JPH041497Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は細管等のパイプ状構造物に挿入して超
音波を発して超音波探傷を行う電磁超音波トラン
スデユーサに関するものである。従来の細管内で
超音波探傷を行う装置は細管内の一部の面のみに
超音波を発射し探傷する構造であり、管内の全面
を探傷するには管又はトランスデユーサのいずれ
かを回転させて探傷しなければならず操作が極め
て煩雑であり簡易化が望まれていた。

本考案は上記欠点を解消するためになされたも
ので、細管全周壁に同時に超音波（SH波）を発
生させることによつて、細管等を回転させること
なく細管全周壁に超音波を効率よく発生できる電
磁音響トランスデユーサを提供しようとするもの
である。

まず、従来の装置について第１図及び第２図に
従つて説明する。

細管内に挿入して超音波探傷を行なう電磁音響
トランスデユーサ（以下EMATと略す）として
は、従来第１図に示す構造のものが知られてい
る。即ち、図中の１は上下の極性が互に反対とな
るように配列した永久磁石であり、この永久磁石
１には例えば５つの永久磁石が一ユニツトとなる
ようコイル２が巻装され、これによりEMAT３
が構成されている。なお、図中の４はEMAT３
が挿入される細管である。かかるEMATの動作
を第２図を参照して説明する。EMAT３のコイ
ル２に高周波電流を流すと、このコイル２に接す
る細管４に渦電流Ｉが発生する。一方、永久磁石
１から細管４内面に対して垂直で周期的に変化す
る磁束Ｂが加えられ、前記渦電流Ｉとの相互作用
によりローレンツ力Ｆが発生する。こうしたロー
レンツ力Ｆは磁束周期と同じ周期で変化し、この
力Ｆにより細管４にSH波と呼ばれる超音波（板
波）が発生する。なお、超音波の検出は上述した
のと逆のプロセスで電気信号に変換して検出す
る。

しかしながら、上述したEMAT３にあつては、
細管４の周上でコイル２が位置する一部の面のみ
に超音波が発生する構造であるため、細管４の全
面を探傷するには細管もしくはEMAT３のいず
れかを回転させなければならず、探傷操作が煩雑
化する。また、永久磁石１の形状上からコイル２
の面と細管４内面とが離れる部分が不可避的に生
じ、この部分では超音波発生の点で効率が悪く感
度が低くなる。

本考案はこのような不具合点を改善するために
考案されたもので、中心穴を有する円筒状のコア
と磁石とを複数個交互に磁石を極がコアをはさん
で同極になるように配列した磁石群と、これらの
中心穴を通してトロイダル状に巻き付けたコイル
と、当該中心穴に通した導体の芯棒と、導体芯棒
の両端を超音波探傷すべき管の内面と電気的に短
絡するための導体円板及び管内面に密着する導体
リングとを備えたことを特徴とする電磁超音波ト
ランスデユーサに関するものである。

次に本考案の電磁超音波トランスデユーサ
（EMAT）の実施例について第３図から第７図に
従つて説明する。

細管用EMATの斜視図を第３図に示す。磁石
１とコア２の断面構造は第４図の通りに、コアを
はさんで同極が向い合うようになつている。芯棒
４と円盤５とリング６は全て、導電率の高い金属
製で、第５図のように電気的には接続されてい
る。またリング６は、ピストンリングのように細
管内に挿入したとき細管内に押付けられ、芯棒
４、円盤５、リング６とで細管が電気的に接続さ
れるような構造となつている。全体の断面を第６
図に示す。コイル３は第４図および第３図で示す
ように磁石１とコア２のものに、中心の穴を通し
てトロイダル状に巻付けられている。

次にEMATが超音波を発生するメカニズムを
説明する。第７図にEMATを細管に挿入し、コ
イル３に高周波電流を流したときの状態を示す。

細管１０とリング６と円盤５と芯棒４はそれら
全体で、円筒状のコア２と磁石１で構成されるト
ロイダルコアの１巻のコイルの役割を果し、コイ
ル３は、同様にトロイダルコアのｎ回巻のコイル
となつており、これら全体としてはトランス構造
となつている。

このため、コイル３に高周波電流２０を流すと
第７図の紙面に直角方向の磁界が発生し、電磁誘
導により、破線で示した経路に電流２１が誘起さ
れる。

この電流２１は、コイル３の巻数をｎとすれ
ば、理想状態ではコイル３に流す電流のｎ倍が流
れる。これをＪとすると、Ｊは細管軸方向に流れ
る。他方、磁石１とコア２により発生する磁界
は、コア近傍の細管壁では、細管の径方向Ｂで、
その向きはＴのピツチで反転しており、上述の電
流Ｊとの相互作用により、力Ｆが発生する。この
力は紙面に直角でその方向はＴのピツチで反転し
ている。この力の方向は周期2TのSH波の振動方
向と一致しており、SH波を発生する。超音波の
検出はこの逆のメカニズムでおこなえる。

以上説明した本考案の電磁超音波トランスデユ
ーサによれば、構造は軸対称であつて、SH波は
細管壁全面に発生することになり、この波は軸方
向に伝播し、欠陥が周上どの位置に存在しても反
射波が生じ検出することができる。従つて
EMATを回転させる必要がない。また、細管内
に発生する電流はコイル３の電流のｎ倍となり、
高レベルの超音波を発生することができるため、
欠陥検出性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電磁超音波トランスデユーサの
全体の外観を示した斜視図、第２図は従来のトラ
ンスデユーサの内部機能の説明図、第３図は本考
案による電磁超音波トランスデユーサの全体の外
観を示した斜視図、第４図は本考案の磁石の断面
構造図、第５図は本考案のトランスデユーサの導
体芯棒、導体円板、導体リングの中心断面図、第
６図は本考案のトランスデユーサの磁石とコイ
ル、芯棒、円板、リングを示した全体断面図、第
７図は本考案による超音波発生の機能説明した状
態説明図を示す。 １……磁石、２……コア、３……コイル、４…
…導体芯棒、５……導体円板、６……導体円板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 中心穴を有する円筒状のコアと磁石とを複数個
   交互に磁石の極がコアをはさんで同極になるよう
   に配列した磁石群と、これらの中心穴を通してト
   ロイダル状に巻き付けたコイルと、当該中心穴に
   通した導体の芯棒と、導体芯棒の両端を超音波探
   傷すべき管の内面と電気的に短絡するための導体
   円板及び管内面に密着する導体リングとを備えた
   ことを特徴とする電磁超音波トランスデユーサ。