JPS5857706B2 - ヒハカイシケンキヨウサ−チソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 非破壊試験の一つの形式は超音波エネルギーを利用する
ものである。

サーチユニットが超音波エネルギーを材料に送りそして
材料の表面または内部からサーチユニットに反射される
超音波エネル−Ｗこ対応する電気信号を発生する丸みこ
設けられる。

いわゆるパルスエコ一方式ではこのサーチユニットはく
り返して発生する駆動信号に応じて超音波エネルギーの
バーストまたはパルスを送るようにされる。

これら超音波エネルギーパルスは材料に送られそして不
連続部からサーチユニットにもどされる。

材料の表面および材料内部の傷、気泡等の欠陥は検出し
うる不連続性を構成する。

サーチユニットはこの反射エツルギーに応じてそれに対
応する電気信号を発生する。

このエコーすなわち反射された信号の大きさと時間遅れ
を測定することによりこの不連続部の寸法と位置を決定
することが出来る。

一つの不連続部の寸法、位置等の正確な値を得るために
はサーチユニットにより発生される電気信号の振幅およ
び時間等を正確に測定する必要がある。

これら電気信号から欠陥、特に小さいかあるいはまた材
料の前表面に近いところにある欠陥を正確に解析するた
めには比較的高い周波数を利用した方がよい。

不幸にも高周波の超音波エネルギーはステンレススチー
ル、インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ ）、モネル（Ｍｏｎ
ｅｌ）、リーン（Ｒｅｎｅ ）等のような材料により著
しい減衰を受ける。

その結果、表面近くの欠陥および材料内のかなり深いと
ころに埋っている欠陥を正確に位置ぎめし測定するため
にはその深さにより異った周波数を用いる必要がある。

これまでは材料の多周波を用いた検査を行うためには二
つの異った周波数で少くとも二つの別々のテストを行う
のが普通である。

この冗長なテストは勿論時間がかかりそして高価である
。

ごく最近になって二つの異った周波数で材料を同時に検
査出来る方式の利用が提案されており、それは特願昭４
９−１２２９６４に開示されている。

従来方式に用いる超音波サーチユニットはピエゾ素子を
使用する。

そのような結晶素子は周波数に感じる特性を有しそして
一つの周波数以外では最適性能を出し得ない。

その結果、単一周波数テスト方式に用いることの出来る
従来のサーチユニットは上述の多周波テスト方式により
意図される異った周波数においては充分動作することが
出来ない。

本発明はこれらの問題を解決するための手段を提供する
。

詳細には本発明は一以上の周波数において、夫々の周波
数で高い分解能と精度をもって動作することの出来るサ
ーチユニットを含む。

ここに述べるいくつかの実施例においてはこれは少くと
も二つの独立したピエゾ素子を有するサーチュニツ１〜
を提供することにより遠戚される。

各結晶ピエゾ素子は他とは無関係に異った周波数で動作
出来る。

これら素子の音響ビームパターンは互いに重畳しそして
材料内の異った深さに焦点づけられる。

二つの周波数からの反射超音波は変換器の夫々からの合
成からなる単一のテスト表示を与えるように互いに正確
に電気的に相関づけられる。

図面を参照するに、本発明は超音波非破壊試験機１２に
使用するための超音波サーチユニット１０に応用して便
利である。

サーチユニット１０は任意の形式の超音波非破壊試験１
２（すなわち連絡波、伝送、パルスエコー等）に応用出
来る。

さらに、サーチユニット１０は送信器そのものとしであ
るいは受信器そのものとして機能しうる。

しかしながら、本例においては、これは特願昭４９−１
２２９６４と同様の二重周波数超音波非破壊試験機に用
いるための組合せ型送信および受信器として機能するも
のとして示している。

第１図を見るに、試験機１２がブロック図で示されてい
る。

これはパルス−エコーモードで動作するように設計され
ており、パルス発生器または電気的クロック製造１４を
含んでいる。

クロック製造１４は１２全体のくり返し動作速度を決定
するに有効な一連の周期的タイミングすなわちクロック
パルスを発生する。

このくり返し速度は限界的なものでなく広い範囲で変え
うるものである。

しかしながら、例えは約Ｉ Ｋｌ（ｚまたは２Ｋｌ（ｚ
の領域でもよい。

クロック装置１４の一方の出力１６は分周回路１８に接
床する。

回路１８は任意でよい。例えばクロックパルスがクロッ
ク出力１６に生じる毎に状態を変えるフリップフロップ
でもよい。

これによれば回路１８の第一出力２０に第一の同期パル
ス列が、第二出力２２に第二同期パルス列が生じる。

これら二つのパルス列はクロックパルスと同期するがそ
の周波数は±であり互いに１８００の位相のずれをもつ
。

分周回路１８の出力２０は第一チャンネルパルサ２４の
制御入力に接続する。

このパルサは第一同期パルス列に応答しそれによりそれ
と同期して動作する。

第一パルス列からの一つの同期パルスが生じるごとにパ
ルサ２４はサーチユニット変換器を駆動するに適した一
つのパルスを発生する。

これは通常、２５ Ｋｌ（ｚ〜２５ ＫＨｚ以上の周波
数範囲において一以上のサイクルをもつ高電圧パルスで
ある。

パルサ２４の出力はサーチユニット１０に接続する。

通常はこれはフレキシブルの同軸ケーブルにより行われ
、それによりサーチユニット１０は材料の表面に音響的
に結合されてそのまわりで動かされる。

一つの１駆動パルスがサーチユニット１０に加えられる
たびにそれにより対応する超音波エネルギーバーストま
たはパルスがその中の変換器から送出される。

一般に１駆動パルスと同じ周波数のこの超音波エネルギ
ーバーストまたはパルスは材料上または材料中の音響的
な不連続部で反射される。

サーチユニットはこれら反射された超音波エコーに応答
して対応する電気信号を発生する。

この電気信号は超音波エネルギーの周波数にほぼ等しい
無線周波成分からなるからしばしばＲＦ信号とよばれる
。

この信号のＲＦ酸成分振幅はもどり超音波エコーの時間
と振幅に従って変調される。

受信器２６はこれらもどり信号を処理するためにサーチ
ユニット１０からの同軸ケーブルに接続される。

詳細には受信器２６は変調されたＲＦ酸成分エンベロー
プを検出してその出力にこのエンベロープの一方の側の
みを出すようにこの信号を処理する。

その結果の信号は一般にビデオ信号と呼ばれる。

分周回路１８の第二出力２２は第二チャンネ！レパルサ
２８の制御入力に接続する。

この第二パルサはパルサ２４と同じである。

しかしながら、これは第一二の同期パルス列に応答して
タイミングをとられた駆動パルスをサーチユニットに送
り出す。

この１駆動パルスの周波数も約２５ ＫＨｚ〜２５ＭＨ
ｚの範囲であるが、この第二チャンネルの特定の周波数
は第一チャンネルパルサ２４からのパルスの周波数とは
本質的に異っている。

これら第二チャンネルパルスから生じるもどりエコーを
処理するために第二チャンネル受信画３０が受信器２６
と同様に設けられる。

受信器２６と３０の出力は一重上の適当な利用装置また
は表示装置に接続する。

これらは任意のものでよいが、この例では例えばオツシ
ロスコープ３２である。

オツシロスコープは水平偏向板３６と垂直偏向板３７を
有する陰極線管３４を含む。

水平掃引発生器３８が水平偏向板３６とクロックの第二
出力４０とに接続する。

従って、クロックパルスが生じるたびに水平掃引発生器
によって管３４の面を横切り水平に電子ビームが掃引さ
れる。

チャンネル受信画２６と３０のこれら出力はゲ゛−ト回
路４４により垂直偏向増幅器４２に接続する。

ゲート回路４４は一つの出力４６をもつ形のものであり
、この出力に一対の信号人力４７と４８の内の一方が接
続する。

これら信号入力と出力４６の間のこの選択的な接続は一
対の制御入力４９と５０に反映される。

制御入力４９と５０は分周回路１８の出力に接続する。

分周回路１８からの第一および第二同期パルス列は第一
パルス２４とそれに関連した受信器２６および第二パル
サ２８と受信器３０の動作と同期してゲートの二つのチ
ャンネルを交互に開閉スるに有効である。

その結果、とのパルサ／受信器が動作するかにより、ゲ
ートは適正にゲートされたビデオ信号を夫々の受信器か
ら垂直偏向増幅器４２に給金する。

このゲートされた信号はその後に増幅されそして陰極線
管の垂直偏向板に加えられる。

ブランキングゲート５２は電子ビームをブランクするた
め管３４に接続する。

ゲー１へ５２はゲートされたビデオ信号の所望でない部
分と同期してブランクモードと、そして所望の部分と同
期してアンプランクモードとなるように配置される。

かくして、一つの可視表示が管３４の崩（こつくられる
。

この表示はゲートされたビデオ信号の予め選ばれた部分
の合成でありそして間隔をもった一重上の垂直のマーク
を有する水平トレースを含む。

これらマークははじめにサーチユニット１０に加えられ
た駆動信号１こ対応しそしてエコー１こ応じてサーチユ
ニットの複数の変換器により発生される信号の合成であ
る。

このトレースに泊ったこれらマークの水平の偏移は受信
時刻に対にしそしてそれ故反射を行う目標のレンジまた
は距離の関数である。

このマークの垂直偏向または垂直高さの量はエコーの大
きさの関数でありそしてそれ故目標の寸法すなわち偏向
不連続部の大きさの関数である。

複数周波数（この場合は三周波数）の超音波エネルギー
を送受するためにサーチユニット１０は一対の電気−音
響変換器６０と６２を含む。

二つの異った周波数において最適の超音波検出を与える
ために、これら変換器の心臓部であるピエゾ素子は異っ
た厚さをもたねばならない。

さらに、これら変換器はこれら周波数チャンネル間の電
気的そして音響的な漏話をなくすか最少にするために互
いに物理的にそして電気的に且つ音響的に絶縁されねば
ならない。

二つの変換器をもつサーチユニット１０は第２図では接
触形走査に特に有利なものとなっている。

この形のテストではサーチユニットの前部動作部分６３
は材料６４と接触するように配置される。

液体カッブラント（図示せず）を材料６４の表面に与え
てサーチユニット１０の変換器と材料内部との間で超音
波エネルギーを有効に音響的に結合してもよい。

両変換器で同時に同一の材料局部の走査を可能にするた
めにサーチユニット１０はここでは変換器６０としてデ
ィスク状となった内部ピエゾ素子６６を用いて構成され
る。

この内部素子は変換器６２を形成する外部の環形ピエゾ
素子６７に対し同心配置される。

一般には素子６６と６７は水晶またはセラミックビエヅ
結晶体である。

これらは一般にはマ均一の厚さをもち素子の主面を構成
する対向する平行平面を限定する。

この例では、内部変換器６０は材料の表面または表面に
近い領域の不連続部用の比較的高い周波数の超音波テス
ト用である。

このため素子６６は薄く、そのため高い周波数の自然共
振振動を維持することが出来る。

反対に、外部素子６７はこの例では厚くされて比較的高
い周波数で最適の性能を与えるようになっている。

比較的より低い周波数は材料６４内のより深いところで
有効である。

かくして変換器６２は材料内の深いところにある不連続
部を位置きめし測定するに最も適している。

これら周波数は限界的なものであり、応用目的によりき
まる。

この例では一例として内部変換器は１０ＭＨｚ、外部変
換器は５ＭＨｚである。

前述のように、素子６６は前後の表面６８と６９を有す
る。

電極が夫々の表面に設けられて駆動パルスを変換器に送
り、そしてまたは変換された電気信号を受けるようにな
っている。

一対のリード・インワイヤ７１と７２が両表面上の電極
に接続される。

同様に、外部素子６７は表面７３と７４を有する。

ワイヤ７６と７７が電気信号をその電陰に送りそしてそ
こから受けるようになっている。

これら素子の夫々の電極は図では別々には示していない
。

そしてそれらの動作は明らかである。これら電極は素子
の表面６８．６９．７３．７４にメッキまたは真空蒸着
された非常に薄いフィルムで形成される。

ワイヤ７１，７２，７６．７７は夫々別々にこれら電柱
に接続する。

これら変換器の対応する前表向６８と７３はサーチユニ
ット１０の前部６３に向いている。

このようにこれら変換器から送られあるいはそれに入る
超音波エネルギーは材料６４の方向となる。

別々の同軸コネクタ８１と８２がサーチユニット１０に
装着されてワイヤ７１と７２および７６と７７に接続す
る。

このように同軸ケーブル８３と８４も二つの変換器チャ
ンネルの電気的絶縁を保証するために用いられる。

さらに、変換器６０と６２は互いに変換器間に同軸に置
かれた音響絶縁構造８６により音響的に分離される。

構造８６の有効はを保証するためにラジアル分離が内部
変換器の外周と外部変換器の内周８７との間に与えられ
る。

乙のラジアルスペース内に置かれているのが音響的漏話
を最少にするための材料で形成された構造８６である。

詳細には構造８６の位置は変換器間のラジアル方向の音
響エネルギーの伝ばんがなくならないとしても最少のも
のにする。

音響エネルギーの大部分が素子の前面６８と７３に対し
て軸方向に伝ぼんすることが望ましい。

他方、構造８６はラジアル戒分の伝ばんをシールドする
ように作用する。

サーチユニット１０の総合性能を高めるために一方また
は両方の変換器は素子の而６８と７３の夫々に接続する
音響伝達装置を有する。

これら装置は材料と変換器の間の超音波のトランス部を
差動的且つ音響的に変更するための装置を含んでいる。

この変更装置はそれに関連する変換器の動作周波数に対
し好適につくられる。

詳細には、第２図のサーチュニツ］・１０では内部変換
器６０は材料表面またはその近くの不連続部の検出用に
比較的高い周波数で動作する。

その動作を高めるために前述の伝達装置は音響遅延構造
９０の形で与えられる。

遅延構造９０は変換器６０の前面とサーチユニットの前
部６３との間に６０と軸的に整合するように配置される
。

このように配置されると、サーチユニット６０に対して
伝達する音響エネルギーは構造′９０により遅延される
。

かくして、音響エネルギーのトランス部は外部の低周波
の変換器６２に対して遅延される。

かくして構造９０はエネルギーを変換器６０に対して送
るばかりでなく６２についてのトランス部に対しトラン
ス部を差動的に変更する。

変換器６０と材料との間で伝ばんする超音波の伝送に遅
延を与えることにより、材料表明またはその近くの欠陥
の分解能が著しく高くなる。

その理由はパルサ２４により発生される駆動パルスの一
つに対する変換器６０のレスポンスにある。

そのような駆動パルスに直ちに応答して変換器６０はそ
の前面６８から材料に向けて対応する超音波を伝送する
。

この駆動パルスは必然的に受信器２６の入力に入り、そ
の後にその信号はクイミングマーカとしてオフシロスコ
ープ３２上で表示すれるかまたはオツシロスコープの表
示部に生じないようにゲートあるいはブランクされる。

いずれにしても受信器２６と表示系は駆動パルス中また
はその直後に生じる他の信号に適正に応答して分解する
ことが出来ない。

例えばはじめの送出直後にサーチユニット１０にもどる
反射された超音波は１駆動パルスにより妨害されあるい
は少くともオツシロスコープ３２からブランクされる。

駆動信号は一般に受信されるエコー信号よりかなり大□
きい振幅を有する。

従って前者の信号に直結する後者の信号は分解され得な
い。

パルサ２４による初期励起はしばしば主バング（ｍａｉ
ｎ ｂａｎｇ）と呼ばれる。

構造９０は内部変換器６０に関連した主バングがエコー
が材料の表面またはその近くからもどる前に消散しうる
ようにする。

特に、変換器６０の前面６８から超音波が出てそこから
６０にもどるに要する時間は所望の回復インターバルを
与える。

かくしてサーチユニット１０の前部６３から離れて変換
器６０を配置してそして構造９０を置くと共に変換器６
２を材料表面に接近して置くことにより極めて秀れた多
周波サーチユニットが出来る。

材料深部の欠陥をサーチする主バングの問題のない変換
器６２は材料表面近くに置かれる。

材料にこのように接近していると音波が材料深く入ると
きの減衰による信号損失が最少になる。

構造９０により与えられる音響伝達装置はいろいろに構
成出来る。

例えば、音響遅延媒体をルーサイト（Ｌｕｃｉ ｔｅ
） 、プレキシガラス、ポリエステル、ポリスチレン、
アルミナその他のような材料により与えることが出来る
。

この例では異った直径部分９１と９２を有する適当な遅
延材料で形成された固体円筒状部材９０が図示のように
変換器６０と軸方向に整合して配置される。

部材９０は変換器６０とサーチユニット１０の前部６３
との間の軸方向スペースのはゾ全部を占める。

好適には部材９０の前面９３と変換器６０との間には空
隙がないものとし、そうしないと音響的損失が大きくな
る。

音響ビームの発散による損失を避けるために部分９１と
９２は図示のように変換器６０からの距離に伴って直径
が大きくなるようにしである。

この例では伝送装置がまた外部環形変換器６２に関連し
て設けである。

特に、環形のプレートまたは面部材９４が部材６７と同
心で且つその前面７３と重なるように装着される。

サーチユニット１０が接触スキャナであるならば部材９
４は素子６７と面７３上のその前面電極とを保護すると
共に超音波エネルギーを変換器６２にそしてそこから対
して容易に送りうるようにする。

サーチユニット１０は次のように構成出来る。

まず内部変換器６０とそれに関連するパーツを組立てる
。

これは中空円筒状の内部変換器ハウジンク１０１の一端
に電極が付着するように変換器６０を配置することによ
り行われる。

変換器６０はエポキシその他でハウジング１０１に固着
してもよい。

裏打ちまちはダンプニング構造１０２は図示のごとくに
変換器６０の背面６９に隣接して鋳込まれそして必要で
あればテーパをもつ背面１０３をもつようにしてもよい
。

構造１０２とテーパ背面１０３は変換器６０から後向き
に材料６４から離れて送出されあるいは反射される超音
波エネルギーを吸収し消散させるように作用する。

構造１０２にはいろいろの材料を使用出来る。

例えば米国特許第２９７２０６８号に示されるように硬
い材料を用いることも出来る。

また硬い弾性のある変形可能な材料も使用出来る。

これら要素を完成した後にハウジング１０１とそれに固
定された変換器６０が構造９０を形成する部材９１と９
２にエポキシのようなものにより接着される。

ハウジングの内側そしてまたは外側は電気的シールド用
に銀塗料等のような導電性のコーティングを有する。

変換器６２とそれに関連するプレート９４は図示のよう
にハウジング１０６の一方の軸方向に開いた端部に固定
される。

ハウジング１０１と同様にハウジング１０６の円筒表面
の一方または両方が電気シールド用の金属コーティング
を有する。

一般に中空円筒の形をした中間保持シェル１０７はハウ
ジング１０６と１０１の間に軸方向に設けられる。

さらにシェル１０７は図示のように変換器６２とプレー
ト９４の内部周辺８７の内側の前部軸端に置かれる。

シェル１０γとハウジング１０１．１０６は任意の数の
適当な材料で与えることが出来る。

例えばフェノールを基本とする材料がこれらに適してい
ることがわかった。

外部変換器６２の背後に裏打または減衰構造１０８が構
造１０３と同様に当てられる。

構造１０８の背面は第２図ではテーパをもたないが構造
１０２の而１０３のようにテーパをもたせてもよい。

構造１０８をつくる材料の流し込みは図示のハウジング
１０６とシェルとの間のラジアルスペースを充填させる
。

これはシェル１０７の内部を前述のように予め組立てら
れた内部変換器サブアセンブリを受は入れるために残す
ことになる。

従って、ハウジング１０１は内部変換器６０、構造１０
２および９０と共にシェル１０１の開放端の一つからそ
う人されそしてそれをとりまく構造と同心に整合される
。

内部変換器サブアセンブリを固定しそしてさらに音響絶
縁構造８６を完成するために流し込み音響吸収材が使用
出来る。

この例では流し込み材料１０９は構造１０８と１０３に
用いられた材料と同様のまたは同一の特１生をもつもの
が用いられる。

これにはいろいろの材料を用いることが出来、この特定
の材料は重要でない。

一例としては特性的に軟く、いく分の弾性と変形性をも
つポリウレタン樹脂が使用出来る。

そのような材料として市販のものはミネソタマイニング
アンド・マニュファクチュアリングカンパニからのスコ
ッチキャストポリウレタン樹脂／１６２２１である。

材料１０９により与えられる構造８６は構造９０と１０
３を含む内部変換器アセンブリの軸方向長さとはゾ同じ
長さである。

これにより異る周波数の変換器間の分離が保証される。

以上に続き、ハウジング１０６をもむ完全サブアセンブ
リがサーチユニット１０の外部を形成し且つ図示のよう
に同軸コネクタ８１と８２を支持する外部ハウジング１
１０内に同軸的に装着される。

ワイヤ７１，７２，７６．７７はこのときコネクタ８１
と８４に電気的に固定されて電気的なアセンブリの動作
を完成する。

最後にハウジング１１０の残りの内部がその上部開口１
１２を通じてエポキシその他の適当なポツティング材１
１１により充填される。

その後に頂板１１３がサーチユニット１０をカバーし完
成するようにハウジングに固定される。

サーチユニット１０は接触走査用につくられているが他
の超音波テストがインマージョンテストにより好適に遂
行される。

その場合には本発明の原理を用いる液浸可能なサーチユ
ニット１１５が用いられる。

この形式のテストによれば例えば水の槽が材料とサーチ
ユニットを有する。

水は超音波エネルギーを材料と変換器に対して結合する
ための音響媒体として作用する。

サーチユニットの変換器は一般には液中の材料から離れ
て配置されるから主バングによる材料の表面またはその
近くからの反射の妨害の問題が一般に生じない。

この液体カプラントは材料表面からのエコーのタイミン
グをとったスペースづけ用の遅延装置として作用して主
バングからの効果を消滅させる。

従って、サーチユニット１１５は内部変換器１１６と関
連した遅延構造を与えない。

他方、内部変換器１１６とそれをかこむ外部変換器１１
７はユニットの前部１１８から異った距離だけ離されて
配置される。

さらに、サーチユニット１１５は材料に対して焦点づけ
ることにより超音波エネルギーの伝達を変更する両変換
器の前面１２１と１２２に音響伝達装置を与える。

この形式のテストは、サーチユニットと材料の間の水が
超音波エネルギの収険または発散の場を与えるという点
で焦点づけられた超音波エネルギービームには有利では
ない。

この例では内部変換器１１６はサーチユニット１０の変
換器６０の場合のごとくに材料の高周波近表面検査を意
図するものである。

この例ではしかしながら内部変換器に関連した伝達およ
び変更装置はこの変換器の前面１２１に結合した音響レ
ンズ構造１２３の形をとる。

レンズ構造１２３は形をもちそしてこの例では材料１２
６の表面またはその近くに超音波を焦点づけるためにそ
の前面１２４が凹となっている。

構造１２３の背向１２７は変換器の平らな前面１２１と
整合してそれに完全な超音波結合を与えるように平面と
なっている。

低周波外部変換器１１７に関連した伝送および変更装置
は同様に音響レンズ構造１２８を含む。

構造１２８はしかしながら材料１２６の深部に、詳細に
は変換器１１６とレンズ構造１２３によりカバーされる
近表面領域をこえて超音波エネルギーを焦点づけるよう
に形成される。

従って、構造１２８は図示のようにより大きい焦点距離
をもつ凹面１２９を有する。

面１２９は内部変換器１１６とそれに関連するものに合
う中央開口の部分のみがない。

サーチユニット１０の場合のように、変換器１１６のピ
エゾ素子１３１は近表面検査に必要な高周波振動に適合
するために比較的薄くなっている。

逆に変換器１１７のピエゾ素子１３２は浸透深さの大き
い低周波での最適動作のためそれより厚くなっている。

ここでも二つの異った変換器の音響的に分離する必要が
ある。

このために音響絶縁構造１３３は両度換器の間のラジア
ルスペースに同軸に装着される。

この音響シールドはサーチユニット１０の構造８６と同
様に形成出来る。

サーチユニット１１５を構成する際に内部変換器アセン
ブリは中空円筒の内部ハウジング１３６内に変換器１１
６、レンズ構造１２３および減衰構造１３４を同心に装
着することにより構成される。

構造１３４はこの例では金属であり変換器１１６用の背
部電極を形成するために使用される。

そのように、背部電極用のリード線１３７は図示のよう
に構造１３４の背部のテーパ面１３８に電気的に接続さ
れるだけである。

変換器１１６の前面１２１のリード線は金属リボン１３
９により与えられる。

リボン１３９はハウジング１３６の外部に泊ってその前
端に伸びそこでレンズ構造１２３と素子１３１の間に設
けられた前面電極に接続される。

外部変換器アセンブリは中空円筒の外部ハウジング１４
１内に装着される。

変換器１１７とレンズ構造１２８はエポキシ接着剤のよ
うな適当な接着剤により図示のごとくにハウジング１４
１の前部開放端に固定される。

環形の減衰構造１４２も図示のようにハウジング１４１
の内側に固定される。

構造１３４の場合のごとく、構造１４２は金属であり変
換素子１３２用の背部電極を形成するために用いられる
。

そのような場合にリード線１４３は図示のように構造１
４２のテーパ面１４４に電気的に接続される。

内部および外部変換器サブアセンブリを完成すると、内
部変換器サブアセンブリは外部変換器サブアセンブリの
内側に同軸に置かれそれらの間のラジアルスペースには
吸音材が流し込まれる。

両度換器間に音響シールドを形成する流し込み材料は内
部変換器サブアセンブリとし所定位置に固定する作用も
ある。

外部ハウジング１４１はサーチユニット１０用の図示の
ハウジング１１０または別の所望のハウジング内に装着
される。

サーチユニットが液槽内に入れられるときにはサーチユ
ニット１１５用に水密外部ハウジングを用いることが望
ましい。

いずれにしても、そのようなハウジングはリード線１３
７．１３９，１４３，１４６を第１図に示す装置に接続
するための第２図のコネクタ８１と８２のような同軸コ
ネクタを含む。

サーチユニット１０と１１５用の変換器はテスト周波数
により変わるが、図示の実施例では種々の変換器は次の
周波数に対し選ばれている。

水中型サーチユニット１１５については内部および外部
変換器は夫々１５ＭＨｚおよび２．２５ ＭＨｚで動作
するように構成された。

好適な結果は第１，２図に示す同軸型の内部および外部
変換器で得られているが、第４，５図は別の並置形変換
器構成を示している。

この場合には第５図に示すように多変換器（この場合は
２）サーチユニット１５０が水中テストのために設けら
れる。

第一の比較的高周波変換器１５１は一般に円筒状中空ハ
ウジング１５３の前部開放端１５２に近くそしてその一
方の側に装着される。

ハウジング１５３の他方の側には第二の比較的低周波の
変換器１５４が装着される。

これら変換器の一方または両方はサーチユニットの前部
１５６に音響伝送および変更装置を有する。

この例では変換器１５１はサーチユニット１１５のレン
ズ構造１２３と同様に凸となった音響レンズ構造１５７
を有する。

かくして構造１５７は材料の表面またはその近くに超音
波エネルギーを焦点づけ、すなわち集中させるように作
用する。

音響シールドまたは絶縁構造１５８は変換語間の音響漏
話を除くために設けられる。

この例では構造１５８は吸音材からなる隔壁１５９と１
６０により与えられる。

両度換器は第２図のサーチユニット１０におけると同様
に流し込まれた裏打構造１６１と１６２を有する。

二対のリード線１６３，１６４，１６５゜１６６も設け
られる。

全アセンブリは必要であれば第２図のサーチユニット１
０用のハウジング１１０のような外部ハウジング用に装
着される。

この並置核変換器の動作は受は入れ可能なものであるこ
とがわかったが、第４，５図の実施例はサーチユニット
１０と１１５の場合のように同軸対称のサーチユニット
のもつ分解能を必ずしも与えない。

それにもかかわらず第２，３図のサーチユニットと第４
，５図のサーチユニットには夫々の応用がある。

追加の関係 特願昭４９−１２２９６４（特許第１１５６１３２号）
の非破壊試験装置においては二つの異った周波数または
周波数は同一であるが強度の異った超音信号を同時的に
用いて材料表面附近および材料深部にある欠陥を同時的
に測定する。

本願はそのような非破壊試験装置用のサーチユニットの
改良であり、上記特願昭４９−１２２９６４（％許第１
１５６１、３２号）に用いられるサーチユニットが夫々
の周波数用のピエゾ変換素子間の音響的漏話の点で完全
ではなくなる場合がある点に注目して、両者間の絶縁性
を完全にし非破壊試験装置全体の性能を著しく向上させ
うるサーチユニットを開示するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーチユニットを用いる非破壊試験機
のブロック図、第２図は第１図のサーチユニットの断面
図、第３図は第２図と同様の他のサーチユニットの断面
図、第４図は本発明の他の実施例、第５図は第４図の５
−５からみた断面図である。 ６０．１１６・・・・・・内部変換器、６２，１１７・
・・・・・外部変換器、６６．１３１・・・・・・内部
ピエゾ素子、６７．１３２・・・・・外部ピエゾ素子、
８６，１３３゜１５８・・・・・・絶縁構造、９０・・
・・・遅延構造、１０１・・・・・内部ハウシング、１
０７・・・・・・シェル、１０８・・・・・・減衰構造
、１１０・・・・・・外部ハウジング、１２３゜１２８
．１５７・・・・・・音響レンズ構造、１４２・・・・
・・外部減衰構造。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 夫々ピエゾ素子およびそれに固着された電極装置を
   有し、夫々のピエゾ素子がその電極装置に加えられる電
   気信号に応答して異った音響周波数で振動するように選
   ばれている複数の変換器と、これら変換器を装着して内
   蔵するハウジングと、このハウジング内に配置されて上
   記複数の変換器を互いに音響的に分離し独立させそれに
   より上記変換器の内の少くとも一つが被試験材料内の表
   面および表面近傍の欠陥に対し比較的高い周波数で動作
   出来そして上記変換器の内の他の一つが材料の内部のよ
   り深いところにある欠陥を検出するために比較的低い周
   波数で動作出来るようにする音響絶縁構造装置と、から
   構成された材料の表面および内部の欠陥を超音波的に位
   置ぎめし確認するためのサーチ装置。