JPH09138224A - アレイ探触子 - Google Patents

アレイ探触子

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JPH09138224A
JPH09138224A JP7295318A JP29531895A JPH09138224A JP H09138224 A JPH09138224 A JP H09138224A JP 7295318 A JP7295318 A JP 7295318A JP 29531895 A JP29531895 A JP 29531895A JP H09138224 A JPH09138224 A JP H09138224A
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JP
Japan
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electrodes
electrode
array probe
divided
beam patterns
Prior art date
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Pending
Application number
JP7295318A
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English (en)
Inventor
Hirotsugu Tanaka
洋次 田中
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH09138224A publication Critical patent/JPH09138224A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating 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
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24Probes
    • G01N29/2437Piezoelectric probes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644Methods 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 a single piezoelectric element
    • B06B1/0648Methods 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 a single piezoelectric element of rectangular shape
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼管や鋼板の超音波探傷試験のための自動探
傷装置に最適なリニア駆動方式用のアレイ探触子を提供
することを目的としている。 【解決手段】 探触子を構成する振動子のセラミック基
材1の片面には全面電極2を形成し、反対面の電極は内
側に配置される電極11bの幅寸法より両端に配置され
る電極11aの幅寸法が大きい分割電極を備え、さらに
それぞれの分割電極11a,11bの形状が平行四辺形
である振動子を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は鋼板や鋼管の超音
波探傷試験に使用する超音波探触子に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図3(a)は従来のアレイ探触子の断面
図、図3(b)は振動子の電極分割面を示す図、図3
(c)は従来のアレイ探触子のビームパターン図、図3
(d)は従来のアレイ探触子の振動子の動作状況を示す
図である。図において1は振動子のベースとなる圧電基
材(ここではセラミック基材を例に上げて説明す
る。)、2はセラミック基材1の片面に設けられた全面
電極、3aはセラミック基材1の他方の面に形成されて
両端に配置された分割電極、3bはセラミック基材1の
片面で内側に配置された分割電極、4はバッキング材、
5は音響整合層、6はケース、7は分割された両端電極
3aと全面電極2間に電圧を加えた時に形成されるビー
ムパターン、8は分割された内側電極3bと全面電極2
間に電圧を加えた時に形成されるビームパターン、w1
は分割電極3a,3bの幅、y1は内側に配置された分
割電極3bで形成されるビームパターン8の中間部に生
じるエコー高さの低下量、y2は分割電極3aで形成さ
れるビームパターン7と隣接する分割電極3bで形成さ
れるビームパターン8との中間部に生じるエコー高さの
低下量、イは内側電極3bと全面電極2間に電圧を印加
した時に駆動する領域、ロは両端に配置された分割電極
3aと全面電極2間に電圧を印加した時に駆動する領域
である。
【0003】従来のアレイ探触子を構成する振動子は上
記のようにセラミック基材1の片面上に配列方向におけ
る幅寸法w1が全て同一寸法な分割電極3a,3bが形
成され、音響放射面と反対面には振動子の自由振動を抑
制するためのバッキング材4が設けられ、超音波放射面
側には音響整合層5を設けてケース6に収納されてい
る。このように構成されたアレイ探触子において、超音
波の送受信を各々1個ずつタイミングをずらして独立に
動作させるリニア方式の駆動を行うと、内側に配置され
た分割電極3bと全面電極2間に電圧を加えた時に音響
放射面として動作する領域イが、分割電極幅w1に両端
に存在するセラミック基材1と全面電極2の影響により
全面電極2側で電極幅w1より大きめな領域イで動作
し、ビームパターン8が形成される。一方、両端の分割
電極3aと全面電極2間に電圧を加えた時には片端にセ
ラミック基材1及び全面電極2がないために、動作領域
ロが内側の電極3bと全面電極2に電圧が加えられたの
と同条件にはならず、内側のビームパターン8より狭い
ビームパターン7が形成される。その結果、お互いに隣
接するビームパターンの中間部に生じるエコー高さの低
下量y1,y2も同条件にならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のアレイ探触子で
は分割電極の幅寸法w1が全て同一であるため、配列群
の内側に配置された分割電極3bと全面電極2間に電圧
を加えた時には両側に存在するセラミック基材1と全面
電極2の影響を受けるが、両端に配置された分割電極3
aと全面電極2間に電圧を加えた場合には片端にセラミ
ック基材1、及び全面電極が存在しないためにビームパ
ターン7が内側のビームパターン8より狭くなり、全振
動子幅に対するビーム幅が不足したり、互いに隣接する
ビームパターンの中間部に生じるエコー高さの低下量y
2が内側のビームパターン8間に生じるエコー高さ低下
量y1より大きくなり、欠陥検出における再現性を低下
させる課題があった。
【0005】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたものであり、ビームパターンの均一化改善によ
り欠陥検出能の再現性を向上させ、信頼性の高い装置を
提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明におけるアレイ
探触子においては分割電極の最も端に配置される電極の
幅寸法を内側に配置される電極の幅寸法より大きくして
配置したものである。
【0007】また、各々の分割電極の形状を平行四辺形
として配置したものである。
【0008】また、平行四辺形電極の鋭角部の角度が4
5゜から85゜の範囲にしたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1(a)はこの発明の実施の形態1を
示すアレイ探触子の断面図、図1(b)はこの発明のア
レイ探触子における振動子の分割電極面を示す図、図1
(c)はこの発明の一実施例のアレイ探触子におけるビ
ームパターン図である。図において9aはこの発明によ
る内側の分割電極3bより幅寸法が大きい分割電極、1
0は分割電極9aと全面電極2との間に電圧を加えた時
に形成されるビームパターン、w2は両端に配置された
分割電極9aの幅寸法である。
【0010】上記のように構成されたアレイ探触子にお
いては、両端に配置される分割電極9aの幅寸法w2が
内側に配置される分割電極3bより若干大きいために、
上記分割電極9aと全面電極2との間に電圧を加えた時
の音響放射面の寸法が内側に配置された分割電極3bと
全面電極2との間に電圧を加えた時とほぼ同様の寸法を
得ることができ、アレイ探触子の両端に形成されるビー
ムパターン10は内側に形成されるビームパターン8と
ほぼ同一の特性となる。その結果、お互いに隣接するビ
ームパターン間の中間部に生じるエコー高さの低下量y
1もほぼ同一の値にすることが可能となる。
【0011】実施の形態2.図2(a)はこの発明の実
施の形態2を示すアレイ探触子の断面図、図2(b)は
この発明の実施の形態2によるアレイ探触子を構成する
振動子の分割電極面を示す図、図2(c)はこの発明の
実施の形態2のアレイ探触子におけるビームパターン図
である。図において11aは両端に配置された電極幅寸
法w2が大きい平行四辺形の分割電極、11bは内側に
配置された電極幅寸法w1が小さい平行四辺形の分割電
極、12aは両端に配置された分割電極11aと全面電
極2間に電圧を加えた時に形成されるビームパターン、
12bは内側に配置された分割電極11bと全面電極2
間に電圧を加えた時に形成されるビームパターン、y3
はお互いに隣接するビームパターンの中間部生じるエコ
ー高さの低下量、θは平行四辺形電極の鋭角部の角度で
ある。上記のように構成されたアレイ探触子ではそれぞ
れの分割電極11a,11bの形状が平行四辺形のた
め、分割電極11a,11bの配列方向におけるビーム
パターン12a,12bが互いに隣接する電極11a,
11b、及び電極11b,11b間の中間部を補い合う
傾向を示し、中間部に生じるエコー高さ低下量y3を小
さくでき、平行四辺形電極の鋭角部の角度θが45゜か
ら85゜の範囲であれば、1mm程度の幅しかない欠陥
でも確実に分割電極11a,11bの下を通過させるこ
とができる。さらに、両端に配置される平行四辺形の分
割電極11aの幅寸法w2は内側に配置された分割電極
11bの幅寸法w1より大きいため、実施の形態1で説
明したように端で形成されるビームパターン12aと内
側で形成されるビームパターン12bとをほぼ同一にで
きる。
【0012】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を有する。
【0013】アレイ探触子の両端に配置される分割電極
の幅寸法が、内側に配置される分割電極の幅寸法より大
きいため、それぞれの分割電極と圧電基材の反対面に形
成された全面電極間に電圧を加えて得られる音響放射面
の大きさとそれぞれに形成されるビームパターンはほぼ
同一となり、互いに隣接するビームパターンの中間部に
発生するエコーの高さの低下量も均一となり、欠陥検出
における再現性の向上と、信頼性の高い装置を提供でき
る。
【0014】アレイ探触子の分割電極の形状が平行四辺
形で、かつ、両端に配置される分割電極の幅寸法が、内
側に配置される分割電極の幅寸法より大きいため、互い
に隣接するビームパターンの中間部に発生するエコー高
さの低下量を小さくでき、欠陥検出における再現性の大
幅向上と、信頼性の高い装置を提供できる。
【0015】アレイ探触子の平行四辺形電極の鋭角部の
角度は45゜から85゜の範囲のため、1mm程度の幅
しかない小さな欠陥でも、いずれかの分割平行四辺形電
極で確実に検出でき、信頼性の高い装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1のアレイ探触子を示
す図である。
【図2】 この発明の実施の形態2のアレイ探触子を示
す図である。
【図3】 従来のアレイ探触子を示す図である。
【符号の説明】
1 振動子のセラミック基材、2 全面電極、9a 両
端に配置される分割電極、3b 内側に配置される分割
電極、8 内側に形成されるビームパターン、10 両
端に形成されるビームパターン、11a 両端に配置さ
れる平行四辺形の分割電極、11b 内側に配置される
平行四辺形の分割電極、12a 両端に形成されるビー
ムパターン、12b 内側に形成されるビームパター
ン、θ 平行四辺形電極の鋭角部の角度。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動子の圧電基材を共通とし、片面の電
    極を上記圧電基材全面に形成し、他の電極面を3個以上
    に分割して配置し、上記分割電極の配列方向における寸
    法が内側に配置される電極寸法より大きい電極を両端に
    配置した振動子を備えたことを特徴とするアレイ探触
    子。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のアレイ探触子において、
    分割電極のそれぞれの形状が平行四辺形である振動子を
    備えたことを特徴とするアレイ探触子。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のアレイ探触子において、
    平行四辺形の分割電極の鋭角部の角度が45゜から85
    ゜の範囲である振動子を備えたことを特徴とするアレイ
    探触子。
JP7295318A 1995-11-14 1995-11-14 アレイ探触子 Pending JPH09138224A (ja)

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JP7295318A JPH09138224A (ja) 1995-11-14 1995-11-14 アレイ探触子
DE1996147712 DE19647712A1 (de) 1995-11-14 1996-11-11 Feldsonde

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