(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の超音波探傷を行うための超音波を発振して受信する超音波送受信素子と、
前記超音波送受信素子と前記被検査体の間に介在して、高分子が架橋されて３次元網目構造をなして液体成分を吸収して膨潤した固体状の材料である高分子ゲル材料によって超音波の伝播路を形成するシュー材と、
前記超音波送受信素子と前記被検査体に当たる面とを結ぶ直線からそれた側面を囲んで前記シュー材を保持する保持部と、
を有する超波探触子であって、
前記シュー材が被検査体に当たる部分が、被検査体に当たる方向に向かって凸面を形成し、
前記超音波送受信素子を前記被検査体に当てて押し付けて前記保持部を前記被検査体に接触させたときに前記シュー材が前記側面に向かって広がる変形を許容する隙間空間が、前記シュー材と前記保持部との間に形成されている
ことを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
前記被検査体の超音波探傷となる部分の表面が凹面である場合に、前記シュー材が被検査体に当たる部分が、前記被検査体の超音波探傷の対象となる部分の表面の曲率半径よりも小さい曲率半径の凸面であること、を特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】
被検査体の超音波探傷を行うための超音波を発振してかつ受信する超音波送受信素子と、
前記超音波送受信素子と前記被検査体の間に介在して、高分子が架橋されて３次元網目構造をなして液体成分を吸収して膨潤した固体状の材料である高分子ゲル材料によって超音波の伝播路を形成するシュー材と、
前記超音波送受信素子と前記被検査体に当たる面とを結ぶ直線からそれた側面を囲んで前記シュー材を保持する保持部と、
を有する超波探触子において、
前記被検査体の超音波探傷の対象となる部分の表面が凸面であって、前記シュー材が被検査体に当たる部分が、前記被検査体の超音波探傷の対象となる部分の表面の曲率半径よりも大きい曲率半径の凹面であり、
前記超音波送受信素子を前記被検査体に当てて押し付けて前記保持部を前記被検査体に接触させたときに前記シュー材が前記側面に向かって広がる変形を許容する隙間空間が、前記シュー材と前記保持部との間に形成されている
こと、を特徴とする超音波探触子。
【請求項４】
前記シュー材は、前記超音波送受信素子から発信する超音波の広がり以上の幅を持つことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記シュー材の、前記超音波送受信素子と前記被検査体に当たる面とを結ぶ直線からそれた側面に設けられ、超音波を散乱させる超音波散乱部を有すること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項６】
前記シュー材の、前記超音波送受信素子と前記被検査体に当たる面とを結ぶ直線からそれた側面に設けられ、超音波を吸収する超音波吸収部を有すること、を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項７】
前記シュー材は、前記被検査体に当たる面に向かって徐々に細くなるように形成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項８】
前記保持部は、前記被検査体に向かって徐々に広がるように形成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項９】
前記保持部の、前記シュー材に向う側と反対向きの側面に設けられ、超音波を散乱させる超音波散乱部を有すること、を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項１０】
前記保持部の、前記シュー材に向う側と反対向きの側面に設けられ、超音波を吸収する超音波吸収部を有すること、を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項１１】
超音波を発振して受信する超音波送受信素子と超音波を伝播させるシュー材とを有する超波探触子を前記被検査体に押し付けて、前記超音波送受信素子で発振した超音波を前記シュー材を介して前記被検査体に伝播させ、前記被検査体で反射した超音波を前記シュー材を介して前記超波探触子で受信することによって被検査体の探傷を行う超音波探傷方法であって、
前記シュー材は、前記超音波送受信素子と前記被検査体の間に介在して、高分子が架橋されて３次元網目構造をなして液体成分を吸収して膨潤した固体状の材料である高分子ゲル材料によって超音波の伝播路を形成するものであり、
前記超波探触子は、前記超音波送受信素子と前記被検査体に当たる面とを結ぶ直線からそれた側面を囲んで前記シュー材を保持する保持部をさらに有し、
前記超音波送受信素子を前記被検査体に当てて押し付けて前記保持部を前記被検査体に接触させたときに前記シュー材が前記側面に向かって広がる変形を許容する隙間空間が、前記シュー材と前記保持部との間に形成されていて、
前記超波探触子を前記被検査体に押し付けるにあたり、初めは前記被検査体の表面の一か所の初期接触部が前記シュー材の一か所の初期接触部と接触し、さらに押し付けを進めることによって前記シュー材が変形して、接触部が前記初期接触部の周縁から連続して順次広がるようにして前記シュー材と前記被検査体とを接触させ、
さらに、前記保持部を前記被検査体に接触させて、前記シュー材が前記隙間空間に向かって広がるように前記シュー材を変形させること、
を特徴とする超音波探傷方法。
【請求項１２】
前記保持部は、前記超音波送受信素子が前記被検査体に当てて押し付けられたときに当該保持部が前記被検査体に接触する位置に、前記被検査体よりも軟らかい材料からなる接触保護部を備えていること、を特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波探触子およびそれを用いた探傷方法に関するものであって、特に、複雑な形状の検査対象にも適用できる超音波探触子および超音波探傷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波探傷技術は、非破壊で構造材の健全性を確認することができる技術であり、様々な分野で欠くことができない技術として使用されている。特に近年は、検査対象の表面が曲面形状等の複雑形状部を持つ構造物に対しても検査要求があり、超音波探傷技術への要求が高度化している現状がある。
【０００３】
一方で、対象が曲面形状等の複雑形状である場合には、超音波が適切に検査対象へ入射できない場合がある。たとえば、溶接線およびその熱影響部においては、溶接の入熱によるひずみや傘折れが生じたり、溶金を盛ったあとの凸形状など、設計上は平坦とすべき箇所が曲面などの複雑形状を持ってしまうことが多い。そのため、一般的に使用されているアクリルやポリスチレンなどのシュー材が被検査体の表面の形状に追従できず、超音波送受信素子から発振した超音波が被検査体内部へ透過せず、検査ができない場合がある。また、そもそも検査対象箇所が平坦でない形状を持つ配管ノズル部やエルボ部、Ｔ字形配管継手部や、タービン翼など、構造上複雑な形状を持つ対象も多い。近年までこのように複雑な形状を持つ対象に対しては、超音波探触子やシュー材を直接接触させることが困難であった。
【０００４】
そのような課題を解決するために、たとえば特許文献１に記載された技術では、複雑形状に接触するための柔軟性を有するシュー材を用い、柔軟性を利用して被検査体の表面形状に合うように密着させ、超音波を入射している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２６３６９７号公報
【特許文献２】特開２０１０−３８８２０号公報
【特許文献３】特許第４３４９０７３号公報
【特許文献４】特開２００３−２５４９４７号公報
【特許文献５】特開２００９−９２６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、柔軟性を持つ材料として挙げられている材料例において、たとえばゴムは超音波減衰が非常に大きいという欠点がある。また、ゲル材の一部においては、やはり減衰が大きいものもある。また、柔軟性などの問題から、複雑形状に適していないゲル材もある。さらに、ゲル材は非圧縮性材料であるためゲル自体はほとんど収縮しない。そのため、シュー材がホルダーからはみ出すという問題がある。また、シュー材自体の形状と被検査体の表面形状の密着性の問題から、複雑形状に密着するものの、超音波が被検査体内部へ伝播しない状況が生じる場合がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載された例では、一般的なシュー材に柔軟性のゲル状部材を取り付ける超音波検査装置を提案している。しかし、たとえば一般的に使用されるアクリルやポリスチレンによるシュー材とゲルの間には音響インピーダンス差があるため、界面で超音波が反射される。これは、実際の探傷範囲にノイズとして現れるため、探傷範囲に不感帯が生じること、および界面反射により超音波の感度が低下し、検出性が低下するという問題がある。
【０００８】
さらに、一般的な超音波探傷においては、水やグリセリンなど液状の接触媒質を被検査体表面に塗布する必要がある。しかし、接触媒質は、検査後の後処理が必要であることや、被検査体によっては嫌水性材料である場合も多く、使用を好まれない場合が多い。
【０００９】
しかし、一般的なアクリル等のシュー材では接触媒質なしで超音波を被検査体へ入射することができない。この問題を解決するために、たとえば特許文献３では、被検査対象がコンクリートである場合に、液状のポリマー溶液を塗布し、そのポリマーの溶液をシート化させた後、そのシート上に接触媒質を塗布して探傷し、探傷後にそのシートを除去することで、被検査体へ接触媒質を直接塗布しない手法が提案されている。しかし、この提案では、被検査体へポリマー溶液を塗布する必要がある。そのため、検査に必要な探傷プローブと一体化されておらず、検査の利便性が低いという問題がある。
【００１０】
さらに、特許文献４や特許文献５では、ゲル材をシュー材の材料として挙げているが、ゲル材の種類によっては超音波の伝播が困難な材料もある。
【００１１】
この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、複雑形状を持つ被検査対象表面に対しても、容易に超音波探傷できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る超音波探触子の一態様は、被検査体の超音波探傷を行うための超音波を発振して受信する超音波送受信素子と、前記超音波送受信素子と前記被検査体の間に介在して、高分子が架橋されて３次元網目構造をなして液体成分を吸収して膨潤した固体状の材料である高分子ゲル材料によって超音波の伝播路を形成するシュー材と、前記超音波送受信素子と前記被検査体に当たる面とを結ぶ直線からそれた側面を囲んで前記シュー材を保持する保持部と、を有する超波探触子であって、前記シュー材が被検査体に当たる部分が、被検査体に当たる方向に向かって凸面を形成し、前記超音波送受信素子を前記被検査体に当てて押し付けて前記保持部を前記被検査体に接触させたときに前記シュー材が前記側面に向かって広がる変形を許容する隙間空間が、前記シュー材と前記保持部との間に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る超音波探触子の他の一態様は、被検査体の超音波探傷を行うための超音波を発振してかつ受信する超音波送受信素子と、前記超音波送受信素子と前記被検査体の間に介在して、高分子が架橋されて３次元網目構造をなして液体成分を吸収して膨潤した固体状の材料である高分子ゲル材料によって超音波の伝播路を形成するシュー材と、前記超音波送受信素子と前記被検査体に当たる面とを結ぶ直線からそれた側面を囲んで前記シュー材を保持する保持部と、を有する超波探触子において、前記被検査体の超音波探傷の対象となる部分の表面が凸面であって、前記シュー材が被検査体に当たる部分が、前記被検査体の超音波探傷の対象となる部分の表面の曲率半径よりも大きい曲率半径の凹面であり、前記超音波送受信素子を前記被検査体に当てて押し付けて前記保持部を前記被検査体に接触させたときに前記シュー材が前記側面に向かって広がる変形を許容する隙間空間が、前記シュー材と前記保持部との間に形成されていること、を特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係る超音波探傷方法の一態様は、超音波を発振して受信する超音波送受信素子と超音波を伝播させるシュー材とを有する超波探触子を前記被検査体に押し付けて、前記超音波送受信素子で発振した超音波を前記シュー材を介して前記被検査体に伝播させ、前記被検査体で反射した超音波を前記シュー材を介して前記超波探触子で受信することによって被検査体の探傷を行う超音波探傷方法であって、前記シュー材は、前記超音波送受信素子と前記被検査体の間に介在して、高分子が架橋されて３次元網目構造をなして液体成分を吸収して膨潤した固体状の材料である高分子ゲル材料によって超音波の伝播路を形成するものであり、前記超波探触子は、前記超音波送受信素子と前記被検査体に当たる面とを結ぶ直線からそれた側面を囲んで前記シュー材を保持する保持部をさらに有し、前記超音波送受信素子を前記被検査体に当てて押し付けて前記保持部を前記被検査体に接触させたときに前記シュー材が前記側面に向かって広がる変形を許容する隙間空間が、前記シュー材と前記保持部との間に形成されていて、前記超波探触子を前記被検査体に押し付けるにあたり、初めは前記被検査体の表面の一か所の初期接触部が前記シュー材の一か所の初期接触部と接触し、さらに押し付けを進めることによって前記シュー材が変形して、接触部が前記初期接触部の周縁から連続して順次広がるようにして前記シュー材と前記被検査体とを接触させ、さらに、前記保持部を前記被検査体に接触させて、前記シュー材が前記隙間空間に向かって広がるように前記シュー材を変形させること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、複雑形状を持つ被検査対象表面に対しても、容易に超音波探傷することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る超音波探触子の第１の実施形態の断面図である。
【図２】図１のII−II線矢視縦断面図である。
【図３】本発明に係る超音波探触子の第１の実施形態のシュー材の幅を示す断面図である。
【図４】本発明に係る超音波探触子の第１の実施形態のシュー材の長さを示す縦断面図である。
【図５】本発明に係る超音波探触子の第１の実施形態を被検査対象表面に押し付けた状態を示す縦断面図である。
【図６】従来技術によるポリスチレン製シュー材を用いて音響接触媒質を塗布しない場合の超音波エコーの検出結果を示すタイムチャートである。
【図７】従来技術によるポリスチレン製シュー材を用いて音響接触媒質を塗布した場合の超音波エコーの検出結果を示すタイムチャートである。
【図８】本発明に係る超音波探触子の第１の実施形態によるポリスチレン系ゲルのシュー材を用いて音響接触媒質を塗布しない場合の超音波エコーの検出結果を示すタイムチャートである。
【図９】本発明に係る超音波探触子の第１の実施形態によるポリスチレン系ゲルのシュー材を用いて音響接触媒質を塗布した場合の超音波エコーの検出結果を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明に係る超音波探触子の第２の実施形態のシュー材の縦断面図であって、第１の実施形態の図２の方向から見た縦断面図である。
【図１１】本発明に係る超音波探触子の第３の実施形態のシュー材の縦断面図である。
【図１２】図１１のXII−XII線矢視断面図である。
【図１３】本発明に係る超音波探触子の第４の実施形態のシュー材の縦断面図である。
【図１４】図１３のXIV線矢視側面図である。
【図１５】本発明に係る超音波探触子の第５の実施形態のシュー材の縦断面図である。
【図１６】図１５のXVI−XVI線矢視側断面図である。
【図１７】本発明に係る超音波探触子の第６の実施形態のシュー材の縦断面図である。
【図１８】図１７のXVIII−XVIII線矢視断面図である。
【図１９】本発明に係る超音波探触子の第７の実施形態のシュー材とそれに対向する被検査体表面付近を示す模式的断面図である。
【図２０】本発明に係る超音波探触子の第８の実施形態のシュー材とそれに対向する被検査体表面付近を示す模式的断面図である。
【図２１】本発明に係る超音波探触子の第９の実施形態の断面図であり、超音波探触子の先端が被検査対象表面に押し付けられてわずかに変形した状態を示す図である。
【図２２】図２１の超音波探触子が被検査対象表面にさらに押し付けられた状況を示す断面図である。
【図２３】本発明に係る超音波探触子の第１０の実施形態の断面図である。
【図２４】本発明に係る超音波探触子の第１１の実施形態の断面図であり、超音波探触子の先端が被検査体表面から離れた状態を示す図である。
【図２５】図２４の超音波探触子が被検査対象表面に押し付けられた状況を示す断面図である。
【図２６】本発明に係る超音波探触子の第１２の実施形態を示す図であって、図２７のXXVI−のXXVI線矢視横断面図である。
【図２７】図２６のXXVII−XXVII線矢視縦断面図である。
【図２８】本発明に係る超音波探触子の第１３の実施形態のシュー材の縦断面図である。
【図２９】本発明に係る超音波探触子の第１４の実施形態のシュー材の縦断面図である。
【図３０】本発明に係る超音波探触子の第１５の実施形態のシュー材の縦断面図である。
【図３１】本発明に係る超音波探触子の第１６の実施形態の断面図である。
【図３２】本発明に係る超音波探触子の第１７の実施形態の断面図である。
【図３３】本発明に係る超音波探触子の第１８の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここで、互いに同じまたは類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１８】
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る超音波探触子の第１の実施形態の断面図であり、図２は図１のII−II線矢視縦断面図である。図３は上記超音波探触子の第１の実施形態のシュー材の幅を示す断面図である。図４は上記超音波探触子の第１の実施形態のシュー材の長さを示す縦断面図である。図５は第１の実施形態の超音波探触子を被検査対象表面に押し付けた状態を示す縦断面図である。
【００１９】
超音波探触子１０は、超音波送受信素子１１と、超音波送受信素子１１に接触して取り付けられたシュー材１２と、超音波送受信素子１１およびシュー材１２を保持する保持部（ホルダー）１３と、保持部１３の先端に取り付けられた接触保護部１４とを有する。
【００２０】
この超音波探触子１０を用いて被検査体１６の検査を行なうときは、シュー材１２の先端部１５を被検査体１６に押し付けて、シュー材１２を変形させて被検査体１６とシュー材１２とを密着させ、超音波送受信素子１１から超音波を発振させ、その超音波をシュー材１２中に伝搬させ、被検査体１６に超音波を当てる。被検査体１６の表面および内部で超音波が反射し、この反射した超音波が再びシュー材１２中を伝搬して超音波送受信素子１１で受信される。
【００２１】
超音波送受信素子１１は、たとえば、セラミクス製や複合材料、またはそれ以外の圧電効果により超音波を発生することができる圧電素子や高分子フィルムによる圧電素子またはそれ以外の超音波を発生できる機構と、超音波をダンピングするダンピング材と、超音波の発振面に取り付けられた前面板とを有する。超音波を発生するのみならず、超音波を受信して電気信号に変換する機能も有する。
【００２２】
シュー材１２は、超音波送受信素子１１で発振された超音波を被検査体に伝送し、また、被検査体１６で反射した超音波を超音波送受信素子１１に伝送するものである。シュー材１２は、高分子が架橋されて３次元網目構造を有し、液体成分（溶媒）を吸収して膨潤した固体状の材料である高分子ゲルとする。
【００２３】
適用可能な高分子ゲルとしては、たとえば、スチレン系、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ウレタン系、シリコン系のゲル材とする。使用する溶媒は、たとえば、水媒体であるハイドロゲル（ヒドロゲル）、または油性媒質であるリポゲル（オルガノゲル）とする。また、使用するゲルの硬度は、たとえば日本ゴム協会標準規格であるＳＲＩＳ０１０１に規定されているアスカー硬度で、硬度０から５０までのゲル材とする。なお、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３タイプＥにおける硬度表記もＳＲＩＳ０１０１と同等である。さらに、ゲル材の伸び率に関して、１０００％以上の伸び率を持つものが好ましい。以上の条件を持つゲル材を適用することで、超音波減衰が低く、かつ柔軟性を持ったシュー材として超音波探傷に適用可能である。
【００２４】
保持部１３は、たとえば金属製であって、超音波送受信素子１１の背面および側面、ならびにシュー材１２の側面を覆って、超音波送受信素子１１およびシュー材１２を保持している。
【００２５】
保持部１３の先端には接触保護部１４は、例えば樹脂製であり、保持部１３に固定されている。超音波探触子１０を被検査体１６に向かって押し付けたときに、接触保護部１４が被検査体１６に接触する。超音波探触子１０を被検査体１６に押し付けた状態で移動させて被検査体１６上を走査する際、樹脂等の柔らかい材料を用いた接触保護部１４により、被検査体１６が超音波探触子１０との摩擦で傷つくことを防止できる。
【００２６】
シュー材１２はほぼ直方体形状であって、シュー材１２の先端部１５の中央が、被検査体１６の検査表面に向かって突出している。また、シュー材１２の後端部１７は平坦であって、超音波送受信素子１１に密着している。
【００２７】
シュー材１２は先端部１５に向かって徐々に細くなるようにテーパー部１８が形成されている。
【００２８】
また、図３および図４に示すように、超音波送受信素子２から発振する超音波の広がりの被検査体１６の表面位置での幅ＳＦよりもシュー材１２の幅Ｗの方が大きい。
【００２９】
この実施形態では、超音波探触子１０を被検査体１６に押し付けることによってシュー材１２が柔軟に変形するので、被検査体１６が複雑な形状であっても、図５に示すように、被検査体１６とシュー材１２を密着させることができる。また、超音波がシュー材１２の内部を伝播するときの減衰が少ない。
【００３０】
さらに、超音波探触子１０を被検査体１６に押し付けるにあたり、初めにシュー材１２の先端部１５の突出部が被検査体１６の表面に当たり、シュー材１２が押しつぶされて変形するに従って、被検査体１６とシュー材１２との接触部が次第に拡大していって、先端部１５全体が被検査体１６の表面に密着する。そのため、被検査体１６とシュー材１２との接触部に気泡ができて超音波の伝播に障害が生じるのを防ぐことができる。
【００３１】
また、シュー材１２の先端部１５にテーパー部１８が形成されていることにより、シュー材１２が被検査体１６に押し付けられ押しつぶされたときに横に広がることができ、シュー材１２の先端部１５と被検査体１６との接触に悪影響が生じるのを避けることができる。
【００３２】
一般に、シュー材１２としてゲル材を適用する場合、高い柔軟性を持つことから圧縮性材料であると思われがちであるが、実際にはポアソン比は液体とほぼ等しく、押し付けてもほとんど体積変化しない非圧縮性材料である。このため、たとえば特許文献１に記載されたようにシュー材の先端部にテーパー部が形成されていない構造であると、たとえば被検査体の表面が平坦である場合でも、ホルダー内のゲルによるシュー材は、被検査体表面への押し付けに対してゲルの体積が逃れる場所がないことになり、シュー材と被検査体表面の接触部がきちんと接触できないという問題が生じる。
【００３３】
この第１の実施形態では、シュー材１２の先端部１５にテーパー部１８が形成されていることにより、シュー材１２を押し付ける方向に対してゲルの体積を逃がすことができる。これにより、シュー材と被検査体表面との接触不良を防ぐことができる。
【００３４】
つぎに、この実施形態の効果を確認する試験の結果について説明する。
【００３５】
図６は、従来技術による厚さ３０ｍｍの硬質のポリスチレン製シュー材を用いて、音響接触媒質を塗布しない場合の超音波エコーの検出結果を示すタイムチャートである。この場合は、シュー材と被検査体との間の密着が不十分であるため、底面エコーを計測することができない。図７は図６の場合と同じポリスチレン製シューを用いて、さらに音響接触媒質を塗布した場合の超音波エコーの検出結果を示すタイムチャートである。この場合は、被検査体１６の底面から反射する底面エコーＢ１およびその多重エコーを計測することができることがわかる。
【００３６】
図８は、第１の実施形態の超音波探触子によるポリスチレン系ゲルのシュー材を用いて音響接触媒質を塗布しない場合の超音波エコーの検出結果を示すタイムチャートである。この場合は、図７の場合と同様に、被検査体１６の底面から反射する底面エコーＢ１およびその多重エコーを計測することができることがわかる。さらに、図９は、図８の場合と同じくこの実施形態のポリスチレン系ゲルのシュー材を用いて音響接触媒質を塗布した場合の超音波エコーの検出結果を示すタイムチャートである。この場合も、図７および図８の場合と同様に、底面エコーＢ１およびその多重エコーを計測することができることがわかる。
【００３７】
すなわち、この実施形態によれば、音響接触媒質の塗布の有無にかかわらず、底面エコーＢ１およびその多重エコーを計測することができる。したがって、超音波探傷を行なうに当たって、音響接触媒質の塗布作業を省くことができる。
【００３８】
［第２の実施形態］
図１０は、本発明に係る超音波探触子の第２の実施形態のシュー材の縦断面図であって、第１の実施形態の図２の方向から見た縦断面図である。
【００３９】
この実施形態では、シュー材１２の先端部１５が、長手方向中央の突出点２０で最も突出するように傾斜している。
【００４０】
この実施形態では、シュー材１２を被検査体１６表面に押し付けるときに、初めにシュー材１２の先端部１５の突出点２０が１点で被検査体１６表面に接触する。シュー材１２をさらに押し付けるに従って徐々にシュー材１２が押しつぶされて変形して被検査体１６表面との接触部が突出点２０の周りに連続的に拡大していき、シュー材１２の先端１５の面全体が接触するようになる。このようにして、接触面に気泡が残るのを避けることができる。
【００４１】
なお、第２の実施形態では、第１の実施形態に比べて、図１は共通で、図２に対応する図１０は異なる形状とした。第２の実施形態の変形として、図１の方向から見た図で、シュー材１２の先端部１５が中央で突出していないものも可能である（図示省略）。この場合は、図１０に示す長手方向中央の突出点２０が図１０の紙面に垂直な方向に直線的に延びた形状になる。その場合は、初めにシュー材１２の先端１５が被検査体１６表面に接触するときは、長手方向中央の突出点２０の１点でなくて、１本の線で接触することになる。そして、シュー材１２を被検査体１６にさらに押し付けていくと、シュー材１２が押しつぶされて、接触部の線が次第に太くなっていく。この場合も接触面に気泡が残るのを避けることができる。
【００４２】
［第３の実施形態］
図１１は本発明に係る超音波探触子の第３の実施形態のシュー材の縦断面図であり、図１２は図１１のXII−XII線矢視断面図である。
【００４３】
第１および第２の実施形態のシュー材１２は横方向に長い略直方体であるとしたが、この第３の実施形態では、シュー材１２が略正四角柱形状である。シュー材１２の先端部１５は、中央の一点の突出点２０で最も突出するように傾斜している。
【００４４】
この第３の実施形態では、第２の実施形態と同様に、シュー材１２を被検査体１６表面に押し付けるときに、初めにシュー材１２の先端１５の中央の突出点２０が１点で被検査体１６表面に接触し、さらに、シュー材１２が押しつぶされて変形して被検査体１６表面との接触部が中央の突出点２０の周りに連続的に拡大していき、シュー材１２の先端１５の面全体が接触するようになる。このようにして、接触面に気泡が残るのを避けることができる。
【００４５】
［第４の実施形態］
図１３は本発明に係る超音波探触子の第４の実施形態のシュー材の縦断面図であり、図１４は図１３のXIV線矢視側面図である。
【００４６】
この第４の実施形態では、シュー材１２は、第３の実施形態と同様にほぼ正四角柱形状である。シュー材１２の先端１５は、その中央ではなくて、端部の一点の突出点２１が最も突出するように傾斜している。
【００４７】
この第４の実施形態では、シュー材１２を被検査体１６表面に押し付けるときに、初めにシュー材１２の先端１５の端部の突出点２１が一点で被検査体１６表面に接触し、さらに、シュー材１２が押しつぶされて変形して被検査体１６表面との接触部が点２１から順次連続的に拡大していき、シュー材１２の先端１５の面全体が接触するようになる。このようにして、接触面に気泡が残るのを避けることができる。
【００４８】
［第５の実施形態］
図１５は本発明に係る超音波探触子の第５の実施形態のシュー材の縦断面図であって、図１６は図１５のXVI−XVI線矢視側断面図である。
【００４９】
この第５の実施形態では、被検査体１６の検査対象部の表面が凹面であり、シュー材１２の先端部１５は、この被検査体１６の検査対象部の表面に適合して長手方向に湾曲した凸面をなしていて、しかも、シュー材１２の先端部１５の長手方向に沿ってその中央に線状の突出部２２が形成されている。シュー材１２の先端部１５が被検査体１６の検査対象部の表面に接触するときに、初めに、この線状の突出部２２が被検査体１６の検査対象部の表面と接触し、シュー材１２をさらに押し付けていくと、シュー材１２が押しつぶされて被検査体１６との接触部の幅が次第に拡大していき、面接触となる。
【００５０】
この第５の実施形態では、被検査体１６の検査対象部の表面が凹面である場合に、第１ないし第４の実施形態と同様に、接触面に気泡が残るのを避けることができる。
【００５１】
［第６の実施形態］
図１７は本発明に係る超音波探触子の第６の実施形態のシュー材の縦断面図であって、図１８は図１７のXVIII−XVIII線矢視断面図である。
【００５２】
この第６の実施形態では、第５の実施形態と同様に、被検査体１６の検査対象部の表面が凹面であり、シュー材１２の先端部１５は、この被検査体１６の検査対象部の表面に適合して長手方向に湾曲した凸面をなしている。そして、被検査体１６の検査対象部の表面が凹面の曲率半径はシュー材１２の先端部１５の凸面の曲率半径よりも大きい。そのため、シュー材１２の先端部１５が被検査体１６の検査対象部の表面に接触するときに、初めに、シュー材１２の先端部１５の長手方向の一か所で、長手方向に垂直な方向には短い１本の線状の突出部２２が被検査体１６の検査対象部の表面と接触する。シュー材１２をさらに押し付けていくと、シュー材１２が押しつぶされて被検査体１６との接触部の幅が次第に拡大していき、面接触となる。
【００５３】
この第６の実施形態では、第５の実施形態と同様に、被検査体１６の検査対象部の表面が凹面である場合に、接触面に気泡が残るのを避けることができる。
【００５４】
［第７の実施形態］
図１９は、本発明に係る超音波探触子の第７の実施形態のシュー材とそれに対向する被検査体表面付近を示す模式的断面図である。
【００５５】
この実施形態では、被検査体１６の検査対象部の表面が凹面の曲率半径Ｒの球面であって、シュー材１２の先端部１５表面は凸面の曲率半径ｒの球面である。ここで、凹面の曲率半径Ｒは、凸面の曲率半径ｒよりも大きい。これにより、シュー材１２の先端部１５を被検査体１６の検査対象部の表面に接触させて押し付けるときに、初めに、シュー材１２の先端部１５の一点４０で接触し、その後、シュー材１２をさらに押し付けて押しつぶしていくと、最初の接触点の周りに接触部が次第に拡大していき、接触面に気泡が残るのを避けることができる。
【００５６】
上記説明では、被検査体１６の検査対象部の表面とシュー材１２の先端部１５表面がともに球面であるとした。この実施形態の変形例として、被検査体１６の検査対象部の表面が凹面の曲率半径Ｒの円柱面（円筒面）であって、シュー材１２の先端部１５表面は凸面の曲率半径ｒの円柱面であってもよい。この場合は、初めに、シュー材１２の先端部１５の一直線上で接触し、その後、シュー材１２をさらに押し付けて押しつぶしていくと、最初の接触直線の幅方向に接触部が次第に拡大していき、接触面に気泡が残るのを避けることができる。
【００５７】
［第８の実施形態］
図２０は、本発明に係る超音波探触子の第８の実施形態のシュー材とそれに対向する被検査体表面付近を示す模式的断面図である。
【００５８】
この実施形態では、被検査体１６の検査対象部の表面が凸面の曲率半径Ｒの球面であって、シュー材１２の先端部１５表面は凹面の曲率半径ｒの球面である。ここで、凹面の曲率半径ｒは、凸面の曲率半径Ｒよりも大きい。この実施形態でも、第７の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、この実施形態でも、接触面が球面の代わりに円柱面であってもよい。
【００５９】
なお、被検査体１６の検査対象部の表面が図２０に示すような凸面である場合は、シュー材１２の先端部１５表面は、必ずしも凹面でなくても、平面または凸面であってもよい。
【００６０】
［第９の実施形態］
図２１は本発明に係る超音波探触子の第９の実施形態の断面図であり、シュー材１２の先端が被検査体１６の対象表面に押し付けられてわずかに変形した状態を示す図である。図２２は図２１の超音波探触子１０が被検査体１６の対象表面にさらに押し付けられた状況を示す断面図である。
【００６１】
この実施形態は第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態の接触保護部１４（図１）がないものである。
【００６２】
図２１および図２２に示すように、シュー材１２の先端が被検査体１６の対象表面に押し付けられて変形したときに、シュー材１２の一部がテーパー部１８に逃げることができるので、シュー材１２と被検査体１６の表面が密着する。
【００６３】
［第１０の実施形態］
図２３は本発明に係る超音波探触子の第１０の実施形態の断面図である。この実施形態は第９の実施形態の変形であって、テーパー部１８がシュー材１２の先端部１５から後端部１７まで延びている。この実施形態では、第９の実施形態よりもさらに、シュー材１２の側面と保持部１３との間の空間が大きくなっている。この場合も、シュー材１２の先端が被検査体１６の対象表面に押し付けられて変形したときに、シュー材１２の一部がテーパー部１８に逃げることができる。
【００６４】
［第１１の実施形態］
図２４は、本発明に係る超音波探触子の第１１の実施形態の断面図であり、超音波探触子の先端が被検査体表面から離れた状態を示す図である。図２５は図２４の超音波探触子が被検査対象表面に押し付けられた状況を示す断面図である。
【００６５】
この実施形態は第９の実施形態（図２１、図２２）の変形例であって、シュー材１２にテーパー部１８を設ける代わりに、シュー材１２の先端部１５近くの周囲に位置する保持部１３側壁が、先端部に向かって外側に広がった拡大部２３を形成している。
【００６６】
図２５に示すように、シュー材１２の先端が被検査体１６の対象表面に押し付けられて変形したときに、シュー材１２の一部が保持部１３の拡大部２３に逃げることができるので、シュー材１２と被検査体１６の表面が密着する。
【００６７】
［第１２の実施形態］
図２６は、本発明に係る超音波探触子の第１２の実施形態を示す図である。図２７のXXVI−のXXVI線矢視横断面図である。図２７は図２６のXXVII−XXVII線矢視縦断面図である。
【００６８】
この実施形態は、たとえば第９の実施形態（図２１、図２２）の変形であって、シュー材１２はほぼ正四角柱であって、保持部１３側壁が４面のうちの１面に切り欠き部２４が形成されている。
【００６９】
この実施形態では、シュー材１２の先端が被検査体１６の対象表面に押し付けられて変形したときに、シュー材１２の一部が保持部１３の切り欠き部２４に逃げることができるので、シュー材１２と被検査体１６の表面が密着する。
【００７０】
［第１３の実施形態］
図２８は本発明に係る超音波探触子の第１３の実施形態のシュー材の縦断面図である。この実施形態では、シュー材１２の側面に超音波散乱部３０を設ける。超音波散乱部３０はゲル材と同等の材料または他の材料とする。
【００７１】
この実施形態によれば、シュー材１２内部で発生する超音波の反射や散乱によるノイズを低減することができる。
【００７２】
［第１４の実施形態］
図２９は本発明に係る超音波探触子の第１４の実施形態のシュー材の縦断面図である。この実施形態では、シュー材１２の側面に超音波吸収部３１を設ける。超音波吸収部３１はゲル材３と音響インピーダンスが近く、超音波減衰がゲル材の減衰より大きいものとする。
【００７３】
この実施形態によれば、シュー材１２内部で発生する超音波の反射や散乱によるノイズを低減することができる。
【００７４】
［第１５の実施形態］
図３０は本発明に係る超音波探触子の第１５の実施形態のシュー材の縦断面図である。この実施形態は第１３および第１４の実施形態の特徴を組み合わせたものであって、シュー材１２の側面に、超音波散乱部３０と超音波吸収部３１の両方を設ける。
【００７５】
この実施形態によれば、シュー材１２内部で発生する超音波の反射や散乱によるノイズを低減することができる。
【００７６】
［第１６の実施形態］
図３１は本発明に係る超音波探触子の第１６の実施形態の断面図である。この実施形態は第１の実施形態の変形であって、保持部１３のうちのシュー材１２側面を取り囲む部分の外側に、第１３の実施形態（図２８）と同様の超音波散乱部３０を設ける。
【００７７】
この実施形態によれば、シュー材１２内部で発生する超音波の反射や散乱によるノイズを低減することができる。
【００７８】
［第１７の実施形態］
図３２は本発明に係る超音波探触子の第１７の実施形態の断面図である。この実施形態は第１６の実施形態の変形であって、保持部１３のうちのシュー材１２側面を取り囲む部分の外側に、第１５の実施形態（図３０）と同様の超音波散乱部３０と超音波吸収部３１の両方を設ける。
【００７９】
この実施形態によれば、シュー材１２内部で発生する超音波の反射や散乱によるノイズを低減することができる。
【００８０】
なお、この実施形態の変形として、保持部１３のうちのシュー材１２側面を取り囲む部分の外側に、第１４の実施形態（図２９）と同様の超音波吸収部３１のみを設けてもよい（図示せず）。
【００８１】
［第１８の実施形態］
図３３は本発明に係る超音波探触子の第１８の実施形態の断面図である。この実施形態はたとえば第１の実施形態の変形であって、シュー材１２の後端部１７すなわち超音波送受信素子１１に対向する面が凸曲面をなしている。
【００８２】
この実施形態によれば、超音波送受信素子１１とシュー材１２との接触界面に気泡が生じることを防止することができる。
【００８３】
［他の実施形態］
以上説明した各実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００８４】
たとえば、上記超音波探触子１０は素子数が１個の単プローブや、１次元的に配列されたアレイセンサや、２次元的に配列されたマトリクスセンサであってもよい。
【００８５】
また、上記各実施形態の特徴を種々に組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１０  超音波探触子
１１  超音波送受信素子
１２  シュー材
１３  保持部（ホルダー）
１４  接触保護部
１５  先端部
１６  被検査体
１７  後端部
１８  テーパー部
２０、２１  突出点
２３  拡大部
２４  切り欠き部
３０  超音波散乱部
３１  超音波吸収部
【図１】
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【図２】
0005542534.tif 000003
【図３】
0005542534.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005542534.tif 000006
【図６】
0005542534.tif 000007
【図７】
0005542534.tif 000008
【図８】
0005542534.tif 000009
【図９】
0005542534.tif 000010
【図１０】
0005542534.tif 000011
【図１１】
0005542534.tif 000012
【図１２】
0005542534.tif 000013
【図１３】
0005542534.tif 000014
【図１４】
0005542534.tif 000015
【図１５】
0005542534.tif 000016
【図１６】
0005542534.tif 000017
【図１７】
0005542534.tif 000018
【図１８】
0005542534.tif 000019
【図１９】
0005542534.tif 000020
【図２０】
0005542534.tif 000021
【図２１】
0005542534.tif 000022
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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