JPH04103211A - 超音波固体遅延線 - Google Patents

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、超音波固体遅延線に関し、特に、スプリアス
信号が減少して特性が向上し、かつ製造が容易でコスト
が低減な超音波固体遅延線に係わる。

［従来の技術］ 従来から、低周波の超音波固体遅延線が知られている（
特公昭４７−２７５７４号、特公昭４６−２２８１８号
公報、米国特許３，５８１，２４７号明細書）。これら
の低周波の超音波固体遅延線では多角形の多重反射面を
形成し、反射面に入力トランスジユーサと出力トランス
ジユーサとを配置し、−殻内には横波バルク波を用いて
、そのスプリアスを前記反射面に直交する主境界面に設
けた吸収材または乱反射面により吸収あるいは乱反射し
ている。

ところで近時、例えば高品位テレビジョンでは、例えば
１００ＭＨｚの中心周波数の極めて高い超音波固体遅延
線が要求されている。

このため、特開昭６１−２８８５１１号、特開昭６２−
１８８１２号公報に示すように、同じく横波バルク波を
用いて、そのサイドローブ等拡がった波が反射してスプ
リアスにならないよう程度に遅延媒体の厚さを人、出力
トランスジユーサに比べて厚くしていた。

このような超音波固体遅延線は、人、出力トランスジユ
ーサに比べて厚い遅延媒体の部分によるスプリアスが発
生しやすく、遅延媒体の主境界面に入射する波は入射角
が大きいため仮令吸収材を付着しても吸収効果が薄くそ
のまま反射しやすく、また遅延媒体が厚くなり、かつ１
個づつ製造するためコストが高くなる。

そこで、この点を解決するために同じく特開昭６１−２
８８５１１号、特開昭６２〜１８８１２号公報には、第
４図にも示すように超音波固体遅延媒体２１に多角形の
多重反射面２２〜２６を形成し、反射面の一部２２に縦
波２７を放射する入力トランスジユーサと、縦波が他の
反射面において縦波−横波（２８）変換および横波−縦
波変換された縦波２７を入射する出力トランスジユーサ
２９とを配置した超音波固体遅延線が開示されている。

この超音波固体遅延線では、第６図に示すように、反射
面２２〜２６に直交する主境界面３０．３１に殆ど平行
に近いビーム拡がり波が発生し、スプリアス信号３２と
なる。

そこで、第７図に示すように、主境界面３０．３１の全
面には、人カドランスジューサ２８から放射された縦波
のスプリアス３２がこの主境界面において縦波−横波変
換された横波を入射される超音波吸収材３４が塗付され
ている。別法として、第８図に示すように、２つの平行
な主境界面３０．３１に、入力トランスジユーサ２８か
ら放射された縦波のスプリアス３２を主境界面３０．３
１において乱反射させる超音波乱反射領域３３が設けら
れている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような超音波固体遅延線ではスプリ
アスを減衰させるための超音波吸収材を塗付したり超音
波乱反射領域を形成するにはかなりの工数を要し、作業
性が悪いという難点がある。

［発明の目的コ 本発明は上記従来の難点に鑑みなされたもので、スプリ
アス信号が減少して特性が向上［２、かつ製造が容易で
コストが低減な超音波固体遅延線を提供せんとするもの
である。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために本発明の超音波固体遅
延線によれば、複数の反射面を形成してなる多角形の多
重反射型の超音波固体遅延媒体のトランスジューサ接合
面に、入力される電気信号を縦波の超音波信号に変換し
て前記超音波固体遅延媒体に放射する入力トランスジユ
ーサおよび前記超音波固体遅延媒体を伝播した縦波から
なる超音波信号を電気信号に変換する出力トランスジユ
ーサを貼着した超音波固体遅延線であって、前記トラン
スジューサ接合面と直交する主境界面の少なくとも一方
の面に、前記主境界面に入射されるスプリアス信号の入
射方向に交叉する方向に延在する一本以上の凹状溝を形
成したものである。

［作用〕 入力トランスジユーサから放射され主境界面に平行に近
い角度で入射した縦波のスプリアスは凹状溝で乱反射さ
れ、特性の向上を図ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の好ましい実施例を図面により説明する。

本発明の超音波固体遅延線は、第１図に示すように、複
数の反射面２．３．４．５．６を形成してなる５角形の
多重反射型のガラスのような超音波固体遅延媒体１から
なる。なお、図示の例では多重反射面２〜６は５角形に
形成されているが、遅延線の遅延量に応じて他の多角形
状とすることができる。

この超音波固体遅延媒体１のトランスジューサ接合面２
．３には、入力される電気信号を縦波７の超音波信号に
変換して超音波固体遅延媒体１に放射する入力トランス
ジユーサ９および超音波固体遅延媒体１を伝播した縦波
からなる超音波信号７を電気信号に変換する出力トラン
スジユーサ１０がそれぞれ貼着されている。

トランスジューサ接合面２．３と直交する主境界面１１
．１２の両面には、主境界面１１．１２に入射されるス
プリアス信号１４（第２図）の入射方向に交叉する方向
に延在する凹状溝１３．１３がそれぞれ形成されている
。凹状溝１３．１３の断面は図示のように半円形でもよ
いが、楕円形を採用することもできる。図示の例におい
て、凹状溝１３．１３は反射面４．６に直交して主境界
面１１．１２上にそれぞれ形成されている。

なお、図示の例においては、主境界面１１．１２の両面
に凹状溝１３．１３が形成されているが、超音波吸収効
果が少なくてもよい場合には主境界面１１．１２の少な
くとも一方の面に凹状溝１３．１．３を形成してもよい
。また、凹状溝１３としては、超音波吸収効果の必要量
に応じて一本以上の本数を主境界面１１．１２の両面ま
たは一方の面に形成してもよい。

主境界面１１．１２に凹状溝１３を形成するにあたって
は、超音波加工機等で＃３００程度の砥粒を介在させる
ことにより容易に穿設することができる。この凹状溝１
３を主境界面１１．１２に形成すれば、超音波加工機等
で＃３００程度の砥粒を使用することにより、その凹状
溝１３の表面は入力トランスジユーサ９から放射された
縦波７のスプリアス信号１４（第２図）が乱反射される
程度の平滑度に平滑化されることになる。

さらに、この凹状溝１３内にはエポキシ樹脂のようなプ
ラスチックスからなる超音波吸収材を塗布することがで
きる。

入力トランスジユーサ９および出力トランスジユーサ１
０は超音波固体遅延媒体１と実質的に同厚であり、かつ
主境界面１１．１２と直交している。

このように構成された超音波固体遅延線によれば、入力
される電気信号は、超音波固体遅延媒体１のトランスジ
ューサ接合面２に貼着された入力トランスジユーサ９に
より縦波７の超音波信号に変換され、入力トランスジユ
ーサ９からその面に９０°で放射された縦波７は超音波
固体遅延媒体１中を伝播してゆく。

この縦波７は他の反射面４において縦波−横波変換され
て横波８として他の反射面６へ曲げられて進行する。

この超音波信号の伝播の様子を第３図により説明する。

固体媒体Ｉと流体媒体■との境界面１５に縦波７がαの
角度で入射すると、反射波は縦波７ａの他に横波８も現
われる。縦波の反射角αは入射角αに等しいが、横波の
反射角βはこれと異なる。これらの反射における反射角
相互の関係は、Ｓｉｎ　ａ　／Ｓｉｎβ＝Ｃｐｌ／Ｃｓ
ｌとなる。なお、Ｃｐｌは媒体Ｉ中の縦波の伝播速度、
ＣｓＩは媒体Ｉ中の横波の伝播速度である。

入射縦波７と反射縦波７ａの振幅の割合は媒体■のポア
ソン比をパラメータとして入射角αに依存し、反射縦波
７ａの振幅がＯ（零）になる入射角がある。この反射縦
波７ａの振幅がＯになる入射角においては、入射縦波７
は完全に横波８への変換が起きる。例えば、媒体Ｉがポ
アソン比約０゜１４の石英ガラス、流体媒体■が空気の
場合、入射角αが約４５°で反射縦波７ａの振幅が０に
なり、入射縦波７は完全に横波８への変換が起きる。

この横波８の反射角βは約３０’となる。第１図の縦波
の反射角α、横波の反射角βは第３図のそれに対応して
いる。

この横波は反射面６において上記変換とは逆の横波−縦
波変換され、反射面５において縦波−縦波の全反射を受
け、さらに反射面４において縦波−横波変換され、反射
面６において横波−縦波変換された縦波７は超音波固体
遅延媒体１のトランスジューサ接合面３に貼着された出
力トランスジユーサ１０にその面に９０°で入射され、
縦波７の超音波信号を電気信号に変換する。

前述のように本発明による超音波固体遅延線は入力トラ
ンスジユーサ９および出力トランスジユーサ１０が超音
波固体遅延媒体と同厚であるので、人、出力トランスジ
ユーサ１０．１１はＯモード以外のモード波を発信、受
信しない機能を実質的に帯有するから、ノンデイスパー
シブモード遅延線の構成を容易にする。但し、第２図に
示すように、殆ど主境界面１１．１２に平行に近いビー
ム拡がり波が発生し、スプリアス信号１４となる。

このため本発明ではトランスジューサ接合面２．３と直
交する主境界面１１．１２の両面または片面には、主境
界面１１．１２に入射されるスプリアス信号１４の入射
方向に交叉する方向に延在する凹状溝１３．１３がそれ
ぞれ形成されているので、入力トランスジユーサ９から
放射され主境界面１１．１２に平行に近い角度で入射し
た縦波７のスプリアス信号１４は凹状溝１３の曲面にで
乱反射（第２図において１５で示す）され、スプリアス
波は減少する。なお、このスプリアス波のビーム拡がり
が大きい場合には、超音波吸収効果の必要量に応じて２
本以上の凹状溝１３を主境界面１１．１２に形成するこ
とによって、スプリアス信号１４は取り除かれる。

また、この凹状溝１３を主境界面１１．１２に形成する
にあたり、超音波加工機等で＃３００程度の砥粒を使用
することにより、その凹状溝１３の表面は入力トランス
ジユーサ９から放射された縦波７のスプリアス信号１４
が乱反射される程度の平滑度に平滑化されるから、この
凹状溝１３の乱反射面は容易に構成できる。

なお、入力トランスジユーサ９および出力トランスジユ
ーサ１０が２つの平行な主境界面１１．１２と直交して
いるので、人カドランスジューサ９から放射された直進
波が主境界面１１．１２間において直進して出力トラン
スジユーサ１０に入射する。

このように本発明ではトランスジューサ接合面２．３と
直交する主境界面１１．１２には、主境界面１１．１２
に入射されるスプリアス信号１４の入射方向に交叉する
方向に延在する凹状溝１３．１３が形成されているので
、スプリアス信号１４はこの凹状溝１３の曲面で乱反射
されて減少し、特性が良く、中心周波数が極めて高い１
００ＭＨｚ程度の、高周波のノンデイスパーシブな超音
波固体遅延線を構成できる。

また、主境界面１１．１２に形成するべき凹状溝１３は
極めて容易な加工処理で達成できるから、製造が容易で
量産性に富み、かつコストを低くすることができる。

実験によれば、凹状溝１３．１３を主境界面１１．１２
に形成した場合には、第４図に示すように入力トランス
ジユーサ９に入力信号Ｓ１を印加して、出力トランスジ
ユーサ１０からの出力信号Ｓ、を測定したところ、出力
信号Ｓ、からスプリアス信号は大幅に減少し、測定不能
であった。

［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように本発明の超音波固体
遅延線によれば、複数の反射面を形成してなる多角形の
多重反射型の超音波固体遅延媒体のトランスジューサ接
合面に、入力される電気信号を縦波の超音波信号に変換
して超音波固体遅延媒体に放射する入力トランスジユー
サおよび超音波固体遅延媒体を伝播した縦波からなる超
音波信号を電気信号に変換する出力トランスジユーサを
貼着し、トランスジューサ接合面と直交する主境界面の
少なくとも一方の面に、主境界面に入射されるスプリア
ス信号の入射方向に交叉する方向に延在する一本以上の
凹状溝を形成したので、サイドローブ等拡がった波であ
るスプリアス信号が減少して特性が向上し、かつ製造が
容易でコストを低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波固体遅延線の斜視図、第２
図および第３図はそれぞれ同遅延線の動作説明図、第４
図は同遅延線の動作特性図、第５図は従来の遅延線の斜
視図を用いた説明図、第６図は従来の超音波固体遅延線
の動作説明図、第７図および第８図はそれぞれ従来の遅
延線の構成説明図、第９図は従来の遅延線の動作特性図
である。 １・・・超音波固体遅延媒体 ２．３．４．５．６・・・多重反射面 ２．３・・・トランスジューサ接合面 ７・・・縦波 ９・・・入力トランスジユーサ １０・・・出力トランスジユーサ １１．１２・・・主境界面 １４・・・スプリアス信号 １３・・・凹状溝 代理人　弁理士　　守　谷　−雄 箪 図 第 図 第 図 時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の反射面を形成してなる多角形の多重反射型の超
   音波固体遅延媒体のトランスジユーサ接合面に、入力さ
   れる電気信号を縦波の超音波信号に変換して前記超音波
   固体遅延媒体に放射する入力トランスジユーサおよび前
   記超音波固体遅延媒体を伝播した縦波からなる超音波信
   号を電気信号に変換する出力トランスジユーサを貼着し
   た超音波固体遅延線であって、前記トランスジユーサ接
   合面と直交する主境界面の少なくとも一方の面に、前記
   主境界面に入射されるスプリアス信号の入射方向に交叉
   する方向に延在する一本以上の凹状溝を形成したことを
   特徴とする超音波固体遅延線。