JPS61107154A - 超音波トランスジユ−サ - Google Patents
超音波トランスジユ−サInfo
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- JPS61107154A JPS61107154A JP22925684A JP22925684A JPS61107154A JP S61107154 A JPS61107154 A JP S61107154A JP 22925684 A JP22925684 A JP 22925684A JP 22925684 A JP22925684 A JP 22925684A JP S61107154 A JPS61107154 A JP S61107154A
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- transducer
- divided
- piping
- ultrasonic transducer
- excitation
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- 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
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、超音波探傷試験（ＵＴ）に用いる非接触電磁
型超音波トランスジューサに関する。
型超音波トランスジューサに関する。
従来、非接触電磁型超音波トランスジューサとしては、
第３図に示す如きＥＭＡＴ （Ｅ １ｅｃｔｒ。
第３図に示す如きＥＭＡＴ （Ｅ １ｅｃｔｒ。
Ｍａｇｎｅｔｉｃ ＡＣＯＩＩＳｔｉＣＴｒａｎＳｄｌ
ｌＣｅｒ ンがある。図中３１（３１ａ、〜、３１ｅ）
は永久磁石でありこれらは互いに逆方向に磁化されてい
る。３２（３２ａ、〜、３２ｄ）は高透磁率ヨークであ
り永久磁石３１間にそれぞれ配置されている。３３（３
３ａ、〜、３３ｄ）はミアンダ−ラインと称されるジグ
ザク状線路導体（第４図にその形状を示す）であり、絶
縁層３４上に接着されている。
ｌＣｅｒ ンがある。図中３１（３１ａ、〜、３１ｅ）
は永久磁石でありこれらは互いに逆方向に磁化されてい
る。３２（３２ａ、〜、３２ｄ）は高透磁率ヨークであ
り永久磁石３１間にそれぞれ配置されている。３３（３
３ａ、〜、３３ｄ）はミアンダ−ラインと称されるジグ
ザク状線路導体（第４図にその形状を示す）であり、絶
縁層３４上に接着されている。
３５は被検査材料である。
このＥＭＡＴにおいては、永久磁石３１から出た磁力線
３６ （３６ａ、〜、３６ｅ）は高透磁率ヨーク３２を
経て被検査材料３５の表面に至り、該表面ではこれと垂
直な磁界３７（３７ａ、〜。
３６ （３６ａ、〜、３６ｅ）は高透磁率ヨーク３２を
経て被検査材料３５の表面に至り、該表面ではこれと垂
直な磁界３７（３７ａ、〜。
３７ｄ）が得られる。次に、ミアンダ−ライン３３に高
周波電流を流すと、図中３８ （３８ａ。
周波電流を流すと、図中３８ （３８ａ。
〜、３８ｄ）に示す向きに電流が流れるので、それと対
向する被検査材料３５の表面には高周波渦電流３９ （
３９ａ、 〜、３９ｄ）が誘導される。
向する被検査材料３５の表面には高周波渦電流３９ （
３９ａ、 〜、３９ｄ）が誘導される。
この誘導渦電流３９とバイアス磁界３７との相互作用に
より、被検査材料３５の表面と平行な方向にローレンツ
力４０ （４０ａ、 〜、４０ｄ）が発生し、これが垂
直に伝搬する横波の超音波４１（４１ａ、４１ｂ）の音
源となる。このローレンツ力４０は被検査材料３５の表
面に平行で且つ互いに逆位相となる。その結果、励振さ
れる超音波４１は横波で且つ斜めに伝搬するモードとな
る。
より、被検査材料３５の表面と平行な方向にローレンツ
力４０ （４０ａ、 〜、４０ｄ）が発生し、これが垂
直に伝搬する横波の超音波４１（４１ａ、４１ｂ）の音
源となる。このローレンツ力４０は被検査材料３５の表
面に平行で且つ互いに逆位相となる。その結果、励振さ
れる超音波４１は横波で且つ斜めに伝搬するモードとな
る。
この場合、超音波４１の伝搬方向をθ（ｄｅａ）とする
とθは次の０式で与えられる。
とθは次の０式で与えられる。
θ−５ｉｎ ” （Ｖｓ ／ Ｐ ｆ ） ・・
・・・・■但し、Ｖｓ［ｍ／Ｓ］は被検査材料の横波速
度、Ｐ ［ｍ］はミアンダ−ライン３３の間隔、ｆ［）
−１２１は送信電流の周波数である。０式からも判るよ
うに、超音波４１の伝搬方向θは、周波数を変えること
により容易に制御できる。
・・・・■但し、Ｖｓ［ｍ／Ｓ］は被検査材料の横波速
度、Ｐ ［ｍ］はミアンダ−ライン３３の間隔、ｆ［）
−１２１は送信電流の周波数である。０式からも判るよ
うに、超音波４１の伝搬方向θは、周波数を変えること
により容易に制御できる。
ここで、ミアンダ−ライン３３の数が増して、被検査材
料３５の表面に生じる音源が増す程超音波ビームは干渉
し合って、全体としては整った斜角ビームが得られる。
料３５の表面に生じる音源が増す程超音波ビームは干渉
し合って、全体としては整った斜角ビームが得られる。
ミアンダ−ライン３３の下部の被検査材料３５中に生じ
るローレンツ力４０は被検査材料３５中の直流磁界とミ
アンダ−ライン３３に流れる高周波電流の積に比例する
。このため、被検査材料３５と高透磁率ヨーク３２との
ギャップが小さい程強い磁界強度が得られるので、なる
べ（上記ギャップは小さいことが望まれる。
るローレンツ力４０は被検査材料３５中の直流磁界とミ
アンダ−ライン３３に流れる高周波電流の積に比例する
。このため、被検査材料３５と高透磁率ヨーク３２との
ギャップが小さい程強い磁界強度が得られるので、なる
べ（上記ギャップは小さいことが望まれる。
また、整った斜角ビームのを得るには、ミアンダ−ライ
ン３３下でのローレンツ力４０が一定であることが必要
である。それ故に、高透磁率ヨーク３２と被検査材料３
５との間のギャップも一定であることが必要となる。
ン３３下でのローレンツ力４０が一定であることが必要
である。それ故に、高透磁率ヨーク３２と被検査材料３
５との間のギャップも一定であることが必要となる。
ところが、実際の超音波探傷にあっては、被検査材料と
しては、平板よりも配管の方が多い。第５図は直径りの
配管に、長さ２Ｗのトランスジューサを配置した概念図
である。この場合、トランスジューサの中心部と縁との
ギャップの差Ｘは次式で与えられる。
しては、平板よりも配管の方が多い。第５図は直径りの
配管に、長さ２Ｗのトランスジューサを配置した概念図
である。この場合、トランスジューサの中心部と縁との
ギャップの差Ｘは次式で与えられる。
これらの式から、直径りが小さくなるに伴いギャップの
差Ｘが大きくなることが判る。このため、トランスジュ
ーサ中心部のギャップは小さいが、緑でのギャップが大
きくなるために、被検査配管とトランスジューサ間のギ
ャップは一様にならな（なる。特に、直径りが小さい小
配管において、ギャップの一様性が著しく崩れる。
差Ｘが大きくなることが判る。このため、トランスジュ
ーサ中心部のギャップは小さいが、緑でのギャップが大
きくなるために、被検査配管とトランスジューサ間のギ
ャップは一様にならな（なる。特に、直径りが小さい小
配管において、ギャップの一様性が著しく崩れる。
上記のように、ギャップが一様でない場合に生じる問題
点を以下に述べる。第３図において、被検査材料３５内
に生じるローレンツ力４０の強さは、磁石３１が被検査
材料３５内に作る磁場Ｂと第４図に示すミアンダ−ライ
ン３３に流れる電流が同じく被検査材料３５内に作る誘
導渦電流ｉとの積に比例する。ここで、Ｂは高透磁率ヨ
ーク３２と被検査材料３５との距離に略反比例する。ま
た、誘導渦電流ｉもミアンダ−ライン３３と被検査材料
３５との距離に反比例する。このため、トランスジュー
サと被検査材料３５とのギャップが大きいところでは、
発生するローレンツ力４ｏが小さくなる。本来窓められ
た角度でビームを発生する斜角用のトランスジューサに
あっては、ミアンダ−ライン３３のピッチが多数あるこ
と、且つ各ミアンダ−ライン３３下でのローレンツ力４
０が一様に分布する場合に、理想的な斜角の超音波ビー
ムが得られる。
点を以下に述べる。第３図において、被検査材料３５内
に生じるローレンツ力４０の強さは、磁石３１が被検査
材料３５内に作る磁場Ｂと第４図に示すミアンダ−ライ
ン３３に流れる電流が同じく被検査材料３５内に作る誘
導渦電流ｉとの積に比例する。ここで、Ｂは高透磁率ヨ
ーク３２と被検査材料３５との距離に略反比例する。ま
た、誘導渦電流ｉもミアンダ−ライン３３と被検査材料
３５との距離に反比例する。このため、トランスジュー
サと被検査材料３５とのギャップが大きいところでは、
発生するローレンツ力４ｏが小さくなる。本来窓められ
た角度でビームを発生する斜角用のトランスジューサに
あっては、ミアンダ−ライン３３のピッチが多数あるこ
と、且つ各ミアンダ−ライン３３下でのローレンツ力４
０が一様に分布する場合に、理想的な斜角の超音波ビー
ムが得られる。
前述の如く、ローレンツ力が一様でない場合には、ビー
ムが１本に合成されず、且つビームの向く角度もづれる
。特に、ビームが１本に合成されないと、超音波ビーム
の反射面も一定のスポット点にならないため、探傷作業
時においては、欠陥の位置を精度良く決定できなくなる
。
ムが１本に合成されず、且つビームの向く角度もづれる
。特に、ビームが１本に合成されないと、超音波ビーム
の反射面も一定のスポット点にならないため、探傷作業
時においては、欠陥の位置を精度良く決定できなくなる
。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、配管における探信にあっても配管とト
ランスジューサとのギャップを一定に保つことができ、
理想的な斜角超音波ビームを得ることのできる超音波ト
ランスジューサを提供することにある。
とするところは、配管における探信にあっても配管とト
ランスジューサとのギャップを一定に保つことができ、
理想的な斜角超音波ビームを得ることのできる超音波ト
ランスジューサを提供することにある。
本発明は、配管とトランスジューサとのギャップを一様
にするため、トランスジューサの表面が配管表面に密着
するように、トランスジューサを小片の要素に分割して
これをつなぎ合わせて自在に曲がるようにしたものであ
る。
にするため、トランスジューサの表面が配管表面に密着
するように、トランスジューサを小片の要素に分割して
これをつなぎ合わせて自在に曲がるようにしたものであ
る。
即ち本発明は、厚み方向に着磁された複数の同一形状の
平板永久磁石と該磁石と同一面形状の複数の磁性材から
なり、これらをその厚み方向に且つ隣接する磁石の同極
が合い対向するよう交互に積層してなる励磁部と、前記
磁石と同一ピッチのジグザグ状の形状を有し上記励磁部
の一側面に電気絶縁層を介して取着された電気導体片と
を具備してなるＮ離型超音波トランスジューサにおいて
、任意複数箇所の磁性体を分割構造にして前記励磁部を
複数個に分割し、該分割された各励磁部を前記絶縁層の
面で変形自在な接続材により接続するようにしたもので
ある。
平板永久磁石と該磁石と同一面形状の複数の磁性材から
なり、これらをその厚み方向に且つ隣接する磁石の同極
が合い対向するよう交互に積層してなる励磁部と、前記
磁石と同一ピッチのジグザグ状の形状を有し上記励磁部
の一側面に電気絶縁層を介して取着された電気導体片と
を具備してなるＮ離型超音波トランスジューサにおいて
、任意複数箇所の磁性体を分割構造にして前記励磁部を
複数個に分割し、該分割された各励磁部を前記絶縁層の
面で変形自在な接続材により接続するようにしたもので
ある。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第１図は本発明の一実施例に係わる超音波トランスジュ
ーサを示す概略構成図である。図中１１（１１ａ、〜、
１１ｆ）は厚み方向に着磁された永久磁石であり、これ
らの磁石１１は高透磁率ヨーク１２（１２，〜、１２ｅ
）と交互に積層され、且つ磁石１１の近接するものの同
極は相対向するものとなっている。上記磁石１１及び高
透磁率ヨーク１２からなる励磁部の下面には、電気絶縁
層１４を介してミアンダ−ライン１３（１３ａ、〜。
ーサを示す概略構成図である。図中１１（１１ａ、〜、
１１ｆ）は厚み方向に着磁された永久磁石であり、これ
らの磁石１１は高透磁率ヨーク１２（１２，〜、１２ｅ
）と交互に積層され、且つ磁石１１の近接するものの同
極は相対向するものとなっている。上記磁石１１及び高
透磁率ヨーク１２からなる励磁部の下面には、電気絶縁
層１４を介してミアンダ−ライン１３（１３ａ、〜。
１３ｅ）が取着されている。
ここまでの基本構成は従来と同様であり、本実施例がこ
れと異なる点は、複数のヨーク１２の一部を分割構造と
し、励磁部を分割したことにある。
れと異なる点は、複数のヨーク１２の一部を分割構造と
し、励磁部を分割したことにある。
即ち、前記高透磁率ヨーク１２のうち、ヨーク１２ｂ、
１２（ｊは２つに分割されており、これにより励磁部も
複数の小片要素に分割されてる。上記小片要素は、布や
軟ビニール等からなる接続部材２５ （２５ａ、２５ｂ
）によりその下面側を接続されている。そして、励磁部
の小片要素は、接続部材２５の変形により回動可能なも
のとなっている。また、ミアンダ−ライン１３の上記ヨ
ーク１２ａ、１２ｂに対応する部分１３ｂ、１３ｄは第
２図に示す如く２つに分割されている。さらに、ミアン
ダ−ライン１３は接続線により直列に接続されるものと
なっている。なお、第１図中２６（２６ａ、 〜、２６
ｆ）は、絶縁層１３の下面に取付けられたローラであり
、これらのＯ−ラ２６は被検査材料と当接するものとな
っている。
１２（ｊは２つに分割されており、これにより励磁部も
複数の小片要素に分割されてる。上記小片要素は、布や
軟ビニール等からなる接続部材２５ （２５ａ、２５ｂ
）によりその下面側を接続されている。そして、励磁部
の小片要素は、接続部材２５の変形により回動可能なも
のとなっている。また、ミアンダ−ライン１３の上記ヨ
ーク１２ａ、１２ｂに対応する部分１３ｂ、１３ｄは第
２図に示す如く２つに分割されている。さらに、ミアン
ダ−ライン１３は接続線により直列に接続されるものと
なっている。なお、第１図中２６（２６ａ、 〜、２６
ｆ）は、絶縁層１３の下面に取付けられたローラであり
、これらのＯ−ラ２６は被検査材料と当接するものとな
っている。
このような構成であれば、永久磁石１１及び高透磁率ヨ
ーク１２からなる励磁部が小片要素毎に曲がることが可
能となり、特に小片要素毎の対向面は磁石として同極が
存在するので、相反発する力が生じる。この力により、
励磁部は全体として自然に曲がる。この状態で、特に炭
素鋼等の配管にこれを置くと、励磁部表面と配管表面と
はヨーク１２を通る磁束があるので吸引し、且つ小片要
素間は反発するので、励磁部の下面側は自然に配管表面
に密着する。この場合、ローラ２６が配管表面に当接す
ることになり、励磁部と配管表面との間のギャップが一
定に保たれ、且つ配管表面を励磁部が滑ることが可能と
なる。
ーク１２からなる励磁部が小片要素毎に曲がることが可
能となり、特に小片要素毎の対向面は磁石として同極が
存在するので、相反発する力が生じる。この力により、
励磁部は全体として自然に曲がる。この状態で、特に炭
素鋼等の配管にこれを置くと、励磁部表面と配管表面と
はヨーク１２を通る磁束があるので吸引し、且つ小片要
素間は反発するので、励磁部の下面側は自然に配管表面
に密着する。この場合、ローラ２６が配管表面に当接す
ることになり、励磁部と配管表面との間のギャップが一
定に保たれ、且つ配管表面を励磁部が滑ることが可能と
なる。
かくして本実施例によれば、配管の直径が変化しても配
管と励磁部とのギャップが変化することがなくなる。こ
のため、配管の直径が変ってもギャップは一定に保たれ
るので、配管表面の磁場強度は一様となり、ミアンダ−
ラインの下で生じるローレンツ力も一様となる。その結
果、配管においても理想的な斜角超音波ビームを発生す
ることができる。従って、超音波探傷における探傷精度
の向上をはかり得る。
管と励磁部とのギャップが変化することがなくなる。こ
のため、配管の直径が変ってもギャップは一定に保たれ
るので、配管表面の磁場強度は一様となり、ミアンダ−
ラインの下で生じるローレンツ力も一様となる。その結
果、配管においても理想的な斜角超音波ビームを発生す
ることができる。従って、超音波探傷における探傷精度
の向上をはかり得る。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記接続部材は、布やビニール等に何等限
定されるものではなく、可撓性を有する絶縁材料であれ
ばよい。また、前記永久磁石や磁性材料の大きさ及び個
数等の条件は、使用に応じて適宜室めればよい。さらに
、励磁部の分割個数も適宜変更可能であるのは、勿論の
ことである。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
、種々変形して実施することができる。
い。例えば、前記接続部材は、布やビニール等に何等限
定されるものではなく、可撓性を有する絶縁材料であれ
ばよい。また、前記永久磁石や磁性材料の大きさ及び個
数等の条件は、使用に応じて適宜室めればよい。さらに
、励磁部の分割個数も適宜変更可能であるのは、勿論の
ことである。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
、種々変形して実施することができる。
以上詳述したように本発明によれば、永久磁石及び磁性
材料からなる励磁部を複数に分割しているので、配管等
の超音波探傷においても、配管と励磁部とのギャップを
一定に保持することができる。このため、理想的な斜角
ビームを得ることができ、探傷精度の大幅な向上をはか
り得る。
材料からなる励磁部を複数に分割しているので、配管等
の超音波探傷においても、配管と励磁部とのギャップを
一定に保持することができる。このため、理想的な斜角
ビームを得ることができ、探傷精度の大幅な向上をはか
り得る。
第１図は本発明の一実施例に係わる超音波トランスジュ
ーサを示す概略構成図、第２図は上記トランスジューサ
の要部構成を示す模式図、第３図乃至第５図はそれぞれ
従来の問題点を説明するためのもので第３図は従来の超
音波トランスジューサを示す概略構成図、第４図はその
要部構成を示す模式図、第５図は配管とトランスジュー
サとのギャップの関係を示す模式図である。 １１ （１１ａ、 〜、１１ｆ）−永久磁石、１２（１
２ａ、〜、１２ｅ）・・・高透磁率ヨーク、１３（１３
ａ、〜、１３ｅ）・・・ミアンダ−ライン（Ｎ気導体片
）、１４・・・絶縁層、２５ （２５ａ、２５ｂ）・・
・接続部材、２６ （２６ａ、 〜、２６ｆ）・・・ロ
ーラ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図
ーサを示す概略構成図、第２図は上記トランスジューサ
の要部構成を示す模式図、第３図乃至第５図はそれぞれ
従来の問題点を説明するためのもので第３図は従来の超
音波トランスジューサを示す概略構成図、第４図はその
要部構成を示す模式図、第５図は配管とトランスジュー
サとのギャップの関係を示す模式図である。 １１ （１１ａ、 〜、１１ｆ）−永久磁石、１２（１
２ａ、〜、１２ｅ）・・・高透磁率ヨーク、１３（１３
ａ、〜、１３ｅ）・・・ミアンダ−ライン（Ｎ気導体片
）、１４・・・絶縁層、２５ （２５ａ、２５ｂ）・・
・接続部材、２６ （２６ａ、 〜、２６ｆ）・・・ロ
ーラ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図
Claims (3)
- （１）厚み方向に着磁された複数の同一形状の平板永久
磁石と該磁石と同一面形状の複数の磁性材からなり、こ
れらをその厚み方向に且つ隣接する磁石の同極が相対向
するよう交互に積層してなる励磁部と、前記磁石と同一
ピッチのジグザグ状の形状を有し上記励磁部の一側面に
電気絶縁層を介して取着された電気導体片とを具備して
なる電磁型超音波トランスジューサにおいて、任意複数
箇所の磁性体を分割構造にして前記励磁部を複数個に分
割し、該分割された各励磁部を前記絶縁層の面で変形自
在な接続材により接続したことを特徴とする超音波トラ
ンスジューサ。 - （２）前記接続材は、変形自在な布或いはビニールから
なるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の超音波トランスジューサ。 - （３）前記励磁部の一側面に、被検査材料と当接するロ
ーラを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の超音波トランスジューサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22925684A JPS61107154A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | 超音波トランスジユ−サ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22925684A JPS61107154A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | 超音波トランスジユ−サ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61107154A true JPS61107154A (ja) | 1986-05-26 |
Family
ID=16889257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22925684A Pending JPS61107154A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | 超音波トランスジユ−サ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61107154A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4948930A (en) * | 1988-04-26 | 1990-08-14 | Ab Volvo | Length-adjusting device on a switch |
| FR2647904A2 (fr) * | 1989-02-02 | 1990-12-07 | Aerospatiale | Tete de controle par ultrasons |
| US6920792B2 (en) * | 2003-05-05 | 2005-07-26 | John H. Flora | Transducer guided wave electromagnetic acoustic |
| EP1774310A2 (en) * | 2004-07-23 | 2007-04-18 | Electric Power Research Institute, Inc | Flexible electromagnetic acoustic transducer sensor |
| JP2014102157A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Toshiba Corp | 電磁超音波発振子、材料劣化診断装置、及び材料劣化診断方法 |
| US11185306B2 (en) | 2018-01-31 | 2021-11-30 | Samsung Medison Co., Ltd. | Ultrasound probe |
-
1984
- 1984-10-31 JP JP22925684A patent/JPS61107154A/ja active Pending
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