JPS6199859A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
- Publication number
- JPS6199859A JPS6199859A JP59220929A JP22092984A JPS6199859A JP S6199859 A JPS6199859 A JP S6199859A JP 59220929 A JP59220929 A JP 59220929A JP 22092984 A JP22092984 A JP 22092984A JP S6199859 A JPS6199859 A JP S6199859A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- backing material
- back surface
- surface material
- ultrasonic
- transducer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/002—Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/042—Wave modes
- G01N2291/0428—Mode conversion
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、超音波探触子に係り、とくに−の振動子に送
信および受信の二つの動作をなさしめる超音波探触子に
関する。
信および受信の二つの動作をなさしめる超音波探触子に
関する。
超音波探触子は、超音波探傷器に接続されて使用される
超音波送受波器であり、材料の非破壊試験に不可欠な超
音波センサとして当業者には周知のものである。この種
の超音波探触子にはその用途に応じて種々のものがある
が、その多くは、材料内の欠陥に対する分解能の向上等
を意図して、振動子を背面材に固着し、これを所定のケ
ース内に収納するという構成を採用している。
超音波送受波器であり、材料の非破壊試験に不可欠な超
音波センサとして当業者には周知のものである。この種
の超音波探触子にはその用途に応じて種々のものがある
が、その多くは、材料内の欠陥に対する分解能の向上等
を意図して、振動子を背面材に固着し、これを所定のケ
ース内に収納するという構成を採用している。
一方、前記背面材としては、分解能の向上を意図した非
励振時における所謂ダンパー（ｄａｍｐｅｒ）としての
機能のほかに、励振時に振動子から伝播してくる超音波
をいかに能率よく吸収するかが重要な課題となっている
。このため、背面材の素材として、従来は減衰の大なる
部材を使用するとともに当該背面材の寸法を比較的大き
く採り、これによって、背面材側へ伝播してくる超音波
を効果的に吸収若しくは分散減衰せしめるという手法が
採り入れられていた。
励振時における所謂ダンパー（ｄａｍｐｅｒ）としての
機能のほかに、励振時に振動子から伝播してくる超音波
をいかに能率よく吸収するかが重要な課題となっている
。このため、背面材の素材として、従来は減衰の大なる
部材を使用するとともに当該背面材の寸法を比較的大き
く採り、これによって、背面材側へ伝播してくる超音波
を効果的に吸収若しくは分散減衰せしめるという手法が
採り入れられていた。
しかしながら、かかる従来例においては、背面材が大き
いことがら探触子そのものが全体的に大型化し、取扱い
にくいばかりでなく超音波センサーとしての小型化の要
請に対しては逆行する事態が生じ、一方、そのまま小型
化すると背面材からの反射エコーが高レベルの雑音とし
て振動子に検知されるという不都合があった。
いことがら探触子そのものが全体的に大型化し、取扱い
にくいばかりでなく超音波センサーとしての小型化の要
請に対しては逆行する事態が生じ、一方、そのまま小型
化すると背面材からの反射エコーが高レベルの雑音とし
て振動子に検知されるという不都合があった。
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、とく
に背面材側からの反射エコーの検出を著しく少なくする
とともにその厚さ方向の寸法を小さくして全体的に小型
化および高性能化を図った超音波探触子を提供すること
を、その目的とする。
に背面材側からの反射エコーの検出を著しく少なくする
とともにその厚さ方向の寸法を小さくして全体的に小型
化および高性能化を図った超音波探触子を提供すること
を、その目的とする。
そこで、本発明では、超音波振動子とこの超音波振動子
を固着した背面材とを備えた超音波探触子において、前
記背面材における振動子固着面の反対側の面を略均一な
平面とするとともに、当該反対側の面全体を幾分傾いた
傾斜面とする等の構成を採り、これによって前記目的を
達成しようとするものである。
を固着した背面材とを備えた超音波探触子において、前
記背面材における振動子固着面の反対側の面を略均一な
平面とするとともに、当該反対側の面全体を幾分傾いた
傾斜面とする等の構成を採り、これによって前記目的を
達成しようとするものである。
以下、本発明の第１実施例を第１図ないし第３図に基づ
いて説明する。
いて説明する。
第１図ないし第２図において、１は本体ケースを示し、
２はコネクターを示す。前記本体ケース１は、本実施例
においては下方が幾分太く形成された円筒状をなし、外
周面には滑り止め用の環状溝ＩＡが複数本形成されてい
る。
２はコネクターを示す。前記本体ケース１は、本実施例
においては下方が幾分太く形成された円筒状をなし、外
周面には滑り止め用の環状溝ＩＡが複数本形成されてい
る。
前記本体ケース１内には、同図の下方に幾分突出した円
筒状で金属製の支持部材３が固着されている。そして、
この円筒状支持部材３の内側には、図に示す如く下方か
ら上方に向けて、ディスクプレート４．振動子５．背面
材６．およびスペーサ部材７が順次配設され固着されて
いる。この場合、前記振動子５は、背面材６の同図にお
ける下端面に固着され、同時に、前記支持部材３の内側
に配設された絶縁材からなる円筒状の保持体８内に前記
背面材６とともに収納・固着されている。そして、この
保持体８および前記振動子５の第１図における下端面を
保護するようにして前記ディスクプレート４が固着され
ている。
筒状で金属製の支持部材３が固着されている。そして、
この円筒状支持部材３の内側には、図に示す如く下方か
ら上方に向けて、ディスクプレート４．振動子５．背面
材６．およびスペーサ部材７が順次配設され固着されて
いる。この場合、前記振動子５は、背面材６の同図にお
ける下端面に固着され、同時に、前記支持部材３の内側
に配設された絶縁材からなる円筒状の保持体８内に前記
背面材６とともに収納・固着されている。そして、この
保持体８および前記振動子５の第１図における下端面を
保護するようにして前記ディスクプレート４が固着され
ている。
前記振動子５は、本実施例では円盤状で音響インピーダ
ンス（ρｃ）＝約２１Ｘ１０６（ｋｇ／’ｍ２・５ｅｅ
）のニオブ酸鉛系（ＰｂＮｂｚＯ６）のものが使用され
ている。
ンス（ρｃ）＝約２１Ｘ１０６（ｋｇ／’ｍ２・５ｅｅ
）のニオブ酸鉛系（ＰｂＮｂｚＯ６）のものが使用され
ている。
一方、前記背面材６は、前述した如く振動子５の非励振
時における自由振動を抑えるとともに、励振時に背面材
６側へ伝播してくる超音波を吸収減衰せしめる必要上よ
り、超音波の減衰が大で且つ音響インピーダンス（ρＣ
）が前記振動子４に近い値のものが選定される。本実施
例における背面材５は、その素材として、エポキシ樹脂
にタングステンの粉末を混入し、これに希釈材としてア
セトンを加入するとともに、音の減衰効果をあげるため
に適当量の無機質の粉末を添加したもの、を使用し、こ
れを適度に攪拌し所定の形状に加工成型したものが使用
されている。この背面材５の形状は、その直径よりも厚
さの薄い円柱状をなし、その下端面には前述した如く振
動子５が固着され、そして、前記背面材６の上端面６Ａ
は、略均一な平坦面をなし、同時に全体に傾いた傾斜面
をなしている。この傾斜上端面６Ａの第１図における上
方には、空気層９を介してスペーサ部材７が設けられ、
このスペーサ部材７の上方にはアラルダイトから成る充
填材１０が充填されている。
時における自由振動を抑えるとともに、励振時に背面材
６側へ伝播してくる超音波を吸収減衰せしめる必要上よ
り、超音波の減衰が大で且つ音響インピーダンス（ρＣ
）が前記振動子４に近い値のものが選定される。本実施
例における背面材５は、その素材として、エポキシ樹脂
にタングステンの粉末を混入し、これに希釈材としてア
セトンを加入するとともに、音の減衰効果をあげるため
に適当量の無機質の粉末を添加したもの、を使用し、こ
れを適度に攪拌し所定の形状に加工成型したものが使用
されている。この背面材５の形状は、その直径よりも厚
さの薄い円柱状をなし、その下端面には前述した如く振
動子５が固着され、そして、前記背面材６の上端面６Ａ
は、略均一な平坦面をなし、同時に全体に傾いた傾斜面
をなしている。この傾斜上端面６Ａの第１図における上
方には、空気層９を介してスペーサ部材７が設けられ、
このスペーサ部材７の上方にはアラルダイトから成る充
填材１０が充填されている。
また、１１はアース側リード線を示し、１２は信号印加
用リード線を示し、１３はコネクタを示す。前記アース
側リード線１１は、前記ディスクプレート４の一端に固
着された帯状の銀箔１４を介して上方へ延設され、前記
支持部材３に固着された中継部材１．５Ａを介して前記
コネクタ１３のアース側に接続されている。また、前記
信号印加用リード線１２は、同じく前記支持部材３に固
着された中継部材１５Ｂを介して前記コネクタ１３の信
号伝達部１３Ｂに接続されている。さらに、前記本体ケ
ース１の内面側の上端部周囲にはシールド用の銅箔１６
が装着されている。１７は金属製の蓋を示す。
用リード線を示し、１３はコネクタを示す。前記アース
側リード線１１は、前記ディスクプレート４の一端に固
着された帯状の銀箔１４を介して上方へ延設され、前記
支持部材３に固着された中継部材１．５Ａを介して前記
コネクタ１３のアース側に接続されている。また、前記
信号印加用リード線１２は、同じく前記支持部材３に固
着された中継部材１５Ｂを介して前記コネクタ１３の信
号伝達部１３Ｂに接続されている。さらに、前記本体ケ
ース１の内面側の上端部周囲にはシールド用の銅箔１６
が装着されている。１７は金属製の蓋を示す。
ここで、前記背面板５の作用について説明する。
まず１．前記振動子５が励振されると、超音波は第３図
のＡ ＋ 、 Ａ ｚにて示す如く目的物Ｚと背面材６
の両方へ超音波を伝播せしめる。今、背面材６内へ伝播
された超音波（縦波）Ａ２について考える。
のＡ ＋ 、 Ａ ｚにて示す如く目的物Ｚと背面材６
の両方へ超音波を伝播せしめる。今、背面材６内へ伝播
された超音波（縦波）Ａ２について考える。
この場合、当該背面材６の上端傾斜面６Ａが振動子５の
面に対しβ０の傾きを有しているとすると、この上端傾
斜面６Ａに対する超音波Ｔ、の入射角は法線りに対しβ
０となり、従って該上端傾斜面６Ａからの反射波（縦波
）Ｔｒの反射方向も法線りに対しθ６．（但しβ０−θ
６．）の方向となる。そして、前記上端傾斜面６Ａの外
部（図の上方）には空気層９が設けられていることから
、当該上端傾斜面６Ａに到達した超音波Ｔ１は、例外な
く図の下方へ向けて反射される。
面に対しβ０の傾きを有しているとすると、この上端傾
斜面６Ａに対する超音波Ｔ、の入射角は法線りに対しβ
０となり、従って該上端傾斜面６Ａからの反射波（縦波
）Ｔｒの反射方向も法線りに対しθ６．（但しβ０−θ
６．）の方向となる。そして、前記上端傾斜面６Ａの外
部（図の上方）には空気層９が設けられていることから
、当該上端傾斜面６Ａに到達した超音波Ｔ１は、例外な
く図の下方へ向けて反射される。
一方、固体内の反射に際しては、縦波とともに横波が発
生する。この場合、横波の音速は縦波の略２であること
から、第３図における反射横波Ｓ、。
生する。この場合、横波の音速は縦波の略２であること
から、第３図における反射横波Ｓ、。
は前述した法線りに対し
β−弓ｉｎ −’ （ｓｉｎθｒ／２）となり、反射縦
波Ｔ。
波Ｔ。
の反射方向θｒ−２０°とすると、β１均９．８５゜と
なり、前記法線りに近い方向となっている。しかしなが
ら、この横波は、前述した縦波発振用の振動子５では全
く受信することのない性質の波であることから、当該振
動子５では仮に反射横波のレベルが大であっても何らこ
れを感知しない。
なり、前記法線りに近い方向となっている。しかしなが
ら、この横波は、前述した縦波発振用の振動子５では全
く受信することのない性質の波であることから、当該振
動子５では仮に反射横波のレベルが大であっても何らこ
れを感知しない。
更に横波の減衰については、材質によって異なるが全般
的に縦波の略１０倍の減衰量を示す（日刊工業新聞社、
超音波探傷法〈Ｓ４９年７月３０日発行）第７５５頁）
ことから、本来的に減衰の大なる素材からなる背面材６
内に発生した横波Ｓｒは、振動子５に至る迄に略完全に
吸収される。
的に縦波の略１０倍の減衰量を示す（日刊工業新聞社、
超音波探傷法〈Ｓ４９年７月３０日発行）第７５５頁）
ことから、本来的に減衰の大なる素材からなる背面材６
内に発生した横波Ｓｒは、振動子５に至る迄に略完全に
吸収される。
前記上端傾斜面６Ａにおける反射横波Ｔ、の発生レベル
は、背面材６の材質および入射縦波Ｔ。
は、背面材６の材質および入射縦波Ｔ。
の入射角θの大小により著しく異なる。本実施例では一
つの試みとして、θ＃１５°に設定されている。この場
合、反射横波Ｓｒはθ、 ＃７．４５°の方向に振動子
５に向かって反射するが、前述した縦波の約１０倍の減
衰量をもって急激に減衰する。 ゞ一方、反射縦波Ｔｒ
については、多くは反射横波Ｓ１の発生によってそのレ
ベルは半減し、同時に背面材６が前述した如く減衰の大
なる素材により形成されていることから、同様にして著
しく減衰することとなり、全体的には、超音波Ａ２の伝
播方向の寸法が比較的小さい寸法であるにもかかわらず
振動子５へ返ってくる背面材６内からの反射波Ｔ、、は
激減し、かかる点において振動子５にて受信する雑音が
著しく少なく設定されたものとなっている。
つの試みとして、θ＃１５°に設定されている。この場
合、反射横波Ｓｒはθ、 ＃７．４５°の方向に振動子
５に向かって反射するが、前述した縦波の約１０倍の減
衰量をもって急激に減衰する。 ゞ一方、反射縦波Ｔｒ
については、多くは反射横波Ｓ１の発生によってそのレ
ベルは半減し、同時に背面材６が前述した如く減衰の大
なる素材により形成されていることから、同様にして著
しく減衰することとなり、全体的には、超音波Ａ２の伝
播方向の寸法が比較的小さい寸法であるにもかかわらず
振動子５へ返ってくる背面材６内からの反射波Ｔ、、は
激減し、かかる点において振動子５にて受信する雑音が
著しく少なく設定されたものとなっている。
なお、上記実施例で、背面材６の上端傾斜面６Ａ側には
、空気層７を設けた場合について例示したが本発明は必
ずしもこれに限定されず、吸音材その他の部材を装着し
たものであってもよい。また、この背面材６の厚さく超
音波Ａｔの伝播方向の寸法）を当該背面材６の直径より
も薄い場合について例示したが、本発明は必ずしもうこ
れに限定するものではない。
、空気層７を設けた場合について例示したが本発明は必
ずしもこれに限定されず、吸音材その他の部材を装着し
たものであってもよい。また、この背面材６の厚さく超
音波Ａｔの伝播方向の寸法）を当該背面材６の直径より
も薄い場合について例示したが、本発明は必ずしもうこ
れに限定するものではない。
以上のように、本発明によると、超音波振動子とこの超
音波振動子を固着した背面材とを備えた超音波探触子に
おいて、前記背面材における振動子固着面の反対側の面
を略均一な平面とするとともに、当該反対側の面全体を
幾分傾いた傾斜面とするという構成を採用したことから
、当該背面材へ伝播する超音波を、モード変換等によっ
て高能率のもとに減衰せしめることができ、僅かに返っ
てくる反射波もその進行方向が振動子に対し比較的大き
く傾いていることから検知される有効成分が小さくなり
、従って背面材側からの反射エコーのレベルが著しく小
さくなり、更に背面材の厚さ寸法を小さく設定できるの
で全体的に小型化することができ、従って可搬性を良く
することができるという従来にない優れた超音波探触子
を提供することができる。
音波振動子を固着した背面材とを備えた超音波探触子に
おいて、前記背面材における振動子固着面の反対側の面
を略均一な平面とするとともに、当該反対側の面全体を
幾分傾いた傾斜面とするという構成を採用したことから
、当該背面材へ伝播する超音波を、モード変換等によっ
て高能率のもとに減衰せしめることができ、僅かに返っ
てくる反射波もその進行方向が振動子に対し比較的大き
く傾いていることから検知される有効成分が小さくなり
、従って背面材側からの反射エコーのレベルが著しく小
さくなり、更に背面材の厚さ寸法を小さく設定できるの
で全体的に小型化することができ、従って可搬性を良く
することができるという従来にない優れた超音波探触子
を提供することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図の正面図、第３図は第１図中に使用している背面材の
機能を示す説明図である。 ５−一一一一・−振動子、６・・・−背面材、６ Ａ−
−−−−・・傾斜面、７−・−−−−−スペーサ部材、
９−・−空気層。 第１図 第２図 第３図
図の正面図、第３図は第１図中に使用している背面材の
機能を示す説明図である。 ５−一一一一・−振動子、６・・・−背面材、６ Ａ−
−−−−・・傾斜面、７−・−−−−−スペーサ部材、
９−・−空気層。 第１図 第２図 第３図
Claims (2)
- （１）、超音波振動子とこの超音波振動子を固着した背
面材とを備えた超音波探触子において、前記背面材にお
ける振動子固着面の反対側の面を略均一な平面とすると
ともに、当該反対側の面全体を幾分傾いた傾斜面とした
ことを特徴とする超音波探触子。 - （２）、超音波振動子とこの超音波振動子を固着した背
面材とを備えた超音波探触子において、前記背面材の振
動子固着面における反対側の面を略均一な平面とすると
ともに、当該反対側の面全体を幾分傾いた傾斜面とし、
この傾斜面側に、空気層を形成せしめるスペーサ部材を
固着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 |
|---|---|---|---|
| JP59220929A JPS6199859A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220929A JPS6199859A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6199859A true JPS6199859A (ja) | 1986-05-17 |
Family
ID=16758763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59220929A Pending JPS6199859A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6199859A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020118452A (ja) * | 2019-01-18 | 2020-08-06 | 株式会社デンソー | 超音波センサの収容構造 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53138390A (en) * | 1977-05-09 | 1978-12-02 | Toshiba Corp | Ultrasonic probe |
| JPS5575647A (en) * | 1978-12-04 | 1980-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | Probe for electroacoustic conversion |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP59220929A patent/JPS6199859A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53138390A (en) * | 1977-05-09 | 1978-12-02 | Toshiba Corp | Ultrasonic probe |
| JPS5575647A (en) * | 1978-12-04 | 1980-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | Probe for electroacoustic conversion |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020118452A (ja) * | 2019-01-18 | 2020-08-06 | 株式会社デンソー | 超音波センサの収容構造 |
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