JPS5844342A - 変成器ヘツド - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、超音波による材料の非破壊検査用のダイナ
ンツク型計器用の変成器ヘッドに関するものである。

この変改器ヘッドは、検査丁べき導電性強磁性体のワー
クピース（作動片）に対して整列した磁極片と、励磁コ
イルおよび受信コイルトを具える。

超音波によって材料の非破壊検査を行なうに＃！！１！
１１、ピエゾ素子発振器が良好であることが知られてい
る。仁の発振器から発生した超音波を例えば水勢の結合
手段を用いてワークピースへ導入している。しかし乍ら
、このようなピエゾ素子発Ｗ１器を便用できるのは、結
合手段が例えば水のように急速且つ大きな熱変動ｉ併う
ケースに＠られてし１う欠点がある。ダイナミック型音
響変成器を駆使することＫよって、超音波による材料の
非破壊検査が可能となり、この場合、検査精度に関して
は、ピエゾ素子発振器と比軟して精度が低下することが
ない。

導電部材における超音波の発生は、うず電流と静止磁界
との相互干渉に基因するもので、これによって分子の移
動、即ち、超音波がワークピース中に発生する。ここで
、所望の磁界ｉ電磁石によって所望の磁甑片構造會介し
て発生させることができる。励ａ″：ｌイルの巻線中に
生じる高周波電流によって、うず電流がワークピース中
に発生し、このうず電流の深さに使用する周液数に依存
するものである。

ダイナミック型音響変成器は、例えばドイツｌｉｌ特許
明細書Ｉｆ！２６２１６８４号または、ドイツ国特許会
−明細書第２９４４８１９号にＷｒ、載されている。

両者の刊行物に、受信コイルによって受信したパルス信
号の良好な信号評価ｒ得るために特別１に形状ｉした＠
極片について開示している。この目的のため、前者の刊
行物によれば、電磁石の磁心會ワークピースの１５！面
へ向けて連続的にテーパーｔ！Ｉける様に設計すること
【提案している。しかし、このような設計によれに、以
下の点についての保証がされていない。即ち、ワークピ
ース中の最も小さな欠陥で丁ら検出可能な検査信号の分
析が行われるように、検査すべきワークピースからの帰
還およびこれによる磁心中にうず電流が発生するのを回
避する点である。また、後者の刊行物によれば、磁石に
特別な成分！採用することによって、電磁石の冒−りＫ
おけるうず電流の発生音減少させている。

この目的のため、電磁石の鉄心として少なくとも部分的
に粉末鉄心および弾性結合剤ｒ用いることが提案されて
いる。しかし乍ら、フェライト【便用することによって
磁界の強さに限界値が存在する。また、それと同様な磁
心ｔａ造すること框かなり高価なものとなってし１うと
共に、この磁心會はんの一部分のみこの組成物で製造し
た場合、同一寸法の磁心が同一の磁界を持つようには保
証されていない。

この発明の目的に、検査すべきワークピースからの帰還
およびこれＫよるうず電流の発生に基因して磁極片中に
発生する超音波の発生１１受信用フイルから取出した信
号によって信号の簡単な評価および良好な分析が行える
ように抑圧したダイナミック型針器用ｆ成器ヘッド？提
供することである。

この発明によれば、前述した従来の欠点會、フィル【設
ｆ−ｆた磁極片會、基体および半径方向に延在したスロ
ッ）？設けた端部で構成するこ七によって解決する。こ
れらスロット會好適に設計することくよって、磁極片中
のうず電流の発生！停止でき、この結果、検査信号が電
磁石から生じる不所Ｗカ影響會受けなくなる。このｉａ
ｗ片を個別に製造できる基体および端部ｉ以って構成す
ることくよって、電磁石會これに特に適合する磁極片と
共に製造する必要がないから仁の端部の形状を白肉に設
計できる利点がある。］ｌ！に、スロットを配置するこ
とによって、ワークピースに対面している磁極片の面が
減少し、これにより磁界９１１度が高まり、従って受信
用；イルから取出されるパルス信号によって僧号の良好
′な評価が達成できる利点がめる。

仁の発明の一実施例によれば、基体および端部會それぞ
れ異なった材料で製造でき、例えはこの基体をコバルト
鉄、および端部？　Ｓｔ　３ｓｏｔたはｇｔ　３７０で
製造する。このようにコバルト鉄を採用することくよっ
て、最も高い誘導飽和が得られるので電磁石に対する最
大の磁界が形成される利点がある。９１１１性体と同様
に、端部會ｐｔ　ｓｓｏオたは％ｔ　３７０に−よって
形成するために１コバルト鉄からの妨害ノイズがコイル
の領域で発生しな−ようになる。

′ｔた、この発明の他の冥菖例によれば、スロットを配
置することによって磁界の分布性を乱さないようにする
ため、仁れらスロット中に絶縁した変成器用シー）ｔ−
６１Ｆ置する。この結果−ワークピースに同いているｌ
ｌＩｌｉ部の横断ｉｌ＋は均等になる。

更に、磁界５１１度の増大、従って検査すべきワークピ
ースに向いている端部忙おける誘導磁界Ｏ増大がワーク
ピース方向へのテーパー掛けによって実桃される。この
ため端部１１−１１！願形円錐体形状で設計することが
好ましい。

１また、こＯ発明による他の変形例によれば、磁極片を
マグネットヨークの内側磁極片とし、これ！実質的に中
空の円筒構造の外―磁極片によって同心円上に包囲し、
更に、この外側磁極片によって、互いに半径方向に配置
した２本の端部を包含し、これら端部會内側磁極片に対
して成る角度で傾斜させる。また、ワークピースに向い
ている端部の外倶１着面會−１一平面上に配置するか、
または円形の凹部會有し、この凹部Ｖ曲率中心を内側磁
極片の飴域以内で、好適にはこのｉａｍ片の中心軸上に
位蓋させる。即ち、換言すれに、外側の脚部が内方向に
四角形状を有するような断面でＭ型のマグネットヨーク
のことで参る。

マグネット目−りｔこのような形状、特に四角形状（断
面形状で）罠よって、磁気抵抗が減少する利点がある。

このため、この発明によるダイナミック型質成器により
検出した測定曽はワークピースの相対透磁率の実際の値
に対してかなりの範囲１で独立したものとなる。断面で
四角形状１有する外側脚部の材料管同様にド電３５０ま
たはｄｔ　３７０とすることができる。

以下図面を参照し乍らこの発明を詳述する。

図Ｉｉ！はダイナミック製計器用質成器ヘッド１０の縦
断ｍ１表わす。このヘッド１０は電磁石１０、励磁コイ
ル１４および受信用コイル１６から成っている。この電
磁石１２は、磁化コイル１５および断面でＭ型形状のマ
グネットヨークを有すル。このＭ［マグネットヨークは
、回転対称形の内側磁極片２０およびこれｔ包囲した中
空の円筒構造の外＊ａ磁極片らＨ，り、この外側磁極片
を脚部１７および１８で表わす。この円儒′Ｗ１１極片
２０は外側磁極片１７．１８によって同心内軟に包囲さ
れている。この内側Ｗｉ１片２０の遊端上に、励磁コイ
ル１４および受信用；イル１６から成る実際の変成器を
配置する、この質ａｃ＠には、電磁石１２／Ｃよって発
生した磁束が存在している。これらコイルＪ４およヒＪ
６の巻回数は電気的必要条件によって決定されるので、
従って−ｊ！傷用コイル１４の巻回数位発生器の抵抗に
合歓するように決める必要があると共に、巻回許容量に
対する受信用コイル１６０巻回数は、受信される最大周
波数に合歓させる必要がある。電磁石１２は特に冷却に
関する問題ｔｖＭ避できるよ５に直流、脈流ｔたけ低周
波の交流によって励磁するのが好オしい。

この発明によれば、この内側磁極片２ｏは、２つの部分
から、即ち、外側の磁極片に接続された基体２２および
コイル１４および１６が配置された端部２４から構成さ
れる。これら基体ｊ２と１１１Ｉ部２４とは別個の材料
で製造することが１ましい。従って、基体２２【コバル
ト鉄および同様１に強磁性体で製造し、端部２４會ｍ１
ｔｓｓｏ　ｔたにｆｉ　ｔ　３７Ｇで製造することがで
きる。

このコバルト鉄を基体２２用の材料として採用すること
によって以下のような利点が生じる。

即ち、妨害ノイズがコイル１４および１６に伝送される
ことなく強い磁界が発生できる。

ＩＰ３１ｉ１の磁極片２０において、超音波信号を発生
してしまうと共に、ダイナミックＷ変成器用ヘッド１０
の計１１１３精度を低下させてし１ううず電流の発生を
防止するために、磁極片２０の端部２４に半径方向に延
在するスロット２６’を設ける。これらスロット２６中
に、絶縁し７ｔ！成器用シー）１設置して端部２４の遊
端面が均勢となるようにする。これによって、磁束の均
一分布を確保できる。ワークピース（図示せず）方向に
この端部２４にテーパーを掛けることによって、この端
部２４の形状はｉｌ！頭形円錐体となる。このため、コ
イル１４および１６の像域における磁界が強くなる。

また、磁気抵抗を減少させるために、外＊Ｖ磁極片に半
径方向に互いに向き合うと共に、端部２４の−［［＋４
Ｃ向って延在する四角形の縁部２８および３０ｔ−有す
るように特別な設計Ｖ薦丁。

］！に、これら縁部２ｂおよび３０に円形の凹ｓｔ設け
、これら凹部によって端部２４ｖ同心円状に包囲するよ
うにする。この場合、各々のｌ！Ｏｓの曲率の中心が回
転対称構造の内ａｍ極片の軸線上に位置することが望ま
しい。四角形の縁部２８および３０の遊端面をコイル１
４および１６の面内に配置することが好ましい。電磁石
の外側磁極片【このような形状に設計することによって
、検出した測定値に、ワークピースの相対透磁率の実際
の値に対してかなりの範囲１で独立したものとなる。

この発明に係るダイナミック型計器用に威儀ヘッド１０
會用いることによって、管、棒、鋼片およびシートの寸
法又は壁の厚み會５ｍから４５１１１１’！で、論れで
もが何ら困難會併わずに測定できる。この１ｔ１１１の
精度は、壁厚の計測範囲、計欄方法およびｌｌ境条件に
応じて、１０μｍから１００声ｍ閣の範囲ならびに横波
モードにおける２　ＭＨｚのピエゾ累子発生器のｎ度と
比較可能１に％Ｏでめる。しかし、多重エコーｒ考慮す
ることによってこのＮ度ｔ−更に向上させることも可能
である。

既知の電子ユニット【駆使することにより、これらコイ
ルによって送傷および受信された信号の発振およびＷ価
ならびに磁界の発生を実現できるので、このことについ
て本明細書でこれ以上詳述する必要はない。更に１これ
ら＝イル１４および１６へのり−ドｆ１は、内側磁極片
２１の中心に設けたチャネル？−通って導入される。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の一実施例の構＃：を示す縦断面図で
ある。 １０・・・質威儀ヘッド、１２・・・電磁石、１４・・
・励磁コイル、１６・・・受信コイル、１７．１８・・
・外側磁極片、２０・・・内側磁極片、２２・・・基体
、２４・・・端部、２６・・・スロット、２”８．３０
・・・縁部。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦図面の浄書（内
容に変更なし２ ０ ＼ 手続補正書動式） 昭和　　年　　　月　　　日 ５７．１０．２、 特許庁長官　　若　杉　和　夫　　殿 １、事件の表示 特願昭５７−１０２９３７号 ２、発明の名称 変成器ヘッド ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ヌーケンーｒ−エムペーハー ５、補正命令の日付 昭和５７年９月２８日 ６、補正の対象 明細書 ７、補正の内容　　　別紙の通り 明細書の浄書（内容に変更なしン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検査すべき導電性で且つ強磁性体のワークピースに
   対して整列すると共に、励磁コイルおよび受信ブイ？１
   有する磁極片を具え、超音波によって材料の非破壊検査
   を行なうダイナ建ツタ型計器用質Ｗ、ａヘッドにおいて
   、前記；イルｇ４．１６）　’９ｒ保持する前配磁智片
   （２０）奮、基体（２２）および半径方向ＫｉＫ在する
   スロット（２６）１有する端部（２４）から構成し交こ
   とを特徴とする変成器ヘッド。 ２、　　＠配基体（２２）および端部（２４）１互いに
   異なる材料で製造したことｔ特徴とする特許請求の範ｌ
   ！Ｉ臨１項記載の変成器ヘッド。 ３、＃記基体（ｘｉ＞ｗコバルト鉄で製造すると共に、
   前記端Ｉｓ　（ｊ？４）奮メｔ３５０鵞たに９３７０で
   横進したことを脣黴とする特許請求の範囲第２項記載の
   変成器ヘッド。 ４ｍ記スロツ）　（１６）中に絶縁した変成器シートを
   設ｆｆたことｌＦｔ徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の変成器ヘッド。 翫　前記端部（，２４１Ｋ、検査すべきワークピースＯ
   万ｒｆ！ｒＪにテーパー２掛けると共に、歳事型円錐体
   形状にした仁とに４１徴とする特許請求の範Ｗ纂１項Ｐ
   載の変成器ヘッド。 ６１１ｒ記磁極片（２０）會マグネット１−夕の内側ａ
   ｔ極片とし、該内側磁極片會実質的に中９の同情形状の
   外側磁極片（１’１．１８１　Ｋよって同心円状に包囲
   すると共に、該外側磁響片に１互いに半径方向に装置さ
   れると共に前妃円儒磁極片方向く四角形状１有する２個
   の縁部（２８゜３０）を設けたことを％徽とする特許請
   求の範囲１１１１項記載のｆ成器ヘッド。 ？、　　ＩＩＩ記ワークピースに面している前記縁部（
   ２１１，１０）の外１１面を同一１′ｆｅはｔミは同一
   平面上に配置すると共に、外側面に円形凹部ｉ設け、該
   円形凹部の曲率中心？前記磁極片（２０）の範６円とし
   たことｔ特徴とする特許請求の範囲第６項記載の変成器
   ヘッド。 ８．　前記曲率中心を回転対称構造の前記円＊ａ極片（
   ２０）の軸線上に配置したことｔ％黴とする特許請求の
   範囲第６項または７項記載の１変成器ヘツド。