JPS63286761A

JPS63286761A - 電磁超音波トランスジュ−サ

Info

Publication number: JPS63286761A
Application number: JP62123043A
Authority: JP
Inventors: Michio Sato; 道雄佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-05-20
Filing date: 1987-05-20
Publication date: 1988-11-24

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、超音波探傷試験に使用する電磁超音波トラン
スジューサに係り、とりわけ被検査材を精度よく測定で
きる電磁超音波トランスジューサに関する。

（従来の技術）超音波探傷試験を実施するには超音波トランスジューサ
を必要とする。このような超音波トランスジューサとし
ては、従来、種々のタイプのものが提案されている。こ
れら超音波トランスジューサの１つとして電磁超音波ト
ランスジューサが知られている。この電磁超音波トラン
スジューサは、磁歪素子や電歪素子を用いたものとは違
って、ローレンツ力が被検査材中に超音波を生起させる
ようにしたもので、被検査材とは非接触状態にセットで
きると言う特徴を備えている。したがって、被検査材の
表面に凹凸が存在しているような場合でも格別な処置な
どを施すことなく試験を実施することができる。

次に、このような電磁超音波トランスジューサを第６図
で説明する。第６図において、電磁超音波トランスジュ
ーサ２０は、磁性ブロック２１と、この磁性ブロック２
１の一側面に薄い電気絶縁材３を介して配設された高周
波電流路を形成する導電体２６とで構成されている。

磁性ブロック２１は、慢数個の永久磁石２４ａ、２４ｂ
、２４Ｃ１・・・・・・と、高透磁率材で形成された＋
１２数個のヨーク２５ａ、　２５ｂ、２５Ｃ，、、、、
、。

とで構成されている。各永久磁石２４ａ、２４ｂ。

２４ｃ１・・・・・・は、それぞれ同一形状の平板状に
形成されており、また、各ヨーク２５ａ％　２５ｂ％・
２５ｃ、・・・・・・は、上記各永久磁石と等しい面形
状となるようそれぞれ形成されている。このように形成
された各永久磁石と各ヨークとを、各永久磁石相互間に
ヨークをそれぞれ介在させ、かつ上記ヨークを挟んで隣
接する永久磁石の着磁方向か相異なるように積層一体化
して磁性ブロック２１が構成されている。

一方、導電体２６は、第７図に示すように、磁性ブロッ
ク２１を）を成する永久磁石２４の積層方向とは直交す
る方向に永久磁石２４の配設ピッチで屈曲しながら永久
磁石２４の積層方向に延び、ジグザグ状をなしている。

また、永久磁石の粘層ｈ゛向と直交する部分２６ａは第
６図に示すように、丁度、ヨーク２５ａ、２５ｂ、２５
ｃ、−・−−−−の短面と対向するように電気絶縁材３
の表面に固定されている。

次に上記のように構成された電磁超音波トランスジュー
サ２０を用いて被検査材７の探傷試験を行なう場合の作
用について説明する。

第６図に示すように、まず、導電体２６の位置する側を
被検査材７の表面に向けるとともに被検査材７の表面と
導電体２６との間に所定の間隙８をあけてセットする。

この状態で導電体２６の両端を図示しない高周波電源お
よび図示しない信号受信装置に接続して使用する。

次に、この電磁超音波トランスジューサ２０の動作を簡
単に説明する。この電磁超音波トランスジューサ２０を
被検査材７の表面に対向させてセットすると、各永久磁
石２４ａ、２４ｂ、２４ｃ。

・・・・・・からでた磁力線は、第８図中に破線矢印で
示すように各ヨーク２５　ａ　ｓ　２５ｂ、２５Ｃ１・
・・・・・と被検査材７とを直列に経由する経路で通る
。したがって、被検査材７の表面では、これと垂直なバ
イアス磁界９が印加された状態となる。しかして、導電
体２６に高周波電流を流すと、導電体片２６のうち永久
磁石の積層方向と直交する部分２６ａには、第８図中に
示すように隣接する部分６ａ相互では逆向きとなる電流
３０が流れる。この電流３０によって、被検査材７の表
面には、第８図に示すように、高周波の誘導渦電流３１
が流れる。この誘導渦電流３１とバイアス磁界９との相
互作用によって、被検査材７内に被検査材７の表面と平
行な方向に同位相のローレンツ力３２が発生し、このロ
ーレンツ力３２と垂直な方向に構波の超音波３３が生起
される。このような原理で、超音波３３が発生する。な
お、導電体片２６のうち永久磁石の積層方向と直交する
部分２６ａを永久磁石２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、・・・
・・・の側面に対向する位置までずらすと、被検査材７
の表面と垂直な方向のローレンツ力を発生させることが
でき、これによって縦波の超音波を生起させることもで
きる。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、上述の電磁超音波トランスジューサ２０にお
いて、感度を上げる場合、高周波電流路を形成する導電
体２６の数を増やして対処している。このように導電体
２６の数を増やすと、電磁超音波トランスジューサ２０
の面積が増加し、このため超音波ビームの太さが太くな
って小さな欠陥を検出しにくいという問題がある。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
その面積を増加させることなく感度を上げることができ
る電磁超音波トランスジューサを提供することを目的と
する。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は、軸方向に磁化された円柱状の永久磁石と、こ
の永久磁石の磁化方向に垂直な一側面に電気絶縁体を介
して固着された円形の導電体とを備え、前記導電体の半
径を被検査材の所定位置に超音波が集束するよう定めた
ことを特徴とする電磁超音波トランスジューサである。

（作　用）超音波を被検査材の所定位置に集束させることによって
探傷感度を増加させることができる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図乃至第５図は本発明による電磁超音波トランスジ
ューサの一実施例を示す図である。第２図において、電
磁超音波トランスジューサ１は、円柱状の永久磁石２と
、この永久磁石２の磁化方向に垂直な一側面に固着され
た薄い電気絶縁体３と、この電気絶縁体３に固着された
複数の円形導電体４とから構成されている。

この円形導電体４は第１図に示すように、複数の略円形
状部を形成するよう一連に構成されており、また円形状
部の中央部には直線部が形成されている。この導電体４
のうち円形状部の一対の端部には端子５ａ、５ｃが設け
られている。また、導電体４のうち直線部の端部には端
子５ｂが設けられている。

これら端子のうち、端子５ａ、５ｂは端子６に接続され
、さらに端子５ｂおよび端子６は超音波送信器および超
音波受信器に接続されている。

なお、導電体４の円形状部の半径は、被検査材７の所定
位置に超音波が集束するよう定められている。

次にこのような構成からなる本実施例の作用を説明する
とともに、導電体の円形状部の半径の決定について説明
する。

第３図は電磁超音波トランスジューサの作用を示す図で
ある。第３図において、電磁超音波トランスジューサ１
を、その円形の導電体４を被検査材７の表面に対向させ
てセットすると、永久磁石２から出た磁力線１つ（破線
矢印）が、被検査材７の表面に直角に入射する。従って
、被検査材７の表面では、この表面と垂直なバイアス磁
界９が印加された状態となる。次に導電体４に高周波電
流を流すと互いに隣接する分岐４電体４ａ、４ｂ。

４　ｃ　−、４ｄ　％　４　ｅ　％には、円形でかつ交
互に逆向きの高周波電流１０が流れる。続いて、この電
流１０により、被検査材７の表面には、電流１０とは反
対向きとなる円形でかつ交互に逆向きの高周波の誘導渦
電流１１が流れる。そして、この誘導渦電流１１とバイ
アス磁界９との相互作用によって被検査材７内には、こ
の被検査材７の表面に平行なローレンツ力１２ａ、１２
ｂｘ　１２ｃ。

１２ｄ、１２ｅが発生する。このローレンツ力も誘導渦
電流１１と同様円形でかつ交互に逆位相となる。また、
このローレンツ力１２ａ、１２ｂ。

１２　ｃ　ｓ　１２　ｄ　ｓ　１２　ｅの各半径の寸法
は、円形の導電体４の分岐導電体４ａ、４　ｂ、’４　
ｃ、４ｄ、４ｅの各半径と同一となり一点で集束する超
音波２２を発生させる。

次に第４図において、被検査材７で発生した超音波の集
束状態について説明する。

第４図においてローレンツ力ｌ　２ａ−１２ｂｓｌ　２
　ｃｓ　１２　ｄｌｌ　２　ｅは被検査材７の表面に発
生し、その場所を１３ａ、１３ｂ、１３ｃ。

１３ｄ、１３ｅとする。ローレンツ力１２ａ１１２ｂ、
１２ｄ、１２ｄ、１２ｅが働く場所１３ａ、１３ｂ、１
３ｃ、１３ｄ、１３ｅからは球面の波面１５ａ、１５ｂ
、１５ｃ、１５ｄ。

１５ｅをもつ超音波１４が発生する。この超音波１４は
、被検査材７内の超音波１４が重なり合って位＋目が一
致する１点１７に向う方向１６ａ１１６ｂ、１６ｃ、１
６ｄ、１６ｅへ進行する。したがって被検査材７の表面
で発生したローレンツ力１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２
ｄ、１２ｅは被検査材７内の１点１７で集束することに
なる。

続いて、第５図において、上記の超音波１４を集束する
ための条件および導電体の半径の決定について説明する
。

被検査材７の表面から焦点１７までの距離をＦ（ｍ）と
する。また中央部のローレンツ力の働く場所１３ｃとこ
れに隣接するローレンツ力か働く場所１３ｂ、１３ｄと
の間の距離をｒｔ（ｍ）とする。また、このローレンツ
力が働く場所１３ｂ１１３ｄとこれに隣接するローレン
ツ力が働く場所１３ａ、１３ｅとの間の距離をｒ２（ｏ
Ｉ）とする。

また、発生する超音波２２の波長をλ（ｍ）とする。

第５図より、Ｆ、ｒ、　　λの間には次の関係が成り立
つここでｎはｎ−１，２，３，・・・・・・である。

（１）式よりｒ　は次のように求まる。

従って、被検査材の表面から焦点１７までの焦点圧＃Ｆ
および超音波１４の波長λをあらかじめ設定しておけば
、この焦点１７に超音波１４が集中する円形の導電体４
の半径を（２）式によって求めることができる。

このように、本実施例によれば、（２）式で求めた半径
で導電体４を形成することによって、超音波を被検査材
７の所定位置に集束させて導電体の数を増やすことなく
探傷感度をトげることかできる。なお、この超音波の集
束位置はある程度の幅かあるため、実際には被検査材７
の略中央部に集束位置が来るようにしておくことによっ
て被検査材７内を十分探１易することができる。また、
従来のように永久磁石２４およびヨーク２５を交互に組
！ｒてて、磁性ブロック２１を構成する必要がなく円柱
状の永久磁石２でバイアス磁界９を発生させるので、製
造工程を簡略化して製造コストを低減することができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば超音波を′被検査
材７の所定位置に集束させ、ることによって、導電体の
数を増やすことなく探傷感度を増加させることができる
。また、円柱状の永久磁石によりバイアス磁界を発生さ
せるので、永久磁石およびヨークを交互に組立てる必要
かなく製造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明による電磁超音波トランスジ
ューサの一実施例を示す図であり、第１図はその導電体
を示す平面図、第２図は電磁超音波トランスジューサの
側面図、第３図は電磁超音波トランスジューサの作用を
示す図、第４図は被検査材７で発生した超音波の集束状
態を示す図、第５図は超音波の集束条件および導電体半
径の決定を示す図、第６図は従来の電磁超音波トランス
ジューサを示す側面図、第７図は導電体を示す平面図、
第８図は電磁超音波トランスジューサの作用を示す図で
ある。１・・・電磁超音波トランスジューサ、２・・・永久磁
石、３・・・電気絶縁体、４・・・４電体、７・・・被
検査材、１４・・・超音波、１７・・・焦点。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄第３図第５図第０図弔り凹第８図

Claims

【特許請求の範囲】

軸方向に磁化された円柱状の永久磁石と、この永久磁石
の磁化方向に垂直な一側面に電気絶縁体を介して固着さ
れた円形の導電体とを備え、前記導電体の半径を被検査
材の所定位置に超音波が集束するよう定めたことを特徴
とする電磁超音波トランスジューサ。