JPH03282332A

JPH03282332A - 超音波出力測定装置

Info

Publication number: JPH03282332A
Application number: JP8306990A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Yamashita; 誠一郎山下; Fumio Muramatsu; 村松　文夫; Junichiro Ninomiya; 二宮　淳一郎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、医療用超音波診断装置等の超音波発生装置か
ら放射される超音波出力を測定するための装置に関する
。

従来の技術従来、この種の超音波出力測定装置は、日本工業規格Ｊ
ＩＳ　　Ｔ　　１５０７などに記載されているように、
電子天秤に吊した受圧板に超音波発生装置から放射され
る超音波を受け、受圧板の受ける力を測定することによ
って超音波出力を求めていた。

第３図はこのような従来の超音波出力測定装置の構成を
示している。第３図において、１は超音波を発生する超
音波探触子であり、ホルダー２により超音波探触子ｌの
放射面が水槽３の底部の開口部４に密着するように取り
付けられている。開口部４には水が洩れないように薄い
膜が張っである。水槽３の中には、受圧板５が吊り線６
によって電子天秤７のアームから吊るされている。

次に前記従来例の動作について説明する。第３図におい
て、超音波探触子１から放射した超音波は、水槽３底部
の開口部４の薄い膜を透過して水槽３中の水に伝播し、
受圧板５に達する。伝播した超音波エネルギーは、受圧
板５における反射または吸収により受圧板Ｓに力を与え
る。平面状の受圧板５が受ける力と超音波エネルギーと
の関係は、日本電子機械工業会規格、ＡＭ−２９により
（１）式で与えられる。

Δｍ１ＩＣ＠ｇｎここで、Δｍは天秤により検出される質量変化、Ｃは水
中の音速、ｇｎは重力の加速度、Ｒは受圧板の反射率、
ａはその吸収率、ｄはその厚さ、Ｗは超音波出力である
。

前記（１）式において、吸収率ａが十分大きく、受圧板
の厚さｄも十分にあり、かつ反射率Ｒが小さい場合は（
２）式となる。

Ｗ＝Δｍ”ｃ’［ｌ？ｎ　　　　　　　　・・・（２）
いま、常温の水中で測定する場合、（２）式にｃ＝１５
００ｍ／ｓ、　ｇｎ＝９．８ｍ／ｓ”を入れると（３）
式が得られる。

Ｗ＝１４．７Δｍ　　　　　　　　　・＝　（３）ここ
で、Ｗの単位はｍＷ、Δｍの単位はｍｇである。以上の
関係から、電子天秤７の重量変化を測定することにより
、超音波探触子１の超音波出力を求めることができる。

発明が解決しようとする課題しかしながら、このような従来の超音波出力測定装置で
は、電子天秤７のアームに受圧板５を吊るすための吊り
線６は、その上部が空気中にあるので、受圧板５が超音
波による力を受けて移動する際、水槽３内の水の表面張
力による抵抗を受ける。このため、受圧板５が受ける力
が天秤７に正確に伝わらず、天秤７により検出された重
量変化は、真の値に（らべて小さ（なる。また同し理由
により、超音波出力の検出限界が高くなるため、微小出
力の測定が困難となる。

また、水槽３の開口部４には薄い膜が張ってあり、超音
波探触子１から放射した音波がこの膜を透過する際にそ
の一部が吸収されるので、受圧板５に・達する超音波エ
ネルギーが小さくなる。また、超音波探触子１と膜との
音響的結合を完全にすることは難しく、反射により超音
波の一部のエネルギーが失われる。さらに、開口部４の
寸法を大きくできないため、大きな放射面を有する超音
波探触子を取り付けることが難しい。さらにまた、超音
波探触子１を水槽３の下部に取り付けるため、超音波探
触子１の形状によっては、取り付けができないことがあ
る。

本発明は、このような従来の種々の問題を解決するもの
であり、超音波出力を精度よく、かつ容易に測定するこ
とのできる優れた超音波出力測定装置を提供することを
目的とする。

課題を解決するための手段本発明は、前記目的を達成するために、電子天秤の代わ
りにねじり線（秤）を用い、そのアームに超音波を受け
て反射させるための受波体と重りを取り付け、その全体
を水槽の中に入れて、超音波出力を測定するようにした
ものである。

作用したがって、本発明によれば、ねじり線（秤）と受波体
とを水中に入れて測定するので、放射された超音波を受
けて反射するときに受波体に加わる力は、水の表面張力
の影響を受けることなくねじり線（秤）に伝わり、さら
に超音波探触子の放射面を直接水中に入れることができ
るので、超音波エネルギーの損失が少なくなり、超音波
探触子の超音波出力を精度よく、かつ微小の出力を測定
することができる。また、・超音波探触子を水槽の上部
に取り付けることによって、超音波探触子の形状に左右
されずに超音波探触子を装置に容易に取り付けることが
できる。

実施例第１図は本発明の一実施例の構成を示すものである。第
１図において、１１は超音波探触子であり、その超音波
放射面１１ａが水槽１２内の水の中に入っている。１３
は受波体であり、上面が円錐の中空ガラスで出来ている
。受波体１３の下部には金属製の吊り線１４が下向きに
固定され、その下端部には重り１５が固定されている。

吊り線１４の中間部には、アーム１６の一端部が固定さ
れ、アーム１６の他端部は金属製のねじり線１７の中央
部に固定されている。アーム１６は、受波体１３の浮力
と重り１５との釣り合いにより、常態において水平に保
たれている。ねじり線１７は、その両端を支持台１８に
一定の張力で取り付けられており、その一端部は支持台
１８から突出してそこにねじり角度検出器である分度器
１９が固定されている。２０．２１は音波吸収板である
。これら各部材は水槽２内に設けられている。

次に前記実施例の動作について説明する。超音波探触子
１１から水中に放射された超音波は、その通路に配置さ
れた受波体１３で反射し、その結果、受波体１３に力を
与える。この力によりアーム１６に加わるモーメントが
変化するので、ねじり線１７のねじりトルクがアーム１
６のモーメントと釣り合うようにアーム１６が回転する
。これによりねじり線および分度器１９が回転し、分度
器１９の目盛りが支持台１８の端縁１８ａを基準として
読み取られ、ねじり角度が検出される。このねじり角度
と受波体１３の重量変化との関係を示す校正曲線を前も
って作成しておくことにより、超音波が受波体１３に照
射した時のねじり角度から受波体１３に加わる力すなわ
ち重量変化を求めることができる。

すなわち、重量変化と超音波出力との関係は、受波体が
円錐の場合、文献（東京大学出版会、超音波技術、Ｐ５
９〜Ｐ６０）から次の式で与えられる。但し、Ｗは超音
波出力、Ｃは音速、Ｆは重量変化、Ｒは受波体の反射率
、θは円錐の頂角である。

ＦＷ−・・・（４）ｌ　＋Ｒｃｏｓ（１８０−θ　）この式から頂角が９０度の受波体を使用した場合、超音
波出力は受波体の反射率に無関係となり、（４）式は前
述の（２）、（−３）式と同じになる。

このように、前記実施例によれば、超音波により受波体
１３に加わる力は吊り線１４全体が水中にあるため、水
の表面張力の影響を受けることなくアーム１６に伝わる
ので、超音波出力を精度良く測定することができる。ま
た前記実施例によれば、超音波探触子１１は水槽１２の
上部に取り付けることができるので、その取り付けが超
音波探触子１１の形状に制限されることなく、容易にで
きる利点がある。また、超音波探触子１１の超音波放射
面１１ａを直接水に入れることができるので、音が損失
なく受波体１３に伝わり、その結果、精度および感度が
向上する。

第２図は本発明の他の実施例を示しており、前記実施例
と異なるのは、アーム１６の中央部をねじり線１７に固
定し、その両端部に吊り線１４゜２２を介して同じ形状
および大きさの受波体１３．２３とそれに釣り合う重り
１５．２４を取り付けていることである。こうすること
により、水槽２内の水の温度が変化した場合、受波体１
３の浮力の変化を相殺することができ、その結果、測定
精度を向上させることができる。

前記各実施例においては、超音波探触子１１から放射さ
れた超音波による受波体１３の重量変化をねじり線１７
のねじり角度変化に変換してこれを分度器１９により検
出するようにしているが、これを直接アーム１６の傾斜
量変化として検出するようにしてもよい。

その他、本発明を種々に変形することができる。

発明の効果本発明は、前記実施例から明らかなように、以下に示す
効果を有する。

（１）ねじり線（秤）と受波体が水中にあるので、超音
波探触子から放射された超音波出力を、水の表面張力の
影響を受けることなく測定することができる。

（２）超音波探触子の放射面を直接水の中に入れて測定
するので、超音波探触子から放射した音が損失なく受波
体に伝わり、超音波出力の測定の精度と感度を上げるこ
とができる。

（３）超音波探触子を水槽の上部に取り付けることがで
きるので、超音波探触子の取り付けが超音波探触子の形
状に左右されることなく容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す超音波出力測定装置の
概略構成図、第２図は本発明の他の実施例を示す同装置
の概略構成図、第３図は従来の超音波出力測定装置の概
略構成図である。１１・・・超音波探触子、１２・・・水槽、１３・・・
受波体、１４・・・吊り線、１５・・・重り、１６・・
・アーム、１７・・・ねじり線、１８・・・支持台、１
９・・・分度器（ねじり角度検出器）、２０．２１・・
・音波吸収板、２２・・・吊り線、２３・・・受波体、
２４・・・重り。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）貯溜された水の中に超音波探触子の超音波放射面
が埋没するように前記超音波探触子を上部に保持可能な
水槽と、前記水槽内に設けられて、前記超音波探触子の
超音波放射面に対向して配置された受波体と、前記受波
体の浮力と釣り合うように前記受波体に吊り線を介して
取り付けられた重りと、前記吊り線の中間部に一端を固
定され、他端をねじり線に直交して固定されたアームと
、前記ねじり線を保持する支持台と、前記アームの傾斜
量を検出する手段とを備え、前記アームの傾斜量から前
記超音波探触子の超音波出力を測定する超音波出力測定
装置。
（２）ねじり線に直交するアームの両端部に、それぞれ
受波体とその浮力に釣り合う重りとを備えた請求項（１
）記載の超音波出力測定装置。
（３）アームの傾斜量を検出する手段がねじり線の一端
部に取り付けられたねじり角度検出器である請求項（１
）または（２）記載の超音波出力測定装置。
（４）ねじり角度検出器が分度器である請求項（３）記
載の超音波出力測定装置。
（５）受波体が超音波探触子に対向する面が円錐形であ
る請求項（１）から（４）のいずれかに記載の超音波出
力測定装置。