JPH01100450A - 電磁超音波探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電磁誘導現象を利用して超音波を発生させる
ことにより導電性を有する被検材の各種計測または検査
を可能とする電磁超音波探触子に関するものでｂる。

〔従来の技術〕

従来、材料の非破壊検査の方法にはその材料の内部に超
音波を伝搬させ、その透過波や反射波を検出して各種計
測や検査を行う方法が知られている。

第３図（ａ）及び（ｂ）は横波を斜角に入射する電磁超
音波探触子の従来例を示した図である。

同図において、（１）は磁界発生部、　（２ａ）〜（２
ｙ）ハ磁石セグメン）、１３１はコイル、そして（４）
は導電性を有する被検材である。

次に、従来の電磁超音波探触子による横波の斜角入射の
原理を、第５図（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。図
示したように、前記磁石セグメニ／　）　（２ａ）〜（
２ｙ）は並んでいる方向の幅が互いに等しく、Ｎ極と８
極の２つの磁極を有してｐつ、相隣合う磁極が互いに反
対となるように組合わされて形成されている。七して、
第５図（ａ）に示したように、前記磁石セグメン）　（
２ａ）〜（２ｙ）により前記被検材（４）の表面には一
定ピッチで磁界方向が変化し、かつ被検材（４）の表面
に直交する周期磁界Ｂａ　％　Ｂｙが発生する。一方、
第５図（ｂ）のように前記コイル（３）を前記磁石セグ
メント（２ａ）〜（２ｙ）　？：横切ってしかも前記被
検材（４）の表面に平行に渦電流が流れる形状とするこ
とにより、被検材（４）の表面に渦電流Ｊが誘導され、
渦電流Ｊと前記周期磁界Ｂａ　ｙ　Ｂｙ各々との相互作
用の結果、ローレンツ力Ｐａ　−Ｆｙ即ち、超音波振動
が発生する。このローレンツ力Ｆａ　％　Ｆｙは磁界Ｂ
ａ　ｙ　Ｂｙの各々が一定ピッチをもって磁界方向が互
いに変化しているために、やはり同じ一定ピッチをもり
て紙面に直角方向に、互いに逆向きとなるよう発生する
。よって、各位置で発生するローレンツ力即ち超音波振
動の位相は、磁石セグメントの幅りの周期で１８０’毎
に変化しており、各点での超音波振動Ｆａ　−Ｆｙの位
相は下式（１）で示される方向θで一致し２合成波面を
構成する。

Ｄ　ｓｉｎθ＝八　　　　・・曲曲曲・（１）但し、入
は超音波の波長である。

また、囚示のよ５にコイル（３）に流れる電流は振動電
流であり、渦を流の方向も時間的に互いに逆向きに変位
するため、前記超音波振動Ｆａ　％　Ｆｙは、前記磁界
発生部（１１の前後２方向に生じる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第４図（ａ）及び（ｂ）は、前記従来の’ｉ［４ｆｉ超
音波探触子の前記磁石セグメントによる磁界を表したも
のであって、（ａ）は磁石セグメントが単独である場合
、及び（ｂ）は前記磁石セグメントが複数個２例えば３
個並んでいる場せを示している。

第４図（、）では、磁石セグメン）　（２ｙ）のまわり
にできる磁界は前記被検材（４）の内部を通るよう形成
され、被検材（４）の表面に直交する磁束１に＠生ずる
。一方、第４図（ｂ）では１両端の磁石セグメント（２
１）及び（２ｋ）の磁石セグメン）（２０と隣合ってい
ない端部では被検材（４）の内部を通る磁路が形成され
るが、前記磁石セグメント（２ｊ）と隣会っている部分
や前記磁石セグメン）（２ｉ）及び（２ｋ）と隣合って
いる磁石セグメン）（２０では、互いに異極どうし接し
ているため、隣会う磁極同志の間で閉磁路が形成され、
被検材の内部を通る磁界の発生率が低下する。

ところで、前記従来の電磁超音波探触子の項でも説明し
たように、前記超音波振動即ちローレンツ力を形成する
ための作用に必要な成分の一つは被検材内部における被
検材表面に直角方向の磁束でろって、＠４図（ｂ）の場
合のように磁極の隣合う部分で被検材内部を通る磁界が
少ない即ち、被検材表面に直角方向の磁束強度が小さい
と、前記ローレンツ力の発生強度が低下するという問題
点がめりた。

この発明は１以上のような問題点を解決するだめになさ
れたもので、各磁石セグメントにより単独で形成される
磁界が磁石セグメントを複数個並べた場合でも保たれる
よ５Ｋｔ。

て、被検材表面に直角方向の磁束を有する磁界が効率よ
く被検材内部に形成されるようＫしたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係わる電磁超音波探触子ぼ前記磁石セグメン
トどうしの間全てに各磁石セグメントに隣合うようにし
て１間に超電導体をはさみこんだ２つの強磁性体を備え
て、各磁石セグメントにより形成される磁界が前記強磁
性体に導かれて被検材内部を通るようにして、かつ、隣
合う磁石セグメントによる磁界は前記強磁性体にはさま
れた超音導体の反磁性作用によって、互いに遮断される
ため、隣会う磁石セグメントによる磁界が互いに相互作
用することなく、有効に被検材内部を通って形成され、
被検材表面に直交する磁束強度が大きくなり、前記渦ｔ
ａとの相互作用により形成されるローレンツ力の強度を
向上することができる。

〔作　用〕

この発明における砲磁超音反探触子は、磁石セグメント
どうしの間に２つの強磁性体にはさまれた超電導体を磁
石セグメントと強磁性体とが隣合うようにして備えて、
前記各磁石セグメントによる磁界が強磁性体に導かれて
被検材内部を通り、かつ超電導体の反磁性作用により互
いに隣合う磁界は相互作用をしないので、磁石セグメン
トによる磁界が有効に被検材、内部を通るように形成さ
れ、その結果、磁束の被検材表面に直交する成分が効率
よく発生するので、０−レ：／ツカの発生強度を向上す
ることができろ。

〔実施例〕

第１図（ａ）及び（ｂ）はこの発明Ｖこよる電磁超音波
探触子の一実施例を示した図である。同図において、（
１）に磁界発生部、　　（２ａ）〜（２ｙ）は磁石セグ
メント、　　（５ａ）〜（５ｘ）及び（５ａ’）〜（５
ｘ’）は例えばフィラメントなどの強磁性体、　　（６
ａ）〜（６ｘ）は超電導体でるる。また、第２図（ｂ）
は第１図（ａ）の一部分を拡大した図である。

第１図中、前記超電導体（６ａ）〜（６Ｘ）　Ｉ−！各
々、前記強磁性体（５ａ）　、　（５ａ’）　〜（５ｘ
）　、　（５ｘ’）は各々、前記磁石セグメン）　（２
ａ）〜（２ｙ）の各々の間にはさまれるようにして備え
られている。

また、前記磁石セグメント（２ａ）〜（２ｙ）Ｈ互いに
隣合う＠極が逆となるように組合わされて配列されてい
る。

前記コイル（３）は、前記磁界発生部（１）の周囲に、
前記磁石セグメント（２ａ）〜（２ｙ　）　＋前記強磁
性体（５ａ）　、　（５ａ’）　〜（５ｘ）　、　（５
ｘ’）及び、前記超電導体（６ａ）〜（６ｘ）を横切る
方向に巻回されている。そして、前記コイル（３）の前
記磁石セグメン）　（２ａ）〜（２ｙ）、前記強磁性体
（５ａ）、　（５ａ’）〜（５ｘ）　、　（５ｘ’　）
及び、前記超電導体（６ａ）〜（６Ｘ）を横切る直線部
分の前記被検材（４）と相対する一方は前記被検材（４
）の表面近傍に、前記従来の電磁超音波探触子の項で説
明したように渦電流′ｆ！：発生し、横波の斜角入射の
原理は前記従来の説明の通りである。

次に、この発明による電磁超音波探触子の特徴を第２図
（ａ）及び（ｂ）を用いて以下に説明する。

第２図（ａ）は前記磁石セグメント（２ａ）〜（２ｙ）
のうちの一つ（２ｊ）が単独で前記被検材（４）に相対
している場合を示したものでろって９図において、　Ａ
ｊ　ｕ、単独の磁石セグメン）（２ｊ）により形成され
る磁界の典型的な磁路な表わしたものである。

同図において、前記磁界ｌｊハ前記磁石セグメント（２
０の周囲に形成され、前記磁石セグメン）（２０の近傍
に前記被検材（４）が存在するため、前記磁界ｌｊは前
記被検材（４）の内部を通り、前記被検材（４）の内部
における磁界ｌｊにより、前記被検材（４）の表面に直
交する磁束ができる。

一方、第２図（ｂ）において、（２０及び（２ｋ）は前
記磁石セグメントｖ　　（５Ｊ　）　＋　（５ｊ’）は
前記強磁性体、そして斜線部（６ｊ）Ｈ前記超電導体で
ある。

前記磁石セグメン）（２ｊ）及び（２ｋ）による磁界！
ｊ及びｌｋは、前記強磁性体（５」）及び（５ｊ′）の
透磁率が高いため、前記強磁性体（５ｊ）及び（５ｊ’
）に導かれて形成されやすくなる。更に、前記強磁性体
（５ｊ）及び（５ｊ’）との間には前記超電導体（６ｊ
）が具備されているため、前記磁界ｌｊ及びｌｋは前記
超電導体（６ｊ）の反磁性作用により、前記超電導体（
６ｊ）の内部を通ることはできず、言い換えれば、前記
磁界ｌｊ及びＡは前記超電導体（６ｊ）によって互いに
遮断されていることになる。

したがって、前記従来の電磁超音波探触子の項でも説明
したように前記磁石セグメント（２ｊ）及び（２ｋ）の
間に強磁性体が無い場合には、互いに隣合う磁極が異極
であるために前記磁石セグメント（２ｊ）及び（２ｋ）
との間で引き合うため、各々の磁石セグメントによる磁
界のうち前記被検材（４）の内部を通る磁界の成分が小
さくなっていたが９本発明の電磁超音波探触子において
は前記磁界Ａｊ及びｌｋが前記強磁性体（５ｊ）及び（
５ｊ’）に導かれてしかも互いに前記超電導体（６ｊ）
ＩＣより完全に遮断されるので、第２図（ｂ）Ｋおける
各々の磁石セグメントによる磁界は第２図（ａ）に示し
たような単独の磁石セグメントによる磁界のように。

完全に前記被検材（４）の内部を通るように形成され、
その結果、被検材（４）の表面に直交する磁束が有効に
発生する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、前記磁石セグメントど
うしの間全てに９強磁性体ではさまれた超電導体ヲ、磁
石セグメントと強磁性体とが隣合うようにして備えるこ
とＫより、各磁石セグメントによる磁界が強磁性体に導
かれて被検材内部を通る磁路を形成し、しかも超音波振
動のもととなるローレンツ力の発生に必要な被検材表面
に直交する磁束が発生し、かつ、超電導体の反磁性作用
により。

超電導体の両隣の強磁性体を通る磁界に互いに引き合う
ことができないため、前記各磁石セグメントによる磁界
が有効に被検材表面に直交する成分を有するように形成
され、その結果、ローレンツ力の発生強度が向上する効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電磁超音波探触子を
示す図、第２図はこの発明による電磁超音波探触子の特
徴を説明するための図、第３図及び第４図は従来の電磁
超音波探触子を説明するための図、第５図は従来及びこ
の発明の電磁超音波探触子による横波を斜角入射する原
理を説明するための図であり、（１）は磁界発生部、　
　（２ａ）〜（２ｙ）は磁石セグメント、（３）はコイ
ル、　　（５ａ）〜（５ｘ）及び（５ａ’）〜（５Ｘｌ
）は強磁性体。 （６ａ）〜（６ｘ）は超電導体でおる。 なお１図中、同一ろるいは相当部分には同一符号を付し
て示しである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｎ極及びＳ極の２つの磁極を有する棒状または偏平板状
   の磁石セグメントが、隣合う磁極が互いに反対となるよ
   うに複数個並べられて形成され、しかも、前記磁石セグ
   メントどうしの間全てに、間に超電導体をはさんで対向
   する２つの強磁性体が、前記磁石セグメントと前記強磁
   性体とが隣合うようにはさまれて備えられている磁界発
   生部と、前記磁界発生部を形成する複数個の磁石セグメ
   ントの磁極部分を横切る方向に前記磁界発生部の周囲に
   複数回巻き回して形成され、かつ前記磁石セグメントの
   磁極部分を横切る直線部分が前記被検材の表面に渦電流
   を誘導するコイルとより構成されることを特徴とする電
   磁超音波探触子。