JPH0412268A - アークアレイ探触子 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、アークアレイ探触子に係わり、特に、大型の
タービンブレードの内部欠陥を探傷する場合のように、
広範囲の超音波探傷を円滑かつ容易に行うのに好適なア
ークアレイ探触子に関する。

［従来の技術］ 従来の一般的なアークアレイ探触子の音響レンズの部分
を第３図ないし第５図を参照して説明する。第３図は被
検体との接触部にコリメーティングレンズを形成した音
響レンズの正面図、第４図は第３図のＩＶ−ＴＶ矢視図
、第５図はコリメーティングレンズを形成しない音響レ
ンズの正面図を示す。図において、１は被検体、１ａは
被検体１の表面、２は扇状の音響レンズで、扇状を形成
する円弧面には複数の振動子３が列状に配設され、被検
体１の表面１ａに接触する部分には、前記円弧面に対応
する曲率で反対側に膨らむ曲率部からなるコリメーティ
ングレンズ２ａが形成されており、コリメーティングレ
ンズ２ａはＰ点において表面１ａと超音波を効率よく伝
搬させるための接触媒質４を介して線接触している。コ
リメーティングレンズ２ａは、コリメーティングレンズ
の形成されていない第５図に示す音響レンズ２′が、振
動子３から放射されて被検体１内で焦点Ｆを結んだ超音
波ビームが焦点Ｆを外れると急速に拡散するのに対して
、焦点Ｆを外れても超音波ビームの拡がりを小さくし焦
点Ｆ付近におけるビーム径の細い領域（以下焦域という
）を長くする機能を有している。ここで接触媒質４は、
Ｐ点を覆うようにコリメーティングレンズ２ａと表面１
ａとの間に塗布され、該塗布面において前記振動子３か
ら放射される超音波のビーム幅より広い幅に塗布されて
いる。

上記音響レンズ２または２′を備えたアークアレイ探触
子による表面１ａの探傷は、送信および受信時に複数の
各振動子３に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、−群の振動子を選択して切り替え
る電子走査とを行いながら、アークアレイ探触子を移動
させるか、または被検体１を移動させるかして行われる
。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来のアークアレイ探触子においては、アークアレ
イ探触子を移動することなく前記電子走査により扇形の
範囲を探傷することができるが、これは限られた小範囲
に留まる。したがって、より広い表面１ａを探傷するた
めには、前記の如くアークアレイ探触子を移動させるか
、または被検体１を移動させることになるが、この場合
は、アークアレイ探触子と被検体１の表面１ａとが接触
状態で摺動し、接触部を摩擦することになる。勿論、該
接触部は接触媒質４を介して接触し直接接触を避けるよ
うにしているが、表面１ａは傾斜や面粗さの違いのほか
、ごみ等の付着により一様ではなく、前記摺動時の接触
部の摩擦抵抗により円滑な移動をさせにくく、また、ア
ークアレイ探触子の音響レンズ２または２′の接触面を
摩耗させる問題点を有している。さらに該接触部は、不
測の衝撃を受けて割れやクラック等が発生しやすく、＝
３− ＝４− かかる場合には音響レンズのみならずアークアレイ探触
子全体を新品と交換して使用せざるを得ない等の問題点
を有していた。

また、アーク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１の内部欠陥の位置等の特定に
欠かせないが、従来はアークアレイ探触子の位置の特定
はできるものの移動距離を正確に検出することができず
、探傷上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、アークアレイ
探触子の移動時における接触部の摺動摩擦をころがり摩
擦に変え、円滑に移動させ得るだけでなく摩耗を減少さ
せ、また、接触部がたとえ不測の衝撃により破損しても
該接触部のみを交換するだけでアークアレイ探触子を使
用できるようにし、さらに、アーク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ークアレイ探触子
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、扇状の音響レンズ
の円弧面に複数の振動子を列状に配設し、該音響レンズ
の被検体との接触部にコリメーティングレンズを形成し
てなるアークアレイ探触子において、前記音響レンズの
被検体との接触部に、外周の半径が前記コリメーティン
グレンズの曲率半径と同径で、かつ音響インピーダンス
が前記音響レンズおよび接触媒質に近接した材質のロー
ラを、前記被検体および音響レンズと接触媒質を介して
転動可能に設ける構成にしたものである。

そして、前記転動可能なローラの回動軸に、アークアレ
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、また、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、アークアレイ探触子
はその移動時に、外周の半径がコリメーティングレンズ
の曲率半径と同径で、かつ音響インピーダンスが前記音
響レンズおよび接触媒質に近接した材質のローラが、被
検体および前記音響レンズと接触媒質を介して転動する
から、前記コリメーティングレンズを形成している音響
レンズと同等の焦域が形成されるのはもちろん、被検体
の表面との接触はころがり摩擦となり、摩擦抵抗が従来
の滑り摩擦に比うて格段に減少して円滑に移動するとと
もに被検体との接触部（ローラの外周面）の摩耗も減少
する。勿論、ローラが転動するためには、該ローラと音
響レンズとの間にローラが回転するための隙間を必要と
するが、該隙間に該ローラおよび音響レンズと音響イン
ピーダンスの近接した接触媒質を満たし、その状態を保
つことにより前記隙間における超音波の反射、散乱を防
止して、超音波を円滑に伝搬することができる。

そして、ローラの回動軸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
ークアレイ探触子の移動距離を正確に検出することが可
能になる。

また、ローラを交換可能に取り付けることにより、ロー
ラがたとえ破損してもローラのみの交換ができ、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図はアーク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、扇状を形成
する円弧面には複数の振動子３が列状に配設され、一方
、被検体１側にはローラ６を図示の矢印方向に回動可能
に嵌装するための溝５ａが形成されている。ローラ６は
、その外周の半径が前記第３図に示したコリメーティン
グレンズ２ａの曲率半径と同径で、音響インピーダンス
が音響レンズ５および接触媒質４に近接した材質からな
っている。−例として、音響レンズ５とローラ６の材質
をポリスチレン樹脂とし、接触媒質４の材質をグリセリ
ンとする組合せがある。７は音響レンズ５に支持されて
ローラ６と一体に回動する回動軸で、ローラ６を被検体
１の表面１ａおよび音響レンズ５の溝５ａと接触媒質４
を介して転動可能にしている。８は回動軸７の軸端部に
取り付けられたエンコーダで、ローラ６の回転角度から
アークアレイ探触子の移動距離を検出する。９は接触媒
質４を供給する管で、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、ローラ６と溝５ａ
との間およびローラ６と表面１ａとの間に管９を介して
適宜供給される。１０はローラ６の回動により溝５ａ内
にごみの侵入を防止するスフレイパーである。

走査時におけるアークアレイ探触子の移動は、ローラ６
を所定の押圧力で表面１ａに当接して回動させることに
より行われるが、この場合ローラ６の外周の半径は、前
記コリメーティングレンズ２ａの曲率半径と同径で、か
つ音響インピーダンスが音響レンズ５および接触媒質４
に近接した材質であり、表面１ａおよび音響レンズ５と
接触媒質４を介して転動するから、前記コリメーティン
グレンズを形成している音響レンズと同等の焦域が形成
されるのはもちろん、超音波ビームがローラ６と溝５ａ
との間の隙間を介して伝搬しても、該隙間における超音
波の反射、散乱を防止して超音波を音響レンズ５からロ
ーラ６へ円滑に伝搬し。

同時に、表面１ａとの接触はころがり摩擦となり、摩擦
抵抗が従来の滑り摩擦に比べて格段に減少し、アークア
レイ探触子を円滑に移動させ得るとともに被検体１と接
触するローラ６の外周面の摩耗も減少させることができ
る。

そして、ローラ６の回動軸７に取り付けたエンコーダに
より、ローラ６の回動角度からアークアレイ探触子の移
動距離を正確に検出することが可能になる。

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。

［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、該音響レンズと音響インピーダンスの近接し
た材質のローラを、同じく音響インピーダンスの近接し
た接触媒質を介して転動可能に、そして、他のローラと
交換可能に設け、さらに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、焦域を害することなく
アークアレイ探触子の移動時における接触部の摺動摩擦
をころがり摩擦に変え、円滑に移動させ得るだけでなく
摩耗を減少させ、また、接触部がたとえ衝撃により破損
しても該接触部のみを交換するだけでアークアレイ探触
子を再使用できるようにし、さらに、アークアレイ探触
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図は本発明のアーク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ｎ−ｎ矢視図
である。 第３図は被検体との接触部にコリメーティングレンズを
形成したアークアレイ探触子における音響レンズの正面
図、第４図は第３図の■−■矢視図、第５図はコリメー
ティングレンズを形成しないアークアレイ探触子におけ
る音響レンズの正面図である。 １・・・被検体、１ａ・・・被検体の表面、２，２′５
・・・音響レンズ、２ａ・・・コリメーティングレンズ
、３・・振動子、４・・・接触媒質、６・・・ローラ、
７・・・回動軸、８・・・エンコーダ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．扇状の音響レンズの円弧面に複数の振動子を列状に
   配設し、該音響レンズの被検体との接触部にコリメーテ
   ィングレンズを形成してなるアークアレイ探触子におい
   て、前記音響レンズの被検体との接触部に、外周の半径
   が前記コリメーティングレンズの曲率半径と同径で、か
   つ音響インピーダンスが前記音響レンズおよび接触媒質
   に近接した材質のローラを、前記被検体および音響レン
   ズと接触媒質を介して転動可能に設けたことを特徴とす
   るアークアレイ探触子。
2. ２．前記転動可能なローラの回動軸に、アークアレイ探
   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記載のアークアレイ探触子。
3. ３．前記転動可能に設けたローラを、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記載のアークアレイ探触子。