JPS6327748A - 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〕 この発明は丸棒、板材、管材等の表面及び内部に存在す
る欠陥、介在物等を検出するための超音波探傷装置用の
超音波探触子に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えば超音波探傷法（昭和４９年日刊工業新開
社発行）に示された従来の超音波探触子の断面図でるる
。

第４図（ａ）は垂直探触子の正面断面図、第４図（ｂ）
は垂直探触子の横断面図である。

図において（１）は超音波の送受信を行うための平板形
の振動子、　ｆ２１Ｈ上記蛋動子（１１の不要振動を抑
制するだめのダンパー材、（３）は振動子（１１を収納
するケース、　＋４１Ｕ超音波を試験体まで伝達させる
ための水、油等から成る接触媒質、（５）は試験体、（
６）は試験体（５）中で拡散する超音波ビーム、（７）
は近距離音場で見られる広い超音波ビーム、（８）は遠
距離音場で見られる狭い超音波ビームである。

従来の超音波探触子は上記のように構成されており１例
えば試験体（５）が丸棒−？管材等の場合には、第４図
（ａ）に示すように１周方同においては試験体（５）の
外径曲率のために超音波が拡散し９幅広い超音波ビーム
（６）となる。

一方、第４図（ｂ）Ｅ示すように、軸方向においては試
験体（５）の厚さが厚くなると、超音波の音場として、
近距離音場と遠距離音場と（二検査領域がまたがる事に
なる。

ここで近距離音場限界距離Ｘｏは（１）式で求められる
。

為＝Ｄ２／４λ　　　　　　・・・・・・・・・・・・
・・・　＋１１λ　：波長　、　　Ｄ：振動子寸法 又、一般（二近距離音場内での超音波ビーム（７）は振
動子（１）の寸法にほぼ相当する幅広の特性となる。又
、遠距離音場でハ（２）式で与えられる指向角Ｉｊｏで
拡散して行く特性となる。

θｏ＝５７Ｘλ／Ｄ　　　　・・・・・・・・・・・・
・・・　（２）λ：波長　、Ｄ：摂動子寸法 したがって、遠距離音場においてはＸｏ　から２ＸＯ位
の範囲では非常に狭い超音波ビーム（８）となってしま
う。

〔発明が解決し：うとする問題点〕

上記のように平板振動子（１）が具備されただけの超音
波探触子においては試験体（５）の周方向では広い超音
波ビーム（６）となり、感度低下、Ｓ／Ｎ低下をまねく
問題となる。

さらに試験体（５）の軸方向では近距離音場限界距離焉
から２ＸＯ付近までの遠距離音場内では狭い超音波ビー
ム（８）となるために、全面探傷を実施する場合に、試
験体（５）の搬送速度を遅くするか、探触子の数を多く
するかの対策が必要となり、試験体（５）の生産能力を
低下させたり、超音波探傷装置の大形化、コストアップ
化となる問題がめった。

この発明は上記問題点を解決するため（二なされたもの
で、試験体の周方向には収束した狭い超音波ビームを形
成し、試験体の軸方向には振動子寸法とほぼ同程度の広
い超音波ビームを遠距離まで形成する超音波探触子を得
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明による超音波探触子は、試験体の周方向に超音
波ビームを収束するための音響レンズを有し、さらに、
試験体の軸方向には超音波ビームを拡散させるための曲
率な有する曲面振動子を具備させたものである。

〔作　用〕

この発明においては、試験体の周方向には音響レンズに
より超音波ビームを収束させるために試験体中での超音
波ビームは狭く、欠陥の検出感度が向上できる。

又、試験体の軸方向には超音波が拡散する曲面振動子に
より超音波ビームが遠距離まで平行、もしくは拡散ぎみ
に広くなるため、試験体の全面探傷を行う場合でも、試
験体の搬送速度を遅くしたり、探触子の数量を増やした
りすることは不要となり、低価格の探傷装置を供給でき
ることになる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す超音波探触子の断面
図でるり、第１図＜ａ＞は垂直探触子の正門断面図、第
１図（ｂ）は垂直探触子の横断面図である。

図において（１つは一方向にのみ超音波が拡散する曲率
を有する曲面振動子、（２）はダンパー材、（３）は曲
面振動子（１つを収納するケース、（４）は接触媒質、
（５）は試験体、（９）は超音波を収束させる音響レン
ズ、　Ｃ１ｌは音響レンズ（９）により収束された超音
波ビーム、　ｄｌｌは曲面振動子（１′）により拡散さ
れた超音波ビームである。

第２図はこの発明の他の実施例を示す斜角形の超音波探
触子の斜視図でるる。

図において（１つは曲面振動子、Ｃ２はアクリル樹脂等
から成る楔、Ｒは上記曲面振動子（１′）の曲率方向と
直交する方向で、接触媒質（４）に当接する楔αΔの面
上に設けられた超音波を収束させるための曲率でるる。

上記のように構成された超音波探触子においては１例え
ば試験体（５）が丸棒や管材等の場合には９周方向にお
いては曲面振動子（１′）の曲率が付いていないために
、平板形振動子（１）と見なせる。したがって、第１図
（ａ）に示すような収束形の音響レンズ（９）を摂動子
（１′）が接触媒質（４）に対向する面上（二具備させ
る事により。

試験体（５）中に収束された細い超音波ビームｕＱを形
成させる事が可能となる。一方、上記音響レンズ（９）
の曲率とは直交する方向、すなわち、試験体（５）の軸
方向においては超音波が拡散する曲面振動子（１′）の
曲率が付いている方向となり、拡散形レンズを上記曲面
振動子（１′）に当接する面上に具備させる事により第
１図（ｂ）（−示すように超音波ビームａυをほぼ平行
、又はわずかに拡散ぎみに形成させる事が可能となる。

又、斜角形の超音波探触子においても楔（ｌａが音響レ
ンズ（９）の効果を有するため、上記喫ＱＸ５の曲面振
動子（１′）を取付ける面（＝必要な屈折角度が得られ
る角度を設け、上記角度を有した楔α２の振動子α′）
と同じ曲率を設け、さらに上記曲面振動子（１つの曲率
方向とは直交する方向でかつ接触媒質（４）に当接する
面上に超音波を収束させるための曲率Ｒを設けることに
より一方には収束された超音波ビームα１．他の一方に
は拡散ぎみの超音波ビーム１υを形成させることが可能
となる。

尚、斜角形の超音波探触子においては、第３図に示す構
造でも同様な効果を得ることができる。

第３図はこの発明の請求範凹の第２項の実施例を示す斜
角形の超音波探触子の斜視図である。

図において（１つは超音波を収束させる曲率を有する曲
面振動子、　（１２’）は楔、Ａは上記楔（１ｚ）の接
触媒体（４）に当接する面である。

上記第３図に示す超音波探触子（二おいては、　喫（１
２’）が音響レンズの効果を有するため。

上記喫（１２’）の曲面振動子（１つを取付けろ面に必
要な屈折角度が得られる角度を設け、上記角度を有した
喫（１２つの振動子（１つ取付は面には上記曲面振動子
（１つと同じ曲率を設け、超音波ビームを収束させる。

一方、上記曲面振動子（１つの曲率方向とは直交する方
向で、かつ接触媒質（４）に当接する楔（１２’）の面
Ａ上に、超音波を拡散させる曲率な設けることにより超
音波ビームを拡散させ。

第１図（ａ）、　（ｂ）に示す超音波ビームＱｌ、αυ
を形成可能にできる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように、一方には超音波を収束
、又は拡散させる音響レンズを設け、上記音響レンズの
曲率方向と直交する方向には超音波が拡散又は収束する
音響レンズ、及び曲面振動子を具備させることにより欠
陥検出感度が向上し、さらに全面探傷の要求に対しても
超音波探触子の数が少ない低価格の超音波探傷装置を供
給できる効果がろる

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による垂直形の超音波探触子の断面図
、第２図はこの発明による他の実施例でろろ斜角形の超
音波探触子の斜視図、第３図はこの発明（＝よる第２の
他の実施例である斜角形の超音波探触子の斜視図、第４
図は従来の垂直形の超音波探触子の断面図でるる。 図において（１）は平板形振動子、　（１’）は超音波
拡散形の曲面振動子、（１ツは超音波収束形の曲面振動
子、（２）はダンパー材、（３）はケース、（４）は接
触媒質、（５）は試験体、（６）は拡散する超音波ビー
ム、（７］は近距離音場内の広い超音波ビーム、（８）
は遠距離音場内の狭い超音波ビーム、（９）は音響し／
ズ、α１は音響レンズで収束された狭い超音波ビーム、
　［１１１は曲面振動子で拡散された広い超音波ビーム
、　Ｑａ、　（１２’）は喫でめる。 尚、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す、。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）丸棒、板材、管材等の欠陥を非破壊で検査する超
   音波探傷装置用の超音波探触子において、接触媒質に当
   接する面に設けられた音響レンズと、上記音響レンズの
   曲率・方向と直交する方向で振動子と当接する面に設け
   られた音響レンズ及び曲面振動子とを具備した事を特徴
   とする超音波探触子。
2. （２）２つの音響レンズの一方は超音波を収束させ、ま
   た他方は超音波を拡散させる構成である特許請求の範囲
   第（１）項記載の超音波探触子。