JPS62277556A - 電磁超音波探触子 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電磁超音波を応用した計測に使用される電
磁超音波探触子の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来の電磁超音波探触子の４造を示す概略図で
ある。図ｔこおいて、１は計測の対象となる導心性衣面
を持った被検材、２は磁石、３は送受信コイルである。

第３図に示す講造から明らかなように、電磁超音波を応
用した計測に使用される従来の電磁超音波探触子は、磁
石２と、この磁石２の面に対向して配設された送受信コ
イル３とから構成されている。

次に、上記従来の電磁超音波探触子の動作について説明
する。磁石２は被検材１の表面に矢印で示す方向の垂直
な磁界Ｂを発生するように配設されている。送受信コイ
ル３に矢印で示す方向に高周波交流電流Ｉが流されると
、被検材１の表面部に渦電流Ｊが生じる。この渦電流Ｊ
と上記磁界Ｂとの相互作用によって生ずるローレンツ力
により矢印で示す方向に撮動Ｆが生じ、この振動Ｆは超
音波として伝播して行く。一方、磁界Ｂ中に超音波が到
来すると、その超音波の撮動により被検材１に渦電流Ｊ
が発生し、被検材１と対向して存在する送受信コイル３
により上記渦電流Ｊが検出され、超音波の到来したこと
を検矧できる。

ところで、送受信コイル３に高周波交流電流工を流すと
、磁石２も専心性物質であるので、送受信コイル３に近
接して配置される磁石２の一面にも渦１１！流が生じ、
この結果として超音波が生ずる。

このようにして発生した超音波は磁石２の内部を伝播し
、この磁石２の反射側の而で反射され、再び送受信コイ
ル３側ｌこ戻って来て送受信コイル３により検出される
。従って、上記のように送受信コイル３側に戻って来る
不要な超音波は被検材１内からの超音波エコーと誤認さ
れ、正確な計測を行うことができなくなるという問題点
があった。

このような問題点を解決するためｌζ、例えば特開昭５
８−５６４５号公報及び特開昭５８−４４３４２号公報
に開示されたものが提案されている。第４図は上記特開
昭５８−５６４５号公報に記載された慮磁超音波探１幀
子の構造を示しており、これは、磁石２と送受信コイル
３との間に短絡コイル５を設けるようにしたものである
。これによると、超音波の送信のために送受信コイル３
に電流を流した時、短絡コイル５に１流が誘起されるの
で、磁石２１ζ発生する渦１流は少なくなる。従って、
磁石２＠の超音波エコーによる障害は少なくなり、その
徨度は、短絡コイル５が存在しない場合と比べて約６ｄ
Ｂであることが開示されている。また、第５図は上記特
開昭５８−４４３４２号公報に記載された超音波による
材料の非破壊検査用のダイナミック変成器ヘッドの構造
を示しており、これは、磁石２の送受信コイル３に近接
する磁極部分４に、この送受信コイル３に流れる′Ｉｔ
流の方向と直角な方向にスロット６を設け、磁石２内で
の渦電流の発生を抑えるようｌこしたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来のｉｔｍ超音波探触子は以上のよう１こ構成さ
れているので、前者ｌこおける短絡コイル５を設けるも
のは、その効果としてはたかだか約６ｄＢ程度であって
余り良好ではないっこれは、短絡コイル５では送受信コ
イル３と磁石２との間の遮へいを十分に行えないからで
ある。また、短絡コイル５の挿入によって磁石２の磁極
と被検材１との間隔が大きくなり、被検材１の表面では
磁界強度（磁束密度）が小さくなるためｌこ感度が低下
するという問題点があった。これは、第６図における磁
石２の磁界分布を示す図から容易に理解できる。

図中のＡ２の位置ではＡ１の立置よりも磁界の垂直成分
が少ないので、被検材１の表面がＡ２の位置にある場合
は、Ａ１の位置にある場合よりも磁界と渦電流との相互
作用で発生する超音波の大きさが小さい。さらに、短絡
コイル５は送受信コイル３と同等の製作上の手間がかか
り、製造コストが高くなるなどの問題点があった。

また、後者におけるものは磁石２の磁極部分４にスロッ
ト６を設ける加工をしなければならず、このようなスロ
ット６は密に複数個設けなければ、磁石２に発生する渦
？！を流の抑制効果は少ないので、製作に手間がかかる
と共に高価になるという問題点があった。さらに、スロ
ット６を密に複数個設けると、その部分の磁気抵抗が増
大し、磁束密度が下がり、あるいは上記部分の磁気的有
効断面積が小さくなり、磁気飽和がしやすくなり、その
結果として磁束密度を大きくできなくなるために、感度
が低下するという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、磁石側１こ超音波が発生することなく、また、磁
石聞の超音波を検出せず、被検材中の計測を正確に行え
る電磁超音波探触子を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る１磁超音波探触子は、磁石と送受信コイ
ルとの間に、かつ磁石側と音響的に絶縁して導電性薄板
を設けたものである。

〔作用〕

この発明の電磁超音波探触子においては、送受信コイル
に流れる電流によって、被検材中に渦電流を発生して・
超音波を発生し、一方、磁石と送受信コイルとの間に設
けた導１性薄板にも渦電流を発生するようにし、これに
より、磁石内の渦電流の発生が阻止され、磁石内には超
音波が発生しないようになる。導電性薄板内に生じた渦
電流によっては超音波が発生するが、導電性薄板と磁石
とは音響的に分離されているので、その超音波が磁石内
へ伝播することなく短時間で減衰してしまう。

このようにして、計測に際して障害となる磁石側での超
音波の発生を防ぎ、正確な計測を容易に行うことができ
る。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例である４磁超音波探触子の
構造を示す概略図である。図において、１は計測の対象
となる導′ＪＬ注表面を持った被検材、２は磁石、３は
送受信コイルである。７は磁石２と送受信コイル３との
間に、かつ磁石２９１ＩＩと音響的に絶縁して設けた導
電性薄板である。ここでは、磁石２には永久磁石を用い
、導電性薄板７には接着剤付きの銅箔テープを用い−こ
の導電性薄板７を磁石２に軟らかく接着した構成とされ
ている。

次に、上記この発明の一実施例である電磁超音波探触子
の動作について説明する。まず、送受信コイル３に、超
音波を送信するための高周波交流電流Ｉを矢印に示す方
向に流すと、被検材１の表面部に渦１流Ｊが生じる。こ
の渦電流Ｊと磁石２により矢印で示す方向に与えられて
いる被噴材１に垂直な磁界Ｂとの相互作用によって生じ
るローレンツ力のために、矢印で示す方向に振動Ｆが生
じ、この振動Ｆは超音波として伝播して行く。また、こ
のようにして発生した超音波の受信が上記とは逆の過程
によって行われることは、上述したような従来例の場合
と同じである。

一方、送受店コイル３に流す高周波交流電流工により導
電性薄板７にも渦ｔＬ流が生じる。このために、磁石２
にはほとんど渦′１流は生じない。導電性薄板７中の渦
電流によっても超音波が生じるが、この超音波は導４性
薄板７の表面、裏面間で反射を繰り返して急速に減衰し
てしまう。ところで、導電性薄板７中に生じた超音波の
一部は磁石２と導電性薄板７との間にある接着剤中へ伝
わって行くが、この接着剤としては軟らかいものを用い
であるので、上記超音波は急速に減衰して磁石２中への
伝播は極めてわずかなものとなる。また、わずかではあ
るが、磁石２中に伝播して行った超音波は、この磁石２
の裏面で反射されて戻って来て渦電流を生じるが、導電
性薄板７Ｉこよって音響的に遮へいされているため、送
受信コイル３で検出される名号は極めて小さくなる。ま
た、磁石２の裏面から戻って来た超音波は、磁石２から
導電性薄板７との間にある歌らかい接着剤によって吸収
され、導電性薄板７に達するものは極めて小さくなる。

このようにして、磁石２内に発生する超音波を著しく小
さくし、さらに、磁石２内の超音波を検出する能力を臘
力小さくすることができる。

ところで、上記１磁超音波探融子を用い、鋼板を被検材
１として、その裏面エコーを観測した例を第２図に示し
ている。第２図（ａｌはこの発明を適用しない場合、す
なわち導電性薄板７が無い場合の裏面エコーの波形を示
し、図中のＣは被検材１の裏面エコーを、Ｄｉｉ蚕石２
の裏面エコーである。

第２図（ｂｌはこの発明を適用した場合、すなわち導電
性薄板７を設けた場合であり、被検材１の裏面エコーＣ
のみが観測され、８石２の裏面エコーＤは観測されてい
ない。また、この時においても、被検材１の裏面エコー
Ｃの減衰などの不利な現象は起っていない。

なお、上記果ｍ列では、導電性薄板７に接着剤付きの鋼
箔テープを用いた場合について説明したが、導電性があ
れば銅に限らず他の材料を使用しても良い。また、接着
剤を用いなくても、磁石２と導電性薄板７との音響的結
合が弱ければ、他のいかなる方法を用いても良い。

また、上記実施例では、送受信コイル３は一つのコイル
で送信、受信の両機能を行うものについて示したが、各
々の機能を分担して行うようにしても良い。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、電磁超音波探触子にお
いて、磁石と送受信コイルとの間に、かつ磁石側と音響
的に絶縁して導電性薄板を設けた構成としたので、極め
て容易に、かつ安価な構成により磁石側の不要なエコー
を除去することができ、被検材中の計測を正確に行うこ
とができるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である電磁超音波探触子の
構造を示す概略図、第２図は、第１図の１磁超音波探咄
子による検出信号を、従来例のものと比較して示す波形
図、第３図は従来の電磁超音波探触子の構造を示す概略
図、第４図及び第５図は、それぞれ従来の他の例である
電磁超音波探触子及び超音波検査用変成器ヘッドの構造
を示す概略図、第６図は、第４囚の電磁超音波探触子に
おける磁石の磁界分布を示す図である。 図において、１・・・被検材、２・・・磁石、３・・・
送受信コイル、４・・・磁極部分、５・・・短絡コイル
、６・・・スロット、７・・・２４電性薄板である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁界と渦電流との相互作用により電磁的に超音波を発生
   、検出させる電磁超音波探触子において、磁石と送受信
   コイルとの間に、この磁石と音響的に絶縁して導電性薄
   板を設けたことを特徴とする電磁超音波探触子。