JPS60260847A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
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- JPS60260847A JPS60260847A JP59115574A JP11557484A JPS60260847A JP S60260847 A JPS60260847 A JP S60260847A JP 59115574 A JP59115574 A JP 59115574A JP 11557484 A JP11557484 A JP 11557484A JP S60260847 A JPS60260847 A JP S60260847A
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 28
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
-
- 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
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of 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】
本発明は例えば被検査体の欠陥部位を探索する探傷装置
用の超音波探触子に関する。
用の超音波探触子に関する。
一般に、超音波を利用した探傷装置や診断装置の送受波
部として、超音波探触子が使用されている。例えば、鋼
材における溶接部の溶接状態等その表面から直接超音波
を放射しにくい部分を探索する探傷装置用の探触子とし
て斜角探触子がある。
部として、超音波探触子が使用されている。例えば、鋼
材における溶接部の溶接状態等その表面から直接超音波
を放射しにくい部分を探索する探傷装置用の探触子とし
て斜角探触子がある。
第１図は、この種斜角探触子の送受波面を被検査体に当
接し、超音波を所定の角度で被検査体内に放射した状態
を示す断面図である。又、第２図（ａ）はこの斜角探触
子の超音波発生源となる例えばｐｚｔを圧電材として厚
み振動による超音波を発生する略正方形状の圧電振動子
の平面図で、第２図中）は同断面図である。
接し、超音波を所定の角度で被検査体内に放射した状態
を示す断面図である。又、第２図（ａ）はこの斜角探触
子の超音波発生源となる例えばｐｚｔを圧電材として厚
み振動による超音波を発生する略正方形状の圧電振動子
の平面図で、第２図中）は同断面図である。
図中、１は被検査体、２は両生面に駆動電極３が施され
他方の主面から一方の主面に折り返し電極４が形成され
て一方の面から一対のリード線５が導出された圧電振動
子である。６は一方の面を被検査体１に当接する超音波
送受波面として、他方の面に前記圧電振動子２の他方の
面が固着されこの圧電振動子２と前記被検査体ｌとの音
響的なインピーダンスの整合をとり、被検査体１に超音
波を所定の角度で入射すべく傾斜した通称クサビと呼ば
れる超音波の伝搬通路体である。そして、７は前記伝搬
通路体６の一部外周を被包し雑音成分となる不要な超音
波を吸収し減衰させる吸音材で、８は前記リード線５と
接続し図示しない探傷装置本体から導出したケーブル、
９は超音波探触子のケースである。従って、この斜角探
触子においては、前記圧電振動子２に電気パルス信号を
印加して送信・受信をくり返し、送信時に発生した超音
波を被検査体１内にて所定の角度θで進行させ、又その
内部を・反射させて欠陥部を探索するので、その表面か
ら直接探傷できない部位についても探索できることにな
る。
他方の主面から一方の主面に折り返し電極４が形成され
て一方の面から一対のリード線５が導出された圧電振動
子である。６は一方の面を被検査体１に当接する超音波
送受波面として、他方の面に前記圧電振動子２の他方の
面が固着されこの圧電振動子２と前記被検査体ｌとの音
響的なインピーダンスの整合をとり、被検査体１に超音
波を所定の角度で入射すべく傾斜した通称クサビと呼ば
れる超音波の伝搬通路体である。そして、７は前記伝搬
通路体６の一部外周を被包し雑音成分となる不要な超音
波を吸収し減衰させる吸音材で、８は前記リード線５と
接続し図示しない探傷装置本体から導出したケーブル、
９は超音波探触子のケースである。従って、この斜角探
触子においては、前記圧電振動子２に電気パルス信号を
印加して送信・受信をくり返し、送信時に発生した超音
波を被検査体１内にて所定の角度θで進行させ、又その
内部を・反射させて欠陥部を探索するので、その表面か
ら直接探傷できない部位についても探索できることにな
る。
ところで、この斜角探触子の超音波発生源である圧電振
動子２を駆動する送信パルス電圧の大きさは通常数１０
ｖから数１（Ｘ） ｖにおよぶ。一方、これに対して
、受信時における被検査体１からの反射波をこの圧電振
動子により電気信号に変換してもその受信電圧レベルは
１μｖ−ＯｄＢのデシベル換算で、略４Ｑ ｄＢから１
００ｄＢ程度にしか過ぎない。
動子２を駆動する送信パルス電圧の大きさは通常数１０
ｖから数１（Ｘ） ｖにおよぶ。一方、これに対して
、受信時における被検査体１からの反射波をこの圧電振
動子により電気信号に変換してもその受信電圧レベルは
１μｖ−ＯｄＢのデシベル換算で、略４Ｑ ｄＢから１
００ｄＢ程度にしか過ぎない。
従って、圧電振動子２を送受信兼用とし送信・受信をく
り返す斜角探触子にては、例えば送信パルスの立下がり
特性に起因するパルスのリンギングやこれらによる伝搬
通路体６内の超音波の残響等により、受信信号がマスキ
ングされることになる。このため、斜角探触子の送受波
面近傍の被検査体１の表面付近は前記マスキング作用に
より探傷できないいわゆる不感帯あるいはプツトゾーン
となる。従って、この斜角探触子は被検査体１に対し、
て探傷できる範囲が制限されてしまう欠点があった。
り返す斜角探触子にては、例えば送信パルスの立下がり
特性に起因するパルスのリンギングやこれらによる伝搬
通路体６内の超音波の残響等により、受信信号がマスキ
ングされることになる。このため、斜角探触子の送受波
面近傍の被検査体１の表面付近は前記マスキング作用に
より探傷できないいわゆる不感帯あるいはプツトゾーン
となる。従って、この斜角探触子は被検査体１に対し、
て探傷できる範囲が制限されてしまう欠点があった。
以上により本発明はなされたもので、デッドゾーンがな
く被検査体を広範囲に探傷できる超音波探触子を提供す
ることを目的とし、その特徴とするところは、圧電振動
子を分割して単位振動体とし、あるいはこの単位振動体
をさらに分割してエレメントとし、前記単位振動体を送
信専用と受信専用に分けて一列もし−くは複数列に配列
して、超音波の送受波面側に設けられた伝搬通路体の超
音波の波長λに対し、前記送信専用の単位振動体同士の
間隔ｄｓ及び前記受信専用の単位振動体同士の間隔ｄｒ
ともに１．２λ以内とした点にある。
く被検査体を広範囲に探傷できる超音波探触子を提供す
ることを目的とし、その特徴とするところは、圧電振動
子を分割して単位振動体とし、あるいはこの単位振動体
をさらに分割してエレメントとし、前記単位振動体を送
信専用と受信専用に分けて一列もし−くは複数列に配列
して、超音波の送受波面側に設けられた伝搬通路体の超
音波の波長λに対し、前記送信専用の単位振動体同士の
間隔ｄｓ及び前記受信専用の単位振動体同士の間隔ｄｒ
ともに１．２λ以内とした点にある。
以下、本発明を図により説明する。尚、本発明の説明に
あっては超音波探触子の構造は一部省略し、その主要部
である圧電振動子の構成及びその駆動方法について詳述
する。
あっては超音波探触子の構造は一部省略し、その主要部
である圧電振動子の構成及びその駆動方法について詳述
する。
第３図（ａ）は本発明の超音波探触子に使用きれる圧電
振動子の平面図で、第３図（ｂ）は同図（ａ）のＸ −
Ｘ′断面図である。この圧電振動子１０は前述したもの
と同様、例えばＰＺＴを圧電材としたもので、略正方形
状の圧電振動子を複数個の短冊状の単位振動体１１に分
割して製作されるものである。尚、この図において１２
は圧電振動子１０の両主面に形成された駆動電極で、１
３は単位振動体１１の長手方向の一端部にてその側面を
介して他方の主面から一方の主面側に延出された折り返
し電極である。そして、この圧電振動子１０は電極を省
略し第３図（ａ）のＰから見た第３図（ｃ）の側面図に
示すように、上記の如く分割された単位振動体１１を例
えば、送信専用、受信専用として交互に配列したもので
ある。
振動子の平面図で、第３図（ｂ）は同図（ａ）のＸ −
Ｘ′断面図である。この圧電振動子１０は前述したもの
と同様、例えばＰＺＴを圧電材としたもので、略正方形
状の圧電振動子を複数個の短冊状の単位振動体１１に分
割して製作されるものである。尚、この図において１２
は圧電振動子１０の両主面に形成された駆動電極で、１
３は単位振動体１１の長手方向の一端部にてその側面を
介して他方の主面から一方の主面側に延出された折り返
し電極である。そして、この圧電振動子１０は電極を省
略し第３図（ａ）のＰから見た第３図（ｃ）の側面図に
示すように、上記の如く分割された単位振動体１１を例
えば、送信専用、受信専用として交互に配列したもので
ある。
尚、図中では、ハツチを施した単位振動体を送信専用１
１ ａとし、無印で示したものを受信専用１１ ｂとし
ている。
１ ａとし、無印で示したものを受信専用１１ ｂとし
ている。
従って、このように単位振動体１１を送信及び受ヰ
信専用として配列した圧電振動子１０に、第各図にそ′
の結線図を示したように、゛送信専用及び受信専用の共
通電極を設けて、例えば送信専用の単位振動体１１ａを
並列駆動すると、送信専用の単位振動体１１ ａのそれ
ぞれはその厚みｔによって大略決定される同一周波数に
て厚み振動し、その主面から前方に超音波を放射する。
の結線図を示したように、゛送信専用及び受信専用の共
通電極を設けて、例えば送信専用の単位振動体１１ａを
並列駆動すると、送信専用の単位振動体１１ ａのそれ
ぞれはその厚みｔによって大略決定される同一周波数に
て厚み振動し、その主面から前方に超音波を放射する。
そして、例えば、送信専用の単位振動体同士の間隔ｄｓ
が小さければ小さい程この単位振動体１１ａのそれぞれ
から晟射される超音波の合成音場はあたかも連続した一
枚の圧電振動子から放射された超音波の音場の如くなる
。
が小さければ小さい程この単位振動体１１ａのそれぞれ
から晟射される超音波の合成音場はあたかも連続した一
枚の圧電振動子から放射された超音波の音場の如くなる
。
例えば、送信専用の単位振動体がｈ個で構成されていれ
ば、その合成音場は（ｈ−１）ｄｓの長さをもった一つ
の圧電振動子から放射される超音波の音場と略等しくな
る。
ば、その合成音場は（ｈ−１）ｄｓの長さをもった一つ
の圧電振動子から放射される超音波の音場と略等しくな
る。
そして、送信専用の単位振動体同士の間隔ｄｓは第１図
にて説明した伝搬通路体６即ち超音波媒質中の超音波の
波長λより小さければ、理論上送信専用の単位振動体１
１ ａを点音源として考えることができるので、（ｈ−
１’）ｄｓの長さをもつ圧電振小平面源の差異等の補正
を考慮しｄｓ ４１．’２λの条件を満足すればよい。
にて説明した伝搬通路体６即ち超音波媒質中の超音波の
波長λより小さければ、理論上送信専用の単位振動体１
１ ａを点音源として考えることができるので、（ｈ−
１’）ｄｓの長さをもつ圧電振小平面源の差異等の補正
を考慮しｄｓ ４１．’２λの条件を満足すればよい。
又、これらのことは、受信専用の単位振動体１１ｂにつ
いても同様で、この単位振動体同士の間隔ｄｒがｄｒ≦
λあるいはｄｒ４１．２λの条件を満足していれば、（
ｈ−１）ｄｒの長さをもった圧電振動子で受信している
ときと同じようにその指向角等が略等しいものとなる。
いても同様で、この単位振動体同士の間隔ｄｒがｄｒ≦
λあるいはｄｒ４１．２λの条件を満足していれば、（
ｈ−１）ｄｒの長さをもった圧電振動子で受信している
ときと同じようにその指向角等が略等しいものとなる。
−
従って、上記の条件ｄｓ≦λ又はｄｓ≦１．２λ、ｄｒ
≦λ又はｄｒ≦１，２λの条件を満足するように、例え
ばｄｓＸｄｒともにλとしてこの条件を満足させ、送信
専用及び受信専用の単位振動体１１ａと１１ ｂとを交
互に配列して、その長さを（ｈ−１）ｄｓ、 （ｈ −
１）ｄｒで定まる所望の長さに設定すれば、その長さと
等しい連続した長さの１つの圧電振動子で得られる超音
波の音場と等価の合成音場を得ることができる。しかも
、この場合は、単位振動体１１がそれぞれ送信専用、受
信専用として独立した動作をするので、送信パルスの立
ち下がり特性に起因したリンギングにより、受信信号が
マスキングされることを防止でき、被検査体のデッドゾ
ーンを解消できる。又、この圧電振動子の駆動方法によ
れば、送信専用と受信専用との単位振動体に分けて並列
駆動させ、それぞれ独立した回路網とすることができる
ので、送受信側の回路と整合がとりやすく、その効率が
高められ、超音波探触子の感度上昇が望める。
≦λ又はｄｒ≦１，２λの条件を満足するように、例え
ばｄｓＸｄｒともにλとしてこの条件を満足させ、送信
専用及び受信専用の単位振動体１１ａと１１ ｂとを交
互に配列して、その長さを（ｈ−１）ｄｓ、 （ｈ −
１）ｄｒで定まる所望の長さに設定すれば、その長さと
等しい連続した長さの１つの圧電振動子で得られる超音
波の音場と等価の合成音場を得ることができる。しかも
、この場合は、単位振動体１１がそれぞれ送信専用、受
信専用として独立した動作をするので、送信パルスの立
ち下がり特性に起因したリンギングにより、受信信号が
マスキングされることを防止でき、被検査体のデッドゾ
ーンを解消できる。又、この圧電振動子の駆動方法によ
れば、送信専用と受信専用との単位振動体に分けて並列
駆動させ、それぞれ独立した回路網とすることができる
ので、送受信側の回路と整合がとりやすく、その効率が
高められ、超音波探触子の感度上昇が望める。
尚、上記実施例にては、単位振動体１１を送信及び受信
専用として交互に一列に並べて説明したが、′例えば第
５図（ａ）の側面図に示したように、この単位振動体を
更に分割して複数個のエレメント１４から構成し、複数
個のエレメント１４からなる送信及び受信専用の単位振
動体同士の間隔ｄｓ １及びｄｒｌをλ又は１２λ以内
としてもよい。又、このとき、第５図（ｂ）にその平面
図を示したように、単位振動体１１をモザイク状に分割
してもよく、その分割方法は任意なものである。
専用として交互に一列に並べて説明したが、′例えば第
５図（ａ）の側面図に示したように、この単位振動体を
更に分割して複数個のエレメント１４から構成し、複数
個のエレメント１４からなる送信及び受信専用の単位振
動体同士の間隔ｄｓ １及びｄｒｌをλ又は１２λ以内
としてもよい。又、このとき、第５図（ｂ）にその平面
図を示したように、単位振動体１１をモザイク状に分割
してもよく、その分割方法は任意なものである。
又、上記実施例にては、略正方形の圧電振動子を一つの
方向をこのみ切断してそれぞれを単位振動体１１とした
が、例えば第６図の平面図に示したように、２つの方向
に切断してマトリクス状に単位振動体１１を並べてもよ
く、更にこの単位振動体１工を前述のようにモザイク状
に分割してもよく、この分割法は本発明の主旨を逸脱し
ない範囲で適宜変更できるものである。
方向をこのみ切断してそれぞれを単位振動体１１とした
が、例えば第６図の平面図に示したように、２つの方向
に切断してマトリクス状に単位振動体１１を並べてもよ
く、更にこの単位振動体１工を前述のようにモザイク状
に分割してもよく、この分割法は本発明の主旨を逸脱し
ない範囲で適宜変更できるものである。
更に、上記実施例にては圧電振動子を厚みｔ方向に切断
して分割し、それぞれを単位振動体１１としたが、例え
ば第７図の断面図に示したように、圧電振動子に厚みｔ
の約７０％以上の切り込みを設けてそれぞれが独立した
圧電作用を呈するようにし、それぞれを単位振動体１１
あるいはエレメント１４としてもよいことはいうまでも
ない。
して分割し、それぞれを単位振動体１１としたが、例え
ば第７図の断面図に示したように、圧電振動子に厚みｔ
の約７０％以上の切り込みを設けてそれぞれが独立した
圧電作用を呈するようにし、それぞれを単位振動体１１
あるいはエレメント１４としてもよいことはいうまでも
ない。
以上、説明したように本発明は、圧電振動子を分割して
単位振動体とし、あるいはこの単位振動体をさらに分割
してエレメントとし、前記単位振動体を送信専用と受信
専用に分けて一列もしくは複数列に配列して、超音波の
送受波面側に設けられた伝搬通路体の超音波の波長λに
対して前記送信専用の単位振動体同士の間隔ｄｓ及び前
記受信専用の単位振動体同士の間隔ｄｒをそれぞれｄｓ
≦１．２λｄｒ≦１．２λとしたのでデッドゾーンがな
く被検査体を広範囲に探傷でき、さらに高感度の超音波
探触子を提供できる。
単位振動体とし、あるいはこの単位振動体をさらに分割
してエレメントとし、前記単位振動体を送信専用と受信
専用に分けて一列もしくは複数列に配列して、超音波の
送受波面側に設けられた伝搬通路体の超音波の波長λに
対して前記送信専用の単位振動体同士の間隔ｄｓ及び前
記受信専用の単位振動体同士の間隔ｄｒをそれぞれｄｓ
≦１．２λｄｒ≦１．２λとしたのでデッドゾーンがな
く被検査体を広範囲に探傷でき、さらに高感度の超音波
探触子を提供できる。
第１図は従来の斜角探触子の使用状態を示す断面図、第
２図（ａ）は圧電振動子の平面図、第２図ら）は同断面
図である。 第３図（ａ）は本発明の超音波探触子に使用される圧電
振動子の平面図、第３図６）は同図（ａ）のｘ −ｘ’
断面図、第３図（ｃ）は同図（ａ）の側面図である。第
４図は本発明の超音波探触子に使用される圧電振動子の
結、線図である。 第５図（ａ）・（ｂ）、第６図、第７図は本発明の超音
波探触子に使用される圧電振動子の他の実施例図である
。 １０・・・圧電振動子、１１・・・単位振動体、１１．
ａ・・・送信専用の単位振動体、Ｉｌｂ・・・受信専用
の単位振動体、１２・・・駆動電極、１３・・・折り返
し電極、１４ エレメント。 第１図 し６．」
２図（ａ）は圧電振動子の平面図、第２図ら）は同断面
図である。 第３図（ａ）は本発明の超音波探触子に使用される圧電
振動子の平面図、第３図６）は同図（ａ）のｘ −ｘ’
断面図、第３図（ｃ）は同図（ａ）の側面図である。第
４図は本発明の超音波探触子に使用される圧電振動子の
結、線図である。 第５図（ａ）・（ｂ）、第６図、第７図は本発明の超音
波探触子に使用される圧電振動子の他の実施例図である
。 １０・・・圧電振動子、１１・・・単位振動体、１１．
ａ・・・送信専用の単位振動体、Ｉｌｂ・・・受信専用
の単位振動体、１２・・・駆動電極、１３・・・折り返
し電極、１４ エレメント。 第１図 し６．」
Claims (1)
- 送信専用と受信専用の単位振動体を１列もしくは複数列
に配列し、前記送信専用の単位振動体同士の間隔ｄｓ及
び受信ｉ用の単位振動体同士の間隔ｄｒを超音波の送受
波面側に設けられた伝搬通路体の超音波の波長λに対し
ｄｓ−ｄｒともに１．２λ以内にしたことを特徴とする
超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59115574A JPS60260847A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59115574A JPS60260847A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | 超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60260847A true JPS60260847A (ja) | 1985-12-24 |
| JPH0349389B2 JPH0349389B2 (ja) | 1991-07-29 |
Family
ID=14665936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59115574A Granted JPS60260847A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60260847A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004333497A (ja) * | 2003-04-30 | 2004-11-25 | General Electric Co <Ge> | 超音波検査方法 |
| JP2007517207A (ja) * | 2003-12-29 | 2007-06-28 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 交差式の送信および受信素子を有する超音波流れセンサ |
| JP2010038908A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-02-18 | Shimizu Corp | 超音波によるコンクリート表面ひび割れの深さ測定装置及び測定方法 |
| KR101004123B1 (ko) * | 2002-10-31 | 2010-12-27 | 히타치 지이 뉴클리어 에너지 가부시키가이샤 | 초음파의 송수신 어레이센서 및 초음파 탐상장치와 초음파탐상방법 |
| JP2019169920A (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | コニカミノルタ株式会社 | 超音波プローブ及び超音波診断装置 |
| WO2022239265A1 (ja) * | 2021-05-11 | 2022-11-17 | ヤマハファインテック株式会社 | 超音波検査装置 |
-
1984
- 1984-06-07 JP JP59115574A patent/JPS60260847A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101004123B1 (ko) * | 2002-10-31 | 2010-12-27 | 히타치 지이 뉴클리어 에너지 가부시키가이샤 | 초음파의 송수신 어레이센서 및 초음파 탐상장치와 초음파탐상방법 |
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| WO2022239265A1 (ja) * | 2021-05-11 | 2022-11-17 | ヤマハファインテック株式会社 | 超音波検査装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0349389B2 (ja) | 1991-07-29 |
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