JPS58201059A

JPS58201059A - 超音波探触子

Info

Publication number: JPS58201059A
Application number: JP57084300A
Authority: JP
Inventors: Kuniharu Uchida; 内田　邦治; Satoshi Nagai; 敏長井; Ichiro Furumura; 古村　一朗
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-05-19
Filing date: 1982-05-19
Publication date: 1983-11-22

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】〔発明の技術分野〕本発明は電子走査型超音波探傷法に使用されるアレイ型
超音波探触子の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、電子走査型超音波探傷法において使用式れるアレ
イ型超音波探触子は、振動子の分割幅つまシ配列方向の
幅（以下、単に幅と称する）を極力狭くすると共に、振
動子の中心間の配置間隔を超音波波長のｂ若しくは同程
度に小さくすることにより、超音波送受信時に生じるグ
レーティングロブを抑制し、また振動子の数音増加する
ことにより、同じくサイドロブの発生を抑制するように
している。

そして、従来上記のような問題を解決するために振動子
間を１ｎ間隔以下の高精度に配置し、また適度の探触子
開口面積を確保するためにも、非常に数多くの振動子を
配列する必要がある。

したがって、探触子の製造技術もノウ・・つ的ガ要素が
強く、探触子製造の歩留りも十分良好ではない。また、
振動子の数に応じた多数の超音波送信器、および必要に
応じた数だけの超音波受信器全準備する必要があり、さ
らに各振動子からの電極の引出しを、振動子配列の側面
から行なっているためその構成が複雑である。

一方、上記のような従来の探触子構成のものでは振動子
間が近接しているため、隣接した振動子の送信時に高電
圧・臂ルス波の回り込み、若しくは送波時の振動子の励
振波が回り込むため、単一振動子に期待される音場指向
性が狭くなる。

このため、超音波ビーム全偏向させるべく各振動子への
送信ｉ４ルスの遅延を与える場合に超音波ビームが十分
偏向せず、さらに偏向した超音波ビームの音圧レベルが
低下するという難点がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記のような事情に鑑みて成されたもので、そ
の目的は（、）振動子の配置間隔を超音波波長に依らず任意の配
置間隔とすることができる（ｂ）高電圧パルス印加時に生じる振動子の不要振動を
防止することができる（ｅ）構成の簡素化を図ることができる超音波探触子を
提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成す乙ために本発明では、超音波送受信時
のグレーティングロブおよびサイドロブが、送信超音波
の波形が連続波に近い時に主に生じ、単発ノ４ルス波状
の送信超音波によればこれらの不都合な音響ノイズが生
じないことに着目し、（、）振動子幅全超音波波長の略１４とする（ｂ）各振
動子間に可撓性の吸音材を挿入する（ｃ）各振動子の電
極全振動子配列の側面と交叉する面から取出すことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。

第１図（、）は、本発明によるアレイ型超音波探触子の
構成例を示す図、同図（ｂ）は同図（ａ）における１個
の振動子の周辺構成全詳細に示す図である。

図において、プレイ型超音波探触子１は微少幅（超音波
波長の略−程度）のｎ個の超音波振動子２（１）〜２　
（ｎ）’を連続的に配列し、その音波送受波面にはコー
テイング材３を、またその裏面には振動子励振時および
音波受波時の残響音を抑制するためのバッキング材４を
夫々密着して構成する。また、上記各振動子２（１）〜
２（ｎ）の間には音波吸収効率のよい可撓性の吸音材５
を挿入し、振動子２（１）〜２（ｎ）と密着して構成す
る。

ここで、吸音材５としては吸音性の高いゴム材を使用す
る。一方、各振動子２（１）〜２（ｎ）の電極６は振動
子の一面が共通電極であり、他面が各振動子毎に付され
るが、本例では振動子の音波送受波面側を共通電極６ａ
とし、その裏面側全振動子毎の電極６ｂ（１）〜６ｂ（
ｎ、）とし、共通電極６ａは直接に信号線７ａによｐ、
また各電極６ｂ（１）〜６ｂ（ｎ）は振動子２（１）〜
２（ｎ）の間隔が広いことに基づき、バッキング羽４の
間に信号線７ｂ（Ｊ）〜７ｂ（ｎ）を通すことに振動子
の上面、つまシ振動子配列の側面と交叉する面から取出
している。

次に、かかる如く構成したアレイ型超音波探触子１の各
特徴について詳述する。

まず、第１の特徴とするところは既述したように、振動
子間隔全超音波波長に依らず任意の間隔で配置したこと
にある。従来の連続波状の超音波波形によれば、電子走
査法による超音波ビームの偏向による音場の指向性Ｅ（
のけ下式で表わされる。

ここで、λは超音波波長、ｎｉｌθ０は夫々第２図に示
すように振動子の数、振動子中心間の配置間隔、超音波
ビーム偏向角、Ｅ、は−振動子の音場指向性を示してい
る。

上式に従えば、超音波ビームを００度偏向させた場合に
、グレーティングロブの発生しないための振動子間隔ｄ
の条件は次式で与えられる。

λ しかしながら、第３図（＆）に示す連続波状の超音波波
形と異なう、同図（ｂ）に示すような単発パルス波状の
超音波波形によれは、振動子間隔ｄは上式の制限全受け
ない。これは、連続波状の波では同図（、）に示すよう
に、各々の振動子から発生する第２波以降の波が互いに
干渉してグレーティングロブを生じるのに対し、単発パ
ルス波状の波では第２波以降の波高値が非常に小さく干
渉効果が小さいためである。

一方、振動子の幅すは小さい程−振動子からの送波が広
が９超音波偏向性能は向上するが、超音波の送受信感度
を向上するためには、むしろ送受前面積は大きい方がよ
い。このため、振動子数を多くして振動子幅ｂ’に小さ
くすることが望ましいが、振動子の製造方法および超音
波送受信器の構成が複雑困難である。したがって、本例
では一振動子からの送波時に、送波方向に応じて振動子
の両端部近傍からの波ｓ　（ａ）　、　ｔｉ　（ｂ）が
、第４図の如く分離し、力いに干渉して送波の音圧低下
音生じないように次式により選定している。

すなわち、超音波ビーム偏゛向時に各振動子からの送波
全使用する最大の偏向角ψが与えられれば、最大し、の
距離ずれをもって一振動子の両端での位相干渉を生じる
が、この値に実質的には更に小さな距離ずれとなり実用
上十分な特性が得られる。なお、−振動子による受波時
にも上記送波時の効果と同様の効果が得られる。

次に、第２の特徴とするところは既述したように、各振
動子２（１）〜２（ｎ）間に可撓性の吸音材５を挿入し
て各振動子と密着したことにある。

一般に、振動子を高電圧パルスで励振すると、振動子は
各種振動モードが励起される。これにより、本来所望と
する振動子の振動モード、例えば厚み振動以外に、横振
動等を生じ超音波送波時の不要ノイズとして生じる。が
、本例ではこの不要振動を抑制するため、振動子２（１
）〜２（ｎ）の上下面つまりコーテイング材３およびバ
ッキング材４との接着を密にしているのに加えて、各振
動子２０）〜２（ｎ）間に吸音材５を挿入しているので
、振動子２（１）〜２（ｎ）の幅振動および隣シ合った
振動子間の電気的および音響的影響を除去することがで
きる。また、吸音材５は可撓性のものであるので、従来
困難とされている探触子曲面部への追従接触が可能とな
り、探傷への適用性が大幅に向上するものである。

次に、第３の特徴とするところは電極の取出し構成であ
る。つまり、従来は既述したように振動子の電極全振動
子配列の側面から取出していたのに対し、本例では該側
面と交叉する振動子２（１）〜２（ｎ）の上面からバッ
キング材４全通して電極信号線ｙｂ（１）〜７ｂ（ｎ）
を取出しているので、探触子の構成を簡素化することが
できる。

また、振動子２（１）〜２（ｎ）への電極６ａ、６ｂ取
付方法も容易であるため、探触子製造上の歩留りも大幅
に向上させることができるものである。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

（１）　　上記では、コーテイング材３は各振動子に共
通の１枚板としたが、各振動子間の配列方向への機械的
強度は吸音材５の挿入によシ大幅に向上するため、コー
ティング拐３若しくはバッキング材４全第５図に示す如
く各振動子毎に取付けることも可能である。この場合、
共通電極６ａは可撓性のある電気導体を使用すること、
若しくはわたり線で結合することによシ満足される。本
例によシ、探触子の曲面追従変形態は一層良好となシ曲
面形状の探傷も容易となる。

（２）上記では、電極信号線を振動子上面から取出して
いるが、必要に応じて振動子配列の側面から取出すこと
も可能である。

（３）上記では、振動子間の全てに吸音材５を挿入した
が、振動子間の一部または一部の振動子間に挿入しても
同様の効果が得られる。また、振動子間の挿入材として
は吸音性あるいは可撓性がなくとも不要振動が抑制でれ
る。

（４）上記では、振動子配置間隔を均一としたが、不均
一な場合の振動子配置関係に対しても本発明を適用する
ことができる。

（５）上記では、吸音材としてゴム材を用いたが、軟質
樹脂等地の材質の部材でも吸音性が高ければ使用するこ
とができる。また、ゴム状の吸音材は予め振動子の側面
を表面処理しておくことによシ、粘性のある状態で振動
子間に流し込み振動子と十分に密着させることが可能で
ある。これにより、各振動子の機械的強度を向上式せ得
ることにもなり実用性が極めて高いものが得らｎる。な
お、バッキング材についても吸音材の挿入時に一体化し
て形成することも可能であり、製造工程を短縮すること
もできる。

その他、本発明はその要旨を変更しない範囲で、種々に
変形して実施することができる。

〔発明の効果〕以上説明したように本発明によれば、振動子の配置間隔
全超音波波長に依らず任意の配置間隔とすることができ
、また高電圧パルス印加時に生じる振動子の不要振動を
抑制することができる構成の簡単な超音波探触子が提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）　（ｂ）は本発明の一実施例金示す構成図
、第２図は本発明の詳細な説明するための図、第３図（
、）　（ｂ）は超音波の形状を示す図、第４図は一振動
子から発生する超音波発生状況の模式図、第５図は本発
明の他の実施例を示す構成図である。１・・・アレイ型超音波探触子、２・・・超音波振動子
、３・・・コーテイング材、４・・・バッキング拐、５
・・・吸音材、６・・・電極、７・・・信号線、８・・
・超音波。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦館ｌＮ館２１１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数個の超音波振動子を連続的に配列すると共に
、該振動子の音波送受波面にコーテイング材を且つ該音
波送受波面と反対側の面にバッキング材全夫々密着して
成り電子走査型超音波探傷に使用されるアレイ型超音波
探触子において、前記各超音波振動子の配列方向の幅を
超音波波長の略−波長としたことを特徴とする超音波探
触子。
（２）複数個の超音波振動子を連続的に配列すると共に
、該振動子の音波送受波面にコーテイング材を且つ該音
波送受波面と反対側の面にバッキング材を夫々密着して
成り電子走査型超音波探傷に使用されるアレイ型超音波
探触子において、前記各超音波振動子の配列方向の幅を
超音波波長の略１４波長とし、且つ前記各超音波振動子
間に可撓性の吸音材全挿入したことを特徴とする超音波
探触子。
（３）複数個の超音波振動子を連続的に配列すると共に
、該振動子の音波送受波面にコーテイング材を且つ該音
波送受波面と反対側の面にバッキング材を夫々密着して
成り電子走査型超音波探傷に使用されるアレイ型超音波
探触子において、前記各超音波振動子の配列方向の幅全
超音波波長の略１７．波長とし、且つ前記各超音波振動
子間に可撓性の吸音材を挿入すると共に、各振動子の電
極を振動子配列の側面と交叉する面から取出すようにし
たことを特徴とする超音波探触子。