JP2007114075A - 超音波探傷装置の超音波探触子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検査対象102の凹曲面の曲率半径の2分の1から3分の2の曲率半径を持つ音響レンズ103を超音波発生又は/及び受信用素子105と検査対象102との間に介在させ、音響レンズ103から中間媒質(接触媒質)へ超音波が伝播する際の超音波の拡散方向への屈折で、検査対象102の凹曲面による超音波の集束効果を低減して、凹曲面から深部(凹面の曲率半径の数倍程度)にて超音波を集束させ、その深部に有る欠陥106からの超音波のエコーを逆伝播経路で受信する。
【選択図】図1
Description
0.3 倍程度になる。なお、検査対象304の縦波音速を5900m/秒、水の縦波音速を1500m/秒とした。
(1)超音波を発信する手段及び受信する手段として採用した超音波発生用及び受信用の素子と、音響レンズが検査対象となる凹曲面の曲率半径の2分の1から3分の2の範囲の曲率半径を有する凸型の音響レンズであること。
(2)超音波を発信する手段及び受信する手段として採用した超音波発生用及び受信用の素子として、少なくとも1方向に配列された複数個の振動子から構成される振動子列からなる、2個以上のアレイセンサを有すること。
(3)前記音響レンズの内部に、発信された超音波と受信したエコーとの音響の伝播領域を音響的に遮る遮蔽板を有すること。
(4)音響レンズとして、縦波音速が2400m/秒から2900m/秒である媒質を用いること。
(5)検査対象となる凹曲面の曲率半径に沿う曲率半径を有する凸型の音響レンズと、検査対象となる凹曲面の曲率半径の3倍より大きい曲率半径を有する凸型の形状の超音波発生用または/及び受信用の素子を備えること。
(6)(5)に記載の超音波探触子は、超音波発生用または/及び受信用の素子として、少なくとも1方向に配列された複数個の振動子から構成される振動子列からなる、アレイセンサを有することができる。
(7)(6)に記載の超音波探触子は、前記アレイセンサを構成する複数個の振動子に関して、その断面形状が台形であることを特徴とすることができる。
前記した(1)の要件を採用した超音波探触子によれば、超音波発生用素子から送信された超音波は、金属内部に伝播する前に、音響レンズの中を伝播する。音響レンズの媒質として、縦波音速は、通常水(1500m/秒)より速く、金属(5900m/秒)より遅く設定されているため材料を使用するものとする。例えば、(4)の要件に記載したように、音響レンズを伝播する縦波音速として、約2400m/秒から2900m/秒となるような媒質、例えば、アクリル,ポリスチレン,ポリイミド等といった合成樹脂製の音響レンズを用いることができる。
104を示したが、必ずしも曲面部に開口していないひびに対しても同様に適用することが可能である。
0.6×Rと近似的に評価することができる。ここで、検査対象表面の曲率半径Rと、最適な音響レンズの曲率半径の比を最適値因子と呼ぶことにする。
502が1次元または2次元的に配置されている。
「組合せ2」のアレイセンサの場合の説明図である。
(半径18mm)の場合において、アレイセンサ2105によって形成される音場を3パターン変化させた場合の検査対象(金属)中での焦点音場を解析した結果である。
2308があり、超音波探触子101,探触子押し付け機構2309,探触子走査機構
2310からなる検査ヘッド2303を把持することができる。
(探触子走査及び押し付け)等の動作は、オペレーションフロア2201上の検査装置コントローラ2207で制御し、制御信号は信号ケーブル2208を用いて伝送される。検査ヘッド2303に内蔵された超音波探触子101は、超音波探傷器2209で制御(及び収録)され、送受信信号は信号ケーブル2208を用いて相互に伝送される構成となっている。
1604)に対して、アレイセンサを形成する素子群1605を共通化させて、曲率の異なる音響レンズにアレイセンサを接触させて使用することで、多数の曲率半径に対応した超音波探触子とすることができる。
Claims (16)
- 超音波を送信する素子と、検査対象の凹曲面部へ前記超音波を伝播させる音響レンズと、前記検査対象からの前記超音波のエコーを前記音響レンズを経由して受信する素子とを備えた超音波探傷装置の超音波探触子において、
前記凹曲面部に対面する前記音響レンズの面が、前記凹曲面部の曲率半径よりも小さい曲率半径の凸曲面の形状を有し、
前記音響レンズの材質は、超音波の縦波音速が前記検査対象内の縦波音速よりも遅く且つ前記超音波探触子と前記検査対象との間の中間媒質内の超音波の縦波音速より早い材質によって構成されていることを特徴とした超音波探傷装置の超音波探触子。 - 請求項1において、前記凸曲面の形状は、前記凹曲面部の曲率半径の2分の1から3分の2の範囲の曲率半径を有する凸曲面の形状を備えることを特徴とする超音波探傷装置の超音波探触子。
- 請求項1又は請求項2において、前記超音波を送信する素子と前記エコーを受信する素子とがアレイセンサであることを特徴とする超音波探傷装置の超音波探触子。
- 請求項3において、前記アレイセンサは送信用と受信用とを備え、前記送受用各アレイセンサの素子の配列の方向が前記音響レンズの軸方向に向けられていることを特徴とする超音波探傷装置の超音波探触子。
- 請求項3において、前記アレイセンサは送信用と受信用とを備え、前記送受用各アレイセンサの素子の配列の方向が前記音響レンズの軸方向と直交する方向に向けられていることを特徴とする超音波探傷装置の超音波探触子。
- 請求項3又は請求項4又は請求項5において、前記送受用各アレイセンサの素子は、前記音響レンズの軸方向及び前記軸方向と直交する他の方向との両方向に配列されていることを特徴とする超音波探傷装置の超音波探触子。
- 請求項1から請求項6までのいずれか一項において、前記音響レンズの内部に、送信された前記超音波と受信された前記エコーとの伝播経路を隔てる配置で、音響の伝播を遮る遮蔽板を有することを特徴とする超音波探傷装置の超音波探触子。
- 超音波を送信する素子と、検査対象の凹曲面部へ前記超音波を伝播させる音響レンズと、前記検査対象からの前記超音波のエコーを前記音響レンズを経由して受信する素子とを備え、前記凹曲面部に対面する前記音響レンズの面が、凸曲面の形状を有した超音波探傷装置の超音波探触子において、
前記凸曲面の突出方向と同方向に突出する曲率を付けて前記超音波を送信する素子と前記エコーを受信する素子とが配置されている超音波探傷装置の超音波探触子。 - 請求項8において、前記音響レンズの凸曲面の曲率半径と前記検査対象の凹曲面部の曲率半径とが同じ曲率半径を有する超音波探傷装置の超音波探触子。
- 請求項8又は請求項9において、前記検査対象の凹曲面部の曲率半径の3倍より大きい曲率にて前記超音波を送信する素子が配置されている超音波探傷装置の超音波探触子。
- 請求項10において、前記超音波を送信する素子と前記エコーを受信する素子とがアレイセンサであることを特徴とする超音波探傷装置の超音波探触子。
- 請求項11において、前記アレイセンサの素子の配列の方向が前記音響レンズの軸方向に向けられていることを特徴とする超音波探傷装置の超音波探触子。
- 請求項11において、前記アレイセンサの素子の配列の方向が前記音響レンズの軸方向と直行する他の方向に向けられていることを特徴とする超音波探傷装置の超音波探触子。
- 請求項11において、前記アレイセンサの素子の配列の方向が前記音響レンズの軸方向と、前記軸方向と直交する他の方向との両方向に配列されていることを特徴とする超音波探傷装置の超音波探触子。
- 請求項11から請求項14までのいずれか一項において、前記素子の断面形状が、前記音響レンズの曲率半径の中心側で辺が短くその反対側の辺が長くされている台形であることを特徴とする超音波探傷装置の超音波探触子。
- 請求項15において、前記断面と直交する他の断面の形状も、前記音響レンズの曲率半径の中心側で辺が短くその反対側の辺が長くされている台形であることを特徴とする超音波探傷装置の超音波探触子。
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