JPH0432726A - ハイドロホン - Google Patents
ハイドロホンInfo
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- JPH0432726A JPH0432726A JP14019690A JP14019690A JPH0432726A JP H0432726 A JPH0432726 A JP H0432726A JP 14019690 A JP14019690 A JP 14019690A JP 14019690 A JP14019690 A JP 14019690A JP H0432726 A JPH0432726 A JP H0432726A
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Landscapes
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
この発明は、超音波や衝撃波を検出してそれらの圧力を
Δｔ１定するためのハイドロホンに係り、特に超音波診
断装置や超音波探傷装置で使用される超音波、体外衝撃
波結石破砕治療装置で使用される衝撃波などの測定に適
したノ１イドロホンに関する。
Δｔ１定するためのハイドロホンに係り、特に超音波診
断装置や超音波探傷装置で使用される超音波、体外衝撃
波結石破砕治療装置で使用される衝撃波などの測定に適
したノ１イドロホンに関する。
（従来の技術）
超音波診断装置や超音波探傷装置は、人体内部の病巣や
金属内部の欠陥などを画像化でき、診断や検査に広範囲
に使用されている。また、近年では腎臓結石などの結石
症の治療のために体外衝撃波結石破砕治療装置が開発さ
れ、実用化に至っている。
金属内部の欠陥などを画像化でき、診断や検査に広範囲
に使用されている。また、近年では腎臓結石などの結石
症の治療のために体外衝撃波結石破砕治療装置が開発さ
れ、実用化に至っている。
ハイドロホンは超音波診断装置および超音波探傷装置に
使用される超音波探触子から放射される超音波や、体外
衝撃波結石破砕治療装置に使用される衝撃波発生器から
照射される衝撃波の４１１定に不可欠のものである。従
来のハイドロホンとしては、従来より直径１薦■程度の
圧電体板の表裏面に電極を形成してなる振動子を用いた
ニードル形ハイドロホンや、直径１００■鳳程度の圧電
高分子フィルムの表裏面に微小な、例えば直径１■層の
受波電極を形成したメンブレン形ハイドロホンなどが知
られている。これらのうち特にメンブレン形ハイドロホ
ンは、周波数感度特性が平坦であるという特長を有し、
この種の用途に最適である。
使用される超音波探触子から放射される超音波や、体外
衝撃波結石破砕治療装置に使用される衝撃波発生器から
照射される衝撃波の４１１定に不可欠のものである。従
来のハイドロホンとしては、従来より直径１薦■程度の
圧電体板の表裏面に電極を形成してなる振動子を用いた
ニードル形ハイドロホンや、直径１００■鳳程度の圧電
高分子フィルムの表裏面に微小な、例えば直径１■層の
受波電極を形成したメンブレン形ハイドロホンなどが知
られている。これらのうち特にメンブレン形ハイドロホ
ンは、周波数感度特性が平坦であるという特長を有し、
この種の用途に最適である。
しかしながら、従来のメンブレン形ハイドロホンは、周
波数が高いほど、また受波電極が大きいほど指向特性が
狭いという性質がある。また、圧電高分子フィルムに発
生するラム波（板波）の影響のために、特に低周波にお
いて本来の指向特性が狭くなるという問題がある。指向
特性が狭いと、特に衝撃波発生器から発生される衝撃波
の測定の場合、衝撃波を十分にカバアーできずに過少評
価をしてしまい、衝撃波の正確な圧力を測定できない。
波数が高いほど、また受波電極が大きいほど指向特性が
狭いという性質がある。また、圧電高分子フィルムに発
生するラム波（板波）の影響のために、特に低周波にお
いて本来の指向特性が狭くなるという問題がある。指向
特性が狭いと、特に衝撃波発生器から発生される衝撃波
の測定の場合、衝撃波を十分にカバアーできずに過少評
価をしてしまい、衝撃波の正確な圧力を測定できない。
（発明が解決しようとする課題）
上述したように、従来のメンブレン形ノ＼イドロホンは
、周波数感度特性が平坦であるという利点を有する反面
、指向特性が狭いために超音波や衝撃波の正確な圧力測
定ができないという問題があった。
、周波数感度特性が平坦であるという利点を有する反面
、指向特性が狭いために超音波や衝撃波の正確な圧力測
定ができないという問題があった。
この発明は、広い指向特性を持つメンブレン形ハイドロ
ホンを提供することを目的とする。
ホンを提供することを目的とする。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
この発明は上記の課題を解決するため、周辺部が固定さ
れた圧電高分子フィルムの中央部の表裏面に受渡電極を
対向させて形成した、いわゆるメンブレン形ハイドロホ
ンにおいて、圧電高分子フィルムの少なくとも受波電極
が形成された部分を曲面状、すなわち超音波や衝撃波の
入射面側が凸面または凹面となるように湾曲させた形状
としたことを特徴とする。
れた圧電高分子フィルムの中央部の表裏面に受渡電極を
対向させて形成した、いわゆるメンブレン形ハイドロホ
ンにおいて、圧電高分子フィルムの少なくとも受波電極
が形成された部分を曲面状、すなわち超音波や衝撃波の
入射面側が凸面または凹面となるように湾曲させた形状
としたことを特徴とする。
（作用）
メンブレン形ハイドロホンにおいては、圧電高分子フィ
ルムの受波電極が形成された部分（受波領域）の圧電効
果により、入射した超音波や衝撃波の圧力に応じた電気
信号が受波電極を介して出力される。この受波領域にお
ける超音波や衝撃波の入射面が曲面状、すなわち凸面状
または凹面状に湾曲した形状になっていると、受渡領域
の各部はそれぞれ異なった方向からの入射波に対して最
大感度を有する。このため、受渡領域が平坦な形状の場
合に比較して、受波領域全体としてはより広角度の方向
からの入射波に対して応答できることになり、広い指向
特性を持つことになる。これにより、超音波や衝撃波の
圧力を正確にＡＰｌ定することができる。
ルムの受波電極が形成された部分（受波領域）の圧電効
果により、入射した超音波や衝撃波の圧力に応じた電気
信号が受波電極を介して出力される。この受波領域にお
ける超音波や衝撃波の入射面が曲面状、すなわち凸面状
または凹面状に湾曲した形状になっていると、受渡領域
の各部はそれぞれ異なった方向からの入射波に対して最
大感度を有する。このため、受渡領域が平坦な形状の場
合に比較して、受波領域全体としてはより広角度の方向
からの入射波に対して応答できることになり、広い指向
特性を持つことになる。これにより、超音波や衝撃波の
圧力を正確にＡＰｌ定することができる。
（実施例）
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。第
１図はこの発明の一実施例に係るメンブレン形ハイドロ
ホンの断面図、第２図は平面図である。
１図はこの発明の一実施例に係るメンブレン形ハイドロ
ホンの断面図、第２図は平面図である。
第１図および第２図において、圧電高分子フィルム１は
例えば厚み０．０２５＋ｎ＋＊、直径１００菖鵬の円形
のポリフッ化ビニリデン・フィルム（以下、ＰＶＤＦフ
ィルムという）であり、その周辺部は金属製または樹脂
製の一対の支持リング２により挾まれて固定されている
。
例えば厚み０．０２５＋ｎ＋＊、直径１００菖鵬の円形
のポリフッ化ビニリデン・フィルム（以下、ＰＶＤＦフ
ィルムという）であり、その周辺部は金属製または樹脂
製の一対の支持リング２により挾まれて固定されている
。
この圧電高分子フィルム１は中央部の超音波入射面側が
凸面、それと反対側が凹面となるように湾曲した曲面部
となっており、この曲面部の両面に受波電極３が互いに
対向して形成されている。以後、圧電高分子フィルム１
の受波電極３が形成された部分を受波領域という。圧電
高分子フィルム１の湾曲した受波領域の曲率−１′径は
、例えば約３０ｍｍである。この曲率半径を小さくする
と指向特性は広くなるが、逆に感度が低下するので、曲
率半径としては要求される指向特性や感度特性に適した
値を選択する必廿がある。
凸面、それと反対側が凹面となるように湾曲した曲面部
となっており、この曲面部の両面に受波電極３が互いに
対向して形成されている。以後、圧電高分子フィルム１
の受波電極３が形成された部分を受波領域という。圧電
高分子フィルム１の湾曲した受波領域の曲率−１′径は
、例えば約３０ｍｍである。この曲率半径を小さくする
と指向特性は広くなるが、逆に感度が低下するので、曲
率半径としては要求される指向特性や感度特性に適した
値を選択する必廿がある。
受渡電極３からは幅約０．３ｍｍのリード電極４が圧電
高分子フィルム１の表面に沿って引き出されており、こ
れらのリード電極４の各々の端部は同軸ケーブル５に接
続されている。同軸ケーーｒル５の他端は、例えばオシ
ロスコープ（図示せず）に接続される。
高分子フィルム１の表面に沿って引き出されており、こ
れらのリード電極４の各々の端部は同軸ケーブル５に接
続されている。同軸ケーーｒル５の他端は、例えばオシ
ロスコープ（図示せず）に接続される。
このように構成されたハイドロホンに例えば超音波パル
スが入射すると、圧電高分子フィルム１の受波領域で圧
電効果が生じ、入射した超音波の圧力に応した電圧パル
スが受波電極３を介して出力され、オシロスコープ上で
そのパルス波形が観測される。このパルス波形から、受
波頭域に入射した超音波パルスの圧力（音圧）や圧力分
布が求まる。
スが入射すると、圧電高分子フィルム１の受波領域で圧
電効果が生じ、入射した超音波の圧力に応した電圧パル
スが受波電極３を介して出力され、オシロスコープ上で
そのパルス波形が観測される。このパルス波形から、受
波頭域に入射した超音波パルスの圧力（音圧）や圧力分
布が求まる。
第３図は本発明の詳細な説明するための周波数ＩＭＨｚ
におけるハイドロホンの指向特性を示したものであり、
ａが本発明の実施例によるハイドロホンの特性、ｂか従
来のメンブレン形ハイドロホンの特性である。この図は
横軸に超音波の入射角、縦軸に最大の出力電圧で規準化
した規準化出力をとっている。指向特性の評価として一
般的に使用される半減角、即ち出力が最大値の１／２に
なる角度（超音波の入射角度）が用いられる。第３図に
おいては、規準化出力が０．５の入射角を半減角として
評価している。
におけるハイドロホンの指向特性を示したものであり、
ａが本発明の実施例によるハイドロホンの特性、ｂか従
来のメンブレン形ハイドロホンの特性である。この図は
横軸に超音波の入射角、縦軸に最大の出力電圧で規準化
した規準化出力をとっている。指向特性の評価として一
般的に使用される半減角、即ち出力が最大値の１／２に
なる角度（超音波の入射角度）が用いられる。第３図に
おいては、規準化出力が０．５の入射角を半減角として
評価している。
この第３図から明らかなように、従来のメンブレン形ハ
イドロホンの半減角は約２０″と小さいが、本発明の実
施例によるメンブレン形／＼イドロホンの半減角は約３
５°となっており、より広い指向特性が得られている。
イドロホンの半減角は約２０″と小さいが、本発明の実
施例によるメンブレン形／＼イドロホンの半減角は約３
５°となっており、より広い指向特性が得られている。
次に、本発明の実施例の／Ｘイドロホンの製法について
述べる。まず、圧電高分子フィルム１であるＰＶＤＦフ
ィルムを直径１００１ｍの金属製あるいは樹脂製の支持
リング２に挟んで接着固定し、約１００℃のオーブン内
で加熱処理する。この加熱処理によりＰＶＤＦフィルム
１は収縮し、支持リング２に対して均一に張られる。
述べる。まず、圧電高分子フィルム１であるＰＶＤＦフ
ィルムを直径１００１ｍの金属製あるいは樹脂製の支持
リング２に挟んで接着固定し、約１００℃のオーブン内
で加熱処理する。この加熱処理によりＰＶＤＦフィルム
１は収縮し、支持リング２に対して均一に張られる。
一般に、弗素系樹脂は撥水・撥油性であるため、接着剤
で接着する場合、その表面をケミカルエツチングで表面
処理する必要がある。ケミカルエツチングの方法は、ア
ルカリ金属溶液法やアルカリ金属アマルガム法などがあ
るが、ここではアルカリ金属溶液法を採用した。
で接着する場合、その表面をケミカルエツチングで表面
処理する必要がある。ケミカルエツチングの方法は、ア
ルカリ金属溶液法やアルカリ金属アマルガム法などがあ
るが、ここではアルカリ金属溶液法を採用した。
次いで、ＰｖＤＦフィルムに以下の表面処理を行うこと
により、ＰＶＤＦフィルム１と受波電極３およびリード
電極４との接着を容易にし、その付着力を増大させる。
により、ＰＶＤＦフィルム１と受波電極３およびリード
電極４との接着を容易にし、その付着力を増大させる。
受波電極３およびリード電極４はクロムまたはニッケル
の電極を第１層とし、その上に更、に第２層として金電
極を積層した構造が用いられる。これらの電極３゜４を
形成する前にＰＶＤＦフィルム１の表裏面をスパッタエ
ツチングにより表面処理する。このスパッタエツチング
によって、ＰＶＤＦフィルム１の表裏面は針状または尖
塔状組織となり、電極３．４の付着力増加に有効となる
。そこで、ＰＶＤＦフィルム１を数分間スパッタエツチ
ングした後、金属マスクを用いて、上述のように第１層
の電極としてクロムまたはニッケル電極をスパッタ法に
より形成し、さらに第１層の上に第２層の金電極を同様
にスパッタ法により形成することにより、受波電極３お
よびリード電極４を形成した。
の電極を第１層とし、その上に更、に第２層として金電
極を積層した構造が用いられる。これらの電極３゜４を
形成する前にＰＶＤＦフィルム１の表裏面をスパッタエ
ツチングにより表面処理する。このスパッタエツチング
によって、ＰＶＤＦフィルム１の表裏面は針状または尖
塔状組織となり、電極３．４の付着力増加に有効となる
。そこで、ＰＶＤＦフィルム１を数分間スパッタエツチ
ングした後、金属マスクを用いて、上述のように第１層
の電極としてクロムまたはニッケル電極をスパッタ法に
より形成し、さらに第１層の上に第２層の金電極を同様
にスパッタ法により形成することにより、受波電極３お
よびリード電極４を形成した。
受渡電極３は、曲率半径が約３０ｍｍの凹面と凸面の金
型に挾み、圧力を加えた状態で加熱することによって、
図に示したような曲面形状を形作った。次いで、表裏面
の電極間に約２．５ｋＶの直流電圧を印加して約１００
℃のオーブン内で約３０分間保持した後、電圧を印加し
たままの状態で自然冷却して分極処理を行った。以上の
工程により、第１図に示したようにＰＶＤＦフィルム１
の受波電極３が形成された部分（受波領域）が曲面状を
なすメンブレン形ハイドロホンが得られた。
型に挾み、圧力を加えた状態で加熱することによって、
図に示したような曲面形状を形作った。次いで、表裏面
の電極間に約２．５ｋＶの直流電圧を印加して約１００
℃のオーブン内で約３０分間保持した後、電圧を印加し
たままの状態で自然冷却して分極処理を行った。以上の
工程により、第１図に示したようにＰＶＤＦフィルム１
の受波電極３が形成された部分（受波領域）が曲面状を
なすメンブレン形ハイドロホンが得られた。
尚、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲で次のように種々変形して実
施が可能である。
その要旨を逸脱しない範囲で次のように種々変形して実
施が可能である。
受波電極およびリード電極の形成方法については、スパ
ッタ法以外の方法、例えば蒸着法を用いても良い。また
、圧電高分子フィルムの全面に電極膜を設けた後、エツ
チングにより不要部分を除去して受波電極およびリード
電極を形成することも可能である。
ッタ法以外の方法、例えば蒸着法を用いても良い。また
、圧電高分子フィルムの全面に電極膜を設けた後、エツ
チングにより不要部分を除去して受波電極およびリード
電極を形成することも可能である。
実施例では圧電高分子フィルムのうち中央部の受波領域
のみを曲面状とし、周辺部は平坦としたが、圧電高分子
フィルム全体を曲面状に形成してもよい。また、図では
圧電高分子フィルムの曲面部を超音波入射面側が凸面、
それと反対側が凹面となるように湾曲させたが、逆に超
音波入射面側が凹面、それと反対側が凸面となるように
湾曲させた形状としても同様の効果が得られることは明
らかである。
のみを曲面状とし、周辺部は平坦としたが、圧電高分子
フィルム全体を曲面状に形成してもよい。また、図では
圧電高分子フィルムの曲面部を超音波入射面側が凸面、
それと反対側が凹面となるように湾曲させたが、逆に超
音波入射面側が凹面、それと反対側が凸面となるように
湾曲させた形状としても同様の効果が得られることは明
らかである。
実施例では受波電極の直径を１１−とじたが、これに限
られるものではなく、１厘厘未満の例えば０．５龍、１
■−超の例えば２ ｍｍとしても同様の効果が得られる
。
られるものではなく、１厘厘未満の例えば０．５龍、１
■−超の例えば２ ｍｍとしても同様の効果が得られる
。
［発明の効果］
以上説明したように、この発明のハイドロホンは圧電高
分子フィルムの少なくとも受波領域を曲面状に形成した
ことにより、広い指向特性を有するため、例えば体外衝
撃波結石破砕装置で使用される衝撃波発生器からの衝撃
波の圧力や、超音波診断装置などの超音波画像装置にお
ける超音波プローブからの超音波の圧力、あるい４８圧
力分布を正確に測定することができる。
分子フィルムの少なくとも受波領域を曲面状に形成した
ことにより、広い指向特性を有するため、例えば体外衝
撃波結石破砕装置で使用される衝撃波発生器からの衝撃
波の圧力や、超音波診断装置などの超音波画像装置にお
ける超音波プローブからの超音波の圧力、あるい４８圧
力分布を正確に測定することができる。
第１図は本発明の一実施例に係るハイドロホンの構成を
示す断面図、第２図は同ハイドロホンの平面図、第３図
は本発明のハイドロホンと従来のメンブレン型ハイドロ
ホンの指向特性を示す図である。 １・・・圧電高分子フィルム ２・・・支持リング ３・・・受渡電極 ４・・・リード電極 ５・・・同軸ケーブル
示す断面図、第２図は同ハイドロホンの平面図、第３図
は本発明のハイドロホンと従来のメンブレン型ハイドロ
ホンの指向特性を示す図である。 １・・・圧電高分子フィルム ２・・・支持リング ３・・・受渡電極 ４・・・リード電極 ５・・・同軸ケーブル
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 周辺部が固定された圧電高分子フィルムの中央部の表裏
面に受波電極を対向させて形成したハイドロホンにおい
て、 前記圧電高分子フィルムの少なくとも前記受波電極が形
成された部分を曲面状に形成したことを特徴とするハイ
ドロホン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14019690A JPH0432726A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | ハイドロホン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14019690A JPH0432726A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | ハイドロホン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0432726A true JPH0432726A (ja) | 1992-02-04 |
Family
ID=15263149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14019690A Pending JPH0432726A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | ハイドロホン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0432726A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017031375A1 (en) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | Fujifilm Sonosite, Inc. | Membrane hydrophone for high frequency ultrasound and method of manufacture |
| WO2020095930A1 (ja) * | 2018-11-06 | 2020-05-14 | ヤマハ株式会社 | 超音波センサ及び超音波センサの製造方法 |
| US11579011B2 (en) | 2016-02-19 | 2023-02-14 | Fujifilm Sonosite, Inc. | Membrane hydrophone for high frequency ultrasound and method of manufacture |
-
1990
- 1990-05-30 JP JP14019690A patent/JPH0432726A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017031375A1 (en) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | Fujifilm Sonosite, Inc. | Membrane hydrophone for high frequency ultrasound and method of manufacture |
| US10451476B2 (en) | 2015-08-18 | 2019-10-22 | Fujifilm Sonosite, Inc. | Membrane hydrophone for high frequency ultrasound and method of manufacture |
| US11579011B2 (en) | 2016-02-19 | 2023-02-14 | Fujifilm Sonosite, Inc. | Membrane hydrophone for high frequency ultrasound and method of manufacture |
| WO2020095930A1 (ja) * | 2018-11-06 | 2020-05-14 | ヤマハ株式会社 | 超音波センサ及び超音波センサの製造方法 |
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