JPS589066A - 超音波発生検出装置 - Google Patents

超音波発生検出装置

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JPS589066A
JPS589066A JP56107868A JP10786881A JPS589066A JP S589066 A JPS589066 A JP S589066A JP 56107868 A JP56107868 A JP 56107868A JP 10786881 A JP10786881 A JP 10786881A JP S589066 A JPS589066 A JP S589066A
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coil
transformer
voltage
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magnetic field
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JP56107868A
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JPS6326349B2 (ja
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Akiro Sanemori
実森 彰郎
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24Probes
    • G01N29/2412Probes using the magnetostrictive properties of the material to be examined, e.g. electromagnetic acoustic transducers [EMAT]

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

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】 この発明は、超音波を電磁的に発生、検出する超音波発
生検出装置に関する。
従来、金属材料などに、検査などの目的で超音波を退入
し、かつ検出する場合には、圧電振動子などを振動させ
、水、油などの接触媒質を介して材料に接触させること
により、青畳的結合を図る必要があり友、このため高温
材料5表面の粗い材料などに適用するのが困難であった
。したがって。
材料に非接触で超音波を退入しまた検出することのでき
る装置が望まれていた。
このような装置は、すでに公知てあル、詳細は特開昭5
2−92781号公報に記載されている。
これによる装置を第1図に示す。この第1図においてl
は導電性表面を有する材料h2はこの近傍に磁界を発生
させるための電磁石の鉄心であシ、この鉄心2Ktj励
磁コ身ル3が巻装されている。
励磁コイル3は電流源4から給電されるようになってい
る。また、鉄心2の下端には励起用コイル5および検出
用コイル6が配設されておル、励起用コイル5は材料1
に渦電流を発生させるためのものであシ、検出用コイル
6はこの渦電流を検出するためのものである。
7は高周波/4ルス電源であシ、高圧直流電源8゜充電
用抵抗9.コンデンサ10.放電管11とにより構成さ
れ、この高周波ノ母ルス電源7の出力は励起用コイル5
に送出するようになっている。
また、検出コイル6の出力信号は増幅器12で増幅され
た後、オシロスコーグ13で表示されるようになってい
る。第1図では、励起用コイル5と検出用コイル6は実
体的に描いているが、第2囚はその接続関係を示したも
のであシ、高周波ノ4ルス電源7の出力端が励起用コイ
ル5の両端に接続され、これと検出コイル6とが電磁結
合されている。
次に、従来の超音波発生検出装置の動作について説明す
る。電流源4によシ励磁コイル3に電流を流すと電磁石
用の鉄心2により導電性表面を有する材料1の表面近傍
に磁界を生じる。
一方、励起用コイル5と放電管11と=ンデンサlOは
直列に接続されている。コンデンサ10は充電用抵抗9
を通して高圧直流電源8により充電される。;ンデンサ
lOの端子間電圧がある電圧以上に充電されると放電管
ll内で放電が起プ。
励起用コイル5と放電管11とコンデンサlOによ)直
列共振回路が構成され、励起用コイル5には高周波/母
ルス電流が流れる。
このΔロス電流によ多、材料10表面に渦電流が流れる
。この渦電流は、鉄心2によシ生じた磁界との相互作用
によ)、超音波を発生する0発生した超音波は、材料l
の底面で反射され、再び表面近くに達し、前記磁界との
相互作用によ〕渦電流を発生する。この渦電流鉱検出コ
イル6によ多検出された後に、増幅器12によ)増幅さ
れ、オシロスコーグ13に表示されるi 従来の超音波発生検出装置は、励起用コイル5と検出コ
イル6とを並設しであるために、励起用;イル5に流す
高周波ノ母ルス電流によって、検出コイル6に直接、電
圧が誘起され、感度を上けるために、高周波パルス電流
を大きくすると検出コイル6に誘起される電圧が極めて
大きくな多、増幅器口の入力部を破壊する。あるいは、
それを防止するための保譲回路が必要である。また。
検出コイル(6)および増幅器a2tでのケーブルに耐
高電圧のものが要求されるなどの欠点があった。
て−る。
これによる実施例を@2A図に示す。この2人図で、(
5)は励起用コイル、@、−は励起用コイル(5;t−
はさむように設けられた検出コイルAおよヒ検出コイル
Bで、これらのコイルは被検査材料11)に対向して置
かれる。このように、2個の平板状検出コイル旬、−を
被検査材料山の表面に対して、平行に9間隔をおいて重
ね、かつ。
この2個の検出コイル旬、鎧のそれぞれに誘起される電
流の方向が逆向きになるように接続配置して9両検出コ
イル6υ、−の検出出力の和をとるようにしであるので
、励起用コイル(5)によって、検出コイルに誘起され
る電圧は、出力端、子から見るとキャンセルさせること
ができる。
このために#i、励起用コイル(5)による鍔環が各検
出コイル旬、−各々に等しく生じなければならなi、こ
れは、各検出コイルaυ、−の形状。
寸法が等しければ、励起用コイル(5)から各検出コイ
ルg、 aまでの距離がそれぞれ等しくすることにより
達成できる。しかし、この場合、励起用コイル(5)と
検出コイル−、−との間隔が狭ければ、検出コイル−が
検出コイル1ilK近づき。
検出しようとしてiる超音波信号に対しても差動的に動
作し、検出効率が低下してしまう、また、励起用コイル
(5)と検出コイル旬、 I3との間隔を広くすれば、
励起用コイル(5)は被検査材料11+の表面から離れ
、超音波発生の効率が低下する。このように、検出コイ
ルを2側設は差動接続することは、励起信号による鍔環
をキャンセルすることには有効であるが、トランスデユ
ーサの効率を下げてしまうとiう欠点がある。電磁超音
波は効率が極めて悪^ので9以上のように効率を下げる
ように構成されたものti、実用上、大きな欠点がある
この発明扛、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、1次at−励起用コイルと直列に、および2次
at検出コイルと直列に接続した変成器を設けることに
より、励起用コイルに流れる高周波パルス電流によって
、検出コイルに高電圧が誘起されるのを防止できる超音
波発生検出装置1f:m供することを目的とする。
以下、この発明の超音波発生検出装置の一実施例を図に
つiて説明する。8g3図はその一実施例における励起
用コイル(57と検出用コイル(6)およびその近傍の
みを取り出して示す回路−であり、第2図と同一部分に
は同一符号が付されてiる。第3図では、第1図におけ
る鉄心12)。
励磁コイル(3)、電流源(4)Kよる磁界発生装置の
部分の融水は省略されて−るが、この部分は第1図と同
様に#I成されて−る。
この第3図において、変成器14がこの発明によって新
たに付加された部分であ〕、変成器14は1次巻!11
5と2次巻11116に一有してお’ib 1次巻11
15と励起用コイル5が直列に接続されている。1次巻
1i15と励起用コイル5とによる直列回路の両端は高
周波パルス電源7の出力端に接続されている。
同様にして、2次巻線16と検出コイル6が直列に接続
されており、その両端は増幅!12の入力端に接続され
ている。その他の部分は#I2図と同様に構成されてい
る。
なお、変成器14は励起用コイル5.検出コイル6、材
料lの表面からは光分離れていて、それらと電磁的結合
はないようになされている。
次に1以上のように構成されたこの発明の超音波発生検
出装置の動作について説明する0発明の超音波発生検出
装置の動作について、第4図(a)ないし514図(d
)に示す波形図を参照して説明する・この第4図(a)
〜第4図(d)はそれぞれ第3図におけるea−edの
波形図であり、横軸に時間、縦軸に電圧をとって示して
いる。検出コイル6と変成器1402次巻916との直
列回路の端子間電圧cdは(eb+ec)であるが、2
次巻1i16の両端の電圧上 と検出コイル6゜の両端
の電圧ebとの位相が逆になるように、変成器14の結
合を励起用コイル5と検出コイル6との結合と逆にして
おけば、上記直列回路の両端の電圧edを電圧ebよシ
小さくすることができる。
さらに、電圧・Cの絶対値が電圧・bの絶対値と等しく
なるように変成器14の結合強度を調節すれば、電圧・
dは0になる・ 次に、材料lo表面へ到来した超音波Fi、磁界発生装
置によプ、別途に発生させた磁界との作用で渦電流を発
生し、この渦電流は、検出コイル6によル検出される。
検出コイル6で検出された信号は、変成器14の2次巻
線16を通して増幅器12へ入力される。このとき変成
器14の1次側社、コンデンサ10.放電管11.1次
巻4115゜励起用コイル5が直列に接続されているが
放電管11によって切られている。したがって、検生コ
イル6と2大巻@16と増幅器120回路は、変成器1
4の1次個の状態には全く影響を受けない。
さて、第3図において、励起用コイル5と変成器14の
1次巻線〕5と放電管11とコンデンサ10とは直列に
接続されていて、コンデンサ端子間電圧がある電圧以上
になると、放電管ll内で放電が起こシ、直列共振回路
が構成され、励起用コイル5と変成器1401次巻線に
は高周波/ぐルス電流が流れる。このときの励起用コイ
ル6の端子間の電圧・aの波形は、第4(i!0(a)
のようになっている。
励起用コイル5は導電性表面をもった材料1の表面の近
くに設けられているので、従来の超音波発生検出装置に
おける励起用コイル5と全く同じ働きをし、材料1に渦
、電流を発生させ別途発生されている磁界との相互作用
で超音波を発生する。
このとき、検出コイル6が励起用コイル5の近くに設け
られているために、検出コイル6に電圧ebが誘起され
る。一方、変成器14の1次巻線15はそれと密に結合
した2次巻線16に電圧e(を誘起させる。
以上、励起時、検出時に分けて説明したが、各部の電圧
を横軸に時間にして図示すると、第4図のようになって
いるのは一既述の通ルであり、この第4崗から明らかな
ように、検出コイル6と変成器14の2次巻!116の
端子間には、励起時、高圧が誘起されることなく、超音
波を検出した信号だけが出力として表われる。
ところで、励起時に検出=イル6に誘起される電圧el
)は、印加電圧eah励起用コイル5と検出コイル6と
の幾何学的配置が一定であっても、材料1の物理的特性
などKよって異なるので、変成器14の1次巻@15と
2次巻線16との結合係数を調部できるようにしておけ
ば、いろいろな材料に対して適用させることができる。
なお、上記実施例で鉱、超音波の発生は、高周波パルス
電流による渦電流と、別途発生させた磁界との相互作用
による場合を示したが、高周波/母ルスllE流による
渦電流とそれ自身による磁界との作用による場合でもよ
い。
また、変成器14は、第3図では、励起用コイル5と検
出コイル6との近くに設は良場合を示しているが、高圧
パルス電波7中増幅18120近くに設けてもよいφさ
らに放電管11tj、耐電圧。
耐電流が満足できる仕様のスイッチング素子てあれば放
電管に限らない。
以上のように、この発明の超音波発生検出装置によれば
、変成器の1次巻線を励起用コイルと直列にして高周波
!4ルス電源の′出力を供給させると七もに、この変成
器の2次巻線と検出コイルとを直列にして、励起特に、
検出フィル側に高電圧が誘起されるのを抑えるようにし
たので、受信器が破壊されるのを防止することができ、
保膜装置を必要とせず、また、検出コイルから受信器ま
でのケーブル弱電信号用り、−プルが使用でき、安価で
信頼性が高くなると太う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第19畝従来の電磁機械式の超音波発生検出装置の構成
を示ナプpツク図、第2図は従来の超音波発生検出装置
の励起用コイルと検出コイルと音波発生検出装置の一実
施例における磁界発生を除く部分の回路図、第4図(a
)ないし第4図(d)は第3図の各部の電圧波形を示す
図である。   ′l・−材料、2・・・鉄心、3−・
・励磁コイル、4−・・電流源、S−・・励起用コイル
、6・−・検出コイルh7・・・高周波Δルス電源、1
2・・・増幅器、14・・・変成fF。 15・・・1次巻線、16−・・2次巻線。 なお2図中、同一符号は同−又は相当部分を示す・ 代理人   葛  野  信  −

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 il+導電性表面を有する材料の近傍に設けられる磁界
    発生装置、高周波−fルス電源からの/ぐルス電流によ
    ル渦電流を発生する励起用コイル、上記材料中の超音波
    と上記磁界発生装置により発生された磁界との相互作用
    によシ生起する渦電流を検出する検出コイル、1次巻I
    ilを上記励起用コイルと直列に接続されて、その直列
    回路の両端に上記i4ルス電源の出力が供給されかつ&
     2次巻線を上記検出コイルと直列に接続された変成器
    、この変成器の2次巻線と上記検出コイルとの直列回路
    の両端の誘起電圧を増幅および表示する手段を備えてな
    る超音波発生検出装置。 (2)変成器の1次巻線と2次巻線の結合係数を調節で
    きるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記教の超音波発生検出装置。
JP56107868A 1981-07-10 1981-07-10 超音波発生検出装置 Granted JPS589066A (ja)

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JPS6326349B2 JPS6326349B2 (ja) 1988-05-30

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