JPS6338157A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
- Publication number
- JPS6338157A JPS6338157A JP61183020A JP18302086A JPS6338157A JP S6338157 A JPS6338157 A JP S6338157A JP 61183020 A JP61183020 A JP 61183020A JP 18302086 A JP18302086 A JP 18302086A JP S6338157 A JPS6338157 A JP S6338157A
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- Japan
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- ultrasonic
- curved
- curvature
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔成業上の利用分野〕
この発明は既設配管に発生する欠陥を管材の軸方向に超
音波を送受信することにより超音波深傷試暎を行なう超
音波探触子に関するものである。
音波を送受信することにより超音波深傷試暎を行なう超
音波探触子に関するものである。
第４図は例えば超音波探傷法（昭和４９年日刊工業−１
ｉｒ聞社発行）に示された従来の超音波探触子を示す断
面図であシ、第４図（ａ）は斜角探触子の正面断面図、
第４図（ｂ）は斜角探触子の横断面図である。
ｉｒ聞社発行）に示された従来の超音波探触子を示す断
面図であシ、第４図（ａ）は斜角探触子の正面断面図、
第４図（ｂ）は斜角探触子の横断面図である。
図において、（１）は超音波の送受信を行なうための平
板形の振動子、（２）は上記振動子（１）の固定と。
板形の振動子、（２）は上記振動子（１）の固定と。
上記振動子（１１から発生する縦波超音波を横波超音波
にモード変換させるためのプラスチック製の楔。
にモード変換させるためのプラスチック製の楔。
（３）は不要な超音波を吸収する吸音材、（４）は探触
子ケース、（５）は管材等の試験体、（６）は超音波の
伝播効率を高めるための接触媒体、イは縦波超音波。
子ケース、（５）は管材等の試験体、（６）は超音波の
伝播効率を高めるための接触媒体、イは縦波超音波。
口は横波超音波である。
従来の超音波探触子は上記のように構成されており、振
動子（１１から発生した縦波超音波イは、楔（２）内を
伝播し、上記俣（２）と試験体（５）との境界面でスネ
ルの法則によシ横波超音波口に変換されて試験体（５）
の前方へ伝播し、上記試験体（５）中の欠陥又は不連続
部分で反射し、再び逆経路で振動子ｆｌ）に縦波超音波
イが受信される。
動子（１１から発生した縦波超音波イは、楔（２）内を
伝播し、上記俣（２）と試験体（５）との境界面でスネ
ルの法則によシ横波超音波口に変換されて試験体（５）
の前方へ伝播し、上記試験体（５）中の欠陥又は不連続
部分で反射し、再び逆経路で振動子ｆｌ）に縦波超音波
イが受信される。
この時に、従来の超音波探触子では探触子ケース（４）
の中に振動子（１１が１個具備されているだけであるた
め、試験体（５）の管周方向に対応する方向の超音波ビ
ーム幅が狭く、上記試験体（５）の管周方向全周にわた
って検査を行なう場合には、超音波探触子の走査回数が
極めて多くなり、検査時間の短縮を計れない状況にあっ
た。
の中に振動子（１１が１個具備されているだけであるた
め、試験体（５）の管周方向に対応する方向の超音波ビ
ーム幅が狭く、上記試験体（５）の管周方向全周にわた
って検査を行なう場合には、超音波探触子の走査回数が
極めて多くなり、検査時間の短縮を計れない状況にあっ
た。
上記のように振動子（１）が１個だけ具備されている超
音波探触子では試験体（５）の管周方向に対応する超音
波ビーム幅が狭いために、検査時間が多くなる問題点が
あった。
音波探触子では試験体（５）の管周方向に対応する超音
波ビーム幅が狭いために、検査時間が多くなる問題点が
あった。
また、上記問題点を解決させるために、試験体（５）の
管周方向に従来の超音波探触子を複数個配置させたとし
ても、従来の超音波探触子の振動子＋１１は平板形状で
あるために超音波ビーム幅が狭く。
管周方向に従来の超音波探触子を複数個配置させたとし
ても、従来の超音波探触子の振動子＋１１は平板形状で
あるために超音波ビーム幅が狭く。
お互いの超音波探触子間に超音波ビーム幅がオーバラッ
プしない領域が生じ、上記の場合においても検量時間の
短縮はあまり期待できないという問題点があった。
プしない領域が生じ、上記の場合においても検量時間の
短縮はあまり期待できないという問題点があった。
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
、複数個の振動子間の超音波ビーム幅を確実にオーバラ
ップさせ、１個の超音波探触子における超音波ビーム幅
が試験体の管周方向で１２０゜以上の領域ｆｃ確保でき
る超音波探触子を得ることを目的とする。
、複数個の振動子間の超音波ビーム幅を確実にオーバラ
ップさせ、１個の超音波探触子における超音波ビーム幅
が試験体の管周方向で１２０゜以上の領域ｆｃ確保でき
る超音波探触子を得ることを目的とする。
この発明による超音波探触子は、超音波が拡散するよう
な曲面振動子を試験体の管周方向に所定の角度で複数個
配置させたものである。
な曲面振動子を試験体の管周方向に所定の角度で複数個
配置させたものである。
この発明においては１曲面振動子から発生する超音波ビ
ームの拡がりが２隣接する曲面振動子から発生する超音
波ビームと完全にオーバラップするように憑動子の寸法
と曲率半径と、振動子の配置角度とを選択し、かつ、１
個の超音波探触子における総合した超音波ビーム幅が試
験体の管周方向で１２０°以上の領域を確保できる数の
曲面振動子を備えているために、検査時間を大幅に短縮
できることになる。
ームの拡がりが２隣接する曲面振動子から発生する超音
波ビームと完全にオーバラップするように憑動子の寸法
と曲率半径と、振動子の配置角度とを選択し、かつ、１
個の超音波探触子における総合した超音波ビーム幅が試
験体の管周方向で１２０°以上の領域を確保できる数の
曲面振動子を備えているために、検査時間を大幅に短縮
できることになる。
〔実施例」
第１図はこの発明の一実施例を示す超音波探触子の断面
図であｐ、第１図（ａ）は斜角探触子の正面Ｍ面図、第
１図（ｂ）は斜角探触子の横断面図である。
図であｐ、第１図（ａ）は斜角探触子の正面Ｍ面図、第
１図（ｂ）は斜角探触子の横断面図である。
図において、 （１ａ）〜（１ｄ）は超音波が拡散する
ような曲率を有する曲面振動子、（２）は上記曲面振動
子の曲率半径と同等の曲率半径を有するプラスチック製
の楔、（３）は不要な超音波を吸収する吸音材。
ような曲率を有する曲面振動子、（２）は上記曲面振動
子の曲率半径と同等の曲率半径を有するプラスチック製
の楔、（３）は不要な超音波を吸収する吸音材。
（４）は探触子ケース、（５）は管材等の試験体、（６
）は接触媒体、（７）は楔（２）と試験体（５）とのす
き間を保持させるシュー、イは縦波超音波１口は横波超
音波。
）は接触媒体、（７）は楔（２）と試験体（５）とのす
き間を保持させるシュー、イは縦波超音波１口は横波超
音波。
人は曲面振動子（１ａ）〜（１ｂ）のお互いの配置角度
である。
である。
第２図はこの発明による超音波探触子で形成される超音
波ビーム幅を示す図である。
波ビーム幅を示す図である。
図において、ハは曲面振動子（１ａ）で形成される超音
波ビーム幅、二は曲面振動子（１ｂ）で形成される超音
波ビーム幅、ホは曲面振動子（１Ｃ）で形成される超音
波ビーム幅、へは曲面振動子（１ｄ）で形成される超音
波ビーム幅、Ｈは超音波信号の振幅。
波ビーム幅、二は曲面振動子（１ｂ）で形成される超音
波ビーム幅、ホは曲面振動子（１Ｃ）で形成される超音
波ビーム幅、へは曲面振動子（１ｄ）で形成される超音
波ビーム幅、Ｈは超音波信号の振幅。
θは試験体（５）の管周方向角度である。
第３図は試験体の外径寸法に対して２曲面振動子の寸法
７曲率半径、配置角度の相関を示す図である。
７曲率半径、配置角度の相関を示す図である。
図において＝ （１ａ） 、 （１ｂ）は曲面ｆ５ｉ
動子、（２）は楔。
動子、（２）は楔。
（５）は試験体２人は曲面振動子（１ａ）の配置角度、
Ｌは曲面振動子（１ａ）の寸法、Ｉ！１は試験体（５）
表面における曲面振動子（１ａ）中心からの超音波のビ
ーム幅、１２は試験体（５）内表面における曲面振動子
（１ａ）中心からの超音波ビーム幅、 ＩＬは曲面振
動子（１ａ）の曲率半径、θ１は曲面振動子（１ａ）か
ら放射される超音波の角度、θ２は試験体（５）表面に
おけるビーム幅１１と法線ＱＯとのなす角度、θ５は試
験体（５）への超音波の入射角度、θ４は試験体（５）
中での超音波の屈折角度である。
Ｌは曲面振動子（１ａ）の寸法、Ｉ！１は試験体（５）
表面における曲面振動子（１ａ）中心からの超音波のビ
ーム幅、１２は試験体（５）内表面における曲面振動子
（１ａ）中心からの超音波ビーム幅、 ＩＬは曲面振
動子（１ａ）の曲率半径、θ１は曲面振動子（１ａ）か
ら放射される超音波の角度、θ２は試験体（５）表面に
おけるビーム幅１１と法線ＱＯとのなす角度、θ５は試
験体（５）への超音波の入射角度、θ４は試験体（５）
中での超音波の屈折角度である。
ここで２曲面振動子（１ａ）の寸法りは欠陥検出能の低
下を防止するために２０ｙ＋ｉ以下にすることが望まし
い。また、超音波探触子１ブロツクでの超音波のカバー
範囲は、超音波探触子と試験体（５）との層脱の容易性
から１８０°以下が望ましく、かっ３６０°を整数で割
シ切れる直がデータ処理上望ましく、多くは１２０°が
一つの目安となる。
下を防止するために２０ｙ＋ｉ以下にすることが望まし
い。また、超音波探触子１ブロツクでの超音波のカバー
範囲は、超音波探触子と試験体（５）との層脱の容易性
から１８０°以下が望ましく、かっ３６０°を整数で割
シ切れる直がデータ処理上望ましく、多くは１２０°が
一つの目安となる。
さらに１曲面撮動子（１ａ）の曲率半径孔は楔（２）内
を超音波が伝播する距離の最小値と最大値の差が楔（２
）内の波長で１／４〜１Ａ程度になるようにすることに
よシ超音波が急激に拡散し、欠陥検出能を低下させるの
を防止できる。
を超音波が伝播する距離の最小値と最大値の差が楔（２
）内の波長で１／４〜１Ａ程度になるようにすることに
よシ超音波が急激に拡散し、欠陥検出能を低下させるの
を防止できる。
上記前提条件のもとで１曲面振動子（１ａ）の寸法り２
曲面振動子（１ａ）の曲率半径孔２曲面振動子（１ａ）
の配置角要人は以下の関係によ）求めることができる。
曲面振動子（１ａ）の曲率半径孔２曲面振動子（１ａ）
の配置角要人は以下の関係によ）求めることができる。
ｗ ＝ ｔ／■θ８ ・・・・・・・・・
・・・・・・（１１／１ ”ｄｎθ１×（Ｒ＋Δｌ）
・・・・・・・・・・・・・・・（２）−ｊ
／ｊ ・・・・・・・・・・・・・・
・（３）θｒ噛（１） θ５＝ｏ１＋ｏ２ ・・・・・・・・・
・・・・・・（４）！！２ ＃ １１ ＋ ｔｏ （θ
４−０２）×Ｗ ・・・・・・・・・・・・・・・（６
）−１１！２ 人＝ ２ Ｘ ＊ （−） ・・・・・・・・・
・・・・・・（７）Ｄ／２−ｔ ｎ≧ヱ ・・・・・・・・・・・・・・・
（８）人 但し、仮定条件として λ Ｌ２ λ −＜Ｒ２−（−）＜− ・・・・・・・・・・・・
・・・（９）なお（１）〜（９）式において ｔ：試験体の厚さ Δｌ！：楔の長さ ｖｌ：楔の縦波音速 ｖ２：試験体の横波音速 ｎ：曲面振動子の数 ψ：探触子１ブロック当た）のカバー範囲θ１１：試験
体中の横波屈折角 り２試験体の外径寸法 Ｗ：試験体中の０．５スキップ距離 λ：楔中の波長 を表わす。
・・・・・・（１１／１ ”ｄｎθ１×（Ｒ＋Δｌ）
・・・・・・・・・・・・・・・（２）−ｊ
／ｊ ・・・・・・・・・・・・・・
・（３）θｒ噛（１） θ５＝ｏ１＋ｏ２ ・・・・・・・・・
・・・・・・（４）！！２ ＃ １１ ＋ ｔｏ （θ
４−０２）×Ｗ ・・・・・・・・・・・・・・・（６
）−１１！２ 人＝ ２ Ｘ ＊ （−） ・・・・・・・・・
・・・・・・（７）Ｄ／２−ｔ ｎ≧ヱ ・・・・・・・・・・・・・・・
（８）人 但し、仮定条件として λ Ｌ２ λ −＜Ｒ２−（−）＜− ・・・・・・・・・・・・
・・・（９）なお（１）〜（９）式において ｔ：試験体の厚さ Δｌ！：楔の長さ ｖｌ：楔の縦波音速 ｖ２：試験体の横波音速 ｎ：曲面振動子の数 ψ：探触子１ブロック当た）のカバー範囲θ１１：試験
体中の横波屈折角 り２試験体の外径寸法 Ｗ：試験体中の０．５スキップ距離 λ：楔中の波長 を表わす。
この一実施例では試験体（５）の外径６０．５朋の時に
曲面振動子（１ａ）〜（１ｄ）の寸法りを１８ｍ舅とし
、上記曲面振動子（１ａ）〜（１ｄ）の曲率半径孔を１
５０窯とし、配置角要人を３０″に選択することにより
、４個の曲面撮動子（１ａ）〜（１ｄ）で試験体（５）
の管周約１２０°にわたって超音波を送受信することを
可能とした。
曲面振動子（１ａ）〜（１ｄ）の寸法りを１８ｍ舅とし
、上記曲面振動子（１ａ）〜（１ｄ）の曲率半径孔を１
５０窯とし、配置角要人を３０″に選択することにより
、４個の曲面撮動子（１ａ）〜（１ｄ）で試験体（５）
の管周約１２０°にわたって超音波を送受信することを
可能とした。
すなわち、上記のように構成された超音波探触子におい
ては、超音波の送受を行なう曲面振動子（１ａ）〜（１
ｄ）から発生した縦波超音波イは楔（２）の中を拡散し
ながら伝播し、さらにスネルの法則によシ試験体（５）
の外径曲率に対応して管周方向に横波超音波口としてさ
らに拡散伝播することになる。
ては、超音波の送受を行なう曲面振動子（１ａ）〜（１
ｄ）から発生した縦波超音波イは楔（２）の中を拡散し
ながら伝播し、さらにスネルの法則によシ試験体（５）
の外径曲率に対応して管周方向に横波超音波口としてさ
らに拡散伝播することになる。
従って、試験体（５）の外径寸法に応じて２曲面振動子
（１ａ）〜（１ｄ）の寸法りと、上記曲面振動子（１ａ
）〜（１ｄ）の曲率半径孔と、上記曲面振動子（１ａ）
〜（１ｄ）の配置角要人を（７）〜（９）式により決定
することにより、よシ少ない曲面振動子（１ａ）〜（１
ｄ）の数で、試験体（５）の管周方向の広範囲にわたっ
て超音波を送受信することが可能となる。また、当然な
がら。
（１ａ）〜（１ｄ）の寸法りと、上記曲面振動子（１ａ
）〜（１ｄ）の曲率半径孔と、上記曲面振動子（１ａ）
〜（１ｄ）の配置角要人を（７）〜（９）式により決定
することにより、よシ少ない曲面振動子（１ａ）〜（１
ｄ）の数で、試験体（５）の管周方向の広範囲にわたっ
て超音波を送受信することが可能となる。また、当然な
がら。
お互いの曲面振動子（１ａ）〜（１ｄ）間の超音波ビー
ム幅ヒ→〜に）は−３ｄＢ以内の振幅で完全にオーバラ
ップさせることも容易に可能となる。
ム幅ヒ→〜に）は−３ｄＢ以内の振幅で完全にオーバラ
ップさせることも容易に可能となる。
また、プラスチック製の楔（２）の曲面振動子（１ａ）
〜（１ｄ）が当接される面には、上記曲面振動子（１ａ
）〜（１ｄ）の曲率半径と同等の曲率半径を有し、かつ
。
〜（１ｄ）が当接される面には、上記曲面振動子（１ａ
）〜（１ｄ）の曲率半径と同等の曲率半径を有し、かつ
。
試験体（５）と対向する面は、上記試験体（５）の外径
に対して所定のすき間を加えた量だけの曲率半径を有し
ている。つまり、試験体（５）の外径公差、真円度等を
考慮した場合に、楔（２）と試験体（５）との接触面積
が大きくなるために、上記楔（２）と試験体（５）の外
表面との間にはシュー（７）を用いることによシ所定の
すき間を設け、上記すき間に接触媒体を供給することに
よシ音響結合不良を防止するようにしである。
に対して所定のすき間を加えた量だけの曲率半径を有し
ている。つまり、試験体（５）の外径公差、真円度等を
考慮した場合に、楔（２）と試験体（５）との接触面積
が大きくなるために、上記楔（２）と試験体（５）の外
表面との間にはシュー（７）を用いることによシ所定の
すき間を設け、上記すき間に接触媒体を供給することに
よシ音響結合不良を防止するようにしである。
この発明は以上説明したように、超音波拡散形の曲面振
動子を、試験体の管周方向に対応する楔止に所定の角度
で複数個配置することによシ、試験体の管周方向におけ
る検査範囲を広くできるので、検査時間を大幅に短縮で
きる効果がある。
動子を、試験体の管周方向に対応する楔止に所定の角度
で複数個配置することによシ、試験体の管周方向におけ
る検査範囲を広くできるので、検査時間を大幅に短縮で
きる効果がある。
第１図はこの発明による超音波探触子の断面図で、第１
図（ａ）は正面断面図、第１図（ｂ）は横断面図。 Ｍ２図はこの発明による超音波探触子の超音波ビーム幅
を示す図、第３図は曲面振動子の寸法２曲率半径、配置
角度の相関を示す図、第４図は従来の超音波探触子の断
面図で、第４図（−）は正面断面図、第４図＜ｂ）は横
断面図である。 図において、（１）は平板の振動子、 （１ａ）〜（１
ｄ）は曲面振動子、（２）は侯、（３）は吸音材、（４
）は探触子ケース、（５）は試験体、イは縦波超音波２
口は横波超音波、（ハ）〜に）は超音波ビーム１−２人
は曲面振動子の配置角度である。 なお、各図中同一符号は同一、または相当部分を示す。
図（ａ）は正面断面図、第１図（ｂ）は横断面図。 Ｍ２図はこの発明による超音波探触子の超音波ビーム幅
を示す図、第３図は曲面振動子の寸法２曲率半径、配置
角度の相関を示す図、第４図は従来の超音波探触子の断
面図で、第４図（−）は正面断面図、第４図＜ｂ）は横
断面図である。 図において、（１）は平板の振動子、 （１ａ）〜（１
ｄ）は曲面振動子、（２）は侯、（３）は吸音材、（４
）は探触子ケース、（５）は試験体、イは縦波超音波２
口は横波超音波、（ハ）〜に）は超音波ビーム１−２人
は曲面振動子の配置角度である。 なお、各図中同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- 管材の軸方向に超音波を送受信する斜角探触子において
、上記管材の管周方向に、所定の配置角度で複数個配置
した超音波拡散形の曲面振動子と、上記曲面振動子と管
材との間には、上記曲面振動子が当接する面には上記曲
面振動子の曲率半径と同等の曲率半径を有し、かつ管材
外表面に対向する面には、上記管材外径の曲率に相当す
る曲率を有したプラスチック製の楔とを具備したことを
特徴とする超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61183020A JPS6338157A (ja) | 1986-08-04 | 1986-08-04 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61183020A JPS6338157A (ja) | 1986-08-04 | 1986-08-04 | 超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6338157A true JPS6338157A (ja) | 1988-02-18 |
| JPH0521502B2 JPH0521502B2 (ja) | 1993-03-24 |
Family
ID=16128335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61183020A Granted JPS6338157A (ja) | 1986-08-04 | 1986-08-04 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6338157A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0257973A (ja) * | 1988-08-23 | 1990-02-27 | Kawasaki Steel Corp | 管用斜角探傷ヘツド及びそれを用いた管用斜角探傷装置 |
| JP2013124891A (ja) * | 2011-12-14 | 2013-06-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷検査装置 |
| JP2021501320A (ja) * | 2017-10-27 | 2021-01-14 | ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー | 改良型腐食減肉検出器具および方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6815360B2 (ja) * | 2018-10-03 | 2021-01-20 | 三菱パワー株式会社 | 超音波検査装置および超音波検査方法 |
-
1986
- 1986-08-04 JP JP61183020A patent/JPS6338157A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0257973A (ja) * | 1988-08-23 | 1990-02-27 | Kawasaki Steel Corp | 管用斜角探傷ヘツド及びそれを用いた管用斜角探傷装置 |
| JP2013124891A (ja) * | 2011-12-14 | 2013-06-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷検査装置 |
| JP2021501320A (ja) * | 2017-10-27 | 2021-01-14 | ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー | 改良型腐食減肉検出器具および方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0521502B2 (ja) | 1993-03-24 |
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