JPS6110204Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は超音波探傷装置や超音波診断装置など
に使用される超音波探触子に関するものである。

従来の技術 超音波探傷装置および超音波診断装置において
は１〜10MHz程度の超音波のパルスを被検物体に
放射し、このときに被検物体内の異常部位から得
られる反射パルスを受信する。これらの装置の感
覚器官に該当する重要な役割をはたすものが超音
波探触子である。この超音波探触子は電気信号を
超音波に、また超音波を電気信号に変換するため
の超音波振動子と、超音波振動子の共振を吸収し
て、短いパルスを送受するために設けられている
裏面負荷と超音波振動子の放射面と、被検物体と
の間の音響的な整合をはかるためのマツチング層
からなつている。超音波振動子に設けられている
裏面負荷としては従来、ベークライトやタングス
テンにエポキシ樹脂を混合させたものなどが使用
されている。

考案が解決しようとする問題点 これら装置の超音波パルスの周波数は一般的に
は１〜10MHzのものが使用され、この超音波パル
スの周波数が低くなればなる程裏面負荷での音波
吸収が小さくなり、よつて裏面負荷での超音波パ
ルスの吸収が完全に行なわれる。裏面負荷中を伝
搬したパルスは裏面負荷の端面で反射し、それが
超音波振動子に伝わつて本来の被検物体中におけ
る異常部位からの反射パルスに混合して誤まつた
探傷、診断を行なう問題があつた。そのため、従
来から裏面負荷端部に凹凸状を設けて音波を乱
し、端部からの反射の影響を抑える方法や、タン
グステン及びエポキシ樹脂からなる裏面負荷材の
中へ適当な散乱材を混入し、減衰効果を高める方
法がとられていた。

しかしながら端部に凹凸を設ける方法では、裏
面負荷中を伝搬する音波の進行波のみが端面の凹
凸部で散乱されるだけでその減衰効果が小さく特
に周波数が低くなるほど大きな減衰は望めなかつ
た。また裏面負荷材に散乱材を混入する方法では
この散乱材混入により裏面負荷材の音響インピー
ダンス変化が発生し、超音波振動子の特性バラツ
キの原因となつていた。

本考案はこのような従来の問題点を解決するも
ので、裏面負荷材の音響インピーダンス値のバラ
ツキ及びこれに伴う感度のバラツキを発生するこ
となく、優れた音波減衰効果を有する超音波探触
子の提供を目的とするものである。

問題点を解決するための手段 本考案は上記目的を達成するもので、その技術
的な手段は、超音波振動板を挾んで相対向して設
けられた第１及び第２の電極と、第１の電極上に
配されたマツチング層と、第２の電極上に配され
た裏面負荷とを備え、前記第２の電極から離隔し
て、前記裏面負荷内または端面に、使用される超
音波の波長より大きい径の微小物質で形成された
音波散乱層を層状に設けたことを特徴とする超音
波探触子である。

作 用 本考案は上記のように、超音波振動板の電極か
ら離して、裏面負荷内または端面に音波散乱層を
層状に形成しているので、裏面負荷の音響インピ
ーダンスを変化させることなく、裏面負荷内を伝
搬してきた不要な超音波パルスが、被検体からの
反射パルスに混入することを防止することができ
る。

実施例 以下に本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は本考案の一実施例における超音波振動
子を示す断面図である。

図において、１は両面に電極６を有する圧電材
料よりなる超音波振動板、２は裏面負荷で、たと
えばエポキシ樹脂にタングステン粉末を混合した
もので作られる。裏面負荷２中には微小物質によ
る音波散乱層３が超音波振動板１の電極面から離
れたところに形成される。微小物質としては超音
波を反射させ、その反射された超音波が隣の微小
物質で再び反射し、次々と反射を繰り返しながら
散乱及び減衰効果を高めさせるために、使用され
る超音波の波長より大きめなもので、球形または
それに近い形状のもの、たとえば砂が使用され、
これを単独で、あるいは裏面負荷２と混合して層
状とする。４は被検体との整合をとるためのマツ
チング層、５はケースである。

次に本実施例の動作を説明する。

発振器（図示せず）により得られた電力パルス
を超音波振動板１の電極６に加えると超音波パル
スが発生する。このパルスはマツチング層４を経
て被検体へ放射されるが、一部は裏面負荷２中へ
放射され伝搬される。裏面負荷２中へ伝搬した超
音波パルスはまず層状に設けられた音波散乱層３
に衝突し散乱を受け、さらに音波散乱層３を通過
した音波は裏面負荷端部で反射され再び音波散乱
層３にて乱され往復の散乱減衰作用を受ける。し
たがつて、裏面負荷２へ放射された超音波パルス
はこの往復の散乱のために、従来の端面凹凸部で
の散乱に比べて大幅に減衰し、再び超音波振動板
１へ戻ることがなくなり、被検体中の異常部位か
らの正規の反射パルスに影響を与えることがな
い。

また裏面負荷材の音響インピーダンスの大小は
探触子の感度、ダンピング特性と関連し、音響イ
ンピーダンスが大きくなると、ダンピング特性は
向上するが一方感度は低下する方向にあり、一般
に所望の探触子性能に対応した音響インピーダン
ス値が選択される。本実施例では音波散乱層３を
超音波振動板１の電極から離れたところに層状に
設けているため、裏面負荷による感度、ダンピン
グ特性に大きな影響を与える超音波振動板１の電
極に接する裏面負荷の音響インピーダンス値を一
定に保つたまま音波減衰効果を持たせることがで
き、音警インピーダンス値のバラツキ及びこれに
伴う感度のバラツキは発生しない。

このように本実施例では、裏面負荷の音響イン
ピーダンスや感度のバラツキを発生させることな
く、従来のように裏面負荷端部に複雑な形状加工
を施さずに、裏面負荷中の不要音波を大幅に減衰
させることができ、裏面負荷として有益なもので
ある。

第２図、第３図は本考案の他の実施例における
超音波振動子の断面側面図を示すもので、第２図
は音波散乱層３を裏面負荷２の上端部に形成した
実施例を示し、第３図は音波散乱層３を裏面負荷
２の上端部に形成しその厚さを厚くした実施例を
示すものである。

いずれの場合においても、裏面負荷中を伝搬す
る不要音波は、まず層状の音波散乱層３で散乱さ
れ、音波散乱層３を通過しても裏面負荷端部で反
射され再び散乱されるために大幅な散乱減衰がは
かれる。

考案の効果 以上要するに本考案は、超音波探触子の裏面負
荷内またはその端面に音波散乱層を、超音波振動
板の電極から離隔した位置に層状に形成し、裏面
負荷内を伝搬してきた不要な超音波パルスを層状
音波散乱層で往復の散乱減衰させて超音波振動子
への帰還を防止するようにしたもので、音響イン
ピーダンスによる特性のバラツキを抑え、かつ散
乱効果を高めた裏面負荷材により被検体からの反
射パルスに与える悪影響をなくして探傷が診断の
誤りを解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例における超音波振動
子を示す断面側面図、第２図および第３図はそれ
ぞれ本考案の他の実施例における超音波探触子を
示す断面側面図である。 １……超音波振動板、２……裏面負荷、３……
音波散乱層、４……マツチング層、５……ケー
ス、６……電極。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 超音波振動板を挟んで相対向して設けられた第
   １及び第２の電極と、第１の電極上に配されたマ
   ツチング層と、第２の電極上に配された裏面負荷
   とを備え、前記第２の電極から離隔して、前記裏
   面負荷内または端面に、使用される超音波の波長
   より大きい径の微小物質で形成された音波散乱層
   を層状に設けたことを特徴とする超音波探触子。