JPH01193643A - ultrasonic probe - Google Patents

ultrasonic probe

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Publication number
JPH01193643A
JPH01193643A JP63015827A JP1582788A JPH01193643A JP H01193643 A JPH01193643 A JP H01193643A JP 63015827 A JP63015827 A JP 63015827A JP 1582788 A JP1582788 A JP 1582788A JP H01193643 A JPH01193643 A JP H01193643A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric elements
ultrasonic
piezoelectric element
ultrasonic probe
sheet member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63015827A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Shimodaira
貴之 下平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP63015827A priority Critical patent/JPH01193643A/en
Publication of JPH01193643A publication Critical patent/JPH01193643A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧電素子を多数個配列した構成の超音波探触
子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ultrasonic probe having a configuration in which a large number of piezoelectric elements are arranged.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

超音波探傷装置は、被検材を破壊することなくその内部
の欠陥を検出することができ、多くの分野において用い
られている。被検材の内部欠陥の有無のチエツクは、当
該被検材の所定範囲についてなされることが多く、その
場合には被検材表面の上記所定範囲を超音波探触子で走
査して探傷が実施される。この超音波探触子には種々の
型のものがあるが、被検材の走査による探傷を行なうに
は、圧電素子を多数個−列に配列して構成されるアレー
形の超音波探触子が好適である。以下、アレー形の超音
波探触子を図により説明する。
Ultrasonic flaw detection devices can detect defects inside a material to be inspected without destroying it, and are used in many fields. The presence or absence of internal defects in a material to be inspected is often checked on a predetermined area of the material to be inspected. In this case, flaw detection is performed by scanning the predetermined area on the surface of the material with an ultrasonic probe. Implemented. There are various types of ultrasonic probes, but in order to perform flaw detection by scanning the test material, an array-type ultrasonic probe consisting of a large number of piezoelectric elements arranged in rows is used. Children are preferred. Hereinafter, an array-type ultrasonic probe will be explained with reference to the drawings.

第3図(a)、(b)は従来のアレー形の超音波探触子
を示す図で、第3図(a)は側面図、第3図(b)は第
3図(a)の矢印mbからみた正面図であるep+〜p
1は一列に配列された圧電素子、1は各圧電素子p、〜
pHを支持するバッキング材、2は各圧電素子p+−1
’sの超音波送受側に共通に設けられたレンズである。
Figures 3(a) and 3(b) are diagrams showing conventional array-type ultrasonic probes. Figure 3(a) is a side view, and Figure 3(b) is the same as that of Figure 3(a). ep+~p which is a front view seen from arrow mb
1 is a piezoelectric element arranged in a row, 1 is each piezoelectric element p, ~
A backing material that supports pH, 2 is each piezoelectric element p+-1
This is a lens commonly provided on the ultrasonic transmitting and receiving sides of 's.

圧電素子pIにパルス電圧を印加すると、圧電素子pl
から超音波が放射される。この超音波ビームが第3図(
a)において符号3で示されている。超音波ビーム3は
レンズ2により集束されて焦点F、に集中せしめられる
。このような超音波ビーム3は被検材(図示されていな
い)に入射され、その反射波は同一経路を遡って圧電素
子p、に入射する。
When a pulse voltage is applied to the piezoelectric element pI, the piezoelectric element pI
Ultrasonic waves are emitted from the This ultrasonic beam is shown in Figure 3 (
Indicated by 3 in a). The ultrasonic beam 3 is focused by a lens 2 to a focal point F. Such an ultrasonic beam 3 is incident on a material to be inspected (not shown), and its reflected wave travels back along the same path and is incident on a piezoelectric element p.

この反射波の入射により圧電素子p、には当該反射波に
比例した電圧が発生する。他の圧電素子p2〜p7も全
く同一の機能を有する。
Due to the incidence of this reflected wave, a voltage proportional to the reflected wave is generated in the piezoelectric element p. The other piezoelectric elements p2 to p7 also have exactly the same function.

上記アレー形の超音波探触子において、例えば圧電素子
p1〜p、を選び、これら圧電素子のそれぞれに所定の
遅延時間をもってパルス電圧を印加すると、それらから
放射される超音波の最大振幅がすべて集合する個所が現
れる。この個所は上記遅延時間の選定により調節するこ
とができ、図ではレンズ2の焦点と一致するように調節
された例が示されている。このように、複数個の圧電素
子を遅延時間を与えて励起すると、それら圧電素子から
の超音波は、圧電素子の配列方向において第3図(b)
に破線で示すようにみかけ上策束することになる。次に
、圧電素子の選択を1つずらして圧電素子p2〜p7を
選定し、同様の遅延態様で各圧電素子p!〜p、にパル
ス電圧を印加すると、それらから放射される超音波ビー
ム(−点鎖線で示される)はみかけ上、点Fzに集束す
る。
In the above array-type ultrasonic probe, when piezoelectric elements p1 to p are selected, and a pulse voltage is applied to each of these piezoelectric elements with a predetermined delay time, the maximum amplitude of the ultrasonic waves emitted from them all becomes A place to gather will appear. This point can be adjusted by selecting the delay time, and the figure shows an example in which it is adjusted to match the focal point of the lens 2. In this way, when a plurality of piezoelectric elements are excited by giving a delay time, the ultrasonic waves from those piezoelectric elements are generated in the arrangement direction of the piezoelectric elements as shown in Fig. 3(b).
As shown by the broken line, this will apparently lead to a lot of planning. Next, the piezoelectric elements p2 to p7 are selected by shifting the piezoelectric element selection by one, and each piezoelectric element p! is selected in the same delay manner. When a pulse voltage is applied to ~p, the ultrasonic beam emitted from them (indicated by a dashed line -) is apparently focused on point Fz.

このように、圧電素子の選択を1つずつ順にずらし、同
一遅延態様で各圧電素子を励起すると、超音波ビームの
みかけ上の焦束点は第3図(b)に矢印Xで示す方向に
移行してゆく。これにより、超音波ビームによる被検材
の走査を行なうことができる。この走査は電子的に行な
うことができるので、被検材の探傷を極めて迅速に実施
し得るという大きな利点がある。
In this way, if the selection of piezoelectric elements is shifted one by one and each piezoelectric element is excited with the same delay mode, the apparent focal point of the ultrasound beam will move in the direction shown by the arrow X in Fig. 3(b). will transition. Thereby, the object to be inspected can be scanned by the ultrasonic beam. Since this scanning can be performed electronically, there is a great advantage that flaw detection of the test material can be carried out extremely quickly.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記アレー形の超音波探触子において、精度の高い探傷
を行なうには超音波を集束するレンズ2が不可欠である
。しかしながら、このレンズ2の使用は超音波探触子の
形状を大形化するという問題が生じるだけでなく、次の
ような問題が生じる。
In the above-mentioned array type ultrasonic probe, a lens 2 that focuses ultrasonic waves is essential for highly accurate flaw detection. However, the use of this lens 2 not only causes the problem of increasing the size of the ultrasound probe, but also causes the following problems.

即ち、各圧電素子で発生した超音波はレンズ2を通過す
ることにより減衰され、かつ、レンズ2の圧電素子側お
よび外部側の2つの境界面の反射によっても減衰される
。さらに、レンズ202つの境界面での反射があるので
、被検材表面の反射と加えて3つの反射波が生じ、繰返
し探傷を行なう場合それら反射波と欠陥波とが重なって
欠陥を見逃してしまうおそれもあった。
That is, the ultrasonic waves generated by each piezoelectric element are attenuated by passing through the lens 2, and are also attenuated by reflection from the two boundary surfaces of the lens 2, on the piezoelectric element side and the outside side. Furthermore, since there is reflection at the interface between the two lenses 20, three reflected waves are generated in addition to the reflection from the surface of the material to be inspected, and when repeated flaw detection is performed, these reflected waves and the defect wave overlap, causing defects to be overlooked. There was also a fear.

本発明の目的は、上記の課題を解決し、レンズの使用を
省略することができる超音波探触子を提供するにある。
An object of the present invention is to provide an ultrasonic probe that solves the above-mentioned problems and can omit the use of a lens.

(課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するため、本発明は、多数の圧電素子
を配列し、これら圧電素子を所定数ずつ順次選択励起し
てゆくことにより被検材表面を超音波走査する超音波探
触子において、前記各圧電素子を1!!!設配列した柔
軟なシート部材を前記各圧電素子の配列方向に沿って所
定の曲率で湾曲して超音波探触子を構成したことを特徴
とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention arranges a large number of piezoelectric elements and sequentially selectively excites a predetermined number of these piezoelectric elements so as to cross the surface of a material to be inspected. In an ultrasonic probe that performs sound wave scanning, a flexible sheet member on which each piezoelectric element is arranged is curved at a predetermined curvature along the arrangement direction of each piezoelectric element to form an ultrasonic probe. It is characterized by having been configured.

〔作 用〕[For production]

圧電素子にパルス電圧が印加されると、圧電素子から超
音波が放射される。この超音波はそれを埋設するシート
部材が所定の曲率で湾曲しているため、曲率に沿った多
数個の圧電素子から同時に放射されることにより所定の
位置に最大振幅がすべて集合し、レンズを使用した場合
と同様の効果を得ることができる。
When a pulse voltage is applied to the piezoelectric element, ultrasonic waves are emitted from the piezoelectric element. Because the sheet material that embeds the ultrasonic waves is curved with a predetermined curvature, the ultrasonic waves are emitted simultaneously from multiple piezoelectric elements along the curvature, and the maximum amplitude is all concentrated at a predetermined position, causing the lens to You can get the same effect as if you used it.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on illustrated embodiments.

第1図は本発明の実施例に係る超音波探触子の側面図で
ある。図で、1はバッキング材、5は圧電素子を埋設し
たシート部材である。シート部材5に埋設された圧電素
子は、紙面に垂直な方間に多数個−列に配列されている
。シート部材5は所定の曲率で湾曲せしめられてバッキ
ング部材1に固着される。このようなシート部材5を第
2図により説明する。
FIG. 1 is a side view of an ultrasound probe according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a backing material, and 5 is a sheet member in which a piezoelectric element is embedded. A large number of piezoelectric elements embedded in the sheet member 5 are arranged in rows in a direction perpendicular to the plane of the paper. The sheet member 5 is curved with a predetermined curvature and fixed to the backing member 1. Such a sheet member 5 will be explained with reference to FIG. 2.

第2図はシート部材を示す斜視図である0図で、6は例
えばエポキシ系の合成樹脂材料の柔軟な板体、pは板体
6に所定の間隔で縦横に配置して埋設された圧電素子で
ある。この図では、板体6の一部が示されており、かつ
、一部は断面として示されている。このように板体6に
埋設された圧電素子pのうち、二点tM vAcに沿っ
て板体6を切断すれば、板体6−列に埋設された圧電索
子pより成るシート部材5を得ることができる。このシ
ート部材5では、各圧電素子pは互いに板体6により絶
縁されている。そして、板体6が柔軟性を有する材料で
作成1されていることから、シート部材5は任意の一率
で湾曲することができ、この湾曲されたシート部材5が
バッキング材1に接着される。
FIG. 2 is a perspective view of the sheet member, where 6 is a flexible plate made of, for example, an epoxy synthetic resin material, and p is a piezoelectric material embedded in the plate 6 arranged vertically and horizontally at predetermined intervals. It is element. In this figure, a part of the plate 6 is shown, and a part is shown as a cross section. If the plate 6 is cut along two points tM vAc among the piezoelectric elements p buried in the plate 6, the sheet member 5 consisting of the piezoelectric cables p buried in the rows of the plate 6 can be cut. Obtainable. In this sheet member 5, each piezoelectric element p is insulated from each other by a plate 6. Since the plate body 6 is made of a flexible material, the sheet member 5 can be curved at an arbitrary rate, and this curved sheet member 5 is bonded to the backing material 1. .

このように、本実施例では、圧電素子が多数個−列に配
列埋設された柔軟なシート部材を所定の曲率で湾曲して
バッキング材に固着したので、円周方向に苗んだ圧電素
子から同時に放射された超音波は所定の位τに最大振幅
がすべて集合し、これによりレンズを使用した場合と同
様の効果を得ることができるため、レンズの使用は不τ
となる。
As described above, in this example, the flexible sheet member in which a large number of piezoelectric elements are arranged and buried in rows is curved at a predetermined curvature and fixed to the backing material, so that the piezoelectric elements that have sprouted in the circumferential direction can be The maximum amplitudes of the simultaneously emitted ultrasonic waves all converge at a predetermined position τ, and the same effect as using a lens can be obtained, so the use of a lens is unnecessary.
becomes.

し、たがって、超音波探触子を小形に溝底することがで
きるとともに、超音波の減衰を少なくすることができ、
さらに、レンズでの反射がなくなるので、欠陥部の信号
との重なりもなくなり、欠陥部の見落しを防止すること
ができる。
Therefore, the ultrasonic probe can be made small and the attenuation of ultrasonic waves can be reduced.
Furthermore, since there is no reflection on the lens, there is no overlap with the signal of the defective part, and it is possible to prevent the defective part from being overlooked.

なお、上記実施例の説明では、圧を索子を一列使用する
例について説明したが、−列に限ることはな(、二列以
上の適数列を使用することができる。この場合、各列の
同一位置にある圧電素子は同時に励起されることになり
、かつ、シート部材の湾曲の曲率もこれに応じて変更さ
れることになる。
In the explanation of the above embodiment, an example was explained in which one row of cables is used for pressure, but it is not limited to - rows (and an appropriate number of rows of two or more rows can be used. In this case, each row The piezoelectric elements located at the same position will be excited at the same time, and the curvature of the sheet member will be changed accordingly.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明では、圧電素子を配列埋設し
た柔軟なシート部材を所定の曲率で湾曲して使用するよ
うにしたので、レンズを除去することができ、これによ
り、超音波探触子を小形にすることができるとともに、
超音波の減衰を減少せしめることができ、さらに、欠陥
部の見落しを防止することができる。
As described above, in the present invention, a flexible sheet member in which piezoelectric elements are arrayed and embedded is used by being curved at a predetermined curvature. Therefore, the lens can be removed, and thereby, the ultrasonic probe In addition to being able to make the child smaller,
Attenuation of ultrasonic waves can be reduced, and defects can also be prevented from being overlooked.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例に係る超音波探触子の側面図、
第2図はシート部材を示す斜視図、第3図(a)、(b
)は従来の超音波探触子の側面図および正面図である。 1・・・・・・・・・バッキング材、5・・・・・・・
・・シート部材、6・・・・・・・・・板体、p・・・
・・・・・・圧電素子、C・・・・・・・・・切断線。 代 理 人 弁理士 武 顕次部(外1名)第1図 第2図 第3図 ” ’:f”
FIG. 1 is a side view of an ultrasound probe according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a perspective view showing the sheet member, Figures 3 (a) and (b).
) are a side view and a front view of a conventional ultrasound probe. 1... Backing material, 5...
...Sheet member, 6...Plate body, p...
・・・・・・Piezoelectric element, C・・・・・・Cutting line. Agent: Kenji Takeshi, Patent Attorney (1 other person) Figure 1 Figure 2 Figure 3 "':f"

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 多数の圧電素子を配列し、これら圧電素子を所定数ずつ
順次選択励起してゆくことにより被検材表面を超音波走
査する超音波探触子において、前記各圧電素子を埋設配
列した柔軟なシート部材を前記各圧電素子の配列方向に
沿つて所定の曲率で湾曲して構成したことを特徴とする
超音波探触子。
In an ultrasonic probe that ultrasonic scans the surface of a specimen by arranging a large number of piezoelectric elements and sequentially selectively exciting a predetermined number of these piezoelectric elements, a flexible sheet in which each piezoelectric element is embedded and arranged is used. An ultrasonic probe characterized in that the member is curved at a predetermined curvature along the arrangement direction of the piezoelectric elements.
JP63015827A 1988-01-28 1988-01-28 ultrasonic probe Pending JPH01193643A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102788869A (en) * 2012-08-27 2012-11-21 南京拓控信息科技有限公司 Probe array for automatic online wheel flaw detection device

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