JPS582745A - 電磁超音波変換器 - Google Patents
電磁超音波変換器Info
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- JPS582745A JPS582745A JP10186981A JP10186981A JPS582745A JP S582745 A JPS582745 A JP S582745A JP 10186981 A JP10186981 A JP 10186981A JP 10186981 A JP10186981 A JP 10186981A JP S582745 A JPS582745 A JP S582745A
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- JP
- Japan
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- magnetic field
- distribution
- iron core
- ultrasonic transducer
- magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating 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
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
- G01N29/2412—Probes using the magnetostrictive properties of the material to be examined, e.g. electromagnetic acoustic transducers [EMAT]
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- Pathology (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、電気磁気的に超音波を発生、検出する超音
波変換子の指向特性の改爽に関するものである。
波変換子の指向特性の改爽に関するものである。
従来この種超音波変換子として第１図に示すものがあっ
た０図において、ｌは鉄心、２社この鉄心ＩＫ巻装し九
磁界発生用のコイルで、鉄心ｌとコイル２とでマグネッ
ト３を構成している。４は渦巻状に等間隔に巻いた発生
コイル、５は超音波が発生させられる導電性表面を有す
る被検材である。
た０図において、ｌは鉄心、２社この鉄心ＩＫ巻装し九
磁界発生用のコイルで、鉄心ｌとコイル２とでマグネッ
ト３を構成している。４は渦巻状に等間隔に巻いた発生
コイル、５は超音波が発生させられる導電性表面を有す
る被検材である。
次に動作について説明する。磁界発生用のコイル２に直
流を流すと、被検材５の表面近傍に第１図に示すように
一様な磁界Ｂが発生する。一方、発生コイル４にｉのよ
うな電流を流すと、被検材５０表面近傍に渦電流■が発
生する。この渦電流工と磁界Ｂとの相互作用により、第
１図のＦのような力が働きこれは横波として伝播してゆ
く、この横波超音波の音源ははソ発生、コイル４に向か
い合った被検材５０表面で１発生コイル４と同寸法のピ
ストン運動をする音源とすることができる。
流を流すと、被検材５の表面近傍に第１図に示すように
一様な磁界Ｂが発生する。一方、発生コイル４にｉのよ
うな電流を流すと、被検材５０表面近傍に渦電流■が発
生する。この渦電流工と磁界Ｂとの相互作用により、第
１図のＦのような力が働きこれは横波として伝播してゆ
く、この横波超音波の音源ははソ発生、コイル４に向か
い合った被検材５０表面で１発生コイル４と同寸法のピ
ストン運動をする音源とすることができる。
このような音源の指向特性線、第２図に示すように主ロ
ーブＭの他に副ローブＳが発生する。上記説明では超音
波の発生について述べたが、超音波の検出杖発生の逆の
原理によシ行なわれる。
ーブＭの他に副ローブＳが発生する。上記説明では超音
波の発生について述べたが、超音波の検出杖発生の逆の
原理によシ行なわれる。
このような指向特性の超音波変換子は、超音波探傷等に
用いると主ローブ方向の探傷信号中に副ロープ方向の信
号が混在して正確な探傷を行なうことができない、した
がって従来の超音波変換子は指向特性上、好ましくない
欠点があった。
用いると主ローブ方向の探傷信号中に副ロープ方向の信
号が混在して正確な探傷を行なうことができない、した
がって従来の超音波変換子は指向特性上、好ましくない
欠点があった。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、磁界密度の分布を中心部とその
周辺部とで変化させて副ロープを小さくシ、これにより
指向特性を向上した超音波変換子を提供することを目的
としている。
ためになされたもので、磁界密度の分布を中心部とその
周辺部とで変化させて副ロープを小さくシ、これにより
指向特性を向上した超音波変換子を提供することを目的
としている。
以下この発明の一実施例を図について説明する。
ｊ［３図において、６は磁界発生用のコイル２を巻装し
た鉄心で、この鉄心６は第４図に示すように細い強磁性
の線材Ｗと細い非磁性の線材Ｗ′とを混合して中心部〒
Ｆｉ強磁性線材の密度を高く１１周辺部で轄密度を低く
しである。７は上記鉄心６とコイル２とで構成されてい
るマグネットを示している。なお１発生コイル４と被検
材５は従来のものと同様である。また！６図には□この
発明による指向特性を示し１Ｍ紘主四−シ、Ｓは副ロー
ブである。
た鉄心で、この鉄心６は第４図に示すように細い強磁性
の線材Ｗと細い非磁性の線材Ｗ′とを混合して中心部〒
Ｆｉ強磁性線材の密度を高く１１周辺部で轄密度を低く
しである。７は上記鉄心６とコイル２とで構成されてい
るマグネットを示している。なお１発生コイル４と被検
材５は従来のものと同様である。また！６図には□この
発明による指向特性を示し１Ｍ紘主四−シ、Ｓは副ロー
ブである。
次にこの発明の詳細な説明するに先立って従来の指向特
性の副ロープＳが大きい原因について説明する。すなわ
ち従来の鉄心１の１材質が一様であるので、磁界Ｂの分
布は一様である。また発生コイル４０巻き方も一様であ
るので、コイル４に電流羅を流すととくよって被検材表
面近傍に発生する渦電流の密度も発生コイル４に対向し
た部分では一様である。したがって被検材５０表面に生
ずる力Ｆも一様であるので、ピストン運動する音源とな
シ理論的に副ローｆ８が発生する。
性の副ロープＳが大きい原因について説明する。すなわ
ち従来の鉄心１の１材質が一様であるので、磁界Ｂの分
布は一様である。また発生コイル４０巻き方も一様であ
るので、コイル４に電流羅を流すととくよって被検材表
面近傍に発生する渦電流の密度も発生コイル４に対向し
た部分では一様である。したがって被検材５０表面に生
ずる力Ｆも一様であるので、ピストン運動する音源とな
シ理論的に副ローｆ８が発生する。
一方、この発明では、鉄心６は第４図に示すように細い
強磁性の線材Ｗと、非磁性の線材Ｗ′とを混合して中心
部では強磁性線材の密度が高く１周辺部では密度が低く
しであるので、磁界Ｂは中心部で大きく周辺部では小さ
い、また発生コイル４に電流ｉを流すことによって発生
する渦電流の密度杜一様である。したがって被検材５０
表面に生ずる力Ｐは鉄心６の内側りの方が外側Ｆより大
きくなる。この磁界分布は第５図に示すようになる。
強磁性の線材Ｗと、非磁性の線材Ｗ′とを混合して中心
部では強磁性線材の密度が高く１周辺部では密度が低く
しであるので、磁界Ｂは中心部で大きく周辺部では小さ
い、また発生コイル４に電流ｉを流すことによって発生
する渦電流の密度杜一様である。したがって被検材５０
表面に生ずる力Ｐは鉄心６の内側りの方が外側Ｆより大
きくなる。この磁界分布は第５図に示すようになる。
この分布形状紘鉄心６０強磁性線材Ｗの分布の仕方によ
って変化させることができる。
って変化させることができる。
超音波振動子の分野において嫁、中心部よシ周１部を弱
く励振させると、副ロープＳを抑制できるとｋが知られ
ており、さらに副ローブを最小にする励振分布が求めら
れている。したがってこの発ｑ８によれば中心部よシ周
辺部の方が被検材表面に働く力が小さいために従来のも
のよシ副ｐ−プが小さくなる（第６図）、シかも鉄心の
強磁性線材Ｗと、非磁性線材Ｗとの混合の仕方とその分
布とを適切に定めれば理論上置も副ｐ−ツの小さい指向
特性を得ることができる。
く励振させると、副ロープＳを抑制できるとｋが知られ
ており、さらに副ローブを最小にする励振分布が求めら
れている。したがってこの発ｑ８によれば中心部よシ周
辺部の方が被検材表面に働く力が小さいために従来のも
のよシ副ｐ−プが小さくなる（第６図）、シかも鉄心の
強磁性線材Ｗと、非磁性線材Ｗとの混合の仕方とその分
布とを適切に定めれば理論上置も副ｐ−ツの小さい指向
特性を得ることができる。
なお、この発明の実施例では、超音波の発生について説
明したが、検出の場合も上記同様の原理によって実現で
きる。ｔた実施例のものは発生コイル４が円形の場合を
示し九が、用途に応じてその形状を変更可能である。さ
らに磁界の゛分布を変えるために強磁性と非磁性との線
材を混合し丸ものについて説明したが、その他第７〜９
図のような方法でも可能である。すなわち、第７図にお
いて、１０は円柱状の鉄心、１１はこの鉄心１ｏを取＊
−ている励磁コイル、１２は励磁コイル１１を取巻いて
いる筒状鉄心、１３はこの鉄心１２を取巻いている励磁
コイル、１４はこのコイル１３をさらに取巻いている筒
状鉄心、１５は鉄心１４を取巻いている励磁コイル、モ
して５は被検材を示している。このように構成したもの
祉、各励磁コイル１１，１３．１５に電流を流すと、鉄
心１゜はコイル１１，１３．１５によって励磁され、ま
た鉄心１２Ｆｉコイル１３．１５で鉄心１４ｄコイル１
５によってそれぞれ励磁される。したがって各コイル１
１，１３．１５による励磁の方向が同一であれば鉄心１
ｏの磁束密度が最も大きくなシ。
明したが、検出の場合も上記同様の原理によって実現で
きる。ｔた実施例のものは発生コイル４が円形の場合を
示し九が、用途に応じてその形状を変更可能である。さ
らに磁界の゛分布を変えるために強磁性と非磁性との線
材を混合し丸ものについて説明したが、その他第７〜９
図のような方法でも可能である。すなわち、第７図にお
いて、１０は円柱状の鉄心、１１はこの鉄心１ｏを取＊
−ている励磁コイル、１２は励磁コイル１１を取巻いて
いる筒状鉄心、１３はこの鉄心１２を取巻いている励磁
コイル、１４はこのコイル１３をさらに取巻いている筒
状鉄心、１５は鉄心１４を取巻いている励磁コイル、モ
して５は被検材を示している。このように構成したもの
祉、各励磁コイル１１，１３．１５に電流を流すと、鉄
心１゜はコイル１１，１３．１５によって励磁され、ま
た鉄心１２Ｆｉコイル１３．１５で鉄心１４ｄコイル１
５によってそれぞれ励磁される。したがって各コイル１
１，１３．１５による励磁の方向が同一であれば鉄心１
ｏの磁束密度が最も大きくなシ。
そして鉄心１２，１４０順に外側性向うに従って磁束密
度は小さくなることが解る。゛ 第８図において、２０紘円柱状の永久磁石、２ｔはこの
永久磁石２０を包むように嵌合している筒状の永久磁石
、２２はさらに仁の永久磁石２１を包むように嵌合して
いる筒状の永久磁石である。
度は小さくなることが解る。゛ 第８図において、２０紘円柱状の永久磁石、２ｔはこの
永久磁石２０を包むように嵌合している筒状の永久磁石
、２２はさらに仁の永久磁石２１を包むように嵌合して
いる筒状の永久磁石である。
５は被検材を示している。このような構成において各永
久磁石２０，２１，２２の磁束密度を外側に向かうに従
って小さく選定すれば、被検材の表面近傍の磁束密度は
中心部より周辺部を小さくすることができる。
久磁石２０，２１，２２の磁束密度を外側に向かうに従
って小さく選定すれば、被検材の表面近傍の磁束密度は
中心部より周辺部を小さくすることができる。
また第９図において、３０紘側面部よシ中心部に向かっ
て層状の切込み３０ｍを設けた鉄心、３１はこの鉄心３
０の外周部に嵌着した励磁コイルである。この場合は鉄
心３０の中心部から周辺部に向かうに従って鉄心の占め
る割合が減少して磁束密度を小さくすることができる。
て層状の切込み３０ｍを設けた鉄心、３１はこの鉄心３
０の外周部に嵌着した励磁コイルである。この場合は鉄
心３０の中心部から周辺部に向かうに従って鉄心の占め
る割合が減少して磁束密度を小さくすることができる。
上記切込み３０Ｍの形状は仁れに限定するものでなく、
その形状の変更によって任意の磁束密度分布に選定でき
る。
その形状の変更によって任意の磁束密度分布に選定でき
る。
なお、第３図、第９図では電磁石の場合について示し九
がその他永久磁石に変更することであっても上く、この
場合、励□磁コイルは不要である。
がその他永久磁石に変更することであっても上く、この
場合、励□磁コイルは不要である。
以上のようにこの発明によれば、マグネットの磁束密度
を変えて、被検材表面近傍に与える磁界分布を中心部が
密に、周辺部が粗になるようＫしたことによ）、副ロー
プの小さい指向特性を得。
を変えて、被検材表面近傍に与える磁界分布を中心部が
密に、周辺部が粗になるようＫしたことによ）、副ロー
プの小さい指向特性を得。
超音波探傷等の針側の確度を高める仁とができる効果が
ある。
ある。
第１図は従来の超音波変換子の図、第２図は同じく指向
特性図、第３図はこの発明による超音波変換子の図、第
４図は第３図の鉄心の図、第５図は１１ｇ３図における
被検材表面に作用する力の分布図、第６図はこの発明の
指向特性図、第７図〜第９図はこの発明の他の実施例を
示す各々の断面図である。 ２・・・励磁コイル、４・・・発生コミイル、５１・・
・被検材。 ６・・・鉄心、７・・・マダネツ）ｍＷ・・・強磁性線
材、 Ｗ／・・・非磁性線材、ＩＱ、１２．１４・・・
鉄心、１１゜１３．１５・・・励磁コイル、２０−・・
永久磁石、２１゜２２・・・筒状の永久磁石、３０−・
・鉄心、３０ａ−・・切込み、３１・・・励磁コイル。 なお１図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 第１図 第３図 第５図 第６図 第７図 第８図 手続補正書く自発） 特許庁長官殿 １、事件の表示 特願昭 １ｌｌ−１０１８１１
１１勺２、発明の名称 龍膏Ｉｌ賓換子 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 氏 名（６６９９） 弁理士 葛 野 信
−＆ 補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄 ６、補正の内容 本願特許請求の範囲の記載上別紙の通夛訂正致します。 Ｌ 添付書類の目鍮 （１） 訂正特許請求の範囲 １通以
上 ＋＋ ２、特許請求の範囲 口）導電性表面を有する材料の表面に磁界を与えるＶグ
ネットと、上記材料の表面に過電流を発生１＋は検出す
るコイルとを有する超音波変換子において、上記マグネ
ットによって与える磁界の分布か、中心部を密Ｋかっ周
辺部を粗になゐようにして磁界の分布を変えるようにし
たことを特徴とする超音波変換子。 （２）マグネットの鉄心を細い強磁性の線材と、細い非
磁性の線材と１−混合して磁界の分布を変え今ようＫし
九ことｔ−特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超
音波変換子。 （３）マグネットが細線状の永久磁石と、非磁性の細線
とを混合して磁界の分布を変えるようＫＬ７’ｔことｔ
−特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音波変換
子。 （４）柱状鉄心に励磁コイルを巻き、それｔ敗巻く筒状
鉄心に励磁コイルを巻き、さらに必要に応じて複数の筒
状鉄心と励磁コイルの組合せが上記筒状鉄心と励磁コイ
ルとを取巻くようＫして磁界の分布管変えるようにした
こと１−特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音
波変換子。 （５）柱状永久磁石を筒状永久磁石で取巻き、さらに必
要に応じて複数の筒状永久磁石で取巻くようＫして磁界
の分布管変えるようにしたこと′ｔ−特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の超音波変換子。 （６）マグネットの鉄心の側面よシ中心部に向かって切
込みを設けて磁界の分布を変えるようにしたことｔ−特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音波変換子。 け）永久磁石の側面よシ中心部に向かって切込みを設け
て磁界の分布管変えるようにしたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の超音波変換子。
特性図、第３図はこの発明による超音波変換子の図、第
４図は第３図の鉄心の図、第５図は１１ｇ３図における
被検材表面に作用する力の分布図、第６図はこの発明の
指向特性図、第７図〜第９図はこの発明の他の実施例を
示す各々の断面図である。 ２・・・励磁コイル、４・・・発生コミイル、５１・・
・被検材。 ６・・・鉄心、７・・・マダネツ）ｍＷ・・・強磁性線
材、 Ｗ／・・・非磁性線材、ＩＱ、１２．１４・・・
鉄心、１１゜１３．１５・・・励磁コイル、２０−・・
永久磁石、２１゜２２・・・筒状の永久磁石、３０−・
・鉄心、３０ａ−・・切込み、３１・・・励磁コイル。 なお１図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 第１図 第３図 第５図 第６図 第７図 第８図 手続補正書く自発） 特許庁長官殿 １、事件の表示 特願昭 １ｌｌ−１０１８１１
１１勺２、発明の名称 龍膏Ｉｌ賓換子 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 氏 名（６６９９） 弁理士 葛 野 信
−＆ 補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄 ６、補正の内容 本願特許請求の範囲の記載上別紙の通夛訂正致します。 Ｌ 添付書類の目鍮 （１） 訂正特許請求の範囲 １通以
上 ＋＋ ２、特許請求の範囲 口）導電性表面を有する材料の表面に磁界を与えるＶグ
ネットと、上記材料の表面に過電流を発生１＋は検出す
るコイルとを有する超音波変換子において、上記マグネ
ットによって与える磁界の分布か、中心部を密Ｋかっ周
辺部を粗になゐようにして磁界の分布を変えるようにし
たことを特徴とする超音波変換子。 （２）マグネットの鉄心を細い強磁性の線材と、細い非
磁性の線材と１−混合して磁界の分布を変え今ようＫし
九ことｔ−特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超
音波変換子。 （３）マグネットが細線状の永久磁石と、非磁性の細線
とを混合して磁界の分布を変えるようＫＬ７’ｔことｔ
−特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音波変換
子。 （４）柱状鉄心に励磁コイルを巻き、それｔ敗巻く筒状
鉄心に励磁コイルを巻き、さらに必要に応じて複数の筒
状鉄心と励磁コイルの組合せが上記筒状鉄心と励磁コイ
ルとを取巻くようＫして磁界の分布管変えるようにした
こと１−特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音
波変換子。 （５）柱状永久磁石を筒状永久磁石で取巻き、さらに必
要に応じて複数の筒状永久磁石で取巻くようＫして磁界
の分布管変えるようにしたこと′ｔ−特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の超音波変換子。 （６）マグネットの鉄心の側面よシ中心部に向かって切
込みを設けて磁界の分布を変えるようにしたことｔ−特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音波変換子。 け）永久磁石の側面よシ中心部に向かって切込みを設け
て磁界の分布管変えるようにしたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の超音波変換子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＜１）導電性表面を有する材料の表面Ｋｍ界を与えるマ
グネットと、上記竺科の表面に過電流を発生または検出
する発生フィルとを有する超音波変換子において、上記
マグネットによって与える磁界の分布が、中心部を密に
、かつ周辺部を粗になるようにして磁界の分布を変える
ようにしたことを特徴とする超音波変換子。 （２）マグネットの鉄心を細い強磁性の線材と、細い非
磁性の線材とを混合して磁界の１分布を変えるようにし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音
波変換子。 （３）マグネットが細線状の永久磁石と、非磁性の細線
とを混合して磁界の分布を変えるようＫしたことを特徴
とする特許請求の笥囲第１項に記載の超音波変換子。 （４）柱状鉄心に励磁コイルを巻き、それを取巻く筒状
鉄心に励磁コイルを巻き、さらに必要に応じて複数の筒
状鉄心と励磁コイルの組合せが上記筒状鉄心と励磁コイ
ルとを取巻くようにして磁界の分布１を変えるようにし
たことを特徴とする特許請求の一囲第１項に記載の超音
波変換子。 （５）柱状永久磁石を筒状永久磁石で取巻き、さらに必
要に応じて複数の筒状永久磁石で取巻くようにして磁界
の分布を変えるようにし九ことを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の超音波変換子。 （６）マグネットの鉄心の側面より中心部に向かって切
込みを設けて磁界の分布を変えるようＫし九ことを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の超音波変換子。 （７）永久磁石の側面よシ中心部に向かって切込みを設
けて磁界の分布を変えるようＫしたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の超音波変換子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10186981A JPS582745A (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | 電磁超音波変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10186981A JPS582745A (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | 電磁超音波変換器 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23168888A Division JPH021545A (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 電磁超音波変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS582745A true JPS582745A (ja) | 1983-01-08 |
| JPH0134343B2 JPH0134343B2 (ja) | 1989-07-19 |
Family
ID=14311988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10186981A Granted JPS582745A (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | 電磁超音波変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS582745A (ja) |
-
1981
- 1981-06-30 JP JP10186981A patent/JPS582745A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0134343B2 (ja) | 1989-07-19 |
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