JPS5831089Y2 - 電磁式超音波探触子 - Google Patents
電磁式超音波探触子Info
- Publication number
- JPS5831089Y2 JPS5831089Y2 JP1977170850U JP17085077U JPS5831089Y2 JP S5831089 Y2 JPS5831089 Y2 JP S5831089Y2 JP 1977170850 U JP1977170850 U JP 1977170850U JP 17085077 U JP17085077 U JP 17085077U JP S5831089 Y2 JPS5831089 Y2 JP S5831089Y2
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- Japan
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- magnetic poles
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Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、導電性材料の超音波探傷に用いる電磁式超音
波探触子に関する。
波探触子に関する。
電磁式超音波探触子は、磁界と電流の相互作用によるロ
ーレンツ力を利用して超音波を直接材料中で発生させる
ことができるので接触媒質が不要であり、また探触子の
構造等を変えることにより縦波、横波を自由に送受信が
できるという特徴を有しており、近時、導電性材料の超
音波探傷用として用いられるようになってきた。
ーレンツ力を利用して超音波を直接材料中で発生させる
ことができるので接触媒質が不要であり、また探触子の
構造等を変えることにより縦波、横波を自由に送受信が
できるという特徴を有しており、近時、導電性材料の超
音波探傷用として用いられるようになってきた。
ところで、この電磁式超音波探触子による超音波の送受
信において、被検体が鋼のごとき強磁性体である場合に
は送受信感度を向上させるために磁場を大きくしたり、
また探触子と被検体との間隔を小さくしたりすると、探
触子の磁極と被検体との間に作用する吸引力が大きくな
り、探触子の安定な支持および被検体の円滑な搬送が難
かしくなることがある。
信において、被検体が鋼のごとき強磁性体である場合に
は送受信感度を向上させるために磁場を大きくしたり、
また探触子と被検体との間隔を小さくしたりすると、探
触子の磁極と被検体との間に作用する吸引力が大きくな
り、探触子の安定な支持および被検体の円滑な搬送が難
かしくなることがある。
第１図は、従来の電磁式超音波探触子の設置の１例を示
す正面図であるが、図のように、探触子１０の２は、強
磁性体の被検体６の一方の而（たとえば上面）側だけに
設置されているので、搬送中の被検体６カ散引力によっ
て上方に持ち上げられるのを阻止するために、相応Ｏ阻
止機構（図ではローラ一つき探触子保持機構Ｃで例示）
が必要となる。
す正面図であるが、図のように、探触子１０の２は、強
磁性体の被検体６の一方の而（たとえば上面）側だけに
設置されているので、搬送中の被検体６カ散引力によっ
て上方に持ち上げられるのを阻止するために、相応Ｏ阻
止機構（図ではローラ一つき探触子保持機構Ｃで例示）
が必要となる。
しかしこのような阻止機構を設けても、吸引力が大きい
場合には保持機構７に加かる垂直抗力が大きくなり、ロ
ーラーのような動摩擦像ｉの小さい部材を用いたとして
も、探触子１０を安定に支持し、かつ被検体６を円滑に
搬送することは困難となる。
場合には保持機構７に加かる垂直抗力が大きくなり、ロ
ーラーのような動摩擦像ｉの小さい部材を用いたとして
も、探触子１０を安定に支持し、かつ被検体６を円滑に
搬送することは困難となる。
本考案は、上記のような電磁式超音波探触子を用（・て
強磁性体の被検体に対して超音波を送受信するときの、
探触子と被検体の間に作用する吸引力の影響をなくすよ
うに構成した探触子であり、そ０特徴は、電磁石と送受
信コイルとから構成される電磁式超音波探触子であって
、板状の被検体を両面側から挾むかたちの概略コの字型
の磁芯の両端部に、先端が被検体を間にして相対向する
ように設けた磁極において、保持機構で磁極先端部を保
持し、該磁極を被検体表面、に対して進退自在に、それ
ぞれ、とりつげて電磁石を構成した点にある。
強磁性体の被検体に対して超音波を送受信するときの、
探触子と被検体の間に作用する吸引力の影響をなくすよ
うに構成した探触子であり、そ０特徴は、電磁石と送受
信コイルとから構成される電磁式超音波探触子であって
、板状の被検体を両面側から挾むかたちの概略コの字型
の磁芯の両端部に、先端が被検体を間にして相対向する
ように設けた磁極において、保持機構で磁極先端部を保
持し、該磁極を被検体表面、に対して進退自在に、それ
ぞれ、とりつげて電磁石を構成した点にある。
以下、本考案を図面に基づき詳細に説明する。
第２図は、本考案の探触子の基本槽ｅ、を説明するため
の側面図であり、周辺機器もブロック図として併記しで
ある。
の側面図であり、周辺機器もブロック図として併記しで
ある。
はじめに、第２図の電磁式超音波探触子による超音波送
受信のメカニズムについて説明する。
受信のメカニズムについて説明する。
励磁電源１０４により励磁コイル１に電流を流し、磁場
Φを磁極２ａより磁極２ｂまで被検体６に垂直に交わら
せる。
Φを磁極２ａより磁極２ｂまで被検体６に垂直に交わら
せる。
信号処理装置１０１かもの信号により、高周波パルサー
１０３から大電流のパルスがＪ送受信゛コイ□ル３に印
加される。
１０３から大電流のパルスがＪ送受信゛コイ□ル３に印
加される。
電磁誘導に・より簸・検体・６゛め上衾酊に渦地流が誘
導され、前記磁場Φとの間に力Ｆを生じる。
導され、前記磁場Φとの間に力Ｆを生じる。
この力Ｆは高層゛波で励振する瘤゛音波ｉ□゛なり；被
検体６内部□を伝播し、′□被検体６め底面と欠陥７と
で反射して、再び上表伽は伝播し七、力Ｆと磁場Φと□
の間に前述とは逆□の相互作用が生じる。
検体６内部□を伝播し、′□被検体６め底面と欠陥７と
で反射して、再び上表伽は伝播し七、力Ｆと磁場Φと□
の間に前述とは逆□の相互作用が生じる。
これを送受信コイル３が受信す札受信信号は、増″巾器
１０２□および信号処理装置１０１を通り表示装置１０
５により表示されるも□のであり、欠陥検出は欠陥と底
面□との超音波の伝播時間の差□により朽なわれる。
１０２□および信号処理装置１０１を通り表示装置１０
５により表示されるも□のであり、欠陥検出は欠陥と底
面□との超音波の伝播時間の差□により朽なわれる。
以上のようなメ・カニズムによ゛り超音波：の送受信が
行なわれるわけである。
行なわれるわけである。
ここで、第２図に示し″たようにζ概略コの字型の磁芯
２の両端部に磁極２ａと２ｂを、磁極の先端が被検体６
壜間にして相対向するようにとりつけて電磁石を構成す
る。
２の両端部に磁極２ａと２ｂを、磁極の先端が被検体６
壜間にして相対向するようにとりつけて電磁石を構成す
る。
各磁極乏ａ、２ｂの先端と被検体表面とｂ間隔ｄｌとｄ
２とをほぼ等しくし、励磁コイル１．１を□同じ形状と
し、かつ同じ励磁電流を流上ば、被検体６の各磁極２ａ
と２ｂとの間に作用する吸引力ｆ１とｆ２の大きさはほ
ぼ等しく向きが逆となる□！従って、被検体６が上方（
または下方）に引き寄せられる力は非常□に小さくなる
ので、前述した吸引力阻止機構が簡単な機構のものであ
っても、探鳥好の安定支持および被検体の円滑な搬送を
達成することができる。
２とをほぼ等しくし、励磁コイル１．１を□同じ形状と
し、かつ同じ励磁電流を流上ば、被検体６の各磁極２ａ
と２ｂとの間に作用する吸引力ｆ１とｆ２の大きさはほ
ぼ等しく向きが逆となる□！従って、被検体６が上方（
または下方）に引き寄せられる力は非常□に小さくなる
ので、前述した吸引力阻止機構が簡単な機構のものであ
っても、探鳥好の安定支持および被検体の円滑な搬送を
達成することができる。
第３図は、本考案の実施例における探触子の支持機構を
示す側面図であり、第１図は鉋３図カ正面図℃ある。
示す側面図であり、第１図は鉋３図カ正面図℃ある。
図示の保持機構４．５は原理的には第１図の保持機構Ｃ
′と同じものセあるが、この保持機構４と５を被検体６
０両面側に設け、これにより磁極２ａ、２ｂをそれぞれ
保持する。
′と同じものセあるが、この保持機構４と５を被検体６
０両面側に設け、これにより磁極２ａ、２ｂをそれぞれ
保持する。
磁極２ａと２ｂは、コの字形の磁芯２の両端部にそれぞ
れロックド１により取り付けられており、被検体６の厚
さに応じて両磁極２ａ、２ｂの間隔を調整できるように
設けられている。
れロックド１により取り付けられており、被検体６の厚
さに応じて両磁極２ａ、２ｂの間隔を調整できるように
設けられている。
送受信コイルは、一方の磁極のみに配置しても良く、ま
た２方の磁極に送信コイルを配置しても良く、また一方
め磁極に送信コイルを配置し、他方の磁極に受桟コイル
を配置するようにしても良い。
た２方の磁極に送信コイルを配置しても良く、また一方
め磁極に送信コイルを配置し、他方の磁極に受桟コイル
を配置するようにしても良い。
次に保持機構のローラを磁極と被検体の配置関係につい
て第５図を参照して説明する。
て第５図を参照して説明する。
第５図は、吸引力によって被検体６が上方に持ち上げら
れ、上方の保持機構４のローラー４′に被検体０の上面
□ が接触している状態を示したものである。
れ、上方の保持機構４のローラー４′に被検体０の上面
□ が接触している状態を示したものである。
本奥施例では、上下の保持機構４と５９０−ラー４′と
５′との間隔Ｘを被検体６め序さす、り幾分大きくしで
ある。
５′との間隔Ｘを被検体６め序さす、り幾分大きくしで
ある。
理想的□には、こめ間噂苓を被検体６の厚さｔと等しい
状態（Ｘ”、、ｔ、”’） ｊ＝することが好ましいが
、第３図および第４図′に示したような機械、的機溝で
ｘ ＝ ｔの状態にするのは難しい。
状態（Ｘ”、、ｔ、”’） ｊ＝することが好ましいが
、第３図および第４図′に示したような機械、的機溝で
ｘ ＝ ｔの状態にするのは難しい。
また、搬送時の被検体６の上下振動など吸引力とは無関
係に被検体６が上下すること力≦菖る□ので、ｘ＝ｔと
して上下のローラー４′と５′力を被検体６にそれぞれ
常時接触し、被検体６をはさんだ状態の場合、各ローラ
ー４’ 、 ５’に抗力が加わり□、独検体６とローラ
ー４’、５’と例笥の摩擦力が大きくなるという欠点が
ある。
係に被検体６が上下すること力≦菖る□ので、ｘ＝ｔと
して上下のローラー４′と５′力を被検体６にそれぞれ
常時接触し、被検体６をはさんだ状態の場合、各ローラ
ー４’ 、 ５’に抗力が加わり□、独検体６とローラ
ー４’、５’と例笥の摩擦力が大きくなるという欠点が
ある。
このような点からＸ＞ｔの状態にする方が望ましい。
どの場合送受信コイルを配置した磁極側のローラーに被
検体６″が接融する状態に保つようにすれば、送受信コ
イルと被検体表面との間隔を一定に保持でき、探傷感度
の変動がンくなるので好ましい。
検体６″が接融する状態に保つようにすれば、送受信コ
イルと被検体表面との間隔を一定に保持でき、探傷感度
の変動がンくなるので好ましい。
次に、被検体と磁極とあ間の吸引力の作用について、第
６図ａ、ｂに従ン・説明する。
６図ａ、ｂに従ン・説明する。
いま、磁極２ａと２ｂの間に一定の磁極め□があり、各
磁極の先端の面精をＳとし、第″６図′ａのごとく、各
磁極１１１ と被検体表面の間隔が等しくｄ９．である場合には被検
体６に吸引力は、 □ ｌ Φ２ ｆａ−ｆｂ−ｍ−゛ 、、ａ◆・・ （１）２
μｓ ｆａ・・被検体と磁極２ａとの間に作用する吸引力 ｆｂ・・被検体と磁極２ｂとの間に作用する吸引力 μ・・透磁量 （但し負号は磁極と被検体？間隔が減少する方向に力の
働くことを示す） となる。
磁極の先端の面精をＳとし、第″６図′ａのごとく、各
磁極１１１ と被検体表面の間隔が等しくｄ９．である場合には被検
体６に吸引力は、 □ ｌ Φ２ ｆａ−ｆｂ−ｍ−゛ 、、ａ◆・・ （１）２
μｓ ｆａ・・被検体と磁極２ａとの間に作用する吸引力 ｆｂ・・被検体と磁極２ｂとの間に作用する吸引力 μ・・透磁量 （但し負号は磁極と被検体？間隔が減少する方向に力の
働くことを示す） となる。
（１）式を起磁力Ｕを用いた式に変換すると、となる。
すなわち、吸引力ｆａとｆｂの差はＯ（零）の状態にあ
る。
る。
ここで、第６図すの如く、第６図ａに示した状態に比べ
て、磁極２ａが距離ｄだげ被検体６に近づきかつ磁極２
ｂが同じ距離ｄだげ被検体６から離れた状態について考
えると、吸引力は、となる。
て、磁極２ａが距離ｄだげ被検体６に近づきかつ磁極２
ｂが同じ距離ｄだげ被検体６から離れた状態について考
えると、吸引力は、となる。
よって、
吸引力ｆａとｆｂの差は、
となる。
いまかりに、距離ｄが間隔ｄｏのｌ／２０であったとす
ると、（３）〜（５）式から吸引力ｆａとｆｂの差は、
吸引力ｆａの１１５になる。
ると、（３）〜（５）式から吸引力ｆａとｆｂの差は、
吸引力ｆａの１１５になる。
以上の説明かられかるように、第１図に示した従来法の
如（、被検体の一方の両側だけに磁極がある場合に比べ
て、本考案の探触子の如く被検体の両方の面側に磁極を
対向させて配置した場合の方が、被検体と磁極との間に
作用する吸引力の影響は、はるかに小さくなり、探触子
の安定支持および被検体の円滑な搬送を達成することが
できる。
如（、被検体の一方の両側だけに磁極がある場合に比べ
て、本考案の探触子の如く被検体の両方の面側に磁極を
対向させて配置した場合の方が、被検体と磁極との間に
作用する吸引力の影響は、はるかに小さくなり、探触子
の安定支持および被検体の円滑な搬送を達成することが
できる。
次に、実際の探傷にあたって必要な付加装置について説
明する。
明する。
第７図は、本考案の探触子を案内支持装置に支持させた
状態を示す平面図である。
状態を示す平面図である。
本考案の探触子は、第２図に示した如く、板状の被検体
のエツジ部探傷用としてその効果を発揮するものであり
、エツジ面に倣って探触子を案内する案内支持装置１２
に探触子を支持させてエツジを探傷するものである。
のエツジ部探傷用としてその効果を発揮するものであり
、エツジ面に倣って探触子を案内する案内支持装置１２
に探触子を支持させてエツジを探傷するものである。
この際、案内ローラー１３を矢印ａ方向に進退させるこ
とによりエツジ部の任意の線上を探傷することができる
。
とによりエツジ部の任意の線上を探傷することができる
。
第８図は、被検体表面と磁極との間に作用する吸引力を
所定の一定範囲に自動制御する場合の制御機構を示すブ
ロック図である。
所定の一定範囲に自動制御する場合の制御機構を示すブ
ロック図である。
図に示すごとく、対向して設けた磁極２００．２０１に
それぞれギャップセンサー２０２．２０３を設けて、被
検体６表面との間隔を検出し、コンパレータ２０４，２
０５で該検出信号をそれぞれの基準信号と比較して間隔
の変動分をとらえ、積分回路２０６．２０７、ＤＣＣ増
量器２０８２０９および２１０．２１１をそれぞれ経由
して各磁極２００．２０１に対応する励磁コイルへの励
磁電流をそれぞれ制御し、各磁極２００．２０１と被検
体６との間に作用する各吸引力の差を小さくするように
制御するものである。
それぞれギャップセンサー２０２．２０３を設けて、被
検体６表面との間隔を検出し、コンパレータ２０４，２
０５で該検出信号をそれぞれの基準信号と比較して間隔
の変動分をとらえ、積分回路２０６．２０７、ＤＣＣ増
量器２０８２０９および２１０．２１１をそれぞれ経由
して各磁極２００．２０１に対応する励磁コイルへの励
磁電流をそれぞれ制御し、各磁極２００．２０１と被検
体６との間に作用する各吸引力の差を小さくするように
制御するものである。
以上述べたごとく、本考案の構成になる電磁式超音波探
触子は、被検体と磁極との間に作用する吸引力の影響を
最小にとどめ、探触子の安定な支持および被検体の円滑
な搬送ができる実用的に有用な考案である。
触子は、被検体と磁極との間に作用する吸引力の影響を
最小にとどめ、探触子の安定な支持および被検体の円滑
な搬送ができる実用的に有用な考案である。
第１図は従来の電磁式超音波探触子の設置の例を示す正
面図、第２図は本考案の探触子の基本構成を説明するた
めの側面図、第３図〜第８図は本考案の実施例を示す図
で、第３図は探触子の支持機構を示す側面図、第４図は
第３図の正面図、第５図は第４図の部分拡大図、第６図
は被検体と磁極との間の及引力を説明するための図、第
７図は探触子の案内支持機構を示す平面図、第８図は磁
極と被検体との間に作用する吸引力を制御する装置の構
成例を示すブロック図である。 １・・・・・・励磁コイル、２．２ａ、２ｂ・・・・・
・磁極、３・・・・・・送受信コイル、４．５・・・・
・・保持機構、４′。 ５′・・・・・・ローラ、６・・・・・・被検体、７・
・・・・・欠陥、１１・・・・・・ロック、１２・・・
・・・案内支持装置、１３・・・・・・案内ローラー
１０１・・・・・・信号処理装置、１０２・・・・・・
増巾器、１０３・・・・・・高周波パルサー、１０４・
・・・・・励磁電源、１０５・・・・・・表示装置、２
００．２０１・・・・・・磁極、２０２．２０３・・・
・・・ギャップセンサー２０４．２０５・・・・・・コ
ンパレータ、２０６．２０７・・・・・・積分回路、２
０８，２０９，２１０．２１１・・・・・・ＤＣ増巾器
。
面図、第２図は本考案の探触子の基本構成を説明するた
めの側面図、第３図〜第８図は本考案の実施例を示す図
で、第３図は探触子の支持機構を示す側面図、第４図は
第３図の正面図、第５図は第４図の部分拡大図、第６図
は被検体と磁極との間の及引力を説明するための図、第
７図は探触子の案内支持機構を示す平面図、第８図は磁
極と被検体との間に作用する吸引力を制御する装置の構
成例を示すブロック図である。 １・・・・・・励磁コイル、２．２ａ、２ｂ・・・・・
・磁極、３・・・・・・送受信コイル、４．５・・・・
・・保持機構、４′。 ５′・・・・・・ローラ、６・・・・・・被検体、７・
・・・・・欠陥、１１・・・・・・ロック、１２・・・
・・・案内支持装置、１３・・・・・・案内ローラー
１０１・・・・・・信号処理装置、１０２・・・・・・
増巾器、１０３・・・・・・高周波パルサー、１０４・
・・・・・励磁電源、１０５・・・・・・表示装置、２
００．２０１・・・・・・磁極、２０２．２０３・・・
・・・ギャップセンサー２０４．２０５・・・・・・コ
ンパレータ、２０６．２０７・・・・・・積分回路、２
０８，２０９，２１０．２１１・・・・・・ＤＣ増巾器
。
Claims (1)
- 電磁石と送受信コイルとから構成される電磁式超音波探
触子であって、板状の被検体を両面側から挾むかたちの
概略コの字型の磁芯の両端部に先端が被検体を間にして
相対向するように設けた磁極において、保持機構で磁極
先端部を保持し、該磁極を被検体表面に対して進退自在
にそれぞれとりつげて電磁石を構成したことを特徴とす
る電磁式超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1977170850U JPS5831089Y2 (ja) | 1977-12-19 | 1977-12-19 | 電磁式超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1977170850U JPS5831089Y2 (ja) | 1977-12-19 | 1977-12-19 | 電磁式超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5495292U JPS5495292U (ja) | 1979-07-05 |
| JPS5831089Y2 true JPS5831089Y2 (ja) | 1983-07-09 |
Family
ID=29174210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1977170850U Expired JPS5831089Y2 (ja) | 1977-12-19 | 1977-12-19 | 電磁式超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5831089Y2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5056989A (ja) * | 1973-09-07 | 1975-05-19 |
-
1977
- 1977-12-19 JP JP1977170850U patent/JPS5831089Y2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5056989A (ja) * | 1973-09-07 | 1975-05-19 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5495292U (ja) | 1979-07-05 |
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