超音波探触子による計測

質問

超音波による検査については無知なものです。

超音波にて、探傷検査をする場合、パルサーレシーバと探触子を組み合わせて、パルス波・バースト波の比較的高い電圧を探触子に印加しているものと解釈しております。(100Vオーダー)

今回、探傷検査ではなく、物性解析に超音波を用いて、物質の透過特性を計測したいと考えております。
このとき、探触子に対し、パルス波・バースト波ではなく、連続的な正弦波等任意波形を印加しても、問題なく計測可能なのでしょうか？

電圧はある程度下げる必要はあると思います。

電圧印加時間は0.1秒から1秒程度です。

探触子が発熱・破損してしまうのではと危惧しております。

詳しい方がおられましたら、どうかご教授お願いします。

回答(1)さん、ありがとうございます。
したいことは、比較的広帯域の周波数成分を含む超音波振動を
物体に与え、物体の出力の周波数応答を調べるというものです。

探傷検査でなく、出力側と検出側に探触子を配置するというものです。

探傷のようなエコーを見るのではないのですが。

確かにパルス幅を小さくしてやれば、周波数成分は多くなると思いますので、
非常にパルス幅の小さいパルスを1パルス送れば、検出側で拾った波形の変化から、周波数応答の分析は可能とは思います。

当初、印加しようと考えていた電圧波形は、ランダムノイズです。
共振周波数の正弦波ではありませんので、電圧を下げ、印加時間を下げれば、どうかとも考えたのですが。

やはり無謀な考えでしょうか？

回答(2)さん、ありがとうございます

使用する予定の探触子は広帯域
例えば0.3～1Mhz(-6dB)のようなものを考えています。

あと、追加の疑問として
探触子のダンピング特性というのが良くわかりません。
これについてもご教授いただけると助かります。

ふと気づいたのですが、超音波洗浄機などは多分印加電圧波形は、プッシュプルで大きい電圧の矩形波だったような気がします。
確かに、探触子と超音波洗浄機用の発進子は異なると思いますが、気になったので追記しました。

回答(3)さん、ありがとうございます。

INPUTを高電圧パルス1発で応答を得るか、電圧を下げ任意ランダム波形で応答を得るか、迷うところです。

バースト波は入力の周波数成分の偏りが大きい為、周波数応答の測定には不向きかと考えております。

「ダンピングの大きい=広帯域パルスを送受しやすいタイプ」とのことですが、共振特性のないタイプのことですね？

「超音波をどうやって試料に入れるか(反射を防ぐか)が問題となるのではないでしょうか。音響インピーダンス等も勘案することをお勧めします。」
とのコメント有難うございます。

回答No.4

noname#230359

超音波による計測器には
「連続的な正弦波等任意波形を印加して測定しているものもあります」
（水中の製品が多いです）

出力側と検出側に探触子を配置するタイプでは
非接触の空中探傷システムなどもあります
（この場合はチャープ波形を印加しています）

ファイズアレー方式の探傷装置では
正弦波等任意波形の組み合わせを印加して測定します

１秒間のＯＮ／ＯＦＦを繰り返す場合
回路とスイッチングに工夫すると発熱は対策出来ます
（現在、２４時間の運転を行っている実施経験があります）

参考URL：

http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/indexggg.html

回答No.3

noname#230359

・探傷子のことはメーカに聞かないとなんともいえませんが、発熱等を考えると、水中でもない限り、正弦波でずっと振るのは探傷子にとって厳しいと思います。
・バースト波であっても、適度な長さのバースト波として、周波数をスイープすれば、同様なことができるのではないでしょうか。
・すでに追記で書かれているとおり、周波数応答を見るのであれば、パルスでも可能です、あえてランダム信号にする必要性があるのでなければ、パルスではだめでしょうか。その場合広帯域特性を得るためにはダンピングの大きい=広帯域パルスを送受しやすいタイプを使用する必要があるかと思います。
・印可電圧を下げて、印可時間を下げればおっしゃるとおり探傷子は無事になると思います。当然、超音波が小さくなります。

さて、もし透過特性を計測されるのであれば、超音波をどうやって試料に入れるか(反射を防ぐか)が問題となるのではないでしょうか。音響インピーダンス等も勘案することをお勧めします。

回答No.2

noname#230359

探触子のQ値が高いのでは。

回答No.1

noname#230359

超音波による　探傷検査はレーダーと同じ原理で　パルスを出し　その反射を計測します。　ですから　反射を分離できる時間を開けたパルス波である必要があります。

透過特性の場合もセンサー位置が上下になるだけで時間の変化とレベルの変化で被測定物を見る原理自体は変わらないと思います。

センサーは　共振子ですから正弦波を入れて共振させると発熱して破壊します。　超音波　探傷　で検索すると　参考になるＷＥＢサイトが見つかると思いますので参考にすると良いと思います。