JPH04314000A - リニアアレイ超音波探触子の駆動方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子走査型超音波検査
装置を用いて、被検体の広い範囲を高速に走査できる、
複数の単位探触子を直線状に配列してなるリニアアレイ
超音波探触子に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波探触子を用いることによって鋼材
の欠陥探傷や板厚測定を簡単に実施することが可能であ
る。鋼材等の被検体が広い面積を有している場合には、
複数の単位探触子を直線状に配列してなるリニアアレイ
超音波探触子と電子走査型超音波検査装置を用いること
によって、被検体表面の広い範囲に対して高速に欠陥探
傷や板厚測定を実施できる。すなわち、リニアアレイ超
音波探触子の励振すべき単位探触子を電気的に順番に切
換えていくのみであるので、機械的に探触子を移動させ
ていく場合に比較して検査速度を大幅に上昇できる。

【０００３】このリニアアレイ超音波探触子には、各単
位探触子の振動子を励振するタイミングを変えて各単位
探触子の振動子から出力される超音波を集束したり偏向
したりするために各振動子の長さを短く設定したリニア
アレイ超音波探触子と、広い範囲を走査するために各振
動子の長さを長く設定したリニアアレイ超音波探触子と
がある。

【０００４】この単位探触子の振動子の長さを長く設定
したリニアアレイ超音波探触子は例えば図７に示すよう
に構成されている。すなわち、リニアアレイ超音波探触
子１は、複数の単位探触子２を直線状に配列して、各単
位探触子２相互間を例えば接着剤で接続したものである
。

【０００５】各単位探触子２においては、鋼板等の被検
体３に当接される整合層４と背面層５との間に、両面が
電極板６，７によって挟まれた振動子８を介在させてい
る。そして、電子走査型超音波検査装置９から各単位探
触子２の各電極板６，７にそれぞれアース線１０および
信号線１１が接続されている。

【０００６】電子走査型超音波検査装置９内には、少な
くとも１個以上のパルス発生器および受信回路が組込ま
れており、リニアアレイ超音波探触子１を構成する各単
位探触子２の各電極板６，７に対して順番にパルス信号
を送出して、各振動子８から各超音波を被検体３内へ入
射させる。被検体３内の欠陥または底面で反射された各
超音波の各反射波は振動子８で受信されて電気信号に変
換されて電子走査型超音波検査装置９内の受信回路に入
力される。したがって、この受信回路によって、各受信
信号に含まれるエコーから各欠陥位置および底面位置を
確認する。

【０００７】このように、リニアアレイ超音波探触子１
および電子走査型超音波検査装置９を用いることによっ
て、被検体３に取付けられたリニアアレイ超音波探触子
１の位置を移動させることなく、被検体３の広い範囲に
亘って欠陥の有無およびその位置と底面までの距離（板
厚）を短時間で測定することが可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示したようなリニアアレイ超音波探触子１においてはま
だ解消すべき次のような問題がある。

【０００９】すなわち、電子走査型超音波検査装置９で
もってリニアアレイ超音波探触子１を構成する各単位探
触子２に順番にパルス信号を印加してエコーを観察する
検査方法においては、リニアアレイ超音波探触子１を構
成する各単位探触子２は当然同一検出感度特性を有する
必要がある。

【００１０】しかし、図示するように、各単位探触子２
は、整合層４，電極板６，振動子８，電極板９，背面層
５とで構成されている。そして、これらを１個の単位探
触子２に組立てる場合は、整合層４および背面層５に各
電極６，７を固定するためにエポキシ系接着剤を用いて
いる。一方、一般に振動子８として圧電性セラミクスが
使用されている。この圧電性セラミクスの音響インピー
ダンスは、例えば３０×１０６　Ｋｇ／ｍ２　ｓ程度で
ある。一方、エポキシ系接着剤の音響インピーダンスは
、例えば３．０×１０６　Ｋｇ／ｍ２　ｓ程度であり、
両者を比較すると、約ｌ０倍の差がある。その結果、接
着層で超音波が反射し、送信又は受信された超音波波形
が乱れる。

【００１１】したがって、各接着層が各単位探触子２に
与える影響を同一条件に合わせる必要がある。よって、
接着剤の厚みを全ての単位探触子２に亘って均一にかつ
薄く設定する必要がある。しかし、各単位探触子２にお
ける接着層の厚みを全部の単位探触子２に亘って均一に
することは製造技術上非常に困難である。その結果、各
単位探触子２の検出感度および周波数特性を一定値に制
御することが困難である。

【００１２】このような不都合を解消するためには、単
位探触子の長さが短い型のリニアアレイ超音波探触子の
製造方法が有効である。すなわち、特開昭５５−７４３
００号公報に示されている図８（ａ）のリニアアレイ超
音波探触子１２である。

【００１３】このリニアアレイ超音波探触子１２におい
ては、先ず、このリニアアレイ超音波探触子１２の全体
の形状に等しい形状の背面層１３と、この背面層１３に
等しい形状の電極板１４，圧電性セラミクス（振動子）
１５，電極板１６，整合層１７とを前述した通常のエポ
キシ系接着剤を用いて組立てる。そして、エポキシ系接
着剤が凝固した後、整合層１７から圧電性セラミクス（
振動子）１５まで達する切込み１８を入れて、図示する
ような単位探触子を形成する。

【００１４】このように構成された一体型のリニアアレ
イ超音波探触子１２においては、エポキシ系接着剤を塗
る工程は１回であるので、均一の厚さに塗られていると
判断できる。したがって、切込み１８にて分割された各
単位探触子におけるエポキシ系接着剤の厚みは全ての単
位探触子に亘って均一であると見なせる。よって、図７
に示したリニアアレイ超音波探触子１の問題点を解消で
きる。

【００１５】しかし、以上の図８（ａ）および図７に示
した各リニアアレイ超音波探触子１，１２においては、
各単位探触子が矩形形状を有しているので、各振動子８
，１５の振動方向が本来の厚み方向のみならず、水平方
向（横方向）にも振動したり、横方向へ滑り振動する。 したがって、この厚み方向以外の方向の振動が厚み方向
の振動に悪影響を及ぼすため超音波パルスの波数が増え
、時間分解能が悪くなり、超音波進行方向の欠陥の空間
分解能が低下する。

【００１６】このような水平方向（横方向）の振動を抑
制する第１の方法は、探触子の配列方向に直交する方向
の振動子長さと、配列方向の長さと、厚さの比を最適な
値に選択することである。しかし、この場合、任意の周
波数にて任意の大きさを持つ探触子を製造することは困
難である。

【００１７】そして、振動を抑制する第２の方法として
、図８（ｂ）に示すようなリニアアレイ超音波探触子１
９が提唱されている（特開昭６３−２０９６３４号公報
）。このリニアアレイ超音波探触子１９においては、水
平方向の振動を抑制するために前述した各切込み１８の
他に、各切込み１８相互間に多数のサブ切込み２１を刻
設している。しかし、図８（ｂ）に示すように、多数の
切込み１８，２１を刻設するとリニアアレイ超音波探触
子１９全体の構成が複雑になり、製造費が上昇するとと
もに、設計の自由度が制約される。

【００１８】さらに、上述した一体型のリニアアレイ超
音波探触子において、現在時点で開発されている各単位
探触子の長さの最大値は約３ｍｍ程度である。各単位探
触子の長さが短いと、広い範囲を走査するためにはチャ
ンネル数（単位探触子数）を増加させる必要があるので
、リニアアレイ超音波探触子全体の構成が複雑化して、
製造費が大幅に増大する。

【００１９】また、新たにリニアアレイ超音波探触子を
製作する場合は、前述したように各単位探触子に寸法上
の制約がある他に、設計が複雑であり、開発費や開発期
間が長期化する懸念がある。

【００２０】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、簡単な構成で各単位探触子の検査領域を拡
大でき、少ない単位探触子でもって被検体の広い領域を
検査でき、電子走査型超音波検査装置と組み合わせて少
ないチャンネル数でもって被検体の広い範囲を高速に走
査できるリニアアレイ超音波探触子を提供することを目
的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明の複数の単位探触子を直線状に配列してなるリ
ニアアレイ超音波探触子は、圧電性高分子材料で形成さ
れた１枚の振動子板と、この振動子板の上面に直線状に
配列され、各単位探触子に対応する複数の電極板と、こ
の各電極板の上面を共通に覆う背面層と、振動子板の下
面に取付けられた１枚の共通電極板と、この共通電極板
の下面に取付けられた整合層とを備えたものである。

【００２２】また、別の発明においては、上述した発明
のリニアアレイ超音波探触子における各手段に加えて、
前記整合層の下面に高分子材料で形成された音響楔を取
付けている。

【００２３】さらに別の発明においては、リニアアレイ
超音波探触子を構成する各単位探触子が複数列に配列さ
れている。さらに、各列相互間で各単位探触子が単位探
触子間隔より少ない所定距離ずれて配列されている。そ
して、これを実現するために、圧電性高分子材料で形成
された１枚の振動子板と、各列相互間で単位探触子間隔
より少ない所定距離ずれて各列毎にそれぞれ直線状に振
動子板の上面に配列され、各単位探触子に対応する複数
の電極板と、この各電極板の上面を覆う背面層と、振動
子板の下面に取付けられた１枚の共通電極板と、この共
通電極板の下面に取付けられた整合層とを備えている。

【００２４】さらに、他の発明においては、リニアアレ
イ超音波探触子を構成する各単位探触子を、圧電性高分
子材料で形成された振動子板と、この振動子板の上面に
貼付けられた第１の電極板と、この第１の電極板の上面
に貼付けられた背面層と、振動子板の下面に貼付けられ
た第２の電極板と、この第２の電極板の下面に貼付けら
れた整合層とで構成している。

【００２５】

【作用】このように構成されたリニアアレイ超音波探触
子においては、振動子として圧電性高分子材料を用いて
いる。この圧電性高分子材料の音響インピーダンスは約
４．５１×１０６　Ｋｇ／ｍ２　ｓであり、前述したエ
ポキシ系接着剤の音響インピーダンスとほぼ同程度であ
る。 したがって、各単位探触子相互間で接着剤層の厚みが多
少変動したとしても、各単位探触子に与える影響はほぼ
同一となる。すなわち、接着工程による各単位探触子相
互間の作業精度の変動を吸収できる。

【００２６】また、圧電性高分子材料は従来の圧電性セ
ラミックスに比べて弾性係数が小さいので、横方向の振
動やすべり振動等の不要振動はほとんど発生しない。よ
って、図８（ｂ）に示したような多数の切込みを必要と
せず、各単位探触子を任意の形状に設定することが可能
である。そのため、広い検査領域をを有した単位探触子
を容易に実現できる。

【００２７】また、前述したように圧電性高分子材料は
、本来の厚み方向の振動以外に、横方向の振動やすべり
振動等はほとんど発生しない。よって、横方向に隣接す
る単位探触子に影響をほとんど及ぼさないので、この圧
電性高分子材料で構成された振動子板を単位探触子毎に
分割することなく全部の単位探触子に亘って共通の１枚
の振動子板とすることが可能である。

【００２８】その結果、この振動子板の被検体側に位置
する電極板および整合層を分割することなく１枚の電極
および整合層で形成できる。すなわち、製造費を低減で
きるとともに、単位探触子相互間の寸法精度等に起因す
る検出精度の変動を抑制できる。

【００２９】また、リニアアレイ超音波探触子を構成す
る各単位探触子を複数列に配列するとともに、各列相互
間で各単位探触子を単位探触子間隔より少ない所定距離
だけずらせて配列している。

【００３０】各単位探触子１個が送信する超音波ビーム
は細いので、各超音波ビーム相互間の位置における欠陥
検出感度が低下する。そこで、一般に、複数の単位探触
子を同時励振するようにている。しかし、本発明におい
ては、上述したように、各単位探触子の位置を各列毎に
ずらせて複数列に亘って配列している。したがって、た
とえ同一タイミングで送信する超音波ビームを単位探触
子１個のみで形成しても、超音波ビーム相互間における
欠陥検出感度低下を他の列に配列された単位探触子でも
って補うことができる。よって、より少ない単位探触子
数でもってより広い範囲を探傷することが可能となる。

【００３１】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。

【００３２】図１は実施例のリニアアレイ超音波探触子
の概略構成を示す模式図である。この実施例のリニアア
レイ超音波探触子２２は直線状に配列された３２個の単
位探触子で構成されている。

【００３３】図１において、各単位探触子の幅は６ｍｍ
で長さは４ｍｍである。したがって、全体の大きさは６
ｍｍ×１２８ｍｍの形状を有する。そして、下面が被検
体３に当接される整合層２７の上面に、例えばエポキシ
系接着剤によって、１枚の共通電極板２６が貼付けられ
ている。 共通電極板２６の上側に、この共通電極板２６を覆うよ
うに１枚の振動子板２５が取付けられている。この振動
子板２５は、例えばＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）等で代表さ
れる圧電性高分子材料で形成されている。

【００３４】そして、振動子板２５の上面に、直線状に
微小間隔を開けて各単位探触子に対応する３２枚の電極
板２４が例えばエポキシ系接着剤によって貼付けられて
いる。各電極板２４は、銅板で形成され、幅６ｍｍで長
さは４ｍｍの形状を有する。３２枚の各電極板２４の上
面を共通に覆うように背面層２３が取付けられている。 背面層２３は例えばベークライトで形成され、厚みは、
このリニアアレイ探触子２２で使用される超音波の波長
λの１／４である。

【００３５】図２は、このリニアアレイ超音波探触子２
２および電子走査型超音波検査装置２８を用いて例えば
鋼板等の被検体３に存在する欠陥を検出する場合におけ
る電子走査型超音波検査装置２８の概略構成を示すブロ
ック図である。

【００３６】この電子走査型超音波検査装置２８内には
３２台のパルス発生器２９と、受信回路としての３２台
の増幅器３０および３２台の検波器３１が組込まれてい
る。そして、１番から３２番までの各チャンネルが図１
のリニアアレイ超音波探触子２２の各単位探触子３２個
々に接続されている。走査チャンネル制御装置３３は、
同時に励振する複数のチャンネルを選択して、パルス発
生器制御回路３４を介して該当する選択した各パルス発
生器２９へ駆動信号を送出する。選択された各パルス発
生器２９は駆動信号に基づきパルス信号を出力する。

【００３７】パルス発生器２９から出力されたパルス信
号はリニアアレイ超音波探触子２２の該当チャンネルの
単位探触子３２における電極板２４と共通電極板２６と
の間に印加される。その結果、振動子板２５の該当電極
板２４と共通電極板２６とに挟持された部分が振動して
、パルス状の超音波が発生して、整合層２７を介して被
検体３へ入射される。被検体３内へ入射されたパルス状
の超音波は内部または表面に存在する欠陥で反射されて
エコーとして振動子板２５にて受信されて電気信号に変
換され、電子走査型超音波検査装置２８内の該当するチ
ャンネルの増幅器３０へ入力される。

【００３８】増幅器３０で信号増幅された受信信号は次
の検波器３１で包絡線検波される。包絡線検波信号は受
信波合成器３５へ入力される。受信波合成器３５は先に
走査チャンネル制御部３３から指定された各チャンネル
の検波器３１から出力された包絡線検波信号の各検波波
形、すなわち、欠陥に対応する各エコー波形を信号合成
して受信波表示部３６へ送出する。例えばＣＲＴ表示装
置等からなる受信波表示器３６は入力した欠陥に起因す
る各エコー波形を表示する。次に３個の単位探触子３２
を同時励振しかつ同時受信する場合を例にして、走査チ
ャンネル制御部３３の制御手順を説明する。

【００３９】まず、１番から３番までの３個のパルス発
生器２９を選択して、リニアアレイ超音波探触子２２の
１番目の単位探触子３２から３番目の単位探触子３２ま
での３個の単位探触子３２から同一タイミングでパルス
状の超音波を出力させる。そして、受信波合成器３５は
１番目の検波器３１から３番目の検波器３１までの３個
の検波器３１から出力された各エコーを合成して受信波
表示部３６に表示する。以上が１回目の超音波の送受信
処理である。

【００４０】次に、２番から４番の３個のパルス発生器
２９を選択して、リニアアレイ超音波探触子２２の２番
目の単位探触子３２から４番目の単位探触子３２までの
３個の単位探触子３３から同一タイミングでパルス状の
超音波を出力させる。そして、受信波合成器３５は２番
目の検波器３１から４番目の検波器３１までの３個の検
波器３１から出力された各エコーを合成して受信波表示
部３６に表示する。以上が２回目の超音波の送受信処理
である。

【００４１】このように３チャンネルを同時に使用しな
がら、１チャンネルずつずらしてチャンネルを選択する
。この結果、３２チャンネルを使用して、全部で３０走
査ライン分の出力が受信波表示部３６に表示される。

【００４２】ここで、３個の単位探触子３２を同時励振
および同時受信する理由を説明する。すなわち、１個の
単位探触子３２が送信する超音波ビームは細いので、各
超音波ビーム相互間の位置における欠陥検出感度が低下
し、欠陥を見逃す可能性がある。また、数個以上の単位
探触子３２を同時励振すると、超音波ビームを形成する
振動面積が広くなってしまうために、欠陥発生位置検出
精度が低下し、探傷に適した超音波ビームが形成できな
い。

【００４３】なお、単位探触子相互間の距離を短くすれ
ば、数個以上の単位探触子３２を同時励振しても適切な
超音波ビームを形成できるが、全体の単位探触子数が等
しい場合、リニアアレイ超音波探触子２２の全体の幅が
狭くなってしまうので、一度に広い面積を探傷すること
ができない。よって、同時励振および同時受信して１本
の超音波ビームを形成する単位探触子３２の個数は２〜
４が最適である。

【００４４】図３（ａ）は外径２１９．１　ｍｍ，肉厚
８．２　ｍｍの鋼管３７に対して、管軸に平行にかつ図
３（ｂ）に示すように超音波屈折角度が４５°になるよ
うに、アクリル等の高分子材料で形成された音響楔３８
を介して、リニアアレイ超音波探触子２２を外周面に取
付けて、この鋼管３７の探傷を実施した場合を示す斜視
図である。なお、音響楔３８の角度θはスネルの法則か
ら次式で求められる。 θ＝ｓｉｎ−１（ｓｉｎ　４５°／３２３０×２７３０
）（但し、３２３０は鋼管中横波音速、２７３０はアク
リル中の縦波音速である。単位：ｍ／ｓ）

【００４５】
走査ラインの切換時間は２５０　μｓｅｃ　に設定して
いる。したがって、３０本ある全部の走査ラインに対す
る測定処理に要する時間は７．５　ｍｓｅｃ　である。 そして、鋼管３７に故意に外径３．２　ｍｍの貫通孔を
穿設して、この貫通孔を実施例のリニアアレイ超音波探
触子２２および電子走査型超音波検査装置２８を用いて
探傷した結果を図４に示す。

【００４６】図４は、リニアアレイ探触子２２を管軸方
向に移動させて、各走査線の検出感度を測定した図であ
る。リニアアレイ超音波探触子２２の全体の検出感度は
このリニアアレイ超音波探触子２２を構成する１番から
３２番までの各単位探触子３２の包絡線特性となる。そ
して、この包絡線特性における最高値と最小値との差は
最大３ｄＢである。この３ｄＢの差は全体の検出感度に
比較すると、ほぼ無視できる値であるので、実施例のリ
ニアアレイ超音波探触子２２を用いることによって、鋼
管３７の管軸方向の１２８ｍｍの範囲を７．５　ｍｓｅ
ｃ　という高速で探傷できる。図５は本発明の他の実施
例に係わるリニアアレイ超音波探触子を示す斜視図であ
る。

【００４７】この実施例のリニアアレイ超音波探触子４
０は、２列に亘って直線状に配列された合計３２個の単
位探触子４１で構成されている。各単位探触子４１は１
０ｍｍ×１０ｍｍの大きさを有しており、また、１列に
１６個の単位探触子４１が配列されているので、リニア
アレイ超音波探触子４０全体の幅は１６０ｍｍである。 そして、図示するように、１７番から３２番までの２列
目の各単位単位探触子４１は、１番から１６番までの１
列目の各単位探触子４１に比較して、単位探触子間隔の
半分の距離である５ｍｍずつずれて配列されている。

【００４８】そして、リニアアレイ超音波探触子４０全
体の形状に等しい形状を有した１枚の前述したＰ（ＶＤ
Ｆ−ＴｒＦＥ）の圧電高分子材料で形成された振動子板
４２の下面に同一形状を有した１枚の共通電極板４３が
貼付けられている。さらに、この共通電極板４３の下面
に同一形状を有した整合層４４が貼付られている。一方
、振動板４２の上面には、各単位探触子４１に対応する
３２枚の電極板４５が取付けられている。そして、各電
極板４５の上面にベークライトからなる背面層４６が貼
付られている。

【００４９】なお、製造過程においては、先ず、各電極
板４５および各背面層４６を１枚の板に形成する。次に
、エッチング処理でもって、電極板４５に切込み４７を
形成することによって、電極板４５を３２枚に分割した
後、この電極板４５の下面と振動子板４２の上面とを貼
合わせて、各単位探触子４１を形成する。

【００５０】このようなリニアアレイ超音波探触子４０
を用いて、被検体に対して探傷を行う場合、超音波ビー
ムは１個の単位探触子４１でもって形成する。すなわち
、超音波ビームは１０ｍｍ×１０ｍｍの単一型超音波探
触子から送信される超音波ビームに等しい。電子走査は
、送受信する探触子を１個ずつ電気的に切り換えながら
行う。初めに、図５の１番の単位探触子４１を用いて超
音波の送受信を行うことによって探傷する。

【００５１】次に、２番，３番，…，１６番，１７番，
…，３１番，３２番と、超音波を送受信する単位探触子
４１を順番に切り換えていって探傷する。したがって、
超音波ビーム数は全部で３２本となる。走査ラインの切
換時間を２５０μｓに設定したので、３２個全部の単位
探触子４１を用いての測定処理に要する時間は約８ｍｓ
である。

【００５２】図６は、図５に示したリニアアレイ超音波
探触子４０を用いて、厚さ２５ｍｍの被検体としての鋼
板４８を垂直探傷したときの、リニアアレイ超音波探触
子４０の配置方向（電子走査方向）と、機械走査方向と
の関係を示す図である。

【００５３】一般に、このような配置において、例えば
１列目の各単位探触子４１のみで探傷を実施すると、隣
接する各単位探触子４１の超音波ビーム相互間の間に位
置する部分の探傷感度が低下して、欠陥が発見できない
場合が発生する。そこで、実施例のリニアアレイ超音波
探触子のように、２列に単位探触子４１をその位置を単
位探触子の半分幅ずつずらせて配列することにより、１
列目の測定で見逃した欠陥を２列目の測定において確実
に検出することができる。

【００５４】このように、図５に示すリニアアレイ超音
波探触子４０においては、たとえ超音波ビームを１個の
単位探触子４１で形成したとしても、欠陥を見逃すこと
なく確実に検出できる。よって、少ないチャンネル数で
広い範囲を探傷できる。

【００５５】このように、本発明のリニアアレイ超音波
探触子２２，４０においては、各単位探触子３２，４１
の各振動子として整合層２７，４４と同一形状を有した
圧電性高分子材料で形成された１枚の振動子板２５，４
２を用いている。前述したように、圧電性高分子材料は
従来の圧電性セラミックスに比べて弾性係数が小さいの
で、横方向の振動やすべり振動等の不要振動はほとんど
発生しない。よって、図８（ｂ）に示したような多数の
切込みを必要としないので、各単位探触子３２，４１を
任意の形状に設定することが可能である。そのため、広
い検査領域を有したリニアアレイ超音波探触子２２，４
０を容易に実現できる。特に、図５に示したような多少
複雑な２列構成のリニアアレイ超音波探触子４０であっ
ても容易に製造できる。

【００５６】さらに、振動子板２５，４２、共通電極板
２６，４３および整合層２７，４４をそれぞれ１枚の板
または層で構成しているので、製造工程が簡素化され、
図７および図８に示す従来の各リニアアレイ超音波探触
子１，１２，１９に比較して、製造費を大幅に低減でき
る。

【００５７】また、圧電性高分子材料の音響インピーダ
ンスは、各電極板２４，４５と背面層２３，４６との間
および共通電極板２６，４３と整合層２７，４４との間
に介挿されたエポキシ系接着剤の音響インピーダンスに
比較しそんなに大きく離れていない。したがって、たと
え各単位探触子３２，４１相互間で前記エポキシ系接着
剤の接着剤層の厚みが多少変動したとしても、各単位探
触子３２，４１に与える影響はほぼ同一となる。すなわ
ち、このリニアアレイ超音波探触子２２，４０を製造す
る場合における接着工程による各単位探触子３２，４１
相互間の作業精度の変動を吸収できる。よって、製造作
業能率を向上できる。

【００５８】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例においては、単位探触子３２の
振動子としてＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）の圧電性高分子材
料を用いたが、他の種類の圧電性高分子材料であっても
よい。

【００５９】また、実施例においては、各単位探触子３
２に分割する手法として、背面層２３上に接着する電極
板２４を３２枚に分割したが、例えば図７に示すように
、３２個の各単位探触子３２を、下から整合層，第２の
電極板，圧電性高分子材料からなる振動子板，第１の電
極，背面層と順番に積層していって、それぞれ独立して
製造して、後からそれらを直線状に配列してもよい。 また、図５のリニアアレイ超音波探触子４０における各
単位探触子４１の配列数も２列に限定されるものではな
く、３列またはそれ以上であってもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各単位探触子を構成する振動子を圧電性高分子材料で構
成している。この圧電性高分子材料は横方向の振動やす
べり振動等がほとんど発生しないので、各単位探触子の
長さを長く設定可能となり、リニアアレイ超音波探触子
全体の検査領域を広く設定できる。その結果、電子走査
型超音波検査装置と組合わせることによって、少ないチ
ャンネル数でも被検体の広い範囲を高速で検査すること
が可能となり、試験作業能率を大幅に向上できる。

【００６１】また、各電極板と整合層および整合層との
間に存在する接着剤の厚みが単位探触子相互間で変動が
あったとしても単位探触子相互間の検出感度をほぼ一定
に制御できる。よって、リニアアレイ超音波探触子全体
の検出精度を向上できる。

【００６２】さらに、整合層に高分子材料の音響楔を取
付けても、音響楔と整合層との境界面で超音波が反射減
衰したり、波形が変形することはないので、容易に斜角
超音波探触子を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の一実施例に係わるリニアアレイ超
音波探触子の概略構成図、

【図２】　　実施例超音波探触子を用いた電子走査型超
音波検査装置の概略構成を示すブロック図、

【図３】　
　同実施例超音波探触子を用いて鋼管を探傷する場合の
超音波探触子の取付け状態を示す図、

【図４】　　同鋼
管を探傷した場合の感度特性図、

【図５】　　本発明の
他の実施例に係わるリニアアレイ超音波探触子の概略構
成図、

【図６】　　同実施例超音波探触子を用いて鋼板を探傷
する場合の超音波探触子の取付け状態を示す図、

【図７
】　　従来のリニアアレイ超音波探触子の概略構成図、

【図８】　　従来の他のリニアアレイ超音波探触子の概
略構成図。

【符号の説明】

３…被検体、２２，４０…リニアアレイ超音波探触子、
２３，４６…背面層、２４，４５…電極板、２５，４２
…振動子板、２６，４３…共通電極、２７，４４…整合
層、２８…電子走査型超音波検査装置、２９…パルス発
生器、３０…増幅器、３１…検波器、３２，４１…単位
探触子、３３…走査チャンネル制御部、３７…鋼管、３
８…音響楔、４８…鋼板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の単位探触子を直線状に配列して
   なるリニアアレイ超音波探触子において、圧電性高分子
   材料で形成された１枚の振動子板と、この振動子板の上
   面に直線状に配列され、前記各単位探触子に対応する複
   数の電極板と、この各電極板の上面を共通に覆う背面層
   と、前記振動子板の下面に取付けられた１枚の共通電極
   板と、この共通電極板の下面に取付けられた整合層とを
   備えたことを特徴とするリニアアレイ超音波探触子。
2. 【請求項２】　　複数の単位探触子を直線状に配列して
   なるリニアアレイ超音波探触子において、圧電性高分子
   材料で形成された１枚の振動子板と、この振動子板の上
   面に直線状に配列され、前記各単位探触子に対応する複
   数の電極板と、この各電極板の上面を共通に覆う背面層
   と、前記振動子板の下面に取付けられた１枚の共通電極
   板と、この共通電極板の下面に取付けられた整合層と、
   この整合層の下面に取付けられた高分子材料で形成され
   た音響楔とを備えたことを特徴とするリニアアレイ超音
   波探触子。
3. 【請求項３】　　複数の単位探触子を複数列に配列して
   なるリニアアレイ超音波探触子であって、圧電性高分子
   材料で形成された１枚の振動子板と、前記各列相互間で
   単位探触子間隔より少ない所定距離ずれて各列毎にそれ
   ぞれ直線状に前記振動子板の上面に配列され、前記各単
   位探触子に対応する複数の電極板と、この各電極板の上
   面を覆う背面層と、前記振動子板の下面に取付けられた
   １枚の共通電極板と、この共通電極板の下面に取付けら
   れた整合層とを備えたことを特徴とするリニアアレイ超
   音波探触子。
4. 【請求項４】　　複数の単位探触子を直線状に配列して
   なるリニアアレイ超音波探触子において、各単位探触子
   は、圧電性高分子材料で形成された振動子板と、この振
   動子板の上面に貼付けられた第１の電極板と、この第１
   の電極板の上面に貼付けられた背面層と、前記振動子板
   の下面に貼付けられた第２の電極板と、この第２の電極
   板の下面に貼付けられた整合層とで構成されたことを特
   徴とするリニアアレイ超音波探触子。