JP2682342B2 - 複合圧電体 - Google Patents
複合圧電体Info
- Publication number
- JP2682342B2 JP2682342B2 JP22687192A JP22687192A JP2682342B2 JP 2682342 B2 JP2682342 B2 JP 2682342B2 JP 22687192 A JP22687192 A JP 22687192A JP 22687192 A JP22687192 A JP 22687192A JP 2682342 B2 JP2682342 B2 JP 2682342B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric body
- composite piezoelectric
- composite
- elements
- piezoelectric
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
置などのセンサとして用いる超音波探触子の複合圧電体
に関する。
断装置などの超音波探触子に用いる圧電体の材料とし
て、最近、柱状の圧電セラミックスを多数配列し、間隙
に高分子材を充填したいわゆる1−3形複合圧電体の検
討が行われている。このような複合圧電体としては、Pr
o.IEEE,1985,U1trasonics Symp.p643〜647に記載のもの
がある。
図である。図3に示すように一次元の形状を有する柱状
の圧電セラミックス2と圧電セラミックス2の間隙に三
次元的に設けた高分子材3とで複合圧電体1を構成し、
厚さを均一にしたものである。この複合圧電体は音響イ
ンピーダンスを小さくし、より被検体(生体の音響イン
ピーダンスは約1.6MRay1)の音響インピーダン
スに近付けることができ、しかも電気機械結合係数も大
きい値を有していることにより、効率良くかつ広帯域の
周波数特性を得ることができるため、高分解能の超音波
断層像を得ることが可能であるという特徴を有したもの
であった。
うな従来の複合圧電体では、圧電セラミックス単体から
なるものに比べて広い周波数帯域特性が得られるもの
の、まだ十分な周波数特性を得ることはできていなかっ
た。
るものであり、さらに一層の広帯域周波数特性を有する
優れた複合圧電体を提供することを目的とする。
に本発明は、縦断面形状の相似な棒状の形態を有する多
数の圧電素子と前記圧電素子の間隙に充填された有機高
分子材とを備えた複合圧電体において、厚さを不均一と
し、それぞれの厚さに対応した周波数の振動モードを発
生することができる構成にしたものである。
それぞれの厚みに対応した周波数の振動モードが発生す
るため、広い周波数帯域を有する特性を得ることができ
る。したがって、本発明の複合圧電体を用いた超音波探
触子は、極めて短いパルス応答波形を得ることができる
ため、被検深度が深く、かつ分解能の高い超音波画像を
得ることができる。
しがら説明する。
断面図である。また図2は、本発明の一実施例の複合圧
電体の圧電素子の幅と長さ(複合圧電体の厚さ)の形状
比と電気機械結合係数の関係を示す図である。
一方の面は平坦であり、他方の面は凹面形状である。1
2は棒状をした複数個の圧電素子であり、PZT系,P
bTiO3系などの圧電セラミックスやLiNbO3等の
単結晶が使用される。13はこれら圧電素子12の間隙
に三次元的に充填されてこれらを互いに結合する有機高
分子材であり、例えばシリコーンゴム,エポキシ樹脂あ
るいはウレタン樹脂などが使用される。14,15は複
合圧電体11の両面に設けられた電極であり、メッキ,
蒸着,あるいは焼付けなどの方法により設けられる。な
おここでは図示していないが必要に応じて複合圧電体1
1の電極14面上に背面負荷材を設け、さらに複合圧電
体11の電極15面上には音響整合層もしくは保護膜の
ようなものを設けてもよい。そしてこれら電極14,1
5に電圧を印加することにより複合圧電体11が機械振
動してそれぞれの厚さに対応した周波数の超音波を発生
させる。
2の幅wと長さ(複合圧電体11の厚さ)tとの形状比
(w/t)により、複合圧電体11の電気機械結合係数
kは、図2に示すような関係がある。図2は圧電素子1
2として富士セラミックス社のPZT系圧電セラミック
スC−6、有機高分子材13としてエポキシ樹脂を用い
て、圧電素子12の複合圧電体11に対する体積比率を
約25%としたときの形状比(w/t)と電気機械結合
係数kとの関係を示したものである。図2の関係から明
らかなように複合圧電体11の圧電素子12の形状比に
よって電気機械係合係数kが変化することがわかる。こ
のことは図1に示したように複合圧電体11に不均一な
厚さを持たせ、かつ従来のように圧電素子12を同じ間
隔で配列した場合、厚みの薄い部分(図では中央付近)
と厚い部分(図では外周部分)とでは圧電素子12の形
状比が大きく変化する。すなわち、それぞれの厚さの部
分の電気機械結合係数kが変わることになり、周波数特
性が劣化することを意味する。例えば図1において、複
合圧電体11の直径を20mmに、複合圧電体11の一方
の面を平面に、他方の面の曲率半径を80mmの凹面形状
とし、中央部の最も薄い部分の厚みを0.2mm、最外周
部の最も厚い部分を0.82mm、そして圧電素子12を
等間隔で、圧電素子12の幅を一定の0.15mmにした
場合、中央部の最も薄い部分の圧電素子12の形状比は
0.75に、そして最外周部の最も厚い部分の圧電素子
12の形状比は0.18となる。このことは図2に示し
たように電気機械結合係数kは圧電素子12の形状比が
0.75から0.18の範囲において変化していること
になり、特に形状比0.3以下になると電気機械結合係
数kの低下が顕著になってくる。
に大きく関係しているものであり、電気機械結合係数k
を低下させると周波数帯域特性も低下して狭帯域にな
り、かつ感度も低下するという比例関係にあることは既
に知られている。したがって、圧電素子12の形状比の
値を変化させる。この場合は電気機械結合係数kを低下
させることは周波数特性を劣化させることになるので好
ましくないことである。
らに広帯域にするのが、本実施例の特徴である。
径を20mm、複合圧電体11の一方の面を平面に、他方
の面を曲率半径が80mmの凹面形状にし、中央部の最も
薄い部分の厚さを0.2mm、最外周部の最も厚い部分を
0.82mmとして、圧電素子12の形状比(w/t)を
どの場所においても一定となる値、例えば0.5という
値に設定した場合には、中央部の最も薄い部分の圧電素
子12の幅w1は0.1mmに、そして最外周部の最も厚
い部分の圧電素子12の幅w2は0.41mmとなる。こ
のように圧電素子12の縦断面形状を一定で配列すると
いうことは、複合圧電体11の圧電素子12の配列間隔
も変えていくということになる。圧電素子の幅が中央部
から外側にいくにしたがって広くなっていることから、
圧電素子12の配列間隔もまた中央部から外側にいくに
したがって広くなっていくことになる。また、複合圧電
体11の中間の厚さをもつ部分の圧電素子12の幅は順
次変えて圧電素子12の形状比(w/t)を約0.5に
なるようにすれば良い。
電体11の圧電素子12の形状比(w/t)をほぼ同じ
値にし、かつ圧電素子12の配列間隔を変えることによ
り、複合圧電体11の中央部から最外周部にわたって電
気機械結合係数kがほぼ一定で、かつ高い値を有するこ
ととなり、広い周波数特性を有するものが得られ、しか
も設計が容易になる。また、凹面形状を有しているた
め、この形状に沿って超音波ビームを集束させることも
同時にできるという特徴を有している。
超音波深触子は、きわめて短いパルス応答波形を得るこ
とができるため、被検深度が深く、かつ分解能の高い超
音波画像を得ることができる。
1の一方の面をある曲率をもたせた凹面形状構成の場合
について説明したが、この他に、凸面形状や両面に曲面
形状をもたせる、もしくは非球面のような複数の曲率半
径をもたせた曲面の形状にすることによっても同様に広
帯域の周波数特性を得ることができる。
1の形状が円板状の場合について説明したが、この他に
複合圧電体11にアレイ状に電極を設けたいわゆるアレ
イタイプのアレイ電極方向に直交する方向に対して本実
施例を用いても同様に広帯域の周波数特性を得ることが
できる。
は、棒状の圧電素子を垂直に多数配列し、前記圧電素子
の周辺に有機高分子材を充填してなる複合圧電体におい
て、前記複合圧電体の厚さを不均一とし、前記圧電素子
の太さと長さをほぼ一定比率とし、かつ前記圧電素子の
配列間隔を不均一とすることにより、それぞれの厚みに
対応した周波数の振動モードを均一に発生することがで
き、複合圧電体の厚みの範囲に対応した広い周波数帯域
特性を得ることができる。したがって、本発明の複合圧
電体を用いた超音波探触子は、きわめて短いパルス応答
波形を得ることができるため、被検深度が深く、かつ分
解能の高い超音波画像を得ることができる。
成を示す断面図
気機械結合係数との関係を示す図
Claims (5)
- 【請求項1】 棒状の圧電素子を垂直に多数配列し、前
記圧電素子の間隙に有機高分子材を充填してなる複合圧
電体において、前記複合圧電体の厚さを不均一とし、前
記圧電素子の太さと長さをほぼ一定比率とし、かつ前記
圧電素子の配列間隔を不均一としたことを特徴とする複
合圧電体。 - 【請求項2】 一方の面が平坦で、他方の面が曲面形状
であることを特徴とする請求項1記載の複合圧電体。 - 【請求項3】 両面がそれぞれ違う曲面形状であること
を特徴とする請求項1記載の複合圧電体。 - 【請求項4】 曲面が凹面形状であることを特徴とする
請求項1記載の複合圧電体。 - 【請求項5】 圧電素子の配列間隔が中央部では狭く、
外側に行くにしたがって広くなるように構成したことを
特徴とする請求項1記載の複合圧電体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22687192A JP2682342B2 (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 複合圧電体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22687192A JP2682342B2 (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 複合圧電体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0678399A JPH0678399A (ja) | 1994-03-18 |
JP2682342B2 true JP2682342B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=16851884
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22687192A Expired - Fee Related JP2682342B2 (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 複合圧電体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2682342B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6247368B1 (en) | 1999-01-04 | 2001-06-19 | International Business Machines Corporation | CMP wet application wafer sensor |
JP4519330B2 (ja) * | 2001-01-11 | 2010-08-04 | パナソニック株式会社 | 超音波探触子 |
JP2002232995A (ja) * | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波探触子及びその製造方法 |
JP2006200976A (ja) * | 2005-01-19 | 2006-08-03 | Denso Corp | 超音波センサ |
-
1992
- 1992-08-26 JP JP22687192A patent/JP2682342B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0678399A (ja) | 1994-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4366406A (en) | Ultrasonic transducer for single frequency applications | |
US4460841A (en) | Ultrasonic transducer shading | |
US5582177A (en) | Broadband phased array transducer design with frequency controlled two dimension capability and methods for manufacture thereof | |
US5438998A (en) | Broadband phased array transducer design with frequency controlled two dimension capability and methods for manufacture thereof | |
US4658176A (en) | Ultrasonic transducer using piezoelectric composite | |
EP0193048B2 (en) | Ultrasonic transducer | |
JPH02253798A (ja) | 圧電変換素子 | |
US9269884B2 (en) | Ultrasonic transducer, ultrasonic probe, and ultrasonic examination device | |
JP2927144B2 (ja) | 超音波トランスデューサ | |
JP2682342B2 (ja) | 複合圧電体 | |
JPH03270282A (ja) | 複合圧電体 | |
JP3208845B2 (ja) | 超音波探触子 | |
JP2720731B2 (ja) | 複合圧電体 | |
JPH03270599A (ja) | 超音波探触子 | |
EP0480045A1 (en) | Ultrasonic probe | |
JP2814903B2 (ja) | 超音波探触子 | |
JPS6133517B2 (ja) | ||
SU853529A1 (ru) | Ультразвуковой преобразователь | |
JP4320098B2 (ja) | アレイ型複合圧電体 | |
JPH05183995A (ja) | 複合圧電体 | |
JPS63252140A (ja) | 超音波探触子 | |
JP2554477B2 (ja) | 超音波探触子 | |
JPH03270597A (ja) | 超音波探触子 | |
JPH03151948A (ja) | 超音波探触子 | |
JPH04203994A (ja) | 超音波探触子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070808 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080808 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080808 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090808 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 12 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090808 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 13 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100808 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110808 Year of fee payment: 14 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |