JPS62266456A - 曲率形状部材用超音波探触子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は超音波を利用して被検体の内部欠陥等を検出す
る超音波探傷器における直接接触式の超音波深触子に関
するものである。

従来の技術 超音波を利用して被検体の内部欠陥を検出する方式とし
て、探触子を被検体に直接接触させる方式と、非接触式
方式があり、前者の接触式探傷法には、探触子の面から
垂直方向に進行する縦波を利用する垂直探傷と、横波を
利用する斜角探傷等がある。又、後者の非接触式方式に
は、被検体及び探触子を水又は油中に入れ検査する水浸
法が知られている。

上記接触式探傷法においては、超音波接触子を被検体に
接触させ、被検体の内部欠陥を検出するものであるが、
超音波ビームの広がりや近距離音場、また探触子の内部
構造から生じる不感帯等のため、表面直下の探傷が困難
であるという欠点があった。

そこで、本出願人はケース内に受信用（または送信用）
振動子を通る中心線に対してほぼ等しい角度を有する少
なくとも一対の傾斜面を形成したレンズを設け、このレ
ンズの上記傾斜面に上記振動子の直下において超音波ビ
ームが交差するよう送信用（または受信用）振動子を取
付けると共に、上記各超音波探触子間を音響分割して、
相互の影響を受けないよう絶縁してなるマルチ超音波探
触子を開発し、被検体の表面直下の欠陥も探傷できるよ
うにした（特開昭６０−１３８４５５＠公報実聞昭６１
−１０５５３公報参照）。

発明が解決しようとする問題点 しかし、上記従来の首接接触式の超音波探触子の探触子
面は平坦であり、平坦な面を持つ被検体にしか使用でき
なかった。これは、探触子の超音波送受波面と被検体の
表面が密着していないとその間に空気層が生じ、良好な
超音波の送受信が行なわれないという現象が生じる。そ
のため、探触子の超音波送受波面、即ち、被検体への接
触面が平坦であると、平坦な面を持つ被検体にしか使用
できなく、曲面をもった曲率部材への適用ができなかっ
た。

そこで、本発明の目的は、曲率形状の被検体に対しても
直接接触式の超音波探傷ができる超音波探触子を提供す
ることにあり、さらに曲率形状部材の表面直下の欠陥検
出もできる超音波探触子を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明はレンズの中央に受信用振動子を設け、レンズの
上側面には一対の送信用振動子を、上記受信用振動子３
の真下で音波が交差するように設はマルチ超音波探触子
を構成すると共に、上記レンズの超音波送受波面を被検
体の曲率と同一の曲率形状に形成することによって上記
問題点を解決した。

作　　用 被検体に探触子のレンズの超音波送受波面を当接させる
と、被検体の曲率とレンズの超音波送受波面の曲率が同
一であるため、両者は密着し、両者間に空気等が介在し
ないため、曲率形状を有する被検体の良好な探傷を行う
ことができる。又、一対の送信用振動子によってマルチ
超音波探触子を構成しているから、一対の送信用振動子
より発せられた超音波は、受信用振動子の直下で交差し
合成され、欠陥があると反射波を増巾するようにしたか
ら、曲率形状の被検体の表面直下の欠陥も確実に検出す
ることができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例の超音波探触子断面図で１は
下面が開口した筒状のケースで、このケース１の下部に
アクリル樹脂で構成されたレンズ２が収容されている。

該レンズ２の下面は被検体表面の曲率と等しい曲率の凸
状の超音波送受波面を形成しており、該レンズ２の上面
中心部２ａには圧電素子からなる受信用の振動子５が取
付けられており、又、該レンズ２の上側面には、該レン
ズ２の中心線に対し、はぼ等しい角度を有した少なくと
も一対の傾斜面２ｂ、２ｃが設けられており、該傾斜面
２ｂ、２ｃに超音波を発生する圧電素子からなる送信用
振動子３．４が取付けられ、該送信用振動子３，４から
発生した超音波は受信用振動子５の直下において交差す
るように、送信用振動子３．４は取付けられている。

上記送信用振動子３．４はリードｔｌＡ１１．１２で送
信用コネクター９に接続され、受信用振動子５はリード
Ｉ２１３で受信用コネクター１０に接続され、図示しな
い探傷ＩＡ＠本体に接続されるようになっている。

そして、受信用振動子５を取付けたレンズ２の中央部は
吸着材の隔壁６で取り囲み、送信用振動子３．４と受信
用振動子５を青響的に遮蔽し、直接相互の影響を受けな
いように絶縁してマルチ超音波探触子を構成している。

なお、７は送信用振動子３，４の上面に取付けられた吸
音材で、８はケース１内に充填された高ダンピング材で
ある。

以上のように構成された本実施例の超音波探触子を使用
するにあたっては、レンズ２の凸状の超音波送受波面を
被検体の面に当接し、被検体の探傷を行うことになるが
レンズ２の超音波送受波面の曲率と、被検体の表面の曲
率が一致しているため〈レンズ２の超音波送受波面の曲
率は被検体の表面の曲率と一致するように作成しである
ため）、レンズ２の超音波送受波面と被検体表面は密着
し、その間に空気層等が形成されることがないので、曲
率形状の被検体に対しても直接接触による探傷が可能と
なる。

又、送信用圧電振動子を複数設け、マルチ超音波探触子
を構成し、複数の送信用圧電振動子より発せられた超音
波を合成して、欠陥からの反射波を増幅するようにした
ことから、微細な欠陥も容易に発見できると共に、超音
波合成点付近の欠陥を検出するため、レンズ２の送信用
振動子３，４の取付面の角度を選択することにより、探
傷深さを任意にとれるから、表面直下の欠陥も確実に検
出することができる。

そこで、本実施例の探触子をシリンダライナの内部の探
（セに適用した例について説明する。第２図に示すよう
に、シリンダライナ２０の内面近傍（内面から５ｍｍの
距離）に人工的にドリルホールをあけて人口欠陥を作成
して、該シリンダライナの内面に本実施例の探触子を第
３図に示すように当接し、コネクター９．１０を探傷器
２２に接続し、送信用振動子３．４に超音波信号を印加
して超音波を発生させ、各振動子３，４により発生した
音波はレンズ２を透過し、受信用振動子５の直下の中心
線上で交差する。この交差点付近に欠陥が存在すると、
欠陥からの反射波が受信用振動子５に入力され、該受信
用振動子５から電気信号が探傷器２２に送られ、探傷器
２２付属のＣＲＴ七二夕でこの信号を観察して欠陥を検
出してもよく、又探Ｉｒｉ″Ｊ！Ａ２２にマイクロコン
ピュータ２３を接続し、該マイクロコンピュータ２３に
接続したプリンタ等に上記受信用振動子５からの探傷波
形を記録させてもよい。上記シリンダライｔ２０に設け
た人工欠陥２１を検出した探傷波形を第４図に示す。第
４図のピーク波形Ｘが上記人工欠陥２１からの欠陥エコ
ーを示すものである。

一方、上記実施例はレンズ２の表面、即ち、超音波送受
信面の曲率を被検体の曲率に合致させたから、曲率形状
の内部欠陥の探傷を可能にしたが、逆に、ある１つの曲
率の形状の被検体のみしか適用できないという面も有し
ている。

そこで、異なった曲率形状の被検体に対しても直接接触
式で探傷できるようにした第２の実施例を第５図、第６
図に示す。この第２の実施例は探触子本体Ａと該探触子
本体Ａに接着する複数の交換用部材８１〜Ｂｎで構成さ
れている。　第５図は探触子本体Ａの断面図で、第１の
実施例の探触子とほぼ同一で、相違する点はレンズ２′
の表面、叩ら超音波送受波面を平坦面である点が相違す
るのみであり、第１の実施例と同一部材は同一符号で示
している。

一方、交換用部材Ｂ１〜Ｂｎ　　（第６図ではｎ＝５の
ときを示す）は、探触子本体Ａのレンズ２′と同一材料
のアクリル樹脂で形成され、該交換用部材８１〜３ｎの
一面は探触子本体Ａのレンズ２′の表面と同一形状をな
し他面は各種異なった曲率形状となっており、該交換用
部材Ｂ　１−Ｂ　ｎを探触子本体Ａのレンズ２′の表面
に中心を合わせて接着したとき、レンズ２′の受信用振
動子５を囲む吸音材の隔壁６と連続するよう吸音材の隔
壁６′が該交換用部材８１〜Ｂｎの中央部に設けられ、
中央部と周囲部を音響的に遮蔽している。

以上のように、曲率形状が異なる複数の交換用部材８１
〜３ｎが用意されているから、被検体の曲率形状に合わ
せ交換用部材８１〜Ｂｎの１つを選択し、簡単に着脱可
能な接着剤（ポリエチレン系の接呑剤〉でレンズ２′の
表面と選択された交換用部材の平坦面の位置を合わせて
接着すれば、隔壁６，６′は連続し、レンズ２′および
交換用部材の送信部と受信部は隔壁６．６′により遮蔽
され、第１の実施例（第１図）と同じ構造の探触子が得
られる。

その結果、必要とする曲率形状の交換用部材８１〜３ｎ
を用意しておけば、探傷しようとする被検体に合わせて
交換用部材Ｂ１〜３ｎを選択し、探触子本体Ａに接着し
、これにより被検体の探傷を行うことができる。

発明の効果 以上述べたように、本発明の探触子は超音波送受波面が
被検体の曲率と合致した曲率であるため、曲率形状を有
する部材の内部欠陥の超音波探傷ができる。又、探触子
は一対の送信用振動子を有するマルチ探触子であるため
、曲率形状の部材の表面近傍の超音波探傷も可能として
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の断面図、第２図は同実
施例により探償を行うシリンダライチの斜視図、第３は
同シリンダライナに本実施例を適用したときのブロック
図、第４図は、同シリンダライナに適用したとぎ得られ
た探傷波形を示す図、第５図は本発明の第２の実施例に
おける探触子本体の断面図、第６図は第２の実施例にお
ける交換用部材の例を示す図である。 １・・・ケース、２．２′・・・レンズ、３，４・・・
送信用振動子、５・・・受信用振動子、６．６′・・・
隔壁、７・・・吸音材、８・・・高ダンピング材、８１
〜Ｂ５・・・交換用部材。 第５図 第６図 ６°　　　６゜ 手　　　続　　　補　　　正　　　書 昭和６１年８月１日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 昭和６１年特許願第１０９５４１号 ２、発明の名称 曲率形状部材用超音波探触子 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特　許　出願人住所　　東京都
港区赤坂二丁目３番６号名称（１２３）株式会社　小　
松　製　作　所４、代理人　　〒１０５ ５、補正命令の日付

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レンズの中央には受信用振動子を設け、レンズの
   上側面には一対の送信用振動子を、上記受信用振動子３
   の真下で音波が交差するように設けると共に、上記レン
   ズの超音波送受波面は被検体の曲率と同一の曲率形状に
   形成されていることを特徴とする曲率形状部材用超音波
   探触子。
2. （２）上記レンズは探触子本体に収容された送信用、受
   信用振動子の取付け部位と超音波送受波面を形成する部
   位の交換部材に分割され着脱可能な接着剤で両者は接着
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の曲率形状部材用超音波探触子。
3. （３）上記交換部材は複数個設けられ、各交換部材の超
   音波送受波面の曲率は各々異なることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の曲率形状部材用超音波探触子。