(57)【要約】加工物中に、または加工物から、直線偏波横波の形の超音波の非結合発生および／または受波を行うための、加工物の内部で超音波の変換を行う少なくとも１つのユニットを有する電磁超音波変換器が開示される。このユニットは、高周波磁界の発生または検出を行うためのコイル配列と、加工物中で高周波磁界に重畳する準静的磁界の発生を行うための事前磁化ユニットとを備える。ここで、前記コイル配列は、Ｕ字状または部分リングの形をした少なくとも１つの磁気コアに配列されたトルスの形であり、磁気コアは、加工物に面するように回すことができる２つの前端部を有する。本発明は、加工物に面するように回すことができる磁気コアの前端部が磁束誘導片に直接または間接的に接続され、この磁束誘導片がそれらの前端部を互い接続し、かつ加工物に面する表面を有することを特徴とする。
2006511173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工物中に、加工物から、それぞれ直線偏波横波の形の超音波を接触媒質無しで発生および／または受波する電磁超音波トランスデューサであって、前記加工物の内部で前記超音波を変換し、かつ高周波磁界の発生、検出それぞれを行うためのコイル配列と、前記加工物中で前記高周波磁界に重畳する準静的磁界を発生する事前磁化ユニットとを備える少なくとも１つのユニットを有し、前記コイル配列が、少なくとも１つの部分環状またはＵ字状の磁気コアにトルス状に配列されており、この磁気コア各々が、前記加工物に面するように回すことができる２つの前端部を有し、
前記加工物に面するように回すことができる前記磁気コアの前記前端部が、前記加工物に面する表面を有しかつ前記前端部を互いに接続する磁束片に、直接または間接的に接続されている電磁超音波トランスデューサ。
【請求項２】
少なくとも２つの磁気コアおよび少なくとも２つの磁束誘導片が備えられ、
磁気コアの１つの前端部が前記少なくとも２つの磁気誘導片の一方に直接または間接的に接続され、磁気コアのもう１つの前端部が前記少なくとも２つの磁束誘導片の他方に直接または間接的に接続され、
他方の磁気コアの１つの前端部が前記少なくとも２つの磁気誘導片の一方に直接または間接的に接続され、他方の磁気コアのもう１つの前端部が前記少なくとも２つの磁束誘導片の他方に直接または間接的に接続され、各々の前端部が前記第１の磁気コアから離れたところに位置し、さらに、
前記磁束誘導片各々が前記加工物に面する表面を有する、請求項１の前文部分に記載の電磁超音波トランスデューサ。
【請求項３】
前記少なくとも２つの磁気コアは、各々Ｕ字状に設計され、かつ各々接続部分を介して接続されている２つの長手方向に延びる肢部を有し、前記前端部が前記２つの長手方向に延びる肢部の端部に設けられており、
前記長手方向に延びる肢部の間に、少なくとも１つのさらに他の長手方向に延びる要素が設けられ、この長手方向に延びる要素は１つの側で前記接続部分に接続され、さらにこの長手方向に延びる要素の端部にさらに他の前端部が設けられ、そして、
少なくとも１つの他の磁束誘導片が両方の磁気コアの前記長手方向に延びる要素の前端部を互いに接続している、請求項２に記載の電磁超音波トランスデューサ。
【請求項４】
超音波を発生するために、前記コイル配列が、高周波磁界を発生させる高周波発生器に接続されている、請求項１または２に記載の電磁超音波トランスデューサ。
【請求項５】
超音波を検出するために、前記コイル配列が増幅器ユニットおよび／または評価ユニットに接続されている、請求項１または２に記載の電磁超音波トランスデューサ。
【請求項６】
前記コイル配列は、高周波発生器に接続された高周波磁界を発生するための送波用コイル配列と、増幅器ユニットおよび／または評価ユニットに接続された高周波磁界を検出するための受波用コイル配列との２つの別個のコイルを備える、請求項１または２に記載の電磁超音波トランスデューサ。
【請求項７】
前記磁束誘導片が、棒状に設計され、軟磁性材料を含む、請求項１から６の一項に記載の電磁超音波トランスデューサ。
【請求項８】
前記磁束誘導片が、軟磁性板要素の積層状配列を備えるか、またはマトリックスの形で分散された軟磁性粒子を含む非導電性材料で作られている、請求項１から７の一項に記載の電磁超音波トランスデューサ。
【請求項９】
前記磁気コアの前端部が、前記磁束誘導片としっかり融合されている、請求項１から８の一項に記載の電磁超音波トランスデューサ。
【請求項１０】
前記事前磁化ユニットが、前記加工物から向きがそれている前記少なくとも１つの磁束誘導片の上側に直接または間接的に設けられている、請求項１から９の一項に記載の電磁超音波トランスデューサ。
【請求項１１】
前記事前磁化ユニットが、永久磁石または電磁石の配列である、請求項１から１０の一項に記載の電磁超音波トランスデューサ。
【請求項１２】
前記事前磁化ユニットが、前記準静的磁界を前記加工物の表面に対して垂直に前記加工物中に導入することができるように配置されている、請求項１から１１の一項に記載の電磁超音波トランスデューサ。
【請求項１３】
前記事前磁化ユニットが、電磁石配列であり、この電磁石配列によって、準静的磁界を前記加工物の表面に対して水平に前記加工物中に導入することができる、請求項１から１０の一項に記載の電磁超音波トランスデューサ。
【請求項１４】
加工物中に、加工物から、それぞれ直線偏波横波の形の超音波を接触媒質無しで発生および／または受波する配列であって、
請求項１から３の一項に記載の少なくとも２つの電磁超音波トランスデューサが、前記個々の超音波トランスデューサのそれぞれの磁束誘導片の長手方向が平行に並ぶように、互いに離れて平行に配置されている配列。
【請求項１５】
前記個々の超音波トランスデューサの前記事前磁化ユニットが、同じ名称であるか、または単一事前磁化ユニットが、前記並んで配置された超音波トランスデューサの全ての磁束誘導片にわたって延びている、請求項１４に記載の配列。
【請求項１６】
水平偏波横波を発生および／または検出するための請求項１４または１５の一項に記載の配列の使用であって、
前記少なくとも２つの電磁超音波トランスデューサのコイル配列が、フェーズドアレー起動によって動作させられる使用。
【請求項１７】
超音波が発生されたとき、前記加工物に入る超音波が、位相起動に依存しかつ主伝播方向を前記加工物の垂線に対して０°から９０°まで振ることができる方向特性を有するように、全ての電磁超音波トランスデューサの前記コイル配列は、時間遅延位相のトリガ信号で連続して起動される、請求項１６に記載の使用。
【請求項１８】
前記加工物の内部に超音波を発生している間に、反対方向に向けられた２つのすぐ隣り合った磁束誘導片各々を磁束が通過するように、前記個々の超音波トランスデューサの前記コイル配列が起動される、請求項１６または１７に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工物中に、加工物から、それぞれ直線偏波横波の形の超音波を接触媒質無しで発生および／または受波し、加工物の内部で超音波を変換する少なくとも１つのユニットを有する電磁超音波トランスデューサに関する。このユニットは、高周波磁界の発生、検出それぞれを行うためのコイル配列と、加工物中で高周波磁界に重畳する準静的磁界を発生する事前磁化ユニットとを有し、コイル配列は、少なくとも１つの部分環状またはＵ字状に設計された磁気コアにトルス状に配列され、この磁気コアは、各々加工物に面するように回すことができる２つの前端部を有している。
【０００２】
そのような型の超音波プローブは、直線偏波横波の発生および受波を可能にし、この直線偏波横波は、好ましくはそれぞれ、そのプローブの下で加工物中に垂直に放射され、この方向から受波され、かつ好ましくは伝播方向に対して垂直な方向に振動している。そのような型の超音波プローブの技術的な応用分野は、例えば、材料欠陥についての導電性加工物の非破壊検査、例えばひび、特に超音波の偏波方向に対して平行でかつ伝播方向に対して垂直な方向を向いたひび状欠陥のようなもの、並びに超音波速度および偏波に基づいた他のプロセス、例えば電圧測定または特に厚さ測定のようなものである。
【背景技術】
【０００３】
最先端技術から知られている接触媒質の無い電磁プローブは、電磁界エネルギーを超音波の弾性エネルギーに変換し、またその逆に変換する。変換機構は、電磁界と、外部から加えられた静磁界または準静的磁界が通過する導電性材料との間の相互作用に基づいている。「準静的」磁界という用語は、例えば永久磁石によって発生させることができる実際の静磁界のほかに、低周波磁界を含み、この低周波磁界の交番周波数は、コイル配列を動作させて高周波磁界を発生させるのに用いられる高周波よりも遥かに低い。
【０００４】
導電性加工物の内部で超音波を励起するために、高周波コイル配列で発生された、周波数範囲が超音波周波数範囲内にある高周波磁界の少なくとも一部が、加工物中に結合されて、表皮厚さに渦電流を誘起する。この渦電流は、準静的磁界が重畳されると、加工物の内部に発生するローレンツ力または磁気歪みのために超音波を発生させる。
【０００５】
加工物の内部に生じる超音波の検出は、高周波フィールドに起因してコイル配列内に誘起された電圧を検出することで逆に行われる。この高周波フィールドは、これに関する限り、「準静的」磁界内にある加工物の中での超音波による電荷の運動によって発生する。
【０００６】
全ての従来技術の電磁超音波トランスデューサは、測定感度およびそれに関連して、コイル配列で発生させることができる送波信号と受波信号との両方の信号振幅を、最適化するという共通の開発目標に基づいている。この目標は、一方では、発生された検出すべき高周波フィールドができるだけ損失なしに超音波トランスデューサと加工物との間を入ったり出たりして結合される結合機構を設計することであり、また他方で、できるだけ大きな準静的磁界の磁界強度を選択することである。この磁界強度は、超音波の発生および検出にとって決定的に重要である。
【０００７】
ＤＥ４２  ２３  ４７０  Ｃ２には、直線偏波横波の垂直音響放射用の汎用電磁プローブが記載されている。ここでは、高周波磁界は、最も効率のよいやり方で入ったり出たりしてプローブと加工物との間に結合され、多くの他のプローブでそうであるように、通常高周波空気コイルとして設計される送波および受波用コイルが加工物の表面に直接接して配置されることはない。しかし、むしろこの印刷文献に記載されている図２の電磁プローブは、非晶質テープ材料で商業的に作られた半開きの環状テープコアを備え、このコアのまわりに送波用コイル４１および受波用コイル４２がそれぞれ巻かれている。半開きの環状テープコア１の前端部２は、高周波磁界の結合部として作用し、適切なやり方で検査すべき加工物７の表面に配置することができる。高周波送波用コイル配列４１で発生された高周波磁界は、環状テープコア１の前端部２を介して加工物７中に達し、加工物７の内部の表皮厚さに、表面に近接した渦電流８を誘起することができる。
【０００８】
加工物７の表面に対して垂直方向に向けられた音響変換に必要な準静的磁界は、同じ名称の２個の永久磁石６によって発生され、加工物７の材料表面に伝えられる。加工物の表面に対して垂直方向に向けられた「準静的」磁界を生成するために必要な事前磁化ユニットは、環状テープコア１の開いた部分の内側に位置付けされる。この配列で、加工物の表面に対して垂直な伝播方向Ａおよびこの伝播方向に対して垂直な振動面Ｓを有する超音波が、加工物の内部に生じる。
【０００９】
ＤＥ４１  ３０  ９３５  Ａ１は、この配列と同等なプローブデバイスを記載している。しかし、このプローブデバイスでは、送波および受波用コイル配列は、検査すべき加工物の表面に直接接して位置している。このことは、コイル摩損の危険性を含んでいる。
【００１０】
ＤＥ１９５  ４３  ４８２  Ａ１は、好ましくは管路（ｐｉｐｅｌｉｎｅ）の形をした強磁性体材料を試験するデバイスを記載している。しかし、このデバイスは、前に詳細に説明した最新技術と異なる部品構成を有し、そして次に述べることはこの部品構成に基づいている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述の最新技術に基づいて、本発明の目的は、超音波が発生される効率および検出感度が従来技術の超音波トランスデューサに比べて決定的に改善されるように、汎用電磁超音波トランスデューサをさらに開発することである。特に、この目的は、コイル配列の機械的な損傷を除外することができるようにするために、加工物の表面から離れたところにコイル配列を配置することである。さらに、より開発された超音波トランスデューサは、水平偏波超音波の発生を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の重要な要素は、加工物中に、加工物から、それぞれ直線偏波横波の形の超音波を接触媒質無しで発生および／または受波する電磁超音波トランスデューサをさらに開発することであり、このトランスデューサは、加工物の内部で超音波を変換し、かつ高周波磁界の発生、検出それぞれを行うためのコイル配列、並びに、加工物中で高周波磁界に重畳する準静的磁界を発生する事前磁化ユニットを備える少なくとも１つのユニットを有し、このコイル配列は少なくとも１つの部分環状またはＵ字状の磁気コアにトルス状に配列されており、加工物に面するように回すことができる磁気コアの前端部が、加工物に面する表面を有しかつ前端部を互いに接続する磁束誘導片に直接または間接的に接続されるようなぐあいに、この磁気コアは、加工物に面するように回すことができる２つの前端部を有している。
【００１３】
好ましくは環状テープコアとして設計された磁気コアの前端部を互いに接続するそのような型の磁束誘導片を備えることで、特にコイル配列で発生された高周波磁界を最も効率よく加工物中に結合することが可能になり、このようにして、表皮厚さに非常に特徴的な渦電流を発生させることができる。このために、磁束誘導片は、好ましくは加工物の表面と一致するように設計された表面を有し、それによって、好ましくは外形合致、磁束誘導片と加工物との接触が可能になる。好ましい実施形態では、磁束誘導片は、加工物に面する平らな表面を有する長方形の棒として形成される。この平らな表面は、どのような接触媒質も無しに同じく平らに形成された加工物表面にじかに接触した状態で配置される。加工物に面する磁束誘導片の表面は、もちろん、検査すべき加工物の湾曲性に依存して、加工物の外形に対応する表面型で作ることができる。電磁超音波トランスデューサが、例えば、好ましくは円筒形加工物表面を検査するために使用されることになる場合には、環状テープコアの前端部に接続する磁束誘導片は、外形の性質に対応して形成される。
【００１４】
磁束誘導片による加工物表面への高周波磁界の最適化された結合のほかに、磁束誘導片は、また、ほとんど損失なしに準静的磁界を加工物中に結合させることもできる。この目的のために、一般的な好ましい実施形態では、準静的磁界を発生する事前磁化ユニットは、永久磁石の形であり、この永久磁石は、永久磁石を越えて突き出している環状テープコアの前端部間の磁束誘導片の上に直接配置される。この場合、磁束誘導片は、準静的磁界、永久磁界それぞれの典型集束装置として作用する。
【００１５】
渦電流が磁束誘導片の内部に生じるのを防ぐために、マトリックス状軟磁性粒子が導入されている非導電性支持体材料から磁束誘導片を作るのが有利である。若しくは、軟磁性の変成器用金属シートの積層状配列もまた、渦電流が磁束誘導片の内部に生じるのを有効に防ぐことができる。
【００１６】
単一の磁束誘導片を越えて突き出す部分環状またはＵ字状の磁気コアを有し、その磁気コアの前端部が単一磁束誘導片に密に接続されている電磁超音波トランスデューサの前述の発明された設計のほかに、電磁トランスデューサの第２の代わりの発明された好ましい実施形態は、平行に並んで配置された少なくとも２個の磁束誘導片を備え、これらの２個の磁束誘導片は、少なくとも２個の部分環状またはＵ字状の磁気コアによって、それぞれの前端部を介して、橋のように互いに接続されている。磁気コアは、棒状磁束誘導片の反対の端領域に互いに離れて位置している。この組立方法によって、前述の好ましい実施形態の場合のようにその２個の磁束誘導片にまたがる好ましくは環状テープコアとして設計された磁気コアの無い状態で、好ましくは永久磁石配列の形の事前磁化ユニットを２個の磁気コアの間に、２個の磁束誘導片の長手方向に配置することが可能になる。その結果として、永久磁石配列の寸法を縮小する可能性は実際的に無限であり、それに応じて磁界強度を大きくすることが可能になる。
【００１７】
少なくとも１つのコイル配列が巻かれている環状テープコアの形をした磁気コアの最も簡単な好ましい実施形態のほかに、また、各々３つの自由な状態で終わる前端部を有するＭ字状磁石断面を有する磁気コアが実現可能である。前の電磁超音波トランスデューサ配列に比べると、そのような型の磁気コアを用いて３個の平行な隣り合う磁束誘導片を橋のようなやり方で接続することができる。
【００１８】
以下の好ましい実施形態を参照して本明細書でさらに続けて詳細に説明するように、多数の前述の超音波トランスデューサと、環状の磁気コアに配列されたコイル配列の起動とを適切に組み合わせることで、加工物の内部に直線偏波横波を発生させることができる。特に、対応する多数の配列によって、垂直方向または水平方向直線偏波の横波を発生させることが可能になる。
【００１９】
この目的のために、一方では、できるだけ大きな送波および受波アパーチャを得るために、他方では、個々のコイル配列の位相制御高周波励起によって、加工物中に結合させることができる超音波の選択的に設定可能な放射特性を得るために、始めに説明した本発明に従った電磁超音波トランスデューサを多数配列状態に並べて配置することができる。本明細書でさらに続けて説明するように、そのような型の配列は、伝播方向を選択的に設定することができる水平偏波横波（せん断水平波）を発生させるフェーズドアレー配列に適している。このフェーズドアレー配列は、加工物表面の垂線に対して０°と９０°の間で変化可能な角度を含む。
【００２０】
本発明は、発明の概念の範囲および精神を制限するつもりでなく、例として添付の図面を参照していっそう明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明に従って設計された電磁超音波トランスデューサの最も簡単な好ましい実施形態を示す。この実施形態では、部分環状設計の磁気コアは２等分された環状テープコア１として設計されており、このコアの２つの前端部２が、長方形断面で設計された棒状磁束誘導片３に直接に接続されている。２等分環状テープコア１のまわりに、コイル配列４がトルス状に巻かれ、このコイル配列４は２つの接続コンタクト５を有する。磁束誘導片３の表面３１に直接に事前磁化ユニット６が設けられている。好ましい実施形態では、この磁化ユニット６は、永久磁石として設計され、表示のようにＮ極を有する。環状テープコア１は、永久磁石６の上に完全に突き出ている。また、電磁超音波トランスデューサ配列を使って検査すべき加工物７だけを示し、その加工物７の加工物表面７１に、加工物に面する表面３２を有する磁束誘導片３を、好ましくは加工物の外形に合致して、配置することができる。このようにして、永久磁石６によって発生された磁界は、磁束誘導片３を垂直方向に通って加工物表面７１を介して加工物７の中に入る。図１に示すように永久磁石６の形をした事前磁化ユニットの実施形態の代わりに、図１に示す配列と同じように加工物表面に対して垂直に加工物に入る磁力線を有する電磁石の形で、事前磁化ユニットを設計することが実現可能である。しかし、電磁石で発生される磁界が加工物表面に対して平行に加工物に入るように電磁石を位置付けすることも可能である。そのような型の磁界配列に関係した効果は、ここでさらに続けて説明する。
【００２２】
図１に示す電磁石超音波トランスデューサは、超音波送波器および超音波受波器として両方で動作することができる電磁線トランスデューサとみなすべきである。送波するとき、接続コンタクト５は高周波発生器に接続される。しかし、受波するとき、接続コンタクト５は対応する増幅器および下流評価ユニットに接続される。もちろん、一方が送波用コイルとして作用し他方が受波用コイルとして作用する２つの別個のコイル配列を、単一の２等分環状テープコアに沿って備えることができる。
【００２３】
磁束誘導片３の上側３２と加工物７の加工物表面７１の間の大面積接触によって、磁束誘導片３の長手方向に伝えられる高周波磁界は、磁束誘導片３の全長手方向延長に沿って加工物７中に結合し、表皮厚さに強力な渦電流を発生させる。この渦電流は、それとして、加工物表面７１を通過する準静的磁界と相互作用し、そして、生じるローレンツ力および磁気ひずみのために、高周波磁界の交番周波数に対応する周波数を有する超音波を発生させる。磁束誘導片３と加工物表面７１との間の密接触のために、例えば図２に示すようなこれまで知られている電磁超音波トランスデューサの場合よりも高い磁束が加工物７内に発生する。このように、受波の場合の感度だけでなく超音波の有効性および発生も相当に高めることができる。
【００２４】
準静的磁界が加工物表面７１を垂直に通過する図１に示す電磁超音波トランスデューサの好ましい実施形態は、直線偏波横波の伝播方向が加工物の表面に対して垂直方向に向きそして伝播方向に対して垂直な方向に向いた振動面を有する直線偏波横波の発生を可能にする。
【００２５】
いわゆる水平偏波横波（せん断水平波）を選択的に励起するために、そういうものとして知られている方法では、通常、極が交互になっている永久磁石の配列の形をした事前磁化ユニットが必要であり、この配列の交互になる磁界が加工物の内部で高周波磁界に重畳する。図３は、水平偏波横波を発生させるように本発明に従って設計された配列を示す。この配列は、図示の好ましい実施形態では、図１に示す例に従って互いに隣り合って配列された５個の並列電磁線トランスデューサを備える。図３に示すような、別々に図示した超音波トランスデューサの各々のコイル配列４は、超音波の受波だけでなく発生も行うように設計されているものと想定する。送波および受波のための個々のコイル配列４の電気接続５は、高周波発生器、対応する増幅器それぞれの別個の電子チャネルに接続される。そして、起動位相を時間遅延して個々の電子チャネルを動作させる場合、グループ放射装置のような、加工物の内部に水平偏波横波を発生させかつ検出することができるフェーズドアレー配列を、図３に示す配列を用いて実現することができる。隣り合って配置された超音波トランスデューサは、磁束が磁束誘導片中を逆方向に誘導される状態で動作し、それによって、隣り合った磁束誘導片の下に発生する渦電流の交互になる方向が起こり、この交互になる渦電流方向は、結局、反対方向に向いたローレンツ力および関連した磁気ひずみ方向をもたらし、そしてこのようにして、加工物の内部に水平偏波横波を生じさせるせん断力が発生する。列に並んで配置された個々の超音波トランスデューサの位相依存起動を適切に選ぶことで、水平偏波横波の主ローブの主伝播方向が加工物表面の表面垂線に対して角度α（望み通りに０°から９０°までの範囲で選ぶことができる）を形成するように、発生する水平偏波横波の方向特性を選択的に設定することが可能になる。図４は、図３に示す超音波配列を用いた水平偏波横波の発生の説明図を示す。４個の超音波トランスデューサＳ１〜Ｓ４が、加工物表面７１に互いに間隔Ｄだけ離れて並んで配置されているものと想定する。個々の超音波トランスデューサＳ１〜Ｓ４に、前述のようにしてΔｔの間隔で電流パルスを加える。超音波トランスデューサＳ１〜Ｓ４に電流を位相遅延で加えることによって、水平偏波横波が加工物の内部に発生する。この横波は、加工物表面の垂線に対して角度αを形成する主伝播方向を有する。この角度について、次式が当てはまる。
【００２６】
α＝ｓｉｎ（ｃｔ・Δｔ／Ｄ）
上の式において、ｃｔは加工物中の水平偏波横波の伝播速度を表し、このようにして、４個の超音波トランスデューサ全てが位相同期で、すなわちΔｔ＝０で起動されると、αはゼロに等しくなるので、水平偏波横波は加工物の表面に対して垂直に加工物中に放射される。個々の超音波トランスデューサをΔｔの位相遅延で動作させると、その動作中に、超音波は例えば超音波トランスデューサＳ１からトランスデューサＳ２に達し、すなわち間隔Ｄを進み、加工物の内部に発生する水平偏波横波の主ローブは、加工物表面の垂線に対して９０°の角度αを形成する。Δｔの選択に依存して、主ローブは、加工物の内部で０°から９０°までの範囲で望み通りに振ることができる。
【００２７】
送波動作に関する前の説明は、また逆に、加工物からせん断水平波を受波することに変えることができる。
【００２８】
本発明に従って設計された電磁超音波トランスデューサの他の実施形態を、図５に示す。トランスデューサは、互いに離れて平行に配置された２個の磁束誘導片３、３’を備える。２個の磁束誘導片３、３’の上側３２、３２’は、２個の半円状環状テープコア１、１’の前端部に接続されている。このようにして、２個の磁束誘導片３、３’は、環状テープコア１、１’によって橋のようなやり方で互いに接続されている。さらに、図５に示す好ましい実施形態は、それぞれの磁束誘導片３、３’に載っている２個の反対極の永久磁石６、６’を有する。個々の環状テープコア１、１’のコイル配列の起動は、反対方向に向いた動的磁界が磁束誘導片３、３’中に発生して加工物中に渦電流をもたらすようなやり方で行われる。この渦電流は、方向が反対であるだけでなく、磁束誘導片３、３’の長手方向の延長に対して垂直な方向に向いている。反対極の永久磁石６、６’のために、同じ方向に向いたせん断力が磁束誘導片の下の加工物内部に表皮厚さで発生し、それによって、加工物に表面に対して垂直に伝播する超音波の直線偏波横波が生成される。したがって、図５に示す配列は、図１に示す好ましい実施形態の構成の型に従った単一電磁線トランスデューサだけを有する配列に比べて、大きなアパーチャを有する直線偏波横波の発生および検出を行う垂直プローブとみなすことができる。
【００２９】
図６は、図５に示す超音波トランスデューサの基本構成に従って並んで配置された３個の垂直プローブの配列を示す。並んで配置された３個の垂直プローブＮは、隣り合う磁束誘導片で動的磁界の方向が反対方向を向くように、すなわち直接隣り合った高周波磁界間に１８０°の位相差があるように、それぞれの高周波コイル４で切り換えられる。反対方向を向いた動的磁界のこのように方向付けされた磁束によって、動的磁界の方向に対して垂直な方向に向いた送波渦電流が加工物の表面に結合される。一様な静磁界が重畳されると、渦電流ｊは、それぞれの磁束誘導片３にすぐ下にローレンツ力Ｆｌを発生させる。隣り合う磁束誘導片の下のローレンツ力Ｆｌは反対方向を向いており、したがって、加工物の内部にせん断力を生じさせ、それによってせん断水平横波が発生する。ＳＨ波の半発振波長に対応するコイル波長は、すぐ隣り合った磁束誘導片間の間隔によって決定される。せん断水平波の放射方向は、個々の磁束誘導片３に対して垂直な方向に向いており、これを図６に従って反対方向に向いた矢印Ａで示す。
【００３０】
図６に示す配列は、特に、大面積単極磁石６の選択的使用も含み、この使用は、個々のトランスデューサ要素の領域内の妨害バルクハウゼン雑音を決定的に抑制することができる。
【００３１】
図７は、せん断水平波を発生させる図６の配列に非常によく似た配列を示す。図６と違って、図７では、環状テープコア部分１は、ｍ字状コイルコアの形に設計され、２個のｍ字状コイルコア各々が３個の磁束誘導片３、３’、３”を備えている。コイルコア１のまわりに設けられたコイル配列は、反対方向に向いた高周波磁界が平行で互いに隣り合って位置する磁束誘導片の長手方向に発生するように、切り換えられる。３個の垂直プローブＮを完全に覆う単極永久磁石６によって発生され、そして高周波磁界の上の加工物の表面に対して垂直な方向に向けられた静磁界が、高周波磁界に重畳することで、すぐ隣り合った磁束誘導片の下の加工物内部に反対方向を向いた渦電流がもたらされ、それによって、同じく反対方向に向き、かつそれとして水平偏波横波を発生させるために必要なせん断力に対して責任のあるローレンツ力が、引き起こされる。
【００３２】
符号表
１  環状テープコア
２  前端部
３  磁束誘導片
３１、３２  磁束誘導片の表面
４  コイル配列
４１  送波用コイル
４２  受波用コイル
５  電気コンタクト
６  永久磁石
７  加工物
８  渦電流
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】単一磁束誘導片を有する電磁超音波トランスデューサを示す図である。
【図２】最新技術の電磁超音波トランスデューサを示す図である。
【図３】図１の実施形態に従った多数の単一電磁超音波トランスデューサの配列を示す図である。
【図４】図３に従った配列によって加工物の内部に発生する超音波フィールドを示す模式図である。
【図５】２個の半環状磁気コアが橋のようにまたがっている２個の磁束誘導片を有する電磁超音波トランスデューサを示す図である。
【図６】図５に従った多数の電磁超音波トランスデューサを示す図である。
【図７】それぞれ３個磁束誘導片に橋のようにまたがるＭ字状磁気コアの断面を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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