JPH0257930A - 超音波探触子 - Google Patents

超音波探触子

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Publication number
JPH0257930A
JPH0257930A JP63208297A JP20829788A JPH0257930A JP H0257930 A JPH0257930 A JP H0257930A JP 63208297 A JP63208297 A JP 63208297A JP 20829788 A JP20829788 A JP 20829788A JP H0257930 A JPH0257930 A JP H0257930A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stress
transverse wave
ultrasonic probe
probe
transverse
Prior art date
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Pending
Application number
JP63208297A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Nishimori
西森 博幸
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP63208297A priority Critical patent/JPH0257930A/ja
Publication of JPH0257930A publication Critical patent/JPH0257930A/ja
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は横波振動子を用いた超音波探触子に係わり、特
に構造物における板状部材のX、Y2方向の平面に作用
している応力を測定するのに好適な超音波探触子である
〔従来の技術〕
構造物部材に荷重が作用したときの応力およびその分布
状態や部材内に存在する残留応力等の超音波による測定
は、構造物の安全および寿命評価上重要で従来から各技
術分野で行われているが、このうち高精度の測定法とし
て被検体に入射した横波超音波パルスの複屈折効果を利
用する方法が開発され成程度の実用に供されている。複
屈折効果は、板状部材が平面応力状態にあるとき、主応
力方向に振動し板状部材の厚さ方向に伝搬する2つの横
波の速度差が主応力差に比例するという原理であり、Y
カット水晶振動子や電気機械結合係数の高いジルコンチ
タン酸鉛系セラミックの振動子などの横波振動子を使用
して測定する。従来の測定方法を第4図により説明する
。図において1は板状の被検体で、X方向に応力σl+
Y方向に応力σ2が作用している。厚さ(Z方向)はt
である。2は横波振動子で、図示しないケース内に背面
をダンパで保持されて収納されており、矢印で示すX方
向の振動方向を有している。横波振動子2が電気パルス
を受けると、板厚を方向に伝搬する横波S)+1を被検
体1に入射し、その底面で反射した反射波を受信する。
横波振動子2は被検体1のよく研磨された表面1aに接
触媒質を介して当接されている。この状態で横波5)I
Iの音速を測定したのち1点線で示すように横波振動子
2の向きを90°変えて振動方向を矢印で示すX方向に
し。
前記と同様に板厚tの方向に伝搬する横波SH2を被検
体1に入射し、その底面で反射する反射波を受信させ横
波SH2の音速を測定する。この場合も横波振動子2が
被検体1の表面1aに接触媒質を介して密着するように
当接して行う。被検体1の弾性限度内においては測定し
た横波SHIの音速は応力σiに、横波S)+2の音速
は応力σ2にそれぞれ比例するから、横波5)ll*s
H2の各音速差は応力σ1.σ2の各応力差に比例し、
例えば応力σ亀とそれに対する音速が既知の場合などに
は音速を測定することにより容易にかつ精度よく測定し
た音速に対する未知の応力σ重を知ることができる。
しかし前記測定においては横波振動子2と被検体1との
間の確実な音響結合を保持することが前提であり、これ
が得られない場合は測定精度はもちろん測定の成否が問
題となる。このため横波振動子2を被検体表面1aに密
着させて測定しなければならないが、前述の如くX方向
の横波SHIの音速測定時とX方向の横波SH2の音速
測定時とでは密着状態が異なり同一条件下での測定が行
いにくく、また応力σ1.σ2が形状の差により変化す
る場合にはその変化に応じて複数の位置を適宜のピッチ
で測定することになるが、各測定ピッチごとに横波振動
子2の被検体1に対する着脱および90’の向き変えを
しなければならず、その都度密着状態を確認する必要が
あるから測定に長時間を要するほか、前記密着状態の変
化も加わり測定の再現性が悪く測定値のばらつきが大き
くなって精度のよい測定ができない問題点を有していた
〔発明が解決しようとする課題〕
前記の如〈従来の板状部材に作用している平面応力の測
定は、測定の都度被検体表面に対する横波振動子の密着
状態が異なるため同一条件下での測定が行いに<<、特
に被検体の形状変化がある場合や測定部位が長い場合等
では、被検体表面に対し横波振動子を位置変えの都度着
脱して測定しなければならず、測定に長時間を要するだ
けでなく、測定の再現性が悪く精度のよい測定ができな
い問題点があった。
本発明は前記従来技術の問題点を解消するものであって
、板状部材に作用している平面応力を、XまたはX方向
に横波振動子の向きを変えて測定する必要がなく、さら
に前記被検体に対する横波振動子の着脱回数も減らして
、良好な音響結合状態で迅速にかつ精度よく測定するこ
とができる超音波探触子を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、同一平面に隣接させ、かつ振動方向を直交さ
せた送受信兼用の1対の横波振動子を、同一ケース内に
配設した超音波探触子とすることにより、板状部材に作
用している平面応力を、XおよびX方向における被検体
表面に対する横波振動子の音響結合を良好にし、迅速に
かつ精度よく測定することができるようにしたものであ
る。
〔作 用〕
X方向の振動方向とX方向の振動方向の各横波振動子を
1対とし、同一平面に隣接させて同一ケース内に配置し
た超音波探触子を、平板状の被検体上に接触媒質を介し
て密着させて当接し電気パルスを送信すると、各横波振
動子はそれぞれ被検体に横波を入射し被検体底面より反
射した反射波を受信する。この場合、各横波振動子にお
ける送受信は同時に行われるから各横波振動子で測定さ
れる音速もまた同時に測定され、それぞれの基準の既知
の音速との音速差からX、X方向のそれぞれの基準の既
知の応力との応力差が分り板厚方向の各応力を測定する
ことができる。そして超音波探触子の被検体に対する密
着状態は、各横波振動子が同一ケース内に隣接させて配
置されているから各横波振動子に同時に押圧力が加えら
れ均等になり易い。また同一ケース内に横波振動子の対
の数を増せば、その増加数に応じた範囲の被検体に対し
て前記と同一の作用が行われ、被検体の前記範囲におけ
る板厚方向の平均応力および板幅方向の応力分布が同時
に測定される。
〔実施例〕
本発明の実施例を第1図ないし第3図を参照して説明す
る。第1図は一部断面した側面図、第2図は第1図の■
−■断面図、第3図は円穴を有し応力集中が作用する被
検体に対する測定例の説明図である。図において第4図
と同一符号は同じものを示す。3はケースで、−開放面
を有しその面に横波振動子2が同一平面に隣接させて配
置されている。4は横波振動子2の背面に保持体を兼ね
て取付けられたダンパ、5は横波振動子2の外端面に取
付けられている摩耗防止用の保護膜、6はケース3に取
付けられている接栓である。本実施例における横波振動
子2は振動方向を直交させた4個の2対がケース3内に
整列して配設されている。
前記構成の探触子により第3図に示す平板状の被検体1
0を測定する場合、まず探触子を被検体10の円穴10
aを設けたy−y線をまたぐように接触媒質を介して当
接させる。この場合の探触子の当接状態は、4個の横波
振動子2がケース3内に同一平面でかつ隣接して配置さ
れているから、探触子に加えられる押圧力が各横波振動
子2に対して均等に作用し、各横波振動子2は同じ密着
状態にさせられ音響結合が良好になる。被検体10に図
のX方向に応力σ貫が作用していると1円穴10aの縁
に応力集中を生じ図示のようにy−y線上の応力は一定
ではない。そして一般に探触子寸法は被検体10の幅よ
り小さいから探触子をy−y線に沿わせて移動して測定
することになる。各測定位置において各横波振動子2か
ら被検体10の板厚方向に対して横波を入射すると、被
検体10の底面より反射した反射波を受信してX方向お
よびY方向の各振動方向に対する音速が同時に測定され
る。測定された音速は、2つの横波の音速差が応力差に
比例するという前記横波超音波パルスの複屈折効果の原
理により基準の既知の音速と比較され、応力差からその
測定位置における応力が求められる。
ただし本実施例においてはY方向に応力が作用していな
いため、前記音速は測定されるものの音速差が発生せず
したがって応力差もないからY方向には応力が作用して
いないことを逆に知ることができる。y−y線の測定が
終ると第3図に示すような応力集中を含む応力分布が得
られる。
前記実施例における探触子は、振動方向を直交させた4
個の2対の横波振動子2を同一ケース3内に配設したが
、これを横波振動子2の対の数を多数にし、それを同一
のケース3内に配設した探触子としてもよい。この場合
の測定は、多数の各対になった横波振動子2における音
速を同時に測定できる。例えば第3図のy−y線全長に
わたり横波振動子2を配置した探触子にすれば、探触子
を移動することなくy−y線上に当接するだけで短時間
に前記測定ができる。また振動方向の向きは、第2図に
示すように隣接する各横波振動子2がすべて直交して1
対になる配置に限定されることはなく、片側をすべて同
じ向き例えばX方向とし、他の側をすべて直交する向き
例えばY方向として配置してもよい。さらに多数の対の
横波振動子2を例えば格子状のように縦、横両方向に多
数配設した探触子にした場合は、探触子の面積の範囲に
おける応力がX方向、Y方向とも同時測定でき、広範囲
の測定を一層短時間に行うことができる効果がある。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明に係わる超音波探触子は送受
信兼用の1対もしくは複数の対の横波振動子を、同一平
面に隣接させ、かつ振動方向を直交させて同一ケース内
に配設するようにしたから。
板状部材に作用している平面応力を、X方向およびY方
向に於ける被検体表面に対する横波振動子の音響結合を
良好にし、迅速に精度よく測定することができる実用上
顕著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わる超音波探触子の実施例の一部断
面した側面図、第2図は第1図の■−■断面図、第3図
は被検体の測定例の説明図である。 第4図は従来の測定方法の例の説明図である。 特許出願人   日立建機株式会社 代理人弁理士  秋 本 正 実 (外1名) 第 ブ 図 3・−ケ一人

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、同一平面に隣接させ、かつ振動方向を直交させた送
    受信兼用の1対の横波振動子を、同一ケース内に配設し
    たことを特徴とする超音波探触子。 2、前記1対の横波振動子が、同一ケース内に整列して
    複数組設置されている特許請求の範囲第1項記載の超音
    波探触子。
JP63208297A 1988-08-24 1988-08-24 超音波探触子 Pending JPH0257930A (ja)

Priority Applications (1)

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JP63208297A JPH0257930A (ja) 1988-08-24 1988-08-24 超音波探触子

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JP63208297A JPH0257930A (ja) 1988-08-24 1988-08-24 超音波探触子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0257930A true JPH0257930A (ja) 1990-02-27

Family

ID=16553917

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JP63208297A Pending JPH0257930A (ja) 1988-08-24 1988-08-24 超音波探触子

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JP (1) JPH0257930A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0792038A (ja) * 1993-09-28 1995-04-07 Hitachi Ltd 応力評価方法およびその装置
JP2017075849A (ja) * 2015-10-15 2017-04-20 株式会社日立製作所 超音波検査装置及び超音波検査方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0792038A (ja) * 1993-09-28 1995-04-07 Hitachi Ltd 応力評価方法およびその装置
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