(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁歪材料を環状に形成した磁歪リング体４と、この磁歪リング体４の内部に直流バイアス磁場Ｂ0を形成するために磁歪リング体に巻回されたバイアスコイル１０と、前記磁歪リング体４の超音波振動によりその磁歪効果を通して発生する変動磁場ΔＢを検出するために磁歪リング体４に巻回された信号コイル１２から構成され、この信号コイル１２による超音波受信感度を前記直流バイアス磁場Ｂ0により調整し、前記磁歪リング体４を被検査体２４の表面に接触させて、被検査体表面の超音波振動を磁歪リング体４に伝達し、この磁歪リング体４の内部に生起した振動歪を磁歪効果により変動磁場ΔＢに変換し、この変動磁場を前記信号コイル１２により検出して超音波を受信するものであって、磁歪リング体４の内周部に自由回転機構７を設けて、磁歪リング体４を走行する被検査体２４の表面に接触させたときに磁歪リング体４が転接するように配設したことを特徴とする磁歪超音波素子。
【請求項２】
磁歪材料を環状に形成した磁歪リング体４と、この磁歪リング体４の内部に直流バイアス磁場Ｂ0を形成するために磁歪リング体４に巻回されたバイアスコイル１０と、前記磁歪リング体４に変動磁場ΔＢを印加して磁歪効果により磁歪リング体４を超音波振動させるために磁歪リング体４に巻回された信号コイル１２から構成され、この信号コイル１２による超音波発信感度を前記直流バイアス磁場Ｂ0により調整し、前記信号コイル１２に交流電流を流して磁歪リング体４の内部に変動磁場ΔＢを生起し、この変動磁場ΔＢにより磁歪効果を通して磁歪リング体４に超音波振動を生起させ、この磁歪リング体４を被検査体表面に接触させて超音波を発信させるものであって、磁歪リング体４の内周部に自由回転機構７を設けて、磁歪リング体４を走行する被検査体２４の表面に接触させたときに磁歪リング体４が転接するように配設したことを特徴とする磁歪超音波素子。
【請求項３】
前記磁歪リング体４の平均円周Ｄが受信又は発信する超音波の波長より短く設定される請求項１又は２記載の磁歪超音波素子。
【請求項４】
超音波を被検査体２４の内部に入射させ、被検査体２４の内部構造を反映して伝播する超音波を被検査体の表面で受信して被検査体２４の内部異常を検査する非破壊検査方法において、磁歪材料を環状に形成した磁歪リング体４を走行する被検査体２４の表面に接触させたときに磁歪リング体４が転接するように配置し、この磁歪リング体４にバイアスコイル１０を巻回して磁歪リング体４の内部に直流バイアス磁場Ｂ0を形成し、同時に磁歪リング体４に信号コイル１２を巻回し、この信号コイル１２による超音波受信感度を前記直流バイアス磁場Ｂ0により調整し、伝播してきた超音波により磁歪リング体４を超音波振動させ、この超音波振動により磁歪リング体４の磁歪効果を通して変動磁場ΔＢを生起させ、この変動磁場ΔＢを前記信号コイル１２により検出して超音波を受信し、この受信超音波により被検査体の内部異常を検査することを特徴とする磁歪超音波素子を用いた非破壊検査方法。
【請求項５】
超音波を被検査体２４の内部に入射させ、被検査体２４の内部構造を反映して伝播する超音波を被検査体の表面で受信して被検査体２４の内部異常を検査する非破壊検査方法において、磁歪材料を環状に形成した磁歪リング体４を走行する被検査体２４の表面に接触させたときに磁歪リング体４が転接するように配置し、この磁歪リング体４にバイアスコイル１０を巻回して磁歪リング体４の内部に直流バイアス磁場Ｂ0を形成し、同時に磁歪リング体４に信号コイル１２を巻回し、この信号コイル１２による超音波発信感度を前記直流バイアス磁場Ｂ0により調整し、この信号コイル１２により磁歪リング体４の内部に超音波領域の変動磁場ΔＢを生起させ、この変動磁場ΔＢにより磁歪リング体４の磁歪効果を通して磁歪リング体４を超音波振動させ、この超音波振動により被検査体２４の内部に超音波を伝播させて被検査体の内部異常を検査することを特徴とする磁歪超音波素子を用いた非破壊検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波受発信素子及びこれを用いた物体の非破壊検査方法に関し、更に詳細には、磁歪効果を利用して超音波を発信・受信できる新規な磁歪超音波素子並びにこれを用いて物体の内部異常を検査する非破壊検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、金属やコンクリート等からなる物体の内部構造の劣化を診断する非破壊検査方法の一つとして、超音波を利用した非破壊検査方法が知られている。この超音波を発信又は受信する素子として圧電式超音波センサーが一般に広く用いられている。
【０００３】
しかし、従前の圧電式センサーのように分解能の比較的低い超音波センサーでは、被検査体内部の欠陥や材質劣化の位置・大きさを高精度で能率よく検出することができないという問題があった。特に、結晶粒が粗大でその分布が不均一な金属からなる非検査体では、超音波の減衰やバックグラウンドノイズとしてのエコーが生じ、ＳＮ比が大幅に低下するからである。
【０００４】
このような超音波センサーに係る問題を解決する一案として、本発明者等は既に電磁超音波素子を開発し、特願平１０−３６３４５３号及び特願平１０−３６３４５４号としてこれを公開している。
【０００５】
この電磁超音波素子の発信方式は、金属中に渦電流を発生させ、この渦電流と印加された磁場との相互作用により金属中に振動ローレンツ力を生起させ、この振動ローレンツ力により超音波を発生・伝播させるものである。また、この受信方式は、金属の超音波振動により渦電流を発生させ、この渦電流による磁束変化を高性能磁気ヘッドにより検出するものである。即ち、電磁超音波方式は、金属中の渦電流を介して超音波を発信・受信する方式であると言える。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、電磁超音波素子は独創的な方式であり、各種の用途において実用化するための研究開発が続行されており、特に非破壊検査において有効であることが分かってきている。しかし、前述したように、電磁超音波方式は被検査体が金属に限定されており、コンクリート等のような非導電性の非検査体には適用できないという制限がある。
【０００７】
一方、近年報道されているように、コンクリート片が鉄道のトンネル内において剥落する事故が多発している。この事件は、鉄道のトンネルに限った問題ではなく、コンクリート構造物全体の問題である。トンネル、ビル、ダム、高速道路などのコンクリート構造物はいずれ疲労破壊を生じる時期が必ず来る。この疲労破壊を事前に検出して事故を防止する技術開発が緊急の課題となっている。
【０００８】
このように、コンクリート構造物の非破壊検査を初めとして、電磁超音波方式では検出できない非導電性物体の非破壊検査を精度良く実現できる新規技術の出現が待たれている。
従って、本発明は導電性被検査体のみならず非導電性被検査体に対しても超音波を発信・受信できる新規な超音波素子を提供することを目的とし、同時にこの超音波素子を用いた非破壊検査方法を実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、磁歪材料を環状に形成した磁歪リング体と、この磁歪リング体の内部に直流バイアス磁場を形成するために磁歪リング体に巻回されたバイアスコイルと、前記磁歪リング体の超音波振動によりその磁歪効果を通して発生する変動磁場を検出するために磁歪リング体に巻回された信号コイルから構成され、この信号コイルによる超音波受信感度を前記直流バイアス磁場により調整し、前記磁歪リング体を被検査体の表面に接触させて、被検査体表面の超音波振動を磁歪リング体に伝達し、この磁歪リング体の内部に生起した振動歪を磁歪効果により変動磁場に変換し、この変動磁場を前記信号コイルにより検出して超音波を受信するものであって、磁歪リング体の内周部に自由回転機構を設けて、磁歪リング体を走行する被検査体の表面に接触させたときに磁歪リング体が転接するように配設したことを特徴とする磁歪超音波素子である。
【００１０】
請求項２の発明は、磁歪材料を環状に形成した磁歪リング体と、この磁歪リング体の内部に直流バイアス磁場を形成するために磁歪リング体に巻回されたバイアスコイルと、前記磁歪リング体に変動磁場を印加して磁歪効果により磁歪リング体を超音波振動させるために磁歪リング体に巻回された信号コイルから構成され、この信号コイルによる超音波発信感度を前記直流バイアス磁場により調整し、前記信号コイルに交流電流を流して磁歪リング体の内部に変動磁場を生起し、この変動磁場により磁歪効果を通して磁歪リング体に超音波振動を生起させ、この磁歪リング体を被検査体表面に接触させて超音波を発信させるものであって、磁歪リング体の内周部に自由回転機構を設けて、磁歪リング体を走行する被検査体の表面に接触させたときに磁歪リング体が転接するように配設したことを特徴とする磁歪超音波素子である。
【００１１】
請求項３の発明は、前記磁歪リング体の平均円周が受信又は発信する超音波の波長より短く設定される請求項１又は２記載の磁歪超音波素子である。
【００１４】
請求項４の発明は、超音波を被検査体の内部に入射させ、被検査体の内部構造を反映して伝播する超音波を被検査体の表面で受信して被検査体の内部異常を検査する非破壊検査方法において、磁歪材料を環状に形成した磁歪リング体を走行する被検査体の表面に接触させたときに磁歪リング体が転接するように配置し、この磁歪リング体にバイアスコイルを巻回して磁歪リング体の内部に直流バイアス磁場を形成し、同時に磁歪リング体に信号コイルを巻回し、この信号コイルによる超音波受信感度を前記直流バイアス磁場により調整し、伝播してきた超音波により磁歪リング体を超音波振動させ、この超音波振動により磁歪リング体の磁歪効果を通して変動磁場を生起させ、この変動磁場を前記信号コイルにより検出して超音波を受信し、この受信超音波により被検査体の内部異常を検査することを特徴とする磁歪超音波素子を用いた非破壊検査方法である。
【００１５】
請求項５の発明は、超音波を被検査体の内部に入射させ、被検査体の内部構造を反映して伝播する超音波を被検査体の表面で受信して被検査体の内部異常を検査する非破壊検査方法において、磁歪材料を環状に形成した磁歪リング体を走行する被検査体の表面に接触させたときに磁歪リング体が転接するように配置し、この磁歪リング体にバイアスコイルを巻回して磁歪リング体の内部に直流バイアス磁場を形成し、同時に磁歪リング体に信号コイルを巻回し、この信号コイルによる超音波発信感度を前記直流バイアス磁場により調整し、この信号コイルにより磁歪リング体の内部に超音波領域の変動磁場を生起させ、この変動磁場により磁歪リング体の磁歪効果を通して磁歪リング体を超音波振動させ、この超音波振動により被検査体の内部に超音波を伝播させて被検査体の内部異常を検査することを特徴とする磁歪超音波素子を用いた非破壊検査方法である。
【００１６】
【発明の実施形態】
本発明者等は、導電性と非導電性の区別なしに、被検査体内部に超音波を発生・伝播させる方式を鋭意研究した結果、機械的に超音波振動する物体、即ち超音波振動体を被検査体に接触させ、この超音波振動の機械的伝達によって被検査体内に超音波を導入することが必要であると考えた。
【００１７】
従来、この観点から開発されている超音波振動体として圧電素子がある。圧電素子は、交流電圧を印加されたとき、圧電材料が機械的に伸縮する性質を利用したものである。しかし、前述したように、圧電材料は精度上及びその他の理由から非破壊検査において種々の欠点を有していることが分かっている。
【００１８】
そこで、本発明者等は他の原理に基づいて超音波振動体を構成するために鋭意研究した結果、磁歪効果を発現する材料、即ち磁歪材料が超音波振動体として好適であることを見出すに到った。
【００１９】
強磁性体は内部に無数の磁区を有し、この磁区は自発磁化の方向に歪んでいることが分かっている。この強磁性体に外部磁場を加えると、外部磁場によって磁化の方向が回転し、ひずみの方向も大きさも変化する。これが磁歪効果である。即ち、磁化によって強磁性体が僅かに変形する現象が磁歪効果であり、逆に強磁性体を変形させると、その変形の程度に従って磁束が変化する可逆的な力学的磁気現象でもある。
【００２０】
従って、本発明の要点は、磁歪材料で超音波素子を構成し、この超音波素子を被検査体の表面に接触させながら超音波の受発信を機械的伝達により行なう点にある。つまり、超音波を発信するには、振動磁界を印加して超音波素子を磁歪効果で振動させ、この超音波振動を被検査体に機械的に伝達させればよい。また、超音波を受信するには、被検査体の表面振動を超音波素子に機械的に伝達させ、磁歪効果により発生する振動磁界を超音波信号に変換すればよい。
【００２１】
本発明に用いることができる磁歪材料としては、強磁性材料などの磁歪効果を発現する材料を云い、例えば、金属、合金、金属含有化合物などからなる。より具体的には、鉄、コバルト、ニッケル、それらの合金、アルフェロ合金、フェライト、その他の公知の磁歪材料を含む。
【００２２】
以下に、本発明に係る磁歪超音波素子及びこれを利用した非破壊検査方法の実施形態を図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明に係る磁歪超音波素子の第１実施形態を示す正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図１及び図２に示されるように、磁歪超音波素子２は、磁歪材料を環状に形成した磁歪リング体４と、この磁歪リング体４を直径方向に固定する支持杆６と、この支持杆６を安定に立設させる支持板８から構成されている。
【００２３】
磁歪リング体４の頂部４ａは、支持杆６の頂部６ａよりも段差ΔＨだけ上方に突出するように構成される。これは、磁歪リング体頂部４ａを被検査体の表面に接触させたときに支持杆頂部６ａがその表面に当接しないようにして、超音波の発受信感度を良好に保持するためである。
【００２４】
磁歪リング体４には、点線で表示したバイアスコイル１０と実線で表示した信号コイル１２が巻回されている。バイアスコイル１０には直流電圧を印加して直流電流を流し、磁歪リング体４に直流バイアス磁場を発生させる。この直流バイアス磁場の大きさは磁歪効果の感度を良好に設定する様に調整される。
【００２５】
信号コイル１２は、超音波を発信する場合には交流電流を流す印加コイル１２ａになり、超音波を受信する場合には交流磁場を検出する検出コイル１２ｂになる。超音波発信では、信号コイル１２（つまり印加コイル１２ａ）に交流電流を流すと、磁歪リング体４に交流磁場が発生し、この交流磁場により磁歪リング体４が磁歪効果により超音波振動する。一般に印加時の交流電流は正弦波が用いられるが、矩形波、三角波、のこぎり波、その他の規則波でもよく、また不規則波でも構わない。
【００２６】
超音波受信では、磁歪リング体４が超音波振動すると、その力学的振動が磁歪リング体４の磁歪効果により交流に変換され、この交流磁場を信号コイル１２（つまり検出コイル１２ｂ）により交流電流に変換する。被検査体表面の振動には規則振動のみならず不規則振動もあり、検出される交流電流も規則電流、不規則電流を含む。
【００２７】
図３は磁歪リング体４の平均円周の望ましい条件をしめす模式図である。磁歪リング体４が超音波振動すると、磁歪リング体は当然に変形する。このとき、一点鎖線で示す磁歪リング体４の平均円周Ｄが超音波の波長λよりも短いとき、即ちＤ＜λであれば、磁歪リング体４の変形は局部的変形にとどまる。局部的変形であれば発生する磁束も打ち消されること無く安定に生じ、超音波の受信を確実に行なうことができる。
【００２８】
図４は磁歪リング体が対称変形した場合を示す模式図である。平均円周Ｄが波長λより長い（Ｄ≧λ）ときには、磁歪リング体４の円周方向に定常波が形成される場合がある。詳細には、Ｄ＝ｍλ（ｍは自然数）の条件が成立すると磁歪リング体４には定常波が形成され、この定常波は左右対称変形になるため、左右に発生した対称磁束が磁歪リング体４の内部で打ち消し合い、合成信号磁束がゼロになる。図４には、左側変形による左側磁束Ｂ1と右側変形による右側磁束Ｂ2が打ち消し合う状況が示されており、この場合には合成磁束がゼロになって超音波を受信できないことになる。
【００２９】
前述した定常波条件は超音波を受信する場合に重要で、発信する場合には問題とはならない。印加コイル１２ａに交流電流を流すと、磁歪リング体４には交流磁場が発生するが、この交流磁場は全て同方向に発生するため、磁歪リング体４の内部で打ち消しあうことが無いからである。
【００３０】
図５は磁歪超音波素子による超音波受信試験の概略構成図である。磁歪リング体４の頂部４ａを加振板１４に接触させるように磁歪超音波素子２を配置し、この加振板１４を加振装置１６により超音波領域の振動数で強制振動させる。バイアスコイル１０には電流制御回路１８から直流電流を流し、信号コイル１２（つまり検出コイル１２ａ）は信号検出回路２０に接続されている。
【００３１】
図６は磁歪リング体の内部に発生する磁束のタイムチャートである。直流バイアス磁場Ｂ0 はバイアスコイル１０の直流電流により印加されたもので、信号磁場ΔＢは磁歪リング体４が超音波振動してその磁歪効果により内部に発生した信号磁場である。振動の状況に応じて、信号磁場ΔＢは規則信号の場合もあるし、不規則信号の場合もある。図６にはΔＢは不規則信号として描かれている。直流バイアス磁場Ｂ0と信号磁場ΔＢの合成磁場Ｂが磁歪リング体４の中に生じている。
【００３２】
図７は信号コイルで検出される検出電流のタイムチャートである。この振動成分である信号磁場ΔＢが発生すると、電磁誘導により信号コイル１２に信号電流ΔＩが誘起される。この信号電流ΔＩは信号検出回路２０により検出され、ディスプレー（図示せず）に表示される。
【００３３】
図８は直流バイアス磁場Ｂ0と信号磁場ΔＢとの関係図である。磁歪リング体４が超音波振動すると、磁歪効果により信号磁場ΔＢが発生することは前述した通りである。この信号磁場ΔＢを精度良く検出するためには、信号磁場ΔＢの振幅は大きいほうが良い。つまり、信号磁場ΔＢの振幅の大きさは直流バイアス磁場Ｂ0に依存し、この検出感度の関係が図８に示されている。
【００３４】
この関係は磁歪材料の物性に依存し、図８はその一般的傾向を示すに過ぎない。磁歪超音波素子２の検出感度を高めるためには、直流バイアス磁場Ｂ0の大きさを調整しながら振動磁場ΔＢが最大になる条件を見出すことが重要になる。
【００３５】
図９は磁歪超音波素子を超音波受信子として用いた受信構成図である。被検査体２４の表面には超音波発信器２２と磁歪超音波素子２が所定距離Ｌだけ離間して配置されている。超音波発信子２２は圧電式発信子又は電磁超音波発信子から構成される。圧電式発信子は被検査体２４が導電体又は非導電体のいずれに対しても作用するが、電磁超音波発信子は導電体の場合にだけ作用する。前記超音波発信子２２には送信装置２６が接続されている。
【００３６】
一方、磁歪超音波素子２にはプリアンプ２８、受信装置３０及び受信表示装置３２が接続されている。送信装置２６により超音波発信子２２を超音波振動させると、被検査体２４に超音波振動が矢印ａ方向に伝播する。この超音波振動を磁歪超音波素子２で検出し、プリアンプ２８で前置増幅した後、受信装置３０で受信する。この信号波形は受信表示装置３２で表示される。
【００３７】
図１０は受信表示装置による受信超音波の波形図である。上側波形Ｗ１は離間距離ＬがＬ＝４０ｍｍの場合を示し、下側波形Ｗ２はＬ＝７０ｍｍの場合に対応している。上側波形Ｗ１の伝達時間τはτ＝１７（μｓ）であり、下側波形Ｗ２ではτ＝２９(μｓ)である。音速ＶをＶ＝Ｌ？τで計算すると、Ｗ１からはＶ＝２．４（ｋｍ/ｓ）が得られ、Ｗ２からもＶ＝２．４（ｋｍ/ｓ）が得られる。従って、両者から同一の音速が得られたので、本発明に係る磁歪超音波素子が超音波受信子として精密測定に利用できることが明らかとなった。
【００３８】
図１１は磁歪超音波素子を超音波発信子として用いた発信構成図である。磁歪超音波素子２に送信装置２６を接続し、磁歪超音波素子２を超音波振動させながら被検査体２４の表面に接触させる。超音波は被検査体２４の内部を矢印ｂ方向に伝播し、超音波受信子２３により検出される。超音波受信子２３は圧電式受信子又は電磁超音波受信子により構成される。
【００３９】
超音波受信子２３はプリアンプ２８、受信装置３０及び受信表示装置３２に接続される。受信表示装置３２により得られた受信波形は図示しないが、図１０と同様に、精度の良い信号波形が得られた。超音波の伝播速度の測定に関しても、満足のゆく結果が得られた。従って、本発明に係る磁歪超音波素子は超音波発信子としても用いることが明らかになった。
【００４０】
図１２は本発明に係る磁歪超音波素子の第２実施形態を示す正面図である。図１と同一部分には同一符号を打ってその説明を省略し、異なる部分を説明する。この実施形態の特徴は、磁歪リング体４の頂部４ａ付近に固定手段５が形成されている点である。この固定手段５は被検査体２４の表面に係合し、磁歪リング体４が超音波振動しても位置ずれを起こさない。従って、超音波発信子と超音波受信子の離間距離が変化せず、超音波測定の精度を向上させることができる。
【００４１】
固定手段５の具体的構造は、例えば表面に突刺する突起であったり、表面に固着する粘着物質であったり、係合用ファスナーなど公知の構造を利用できる。
【００４２】
図１３は本発明に係る磁歪超音波素子の第３実施形態を示す変形正面図である。図１と同一部分には同一符号を打ってその説明を省略し、異なる部分を説明する。磁歪リング体４の中心部には自由回転機構７が設けられており、被検査体２４が矢印ｃ方向に走行するときに、磁歪リング体４が被検査体２４の表面に矢印ｄ方向に転接し、この転接状態のまま超音波測定を測定するものである。自由回転機構７の具体的構造は、例えばベアリングのように公知の機構が利用できる。
【００４３】
図１４は磁歪超音波素子を用いた被検査体の非破壊検査方法の概略説明図である。この実施形態では、超音波の発信用と受信用に本発明に係る磁歪超音波素子を用いる。即ち、被検査体２４の表面に発信用磁歪超音波素子２ａを固定手段５で固定配置し、これとは別に受信用磁歪超音波素子２ｂを可動自在に配置する。
【００４４】
被検査体２４の中に異常部２４ａがあり、この位置を探査するために発信用磁歪超音波素子２ａから超音波を被検査体２４の内部に入射させる。被検査体２４の材質が決まれば超音波の伝播速度は決まる。受信用磁歪超音波素子２ｂが受信する超音波の伝達経路は主に直達経路Ｐ1、異常部反射経路Ｐ2及び裏面反射経路Ｐ３の３経路である。
【００４５】
発信用磁歪超音波素子２ａと受信用磁歪超音波素子２ｂの離間距離並びに被検査体２４の厚さは決まっているから、直達経路Ｐ１と裏面反射経路Ｐ３を通る超音波の受信時間τ1、τ3は事前に計算できる。この受信時間とは発信から受信までの超音波の経過時間である。異常部２４ａが存在すると異常部反射経路Ｐ２があるはずであり、この受信時間τ2はτ1＜τ2＜τ3の関係を満足する。
【００４６】
受信用磁歪超音波素子２ｂの位置を移動させながら、τ1とτ3の間に位置する異常部反射超音波を探査する。もしτ1＜τ2＜τ3を満足するτ2が発見できれば、被検査体２４の内部に異常部２４ａが存在することを意味する。このようにして、被検査体２４の非破壊検査を行なう。
【００４７】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の変形例や設計変更などをその技術的範囲内に包含するものである。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、新規かつ独創的な受信用磁歪超音波素子を実現でき、直流バイアス磁場を調整しながら磁歪リング体を被検査体の表面に接触させるだけで、被検査体の超音波振動を磁歪リング体の振動磁場又は振動電流として高感度に検出することができる。
【００４９】
請求項２の発明によれば、新規かつ独創的な発信用磁歪超音波素子を実現でき、直流バイアス磁場により発信感度を良好に調整しながら、信号コイルに交流電流を流して磁歪リング体を超音波振動させ、この磁歪リング体を被検査体に接触させるだけで超音波を発信することができる。
【００５０】
請求項３の発明によれば、磁歪リング体の平均円周を超音波の波長より短く設定するだけで、磁歪リング体に定常波を形成させないようにし、磁歪リング体に局部的な振動を生起させて超音波の受信または発信を効率的に行なわせることができる磁歪超音波素子を実現できる。
【００５２】
磁歪リング体の内周部に自由回転機構を設けているから、磁歪リング体を走行する被検査体の表面に転接させることができ、走行する被検査体に適用できる磁歪超音波素子を実現できる。
【００５３】
請求項４の発明によれば、磁歪リング体を走行する被検査体の表面に接触させたときに磁歪リング体が転接するようにさせ、直流バイアス磁場により受信感度を良好に調整して、被検査体の内部を伝播してきた超音波を受信し、受信超音波信号の伝播異常から被検査体内部の異常部を効率的に検出することができる。
【００５４】
請求項５の発明によれば、磁歪リング体を走行する被検査体の表面に接触させたときに磁歪リング体が転接するようにさせ、直流バイアス磁場により発信感度を良好に調整して、被検査体の内部に超音波を発信させ、この超音波を被検査体の内部に伝播させて被検査体の内部異常を効率的に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁歪超音波素子の第１実施形態を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】磁歪リング体の平均円周の望ましい条件をしめす模式図である。
【図４】磁歪リング体が対称変形した場合を示す模式図である。
【図５】磁歪超音波素子による超音波受信試験の概略構成図である。
【図６】磁歪リング体の内部に発生する磁束のタイムチャートである。
【図７】信号コイルで検出される検出電流のタイムチャートである。
【図８】直流バイアス磁場Ｂ0と信号磁場ΔＢとの関係図である。
【図９】磁歪超音波素子を超音波受信子として用いた受信構成図である。
【図１０】受信表示装置による受信超音波の波形図である。
【図１１】磁歪超音波素子を超音波発信子として用いた発信構成図である。
【図１２】本発明に係る磁歪超音波素子の第２実施形態を示す正面図である。
【図１３】本発明に係る磁歪超音波素子の第３実施形態を示す変形正面図である。
【図１４】磁歪超音波素子を用いた被検査体の非破壊検査方法の概略説明図である。
【符号の説明】
２は磁歪超音波素子、２ａは発信用磁歪超音波素子、２ｂは受信用磁歪超音波素子、４は磁歪リング体、４ａは磁歪リング体頂部、５は固定手段、６は支持杆、７は自由回転機構、６ａは支持杆頂部、８は支持板、１０はバイアスコイル、１２は信号コイル、１２ａは印加コイル、１２ｂは検出コイル、１４は加振板、１６は加振装置、１８は電流制御回路、２０は信号検出回路、２２は超音波発信子、２３は超音波受信子、２４は被検査体、２４ａは異常部、２６は送信装置、２８はプリアンプ、３０は受信装置、３２は受信表示装置、Ｂ1は左側磁束、Ｂ2は右側磁束、Ｄは平均円周、Ｂ0は直流バイアス磁場、ΔＢは変動磁場、ΔＩは検出電流、Ｐ1は直達経路、Ｐ2は異常部反射経路、Ｐ3は裏面反射経路、Ｗ1は上側波形、Ｗ2は下側波形。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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