JP2010171872A - 超音波フェイズドアレイ送受波器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 必要とされる超音波振動子の数および変成器の数が少なく、組立が簡単で安価な超音波フェイズドアレイ送受波器を提供すること。
【解決手段】 放射面に設置された表面電極と対向面に設置された裏面電極とを有する超音波振動子2が平面上に10行、10列に配置された超音波振動子群と、平衡2次側の端子F1、F2を有する変成器T1、および平衡2次側の端子R1、R2を有する変成器T2とを備え、各行の中心間隔および各列の中心間隔Pを、超音波の水中での波長をλとするとき、0.75λ≦P≦1.25λに設定し、表面電極を各行毎に結線して行結線群31とし、裏面電極を各列毎に結線して列結線群32とし、行結線群31を奇数行の結線群と偶数行の結線群とに分けて、一方の変成器T1の平衡2次側の端子F1、F2に接続し、列結線群32を奇数列の結線群と偶数列の結線群とに分けて他方の変成器T2の平衡2次側の端子R1、R2に接続する。
【選択図】 図1
Description
5 送波ビーム切替回路
6 受波ビーム切替回路
7 FFT処理回路
10 中心線
31 行結線群
32 列結線群
1A 超音波フェイズドアレイ送受波器
1B 超音波振動子群
4A、4B 送受波切替回路
9A、9B、9C、9D 超音波ビーム
9AP、9BP、9CP、9DP 伝播軸
F1、F2、R1、R2 平衡2次側の端子
T1、T2 変成器
Claims (5)
- 超音波を放射する放射面に設置された表面電極とその対向する面に設置された裏面電極とを有する超音波振動子が平面上にN行、M列(NとMは正の整数)となるように行列配置されてなる超音波振動子群と、それぞれ2つの平衡2次側の端子と1次側の端子とを有する第一の変成器および第二の変成器とを有し、
前記N行の各行を成す超音波振動子の中心間の間隔P1および前記M列の各列を成す超音波振動子の中心間の間隔P2が前記超音波が伝播する媒体中での波長をλとするとき、0.75λ≦P1≦1.25λ、0.75λ≦P2≦1.25λであって、
前記表面電極を各行毎に結線してN本の行結線群とし、前記裏面電極を各列毎に結線してM本の列結線群とし、Kを0または正の整数とするとき、前記N本の行結線群を(1+2K)行を成す奇数行結線群と(2+2K)行を成す偶数行結線群との2つのグループに分けてそれぞれのグループを結線し、前記M本の列結線群を(1+2K)列を成す奇数列結線群と(2+2K)列を成す偶数列結線群との2つのグループに分けてそれぞれのグループを結線し、
前記奇数行結線群と前記偶数行結線群をそれぞれ前記第一の変成器の平衡2次側の端子に接続し、前記奇数列結線群と前記偶数列結線群をそれぞれ前記第二の変成器の平衡2次側の端子に接続したことを特徴とする超音波フェイズドアレイ送受波器。 - 前記第一の変成器および第二の変成器の1次側の端子にそれぞれ接続され該1次側の端子へ送信波を送出しかつ該1次側の端子から受信波を受信する機能を有する2つの送受波切替回路と、該2つの送受波切替回路に送信波を送出する機能を有する送波ビーム切替回路と、前記2つの送受波切替回路からの受信波の一方のみを切り替えて出力する機能を有する受波ビーム切替回路と、該受波ビーム切替回路からの受信信号を入力し該受信信号を高速フーリエ変換処理する機能を有する高速フーリエ変換処理回路とを有することを特徴とする請求項1に記載の超音波フェイズドアレイ送受波器。
- 前記第一の変成器への送信波の送出により、前記超音波振動子群のほぼ中心を通り前記放射面に垂直な直線、すなわち中心線を含み、前記N行に配列された超音波振動子の行間隔方向に平行な平面内にあって、かつ前記中心線に対して互いに対称な方向に伝播軸を有する2つの超音波ビーム、すなわち縦ツインビームを送出する機能と、前記第二の変成器への送信波の送出により、前記中心線を含み、前記M列に配列された超音波振動子の列間隔方向に平行な平面内にあって、かつ前記中心線に対して互いに対称な方向に伝播軸を有する2つの超音波ビーム、すなわち横ツインビームを送出する機能とを有し、
前記高速フーリエ変換処理回路は、前記縦ツインビームを成す2つの超音波ビームのそれぞれの超音波ビームの反射による受信信号の周波数を分離する機能、および前記横ツインビームを成す2つの超音波ビームのそれぞれの超音波ビームの反射による受信信号の周波数を分離する機能を有することを特徴とする請求項2に記載の超音波フェイズドアレイ送受波器。 - 当該超音波フェイズドアレイ送受波器は移動体に搭載されるものであって、前記縦ツインビームを成す2つの超音波ビームの伝播軸を含む面および前記横ツインビームを成す2つの超音波ビームの伝播軸を含む面が前記移動体の進行方向に対して45度の角度を成すように配置することを特徴とする請求項3に記載の超音波フェイズドアレイ送受波器。
- 前記超音波振動子の放射面は正方形または円形であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の超音波フェイズドアレイ送受波器。
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