JPH07248318A - 超音波探触子用ダンパー - Google Patents
超音波探触子用ダンパーInfo
- Publication number
- JPH07248318A JPH07248318A JP6679594A JP6679594A JPH07248318A JP H07248318 A JPH07248318 A JP H07248318A JP 6679594 A JP6679594 A JP 6679594A JP 6679594 A JP6679594 A JP 6679594A JP H07248318 A JPH07248318 A JP H07248318A
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- JP
- Japan
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- damper
- block
- vibrator
- blocks
- ultrasonic probe
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- Pending
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】特に低周波超音波探触子に適した、超音波探触
子用ダンパーを提供する。 【構成】タングステン等の粉末を混合した硬化性注型材
により形成されたブロックと、超音波の波長より充分に
薄いか、または厚さが超音波の半波長の整数倍に等しい
膜材、例えばシリコンゴムシートとを交互に積み重ねて
一体にしてダンパーを構成する。ダンパーの最上段と最
下段とはブロックになるようにする。そして最下段のブ
ロックの表面に振動子を接着剤により固定する。ブロッ
クとゴムシートとの境界においては超音波の反射はほと
んど生じず、かつゴムシートにおいて超音波は大きく減
衰するので、良好なダンピング特性を示す。
子用ダンパーを提供する。 【構成】タングステン等の粉末を混合した硬化性注型材
により形成されたブロックと、超音波の波長より充分に
薄いか、または厚さが超音波の半波長の整数倍に等しい
膜材、例えばシリコンゴムシートとを交互に積み重ねて
一体にしてダンパーを構成する。ダンパーの最上段と最
下段とはブロックになるようにする。そして最下段のブ
ロックの表面に振動子を接着剤により固定する。ブロッ
クとゴムシートとの境界においては超音波の反射はほと
んど生じず、かつゴムシートにおいて超音波は大きく減
衰するので、良好なダンピング特性を示す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波探傷装置に使用
される超音波探触子、特に低周波用超音波探触子のダン
パーに関する。
される超音波探触子、特に低周波用超音波探触子のダン
パーに関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波探触子（以下「探触子」という）
のダンパーは、振動子の自由振動を機械的に抑圧させ、
探触子の分解能を向上させる機能を有する。このため、
ダンパーは、音響インピーダンスが振動子の音響インピ
ーダンスと略等しいこと及び超音波の伝播損失が大きい
ことが要求される。この特性を満たすために、タングス
テン、アルミナ等の微小粉体を混合したエポキシ系注型
材を加圧硬化させたダンパーが振動子の背面に接着剤を
使用して固定されて用いられている。
のダンパーは、振動子の自由振動を機械的に抑圧させ、
探触子の分解能を向上させる機能を有する。このため、
ダンパーは、音響インピーダンスが振動子の音響インピ
ーダンスと略等しいこと及び超音波の伝播損失が大きい
ことが要求される。この特性を満たすために、タングス
テン、アルミナ等の微小粉体を混合したエポキシ系注型
材を加圧硬化させたダンパーが振動子の背面に接着剤を
使用して固定されて用いられている。
【０００３】図３及び図４は実開昭５５−１７４１５８
号において、開示されている探触子用ダンパーである。
図３において、２が振動子、３が超音波送受波面、２０
がダンパー、２１が反射面である。振動子２とダンパー
２０とは図示を省略した接着材により一体に固定されて
いる。
号において、開示されている探触子用ダンパーである。
図３において、２が振動子、３が超音波送受波面、２０
がダンパー、２１が反射面である。振動子２とダンパー
２０とは図示を省略した接着材により一体に固定されて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、探傷周波数が低下すると、ダンパーの
単位距離あたりの超音波伝播損失が小さくなるので、ダ
ンパーが効果を発揮しなくなる。振動子からダンパーに
入射した超音波パルスが反射面２１で反射して振動子に
伝播してくるまでに充分に減衰せず、振動子によりエコ
ーとして受信されるので、被検査材中に存在する欠陥に
よるエコーと識別できなくなるからである。
来例にあっては、探傷周波数が低下すると、ダンパーの
単位距離あたりの超音波伝播損失が小さくなるので、ダ
ンパーが効果を発揮しなくなる。振動子からダンパーに
入射した超音波パルスが反射面２１で反射して振動子に
伝播してくるまでに充分に減衰せず、振動子によりエコ
ーとして受信されるので、被検査材中に存在する欠陥に
よるエコーと識別できなくなるからである。
【０００５】上記の問題の解決策として、ダンパーの反
射面に凹凸をつけ、この面において超音波パルスの乱反
射を生じさせて、実効的に超音波の減衰を増大させる対
策が行われている。図４のダンパーはその一例であっ
て、２２がダンパー、２３が反射面につけられた凹凸で
ある。しかし、この解決策は、超音波の周波数が低くな
ると、凹凸２３による乱反射効果が小さくなり、凹凸２
３における反射波エネルギーのかなりの部分が振動子に
帰って来るという問題があった。さらに、この対策はダ
ンパーの加工時間を増大させる、または金型コストを増
大させる、すなわち製造コストを増大させるという問題
があった。
射面に凹凸をつけ、この面において超音波パルスの乱反
射を生じさせて、実効的に超音波の減衰を増大させる対
策が行われている。図４のダンパーはその一例であっ
て、２２がダンパー、２３が反射面につけられた凹凸で
ある。しかし、この解決策は、超音波の周波数が低くな
ると、凹凸２３による乱反射効果が小さくなり、凹凸２
３における反射波エネルギーのかなりの部分が振動子に
帰って来るという問題があった。さらに、この対策はダ
ンパーの加工時間を増大させる、または金型コストを増
大させる、すなわち製造コストを増大させるという問題
があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の問題点に着目してなされたもので、超音波探触子の
振動子の超音波送受波面と反対側の面に設けられる超音
波探触子用ダンパーを、硬化性注型材により形成される
複数のブロックと１または複数の薄膜材とを交互に積み
重ねて一体に構成することにより、上記の問題点を解決
することを目的とする。
来の問題点に着目してなされたもので、超音波探触子の
振動子の超音波送受波面と反対側の面に設けられる超音
波探触子用ダンパーを、硬化性注型材により形成される
複数のブロックと１または複数の薄膜材とを交互に積み
重ねて一体に構成することにより、上記の問題点を解決
することを目的とする。
【０００７】
【作用】前記ブロックと前記薄膜材との境界における反
射率の低減方法を示す。図２に媒質Ａに挟まれた媒質層
Ｂに超音波が垂直入射する場合を示す。同図において１
１ー１及び１１ー２が媒質Ａ、１２が媒質層Ｂであり、
１３が入射波の方向を示し、１４が反射波の方向を、１
５が透過波の方向を示す。媒質１１−１から１１−２へ
の超音波エネルギー透過率が１に等しくなるか、または
１に近づく条件を求める（例えば、山本美明著、日刊工
業新聞社刊（昭和５６年）「超音波基礎工学」の第６６
頁〜第６９頁、特に（８．１５）式を参照）。ただし、
媒質層Ｂは超音波の減衰が非常に大きいことを条件とし
てその材料が選択されるので、その音響インピーダンス
は媒質Ａの音響インピーダンスに近似的にも等しくない
とする。 （１）媒質層Ｂの厚さが媒質層Ｂ中における超音波の波
長に比して充分小さくなっていくと、透過率は１に近づ
く。 （２）媒質層Ｂの厚さが媒質層Ｂ中における超音波の半
波長の整数倍に等しくなると、透過率は１に等しくな
る。
射率の低減方法を示す。図２に媒質Ａに挟まれた媒質層
Ｂに超音波が垂直入射する場合を示す。同図において１
１ー１及び１１ー２が媒質Ａ、１２が媒質層Ｂであり、
１３が入射波の方向を示し、１４が反射波の方向を、１
５が透過波の方向を示す。媒質１１−１から１１−２へ
の超音波エネルギー透過率が１に等しくなるか、または
１に近づく条件を求める（例えば、山本美明著、日刊工
業新聞社刊（昭和５６年）「超音波基礎工学」の第６６
頁〜第６９頁、特に（８．１５）式を参照）。ただし、
媒質層Ｂは超音波の減衰が非常に大きいことを条件とし
てその材料が選択されるので、その音響インピーダンス
は媒質Ａの音響インピーダンスに近似的にも等しくない
とする。 （１）媒質層Ｂの厚さが媒質層Ｂ中における超音波の波
長に比して充分小さくなっていくと、透過率は１に近づ
く。 （２）媒質層Ｂの厚さが媒質層Ｂ中における超音波の半
波長の整数倍に等しくなると、透過率は１に等しくな
る。
【０００８】媒質層Ｂをゴムシートとすると、ゴム中の
音速はおよそ１０００m/secであるから、超音波の周波
数を１MHzとして、その波長はおよそ１mmである。これ
に比して充分に薄いゴムシートを薄膜材として用いれ
ば、または厚さがおよそ０．５mmもしくは１mm、・・・
であるゴムシートを膜材として用いれば、前記ブロック
と前記薄膜材または膜材（以下の記述においては、「薄
膜材または膜材」を「薄膜材」と記す）の境界面におけ
る超音波の透過率を１に近づけることができる。
音速はおよそ１０００m/secであるから、超音波の周波
数を１MHzとして、その波長はおよそ１mmである。これ
に比して充分に薄いゴムシートを薄膜材として用いれ
ば、または厚さがおよそ０．５mmもしくは１mm、・・・
であるゴムシートを膜材として用いれば、前記ブロック
と前記薄膜材または膜材（以下の記述においては、「薄
膜材または膜材」を「薄膜材」と記す）の境界面におけ
る超音波の透過率を１に近づけることができる。
【０００９】ゴムシートにおける超音波伝播損失はブロ
ックにおける超音波伝播損失より非常に大きいので、振
動子とダンパーとの音響インピーダンスの整合をとり、
かつダンパー内における超音波の反射を小さくしつつ、
ダンパーにおける超音波伝播損失を大幅に増大させるこ
とができる。ダンパーの構成は振動子の超音波送受波面
と反対の面にまずブロックを重ねその上にゴムシートと
ブロックとを交互に積み重ねてある。この構成により、
小形でありながら、ダンピング効果が大きいダンパーを
得ることができる。
ックにおける超音波伝播損失より非常に大きいので、振
動子とダンパーとの音響インピーダンスの整合をとり、
かつダンパー内における超音波の反射を小さくしつつ、
ダンパーにおける超音波伝播損失を大幅に増大させるこ
とができる。ダンパーの構成は振動子の超音波送受波面
と反対の面にまずブロックを重ねその上にゴムシートと
ブロックとを交互に積み重ねてある。この構成により、
小形でありながら、ダンピング効果が大きいダンパーを
得ることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。同図において１はダンパー、２は振動子、３は
振動子の超音波送受波面、４ー１、４ー２、４ー３及び
４ー４はブロック、５ー１、５ー２及び５ー３は薄膜
材、６はダンパーの超音波反射面である。ダンパー１の
水平断面形状は振動子２の水平断面形状とほぼ一致して
いる。振動子２とダンパー１とは図示を省略した接着材
により一体に固定される。
明する。同図において１はダンパー、２は振動子、３は
振動子の超音波送受波面、４ー１、４ー２、４ー３及び
４ー４はブロック、５ー１、５ー２及び５ー３は薄膜
材、６はダンパーの超音波反射面である。ダンパー１の
水平断面形状は振動子２の水平断面形状とほぼ一致して
いる。振動子２とダンパー１とは図示を省略した接着材
により一体に固定される。
【００１１】ブロック４ー１、４ー２、４ー３および４
ー４の材質は入手及び成形の容易さの観点からエポキシ
系、ポリウレタン系、ポリイミド系またはシリコン系硬
化性注型材が望ましい。さらに振動子とブロックとの音
響インピーダンス整合をとるためにこれらの注型材にタ
ングステン、酸化アルミニュウム（アルミナ）、酸化珪
素（シリカ）、４酸化３鉛、銀等の粉体を混合すること
が望ましい。この粉体の粒子径および硬化性注型材との
混合比は探触子の設計仕様、超音波の周波数、振動子の
音響インピーダンス等により実験的に決定される。各ブ
ロックの厚さは等しい必要はない。ブロックと薄膜材と
の境界面における超音波の反射率は完全にゼロではない
ので、振動子に最も近い前記境界面における超音波の反
射波が振動子に戻るまでに充分に減衰する程度の厚さが
必要である。
ー４の材質は入手及び成形の容易さの観点からエポキシ
系、ポリウレタン系、ポリイミド系またはシリコン系硬
化性注型材が望ましい。さらに振動子とブロックとの音
響インピーダンス整合をとるためにこれらの注型材にタ
ングステン、酸化アルミニュウム（アルミナ）、酸化珪
素（シリカ）、４酸化３鉛、銀等の粉体を混合すること
が望ましい。この粉体の粒子径および硬化性注型材との
混合比は探触子の設計仕様、超音波の周波数、振動子の
音響インピーダンス等により実験的に決定される。各ブ
ロックの厚さは等しい必要はない。ブロックと薄膜材と
の境界面における超音波の反射率は完全にゼロではない
ので、振動子に最も近い前記境界面における超音波の反
射波が振動子に戻るまでに充分に減衰する程度の厚さが
必要である。
【００１２】上記においては、薄膜材として、ゴムシー
トを例示したが、超音波の減衰が大きく、前記硬化性注
型材に接着可能であれば特にゴムシートに限定されな
い。しかし、前記硬化性注型材を熱硬化する場合には耐
熱性が必要なので、シリコンゴムシートが望ましい。シ
リコンゴムシートはその性質の長期間における安定性の
点からも前記薄膜材として望ましい。薄膜とする場合
は、その厚さは反射率を十分に小さくする程度に薄いこ
とが望ましいが、一方超音波の減衰を大きくするにはあ
る程度の厚さが必要である。両要因のバランスを取った
厚さを実験的に決定する必要がある。
トを例示したが、超音波の減衰が大きく、前記硬化性注
型材に接着可能であれば特にゴムシートに限定されな
い。しかし、前記硬化性注型材を熱硬化する場合には耐
熱性が必要なので、シリコンゴムシートが望ましい。シ
リコンゴムシートはその性質の長期間における安定性の
点からも前記薄膜材として望ましい。薄膜とする場合
は、その厚さは反射率を十分に小さくする程度に薄いこ
とが望ましいが、一方超音波の減衰を大きくするにはあ
る程度の厚さが必要である。両要因のバランスを取った
厚さを実験的に決定する必要がある。
【００１３】前記硬化性注型材のいずれかに、前記粉体
のいずれかと硬化材とを混合し充分に攪拌してブロック
原料を作り、それをプレスの型にブロック４ー１を成形
するに必要な量だけ注ぐ。その上に薄膜材５ー１をの
せ、さらに前記ブロック原料をブロック４ー２を形成す
るに必要な量だけ注ぐ。この作業を必要な層数が形成さ
れるまで繰り返す。それからプレスで加圧成形した後
に、硬化させてダンパーを完成させる。
のいずれかと硬化材とを混合し充分に攪拌してブロック
原料を作り、それをプレスの型にブロック４ー１を成形
するに必要な量だけ注ぐ。その上に薄膜材５ー１をの
せ、さらに前記ブロック原料をブロック４ー２を形成す
るに必要な量だけ注ぐ。この作業を必要な層数が形成さ
れるまで繰り返す。それからプレスで加圧成形した後
に、硬化させてダンパーを完成させる。
【００１４】完成されたダンパーは振動子と接着され、
図示しないケースに収納固定される。図１においてはブ
ロックの層数は４であるが、特に４であるべき理由はな
い。探触子の仕様とダンパーの材料の特性に応じて層数
が決定されるべきである。
図示しないケースに収納固定される。図１においてはブ
ロックの層数は４であるが、特に４であるべき理由はな
い。探触子の仕様とダンパーの材料の特性に応じて層数
が決定されるべきである。
【００１５】上記実施例において、１枚の振動子を使用
した垂直型探触子について説明したが、本発明の実施は
それにとどまらない。斜角型探触子あるいは送信用及び
受信用２枚の振動子を使用した分割型探触子、多数の振
動子を並べたアレイ型探触子にも実施可能である。
した垂直型探触子について説明したが、本発明の実施は
それにとどまらない。斜角型探触子あるいは送信用及び
受信用２枚の振動子を使用した分割型探触子、多数の振
動子を並べたアレイ型探触子にも実施可能である。
【００１６】
【発明の効果】低周波超音波探触子においても、その減
衰が大きい超音波探触子用ダンパーを提供できる。
衰が大きい超音波探触子用ダンパーを提供できる。
【図１】本発明の実施例である。
【図２】薄い中間層における超音波の伝播図である。
【図３】従来例を示す図である。
【図４】従来の改良例を示す図である。
【符号の説明】１ ダンパー ２ 振動子 ３ 超音波送受波面 ４ー１、４ー２、４ー３、４ー４ ブロック ５ー１、５ー２、５ー３ 薄膜材 ６ 反射面 １１ー１、１１ー２ 媒質Ａ １２ 媒質層Ｂ １３ 入射波の方向 １４ 反射波の方向 １５ 透過波の方向 ２０ ダンパー ２１ 反射面 ２２ ダンパー ２３ 反射面につけられた凹凸
Claims (3)
- 【請求項１】 超音波探触子の振動子の超音波送受波面
と反対側の面に設けられる超音波探触子用ダンパーにお
いて、硬化性注型材により形成される複数のブロックと
１または複数の薄膜材とを交互に積み重ねて一体に構成
したことを特徴とする超音波探触子用ダンパー - 【請求項２】 薄膜材の一部または全部を、その厚さが
その材料中の超音波の半波長の整数倍である膜材とした
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子用ダン
パー - 【請求項３】硬化性注型材に粉体を混合したことを特徴
とする請求項１または請求項２に記載の超音波探触子用
ダンパー
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6679594A JPH07248318A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 超音波探触子用ダンパー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6679594A JPH07248318A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 超音波探触子用ダンパー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07248318A true JPH07248318A (ja) | 1995-09-26 |
Family
ID=13326166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6679594A Pending JPH07248318A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 超音波探触子用ダンパー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07248318A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19601656A1 (de) * | 1996-01-18 | 1997-07-24 | Teves Gmbh Alfred | Bedämpfter Ultraschallwandler |
| JP2007158468A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Toshiba Corp | 超音波探触子および超音波画像装置 |
| JPWO2013183292A1 (ja) * | 2012-06-05 | 2016-01-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 超音波送受波器およびそれを備えた超音波流量計 |
-
1994
- 1994-03-10 JP JP6679594A patent/JPH07248318A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19601656A1 (de) * | 1996-01-18 | 1997-07-24 | Teves Gmbh Alfred | Bedämpfter Ultraschallwandler |
| DE19601656B4 (de) * | 1996-01-18 | 2009-07-16 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Bedämpfter Ultraschallwandler |
| JP2007158468A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Toshiba Corp | 超音波探触子および超音波画像装置 |
| JPWO2013183292A1 (ja) * | 2012-06-05 | 2016-01-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 超音波送受波器およびそれを備えた超音波流量計 |
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