JPH05119028A - 超音波探触子 - Google Patents

超音波探触子

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JPH05119028A
JPH05119028A JP3303775A JP30377591A JPH05119028A JP H05119028 A JPH05119028 A JP H05119028A JP 3303775 A JP3303775 A JP 3303775A JP 30377591 A JP30377591 A JP 30377591A JP H05119028 A JPH05119028 A JP H05119028A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
array
scanning
array transducer
transducer group
ultrasonic
Prior art date
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Pending
Application number
JP3303775A
Other languages
English (en)
Inventor
Sakae Takeda
栄 竹田
Yoshihiko Takishita
芳彦 瀧下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication of JPH05119028A publication Critical patent/JPH05119028A/ja
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 1ラインの走査時間を短縮することができる
アレイ探触子の提供。 【構成】 アレイ探触子5は2つのレンズ面5a1 、5
2 を有する音響レンズ5aとアレイ振動子群5b1
5b4 で構成される。アレイ振動子群5b1 、5b2
レンズ面5a1 上に、アレイ振動子群5b3 、5b4
レンズ面5a2 上に配置されている。被検体1の1つの
走査ライン上にアレイ振動子群5b1 、5b2 を位置さ
せて走査し、次いで当該走査ライン上にアレイ振動子群
5b3 、5b4 を位置させて走査する方法を繰返すこと
により、1つの走査ラインを複数のアレイ振動子群で同
時に走査するすることとなり、走査時間が短縮される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアレイ振動子群を用いて
被検体を超音波走査する超音波探触子に関する。
【0002】
【従来の技術】超音波探触子は、超音波を発生させてこ
れを検査対象物体(被検体)に放射し、被検体からの反
射エコーを電気信号に変換する装置であり、変換された
電気信号をチェックすることにより被検体の欠陥や物性
等の検査が行われる。超音波探触子には、検査目的、被
検体の種類等に応じて種々の形態のものが使用される
が、平板状の被検体の面に沿う断面についての検査を行
う場合には、アレイ振動子群で構成される超音波探触子
(アレイ探触子)を用いるのが有効である。このような
アレイ探触子を図により説明する。
【0003】図4は従来のアレイ探触子の斜視図であ
る。図で、1は被検体、2は被検体1を載置するXYテ
ーブルである。このXYテーブルは矢印に示すようにX
軸方向およびY軸方向に移動可能に構成されている。3
はアレイ探触子であり、音響レンズ3aおよびアレイ振
動子群3bで構成されている。音響レンズ3aは下面に
半円筒面(レンズ面)が形成され、これにより超音波を
焦点に収束させる。アレイ振動子群3bは音響レンズ3
aの上面にその半円筒面の軸方向に沿って多数配列され
たアレイ振動子3b1 、3b2 、………………で構成さ
れている。これら各アレイ振動子には圧電素子が用いら
れ、又、アレイ探触子3はZ軸(X軸、Y軸に垂直な
軸)方向に移動可能に構成され、通常は水を介して被検
体1に対向している。
【0004】上記アレイ探触子3の動作を図5、図6お
よび図7により説明する。図5は図4に示す装置の側面
図、図6は図4に示す装置の正面図である。各図で図4
に示す部分と同一部分には同一符号が付してある。Bは
アレイ振動子の励振によって生じる超音波ビームを示
し、Y−Z面においては図5に示すように音響レンズ3
aのレンズ面により収束せしめられ、X−Z面において
は図6に示すように収束せしめられる。このX−Z面の
収束については後述する。なお、図6で破線は音響レン
ズのレンズ面頂部を示す。
【0005】図7はアレイ探触子3による被検体1の検
査の態様を説明する説明図である。例えばアレイ振動子
3b1 、3b2 、3b3 、3b4 を選択し、これらに時
間差をもって(アレイ振動子3b1 、3b4 に早くアレ
イ振動子3b2 、3b3 に遅れて)電圧を印加しこれら
を励振すると、これら各アレイ振動子から放射される超
音波は、みかけ上収束する超音波ビームB1 となる。次
に、アレイ振動子の選択を1つずらしてアレイ振動子3
2 〜3b5 を選択し、同じ態様の時間差で励振すると
収束する超音波ビームB2 を発生する。このように順次
1つずつずらしてアレイ振動子を選択、励振してゆく
と、結果的に、被検体1の領域Y1 のX軸方向のライン
Sに沿ってその矢印方向に超音波ビームによる走査が行
われたことになる。XYテーブルをY軸方向にδYだけ
移動させて同様の操作を行うことにより領域Y2 の超音
波ビームによる走査が実施される。この動作を領域Yq
まで繰返すと、被検体1の検査対象表面の全領域の超音
波走査が完了する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記アレイ探触子3に
よるX軸方向の超音波走査に要する時間は、各アレイ振
動子の選択切換えおよび励振が電子的に行われるので、
極めて短時間である。このX軸方向の超音波走査をY軸
方向の機械的走査に対して電子走査と称している。とこ
ろで、被検体1が例えばICパッケージのような大量生
産品であり、それらの検査が工程ラインを移動させなが
ら実施されるような場合で、特に検査ラインが他の工程
ラインに比較して遅い場合には、検査時間の短縮が生産
の効率向上に寄与することになる。しかし、電子走査の
速度には自ずから限界があり、ある速度以上に早くする
ことはできない。
【0007】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、電子走査の時間を短縮することができる超
音波探触子を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、多数のアレイ振動子を配列し、それらア
レイ振動子のうちの所定数を選択し、選択されたアレイ
振動子を所定の遅延時間関係で励振させて超音波ビーム
を発生させこれを被検体に放射し、前記アレイ振動子の
選択をずらしてゆくことにより前記超音波ビームを前記
アレイ振動子の配列方向に移動させて前記被検体を超音
波走査する超音波探触子において、前記多数のアレイ振
動子の配列より成るアレイ振動子群を少なくとも1つ前
記配列方向に空間をもって配置してアレイ振動子群列を
構成し、このアレイ振動子群列を複数列配置し、各アレ
イ振動子群列を構成するアレイ振動子群が他のアレイ振
動子群列の前記空間に対向するとともに他のアレイ振動
子群と重なることなく配置されていることを特徴とす
る。
【0009】
【作用】各アレイ振動子群のアレイ振動子は複数ずつ選
択、励振され、これにより各アレイ振動子群において電
子走査が実施される。この場合、一列内のアレイ振動子
群相互間には間隔が置かれ、電子走査は途切れた状態で
行われるが、この途切れた部分は機械的走査(Y軸方向
走査)毎に他のアレイ振動子群による電子走査で補わ
れ、結局、全てのアレイ振動子群による走査により1つ
の走査ラインの走査が完了する。各アレイ振動子群が同
時に励振されるので、電子走査の時間は大幅に短縮され
る。
【0010】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。
【0011】図1は本発明の実施例に係る超音波探触子
の斜視図である。図で、図4に示す部分と同一部分には
同一符号が付してある。5は本実施例の超音波探触子で
あり、音響レンズ5aおよびこの音響レンズ5a上に配
置されたアレイ振動子群5bで構成されている。音響レ
ンズ5aはその下面に2つの半円筒面のレンズ面5
1 、5a2 が形成されている。両レンズ面5a1 、5
2 の軸は平行とされている。
【0012】アレイ振動子群5bは、分割された4つの
アレイ振動子群5b1 、5b2 、5b3 、5b4 で構成
され、アレイ振動子群5b1 、5b2 はレンズ面5a1
上に一列に配置され、アレイ振動子群5b3 、5b4
レンズ面5a2 上に一列に配置されている。各アレイ振
動子群5b1 、5b2 、5b3 、5b4 を構成するアレ
イ振動子の数は必ず等しい必要はなく異なる数でも差し
支えない。アレイ振動子群5b1 、5b2 の間およびア
レイ振動子群5b2 の端部には空間があり、これらの空
間に対向してアレイ振動子5b3 、5b4 が配置されて
いる。即ち、各アレイ振動子群は互い違いに配置されて
いることとなる。レンズ面5a1 上に配置されたアレイ
振動子群5b1 、5b2 とレンズ面5a2 上に配置され
たアレイ振動子群5b3 、5b4 とは互いに相手列のア
レイ振動子群に対して一部重なりをもって配置されてい
るが、これは図7に示す説明図から明らかなように、超
音波ビームが収束することによる走査ラインの欠損を防
止するためのものである。図2は図1の側面図である。
アレイ振動子5b1 、5b3 の超音波ビームB11、B31
がそれぞれ音響レンズで収束されている状態が示されて
いる。
【0013】ここで、本実施例の動作を図3に示す説明
図を参照しながら説明する。Y1 〜Yq は図7に示すも
のと同じく被検体1の超音波走査対象領域を示す。本実
施例では各領域Y1 〜Yq はそれぞれ4つの領域に区分
されている。例えば、領域Y1 は4つの領域A11
13、A12、A14に区分されている。さらに、被検体1
の超音波走査対象領域外に、領域A01、A03、A02、A
04が想定されている。
【0014】まず、XYテーブル2により、アレイ振動
子群5b1 が領域A11に、アレイ振動子群5b2 が領域
12に対向するように被検体1が移動せしめられる。こ
のとき、アレイ振動子群5b3 は領域A03に、アレイ振
動子群5b4 は領域A04にそれぞれ対向する位置にあ
る。この状態で各アレイ振動子群5b1 〜5b4 が同時
に励振せしめられ、電子走査が開始される。この電子走
査により、領域A1 、A03、A12、A04が走査される
が、領域A03、A04の超音波情報は領域外の情報である
ので捨てられる。アレイ振動子数が最も多いアレイ振動
子群の電子走査が終了すると、XYテーブル2がY軸方
向に距離δYだけ移動され、再び上記と同様の電子走査
が開始される。この場合、アレイ振動子群5b1 は領域
21に、アレイ振動子群5b2 は領域A22に、アレイ振
動子群5b3 は領域A13に、アレイ振動子群5b4 は領
域A14にそれぞれ対向しており、それぞれ各対向する領
域の電子走査を行う。この状態で領域A13、A14が走査
され、これにより、領域Y1 の電子走査が完全に終了す
ることとなる。
【0015】上記の操作がY軸方向の移動毎に順次繰返
され、最後に、アレイ振動子群5b1 が領域A01に、ア
レイ振動子群5b2 が領域A02に、アレイ振動子群5b
3 が領域Aq3に、アレイ振動子群5b4 が領域Aq4にそ
れぞれ対向する位置において電子走査が実施される。こ
の場合、領域01、A02の超音波情報は領域外の情報であ
るので捨てられる。この状態での電子走査が終了したと
き、被検体1の超音波走査対象領域の全走査が完了す
る。
【0016】このように、本実施例では、アレイ振動子
群を4つに分割して電子走査を行うようにしたので、1
つの走査ラインの走査時間を大幅に短縮することができ
る。そして、Y軸方向の寸法が大きくなればなるほど、
領域外A01、A02、A03、A04の走査時間の全走査時間
に占める割合が小さくなり、その場合には、一走査ライ
ンに要する時間は従来のほぼ1/4となる。
【0017】なお、上記実施例の説明では、アレイ振動
子群を4つに分割し、1列に2つずつ2列構成した例に
ついて説明したが、これに限ることはなく、列の数を3
列以上でとすることもでき、又、1列に配置されるアレ
イ振動子群の数も2つでなく、他の列のアレイ振動子群
が存在しない空間の状態に応じて、1つ又は3つ以上と
することができる。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、本発明では、アレイ
振動子群を複数列に分割配置するようにしたので、電子
走査の所要時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る超音波探触子の斜視図で
ある。
【図2】図1に示す超音波探触子の側面図である。
【図3】図1に示す超音波探触子の動作を説明する説明
図である。
【図4】従来の超音波探触子の斜視図である。
【図5】図4に示す超音波探触子の側面図である。
【図6】図4に示す超音波探触子の正面図である。
【図7】図4に示す超音波探触子の動作を説明する説明
図である。
【符号の説明】
1 被検体 2 XYテーブル 5 超音波探触子 5a 音響レンズ 5b1 〜5b4 アレイ振動子群

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数のアレイ振動子を配列し、それらア
    レイ振動子のうちの所定数を選択し、選択されたアレイ
    振動子を所定の遅延時間関係で励振させて超音波ビーム
    を発生させこれを被検体に放射し、前記アレイ振動子の
    選択をずらしてゆくことにより前記超音波ビームを前記
    アレイ振動子の配列方向に移動させて前記被検体を超音
    波走査する超音波探触子において、前記多数のアレイ振
    動子の配列より成るアレイ振動子群を少なくとも1つ前
    記配列方向に空間をもって配置してアレイ振動子群列を
    構成し、このアレイ振動子群列を複数列配置し、各アレ
    イ振動子群列を構成するアレイ振動子群が他のアレイ振
    動子群列の前記空間に対向するとともに他のアレイ振動
    子群と重なることなく配置されていることを特徴とする
    超音波探触子。
JP3303775A 1991-10-24 1991-10-24 超音波探触子 Pending JPH05119028A (ja)

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