JPH02208556A - 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〕 この発明は例えばパルス反射法を利用し、水浸法により
被検材の当直探傷を行なう超音波探触子に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第４図は例えば超音波探傷法（昭和４９年日刊工業新聞
社発行）に示された従来の超音波探触子を利用した超音
波探傷装置の図である。図において、　＋１（Ｉは従来
の超音波探触子、（２）は音響結合材である水、（３）
は被検材、（４）は被検材（３）内部の欠陥。

（５）は超音波ビームでありｅ　　Ｓは被検材（３）の
表面反射波、Ｆは被検材（３）内部の欠陥反射波、Ｂは
被検材（３）の底面反射波である。また、第５図は従来
の超音波探触子αＱを利用した超音波探傷装置による探
傷図形である。図において、（９）は被検材（３）を探
傷する探傷ゲート、Ｔ１は第１回目の送信パルス。

Ｔ２は第２回目の送信パルス、Ｔｎは第ｎ回目の送信パ
ルス、ｔは送信パルスの繰り返し時間、８１は送信パル
スＴＩＫ対する被検材（３）の第１回目の表面反射波で
、以下、　　８２．８３．　Ｂ４．　Ｂ１５．・・・・
・・・・・８ｎはそれぞれ第２回目、第３回目、第４回
目。

第５回目、・・・・・・・・・第ｎ回目の表面反射波、
　　Ｂ１−８１は表面反射波Ｓ１に対する被検材（３）
の第１回目の底面反射波で、以下、Ｂ２−８、・・・・
・・・・・Ｂｎ　−８１は表面反射波Ｓ１に対する被検
材（３）の第２回目、・・・・−・・・・第り回目の底
面反射波、Ｂ１−８２．Ｂ２−８２．−−　Ｂｎ−８２
，Ｂ’１−８３．−・・・−・−＝　Ｂｎ−８３゜Ｂ１
−８４　、　・・・−−−−−−Ｂｎ−８４、Ｂｎ−８
５、−・・−Ｂｎ−ａｎはそれぞれ第ｎ回目の表面反射
波８ｎに対する被検材（３）の第ｎ回目の底面反射波、
Ｆは第１回目の表面反射波Ｓ１に対する被検材（３）の
内部の欠陥反射波　？　＋は第２回目の表面反射波Ｓ２
に対する被検材（３）の内部の欠陥反射波である。図に
示すように、第１回目の送信パルスＴｔ　において被検
材（３）の表面反射波の多重エコー＋３１，８２．・・
・・・・・・・Ｓｎ。

および被検材（３）内部の欠陥反射波Ｆ、？’およびそ
れぞれの表面反射波８１，８２．・・・・・・・・・８
ｎに対する被検材（３）の底面反射波の多重エコーＢ１
−８１　、　Ｂ２−ＩＮ　、・・・・・・・・・Ｂｎ−
Ｅｌｎなど数多くの反射波が現われる。また、上記多重
エコー８、・・・・・・・・・Ｓｎ、　Ｂ１−８、・・
・・・・・・・Ｂｎ−８ｎカ送信パルスＴｌ、Ｔ２．・
・・・・・・・・Ｔｎ　ごとに繰シ返し時間ｔの間隔で
同じように現われる。

従来の超音波探触子Ｏ１を利用した超音波探傷装置は上
記のように構成され、自動化する場合に送信パルスＴを
繰シ返し送信し、被検材（３）あるいは超音波探触子α
値を操作することにより被検材（３）の全面にわたり超
音波探傷を行なっているうまた。

超音波探触子ａ〔と被検材（３）との相対的な移動速度
に応じて、送信パルスＴの繰シ返し時間ｔが決定されて
いる。すなわち、被検材（３）の探傷処理能力を高くす
る場合には、送信パルスＴの繰り返ＬＲ間ｔを短くしな
ければならないため、第１回目の送信パルスＴ１で生じ
た表面反射波Ｓ１からＳｎ。

および底面反射波Ｂ１−８１　からＢｎ　−ｓｎ　　が
完全に消滅しないうちに第２回目以降の送信パルスＴ２
からＴｎによる表面反射波Ｓｎおよび底面反射波Ｂｎ−
ａｎが現われる。このため、上記表面反射波Ｓｎおよび
底面反射波Ｂｎ　−Ｓｎを欠陥反射波Ｆとして誤って検
出することになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように従来の超音波探触子［１）を利用し。

水浸法によシ被検材（３）の垂直探傷を行なう超音波探
傷装置では、被検材（３）表面での反射波Ｓは約９５チ
反射し、超音波探触子Ｑｌの表面では約６０チ反射する
ため超音波探触子（１）と被検材（３）との間を１往復
する毎に約５〜６ｄＢ程度しか減衰しない。このため通
常要求される欠陥検出能（例えばφ１横穴欠陥をｓ／Ｎ
≧２０　ｄＢ　）から第１回目の表面反射波Ｓ１に対す
る残響エコーａｎ、　Ｂｎ−８ｎ　の低下量を求めると
約−６ｆｆｄＢ以下とする必要かあ、る。

すなわち超音波探触子ａｔｉと被検材（３）との間の距
離を１０〜１２回往復するまでの時間が経過しないうち
に第２回目の送信パルスＴ２を発生させると残響エコー
としてＳｎ、　　Ｂｎ−８ｎが疑似欠陥エコーＦとして
現われる課題が生じる。特にこの課題は、探傷処理速度
の速い自動探傷装置においては致命的な欠点となる。

この発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
で、超音波探触子内部において超音波の送・受信を行な
う超音波振動子と音響結合材である水との間に、被検材
表面と平行でないアタッチメントを具備させることによ
シ、残響エコーを防止し送信パルスの繰り返し時間を短
くすることを目的にする。

また、この発明の別の発明は、上記目的に加えてアタッ
チメント外表面にアタッチメントの音響インピーダンス
と音響結合材である水の音響インピーダンスとの中間の
音響インピーダンスの材料で表面コーティングするとと
くより被検材へ照射される超音波の音圧を増加させ９反
射波の感度を増加させることを目的にする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明による超音波探触子は、超音波の送・受信を行
なう超音波振動子と音４ｉｐ結合材である水との間に、
被検材表面に対して平行でないアタッチメントを具備し
たものである。

また、この発明の別の発明は、上記アタッチメントの外
表面に、アタッチメントの音響インピーダンスと音響結
合材である水の音響インピーダンスとの中間の音響イン
ピーダンスの材料で表面コーティングしたものである。

〔作用〕

この発明においては、超音波探触子内部で超音波の送・
受信を行なう超音波振動子と音響結合材である水との間
に被検材表面に対して平行でないアタッチメントを具備
することによシ、上記アタッチメントを通過する超音波
の減衰量を利用し。

送信パルスの繰り返し時間を短くすることを可能とする
ものである。

また、この発明の別の発明は、上記作用に加えてアタッ
チメント外表面にアタッチメントの音響インピーダンス
と音響結合材である水の音響インピーダンスとの中間の
音響インピーダンスの材料で表面コーティングすること
によシ被検材へ照射される超音波の音圧を増加させ１反
射波の感度を増加させることを可能とするものである。

〔実施例〕

第１図は、この発明である超音波探触子金利用した超音
波探傷装置の一実施例を示す図である。

図において、（１）はこの発明である超音波探触子。

（２）〜（５）および図における記号Ｓ、Ｂ、Ｆは第４
図に示したものと全く同一のものである。

第２図は、この発明である上記超音波探触子＋１）の詳
細図である。図において、（６）は超音波探触子（１）
内部で超音波の送・受信を行なう超音波振動子。

（７）はアタッチメント、（８）はアタッチメント（７
）の外表面、χ１は超音波振動子（６）とアタッチメン
ト外表面（８）との間を伝播するアタッチメント（７）
内部の超音波ビーム、χ２はアタッチメント外表面（８
）と被検材（３）との間を伝播する音響結合材（２）内
の超音波ビーム、ｚ３は超音波ビームχ１がアタッチメ
ント外表面（３）において反射される超音波ビーム。

χ４は超音波ビームχ２がアタッチメント外表面（８）
において反射される超音波ビーム、αは超音波ビームχ
１とアタッチメント外表面（８）とのなす角。

βは超音波ビームｚ２とアタッチメント外表面（８）と
のなす角、θは被検材（３）表面とアタッチメント外表
面（８）とのなす角である。

第３図は、上記のように構成された超音波探触子（１）
を利用した超音波探傷装置において、パルス反射法を利
用し水浸法によシ被検材（３）の垂直探傷を行なった場
合の探傷図形である。図において。

（９）および図における記号８、８２．　Ｂ１−８、・
・・・・・・・・は第５図に示したものと全く同一のも
のである。

上記のように構成された超音波探触子（１）において、
超音波探触子（１）内部で超音波の送・受信を行なう超
音波振動子（６）と音＃結合材（２）である水との間に
、被検材（３）の表面と平行でないアタッチメン１）７
）、つまり、被検材（３）の表面とアタッチメント外表
面（８）とのなす角θとなるようなアタッチメント（７
）を具備した場合、超音波撮動子（６）で発生させられ
た超音波ビーム（５）は、ｚｌ、χ２．χ３．χ４とに
区別することができる。ここで音響結合材（２）である
水の音速’Ｉｅ　　アタッチメント（７）の音速υ２と
すると、被検材（３）の表面に超音波ビームχ２を垂直
に入射させるためには、α、β、θとの間に次の（１）
　、　（２１式が成り立つ。

つまり、（１）式と（２）式が成り立つようにすれば。

アタッチメント（力の材料がなにであれ被検材（３）に
対して超音波を垂直に入射することができる。

次に、アタッチメント外表面（８）における反射波であ
るχ３．χ４のレベルについては、水の音響インピーダ
ンスをＺｌ、アタッチメント（７）の音響インピーダン
スを２２とすると（３）式により反射率ｒが求められる
。

例えば、アタッチメント（７）の材料としてアクリル樹
脂を使用し、θ−１０°とすると、（３）式により７３
、χ４の反射率は約１５％となる。つまシ超音波ビーム
χ１の約８５％が超音波ビームχ２となって進行してい
く。また、被検材（３）からの反射波の超音波ビームχ
、χ２　との関係も上記と同様となる。

次に超音波ビーム（５）の減衰について記載する。

超音波ビームχ１はアタッチメント（７）内部を伝播し
ている。このため、水中を伝播する超音波の減衰とアタ
ッチメント（７）内部を伝播する超音波の減衰とを比較
すると、当然ながらアタッチメント（７）の材料の減衰
定数とアタッチメント（７）内部を伝播する超音波ビー
ムχ１の伝播距離により変化する。例えば、アタッチメ
ント（７）の材料としてアクリル樹脂を使用し、アタッ
チメント（７）内部を伝播する超音波ビームχ１の伝播
距離を約１０１とすると約１０ｄＢ程度、アクリル材内
を伝播する場合の方が減衰が大きくなる。

上記の説明により、超音波振動子（６）と音響結合材（
２）である水との間に、被検材（３）の表面に対して平
行でないアタッチメント（７）を具備することにより、
以下のことが可能となる。

（１）超音波ビーム（５）は被検材（３）の表面に対し
て垂直に入射する。

（■）アタッチメント（７）の材料やアタッチメント（
７）内部を伝播する超音波ビームχ１の伝播距離を変化
させることによシ、アタッチメン）＋７１ｔ−一回通過
するたびに音圧レベルを約２〜２０ｄＢ程度低下させる
ことが可能となる。

上記（１）、（Ｉ）によりこの発明は、第３図に示すよ
うに第１回目の送信パルスＴ１による被検材（３）の反
射波の多重エコーの数を減少させ、送信パルスＴの繰り
返し時間ｔを短くすることを可能とした。

また、この発明の別の発明は、上記アタッチメント外表
面（８）にアタッチメント（７）の音響インピーダンス
と音響結合材（２）である水の音響インピーダンスとの
中間の音響インピーダンスの材料で表面コーティングす
ることにより、上記（３）式によシアタッチメント外表
面（８）における反射波であるχ３゜χ４のレベルを低
下させることによシ、超音波ビームχ１のよシ多くを超
音波ビームχ２に伝播させ被検材（３）の反射波の感度
を増加させることを可能とした。

なお１本実施例はアタッチメント（７）の材料とアクリ
ル樹脂製の例で示したが、他の樹脂やプラスチック等で
も閤様の効果が得られるので本発明の適用はまぬがれな
い。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおシ、超音波振動子と音響結
合材との間に、被検材の表面に対して平行でないアタッ
チメントを具備すること【よシ送信パルスＴの繰シ返し
時間ｔを短くすることを可能とし、被検材に対する処理
時間の短縮、および探傷密度を増加させ、高速度探傷お
よび高密度探傷を可能とする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の超音波探触子を利用した超音波探傷
装置の一実施例を示す図、第２図はこの発明の超音波探
触°子の拡大図、第３図はこの発明における探傷図形、
第４図は従来の超音波探触子を利用した超音波探傷装置
を示す図、第５図は従来の超音波探触子を利用した超音
波探傷装置における探傷図形である。 図において、（１）はこの発明である超音波探触子。 （２）は音響結合材、（３）は被検材、（４）は被検材
内部の欠陥、（５）は超音波ビーム、（６）は超音波撮
動子、（７）はアタッチメント、（８）はアタッチメン
ト外表面。 （９）は探傷ゲート、ＯＩは従来の超音波探触子である
。 なお１図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水浸法により被検材を垂直に探傷する超音波探触
   子において、上記超音波探触子内部で超音波の送・受信
   を行なう超音波振動子と水浸法における音響結合材であ
   る水との間に、上記被検材表面に対して平行でないアタ
   ッチメントを具備させたことを特徴とする超音波探触子
   。