
スタガー同調選択部から構成される、以上の手段を採用
することにより達成される。
公比２の等比数列のそれぞれに基準周波数ｆを乗じた値
打のいずれかにセットされた共振周波数の３つ以上の隣
合ったトランスジューサ群と、これらのトランスジュー
サ群をそれぞれ比帯１ｆｆ（−帯域幅／共振周波数）が
１となるようにするための広帯域整合回路と、音響的に
スタガー同調させる前記トランスジューサ群を選択する
スタガー同調選択部から構成される、以上の手段を採用
することにより達成される。
［作 用］
本発明は、前記手段を講じ、即ち従来のセンサに広帯域
整合回路を付は加え、それらを音響的にスタガー同調さ
せることにより、中心周波数と帯域幅を任意に選択でき
る。広帯域整合回路部群を用いてドラスジユーザ群を広
帯域化することによつ比帯域（−帯域幅／共振周波数）
が１程度の広帯域な発信が可能となる。また、音響的に
スタガー同調させることによって、センサ全体の中心周
波数、帯域幅を任意に選択できる。要するに従来の技術
とは、従来のトランスジューサに、広帯域整合回路部を
追加した点および音響的にスタガー同調させた点が作用
上界なる。
整合回路を付は加え、それらを音響的にスタガー同調さ
せることにより、中心周波数と帯域幅を任意に選択でき
る。広帯域整合回路部群を用いてドラスジユーザ群を広
帯域化することによつ比帯域（−帯域幅／共振周波数）
が１程度の広帯域な発信が可能となる。また、音響的に
スタガー同調させることによって、センサ全体の中心周
波数、帯域幅を任意に選択できる。要するに従来の技術
とは、従来のトランスジューサに、広帯域整合回路部を
追加した点および音響的にスタガー同調させた点が作用
上界なる。
［実施例］
本発明の実施例を図面について説明する。
第１図乃至第２図は本実施例Ａの内部回路構成図および
外観斜視図である。
外観斜視図である。
図中１はスタガー同調選択部２を内蔵するケースである
。３は広帯域整合回路部４群とその包蔵ケース５とトラ
ンスジューサ６群と機械的整合部群７を内蔵したケース
である。８は電気信号を送るケーブル群である。
。３は広帯域整合回路部４群とその包蔵ケース５とトラ
ンスジューサ６群と機械的整合部群７を内蔵したケース
である。８は電気信号を送るケーブル群である。
第３図に示すよう、前記広帯域整合回路部４は電力増幅
器９と振動子１０（等価回路を図示）間に介接せられ、
コイル１１のインダクタンスＬＡおよびコンデンサ１２
゜１３の静電容量ＣＡ、Ｃ８の値を適当に選ぶことによ
り種々の特性（Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ特性、Ｃｈｅｂ
ｙｓｈｅｖ特性など）を得ることができる。
器９と振動子１０（等価回路を図示）間に介接せられ、
コイル１１のインダクタンスＬＡおよびコンデンサ１２
゜１３の静電容量ＣＡ、Ｃ８の値を適当に選ぶことによ
り種々の特性（Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ特性、Ｃｈｅｂ
ｙｓｈｅｖ特性など）を得ることができる。
その結果第４図に示すよう、広帯域化されたトランスジ
ューサ６の電力特性曲線により振動子１０の電気機械結
合係数ｋが大きいほど帯域幅は広くなることがわかる。
ューサ６の電力特性曲線により振動子１０の電気機械結
合係数ｋが大きいほど帯域幅は広くなることがわかる。
以上、述べた広帯域整合回路部４を用いた電気的整合と
機械的整合を組み合わせることにより比帯域（−帯域幅
／共振周波数）が１程度のトランスジューサ６群が実現
できる。
機械的整合を組み合わせることにより比帯域（−帯域幅
／共振周波数）が１程度のトランスジューサ６群が実現
できる。
法衣は比帯域が１程度で、共振周波数が初項１、公比３
の等比数列のそれぞれに基準周波数ｆを乗じた値打を列
示する、即ちｆ、３ｆ、９ｆ、２７ｆ、８１ｆ、２４３
ｆ、７２９ｆのトランスジューサ６８￥の各周波数帯域
を示したものである。
の等比数列のそれぞれに基準周波数ｆを乗じた値打を列
示する、即ちｆ、３ｆ、９ｆ、２７ｆ、８１ｆ、２４３
ｆ、７２９ｆのトランスジューサ６８￥の各周波数帯域
を示したものである。
上表から明らかなごとく、例えば、共振周波数がｆと３
ｆのトランスジューサ６群の間には帯域の隙間が存在し
ない。同様なことがｆ〜７２９ｆのトランスジューサ群
間で言える。従って、これらのトランスジューサ群を同
時に発信させる、あるいは受信させる一体型のセンサと
して使用すると、広い帯域に渡ってフラットな特性を有
する超音波センサＡが実現できる。
ｆのトランスジューサ６群の間には帯域の隙間が存在し
ない。同様なことがｆ〜７２９ｆのトランスジューサ群
間で言える。従って、これらのトランスジューサ群を同
時に発信させる、あるいは受信させる一体型のセンサと
して使用すると、広い帯域に渡ってフラットな特性を有
する超音波センサＡが実現できる。
共振周波数と帯域幅の異なる複数のトランスジューサ６
群を組み合わせてフラットな周波数分布のセンサとする
ことは、音響的にスタガー同調させることによって実現
できる。こ）で第５図に３つの異なる共振周波数でスタ
ガー同調を行った例を示す。即ち共振周波数ｆ とｆ
の２つの０１ ０２ トランスジューサ６群から音波を放射すると広帯域なス
タガー特性の信号Ｓが受信される。
群を組み合わせてフラットな周波数分布のセンサとする
ことは、音響的にスタガー同調させることによって実現
できる。こ）で第５図に３つの異なる共振周波数でスタ
ガー同調を行った例を示す。即ち共振周波数ｆ とｆ
の２つの０１ ０２ トランスジューサ６群から音波を放射すると広帯域なス
タガー特性の信号Ｓが受信される。
第６図に、同様にして、ｆ〜７２９ｆの範囲でフラット
な特性の受信が可能とする場合の周波数特性の例を示す
。図中αは個々のトランスジューサ６の周波数特性線を
、βはスタガー同調による超広帯域センサの周波数特性
線をそれぞれ示す。
な特性の受信が可能とする場合の周波数特性の例を示す
。図中αは個々のトランスジューサ６の周波数特性線を
、βはスタガー同調による超広帯域センサの周波数特性
線をそれぞれ示す。
これによって、極めて広い周波数範囲でフラットな周波
数特性の超音波センサが実現できる。
数特性の超音波センサが実現できる。
なお、周波数の範囲を例えば２７ｆ〜２４３ｆとするよ
うにスタガー同調選択部２のスイッチを切り替えると、
この周波数範囲で周波数に対してフラットな特性の超音
波センサＡが実現できる。
うにスタガー同調選択部２のスイッチを切り替えると、
この周波数範囲で周波数に対してフラットな特性の超音
波センサＡが実現できる。
他の場合も同様にして、ｆ〜７２９ｆの周波数範囲で広
帯域に周波数範囲を選択できる。
帯域に周波数範囲を選択できる。
［発明の効果］
かくして、本発明は、広帯域整合回路と音響的なスタガ
ー同調を用いることによって、広い周波数帯域において
フラットな周波数分布の発信が可能となるので、広帯域
であり、かつ周波数範囲を選択可能な超音波センサが実
現できる。その結果、欠陥探傷等においては、従来は周
波数の異なる複数個のセンサを用いて長時間の探傷作業
が必要であったが、本発明のセンサによって、作業性を
向上でき、またセンサを取り替える時に生じる欠陥位置
の誤差を低減できる等優れた効果を奏する。
ー同調を用いることによって、広い周波数帯域において
フラットな周波数分布の発信が可能となるので、広帯域
であり、かつ周波数範囲を選択可能な超音波センサが実
現できる。その結果、欠陥探傷等においては、従来は周
波数の異なる複数個のセンサを用いて長時間の探傷作業
が必要であったが、本発明のセンサによって、作業性を
向上でき、またセンサを取り替える時に生じる欠陥位置
の誤差を低減できる等優れた効果を奏する。
第１図乃至第２図は本発明の実施例を示す内部回路構成
図および外観斜視図、第３図は広帯域整合回路部の回路
結線図、第４図は広帯域化したトランスジューサにおけ
る振動子の電力利得Ｇの周波数特性線図、第５図はスタ
ガー同調の考え方を示す共振周波数と受信電圧との相関
特性線図、第６図はスタガー同調による広帯域センサの
周波数特性分布図である。 Ａ・・・超音波センサ １．３．５・・・ケース２
・・・スタガー同調選択部 ４・・・広帯域整合回路部 ６・・・トランスジューサ ７・・・機械的整合部 ８・・・ケーブル 第１図 第３図 （−一、−） ０．５ １．０ ＷＪｋ４ＬＪＩＪｉＬ４！Ｌ Ｆ （”イ／ｆＱ）１．
５ 第５図 第６図
図および外観斜視図、第３図は広帯域整合回路部の回路
結線図、第４図は広帯域化したトランスジューサにおけ
る振動子の電力利得Ｇの周波数特性線図、第５図はスタ
ガー同調の考え方を示す共振周波数と受信電圧との相関
特性線図、第６図はスタガー同調による広帯域センサの
周波数特性分布図である。 Ａ・・・超音波センサ １．３．５・・・ケース２
・・・スタガー同調選択部 ４・・・広帯域整合回路部 ６・・・トランスジューサ ７・・・機械的整合部 ８・・・ケーブル 第１図 第３図 （−一、−） ０．５ １．０ ＷＪｋ４ＬＪＩＪｉＬ４！Ｌ Ｆ （”イ／ｆＱ）１．
５ 第５図 第６図
Claims (1)
- １．初項１、公比３の等比数列のそれぞれに基準周波数
ｆを乗じた値群のいずれかにセットされた共振周波数の
３つ以上の隣あつたトランスジューサ群と、これらのト
ランスジューサ群をそれぞれ比帯域（＝帯域幅／共振周
波数）が１になるようにするための広帯域整合回路部群
と、音響的にスタガー同調させる前記トランスジューサ
群を選択するスタガー同調選択部から構成される超音波
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1296081A JPH03179255A (ja) | 1989-11-16 | 1989-11-16 | 超音波センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1296081A JPH03179255A (ja) | 1989-11-16 | 1989-11-16 | 超音波センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03179255A true JPH03179255A (ja) | 1991-08-05 |
Family
ID=17828873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1296081A Pending JPH03179255A (ja) | 1989-11-16 | 1989-11-16 | 超音波センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03179255A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05142210A (ja) * | 1991-11-19 | 1993-06-08 | Tokimec Inc | 超音波探傷装置 |
| JP2019075761A (ja) * | 2017-10-19 | 2019-05-16 | 古野電気株式会社 | 送受波器 |
-
1989
- 1989-11-16 JP JP1296081A patent/JPH03179255A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05142210A (ja) * | 1991-11-19 | 1993-06-08 | Tokimec Inc | 超音波探傷装置 |
| JP2019075761A (ja) * | 2017-10-19 | 2019-05-16 | 古野電気株式会社 | 送受波器 |
| US11035954B2 (en) | 2017-10-19 | 2021-06-15 | Furuno Electric Company Limited | Transducer |
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