JPH0327864B2 - - 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（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であり、電源不要であるとい
うメリツトのため、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Ｉが発生する。
この渦電流Ｉ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、特に直
流磁界を発生するためのマグネツトとして永久磁
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、マグネツ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はマグネツト、このマグ
ネツト６は第４図に示すように細線状の永久磁石
材Ｗと細い非時性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
くしてある、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。
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、マグネツト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はマグネツト６
の内側F_I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ツト６の
永久磁石材Ｗの分布の仕方によつて変化させるこ
とができる。

電磁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）。しかもマグネツト
６の永久磁石材Ｗと、非磁性線状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、マグネツトを
細線状の永久磁石材と非磁性の線状とを混合し、
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図のマグネツトの説明図、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……直流磁界発生用コイル、４……渦電流発
生コイル、５……被検材、６……マグネツト、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。

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マグネツ
   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
   記マグネツ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。