JPS5853835Y2 - 超音波トランスジュ−サ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は高温雰囲気で超音波を送受信することができる
超音波トランスジューサに関する。

超音波パルスを送信または受信する超音波トランスジュ
ーサは非破壊検査としての超音波探傷、人体内部の映像
化による診断装置などに使用されている。

一般にこの種のトランスジューサはたとえば第１図に示
したような構造になっている。

すなわち、筒状・・ウジング１の底部に圧電振動子２の
振動を効率良く伝えるための伝音窓３が嵌着され、伝音
窓３上に密着した圧電振動子２の上面および側面には振
動子２へ電圧を印加し信号を出力するための電極４，５
が密接されており、電極４゜５にはそれぞれ電気信号を
伝えるための信号線６゜７がハウジング１の蓋８および
ケーブル９から接続されている。

電極４と・・ウジフグ１内の空間にはバッキング材１０
が配置され、また伝音窓３とバッキング材１０との間に
は絶縁材１１が介挿されてハウジング１との電気的な絶
縁を保持している。

このトランスジューサの動作原理はつぎの通りである。

信号線６，７間に交流電圧を印加すると圧電振動子２は
機械振動を起し、伝音窓３を通して超音波を発振する。

圧電振動子２はＰＺＴが多く使用されており、また伝音
窓３にはたとえばエポキシ樹脂系のモールド材が使用さ
れて音を良く通す物質が要求されている。

一方、バッキング材１０には圧電振動子２の背面から放
射される音を吸収する材料でなげればならないために常
温用としてはたとえば鉛が含有したフェライトラバーな
どが使用される。

なお、図中１２はコネクタ、１３は反射物である。

この上うな構成において、短い超音波パルスを発信する
ためには圧電振動子にダンパーを設けて圧電振動子の共
振特性をダンピングする必要がある。

そのためには音響インピーダンスの大きい材料を圧電振
動子の負荷にし、しかもその中に発振された音は反射し
て再び圧電振動子へ受信されないように減衰の大きい材
料をバンキングする。

その材料として常温ではフェライトラバーなどが使用さ
れている。

ところで、近年とくに高速増殖炉内の冷却材たとえば液
体ナトリウム中で使用するための高温用超音波トランス
ジューサが開発されている。

これは使用温度がたとえば６００℃の高温下で使用され
るため、圧電振動子にはキュリ一点の高いＬｉＮｂ０ａ
振動子を使用してハウジング１の底面に貼着している。

この場合、バッキング材１０に対して高温で使用できる
適当な材料が見当らないために、バッキング材１０の部
分は空間になっており空気が満されている。

しかるにダンピングが小さいため、感度は良好になるが
、反面超音波パルスの波形が長（なり、近傍して存在す
る２つの反射物体を分解して観察できないことや、トラ
ンスジューサの近い距離にある反射体からのエコーは送
信波の内に埋もれてしまうため不感帯領域が大きくなる
欠点がある。

本考案は上記欠点を除去するためになされたもので、パ
ルス幅の短い超音波パルスを送信かつ受信することがで
きる超音波トランスジューサラ提供することにある。

すなわち、本考案はハウジングと、このハウジング内に
伝音窓を介し密着して該ハウジング内に配置された圧電
振動子と、この振動子に電圧を印加しかつ超音波信号を
送受信するための電極と、この電極に電気信号を伝える
ための信号線と、この信号線を包囲しかつ前記電極に密
接して配置されたバッキング材とからなり、前記バッキ
ング材は多孔性物質に伝音物質が注入されて固化し１体
化されてなることを特徴とする超音波トランスジューサ
である。

以下、本考案に係る超音波トランスジューサのｌ実施例
を説明する。

第２図において、ステンレス鋼製ハウジング２１内に電
圧を機械振動へ変換する圧電振動子２またとえばＬ：Ｎ
ｂＯ３の結晶板が伝音材２３を介してハウジング２１の
底面２４に固定され、圧電振動子２２の上面には電極２
５を介してバッキング材２６が配設されている。

バッキング材２６、電極２５、圧電振動子２２および伝
音材２３とハウジング２１との間には絶縁材２７が介在
されており、またハウジング２１の上面には蓋２８で気
密に溶接されている。

蓋２８にはＭＩケーブル２９が接続されており、ＭＩケ
ーブル２９の芯線３０からは信号線３１の１端が接続さ
れ、信号線３１の他端は電極２５に接続されている。

ここで、バッキング材２６にはたとえば多孔性金属ブロ
ックに高温用伝音材たとえばアルミナを主成分とした高
温用接着剤たとえばスミセラム（商品名）またはウルト
ラボンド（商品名）などを流し込んで１体化し固化して
形成したものである。

なお、金属ブロックだけでは音波がブロック内に発信さ
れないので圧電振動子の負荷にならないからダンパーに
ならない。

したがって、この金属ブロックに前記高温用接着剤を併
用して流し込むと、音波はこれによって金属ブロック内
へ伝播する。

バンキング材としてはこの中を伝播する音波を吸収減衰
させる必要がある。

すなわち、バッキングの境界で反射したエコーが圧電振
動子へ受信されると、これが超音波のパルス幅を長くす
る結果となるからである。

多孔性の金属ブロックを利用した本考案に係るバッキン
グにおいては高温用接着剤を伝播してきた音波が多孔性
金属の金属部に衝突して散乱を多数繰り返すことによっ
て内部で減衰し、目的を達成することができる。

たとえば多孔性金属材料として市販の孔径０．５〜５ｆ
ｆｉｌＦ＋程度の発泡金属に高温用接着剤としてスミセ
ラムを利用してバッキングを行うと従来のトランスジュ
ーサに比較して約残にパルスの長さを短くすることがで
きる。

以上説明したように本考案によれば高温雰囲気中での距
離分解能を約４倍改善することができるとともにトラン
スジューサの極めて近い位置にある反射物からのエコー
を得ることが可能となり、不感帯が約りになり、さらに
バッキング材により構造が堅牢になって容易に破損しな
いなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波トランスジューサを示す縦断面図
、第２図は本考案に係る超音波トランスジューサの１実
施例を示す縦断面図である。 １．２１・・・ハウジング、２，２２・・・圧電振動子
、３・・・伝音窓、４，５．２５・・・電極、６，１・
・信号線、８・・・蓋、９・・・ケーブル、１０・・・
バッキング材、１１．２７・・・絶縁材、１２・・・コ
ネクタ、１３，３０・・・芯線、１４・・・反射物、２
３・・・伝音材、２６・・・バッキング材、２９・・・
ＭＩケーブル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ハウジングと、このハウジング内に伝音窓を介し密着し
   て配置された圧電振動子と、この振動子に電圧を印加し
   かつ超音波信号を送受信するための電極と、この電極に
   電気信号を伝えるための信号線と、この信号線を包囲し
   かつ前記電極に密接して配置されたバッキング材とから
   なり、前記バッキング材は多孔性物質に伝音物質が注入
   されて固化し１体化されてなることを特徴とする超音波
   トランジューサ。