WO2021106186A1 - 超音波探触子 - Google Patents

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WO2021106186A1
WO2021106186A1 PCT/JP2019/046754 JP2019046754W WO2021106186A1 WO 2021106186 A1 WO2021106186 A1 WO 2021106186A1 JP 2019046754 W JP2019046754 W JP 2019046754W WO 2021106186 A1 WO2021106186 A1 WO 2021106186A1
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WO
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wall portion
side wall
bottom wall
coil
ultrasonic probe
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/046754
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English (en)
French (fr)
Inventor
井幡　光詞
六蔵 原
友則 木村
西岡　泰弘
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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Priority to PCT/JP2019/046754 priority patent/WO2021106186A1/ja
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Priority to US17/713,454 priority patent/US20220229021A1/en

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2412—Probes using the magnetostrictive properties of the material to be examined, e.g. electromagnetic acoustic transducers [EMAT]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
    • B06B1/045—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism using vibrating magnet, armature or coil system

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic probe.
  • An ultrasonic inspection method is known as an inspection method that can inspect the inside of an object non-destructively.
  • an ultrasonic probe that utilizes the thickness longitudinal vibration of the piezoelectric element is generally used.
  • an electromagnetic ultrasonic transducer (Electromagnetic Acoustic Transducer: EMAT, hereinafter referred to as EMAT) was used as a method for generating and detecting ultrasonic waves in a non-contact manner with respect to a subject such as a metal plate or tube.
  • EMAT Electromagnetic Acoustic Transducer
  • a method is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the EMAT is composed of a coil through which a high-frequency current flows and a magnetic field generating portion such as a permanent magnet that applies a static magnetic field to a subject.
  • EMAT generates Lorentz force by the interaction between the eddy current generated on the surface of the subject by the high frequency vibration of the current flowing through the coil and the static magnetic field generated in the subject by the magnetic field generator, and the Lorentz force vibrates the subject.
  • EMAT since it is necessary to generate an eddy current on the surface of the subject, the subject is limited to a conductor such as metal. Therefore, EMAT has a problem that it cannot inspect a non-conductor subject such as a concrete structure.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, it is possible to realize miniaturization of the ultrasonic probe, and perform ultrasonic non-destructive inspection on a non-conductor subject.
  • the purpose is to provide technology that can be used.
  • the ultrasonic probe according to the present invention is installed on one surface of a metal case composed of a bottom wall portion having a vibrating surface, a side wall portion connected to the bottom wall portion, and a side wall portion. It comprises a coil and a magnet installed so as to sandwich the coil between one surface of the side wall portion, and the coil generates an eddy current on one surface of the side wall portion, and the eddy current and the magnet generate an eddy current.
  • the bottom wall is vibrated by the Lorentz force generated on the side wall due to the interaction with the generated magnetic field.
  • the ultrasonic probe can be miniaturized, and a non-conductor subject can be subjected to ultrasonic non-destructive inspection.
  • FIG. It is the schematic which shows the structure of the ultrasonic probe which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing of the ultrasonic probe cut along the dotted line AA'shown in FIG. It is a figure which shows the result of having obtained the deformed shape of a metal case by simulation when the stress by Lorentz force is applied to the side wall part of the metal case which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a graph which shows the vibration displacement in the direction perpendicular to the vibration plane on the center line of the vibration plane of the bottom wall part of the metal case which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is the top view and the side view which show the structure of the ultrasonic probe which concerns on 1st modification of Embodiment 1.
  • FIG. 1 It is a top view and the side view which show the structure of the ultrasonic probe which concerns on the 2nd modification of Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the structure of the ultrasonic probe which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure which shows the result of having obtained the shape after deformation of the metal case by simulation when the stress by Lorentz force is applied to the side wall part of the metal case which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It It is a graph which shows the vibration displacement in the direction perpendicular to the vibration plane on the center line of the vibration plane of the outer bottom wall part of the metal case which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 5 is a graph showing the stress of the outer bottom wall portion on the center line of the vibration surface of the outer bottom wall portion of the metal case according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the ultrasonic probe 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the ultrasonic probe 100 cut along the dotted line AA'shown in FIG.
  • the ultrasonic probe 100 includes a coil 1, a magnet 2, and a metal case 3.
  • the metal case 3 is composed of a bottom wall portion 3b having a vibrating surface 3c and a side wall portion 3a connected to the bottom wall portion 3b.
  • the side wall portion 3a of the metal case 3 is composed of a flat plate-shaped first side wall portion 3d and a flat plate-shaped second side wall portion 3e facing each other.
  • the bottom wall portion 3b of the metal case 3 is composed of a single flat plate-shaped bottom wall portion, and the flat plate surface opposite to the vibration surface 3c is the first side wall portion 3d. Is connected to the end of the second side wall 3e and the end of the second side wall 3e, respectively.
  • the metal case 3 according to the first embodiment has a U-shape.
  • the material of the metal case 3 is, for example, a conductive material such as aluminum.
  • the coil 1 is installed on one surface of the side wall portion 3a of the metal case 3. More specifically, in the first embodiment, the ultrasonic probe 100 is installed as the coil 1 on the surface of the first side wall portion 3d opposite to the surface facing the second side wall portion 3e. It includes a first coil 1a and a second coil 1b installed on a surface of the second side wall portion 3e opposite to the surface facing the first side wall portion 3d. In the first embodiment, the configuration in which the ultrasonic probe 100 includes two coils, the first coil 1a and the second coil 1b, will be described, but the ultrasonic probe 100 is single. Coil, or may include three or more coils.
  • the first coil 1a and the second coil 1b are each wound with a conducting wire made of a metal such as copper a plurality of times in a track shape. Further, the first coil 1a and the second coil 1b are each connected to an AC power supply (not shown).
  • the magnet 2 is installed so as to sandwich the coil 1 with one surface of the side wall portion 3a.
  • the ultrasonic probe 100 acts as a magnet 2 between the first side wall portion 3d and the surface of the first side wall portion 3d opposite to the surface facing the second side wall portion 3e and the first coil 1a.
  • the second coil 1b is sandwiched between at least one or more magnets 2 installed so as to sandwich the magnet 2 and a surface of the second side wall portion 3e opposite to the surface facing the first side wall portion 3d. It comprises at least one or more magnets 2 so installed.
  • FIG. 2 shows a total of four magnets 2, the number of magnets 2 included in the ultrasonic probe 100 is not particularly limited.
  • the coil 1 generates an eddy current on one surface of the side wall portion 3a, and vibrates the bottom wall portion 3b by the Lorentz force generated in the side wall portion 3a due to the interaction between the eddy current and the magnetic field generated by the magnet 2. Let me. That is, the coil 1 causes the side wall portion 3a to vibrate and the bottom wall portion 3b to vibrate by the same method as the above-mentioned EMAT.
  • the polarity of the eddy current 4 changes according to the polarity of the current flowing through the first coil 1a.
  • the direction of the Lorentz force 6 also changes, so that the change in the direction of the Lorentz force 6 causes vibration in the first side wall portion 3d.
  • the coil 1 has a linear portion 1c parallel to the vibration surface 3c of the bottom wall portion 3b
  • the magnet 2 has a linear portion 1c of the coil 1 between the coil 1 and one surface of the side wall portion 3a. It is installed so as to sandwich it.
  • the first coil 1a has a linear portion 1c parallel to the vibration surface 3c of the bottom wall portion 3b
  • the magnet 2 has a linear portion of the coil 1 between one surface of the first side wall portion 3d. It is installed so as to sandwich 1c.
  • the direction of the Lorentz force 6 generated in the first side wall portion 3d is the direction perpendicular to the vibration surface 3c of the bottom wall portion 3b, and bending vibration occurs in the bottom wall portion 3b. Therefore, when a subject (not shown) is brought into contact with the vibrating surface 3c of the bottom wall portion 3b, ultrasonic waves are excited to the subject by the bending vibration.
  • the bending vibration of the bottom wall portion 3b is a vibration corresponding to the high frequency vibration of the current flowing through the coil 1
  • the frequency of the ultrasonic waves excited in the subject by the bending vibration of the bottom wall portion 3b is set to the coil 1. It is determined by the frequency of the flowing current. Therefore, since the frequency of the ultrasonic wave excited in the subject does not depend on the size of the ultrasonic probe 100, the ultrasonic probe 100 does not become large and heavy, and the ultrasonic wave has a low frequency in the subject. It is possible to excite the sound wave.
  • FIG. 3 shows the results obtained by simulation of the deformed shape of the metal case 3 when the stress due to the Lorentz force described above is applied to the first side wall portion 3d and the second side wall portion 3e of the metal case 3.
  • FIG. 4 is a graph showing the vibration displacement in the direction perpendicular to the vibration surface 3c on the center line of the vibration surface 3c of the bottom wall portion 3b.
  • the center line of the vibration surface 3c is the dotted line BB'shown in FIG.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 4 indicates the position on the center line BB'with the center of the vibration surface 3c as the origin, and the vertical axis of the graph shown in FIG. 4 is the vibration in the direction perpendicular to the vibration surface 3c. It shows the magnitude of displacement.
  • the dark part of the vibrating surface 3c in FIG. 3 is bent as compared with the surroundings. Further, in FIG. 4, it is shown that the closer to the center of the vibration surface 3c, the larger the vibration displacement. That is, it can be confirmed that the bottom wall portion 3b is flexing and vibrating.
  • the bending vibration can excite ultrasonic waves in the subject.
  • FIG. 5 is a top view and a side view showing the configuration of the ultrasonic probe 101 according to the first modification.
  • the metal case 10 of the ultrasonic probe 101 has a polygonal prism shape with the side wall portion 10a as a side surface and the bottom wall portion 10b as one bottom surface.
  • the ultrasonic probe 101 includes the same number of combinations of the coil 1 and at least one or more magnets 2 as the number of a plurality of planes on the outer surface of the side wall portion 3a.
  • the same number of combinations as the number of a plurality of planes are positioned at rotationally symmetric positions with the axis perpendicular to the vibrating surface 10c of the bottom wall portion 10b passing through the center of the vibrating surface 10c of the bottom wall portion 10b as the rotation axis.
  • Each is installed on the corresponding plane of the plurality of planes so as to be arranged.
  • the metal case 10 has a quadrangular prism shape with the side wall portion 10a as a side surface and the bottom wall portion 10b as one bottom surface.
  • the ultrasonic probe 101 includes, as coils 1, four coils 1 installed on the corresponding planes among the four planes on the outer surface of the side wall portion 10a.
  • the ultrasonic probe 101 as a magnet 2, each sandwiches the corresponding coil of the plurality of coils 1 with the corresponding plane of the four planes on the outer surface of the side wall portion 10a. It has four magnets 2 installed.
  • the shape of the metal case 10 is a quadrangular prism shape and the number of combinations of the coil 1 and at least one or more magnets 2 is four has been described.
  • the shape of the metal case 10 is not limited to the configuration, and may be a polygonal prism shape. Further, the number of combinations of the coil 1 included in the ultrasonic probe 101 and at least one or more magnets 2 is not particularly limited. According to the configuration of the first modification, the Lorentz force generated in the side wall portion 10a can be effectively transmitted to the center of the vibration surface 10c of the bottom wall portion 10b.
  • FIG. 6 is a top view and a side view showing the configuration of the ultrasonic probe 102 according to the second modification.
  • the metal case 20 has a cylindrical shape with the side wall portion 20a as a side surface and the bottom wall portion 20b as one bottom surface.
  • the ultrasonic probe 102 includes a plurality of combinations of the coil 1 and at least one or more magnets 2. Each of the plurality of combinations is arranged at a rotationally symmetric position with the axis perpendicular to the vibration surface 20c of the bottom wall portion 20b as the rotation axis and passing through the center of the vibration surface 20c of the bottom wall portion 20b. , Is installed on the outer surface of the side wall portion 20a.
  • the ultrasonic probe 102 includes four coils 1 installed on the outer surface of the side wall portion 20a as coils 1. Further, the ultrasonic probe 102 includes eight magnets 2 as magnets 2, each of which is installed so as to sandwich the corresponding coil of the four coils 1 with the outer surface of the side wall portion 20a. There is.
  • the number of combinations of the coil 1 and at least one or more magnets 2 is four has been described.
  • the number of combinations of the coil 1 included in the ultrasonic probe 102 and at least one or more magnets 2 is not particularly limited. According to the configuration of the second modification, the Lorentz force generated in the side wall portion 20a can be effectively transmitted to the center of the vibration surface 20c of the bottom wall portion 20b.
  • the ultrasonic probe 100 is a metal case composed of a bottom wall portion 3b having a vibrating surface 3c and a side wall portion 3a connected to the bottom wall portion 3b. 3.
  • the coil 1 is installed on one surface of the side wall portion 3a, and the magnet 2 is installed so as to sandwich the coil 1 between the side wall portion 3a and one surface of the side wall portion 3a.
  • An eddy current is generated on one surface of the portion 3a, and the bottom wall portion 3b is vibrated by the Lorentz force generated on the side wall portion 3a due to the interaction between the eddy current and the magnetic field generated by the magnet 2.
  • the size is increased like the ultrasonic probe using the above-mentioned piezoelectric element. It is possible to excite low frequency ultrasonic waves without doing so. That is, the ultrasonic probe 100 can be downsized. Further, since the ultrasonic probe 100 can be downsized, the weight of the ultrasonic probe 100 can be reduced. Further, unlike the conventional EMAT, the subject can be vibrated through the vibrating surface 3c, so that the ultrasonic non-destructive inspection can be performed on the non-conductor subject.
  • the coil 1 in the ultrasonic probe 100 has a linear portion 1c parallel to the vibration surface 3c of the bottom wall portion 3b, and the magnet 2 has a linear portion 1c with one surface of the side wall portion 3a. It is installed so as to sandwich the straight portion 1c of the coil 1 between them.
  • the direction of the Lorentz force 6 generated in the side wall portion 3a can be the direction perpendicular to the vibration surface 3c of the bottom wall portion 3b.
  • bending vibration can be generated in the bottom wall portion 3b, and the bending vibration can excite ultrasonic waves in the subject.
  • the bottom wall portion 3b of the ultrasonic probe 100 is composed of a single flat plate-shaped bottom wall portion. According to the above configuration, the subject can be effectively vibrated through the vibrating surface 3c on the flat bottom wall portion 3b.
  • the side wall portion 3a of the ultrasonic probe 100 is composed of a flat plate-shaped first side wall portion 3d and a flat plate-shaped second side wall portion 3e facing each other, and is composed of a flat plate-shaped first side wall portion 3e and a bottom wall portion 3b. Is connected to the end portion of the first side wall portion 3d and the end portion of the second side wall portion 3e, respectively, on the flat plate surface opposite to the vibrating surface, and as the coil 1, in the first side wall portion 3d, The first coil 1a installed on the surface opposite to the surface facing the second side wall portion 3e and the surface of the second side wall portion 3e opposite to the surface facing the first side wall portion 3d.
  • a second coil 1b is provided, and as a magnet 2, the first coil 1a is sandwiched between the first side wall portion 3d and the surface opposite to the surface facing the second side wall portion 3e.
  • the second coil 1b is sandwiched between at least one or more magnets 2 installed in the above manner and a surface of the second side wall portion 3e opposite to the surface facing the first side wall portion 3d. It includes at least one installed magnet 2. According to the above configuration, each Lorentz force generated in the first side wall portion 3d and the second side wall portion 3e can be effectively transmitted to the vibrating surface 3c of the bottom wall portion 3b.
  • the metal case 10 in the ultrasonic probe 101 according to the first embodiment has a polygonal prism shape having a side wall portion 10a as a side surface and a bottom wall portion 10b as one bottom surface, and has at least one coil 1.
  • the combination with the magnet 2 is provided in the same number as the number of a plurality of planes on the outer surface of the side wall portion 10a, and the combination in the same number as the number of a plurality of planes is provided with each other on the vibration surface 10c of the bottom wall portion 10b.
  • the Lorentz force generated in the side wall portion 10a can be effectively transmitted to the center of the vibration surface 10c of the bottom wall portion 10b.
  • the metal case 20 in the ultrasonic probe 102 has a cylindrical shape with the side wall portion 20a as a side surface and the bottom wall portion 20b as one bottom surface, and at least one or more with the coil 1.
  • a plurality of combinations with the magnets 2 of the above are provided, and the plurality of combinations rotate about an axis perpendicular to the vibration surface 20c of the bottom wall portion 20b and passing through the center of the vibration surface 20c of the bottom wall portion 20b.
  • Each is installed on the outer surface of the side wall portion 20a so as to be arranged at symmetrical positions. According to the above configuration, the Lorentz force generated in the side wall portion 20a can be effectively transmitted to the center of the vibration surface 20c of the bottom wall portion 20b.
  • Embodiment 2 In the first embodiment, the configuration in which the bottom wall portion 3b of the metal case 3 is composed of a single flat plate-shaped bottom wall portion has been described. In the second embodiment, a configuration in which the bottom wall portion is composed of the outer bottom wall portion, the inner bottom wall portion, and the connecting portion will be described.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the ultrasonic probe 103 according to the second embodiment.
  • the metal case 30 has a bottom wall portion 30b instead of the bottom wall portion 3b. Have.
  • the bottom wall portion 30b is a flat plate-shaped outer bottom wall portion 30d having a vibrating surface 30c, and one flat plate surface is a flat plate-shaped inner surface facing the flat plate surface of the outer bottom wall portion 30d opposite to the vibrating surface 30c. It is composed of a bottom wall portion 30e and a connecting portion 30h that connects the outer bottom wall portion 30d and the inner bottom wall portion 30e.
  • the inner bottom wall portion 30e has a first end portion and a second end portion opposite to the first end portion, the first end portion is fixed, and the second end portion is fixed. The portion is connected to the connecting portion 30h, and the portion between the first end portion and the second end portion is connected to the end portion of the side wall portion 3a.
  • the first end is fixed means that the first end is fixed so as not to move. There is no particular limitation on the method of fixing the first end so as not to move. For example, when the ultrasonic probe 103 is placed in a housing that protects the ultrasonic probe 103, the first end is fixed by connecting the first end to the housing. May be good.
  • the side wall portion 3a is composed of a flat plate-shaped first side wall portion 3d and a flat plate-shaped second side wall portion 3e facing each other.
  • the inner bottom wall portion 30e has a flat plate-shaped first inner bottom wall portion 30f in which one flat plate surface faces the flat plate surface on the outer bottom wall portion 30d opposite to the vibration surface 30c, and one flat plate surface is on the outside. It is composed of a flat plate-shaped second inner bottom wall portion 30g facing the flat plate surface on the side opposite to the vibration surface 30c in the bottom wall portion 30d.
  • the connecting portion 30h includes a first connecting portion 30i connecting the first inner bottom wall portion 30f and the outer bottom wall portion 30d, and the second inner bottom wall portion 30g and the outer bottom. It is composed of a second connecting portion 30j that connects to the wall portion 30d.
  • the first inner bottom wall portion 30f has a first end portion and a second end portion opposite to the first end portion, and the first end portion is provided. The end is fixed, the second end is connected to the first connecting portion 30i, and the portion between the first end and the second end is the first side wall 3d. It is connected to the end.
  • the first end portion of the first inner bottom wall portion 30f is an end portion facing the first end portion of the second inner bottom wall portion 30g, which will be described later.
  • the second end of the first inner bottom wall portion 30f is an end facing the outside of the metal case 30.
  • the second inner bottom wall portion 30 g has a first end portion and a second end portion opposite to the first end portion, and the first end portion is provided. The end is fixed, the second end is connected to the second connecting portion 30j, and the portion between the first end and the second end is the second side wall 3e. It is connected to the end.
  • the first end portion of the second inner bottom wall portion 30g is an end portion facing the first end portion of the first inner bottom wall portion 30f.
  • the second end of the second inner bottom wall portion 30 g is the end facing the outside of the metal case 30.
  • the coil 1 according to the second embodiment generates an eddy current on one surface of the side wall portion 3a, and the Lorentz force generated in the side wall portion 3a due to the interaction between the eddy current and the magnetic field generated by the magnet 2 causes the coil 1 to generate the eddy current.
  • the outer bottom wall portion 30d is vibrated via the inner bottom wall portion 30e and the connecting portion 30h.
  • the ultrasonic probe 103 is a coil 1 with a first coil 1a installed on a surface of the first side wall portion 3d opposite to the surface facing the second side wall portion 3e.
  • the second side wall portion 3e includes a second coil 1b installed on a surface opposite to the surface facing the first side wall portion 3d.
  • the ultrasonic probe 103 sandwiches the first coil 1a between the first side wall portion 3d and the surface opposite to the surface facing the second side wall portion 3e. It is installed so as to sandwich the second coil 1b between at least one or more magnets 2 installed and a surface of the second side wall portion 3e opposite to the surface facing the first side wall portion 3d. It also includes at least one or more magnets 2.
  • the coil 1 generates an eddy current on one surface of the side wall portion 3a, and the Lorentz force generated on the side wall portion 3a due to the interaction between the eddy current and the magnetic field generated by the magnet 2 causes the bottom wall portion 30b.
  • the first coil 1a generates an eddy current on one surface of the first side wall portion 3d, and the eddy current and the magnet 2 shown in the upper left of FIG. 7 generate the eddy current.
  • the Lorentz force generated in the first side wall portion 3d by the interaction with the magnetic field causes the first inner bottom wall portion 30f to vibrate.
  • the portion between the first end portion and the second end portion of the first inner bottom wall portion 30f is connected to the end portion of the first side wall portion 3d, the portion is the point of emphasis. Work as. Further, since the first end portion of the first inner bottom wall portion 30f is fixed, the first end portion serves as a fulcrum. Further, since the second end portion of the first inner bottom wall portion 30f is connected to the first connecting portion 30i, the second end portion serves as an action point.
  • the first inner bottom wall portion 30f works as a third type lever, and transmits the Lorentz force generated in the first side wall portion 3d to the first connecting portion 30i.
  • the outer bottom wall portion 30d connected to the first connecting portion 30i generates a vibration larger than the vibration generated in the bottom wall portion 3b according to the first embodiment.
  • This also applies to the second side wall portion 3e, the second inner bottom wall portion 30g, and the second connecting portion 30j. Therefore, when the subject is brought into contact with the vibrating surface 30c of the outer bottom wall portion 30d, the amplitude of the ultrasonic waves excited in the subject can be increased, and the sensitivity of the ultrasonic nondestructive inspection can be improved. ..
  • FIG. 8 shows the results obtained by simulation of the deformed shape of the metal case 30 when the stress due to the Lorentz force described above is applied to the first side wall portion 3d and the second side wall portion 3e of the metal case 30. It is a figure.
  • FIG. 9 is a graph showing the vibration displacement in the direction perpendicular to the vibration surface 30c on the center line of the vibration surface 30c of the outer bottom wall portion 30d. The center line of the vibration surface 30c is the dotted line CC'shown in FIG. Further, the horizontal axis of the graph shown in FIG.
  • FIG. 9 indicates the position on the center line CC'with the center of the vibration surface 30c as the origin, and the vertical axis of the graph shown in FIG. 9 is the vibration in the direction perpendicular to the vibration surface 30c. It shows the magnitude of displacement.
  • the solid line shown in FIG. 9 is a graph showing the vibration displacement in the direction perpendicular to the vibration surface 30c on the center line of the vibration surface 30c of the outer bottom wall portion 30d. Further, in FIG. 9, for comparison, a graph showing the vibration displacement in the direction perpendicular to the vibration surface 3c on the center line of the vibration surface 3c of the bottom wall portion 3b according to the first embodiment is shown by a dotted line.
  • the dark part of the vibrating surface 30c in FIG. 8 is bent as compared with the surroundings. Further, the solid line in FIG. 9 shows that the closer to the center of the vibration surface 30c, the larger the vibration displacement. That is, it can be confirmed that the outer bottom wall portion 30d is flexing and vibrating. Further, the solid line in FIG. 9 shows a vibration displacement more than twice that of the dotted line in FIG. 9, which shows the vibration displacement in the first embodiment, and the ultrasonic probe 103 according to the second embodiment shows the vibration displacement. The above-mentioned effect to be played can be confirmed.
  • FIG. 10 is a top view and a side view showing the configuration of the ultrasonic probe 104 according to the first modification.
  • the metal case 40 has a polygonal prism shape with the side wall portion 10a as a side surface.
  • the vibrating surface 40b of the outer bottom wall portion 40a has a shape similar to the bottom surface of the polygonal prism shape.
  • the inner bottom wall portion of the ultrasonic probe 104 is composed of a single flat plate-shaped inner bottom wall portion having a through hole in the central portion.
  • the above-mentioned first end portion of the inner bottom wall portion on the single flat plate corresponds to the portion of the edge facing the through-hole, and the above-mentioned second end portion is on the opposite side of the through-hole. Corresponds to the outer edge located at.
  • the ultrasonic probe 104 includes the same number of combinations of the coil 1 and at least one or more magnets 2 as the number of a plurality of planes on the outer surface of the side wall portion 10a.
  • the same number of combinations as the number of a plurality of planes are rotationally symmetric with respect to each other with the axis passing through the center of the vibrating surface 40b of the outer bottom wall portion 40a and perpendicular to the vibrating surface 40b of the outer bottom wall portion 40a as the rotation axis.
  • Each is installed on the corresponding plane of the plurality of planes so as to be arranged at the position.
  • the metal case 40 has a quadrangular prism shape with the side wall portion 10a as a side surface. Further, the vibrating surface 40b of the outer bottom wall portion 40a has a square shape similar to the bottom surface of the square pillar shape.
  • the ultrasonic probe 104 includes four coils 1 as coils 1 installed on the corresponding planes among the four planes on the outer surface of the side wall portion 10a. Further, the ultrasonic probe 104, as a magnet 2, each sandwiches the corresponding coil of the four coils 1 with the corresponding plane of the four planes on the outer surface of the side wall portion 10a. It has eight magnets 2 installed.
  • the shape of the metal case 40 is a quadrangular prism shape and the number of combinations of the coil 1 and at least one or more magnets 2 is four has been described.
  • the shape of the metal case 40 is not limited to the configuration, and may be a polygonal prism shape.
  • the number of combinations of the coil 1 included in the ultrasonic probe 104 and at least one or more magnets 2 is not particularly limited. According to the configuration of the first modification, the Lorentz force generated in the side wall portion 10a can be effectively transmitted to the center of the vibration surface 40b of the outer bottom wall portion 40a.
  • FIG. 11 is a top view and a side view showing the configuration of the ultrasonic probe 105 according to the second modification.
  • the metal case 50 has a cylindrical shape with the side wall portion 20a as a side surface.
  • the vibrating surface 50b of the outer bottom wall portion 50a has a shape similar to the cylindrical bottom surface.
  • the inner bottom wall portion of the ultrasonic probe 105 is composed of a single flat plate-shaped inner bottom wall portion having a through hole in the central portion.
  • the above-mentioned first end portion of the inner bottom wall portion on the single flat plate corresponds to the portion of the edge facing the through-hole, and the above-mentioned second end portion is on the opposite side of the through-hole. Corresponds to the outer edge located at.
  • the ultrasonic probe 105 includes a plurality of combinations of the coil 1 and at least one or more magnets 2.
  • the plurality of combinations are arranged at rotationally symmetric positions with the axis perpendicular to the vibration surface 50b of the outer bottom wall portion 50a passing through the center of the vibration surface 50b of the outer bottom wall portion 50a as the rotation axis. , Each is installed on the outer surface of the side wall portion 20a.
  • the ultrasonic probe 105 includes four coils 1 installed on the outer surface of the side wall portion 20a as coils 1. Further, the ultrasonic probe 105 includes eight magnets 2 as magnets 2, each of which is installed so as to sandwich the corresponding coil of the four coils 1 with the outer surface of the side wall portion 20a. There is.
  • the number of combinations of the coil 1 and at least one or more magnets 2 is four has been described.
  • the number of combinations of the coil 1 included in the ultrasonic probe 105 and at least one or more magnets 2 is not particularly limited. According to the configuration of the second modification, the Lorentz force generated in the side wall portion 20a can be effectively transmitted to the center of the vibration surface 50b of the outer bottom wall portion 50a.
  • the bottom wall portion 30b of the ultrasonic probe 103 is a flat plate-shaped outer bottom wall portion 30d having a vibrating surface 30c, and one flat plate surface is the outer bottom wall portion 30d. It is composed of a flat plate-shaped inner bottom wall portion 30e facing the flat plate surface on the opposite side of the vibrating surface 30c, and a connecting portion 30h connecting the outer bottom wall portion 30d and the inner bottom wall portion 30e.
  • the bottom wall portion 30e has a first end portion and a second end portion opposite to the first end portion, the first end portion is fixed, and the second end portion is fixed.
  • connection portion 30h Is connected to the connection portion 30h, the portion between the first end portion and the second end portion is connected to the end portion of the side wall portion 3a, and the coil 1 is one of the side wall portions 3a.
  • An eddy current is generated on the surface, and the Lorentz force generated on the side wall portion 3a due to the interaction between the eddy current and the magnetic field generated by the magnet 2 causes the outer bottom wall portion via the inner bottom wall portion 30e and the connecting portion 30h. Vibrate 30d.
  • the inner bottom wall portion 30e works as a third type and transmits the Lorentz force generated in the side wall portion 3a to the connecting portion 30h.
  • the outer bottom wall portion 30d connected to the connection portion 30h generates a vibration larger than the vibration generated in the bottom wall portion 3b according to the first embodiment. Therefore, when the subject is brought into contact with the vibrating surface 30c of the outer bottom wall portion 30d, the amplitude of the ultrasonic waves excited in the subject can be increased, and the sensitivity of the ultrasonic nondestructive inspection can be improved. ..
  • the side wall portion 3a of the ultrasonic probe 103 is composed of a flat plate-shaped first side wall portion 3d and a flat plate-shaped second side wall portion 3e facing each other, and is an inner bottom wall portion.
  • one flat plate surface is a flat plate-shaped first inner bottom wall portion 30f facing the flat plate surface opposite to the vibration surface on the outer bottom wall portion 30d, and one flat plate surface is on the outer bottom wall portion 30d.
  • It is composed of a flat plate-shaped second inner bottom wall portion 30g facing the flat plate surface on the opposite side of the vibrating surface 30c, and the connecting portion 30h comprises a first inner bottom wall portion 30f and an outer bottom wall portion 30d.
  • first connecting portion 30i to be connected and a second connecting portion 30j connecting the second inner bottom wall portion 30g and the outer bottom wall portion 30d
  • first inner bottom wall portion 30f is a first Has an end and a second end opposite to the first end, the first end is fixed, and the second end is with the first connection 30i.
  • the portion between the first end portion and the second end portion is connected to the end portion of the first side wall portion 3d, and the second inner bottom wall portion 30 g is the first.
  • the portion between the first end portion and the second end portion is connected to the end portion of the second side wall portion 3e, and the coil 1 is formed in the first side wall portion 3d.
  • the first coil 1a installed on the surface opposite to the surface facing the second side wall portion 3e and the surface of the second side wall portion 3e opposite to the surface facing the first side wall portion 3d.
  • the second coil 1b is provided, and the first coil 1a is sandwiched between the first side wall portion 3d and the surface of the first side wall portion 3d opposite to the surface facing the second side wall portion 3e.
  • the second coil 1b is sandwiched between at least one or more magnets 2 installed in the above manner and a surface of the second side wall portion 3e opposite to the surface facing the first side wall portion 3d. It includes at least one installed magnet 2. According to the above configuration, each Lorentz force generated in the first side wall portion 3d and the second side wall portion 3e can be effectively transmitted to the vibration surface 30c of the outer bottom wall portion 30d.
  • the metal case 40 in the ultrasonic probe 104 has a polygonal pillar shape with the side wall portion 10a as a side surface, and the vibration surface 40b of the outer bottom wall portion 40a has the polygonal pillar shape.
  • the number of combinations of the coil 1 and at least one or more magnets 2 having a shape similar to that of the bottom surface is the same as the number of a plurality of planes on the outer surface of the side wall portion 10a, and the number of combinations is the same as the number of a plurality of planes.
  • the combinations are arranged at positions symmetrical with respect to each other so as to pass through the center of the vibration surface 40b of the outer bottom wall portion 40a and to rotate about the axis perpendicular to the vibration surface 40b of the outer bottom wall portion 40a. , It is installed on the corresponding plane of the plurality of planes. According to the above configuration, the Lorentz force generated in the side wall portion 10a can be effectively transmitted to the center of the vibration surface 40b of the outer bottom wall portion 40a.
  • the metal case 50 in the ultrasonic probe 105 has a cylindrical shape with the side wall portion 20a as a side surface, and the vibration surface 50b of the outer bottom wall portion 50a is a bottom surface of the cylindrical shape.
  • a plurality of combinations of a coil 1 and at least one or more magnets 2 having a similar shape are provided, and the plurality of combinations pass through the center of the vibration surface 50b of the outer bottom wall portion 50a and the outer bottom wall.
  • Each is installed on the outer surface of the side wall portion 20a so as to be arranged at a rotationally symmetric position with the axis perpendicular to the vibration surface 50b of the portion 50a as the rotation axis. According to the above configuration, the Lorentz force generated in the side wall portion 20a can be effectively transmitted to the center of the vibration surface 50b of the outer bottom wall portion 50a.
  • Embodiment 3 In the second embodiment, the first end portion of the inner bottom wall portion 30e is fixed, the second end portion is connected to the connecting portion 30h, and between the first end portion and the second end portion. The configuration in which the portion is connected to the end portion of the side wall portion 3a has been described.
  • the first end portion of the inner bottom wall portion is fixed, the second end portion is connected to the end portion of the side wall portion, and the first end portion and the second end portion are connected to each other. The configuration in which the part in between is connected to the connection part will be described.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the ultrasonic probe 106 according to the third embodiment. As shown in FIG. 12, as compared with the ultrasonic probe 103 according to the second embodiment, in the ultrasonic probe 106, the metal case 60 has a bottom wall portion 60b instead of the bottom wall portion 30b. doing.
  • the bottom wall portion 60b is a flat plate-shaped outer bottom wall portion 60d having a vibrating surface 60c, and one flat plate surface is a flat plate-shaped inner surface facing the flat plate surface of the outer bottom wall portion 60d opposite to the vibrating surface 60c. It is composed of a bottom wall portion 60e and a connecting portion 60h that connects the outer bottom wall portion 60d and the inner bottom wall portion 60e.
  • the inner bottom wall portion 60e has a first end portion and a second end portion opposite to the first end portion, the first end portion is fixed, and the second end portion is fixed. The portion is connected to the end portion of the side wall portion 3a, and the portion between the first end portion and the second end portion is connected to the connecting portion 60h.
  • the first end is fixed means that the first end is fixed so as not to move. There is no particular limitation on the method of fixing the first end so as not to move. For example, when the ultrasonic probe 106 is placed in a housing that protects the ultrasonic probe 106, the first end is fixed by connecting the first end to the housing. May be good.
  • the side wall portion 3a is composed of a flat plate-shaped first side wall portion 3d and a flat plate-shaped second side wall portion 3e facing each other.
  • the inner bottom wall portion 60e has a flat plate-shaped first inner bottom wall portion 60f in which one flat plate surface faces the flat plate surface on the side opposite to the vibration surface 60c in the outer bottom wall portion 60d, and one flat plate surface is on the outside. It is composed of a flat plate-shaped second inner bottom wall portion 60g facing the flat plate surface on the side opposite to the vibration surface 60c in the bottom wall portion 60d.
  • the connecting portion 60h includes the first connecting portion 60i connecting the first inner bottom wall portion 60f and the outer bottom wall portion 60d, and the second inner bottom wall portion 60g and the outer bottom. It is composed of a second connecting portion 60j that connects to the wall portion 60d.
  • the first inner bottom wall portion 60f has a first end portion and a second end portion opposite to the first end portion, and the first end portion is provided. The ends are fixed, the second end is connected to the end of the first side wall 3d, and the portion between the first end and the second end is the first connection. It is connected to the unit 60i.
  • the first end portion of the first inner bottom wall portion 60f is an end portion facing the first end portion of the second inner bottom wall portion 60g, which will be described later.
  • the second end of the first inner bottom wall 60f is the outer facing end of the metal case 60.
  • the second inner bottom wall portion 60 g has a first end portion and a second end portion opposite to the first end portion, and the first end portion is provided. The end is fixed, the second end is connected to the end of the second side wall 3e, and the portion between the first end and the second end is the second connection. It is connected to the unit 60j.
  • the first end portion of the second inner bottom wall portion 60g is an end portion facing the first end portion of the first inner bottom wall portion 60f.
  • the second end of the second inner bottom wall 60g is the outer facing end of the metal case 60.
  • the coil 1 according to the third embodiment generates an eddy current on one surface of the side wall portion 3a, and the Lorentz force generated in the side wall portion 3a due to the interaction between the eddy current and the magnetic field generated by the magnet 2 causes the coil 1 to generate an eddy current.
  • the outer bottom wall portion 60d is vibrated via the inner bottom wall portion 60e and the connecting portion 60h.
  • the ultrasonic probe 106 is a coil 1 with a first coil 1a installed on a surface of the first side wall portion 3d opposite to the surface facing the second side wall portion 3e.
  • the second side wall portion 3e includes a second coil 1b installed on a surface opposite to the surface facing the first side wall portion 3d.
  • the ultrasonic probe 106 acts as a magnet 2 so as to sandwich the first coil 1a between the first side wall portion 3d and the surface opposite to the surface facing the second side wall portion 3e. It is installed so as to sandwich the second coil 1b between at least one or more magnets 2 installed and a surface of the second side wall portion 3e opposite to the surface facing the first side wall portion 3d. It also includes at least one or more magnets 2.
  • the coil 1 generates an eddy current on one surface of the side wall portion 3a, and the bottom wall portion 60b is generated by the Lorentz force generated in the side wall portion 3a due to the interaction between the eddy current and the magnetic field generated by the magnet 2.
  • the first coil 1a generates an eddy current on one surface of the first side wall portion 3d, and the eddy current and the magnet 2 shown in the upper left of FIG. 12 generate the eddy current.
  • the Lorentz force generated in the first side wall portion 3d by the interaction with the magnetic field causes the first inner bottom wall portion 60f to vibrate.
  • the second end portion of the first inner bottom wall portion 60f Since the above-mentioned second end portion of the first inner bottom wall portion 60f is connected to the end portion of the first side wall portion 3d, the second end portion acts as a force point. Further, since the first end portion described above is fixed to the first inner bottom wall portion 60f, the first end portion serves as a fulcrum. Further, since the portion between the first end portion and the second end portion of the first inner bottom wall portion 60f is connected to the first connecting portion 60i, the portion is used as an action point. work.
  • the first inner bottom wall portion 60f works as a second type, and transmits the Lorentz force generated in the first side wall portion 3d to the first connecting portion 60i.
  • the outer bottom wall portion 60d connected to the first connecting portion 60i generates a vibration larger than the vibration generated in the bottom wall portion 3b according to the first embodiment.
  • This also applies to the second side wall portion 3e, the second inner bottom wall portion 60g, and the second connecting portion 60j. Therefore, when the subject is brought into contact with the vibrating surface 60c of the outer bottom wall portion 60d, the amplitude of the ultrasonic waves excited in the subject can be increased, and the sensitivity of the ultrasonic nondestructive inspection can be improved. ..
  • FIG. 13 shows the results of simulating the deformed shape of the metal case 60 when the stress due to the Lorentz force described above is applied to the first side wall portion 3d and the second side wall portion 3e of the metal case 60. It is a figure.
  • FIG. 14 is a graph showing the stress of the outer bottom wall portion 60d on the center line of the vibration surface 60c of the outer bottom wall portion 60d.
  • the center line of the vibration surface 60c is the dotted line DD ′ shown in FIG.
  • FIG. 14 indicates the position on the center line DD'with the center of the vibration surface 60c as the origin, and the vertical axis of the graph shown in FIG. 14 is the magnitude of the stress of the outer bottom wall portion 60d. It shows that.
  • the solid line shown in FIG. 14 is a graph showing the stress of the outer bottom wall portion 60d on the center line of the vibration surface 60c of the outer bottom wall portion 60d. Further, in FIG. 14, for comparison, a graph showing the stress of the bottom wall portion 3b on the center line of the vibration surface 3c of the bottom wall portion 3b according to the first embodiment is shown by a dotted line.
  • the dark part of the vibrating surface 60c in FIG. 13 is bent as compared with the surroundings. Comparing the solid line and the dotted line in FIG. 14, the stress of the outer bottom wall portion 60d in the vicinity of the center ( ⁇ 1.5 mm) of the vibrating surface 60c is larger than the stress of the bottom wall portion 3b according to the first embodiment. It can be confirmed that the vibration is concentrated near the center of the vibration surface 60c. That is, the above-mentioned effect exerted by the ultrasonic probe 106 according to the third embodiment can be confirmed.
  • FIG. 15 is a top view and a side view showing the configuration of the ultrasonic probe 107 according to the first modification.
  • the metal case 70 has a polygonal prism shape with the side wall portion 10a as a side surface.
  • the vibrating surface 70b of the outer bottom wall portion 70a has a shape similar to the bottom surface of the polygonal prism shape.
  • the inner bottom wall portion of the ultrasonic probe 107 is composed of a single flat plate-shaped inner bottom wall portion having a through hole in the central portion.
  • the above-mentioned first end portion of the inner bottom wall portion on the single flat plate corresponds to the portion of the edge facing the through-hole, and the above-mentioned second end portion is on the opposite side of the through-hole. Corresponds to the outer edge located at.
  • the ultrasonic probe 107 includes the same number of combinations of the coil 1 and at least one or more magnets 2 as the number of a plurality of planes on the outer surface of the side wall portion 10a.
  • the same number of combinations as the number of a plurality of planes are rotationally symmetric with respect to each other with the axis passing through the center of the vibrating surface 70b of the outer bottom wall portion 70a and perpendicular to the vibrating surface 70b of the outer bottom wall portion 70a as the rotation axis.
  • Each is installed on the corresponding plane of the plurality of planes so as to be arranged at the position.
  • the metal case 70 has a quadrangular prism shape with the side wall portion 10a as a side surface. Further, the vibrating surface 70b of the outer bottom wall portion 70a has a square shape similar to the bottom surface of the square pillar shape.
  • the ultrasonic probe 107 includes four coils 1 as coils 1 installed on the corresponding planes among the four planes on the outer surface of the side wall portion 10a. Further, the ultrasonic probe 107, as a magnet 2, each sandwiches the corresponding coil of the four coils 1 with the corresponding plane of the four planes on the outer surface of the side wall portion 10a. It has eight magnets 2 installed.
  • the shape of the metal case 70 is a quadrangular prism shape and the number of combinations of the coil 1 and at least one or more magnets 2 is four has been described.
  • the shape of the metal case 70 is not limited to the configuration, and may be a polygonal prism shape.
  • the number of combinations of the coil 1 included in the ultrasonic probe 107 and at least one or more magnets 2 is not particularly limited. According to the configuration of the first modification, the Lorentz force generated in the side wall portion 10a can be effectively transmitted to the center of the vibration surface 70b of the outer bottom wall portion 70a.
  • FIG. 16 is a top view and a side view showing the configuration of the ultrasonic probe 108 according to the second modification.
  • the metal case 80 has a cylindrical shape with the side wall portion 20a as a side surface.
  • the vibrating surface 80b of the outer bottom wall portion 80a has a shape similar to the cylindrical bottom surface.
  • the inner bottom wall portion of the ultrasonic probe 108 is composed of a single flat plate-shaped inner bottom wall portion having a through hole in the central portion.
  • the above-mentioned first end portion of the inner bottom wall portion on the single flat plate corresponds to the portion of the edge facing the through-hole, and the above-mentioned second end portion is on the opposite side of the through-hole. Corresponds to the outer edge located at.
  • the ultrasonic probe 108 includes a plurality of combinations of the coil 1 and at least one or more magnets 2.
  • the plurality of combinations are arranged at rotationally symmetric positions with the axis perpendicular to the vibration surface 80b of the outer bottom wall portion 80a passing through the center of the vibration surface 80b of the outer bottom wall portion 80a as the rotation axis. , Each is installed on the outer surface of the side wall portion 20a.
  • the ultrasonic probe 108 includes four coils 1 installed on the outer surface of the side wall portion 20a as coils 1. Further, the ultrasonic probe 108 includes eight magnets 2 as magnets 2, each of which is installed so as to sandwich the corresponding coil of the four coils 1 with the outer surface of the side wall portion 20a. There is.
  • the number of combinations of the coil 1 and at least one or more magnets 2 is four has been described.
  • the number of combinations of the coil 1 included in the ultrasonic probe 108 and at least one or more magnets 2 is not particularly limited. According to the configuration of the second modification, the Lorentz force generated in the side wall portion 20a can be effectively transmitted to the center of the vibration surface 80b of the outer bottom wall portion 80a.
  • the bottom wall portion 60b of the ultrasonic probe 106 is a flat plate-shaped outer bottom wall portion 60d having a vibrating surface 60c, and one flat plate surface is the outer bottom wall portion 60d. It is composed of a flat plate-shaped inner bottom wall portion 60e facing the flat plate surface on the opposite side of the vibrating surface 60c, and a connecting portion 60h connecting the outer bottom wall portion 60d and the inner bottom wall portion 60e.
  • the bottom wall portion 60e has a first end portion and a second end portion opposite to the first end portion, the first end portion is fixed, and the second end portion is fixed.
  • the portion between the first end and the second end is connected to the connection 60h, and the coil 1 is one of the side walls 3a.
  • An eddy current is generated on the surface of the magnet 2, and the Lorentz force generated on the side wall portion 3a due to the interaction between the eddy current and the magnetic field generated by the magnet 2 causes the outer bottom wall via the inner bottom wall portion 60e and the connecting portion 60h.
  • the unit 60d is vibrated.
  • the inner bottom wall portion 60e works as a second type and transmits the Lorentz force generated in the side wall portion 3a to the connecting portion 60h.
  • the outer bottom wall portion 60d connected to the connection portion 60h generates a vibration larger than the vibration generated in the bottom wall portion 3b according to the first embodiment. Therefore, when the subject is brought into contact with the vibrating surface 60c of the outer bottom wall portion 60d, the amplitude of the ultrasonic waves excited in the subject can be increased, and the sensitivity of the ultrasonic nondestructive inspection can be improved. ..
  • the side wall portion 3a of the ultrasonic probe 106 is composed of a flat plate-shaped first side wall portion 3d and a flat plate-shaped second side wall portion 3e facing each other, and is an inner bottom wall portion.
  • one flat plate surface is a flat plate-shaped first inner bottom wall portion 60f facing the flat plate surface opposite to the vibration surface 60c in the outer bottom wall portion 60d
  • one flat plate surface is the outer bottom wall portion 60d.
  • It is composed of a flat plate-shaped second inner bottom wall portion 60g facing the flat plate surface opposite to the vibration surface 60c in the above, and the connecting portion 60h includes the first inner bottom wall portion 60f and the outer bottom wall portion 60d.
  • the first connecting portion 60i and the second connecting portion 60j connecting the second inner bottom wall portion 60g and the outer bottom wall portion 60d are composed of the first connecting portion 60i, and the first inner bottom wall portion 60f is the first. It has an end of 1 and a second end opposite to the first end, the first end is fixed, and the second end is the first side wall 3d.
  • the portion between the first end and the second end is connected to the first connecting portion 60i, and the second inner bottom wall portion 60g is the second It has an end of 1 and a second end opposite to the first end, the first end is fixed, and the second end is the second side wall 3e.
  • the portion between the first end portion and the second end portion is connected to the second connecting portion 60j, and the coil 1 is formed in the first side wall portion 3d.
  • the first coil 1a installed on the surface opposite to the surface facing the second side wall portion 3e, and the surface of the second side wall portion 3e opposite to the surface facing the first side wall portion 3d.
  • the first coil 1a is provided as a magnet 2 between the first side wall portion 3d and the surface opposite to the surface facing the second side wall portion 3e.
  • the second coil 1b is sandwiched between at least one or more magnets 2 installed so as to be sandwiched between the second side wall portion 3e and the surface of the second side wall portion 3e opposite to the surface facing the first side wall portion 3d. It comprises at least one or more magnets 2 installed in. According to the above configuration, each Lorentz force generated in the first side wall portion 3d and the second side wall portion 3e can be effectively transmitted to the vibration surface 60c of the outer bottom wall portion 60d.
  • the metal case 70 in the ultrasonic probe 107 according to the third embodiment has a polygonal pillar shape with the side wall portion 10a as a side surface, and the vibration surface 70b of the outer bottom wall portion 70a has the polygonal pillar shape.
  • the number of combinations of the coil 1 and at least one or more magnets 2 having a shape similar to that of the bottom surface is the same as the number of a plurality of planes on the outer surface of the side wall portion 10a, and the number of combinations is the same as the number of a plurality of planes.
  • the combinations are arranged at positions symmetrical with respect to each other so as to pass through the center of the vibration surface 70b of the outer bottom wall portion 70a and to rotate about the axis perpendicular to the vibration surface 70b of the outer bottom wall portion 70a. , It is installed on the corresponding plane of the plurality of planes. According to the above configuration, the Lorentz force generated in the side wall portion 10a can be effectively transmitted to the center of the vibration surface 70b of the outer bottom wall portion 70a.
  • the metal case 80 in the ultrasonic probe 108 has a cylindrical shape with the side wall portion 20a as a side surface, and the vibration surface 80b of the outer bottom wall portion 80a is a bottom surface of the cylindrical shape.
  • a plurality of combinations of a coil 1 and at least one or more magnets 2 having a similar shape are provided, and the plurality of combinations pass through the center of the vibration surface 80b of the outer bottom wall portion 80a and the outer bottom wall.
  • Each is installed on the outer surface of the side wall portion 20a so as to be arranged at a rotationally symmetric position with the axis perpendicular to the vibration surface 80b of the portion 80a as the rotation axis.
  • the Lorentz force generated in the side wall portion 20a can be effectively transmitted to the center of the vibration surface 80b of the outer bottom wall portion 80a.
  • the ultrasonic probe according to the present invention can realize miniaturization of the ultrasonic probe and can perform ultrasonic non-destructive inspection on a non-conductor subject, so that ultrasonic non-destructive inspection can be performed. It is available for.

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Abstract

超音波探触子（１００）は、振動面（３ｃ）を有する底壁部（３ｂ）、及び当該底壁部（３ｂ）に接続している側壁部（３ａ）から構成されている金属ケース（３）と、側壁部（３ａ）の一方の面に設置されたコイル（１）と、側壁部（３ａ）の一方の面との間にコイル（１）を挟むように設置された磁石（２）と、を備え、コイル（１）は、側壁部（３ａ）の一方の面に渦電流を発生させ、当該渦電流と、磁石（２）が発生させた磁界との相互作用により側壁部（３ａ）に生じるローレンツ力によって、底壁部（３ｂ）を振動させる。

Description

超音波探触子
　本発明は、超音波探触子に関する。
　物体内部を非破壊で検査できる検査方法として超音波による検査方法が知られている。超音波非破壊検査では、一般的に、圧電素子の厚み縦振動を利用した超音波探触子が利用される。
　一方、金属の板又は管等の被検体に対して非接触で超音波の発生及び検出を行う方法として、電磁超音波探触子（Electromagnetic Acoustic Transducer : ＥＭＡＴ、以下、ＥＭＡＴと記す）を利用した方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。一般に、ＥＭＡＴは、高周波電流が流れるコイルと、静磁界を被検体に与える永久磁石等の磁界発生部とから構成されている。ＥＭＡＴは、コイルを流れる電流の高周波振動により被検体表面に生じる渦電流と、磁界発生部により被検体中に生じる静磁界との相互作用によってローレンツ力を発生させ、当該ローレンツ力が被検体を振動させる。
特開２００２－２７７３３６号公報
　例えば、大規模な施設を構成するコンクリート構造物の検査を行う場合、伝搬損失等を考慮し、低周波の超音波を用いることが望ましい。しかし、上述の圧電素子を用いた超音波探触子が低周波の超音波を励振させるためには、超音波探触子のサイズを大きくする必要があるという問題がある。
　また、ＥＭＡＴでは、上述の通り、被検体表面に渦電流を生じさせる必要があるため、被検体が金属等の導体に限られる。そのため、ＥＭＡＴは、コンクリート構造物等の非導体の被検体に対して検査を行うことができないという問題がある。
　この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、超音波探触子の小型化を実現でき、且つ、非導体の被検体に対して超音波非破壊検査を行うことができる技術を提供することを目的とする。
　この発明に係る超音波探触子は、振動面を有する底壁部、及び当該底壁部に接続している側壁部から構成されている金属ケースと、側壁部の一方の面に設置されたコイルと、側壁部の一方の面との間にコイルを挟むように設置された磁石と、を備え、コイルは、側壁部の一方の面に渦電流を発生させ、当該渦電流と、磁石が発生させた磁界との相互作用により側壁部に生じるローレンツ力によって、底壁部を振動させる。
　この発明によれば、超音波探触子の小型化を実現でき、且つ、非導体の被検体に対して超音波非破壊検査を行うことができる。
実施の形態１に係る超音波探触子の構成を示す概略図である。 図１が示す点線ＡＡ´で切断した超音波探触子の断面図である。 実施の形態１に係る金属ケースの側壁部にローレンツ力による応力が印加された場合における金属ケースの変形後の形状をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。 実施の形態１に係る金属ケースの底壁部の振動面の中心線上における振動面に垂直な方向の振動変位を示すグラフである。 実施の形態１の第１の変形例に係る超音波探触子の構成を示す上面図及び側面図である。 実施の形態１の第２の変形例に係る超音波探触子の構成を示す上面図及び側面図である。 実施の形態２に係る超音波探触子の構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る金属ケースの側壁部にローレンツ力による応力が印加された場合における金属ケースの変形後の形状をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。 実施の形態２に係る金属ケースの外側底壁部の振動面の中心線上における振動面に垂直な方向の振動変位を示すグラフである。 実施の形態２の第１の変形例に係る超音波探触子の構成を示す上面図及び側面図である。 実施の形態２の第２の変形例に係る超音波探触子の構成を示す上面図及び側面図である。 実施の形態３に係る超音波探触子の構成を示す断面図である。 実施の形態３に係る金属ケースの側壁部にローレンツ力による応力が印加された場合における金属ケースの変形後の形状をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。 実施の形態３に係る金属ケースの外側底壁部の振動面の中心線上における外側底壁部の応力を示すグラフである。 実施の形態３の第１の変形例に係る超音波探触子の構成を示す上面図及び側面図である。 実施の形態３の第２の変形例に係る超音波探触子の構成を示す上面図及び側面図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る超音波探触子１００の構成を示す概略図である。図２は、図１が示す点線ＡＡ´で切断した超音波探触子１００の断面図である。図１及び図２が示すように、超音波探触子１００は、コイル１、磁石２、及び金属ケース３を備えている。
　金属ケース３は、振動面３ｃを有する底壁部３ｂ、及び当該底壁部３ｂに接続している側壁部３ａから構成されている。実施の形態１では、金属ケース３の側壁部３ａは、互いに対向する平板状の第１の側壁部３ｄ及び平板状の第２の側壁部３ｅから構成されている。
　また、実施の形態１では、金属ケース３の底壁部３ｂは、単一の平板状の底壁部から構成されており、振動面３ｃとは反対側の平板面が第１の側壁部３ｄの端部と第２の側壁部３ｅの端部とそれぞれ接続している。これにより、実施の形態１に係る金属ケース３は、Ｕの字型の形状を有する。金属ケース３の材料は、例えば、アルミ等の導電性材料である。
　コイル１は、金属ケース３における側壁部３ａの一方の面に設置されている。より詳細には、実施の形態１では、超音波探触子１００は、コイル１として、第１の側壁部３ｄにおける、第２の側壁部３ｅに対向する面とは反対の面に設置された第１のコイル１ａと、第２の側壁部３ｅにおける、第１の側壁部３ｄに対向する面とは反対の面に設置された第２のコイル１ｂとを備えている。なお、実施の形態１では、超音波探触子１００が第１のコイル１ａ及び第２のコイル１ｂの２つのコイルを備えている構成について説明するが、超音波探触子１００は、単一のコイル、又は３つ以上のコイルを備えていてもよい。
　実施の形態１では、第１のコイル１ａ及び第２のコイル１ｂは、それぞれ、銅等の金属からなる導線がトラック状に複数回巻かれたものである。また、第１のコイル１ａ及び第２のコイル１ｂは、それぞれ、図示しない交流電源に接続されている。
　磁石２は、側壁部３ａの一方の面との間にコイル１を挟むように設置されている。実施の形態１では、超音波探触子１００は、磁石２として、第１の側壁部３ｄにおける、第２の側壁部３ｅに対向する面とは反対の面との間に第１のコイル１ａを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石２と、第２の側壁部３ｅにおける、第１の側壁部３ｄに対向する面とは反対の面との間に第２のコイル１ｂを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石２とを備えている。なお、図２では、合計で４つの磁石２が示されているが、超音波探触子１００が備える磁石２の数は、特に限定されない。
　次に、実施の形態１に係る超音波探触子１００の動作について説明する。コイル１は、側壁部３ａの一方の面に渦電流を発生させ、当該渦電流と、磁石２が発生させた磁界との相互作用により側壁部３ａに生じるローレンツ力によって、底壁部３ｂを振動させる。つまり、コイル１は、上述のＥＭＡＴと同様の方法により、側壁部３ａに振動を生じさせ、底壁部３ｂを振動させる。
　より詳細には、例えば、図２が示すように、第１のコイル１ａに交流電流が流れると、第１の側壁部３ｄの一方の面には、当該交流電流の流れる方向とは反対の方向に流れる逆極性の渦電流４が生じる。一方、図２の左上に示された磁石２は、第１の側壁部３ｄの一方の面に静磁界５を発生させる。これらの渦電流４と静磁界５との相互作用により、第１の側壁部３ｄの一方の面にはローレンツ力６が生じる。
　ここで、第１のコイル１ａには交流電流が流れているため、渦電流４の極性は、第１のコイル１ａに流れる電流の極性に応じて変化する。これにより、ローレンツ力６の向きも変化するため、ローレンツ力６の向きの変化により、第１の側壁部３ｄには振動が生じる。
　実施の形態１では、コイル１は、底壁部３ｂの振動面３ｃに平行な直線部分１ｃを有し、磁石２は、側壁部３ａの一方の面との間にコイル１の直線部分１ｃを挟むように設置されている。例えば、第１のコイル１ａは、底壁部３ｂの振動面３ｃに平行な直線部分１ｃを有し、磁石２は、第１の側壁部３ｄの一方の面との間にコイル１の直線部分１ｃを挟むように設置されている。
　当該構成によれば、上述のように第１の側壁部３ｄに生じるローレンツ力６の向きは、底壁部３ｂの振動面３ｃに垂直な向きとなり、底壁部３ｂには屈曲振動が生じる。よって、図示しない被検体を底壁部３ｂの振動面３ｃに接触させた場合、当該屈曲振動により、当該被検体には超音波が励振される。
　また、底壁部３ｂの屈曲振動は、コイル１を流れる電流の高周波振動に応じた振動となるため、底壁部３ｂの屈曲振動により被検体において励振される超音波の周波数は、コイル１に流れる電流の周波数により決定される。よって、被検体において励振される超音波の周波数は、超音波探触子１００のサイズに依存しないため、超音波探触子１００を大型化及び重量化することなく、被検体において低周波の超音波を励振させることが可能となる。
　次に、実施の形態１に係る超音波探触子１００の動作のシミュレーション結果について図面を参照して説明する。図３は、金属ケース３の第１の側壁部３ｄ及び第２の側壁部３ｅに上述のローレンツ力による応力が印加された場合における金属ケース３の変形後の形状をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。図４は、底壁部３ｂの振動面３ｃの中心線上における振動面３ｃに垂直な方向の振動変位を示すグラフである。なお、当該振動面３ｃの中心線は、図３が示す点線ＢＢ´である。また、図４が示すグラフの横軸は、振動面３ｃの中心を原点とした中心線ＢＢ´上の位置を示し、図４が示すグラフの縦軸は、振動面３ｃに垂直な方向の振動変位の大きさを示している。
　図３の振動面３ｃにおける周囲と比較して暗い部分が屈曲している部分である。また、図４では、振動面３ｃの中心に近ければ近いほど、振動変位が大きくなることが示されている。つまり、底壁部３ｂは屈曲振動をしていることが確認できる。当該屈曲振動により、被検体において超音波を励振させることができる。
　次に、超音波探触子１００の第１の変形例について図面を参照して説明する。図５は、第１の変形例に係る超音波探触子１０１の構成を示す上面図及び側面図である。図５が示すように、超音波探触子１０１の金属ケース１０は、側壁部１０ａを側面とし、底壁部１０ｂを一方の底面とした多角柱形状を有する。
　また、超音波探触子１０１は、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせを、側壁部３ａの外面における複数の平面の数と同じ数、備えている。複数の平面の数と同じ数の当該組み合わせは、互いに、底壁部１０ｂの振動面１０ｃの中心を通り且つ底壁部１０ｂの振動面１０ｃに垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、当該複数の平面のうちの対応する平面に設置されている。
　より詳細には、当該第１の変形例では、金属ケース１０は、側壁部１０ａを側面とし、底壁部１０ｂを一方の底面とした四角柱形状を有する。超音波探触子１０１は、コイル１として、それぞれが、側壁部１０ａの外面における４つの平面のうちの対応する平面に設置された４つのコイル１を備えている。
　また、超音波探触子１０１は、磁石２として、それぞれが、側壁部１０ａの外面における４つの平面のうちの対応する平面との間に複数のコイル１のうちの対応するコイルを挟むように設置された４つの磁石２を備えている。
　なお、当該第１の変形例では、金属ケース１０の形状が四角柱形状であり、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせの数が４つである例を説明した。しかし、金属ケース１０の形状は、当該構成に限定されず、多角柱形状であればよい。また、超音波探触子１０１が備えるコイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせの数は、特に限定されない。
　第１の変形例の構成によれば、側壁部１０ａに発生した上述のローレンツ力を底壁部１０ｂの振動面１０ｃの中心に効果的に伝達することができる。
　次に、超音波探触子１００の第２の変形例について図面を参照して説明する。図６は、第２の変形例に係る超音波探触子１０２の構成を示す上面図及び側面図である。図６が示すように、金属ケース２０は、側壁部２０ａを側面とし、底壁部２０ｂを一方の底面とした円柱形状を有している。
　また、超音波探触子１０２は、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせを、複数備えている。当該複数の組み合わせは、互いに、底壁部２０ｂの振動面２０ｃの中心を通り且つ底壁部２０ｂの振動面２０ｃに垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、側壁部２０ａの外面に設置されている。
　より詳細には、当該第２の変形例では、超音波探触子１０２は、コイル１として、それぞれが、側壁部２０ａの外面に設置された４つのコイル１を備えている。また、超音波探触子１０２は、磁石２として、それぞれが、側壁部２０ａの外面との間に４つのコイル１のうちの対応するコイルを挟むように設置された８つの磁石２を備えている。
　なお、当該第２の変形例では、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせの数が４つである例を説明した。しかし、超音波探触子１０２が備えるコイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせの数は特に限定されない。
　第２の変形例の構成によれば、側壁部２０ａに発生した上述のローレンツ力を底壁部２０ｂの振動面２０ｃの中心に効果的に伝達することができる。
　以上のように、実施の形態１に係る超音波探触子１００は、振動面３ｃを有する底壁部３ｂ、及び当該底壁部３ｂに接続している側壁部３ａから構成されている金属ケース３と、側壁部３ａの一方の面に設置されたコイル１と、側壁部３ａの一方の面との間にコイル１を挟むように設置された磁石２と、を備え、コイル１は、側壁部３ａの一方の面に渦電流を発生させ、当該渦電流と、磁石２が発生させた磁界との相互作用により側壁部３ａに生じるローレンツ力によって、底壁部３ｂを振動させる。
　上記の構成によれば、コイル１を流れる高周波電流の周波数と同じ周波数の超音波を被検体中に発生させることができるため、上述の圧電素子を用いた超音波探触子のように大型化することなく、低周波の超音波を励振させることができる。つまり、超音波探触子１００の小型化を実現できる。また、超音波探触子１００の小型化を実現できるため、超音波探触子１００の軽量化も実現できる。また、従来のＥＭＡＴとは異なり、振動面３ｃを介して被検体を振動させることができるため、非導体の被検体に対しても超音波非破壊検査を行うことができる。
　また、実施の形態１に係る超音波探触子１００におけるコイル１は、底壁部３ｂの振動面３ｃに平行な直線部分１ｃを有し、磁石２は、側壁部３ａの一方の面との間にコイル１の直線部分１ｃを挟むように設置されている。
　上記の構成によれば、側壁部３ａに生じるローレンツ力６の向きを、底壁部３ｂの振動面３ｃに垂直な向きとすることができる。これにより、底壁部３ｂに屈曲振動を生じさせることができ、当該屈曲振動により、当該被検体において超音波を励振させることができる。
　また、実施の形態１に係る超音波探触子１００における底壁部３ｂは、単一の平板状の底壁部から構成されている。
　上記の構成によれば、平板状の底壁部３ｂにおける振動面３ｃを介して被検体を効果的に振動させることができる。
　また、実施の形態１に係る超音波探触子１００における側壁部３ａは、互いに対向する平板状の第１の側壁部３ｄ及び平板状の第２の側壁部３ｅから構成され、底壁部３ｂは、振動面とは反対側の平板面が第１の側壁部３ｄの端部と第２の側壁部３ｅの端部とそれぞれ接続しており、コイル１として、第１の側壁部３ｄにおける、第２の側壁部３ｅに対向する面とは反対の面に設置された第１のコイル１ａと、第２の側壁部３ｅにおける、第１の側壁部３ｄに対向する面とは反対の面に設置された第２のコイル１ｂとを備え、磁石２として、第１の側壁部３ｄにおける、第２の側壁部３ｅに対向する面とは反対の面との間に第１のコイル１ａを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石２と、第２の側壁部３ｅにおける、第１の側壁部３ｄに対向する面とは反対の面との間に第２のコイル１ｂを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石２とを備えている。
　上記の構成によれば、第１の側壁部３ｄ及び第２の側壁部３ｅにおいて生じた各ローレンツ力を、底壁部３ｂの振動面３ｃに効果的に伝達することができる。
　また、実施の形態１に係る超音波探触子１０１における金属ケース１０は、側壁部１０ａを側面とし、底壁部１０ｂを一方の底面とした多角柱形状を有し、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせを、側壁部１０ａの外面における複数の平面の数と同じ数、備え、複数の平面の数と同じ数の当該組み合わせは、互いに、底壁部１０ｂの振動面１０ｃの中心を通り且つ底壁部１０ｂの振動面１０ｃに垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、当該複数の平面のうちの対応する平面に設置されている。
　上記の構成によれば、側壁部１０ａに発生したローレンツ力を底壁部１０ｂの振動面１０ｃの中心に効果的に伝達することができる。
　また、実施の形態１に係る超音波探触子１０２における金属ケース２０は、側壁部２０ａを側面とし、底壁部２０ｂを一方の底面とした円柱形状を有し、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせを、複数備え、当該複数の組み合わせは、互いに、底壁部２０ｂの振動面２０ｃの中心を通り且つ底壁部２０ｂの振動面２０ｃに垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、側壁部２０ａの外面に設置されている。
　上記の構成によれば、側壁部２０ａに発生したローレンツ力を底壁部２０ｂの振動面２０ｃの中心に効果的に伝達することができる。
実施の形態２．
　実施の形態１では、金属ケース３の底壁部３ｂが単一の平板状の底壁部から構成されている構成について説明した。実施の形態２では、底壁部が外側底壁部、内側底壁部及び接続部から構成されている構成について説明する。
　以下で、実施の形態２について図面を参照して説明する。なお、実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図７は、実施の形態２に係る超音波探触子１０３の構成を示す断面図である。図７が示すように、実施の形態１に係る超音波探触子１００と比較して、超音波探触子１０３は、金属ケース３０が、底壁部３ｂの代わりに、底壁部３０ｂを有している。
　底壁部３０ｂは、振動面３０ｃを有する平板状の外側底壁部３０ｄ、一方の平板面が当該外側底壁部３０ｄにおける当該振動面３０ｃとは反対側の平板面と対向する平板状の内側底壁部３０ｅ、及び、当該外側底壁部３０ｄと当該内側底壁部３０ｅとを接続する接続部３０ｈから構成されている。内側底壁部３０ｅは、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が接続部３０ｈと接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、側壁部３ａの端部と接続している。
　なお、上記の「第１の端部が固定され」という記載は、第１の端部が動かないように固定されていることを意味する。第１の端部が動かないように固定される方法には特に限定はない。例えば、超音波探触子１０３が、超音波探触子１０３を保護する筐体に入れられた場合、当該筐体に第１の端部を接続することにより第１の端部を固定してもよい。
　図７が示す金属ケース３０についてより詳細には、実施の形態２では、側壁部３ａは、互いに対向する平板状の第１の側壁部３ｄ及び平板状の第２の側壁部３ｅから構成されている。内側底壁部３０ｅは、一方の平板面が外側底壁部３０ｄにおける振動面３０ｃとは反対側の平板面と対向する平板状の第１の内側底壁部３０ｆと、一方の平板面が外側底壁部３０ｄにおける振動面３０ｃとは反対側の平板面と対向する平板状の第２の内側底壁部３０ｇとから構成されている。
　また、実施の形態２では、接続部３０ｈは、第１の内側底壁部３０ｆと外側底壁部３０ｄとを接続する第１の接続部３０ｉ、及び第２の内側底壁部３０ｇと外側底壁部３０ｄとを接続する第２の接続部３０ｊから構成されている。
　また、実施の形態２では、第１の内側底壁部３０ｆは、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が第１の接続部３０ｉと接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、第１の側壁部３ｄの端部と接続している。なお、図７において、第１の内側底壁部３０ｆの第１の端部は、後述する第２の内側底壁部３０ｇの第１の端部に対向する端部である。第１の内側底壁部３０ｆの第２の端部は、金属ケース３０の外側に面した端部である。
　また、実施の形態２では、第２の内側底壁部３０ｇは、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が第２の接続部３０ｊと接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、第２の側壁部３ｅの端部と接続している。なお、図７において、第２の内側底壁部３０ｇの第１の端部は、第１の内側底壁部３０ｆの第１の端部に対向する端部である。第２の内側底壁部３０ｇの第２の端部は、金属ケース３０の外側に面した端部である。
　実施の形態２に係るコイル１は、側壁部３ａの一方の面に渦電流を発生させ、当該渦電流と、磁石２が発生させた磁界との相互作用により側壁部３ａに生じるローレンツ力によって、内側底壁部３０ｅ及び接続部３０ｈを介して外側底壁部３０ｄを振動させる。
　より詳細には、超音波探触子１０３は、コイル１として、第１の側壁部３ｄにおける、第２の側壁部３ｅに対向する面とは反対の面に設置された第１のコイル１ａと、第２の側壁部３ｅにおける、第１の側壁部３ｄに対向する面とは反対の面に設置された第２のコイル１ｂとを備えている。
　また、超音波探触子１０３は、磁石２として、第１の側壁部３ｄにおける、第２の側壁部３ｅに対向する面とは反対の面との間に第１のコイル１ａを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石２と、第２の側壁部３ｅにおける、第１の側壁部３ｄに対向する面とは反対の面との間に第２のコイル１ｂを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石２とを備えている。
　次に、実施の形態２に係る超音波探触子１０３の動作について説明する。まず、コイル１は、側壁部３ａの一方の面に渦電流を発生させ、当該渦電流と、磁石２が発生させた磁界との相互作用により側壁部３ａに生じるローレンツ力によって、底壁部３０ｂを振動させる。より詳細には、例えば、第１のコイル１ａは、第１の側壁部３ｄの一方の面に渦電流を発生させ、当該渦電流と、図７の左上に示された磁石２が発生させた磁界との相互作用により第１の側壁部３ｄに生じるローレンツ力によって、第１の内側底壁部３０ｆを振動させる。
　第１の内側底壁部３０ｆは、上述の第１の端部と第２の端部との間の部分が、第１の側壁部３ｄの端部と接続しているため、当該部分が力点として働く。また、第１の内側底壁部３０ｆは、当該第１の端部が固定されているため、当該第１の端部が支点として働く。また、第１の内側底壁部３０ｆは、当該第２の端部が第１の接続部３０ｉと接続しているため、当該第２の端部が作用点として働く。
　つまり、第１の内側底壁部３０ｆは、第３種てことして働き、第１の側壁部３ｄに生じたローレンツ力を第１の接続部３０ｉに伝達する。これにより、第１の接続部３０ｉに接続した外側底壁部３０ｄには、実施の形態１に係る底壁部３ｂに生じる振動よりも大きな振動が生じる。これは、第２の側壁部３ｅ、第２の内側底壁部３０ｇ及び第２の接続部３０ｊについても同様である。よって、外側底壁部３０ｄの振動面３０ｃに被検体を接触させた場合、被検体において励振される超音波の振幅を増大させることができ、超音波非破壊検査の感度を向上することができる。
　次に、実施の形態２に係る超音波探触子１０３の動作のシミュレーション結果について図面を参照して説明する。図８は、金属ケース３０の第１の側壁部３ｄ及び第２の側壁部３ｅに上述のローレンツ力による応力が印加された場合における金属ケース３０の変形後の形状をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。図９は、外側底壁部３０ｄの振動面３０ｃの中心線上における振動面３０ｃに垂直な方向の振動変位を示すグラフである。なお、当該振動面３０ｃの中心線は、図８が示す点線ＣＣ´である。また、図９が示すグラフの横軸は、振動面３０ｃの中心を原点とした中心線ＣＣ´上の位置を示し、図９が示すグラフの縦軸は、振動面３０ｃに垂直な方向の振動変位の大きさを示している。図９が示す実線は、外側底壁部３０ｄの振動面３０ｃの中心線上における振動面３０ｃに垂直な方向の振動変位を示すグラフである。また、図９において、比較のために、実施の形態１に係る底壁部３ｂの振動面３ｃの中心線上における振動面３ｃに垂直な方向の振動変位を示すグラフを点線で示している。
　図８の振動面３０ｃにおける周囲と比較して暗い部分が屈曲している部分である。また、図９の実線では、振動面３０ｃの中心に近ければ近いほど、振動変位が大きくなることが示されている。つまり、外側底壁部３０ｄは屈曲振動をしていることが確認できる。また、図９の実線は、実施の形態１の振動変位を示す図９の点線と比較して、２倍以上の振動変位を示しており、実施の形態２に係る超音波探触子１０３が奏する上述の効果を確認できる。
　次に、超音波探触子１０３の第１の変形例について図面を参照して説明する。図１０は、第１の変形例に係る超音波探触子１０４の構成を示す上面図及び側面図である。図１０が示すように、金属ケース４０は、側壁部１０ａを側面とした多角柱形状を有している。また、外側底壁部４０ａの振動面４０ｂは、当該多角柱形状の底面と相似の形状を有している。
　なお、図示しないが、超音波探触子１０４における内側底壁部は、中心部分に貫通孔を有する単一の平板状の内側底壁部から構成されている。当該単一の平板上の内側底壁部における上述の第１の端部は、当該貫通孔に面した縁の部分に相当し、上述の第２の端部は、当該貫通孔とは反対側に位置する外側の縁の部分に相当する。
　また、超音波探触子１０４は、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせを、側壁部１０ａの外面における複数の平面の数と同じ数、備えている。複数の平面の数と同じ数の当該組み合わせは、互いに、外側底壁部４０ａの振動面４０ｂの中心を通り且つ外側底壁部４０ａの振動面４０ｂに垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、当該複数の平面のうちの対応する平面に設置されている。
　より詳細には、当該第１の変形例では、金属ケース４０は、側壁部１０ａを側面とした四角柱形状を有している。また、外側底壁部４０ａの振動面４０ｂは、当該四角柱形状の底面と相似の形状である正方形の形状を有している。
　超音波探触子１０４は、コイル１として、それぞれが、側壁部１０ａの外面における４つの平面のうちの対応する平面に設置された４つのコイル１を備えている。また、超音波探触子１０４は、磁石２として、それぞれが、側壁部１０ａの外面における４つの平面のうちの対応する平面との間に４つのコイル１のうちの対応するコイルを挟むように設置された８つの磁石２を備えている。
　なお、当該第１の変形例では、金属ケース４０の形状が四角柱形状であり、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせの数が４つである例を説明した。しかし、金属ケース４０の形状は、当該構成に限定されず、多角柱形状であればよい。また、超音波探触子１０４が備えるコイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせの数は特に限定されない。
　第１の変形例の構成によれば、側壁部１０ａに発生した上述のローレンツ力を外側底壁部４０ａの振動面４０ｂの中心に効果的に伝達することができる。
　次に、超音波探触子１０３の第２の変形例について図面を参照して説明する。図１１は、第２の変形例に係る超音波探触子１０５の構成を示す上面図及び側面図である。図１１が示すように、金属ケース５０は、側壁部２０ａを側面とした円柱形状を有している。外側底壁部５０ａの振動面５０ｂは、円柱形状の底面と相似の形状を有している。
　なお、図示しないが、超音波探触子１０５における内側底壁部は、中心部分に貫通孔を有する単一の平板状の内側底壁部から構成されている。当該単一の平板上の内側底壁部における上述の第１の端部は、当該貫通孔に面した縁の部分に相当し、上述の第２の端部は、当該貫通孔とは反対側に位置する外側の縁の部分に相当する。
　また、超音波探触子１０５は、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせを、複数備えている。当該複数の組み合わせは、互いに、外側底壁部５０ａの振動面５０ｂの中心を通り且つ外側底壁部５０ａの振動面５０ｂに垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、側壁部２０ａの外面に設置されている。
　より詳細には、当該第２の変形例では、超音波探触子１０５は、コイル１として、それぞれが、側壁部２０ａの外面に設置された４つのコイル１を備えている。また、超音波探触子１０５は、磁石２として、それぞれが、側壁部２０ａの外面との間に４つのコイル１のうちの対応するコイルを挟むように設置された８つの磁石２を備えている。
　なお、当該第２の変形例では、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせの数が４つである例を説明した。しかし、超音波探触子１０５が備えるコイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせの数は、特に限定されない。
　第２の変形例の構成によれば、側壁部２０ａに発生した上述のローレンツ力を外側底壁部５０ａの振動面５０ｂの中心に効果的に伝達することができる。
　以上のように、実施の形態２に係る超音波探触子１０３における底壁部３０ｂは、振動面３０ｃを有する平板状の外側底壁部３０ｄ、一方の平板面が当該外側底壁部３０ｄにおける当該振動面３０ｃとは反対側の平板面と対向する平板状の内側底壁部３０ｅ、及び、当該外側底壁部３０ｄと当該内側底壁部３０ｅとを接続する接続部３０ｈから構成され、内側底壁部３０ｅは、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が接続部３０ｈと接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、側壁部３ａの端部と接続しており、コイル１は、側壁部３ａの一方の面に渦電流を発生させ、当該渦電流と、磁石２が発生させた磁界との相互作用により側壁部３ａに生じるローレンツ力によって、内側底壁部３０ｅ及び接続部３０ｈを介して外側底壁部３０ｄを振動させる。
　上記の構成によれば、上述のように、内側底壁部３０ｅは、第３種てことして働き、側壁部３ａに生じたローレンツ力を接続部３０ｈに伝達する。これにより、接続部３０ｈに接続した外側底壁部３０ｄには、実施の形態１に係る底壁部３ｂに生じる振動よりも大きな振動が生じる。よって、外側底壁部３０ｄの振動面３０ｃに被検体を接触させた場合、被検体において励振される超音波の振幅を増大させることができ、超音波非破壊検査の感度を向上することができる。
　また、実施の形態２に係る超音波探触子１０３における側壁部３ａは、互いに対向する平板状の第１の側壁部３ｄ及び平板状の第２の側壁部３ｅから構成され、内側底壁部３０ｅは、一方の平板面が外側底壁部３０ｄにおける振動面とは反対側の平板面と対向する平板状の第１の内側底壁部３０ｆと、一方の平板面が外側底壁部３０ｄにおける振動面３０ｃとは反対側の平板面と対向する平板状の第２の内側底壁部３０ｇとから構成され、接続部３０ｈは、第１の内側底壁部３０ｆと外側底壁部３０ｄとを接続する第１の接続部３０ｉ、及び第２の内側底壁部３０ｇと外側底壁部３０ｄとを接続する第２の接続部３０ｊから構成され、第１の内側底壁部３０ｆは、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が第１の接続部３０ｉと接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、第１の側壁部３ｄの端部と接続しており、第２の内側底壁部３０ｇは、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が第２の接続部３０ｊと接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、第２の側壁部３ｅの端部と接続しており、コイル１として、第１の側壁部３ｄにおける、第２の側壁部３ｅに対向する面とは反対の面に設置された第１のコイル１ａと、第２の側壁部３ｅにおける、第１の側壁部３ｄに対向する面とは反対の面に設置された第２のコイル１ｂとを備え、磁石２として、第１の側壁部３ｄにおける、第２の側壁部３ｅに対向する面とは反対の面との間に第１のコイル１ａを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石２と、第２の側壁部３ｅにおける、第１の側壁部３ｄに対向する面とは反対の面との間に第２のコイル１ｂを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石２とを備えている。
　上記の構成によれば、第１の側壁部３ｄ及び第２の側壁部３ｅにおいて生じた各ローレンツ力を、外側底壁部３０ｄの振動面３０ｃに効果的に伝達することができる。
　また、実施の形態２に係る超音波探触子１０４における金属ケース４０は、側壁部１０ａを側面とした多角柱形状を有し、外側底壁部４０ａの振動面４０ｂは、当該多角柱形状の底面と相似の形状を有し、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせを、側壁部１０ａの外面における複数の平面の数と同じ数、備え、複数の平面の数と同じ数の当該組み合わせは、互いに、外側底壁部４０ａの振動面４０ｂの中心を通り且つ外側底壁部４０ａの振動面４０ｂに垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、当該複数の平面のうちの対応する平面に設置されている。
　上記の構成によれば、側壁部１０ａに発生したローレンツ力を外側底壁部４０ａの振動面４０ｂの中心に効果的に伝達することができる。
　また、実施の形態２に係る超音波探触子１０５における金属ケース５０は、側壁部２０ａを側面とした円柱形状を有し、外側底壁部５０ａの振動面５０ｂは、当該円柱形状の底面と相似の形状を有し、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせを、複数備え、当該複数の組み合わせは、互いに、外側底壁部５０ａの振動面５０ｂの中心を通り且つ外側底壁部５０ａの振動面５０ｂに垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、側壁部２０ａの外面に設置されている。
　上記の構成によれば、側壁部２０ａに発生したローレンツ力を外側底壁部５０ａの振動面５０ｂの中心に効果的に伝達することができる。
実施の形態３．
　実施の形態２では、内側底壁部３０ｅにおける第１の端部が固定され、第２の端部が接続部３０ｈと接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、側壁部３ａの端部と接続している構成について説明した。実施の形態３では、内側底壁部における第１の端部が固定され、第２の端部が側壁部の端部と接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、接続部と接続している構成について説明する。
　以下で、実施の形態３について図面を参照して説明する。なお、実施の形態１又は実施の形態２で説明した構成と同様の機能を有する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図１２は、実施の形態３に係る超音波探触子１０６の構成を示す断面図である。図１２が示すように、実施の形態２に係る超音波探触子１０３と比較して、超音波探触子１０６は、金属ケース６０が底壁部３０ｂの代わりに、底壁部６０ｂを有している。
　底壁部６０ｂは、振動面６０ｃを有する平板状の外側底壁部６０ｄ、一方の平板面が当該外側底壁部６０ｄにおける当該振動面６０ｃとは反対側の平板面と対向する平板状の内側底壁部６０ｅ、及び、当該外側底壁部６０ｄと当該内側底壁部６０ｅとを接続する接続部６０ｈから構成されている。内側底壁部６０ｅは、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が側壁部３ａの端部と接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、接続部６０ｈと接続している。
　なお、上記の「第１の端部が固定され」という記載は、第１の端部が動かないように固定されていることを意味する。第１の端部が動かないように固定される方法には特に限定はない。例えば、超音波探触子１０６が、超音波探触子１０６を保護する筐体に入れられた場合、当該筐体に第１の端部を接続することにより第１の端部を固定してもよい。
　図１２が示す金属ケース６０についてより詳細には、実施の形態３では、側壁部３ａは、互いに対向する平板状の第１の側壁部３ｄ及び平板状の第２の側壁部３ｅから構成され、内側底壁部６０ｅは、一方の平板面が外側底壁部６０ｄにおける振動面６０ｃとは反対側の平板面と対向する平板状の第１の内側底壁部６０ｆと、一方の平板面が外側底壁部６０ｄにおける振動面６０ｃとは反対側の平板面と対向する平板状の第２の内側底壁部６０ｇとから構成されている。
　また、実施の形態３では、接続部６０ｈは、第１の内側底壁部６０ｆと外側底壁部６０ｄとを接続する第１の接続部６０ｉ、及び第２の内側底壁部６０ｇと外側底壁部６０ｄとを接続する第２の接続部６０ｊから構成されている。
　また、実施の形態３では、第１の内側底壁部６０ｆは、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が第１の側壁部３ｄの端部と接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、第１の接続部６０ｉと接続している。なお、図１２において、第１の内側底壁部６０ｆの第１の端部は、後述する第２の内側底壁部６０ｇの第１の端部に対向する端部である。第１の内側底壁部６０ｆの第２の端部は、金属ケース６０の外側に面した端部である。
　また、実施の形態３では、第２の内側底壁部６０ｇは、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が第２の側壁部３ｅの端部と接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、第２の接続部６０ｊと接続している。なお、図１２において、第２の内側底壁部６０ｇの第１の端部は、第１の内側底壁部６０ｆの第１の端部に対向する端部である。第２の内側底壁部６０ｇの第２の端部は、金属ケース６０の外側に面した端部である。
　実施の形態３に係るコイル１は、側壁部３ａの一方の面に渦電流を発生させ、当該渦電流と、磁石２が発生させた磁界との相互作用により側壁部３ａに生じるローレンツ力によって、内側底壁部６０ｅ及び接続部６０ｈを介して外側底壁部６０ｄを振動させる。
　より詳細には、超音波探触子１０６は、コイル１として、第１の側壁部３ｄにおける、第２の側壁部３ｅに対向する面とは反対の面に設置された第１のコイル１ａと、第２の側壁部３ｅにおける、第１の側壁部３ｄに対向する面とは反対の面に設置された第２のコイル１ｂとを備えている。
　また、超音波探触子１０６は、磁石２として、第１の側壁部３ｄにおける、第２の側壁部３ｅに対向する面とは反対の面との間に第１のコイル１ａを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石２と、第２の側壁部３ｅにおける、第１の側壁部３ｄに対向する面とは反対の面との間に第２のコイル１ｂを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石２とを備えている。
　次に、実施の形態３に係る超音波探触子１０６の動作について説明する。まず、コイル１は、側壁部３ａの一方の面に渦電流を発生させ、当該渦電流と、磁石２が発生させた磁界との相互作用により側壁部３ａに生じるローレンツ力によって、底壁部６０ｂを振動させる。より詳細には、例えば、第１のコイル１ａは、第１の側壁部３ｄの一方の面に渦電流を発生させ、当該渦電流と、図１２の左上に示された磁石２が発生させた磁界との相互作用により第１の側壁部３ｄに生じるローレンツ力によって、第１の内側底壁部６０ｆを振動させる。
　第１の内側底壁部６０ｆは、上述の第２の端部が、第１の側壁部３ｄの端部と接続しているため、当該第２の端部が力点として働く。また、第１の内側底壁部６０ｆは、上述の第１の端部が固定されているため、当該第１の端部が支点として働く。また、第１の内側底壁部６０ｆは、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が第１の接続部６０ｉと接続しているため、当該部分が作用点として働く。
　つまり、第１の内側底壁部６０ｆは、第２種てことして働き、第１の側壁部３ｄに生じたローレンツ力を第１の接続部６０ｉに伝達する。これにより、第１の接続部６０ｉに接続した外側底壁部６０ｄには、実施の形態１に係る底壁部３ｂに生じる振動よりも大きな振動が生じる。これは、第２の側壁部３ｅ、第２の内側底壁部６０ｇ及び第２の接続部６０ｊについても同様である。よって、外側底壁部６０ｄの振動面６０ｃに被検体を接触させた場合、被検体において励振される超音波の振幅を増大させることができ、超音波非破壊検査の感度を向上することができる。
　次に、実施の形態３に係る超音波探触子１０６の動作のシミュレーション結果について図面を参照して説明する。図１３は、金属ケース６０の第１の側壁部３ｄ及び第２の側壁部３ｅに上述のローレンツ力による応力が印加された場合における金属ケース６０の変形後の形状をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。図１４は、外側底壁部６０ｄの振動面６０ｃの中心線上における外側底壁部６０ｄの応力を示すグラフである。なお、当該振動面６０ｃの中心線は、図１３が示す点線ＤＤ´である。また、図１４が示すグラフの横軸は、振動面６０ｃの中心を原点とした中心線ＤＤ´上の位置を示し、図１４が示すグラフの縦軸は、外側底壁部６０ｄの応力の大きさを示している。図１４が示す実線は、外側底壁部６０ｄの振動面６０ｃの中心線上における外側底壁部６０ｄの応力を示すグラフである。また、図１４において、比較のために、実施の形態１に係る底壁部３ｂの振動面３ｃの中心線上における底壁部３ｂの応力を示すグラフを点線で示している。
　図１３の振動面６０ｃにおける周囲と比較して暗い部分が屈曲している部分である。また、図１４の実線と点線とを比較すると、振動面６０ｃの中心近傍（±１．５ｍｍ）における外側底壁部６０ｄの応力は、実施の形態１に係る底壁部３ｂの応力よりも大きくなっており、振動面６０ｃの中心近傍に振動を集中させていることが確認できる。つまり、実施の形態３に係る超音波探触子１０６が奏する上述の効果を確認できる。
　次に、超音波探触子１０６の第１の変形例について図面を参照して説明する。図１５は、第１の変形例に係る超音波探触子１０７の構成を示す上面図及び側面図である。図１５が示すように、金属ケース７０は、側壁部１０ａを側面とした多角柱形状を有している。また、外側底壁部７０ａの振動面７０ｂは、当該多角柱形状の底面と相似の形状を有している。
　なお、図示しないが、超音波探触子１０７における内側底壁部は、中心部分に貫通孔を有する単一の平板状の内側底壁部から構成されている。当該単一の平板上の内側底壁部における上述の第１の端部は、当該貫通孔に面した縁の部分に相当し、上述の第２の端部は、当該貫通孔とは反対側に位置する外側の縁の部分に相当する。
　また、超音波探触子１０７は、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせを、側壁部１０ａの外面における複数の平面の数と同じ数、備えている。複数の平面の数と同じ数の当該組み合わせは、互いに、外側底壁部７０ａの振動面７０ｂの中心を通り且つ外側底壁部７０ａの振動面７０ｂに垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、当該複数の平面のうちの対応する平面に設置されている。
　より詳細には、当該第１の変形例では、金属ケース７０は、側壁部１０ａを側面とした四角柱形状を有している。また、外側底壁部７０ａの振動面７０ｂは、当該四角柱形状の底面と相似の形状である正方形の形状を有している。
　超音波探触子１０７は、コイル１として、それぞれが、側壁部１０ａの外面における４つの平面のうちの対応する平面に設置された４つのコイル１を備えている。また、超音波探触子１０７は、磁石２として、それぞれが、側壁部１０ａの外面における４つの平面のうちの対応する平面との間に４つのコイル１のうちの対応するコイルを挟むように設置された８つの磁石２を備えている。
　なお、当該第１の変形例では、金属ケース７０の形状が四角柱形状であり、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせの数が４つである例を説明した。しかし、金属ケース７０の形状は、当該構成に限定されず、多角柱形状であればよい。また、超音波探触子１０７が備えるコイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせの数は、特に限定されない。
　第１の変形例の構成によれば、側壁部１０ａに発生した上述のローレンツ力を外側底壁部７０ａの振動面７０ｂの中心に効果的に伝達することができる。
　次に、超音波探触子１０６の第２の変形例について図面を参照して説明する。図１６は、第２の変形例に係る超音波探触子１０８の構成を示す上面図及び側面図である。図１６が示すように、金属ケース８０は、側壁部２０ａを側面とした円柱形状を有している。外側底壁部８０ａの振動面８０ｂは、円柱形状の底面と相似の形状を有している。
　なお、図示しないが、超音波探触子１０８における内側底壁部は、中心部分に貫通孔を有する単一の平板状の内側底壁部から構成されている。当該単一の平板上の内側底壁部における上述の第１の端部は、当該貫通孔に面した縁の部分に相当し、上述の第２の端部は、当該貫通孔とは反対側に位置する外側の縁の部分に相当する。
　また、超音波探触子１０８は、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせを、複数備えている。当該複数の組み合わせは、互いに、外側底壁部８０ａの振動面８０ｂの中心を通り且つ外側底壁部８０ａの振動面８０ｂに垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、側壁部２０ａの外面に設置されている。
　より詳細には、当該第２の変形例では、超音波探触子１０８は、コイル１として、それぞれが、側壁部２０ａの外面に設置された４つのコイル１を備えている。また、超音波探触子１０８は、磁石２として、それぞれが、側壁部２０ａの外面との間に４つのコイル１のうちの対応するコイルを挟むように設置された８つの磁石２を備えている。
　なお、当該第２の変形例では、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせの数が４つである例を説明した。しかし、超音波探触子１０８が備えるコイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせの数は、特に限定されない。
　第２の変形例の構成によれば、側壁部２０ａに発生した上述のローレンツ力を外側底壁部８０ａの振動面８０ｂの中心に効果的に伝達することができる。
　以上のように、実施の形態３に係る超音波探触子１０６における底壁部６０ｂは、振動面６０ｃを有する平板状の外側底壁部６０ｄ、一方の平板面が当該外側底壁部６０ｄにおける当該振動面６０ｃとは反対側の平板面と対向する平板状の内側底壁部６０ｅ、及び、当該外側底壁部６０ｄと当該内側底壁部６０ｅとを接続する接続部６０ｈから構成され、内側底壁部６０ｅは、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が側壁部３ａの端部と接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、接続部６０ｈと接続しており、コイル１は、側壁部３ａの前記一方の面に渦電流を発生させ、当該渦電流と、磁石２が発生させた磁界との相互作用により側壁部３ａに生じるローレンツ力によって、内側底壁部６０ｅ及び接続部６０ｈを介して外側底壁部６０ｄを振動させる。
　上記の構成によれば、上述のように、内側底壁部６０ｅは、第２種てことして働き、側壁部３ａに生じたローレンツ力を接続部６０ｈに伝達する。これにより、接続部６０ｈに接続した外側底壁部６０ｄには、実施の形態１に係る底壁部３ｂに生じる振動よりも大きな振動が生じる。よって、外側底壁部６０ｄの振動面６０ｃに被検体を接触させた場合、被検体において励振される超音波の振幅を増大させることができ、超音波非破壊検査の感度を向上することができる。
　また、実施の形態３に係る超音波探触子１０６における側壁部３ａは、互いに対向する平板状の第１の側壁部３ｄ及び平板状の第２の側壁部３ｅから構成され、内側底壁部６０ｅは、一方の平板面が外側底壁部６０ｄにおける振動面６０ｃとは反対側の平板面と対向する平板状の第１の内側底壁部６０ｆと、一方の平板面が外側底壁部６０ｄにおける振動面６０ｃとは反対側の平板面と対向する平板状の第２の内側底壁部６０ｇとから構成され、接続部６０ｈは、第１の内側底壁部６０ｆと外側底壁部６０ｄとを接続する第１の接続部６０ｉ、及び第２の内側底壁部６０ｇと外側底壁部６０ｄとを接続する第２の接続部６０ｊから構成され、第１の内側底壁部６０ｆは、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が第１の側壁部３ｄの端部と接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、第１の接続部６０ｉと接続しており、第２の内側底壁部６０ｇは、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が第２の側壁部３ｅの端部と接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、第２の接続部６０ｊと接続しており、コイル１として、第１の側壁部３ｄにおける、第２の側壁部３ｅに対向する面とは反対の面に設置された第１のコイル１ａと、第２の側壁部３ｅにおける、第１の側壁部３ｄに対向する面とは反対の面に設置された第２のコイル１ｂとを備え、磁石２として、第１の側壁部３ｄにおける、第２の側壁部３ｅに対向する面とは反対の面との間に第１のコイル１ａを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石２と、第２の側壁部３ｅにおける、第１の側壁部３ｄに対向する面とは反対の面との間に第２のコイル１ｂを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石２とを備えている。
　上記の構成によれば、第１の側壁部３ｄ及び第２の側壁部３ｅにおいて生じた各ローレンツ力を、外側底壁部６０ｄの振動面６０ｃに効果的に伝達することができる。
　また、実施の形態３に係る超音波探触子１０７における金属ケース７０は、側壁部１０ａを側面とした多角柱形状を有し、外側底壁部７０ａの振動面７０ｂは、当該多角柱形状の底面と相似の形状を有し、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせを、側壁部１０ａの外面における複数の平面の数と同じ数、備え、複数の平面の数と同じ数の当該組み合わせは、互いに、外側底壁部７０ａの振動面７０ｂの中心を通り且つ外側底壁部７０ａの振動面７０ｂに垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、当該複数の平面のうちの対応する平面に設置されている。
　上記の構成によれば、側壁部１０ａに発生したローレンツ力を外側底壁部７０ａの振動面７０ｂの中心に効果的に伝達することができる。
　また、実施の形態３に係る超音波探触子１０８における金属ケース８０は、側壁部２０ａを側面とした円柱形状を有し、外側底壁部８０ａの振動面８０ｂは、当該円柱形状の底面と相似の形状を有し、コイル１と少なくとも１つ以上の磁石２との組み合わせを、複数備え、当該複数の組み合わせは、互いに、外側底壁部８０ａの振動面８０ｂの中心を通り且つ外側底壁部８０ａの振動面８０ｂに垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、側壁部２０ａの外面に設置されている。
　上記の構成によれば、側壁部２０ａに発生したローレンツ力を外側底壁部８０ａの振動面８０ｂの中心に効果的に伝達することができる。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明に係る超音波探触子は、超音波探触子の小型化を実現でき、且つ、非導体の被検体に対して超音波非破壊検査を行うことができるため、超音波非破壊検査に利用可能である。
　１　コイル、１ａ　第１のコイル、１ｂ　第２のコイル、１ｃ　直線部分、２　磁石、３　金属ケース、３ａ　側壁部、３ｂ　底壁部、３ｃ　振動面、３ｄ　第１の側壁部、３ｅ　第２の側壁部、４　渦電流、５　静磁界、６　ローレンツ力、１０　金属ケース、１０ａ　側壁部、１０ｂ　底壁部、１０ｃ　振動面、２０　金属ケース、２０ａ　側壁部、２０ｂ　底壁部、２０ｃ　振動面、３０　金属ケース、３０ｂ　底壁部、３０ｃ　振動面、３０ｄ　外側底壁部、３０ｅ　内側底壁部、３０ｆ　第１の内側底壁部、３０ｇ　第２の内側底壁部、３０ｈ　接続部、３０ｉ　第１の接続部、３０ｊ　第２の接続部、４０　金属ケース、４０ａ　外側底壁部、４０ｂ　振動面、５０　金属ケース、５０ａ　外側底壁部、５０ｂ　振動面、６０　金属ケース、６０ｂ　底壁部、６０ｃ　振動面、６０ｄ　外側底壁部、６０ｅ　内側底壁部、６０ｆ　第１の内側底壁部、６０ｇ　第２の内側底壁部、６０ｈ　接続部、６０ｉ　第１の接続部、６０ｊ　第２の接続部、７０　金属ケース、７０ａ　外側底壁部、７０ｂ　振動面、８０　金属ケース、８０ａ　外側底壁部、８０ｂ　振動面、１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８　超音波探触子。

Claims (14)

  1. 　振動面を有する底壁部、及び当該底壁部に接続している側壁部から構成されている金属ケースと、
    　前記側壁部の一方の面に設置されたコイルと、
    　前記側壁部の前記一方の面との間に前記コイルを挟むように設置された磁石と、を備え、
    　前記コイルは、前記側壁部の前記一方の面に渦電流を発生させ、当該渦電流と、前記磁石が発生させた磁界との相互作用により前記側壁部に生じるローレンツ力によって、前記底壁部を振動させることを特徴とする、超音波探触子。
  2. 　前記コイルは、前記底壁部の振動面に平行な直線部分を有し、
    　前記磁石は、前記側壁部の前記一方の面との間に前記コイルの前記直線部分を挟むように設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の超音波探触子。
  3. 　前記底壁部は、単一の平板状の底壁部から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の超音波探触子。
  4. 　前記側壁部は、互いに対向する平板状の第１の側壁部及び平板状の第２の側壁部から構成され、
    　前記底壁部は、振動面とは反対側の平板面が前記第１の側壁部の端部と前記第２の側壁部の端部とそれぞれ接続しており、
    　前記コイルとして、前記第１の側壁部における、前記第２の側壁部に対向する面とは反対の面に設置された第１のコイルと、前記第２の側壁部における、前記第１の側壁部に対向する面とは反対の面に設置された第２のコイルとを備え、
    　前記磁石として、前記第１の側壁部における、前記第２の側壁部に対向する面とは反対の面との間に前記第１のコイルを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石と、前記第２の側壁部における、前記第１の側壁部に対向する面とは反対の面との間に前記第２のコイルを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石とを備えていることを特徴とする、請求項３に記載の超音波探触子。
  5. 　前記金属ケースは、前記側壁部を側面とし、前記底壁部を一方の底面とした多角柱形状を有し、
    　前記コイルと少なくとも１つ以上の前記磁石との組み合わせを、前記側壁部の外面における複数の平面の数と同じ数、備え、
    　前記複数の平面の数と同じ数の前記組み合わせは、互いに、前記底壁部の振動面の中心を通り且つ前記底壁部の振動面に垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、前記複数の平面のうちの対応する平面に設置されていることを特徴とする、請求項３に記載の超音波探触子。
  6. 　前記金属ケースは、前記側壁部を側面とし、前記底壁部を一方の底面とした円柱形状を有し、
    　前記コイルと少なくとも１つ以上の前記磁石との組み合わせを、複数備え、
    　前記複数の組み合わせは、互いに、前記底壁部の振動面の中心を通り且つ前記底壁部の振動面に垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、前記側壁部の外面に設置されていることを特徴とする、請求項３に記載の超音波探触子。
  7. 　前記底壁部は、振動面を有する平板状の外側底壁部、一方の平板面が当該外側底壁部における当該振動面とは反対側の平板面と対向する平板状の内側底壁部、及び、当該外側底壁部と当該内側底壁部とを接続する接続部から構成され、
    　前記内側底壁部は、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が前記接続部と接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、前記側壁部の端部と接続しており、
    　前記コイルは、前記側壁部の前記一方の面に渦電流を発生させ、当該渦電流と、前記磁石が発生させた磁界との相互作用により前記側壁部に生じるローレンツ力によって、前記内側底壁部及び前記接続部を介して前記外側底壁部を振動させることを特徴とする、請求項１に記載の超音波探触子。
  8. 　前記側壁部は、互いに対向する平板状の第１の側壁部及び平板状の第２の側壁部から構成され、
    　前記内側底壁部は、一方の平板面が前記外側底壁部における振動面とは反対側の平板面と対向する平板状の第１の内側底壁部と、一方の平板面が前記外側底壁部における振動面とは反対側の平板面と対向する平板状の第２の内側底壁部とから構成され、
    　前記接続部は、前記第１の内側底壁部と前記外側底壁部とを接続する第１の接続部、及び前記第２の内側底壁部と前記外側底壁部とを接続する第２の接続部から構成され、
    　前記第１の内側底壁部は、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が前記第１の接続部と接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、前記第１の側壁部の端部と接続しており、
    　前記第２の内側底壁部は、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が前記第２の接続部と接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、前記第２の側壁部の端部と接続しており、
    　前記コイルとして、前記第１の側壁部における、前記第２の側壁部に対向する面とは反対の面に設置された第１のコイルと、前記第２の側壁部における、前記第１の側壁部に対向する面とは反対の面に設置された第２のコイルとを備え、
    　前記磁石として、前記第１の側壁部における、前記第２の側壁部に対向する面とは反対の面との間に前記第１のコイルを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石と、前記第２の側壁部における、前記第１の側壁部に対向する面とは反対の面との間に前記第２のコイルを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石とを備えていることを特徴とする、請求項７に記載の超音波探触子。
  9. 　前記金属ケースは、前記側壁部を側面とした多角柱形状を有し、
    　前記外側底壁部の振動面は、前記多角柱形状の底面と相似の形状を有し、
    　前記コイルと少なくとも１つ以上の前記磁石との組み合わせを、前記側壁部の外面における複数の平面の数と同じ数、備え、
    　前記複数の平面の数と同じ数の前記組み合わせは、互いに、前記外側底壁部の振動面の中心を通り且つ前記外側底壁部の振動面に垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、前記複数の平面のうちの対応する平面に設置されていることを特徴とする、請求項７に記載の超音波探触子。
  10. 　前記金属ケースは、前記側壁部を側面とした円柱形状を有し、
    　前記外側底壁部の振動面は、前記円柱形状の底面と相似の形状を有し、
    　前記コイルと少なくとも１つ以上の前記磁石との組み合わせを、複数備え、
    　前記複数の組み合わせは、互いに、前記外側底壁部の振動面の中心を通り且つ前記外側底壁部の振動面に垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、前記側壁部の外面に設置されていることを特徴とする、請求項７に記載の超音波探触子。
  11. 　前記底壁部は、振動面を有する平板状の外側底壁部、一方の平板面が当該外側底壁部における当該振動面とは反対側の平板面と対向する平板状の内側底壁部、及び、当該外側底壁部と当該内側底壁部とを接続する接続部から構成され、
    　前記内側底壁部は、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が前記側壁部の端部と接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、前記接続部と接続しており、
    　前記コイルは、前記側壁部の前記一方の面に渦電流を発生させ、当該渦電流と、前記磁石が発生させた磁界との相互作用により前記側壁部に生じるローレンツ力によって、前記内側底壁部及び前記接続部を介して前記外側底壁部を振動させることを特徴とする、請求項１に記載の超音波探触子。
  12. 　前記側壁部は、互いに対向する平板状の第１の側壁部及び平板状の第２の側壁部から構成され、
    　前記内側底壁部は、一方の平板面が前記外側底壁部における振動面とは反対側の平板面と対向する平板状の第１の内側底壁部と、一方の平板面が前記外側底壁部における振動面とは反対側の平板面と対向する平板状の第２の内側底壁部とから構成され、
    　前記接続部は、前記第１の内側底壁部と前記外側底壁部とを接続する第１の接続部、及び前記第２の内側底壁部と前記外側底壁部とを接続する第２の接続部から構成され、
    　前記第１の内側底壁部は、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が前記第１の側壁部の端部と接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、前記第１の接続部と接続しており、
    　前記第２の内側底壁部は、第１の端部と、当該第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、当該第１の端部が固定され、当該第２の端部が前記第２の側壁部の端部と接続し、当該第１の端部と当該第２の端部との間の部分が、前記第２の接続部と接続しており、
    　前記コイルとして、前記第１の側壁部における、前記第２の側壁部に対向する面とは反対の面に設置された第１のコイルと、前記第２の側壁部における、前記第１の側壁部に対向する面とは反対の面に設置された第２のコイルとを備え、
    　前記磁石として、前記第１の側壁部における、前記第２の側壁部に対向する面とは反対の面との間に前記第１のコイルを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石と、前記第２の側壁部における、前記第１の側壁部に対向する面とは反対の面との間に前記第２のコイルを挟むように設置された少なくとも１つ以上の磁石とを備えていることを特徴とする、請求項１１に記載の超音波探触子。
  13. 　前記金属ケースは、前記側壁部を側面とした多角柱形状を有し、
    　前記外側底壁部の振動面は、前記多角柱形状の底面と相似の形状を有し、
    　前記コイルと少なくとも１つ以上の前記磁石との組み合わせを、前記側壁部の外面における複数の平面の数と同じ数、備え、
    　前記複数の平面の数と同じ数の前記組み合わせは、互いに、前記外側底壁部の振動面の中心を通り且つ前記外側底壁部の振動面に垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、前記複数の平面のうちの対応する平面に設置されていることを特徴とする、請求項１１に記載の超音波探触子。
  14. 　前記金属ケースは、前記側壁部を側面とした円柱形状を有し、
    　前記外側底壁部の振動面は、前記円柱形状の底面と相似の形状を有し、
    　前記コイルと少なくとも１つ以上の前記磁石との組み合わせを、複数備え、
    　前記複数の組み合わせは、互いに、前記外側底壁部の振動面の中心を通り且つ前記外側底壁部の振動面に垂直な軸を回転軸とした回転対称の位置に配置されるように、それぞれ、前記側壁部の外面に設置されていることを特徴とする、請求項１１に記載の超音波探触子。
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