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JPH0833375B2 - Surface wave probe - Google Patents
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JPH0833375B2 - Surface wave probe - Google Patents

Surface wave probe

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Publication number
JPH0833375B2
JPH0833375B2 JP61275413A JP27541386A JPH0833375B2 JP H0833375 B2 JPH0833375 B2 JP H0833375B2 JP 61275413 A JP61275413 A JP 61275413A JP 27541386 A JP27541386 A JP 27541386A JP H0833375 B2 JPH0833375 B2 JP H0833375B2
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JP
Japan
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probe
wave
surface wave
test body
transmitter
Prior art date
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JP61275413A
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JPS63131058A (en
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忠良 吉村
豊紀 末次
功 矢倉
平八 島田
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、弾性部材の表面に超音波の表面波を伝播さ
せたときの伝播速度、伝播時間などを測定するための表
面波探触子に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to a surface wave probe for measuring a propagation velocity, a propagation time and the like when a surface wave of an ultrasonic wave is propagated on the surface of an elastic member. It is about.

[従来の技術] 第10図は従来の表面波探触子の上記利用分野における
使用状態例を説明する断面図である。同図の中で示され
るように、従来の表面波探触子1,1′は振動子1a,1′a
と遅延材(一般にアクリル樹脂)1b,1′bを有し、遅延
材1b,1b′を伝播する超音波の速度と試験体3を伝播す
る超音波の速度との相違によってモード変換を生じさ
せ、超音波の表面波を発信したり、受信したりするもの
である。
[Prior Art] FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an example of a usage state of a conventional surface acoustic wave probe in the above-described field of use. As shown in the figure, the conventional surface wave probe 1, 1 ′ has transducers 1 a, 1 ′ a.
And the delay material (generally acrylic resin) 1b, 1'b, and the mode conversion is caused by the difference between the speed of the ultrasonic wave propagating through the delay material 1b, 1b 'and the speed of the ultrasonic wave propagating through the test body 3. , Which transmits and receives surface waves of ultrasonic waves.

第10図の例で述べると、発信側の表面波探触子1の振
動子1aから超音波を発信し、遅延材1bを伝播させて試験
体3に表面波を伝播させる。試験体3には、接触媒質4
を介して音波をある角度以上で入射させると、音波のモ
ード変換によって表面波が試験体3の表面部を矢印Aの
方向に伝播する。そして、受信側の表面波探触子1′に
おいて、接触媒質4′と遅延材1′bを伝播して振動子
1′aに音波が受信される。
In the example of FIG. 10, ultrasonic waves are transmitted from the oscillator 1a of the surface wave probe 1 on the transmission side, propagated through the delay material 1b, and propagated to the test body 3. The test body 3 has a contact medium 4
When a sound wave is incident at a certain angle or more through the, the surface wave propagates in the direction of arrow A on the surface portion of the test body 3 due to the mode conversion of the sound wave. Then, in the surface acoustic wave probe 1'on the receiving side, the acoustic wave is received by the transducer 1'a after propagating through the contact medium 4'and the delay material 1'b.

上記従来の表面波探触子1,1′は一般に広く使用され
ているものであるが、音波の伝播速度,伝播時間などを
正確に測定しようとする場合には不十分であった。
The above-mentioned conventional surface wave probe 1, 1'is generally widely used, but it is insufficient for accurate measurement of the propagation speed and propagation time of sound waves.

すなわち、第10図の例で述べると、まず、探触子1及
び1′の接触面1c及び1′cは音波の進行方向Aに対し
て幅があるので、距離Lを設定しようとする場合に正確
な基準点が得られない。また、1c及び1′cは平面であ
るので、例えば、試験体3表面の凹凸状況,試験体表面
との平行関係などにもとづく試験体3への接触状態のわ
ずかな相違によっても、試験体3への音波の入射位置及
び試験体3からの受信位置に変動を生じる。
That is, referring to the example in FIG. 10, first, since the contact surfaces 1c and 1'c of the probes 1 and 1'have a width in the traveling direction A of the sound wave, when the distance L is to be set. An accurate reference point cannot be obtained. Further, since 1c and 1'c are flat surfaces, even if the contact state with the test body 3 is slightly different due to, for example, the unevenness of the surface of the test body 3 or the parallel relationship with the surface of the test body 3, Variation occurs in the incident position of the sound wave to and the receiving position from the test body 3.

さらに、接触媒質4,4′の材質,特性,厚みなどによ
って表面波の発信量と受信量に変動を生じる。これらに
より、音波の伝播時間及び伝播距離Lに変動を生じて正
確な測定が不可能となる。
Further, the amount of transmitted and received surface waves varies depending on the material, characteristics, thickness, etc. of the contact medium 4, 4 '. As a result, the propagation time and the propagation distance L of the sound wave fluctuate, and accurate measurement becomes impossible.

上記問題点を解決するために、先に、われわれは特願
昭61-15402号において、音波の伝播速度,伝播時間など
の正確な測定を可能とする表面波探触子を発明した。そ
して、該探触子を利用して、物体の表面に作用している
応力値、物体の表面に発生している亀裂の深さなどを非
破壊的に測定することを可能にした。
In order to solve the above-mentioned problems, we previously invented a surface wave probe in Japanese Patent Application No. 61-15402, which enables accurate measurement of the propagation speed and propagation time of sound waves. Then, using the probe, it is possible to non-destructively measure the stress value acting on the surface of the object, the depth of the crack occurring on the surface of the object, and the like.

上記出願は、第8図及び第9図にて示すように、従来
の表面波探触子1と試験体3との間に表面波伝達体2を
介在させることにより得られたものである。そして、第
10図にて示した従来の表面探触子1を直接試験体3に当
接した場合の問題点を解消するため、第8図及び第9図
にて示すように表面波伝達体2の先端部2aを線状に当接
するようにした。図面は断面図にて描かれているため点
状のようにも見えるが、実際は紙面の直角方向に厚みが
あるため線状の接触をしている。試験体3との接触は、
点状の接触を理想とするが、超音波の減衰が著しくなっ
て、十分に伝達されなくなる。したがって、実用性を考
慮すれば、超音波の出力が許容する範囲で点に近づいて
線状の接触にするのが好ましい。
The above application was obtained by interposing a surface wave transmitter 2 between a conventional surface wave probe 1 and a test body 3, as shown in FIGS. 8 and 9. And the
In order to eliminate the problem when the conventional surface probe 1 shown in FIG. 10 is directly contacted with the test body 3, as shown in FIGS. 8 and 9, the tip of the surface wave transmitter 2 is The portion 2a was made to abut linearly. Although the drawing looks like a dot because it is drawn in a sectional view, it actually makes a linear contact due to the thickness in the direction perpendicular to the paper surface. Contact with the test body 3
Although point contact is ideal, the attenuation of ultrasonic waves becomes significant and the ultrasonic waves are not sufficiently transmitted. Therefore, in consideration of practicality, it is preferable to approach a point and make a linear contact within a range where the output of ultrasonic waves is allowed.

こうすることによって、表面波探触子1より発信され
た超音波は伝達体2の表面2bを伝播し、先端部2aにて試
験体3の表面に伝達され、矢印Bの方向に伝播される。
そして、先端部は上述の用に線状の接触をしているの
で、安定した接触状態及び接触位置が得られるのであ
る。
By doing so, the ultrasonic wave transmitted from the surface acoustic wave probe 1 propagates on the surface 2b of the transmitting body 2, is transmitted to the surface of the test body 3 at the tip 2a, and propagates in the direction of arrow B. .
Further, since the tip portion is in linear contact as described above, a stable contact state and contact position can be obtained.

以上は発信用探触子の場合について説明したが、受信
用探触子の場合は発信用の場合の矢印の逆方向に伝播さ
れてきた音波が受信され、同様の効果が得られる。
Although the case of the transmitting probe has been described above, in the case of the receiving probe, the sound wave propagated in the opposite direction of the arrow in the case of transmitting is received, and the same effect can be obtained.

なお、第9図にて示すように、くさび形の伝達体2の
2b面に探触子1の接触面1cを当接した場合、表面波の進
行方向(矢印D)に鋭い角部があると表面波の減衰が大
きいので、丸み2dを設けることにより解決した。この場
合、丸みの曲率半径は用いられる表面波の波長よりも大
きければ良いのであるが、なるべく大きくするほうが好
ましい。
It should be noted that, as shown in FIG.
When the contact surface 1c of the probe 1 is brought into contact with the surface 2b, if there is a sharp corner in the traveling direction (arrow D) of the surface wave, the surface wave is greatly attenuated. In this case, the radius of curvature of the roundness may be larger than the wavelength of the surface wave used, but it is preferable to make it as large as possible.

なお、受信用探触子の場合も同様に丸みを設けること
によって表面波の減衰が防止される。
In the case of the receiving probe as well, the surface wave is prevented from being attenuated by similarly providing the roundness.

第11図及び第12図は上記探触子を用いて表面波が伝播
するときの速度すなわち音速度を測定する応用例を説明
するための図である。
FIG. 11 and FIG. 12 are diagrams for explaining an application example in which the velocity when a surface wave propagates, that is, the sound velocity is measured using the above probe.

第11図にて示すように、試験体3の表面に送信用探触
子1及び2と受信用探触子1′及び2′を任意間隔Mを
あけてあてる。超音波送受信器(図示せず)からパルス
電流を送信用探触子1に供給すると超音波の表面波は試
験体3の表面を矢印Jの方向に伝播し、受信用探触子
1′で電気信号に変えられ、超音波送受信器で増幅され
る。そして、音速測定器(図示せず)により、送信用探
触子の接触位置2aと受信用探触子の接触位置2′aとの
距離Mを伝播した超音波の伝播時間から演算して音速度
が得られる。
As shown in FIG. 11, the transmitting probes 1 and 2 and the receiving probes 1'and 2'are applied to the surface of the test body 3 at arbitrary intervals M. When a pulse current is supplied from the ultrasonic transmitter / receiver (not shown) to the transmitting probe 1, the surface wave of the ultrasonic wave propagates on the surface of the test body 3 in the direction of arrow J, and the receiving probe 1 ' It is converted into an electrical signal and amplified by the ultrasonic transceiver. Then, a sound velocity measuring device (not shown) calculates the distance M between the contact position 2a of the transmitting probe and the contact position 2'a of the receiving probe from the propagation time of the ultrasonic waves propagated, and the sound is calculated. Speed is obtained.

第12図は、他の応用例として、試験体3の表面に送信
用と受信用を兼備した送受信探触子5及び2をあてて接
触位置2aから任意の間隔Nをあけて反射用の金属体6を
貼付して測定する例である。超音波送受信器(図示せ
ず)からパルス電流を送受信探触子5に供給すると、超
音波の表面波は試験体3の表面を伝播して反射用の金属
体6に到着する。反射用の金属体6のところで表面波の
一部は反射されて送受信用探触子2及び5に戻ってく
る。同図において、矢印Kは表面波の伝播方向を示す。
戻ってきた表面波は送受信探触子5により電気信号に変
えられ、超音波送受信器により増幅される。探触子の接
触位置2aと反射用の金属体6との間の1往復距離N×2
と超音波が1往復した時間から音速測定器(図示せず)
により音速度が演算して得られる。
FIG. 12 shows, as another application example, transmitting / receiving probes 5 and 2 having both transmitting and receiving functions are applied to the surface of the test body 3 and a reflecting metal is placed at an arbitrary distance N from the contact position 2a. In this example, the body 6 is attached and the measurement is performed. When a pulse current is supplied from the ultrasonic transmitter / receiver (not shown) to the transmitting / receiving probe 5, the ultrasonic surface wave propagates on the surface of the test body 3 and arrives at the reflecting metal body 6. A part of the surface wave is reflected at the reflecting metal body 6 and returns to the transmitting / receiving probes 2 and 5. In the figure, arrow K indicates the propagation direction of the surface wave.
The returned surface wave is converted into an electric signal by the transmission / reception probe 5 and amplified by the ultrasonic transmitter / receiver. One round trip distance N × 2 between the contact position 2a of the probe and the reflecting metal body 6
And sound velocity measurement device (not shown)
The sound velocity is calculated and obtained by.

これらのようにして精度良く表面波の音速度を測定す
ることにより、試験体表面部の材質判定,試験体表面に
作用している応力値の判定などが可能となる。すなわ
ち、試験体はその材質特有の音速度値を有している。そ
して、圧縮応力の増加とともに音速度は直線的に増加
し、引張応力の増加とともに音速度は直線的に減少す
る。したがって、試験体と同一材質または類似材質の音
速度と応力の関係をあらかじめ求めておけば、試験体の
音速度を測定することによって材質や発生している応力
値が非破壊的に判明するのである。なお、音速度と応力
の関係は試験体と同一または類似材質の試験片に圧縮荷
重または引張荷重を加えながら試験片の音速度を測定す
ることによって得られる。
By accurately measuring the sound velocity of the surface wave as described above, it is possible to determine the material of the surface of the test body and the stress value acting on the surface of the test body. That is, the test body has a sound velocity value peculiar to the material. The sound velocity increases linearly with increasing compressive stress, and the sound velocity decreases linearly with increasing tensile stress. Therefore, if the relationship between the sound velocity and the stress of the same or similar material as the test body is obtained in advance, the material and the generated stress value can be determined nondestructively by measuring the sound velocity of the test body. is there. The relationship between the sound velocity and the stress can be obtained by measuring the sound velocity of the test piece while applying a compressive load or a tensile load to the test piece of the same or similar material as the test piece.

第13図は前記出願の他の応用例として破壊靭性試験片
の疲労予亀裂の深さを用いた例を説明する正面図であ
る。
FIG. 13 is a front view for explaining an example using the depth of fatigue precrack of a fracture toughness test piece as another application example of the above application.

試験片7は支点R及びSで支持して荷重Tを加える3
点曲げ試験用のものである。発信用探触子1及び伝達体
2の線状接触位置2aから発信された表面波は矢印Uのよ
うにして試験片の表面7aを伝播し、線状接触位置2′a
にて探触子1′及び伝達体2′にて受信される。最初、
溝底7bに亀裂が発生していない状態で表面波が伝播する
速度すなわち音速度,伝播距離(判明している),伝播
時間を求めておく。次に、疲労予亀裂7cが発生した後
に、同様にして測定すると、表面波は亀裂7cの先端を迂
回するのでそれだけ伝播時間が長くなってくる。このと
き音速度がすでに判明しており、伝播時間が測定される
ので、亀裂7cの深さを知ることができる。
The test piece 7 is supported by fulcrums R and S and a load T is applied 3
For point bending test. The surface wave emitted from the linear contact position 2a of the transmitting probe 1 and the transmitter 2 propagates on the surface 7a of the test piece as indicated by an arrow U, and the linear contact position 2'a
Are received by the probe 1'and the transmitter 2 '. the first,
The velocity at which the surface wave propagates, that is, the velocity of sound, the propagation distance (which is known), and the propagation time in the state where no crack is generated in the groove bottom 7b are obtained. Next, after the fatigue pre-crack 7c is generated, when the same measurement is performed, the surface wave bypasses the tip of the crack 7c, and the propagation time becomes longer accordingly. At this time, the sound velocity is already known and the propagation time is measured, so that the depth of the crack 7c can be known.

[発明が解決しようとする問題点] 上述した特願昭61-15402号にて示した表面波探触子
を、例えば第11図に示すように、試験体3の表面にあて
て音速を測定する場合、超音波送受信器(図示せず)か
らパルス電流を送信用探触子1に供給すると、超音波の
表面波は伝達体2の表面をD,E,Fの方向に伝播し、さら
に、試験体3の表面をJの方向に伝播し、伝達体2′の
表面をG,H,Qの方向に伝播して受信用探触子1′で電気
信号に変えられ、超音波送受信器で増幅される。超音波
の表面波の伝播経路が上記のように接触位置2a及び2′
aにおいて大きく屈曲しているため、受信強度が弱くな
るという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] The surface acoustic wave probe shown in Japanese Patent Application No. 61-15402 described above is applied to the surface of the test body 3 to measure the speed of sound as shown in FIG. 11, for example. In this case, when a pulse current is supplied from the ultrasonic transmitter / receiver (not shown) to the transmitting probe 1, the surface wave of the ultrasonic wave propagates on the surface of the transmitter 2 in the directions D, E, F, and , The surface of the test body 3 is propagated in the direction J, the surface of the transmitter 2'is propagated in the directions G, H, Q, and is converted into an electric signal by the receiving probe 1 '. Is amplified by. The propagation path of the surface wave of the ultrasonic wave is the contact positions 2a and 2'as described above.
There is a problem in that the reception strength becomes weak because of the large bending at a.

本発明の目的は、受信強度が大きく、物体の表面に作
用している応力値,物体の表面に発生している亀裂の深
さなどを精度よく非破壊的に測定可能な表面波探触子を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a surface wave probe having high reception intensity and capable of accurately and nondestructively measuring the stress value acting on the surface of an object, the depth of a crack occurring on the surface of the object, and the like. To provide.

[問題点を解決するための手段] 上記問題点を解決するために本発明は、振動子と遅延
材とを有する超音波の表面波探触子に表面波伝達体を当
接して設け、前記表面波伝達体の試験体と接触する先端
は線状もしくは幅の狭い帯状にし、かつ、表面波の進行
方向または受信方向の反対方向にある前記表面波伝達体
の後端部には丸みが設けられており、前記後端部と先端
とを結ぶ試験体表面と対向する面は試験体表面となす角
度が0.2°〜1.2°になるようにしたことを特徴とする表
面波探触子である。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a surface acoustic wave probe having an ultrasonic wave and a delay member in contact with a surface acoustic wave transmitter, The tip of the surface wave transmitter that comes into contact with the test body is formed into a linear shape or a narrow band, and the rear end portion of the surface wave transmitter in the direction opposite to the traveling direction or the receiving direction of the surface wave is provided with a roundness. The surface wave probe is characterized in that the surface facing the surface of the test body that connects the rear end portion and the tip is made to form an angle of 0.2 ° to 1.2 ° with the surface of the test body. .

そして、表面波伝達体の後端部の丸みの曲率半径は、
用いられる表面波の波長よりも大きいことが望ましい。
And, the radius of curvature of the roundness at the rear end of the surface wave transmitter is
It is desirable that the wavelength is larger than the wavelength of the surface wave used.

[作用] 表面波探触子の表面波伝達体の形状を上述のように
し、試験体表面との接触位置において表面波の大きな屈
曲がないので、超音波の減衰が防止され、その結果受信
強度を大きくすることができる。
[Operation] The shape of the surface wave transmitter of the surface wave probe is as described above, and since there is no large bending of the surface wave at the contact position with the surface of the test body, the attenuation of ultrasonic waves is prevented, and as a result, the reception intensity is increased. Can be increased.

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図〜第5図は本発明の実施例を説明する断面図、
第7図は他の実施例を説明する正面図である。各図とも
前述の第8図〜第13図と同一箇所は同一の参照符号が付
してある。
1 to 5 are sectional views for explaining an embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a front view for explaining another embodiment. In each drawing, the same portions as those in FIGS. 8 to 13 described above are designated by the same reference numerals.

第1図に示すように、探触子1の接触面1cと伝達体2
の2b面とは接着剤(図示せず)によって固定してある。
これらの場合、接着剤が媒体の役目を果している。こう
することによって、振動子1aから発信され遅延材1bを伝
播した音波の表面波へのモード変換を安定化させた。
As shown in FIG. 1, the contact surface 1c of the probe 1 and the transmitter 2
The surface 2b is fixed with an adhesive (not shown).
In these cases, the adhesive acts as a medium. By doing so, the mode conversion of the sound wave emitted from the oscillator 1a and propagated through the delay member 1b into the surface wave is stabilized.

伝達体2の表面の音波伝播方向(矢印D)に鋭い角部
があると音波が減衰するので、本発明の探触子は角部2d
に丸みを設けたものである。この角部2dの曲率半径は伝
播する音波の波長よりも大きければよい。
Since a sound wave is attenuated when there is a sharp corner in the sound wave propagation direction (arrow D) on the surface of the transmitter 2, the probe of the present invention has a corner 2d.
It has a rounded shape. The radius of curvature of the corner 2d may be larger than the wavelength of the propagating sound wave.

探触子1の伝達体2の先端部2aを試験体3の表面に線
状もしくは幅の狭い帯状に当接すると、表面波は2b面か
ら矢印D,E,Fの方向に伝播して試験体3の表面に伝達さ
れる。
When the tip 2a of the transmission body 2 of the probe 1 is brought into contact with the surface of the test body 3 in a linear or narrow strip shape, the surface wave propagates in the directions of arrows D, E, F from the 2b plane and is tested. It is transmitted to the surface of the body 3.

第2図は伝達体2の下部の幅を小さくした接触子の実
施例を示すもので、伝達体2の角部2c,2dにそれぞれ丸
みを設けて音波の減衰を防いでおり、試験体3の狭い部
分、凹状になった部分も測定することができる。
FIG. 2 shows an embodiment of a contactor in which the width of the lower part of the transmitter 2 is made small, and the corners 2c, 2d of the transmitter 2 are provided with roundness to prevent sound wave attenuation. It is possible to measure the narrow part and the concave part.

第3図及び第4図は、本発明の探触子を用いて表面波
が伝播するときの速度すなわち音速度を測定する応用例
を説明するための図である。
FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams for explaining an application example in which the velocity when a surface wave propagates, that is, the sound velocity is measured using the probe of the present invention.

第3図にて示すように、試験体3の表面に送信用探触
子1及び2と受信用探触子1′及び2′を任意間隔Mを
あけてあてる。超音波送受信器(図示せず)からパルス
電流を送信用探触子1に供給すると超音波の表面波はD,
Eを経て試験体3の表面を矢印F,L,Gの方向に伝播し、H,
Qを経て受信用探触子1′で電気信号に変えられ、超音
波送受信器で増幅される。そして、音速測定器(図示せ
ず)により、送信用探触子の接触位置2aと受信用探触子
の接触位置2′aとの距離Mを伝播した超音波の伝播時
間から演算して音速度が得られる。
As shown in FIG. 3, the transmitting probes 1 and 2 and the receiving probes 1'and 2'are applied to the surface of the test body 3 at arbitrary intervals M. When a pulse current is supplied from the ultrasonic transmitter / receiver (not shown) to the transmitting probe 1, the surface wave of the ultrasonic wave becomes D,
Propagate on the surface of the test body 3 via E in the directions of arrows F, L, and G,
After passing through Q, it is converted into an electric signal by the receiving probe 1'and amplified by the ultrasonic transmitter / receiver. Then, a sound velocity measuring device (not shown) calculates the distance M between the contact position 2a of the transmitting probe and the contact position 2'a of the receiving probe from the propagation time of the ultrasonic waves propagated, and the sound is calculated. Speed is obtained.

第4図は、他の応用例として、試験体3の表面に送信
用と受信用を兼備した送受信探触子5及び2をあてて接
触位置2aから任意の間隔Nをあけて反射用の金属体6を
貼付して測定する例である。超音波送受信器(図示せ
ず)からパルス電流を送受信探触子5に供給すると、超
音波の表面波はD,Eを経て試験体3の表面Fを伝播して
反射用の金属体6に到着する。反射用の金属体6のとこ
ろで表面波の一部は反射されてF,E,Dを経て送受信探触
子2及び5に戻ってくる。同図において、矢印Kは表面
波の伝播方向を示す。戻ってきた表面波は送受信探触子
5により電気信号に変えられ、超音波送受信器により増
幅される。探触子の接触位置2aと反射用の金属体6との
間の1往復距離N×2と超音波が1往復した時間から音
速測定器(図示せず)により音速度が演算して得られ
る。
FIG. 4 shows another example of application, in which the transmitting and receiving probes 5 and 2 having both transmitting and receiving functions are applied to the surface of the test body 3 and a reflecting metal is placed at an arbitrary distance N from the contact position 2a. In this example, the body 6 is attached and the measurement is performed. When a pulse current is supplied from the ultrasonic transmitter / receiver (not shown) to the transmitting / receiving probe 5, the surface wave of the ultrasonic wave propagates through the surface F of the test body 3 via D and E and reaches the reflection metal body 6. arrive. A part of the surface wave is reflected at the reflecting metal body 6, passes through F, E, and D and returns to the transmitting and receiving probes 2 and 5. In the figure, arrow K indicates the propagation direction of the surface wave. The returned surface wave is converted into an electric signal by the transmission / reception probe 5 and amplified by the ultrasonic transmitter / receiver. The sound velocity is calculated by a sound velocity measuring device (not shown) from one reciprocating distance N × 2 between the contact position 2a of the probe and the reflecting metal body 6 and the time of one reciprocating ultrasonic wave. .

これらのようにして精度良く表面波の音速度を測定す
ることにより、試験体表面部の材質判定,試験体表面に
作用している応力値の判定などが可能となる。すなわ
ち、試験体はその材質特有の音速度値を有している。そ
して、圧縮応力の増加とともに音速度は直線的に増加
し、引張応力の増加とともに音速度は直線的に減少す
る。したがって、試験体と同一材質または類似材質の音
速度と応力の関係をあらかじめ求めておけば、試験体の
音速度を測定することによって材質や発生している応力
値が非破壊的に判明するのである。なお、音速度と応力
の関係は試験体と同一または類似材質の試片に圧縮荷重
または引張荷重を加えながら試片の音速度を測定するこ
とによって得られる。
By accurately measuring the sound velocity of the surface wave as described above, it is possible to determine the material of the surface of the test body and the stress value acting on the surface of the test body. That is, the test body has a sound velocity value peculiar to the material. The sound velocity increases linearly with increasing compressive stress, and the sound velocity decreases linearly with increasing tensile stress. Therefore, if the relationship between the sound velocity and the stress of the same or similar material as the test body is obtained in advance, the material and the generated stress value can be determined nondestructively by measuring the sound velocity of the test body. is there. The relationship between the sound velocity and the stress can be obtained by measuring the sound velocity of the test piece while applying a compressive load or a tensile load to the test piece of the same or similar material as the test piece.

第5図に示すように、探触子1に固定され丸みを設け
た角部2dを有する伝達体2の試験体表面と対向する面が
試験体3の表面となす角部αを変化させて、探触子1の
振動子1aから超音波を発信して探触子1′の振動子1′
aで受信した場合の受信波形高さ(%) と、探触子1′の振動子1′aから超音波を発信して探
触子1の振動子1aで受信した場合の受信波形高さ(%) (・印)のそれぞれをプロットしたものが第6図であ
る。
As shown in FIG. 5, a surface of the transmission body 2 fixed to the probe 1 and having a rounded corner portion 2d facing the surface of the test body changes the corner α formed with the surface of the test body 3. , A transducer 1a of the probe 1'transmits ultrasonic waves from the transducer 1a of the probe 1
Received waveform height (%) when received at a And a plot of the received waveform height (%) (•) when ultrasonic waves are transmitted from the transducer 1′a of the probe 1 ′ and received by the transducer 1a of the probe 1 Is FIG. 6.

第6図より、受信波形高さ(%)が高いのは、角度α
が0.2°以上1.2°以下の範囲で、この範囲を外れて当接
すると受信波形高さ(%)が低くなることがわかる。
From FIG. 6, the height (%) of the received waveform is high because the angle α
It can be seen that the received waveform height (%) becomes low in the range of 0.2 ° or more and 1.2 ° or less if the contact is made outside this range.

第7図は本発明の他の応用例として破壊靭性試験片の
疲労予亀裂の深さ測定に用いた例を説明する正面図であ
る。
FIG. 7 is a front view illustrating another example of application of the present invention for measuring the depth of fatigue precrack of a fracture toughness test piece.

試験片7は支点R及びSで支持して荷重Tを加える3
点曲げ試験用のものである。発信用探触子1及び伝達体
2の線状接触位置2aから発信された表面波は矢印Uのよ
うにして試験片の表面7aを伝播し、線状接触位置2′a
にて探触子1′及び伝達体2′にて受信される。最初、
溝底7bに亀裂が発生していない状態で表面波が伝播する
速度すなわち音速度,伝播距離(判明している),伝播
時間を求めておく。次に、疲労予亀裂7cが発生した後
に、同様にして測定すると、表面波は亀裂7cの先端を迂
回するのでそれだけ伝播時間が長くなってくる。このと
き音速度が既に判明しおり、伝播時間が測定されるの
で、亀裂7cの深さを知ることができる。
The test piece 7 is supported by fulcrums R and S and a load T is applied 3
For point bending test. The surface wave emitted from the linear contact position 2a of the transmitting probe 1 and the transmitter 2 propagates on the surface 7a of the test piece as indicated by an arrow U, and the linear contact position 2'a
Are received by the probe 1'and the transmitter 2 '. the first,
The velocity at which the surface wave propagates, that is, the velocity of sound, the propagation distance (which is known), and the propagation time in the state where no crack is generated in the groove bottom 7b are obtained. Next, after the fatigue pre-crack 7c is generated, when the same measurement is performed, the surface wave bypasses the tip of the crack 7c, and the propagation time becomes longer accordingly. At this time, the sound velocity is already known and the propagation time is measured, so that the depth of the crack 7c can be known.

[発明の効果] 本発明よれば、超音波の伝播効率が向上するので受信
強度が大きくなり、信号がより明確にとらえられて測定
精度が向上する。
[Advantages of the Invention] According to the present invention, since the propagation efficiency of ultrasonic waves is improved, the reception intensity is increased, the signal is captured more clearly, and the measurement accuracy is improved.

そして、超音波の表面波を用いて残留応力の測定,亀
裂深さなどの高精度測定を可能にしたものであるが、単
にこれらの実施例のみに利用が限られるものではない。
組み立てられた状態にある機械や構造物の部材のように
試験体がどのような状態にあっても、超音波の表面波が
伝播する速度(音速度)を測定することにより、表面に
発生している応力値や亀裂深さなどを非破壊的に測定す
ることを可能にし、表面波が伝播する弾性体であればす
べての物体に適用できるものである。
Then, although the residual stress and the highly accurate measurement of the crack depth and the like can be measured by using the surface wave of the ultrasonic wave, the use is not limited to these examples.
Whatever the condition of the test object, such as the assembled machine or structure member, is that it is generated on the surface by measuring the speed at which the ultrasonic surface wave propagates (sound speed). It enables non-destructive measurement of the stress value and crack depth, and is applicable to all objects as long as it is an elastic body in which surface waves propagate.

このように、本発明の探触子は簡便であるとともに広
く工業製品の管理に効果を発揮するものである。
As described above, the probe of the present invention is simple and exhibits a wide range of effects in managing industrial products.

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

第1図及び第2図はそれぞれ本発明の探触子を説明する
ための断面図、第3図,第4図,第5図は本発明の探触
子を用いて表面波の伝播速度を測定する方法を説明する
ための断面図、第6図は伝達体が試験体と当接したとき
の角度αと超音波の受信波形高さ(%)の関係を示す
図、第7図は破壊靭性試験片の亀裂深さを本発明の探触
子を用いて測定する方法を説明するための正面図、第8
図及び第9図はそれぞれ従来の探触子を説明するための
断面図、第10図,第11図,第12図は従来の探触子を用い
て表面波の伝播速度を測定する方法を説明するための断
面図、第13図は破壊靭性試験片の亀裂深さを従来の探触
子を用いて測定する方法を説明するための正面図であ
る。 1,1′……探触子、1a,1′a……振動子、1b,1′b……
遅延材、2,2′……伝達体、3……試験体、5……送受
信探触子。
1 and 2 are cross-sectional views for explaining the probe of the present invention, and FIGS. 3, 4, and 5 show the propagation velocity of surface waves using the probe of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a measuring method, FIG. 6 is a view showing a relationship between an angle α and a height (%) of a received waveform of ultrasonic waves when a transmitter comes into contact with a test body, and FIG. The front view for explaining the method of measuring the crack depth of a toughness test piece using the probe of the present invention.
FIGS. 9 and 10 are cross-sectional views for explaining a conventional probe, and FIGS. 10, 11 and 12 show a method for measuring the propagation velocity of surface waves using the conventional probe. FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining, and FIG. 13 is a front view for explaining a method for measuring the crack depth of a fracture toughness test piece using a conventional probe. 1,1 '... Probe, 1a, 1'a ... Transducer, 1b, 1'b ...
Delay material, 2,2 '... Transmitter, 3 ... Test body, 5 ... Transmission / reception probe.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−180456(JP,A) 特開 昭62−172260(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-59-180456 (JP, A) JP-A-62-172260 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】振動子と遅延材とを有する超音波の表面波
探触子に表面波伝達体を当接して設け、前記表面波伝達
体の試験体と接触する先端は線状もしくは幅の狭い帯状
にし、かつ、表面波の進行方向または受信方向の反対方
向にある前記表面波伝達体の後端部には丸みが設けられ
ており、前記後端部と先端とを結ぶ試験体表面と対向す
る面は試験体表面となす角度が0.2°〜1.2°になるよう
にしたことを特徴とする表面波探触子。
1. A surface acoustic wave probe is provided in contact with an ultrasonic surface acoustic wave probe having a vibrator and a delay member, and a tip of the surface acoustic wave transducer that comes into contact with a test body is linear or wide. A narrow band is formed, and a rounded portion is provided at the rear end of the surface wave transmitter in the direction opposite to the traveling direction or the receiving direction of the surface wave, and the surface of the test body connecting the rear end and the front end. The surface wave probe is characterized in that the opposing surfaces are formed at an angle of 0.2 ° to 1.2 ° with the surface of the test piece.
【請求項2】表面波伝達体の後端部の丸みは、その曲率
半径が用いられる表面波の波長よりも大きいことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の表面波探触子。
2. The surface wave probe according to claim 1, wherein the radius of curvature of the rear end portion of the surface wave transmitter is larger than the wavelength of the surface wave used.
JP61275413A 1986-11-20 1986-11-20 Surface wave probe Expired - Lifetime JPH0833375B2 (en)

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