JPS631965A - フエ−ズドアレ−探触子 - 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１ 本発明は超音波探傷試験に使用される超音波探傷器の欠
陥検知手段である）丁−ズドアレー探触子に関するもの
である。

［従来の技術］ 一般に材料の非破壊検査法の一つとして超音波探傷試験
があることは知られている。この超音波探傷試験は超音
波の良好な指向性を利用し、その伝播経路に欠陥等があ
るど、そこで散乱反ｑ・Ｊされやすくなるので、この性
質に着目して物体内部に存ｔ−Ｅ　する欠陥の右無なら
びにＫｔ置を検出Ｍるようにしたものである。

従来、この超音波探傷試験に使用さ壜′λる珀？″Ｊ５
；＊探傷器のフェーズドアレー探触子ａは第８１図及び
゛第９図に示す如く構成されていた。図示づるＪ、うに
、平板状の振動子１〕の相対向する面ｃ、ｒｌの一方の
而Ｃには上記振動子すよりもヤ〉ヤ）小さな甲板状の共
通電極ｅが設けられている。また、他ブノの而ｄには小
さく区分された複数個のブロック電極ｆ・・・が縦横に
配設されている。ト記甲板状の共通電極ｅ及び複数個の
ブロック電極ｔ・・・には各々配線９が成されていた。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、従来のフェーズド）７レー探触子にあっては
以下のごとき問題点があった。

例えば上記複数個のブロック電極ｆ・・・を縦横に各々
　１００列とするど１００Ｘ　　１００−１０，０００
個のブロツクＮ極ｆ・・・に対する１０，０００本の配
線９ど、上記バ通電極ｅに対する１本の配線ｇとの１０
，００１本の配線Ｑが必要となり、配線０が複雑になっ
ていた。

特に、振動子すの中央に位置されたブロック電極ｆに配
線０するにあたって、該配線９をフェーズドアレー探触
子ａの外部へ取り出すのに複雑な機構が必要となるとい
う問題があった。このため、通常はブロック電極ｆを一
列のみ配列した線状のものが多く用いられてきた。

また超音波探傷試験において、従来の探傷方法の探触子
の走査は一般に手走査にて成されており、検査員が欠陥
を検出すると、探触了位冒、ビーム路程、エコー高さを
読み取り、記録し、後にこれの作図等を行なっていた。

そのため、熟練した検査員が必要であるという問題があ
った。また、機械的に探触子を操作する場合も、探触Ｔ
＠被検査物に安定に接触させるため、ゆっくりと【ノた
走査が必要であった。

上述のごとき問題点に鑑みて本発明は簡単な構造で、そ
の製作が容易にでき、Ｄつ超音波探傷試験の高速化及び
探藺結宋の画像化が容易に達成できるフェーズドアレー
探触子を提供づろことを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 従来のフェーズドアレー探触子における問題点を解決す
るために本発明は振動子の相対向する面の一方の而に複
数個の線状電極を所定の間隔を隔てて並列に設けると共
に、他方の面に上記−方の而に設けられた複数個の線状
電極と交叉づ−る方向に複数個の線状電極を所定の間隔
を隔てて並列に設け、これら両面に設けられた複数個の
線状電極の一端部に各々通電手段を接続しｋものである
。

［作　用］ 以上の如く構成されることにより、フェーズドアレー探
触子の構造が簡単に成り、上記両面に設けられた複数個
の線状電極の一※１：；部に接続された各々の通電手段
にて任意に両面の線状電極を選ＩＲしてこれを電気的に
走査することにより、超音波探傷試験の高速化及び精密
化が達成されるものである。

［実施例］ 以下に本発明のフェーズドアレー探触子の第１の実施例
を添付図面に従って詳述する。

第１図及び第２図に示す如く、フェーズドアレー探触子
１の振動子２は平板状の直方体にて形成されている。こ
の振動子２は例えばレラミックス等にて形成されている
。この振動子２の相対向する而３．４の一方の而３には
複数個の線状電極５が設けられている。これら線状電極
５は一方向に所定の間隔［を隔てて並列に設けられてい
る。そして、これら並列に設けられた線状電極５の同じ
側の一端部には各々通電手段６が接続されている。

これら通電手段６は例えばリード線７又は端子（図示せ
ず）等にて形成されている。まに１上記振動子２の相対
向する而３，４の他方の而４にはト記−方の百３に一方
向に並列に設けられた複数個の線状電極５と交叉する方
向に複数個の線状電極５が所定の間隔Ｍを隔てて並列に
にＱけられている。本実施例にあっては−Ｆ記−方の百
３に並列に設けられた複数個の線状電極５ど上記他方の
而４に並列に設けられた複数個の線状電極５どは上記振
動子２を間に挟持して平行な工事面上で直交する方向に
設けられている。そして、ト記他方の面４に並列に設け
られた線状の電極５の同じ側の一端部には各々通電手段
６が接続されている。これら通電手段６は上述したよう
に例えばリード線７又は端子にて形成されている。

次に以上の如く構成された第１の実施例のフェーズドア
レー探触子１の作用を走査方法に基づいて述べる。

超音波探傷を行なう場合、超音波を発信する振動子２の
寸法は超音波ビームの指向性を考慮して決定される。こ
れは振動子２の寸法が小さ過ぎる場合には超音波ビーム
の広がりが大きくなり、探傷感度が悪くなるからである
。従って、振動子２の寸法をある程度大きくする必要が
あり、通常は５Ｍｔｌｚで１０ｍｍ角、２Ｍ　Ｈｚ　１
２０ｍｍ角の寸法ヲ要する。−方、走査間隔は精密な超
音波探傷を行なうためには小さくする必要がある。

このような条イ１の下に第３図において、例えば−方の
百３の線状電極５の６）、■、（す、（旬、　＠の１ｊ
−ド線７を並列に結び、Ｄつ他方の而１の線状電極５の
■、■、■、■、■の１片−じ線７を並列ｔこ結ぶ。そ
して、これらに電圧８を加Ａると、図中、Ｉ、ＩＩ、Ｉ
ＩＩＩＶで囲まれた振φ＋１了２の領域から超音波ビー
ｌ＼が光信されることになる。

また、例えば上記他方の而４の線）べ電ＫＡ５の並列結
線をそのままにしておき、上記−方の面３の線状電極５
の並列結線をΦ）、■、■）、（豆）、（ｌゆに切り換
えると、超音波ビームの発信領域は線状電極５に与えら
れた所定の間隔ｌ−たけ移動することになる。このよう
にして所定の間隔１−の整数倍の任意の間隔ｎｘＬで図
中左右方向に超音波ｔ”−１＼を電気的に走査すること
ができる。

同様に、例えば−Ｌ紀−方の面３の線状？ｈ極５の並列
結線をぞのままにしておき、上記他方の百４の線状電極
５の並列結線を■、■、■、■、■に切り換えると、超
音波ビームの発信領域は線状型ｌ！ｉ５に与えれた所定
の間隔へ４だ（Ｊ移動づることになる。従って、所定の
間隔Ｍの整数（ｆ＼の（ｆ息の間隔ｎ　Ｘ　Ｍ−（”図
中−１下方向にｐＢ　、７’、６　ｉ１＋／（’、’−
ムを電気的に走査することができる。すなりｌ′□ｌ、
重直探（方法におい−（縦横（こｆＦ意σ）間隔１．　
ｘ　ｌ−、ｎ　ｘ　Ｍ−でパ電気的に超音波ビームを走
査Ｊることがで゛さる。このよう【こ、フＹ−ズト）ル
ー−探触了１を千走合に」、らず電気的に走査すること
により超音波探傷試験の高速化及び精密化が達成され、
ひいてし１探１ａ　ｉ、’ｉ果を画像化（ることができ
る。

次に本発明のフェース゛ドアレー探触了１を斜角探傷法
に適用する場合の走査方法を）ホベる。個々の振動イー
「レメン１〜を発信させるタイミングをずらすことによ
って任意の角麿に超音波じ−ムを発信させる斜角探傷法
が可能であることは周知の如くである。また集束ビーム
を光信することも可能である。

第３図にＪ３いて、例えば上記−方の而３の線状電極５
間で発信ターイミング９を調整すれば第４図に示す如く
図中左右方向へ傾いた超音波ビーム１０或いは東京ビー
ムを発信Ｊることがτ・きる。

これは、隣合った線状電極５の超音波ビームがＴ渉し合
うため、タイミングをずら−４ことにより、発信方向を
変えることができるものである。尚、発信領域の移動は
上記垂直探傷法の場合と同様に縦横に任意の間隔ｎ　Ｘ
Ｌ、ｎ　ＸＭで電気的に超音波ビームを走査Ｊることが
できる。

ところで、本発明のフェーズドアレー探触了１は構造が
筒中であるので、以下のようにし一τ容易に製作するこ
とができる。第１図及び第２図に示したように振動子２
の相対向づる而３，４の両面に複数個の線状電極５を設
けるわ（Ｊであるが、まず、線状電極５となる部分」ス
外の範囲をマスキングしておき、爾後、線状電極５どな
る部分に良好４「伝導性を有する銀塗料を塗布する。ぞ
して、マスキングを除去した後上記銀塗料を焼き付１）
ることで振動子２上に所定の線状電極５を設（ｊること
ができる。

また、第５図（△）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す如く、振動
子２の相対向する而３，４の両面に各々甲板状に一つの
電極１１を取り付けた後に、所定の線状電極５の形状と
なるように振動子２表面に一〇− カッター等で切溝１２を形成し、線状電極５うとなる部
分以外の電極１１を除去するＪどて゛、振動子２の相対
向する而３，４の両面に各々複数個の線状型Ｉｆ！５を
品々けることができる。尚、−方の而３に並列に設（）
られた複数個の線状電極（５ど、他方の而１に一１ｆ！
列に設けらねた複数ａηの線状型（・セ５どは［記振動
了２を挟持（〕て甲行む二Ｈ１７面にてｎいに直交する
ように設りられる。更に、こ１１ら両ｍ１゜３．７１に
設けられた複数個の線状１ｔ１与ｉ５の−（Ｉ：：ｊ部
には第１図及び第２図に示した如く、通電ｆ　（ＱＯが
接続される。この通電１段６（−１例えばり−１・゛粍
；７又は端子にて形成さねでいる１１本実施例にあ−）
ては両面３，４の線状電極５を名’、？　　４００列と
（）でも、　１００＋１００＝　　２００本のり＝Ｆ粍
ｊ７て・足り、しかも、その接続箇所が各々の’６　＃
ｊ：電極１ｈの一端部であるので従来１こ比べてフェー
スドアレー探触了１の配線が非常に簡略化される。また
更に、」−）ボの如く作成された線状電極付振動子の一
乃の而に保護板を、他方の面に振動子２の振動を調整づ
るためのパッキング口を取り付１１、上記リード線７又
は端子を外部に取り出すことにより本実施例のフェーズ
ドアレー探触子１が完成されることになる。この保護板
及びバッキング材ｌ＼の接合は従来同様にエポキシ系の
接着剤にて成されることになる。

また、次に、第６図及び第７図に本発明のフェーズドア
レー探触子の第２の実施例を述べる。図示するように、
ブロック状に形成された振動子２の相対向する面３．４
の両面には同様にブロック状に形成されたブロック電極
１３が各々一つずつ設けられている。第７図に示す如く
、−方の百３に設けられたブロック電極１３の一部分に
は切り欠き部１４が形成されており、この切り欠き部１
４には他方の而４のブロック電極１３の延出部１５が導
かれている。このように形成されたブロック探触子１６
の上記−方の百３を上側として変形可能な材質にて形成
された保護板１７上に上記ブロック探触子１６を縦横に
複数個配設する。そして、第６図に示す如く、上記−方
の而３に設けられたブロック電極１３は一方向（図中横
方向）にリード線７により直列結線して線状電極５とな
るように形成されている。また上記他方の而４のブロッ
ク電極′１３の延出部１５を上記直夕１１結線された線
状電極５に対して直交する方向（図中縦方向）に同様に
直列結線して直交づる方向の線状電極５として形成され
でいる。

以上の如く構成された第２の実施例におｌ−１６フエー
ズドアレー探触子１は第１の実施例と同様の作用効果を
有するものであるが、特に、探傷表面に多少の凹凸があ
る場合でもフェーズドアレー探触子１が探傷表面に沿っ
て変形し良好な接触状態が得られるものである。これは
通常振動子２がセラミックス等にて形成されているため
変形せず、探傷表面との接触状態が悪いという欠点を解
消するものである。

［発明の効果１ 以上型するに本発明によれば、次のごとき優れた効果を
発揮する。

中　７エーズドアレー探触子の構造が簡単であるので、
その製作が容易にできる。

（２１１項の如くフェー探触子レー探触了の構造が簡単
になったので、探触子がら取り出す配線の数が少な（な
り、ｎつ、少ない配線にて探触子の走査ができる。

（３）　　超音波探傷試験において、超音波ビームを機
械的な走査によらず、電気的に走査するようにしたので
、超音波探傷試験の高速化及び精密化が達成できる。

（４）３項の如く、電気的に走査するようにしたので、
同一構造のフェーズドアレー探触子を垂直探傷法と斜角
探傷法とに適用することができる。

（５）３項の如く、超音波探傷試験の精密化が達成でき
るので、探傷結果を画像化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるフェーズドアレ
ー探触子の一方の而を示す平面図、第２図は本発明の第
１の実施例におけるフェーズドアレー探触子の他方の面
を示す平面図、第３図は本発明のフェーズドアレー探触
子の走査方法を示す図、第４図は本発明のフェーズドア
レー探触子を斜角探傷法に適用した図、第５図は本発明
の第１の実施例におけるフェーズドアレー探触子の製作
方法を示す図（（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ
）は側面図）、第６図は本発明の７エーズドアレー探触
子の第２の実施例を示す斜視図、第７図は従来の７エー
ズドアレー探触子の一方の面を示す平面図、第８図は従
来の７エーズドアレー探触子の一方の面を示す平面図、
第９図は従来の７エーズドアレー探触子の他方の而を示
す平面図である。 図中、１はフェーズドアレー探触子、２は振動子、３は
一方の面、４は他方の面、５は線状電極、６は通電手段
、しは所定の間隔（−方の面）、Ｍは所定の間隔（他方
の面）である。 特許出願人　　石川島播磨重工業株式会社代理人弁理士
　　絹　　谷　　信　　雄−１４＝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 振動子の相対向する面の一方の面に複数個の線状電極を
   所定の間隔を隔てて並列に設けると共に、他方の面に上
   記一方の面に設けられた複数個の線状電極と交叉する方
   向に複数個の線状電極を所定の間隔を隔てて並列に設け
   、これら両面に設けられた複数個の線状電極の一端部に
   各々通電手段を接続したことを特徴とするフェーズドア
   レー探触子。