JPS622155A - 電磁超音波トランスデユ−サの高周波数化方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、−殻構造材等の超音波探傷検査に使用される
電磁超音波トランスデユーサの高周波数化方法に関する
。

〔従来の技術〕

導体表面に表面波（超音波）を発生させる表面波用電磁
超音波トランスデユーサ（以下、ＥＭＡＴと略す）は、
第５図及び第６図に示すように磁石１、コア２およびコ
イル３から構成されている。

磁石１はコア２を挟んで磁化方向が互いに向合うように
配列され、コイル３は磁石１とコア２の部分に蛇行コイ
ル巻線が通るように配置されている。

このようなＥＭＡＴを第７図に示す如く導体４に接近し
て置き、コイル３に周波数ｆ（−Ｖ／Ｔ。

■は音速、Ｔは周期）の電流を流すと、磁石１により生
じる周期的な磁界Ｂとコイル３により導体表面に発生す
る周期的な渦電流Ｊとの相互作用により電磁力Ｆが発生
する。この電磁力Ｆは磁界Ｂの周期Ｔと同じ周期で方向
が変化するため、波長λ−Ｔの表面波（超音波）を発生
する。なお、周期磁界Ｂを作るために第８図に示すよう
な磁石１を用いる場合もある。

また、チューブに板波を発生させるＥＭＡＴとしては第
９図に示すものが特願昭５６−１４９７９２号において
知られている。この板波川ＨＭＡＴは円盤状の磁石１と
コア２を交互にかつ磁石１の極性が互いに向合うように
配列し、これら磁石１及びコア２上にコイル３を巻装し
てなるものである。そして、その原理は第１０図に示す
如くＥＭＡＴをチューブ５内に配置し、コイル３に所定
周波数の電流を流すと、磁石１及コア２により生じる周
期的な磁界Ｂとコイル３によりチューブ内壁に発生する
渦電流Ｊとの相互作用により電磁力Ｆが発生する。そし
て、この電磁力Ｆにより波長λ−Ｔの板波（超音波）を
発生する。なお、第９図の上半部はコイル３を取除いた
部分を示したものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように周期磁界Ｂと渦電流Ｊとの相互作用により超
音波を発生させる従来のＥＭＡＴにおいては、高周波数
化する（周波数の高い超音波を発生させる）場合、周期
Ｔを短くする必要がある。

しかしながら、周期Ｔを短くすると磁界の強さが低下し
たり、ＥＭＡＴのリフトオフの影響が大きくなったりし
て実用感度のものを得ることが困難であった。

本発明はかかる事情に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、磁界の周期が従来と同じで発生周波数を
２倍にすることができるＥＭＡＴの高周波数化方法を提
供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するために、磁石又は磁石と
コアの組合わせにより生じる周期的な磁界と、コイルに
より発生する渦電流との相互作用により超音波を発生さ
せる電磁超音波トランスデユーサにおいて、前記コイル
により発生する渦電流の周期を周期磁界と同周期で位相
を９０°だけずらし、上記周期の１／２波長となるよう
な超音波を発生させる周波数の電流を前記コイルに流す
ことを特徴とするものである。

〔作　　用〕

本発明による高周波数化方法においては、周期磁界およ
び渦電流の相互作用により生じる電磁力は、磁界の周期
の１／２周期で方向が変化するので波長λ−Ｔ／２の超
音波を発生させることができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第４図を参照して
説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すＥＭＡＴの正面図で、
第２図は第１図の■−■矢視図である。

このＥＭＡＴは磁石１０１、コア１０２およびコイル１
０３から構成され、磁石１０１はコア１０２を挟んで磁
化方向が互いに向合うように配列されている。またコイ
ル１０３は第２図に示すようにコア１２の部分に蛇行コ
イル巻線が通るように配置されている。

上記の如く構成されるＥＭＡＴはコイル１０３に高周波
電流を加えると、第３図に示す如く磁石１０１により発
生する周期Ｔの磁界Ｂとコイル１０３により導体１０４
表面に発生する渦電流Ｊとの相互作用により電磁力Ｆが
発生する。ここで、磁界Ｂおよび渦電流Ｊは第３図の実
線ａ及び破線すで示すような分布となり、渦電流Ｊは磁
界Ｂと同周期で位相が９０°だけずれていることがわか
る。そして、これらの磁界Ｂおよび渦電ＡＪは近似的に
下式で表されるので、 Ｂ　＝　Ｂ　ｏ　ｓｉｎ　　（２ｙｒ　−）　　　　−
（１）Ｊ−ＪＯｃｏｓ（２π−）　　　・・・（２）磁
界Ｂおよび渦電流Ｊの相互作用により発生する電磁力Ｆ
は下式で表される。

この電磁力Ｆは第３図の実線Ｃで示すような分布となり
、磁界及び渦電流の周期Ｔの１／２周期で方向が変化し
ていることがわかる。従って、コイル１０３に下式で表
される周波数ｆの電流を流すことにより、波長λ−Ｔ／
２の従来に比べ２倍の周波数の超音波を発生させること
ができる。

ｆ−Ｖ／　（Ｔ／２）　　・・・（４）こ、のようにコ
イルにより発生する渦電流の周期を周期磁界と同周期で
かつ位相を９０°だけずらすことにより、磁界の周期が
従来と同じで発生周波数を２倍にすることができる。な
お、本発明は第４図に示すようなＥＭＡＴを用いても同
様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明は、磁石又は磁石とコアの組合
わせにより生じる周期的な磁界と、コイルにより発生す
る渦電流との相互作用により超音波を発生させる電磁超
音波トランスデユーサにおいて、前記コイルにより発生
する渦電流の周期を周期磁界と同周期で位相を９０°だ
けずらし、上記周期の１／２波長となるような超音波を
発生させる周波数の電流を前記コイルに流すことを特徴
とするものである。従って、本発明によれば周期磁界と
渦電流の相互作用により生じる電磁力が磁界の周期の１
／２周期で方向が変化するので、従来のように高周波数
化する場合に磁界の周期を短くする必要がなく、リフト
オフ等に影響されずに高周波の超音波を発生できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示し、第１図
はＥＭＡＴの正面図、第２図は第１図の■−■矢視図、
第３図はＥＭＡＴの動作原理を示す説明図、第４図は本
発明の他の実施例を示すＥＭＡＴの正面図、第５図は従
来の表面波用ＥＭＡＴを示す正面図、第６図は第５図の
Ｖｌ−ＶＩ矢視図、第７図は従来の表面波用ＥＭＡＴの
動作原理を示す説明図、第８図は従来の表面波用ＥＭＡ
Ｔの他の例を示す正面図、第９図は従来の板波用ＥＭＡ
Ｔを示す正面図、第１０図は同じ〈従来の板波用ＥＭＡ
Ｔの動作原理を示す説明図である。 １０１・・・磁石、１０２・・・コア、１０３・・・コ
イル。 出願人復代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 Ｘρ 第２図 第３図 １（Ｊｌ 第４図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁石又は磁石とコアの組合わせにより生じる周期的な磁
   界と、コイルにより発生する渦電流との相互作用により
   超音波を発生させる電磁超音波トランスデューサにおい
   て、前記コイルにより発生する渦電流の周期を前記周期
   磁界と同周期でかつ位相を９０°だけずらし、上記周期
   の１／２波長となるような超音波を発生させる周波数の
   電流を前記コイルに流すことを特徴とする電磁超音波ト
   ランスデューサの高周波数化方法。