JPH0432611Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電磁音響トランスデユーサを用いた電
磁超音波探傷装置に係る。

出願人はさきに伝熱管探傷用電磁超音波トラン
デユーサとして、第１図〜第３図の構造を備え、
第４図の動作をなす装置を提案したが、（特願昭
56−149792号）、これを図について説明すると、
図中の１１は電磁音響トランスデユーサ（以下
EMATと略称する）であり、このEMATは第３
図に示す如く、円柱状の支持体１２ａ，１２ｂ
と、これら支持体１２ａ，１２ｂ間に交互に配列
して挟持された円盤状のフエライトコア１３…、
磁軸と円柱軸方向が等しい円柱状磁石１４…とを
備えている。前記磁石１４…はフエライトコア１
３…を挟んで互に極性が同じになるように配列さ
れている。またフエライトコア１３，１３と磁石
１４，１４との配列周期T₀は発生超音波の波長
λに等しい。そしてフエライトコア１３…と磁石
１４…の外周には第１図及び第２図に示す如くコ
イル１５が軸線方向に巻装されている。なお、互
に隣り合うコイル巻部の中心の間隔t₀はT₀／４
（＝λ／４）であり、各コイルは直列に接続され
ている。

次に上述した構造のEMAT１１を細管４内に
挿入した場合の動作を第４図を参照して説明す
る。EMAT１１を細管４に挿入すると、フエラ
イトコア１３…の部分では細管４内面に対して垂
直方向の磁束B₁が生じ、永久磁石１４…の中央
部分では細管４の軸に平行な磁束B₂が生じる。
この時、コア１３…と永久磁石１４…の外周に巻
装したコイル１５に高周波電流を流すと、電磁誘
導により細管４内にその接続方向と平行な渦電流
Ｉが発生する。しかるにこの渦電流Ｉと上記の如
く分布した磁束B₁，B₂の相互作用によりローレ
ンツ力Ｆが発生する。このローレンツ力Ｆは磁束
分布の周期T₀と同じ周期で方向が回転している。
この結果上記ローレンツ力Ｆにより細管４内面に
対して垂直な横波成分をもつラム波と呼ばれる板
波を伝播する超音波が、細管４円周上で発生され
る。この超音波は細管４を伝播し、その細管４の
欠陥等で反射して帰つてくる。しかしてこれを上
記と逆プロセスで電気信号に変換することによ
り、細管４の欠陥箇所を検出できる。

しかして、このEMATを駆動する装置として
は、第５図の回路の装置を用い、抵抗３５を通し
て高圧電源３４からコンデンサ３１に高電圧で電
荷を蓄積し、スパークギヤツプ３２を通して放電
し、瞬時に大電流をEMATのコイル３３に流し
ていた。この時の電流波形は第６図のような減衰
振動波形となり、従つて第７図でEMATに即し
て伝播波形を考えると、第６図のａの時間に第７
図のＡ点で発生した超音波は管壁を伝播し右方向
に伝播した波は、第６図，ｃ時点では第７図Ｃ点
に達し、この時点でＣ点に発生した超音波と加算
される。同様なことがＢ点でも生じる。従つて発
生した超音波のピーク値はａ，ｂ，ｃ時点での電
流値の加算値に比例した値となる。このため減衰
の大きな振動はこの加算効果が少ない。他方減衰
が少なく長く続く波形は加算効果が大きいもの
の、EMATの周期分より長い部分の波形は無駄
な信号となるだけでなく、受信用EMATに電気
信号を誘起し、不感帯を長くすることになる。こ
のように第５図の回路では、効率が悪くなる欠点
があり、さらに第６図の振動の周波数はコンデン
サ３１とEMATのコイル定数により決まるため、
定数の調整が必要である。また大きな超音波を発
生させるためには、第６図でａ点の値を大きくす
る必要があり、従つて電圧も高くなつてEMAT
のコイル、ケーブルの絶縁の充分な対策が必要と
なつてくる等の問題がある。

本考案は上記事情に鑑み、円柱状支持体の間に
磁軸と円柱軸方向が等しい複数個の円柱状磁石
を、円盤状フエライトコアを介してそれぞれの磁
軸が対向しかつ隣設する磁石の対向する磁極が同
極であるように、順次配列することによつて形成
した組立体と、該組立体の側面軸線方向に巻装さ
れたコイルとからなる電磁音響トランスデユーサ
と、トーンバースト信号を発生する回路と、その
信号を増幅した上記電磁音響トランスデユーサに
送る電流増幅回路とを備えてなることを特徴とす
る電磁超音波探傷装置を提案するものである。

したがつて本考案によれば、最も効率よく送信
用EMATを励振することができ、特定の周波数
の電流を必要な周期だけ効率よく送信する電磁超
音波探傷装置が提供される。

本考案装置の一実施例を第８図〜第１０図につ
いて説明する。

第８図は装置構成を示し、第９図のような数波
の正弦波（トーンバースト波と呼ぶ）をくり返し
発生するトーンバースト波発生器４１と、電流増
幅回路４２と、送信用EMAT４３よりなつてい
る。なおトーンバースト波発生器４１はパルス発
生器４４とゲート付フアンクシヨンジエネレータ
４５により構成される。又電流増幅回路４２は通
常の増巾回路でもよいがＢ級増幅回路にすること
によりさらに効率が良くなる。

このような装置において、第１０図で第８図回
路各部の信号波形をみると、フアンクシヨンジエ
ネレータ４５により発生した必要周波数の正弦波
はパルス発生器４４のパルスイをゲート信号とす
ることにより、必要な長さだけを出力される。こ
の出力信号ロは電流増幅器４２により増幅されて
ハとなり、EMAT４３のコイル中を大電流とな
つて流れる。

かくしてEMAT４３コイル中にトーンバース
ト波大電流が流れることにより、一定振幅の渦電
流が被検体を流れ、板波を発生する。したがつて
減衰振動と異なり、各点で発生した超音波が一定
振幅で加算され効率がよい。又電流はEMATの
周期ｎに等しい波数のトーンバースト波であれば
よく、このような波形はフアンクシヨンジエネレ
ータを調整することにより簡単に制御できる。

さらに、同じ出力レベルの超音波を発生する場
合には、従来の方法に比べ効率が良いため、電流
増巾回路の容量は少なくなり、電圧も低くなつて
コイルの絶縁設計が容易になるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は電磁音響トランスデユーサの
正面図、側面図、およびコイルを巻装する前の正
面図、第４図は電磁音響トランスデユーサの動作
説明図、第５図は従来の電磁音響テランスデユー
サ駆動装置の回路図、第６図および第７図はその
電流波形の説明図、第８図は本考案装置の一実施
例の回路系統図、第９図、第１０図はその電流波
形の説明図である。 ４１……トーンバースト波発生器、４２……電
流増幅回路、４３……送信用EMAT。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 円柱状支持体の間に磁軸と円柱軸方向が等しい
   複数個の円柱状磁石を、円盤上フエライトコアを
   介してそれぞれの磁軸が対向しかつ隣設する磁石
   の対向する磁極が同極であるように、順次配列す
   ることによつて形成した組立体と、該組立体の側
   面軸線方向に巻装されたコイルとからなる電磁音
   響トランスデユーサと、トーンバースト信号を発
   生する回路と、その信号を増幅して上記電磁音響
   トランスデユーサに送る電流増幅回路とを備えて
   なることを特徴とする電磁超音波探傷装置。