(57)【要約】【課題】低密度な被測定物を容易にフェーズドアレイ走査できる超音波フェーズドアレイ用プローブ及び超音波フェーズドアレイ走査方法を提供する。【解決手段】側面の一つである開口面１１ａに開口１１ｃを有するケース内に二次元アレイ構造のコンポジット圧電振動子１３を有する探触子１０と、隣接する探触子１０を揺動可能かつ着脱可能に互いに連結させ並列させる連結部材２０と、を準備する。複数の探触子１０を連結部材２０で連結して並列させ、開口面１１ａを被測定物の外面に密着させた上で超音波を送信又は受信させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の外面に密着し超音波を送信又は受信可能な複数の探触子と、
隣接する前記探触子を揺動可能かつ着脱可能に互いに連結させ並列させる連結部材と、を備え、
各探触子は、側面の一つである開口面に開口を有するケースと、
前記開口面に対向する対側面から間隔を隔てて前記ケース内に設けられた二次元アレイ構造のコンポジット圧電振動子と、
前記開口面から対側面に向けて延び前記コンポジット圧電振動子に密着する接触部材と、を有する、超音波フェーズドアレイ用プローブ。
【請求項２】
前記連結部材は、前記探触子が配列する配列方向に垂直かつ前記開口面に平行に延びる回転軸を隣接する前記探触子の間に有し、
前記探触子は、前記回転軸を中心として揺動する、請求項１に記載の超音波フェーズドアレイ用プローブ。
【請求項３】
前記接触部材は、樹脂である、請求項１に記載の超音波フェーズドアレイ用プローブ。
【請求項４】
各探触子は、５００Ｖの電圧が印加され、２０〜１００キロヘルツの低周波であり、電圧パルス幅が２〜１３μＳである高出力の超音波を出力する、請求項１に記載の超音波フェーズドアレイ用プローブ。
【請求項５】
側面の一つである開口面に開口を有するケース内に二次元アレイ構造のコンポジット圧電振動子を有する複数の探触子と、
隣接する前記探触子を揺動可能かつ着脱可能に互いに連結させ並列させる連結部材と、を準備し、
複数の前記探触子を前記連結部材で連結して並列させ、
前記開口面を被測定物の外面に密着させた上で超音波を送信又は受信させる、超音波フェーズドアレイ走査方法。
【請求項６】
２０〜１００キロヘルツの低周波であり電圧パルス幅が２〜１３μＳの高出力の超音波を使用する、請求項５に記載の超音波フェーズドアレイ走査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低密度な被測定物をフェーズドアレイ走査できる超音波フェーズドアレイ用プローブ及び超音波フェーズドアレイ走査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体ロケットモータの燃焼試験を行う際、燃焼による推進薬の形状変化を観察する必要がある。燃焼時の固体ロケットモータの内部は高温高圧となっているため、内部にセンサやカメラは取り付けられない。そのため固体ロケットモータの外部から内部の推進薬の形状を把握する必要がある。
【０００３】
このように推進薬等の低密度な被測定物を超音波で検査したいという要望があった。また固体ロケットモータの外面は曲面であるため、曲面を検査できる超音波検査装置が求められていた。
【０００４】
曲面をもつ被測定物を超音波検査する装置として、例えば特許文献１が開示されている。このような診断装置で超音波検査される被測定物は主に金属といった高密度な物質である。一般にこのような診断装置で使用される超音波プローブには、超音波の共振を抑えるために、ゴム材等の音波の吸収材が圧電素子とケースとの間に詰められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−６２７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に超音波検査の対象となるほとんどの被測定物は、高密度な素材（例えば金属）で構成されている。このような高密度な素材は、高周波の超音波（例えば１メガヘルツ〜数十メガヘルツ）で検査できるため、一般的な超音波検査装置は高周波用に製造されている。
【０００７】
それに対し、燃焼試験で測定する被測定物は、低密度な素材である推進薬である。推進薬の密度は、例えば約１．８１ｇ／ｃｍ３である。高周波用の超音波検査装置では、低密度な被測定物を超音波走査できない。低密度な被測定物を超音波検査するには、低周波で高出力の超音波を出力できる超音波プローブが必要である。ここでいう低周波とは、２０〜５００キロヘルツを指す。
そのため、一般的な超音波プローブでは、低密度な被測定物を検査できなかった。
【０００８】
また、一般的な高周波用の超音波プローブは、小型に構成されている。低周波の超音波を高出力で発振できる超音波プローブを高周波用の超音波プローブと同じ構造で製造しようとした場合、低周波は高周波より波長が長いため、その分、超音波プローブが大きく重くなってしまう。
【０００９】
そのため、小型かつ軽量で、低周波の超音波を高出力で発振できる超音波プローブが望まれていた。
【００１０】
また、特許文献１の診断装置では、８つの超音波探触子を使用する。それらの超音波探触子は、位置や角度、向きを一つ一つ実測しながら、周方向と長手方向とに間隔を空けて配置する。
そのため、全ての超音波探触子を配置するのに手間と時間が掛かった。
【００１１】
また、フェーズドアレイ走査をするには、各超音波探触子を正確に位置決めする必要がある。しかし全ての超音波探触子を個々に、厳密に正確な位置に配置するのは難しいため、特許文献１の装置でフェーズドアレイ走査をすることは出来なかった。
【００１２】
さらに、特許文献１の診断装置は、超音波探触子の数が固定されているので、計測毎に超音波探触子を増減できなかった。
【００１３】
したがって、被測定物に容易に装着でき、低密度な被測定物をフェーズドアレイ走査できる方法と超音波プローブが求められていた。
【００１４】
本発明は上述した要望を満たすために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、低密度な被測定物を容易にフェーズドアレイ走査できる超音波フェーズドアレイ用プローブ及び超音波フェーズドアレイ走査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、被測定物の外面に密着し超音波を送信又は受信可能な複数の探触子と、
隣接する前記探触子を揺動可能かつ着脱可能に互いに連結させ並列させる連結部材と、を備え、
各探触子は、側面の一つである開口面に開口を有するケースと、
前記開口面に対向する対側面から間隔を隔てて前記ケース内に設けられた二次元アレイ構造のコンポジット圧電振動子と、
前記開口面から対側面に向けて延び前記コンポジット圧電振動子に密着する接触部材と、を有する、超音波フェーズドアレイ用プローブが提供される。
【００１６】
また前記連結部材は、前記探触子が配列する配列方向に垂直かつ前記開口面に平行に延びる回転軸を隣接する前記探触子の間に有し、
前記探触子は、前記回転軸を中心として揺動する。
【００１７】
また前記接触部材は、樹脂である。
【００１８】
また各探触子は、５００Ｖの電圧が印加され、２０〜１００キロヘルツの低周波であり、電圧パルス幅が２〜１３μＳである高出力の超音波を出力する。
【００１９】
また本発明によれば、側面の一つである開口面に開口を有するケース内に二次元アレイ構造のコンポジット圧電振動子を有する複数の探触子と、
隣接する前記探触子を揺動可能かつ着脱可能に互いに連結させ並列させる連結部材と、を準備し、
複数の前記探触子を前記連結部材で連結して並列させ、
前記開口面を被測定物の外面に密着させた上で超音波を送信又は受信させる、超音波フェーズドアレイ走査方法が提供される。
【００２０】
また２０〜１００キロヘルツの低周波であり電圧パルス幅が２〜１３μＳの高出力の超音波を使用する。
【発明の効果】
【００２１】
上述した本発明によれば、連結部材によって複数の探触子を等間隔に容易に配置できるので、個々の探触子を厳密に位置決めしなくても、フェーズドアレイ走査を容易に実施することができる。
【００２２】
その上、各探触子がコンポジット圧電振動子を有するので、小型でも、低周波の超音波を高出力に発振できる。それにより、低密度な被測定物に対しても、超音波走査を実施することができる。
【００２３】
また各探触子がコンポジット圧電振動子を有するので、コンポジット圧電振動子を使用しない場合に比べ、プローブを小型化、軽量化を実現できる。
【００２４】
さらに連結部材によって探触子が互いに着脱可能に連結されているので、探触子の数を任意に変更することができる。もしくは探触子の配列を任意に変更することができる。
【００２５】
また、連結部材が各探触子を揺動可能に連結しているので、被測定物の外面がどのような半径を有する曲面であっても、探触子の開口面を外面に密着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態の超音波フェーズドアレイ用プローブが使用される超音波検査装置の全体説明図である。
【図２】本発明の実施形態の探触子の内部構造の説明図である。
【図３】本発明の本実施形態の探触子の説明図である。
【図４】第１実施例の連結部材の説明図である。
【図５】第１実施例の連結部材を備える超音波フェーズドアレイ用プローブの一部正面図と一部底面図である。
【図６】第１実施例の連結部材を備える超音波フェーズドアレイ用プローブの使用説明図である。
【図７】第２実施例の連結部材を備える超音波フェーズドアレイ用プローブの使用説明図である。
【図８】第３実施例の連結部材を備える超音波フェーズドアレイ用プローブの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２８】
（超音波フェーズドアレイ用プローブ１について）
図１は、本発明の実施形態の超音波フェーズドアレイ用プローブ１（以下、プローブ１）が使用される超音波検査装置Ｇの全体説明図である。図１（Ａ）は、固体ロケットモータの機軸方向に探触子１０を配列させたときの図であり、図１（Ｂ）は、固体ロケットモータの周方向に探触子１０を配列させたときの図である。なお、図１（Ｂ）では、診断装置Ｈ、表示画面Ｊ、記録装置Ｌの記載を省略しているが、それらの構成は図１（Ａ）と同様である。
【００２９】
図２は、本発明の実施形態の探触子１０の内部構造の説明図である。この図は、プローブ１の一部縦断面図を示している。この図は被測定物Ｍが推進薬５を有する固体ロケットモータである場合を例としているが、本発明の被測定物Ｍは低密度な被測定物である限りでこれに限らない。なお、この図において、３はモーターケース、２はモーターケース３の外面、４はインシュレーション、５は推進薬、６は推進薬５の燃焼面を示している。
【００３０】
図１の例では、プローブ１、表示画面Ｊ、及び記録装置Ｌが診断装置Ｈに接続している。プローブ１で取得された超音波データは、診断装置Ｈに出力されて処理され、表示画面Ｊに表示され、又は記録装置Ｌにより記録される。
【００３１】
本実施形態は、診断装置Ｈに配線３０で接続するプローブ１である。プローブ１は、複数の探触子１０と、隣接する探触子１０を互いに連結させて配列させる連結部材２０とを備える。
【００３２】
図１の例では、被測定物Ｍは、例えば推進薬５を有する固体ロケットモータである。図２に示すように固体ロケットモータは、外側のケースであるモーターケース３を有する。モーターケース３の内部には、インシュレーション４を介して、推進薬５が収容されている。この例では、固体ロケットモータのモーターケース３の外面２に探触子１０を密着させて固定し、固体ロケットモータ内の燃焼時の推進薬５の形状変化を検出している。
【００３３】
例えば被測定物Ｍが推進薬５を有する固体ロケットモータである場合、モーターケース３は推進薬５の燃焼による高圧に耐える圧力容器である。モーターケース３の材料は、主に鉄鋼、またはＦＲＰであるが、その他の素材でもよい。モーターケース３の材料が鉄鋼である場合、例えば７．８ｇ／ｃｍ３の密度を有する。
【００３４】
インシュレーション４は主にＥＰＤＭのゴムで構成されている。インシュレーション４は、例えば０．８６ｇ／ｃｍ３の密度を有する。
【００３５】
推進薬５は、固体推進薬である。固体推進薬は、ゴム状の粘弾性物質であり、モーターケース３の内部に収められている。推進薬５は、例えば１．８１ｇ／ｃｍ３の密度を有する。
【００３６】
なお、本発明の被測定物Ｍは、推進薬５を有する固体ロケットモータに限らず、その他の低密度な物質であってもよい。
【００３７】
探触子１０は、被測定物Ｍの外面２に密着でき、超音波を送信又は受信できるように設けられている。一つのプローブ１につき、探触子１０は、複数設けられている。探触子１０の数は、この図に示すように１６個でもよく、３２個がさらに好ましい。しかしそれに限らず探触子１０の数は、それ以上でもそれ以下であってもよい。また探触子１０の配列は、横一列であってもよく、複数列に分けて配置されていてもよい。探触子１０は図１（Ｂ）に示すように固体ロケットモータの機軸方向に配列させてもよく、もしくはその周方向に配列させてもよい。
【００３８】
各探触子１０からは、それぞれの探触子１０で取得した超音波データを出力する配線３０が延び、それが診断装置Ｈに接続されている。診断装置Ｈは、複数の探触子１０から出力する超音波でフェーズドアレイ走査を行う。フェーズドアレイ走査とは、各探触子１０から超音波が発振されるタイミングを制御し、さらに反射した超音波をこれらの探触子１０で受信することで、意図する方向に走る単一波面を形成する超音波走査である。診断装置Ｈは、例えば各探触子１０のＡスコープ波形を、所定の遅延時間ごとに発振させることで、超音波に指向性をもたせるフェーズドアレイセクタースキャンを実施してもよい。これにより、超音波の焦点の位置を変更できる。もしくはこれにより、超音波の指向性の感度を変更できる。
【００３９】
診断装置Ｈは、複数の探触子１０から受信した超音波データを合成して、単一の画像として表示画面Ｊに表示させる。
【００４０】
図３は、本発明の本実施形態の探触子１０の説明図である。（Ａ）は正面図、（Ｂ）は縦断面図、（Ｃ）は図３（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
各探触子１０は、ケース１１、コンポジット圧電振動子１３、及び接触部材１４を有する。
【００４１】
ケース１１は、側面の一つである開口面１１ａに開口１１ｃを有するケースである。この例のケース１１は、立方体形状であるが、本発明はこれに限らない。開口面１１ａは、被測定物Ｍの外面２に対向する側面である。この例のケース１１の素材はアルミニウムであるが、その他の金属でもよい。ケース１１の素材を金属製にすることにより、ケース１１を再利用することができる。しかしケース１１は燃焼が終了するまでは高温に晒されないため、ケース１１を再利用しない場合は、プラスチック樹脂でケース１１を形成してもよい。
【００４２】
なお、以下の説明において、ケース１１の開口面１１ａに対向する側面（図２の例の上面）を対側面１１ｂとする。
【００４３】
ケース１１の外側面には、連結部材２０を連結するための連結孔１１ｄが設けられていてもよい。連結孔１１ｄは、連結部材２０の形状によって、配列方向両端面１１ｅと直交方向両端面１１ｆのいずれに設けられていてもよい。例えば図１の例では、連結部材２０をケース１１に固定するボルトが、連結孔１１ｄに挿入される。
【００４４】
探触子１０は、開口１１ｃを同じ方向に向けて、開口面１１ａに平行な方向に連結される。それにより、プローブ１を被測定物Ｍに当てるだけで、複数の探触子１０を外面２に一度に設置することができる。
【００４５】
接触部材１４は、開口面１１ａから対側面１１ｂに向けて延びる。接触部材１４はモーターケース３の素材と同じ又は近い素材であることが好ましい。
【００４６】
コンポジット圧電振動子１３と被測定物Ｍの音響インピーダンスの差が大きい場合、そのままでは超音波が反射してしまう。そのため、超音波の反射を防ぎ、効率よく超音波を被測定物内に入射させるには、コンポジット圧電振動子１３と被測定物Ｍの間に、それらの中間の音響インピーダンスを有する中間的物質を入れる必要がある。本実施形態の場合、モーターケース３がこの中間的物質の役割を担う。
【００４７】
そのため、本実施形態のモーターケース３が例えばＣＦＲＰの様な複合材である場合、接触部材１４は例えばエポキシ樹脂等の樹脂であることが好ましい。また、モーターケース３が金属で有る場合、接触部材１４は、金属プレートであることが好ましい。これにより、プローブ１の感度を高くすることができる。しかし接触部材１４の素材はこれに限らない。エポキシ樹脂以外の樹脂でもよく、樹脂以外の素材であってもよい。
【００４８】
接触部材１４の対側面側の端面は、コンポジット圧電振動子１３に密着する。
接触部材１４の開口面側の端面は、開口１１ｃからケース１１の外側に露出している。接触部材１４の開口面側の端面とケース１１の開口面１１ａとは、面一に設けられる。
【００４９】
コンポジット圧電振動子１３は、対側面１１ｂから間隔を隔てて配置された二次元アレイ構造のコンポジット圧電素子である。コンポジット圧電振動子１３の開口面側の端面は、接触部材１４の対側面側の端面に密着している。
【００５０】
コンポジット圧電振動子１３は、例えば８〜５１２個の圧電素子１３ａを有する。例えば図３に示した例の探触子１０は、縦×横×高さの比が１：１：６〜１：１：７となる圧電セラミック柱を１８本配置している。複数の圧電セラミック柱は、間に樹脂が充填されることにより、互いに間隔を隔ててケース内に固定される。
【００５１】
コンポジット圧電振動子１３は、既知のコンポジット圧電素子でよい。探触子内のコンポジット圧電振動子１３の各圧電素子１３ａには、配線３０から分岐した電線がそれぞれ独立に接続される。
【００５２】
コンポジット圧電振動子１３は、接触部材１４の対側面側の端面に密着する。
【００５３】
推進薬５のように低密度な素材の物質について超音波検査するためには、上述したように、低周波で高出力の超音波を出力できる探触子が必要である。低周波の超音波とは、２０〜５００キロヘルツの超音波を意味する。また高出力の探触子とは、５００Ｖのパルス電圧で電圧パルス幅が２〜１３μＳの超音波を放出できる探触子１０を指す。圧電素子がコンポジット圧電振動子１３であることにより、各圧電素子１３ａが小さくても、低周波高出力の超音波を発生させることができる。それにより探触子１０を小型化かつ軽量化することができる。探触子１０には、５００Ｖの電圧が印加される。探触子１０は、２０〜１００キロヘルツの低周波であり、電圧パルス幅が２〜１３μＳである高出力の超音波を発振することができる。したがって探触子１０は、低密度な素材で構成された被測定物Ｍを超音波検査することができる。
【００５４】
またコンポジット圧電振動子１３は、対側面１１ｂから所定の間隔を隔てて設けられている。コンポジット圧電振動子１３と対側面１１ｂの間には、空隙１２となっていてもよい。これにより、吸収材を備える探触子と比べ、プローブ１を軽量にかつ小型に製造することができる。空隙１２を設けることにより生じるノイズは、解析処理で除去する。
しかしコンポジット圧電振動子１３と対側面１１ｂの間に、ゴム材等の音波の吸収材（バッキング材）を設け、超音波波形のダンピングを抑えてもよい。
【００５５】
図４は、第１実施例の連結部材２０の説明図である。（Ａ）はＴ型金具２２の正面図、（Ｂ）はＴ型金具２２の平面図、（Ｃ）はＩ型金具２３の正面図、（Ｄ）はＩ型金具２３の平面図である。また図４（Ｅ）（Ｆ）は、Ｔ型金具２２とＩ型金具２３を連結させたときの説明図である。（Ｅ）は正面図であり、（Ｆ）は平面図である。
【００５６】
図５は、第１実施例の連結部材２０を備えるプローブ１の一部正面図と一部底面図である。（Ａ）は一部正面図であり、（Ｂ）は一部底面図である。
【００５７】
連結部材２０は、隣接する探触子１０を互いに揺動可能かつ着脱可能に連結させ、並列させる装置である。例えば図５の連結部材２０は、複数の連結部材２０が組み合わさって、開口面１１ａに平行な方向に複数の探触子１０を連結する。このように複数の連結部材２０で複数の探触子１０を連結してもよい。またこの連結部材２０は、隣接する探触子１０の間に回転軸２１をそれぞれ有する。
しかし連結部材２０の構成はこれに限らない。例えば揺動可能に構成された１つの連結部材２０に複数の探触子１０を固定することで、複数の探触子１０を互いに揺動可能かつ着脱可能に連結させてもよい。
【００５８】
連結部材２０の材料は、ステンレスやアルミニウムであることが好ましい。しかしそれに限らず、連結部材２０の材料はその他の金属でもよく、樹脂であってもよい。
【００５９】
回転軸２１は、探触子１０が配列する方向に垂直かつ開口面１１ａに平行に延びる。各探触子１０は、回転軸２１を中心として揺動する。
【００６０】
連結部材２０は、例えば以下の第１実施例〜第３実施例であってもよい。なお、以下の第１実施例と第２実施例において、探触子１０が配列する方向を配列方向Ｘとする。配列方向Ｘは、回転軸２１が延びる方向に直交し、開口面１１ａに平行な方向である。また配列方向Ｘに直交し、開口面１１ａに平行な方向を直交方向Ｙとする。
【００６１】
（第１実施例）
図６は、第１実施例の連結部材２０を備えるプローブ１の使用説明図である。（Ａ）は、曲面にプローブ１を密着させたときの説明図であり、（Ｂ）は平面にプローブ１を密着させたときの説明図である。
【００６２】
第１実施例の連結部材２０で連結される探触子１０は、配列方向Ｘに間隔を空けて複数配列する。
【００６３】
隣接する探触子１０の間隔は、一定であることが好ましい。これにより、プローブ１を被測定物Ｍに設置するだけで、各探触子１０の位置を正確に把握することができる。
【００６４】
本実施例の連結部材２０は、図５に示すようにＴ型金具２２とＩ型金具２３が交互にケース１１に連結されている。つまり、Ｔ型金具２２とＩ型金具２３は互いに隣接する。Ｔ型金具２２とＴ型金具２２、もしくはＩ型金具２３とＩ型金具２３が隣接することはない。
【００６５】
これらの金具２２、２３は、ケース１１の直交方向両端面１１ｆからその方向の外方に突出している。なお、金具２２、２３が取り付けられる位置は、ケース１１の直交方向両端面１１ｆであってもよいが、配列方向両端面１１ｅまたは対側面１１ｂであってもよい。
【００６６】
図５の例では、Ｔ型金具２２は、ケース１１の直交方向両端面１１ｆから直交方向外方に延びる根本部２２ａと、根本部２２ａの外方端部から配列方向Ｘの両方向に延びる長手部２２ｂとを有する。長手部２２ｂの配列方向両端部には、直交方向Ｙに延び、回転軸２１を挿入できる孔２２ｃが設けられている。この孔２２ｃは、貫通孔である。
【００６７】
Ｉ型金具２３は、配列方向Ｘに延びる棒状又は板状の部材であり、ケース１１の直交方向両端面１１ｆに取り付けられている。Ｉ型金具２３はケース１１の配列方向両端面１１ｅより外方まで延びる。その配列方向両端部には、直交方向Ｙに延び、回転軸２１を挿入できる孔２３ａが設けられている。この孔２３ａは貫通していてもしていなくてもよい。
【００６８】
この構成により、探触子１０が配列したときに、Ｉ型金具２３の配列方向両端部がＴ型金具２２の長手部２２ｂの配列方向両端部のケース側に位置する。なお、Ｔ型金具２２とＩ型金具２３は、ケース１１にボルトやネジ等で着脱可能に取り付けられることが好ましいが、ケース１１に一体成形されていてもよい。
【００６９】
Ｔ型金具２２の孔２２ｃとＩ型金具２３の孔２３ａは、配列方向Ｘにおいて、隣接するケース１１の間に位置し、探触子１０の配列時に連通している。
【００７０】
この構成により、ケース１１にＴ型金具２２とＩ型金具２３とを交互に取り付け、孔２２ｃ、２３ａに回転軸２１を挿入し、回転可能に固定することで、図６（Ａ）に示すように複数の探触子１０を互いに揺動可能に連結することができる。
【００７１】
また、本実施例は、探触子１０の配列方向Ｘの中心からＴ型金具２２の孔２２ｃまでの距離と探触子１０の配列方向Ｘの中心からＩ型金具２３の孔２３ａまでの距離を同一に設けている。これにより、回転軸２１で探触子１０を連結するだけで、図６（Ｂ）に示すように探触子１０を等間隔に配置することができる。また曲面にプローブ１を使用した場合には、被測定物Ｍに押し付けるだけで、容易に、被測定物Ｍの接線上に探触子１０の開口面１１ａを配置することができる。
【００７２】
このように連結部材２０が隣接する探触子１０を揺動可能に連結するので、被測定物Ｍの外面２が平面である場合だけでなく曲面である場合にも、容易に探触子１０を被測定物Ｍの外面２に密着させることができる。
【００７３】
なお、連結部材２０の材料が金属である場合は、ケース１１の直交方向Ｙの片側端面のみに連結部材２０が設けられていてもよい。金属は剛性があるため、プローブ１が扇状に広がりにくいからである。連結部材２０を樹脂で製造する場合は、図５（Ｂ）のように直交方向Ｙの両端面（直交方向両端面１１ｆ）に連結部材２０を設けるのがよい。
【００７４】
（第２実施例）
図７は、第２実施例の連結部材２０を備えるプローブ１の使用説明図である。（Ａ）は、曲面にプローブ１を密着させたときの説明図であり、（Ｂ）は平面にプローブ１を密着させたときの説明図である。
【００７５】
本実施例の連結部材２０は、ケース１１の配列方向両端面１１ｅから配列方向外方に延びる軸固定金具２４を有する。軸固定金具２４は、ケース１１の配列方向両端面１１ｅに、直交方向Ｙに間隔を隔てて少なくとも２つ以上設けられていることが好ましい。軸固定金具２４には、直交方向Ｙに延び、回転軸２１を挿入できる孔２４ａが設けられている。
【００７６】
この構成により、軸固定金具２４の孔２４ａに回転軸２１を挿入するだけで、容易に探触子１０を連結することができる。
【００７７】
ケース１１の配列方向一端面の軸固定金具２４と配列方向他端面の軸固定金具２４は、互いに直交方向Ｙの位置が異なっていることが好ましい。この構成により、探触子１０を配列方向Ｘに一列に配列したときに、隣接する軸固定金具２４を互いに直交方向Ｙにずらして並べることができる。つまり互いに直交方向Ｙにずれた軸固定金具２４の孔２４ａに回転軸２１を挿入するだけで、ケース１１を配列方向Ｘに延びる同一線上に配置できる。また全てのケース１１や連結部材２０を同一形状に製造でき、製造費用を抑えることができる。また、全てのケース１１や連結部材２０が同一形状なので、探触子１０の数を任意に変えることができる。なお、軸固定金具２４は、ケース１１に一体成形されていてもよい。
【００７８】
その他の本実施例の連結部材２０の構成と効果は、第１実施例と同様である。
【００７９】
（第３実施例）
図８は、第３実施例の連結部材２０を備えるプローブ１の平面図である。
【００８０】
本実施例の連結部材２０は、隣接するケース１１を連結する球面軸受２５を有する。本実施例の連結部材２０は、探触子１０を２次元的に配列させるときに使用することが好ましい。つまり本実施例の連結部材２０は、前後左右に配列する。
【００８１】
この構成により、例えば被測定物Ｍの外面２が球面等の曲面であっても、プローブ１を被測定物Ｍに押し付けて固定するだけで容易に複数の探触子１０の位置決めをすることができる。例えばＲＴＶシリコーンゴムのような液状又はペースト状から固体又は弾性体に変化する接着性のゴムでケース１１を固定することにより、プローブ１を被測定物Ｍに押し付けて固定することが好ましい。しかしそれに限らず、プローブ１をバンドや紐で被測定物Ｍに括り付けて固定してもよい。
【００８２】
その他の本実施例の連結部材２０の構成と効果は、第１実施例と同様である。
【００８３】
（超音波フェーズドアレイ走査方法について）
次に超音波フェーズドアレイ走査方法について説明する。
（ステップＳ１）
まず、複数の探触子と連結部材を準備する。
【００８４】
探触子は、第１実施例〜第３実施例で上述した探触子１０でもよい。しかしそれに限らず、側面の一つである開口面１１ａに開口１１ｃを有するケース内に二次元アレイ構造のコンポジット圧電振動子１３を有するものであれば、どのような探触子でもよい。
【００８５】
連結部材は、第１実施例〜第３実施例で上述した連結部材２０でもよい。しかしこの方法で使用する連結部材は、隣接する探触子を揺動可能かつ着脱可能に互いに連結させ並列させるものであれば、上述した連結部材２０に限らない。準備する連結部材は、単数でも複数でもよい。
【００８６】
以下、上述した探触子１０と連結部材２０を使用する場合を一例として説明する。
【００８７】
（ステップＳ２）
次いで、複数の探触子１０を連結部材２０で連結し、探触子１０を並列させる。このとき探触子１０の開口面１１ａは同じ方向（被測定物Ｍに対向する側）に揃え、プローブ１を完成させる。
【００８８】
（ステップＳ３）
続いて、完成したプローブ１を、開口面１１ａを被測定物Ｍの外面２に密着させて被測定物Ｍに固定する。例えばＲＴＶシリコーンゴムのような液状又はペースト状から固体又は弾性体に変化するゴムでプローブ１を被測定物Ｍに固定してもよい。もしくはプローブ１を被測定物Ｍにバンドや紐で括り付けることにより固定してもよい。
【００８９】
（ステップＳ４）
その後、完成したプローブ１を使って超音波を送信又は受信させる。プローブ１の探触子１０には、５００Ｖの電圧を印加することが好ましい。使用する超音波は、２０〜１００キロヘルツの低周波であり電圧パルス幅が２〜１３μＳの高出力であることが好ましい。
【００９０】
この方法により、様々な大きさの被測定物Ｍを容易にフェーズドアレイ走査することができる。
【００９１】
上述した本発明によれば、連結部材２０によって複数の探触子１０を等間隔に容易に配置できるので、個々の探触子１０を厳密に位置決めしなくても、フェーズドアレイ走査を容易に実施することができる。
【００９２】
その上、各探触子１０がコンポジット圧電振動子１３を有するので、小型でも、低周波の超音波を高出力に発振できる。それにより、プローブ１は、低密度な被測定物Ｍに対しても、超音波走査を実施することができる。
【００９３】
また各探触子１０がコンポジット圧電振動子１３を有するので、コンポジット圧電振動子を使用しない場合に比べ、小型化、軽量化を実現できる。これにより、被測定物Ｍの表面積占有率を最小限にすることができ、プローブ１を高感度にすることができる。
【００９４】
さらに連結部材２０によって探触子１０が互いに着脱可能に連結されているので、探触子１０の数を任意に変更することができる。もしくは探触子１０の配列を任意に変更することができる。また、連結部材２０によって探触子１０が互いに着脱可能に連結されているので、１探触子１０を複数集めてフェーズドアレイ化することができる。
【００９５】
例えば探触子１０を一列に並べた場合、被測定物Ｍの広範囲を細かく走査できる。
【００９６】
一方、同じ数の探触子１０を複数の列に並べた場合は、高い指向性が得られる。
【００９７】
また、連結部材２０が各探触子１０を揺動可能に連結しているので、被測定物Ｍの外面２がどのような半径を有する曲面であっても、探触子１０の開口面１１ａを外面２に密着させることができる。
【００９８】
なお本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００９９】
Ｈ  診断装置、Ｊ  表示画面、Ｌ  記録装置、Ｍ  被測定物、
Ｘ  配列方向、Ｙ  直交方向、
１  超音波フェーズドアレイ用プローブ（プローブ）、
２  外面、３  モーターケース、４  インシュレーション、
５  推進薬、６  燃焼面、１０  探触子、
１１  ケース、１１ａ  開口面、１１ｂ  対側面、
１１ｃ  開口、１１ｄ  連結孔、１１ｅ  配列方向両端面、
１１ｆ  直交方向両端面、１２  空隙、
１３  コンポジット圧電振動子、１３ａ  圧電素子、
１４  接触部材、２０  連結部材、２１  回転軸、
２２  Ｔ型金具、２２ａ  根本部、２２ｂ長手部、２２ｃ  孔、
２３  Ｉ型金具、２３ａ  孔、２４  軸固定金具、２４ａ  孔、
２５  球面軸受、３０  配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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