JPS61292550A - アレイ形超音波探触子 - Google Patents
アレイ形超音波探触子Info
- Publication number
- JPS61292550A JPS61292550A JP60133981A JP13398185A JPS61292550A JP S61292550 A JPS61292550 A JP S61292550A JP 60133981 A JP60133981 A JP 60133981A JP 13398185 A JP13398185 A JP 13398185A JP S61292550 A JPS61292550 A JP S61292550A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- concave
- thickness
- ultrasonic
- rectangular
- Prior art date
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- Pending
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Transducers For 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】
〔発明の技術分野〕
この発明はアレイ形超音波探触子に関する。
超音波探傷に使用する超音波探触子の重要な特性として
分解能がある。この分解能には距離分解能即ち超音波の
進行方向の分解能と、方位分解能即ち超音波の進行方向
と直角方向の分解能に大別される。超音波探触子の分解
能はそれらを構成する主な三つの要素、即ち圧電セラミ
ックなどの圧電材料からなる超音波を放射するための振
動子と、その背面から放射される超音波を吸収し、かつ
振動子（ＤＱｍを抑圧するためのバッキング材、又超音
波の放射面には直接法では被検体、水浸法では水との音
響マツチングをとるために設けるマツチング層などに依
る所が大きい。一般に振動子材料として使用される圧電
セラミック材料は、音響インピーダンスが３０〜３５Ｘ
１０に９／−・Ｓと比較的大きく、広帯域化、即ちＱｍ
の抑圧にはその音響インピーダンスの０．５〜０．８倍
程度の音響インピーダンスが必要であり、更に超音波の
吸収にも優れていなければならない。この二つの要求を
満足するバッキング材として、樹脂と金属粉末を混合成
形した複合材料などが考えられるが、その要求を満たす
材料の実現は容易ではない。
分解能がある。この分解能には距離分解能即ち超音波の
進行方向の分解能と、方位分解能即ち超音波の進行方向
と直角方向の分解能に大別される。超音波探触子の分解
能はそれらを構成する主な三つの要素、即ち圧電セラミ
ックなどの圧電材料からなる超音波を放射するための振
動子と、その背面から放射される超音波を吸収し、かつ
振動子（ＤＱｍを抑圧するためのバッキング材、又超音
波の放射面には直接法では被検体、水浸法では水との音
響マツチングをとるために設けるマツチング層などに依
る所が大きい。一般に振動子材料として使用される圧電
セラミック材料は、音響インピーダンスが３０〜３５Ｘ
１０に９／−・Ｓと比較的大きく、広帯域化、即ちＱｍ
の抑圧にはその音響インピーダンスの０．５〜０．８倍
程度の音響インピーダンスが必要であり、更に超音波の
吸収にも優れていなければならない。この二つの要求を
満足するバッキング材として、樹脂と金属粉末を混合成
形した複合材料などが考えられるが、その要求を満たす
材料の実現は容易ではない。
一方、方位分解能は振動子の超音波放射面にレンズを設
ける方法や、振動子に曲率をもたせて超音波ビームを集
束する方法により、高分解能化が可能である。レンズを
設ける方法としては、レンズをあらかじめ成形し、接着
する方法や、振動子面に樹脂などを注型し、硬化した後
、凹面に研摩する方法があるが、均一な接着が困難で、
レンズが変形し、集魚にばらつきが生じる。又、後者の
方法では研摩加工に高精度な加工が要求され、特にアレ
イ探触子においてはレンズの曲率と厚みのばらつきが問
題となる。更にバッキング材との接着には振動子の背面
と同等の曲率を有する凹面加工が必要であり、均一に薄
い接着層が得られ難い。
ける方法や、振動子に曲率をもたせて超音波ビームを集
束する方法により、高分解能化が可能である。レンズを
設ける方法としては、レンズをあらかじめ成形し、接着
する方法や、振動子面に樹脂などを注型し、硬化した後
、凹面に研摩する方法があるが、均一な接着が困難で、
レンズが変形し、集魚にばらつきが生じる。又、後者の
方法では研摩加工に高精度な加工が要求され、特にアレ
イ探触子においてはレンズの曲率と厚みのばらつきが問
題となる。更にバッキング材との接着には振動子の背面
と同等の曲率を有する凹面加工が必要であり、均一に薄
い接着層が得られ難い。
この発明は高い距離分解能と方位分解能を有するアレイ
形超音波探触子を提供することを目的とする。
形超音波探触子を提供することを目的とする。
一般にアレイ探触子を構成する矩形状振動子は平面、あ
るいは超音波ビームを集束するために凹面振動子とした
場合でも、振動子の厚みは一定であり、よって放射され
る超音波の周波数もほぼ一定である。
るいは超音波ビームを集束するために凹面振動子とした
場合でも、振動子の厚みは一定であり、よって放射され
る超音波の周波数もほぼ一定である。
本発明は、振動子の前面即ち超音波の放射面が凹面で、
又背面が平面からなる複数の矩形状振動子から構成され
たアレイ探触子で、振動子の厚みに対応した周波数の超
音波が放射されるので、広帯域特性を有することから高
い距離分解能を有し、又振動子の超音波放射面が凹面と
なっていることから超音波ビームを集束し高い方位分解
能が実現できる。
又背面が平面からなる複数の矩形状振動子から構成され
たアレイ探触子で、振動子の厚みに対応した周波数の超
音波が放射されるので、広帯域特性を有することから高
い距離分解能を有し、又振動子の超音波放射面が凹面と
なっていることから超音波ビームを集束し高い方位分解
能が実現できる。
上述した本発明の探触子によれば、振動子の板厚に応じ
た振動が励起され、広帯域な周波数の超音波放射される
ことから高い距離分解能が実現できる。又振動子の超音
波放射面が凹面のため、超音波ビームの集束が可能とな
り、高い方位分解能が得られる。さらに加工の上からは
一万だけを凹面加工するため比較的容易に高い精度が得
られ、背面が平面であるため、バンキング材を凹面加工
する必要がなく容易に接着可能である。
た振動が励起され、広帯域な周波数の超音波放射される
ことから高い距離分解能が実現できる。又振動子の超音
波放射面が凹面のため、超音波ビームの集束が可能とな
り、高い方位分解能が得られる。さらに加工の上からは
一万だけを凹面加工するため比較的容易に高い精度が得
られ、背面が平面であるため、バンキング材を凹面加工
する必要がなく容易に接着可能である。
以下に本発明の詳細な説明する。
第１図はアレイ探触子の断面図を示したもので、振動子
（１）は、超音波の放射面が凹面で、バンキング材（２
）を設ける背面は平坦な矩形状振動子である。
（１）は、超音波の放射面が凹面で、バンキング材（２
）を設ける背面は平坦な矩形状振動子である。
この振動子の製作は、アレイ探触子としての有効な全チ
ャンネルの超音波放射面積を有する。幅が第１図のｔの
長方形の振動子を入手し、電極を設は分極した後、凹面
に加工し、更に凹面部分に電極を設ける。これをバッキ
ング材（２）に接着した後、所定の幅の矩形状振動子と
なるように切断し、アレイ探触子を得る。矩形状振動子
はその薄い板厚（ｔｌ）と厚い板厚（ｔ２）に対応した
振動周波数が得られる。凹面の曲率が６０＋ｍで、ｔ＋
〜０．３４ｎｍ 。
ャンネルの超音波放射面積を有する。幅が第１図のｔの
長方形の振動子を入手し、電極を設は分極した後、凹面
に加工し、更に凹面部分に電極を設ける。これをバッキ
ング材（２）に接着した後、所定の幅の矩形状振動子と
なるように切断し、アレイ探触子を得る。矩形状振動子
はその薄い板厚（ｔｌ）と厚い板厚（ｔ２）に対応した
振動周波数が得られる。凹面の曲率が６０＋ｍで、ｔ＋
〜０．３４ｎｍ 。
１ｚ＝０．６２ｆｉ の振動子では３．５〜６．５ Ｍ
Ｈｚの広い範囲にわたって振動した。これらから、放射
される超音波も広帯域な周波数を有していることは明ら
かである。尚マツチング層（３）は中心周波数の波長の
約１／４の厚さになるようにした。
Ｈｚの広い範囲にわたって振動した。これらから、放射
される超音波も広帯域な周波数を有していることは明ら
かである。尚マツチング層（３）は中心周波数の波長の
約１／４の厚さになるようにした。
本探触子の特性を従来の特性と比較した例を第２図及び
第３図に示す。第２図は一般に使用される広帯域な単一
のパルスを送信波として水浸で測定した反射パルスの周
波数特性を示したものである。反射板はステンレスを用
い水距離は約７０＋＋＋ｍとした。従来の探触子（４）
は振動子の厚みが一定である力）ら、マツチング層を設
けても５ （ｄＢ）の比帯域幅が４５チ程度であるが、
本探触子（５）は振動子の厚みに応じた周波数の超音波
が送受され、その比帯域幅は７０チと広い周波数特性が
実現できる。
第３図に示す。第２図は一般に使用される広帯域な単一
のパルスを送信波として水浸で測定した反射パルスの周
波数特性を示したものである。反射板はステンレスを用
い水距離は約７０＋＋＋ｍとした。従来の探触子（４）
は振動子の厚みが一定である力）ら、マツチング層を設
けても５ （ｄＢ）の比帯域幅が４５チ程度であるが、
本探触子（５）は振動子の厚みに応じた周波数の超音波
が送受され、その比帯域幅は７０チと広い周波数特性が
実現できる。
第３図は反射パルスを示したもので、従来の探触子の反
射パルス（６）は帯域幅が狭いので、パルス幅が広く、
高い距離分解能は得られない。−力木探触子の反射パル
ス（７）はパルス幅が小さく高い距離分解能を有してい
る。一方、方位分解能については音軸上超音波ビームの
集束効果を測定した。
射パルス（６）は帯域幅が狭いので、パルス幅が広く、
高い距離分解能は得られない。−力木探触子の反射パル
ス（７）はパルス幅が小さく高い距離分解能を有してい
る。一方、方位分解能については音軸上超音波ビームの
集束効果を測定した。
第４図は、距離振幅特性（８）と半値幅より求めたビー
ム幅（９）を示したもので、水距離が７０閣で焦点を示
し最大の振幅が得られ、ビーム幅が約２団と小さくなり
、超音波ビームが集束されている。
ム幅（９）を示したもので、水距離が７０閣で焦点を示
し最大の振幅が得られ、ビーム幅が約２団と小さくなり
、超音波ビームが集束されている。
これらの特性は音響レンズを使用した探触子と同等の特
性が得られる。
性が得られる。
第１図はａ子の断面図、第２図は周波数特性を示す図、
第３図は反射パルス特性を示す図、第４図は距離振幅特
性を示す図である。 １：振動子、２：パッキング材。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ほか１名）第１図 本距嶌ｋ （−笥） 第４図
第３図は反射パルス特性を示す図、第４図は距離振幅特
性を示す図である。 １：振動子、２：パッキング材。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ほか１名）第１図 本距嶌ｋ （−笥） 第４図
Claims (1)
- 複数個の矩形状の圧電振動子を配列して構成されるア
レイ形超音波探触子において、振動子の超音波を放射す
る前面が凹面で、又、背面が平面の矩形状振動子を用い
たことを特徴とするアレイ形超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60133981A JPS61292550A (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | アレイ形超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60133981A JPS61292550A (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | アレイ形超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61292550A true JPS61292550A (ja) | 1986-12-23 |
Family
ID=15117599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60133981A Pending JPS61292550A (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | アレイ形超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61292550A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63260298A (ja) * | 1987-04-17 | 1988-10-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | 水中超音波送受波器 |
| US5438999A (en) * | 1993-06-23 | 1995-08-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ultrasonic transducer |
| JP2010197314A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷装置および超音波探傷方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5822040A (ja) * | 1981-07-31 | 1983-02-09 | アロカ株式会社 | 電子走査型超音波探触子 |
-
1985
- 1985-06-21 JP JP60133981A patent/JPS61292550A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5822040A (ja) * | 1981-07-31 | 1983-02-09 | アロカ株式会社 | 電子走査型超音波探触子 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63260298A (ja) * | 1987-04-17 | 1988-10-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | 水中超音波送受波器 |
| US5438999A (en) * | 1993-06-23 | 1995-08-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ultrasonic transducer |
| JP2010197314A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷装置および超音波探傷方法 |
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