JPS63120251A

JPS63120251A - 超音波送受波器

Info

Publication number: JPS63120251A
Application number: JP26600886A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yano; 屋野　勉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-11-07
Filing date: 1986-11-07
Publication date: 1988-05-24

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、空中超音波を送受波し、被検査体までの距離
や被検査体表面の欠陥を非接触により検出する超音波セ
ンシング装置に用いられる超音波送受波器に関するもの
である。

従来の技術最近、細いシリンダの内周面の傷検査の要望が多くなっ
てきている。従来、物体表面の傷検査には、一般にテレ
ビカメラ方式やレーザ光方式などの検査法が用いられて
いる。

発明が解決１−ようとする問題点しかし、テレビカメラ方式やレーザ光方式では、用いる
レンズなどの光学系が大きいため、内径が３０ｍ１ｌ以
下のシリンダなどの傷検査には、このままでは使用でき
ず、内視鏡のような光ガイドを用いる必要がある。この
場合、装置が極めて高価である上、信号処理も複雑で、
高速の検査には適さない。

そこで、本発明は、従来技術の以上のような問題を解決
するもので、被検査体までの距離や被検査体表面の傷を
高速度で、高精度に検出することができ、特に内径の小
さいシリンダのような円筒状の被検査体の内面の傷をも
高速度で、高精度に検出することができるように；−７
た超音波送受波器を提供しようさするものである・問題点を解決するための手段そして上記問題点を解決するための本発明の技術的な手
段（マ、超音波が通過する複数個の音響窓を有する筐筒
と、この策筒内に軸方向に配置された複数個の超音波振
動子に、各超音波振動子の背面に設けられた背面負荷体
と、各超音波振動子の前方に配置さえ１７、超音波振動
子と音響窓との間で超″ｒ′ｉ波を反射させる複数個の
超音波反射板とより構成されたものである。

作　　　用上記技術的手段による作用は次のようになる。

即ち、各超音波振動子より超音波ビームを放出すると、
この超音波ビームは超音波反射板により反対され、音響
窓を通過し、被検査体の表面に収束される。この被検査
体表面からの反対波は音響窓を通過１〜、超音波反射板
により反射され、超音波振動子により受波される。そｌ
〜で被検査体または筐筒を相対的に移動さぜるＣ、ＪＪ
こより一度に複数個所で順次反射波を測定し、被検査体
の検査等を行うことができる。

実施例以下１図面を参照（−ながら本発明の実施例について説
明する。

まず、本発明の第１実施例について説明する。

第１図は本発明の第１実施例における超音波送受波器を
示す縦断面図である。

第１図において、１（を筐筒であり、例えば直径１０〜
１５羽の円筒形状に形成されている。２ａ、２ｂは筐筒
１に設けられた音響窓、３ａ、３ｂは筐筒１内に軸方向
に配置され、筐筒１の軸方向に超音波を発射する圧電セ
ラミック振動子のよ−）な超音波振動子、４ａ、４ｂは
超音波振動子３ａ、３ｂの背面に設けられた背面負荷体
であり、箔体１の内径にほぼ等しい外径を有し、筐筒１
内を超音波振動子３ａ、３ｂと共に移動し得るように半
固定状態に支持されている。５ａ、５１）は超音波振動
子３ａ、３ｂの前面に配置された金属や合成君脂などよ
りなる超音波反射板であり、筐筒１内に移動し得るよう
に半固定状態に支持されている。６ａ、６ｂは超音波ビ
ーム、了ａ、７ｂは超音波ビーム６ａ、６ｂの集束点を
示している。

以上のような構成において、以下、その動作を具体例と
共に説明する。

まず、超音波振動子３ａ、３ｂは図示していない送信器
からの電気信号によって、移動され、超音波に−ムら、
（，６ｂを筐筒１の軸方向に沿って放出する。今、超音
波振動子３ａ、３１）として、例えば１Ｍｌ４ｚの共振
周波数を有し１曲率半径３０龍直径１Ｃｒｎの凹面振動
子を用″いると、超音波ビーム８ａ、６ｂは超音波振動
子３ａ、３ｂの前方、約２４〜２８羽の位置にビーム半
値幅約１．２羽で集束される。図示していない被検査体
であるシリンダ内径を、例えば２２正、筐筒１の外径を
１２關とすると、超音波反射板５ａ、５１）を超音波振
動子３ａ。

３ｂの前方、約１６北の位置に傾斜角４６°で設置する
こさにより超音波ビーム６ａ、８１）は超音波反射板５
ａ、５ｂで直角方向に反対され、音響窓２ａ。

２１）を通過し２て筐筒１の外側３〜了闘の位置に７ａ
、了すで示すよ、うに集束され、これζまちょうど被検
査体のシリンダ内面に一致する。シリンダ内面からの反
射波は音響窓２ａ、２　ｂを通過し、超音波反射板５ａ
、５ｂにより反射され、超音波振動子３ａ、３１）に受
信される。このとき、超音波ビーム径が１．２朋程度の
場合には、シリンダ内面に傷のない場合と、直径０．５
１程度の穴がある場合では、その部分からの反射信号レ
ベル比は約１０．８程度となる。更に直径が１．２羽以
」二の傷の場合にはこのレベル比は１：０．１以上とな
る。従ってシリンダからの反射信号を図示していない受
信器で受信し、その反射波レベルを測定し２つつ、シリ
ンダまたは筐筒１を筐筒１の軸を中心として相対的に回
転させると共に筐筒１の軸方向に移動させることにより
シリンダ内面の傷検査を行うことができる。直径ｏ５ｍ
ｍ以上の傷を検出する場合には。

検出点間隔は０．２６６朋程必要となる。従って、内径
２２闘、長さ１６ｔｙｎのシリンタを検査する場合、内
周方向に２７７点、長さ方向に６ｏＱ点の測定点が必要
となり、全体で１６８，２００点となる。超音波ビーム
６ａ、６１）のシリンダまでの往復伝播時間は約１６３
μｓになる。

仮ｆ乙超音波の送信繰返し１周波数を６　ＫＨｚ　（２
００μＳ）、’：ｌ−でも、上記のシリンダの検査時間
として、最低３３．２秒必要とする。一般に受信信号を
取り込み、傷判定を行うことを考えると、送信繰返し周
波数はＩＫＨｚ程度であり、この場合、更に長時間の１
８６秒必要となる。本実施例においては、例えば超音波
振動子３ａ、３ｂを２個用い、この間隔をシリンダの長
さの半分にしておくと筐筒１の軸方向での移動距離は半
分になり、検査時間を半分にすることができる。更に超
音波振動子３ａ、３１〕の数を多くし、その配列間隔を
シリンダの長さに対し、等間隔の長さになるよう分割す
ると、検査時間を更に短縮することができる。送信繰返
ｌ〜間隔がＩＫＨｚ程度の場合には、１回の送受信に要
する時間は０．２ｍｓ以Ｆであるため、６個の超音波振
動子を１台の送受信器で時間的に切替えて使用すること
もでき、検査時間の短縮化と共に。

装置の簡易化も図るこ七がてきる。

次に本発明の第２実施例について説明する。第２図は本
発明の第２実施例における超音波送受波器の縦断面図で
ある。本実施例において、上記第１実施例と異なる点は
超音波振動子３ａ、３ｂの背面の背面負荷体４ａ、４１
）の端面に超音波反射板８ａ、８ｂを一体化して設けた
ものであり、その他の構成は上記第１実施例七同様であ
る。上記超音波反９・１板８ａ、８ｂは背面負荷体４ａ
、４ｂを合成樹脂の流１〜込み法で形成する場合には、
一体成形できるので簡単に形成できる。

以上のような構成において、以下、その動作な説明する
。

超音波振動子３ａ、３ｂから放出された超音波ビーム６
ａ、６ｂは前面の超音波反射板８３．８ｂで反射され、
被検査体の表面に入射し、表面の傷の大きさによってそ
の反射レベルが変化する。この反射信号を検出すること
によって傷検出が可能なことは上記第１実施例と同様で
ある。本実施例においては、背面負荷体４ａ、４ｂの端
面に超音波反ｑ＝を板８ａ、８ｂを一体化し２て設けて
いるため、一定の長さの１筒１内に更に多くの超音波振
動子３ａ、３ｉ）、・・・を配列することができる。こ
れにより更（こ検査時間を短縮することができることに
なる。

なお、上記各実施例において、超音波振動子３ａ、３ｂ
ｂｍ音波反吋板５ａ、５１）、若しくは８ａ、８１〕の
間隔を変えることにより、超音波ビーム６ａ、６ｂの集
束位置７ａ、７ｈを筐筒１の外側において変えるこ占が
できる。即ち、被検査体であるシリンダの内径の大きさ
に応じ、その表面に超音波ビーム６ａ、６ｂを集束させ
、傷検出能力を維持するこ乏が可能となる。

発明の効果以上述べたように本発明；こよれば、複数個の音響窓を
有する筐筒内に複数個の超音波振動子、背面負荷体及び
超音波反射板を設けているので、被検査体また；ま筐筒
を相対的に移動させることにより一度に複数個所で順次
反対波を測定し、被検査体の検出を行うこ乏ができる。

従って、例えばシリンダのような円筒状の被検査体の内
面の傷検査を高速度に、かつ精度よく検出することがで
きる。

また超音波振動子等を筐筒内に納めているので、内径の
小さいものにも十分適用することができる。

更に超音波振動子の面が回転軸である筐筒の軸方向に向
いているため、被検査体または筐筒の回転によって生じ
る空気の乱れの影響やゴミやほこりの蓄積による悪影響
を受けることも少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における超音波送受波器を
示す縦断面図、第２図は本発明の第２実施例における超
音波送受波器を示す縦断面図である。１・・・筐筒、２ａ、２ｂ・・・音響窓、３ａ、３ｂ・
・・超音波振動子、４ａ、４ｂ・・・背面負荷体、５ａ
、５ｂ・・・超音波反射板、８ａ、８ｂ・・超音波反射
板。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超音波が通過する複数個の音響窓を有する筐筒と
、この筐筒内に軸方向に配置された複数個の超音波振動
子と、各超音波振動子の背面に設けられた背面負荷体と
、各超音波振動子の前方に配置され、超音波振動子と音
響窓との間で超音波を反射させる複数個の超音波反射板
とより構成されたことを特徴とする超音波送受波器。
（２）超音波反射板が背面負荷体の端面に一体化して設
けられている特許請求の範囲第１項記載の超音波送受波
器。
（３）超音波振動子と超音波反射板の間隔が任意に設定
される特許請求の範囲第１項記載の超音波送受波器。