JPH1114607A

JPH1114607A - 超音波プローブおよびその用途

Info

Publication number: JPH1114607A
Application number: JP9162824A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Ashida; 哲哉芦田; Hiroshi Ishibashi; 博石橋
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1999-01-22
Anticipated expiration: 2017-06-19
Also published as: JP3650509B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被検査物の材料がディレーチップの材料より
も超音波伝搬速度の遅い材料であっても、より大きな屈
折角で被検査物中に斜角入射でき、また、被検査物中を
伝搬してくる超音波が大きな入射角をもってディレーチ
ップ面に到達しても、受信できる超音波プローブを提供
し、その好ましい用途を示すこと。【解決手段】横波用振動子１に、被検査物Ｂとの間に
介在するようにディレーチップ２を取り付けて超音波プ
ローブＡを構成する。ディレーチップ中における横波Ｗ
１の伝搬速度をＶ１とし、ディレーチップと被検査物と
界面において、Ｗ１と互いにモード変換される関係にあ
る被検査物中の縦波Ｗ２の伝搬速度をＶ２とするとき、
Ｖ１＜Ｖ２となるように、ディレーチップの材料を選択
する。被検査物の表面に沿ってプローブ間で直接的な超
音波の送受信も可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物質表面から内部
に超音波を大きな屈折角で入射させ、また、物質内部か
らの超音波を受信するための超音波プローブおよびその
用途に関する。

【０００２】

【従来の技術】被検査物内へ表面から超音波を入射し、
深層で反射させるか裏面へ通過させて受信し、該被検査
物の内部の観測や計測などを行なう方法がある。このよ
うな方法は、例えば、金属の溶接部の探傷や、電力ケー
ブルの劣化診断などに用いられている。

【０００３】被検査物中に超音波を入射し受信するため
に該被検査物の表面に配置される器具として、超音波プ
ローブがある。超音波プローブは、超音波振動子を被検
査物の表面へ配置し得るように内蔵する送信用、受信用
のヘッドである。超音波プローブは、一般には送信用、
受信用共に同一構造であり、超音波振動子は超音波の発
生素子、検出素子として用いられる。ここでは、超音波
プローブの問題点を、超音波を入射させる方を代表とし
て説明する。

【０００４】超音波には縦波と横波とがあるが、被検査
物内へ超音波を入射する場合、固体、液体、気体の全て
の物質中を伝搬し、減衰が少ないという点から、通常、
縦波が用いられている。縦波は、疎密波とも呼ばれ、波
動の伝搬方向と振動方向とが一致する進行波である。従
って、従来の超音波プローブには、縦波の超音波を発生
させて送り出す縦波用振動子が組み込まれている。

【０００５】被検査物内への超音波の入射方向は、被検
査物の表面に垂直な方向への入射（垂直入射）や、被検
査物の表面の法線と角度をなす方向への入射（斜角入
射）など目的に応じて様々であるが、斜角入射には次の
問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】被検査物内へ超音波を
斜角入射させる場合には、超音波振動子と被検査物との
間にディレーチップ（緩衝材、シューとも呼ばれる）を
介在させた斜角入射用の超音波プローブが用いられる。
図４は、従来の斜角入射用の超音波プローブの構造例お
よび使用例を示す図である。ディレーチップ１２は、縦
波用振動子１１と被検査物１３の表面との間に介在させ
て設けられるクサビ形状の部材であって、これによって
縦波用振動子１１の振動面は被検査物１３の表面に対し
角度をなして保持される。ディレーチップの材料には、
実用的には、アクリル樹脂やポリイミド、ポリスチレン
などの高分子材料が用いられる。

【０００７】図４に示すように、縦波用振動子１１とデ
ィレーチップ１２とからなる斜角入射用プローブを用い
て被検査物１３の表層１３ａ内へ超音波Ｗを斜角入射
し、次層１３ｂとの界面で超音波を反射させ、入射位置
から離れた表層表面（図示せず）において受信する場合
を考える。

【０００８】被検査物の表層が金属である場合、ディレ
ーチップ（高分子材料）中の超音波の伝搬速度Ｖ１より
も、表層（金属）中の超音波の伝搬速度Ｖ２の方が速
い。従って、図４（ａ）に示すように、表層表面の法線
ｙと超音波Ｗとのなす角度を入射角θ１、屈折角θ２と
すると、θ１＜θ２となる。このことは、スネルの法則
で知られる次式の関係で説明される。（ｓｉｎθ１）／Ｖ１＝（ｓｉｎθ２）／Ｖ２即ち、縦波用振動子１１から発せられた超音波Ｗは、デ
ィレーチップ１２から被検査物の表層１３ａへ入射する
際において、表層表面のより離れた位置に向かうように
屈折し、これによって、入射位置から離れた位置に向け
ての送信が容易となる。

【０００９】ところが、被検査物の表層も高分子材料で
ある場合、その材料の種類によっては、ディレーチップ
中の超音波の伝搬速度Ｖ１よりも、表層中の超音波の伝
搬速度Ｖ２のほうが遅い場合がある。例えば、被検査物
が電力ケーブルである場合、表層の材料にはポリエチレ
ンやポリ塩化ビニルなど有機材料が用いられており、デ
ィレーチップがアクリル製の場合にはＶ1 ＞Ｖ２とな
る。従って、図４（ｂ）に示すように、θ１＞θ２とな
る。即ち、縦波用振動子１１から発せられた超音波Ｗ
は、ディレーチップ１２から被検査物の表層１３ａへ入
射する際において、自体の深層直下方向により近づく方
向に屈折する。図４（ｂ）から明らかなとおり、表層中
へ入射した超音波Ｗは、次層との界面で鋭角に反射し、
入射位置の近傍に戻ってくるので、入射位置から離れた
位置に向けての送信は困難（不可能）となる。

【００１０】この問題は受信の場合でも同様である。即
ち、図４（ｂ）の様にＶ1 ＞Ｖ２の場合、被検査物中を
伝搬してくる縦波の超音波が、大きな入射角をもってデ
ィレーチップに到達したときには、縦波の超音波はディ
レーチップ内には入射できず縦波用振動子による検出は
できないのである。

【００１１】本発明の課題は、上記問題を解決し、被検
査物の材料がディレーチップの材料よりも超音波伝搬速
度の遅い材料であっても、より大きな屈折角をもって被
検査物中に斜角入射させることができ、また、被検査物
中を伝搬してくる超音波が大きな入射角をもってディレ
ーチップ面に到達しても、ディレーチップ内に入射させ
ることができ受信できる超音波プローブを提供し、その
好ましい用途を示すことである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の特徴を
有するものである。（１）横波の超音波を発する横波用振動子に、この横波
用振動子と被検査物との間に介在するようにディレーチ
ップが取り付けられた構造を有し、前記横波の超音波
をＷ１とし、ディレーチップ中におけるＷ１の伝搬速度
をＶ１とし、ディレーチップと被検査物と界面におい
て、前記Ｗ１と互いにモード変換される関係にある被検
査物中の縦波の超音波をＷ２とし、該Ｗ２の被検査物中
における伝搬速度をＶ２とするとき、Ｖ１＜Ｖ２となる
ように、ディレーチップの材料が被検査物の材料に対し
て選択されてなるものである超音波プローブ。

【００１３】（２）被検査物の材料が電力ケーブルの被
覆層に用いられる有機材料であって、ディレーチップに
よって形成される、横波用振動子の振動面と被検査物の
表面とのなす角度が、１０度〜８５度である上記（１）
記載の超音波プローブ。

【００１４】（３）上記（１）または（２）に記載の超
音波プローブを、被検査物の表面の送信位置、受信位置
に配置される送信用、受信用の超音波プローブとして有
し、送信用の超音波プローブは、横波用振動子からディレ
ーチップ中に横波の超音波を発し、この横波の超音波を
ディレーチップと被検査物との界面において縦波の超音
波にモード変換し、この縦波の超音波を受信用の超音波
プローブに直接向けて被検査物中に入射し得るものであ
り、受信用の超音波プローブは、前記送信用の超音波プロ
ーブから直線的に到達した前記縦波の超音波を、被検査
物とディレーチップとの界面において横波の超音波にモ
ード変換してディレーチップ中に入射させ、この横波の
超音波を横波用振動子にて受信し得るものである、超音
波の送受信装置。

【００１５】（４）被検査物の表面が、平面、または送
信位置と受信位置とを結ぶ直線を含む曲面であって、上
記送信用の超音波プローブから受信用の超音波プローブ
に直線的に到達する縦波の超音波が、被検査物の表面に
沿って直線的に伝搬するものである上記（３）記載の装
置。

【００１６】（５）送信から受信までの所要時間Ｔを
計測する時間計測手段と、送信用、受信用の超音波プ
ローブ間の直線距離Ｌと前記Ｔとから被検査物中での超
音波の伝搬速度Ｌ／Ｔの値を算出する計算手段とが、さ
らに設けられた上記（３）記載の装置。

【００１７】（６）上記（１）または（２）に記載の超
音波プローブを用い、横波用振動子がディレーチップ中
に発した横波の超音波を、ディレーチップと被検査物と
の界面において縦波の超音波にモード変換してこれを被
検査物中に入射させて送信することを特徴とする超音波
の送信方法。

【００１８】（７）上記（１）または（２）に記載の超
音波プローブを用い、被検査物中を伝搬してくる縦波の
超音波を、被検査物とディレーチップとの界面において
横波の超音波にモード変換してこれをディレーチップ中
に入射させて横波用振動子で受信することを特徴とする
超音波の受信方法。

【００１９】（８）上記（６）記載の超音波の送信方法
と、上記（７）記載の超音波の受信方法とを用いる超音
波の送受信方法であって、被検査物の表面が、平面、ま
たは送信位置と受信位置とを結ぶ直線を含む曲面であ
り、送信用の超音波プローブから受信用の超音波プロー
ブまで被検査物中を伝搬する縦波の超音波を、被検査物
の表面に沿って直線的に伝搬させることを特徴とする超
音波の送受信方法。

【００２０】

【発明の実施の形態】先ず、本発明による超音波プロー
ブの構造を説明すると共に、送信方法、受信方法を説明
する。図１は、本発明の超音波プローブが被検査物に装
着され、送信している状態を示す断面図である。同図の
ように、本発明の超音波プローブＡは、横波の超音波を
発生させる横波用振動子１にディレーチップ２が取り付
けられた構造を有する。ディレーチップ２は、横波用振
動子１と被検査物Ｂとの間に介在するように取り付けら
れており、これによって横波用振動子１の振動面は被検
査物Ｂの表面に対し角度をなして保持される。同図の例
では、横波用振動子１とディレーチップ２とはハウジン
グ３に収納されており、リード線４が外部の駆動回路
（図示せず）に接続されている。以下、横波の超音波を
「横波」、縦波の超音波を「縦波」と呼ぶ。横波は、波
の振動方向と進行方向とが垂直な進行波である。図中、
ｙは被検査物の表面の法線または垂線である。

【００２１】このような構造とすることによって、横波
用振動子１から発せられる横波Ｗ１（太い破線の矢印）
は、ディレーチップ２中を通過し、ディレーチップ２と
被検査物Ｂとの界面Ｓに入射角θ１で到達する。横波Ｗ
１は、界面Ｓにおいて一部がモード変換されて縦波Ｗ２
（太線の矢印）となり被検査物中に入射する。縦波／横
波のモード変換は、２つの物質が接触する界面を通過す
る際、その界面において生じる現象である。横波Ｗ１の
うちモード変換されなかった残部は横波のままＷ３（細
い破線の矢印）として入射する。このとき、ディレーチ
ップと被検査物との材料の組み合わせが図４（ｂ）で説
明したような組み合わせの場合であっても、縦波Ｗ２の
屈折角θ２を、前記横波Ｗ１の入射角θ１よりも大きい
ものとすることが可能となる。従って、従来よりも大き
な屈折角をもって、より離れた受信用プローブに向け
て、縦波Ｗ２を斜角入射できることになる。θ１＜θ２
とし得る理由を次に説明する。

【００２２】固体中を超音波が伝搬する場合、横波の伝
搬速度は縦波の伝搬速度の約６０％程度であり、横波は
縦波よりも充分に遅い。本発明の超音波プローブおよび
送信方法、受信方法では、横波が縦波よりも充分遅いこ
とに着目し、この関係を積極的に利用するため横波用振
動子を用いている。さらに、ディレーチップと被検査物
との界面を超音波が通過する場合、超音波の一部がモー
ド変換（横波／縦波の変換）されるという現象に着目
し、この現象を積極的に利用している。

【００２３】横波用振動子から発せられた横波Ｗ１のデ
ィレーチップ中での伝搬速度をＶ１とし、横波Ｗ１が界
面Ｓでモード変換されて発生した縦波Ｗ２の被検査物中
での伝搬速度をＶ２とする。このとき従来技術において
問題とした（伝搬速度の速いアクリル、伝搬速度の遅い
ポリエチレン）のような材料の組み合わせであったとし
ても、アクリル中の横波の伝搬速度Ｖ１と、ポリエチレ
ン中の縦波の伝搬速度Ｖ２とではＶ１＜Ｖ２となり、ス
ネルの法則で説明されるように、横波の入射角θ１＜縦
波の屈折角θ２となり得るのである。

【００２４】本発明で用いる横波用振動子は、（横波の
超音波／他のエネルギー）変換素子であって、送信用と
しては横波の超音波を発生し得るものであればよく、受
信用としては横波の超音波を電気信号など何らかの信号
に変換し得るものであればよい。横波用振動子は、通常
は、横波の超音波と電気エネルギー等とを可逆的に変換
し得るものであるから、送信用と受信用には同一のもの
を用いてよい。また、好ましい送信や受信を行なうため
に、送信用と受信用には、振動面の面積、変換効率、感
度、入出力など、互いに異なる仕様の横波用振動子を用
いてもよい。横波用振動子で発生させる横波の周波数
は、特に限定されないが、０．５ＭＨｚ〜５ＭＨｚ程度
が望ましい。

【００２５】ディレーチップは、公知のものを用いてよ
く、横波用振動子が装着されるクサビ状の勾配部分を有
し、公知の機能と同様、横波用振動子の振動面と被検査
物の表面とが角度をなすようにこれらの間に介在し得る
ものであればよい。勾配部分の面と被検査物の表面との
なす角度は、図１における横波Ｗ１の入射角θ１となる
ものであり、ディレーチップと被検査物との材料の組み
合わせや、必要な入射角度にもよるが、１０度〜８５度
が汎用である。

【００２６】ディレーチップの材料と被検査物の材料と
の組み合わせは、（横波Ｗ１のディレーチップ中での伝
搬速度Ｖ１）＜（縦波Ｗ２の被検査物中での伝搬速度Ｖ
２）となるように選択するのが好ましいが、横波用振動
子を用いたことによって、一般のディレーチップと一般
の有機材料からなる表層を有する被検査物であれば充分
にＶ１＜Ｖ２となり、被検査物の選択の幅が広がる。有
機材料からなる表層を有する被検査物としては、電力ケ
ーブルの他、パイプ、ホース、シート材、壁材・床材な
どの表面材、などが例示される。

【００２７】本発明の超音波プローブは、横波用振動子
とディレーチップとの構成を最小限の構成とするもので
あるが、これに対してモールドやハウジング、電気回路
など、付帯的なものは自由に加えてよい。

【００２８】本発明の超音波プローブを一対で用いるこ
とによって、超音波を大きな角度で斜角入射でき、また
それを受信し得る好ましい送受信装置を構成することが
できる。例えば、本発明の出願人は、先に「超音波の伝
搬速度の測定方法およびその装置」（特願平９−１１２
３３３号）を出願している（以下、先の出願）。先の出
願の発明は、垂直法と斜角法とで得られるＴ、ｔ、Ｌか
らなる式Ｌ／（ｔ²−Ｔ²）^1/2の値を、被検査物の表
層中における超音波の伝搬速度とするものである。垂直
法では、被検査物中に表層表面から垂直に内部直下方向
へ超音波を入射し、表層と次層との界面で反射させて発
信位置で受信し、発信から受信までの所要時間Ｔを計測
する。斜角法では、前記超音波を、表層表面の発信手段
から斜角入射し、表層と次層との界面で反射させて、発
信位置から距離Ｌだけ離れた表層表面上の受信手段にて
受信し、発信から受信までの所要時間ｔを得る。本発明
の送受信装置は、先の出願の発明における斜角法を実施
するための装置として、また伝搬速度の測定装置を構成
するための送受信装置として好ましいものである。

【００２９】また、本発明の超音波プローブを一対で用
いた送受信装置は、送信側では被検査物に入射した縦波
の屈折角が従来の超音波プローブの場合に比べて充分大
きく、また受信側でも、従来不可能であった大きな入射
角で到達した縦波をディレーチップ中に取り込むことが
できる。従って、表層と次層との界面での反射を利用し
た従来の斜角法とは異なり、送信用の超音波プローブか
ら受信用の超音波プローブへ、縦波を直線的に一度も反
射させず直接到達させる送受信方法、および送受信装置
の構成が可能となる。これを図２、図３に示して次に説
明する。

【００３０】図２は、断面円形の電力ケーブルを被検査
物とした場合を示す図である。この電力ケーブルの表層
はポリ塩化ビニルからなる。送信用の超音波プローブＡ
１と受信用の超音波プローブＡ２とは、電力ケーブルの
表面に長手方向に配置されている。同図の例では、送信
用の超音波プローブＡ１において、横波Ｗ１１がモード
変換されて電力ケーブルの表層に入射した縦波Ｗ２の屈
折角を９０度となるようにディレーチップの傾斜角度が
調整されている。これによって、縦波Ｗ２は、送信位置
から受信位置まで、被検査物の表面に沿って直線的に伝
搬することができる。受信位置に到達した縦波Ｗ２は、
受信用の超音波プローブＡ２のディレーチップと被検査
物との界面で一部が横波Ｗ１２にモード変換されてディ
レーチップ内に入射し、横波用振動子で信号に変換され
る。

【００３１】図２の例における被検査物の表面は、円柱
の曲面を呈するものであるが、他に平面や、円錐の曲面
を呈するものであってもよく、送信位置と受信位置とを
結ぶ直線を含むような面であればよい。

【００３２】図３は、図２と同じ断面円形の電力ケーブ
ルを被検査物とした図であるが、送信用の超音波プロー
ブＡ１と、受信用の超音波プローブＡ２とは、電力ケー
ブルの外周を巡る方向に配置されている。図中のｙ１、
ｙ２は、送信位置、受信位置における被検査物表面の法
線である。同図の例では、送信用の超音波プローブＡ１
において、横波Ｗ１１がモード変換されて電力ケーブル
の表層に入射した縦波Ｗ２の屈折角θ２１を６０〜８０
度程度の大きな角度となるようにディレーチップの傾斜
角度が調整されている。これによって、縦波Ｗ２は、送
信位置から受信位置まで、表層Ｂ１と次層Ｂ２との界面
に接することなく、直線的に伝搬し到達することができ
る。受信用の超音波プローブＡ２においても、大きな入
射角θ２２で被検査物中を伝搬してきた縦波Ｗ２を横波
Ｗ１２にモード変換し受信することができる。

【００３３】これら図２、図３に示す送受信の方法およ
び送受信装置を利用することによって、被検査物中の超
音波の伝搬速度を高精度にかつ容易に測定することが可
能となる。例えば、電力ケーブルを被検査物としたと
き、従来の超音波プローブでは、２つの超音波プローブ
間で超音波を直接伝搬させることは上記屈折角の問題か
ら不可能であったので、垂直法などによって表層中の超
音波の伝搬時間を測定し、カタログ等に記載の表層の厚
みと伝搬時間とから伝搬速度を算出していた。このよう
な従来の方法では、表層の厚み寸法の公差が大きいため
に、現物の寸法がカタログ設計値と大きく異なる場合が
あり、算出された伝搬速度も誤差の大きなものとなって
いた。

【００３４】しかし、図２、図３に示す送受信の方法お
よび送受信装置によれば、送信位置と受信位置との直線
距離（図３では弦の長さ）Ｌを高い精度で容易に直読で
き、伝搬時間Ｔを計測して、高い精度の伝搬速度Ｌ／Ｔ
が容易に得られる。即ち、本発明による送受信方法およ
び送受信装置は、被検査物中における超音波の伝搬速度
の測定方法、測定装置として用いることができる。ディ
レーチップ中の伝搬時間に関する誤差は必要に応じて補
正すればよい。

【００３５】本発明の送受信装置を、超音波の伝搬速度
の測定装置とするには、前記Ｔを計測する時間計測手
段、Ｌ／Ｔを算出する計算手段などを、自動または手動
の装置として任意に付与してよい。一例としては、横波
用振動子を振動させるための回路と、受信側の横波用振
動子からの信号を増幅する回路とがコンピュータによっ
て制御されるよう接続され、該コンピュータによってＴ
が計測され、Ｌ／Ｔが算出される構成が挙げられる。

【００３６】本発明の送受信方法および送受信装置を、
被検査物中における超音波の伝搬速度の測定方法、測定
装置として用いることによって、有機材料を被検査物と
してその劣化診断を行なうことができるようになる。有
機材料中を伝搬する超音波の伝搬速度は、該材料の劣化
（＝破断伸び率の変化）に伴って変化するという現象が
知られているので、求められた伝搬速度を破断伸び率に
対応させて、被検査物の劣化が推定されるのである。本
発明によって得られる伝搬速度は、Ｌ、Ｔ共に直接的な
計測値から算出されるものであり、精度が高い。従っ
て、これをもとにした材料の劣化診断も精度の高いもの
となる。

【００３７】劣化診断の被検査物としては、前記したよ
うに有機材料からなる表層を有する被検査物が挙げられ
る。なかでも電力ケーブルは、シースや絶縁層に、ポリ
塩化ビニル、ポリエチレン、エチレンプロピレンゴム等
が用いられたものが対象となる。特に、布設状態にある
電力ケーブルに対しては、被覆層の劣化診断を非破壊、
高精度で行なうことが求められるので、本発明は特に有
用なものとなる。

【００３８】

【実施例】本実施例では、電力ケーブルを被検査物と
し、図１で説明した本発明の超音波プローブを１対用い
て図２の装置を構成し、１対の超音波プローブ間での直
接的な送受信を行った。さらに、超音波の伝搬時間とプ
ローブ間の距離を実際に計測して被覆層中の超音波の伝
搬速度を算出した。

【００３９】電力ケーブルの表層は、軟質ポリ塩化ビニ
ルからなるシースである。ディレーチップの材料はアク
リル、横波用振動子が装着される面と電力ケーブル表面
とのなす角度（＝横波の入射角θ１）は５０度とした。
１対の超音波プローブは、電力ケーブルの長手中心軸と
平行に配置した。

【００４０】図２の装置において、周波数１ＭＨｚの横
波の超音波を送信用の超音波プローブＡ１から送信した
ところ、受信用の超音波プローブＡ２で受信したことを
確認した。また、この超音波の送受信中において、伝搬
経路中に、表層から幅０．５ｍｍ、深さ１ｍｍの切り込
みを入れることによって、送信が途絶えることを確認し
た。このことから、この送受信が、電力ケーブルの表層
表面に沿った超音波の直線的な到達によるものであっ
て、内部での反射によって到達したものでないことがわ
かった。

【００４１】〔伝搬速度の算出〕送信位置と受信位置と
の距離Ｌを計測し、Ｌ＝３ｍｍを得た。また、発信から
受信までの所要時間Ｔを計測し、Ｔ＝１．６１μｓを得
た。これらの計測結果Ｌ、Ｔ、から、シース中の超音波
の伝搬速度１８６０ｍ／ｓｅｃを得た。

【００４２】

【発明の効果】本発明によって、被検査物の材料がディ
レーチップの材料よりも超音波伝搬速度の遅い材料であ
っても、より大きな屈折角をもって被検査物中に斜角入
射させることができ、また、被検査物中を伝搬してくる
超音波が大きな入射角をもってディレーチップ面に到達
しても、ディレーチップ内に入射させることができ受信
できるようになった。また、モード変換された縦波の屈
折角を９０度まで大きくすることもでき、この縦波を被
検査物の表面に沿って受信位置へ直線的に伝搬させるこ
とができるようになり、被検査物の表面の２点間におい
て、直接的な送受信が可能となった。これによって、例
えば、電力ケーブルを被検査物とする場合には、カタロ
グ値を参照していた従来の方法に比べて、破壊的に調べ
た場合の値からのバラツキは小さくなり、超音波の伝搬
速度と破断伸び率との関係から得られる表層の劣化（＝
破断伸び率の変化）の診断の精度をより向上させること
が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波プローブの一例を模式的に示す
図である。

【図２】本発明の送受信装置の構成例を示す図である。

【図３】本発明の送受信装置の他の構成例を示す図であ
る。

【図４】従来の斜角入射用の超音波プローブの構造例お
よび使用例を示す図である。

【符号の説明】

Ａ超音波プローブＢ被検査物Ｗ１横波Ｗ２縦波１横波用振動子２ディレーチップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】横波の超音波を発する横波用振動子に、
この横波用振動子と被検査物との間に介在するようにデ
ィレーチップが取り付けられた構造を有し、前記横波の超音波をＷ１とし、ディレーチップ中にお
けるＷ１の伝搬速度をＶ１とし、ディレーチップと被
検査物と界面において、前記Ｗ１と互いにモード変換さ
れる関係にある被検査物中の縦波の超音波をＷ２とし、
該Ｗ２の被検査物中における伝搬速度をＶ２とすると
き、Ｖ１＜Ｖ２となるように、ディレーチップの材料が被検
査物の材料に対して選択されてなるものである超音波プ
ローブ。
【請求項２】被検査物の材料が電力ケーブルの被覆層
に用いられる有機材料であって、ディレーチップによっ
て形成される、横波用振動子の振動面と被検査物の表面
とのなす角度が、１０度〜８５度である請求項１記載の
超音波プローブ。
【請求項３】請求項１または２に記載の超音波プロー
ブを、被検査物の表面の送信位置、受信位置に配置され
る送信用、受信用の超音波プローブとして有し、送信用の超音波プローブは、横波用振動子からディレ
ーチップ中に横波の超音波を発し、この横波の超音波を
ディレーチップと被検査物との界面において縦波の超音
波にモード変換し、この縦波の超音波を受信用の超音波
プローブに直接向けて被検査物中に入射し得るものであ
り、受信用の超音波プローブは、前記送信用の超音波プロ
ーブから直線的に到達した前記縦波の超音波を、被検査
物とディレーチップとの界面において横波の超音波にモ
ード変換してディレーチップ中に入射させ、この横波の
超音波を横波用振動子にて受信し得るものである、超音
波の送受信装置。
【請求項４】被検査物の表面が、平面、または送信位
置と受信位置とを結ぶ直線を含む曲面であって、上記送
信用の超音波プローブから受信用の超音波プローブに直
線的に到達する縦波の超音波が、被検査物の表面に沿っ
て直線的に伝搬するものである請求項３記載の装置。
【請求項５】送信から受信までの所要時間Ｔを計測
する時間計測手段と、送信用、受信用の超音波プロー
ブ間の直線距離Ｌと前記Ｔとから被検査物中での超音波
の伝搬速度Ｌ／Ｔの値を算出する計算手段とが、さらに
設けられた請求項３記載の装置。
【請求項６】請求項１または２に記載の超音波プロー
ブを用い、横波用振動子がディレーチップ中に発した横
波の超音波を、ディレーチップと被検査物との界面にお
いて縦波の超音波にモード変換してこれを被検査物中に
入射させて送信することを特徴とする超音波の送信方
法。
【請求項７】請求項１または２に記載の超音波プロー
ブを用い、被検査物中を伝搬してくる縦波の超音波を、
被検査物とディレーチップとの界面において横波の超音
波にモード変換してこれをディレーチップ中に入射させ
て横波用振動子で受信することを特徴とする超音波の受
信方法。
【請求項８】請求項６記載の超音波の送信方法と、請
求項７記載の超音波の受信方法とを用いる超音波の送受
信方法であって、被検査物の表面が、平面、または送信
位置と受信位置とを結ぶ直線を含む曲面であり、送信用
の超音波プローブから受信用の超音波プローブまで被検
査物中を伝搬する縦波の超音波を、被検査物の表面に沿
って直線的に伝搬させることを特徴とする超音波の送受
信方法。