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JP2002044773A - Acoustic lens and ultrasonic transmitter - Google Patents

Acoustic lens and ultrasonic transmitter

Info

Publication number
JP2002044773A
JP2002044773A JP2000228549A JP2000228549A JP2002044773A JP 2002044773 A JP2002044773 A JP 2002044773A JP 2000228549 A JP2000228549 A JP 2000228549A JP 2000228549 A JP2000228549 A JP 2000228549A JP 2002044773 A JP2002044773 A JP 2002044773A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
reflector
ultrasonic wave
acoustic lens
reflected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000228549A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takekazu Miya
武和 宮
Yoji Eto
洋二 江渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sonix Co Ltd
Original Assignee
Sonix Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sonix Co Ltd filed Critical Sonix Co Ltd
Priority to JP2000228549A priority Critical patent/JP2002044773A/en
Publication of JP2002044773A publication Critical patent/JP2002044773A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波をほとんど減衰させずに集束させる。 【解決手段】 超音波送波器20は、超音波放射部22
と音響レンズ24とを有している。音響レンズ24は、
同心状に配置した第1反射体26と第2反射体28とか
ら構成してある。第1反射体26は、反射面32が円錐
面となっており、超音波放射部22が放射した超音波3
0を側方に反射する。第2反射体28は、反射面38が
第1反射体26の反射した超音波30aを、超音波30
bのように超音波放射部22の前方方向に反射し、焦点
Oに集束させる。
(57) [Summary] [Problem] To focus an ultrasonic wave with almost no attenuation. SOLUTION: An ultrasonic transmitter 20 includes an ultrasonic radiator 22.
And an acoustic lens 24. The acoustic lens 24 is
It comprises a first reflector 26 and a second reflector 28 arranged concentrically. The first reflector 26 has a reflection surface 32 formed as a conical surface, and the ultrasonic wave 3
0 is reflected laterally. The second reflector 28 converts the ultrasonic waves 30 a reflected by the first reflector 26 on the reflection surface 38 into the ultrasonic waves 30.
The light is reflected in the forward direction of the ultrasonic wave radiating section 22 as shown in FIG.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、気体中または液体
中に超音波を放射するための音響レンズに係り、特に超
音波放射部から放射された超音波を集束するのに好適な
音響レンズおよび超音波送受波器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acoustic lens for radiating ultrasonic waves into a gas or a liquid, and more particularly to an acoustic lens suitable for focusing ultrasonic waves radiated from an ultrasonic radiating portion and an acoustic lens. The present invention relates to an ultrasonic transducer.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波は、周波数が高くて波長が短く、
指向性に優れてい反射波の検出などが容易である。この
ため、超音波は、非破壊検査装置や流体の流速や流量の
測定などに広く利用されている。そして、超音波を利用
する場合、一般に超音波を空気中や液体中に放射し、被
検査対象からの反射波や被検査対象を透過した超音波を
検出することにより行われる。また、超音波は、指向性
に優れているとはいえ、光よりもはるかに拡散し易いた
め、精密な探傷などの場合、図3に示したような超音波
探触子と呼ばれる超音波送波器を使用して、空気中に放
射した超音波を1点に集束させて被検査対象に照射する
ことがある。
2. Description of the Related Art Ultrasonic waves have a high frequency and a short wavelength,
It has excellent directivity and can easily detect reflected waves. For this reason, ultrasonic waves are widely used in nondestructive inspection devices, measurement of fluid flow rates and flow rates, and the like. When using ultrasonic waves, the ultrasonic waves are generally radiated into the air or liquid, and are detected by detecting reflected waves from the object to be inspected or ultrasonic waves transmitted through the object to be inspected. Also, although ultrasonic waves are superior in directivity, they are much easier to diffuse than light, so in the case of precise flaw detection or the like, an ultrasonic probe called an ultrasonic probe as shown in FIG. There is a case where an ultrasonic wave emitted into the air is focused on one point and irradiated to an object to be inspected by using a wave device.

【0003】図3に示した従来の超音波探触子10は、
超音波放射部となる超音波振動子12に音響レンズ14
が取り付けてある。この音響レンズ14は、超音波を発
生する超音波振動子12と、超音波が伝播する空気との
音響インピーダンス差を小さくするように考慮した材料
によって形成され、先端面16が凹状の曲面となってい
て、音響レンズ14の先端面16から放射された超音波
18が焦点Oにおいて集束し、図示しない被検査対象に
照射される。そして、超音波18の焦点Oの位置は、音
響レンズ14の材質や音響レンズ14の先端面16の曲
面形状(曲率)を変えることによって変化させることが
できる。また、超音波を1点に集束させる場合、超音波
発生部の前方に凹面を有する反射板を設置し、反射板に
よって超音波を反射して集束する方法も行われている。
[0003] The conventional ultrasonic probe 10 shown in FIG.
An acoustic lens 14 is provided on the ultrasonic vibrator 12 serving as an ultrasonic radiating section.
Is attached. The acoustic lens 14 is formed of a material that is designed to reduce the acoustic impedance difference between the ultrasonic transducer 12 that generates an ultrasonic wave and the air through which the ultrasonic wave propagates, and the distal end surface 16 has a concave curved surface. Then, the ultrasonic waves 18 radiated from the distal end face 16 of the acoustic lens 14 are focused at the focal point O, and are radiated to the inspection object (not shown). The position of the focal point O of the ultrasonic wave 18 can be changed by changing the material of the acoustic lens 14 and the curved shape (curvature) of the distal end surface 16 of the acoustic lens 14. In order to focus the ultrasonic wave at one point, a method of installing a reflector having a concave surface in front of the ultrasonic generator and reflecting the ultrasonic wave by the reflector to focus the ultrasonic wave is also performed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の音響レ
ンズ14を備えた超音波探触子10は、超音波振動子1
2の放射した超音波18が音響レンズ14の中を通過す
るため、音響レンズ14によって超音波18が減衰して
しまう。このため、超音波18の反射波や図示しない被
検査対象を透過した超音波を検出するために、振幅の大
きな強い超音波18を発生させる必要がある。また、音
響レンズ14は、厚さtが中心部で薄く、周縁部に向か
って漸次厚くなるように形成してある。このため、超音
波振動子12が発生させた超音波18は、音響レンズ1
4を通過したときに、音響レンズ14の中心部を通過し
た音束と、音響レンズ14の周縁部を通過した音束とで
伝播距離が異なって超音波信号に位相のズレが生じ、こ
れが焦点Oに集束させたときに干渉し、焦点Oにおいて
感度の低下をきたしたり、周波数の乱れや低下が生じる
という欠点がある。
However, the conventional ultrasonic probe 10 provided with the acoustic lens 14 is not suitable for the ultrasonic transducer 1.
Since the radiated ultrasonic waves 18 pass through the acoustic lens 14, the ultrasonic waves 18 are attenuated by the acoustic lens 14. Therefore, in order to detect the reflected wave of the ultrasonic wave 18 and the ultrasonic wave transmitted through the object to be inspected (not shown), it is necessary to generate the strong ultrasonic wave 18 having a large amplitude. In addition, the acoustic lens 14 is formed so that the thickness t is thinner at the center and gradually increases toward the periphery. For this reason, the ultrasonic waves 18 generated by the ultrasonic transducer 12 are
4, the sound beam passing through the center of the acoustic lens 14 and the sound beam passing through the peripheral edge of the acoustic lens 14 have different propagation distances, causing a phase shift in the ultrasonic signal. There is a drawback that interference occurs when the light is focused on O, which causes a decrease in sensitivity at the focal point O, and a disturbance or reduction in frequency.

【0005】一方、凹面型の反射板を超音波発生部の前
方に設置する方法は、焦点位置が超音波発生部から放射
された超音波の進行方向とは異なってしまいう。このた
め、超音波探触子の構造が複雑となったり大型化したり
する。また、反射波を検出することが困難となる。
On the other hand, in the method of installing a concave reflector in front of the ultrasonic wave generator, the focal position is different from the traveling direction of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic wave generator. For this reason, the structure of the ultrasonic probe becomes complicated or large. In addition, it becomes difficult to detect a reflected wave.

【0006】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、超音波をほとんど減衰させずに
集束させることを目的としている。また、本発明は、超
音波振動子の広帯域特性を保持した状態で超音波を集束
させることなどを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and has as its object to focus ultrasonic waves with almost no attenuation. Another object of the present invention is to focus ultrasonic waves while maintaining the broadband characteristics of the ultrasonic transducer.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る音響レンズは、超音波放射部の前方に
配置されて前記超音波放射部から放射された超音波を側
方に反射する第1反射体と、この第1反射体の側方に設
けられ、第1反射体が反射した前記超音波を、前記超音
波放射部の前方方向に反射する第2反射体とを有するこ
とを特徴としている。
In order to achieve the above object, an acoustic lens according to the present invention is arranged in front of an ultrasonic radiating section and transmits an ultrasonic wave radiated from the ultrasonic radiating section to a side. It has a first reflector that reflects, and a second reflector that is provided on a side of the first reflector and reflects the ultrasonic wave reflected by the first reflector in a forward direction of the ultrasonic wave radiating unit. It is characterized by:

【0008】第1反射体と第2反射体とは、超音波をよ
く反射するように音響インピーダンスの大きな物質、例
えば金属やセラミックなどによって形成することが望ま
しい。そして、第1反射体は、反射面を円錐面に形成
し、円錐面の頂点を超音波放射部と対向させることがで
きる。円錐面の頂点の角度は、任意に設定することがで
きる。また、第2反射体は、第1反射体の反射した超音
波を1点に集束させる凹状の曲面に形成してある。第2
反射体の曲面の形状(曲率)を変えることによって超音
波の集束位置(焦点位置)を変えることができる。さら
に、第2反射体の反射面を、第1反射体の反射した超音
波を第2反射体の軸線と平行となるように反射させても
よい。そして、本発明に係る超音波送波器は、上記の音
響レンズを備えた超音波放射部を有することを特徴とし
ている。
The first reflector and the second reflector are desirably formed of a substance having a large acoustic impedance, such as a metal or a ceramic, so as to reflect ultrasonic waves well. And the 1st reflector can form a reflective surface in a conical surface, and can make the vertex of a conical surface oppose an ultrasonic wave radiation part. The angle of the vertex of the conical surface can be set arbitrarily. The second reflector is formed on a concave curved surface that focuses the ultrasonic waves reflected by the first reflector on one point. Second
By changing the shape (curvature) of the curved surface of the reflector, the focus position (focal position) of the ultrasonic wave can be changed. Further, the reflection surface of the second reflector may reflect the ultrasonic wave reflected by the first reflector so as to be parallel to the axis of the second reflector. An ultrasonic transmitter according to the present invention includes an ultrasonic radiator including the above-described acoustic lens.

【0009】[0009]

【作用】上記のごとく構成した本発明は、超音波放射部
の放射した超音波を第1反射体と第2反射体とによって
反射して集束するようにしており、超音波が音響レンズ
中を通過することなく、いわゆる全反射させて集束させ
るようになっているため、超音波の減衰を最小にするこ
とが可能となる。しかも、超音波放射部の各位置から放
射された超音波の音束の焦点までの伝播距離を一定にす
ることが可能で、焦点位置に位相のそろった超音波を集
束させることができ、集束させた超音波が干渉したり、
周波数の乱れや低下を防ぐことができる。このため、超
音波振動子の広帯域特性を保持したまま超音波を集束さ
せることができる。
According to the present invention constructed as described above, the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic wave radiating section are reflected and focused by the first reflector and the second reflector, and the ultrasonic waves pass through the acoustic lens. Since the beam is focused by so-called total reflection without passing through, it is possible to minimize the attenuation of the ultrasonic wave. Moreover, it is possible to make the propagation distance of the sound flux of the ultrasonic wave radiated from each position of the ultrasonic wave radiating portion to the focal point constant, so that the ultrasonic waves having the same phase can be focused at the focal position. The ultrasonic waves that have been interfered,
Frequency disturbance and reduction can be prevented. For this reason, it is possible to focus the ultrasonic waves while maintaining the broadband characteristics of the ultrasonic transducer.

【0010】第1反射体の反射面を円錐面とすることに
より、第2反射体の反射面の、超音波を集束させるため
の形状を容易に求めることができ、超音波放射部から所
望の距離に焦点を有する音響レンズの設計を容易に行な
うことができる。
By making the reflecting surface of the first reflector a conical surface, the shape of the reflecting surface of the second reflector for focusing the ultrasonic wave can be easily obtained, and a desired shape can be obtained from the ultrasonic wave radiating section. An acoustic lens having a focal point at a distance can be easily designed.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明に係る音響レンズおよび超
音波送波器の好ましい実施の形態を、添付図面に従って
詳細に説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る超
音波送波器を模式的に示した断面図である。図1におい
て、超音波送波器20は、超音波放射部22と音響レン
ズ24とからなっている。超音波放射部22は、超音波
振動子を内蔵していて、前面側となる図1の右側の中央
部から超音波30を放射(送波)するようになってい
る。また、超音波放射部22は、超音波振動子に電圧を
印加したり、後述するように、超音波放射部22が受波
した超音波を電気信号として取り出すための端子部(図
示せず)が後面側に設けてある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of an acoustic lens and an ultrasonic transmitter according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view schematically showing an ultrasonic transmitter according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the ultrasonic wave transmitter 20 includes an ultrasonic wave radiating unit 22 and an acoustic lens 24. The ultrasonic wave radiating section 22 has a built-in ultrasonic vibrator, and radiates (transmits) the ultrasonic waves 30 from a central portion on the right side of FIG. Further, the ultrasonic radiating unit 22 is a terminal unit (not shown) for applying a voltage to the ultrasonic vibrator or extracting an ultrasonic wave received by the ultrasonic radiating unit 22 as an electric signal, as described later. Is provided on the rear side.

【0012】音響レンズ24は、第1反射体26と、第
1反射体26の周囲に配置した第2反射体28とから構
成してある。第1反射体26と第2反射体28とは、実
施形態の場合、アルミニウムや真鍮などの音響インピー
ダンスの大きな金属によって形成してあり、超音波30
をほぼ全反射できるようにしてある。そして、第1反射
体26は、反射面32が円錐面に形成してあって、頂点
34が超音波放射部22の前面と対向している。また、
第1反射体26は、実施形態の場合、頂点34の角度θ
が90度をなしていて、図1に示したように、超音波放
射部22が放射した超音波30を、超音波30aのよう
に軸線36と直交した方向に反射するようになってい
る。
The acoustic lens 24 includes a first reflector 26 and a second reflector 28 disposed around the first reflector 26. In the case of the embodiment, the first reflector 26 and the second reflector 28 are formed of a metal having a large acoustic impedance such as aluminum or brass.
Can be almost totally reflected. The first reflector 26 has a reflection surface 32 formed in a conical surface, and a vertex 34 faces the front surface of the ultrasonic radiation section 22. Also,
In the case of the embodiment, the first reflector 26 has an angle θ of the vertex 34.
Is 90 degrees, and as shown in FIG. 1, the ultrasonic wave 30 emitted by the ultrasonic wave radiating section 22 is reflected in a direction orthogonal to the axis 36 like the ultrasonic wave 30a.

【0013】第2反射体28は、第1反射体26と同心
に配置してあって、中心部に開口37を有しており、超
音波放射部22が発生させた超音波30を超音波放射部
22の前方に放射できるようになっている。また、第2
反射体28は、第1反射体26と対面する反射面38が
凹状の曲面となっていて、第1反射体26が反射した超
音波30aを、反射面38によってさらに超音波30b
のように超音波放射部22の前方方向に反射し、超音波
30を焦点Oに集束させるようにしてある。すなわち、
反射面38は、法線40が反射面38に入射する第1反
射体26の反射した超音波30aと、第2反射体28が
反射した超音波30bとのなす角度αの2等分線となっ
ている。
The second reflector 28 is arranged concentrically with the first reflector 26, has an opening 37 in the center, and converts the ultrasonic waves 30 generated by the ultrasonic radiation section 22 into ultrasonic waves. The radiating portion 22 can be radiated forward. Also, the second
The reflector 28 has a concave reflecting surface 38 facing the first reflector 26, and the ultrasonic waves 30 a reflected by the first reflector 26 are further reflected by the ultrasonic waves 30 b by the reflecting surface 38.
As described above, the ultrasonic wave 30 is reflected in the forward direction of the ultrasonic wave radiating section 22 so that the ultrasonic wave 30 is focused on the focal point O. That is,
The reflecting surface 38 has a bisector of an angle α formed by the ultrasonic wave 30a reflected by the first reflector 26 and the ultrasonic wave 30b reflected by the second reflecting member 28, where the normal 40 enters the reflecting surface 38. Has become.

【0014】音響レンズ24の詳細は、実施形態の場
合、図2のようになっている。すなわち、音響レンズ2
4の第1反射体26は、円錐面状の反射面32を有する
反射本体42の周囲にリング部44が設けてある。反射
本体42は、円錐部と円柱部とからなっていて、円柱部
が複数(実施形態の場合3つ)のリブ46によってリン
グ部44と一体化してある。そして、リング部44は、
外周面に雄ねじ部が形成してあって、この雄ねじ部を、
第2反射体28の先端部内周面に設けた雌ねじ部と螺合
させることにより、第2反射体28に着脱自在に螺着し
てある。
FIG. 2 shows details of the acoustic lens 24 in the case of the embodiment. That is, the acoustic lens 2
In the first reflector 26 of No. 4, a ring portion 44 is provided around a reflective main body 42 having a conical reflective surface 32. The reflection main body 42 includes a conical portion and a cylindrical portion, and the cylindrical portion is integrated with the ring portion 44 by a plurality of (three in the case of the embodiment) ribs 46. And the ring part 44
An external thread is formed on the outer peripheral surface, and this external thread is
The second reflector 28 is detachably screwed to the second reflector 28 by being screwed with a female screw portion provided on the inner peripheral surface of the distal end portion of the second reflector 28.

【0015】第2反射体28は、後端側に装着孔48が
設けてあって、この装着孔48を介して超音波放射部2
2に着脱自在に取り付けることができるようになってい
る。そして、第2反射体28は、装着孔48の先端に内
向きフランジ状のストッパ部50が形成してあって、超
音波放射部22の挿入量を一定にすることができるよう
にしてある。また、装着孔48の先端側には、例えばゴ
ムOリングなどから形成した保持部材52が配設してあ
って、第2反射体28を介して音響レンズ24を超音波
放射部22に装着したときに、音響レンズ24が超音波
放射部22から容易に離脱しないようにしている。
The second reflector 28 is provided with a mounting hole 48 on the rear end side.
2 can be detachably attached. The second reflector 28 has an inward flange-shaped stopper portion 50 formed at the tip of the mounting hole 48 so that the insertion amount of the ultrasonic wave radiating portion 22 can be made constant. Further, a holding member 52 formed of, for example, a rubber O-ring is provided on the distal end side of the mounting hole 48, and the acoustic lens 24 is mounted on the ultrasonic wave radiating section 22 via the second reflector 28. At times, the acoustic lens 24 is prevented from easily detaching from the ultrasonic wave radiating section 22.

【0016】上記のごとく形成した実施形態に係る超音
波送波器20において、超音波を送波する場合、次のよ
うになる。空気中などの気体中に配置された超音波送波
器20は、超音波放射部22の前面の各位置から放射さ
れた超音波30が、音響レンズ24の第1反射体26の
反射面32に入射する。第1反射体26の反射面32
は、頂点34の角度が90度の円錐面となっていて、反
射面32が軸線36に対して45度傾斜している。この
ため、超音波放射部22が放射した超音波30は、超音
波30aに示したように、反射面32によって軸線36
と直交した方向(側方)に反射され、第2反射体28の
反射面38に入射する。そして、第2反射体28の反射
面38は、入射してきた超音波30aを、超音波30b
のように超音波放射部22の前方方向に反射し、焦点O
に集束させる。
When transmitting ultrasonic waves in the ultrasonic transmitter 20 according to the embodiment formed as described above, the operation is as follows. The ultrasonic wave transmitter 20 arranged in a gas such as the air transmits the ultrasonic wave 30 radiated from each position on the front surface of the ultrasonic wave radiating section 22 to the reflecting surface 32 of the first reflector 26 of the acoustic lens 24. Incident on. Reflection surface 32 of first reflector 26
Has a vertex 34 having a conical surface with an angle of 90 degrees, and the reflection surface 32 is inclined 45 degrees with respect to the axis 36. For this reason, as shown in the ultrasonic wave 30a, the ultrasonic wave 30 emitted by the ultrasonic wave radiating section 22
Then, the light is reflected in a direction (side) perpendicular to the plane and enters the reflection surface 38 of the second reflector 28. Then, the reflection surface 38 of the second reflector 28 converts the incident ultrasonic wave 30a into the ultrasonic wave 30b.
Reflected in the forward direction of the ultrasonic radiating section 22 as shown in FIG.
Focus on

【0017】このように、実施の形態に係る音響レンズ
24においては、超音波放射部22が放射した超音波3
0を、音響インピーダンスの大きな第1反射体26と第
2反射体28とによって反射し、焦点Oに集束させるよ
うにしているため、超音波30をほぼ全反射することが
でき、減衰させずに集束させることができる。このた
め、従来と同様の強度の超音波を送波する場合、従来に
比較して超音波放射部22に与える駆動電圧を大幅に低
下させることができる。しかも、超音波放射部22の各
位置から放射した超音波30の焦点Oまでの伝播距離を
等しくすることが可能で、集束させた超音波30の音束
の位相ずれをなくすことができて、集束させた超音波が
干渉したり、周波数の乱れや低下が生ずるなどの現象を
防止することができる。したがって、超音波放射部22
の有する広帯域特性を保持したまま超音波30を集束さ
せることができる。
As described above, in the acoustic lens 24 according to the embodiment, the ultrasonic wave 3
0 is reflected by the first reflector 26 and the second reflector 28 having a large acoustic impedance and is focused on the focal point O, so that the ultrasonic waves 30 can be substantially totally reflected and not attenuated. Can be focused. For this reason, when transmitting an ultrasonic wave having the same intensity as that of the related art, the driving voltage applied to the ultrasonic wave radiating unit 22 can be significantly reduced as compared with the related art. Moreover, it is possible to make the propagation distances of the ultrasonic waves 30 radiated from the respective positions of the ultrasonic wave radiating section 22 to the focal point O equal, and to eliminate the phase shift of the focused ultrasonic waves. It is possible to prevent phenomena such as interference of the focused ultrasonic waves and disturbance or reduction in frequency. Therefore, the ultrasonic radiation section 22
The ultrasonic waves 30 can be focused while maintaining the broadband characteristics possessed by.

【0018】なお、前記実施形態においては、音響レン
ズ24を超音波送波部となる超音波放射部22に装着し
た場合について説明したが、超音波受波部に装着しても
よい。そして、前記実施形態においては、超音波送波器
20について説明したが、周知のように、超音波送波器
20をそのまま超音波受波器として使用することができ
る。そして、実施形態に係る超音波送波器20を超音波
送受波器として使用し、被検査対象に細孔や亀裂などが
存在するか否かを超音波によって非破壊検査する場合、
図1に示したように、被検査対象60を音響レンズ24
の焦点Oに配置する。
In the above-described embodiment, the case where the acoustic lens 24 is mounted on the ultrasonic wave radiating section 22 serving as the ultrasonic wave transmitting section has been described. However, the acoustic lens 24 may be mounted on the ultrasonic wave receiving section. In the embodiment, the ultrasonic transmitter 20 has been described. However, as is well known, the ultrasonic transmitter 20 can be used as it is as an ultrasonic receiver. Then, when the ultrasonic transmitter 20 according to the embodiment is used as an ultrasonic transmitter / receiver and a non-destructive inspection is performed by an ultrasonic wave to determine whether or not the inspection target has a pore or a crack,
As shown in FIG. 1, the inspection target 60 is
At the focal point O of.

【0019】その後、超音波送波器20と被検査対象6
0とを相対移動させて超音波30を走査するとともに、
超音波放射部22が発生させたパルス状の超音波30を
被検査対象60に照射し、その反射波を超音波放射部2
2によって受波(受信)する。すなわち、被検査対象6
0からの反射波は、超音波放射部22が放射した超音波
30の伝播経路を逆に伝播し、第2反射体28、第1反
射体26によって順次反射されて超音波放射部22の表
面に到達し、超音波放射部22に内蔵されている超音波
振動子を振動させる。この超音波振動子の振動は、超音
波放射部22の後面に設けた端子から電気信号として取
り出される。
Thereafter, the ultrasonic wave transmitter 20 and the inspection target 6
While scanning the ultrasonic wave 30 by relatively moving 0,
The pulse-like ultrasonic wave 30 generated by the ultrasonic wave radiating unit 22 is irradiated to the inspection target 60, and the reflected wave is irradiated to the ultrasonic wave radiating unit 2.
2 to receive (receive). That is, the inspection target 6
The reflected wave from 0 propagates in the reverse direction on the propagation path of the ultrasonic wave 30 radiated by the ultrasonic wave radiating unit 22, is sequentially reflected by the second reflector 28 and the first reflector 26, and is reflected on the surface of the ultrasonic wave radiating unit 22. And vibrates the ultrasonic vibrator incorporated in the ultrasonic radiation section 22. The vibration of the ultrasonic vibrator is extracted as an electric signal from a terminal provided on the rear surface of the ultrasonic radiating section 22.

【0020】前記実施の形態においては、第1反射体2
6の頂点34の角度θが90度である場合について説明
したが、頂点34の角度θは任意に形成することができ
る。また、第2反射体28の反射面38の凹状曲面の形
状(曲率)を変えることによって、超音波放射部22の
前面と焦点Oとの距離Lを任意に設定することができ
る。そして、前記実施の形態においては、第2放射体2
8の反射面38によって超音波30を焦点Oに集束させ
る場合について説明したが、軸線36と平行となるよう
に反射させてもよい。さらに、前記実施の形態において
は、超音波30を空気中に放射する場合について説明し
たが、水などの液中に放射してもよい。また、前記実施
形態においては、第1反射体26のリブ46が3本であ
る場合について説明したが、リブ46は2つ以上であれ
ばよい。ただし、リブ46は、数があまり多かったり太
かったりすると、リブ46によって反射される超音波3
0の量が多くなり、集束される超音波30の量が少なく
なるので注意を要する。そして、前記実施形態において
は、音響レンズ24を金属によって形成した場合につい
て説明したが、音響レンズを形成する材質は、音響イン
ピーダンスが大きいものであればセラミックなどの他の
物質であってもよい。また、前記実施形態においては、
第1反射体26と第2反射体28とを別体に形成した場
合について説明したが、これらを一体に形成してもよ
い。
In the above embodiment, the first reflector 2
Although the case where the angle θ of the vertex 34 of No. 6 is 90 degrees has been described, the angle θ of the vertex 34 can be arbitrarily formed. Further, by changing the shape (curvature) of the concave curved surface of the reflecting surface 38 of the second reflector 28, the distance L between the front surface of the ultrasonic wave radiating section 22 and the focal point O can be set arbitrarily. And in the said embodiment, the 2nd radiator 2
Although the case where the ultrasonic wave 30 is focused on the focal point O by the reflecting surface 38 of FIG. 8 has been described, the ultrasonic wave 30 may be reflected so as to be parallel to the axis 36. Further, in the above embodiment, the case where the ultrasonic waves 30 are emitted into the air has been described, but the ultrasonic waves 30 may be emitted into a liquid such as water. Further, in the above-described embodiment, the case where the first reflector 26 has three ribs 46 has been described, but the number of ribs 46 may be two or more. However, if the number of ribs 46 is too large or too large, the ultrasonic waves 3
It should be noted that the amount of zeros increases and the amount of focused ultrasonic waves 30 decreases. In the above-described embodiment, the case where the acoustic lens 24 is formed of metal has been described. However, the material for forming the acoustic lens may be another material such as ceramic as long as it has a large acoustic impedance. In the above embodiment,
Although the case where the first reflector 26 and the second reflector 28 are formed separately has been described, these may be formed integrally.

【0021】さらに、前記実施の形態においては、超音
波送波器20を被検査対象60の一側に配置し、被検査
対象60からの反射波を、超音波30を放射した超音波
送波器20によって検出する場合について説明したが、
一対の超音波送波器20(20a、20b)を被検査対
象60の両側に、焦点30に対して線対称に配置し、一
方の超音波送波器20aによって超音波30を放射して
焦点Oに集束させて照射し、他方の超音波送波器20b
によって被検査対象60を透過した超音波を検出するよ
うにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the ultrasonic wave transmitter 20 is arranged on one side of the inspection target 60, and the reflected wave from the inspection target 60 is transmitted by the ultrasonic transmission The case of detection by the detector 20 has been described,
A pair of ultrasonic wave transmitters 20 (20a, 20b) are arranged on both sides of the inspection object 60 in line symmetry with respect to the focal point 30, and the ultrasonic wave is emitted by one ultrasonic wave transmitter 20a to focus the ultrasonic wave. O is focused and irradiated, and the other ultrasonic wave transmitter 20b
The ultrasonic wave transmitted through the inspection target 60 may be detected.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波放射部の放射した超音波を第1反射体と第2反射
体とによって反射して集束するようにしており、超音波
が音響レンズ中を通過することなく、いわゆる全反射に
よって集束させられるため、超音波の減衰を最小にする
ことが可能となる。しかも、超音波放射部の各位置から
放射した音束の焦点までの伝播距離を一定にすることが
可能で、焦点位置に位相のそろった超音波を集束させる
ことができ、集束した超音波が干渉したり、周波数の乱
れや低下を防ぐことができる。このため、超音波振動子
の広帯域特性を保持したまま超音波を集束させることが
できる。
As described above, according to the present invention,
The ultrasonic wave emitted from the ultrasonic wave radiating unit is reflected and focused by the first reflector and the second reflector, and the ultrasonic wave is focused by so-called total reflection without passing through the acoustic lens. Therefore, it is possible to minimize the attenuation of the ultrasonic wave. Moreover, it is possible to make the propagation distance of the sound flux radiated from each position of the ultrasonic wave radiating portion to the focal point constant, and to focus the ultrasonic waves having the same phase at the focal position. It is possible to prevent interference and disturbance or reduction in frequency. For this reason, it is possible to focus the ultrasonic waves while maintaining the broadband characteristics of the ultrasonic transducer.

【0023】また、本発明は、第1反射体の反射面を円
錐形状にしたことにより、第2反射体の反射面の、超音
波を集束させるの形状を容易に求めることができ、超音
波放射部から所望の位置に焦点を有する音響レンズの設
計を容易に行なうことができる。
Further, according to the present invention, since the reflecting surface of the first reflector is formed in a conical shape, the shape of the reflecting surface of the second reflector for focusing the ultrasonic wave can be easily obtained, and the ultrasonic wave can be easily obtained. An acoustic lens having a focal point at a desired position from the radiating section can be easily designed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る超音波送波器を模式
的に示した断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating an ultrasonic transmitter according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施の形態に係る音響レンズの詳細を示す図で
あって、(1)は正面図、(2)は(1)のA−A線に
沿った断面図である。
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing details of the acoustic lens according to the embodiment, wherein FIG. 2A is a front view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】従来の超音波送波器の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional ultrasonic wave transmitter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20………超音波送波器、22………超音波放射部、2
4………音響レンズ、26………第1反射体、28……
…第2反射体、30、30a、30b………超音波、3
2、38………反射面。
20 ultrasonic transmitter, 22 ultrasonic radiation part, 2
4 ... Acoustic lens, 26 ... First reflector, 28 ...
... second reflector, 30, 30a, 30b ... ultrasonic wave, 3
2, 38... Reflective surface.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波放射部の前方に配置されて前記超
音波放射部から放射された超音波を側方に反射する第1
反射体と、この第1反射体の側方に設けられ、第1反射
体が反射した前記超音波を、前記超音波放射部の前方方
向に反射する第2反射体とを有することを特徴とする音
響レンズ。
A first member disposed in front of the ultrasonic radiating portion for reflecting ultrasonic waves radiated from the ultrasonic radiating portion to the side;
A reflector provided on a side of the first reflector and reflecting the ultrasonic wave reflected by the first reflector in a forward direction of the ultrasonic radiation section; Acoustic lens.
【請求項2】 前記第1反射体は反射面が頂点を前記超
音波放射部に対向させた円錐面に形成してあり、前記第
2反射体は前記第1反射体の反射した前記超音波を1点
に集束させる凹状の曲面に形成してあることを特徴とす
る請求項1に記載の音響レンズ。
2. The first reflector has a reflection surface formed as a conical surface having a vertex opposed to the ultrasonic wave radiating portion, and the second reflector has the ultrasonic wave reflected by the first reflector. The acoustic lens according to claim 1, wherein the acoustic lens is formed on a concave curved surface that converges at one point.
【請求項3】 請求項1または2に記載の音響レンズを
備えた超音波放射部を有することを特徴とする超音波送
波器。
3. An ultrasonic transmitter comprising an ultrasonic radiating section provided with the acoustic lens according to claim 1.
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