JPH0446515B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波センサに係り、とくに超音波
振動子を固着保持するための背面材（振動子保持
体）を装備した超音波センサに関する。

〔従来の技術〕

超音波探傷等に用いられる超音波センサとして
の超音波探触子は、超音波探傷器に接続使用され
るものであり、その多くは、被検査部材の内部穴
陥の探知時における分解能の向上を意図して、振
動子を背面材に固着し、これを所定のケース内に
収納するという構成のものが採用されている。

そして、前記背面材は、その機能として、一般
に振動子の励振時には当該励振を自由に行わせし
めるとともに非励振時には該振動子の自由振動を
抑える性質、および振動子から伝播してくる送信
レベルの超音波を能率よく吸収減衰させしめる性
質等を備えていることが必要とされている。即
ち、この背面材に必要とされるこれらの性質は、
換言すると、(イ)音響インピーダンスが超音波振動
子の音響インピーダンスに近い値を有し、これに
よつて該振動子との間の音響的整合を図り得るも
のであること、(ロ)超音波の吸収・減衰が大きい部
材であること、の二点に集約される。

一方、かかる性質をすべて満足する部材を自然
界で見い出すのは困難であり、これがため、昨今
においてはタングステン粉末をエポキシ樹脂で固
めたもの等が比較的多く使用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、かかる従来例においては、信号
電圧を振動子に印加するためのリード線が、例え
ば第３図に示すように、背面材１の一部を切除す
ることによつて引き出される構造となつているこ
とから、その加工組立が面倒であり、又振動子２
の一方の面に付着形成される電極面にはハンダ等
によつてリード線２Ａを付着させなければなら
ず、従つて振動子２の一部に振動状態を阻害する
異物が固着されることとなつて当該振動子２の振
動状態が一部不規則となり、経時的には振動によ
つてハンダ２Ｂが電極面から離脱する等の不都合
が生じていた。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善
するとともに、とくに振動子の不規則な振動状態
を排除して耐久性の向上を図つた超音波センサを
提供することを、その目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明では、超音波振動子と該超音波
振動子を一端面で固着保持する背面材とを備え、
この背面材を筒状で導電性部材からなる本体ケー
ス内に保持して成る超音波センサにおいて、背面
材を、タングステン粉末をエポキシ樹脂で固めて
なる複合導電性部材で構成すると共に、この背面
材の他端部に、当該背面材の他端面から一端面に
向かう複数の信号印加用のリード線を適当な間隔
を隔てて埋設装備し、超音波振動子と背面材の各
側端面周囲を、絶縁材からなる筒状保持体で固着
保持すると共に、当該筒状保持体の端面と超音波
振動子の外端面とを同一面に設定し、この筒状保
持体の端面と超音波振動子の外端面に比較的厚さ
の薄い導電性部材からなるデイスクプレートを装
着し、このデイスクプレートを本体ケースに接地
する導電性部材からなる筒状支持部材を、筒状保
持体と本体ケースとの間に装備している。そし
て、本体ケース内で背面材が露出する領域に配設
される中継用リード線の周囲の空間に、絶縁部材
からなる充填材を充填する、という構成を採つて
いる。これによつて前述した目的を達成しようと
するものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例として、超音波探傷用
の探触子について実施した場合の一例を第１図な
いし第２図に基づいて説明する。

これらの図において、符号１０は本体ケースを
示し、符合１２はコネクターを示す。本体ケース
１０は、本実施例においては下方が幾分太く形成
された円筒状をなし、外周面には滑り止め用の環
状溝１０Ａが複数本形成されている。

本体ケース１０内には、同図の下方に幾分突出
した円筒状で金属製の支持部材１３が固着されて
いる。そして、この円筒状支持部材１３の内側に
は、図に示す如く下方から上方に向けて、デイス
クプレート１４、振動子１５および背面材１６が
順次配設され固着されている。この場合、振動子
１５は、背面材１６の同図における下端面に固着
され、同時に、筒状支持部材１３の内側に配設さ
れた絶縁材からなる筒状保持体１８内に背面材１
６とともに収納・固着されている。そして、この
筒状保持体１８および振動子１５の第１図におけ
る下端面を保護するようにして導電性部材から成
るデイスクプレート１４が固着されている。

また、振動子１５は、本実施例では円盤状で音
響インピーダンス（ρc）＝約21×10⁶〔Kg／m²・
sec〕のニオブ酸鉛系（PbNb₂O₆）のものが、と
くにいずれの面にも電極用の薄膜が付着されない
状態のまま使用されている。

一方、背面材１６は、前述した如く振動子１５
の非励振時における自由振動を抑えるとともに、
励振時に背面材１６側へ伝播してくる超音波を吸
収減衰せしめる必要上より、超音波の減衰が大で
且つ音響インピーダンス（ρc）が振動子１５に近
い値のものが選定される。本実施例における背面
材１６は、その素材として、アセトンで希釈した
エポキシ樹脂をタングステン粉末に塗布するとと
もにこれに適当量の無機質の粉末を混入して練り
合わせて成る複合導電性部材を使用し、これを所
定の形状に加工成型したものが使用されている。

ここで、タングステン粉末としては、本実施例
では主として平均粒度が５〔μm〕のものが使用さ
れ、これに平均粒度１〔μm〕前後もしくはそれ以
下のタングステン粉末が少量投入したものが使用
され、これによつて、タングステン粉末相互間の
密着性が向上され当該背面材１６の導電率が著し
く大きく設定されたものとなつている。

また、符合１５Ａは背面材１６に埋設されたリ
ード線を示す。このリード線１５Ａは、振動子１
５に背面材１６を介して振動子励振用の信号電圧
を印加するためのもので、具体的には、銀のより
線からなる細線等が使用され、背面材１６が固形
化する前に図の如く埋設される。

このため、当該リード線１５Ａの装着作業には
何らの熟練を要せず、極く容易になし得ることが
でき、従つて、かかる点においてリード線１５Ａ
の取付け作業の歩留りが著しく向上されたものと
なつている。

さらに、背面材１６の上方にはエポキシ樹脂等
の充填材２０が充填されている。

また、符号２１はアース側リード線を示し、符
号２２は信号中継用リード線を示す。アース側リ
ード線２１は、デイスクプレート１４の一端に固
着された帯状の銀箔２４を介して上方へ延設さ
れ、本体ケースを介してコネクター１２のアース
側に接続されている。また、信号中継用リード線
２２は、コネクター１２の信号伝達部１２Ｂに接
続されている。さらに、本体ケース１０の内面側
の上端部周囲には、シールド用の銅箔２６が装着
されている。符号２７は金属製の蓋を示す。

そして、コネクタ１２から振動子励振用の所定
の信号電圧が入力されると、この信号電圧は、前
述したデイスクプレート１４のアース電極作用に
対応して前述したリード線１５Ａおよび背面材１
６を介して振動子１５の一方の面全域に均一に印
加される。このため背面材１６が前記振動子１５
の信号印加側の電極面として機能し、これによつ
て振動子１５は印加される信号電圧に励振され且
つ同期して有効に振動を開始する。

この場合、振動子１５には、前述した従来例に
示したようなリード線用のハンダが付着されてい
ないこと及び前述したように励振用の信号電圧が
振動子の両面に均一に印加されることから、かか
る点において従来例の有する不都合が略完全に解
消され、同時に耐久性が著しく増強されたものと
なつている。

ここで、上記実施例において、タングステン粉
末の粒度を主に５〔μm〕のものを使用する場合を
例示したが、本発明は必ずしもこれに限定するも
のではない。又平均粒度１〔μm〕のタングステン
粉末の少量を混入することとしたが、本発明は必
ずしもこれに限定されず、例えば１〔μm〕以下の
他の異なつた粒度のタングステン粉末もしくはそ
の他の異なつた部材の微粉末を混入したものであ
つても良い。また、無機質粉末については必要に
応じて混入されるものであり、特に混入しなくて
もよい。

更に、上記実施例では、リード線１５Ａを一本
埋設する場合を例示したが、所定の間〓をおいて
複数本埋設するとともに背面材１６の第１図にお
ける上面側にてこれら複数本のリード線をひとま
とめとし、前述した信号中継用リード線２２を介
してコネクター１２へ接続してもよい。また、前
記リード線１５Ａの埋設端部（第１図の下端部）
は振動子１５に近接配置した場合のみを例示した
が、例えばこのリード線１５Ａの埋設端部には、
水平方向に比較的大きい間隔で張りめぐらした金
属性微細線を導通させてもよい。

また、上記実施例では振動子１５と背面材１６
との間に特に接着剤を使用しない場合を例示した
が、本発明は、必ずしもこれに限定されず、例え
ば導電性接着剤を使用して振動子１５を背面材１
６に接着する構成としてもよい。

更に又、上記実施例は、とくに超音波探傷用の
探触子について例示したが、本発明は必ずしもこ
れに限定されず、例えば医療用の超音波診断装置
あるいは魚群探知器等にもそつくりそのまま適用
し得るものである。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成され機能するので、
これによると、振動子に励振用信号電圧を印加す
るためのリード線の装備がいたつて簡単となり、
振動子にはハンダ等の異物が全く付着されないこ
とから当該振動子の振動が前面にわたつて正確に
振動することとなり、且つハンダの剥離事故に伴
う感度低下もしくは送受信の不能等の不都合が全
くなくなり、 この背面材の他端部に、当該背面材の他端面か
ら一端面に向かう複数の信号印加用のリード線を
適当な間隔を隔てて埋設装備したので、一のリー
ド線の切断事故等にあつても他のリード線で充分
に所定の信号電圧を振動子に印加することが可能
となり、 超音波振動子と背面材の各側端面周囲を、絶縁
材からなる筒状保持体で固着保持すると共に、当
該筒状保持体の端面と超音波振動子の外端面とを
同一面に設定し、この筒状保持体の端面と超音波
振動子の外端面に比較的厚さの薄い導電性部材か
らなるデイスクプレートを装着したので、超音波
振動子と背面材とを堅牢に一体化することがで
き、これにより比較的脆さのある複合材料を周囲
から有効に覆うことが可能となり、従つてその耐
久性の向上を図ることができ、しかもデイスクプ
レートの作用により超音波振動子の出力側全域を
有効に接地電圧を印加することが可能となり、ま
た、超音波振動子自体の磨耗を有効に抑制するこ
とができ、かかるる点において超音波振動子自体
の耐久性を著しく向上させることができ、 また、デイスクプレートを本体ケースに接地す
る導電性部材からなる筒状支持部材を、筒状保持
体と本体ケースとの間に装備したので、デイスク
プレートを本体ケースに確実に接地することがで
き、かかる点において接地側の接地不良等に起因
して生じる超音波振動子の振動不良事故等の発生
を著しく少なくすることができ、さらに、外部か
ら到来する高周波信号の雑音が信号印加用のリー
ド線に到達して雑音として超音波振動子に印加さ
れ誤動作するのを、前述した導電性部材からなる
筒状支持部材及び本体ケースで二重にカバーする
こととなり、従つて外部雑音の混入をほぼ完全に
防止しすることが可能となり、 更に、本体ケース内で背面材が露出する領域に
配設される中継用リード線の周囲の空間部分に、
絶縁部材からなる充填材を充填したので、中継用
リード線を半永久的に固定することができ、中継
用部分に於けるリード線の振動が無なくなること
から、当該振動に伴うリード線の断線事故をほぼ
完全に排除することが可能となり、 以上のように構成され機能するので、全体的に
耐久性を著しく増大させることができ、外部雑音
の混入をほぼ完全に防止しすることができ、組立
工程における生産性の向上を図ることができる、
という従来にない優れた超音波センサを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２
図は第１図の正面図、第３図は従来例を示す説明
図である。 １０……ケース本体、１３……筒状支持部材、
１４……デイスクプレート、１５……超音波振動
子、１５Ａ……リード線、１６……背面材、１８
……筒状保持体、２０……充填材、２２……中継
用リード線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波振動子と該超音波振動子を一端面で固
   着保持する背面材とを備え、この背面材を筒状で
   導電性部材からなる本体ケース内に保持して成る
   超音波センサにおいて、 前記背面材を、タングステン粉末をエポキシ樹
   脂で固めてなる複合導電性部材で構成すると共
   に、この背面材の他端部に、当該背面材の他端面
   から一端面に向かう複数の信号印加用のリード線
   を適当な間隔を隔てて埋設装備し、 前記超音波振動子と背面材の各側端面周囲を、
   絶縁材からなる筒状保持体で固着保持すると共
   に、当該筒状保持体の端面と前記超音波振動子の
   外端面とを同一面に設定し、この筒状保持体の端
   面と前記超音波振動子の外端面に比較的厚さの薄
   い導電性部材からなるデイスクプレートを装着
   し、 このデイスクプレートを前記本体ケースに接地
   する導電性部材からなる筒状支持部材を、前記筒
   状保持体と前記本体ケースとの間に装備し、 前記本体ケース内で前記背面材が露出する領域
   に配設される中継用リード線の周囲の空間に、絶
   縁部材からなる充填材を充填したことを特徴とす
   る超音波センサ。