JPH0349389B2 - - Google Patents
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- JPH0349389B2 JPH0349389B2 JP59115574A JP11557484A JPH0349389B2 JP H0349389 B2 JPH0349389 B2 JP H0349389B2 JP 59115574 A JP59115574 A JP 59115574A JP 11557484 A JP11557484 A JP 11557484A JP H0349389 B2 JPH0349389 B2 JP H0349389B2
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- Japan
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- piezoelectric plate
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- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業状の利用分野）
本発明は超音波探触子を利用分野とし、例えば
被検査体の欠陥部位を探索する探傷装置用の超音
波探触子に関する。
被検査体の欠陥部位を探索する探傷装置用の超音
波探触子に関する。
（発明の背景）
超音波探触子は、超音波探傷装置や診断装置に
おける超音波の送受波部として有用される。例え
ば、鋼材における溶接部の溶接状態等をその表面
上から直接的に探傷できない場合、溶接部に対し
て斜めに超音波を送受波して探傷する斜角探触子
がある。
おける超音波の送受波部として有用される。例え
ば、鋼材における溶接部の溶接状態等をその表面
上から直接的に探傷できない場合、溶接部に対し
て斜めに超音波を送受波して探傷する斜角探触子
がある。
（従来技術）
第１図及び第２図ａ，ｂは、この種の一従来例
を説明する超音波探触子の図である。なお、第１
図は断面図、第２図ａは圧電板の平面図、同図
abは断面図である。
を説明する超音波探触子の図である。なお、第１
図は断面図、第２図ａは圧電板の平面図、同図
abは断面図である。
超音波探触子は、被検査体１（例えば鋼材）に
対して、圧電板２の主面を傾斜させて位置するよ
うに配置される。圧電板２の両主面には駆動電極
３が形成され、他方から一方の主面に折返電極４
が形成される。そして、一方の主面から圧電板１
を駆動する一対のリード線５が導出される。圧電
板２の超音波送受波面（他方の主面）には、被検
査体１との音響的なインピーダンスの整合を計
り、所定の角度で超音波入射すべく傾斜した超音
波の伝搬通路体６を設ける。そして、伝搬通路体
６のの一部外周に、雑音成分となる不要な超音波
を吸収する吸音材７を被つて構成される。なお、
図中の符号８はケーブル、９はケースである。
対して、圧電板２の主面を傾斜させて位置するよ
うに配置される。圧電板２の両主面には駆動電極
３が形成され、他方から一方の主面に折返電極４
が形成される。そして、一方の主面から圧電板１
を駆動する一対のリード線５が導出される。圧電
板２の超音波送受波面（他方の主面）には、被検
査体１との音響的なインピーダンスの整合を計
り、所定の角度で超音波入射すべく傾斜した超音
波の伝搬通路体６を設ける。そして、伝搬通路体
６のの一部外周に、雑音成分となる不要な超音波
を吸収する吸音材７を被つて構成される。なお、
図中の符号８はケーブル、９はケースである。
このようなものでは、圧電板２に対する電気パ
ルス信号の印加時に超音波を送信し、無印加時に
その反射波を受信する。そして、送受信を繰り返
しながら、被検査体を所定の角度θとした斜方向
から探傷する。したがつて、被検査体の直上から
超音波を送信できない部位についても探傷できる
ことになる。
ルス信号の印加時に超音波を送信し、無印加時に
その反射波を受信する。そして、送受信を繰り返
しながら、被検査体を所定の角度θとした斜方向
から探傷する。したがつて、被検査体の直上から
超音波を送信できない部位についても探傷できる
ことになる。
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の超音波探触子では、
一般には、圧電板２を駆動する電気パルス信号の
電圧は数10Vから数100Vに及ぶ。これに対し、
受信時の被検査体１からの反射波は、電気信号に
変換されると、1μV＝0dBのデシベル換算で、略
40乃至100dBにしか過ぎない。一方、圧電板２を
送受信兼用として駆動するものでは、例えば送信
時の電気信号パルスの立下がり特性に起因したリ
ンギング（尾を引くこと）や超音波の残響等によ
り、受信時の反射波及びこれによる受信信号（電
気変換信号）がマスキング（遮蔽）される。
一般には、圧電板２を駆動する電気パルス信号の
電圧は数10Vから数100Vに及ぶ。これに対し、
受信時の被検査体１からの反射波は、電気信号に
変換されると、1μV＝0dBのデシベル換算で、略
40乃至100dBにしか過ぎない。一方、圧電板２を
送受信兼用として駆動するものでは、例えば送信
時の電気信号パルスの立下がり特性に起因したリ
ンギング（尾を引くこと）や超音波の残響等によ
り、受信時の反射波及びこれによる受信信号（電
気変換信号）がマスキング（遮蔽）される。
このようなことから、被検査体１の表面付近か
らの反射波はマスキングにより受信されず、所謂
不感体領域を形成して、探傷できる領域が制限さ
れてしまう問題があつた。
らの反射波はマスキングにより受信されず、所謂
不感体領域を形成して、探傷できる領域が制限さ
れてしまう問題があつた。
（発明の目的）
本発明は、被検査体の表面付近における不感体
領域をなくして広範囲に探傷でき、しかも音場特
性を良好に維持した超音波探触子を提供すること
を目的とする。
領域をなくして広範囲に探傷でき、しかも音場特
性を良好に維持した超音波探触子を提供すること
を目的とする。
（解決手段）
本発明は、送信専用と受信専用の単位振動体を
交互に並べ、前記送信専用の単位振動体同士の間
隔を送信間隔dsとし、受信専用の単位振動体同士
の間隔を受信間隔drとしたとき、送信間隔dsと受
信間隔drとをいずれも被検査体内を通過する超音
波の波長λに対し、1.2λ／２以内に設定したこと
解決手段とする。
交互に並べ、前記送信専用の単位振動体同士の間
隔を送信間隔dsとし、受信専用の単位振動体同士
の間隔を受信間隔drとしたとき、送信間隔dsと受
信間隔drとをいずれも被検査体内を通過する超音
波の波長λに対し、1.2λ／２以内に設定したこと
解決手段とする。
（作用）
本発明は、送信専用と受信専用との単位振動体
を交互に配置したので、特に、送信時における送
信専用の単位振動体によるリンギングの影響を受
けることなく、受信専用の単位振動体により独立
的に反射波を受信する。また、送信専用同士及び
受信専用同士の単位振動体を被検査体内における
超音波の波長λに対し1.2λ／２以内としたので、
送信専用同士及び受信専用の単位振動体同士の音
場特性をそれぞれ１枚の圧電板のものと同等とみ
なすことができる。以下、本発明の一実施例によ
りその詳細を説明する。
を交互に配置したので、特に、送信時における送
信専用の単位振動体によるリンギングの影響を受
けることなく、受信専用の単位振動体により独立
的に反射波を受信する。また、送信専用同士及び
受信専用同士の単位振動体を被検査体内における
超音波の波長λに対し1.2λ／２以内としたので、
送信専用同士及び受信専用の単位振動体同士の音
場特性をそれぞれ１枚の圧電板のものと同等とみ
なすことができる。以下、本発明の一実施例によ
りその詳細を説明する。
（実施例）
第３図ａ，ｂ，ｃ及び第４図は本発明の一実施
例を説明する図である。なお、第３図ａは圧電板
の平面図、同図ｂは同図ａのＸ−X′断面図、同
図ｃは同図ａのＰ方向から見た側面図である。な
お、前従来例と同一部分の構造については省略
し、特にこの発明の要部である圧電板の構成につ
いて説明する。
例を説明する図である。なお、第３図ａは圧電板
の平面図、同図ｂは同図ａのＸ−X′断面図、同
図ｃは同図ａのＰ方向から見た側面図である。な
お、前従来例と同一部分の構造については省略
し、特にこの発明の要部である圧電板の構成につ
いて説明する。
この実施例における超音波探触子は、超音波の
送受波源となる圧電板を、矩形状とした複数個の
単位振動体１１に分割して構成する「第３図ａ」。
単位振動体１１の両主面には駆動電極１２、及び
一方の主面には折返電極１３がそれぞれ形成され
る「第３図ｂ」。そして、単位振動体１１を送信
専用の単位振動体（以下、送信専用振動体とす
る）１１ａと受信専用の単位振動体（以下、受信
専用振動体とする）１１ｂとして交互に配置され
る「第３図ｃ」。なお、第３図ｃにおいて、電極
１２及び折返電極１３は省略し、送信専用１１ａ
にはハツチングを、受信専用１１は無印としてい
る。そして、第４図の結線図に示したように、単
位振動体１１の一方の電極を基準電位とし、送信
専用振動体１１ａ同士と受信専用振動体１１ａ同
士との他方の電極１２をそれぞれ共通接続する。
送受波源となる圧電板を、矩形状とした複数個の
単位振動体１１に分割して構成する「第３図ａ」。
単位振動体１１の両主面には駆動電極１２、及び
一方の主面には折返電極１３がそれぞれ形成され
る「第３図ｂ」。そして、単位振動体１１を送信
専用の単位振動体（以下、送信専用振動体とす
る）１１ａと受信専用の単位振動体（以下、受信
専用振動体とする）１１ｂとして交互に配置され
る「第３図ｃ」。なお、第３図ｃにおいて、電極
１２及び折返電極１３は省略し、送信専用１１ａ
にはハツチングを、受信専用１１は無印としてい
る。そして、第４図の結線図に示したように、単
位振動体１１の一方の電極を基準電位とし、送信
専用振動体１１ａ同士と受信専用振動体１１ａ同
士との他方の電極１２をそれぞれ共通接続する。
このようなものでは、例えば送信専用振動体１
１ａを並列駆動すると、それぞれがその厚みによ
つて略決定される周波数にて厚み振動を生じ、そ
の主面から超音波を放射する。そして、送信専用
振動体１１ａ同士の間隔（送信間隔とする）dsが
小さいほど、それぞれから放射される超音波の合
成音場はあたかも一枚の圧電板から放射された超
音波の音場のごとくとなる。例えば送信専用振動
体１１ａをｈ個とすると、合成音場は（ｈ−１）
dsの長さをもつた圧電板の音場と略同等となる。
すなわち、送信間隔dsは超音波媒質すなわち被検
査体を通過する超音波の波長λ／２より小さけれ
ば、理論上では送信専用振動体１１ａを点音源と
して考えることができる。
１ａを並列駆動すると、それぞれがその厚みによ
つて略決定される周波数にて厚み振動を生じ、そ
の主面から超音波を放射する。そして、送信専用
振動体１１ａ同士の間隔（送信間隔とする）dsが
小さいほど、それぞれから放射される超音波の合
成音場はあたかも一枚の圧電板から放射された超
音波の音場のごとくとなる。例えば送信専用振動
体１１ａをｈ個とすると、合成音場は（ｈ−１）
dsの長さをもつた圧電板の音場と略同等となる。
すなわち、送信間隔dsは超音波媒質すなわち被検
査体を通過する超音波の波長λ／２より小さけれ
ば、理論上では送信専用振動体１１ａを点音源と
して考えることができる。
第８図はこれらのことを具体的に示す音場特性
図で、同図ａは送信間隔dsをλ／２、1.2λ／２、
λ、1.2λとしたときのものである。これらの特性
図から明かなように、送信間隔dsがλ／２ではサ
イドロブの発生はなく、これを越えるとサイドロ
ブは順次に大きくなる。
図で、同図ａは送信間隔dsをλ／２、1.2λ／２、
λ、1.2λとしたときのものである。これらの特性
図から明かなように、送信間隔dsがλ／２ではサ
イドロブの発生はなく、これを越えるとサイドロ
ブは順次に大きくなる。
このようなことから、（ｈ−１）dsの長さをも
つ圧電板と同等の音場を得るためには、送信間隔
dsをλ／２以内とすればよい。そして、前第８図
ｂに示されるように送信間隔dsが1.2λ／２の場合
でもそのサイドロブを小さくするので、設計及び
製造上の誤差等をも考慮して送信間隔dsは1.2λ／
２であれば、実用上の問題を回避できる。そし
て、これらのことは、受信専用振動体１１ｂにつ
いても同様で、受信専用振動体１１ｂ同士の間隔
（受信間隔とする）drが1.2λ／２以内であれば、
実用上は一枚の圧電板で受信したときと同様の特
性を得る。
つ圧電板と同等の音場を得るためには、送信間隔
dsをλ／２以内とすればよい。そして、前第８図
ｂに示されるように送信間隔dsが1.2λ／２の場合
でもそのサイドロブを小さくするので、設計及び
製造上の誤差等をも考慮して送信間隔dsは1.2λ／
２であれば、実用上の問題を回避できる。そし
て、これらのことは、受信専用振動体１１ｂにつ
いても同様で、受信専用振動体１１ｂ同士の間隔
（受信間隔とする）drが1.2λ／２以内であれば、
実用上は一枚の圧電板で受信したときと同様の特
性を得る。
上記構成の超音波探触子では、送信専用振動体
１１ａと受信専用振動体１１ｂを交互に並べてそ
れぞれ独立的に動作するように構成したので、送
信時における電気パルス信号の立ち下がり特性に
起因したリンギングや送信専用振動体１１ａから
放射される超音波の残響の影響を防止して、受信
専用振動体１１ｂにより反射波及び受信信号がマ
スキングされることなく、被検査体の表面付近か
らの反射波をも確実に受信できる。すなわち、被
検査体の不感体領域を消失できる。
１１ａと受信専用振動体１１ｂを交互に並べてそ
れぞれ独立的に動作するように構成したので、送
信時における電気パルス信号の立ち下がり特性に
起因したリンギングや送信専用振動体１１ａから
放射される超音波の残響の影響を防止して、受信
専用振動体１１ｂにより反射波及び受信信号がマ
スキングされることなく、被検査体の表面付近か
らの反射波をも確実に受信できる。すなわち、被
検査体の不感体領域を消失できる。
しかも、送信専用振動体１１ａと受信専用振動
体１１ｂの送信間隔dsと受信間隔drをそれぞれ超
音波の波長λの1.2λ／２以内にすることにより、
いずれも一枚の圧電板と同等の音場特性を得るこ
とができる。
体１１ｂの送信間隔dsと受信間隔drをそれぞれ超
音波の波長λの1.2λ／２以内にすることにより、
いずれも一枚の圧電板と同等の音場特性を得るこ
とができる。
そして、送信専用振動体１１ａと受信専用振動
体１１ｂを独立に駆動させたので、それぞれの駆
動回路網をも別個にすることができ、送受信側の
回路との電気的なインピーダンスの整合をとりや
すく、この場合、感度の上昇を期待できる。
体１１ｂを独立に駆動させたので、それぞれの駆
動回路網をも別個にすることができ、送受信側の
回路との電気的なインピーダンスの整合をとりや
すく、この場合、感度の上昇を期待できる。
（他の事項）
なお、上記実施例で送信専用振動体１１ａと受
信専用振動体１１ｂとを交互にして一列にならべ
たが、第５図ａに示したように、各単位振動体１
１をさらに分割して複数のエレメント１４から構
成してもよい。また、このときの分割に関しては
三次元的でもよい「第５図ｂ」。また、第６図に
示したように、送信専用振動体１１ａと受信専用
振動体１１ｂとを交互に三次元的に配列してもよ
い（第６図）。また、第７図（断面図）に示した
ように、完全に切断して分割することなく、厚み
方向に約70％以上の切込みを設けてそれぞれが独
立した単位振動体となるようにしていもよいもの
である。そして、本発明は斜角探触子以外であつ
てもまた被検査体が鋼材以外の例えば人体であつ
ても、基本的には適用できるものである。
信専用振動体１１ｂとを交互にして一列にならべ
たが、第５図ａに示したように、各単位振動体１
１をさらに分割して複数のエレメント１４から構
成してもよい。また、このときの分割に関しては
三次元的でもよい「第５図ｂ」。また、第６図に
示したように、送信専用振動体１１ａと受信専用
振動体１１ｂとを交互に三次元的に配列してもよ
い（第６図）。また、第７図（断面図）に示した
ように、完全に切断して分割することなく、厚み
方向に約70％以上の切込みを設けてそれぞれが独
立した単位振動体となるようにしていもよいもの
である。そして、本発明は斜角探触子以外であつ
てもまた被検査体が鋼材以外の例えば人体であつ
ても、基本的には適用できるものである。
（発明の効果）
本発明は、送信専用振動体と受信専用振動体を
交互に列状に並べ、前記送信専用振動体同士の間
隔を送信間隔dsとし、受信専用位振動体同士の間
隔を受信間隔drとしたとき、送信間隔dsと受信間
隔drとをいずれも被検査体内を通過する超音波の
波長λに対し、1.2λ／２以内に設定して構成した
ので、 送信専用振動体によるリンギングを無視して受
信専用振動体により独立的に反射波を受信し、し
かも送信専用振動体同士及び受信専用振動体同士
の音場特性を１枚の圧電板のものと同等とし、 被検査体の表面付近における不感体領域をなく
して広範囲な探傷を可能にししかも音場特性を良
好に維持した超音波探触子を提供できる。
交互に列状に並べ、前記送信専用振動体同士の間
隔を送信間隔dsとし、受信専用位振動体同士の間
隔を受信間隔drとしたとき、送信間隔dsと受信間
隔drとをいずれも被検査体内を通過する超音波の
波長λに対し、1.2λ／２以内に設定して構成した
ので、 送信専用振動体によるリンギングを無視して受
信専用振動体により独立的に反射波を受信し、し
かも送信専用振動体同士及び受信専用振動体同士
の音場特性を１枚の圧電板のものと同等とし、 被検査体の表面付近における不感体領域をなく
して広範囲な探傷を可能にししかも音場特性を良
好に維持した超音波探触子を提供できる。
第１図は従来例を説明する斜角探触子の断面
図、第２図ａは圧電板の平面図、同図ｂは同断面
図である。第３図ａは本発明の超音波探触子にお
ける主要部をなす圧電板の構成平面図、同図ｂは
同図ａのＸ−X′断面図、同図ｃは同図ａのＰ方
向から見た側面図、第４図は圧電板の結線図であ
る。第５図ａ，ｂ、第６図、第７図は本発明の他
の実施例を説明する超音波探触子の主要部をなす
圧電板の構成平面図である。第８図は本発明の一
実施例の作用を説明する音場特性図である。 １０……圧電板、１１……単位振動体、１１ａ
……送信専用振動体、１１ｂ……受信専用振動
体、１２……励振電極、１３……折返電極、１４
……エレメント。
図、第２図ａは圧電板の平面図、同図ｂは同断面
図である。第３図ａは本発明の超音波探触子にお
ける主要部をなす圧電板の構成平面図、同図ｂは
同図ａのＸ−X′断面図、同図ｃは同図ａのＰ方
向から見た側面図、第４図は圧電板の結線図であ
る。第５図ａ，ｂ、第６図、第７図は本発明の他
の実施例を説明する超音波探触子の主要部をなす
圧電板の構成平面図である。第８図は本発明の一
実施例の作用を説明する音場特性図である。 １０……圧電板、１１……単位振動体、１１ａ
……送信専用振動体、１１ｂ……受信専用振動
体、１２……励振電極、１３……折返電極、１４
……エレメント。
Claims (1)
- １ 送信専用と受信専用の単位振動体を交互に並
べて配置し、前記送信専用の単位振動体同士の間
隔を送信間隔dsとし、受信専用の単位振動体同士
の間隔を受信間隔drとしたとき、送信間隔dsと受
信間隔drとをいずれも被検査体内を通過する超音
波の波長λに対し、1.2λ／２以内に設定したこと
を特徴とする超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59115574A JPS60260847A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59115574A JPS60260847A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | 超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60260847A JPS60260847A (ja) | 1985-12-24 |
| JPH0349389B2 true JPH0349389B2 (ja) | 1991-07-29 |
Family
ID=14665936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59115574A Granted JPS60260847A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60260847A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101004123B1 (ko) * | 2002-10-31 | 2010-12-27 | 히타치 지이 뉴클리어 에너지 가부시키가이샤 | 초음파의 송수신 어레이센서 및 초음파 탐상장치와 초음파탐상방법 |
| US6792808B1 (en) * | 2003-04-30 | 2004-09-21 | General Electric Company | Ultrasonic inspection method |
| DE10361763A1 (de) * | 2003-12-29 | 2005-07-28 | Robert Bosch Gmbh | Ultraschallströmungssensor mit verschränkten Sende- und Empfangselementen |
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-
1984
- 1984-06-07 JP JP59115574A patent/JPS60260847A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60260847A (ja) | 1985-12-24 |
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