JPH08313496A

JPH08313496A - 超音波探触子

Info

Publication number: JPH08313496A
Application number: JP7145711A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Udagawa; 義夫宇田川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波探触子を用いた探傷・測定に際して、
検査精度と検査能率の向上を図る。【構成】本願発明に係る超音波探触子は、超音波の発
射方向ｚに向かって凹曲面を有する振動子１と、振動子
１の少なくとも前方に配設され探触子内の超音波の伝達
媒体をなす固形のディレー２とを備える。振動子１の上
記凹曲面は、ディレー２内にて、焦点或いは焦点に近い
状態にまで超音波ビームを収束するよう湾曲したもので
ある。ディレー２は、このような超音波ビームの収束に
充分な、振動子１の前方方向への即ち超音波の発射方向
ｚへの、幅ｄを備えるものである。上記ディレー２の先
端面２０は、ディレー２内部或いはこの先端面２０で焦
点或いは焦点に近い状態にまで収束した上記超音波ビー
ムを、当該収束状態をほぼ維持したまま被検材内部へ伝
達するよう賦形されたものである。従って、実用感度域
（焦点深度）を極めて長い区間に渡って確保することが
可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、超音波探触子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、非破壊検査による被検材の探
傷や肉厚測定を目的として、超音波が用いられた。これ
は、探触子から、被検材に向けて超音波を発射し、その
反射波を検出することによって検査を行うものである。
被検材及び探触子は、通常水等の液体中に置かれること
により、この被検材と探触子の間に、超音波の媒体とし
て、水等の液体が介される。

【０００３】探触子は、その先端部に振動子を備え、振
動子が振動電圧を受けて振動することにより、超音波が
発されるものである。このような超音波を発生する振動
子は、当初平らなものが一般的であり、超音波も一定の
幅のものが、探触子より発されたのであったが、最近で
は、図１０へ示すように、振動子ＢＢに球面状のものが
採用されるようになった。即ち、発する超音波が焦点を
有するように設定された焦点型の探触子Ｂが見られるよ
うになったのである。これは、超音波を被検材Ａ内部に
おいて適当に収束させることによって、感度を高め探傷
或いは肉厚測定の精度の向上を図ることが可能であると
考えられたからである。

【０００４】探傷の場合について例示すると、図１１へ
示すように、上記の通り、先端部の振動子ＢＢを備える
探触子Ｂを用い、被検材Ａに向けて超音波を発した際、
焦点位置Ｆ０付近において、実用的な感度が得られる幅
（収束幅ｅ以下）の範囲（以降焦点深度という）ｆ０に
て、高精度な探傷を行うことができると考えられたので
ある。尚、図１１のｇは、探触子Ｂと被検材Ａとの間の
ギャップを示しており、少なくともこのギャップｇに超
音波の媒体として水等の液体が介している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際は、探
触子の感度の向上による上記検査精度の向上は、期待ほ
ど思わしいものではなかった。これは、図１２へ示すよ
うに、超音波を収束させることによって、（ビームの中
心ｃよりも）外側から収束する超音波ｓ，ｓは、媒介液
中から被検材Ａの表面に対し斜めに入射することにな
り、媒介液中と被検材中の音速の差によって屈折を生
じ、この屈折により、予定している位置（焦点位置Ｆ
０）よりも前方Ｆ１に焦点が来ることになる。このた
め、予定の焦点深度ｆ０よりも浅い（短い）焦点深度ｆ
１しか得られない。即ち実用的な感度が得られる収束幅
ｅ以下の範囲が、非常に短いものとなるのである。

【０００６】このような傾向は、パイプ等の管材を被検
材Ａとし、このような管材の内部に探触子Ａを配位し、
管材の内周面側より管材の肉厚内部を検査しようとする
場合（探触子Ａが内挿型の探触子である場合）など、特
に顕著になる。即ち、図１３へ示すように、管材である
被検材Ａの周面の曲率に応じて屈折がより大きく起こ
り、前述の場合よりも更に手前の位置Ｆ２へ焦点が来る
ことになり、収束幅ｅ以下の範囲、即ち焦点深度ｆ２
が、極めて短くなってしまうのである。

【０００７】これらのことを詳しく述べると、焦点型探
触子をパイプ内へ内挿して探傷を行う場合、水中に伝播
した超音波は、パイプ内面の曲率のためにより強く曲げ
られる。このため、強く焦点Ｆ２を結び、焦点Ｆ２では
反射源に対する感度が高く、その他の点では感度が低く
なり、実用感度が得られる位置はこの強く結ばれた焦点
付近の非常に狭い収束域（焦点深度）となってしまうの
である。これによって、測定範囲内の、感度の低い点
で、測定装置の感度をあわせることになるため、表面エ
コーが比較的大きくなり表面不感帯が大きくなるのであ
った。上記のことから、探触子ＢをパイプＡの内周面に
沿って（方向ｒに沿って）、スパイラル状に回転（走
査）し、パイプの全長に渡って検査するのであるが、一
回の走査で、被検材Ａの肉厚の全てを到底カバーできる
ものではなく、肉厚内の焦点深度ｆ２の位置を変えて複
数回の走査を行う必要があった。又、図１４へ示すよう
に、パイプ内進入の際の屈折により、有害な横波成分Ｊ
が生じてしまうという問題も検査の精度上無視できるも
のではない。

【０００８】上述の通り、従来の集中型探触子を用いた
探傷或いは肉厚測定では、実用的な感度幅が得られない
という弊害が生じて、検査精度及び検査能率に多大な影
響を及ぼすものであった。本願発明は、上記課題の解決
を目的として、検査・測定精度及び検査・測定能率の向
上及びこれらの両立を図るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願第１の発明に係る超
音波探触子は、水等の液体を媒体として、被検材に向け
て超音波を発する超音波探触子において下記の構成を採
るものである。即ち、超音波の発射方向ｚに向かって凹
曲面を有する振動子１と、振動子１の少なくとも前方に
配設され探触子内の超音波の伝達媒体をなす固形のディ
レー２とを備える。振動子１の上記凹曲面は、ディレー
２内にて、焦点或いは焦点に近い状態にまで超音波ビー
ムを収束するよう湾曲したものである。ディレー２は、
このような超音波ビームの収束に充分な、振動子１の前
方方向への即ち超音波の発射方向ｚへの、幅ｄを備える
ものである。上記ディレー２の先端面２０は、ディレー
２内部或いはこの先端面２０で焦点或いは焦点に近い状
態にまで収束した上記超音波ビームを、当該収束状態を
ほぼ維持したまま被検材内部へ伝達するよう賦形された
ものである。

【００１０】本願第２の発明に係る超音波探触子は、上
記第１の発明に係る超音波探触子にあって、上記振動子
１は、自身が発する超音波の発射方向ｚと略直交する一
方向ｙについてのみその表面が凹曲面をなし、自身が発
する超音波をその発射方向ｚと交差する上記一方向ｙに
ついてのみ収束させるものであり、上記発射方向ｚと略
直交する少なくとも他の一方向ｘについてはほぼ発射当
初の幅ｗを維持するものである。

【００１１】本願第３の発明に係る超音波探触子は、上
記第１又は第２の発明に係る超音波探触子にあって、デ
ィレー２の先端面２０は、超音波の進行方向ｚと交差す
る少なくとも一方向ｘについて、被検材の表面の形状に
沿った形状に賦形されたものである。

【００１２】本願第４の発明に係る超音波探触子は、上
記第１間は第２又は第３の発明に係る超音波探触子にあ
って、振動子１は、セラミック複合素材にて形成された
ものである。

【００１３】

【作用】本願第１の発明に係る超音波探触子は、振動子
１が、湾曲して極めて短距離に超音波の焦点を持つもの
であり、他方、振動子１の前方に設けられた固形のディ
レー２が、超音波の発射方向に対して、充分な幅ｄを有
して、ディレー２の内部にて、焦点或いは焦点に近い状
態、即ち実用感度が得られる状態にまで収束させるもの
である。そして、探触子の超音波の外部への発射部とな
るディレー２先端面２０は、それ以上超音波が収束・拡
散をなさないように、賦形されたものであるため、この
ような実用感度域（焦点深度）を極めて長い区間に渡っ
て確保することが可能である。

【００１４】本願第２の発明に係る超音波探触子は、上
記第１の発明に係る超音波探触子の作用即ち超音波の発
射方向ｚに沿った焦点深度を得ることに加えて、実用感
度を得るのは、一方向ｙのみとして、この方向ｙにのみ
超音波を収束させるものであり、他にこのような収束を
させない方向ｘを持つものであるため、発射方向ｚに略
直交する平面（ｘ−ｙ平面）における実用感度（超音波
の収束）は、方向ｙで得るものとし、同じ平面に属する
他の方向ｘによって、有効な検査範囲を確保する。従っ
て、必要な検査感度を得るために収束状態を得つつも、
必要以上に検査範囲を狭めることがなく、第１の発明に
よる焦点深度の確保と相まって検査効率を向上した。

【００１５】本願第３の発明に係る超音波探触子は、被
検材の表面の形状に拘らず、超音波ビームの各部を被検
材の表面に対して、少なくとも一方向ｘについては垂直
に入射させることが可能であるため、少なくともこの方
向ｘと直交する方向について媒介液と被検材間での屈折
を生じさせず、被検材の表面が平らでない場合も、上記
第１又は２の発明に係る作用を得ることが可能である。
又このような直進性の確保により（少なくともこの方向
ｘと直交する方向について媒介液と被検材間での屈折を
生じさせないことにより）、被検材表面での屈折により
生じる有害な横波の発生を低減することができる。

【００１６】本願第４の発明に係る超音波探触子は、上
記第１又は第２又は第３の発明に係る超音波探触子の作
用に加えて、セラミック複合素材を採用することによ
り、共振度（Ｑ値）が低くなり、リンギングが生じにく
い。

【００１７】

【実施例】以下、本願発明の実施例について具体的に説
明する。

【００１８】図１及び図２へ本願発明に係る超音波探触
子の一実施例を掲げる。この超音波探触子１００は、水
等の液体を媒体として、被検材に向けて超音波を発する
水浸型のものである。超音波探触子は、振動子１が、湾
曲して極めて短距離に超音波の焦点を持つものであり、
超音波の発射方向ｚに向かって凹曲面を有する振動子１
と、振動子１の少なくとも前方に配設され探触子内の超
音波の伝達媒体をなす固形のディレー２と、振動子１の
後方に配設されたダンパー３とを備える。

【００１９】上記振動子１は、振動電圧を受けて振動
し、超音波を発生するものである。この振動子１は、探
触子１００内部に配設され、セラミック複合体にて上記
凹曲面を持つように湾曲された略矩形の薄板である。こ
のような曲面を持つよう湾曲されることによって、振動
子１は、極めて短距離に超音波の焦点を持ち、探触子１
００内で、超音波を焦点或いは焦点に近い状態まで収束
させる。

【００２０】具体的には、上記振動子１は、図３へ示す
ような円筒を縦割した形状に湾曲され、図１へ示すよう
に、自身が発する超音波の発射方向ｚと略直交する一方
向ｙについてのみその表面が凹曲面をなし、自身が発す
る超音波をその発射方向ｚと交差する上記方向ｙについ
てのみ収束させるものである。そして、図２へ示すよう
に上記発射方向ｚと略直交する少なくとも他の一方向ｘ
については、振動子１は湾曲せず平らであり、この方向
ｘについてほぼ発射当初の幅ｗを維持するものである
（各図の方向ｘ，ｙ，ｚは、仮想線である）。

【００２１】上記振動子１を形成するのに、プラスチッ
クとセラミックの複合素材を採用することにより、共振
度（Ｑ値）が抑えられ、リンギングを抑制することがで
きる。この場合特にプラチック中にセラミック粉が均一
に分布する０３コンポジット（３−０コンポジット）な
る複合素材が最適であり、この外１−１コンポジットや
３−１コンポジットなどもほぼ同様の効果が得られる。
このような素材を採用する利点について説明すると、こ
のようなセラミック素材は、柔軟であり、曲げることに
よって振動子１に所望の形状を付与することができるか
らである。これは、曲げたりせずに、当初から、所望の
曲面を有するようにセラミック素材を成形しておいて
も、製造工程中炉で焼き入れたときに歪むからである。
又、カッティングによって振動子を形成する場合、薄い
ものが成形しにくい。このため若し厚みのあるものを振
動子として使用しようとすれば、電圧をかけた際に分極
が生じて変形してしまう。結局０３コンポジットのよう
な各方向に柔軟な素材を曲げて、所望の形状の振動子を
得るのが最も好ましいのである。１−１コンポジットや
３−１コンポジットも方向ｘ，ｙ，ｚのうち２方向につ
いて柔軟性が確保できるので、０３コンポジットに準じ
た効果が得られる。柔軟性のない方向を曲げる必要のな
い方向と一致させればよいからである（参考文献「電子
セラミックスへの招待」岡崎清著、森北出版株式会社１
９８６年６月１０日第１版発行。特に２００頁〜の「コ
ンポジットの分類」について参考とした）。

【００２２】ディレー２は、アクリル樹脂等の合成樹
脂、或いは、その他のプラスチックによって形成された
ものであり、探触子１００の振動子１より前方の部分を
構成する。振動子１は、強度が弱く、検査を行う者が探
触子を被検材の表面に配置した際、硬い被検材の表面と
接触することによって破損しやすいものである。このた
め、ディレー２は、上記事態に備えて探触子の保護を行
うものである。このようなディレー２に、超音波の発射
方向ｚに対する充分な幅ｄを持たせて、既述の通り、極
めて短距離に超音波の焦点を持つ振動子１により、探触
子１００内、即ちディレー２内で、超音波を焦点或いは
焦点に近い状態まで収束させるのである。上記の幅ｄ
は、振動子１の曲率に対応して、適切な長さを選択す
る。即ち、実用感度が得られる、（方向ｙに沿った）収
束幅ｅに達するに充分な方向ｚへの長さを持つように設
定する。

【００２３】ディレー２の先端面２０、即ち、探触子１
００の超音波を外部に放つ部分は、図１及び図２へ示す
ように、超音波を発散方向へ屈折させることが可能なレ
ンズ状の凸部２１を形成しておく。この凸部２１をディ
レー２先端面２０に賦形しておくことにより、ディレー
２内で収束した超音波ビームを平行なビームとして、外
部へ放つ。このとき、被検材Ａの表面が平らなものであ
るとき、超音波ビームは、垂直に被検材Ａ内へ入射す
る。このように垂直に入射することにより、被検材Ａ表
面でのビームの屈折が生じにくく、ビームの平行は維持
され、焦点深度ｆに影響を与えない。

【００２４】ダンパー３は、吸音部材（ダンピング材）
によって形成されたものであり、探触子１００内にて反
射する不要な超音波を吸収する。このようなダンピング
材の採用と共に、上記ディレー２と振動子１の素材を適
当に選択することによって、パルス幅の狭い超音波パル
スを発生することができると共に、受信時に反射波の低
周波成分も受信可能な広帯域の感度を備えることができ
る。広帯域の探触子とすることによって、狭帯域のもの
で生じるリンギングを排除することができる。

【００２５】上記の通り、超音波ビームを、実用感度が
得られる幅ｅまで収束すれば、本来目的とする感度は得
られるのであるが、このように一旦収束した超音波ビー
ムをその幅を維持すること即ち各位置が平行なビームと
して進行させることによって焦点深度ｆを確保すること
が可能であるため、この幅ｅを焦点或いはこの焦点に極
限まで近い状態に薄く収束させても、十分な探傷が行え
る（他に屈折の要因が存在しなければ、理論的には、焦
点深度ｆは無限大である）。従って、このように極限ま
で収束させることによって、極めて高精度の探傷が広範
に行える。

【００２６】又、上述の、実用感度が得られる幅ｅとい
う観念そのものが、従来の、焦点は「点」であり唯一の
この焦点に到るまでビームは平行ではなく先細りになる
という前提のものであり、このために、焦点付近に焦点
とほぼ同等な感度が得られる実用的許容範囲として幅ｅ
の設定を必要としたが、本願発明に係る探触子１００の
実施によって、焦点を（方向ｚに伸びる）「線」とする
ことが可能となった。従って、このような幅ｅに拘泥せ
ずに、更に（焦点まで）薄く収束させて感度の向上を図
っても、検査範囲を狭めることがないのである。又、超
音波ビームが収束するのは、方向ｙについてのみとし、
この方向ｙ及び上記方向ｚと直交する方向ｘについて
は、収束せずに一定の幅ｗを維持するものとすることに
より、フォーカスを線とするのみならず、「面」（ｘ−
ｚ平面）とするものであり、より一層検査範囲を拡大
し、検査の高速化に貢献する。

【００２７】上記実施例において、ディレー２の先端面
２０の一部にレンズ状の凸部２１を持つものとしたが、
図４へ示すように、先端面２０全体が凸状になったもの
であってもよい。又、ディレー２内で収束したビーム
が、ディレー２と媒介液との間で生じる屈折によって、
平行なビームとなるものであれば、上記以外の形状を有
するものであっても実施可能である。又、被検材Ａの表
面が平らでない場合、振動子１から発された超音波ビー
ムは、ディレー２と媒介液との間での屈折では、完全に
平行にならなくとも、媒介液と被検材Ａ表面との間での
屈折を経て最終的に被検材Ａ内に垂直に入射するものと
なるように設定するものであれば、上記と同様の効果が
得られる（媒介液、被検材等内の、音速及び音響インピ
ーダンス等の屈折要因、減衰特性、超音波パルスの低周
波成分の拡散などを考慮して設定する）。但し、被検材
Ａの表面が平らでない場合、通常は、ビームの各位置
が、被検材Ａに垂直に入射するように、ディレー２の先
端面２０は、被検材の表面にほぼ沿う形状を有するよう
に形成するのが適切である。

【００２８】又方向ｘへの感度幅（幅ｗ）の拡張が不要
であれば、上述の図１〜図４に示す実施例と異なり、振
動子１は、図１０へ示すものと同様の球面状のものと
し、方向ｘについても収束するようにして実施すること
も可能である（図示しない）。このように方向ｘについ
ても収束させることにより、著しく感度が高められるた
め、何にも増して精度の高い検査が要求される場合に
は、このような球面状の振動子１を用いて対応すればよ
いのである。

【００２９】次に、内挿型の探触子１００に本願発明を
実施するものとし、図４に示す実施例のものを例を採っ
て、実際に、パイプ等の管材内部に探触子を配位した状
態を図６及び図７へ示す。図７は、図６を平面視した状
態を示している（被検材Ａに付すべきハッチングは図面
の煩雑化を避けるために省略する）。図中ｋは、探触子
１００の走査方向を示している。このような走査は、通
常、探触子１００を方向ｋに沿ってスパイラル状に走査
するとによってなされるのであるが、逆に、探触子１０
０を固定し、被検材Ａの方を動かすことによって、探触
子１００の走査を行うようにしても実施可能である。
又、被検材Ａは回転のみ行い探触子１００は方向ｘにの
み（図６）移動するものとして実施することも可能であ
り、逆に、探触子１００は回転のみ行い被検材Ａが直線
的に移動するものとして実施することも可能である。
尚、図５に示すように、超音波ビームが被検材表面での
屈折が生じないこと即ちビームが直進性を持つことによ
り、図１４に示した従来の有害な横波の発生が抑制され
る。この内挿型の探触子１００を肉厚測定に使用する場
合を例に採り、その具体的な効果について説明する。図
１５に掲げたグラフを用いて、従来例（図１４）の場合
と上記図５の実施例の場合との、得られる反射波形の比
較を行う。スケール上方の波形が従来例（図１４）のも
のであり、スケール下方の波形が図５の状態にて得られ
た波形を示している。スケールは、縦軸が波形電圧、横
軸が時間を示している。双方Ｍ１は、探触子から発射さ
れ被検材の内周面から被検材内に入って被検材内部を進
み被検材の外周面で反射して再び内周面側に戻り、内周
面から被検材外部へ出、探触子にて受信されたビームの
波形を示している。又Ｍ２は、探触子から発射され被検
材の内周面から被検材内に入って被検材内部を進み被検
材の外周面で反射して再び内周面側に戻り、被検材の内
周面に到達するとそのまま被検材外部に出ずに内周面で
反射し再び被検材外周面へ向かい、外周面で再び反射
し、最後に内周面を突き抜けて、被検材外部の探触子に
受信されたビームの波形を示している。波形Ｍ１と波形
Ｍ２との時間差が被検材の肉厚内部を、内周面から外周
面へ一往復するに要した時間である。これに超音波の速
度を勘案して、肉厚の算出を行うことができる。ところ
が、スケール上方の従来の波形を見ると、波形Ｍ１と波
形Ｍ２との間に横波Ｊによる振幅の大きな乱れ（波形Ｊ
１）が表れている。他方、スケール下方の、直進性を確
保している図５の実施例の波形を見ると、波形Ｍ１と波
形Ｍ２との間にあって、横波Ｊによる波形Ｊ２は、その
振幅が穏やかになっている。即ち、スケール下方の波形
の方が、スケール上方の波形に比して、遙かに変化が少
なく、スケール上方の波形は、被検材内への入射時の屈
折が大きいことにより横波成分がより多く発生している
ことが分かる。このように、図５の実施例の場合は、横
波Ｊのために波形Ｍ１と波形Ｍ２の検出がやりにくくな
るということがなく、図１４に示した横波Ｊによる悪影
響が低減されているのである。

【００３０】又、他の実施例を、図７及び図８を用いて
説明する。これは、パイプ等の管材を、その外周面側か
ら探傷するのに適したものであり、斜角探傷を行う場合
を例示してある。図７は、被検材Ａであるパイプをその
長手方向に沿って断面した状態を示し、図８は、長手方
向と交差する方向に沿って断面を示している（両図の被
検材Ａの肉厚部に付すべきハッチングは省略する）。こ
の図８へ示すように、被検材Ａの外周面に沿うよう、探
触子１００全体を扇型に形成し、これに従って振動子
１、ディレー２先端面２０を、被検材Ａとほぼ同心とな
るように、曲面を持たせたものである（図９）。このよ
うに被検材Ａとほぼ同心の曲面をディレー２が備えるこ
とによって、少なくと被検材Ａのラジアル方向に対する
屈折による超音波の拡散を生じさせない。ｘ−ｚ平面に
ついては、超音波ビームは垂直に被検材に入射するから
である。図８に示すように、ここでは、ディレー２先端
面２０と振動子１は、被検材Ａの外周面の約１／４〜１
／３をカバーすることが可能な角度を持った弧を描いて
いる。図７に示すように、ｐ１はディレー２内で収束す
る超音波ビームを示し、ｐ２はギャップｇの媒介液中を
進行する超音波ビームを示し、ｐ３は、被検材Ａである
パイプ中（その肉厚内部）を進行する超音波ビームを示
している。図８のｐは、ｘ−ｙ平面によるパイプ内を進
行中の超音波ビームｐ３の横断面形状を示している。ｖ
は、被検材Ａの傷を示している。図８に示すように、被
検材Ａであるパイプのラジアル方向に対し充分に広い幅
を設定して傷ｖを少ない探触子の移動により検出するこ
とができ、又このように広範な検査範囲を確保しても、
図７へ示すように、パイプのスラスト方向（探触子１か
らの発射時方向ｙ）について、（ディレー２の方向ｚに
対する幅ｄの設定により）充分に絞り込まれたビームを
進行させるものであるため、感度を低下させず、確実に
傷ｖや欠陥の検出が行える。図７に示すように、上述の
実施例のものも、被検材Ａの長手方向に対してディレー
２の先端面２０の形状が、図１及び図２の実施例ものと
ほぼ同様のものであるが、図８へ示すように、被検材Ａ
の外周の曲面に沿った方向については、ディレー２の先
端面２０は、上述の通り、被検材Ａの同心となるように
アールがつけられている。又上記図示の通り、探触子１
００全体も、パイプ等の管材である被検材Ａの曲面に合
わせて、扇形の形状を有するものであるが、この扇型の
角度を大きくすることによって、探傷を行う範囲をより
広範に確保できる。又図９へ示したように、探触子１０
０内の振動子１の形状は、方向ｙについては、図１及び
図２へ示す実施例のものと同様ビームのディレー２内で
の実用感度幅への収束を目的として湾曲し、この方向ｙ
と直交する方向ｘについては、ディレー２先端面２０と
共に、被検材Ａと同心となるように湾曲する。このよう
に振動子１とディレー２先端面２０が、上記方向ｘにつ
いて被検材Ａの表面の形状に沿って湾曲することによっ
て、少なくとも上記方向ｘについては、被検材Ａの外周
面に対しビームの各位置を垂直に入射させることが可能
となり、この方向ｘと直交する方向についての被検材Ａ
表面での散乱を生じさせない。

【００３１】このように探触子１を形成することによっ
て、被検材Ａのラジアル方向の検査範囲を広範にし、検
査能率を向上することが可能である。又、この実施例に
おいても、このような広範な検査範囲を確保しつつも、
方向ｙについて（或いは被検材Ａのスラスト方向につい
て）充分絞り込み適切な収束を行わせるものであるた
め、感度を低下させず、高感度な検査が可能である。

【００３２】上述してきた各実施例では、被検材Ａが表
面が平ら或いは円筒状のものである場合を例に採って説
明したが、被検材Ａは、これ以外の形状を持つ場合、デ
ィレー２の先端面２０の形状も、このような被検材の表
面の形状に沿った形状を有するものとし、被検材内へ、
収束したビームを垂直に入射することができるのであ
る。又、このように、ディレー２の先端面２０の形状を
被検材の表面形状に沿ったものとすることによって、ギ
ャップｇを低減することが可能であり、ギャップｇで生
じる減衰を低減することが可能である。即ち、このよう
に表面が平らでない被検材Ａの表面形状に沿った形状を
デイレー２先端面２０に持たせることによって、ギャッ
プｇを小さくすることが可能であり、このことも、ディ
レー２と媒介液間及び、媒介液と被検材間で生じる屈折
を最小限に抑えることから、極めて有効である。

【００３３】

【発明の効果】本願第１の発明の実施によって、実用感
度域を極めて長い区間に渡って確保することが可能であ
る。即ち、焦点深度を極めて長く確保した。超音波ビー
ムをより収束させ感度を向上させても、上記検査範囲の
拡大を阻害することなく、感度向上と検査範囲の拡張と
いう従来相反するものを両立させた。特に感度を極めて
高く設定しても、検査範囲が影響を受けることがなく、
高感度な検査が可能となった。

【００３４】本願第２の発明の実施によって、上記第１
の発明の効果に加えて、必要な検査感度を得るために収
束状態を得つつも、更に広範な検査範囲を確保し、検査
・測定能率を著しく向上する。

【００３５】本願第３の発明の実施によって、被検材の
表面の形状に左右されることなく、上記第１又は第２の
発明の効果を奏することが可能である。即ち、被検材の
表面が平らでない場合も、上記第１又は第２の発明の効
果を充分に得ることが可能である。又直進性の確保によ
り（屈折させないことにより）、従来の被検材表面での
屈折により生じる有害な横波の発生を低減することがで
きる。

【００３６】本願第４の発明の実施によって、上記第１
又は第２又は第３の発明の効果に加えて、上述のような
素材を振動子に用いるものであるため、共振度（Ｑ値）
を抑え、リンギングを低減した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施例の原理を示す説明図であ
る。

【図２】本願発明に係る探触子１００の一実施例を示す
略斜視図である。

【図３】本願発明に係る振動子１の一実施例を示す斜視
図である。

【図４】本願発明に係る探触子１００の他の実施例を示
す略斜視図である。

【図５】図４の実施例の探触子１００を、走査している
状態を示す略側面図である。

【図６】図４の実施例の探触子１００を、走査している
状態を示す略側面図である。

【図７】本願発明の他の実施例の略縦断面図である。

【図８】図７の断面と交差する方向の略断面図である。

【図９】図７に示す実施例の探触子１００に用いられる
振動子１の斜視図である。

【図１０】従来の集中型探触子に用いられる振動子の略
斜視図である。

【図１１】従来の集中型探触子の原理を示す説明図であ
る。

【図１２】上記従来の集中型探触子の実際の使用状態を
示す説明図である。

【図１３】従来の集中型探触子で、管材等の内部からの
検査を行っている状態を示す説明図である。

【図１４】従来の集中型探触子で、管材等の内部からの
検査を行っている状態を示す説明図である。

【図１５】本願発明の実施によって得られ効果の説明図
である。

【符号の説明】

１振動子２ディレー３ダンパー２０（ディレー２の）先端面１００探触子ｄ（ディレー２の超音波ビームの進行方向ｚに対す
る）幅ｅ（超音波ビームの方向ｙについての収束後の）幅ｘ（超音波ビームの発射方向ｚと直交する）方向ｙ（超音波ビームの発射方向ｚと上記ｘと直交す
る）方向ｚ（超音波ビームの発射）方向ｗ（超音波ビームの方向ｘの）幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水等の液体を媒体として、被検材に向け
て超音波を発する超音波探触子において、超音波の発射方向(z) に向かって凹曲面を有する振動子
(1) と、振動子(1) の少なくとも前方に配設され探触子
内の超音波の伝達媒体をなす固形のディレー(2) とを備
えてなり、振動子(1) の上記凹曲面は、ディレー(2) 内にて、焦点
或いは焦点に近い状態にまで超音波ビームを収束するよ
う湾曲したものであり、ディレー(2) は、このような超音波ビームの収束に充分
な、振動子(1) の前方方向への即ち超音波の発射方向
(z) への、幅(d) を備えるものであり、上記ディレー(2) の先端面(20)は、ディレー(2) 内部或
いはこの先端面(20)で焦点或いは焦点に近い状態にまで
収束した上記超音波ビームを、当該収束状態をほぼ維持
したまま被検材内部へ伝達するよう賦形されたものであ
ることを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】上記振動子(1) は、自身が発する超音波
の発射方向(z) と略直交する一方向(y) についてのみそ
の表面が凹曲面をなし、自身が発する超音波をその発射
方向(z) と交差する上記一方向(y) についてのみ収束さ
せるものであり、上記発射方向(z) と略直交する少なく
とも他の一方向(x) についてはほぼ発射当初の幅(w) を
維持するものであることを特徴とする請求項１記載の超
音波探触子。
【請求項３】ディレー(2) の先端面(20)は、超音波の
進行方向(z) と交差する少なくとも一方向について、被
検材の表面の形状に沿った形状に賦形されたものである
ことを特徴とする請求項１又は２記載の超音波探触子。
【請求項４】振動子(1) は、セラミック複合素材にて
形成されたものである請求項１又は２又は３記載の超音
波探触子。