JPH0211078B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0211078B2 JPH0211078B2 JP56085509A JP8550981A JPH0211078B2 JP H0211078 B2 JPH0211078 B2 JP H0211078B2 JP 56085509 A JP56085509 A JP 56085509A JP 8550981 A JP8550981 A JP 8550981A JP H0211078 B2 JPH0211078 B2 JP H0211078B2
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- Japan
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- ultrasonic
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- Expired - Lifetime
Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/02—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、振動エレメントを有する超音波探触
子に関し、詳しくはその音響整合層に関する。
子に関し、詳しくはその音響整合層に関する。
パルス超音波を送受する超音波探触子は、パル
スを忠実に送受するために、その周波数帯域を広
くすることが望まれている。
スを忠実に送受するために、その周波数帯域を広
くすることが望まれている。
この要望に応える手段として、種々の方法が考
えられるが、一般によく用いられている方法に圧
電振動子に整合層を装着する方法がある。従来行
われている一例として、第１図に示すように、圧
電振動子１の電極５に、放射する超音波の波長1/
４の厚みを有する音響整合板３，４を装着して超
音波受信面とし、人体あるいは水等の媒質２に超
音波を送受する方法がある。この例では二層の音
響整合層を有する場合である。この他、一層にす
る場合及び更に多層にする場合がある。この方法
によると、1/4波長の整合板の音響インピーダン
スを圧電振動子１の音響インピーダンス値と媒質
２の音響インピーダンス値との間で序々に変えな
がら多層にすれば、所望の周波数帯域が得られる
ことになる。しかし、これは原理的には可能であ
つても、実際に多層に1/4波長厚の整合板を積層
して整合層を形成することは難しく、実用化され
ていない。従来の製造技術では、２層の1/4波長
厚の整合板を積層して所定の音響インピーダンス
値の整合を実現しようとしているが、これでは必
要な厚みの整合層を形成することができず、これ
が超音波探触子を広帯域化するうえで限界となつ
ていた。そこで本発明はこの問題を解決し、広帯
域の整合層を提供することを目的とする。
えられるが、一般によく用いられている方法に圧
電振動子に整合層を装着する方法がある。従来行
われている一例として、第１図に示すように、圧
電振動子１の電極５に、放射する超音波の波長1/
４の厚みを有する音響整合板３，４を装着して超
音波受信面とし、人体あるいは水等の媒質２に超
音波を送受する方法がある。この例では二層の音
響整合層を有する場合である。この他、一層にす
る場合及び更に多層にする場合がある。この方法
によると、1/4波長の整合板の音響インピーダン
スを圧電振動子１の音響インピーダンス値と媒質
２の音響インピーダンス値との間で序々に変えな
がら多層にすれば、所望の周波数帯域が得られる
ことになる。しかし、これは原理的には可能であ
つても、実際に多層に1/4波長厚の整合板を積層
して整合層を形成することは難しく、実用化され
ていない。従来の製造技術では、２層の1/4波長
厚の整合板を積層して所定の音響インピーダンス
値の整合を実現しようとしているが、これでは必
要な厚みの整合層を形成することができず、これ
が超音波探触子を広帯域化するうえで限界となつ
ていた。そこで本発明はこの問題を解決し、広帯
域の整合層を提供することを目的とする。
次に本発明を図面を用いて詳細に説明する。第
２図は本発明に係る探触子の断面を示す図で、図
示するように圧電振動子１１に電極１５，１６を
装着しその電極１５に放射超音波の1/4波長の厚
さを持つ整合板１３と1/2波長の厚さを持つ整合
板１４を重ね合せたものを装着して整合層を形成
する。このように1/4波長厚の整合板１３と1/2波
長厚の整合板１４を重ね合せた整合層の送受波利
得の周波数特性について説明すると、1/4波長の
厚さを持つ整合板を有する圧電振動子の周波数特
性は第３図ａに示すように、中央部にピークの歪
みを持つた双峰特性を有し、1/2波長の厚さを持
つ整合板を有する圧電振動子の波数特性は第３図
ｂのように中央部にピークを有すから、この両整
合板を重ね合せた整合層の総合周波数特性は第３
図ｃに示すようにリツプルの少ないフラツトでし
かも1/4波長厚の整合板が有する帯域巾と同じ帯
域の特性となる。従つてこのように1/4波長厚の
整合板と1/2波長厚の整合板を重ね合せた整合層
を超音波探触子の音響整合層として用いれば広帯
域の周波特性を有する超音波探触子が得られる。
本発明の一例として、圧電振動子として圧電セラ
ミツクス（音響インピーダンス33.5×106Kg／m2
ｓ）を用い、媒質として水中へ超音波を放射する
場合、1/4波長の整合板１５には、音響インピー
ダンスZ2が13.1×106Kg／m2ｓの材質の物質（例
えば、溶融石英）を、1/2波長厚の整合板１４に
は、音響インピーダンスZ1が4.5×106Kg／m2ｓの
材質の物質を用いればほゞ目的のものが得られ
る。あるいは更に広帯域にするには、1/4波長厚
の整合板には音響インピーダンスを45×106Kg／
m2ｓの材質の物（例えば、銅）を用い、1/2波長
厚の整合板７×106〜20×106Kg／m2ｓのものを用
いればよい。このように音響インピーダンスの大
きい方を1/4波厚の整合板に選び、圧電振動子側
にするとよい。又、1/2波長厚の整合板に用いる
材料を超音波減衰の比較的大きい物質で形成して
いるから、第３図ｂの送受波利得特性を広帯域に
することができる。更に、圧電振動子の背面に従
来から用いられているようなダンパー材をつける
こともできる。
２図は本発明に係る探触子の断面を示す図で、図
示するように圧電振動子１１に電極１５，１６を
装着しその電極１５に放射超音波の1/4波長の厚
さを持つ整合板１３と1/2波長の厚さを持つ整合
板１４を重ね合せたものを装着して整合層を形成
する。このように1/4波長厚の整合板１３と1/2波
長厚の整合板１４を重ね合せた整合層の送受波利
得の周波数特性について説明すると、1/4波長の
厚さを持つ整合板を有する圧電振動子の周波数特
性は第３図ａに示すように、中央部にピークの歪
みを持つた双峰特性を有し、1/2波長の厚さを持
つ整合板を有する圧電振動子の波数特性は第３図
ｂのように中央部にピークを有すから、この両整
合板を重ね合せた整合層の総合周波数特性は第３
図ｃに示すようにリツプルの少ないフラツトでし
かも1/4波長厚の整合板が有する帯域巾と同じ帯
域の特性となる。従つてこのように1/4波長厚の
整合板と1/2波長厚の整合板を重ね合せた整合層
を超音波探触子の音響整合層として用いれば広帯
域の周波特性を有する超音波探触子が得られる。
本発明の一例として、圧電振動子として圧電セラ
ミツクス（音響インピーダンス33.5×106Kg／m2
ｓ）を用い、媒質として水中へ超音波を放射する
場合、1/4波長の整合板１５には、音響インピー
ダンスZ2が13.1×106Kg／m2ｓの材質の物質（例
えば、溶融石英）を、1/2波長厚の整合板１４に
は、音響インピーダンスZ1が4.5×106Kg／m2ｓの
材質の物質を用いればほゞ目的のものが得られ
る。あるいは更に広帯域にするには、1/4波長厚
の整合板には音響インピーダンスを45×106Kg／
m2ｓの材質の物（例えば、銅）を用い、1/2波長
厚の整合板７×106〜20×106Kg／m2ｓのものを用
いればよい。このように音響インピーダンスの大
きい方を1/4波厚の整合板に選び、圧電振動子側
にするとよい。又、1/2波長厚の整合板に用いる
材料を超音波減衰の比較的大きい物質で形成して
いるから、第３図ｂの送受波利得特性を広帯域に
することができる。更に、圧電振動子の背面に従
来から用いられているようなダンパー材をつける
こともできる。
以上、本発明の超音波探触子では、圧電セラミ
ツクスからなる圧電振動子の超音波放射面に、そ
こから放射される超音波の1/2及び1/4波長厚の整
合板を重ね合せた音響整合層を設け、これら1/2
及び1/4波長厚の整合板による整合層の音響イン
ピーダンスZ1，Z2の関係を、Z1＜Z2としているの
で、２つの整合板の送受波利得特性が補い合つ
て、音響整合層による広帯域化が可能になる。
ツクスからなる圧電振動子の超音波放射面に、そ
こから放射される超音波の1/2及び1/4波長厚の整
合板を重ね合せた音響整合層を設け、これら1/2
及び1/4波長厚の整合板による整合層の音響イン
ピーダンスZ1，Z2の関係を、Z1＜Z2としているの
で、２つの整合板の送受波利得特性が補い合つ
て、音響整合層による広帯域化が可能になる。
第１図は従来の超音波探触子の断面図、第２図
は本発明に係る超音波探触子の断面図、第３図は
音響整合層の送受波利得特性を示す図で、ａは1/
４波長厚の整合層の、ｂは1/2波長厚の整合層の、
ｂは1/4および1/2波長厚の整合層を重の合せた総
合送受波利得特性を示す図である。 １，１１……圧電振動子、２，１２……媒質、
３，４，１３，１４……整合層、５，６，１５，
１６……は電極。
は本発明に係る超音波探触子の断面図、第３図は
音響整合層の送受波利得特性を示す図で、ａは1/
４波長厚の整合層の、ｂは1/2波長厚の整合層の、
ｂは1/4および1/2波長厚の整合層を重の合せた総
合送受波利得特性を示す図である。 １，１１……圧電振動子、２，１２……媒質、
３，４，１３，１４……整合層、５，６，１５，
１６……は電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 両面に電極を備えた圧電セラミツクスからな
る圧電振動子の超音波放射面に音響整合層を設け
た超音波探触子において、該整合層は互いに材質
の異なる第１と第２の整合板からなり、放射され
る超音波の波長に対して第１の整合板は波長の1/
２の厚みを有し第２の整合板は波長の1/4の厚みを
有し、かつ第１と第２の整合板の音響インピーダ
ンスをそれぞれZ1、Z2とするとき、Z1＜Z2である
ことを特徴とする超音波探触子。 ２ 前記整合層は、前記第２の整合板を前記圧電
振動子側に設けてなる整合層としたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の超音波探触子。 ３ 前記整合層は、前記第１と第２の整合板を単
位整合層としてこれを複数に積層して設けてなる
整合層としたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の超音波探触子。 ４ 前記整合層は、前記第１の整合板の超音波減
衰率を前記第２の整合板の超音波減衰率より大き
くしてなる整合層としたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8550981A JPS57201400A (en) | 1981-06-03 | 1981-06-03 | Ultrasonic probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8550981A JPS57201400A (en) | 1981-06-03 | 1981-06-03 | Ultrasonic probe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57201400A JPS57201400A (en) | 1982-12-09 |
| JPH0211078B2 true JPH0211078B2 (ja) | 1990-03-12 |
Family
ID=13860895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8550981A Granted JPS57201400A (en) | 1981-06-03 | 1981-06-03 | Ultrasonic probe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57201400A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60100070A (ja) * | 1983-11-04 | 1985-06-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波送受波器 |
| DE9106613U1 (ja) * | 1990-05-31 | 1991-10-10 | Interatom Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach, De |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5231788A (en) * | 1975-09-04 | 1977-03-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ultrasnic probe |
| JPS55145500A (en) * | 1979-05-01 | 1980-11-13 | Toray Ind Inc | Electricity-sound converting element |
-
1981
- 1981-06-03 JP JP8550981A patent/JPS57201400A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5231788A (en) * | 1975-09-04 | 1977-03-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ultrasnic probe |
| JPS55145500A (en) * | 1979-05-01 | 1980-11-13 | Toray Ind Inc | Electricity-sound converting element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57201400A (en) | 1982-12-09 |
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