JPH0273151A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
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- JPH0273151A JPH0273151A JP22459588A JP22459588A JPH0273151A JP H0273151 A JPH0273151 A JP H0273151A JP 22459588 A JP22459588 A JP 22459588A JP 22459588 A JP22459588 A JP 22459588A JP H0273151 A JPH0273151 A JP H0273151A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of 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。
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
本発明は超音波探触子に関し、特に曲面探偏時に表面近
傍の微細欠陥の検出性を改善した曲面探従来の技術 超音波探傷法は、非破壊検査法のうちで工業的にかなり
の重要度を占めており、方式としては、透過法、パルス
反射法、共振法の３種に大別される。このうちパルス反
射法は被検査材中からの超音波パルスの反射状況（エコ
ー）をオッシロスコープ等のデイスプレィ上で観察する
方法であり、広く使用されている。超音波探傷法におい
ては、金属に直接探触子を接触させて測定する直接法と
、金属と探触子間に水を満たして測定する水浸法とがあ
る。直接法においては、超音波を金属に垂直に放射する
垂直法が一般的であるが、溶接部の探傷の場合等には超
音波振動子を楔部材の傾斜面に貼り付けた斜角探触子を
用いて、超音波を斜めに放射する斜角探傷法が用いられ
る。
傍の微細欠陥の検出性を改善した曲面探従来の技術 超音波探傷法は、非破壊検査法のうちで工業的にかなり
の重要度を占めており、方式としては、透過法、パルス
反射法、共振法の３種に大別される。このうちパルス反
射法は被検査材中からの超音波パルスの反射状況（エコ
ー）をオッシロスコープ等のデイスプレィ上で観察する
方法であり、広く使用されている。超音波探傷法におい
ては、金属に直接探触子を接触させて測定する直接法と
、金属と探触子間に水を満たして測定する水浸法とがあ
る。直接法においては、超音波を金属に垂直に放射する
垂直法が一般的であるが、溶接部の探傷の場合等には超
音波振動子を楔部材の傾斜面に貼り付けた斜角探触子を
用いて、超音波を斜めに放射する斜角探傷法が用いられ
る。
第３図は試験体の曲面部に適用される斜角探傷法の一種
である従来のクリーピング波超音波探触子を示している
。同図において、２はプラスチッり製等の楔材であり、
その傾斜面３には超音波振動子４が接着されており、超
音波振動子４の背面にはダンパー材５が接着されている
。この接着に代えて、図示しない押圧手段により超音波
振動子４及びダンパー材５を楔材２の傾斜面３に押し付
けるようにしたものもある。超音波振動子４には圧電振
動子、電歪振動子等が採用される。６はプラスチック又
は金属製のハウジングであり、このハウジング６中に超
音波振動子４の取り付けられた楔材２を収納している。
である従来のクリーピング波超音波探触子を示している
。同図において、２はプラスチッり製等の楔材であり、
その傾斜面３には超音波振動子４が接着されており、超
音波振動子４の背面にはダンパー材５が接着されている
。この接着に代えて、図示しない押圧手段により超音波
振動子４及びダンパー材５を楔材２の傾斜面３に押し付
けるようにしたものもある。超音波振動子４には圧電振
動子、電歪振動子等が採用される。６はプラスチック又
は金属製のハウジングであり、このハウジング６中に超
音波振動子４の取り付けられた楔材２を収納している。
７は図示しない高周波発振回路に接続されるケーブルで
あり、８は接栓（コネクタ）である。楔材２の曲面試験
体９との接触面１０は、超音波を試験体に効率良く伝播
するために曲面試験体９０曲率に合わせて曲面に加工さ
れている。
あり、８は接栓（コネクタ）である。楔材２の曲面試験
体９との接触面１０は、超音波を試験体に効率良く伝播
するために曲面試験体９０曲率に合わせて曲面に加工さ
れている。
次に第４ｒ：ｆ！Ｊを参照して斜角探触子により放射さ
れた超音波が鋼中で屈折する様子を説明する。第４図に
おいて、楔材２′内の超音波の入射角αを振動子接着面
の傾き角度γを変えることによって変化させると、鋼中
の超音波１２の屈折角βが変化する。このとき楔材２゛
中の音速をＣｗ、鋼中の縦波音速をＣｓ Ｌとすると、 Ｓｉｎ α Ｃｗ Ｓｉｎ β Ｃｍ ｌ の関係がある。屈折角βが９０°となるとき、試験体表
面を伝播する超音波が発生するが、これをクリーピング
波１３という。第４図は平面で説明したが曲面でも同様
である。
れた超音波が鋼中で屈折する様子を説明する。第４図に
おいて、楔材２′内の超音波の入射角αを振動子接着面
の傾き角度γを変えることによって変化させると、鋼中
の超音波１２の屈折角βが変化する。このとき楔材２゛
中の音速をＣｗ、鋼中の縦波音速をＣｓ Ｌとすると、 Ｓｉｎ α Ｃｗ Ｓｉｎ β Ｃｍ ｌ の関係がある。屈折角βが９０°となるとき、試験体表
面を伝播する超音波が発生するが、これをクリーピング
波１３という。第４図は平面で説明したが曲面でも同様
である。
発明が解決しようとする課題
ところが第３図に示したような従来のクリーピング波探
触子１は一般の斜角探触子と同様に、第５図に示すよう
に楔材２内でも超音０１１１は拡がりをもっており、曲
面状試験体９には拡散ビームとして到達する。
触子１は一般の斜角探触子と同様に、第５図に示すよう
に楔材２内でも超音０１１１は拡がりをもっており、曲
面状試験体９には拡散ビームとして到達する。
第５図の場合は曲面状試験体９の表面１４と探触子接触
面１０とが適合しているので、この超音波探触子て欠陥
１５を探傷した場合のオッシロスコープ波形は、第６図
に実線で示すように欠陥エコー１７の前にでる接触面エ
コー１８は小さいために、試験体の欠陥を容易に見分け
ることができる。しかし、第７図に示すように曲面状試
験体９の曲率と探触子接触面の曲率とが異なる場合には
、曲面状試験体９と探触子の楔材２との間にギャップ１
９ができることになる。このギャップ１９ができると、
通常探触子で試験体を探傷する場合に試験体の表面に供
給する水、油等の接触媒質が、このギャップ１９中で切
れてしまって空気層が露出したりして、第６図のオッシ
ロスコープ波形において、点線２１で示すように接触面
エコーの高さや幅が大きくなって、欠陥エコー１７の検
出を困難にするという問題があった。第６図において、
２６は送信波を示している。
面１０とが適合しているので、この超音波探触子て欠陥
１５を探傷した場合のオッシロスコープ波形は、第６図
に実線で示すように欠陥エコー１７の前にでる接触面エ
コー１８は小さいために、試験体の欠陥を容易に見分け
ることができる。しかし、第７図に示すように曲面状試
験体９の曲率と探触子接触面の曲率とが異なる場合には
、曲面状試験体９と探触子の楔材２との間にギャップ１
９ができることになる。このギャップ１９ができると、
通常探触子で試験体を探傷する場合に試験体の表面に供
給する水、油等の接触媒質が、このギャップ１９中で切
れてしまって空気層が露出したりして、第６図のオッシ
ロスコープ波形において、点線２１で示すように接触面
エコーの高さや幅が大きくなって、欠陥エコー１７の検
出を困難にするという問題があった。第６図において、
２６は送信波を示している。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、上述した従来技術の欠点を解決
し、試験体の欠陥の検出を容易にする曲面探傷用超音波
探触子を提供することである。
の目的とするところは、上述した従来技術の欠点を解決
し、試験体の欠陥の検出を容易にする曲面探傷用超音波
探触子を提供することである。
課題を解決するための手段
本発明は、楔材の傾斜面に超音波振動子を設け、試験体
との接触面を曲面状に形成した曲面探傷用超音波探触子
において、超音波振動子をその放射超音波が前記接触面
で集束するように球殻状に形成したことにより、上述し
た課題を解決する。
との接触面を曲面状に形成した曲面探傷用超音波探触子
において、超音波振動子をその放射超音波が前記接触面
で集束するように球殻状に形成したことにより、上述し
た課題を解決する。
球殻状超音波振動子の曲率は、放射超音波が前記接触面
で焦点を結ぶような曲率が望ましい。
で焦点を結ぶような曲率が望ましい。
作 用
本発明の超音波探触子は上述したように構成されている
ので、球殻状超音波振動子から発振された超音波は、試
験面で絞られて点状となり、その点からクリーピング波
が試験面を伝播することになる。この構成により、曲面
状試験体の曲率と探触子の接触面の曲率とが不適合の場
合であっても、接触面エコーのような妨害エコーは発生
することなく、欠陥の検出が容易となる。
ので、球殻状超音波振動子から発振された超音波は、試
験面で絞られて点状となり、その点からクリーピング波
が試験面を伝播することになる。この構成により、曲面
状試験体の曲率と探触子の接触面の曲率とが不適合の場
合であっても、接触面エコーのような妨害エコーは発生
することなく、欠陥の検出が容易となる。
実 施 例
以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
実施例の説明において、第３図に示した従来装置と実質
上同一構成部分については同一符号を付して説明する。
上同一構成部分については同一符号を付して説明する。
第１図は本発明実施例を曲面試験体に適用した概略構成
図を示している。同図において、２はプラスチック、金
１嘱、セラミック等から形成された楔材であり、この楔
材２の傾斜面には球殻状超音波振動子２２が設けられて
いる。球殻状超音波振動子２２は、例えば圧電型の水晶
、ロッシェル塩、あるいは電歪型のチタン酸バリウム、
チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム等から形成す
ることができる。５は例えばプラスチックを基材とした
ダンパー材であり、球殻状超音波振動子２２の外周面に
接着されている。２７はエポキシ樹脂等の充填用プラス
チックであり、球殻状超音波振動子２２の内周面に接着
され、さらに表面を鏡面状に研磨した後に楔材２の傾斜
面に接着される。しかし、このように接着剤で上述した
部材を楔材２の傾斜面に取り付けるかわりに、図示しな
い押圧手段によりダンパー材５、球殻状超音波振動子２
２及び充填用プラスチック２７を押圧して、楔材２の傾
斜面に取り付けるようにしてもよい。球殻状超音波振動
子２２０曲率は、超音波振動子２２から発振された超音
波２３が探触子の楔材２が曲面試験体９に接触する探触
子接触面で焦点２４を結ぶような曲率に形成するのが望
ましい。しかし、探触子接触面で焦点を結ばな（でも、
球殻状超音波振動子２２から発振された超音波が狭い範
囲に集束するような形状に球殻状超音波振動子２２の曲
率を設定すれば本発明の効果はある。
図を示している。同図において、２はプラスチック、金
１嘱、セラミック等から形成された楔材であり、この楔
材２の傾斜面には球殻状超音波振動子２２が設けられて
いる。球殻状超音波振動子２２は、例えば圧電型の水晶
、ロッシェル塩、あるいは電歪型のチタン酸バリウム、
チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム等から形成す
ることができる。５は例えばプラスチックを基材とした
ダンパー材であり、球殻状超音波振動子２２の外周面に
接着されている。２７はエポキシ樹脂等の充填用プラス
チックであり、球殻状超音波振動子２２の内周面に接着
され、さらに表面を鏡面状に研磨した後に楔材２の傾斜
面に接着される。しかし、このように接着剤で上述した
部材を楔材２の傾斜面に取り付けるかわりに、図示しな
い押圧手段によりダンパー材５、球殻状超音波振動子２
２及び充填用プラスチック２７を押圧して、楔材２の傾
斜面に取り付けるようにしてもよい。球殻状超音波振動
子２２０曲率は、超音波振動子２２から発振された超音
波２３が探触子の楔材２が曲面試験体９に接触する探触
子接触面で焦点２４を結ぶような曲率に形成するのが望
ましい。しかし、探触子接触面で焦点を結ばな（でも、
球殻状超音波振動子２２から発振された超音波が狭い範
囲に集束するような形状に球殻状超音波振動子２２の曲
率を設定すれば本発明の効果はある。
６は金属又はプラスチック等から形成されたハウジング
であり、このハウジング６中に上述した球殻状超音波振
動子２２を取り付けた楔材２を収容して本発明のクリー
ピング彼集束探触子２５が構成される。７はケーブルで
あり、図示しない高周波発振回路に接続されている。８
は接栓（コネクタ）である。図示の例では曲面試験体９
が凸面状であるが、凹面状の場合には楔材２の接触面は
凸面とする。
であり、このハウジング６中に上述した球殻状超音波振
動子２２を取り付けた楔材２を収容して本発明のクリー
ピング彼集束探触子２５が構成される。７はケーブルで
あり、図示しない高周波発振回路に接続されている。８
は接栓（コネクタ）である。図示の例では曲面試験体９
が凸面状であるが、凹面状の場合には楔材２の接触面は
凸面とする。
上記のように構成されたクリーピング波集束探触子２５
で曲面試験体９の欠陥を探傷する場合には、まず曲面試
験体９の表面に水又は油等の接触媒質を少量供給し、そ
の上からクリーピング波集束探触子２５を接触させる。
で曲面試験体９の欠陥を探傷する場合には、まず曲面試
験体９の表面に水又は油等の接触媒質を少量供給し、そ
の上からクリーピング波集束探触子２５を接触させる。
高周波発振回路により球殻状超音波振動子２２を発振さ
せると、楔材２中で集束超音波２３が形成され、この集
束超音波２３は探触子接触面で焦点２４を結ぶように集
束する。このスポット半径を例えば直径１工以下となる
ように集束することができる。
せると、楔材２中で集束超音波２３が形成され、この集
束超音波２３は探触子接触面で焦点２４を結ぶように集
束する。このスポット半径を例えば直径１工以下となる
ように集束することができる。
このように構成されたクリーピング波集束探触子２５を
接触面の曲率が適合しない曲面試験体９に適用すると、
楔材２と曲面試験体９との間にギャップ１９が形成され
るが、上述したように超音波は接触面において直径１胴
以下に絞られているため、超音波の入射位置は常に曲面
試験体９に密着した状態となっている。従って、クリー
ピング波集束探触子２５と曲面試験体９との間にギャッ
プ１９が生じていても、第６図に点線で示したような接
触面エコーは発生せず、むしろ第２図に示すように欠陥
エコー１７のみが出現し、欠陥の検出及び推定が極めて
容易となる。第２図において、２６は送信波を示してい
る。
接触面の曲率が適合しない曲面試験体９に適用すると、
楔材２と曲面試験体９との間にギャップ１９が形成され
るが、上述したように超音波は接触面において直径１胴
以下に絞られているため、超音波の入射位置は常に曲面
試験体９に密着した状態となっている。従って、クリー
ピング波集束探触子２５と曲面試験体９との間にギャッ
プ１９が生じていても、第６図に点線で示したような接
触面エコーは発生せず、むしろ第２図に示すように欠陥
エコー１７のみが出現し、欠陥の検出及び推定が極めて
容易となる。第２図において、２６は送信波を示してい
る。
発明の効果
本発明の超音波探触子は以上詳述したように構成したの
で、探触子の接触面の曲率と曲面状試験体との曲率が一
致せず両者の間にギャップが生じるような場合であって
も、接触面エコーのような妨害エコーは発生することな
く欠陥の検出が容易となるという効果を奏する。
で、探触子の接触面の曲率と曲面状試験体との曲率が一
致せず両者の間にギャップが生じるような場合であって
も、接触面エコーのような妨害エコーは発生することな
く欠陥の検出が容易となるという効果を奏する。
第１図は本発明に係るクリーピング波集束探触子の一実
施例概略構成図、 第２図は第１図に示したクリーピング波集束探触子によ
る探傷波形図、 第３図は従来のクリーピング波探触子の概略構成図、 第４図はクリーピング波の発生原理を説明する説明図、 第５図は探触子接触面の曲率と曲面状試験体の曲率とが
一致している場合の説明図、 第６図は従来のクリーピング波探触子による探傷波形図
、 第７図はクリーピング波探触子の曲率と曲面状試験体の
曲率とが一致せず両者の間にギャップが形成される場合
の説明図である。 ・・・楔材、 ・・・傾斜面（振動子接着面）、 ・・・平板状超音波振動子、 ・・・ダンパー材、 ６・・・ハウジング、・・・
曲面試験体、 １０・・・接触面、３・・・クリ
ーピング波、 ５・・・欠陥、 １７・・・欠陥エコー８・
・・接触面エコー、 １９・・・ギャップ、ｌ・・・
ギャップができた場合の接触面エコー２・・・球殻状超
音波振動子、 ２４・・・焦点、 ２５・・・クリーピング波集束探触子、２７・・・充填
用プラスチック。
施例概略構成図、 第２図は第１図に示したクリーピング波集束探触子によ
る探傷波形図、 第３図は従来のクリーピング波探触子の概略構成図、 第４図はクリーピング波の発生原理を説明する説明図、 第５図は探触子接触面の曲率と曲面状試験体の曲率とが
一致している場合の説明図、 第６図は従来のクリーピング波探触子による探傷波形図
、 第７図はクリーピング波探触子の曲率と曲面状試験体の
曲率とが一致せず両者の間にギャップが形成される場合
の説明図である。 ・・・楔材、 ・・・傾斜面（振動子接着面）、 ・・・平板状超音波振動子、 ・・・ダンパー材、 ６・・・ハウジング、・・・
曲面試験体、 １０・・・接触面、３・・・クリ
ーピング波、 ５・・・欠陥、 １７・・・欠陥エコー８・
・・接触面エコー、 １９・・・ギャップ、ｌ・・・
ギャップができた場合の接触面エコー２・・・球殻状超
音波振動子、 ２４・・・焦点、 ２５・・・クリーピング波集束探触子、２７・・・充填
用プラスチック。
Claims (2)
- （１）楔材の傾斜面に超音波振動子を設け、試験体との
接触面を曲面状に形成した曲面探傷用超音波探触子にお
いて、 前記超音波振動子をその放射超音波が前記接触面で集束
するように球殻状に形成したことを特徴とする超音波探
触子。 - （２）放射超音波が前記接触面で焦点を結ぶように前記
球殻状超音波振動子の曲率を設定したことを特徴とする
請求項１記載の超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22459588A JPH0273151A (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22459588A JPH0273151A (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0273151A true JPH0273151A (ja) | 1990-03-13 |
Family
ID=16816189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22459588A Pending JPH0273151A (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0273151A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999023486A1 (en) * | 1997-10-31 | 1999-05-14 | Kawasaki Steel Corporation | Method and apparatus for ultrasonically detecting flaw on surface of circular cylinder, and method of grinding roll utilizing the same |
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