JPS625178A - 表面波電磁超音波トランスデユ−サ - 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〕 この発明は、表面波電磁超音波トランスデユーサ（以下
、ＥＭＡＴという）と対象物との間のギヤラグ変動があ
っても感度変化が小さく、安定した検査ができるように
した表面波電磁超音波トランスデユーサに関する。

〔従来の技術〕

従来１］１１ＡＴとしては、第８図、第９図に示すもの
が提案されている。第８図は側面図であシ、第９図は底
面図である。この第８図、第９図において、磁石１を磁
化方向を逆となるように並べその磁極面に蛇行コイル２
を取シ付けた構造のものである。８はＦｍＴ全体を示す
。磁石１０幅Ｗは発生する超音波の波長の棒に、また、
蛇行コイル２のピッチはその波長の１／４となっている
。

このＥＭＡＴ　８の動作を第９図に示す。金属の対象物
６０近くにＥＭＡＴを置き、蛇行コイル２に高周波電流
を流すと、対象物６０表面に渦電流４が紙面と直角方向
に発生する。

他方、磁石１からの磁界Ｂ３が対象物６に生じており、
この磁界Ｂ３の方向は磁石１０幅Ｗの２倍の周期で変化
している。

この磁界Ｂ３と渦電流の相互作用により、力Ｆ７が生じ
る。この力Ｆ７は第１０図のように、磁石１０幅Ｗの２
倍の周期で方向が変化しており、この力Ｆ７の方向が表
面波５の振動方向と一致しているため、表面波５を発生
する。検出は逆のメカニズムで行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この第８図〜第１０図に示す従来のＥＭＡＴ　＆と対象
物６とのギャッ７’ｄが生じると感度低下を生じる。こ
れは磁石１が対象物６から遠くなることにより磁界強度
が低下することと、コイルが遠くなることにより渦電流
密度が低くなることの他に、コイルの形が蛇行形である
ため、隣接するコイルに流れる電流方向が反対となりて
おシ、ギャッ７’ｄが生じると、対象物６の表面では蛇
行コイル２により生じる磁界が相殺され、渦電流の発生
が低くなるためで、ギャップに対する感度低下度がかな
り大きい欠点がある。

この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、ＥＭＡＴと対象物との間のギャップが変動して
も感度の低下を抑制でき、安定した検査ができる宍面波
電磁超音波トランスデーーサを提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明の表面波電磁超音波トランすデー一サは、超音
波の波長に等しい幅を有する単一の第１の磁石と、この
第１の磁石を中央にしてその両側に第１の磁石の幅の１
／２の幅を有し磁化方向が互いに反対となるように順次
配列された複数個の第２の磁石と、上記第１の磁石およ
び第２の磁石のそれぞれの磁極面の中央を巻線が通るよ
うに配置され方形状に形成された第１のコイルと、上記
第１の磁石および第２の磁石のそれぞれの境界付近を巻
線が通るように配置された第２のコイルと、上記第１お
よび第２のコイルの隣接する巻線に流れる電流方向が等
しくその振幅比が表面波の水平および垂直方向の振動の
振動比に等しくなるように高周波電流を供給する手段と
を設けたものである。

〔作　用〕

この発明は、第１および第２のコイルに流れる高周波電
流によシ発生する渦電流と磁界の相互作用により力が生
じ、この力により表面波が生じ、このとき第１および第
２のコイルに流れる電流により生じる磁界のうち、右半
分は一様となり、ＥＭＡＴと対象物との間のギャップが
生じたときの＠１および第２の高周波電流による相殺効
果が小さく、かつ第１お、′ｃび第２のコイルに流す高
周波電流の大きさを制御して対象物の表面に水平方向の
力と垂直方向の力をそれぞれ表面波の振幅と一致するよ
うにして表面波を発生する。

〔実施例〕

以下、この発明の表面波電磁超音波トランスデー−サの
実施例について図面に基づき説明する。第１図はその一
実施例の全体の構成を示すブロック図である。この第１
図において、１１は磁石群であり、後述するように一つ
の第１の磁石とそれに隣接して配列された複数個の第２
の磁石とよシ構成されている。

この磁石群１１に第１および第２のコイル１０ａ　、　
１０ｂが巻装されている。この磁石群１１と第１および
第２のコイル１０ａ、１０ｂとの配置関係については後
に詳述する・第１のコイル１０＊、第２のコイル１０ｂ
にそれぞれ励磁電流発生回路２０ａ、２０ｂから励磁電
流を供給するようになっている。この励磁電流発生回路
２０ｍ、２０ｂに繰り返しノ？ルス発生回路２１から一
定周期で同期信号２２ａ。

２２ｂがそれぞれ供給されるようになっている。

次に、この発明における磁石群１１および第１、第２の
コイル１０ａ、１０ｂの具体的構成について第２図およ
び第３図について説明する。

第２図は側面図でおり、第３図はその底面図でおる。

まず、第２図より明らかなように、磁石群１１は第１の
磁石１１１Ｌと複数個の第２の磁石１１ｂｌ。

１１ｂ２，１ｌｅｌ、１１ａ２から構成される装置第１
の磁石１１ｈは中央に配置され、この第１の磁石１１ａ
の左右両側にそれぞれ交互に磁化方向が反対となるよう
に、第２の磁石１１ｂｌ。

１１ｂ２．１ｌｃｌ、１１ａ２が順次配列されている。

第１の磁石１１＆の幅は超音波の波長に等しい２Ｗであ
り、第２の磁石１１ｂｌ、１１ｂ２゜１１ｃｌ、１１ｃ
２の幅はそれぞれ、その半分のＷである。これらの第１
の磁石１１ａ、第２の磁石１１ｂ１．１１ｂ２．１ｌｃ
ｌ、１１ｃ２にはそれぞれ第３図に示すように、第１の
コイル１０ａ。

第２のコイル１０ｂが巻装されている。

すなわち、この第３図より明らかなように、８１のコイ
ル１０ａ、第２のコイル１０ｂはともに方形の渦巻き状
に形成されている。このうち、第１のコイル１０ａの巻
装は第１の磁石１１ａ１第２の磁石１１ｂｌ、１１ｂ２
，１ｌｅｌ。

１１ｃ２の各磁極の極面の中央を通るように配置して巻
装されている。

また、第２のコイル１０ｂの巻線は、第１の磁石１１ａ
、第２の磁石１１ｂｌ、１１ｂ２，１ｌｃｌ。

１１Ｃ２の各境界近くを通るように配置して巻装されて
いる。かくして、ＥＭＡＴが構成されている。

この第３図において、端子Ａ、Ｂは第１のコイル１０ｈ
の端子であり、Ｃ，Ｄは第２のコイル１０ｂの端子であ
る。この第１のコイル１０ｈの端子Ａ、Ｂ間に第１図の
励磁電流発生回路２０ｈから高周波型Ｒ，が供給される
ようになっており、同様にして、第２のコイル１０ｂの
端子Ｃ，Ｄには励磁電流発生回路２０ｂから高周波電流
を供給するようになっている。

次に、以上のように構成されたこの発明の表面波電磁超
音波トランスデー−サの動作について説明する。

第４図に示すように、金属の対象物６とＥＭＡＴとの間
にギャッ７’ｄをもってこの両者を対向させた状態で、
第１図に示すように繰シ返しパルス発生回路２１よシ一
定周期で同期信号２２ａ。

２２ｂを発生する。この同期信号２２　ａ　、２２ｂは
それぞれ励磁電流発生回路２０ｈ　、２０ｂに供給され
る。

これにより、励磁電流発生回路２０　ａ　、２０ｂはそ
れぞれ第１のコイル１０ａ１第２のコイル１０ｂに第５
図（＆）、第５図ら）に示すような高周波電流を流す。

これにより、第４図に示すように、対象物６には第１の
コイル１０ｈの高周波電流によって紙面と直角方向に渦
電流４ａが生じ、第２のコイル１０ｂの高周波電流によ
って渦電流４ａが紙面と直角方向に生じる。

また、第１の磁石１１ａ１第２の磁石１１ｂ１ｍ１１ｂ
２，１ｌｃｌ、１１ｃ２によりそれぞれ第３図において
、破線の矢印方向に磁界が生じるとともに、その磁界と
上記渦電流４ｍ、４ｂとの相互作用により、実線の矢印
方向にカフｍ　、　７ｂが生じる。

このような渦電流４　ａ　＋　４　ｂおよびカフａ。

、７ｂを生じさせる高周波電流の振幅値は第６図（横軸
に表面波の電位分布をと夛、縦軸に振幅をとって示す）
に示す表面波の表面における振幅値に等しくなるように
している。

この点についてさらに詳述すると、この第１のコイル１
０ｈ、第２のコイル１０ｂに流れる高周波電流の向きは
第３図および第４図よシ明らかなように、第１のコイル
１０＊、、第２のコイル１０ｂの各巻線の隣接する巻線
に流れる電流方向が等しく、その振幅比が表面波の水平
および垂直方向の振動の振幅に等しくなるようにしてい
る。

これＫより、表面波５を効率よく発生できるとともに、
第１のコイル１０ａ１第２のコイル１０ｂの巻数が少な
くなり、したがって、そのインピーダンスが低くなり、
大電流を流し易くすることになる。

第７図はこの発明の第２の実施例を示すブロック図であ
る。この第７図では、第１図で示した二つの励磁電流発
生回路２０ａ、２０ｂを用いる代わりに、一つの励磁電
流発生回路２０を使用している。

これにともない、第１のコイル１０ａには、その励磁電
流発生回路２０の出力がそのまま供給されるようにして
いるが、第２のコイル１０ｂに対しては、トランス２３
を介して供給するようにしている。このトランス２３を
用いることにより、第１のコイル１０ａ１第２のコイル
１０ｂに異なる大きさの電流を流すようにしており、こ
れにより、上記実施例と同様の効果を奏するものである
。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の表面波電磁超音波トランスデ
ー−サによれば、高周波電流により発生する渦電流と磁
界の相互作用による力で表面波を生じ、磁界のうち半分
が一様となるようにギヤラグが生じたとき、第１．第２
のコイルの萬周波電流による相殺効果が小さく、かつ第
１、第２のコイルの高周波電流の大きさを制御して対象
物の表面に水平方向の力と手直方向の力をそれぞれ表面
波の振幅と一致するようにしたので、対象物とのギヤツ
ノ変動が生じても感度変化が小さく、安定した検査が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の表面波電磁超音波トランスデー−サ
の一実施例の全体の構成を示すブロック図、第２図は同
上表面波電磁超音波トランスデユーサにおける磁石群と
コイルの配置関係を示す側面図、第３図は同上表面波電
磁超音波トランスデユーサにおける磁石群とコイルの配
置関係を示す底面図、第４図は同上表面波電磁超音波ト
ランスデー−サの動作を説明するための図、第５図は同
上表面波電磁超音波トランスデユーサにおけるコイルに
供給する高周波電流を示す図、第６図は同上表面波電磁
超音波トランスデユーサにおける表面波の電位分布を示
す図、第７図はこの発明の表面波電磁超音波トランスデ
ー−サの他の実施例のブロック図、嬉８図は従来の表面
波電磁超音波トランスデー−サにおける磁石とコイルの
配置関係を示す図、第９図は従来の表面波電磁超音波ト
ランスデユーサにおける磁石とコイルの配置関係を示す
底面図、第１０図は従来の表面波電磁超音波トランスデ
ー−サの動作を説明するための図である。 ６・・・対象物、ｌＯｈ・・・第１のコイル、１０ｂ・
・・第２のコイル、１ノ・・・磁石群、１１１・・・第
１の磁石、１ｌｂｌ、１１ｂ２，１ｌｃｌ、１１ｅ２・
・・第２の磁石、２０１Ｌ、２０ｂ・・・励磁電流発生
回路、２１・・・繰り返し／Ｊ？ルス発生回路、２３・
・・トランスＯ 出願人復代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１閃 第２ｖ！Ｊ ０ｂ 第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波の波長に等しい幅を有する単一の第１の磁石と、
   この第１の磁石を中央にしてその両側に第１の磁石の幅
   の１／２の幅を有し磁化方向が互いに反対となるように
   順次配列された複数個の第２の磁石と、上記第１の磁石
   および第２の磁石のそれぞれの磁極面の中央を巻線が通
   るように配置され方形状に形成された第１のコイルと、
   上記第１の磁石および第２の磁石のそれぞれの境界付近
   を巻線が通るように配置された第２のコイルと、上記第
   １および第２のコイルの隣接する巻線に流れる電流方向
   が等しくその振幅比が表面波の水平および垂直方向の振
   動の振幅比に等しくなるように高周波電流を供給する手
   段とを具備する表面波電磁超音波トランスデューサ。