JPH03243860A - アレイ探触子 - 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］ 本発明は、被検体のＣスコープ像（Ｘ−Ｙ平面２次元像
）を得るアレイ探触子に係わり、特に、被検体と接触す
る音響レンズの摩耗を減らして、探傷を円滑かつ容易に
行うのに好適なアレイ探触子に関する。

［従来の技術］ 従来の一般的なアレイ探触子による探傷を、第３図ない
し第５図を参照して説明する。第３図は被検体と接触し
て探傷中のアレイ探触子の音響レンズ部の正面図、第４
図は第３図のｍＶ−ＴＶ矢視図、第５図は探傷中のアレ
イ探触子の音響レンズ部の側面図を示す。図において、
■は被検体、１ａは被検体１の表面、２は扇状の音響レ
ンズで、扇状を懲戒する曲率半径Ｒの外周円弧面（以下
曲率部Ｒという）には、その長手方向に複数個のアレイ
振動子３が直列に配設されており、被検体上の表面１ａ
に接触する部分には１曲率部Ｒに対応して反対側に膨ら
む曲率半径ｒの曲率部（以下曲率部ｒという）が形成さ
れていて、曲率部ｒが表面１ａとＰ点において接触媒質
４を介して線接触している。曲率部ｒを形成することに
より１曲率部Ｒのみを有する場合に比べて被検体ｌ内に
結ばれる焦点Ｆ付近におけるビーム径の細い領域（以下
焦域という）を長くすることができる。そして焦点Ｆの
深さは、曲率部Ｒとｒとの組合せによって決まる焦点深
さになる。接触媒質４はＰ点を覆うように曲率部ｒと表
面１ａとの間に塗布されるが、該塗布面においてアレイ
振動子３から放射される超音波のビーム幅より広い幅に
なるように塗布される。

なお、音響レンズ２およびアレイ振動子３は、図示して
いないケース内にダンパー材等とともに収納されてアレ
イ探触子を形成し５図示しない制御装置と探触子ケーブ
ルを介して信号接続されている。

アレイ探触子におけるアレイ振動子３の配列方向の超音
波送受信は、送信および受信時に複数のアレイ振動子３
に対して所定の遅延時間を与えて超音波ビームを集束さ
せる電子集束と、−群のアレイ振動子３を選択して切り
替える電子走査とにより行われ、被検体ｌ内の一方向（
例えばＸ方向）の電子走査が行われる。第３図において
は、１２個のアレイ振動子３によって一つの集束ビーム
Ｂ１を形威した場合を示しており、集束ビームＢ工は、
アレイ振動子列の右端１番目から１２番目までを選択す
ることにより形成される。ついで２番目〜１３番目を選
択して集束ビームＢ２を形威し、続いて３番目〜１４番
目、４番目〜１５番目のように、順次選択するアレイ振
動子群を切り替えることにより、集束ビームＢ工からｍ
番目の集束ビームＢ、、を形成して第３図に矢印で示す
一方向に電子走査が行われる。

アレイ探触子においては、前記走査方向（Ｘ方向）と、
該方向と直角の方向（Ｙ方向）とを同時に走査するため
に、アレイ探触子または被検体１を第３図の矢印方向と
直角方向の第５図に矢印で示す方向に移動させるが、こ
の場合、Ｘ、Ｙ両方向に同じ走査ピッチでビームを移動
する場合には、アレイ探触子を第５図に示す矢印方向へ
の移動中に、走査ピッチ毎に第３図における電子走査を
行うことになる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の如〈従来のアレイ探触子による探傷は、アレイ探
触子または被検体１を、両者が相対移動するようにＸま
たはＹのいずれかの方向へ移動させることになるが、こ
の移動時に、アレイ探触子の音響レンズ２の先端部（曲
率部ｒ）と表面１ａとが接触して摺動し、該接触部を摩
擦することになる。勿論、この場合前記接触部は、接触
媒質４を介して接触するようにし直接接触を避けるよう
にしているが１表面上ａの傾斜や面粗さの違いなどのほ
か、ごみ等の付着により一様ではなく、前記摺動時にお
ける接触部の摩擦抵抗により円滑な移動をさせにくく、
同時に、音響レンズ２の表面ｌａとの接触部を摩耗させ
る問題点を有していた。

また、前記接触部は、探傷中、予期しない衝撃を受けて
割れやクラック等が発生しやすく、かかる場合には音響
レンズ２のみならずアレイ探触子全体を新品と交換しな
くてはならない等の問題点を有していた。

さらに、アレイ探触子の移動距離は、被検体１に対する
走査位置や、被検体上内の欠陥位置等の特定に欠かせな
いが、従来は被検体工上でのアレイ探触子の位置を特定
することはできても移動距離を正確に検出することがで
きず、探傷上での問題点となっていた。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、アレイ探触子
の移動時における接触部の摺動摩擦を減らして、円滑か
つ容易に移動させ得るだけでなく該接触部の摩耗を減少
させ、また、前記接触部がたとえ不測の衝撃を受けて破
損しても該接触部のみを交換するだけでアレイ探触子を
使用出来るようにし、さらに、アレイ探触子の移動距離
を正確に検出することができるアレイ探触子を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、断面が扇状で柱状
の音響レンズの外周円弧面の長手方向に、アレイ振動子
を直列に複数個配設したアレイ探触子において、前記音
響レンズと同材質で、かつ前記アレイ振動子の配列長さ
よりやや長い円柱状のローラを、前記音響レンズの被検
体との接触部に、前記アレイ振動子の配列方向と平行に
前記ローラの外周の曲率とほぼ同径の曲率の凹部を設け
て該凹部内に嵌入し、該凹部および被検体と前記ローラ
との間に前記音響レンズと近似の音響インピーダンスを
有する接触媒質を介して転動可能に軸支する構成にした
ものである。

そして、前記ローラの回動軸に、アレイ探触子の移動距
離検出用のエンコーダを取り付けた構成にすることが好
ましく、さらに、該ローラを、同径で、かつ異なる音速
のローラと交換可能に設ける構成にするとよい。

［作用］ 上記のように構成したことにより、アレイ探触子はその
移動時に、音響レンズと同じ材質でアレイ振動子の配列
長さよりやや長い円柱状のローラが、音響レンズに設け
た凹部にて該凹部および被検体と接触媒質を介して転動
するが、ローラの曲率を前記従来の曲率部ｒと等しくし
、音響レンズの他の寸法、形状を前記従来の音響レンズ
と同じにすることにより、ビームの焦点深さ、形成され
る焦域および集束ビーム等は前記従来の音響レンズの場
合と同等になるとともに、被検体表面上のアレイ探触子
の移動はころがり摩擦となる。このため摩擦抵抗が従来
の滑り摩擦に比べて格段に減少してアレイ探触子が円滑
かつ容易に移動するだけでなく、被検体との接触部（こ
の場合はローラの外周面）の摩耗も減少する。前記ロー
ラが転動するためには、該ローラと音響レンズに設けた
凹部との間にローラが回転するための隙間を必要とする
のは勿論であるが、該隙間には該ローラおよび音響レン
ズと音響インピーダンスの近似した接触媒質を満たして
おり、かつその状態を保つことにより、該隙間の界面通
過時の超音波の反射や散乱が防止される。

そして、ローラの回動輪にエンコーダを取り付けたこと
により、ローラの回動が直接エンコーダに伝達され、ア
レイ探触子の移動距離が正確に検出される。

また、ローラを交換可能に取付けることにより、ローラ
がたとえ破損してもローラのみの交換で済み、さらに、
異なる音速のローラと交換して焦点距離を変え、探傷範
囲を拡大することも可能になる。

［実施例］ 本発明の一実施例を第１図および第２図を参照して説明
する。図中、第３図ないし第５図と同符号のものは同じ
ものを示す。第１図はアレイ探触子における音響レンズ
部の正面図、第２図は第１図の■−■矢視図である。図
において、５は扇状の音響レンズで、曲率部Ｒには、そ
の長手方向に複数個のアレイ振動子３が直列に配設され
ており、一方、被検体１側には曲率半径ｒのローラ６を
回動可能に嵌装するための曲率半径ｒ′の凹部５ａが、
アレイ振動子３の配列方向と平行に設けられている。音
響レンズ５のローラ６部を除く他の寸法、形状は、前記
従来の音響レンズと同じになっている。ローラ６の曲率
半径ｒは、前記第４図に示す従来の曲率部ｒの曲率半径
と同一で、また、凹部５ａの曲率半径ｒ′は曲率半径ｒ
より僅かに大きくなっていて、凹部５ａとローラ６との
隙間には音響レンズ５と近似の音響インピーダンスを有
する接触媒質４が満たされている。接触媒質４は、接触
媒質４がローラ６の回動により表面１ａに付着したり、
表面１ａの傾斜により流失したりして減少するのを防止
するために、図示しない供給管により適宜供給されるよ
うになっている。ローラ６は、アレイ振動子３の配列長
さよりやや長い寸法の円柱状で、音響レンズ５と同じ材
質、例えばポリスチレン樹脂からなっている。そして凹
部５ａに、他の材質からなる同径で異なる音速のローラ
と交換可能に軸支されている。７は音響レンズ５の凹部
５ａにローラ６と一体に回動するように軸支されている
回動軸、８はローラ６の回転角度からアレイ探触子の移
動距離を検出する回動軸７の軸端部に取り付けられたエ
ンコーダである。

走査時のアレイ探触子の移動は、ローラ６を表面１ａに
Ｐ点にて当接し、所定の押圧力で押圧して回動させるこ
とにより行われるが、表面上ａとの接触は、従来の滑り
摩擦をころがり摩擦に変え、摩擦抵抗を格段に減少させ
ることになる。従ってアレイ探触子の移動は、円滑かつ
容易になるのは勿論、音響レンズ５の表面１ａとの接触
部であるローラ６の外周面の摩耗も従来に比べて格段に
減らすことができる。

一方、音響レンズ５のローラ６部を除く他の寸法、形状
が前記従来の音響レンズと同じであるため、アレイ振動
子３より放射される超音波ビームは、ローラ６と凹部１
ａとの間にローラ６が回転するための隙間があっても、
該隙間にローラ６および音響レンズ５と音響インピーダ
ンスの近似した接触媒質４が満たされ、かつその状態が
保たれているから、該隙間の界面通過時の超音波の反射
や散乱が防止され、超音波ビームの電子集束および電子
走査は、前記従来の音響レンズの場合と同様に行われ、
ビームの焦点Ｆの深さ、焦域および集束ビーム等も同等
に形成される。

そして、ローラ６の回動軸７に取り付けたエンコーダ８
により、ローラ６の回動角度からアレイ探触子の移動し
た距離を正確に検出することができる。

また、ローラ６が交換可能に取り付けられることから、
ローラ６がたとえ破損してもローラ６のみの交換が可能
で、メンテナンス費用を経済的にすることができ、さら
に、異なる音速のローラと交換することにより、焦点距
離を変え探傷範囲を拡大することも可能になる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、音響レンズの被検体との
接触部に、該音響レンズと同材質の円柱状のローラを、
音響レンズと近似の音響インピーダンスの接触媒質を介
して前記音響レンズに設けた凹部にて転動可能に、かつ
他のローラと交換可能に設け、そして前記ローラの回動
軸にエンコーダを取り付ける構成にしたから、アレイ探
触子の被検体表面との摩擦を、従来の摺動摩擦から焦域
を害することなくころがり摩擦に変え、アレイ探触子を
円滑に移動させるとともに被検体表面との接触部の摩耗
を格段に減少させ、また、たとえローラが破損しても該
ローラのみを交換するだけで足り、さらに、アレイ探触
子の移動距離を正確に検出する。ことができるなど各種
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアレイ探触子の一実施例の音響レンズ
部を示す正面図、第２図は第１図の■−■矢視図である
。 第３図は被検体と接触して探傷中のアレイ探触子の音響
レンズ部の正面図、第４図は第３図の■−■矢視図、第
５図は探傷中のアレイ探触子の音響レンズ部の側面図で
ある。 １・・・被検体、１ａ・・・被検体の表面、２，５・・
・音響レンズ、３・・・アレイ振動子、４・・・接触媒
質、６・・・ローラ、７・・・回動軸、８・・・エンコ
ーダ。 第３図 ｗ４−コ 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．断面が扇状で柱状の音響レンズの外周円弧面の長手
   方向に、アレイ振動子を直列に複数個配設したアレイ探
   触子において、前記音響レンズと同材質で、かつ前記ア
   レイ振動子の配列長さよりやや長い円柱状のローラを、
   前記音響レンズの被検体との接触部に、前記アレイ振動
   子の配列方向と平行に前記ローラの外周の曲率とほぼ同
   径の曲率の凹部を設けて該凹部内に嵌入し、該凹部およ
   び被検体と前記ローラとの間に前記音響レンズと近似の
   音響インピーダンスを有する接触媒質を介して転動可能
   に軸支したことを特徴とするアレイ探触子。
2. ２．前記転動可能のローラの回動軸に、アレイ探触子の
   移動距離検出用のエンコーダを取り付けた請求項１記載
   のアレイ探触子。
3. ３．前記ローラを、同径で、かつ異なる音速のローラと
   交換可能に設ける構成にした請求項１または２記載のア
   レイ探触子。