JP3485109B2 - 超音波送受波器 - Google Patents
超音波送受波器Info
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- JP3485109B2 JP3485109B2 JP2001210419A JP2001210419A JP3485109B2 JP 3485109 B2 JP3485109 B2 JP 3485109B2 JP 2001210419 A JP2001210419 A JP 2001210419A JP 2001210419 A JP2001210419 A JP 2001210419A JP 3485109 B2 JP3485109 B2 JP 3485109B2
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- bending
- mass
- bending vibration
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広帯域化に好適な
ボルト締めランジュバン型の超音波送受波器に関する。
ボルト締めランジュバン型の超音波送受波器に関する。
【０００２】
【従来の技術】水中での数十ｋＨｚの周波数帯域におけ
る広帯域化を目的として、フロントマスに音響整合層を
設けたボルト締めランジュバン型の超音波送受波器が知
られている（特開平５−１８３９９６号公報）。この技
術における帯域幅の下限周波数は、送受波器の縦振動共
振周波数となるため、送受波器の全長寸法によって決定
される。そのため、低周波化するためには送受波器が大
型化してしまう、という欠点があった。
る広帯域化を目的として、フロントマスに音響整合層を
設けたボルト締めランジュバン型の超音波送受波器が知
られている（特開平５−１８３９９６号公報）。この技
術における帯域幅の下限周波数は、送受波器の縦振動共
振周波数となるため、送受波器の全長寸法によって決定
される。そのため、低周波化するためには送受波器が大
型化してしまう、という欠点があった。
【０００３】また、帯域幅を広げるために、複数の音響
整合層を設ける技術が知られている。しかし、音響整合
層を複数とすると、音響整合層の接着部が増加して信頼
性が悪くなるとともに、それだけ大型化してしまう。そ
のため、実用的な音響整合層の数は２〜３が限界であ
る。したがって、複数の音響整合層を使用した場合で
も、比帯域幅は６０％程度が限界であるため、更なる広
帯域化は困難であった。
整合層を設ける技術が知られている。しかし、音響整合
層を複数とすると、音響整合層の接着部が増加して信頼
性が悪くなるとともに、それだけ大型化してしまう。そ
のため、実用的な音響整合層の数は２〜３が限界であ
る。したがって、複数の音響整合層を使用した場合で
も、比帯域幅は６０％程度が限界であるため、更なる広
帯域化は困難であった。
【０００４】一方、フロントマスに凹部を設けて、その
凹部に屈曲振動板を設けた超音波送受波器が知られてい
る（特開２０００−２０９６９０号公報の図６参照）。
図６は、その従来の超音波送受波器を示す側面図であ
る。以下、この図面に基づき説明する。
凹部に屈曲振動板を設けた超音波送受波器が知られてい
る（特開２０００−２０９６９０号公報の図６参照）。
図６は、その従来の超音波送受波器を示す側面図であ
る。以下、この図面に基づき説明する。
【０００５】この従来の超音波送受波器は、フロントマ
ス６ａとリアマス６ｂとの間に圧電セラッミク積層体６
ｃがボルト６ｄによって挟持されてなる、ボルト締めラ
ンジュバン型である。そして、フロントマス６ａに凹部
６ｆが設けられ、凹部６ｆに屈曲振動板６ｅが設けられ
ている。この超音波送受波器では、通常の縦振動モード
と屈曲振動板６ｅの屈曲振動モードとの二つのモードを
重畳させることにより、広帯域化を図っている。この従
来の超音波送受波器によれば、音響整合層を使用する技
術に比べて小型軽量化できるとともに、比帯域幅も８０
％程度まで拡大できる。
ス６ａとリアマス６ｂとの間に圧電セラッミク積層体６
ｃがボルト６ｄによって挟持されてなる、ボルト締めラ
ンジュバン型である。そして、フロントマス６ａに凹部
６ｆが設けられ、凹部６ｆに屈曲振動板６ｅが設けられ
ている。この超音波送受波器では、通常の縦振動モード
と屈曲振動板６ｅの屈曲振動モードとの二つのモードを
重畳させることにより、広帯域化を図っている。この従
来の超音波送受波器によれば、音響整合層を使用する技
術に比べて小型軽量化できるとともに、比帯域幅も８０
％程度まで拡大できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図６の超音波送受波器
では、縦振動モードと屈曲振動モードとの二つのモード
を重畳させて広帯域化しているので、二つのモードがう
まく結合するように各々の共振周波数や共振尖鋭度（以
下「Ｑ」という。）を適切に設定する必要がある。しか
し、屈曲振動モードのＱは、屈曲振動板６ｅの形状（す
なわち周辺固定の一枚の円板型）に起因して、低く設定
することが困難である。よって、屈曲振動モードのＱ
は、縦振動モードに比べて高く、鋭い共振特性をもつ。
では、縦振動モードと屈曲振動モードとの二つのモード
を重畳させて広帯域化しているので、二つのモードがう
まく結合するように各々の共振周波数や共振尖鋭度（以
下「Ｑ」という。）を適切に設定する必要がある。しか
し、屈曲振動モードのＱは、屈曲振動板６ｅの形状（す
なわち周辺固定の一枚の円板型）に起因して、低く設定
することが困難である。よって、屈曲振動モードのＱ
は、縦振動モードに比べて高く、鋭い共振特性をもつ。
【０００７】そのため、二つのモードの設定周波数を離
しすぎると、モード間の感度の落ち込みが大きくなるの
で広帯域化できないことになる（図４［２］参照）。逆
に、二つのモードの設定周波数を近づけても、屈曲振動
モードの鋭い共振特性が顕著になるだけであるから広帯
域化できない。
しすぎると、モード間の感度の落ち込みが大きくなるの
で広帯域化できないことになる（図４［２］参照）。逆
に、二つのモードの設定周波数を近づけても、屈曲振動
モードの鋭い共振特性が顕著になるだけであるから広帯
域化できない。
【０００８】つまり、モードの重畳により広帯域化を図
る上で、二つのモードの設定周波数が屈曲振動モードの
Ｑによって限定されてしまうため、比帯域幅でおよそ８
０％程度が限界であるという問題があった。
る上で、二つのモードの設定周波数が屈曲振動モードの
Ｑによって限定されてしまうため、比帯域幅でおよそ８
０％程度が限界であるという問題があった。
【０００９】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、上記の問題を
解決することにより更なる広帯域化を実現できる、超音
波送受波器を提供することにある。
解決することにより更なる広帯域化を実現できる、超音
波送受波器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波送受
波器は、フロントマスとリアマスとの間に圧電セラッミ
ク積層体がボルトによって挟持されてなる、ボルト締め
ランジュバン型である。そして、複数の屈曲振動板がフ
ロントマスに固定され、これらの複数の屈曲振動板は、
フロントマスの径方向に対する長さがそれぞれ異なるこ
とにより、それぞれの共振周波数が異なる（請求項
１）。
波器は、フロントマスとリアマスとの間に圧電セラッミ
ク積層体がボルトによって挟持されてなる、ボルト締め
ランジュバン型である。そして、複数の屈曲振動板がフ
ロントマスに固定され、これらの複数の屈曲振動板は、
フロントマスの径方向に対する長さがそれぞれ異なるこ
とにより、それぞれの共振周波数が異なる（請求項
１）。
【００１１】 屈曲振動板は、一端がフロントマスの振
動中心に固定され、他端がフロントマスの径方向に開放
され、複数がフロントマスの周方向に配設された、とし
てもよい（請求項２）。フロントマスが円柱状であり、
屈曲振動板が扇状である、としてもよい（請求項３）。
屈曲振動板は、フロントマスを切削して形成されたも
の、又はフロントマスにボルトで固定されたもの、とし
てもよい（請求項４，５）。
動中心に固定され、他端がフロントマスの径方向に開放
され、複数がフロントマスの周方向に配設された、とし
てもよい（請求項２）。フロントマスが円柱状であり、
屈曲振動板が扇状である、としてもよい（請求項３）。
屈曲振動板は、フロントマスを切削して形成されたも
の、又はフロントマスにボルトで固定されたもの、とし
てもよい（請求項４，５）。
【００１２】換言すると、本発明の特徴は、ボルト締め
ランジュバン型の超音波送受波器において、フロントマ
スの中央部で固定され、かつフロントマスの周方向が開
放された、長さの異なる屈曲振動板を複数個、フロント
マスの周方向へ配列して設けたことにある。これによ
り、本来有する縦振動モードに加えて、複数の屈曲振動
板によって発生する屈曲振動モードの重畳により、広帯
域化が可能となる。その理由は、長さの異なる複数の屈
曲振動板を有するため、共振周波数の異なる屈曲振動モ
ードが合成されるので、等価的にＱの低い屈曲振動モー
ドを発生できるからである。
ランジュバン型の超音波送受波器において、フロントマ
スの中央部で固定され、かつフロントマスの周方向が開
放された、長さの異なる屈曲振動板を複数個、フロント
マスの周方向へ配列して設けたことにある。これによ
り、本来有する縦振動モードに加えて、複数の屈曲振動
板によって発生する屈曲振動モードの重畳により、広帯
域化が可能となる。その理由は、長さの異なる複数の屈
曲振動板を有するため、共振周波数の異なる屈曲振動モ
ードが合成されるので、等価的にＱの低い屈曲振動モー
ドを発生できるからである。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る超音波送受波
器の第一実施形態を示し、図１［１］はフロントマス側
から見た正面図、図１［２］は側面図である。以下、こ
の図面に基づき説明する。
器の第一実施形態を示し、図１［１］はフロントマス側
から見た正面図、図１［２］は側面図である。以下、こ
の図面に基づき説明する。
【００１４】本実施形態の超音波送受波器は、フロント
マス１ａとリアマス１ｂとの間に圧電セラッミク積層体
１ｃがボルト１ｄによって挟持されてなる、ボルト締め
ランジュバン型である。そして、共振周波数の異なる複
数の屈曲振動板１ｈ１，…が、フロントマス１ａに固定
されている。
マス１ａとリアマス１ｂとの間に圧電セラッミク積層体
１ｃがボルト１ｄによって挟持されてなる、ボルト締め
ランジュバン型である。そして、共振周波数の異なる複
数の屈曲振動板１ｈ１，…が、フロントマス１ａに固定
されている。
【００１５】フロントマス１ａが円柱状であり、屈曲振
動板１ｈ１，…が扇状である。屈曲振動板１ｈ１，…
は、基端がフロントマス１ａの振動中心に固定され、周
端がフロントマス１ａの半径方向に開放され、複数がフ
ロントマス１ａの周方向に配設され、フロントマス１ａ
の半径方向の長さが異なる。また、屈曲振動板１ｈ１，
…は、フロントマス１ａを切削して形成されている。
動板１ｈ１，…が扇状である。屈曲振動板１ｈ１，…
は、基端がフロントマス１ａの振動中心に固定され、周
端がフロントマス１ａの半径方向に開放され、複数がフ
ロントマス１ａの周方向に配設され、フロントマス１ａ
の半径方向の長さが異なる。また、屈曲振動板１ｈ１，
…は、フロントマス１ａを切削して形成されている。
【００１６】圧電セラミック積層体１ｃは、内部に貫通
孔（図示せず）を有し、フロントマス１ａとリアマス１
ｂとの間に挟まれている。ボルト１ｄは、圧電セラミッ
ク積層体１ｃの貫通孔を貫通して、圧電セラミック積層
体１ｃに圧縮応力を加えている。
孔（図示せず）を有し、フロントマス１ａとリアマス１
ｂとの間に挟まれている。ボルト１ｄは、圧電セラミッ
ク積層体１ｃの貫通孔を貫通して、圧電セラミック積層
体１ｃに圧縮応力を加えている。
【００１７】屈曲振動板１ｈ１〜１ｈ８は、次のように
形成する。まず、フロントマス１ａの側面から中央部に
向けて、スリット１ｅを形成する。このスリット１ｅの
深さは、超音波送受波器の中心軸から中心点がずれたベ
ース（円板）１ｆを残すように調整する。続いて、フロ
ントマス１ａの表面からスリット１ｅまでの深さを有す
る、複数のスリット１ｇを設ける。これにより、フロン
トマス１ａの中央部に位置するベース（円板）１ｆに固
定され、かつフロントマス１ａの周方向が開放された、
一端固定で長さの異なる屈曲振動板１ｈ１，…が複数枚
形成される。
形成する。まず、フロントマス１ａの側面から中央部に
向けて、スリット１ｅを形成する。このスリット１ｅの
深さは、超音波送受波器の中心軸から中心点がずれたベ
ース（円板）１ｆを残すように調整する。続いて、フロ
ントマス１ａの表面からスリット１ｅまでの深さを有す
る、複数のスリット１ｇを設ける。これにより、フロン
トマス１ａの中央部に位置するベース（円板）１ｆに固
定され、かつフロントマス１ａの周方向が開放された、
一端固定で長さの異なる屈曲振動板１ｈ１，…が複数枚
形成される。
【００１８】屈曲振動板１ｈ１，…は、それぞれ長さの
違いに起因して、異なる固有の共振周波数を有する。各
共振周波数が近接するよう屈曲振動板１ｈ１，…の長さ
を調整した場合、各々の屈曲振動モードが合成されて等
価的にＱの低い屈曲振動モードを発生できる。したがっ
て、縦振動モードと屈曲振動モードとの二つのモードを
重畳させることにより、従来にない更なる広帯域化を実
現できる。また、各屈曲振動板１ｈ１，…の数や長さを
自由に設定できるため、各屈曲振動モードの合成モード
を任意に設定することが可能である。
違いに起因して、異なる固有の共振周波数を有する。各
共振周波数が近接するよう屈曲振動板１ｈ１，…の長さ
を調整した場合、各々の屈曲振動モードが合成されて等
価的にＱの低い屈曲振動モードを発生できる。したがっ
て、縦振動モードと屈曲振動モードとの二つのモードを
重畳させることにより、従来にない更なる広帯域化を実
現できる。また、各屈曲振動板１ｈ１，…の数や長さを
自由に設定できるため、各屈曲振動モードの合成モード
を任意に設定することが可能である。
【００１９】図２は本実施形態の超音波送受波器の動作
を示す側面図であり、図２［１］は縦振動モード、図２
［２］は屈曲振動モードを示す。以下、この図面に基づ
き説明する。
を示す側面図であり、図２［１］は縦振動モード、図２
［２］は屈曲振動モードを示す。以下、この図面に基づ
き説明する。
【００２０】振動モード自体は、図６の超音波送受波器
（以下「従来技術」という。）と、基本的に同様であ
る。縦振動モードでは、圧電セラミック積層体１ｃが伸
びたときに、フロントマス１ａ前面も媒質を排除する方
向に振動する。屈曲振動モードでは、圧電セラミック積
層体１ｃが縮んだときに、フロントマス１ａ前面の屈曲
振動板１ｈ１，…が媒質を排除する方向に振動する。こ
の二つのモードが互いに逆位相の関係にあるため、これ
らのモードが重畳されることにより広帯域化される。こ
こで、従来技術と異なる点は、屈曲振動板１ｈ１，…が
複数有りかつ長さが異なるため、各屈曲振動板１ｈ１，
…の共振周波数及び変位が異なることにある。
（以下「従来技術」という。）と、基本的に同様であ
る。縦振動モードでは、圧電セラミック積層体１ｃが伸
びたときに、フロントマス１ａ前面も媒質を排除する方
向に振動する。屈曲振動モードでは、圧電セラミック積
層体１ｃが縮んだときに、フロントマス１ａ前面の屈曲
振動板１ｈ１，…が媒質を排除する方向に振動する。こ
の二つのモードが互いに逆位相の関係にあるため、これ
らのモードが重畳されることにより広帯域化される。こ
こで、従来技術と異なる点は、屈曲振動板１ｈ１，…が
複数有りかつ長さが異なるため、各屈曲振動板１ｈ１，
…の共振周波数及び変位が異なることにある。
【００２１】図３は、図１におけるIII−III線縦断面図
である。以下、図１及び図３に基づき説明する。
である。以下、図１及び図３に基づき説明する。
【００２２】図３では、図２に示す動作を模式的に表し
ている。屈曲振動板１ｈ１，１ｈ５は、フロントマス１
ａ中央部のベース（円板）１ｆで固定され、フロントマ
ス１ａの周方向が開放された一端固定となっている。ま
た、屈曲振動板１ｈ１，１ｈ５は、それぞれスリット１
ｇの深さが異なるため、その長さが異なる。よって、屈
曲振動板１ｈ１の共振周波数ｆａ及び変位ξａと、屈曲
振動板１ｈ５の共振周波数ｆｂ及び変位ξｂとは、それ
ぞれ異なる値となる。
ている。屈曲振動板１ｈ１，１ｈ５は、フロントマス１
ａ中央部のベース（円板）１ｆで固定され、フロントマ
ス１ａの周方向が開放された一端固定となっている。ま
た、屈曲振動板１ｈ１，１ｈ５は、それぞれスリット１
ｇの深さが異なるため、その長さが異なる。よって、屈
曲振動板１ｈ１の共振周波数ｆａ及び変位ξａと、屈曲
振動板１ｈ５の共振周波数ｆｂ及び変位ξｂとは、それ
ぞれ異なる値となる。
【００２３】図１では、八枚の屈曲振動板１ｈ１，…が
あるので、八つの屈曲共振周波数及び変位が存在する。
ここで、各屈曲振動板１ｈ１，…の長さを各共振周波数
が近接するように設定すると、各々のモードが合成され
ることにより、等価的に一つの屈曲振動モードが発生す
る。この振動モードは、従来技術に比べてＱが低いた
め、モードの重畳によって従来技術よりも広帯域化が可
能である。
あるので、八つの屈曲共振周波数及び変位が存在する。
ここで、各屈曲振動板１ｈ１，…の長さを各共振周波数
が近接するように設定すると、各々のモードが合成され
ることにより、等価的に一つの屈曲振動モードが発生す
る。この振動モードは、従来技術に比べてＱが低いた
め、モードの重畳によって従来技術よりも広帯域化が可
能である。
【００２４】図４［１］は本実施形態における重畳モー
ドを示すグラフであり、図４［２］は従来技術における
重畳モードを示すグラフである。以下、この図面に基づ
き説明する。
ドを示すグラフであり、図４［２］は従来技術における
重畳モードを示すグラフである。以下、この図面に基づ
き説明する。
【００２５】図４［１］は、図３に示した動作原理に基
づく重畳モードである。図４［２］は、比較用の従来技
術における重畳モードである。本実施形態では、図３を
用いて説明した通り、複数の屈曲振動モードの合成によ
り等価的に１つの屈曲振動モードが発生する。図４
［１］の周波数軸上のｆ２からｆｎに共振周波数をもつ
屈曲振動モードの集合体がモードの結合により合成さ
れ、帯域幅がほぼｆｎ−ｆ２の等価的な屈曲振動モード
となる。この帯域幅は従来技術よりも広く（よって従来
技術よりもＱが低い）、屈曲振動板１ｈ１，…の各共振
周波数の設定によってＱをコントロールできることを意
味する。これにより、従来技術よりもｆｎ−ｆ２の帯域
幅分だけ、モードの重畳によって広帯域化が可能であ
る。
づく重畳モードである。図４［２］は、比較用の従来技
術における重畳モードである。本実施形態では、図３を
用いて説明した通り、複数の屈曲振動モードの合成によ
り等価的に１つの屈曲振動モードが発生する。図４
［１］の周波数軸上のｆ２からｆｎに共振周波数をもつ
屈曲振動モードの集合体がモードの結合により合成さ
れ、帯域幅がほぼｆｎ−ｆ２の等価的な屈曲振動モード
となる。この帯域幅は従来技術よりも広く（よって従来
技術よりもＱが低い）、屈曲振動板１ｈ１，…の各共振
周波数の設定によってＱをコントロールできることを意
味する。これにより、従来技術よりもｆｎ−ｆ２の帯域
幅分だけ、モードの重畳によって広帯域化が可能であ
る。
【００２６】また、図４［２］に示すように、従来技術
では、縦振動モードに比べて屈曲振動モードの方がＱが
高い。Ｑに差があるため二つのモード間にレベル差が生
じ、これにより重畳モードがうまく広帯域化されないケ
ースが多い。結果的に、二つのモードの設定周波数が、
屈曲振動モードのＱによって限定されてしまう。一方、
本実施形態では、各屈曲振動板１ｈ１，…の数や長さを
自由に設定できるため、複数の屈曲振動モードを合成し
たＱの低い屈曲振動モードを実現できることにより、縦
振動と屈曲振動との二つのモード間のレベル差をなくせ
る。よって、従来技術に比べて制約条件が無くなるの
で、所望の設定が可能となる。
では、縦振動モードに比べて屈曲振動モードの方がＱが
高い。Ｑに差があるため二つのモード間にレベル差が生
じ、これにより重畳モードがうまく広帯域化されないケ
ースが多い。結果的に、二つのモードの設定周波数が、
屈曲振動モードのＱによって限定されてしまう。一方、
本実施形態では、各屈曲振動板１ｈ１，…の数や長さを
自由に設定できるため、複数の屈曲振動モードを合成し
たＱの低い屈曲振動モードを実現できることにより、縦
振動と屈曲振動との二つのモード間のレベル差をなくせ
る。よって、従来技術に比べて制約条件が無くなるの
で、所望の設定が可能となる。
【００２７】なお、本実施形態において、屈曲振動板
は、八枚としたが、複数枚であればどのような数でもよ
い。また、フロントマスの形状は、円形としたが、正方
形等でも同様の効果を奏する。
は、八枚としたが、複数枚であればどのような数でもよ
い。また、フロントマスの形状は、円形としたが、正方
形等でも同様の効果を奏する。
【００２８】図５は本発明に係る超音波送受波器の第二
実施形態を示し、図５［１］はフロントマス側から見た
正面図、図５［２］は側面図である。以下、この図面に
基づき説明する。
実施形態を示し、図５［１］はフロントマス側から見た
正面図、図５［２］は側面図である。以下、この図面に
基づき説明する。
【００２９】本実施形態の超音波送受波器は、フロント
マス５ａとリアマス５ｂとの間に圧電セラッミク積層体
５ｃがボルト５ｄによって挟持されてなる、ボルト締め
ランジュバン型である。そして、共振周波数の異なる複
数の屈曲振動板５ｋ１，…が、フロントマス５ａに固定
されている。
マス５ａとリアマス５ｂとの間に圧電セラッミク積層体
５ｃがボルト５ｄによって挟持されてなる、ボルト締め
ランジュバン型である。そして、共振周波数の異なる複
数の屈曲振動板５ｋ１，…が、フロントマス５ａに固定
されている。
【００３０】フロントマス５ａが円柱状であり、屈曲振
動板５ｋ１，…が扇状である。屈曲振動板５ｋ１，…
は、基端がフロントマス５ａの振動中心に固定され、周
端がフロントマス５ａの半径方向に開放され、複数がフ
ロントマス５ａの周方向に配設され、フロントマス５ａ
の半径方向の長さが異なる。また、屈曲振動板５ｋ１，
…は、フロントマス５ａにボルト５ｉで固定されてい
る。
動板５ｋ１，…が扇状である。屈曲振動板５ｋ１，…
は、基端がフロントマス５ａの振動中心に固定され、周
端がフロントマス５ａの半径方向に開放され、複数がフ
ロントマス５ａの周方向に配設され、フロントマス５ａ
の半径方向の長さが異なる。また、屈曲振動板５ｋ１，
…は、フロントマス５ａにボルト５ｉで固定されてい
る。
【００３１】圧電セラミック積層体５ｃは、内部に貫通
孔（図示せず）を有し、フロントマス５ａとリアマス５
ｂとの間に挟まれている。ボルト５ｄは、圧電セラミッ
ク積層体５ｃの貫通孔を貫通して、圧電セラミック積層
体５ｃに圧縮応力を加えている。
孔（図示せず）を有し、フロントマス５ａとリアマス５
ｂとの間に挟まれている。ボルト５ｄは、圧電セラミッ
ク積層体５ｃの貫通孔を貫通して、圧電セラミック積層
体５ｃに圧縮応力を加えている。
【００３２】対向する一対の屈曲振動板５ｋ１，５ｋ４
は、六角形のベース５ｈとなる部分を介して一枚の板と
なっている。屈曲振動板５ｋ２，５ｋ５及び屈曲振動板
５ｋ３，５ｋ６も同様に一枚の板となっている。これら
の三枚の板は、重ね合わされ、隙間を調整するベース板
５ｊを介して、ボルト５ｉによってフロントマス５ａに
固定される。ベース５ｈとなる部分の厚さは、それぞれ
屈曲振動板５ｋ１，…の１／３とし、重ね合わせたとき
にちょうど屈曲振動板５ｋ１，…と同じ厚さになるよう
調整されている。これにより、フロントマス５ａ中央部
に位置する六角形のベース５ｈ及びベース板５ｊがボル
ト５ｉによって固定され、フロントマス５ａの周方向が
開放された一端固定で長さの異なる屈曲振動板５ｋ１，
…が複数枚形成されている。
は、六角形のベース５ｈとなる部分を介して一枚の板と
なっている。屈曲振動板５ｋ２，５ｋ５及び屈曲振動板
５ｋ３，５ｋ６も同様に一枚の板となっている。これら
の三枚の板は、重ね合わされ、隙間を調整するベース板
５ｊを介して、ボルト５ｉによってフロントマス５ａに
固定される。ベース５ｈとなる部分の厚さは、それぞれ
屈曲振動板５ｋ１，…の１／３とし、重ね合わせたとき
にちょうど屈曲振動板５ｋ１，…と同じ厚さになるよう
調整されている。これにより、フロントマス５ａ中央部
に位置する六角形のベース５ｈ及びベース板５ｊがボル
ト５ｉによって固定され、フロントマス５ａの周方向が
開放された一端固定で長さの異なる屈曲振動板５ｋ１，
…が複数枚形成されている。
【００３３】本実施形態における動作原理等は、前述し
た第一実施形態と同様である。また、本実施形態では、
屈曲振動板５ｋ１，…をボルト５ｉで固定するため、フ
ロントマス５ａと屈曲振動板５ｋ１，…とを異なる材料
で製作できる。屈曲振動板５ｋ１，…の共振周波数等
は、使用する材質の材料定数によって変更できるので、
所望の特性を得ることが容易である。加えて、本実施形
態の構造によれば、組立が容易である。
た第一実施形態と同様である。また、本実施形態では、
屈曲振動板５ｋ１，…をボルト５ｉで固定するため、フ
ロントマス５ａと屈曲振動板５ｋ１，…とを異なる材料
で製作できる。屈曲振動板５ｋ１，…の共振周波数等
は、使用する材質の材料定数によって変更できるので、
所望の特性を得ることが容易である。加えて、本実施形
態の構造によれば、組立が容易である。
【００３４】なお、本実施形態では屈曲振動板の固定に
ボルトを使用したが、固定力が不足する場合は、ボルト
の代わりにビス等を挿入し、ビーム溶接等で一体化して
もよい。
ボルトを使用したが、固定力が不足する場合は、ボルト
の代わりにビス等を挿入し、ビーム溶接等で一体化して
もよい。
【００３５】
【発明の効果】本発明に係る超音波送受波器によれば、
フロントマスとリアマスとの間に圧電セラッミク積層体
がボルトによって挟持され、共振周波数の異なる複数の
屈曲振動板がフロントマスに固定されていることによ
り、本来有する縦振動モードに加えて、複数の屈曲振動
板により発生する屈曲振動モードの重畳により、広帯域
化できる。その理由は、共振周波数の異なる複数の屈曲
振動板を有するため、共振周波数の異なる屈曲振動モー
ドが合成されるので、等価的にＱの低い屈曲振動モード
を発生できるからである。
フロントマスとリアマスとの間に圧電セラッミク積層体
がボルトによって挟持され、共振周波数の異なる複数の
屈曲振動板がフロントマスに固定されていることによ
り、本来有する縦振動モードに加えて、複数の屈曲振動
板により発生する屈曲振動モードの重畳により、広帯域
化できる。その理由は、共振周波数の異なる複数の屈曲
振動板を有するため、共振周波数の異なる屈曲振動モー
ドが合成されるので、等価的にＱの低い屈曲振動モード
を発生できるからである。
【図１】本発明に係る超音波送受波器の第一実施形態を
示し、図１［１］はフロントマス側から見た正面図、図
１［２］は側面図である。
示し、図１［１］はフロントマス側から見た正面図、図
１［２］は側面図である。
【図２】図１の超音波送受波器の動作を示す側面図であ
り、図２［１］は縦振動モード、図２［２］は屈曲振動
モードを示す。
り、図２［１］は縦振動モード、図２［２］は屈曲振動
モードを示す。
【図３】図１におけるIII−III線縦断面図である。
【図４】図４［１］は本実施形態における重畳モードを
示すグラフであり、図４［２］は従来技術における重畳
モードを示すグラフである。
示すグラフであり、図４［２］は従来技術における重畳
モードを示すグラフである。
【図５】本発明に係る超音波送受波器の第二実施形態を
示し、図５［１］はフロントマス側から見た正面図、図
５［２］は側面図である。
示し、図５［１］はフロントマス側から見た正面図、図
５［２］は側面図である。
【図６】従来の超音波送受波器の側面図である。
１ａ，５ａ フロントマス
１ｂ，５ｂ リアマス
１ｃ，５ｃ 圧電セラッミク積層体
１ｄ，５ｄ ボルト
１ｈ１〜１ｈ８，５ｋ１〜５ｋ６ 屈曲振動板
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04R 1/02 330
G01S 7/521
H04R 1/22 330
H04R 17/00 330
Claims (5)
- 【請求項１】 フロントマスとリアマスとの間に圧電セ
ラッミク積層体がボルトによって挟持されてなる、ボル
ト締めランジュバン型の超音波送受波器において、 複数の屈曲振動板が前記フロントマスに固定され、前記複数の屈曲振動板は、前記フロントマスの径方向に
対する長さがそれぞれ異なることにより、それぞれの共
振周波数が異なる、 ことを特徴とする超音波送受波器。 - 【請求項２】 前記屈曲振動板は、一端が前記フロント
マスの振動中心に固定され、他端が前記フロントマスの
径方向に開放され、複数が前記フロントマスの周方向に
配設された、 請求項１記載の超音波送受波器。 - 【請求項３】 前記フロントマスが円柱状であり、前記
屈曲振動板が扇状である、 請求項２記載の超音波送受波器。 - 【請求項４】 前記屈曲振動板は、前記フロントマスを
切削して形成されたものである、請求項１、２又は３ 記載の超音波送受波器。 - 【請求項５】 前記屈曲振動板は、前記フロントマスに
ボルトで固定されたものである、請求項１、２又は３ 記載の超音波送受波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001210419A JP3485109B2 (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 超音波送受波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001210419A JP3485109B2 (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 超音波送受波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003032771A JP2003032771A (ja) | 2003-01-31 |
| JP3485109B2 true JP3485109B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=19045893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001210419A Expired - Lifetime JP3485109B2 (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 超音波送受波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3485109B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4466215B2 (ja) * | 2004-06-15 | 2010-05-26 | 日本電気株式会社 | 超音波送受波器 |
| JP4466236B2 (ja) | 2004-07-01 | 2010-05-26 | 日本電気株式会社 | 送受波器 |
| CN108065964B (zh) * | 2018-01-16 | 2021-04-20 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 一种超声成像方法、装置、设备及超声成像探头 |
-
2001
- 2001-07-11 JP JP2001210419A patent/JP3485109B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003032771A (ja) | 2003-01-31 |
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