JPH074618Y2 - 超音波センサ - Google Patents
超音波センサInfo
- Publication number
- JPH074618Y2 JPH074618Y2 JP2724089U JP2724089U JPH074618Y2 JP H074618 Y2 JPH074618 Y2 JP H074618Y2 JP 2724089 U JP2724089 U JP 2724089U JP 2724089 U JP2724089 U JP 2724089U JP H074618 Y2 JPH074618 Y2 JP H074618Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acoustic lens
- concave
- ultrasonic
- sensor
- concave acoustic
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は，原子炉の液体ナトリウム（冷却材）中で被計
測物（例えば架台，支持構造物，ボルト，ナツト等）の
健全性（変形，脱落等があるか否か）を診断，評価する
際に使用する超音波センサに関するものである。
測物（例えば架台，支持構造物，ボルト，ナツト等）の
健全性（変形，脱落等があるか否か）を診断，評価する
際に使用する超音波センサに関するものである。
（従来の技術） 従来の超音波センサを第３図により説明すると，（１）
が凹面音響レンズ，（２）がセンサケース（主としてSU
S304材よりなるセンサケース），（３）が振動子，
（４）がダンパー材，（５）がセンサ内リードケーブ
ル，（６）がコネクタ，（７）がセンサ外リードケーブ
ル，（８）が超音波探傷器，（12）が液体ナトリウム
（13）中の被計測物で，センサケース（２）と同センサ
ケース（２）に取付けた凹面音響レンズ（１）とを液体
ナトリウム（13）に浸漬し，振動子（３）を振動させ
て，超音波ビームを発生させ，この超音波ビームを凹面
音響レンズ（１）に伝えて，同凹面音響レンズ（１）か
ら被計測物（12）へ焦点型超音波ビームとして照射し，
また同被計測物（12）からの反射波を凹面音響レンズ
（１）→センサ内リードケーブル（５）→センサ外リー
ドケーブル（７）を介し超音波探傷器（８）に伝えて，
被計測物（例えば架台，支持構造物，ボルト，ナツト
等）（12）の健全性（変形，脱落等があるか否か）を診
断，評価するようになっている。
が凹面音響レンズ，（２）がセンサケース（主としてSU
S304材よりなるセンサケース），（３）が振動子，
（４）がダンパー材，（５）がセンサ内リードケーブ
ル，（６）がコネクタ，（７）がセンサ外リードケーブ
ル，（８）が超音波探傷器，（12）が液体ナトリウム
（13）中の被計測物で，センサケース（２）と同センサ
ケース（２）に取付けた凹面音響レンズ（１）とを液体
ナトリウム（13）に浸漬し，振動子（３）を振動させ
て，超音波ビームを発生させ，この超音波ビームを凹面
音響レンズ（１）に伝えて，同凹面音響レンズ（１）か
ら被計測物（12）へ焦点型超音波ビームとして照射し，
また同被計測物（12）からの反射波を凹面音響レンズ
（１）→センサ内リードケーブル（５）→センサ外リー
ドケーブル（７）を介し超音波探傷器（８）に伝えて，
被計測物（例えば架台，支持構造物，ボルト，ナツト
等）（12）の健全性（変形，脱落等があるか否か）を診
断，評価するようになっている。
（考案が解決しようとする課題） 前記第３図に示す従来の超音波センサでは，センサケー
ス（２）と同センサケース（２）に取付けた凹面音響レ
ンズ（１）と液体ナトリウム（13）に浸漬したとき，凹
面音響レンズ（１）の凹面と液体ナトリウム（13）との
間に空間部（16）が形成される。このとき，振動子
（３）に発生した超音波ビームは，凹面音響レンズ
（１）にそのまま伝えられるが，凹面音響レンズ（１）
から液体ナトリウム（13）には，上記空間部（16）があ
り，凹面音響レンズ（１）を出ようとする焦点型超音波
ビームは，凹面音響レンズ（１）の凹面と空間部（16）
との境界面で100％反射してしまって，空間部（16）は
勿論のこと，液体ナトリウム（13）に伝えられない。
ス（２）と同センサケース（２）に取付けた凹面音響レ
ンズ（１）と液体ナトリウム（13）に浸漬したとき，凹
面音響レンズ（１）の凹面と液体ナトリウム（13）との
間に空間部（16）が形成される。このとき，振動子
（３）に発生した超音波ビームは，凹面音響レンズ
（１）にそのまま伝えられるが，凹面音響レンズ（１）
から液体ナトリウム（13）には，上記空間部（16）があ
り，凹面音響レンズ（１）を出ようとする焦点型超音波
ビームは，凹面音響レンズ（１）の凹面と空間部（16）
との境界面で100％反射してしまって，空間部（16）は
勿論のこと，液体ナトリウム（13）に伝えられない。
この状態を第４図に示した。凹面音響レンズ（SUS304材
よりなる凹面音響レンズ）（１）からArガス等の空間部
（16）への超音波ビームの音圧通過率twは，次式によ
り表される。
よりなる凹面音響レンズ）（１）からArガス等の空間部
（16）への超音波ビームの音圧通過率twは，次式によ
り表される。
但しZ1：媒質（Ｉ）（SUS304材）の音響 インピーダンス Z2：媒質（II）（Arガス等）の音響イン ピーダンス である。
また音響インピーダンスＺは，一般的に次式により表
される。
される。
Ｚ＝ρ・Ｃ …… 但しρ：各媒質の密度 C:各媒質中での音速 媒質（Ｉ）が前記SUS304材のように金属で，媒質（II）
が前記Arガスのように気体の場合，それぞれのρ及びＣ
をρ1，ρ2，C1,C2とおくと，ρ1＞＞＞ρ2，C1＞＞＞C
2であり，上記式よりZ1＞＞＞Z2になる。この関係を
上記式に代入すると， になり，通過率が０％，即ち，反射率が100％になっ
て，超音波センサと被計測物との間で適正な送信波及び
反射波が得られない。なお第４図の（17）が媒質（Ｉ）
から媒質（II）へ伝播しようとする波，（18）が媒質
（Ｉ）（II）の境界面から媒質（Ｉ）への反射波，（1
9）が媒質（Ｉ）から媒質（II）への通過波である。
が前記Arガスのように気体の場合，それぞれのρ及びＣ
をρ1，ρ2，C1,C2とおくと，ρ1＞＞＞ρ2，C1＞＞＞C
2であり，上記式よりZ1＞＞＞Z2になる。この関係を
上記式に代入すると， になり，通過率が０％，即ち，反射率が100％になっ
て，超音波センサと被計測物との間で適正な送信波及び
反射波が得られない。なお第４図の（17）が媒質（Ｉ）
から媒質（II）へ伝播しようとする波，（18）が媒質
（Ｉ）（II）の境界面から媒質（Ｉ）への反射波，（1
9）が媒質（Ｉ）から媒質（II）への通過波である。
以上の問題点を解消するためには，凹面音響レンズ
（１）とセンサケース（２）とよりなる超音波センサを
液体ナトリウム（13）中で傾斜させるか，或いは超音波
センサを傾斜させた状態で液体ナトリウム（13）に浸漬
させるか，して，凹面音響レンズ（１）の凹面と液体ナ
トリウム（13）との間に空間部（16）を形成させないよ
うにすればよいが（ガス抜きを行うようにすればよい
が），この場合，超音波センサに駆動軸を取付け，超音
波センサを同駆動軸を中心に回転させて，ガス抜きを行
うと，駆動軸系を液体ナトリウム（13）に対して流体密
に構成する必要があり，駆動軸数が増加する点と相挨っ
て超音波センサの構造が複雑化して，製作コストが嵩む
という問題があった。
（１）とセンサケース（２）とよりなる超音波センサを
液体ナトリウム（13）中で傾斜させるか，或いは超音波
センサを傾斜させた状態で液体ナトリウム（13）に浸漬
させるか，して，凹面音響レンズ（１）の凹面と液体ナ
トリウム（13）との間に空間部（16）を形成させないよ
うにすればよいが（ガス抜きを行うようにすればよい
が），この場合，超音波センサに駆動軸を取付け，超音
波センサを同駆動軸を中心に回転させて，ガス抜きを行
うと，駆動軸系を液体ナトリウム（13）に対して流体密
に構成する必要があり，駆動軸数が増加する点と相挨っ
て超音波センサの構造が複雑化して，製作コストが嵩む
という問題があった。
また第３図に示すように凹面音響レンズ（１）及びセン
サケース（２）の液体ナトリウム（13）に接触する側面
には，濡れ性不良により膜（14）が生じる。この現象
は，前述の空間部（16）に比べれば，比較的薄い層であ
るが，膜（14）が存在するので，この部分でも被計測物
（12）との間で適正な送信波及び反射波が得られない。
サケース（２）の液体ナトリウム（13）に接触する側面
には，濡れ性不良により膜（14）が生じる。この現象
は，前述の空間部（16）に比べれば，比較的薄い層であ
るが，膜（14）が存在するので，この部分でも被計測物
（12）との間で適正な送信波及び反射波が得られない。
前記の凹面音響レンズ（１）及びセンサケース（２）に
使用されているSUS304材の濡れ性を高めるためには，液
体ナトリウム（13）の液温を約500℃以上の高温まで上
昇させた後，超音波探傷を行う200℃ 330℃程度の温度
まで下げるというヒートサイクルをかける方向が公知で
あるが，この場合，超音波センサを構成する振動子
（３），リードケーブル（５）（７），ダンパー材
（４）等に使用されている無機材等に非常に厳しい熱負
荷がかかることになって，超音波センサが早期に損傷す
るという問題があった。
使用されているSUS304材の濡れ性を高めるためには，液
体ナトリウム（13）の液温を約500℃以上の高温まで上
昇させた後，超音波探傷を行う200℃ 330℃程度の温度
まで下げるというヒートサイクルをかける方向が公知で
あるが，この場合，超音波センサを構成する振動子
（３），リードケーブル（５）（７），ダンパー材
（４）等に使用されている無機材等に非常に厳しい熱負
荷がかかることになって，超音波センサが早期に損傷す
るという問題があった。
本考案は前記の問題点に鑑み提案するものであり，その
目的とする処は，構造の複雑化を伴わずにガス抜きを行
うことができる。またヒートサイクルをかけて凹面音響
レンズ等の濡れ性を改善する必要がなくて，超音波の早
期の損傷を防止できる超音波センサを提供しようとする
点にある。
目的とする処は，構造の複雑化を伴わずにガス抜きを行
うことができる。またヒートサイクルをかけて凹面音響
レンズ等の濡れ性を改善する必要がなくて，超音波の早
期の損傷を防止できる超音波センサを提供しようとする
点にある。
（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために，本考案は，振動子と，同
振動子に発生する超音波を液体ナトリウム中の被検査物
へ焦点型超音波ビームとして照射する凹面音響レンズと
を有する超音波センサにおいて，前記凹面音響レンズの
凹面に細巾のスリツトを半径方向に沿って穿設するとと
もに，同凹面音響レンズの凹面及び側面と同スリツトの
内面とに金被覆層を形成している。
振動子に発生する超音波を液体ナトリウム中の被検査物
へ焦点型超音波ビームとして照射する凹面音響レンズと
を有する超音波センサにおいて，前記凹面音響レンズの
凹面に細巾のスリツトを半径方向に沿って穿設するとと
もに，同凹面音響レンズの凹面及び側面と同スリツトの
内面とに金被覆層を形成している。
（作用） 本考案の超音波センサは前記のように構成されており，
センサケースと同センサケースに取付けた凹面音響レン
ズとを液体ナトリウムに浸漬したとき，凹面音響レンズ
の凹面及び側面とスリツトの内面とに形成した金被覆層
が液体ナトリウムと反応して，数分以内に溶解し，スリ
ツトの内面が金被覆層の溶解とともに濡れ，このため，
この部分から空間部のガス抜きが行われると同時に液体
ナトリウムが上記空間部に流入して，液体ナトリウムの
液面が凹面音響レンズの凹面に直接接触する。また凹面
音響レンズの側面に濡れ不良により生じていた膜がこの
部分の金被覆層の溶解とともに消滅して，濡れが生じ
る。この状態になったら，振動子を振動させて，超音波
ビームを発生させ，この超音波ビームを凹面音響レンズ
に伝えて，同凹面音響レンズから被計測物へ焦点型超音
波ビームとして照射し，また同被計測物からの反射波を
超音波探傷器等の機器に伝えて，被計測物の健全性を診
断，評価する。
センサケースと同センサケースに取付けた凹面音響レン
ズとを液体ナトリウムに浸漬したとき，凹面音響レンズ
の凹面及び側面とスリツトの内面とに形成した金被覆層
が液体ナトリウムと反応して，数分以内に溶解し，スリ
ツトの内面が金被覆層の溶解とともに濡れ，このため，
この部分から空間部のガス抜きが行われると同時に液体
ナトリウムが上記空間部に流入して，液体ナトリウムの
液面が凹面音響レンズの凹面に直接接触する。また凹面
音響レンズの側面に濡れ不良により生じていた膜がこの
部分の金被覆層の溶解とともに消滅して，濡れが生じ
る。この状態になったら，振動子を振動させて，超音波
ビームを発生させ，この超音波ビームを凹面音響レンズ
に伝えて，同凹面音響レンズから被計測物へ焦点型超音
波ビームとして照射し，また同被計測物からの反射波を
超音波探傷器等の機器に伝えて，被計測物の健全性を診
断，評価する。
（実施例） 次に本考案の超音波センサを第1,2図に示す一実施例に
より説明すると，（１）が凹面音響レンズ，（２）がセ
ンサケース（主としてSUS304材よりなるセンサケー
ス），（３）が振動子，（４）がダンパー材，（５）が
センサ内リードケーブル，（６）がコネクタ，（７）が
センサ外リードケーブル，（８）が超音波探傷器，
（９）が金被覆層（金メツキ膜）で，同金被覆層（９）
が上記凹面音響レンズ（１）の凹面及び側面と後記スリ
ツト（15）の内面とに形成されている。また（15）が0.
3mm程度の細巾のスリツトで，同細巾のスリツト（15）
が上記凹面音響レンズ（１）に半径方向に沿って穿設さ
れている。また（12）が液体ナトリウム（13）中の被計
測物である。
より説明すると，（１）が凹面音響レンズ，（２）がセ
ンサケース（主としてSUS304材よりなるセンサケー
ス），（３）が振動子，（４）がダンパー材，（５）が
センサ内リードケーブル，（６）がコネクタ，（７）が
センサ外リードケーブル，（８）が超音波探傷器，
（９）が金被覆層（金メツキ膜）で，同金被覆層（９）
が上記凹面音響レンズ（１）の凹面及び側面と後記スリ
ツト（15）の内面とに形成されている。また（15）が0.
3mm程度の細巾のスリツトで，同細巾のスリツト（15）
が上記凹面音響レンズ（１）に半径方向に沿って穿設さ
れている。また（12）が液体ナトリウム（13）中の被計
測物である。
次に前記第1,2図に示す超音波センサの作用を具体的に
説明する。凹面音響レンズ（１）に0.3mm程度の細巾の
スリツト（15）を半径方向に沿って穿設し，次いでスリ
ツト（15）の内面及び側面とスリツト（15）の内面とに
大気中で金被覆層（９）を形成し（金メツキ処理を行
い），次いで超音波センサの全体を組付け，次いでセン
サケース（２）と同センサケース（２）に取付けた凹面
音響レンズ（１）とを液体ナトリウム（13）に浸漬す
る。このとき，金被覆層（９）は，液体ナトリウム（1
3）と反応して，数分以内に溶解し，スリツト（15）の
内面は，金被覆層（９）の溶解とともに濡れ，このた
め，この部分から空間部（第３図の（16）参照）のガス
抜きが行われると同時に液体ナトリウム（13）が上記空
間部に流入して，液体ナトリウム（13）の液面が凹面音
響レンズ（１）の凹面に直接接触する。また凹面音響レ
ンズ（１）の側面に濡れ不良により生じていた膜（14）
がこの部分の金被覆層（９）の溶解とともに消滅して，
凹面音響レンズ（１）の側面が濡れが生じる。この状態
になったら，振動子（３）を振動させて，超音波ビーム
を発生させ，この超音波ビームを凹面音響レンズ（１）
に伝えて，同凹面音響レンズ（１）から被計測物（12）
へ焦点型超音波ビーム（10）として照射し，また同被計
測物（12）からの反射波（11）を凹面音響レンズ（１）
→センサ内リードケーブル（５）→センサ外リードケー
ブル（７）を介し超音波探傷器（８）に伝えて，被計測
物（例えば架台，支持構造物，ボルト，ナツト等）（1
2）の健全性（変形，脱落等があるか否か）を診断，評
価する。
説明する。凹面音響レンズ（１）に0.3mm程度の細巾の
スリツト（15）を半径方向に沿って穿設し，次いでスリ
ツト（15）の内面及び側面とスリツト（15）の内面とに
大気中で金被覆層（９）を形成し（金メツキ処理を行
い），次いで超音波センサの全体を組付け，次いでセン
サケース（２）と同センサケース（２）に取付けた凹面
音響レンズ（１）とを液体ナトリウム（13）に浸漬す
る。このとき，金被覆層（９）は，液体ナトリウム（1
3）と反応して，数分以内に溶解し，スリツト（15）の
内面は，金被覆層（９）の溶解とともに濡れ，このた
め，この部分から空間部（第３図の（16）参照）のガス
抜きが行われると同時に液体ナトリウム（13）が上記空
間部に流入して，液体ナトリウム（13）の液面が凹面音
響レンズ（１）の凹面に直接接触する。また凹面音響レ
ンズ（１）の側面に濡れ不良により生じていた膜（14）
がこの部分の金被覆層（９）の溶解とともに消滅して，
凹面音響レンズ（１）の側面が濡れが生じる。この状態
になったら，振動子（３）を振動させて，超音波ビーム
を発生させ，この超音波ビームを凹面音響レンズ（１）
に伝えて，同凹面音響レンズ（１）から被計測物（12）
へ焦点型超音波ビーム（10）として照射し，また同被計
測物（12）からの反射波（11）を凹面音響レンズ（１）
→センサ内リードケーブル（５）→センサ外リードケー
ブル（７）を介し超音波探傷器（８）に伝えて，被計測
物（例えば架台，支持構造物，ボルト，ナツト等）（1
2）の健全性（変形，脱落等があるか否か）を診断，評
価する。
（考案の効果） 本考案の超音波センサは前記のようにセンサケースと同
センサケースに取付けた凹面音響レンズとを液体ナトリ
ウムに浸漬したとき，凹面音響レンズの凹面及び側面と
スリツトの内面とに形成した金被覆層が液体ナトリウム
と反応して，数分以内に溶解し，スリツトの内面が金被
覆層の溶解とともに濡れ，このため，この部分から空間
部のガス抜きが行われると同時に液体ナトリウムが上記
空間部に流入して，液体ナトリウムの液面が凹面音響レ
ンズの凹面に直接接触する。また凹面音響レンズの側面
に濡れ不良により生じていた膜がこの部分の金被覆層の
溶解とともに消滅して，濡れが生じる。この状態になっ
たら，振動子を振動させて，超音波ビームを発生させ，
この超音波ビームを凹面音響レンズに伝えて，同凹面音
響レンズから被計測物へ焦点型超音波ビームとして照射
し，また同被計測物からの反射波を超音波探傷器等の機
器に伝えて，被計測物の健全性を診断，評価するので，
超音波を傾斜させる駆動軸系が不要で，構造の複雑化を
伴わずにガス抜きを行うことができる。
センサケースに取付けた凹面音響レンズとを液体ナトリ
ウムに浸漬したとき，凹面音響レンズの凹面及び側面と
スリツトの内面とに形成した金被覆層が液体ナトリウム
と反応して，数分以内に溶解し，スリツトの内面が金被
覆層の溶解とともに濡れ，このため，この部分から空間
部のガス抜きが行われると同時に液体ナトリウムが上記
空間部に流入して，液体ナトリウムの液面が凹面音響レ
ンズの凹面に直接接触する。また凹面音響レンズの側面
に濡れ不良により生じていた膜がこの部分の金被覆層の
溶解とともに消滅して，濡れが生じる。この状態になっ
たら，振動子を振動させて，超音波ビームを発生させ，
この超音波ビームを凹面音響レンズに伝えて，同凹面音
響レンズから被計測物へ焦点型超音波ビームとして照射
し，また同被計測物からの反射波を超音波探傷器等の機
器に伝えて，被計測物の健全性を診断，評価するので，
超音波を傾斜させる駆動軸系が不要で，構造の複雑化を
伴わずにガス抜きを行うことができる。
また上記のように構成されており，ヒートサイクルをか
けて凹面音響レンズの濡れ性を改善する必要がなくて，
超音波の早期の損傷を防止できる効果がある。
けて凹面音響レンズの濡れ性を改善する必要がなくて，
超音波の早期の損傷を防止できる効果がある。
第１図（Ｉ）は本考案の超音波センサの凹面音響レンズ
の一実施例を示す平面図，第１図（II）はその側面図，
第２図は同超音波センサの作用説明図，第３図は従来の
超音波センサを示す縦断側面図，第４図はその作用説明
図である。 （１）……凹面音響レンズ，（３）……振動子，（９）
……金被覆層，（10）……焦点型超音波ビーム，（11）
……反射波，（12）……被計測物，（13）……液体ナト
リウム，（15）……スリツト。
の一実施例を示す平面図，第１図（II）はその側面図，
第２図は同超音波センサの作用説明図，第３図は従来の
超音波センサを示す縦断側面図，第４図はその作用説明
図である。 （１）……凹面音響レンズ，（３）……振動子，（９）
……金被覆層，（10）……焦点型超音波ビーム，（11）
……反射波，（12）……被計測物，（13）……液体ナト
リウム，（15）……スリツト。
Claims (1)
- 【請求項１】振動子と，同振動子に発生する超音波を液
体ナトリウム中の被検査物へ焦点型超音波ビームとして
照射する凹面音響レンズとを有する超音波センサにおい
て，前記凹面音響レンズの凹面に細巾のスリツトを半径
方向に沿って穿設するとともに，同凹面音響レンズの凹
面及び側面と同スリツトの内面とに金被覆層を形成した
ことを特徴とする超音波センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2724089U JPH074618Y2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 超音波センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2724089U JPH074618Y2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 超音波センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02118881U JPH02118881U (ja) | 1990-09-25 |
| JPH074618Y2 true JPH074618Y2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=31249561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2724089U Expired - Lifetime JPH074618Y2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 超音波センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH074618Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5521152B2 (ja) * | 2011-03-02 | 2014-06-11 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 | 紫外線を用いた液体ナトリウム中の可視化装置 |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP2724089U patent/JPH074618Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02118881U (ja) | 1990-09-25 |
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