JPH0460454A - 表面波速度分布測定方法および装置 - 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、圧電材料などの試料における表面波速度の分
布を測定する方法および装置に関し、特に、試料を伝搬
する表面波速度の変化から該試料の表面波速度の分布を
測定する方法および装置に関する。

（従来の技術） 試料の表面波速度を測定するのに従来がらいくつかの方
法が提案されている。圧電材料などの試料の表面波速度
を測定する方法の一つとして、前記試料に送波用すだれ
状電極および受波用すだれ状電極をそれぞれ蒸着し、前
記送波用すだれ状電極で前記試料に表面波を励振させ、
前記受波用すだれ状電極で前記表面波を受波し、前記表
面波が前記送波用すだれ状電極から前記受波用すだれ状
電極に到達するまでの表面波伝搬時間を計測し、該表面
波伝搬時間から表面波速度を測定するものがある。また
、前記表面波伝搬時間に代えて、表面波の位相差を計測
し、該位相差から表面波速度を測定するものがある。

これに対し、非圧電材料などの試料の表面波速度を測定
する方法として、前記試料にくさび形振動子を接触させ
、該くさび形振動子で前記試料に表面波を励振させ、該
表面波の伝搬時間または位相差を計測することにより表
面波速度を求めるものがある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上に述べた従来の表面波速度測定方法のうちで
、試料に表面波を励振させるための送波用すだれ状電極
および前記表面波を受波すための受波用すだれ状電極を
試料に蒸着する方法では、各すだれ状電極の蒸着作業に
よって手間が掛かり、測定に長い時間が掛かる。

また、従来の表面波速度測定方法のうちで、くさび形振
動子を試料に接触する方法では、くさび形振動子のくさ
び角はくさび形振動子からの波が非圧電材料（試料）の
表面波に変換される効率を決定するから、非圧電材料の
材質などに応じてくさび形振動子のくさび角を選択する
必要があり、所定のくさび角を有するくさび形振動子を
選択しまたは準備する作業に余分な時間が掛かる。

８轡１定作業に掛かる時間を削減するために、Ｖ（ｆ）
曲線法が提案されている。Ｖ（ｆ）曲線法では、液体中
に試料を置き、漏洩表面波発生器でその液体中にバルク
波を放射し、試料表面に表面波を励振させ、その表面波
が液体中に漏洩するバルク波を第１及び第２の受波手段
で受波し、これら第１及び第２の受波手段で受波される
バルク波の位相差を検出し、その位相差の変化の周期か
ら試料における表面波速度を求める。その漏洩表面波発
生器で励振される漏洩表面波の周波数は所定の範囲で掃
引される。漏洩表面波発生器は圧電基板にすだれ状電極
を設けてなる。第１及び第２の受波手段も、漏洩表面波
発生器と同様に、圧電基板にすだれ状電極を設けて構成
されている。漏洩表面波発生器は、圧電基板が流体に接
触しているときには、その圧電基板に励振された表面波
は該基板表面から所定の角度で液体中にバルク波の型で
放射されること利用して、液中に超音波を放射している
。なお、漏洩表面波とは、バルク波に変換されて液体中
に漏洩する表面弾性波のことである。試料に入射したバ
ルク波は再び表面弾性波に変換され、この表面弾性波は
その試料を伝搬中に液体中に漏洩し、バルク波として液
体中を伝搬し、第１及び第２の受波手段に入射する。こ
れら第１及びｔａ２の受波手段は試料における表面弾性
波の進行方向と同じ方向に互いに離れた位置に配置され
ている。試料から液体中に漏洩し、バルク波として伝搬
する波もその試料の表面に対して一定の角度で放射され
る。そこで、第１及び第２の受波手段に受波されるバル
ク波は、試料における互いに異なる位置から放射された
波である。これら第１及び第２の受波手段の出力におけ
る位相差の変化の周期から該試料における表面波速度が
求まるのは、両受波手段で受波されるバルク波が試料に
おける互いに異なる位置から放射された波であるからで
ある。漏洩表面波発生器、第１及び第２の受波手段を一
体として試料に対し走査することにより、試料の各部に
おける表面波速度が測定され、ひいては試料の表面波速
度分布が測定される。

上に述べたように、Ｖ（ｆ）曲線法を用いて試料の表面
波速度の分布を測定するとき、試料の表面波速度が前記
第１の受波手段で受波されるバルク波と前記第２の受波
手段で受波されるバルク波との位相差の変化の周期から
求められる。そこで、Ｖ（ｆ）曲線法では、前記位相差
の変化の周期は試料の各測定部位毎に走査により計測さ
れるがら、各測定部位毎に、前記漏洩表面波発生器の駆
動周波数を掃引させる必要がある。その結果、各測定部
位における前記位相差の変化の周期の計測には手間が掛
り、試料の表面波速度分布の測定作業には長い時間が掛
る。

また、各測定部位毎に前記漏洩表面波発生器の駆動周波
数を変化させることにより、前記第１の受波手段で受波
されるバルク波の周期および前記第２の受波手段で受波
されるバルク波の周期は前記駆動周波数の変化に応じて
変化されるから、各測定部位毎に各バルク波から前記位
相差の変化の周期を求めるための信号処理は複雑化する
。

本発明の目的は、測定が短い時間で行え、複雑な信号処
理を必要としない表面波速度分布測定方法および装置を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の表面波速度分布測定方法は、試料の表面に液体
の層を形成し、 一方の面が前記液体の液面に接触している圧電基板およ
び該圧電基板の一方の面に形成され、該圧電基板に表面
波を励振させる送波用すだれ状電極を有する送波手段と
、前記液体との界面に配置されている受波手段とを順次
に前記送波手段の圧電基板に励振される表面波の進行方
向に沿って配列し、 前記送波手段で生じる漏洩表面波から変換されるバルク
波を前記試料に向けて放射することによって前記試料に
表面波を励振させ、前記試料から前記液体中に放射され
る再放射バルク波を前記受波手段で受波し、 前記受波信号を増幅器で増幅して前記送波手段の送波用
すだれ状電極に帰還し、前記送波手段と受波手段と増幅
器と液体と試料とで液体遅延線型発信器を構成し、 前記送波手段および前記受波手段を前記試料に対して走
査しながら前記受波信号の周波数を計測し、 該周波数の変化から前記試料の各部における前記表面波
の速度の変化を求める ことを特徴とする。

本発明の表面波速度分布測定方法は、試料の表面に形成
されている液体層に一方の面が接触する圧電基板および
該圧電基板の一方の面に形成され、該圧電基板に表面波
を励振させる送波用すだれ状電極を有する送波手段と、 該送波手段の圧電基板に励振される表面波の進行方向に
沿ってかつ該送波手段と間隔をおいて配列され、前記送
波手段の漏洩表面波から変換されるバルク波によって表
面波が前記試料に励振されるときに該試料から前記液体
中に放射される再放射バルク波を受波し、該再放射バル
ク波に対応する受波信号を出力する受波手段と、 該受波手段から前記受波信号を受け、該受波信号を増幅
して前記送波用すだれ状電極に帰還し、前記送波手段お
よび前記受波手段と共働して前記液体中のバルク波の伝
搬経路、前記試料の表面波伝搬経路および前記液体中の
再放射バルク波の伝搬経路を遅延線路とする液体遅延線
型発振器を構成する増幅器と、 該増幅器から出力される受波信号が与えられ、該受波信
号の周波数に対応する周波数対応信号を生成する周波数
計測手段と を倫えてなることを特徴とする。

本発明の表面波速度分布測定装置において、前記送波手
段は前記受波手段を一体的に含むａ洩表面波素子からな
り、該漏洩表面波素子は、前記圧電基板と、前記送波用
すだれ状電極と、前記圧電基板の一方の面に形成され該
圧電基板と共働して前記受波手段をなす受波用すだれ状
電極と、前記圧電基板の一方の面に形成され、前記送波
用すだれ状電極と前記受波用すだれ状電極との間に配置
されている第１の吸収体と、前記圧電基板の他方の面に
形成され、前記第１の吸収体に対向する第２の吸収体と
を有することが好ましい。

また、本発明の表面波速度分布測定装置においては、前
記送波手段を前記受波手段とともに前記試料に対して相
対移動させる走査手段を備えることが好ましい。

さらに、本発明の表面波速度分布測定装置においては、
前記液体を収容し該液体中に前記試料を保持する槽を備
えるか、または前記試料の表面と前記圧電基板の一方の
面との間隙に液体を導入し該間隙に該液体の層を形成す
る手段を備えることが好ましい。

（作用） 本発明の方法では、前記液体遅延線型発信器で前記送波
手段によるバルク波の放射から前記受波信号の前記送波
用すだれ状電極への帰還までの動作を繰り返しながら前
記送波手段を前記受波手段とともに前記試料に対して走
査する。このような本発明の方法においては、試料の測
定部位毎に計数される前記受波信号の周波数は前記試料
を伝搬する表面波の速度によって決定されるから、１つ
の測定部位における受波信号の周波数と他の測定部位に
おける受波信号の周波数との差を１つの測定部位におけ
る表面波速度と他の測定部位における表面波速度との差
に対応させることができ、ひいては前記周波数の変化か
ら各測定部位の間における表面波速度の変化を求めるこ
とができる。

本発明の装置によれば、前記送波手段、前記受波手段お
よび前記増幅器から構成される前記液体遅延線型発振器
の信号伝搬路には、前記試料の表面波伝搬経路が含まれ
、前記受波信号の周波数は前記試料の表面波伝搬経路を
伝搬する表面波の速度によって決定されるから、前記周
波数計測手段で生成される周波数対応信号が示す値を前
記試料の表面波速度に対応させることができる。そこで
、前記送波手段を前記受波手段とともに前記試料に対し
て走査することによって前記試料の測定部位毎に前記受
波信号の周波数を得ることができ、各測定部位の間にお
ける周波数の変化から表面波速度の変化を求めることが
できる。

前記漏洩表面波素子は前記送波手段および前記受波手段
をそれぞれ一体的に含むことにより、前記送波手段と前
記受波手段との相対位置が予め決められているから、前
記試料に対する前記送波手段および前記受波手段の位置
決めを容易にすることができる。

前記走査手段を備えることにより、前記送波手段および
前記受波手段を前記試料に対して容易に走査することが
できる。

前記槽または液体層形成手段を備えることにより、前記
試料と前記圧電基板との間に形成されている前記液体の
層が外乱などの影響を受は難いから、外乱などに起因す
る前記液体の移動を未然に防止することができる。

（実施例） 第１図は本発明の表面波速度分布測定装置の一実施例を
示すブロック図、第２図は第１図の表面波速度分布測定
装置に用いられている液体遅延線型発振器の信号路を示
す図、第３図は第２図の液体遅延線型発振器を構成する
漏洩表面波素子を示す平面図、第４図は第３図のＡ−Ａ
線に沿って得られた断面図である。

表面波速度分布測定装置は、第１図に示すように、水１
２を収容し、該水１２中に試料１４を保持する槽１６を
備える。槽１６は上方に開口する角槽からなる。槽１６
は固定台１８の滑動面２０に沿って移動する移動台２２
に置かれている。移動台２２には、それを固定台１８上
で移動させる駆動部（図示せず）が設けられている。

槽１６内には、漏洩表面波素子２４が配置されている。

漏洩表面波素子２４は、第３図および第４図に示すよう
に、一方の面が水面に接触している圧電基板２６を有す
る。圧電基板２６は長方形の形状を有するＰＺＴ磁器製
の板材からなり、その長さ寸法は１０ｍｍであり、その
幅寸法は８ｍｍであり、その厚さ寸法は５ｍｍである。

圧電基板２６の一方の面には、送波用すだれ状電極２８
および受波用すだれ成型［！３０が形成されている。送
波用すだれ状電極２８は電極部分２８ａと電極部分２８
ｂとからなる。電極部分２８ａと電極部分２８ｂとは互
いに共働して電極指の数が５である正規形すだれ状電極
を構成し、該正規形すだれ状電極の電極周期長は２４０
μｍである。受波用すだれ状電極３０は、送波用すだれ
状電極２８と同様に、電極部分３０ａと電極部分３０ｂ
とからなる。電［ｉ部分３０ａと電極部分３０ｂとは互
いに共働して電極指の数が５である正規形すだれ状電極
を梢成し、該正規形すたれ状電極の電極周期長は２４０
μｍである。送波用すだれ状電極２８および受波用すだ
れ状電極３０は圧電基板２６の長手方向に沿って間隔を
おいて配列され、その間隔は４ｍｍである。

圧電基板２６の一方の面には、圧電基板２６の幅方向に
伸びる溝３２が形成されている。清３２は送波用すだれ
状電極２８と受波用すだれ状電極３０との間に配置され
ている。溝３２内には、吸収体３４が嵌め込まれている
。これに対し、圧電基板２６の他方の面には、圧電基板
２６の幅方向に伸びる複数の渭（図示せず）が形成され
ている。

前記溝のそれぞれは、圧電基板２６の他方の面の吸収体
３４に対向する部位に配置され、吸収体として作用する
。

送波用すだれ状電極２８の電極部分２８ｂおよび受波用
すだれ状電極３０の電極部分３０ｂはそれぞれ接地され
ている。送波用すだれ状電極２８の電極部分２８ａは増
幅器３６の出力端子に接続され、受波用すだれ状電極３
０の電極部分３０ａは増幅は器３６の入力端子に接続さ
れている。増幅器３６は漏洩表面波素子２４と共働して
液体遅延線型発振器３８を構成する。

液体遅延線型発振器３８を駆動するとき、増幅器３６に
電源が投入され、該電源投入をトリガーとして増幅器３
６の出力端子から雑音が出力される。その雑音は送波用
すだれ状電極２８の電極部分２８ａに印加される。する
と、雑音のうちで送波用すだれ状電極２８の電極周期長
で定まる特定の周波数成分で圧電基板２６には表面弾性
波が励振され、該表面弾性波の進行方向は圧電基板２６
の長手方向に一致する。前記表面弾性波の内の受波用す
だれ状電極３０に向う表面弾性波は吸収体３４に吸収さ
れることにより、受波用すだれ成型＃１３０には前記表
面弾性波が入射しないから、受波用すだれ状電極３０の
出力は前記表面弾性波に干渉されない。

圧電基板２６を伝搬する表面弾性波の一部は、第２図に
示すように、水１２中を伝搬するバルク波４２に変換さ
れる。バルク波４２に変換される表面弾性波は漏洩表面
と呼ばれる。

前記漏洩表面波の速度をＶＬとし、バルク波４２の速度
をＶ、とすると、バルク波４２の圧電基板２６の一方の
面の法線に対する放射角度θＷは次の（１）式 ％式％ を満足する。バルク波４２は、圧電基板２６の一方の面
から試料１４に向けて放射される。バルク波４２の放射
角度θＷは、バルク波４２の試料への入射角度θ。がバ
ルク波４２の速度ＶＬと試料１４の表面波速度との比に
よって決定されるレイリー臨界角に一致するように設定
されている。

バルク波４２が試料１４の部位４４に到達するとき、バ
ルク波４２の試料１４への入射角度θ０がレイリー臨界
角に一致するから、試料１４には漏洩表面波４６が励振
される。試料１４で鏡面反射されるバルク波４２の一部
は吸収体３４に吸収され、吸収体３４はバルク波４２の
一部が受波用すだれ状電極３０に干渉することを防止す
る。

試料１４の漏洩表面波４６は試料１４を伝搬し、漏洩表
面波４６の一部は試料１４の表面波伝搬経路に位置する
部位４８から水１２中に放射される再放射バルク波５０
に変換される。

受波用すだれ成型［！３０が再放射バルク波５０を受波
するとき、再放射バルク波５０に対応する受波信号５２
が受波用すだれ成型［３０の電極部分３０ａから出力さ
れる。受波信号５２は増幅器３６にその入力端子を介し
て入力される。増幅器３６は受波信号５２を増幅し、増
幅された受波信号４０は増幅器３６の出力端子から出力
される。

増幅器３６からの受波信号４０は送波用すだれ状電極２
８の電極部分２８ａに印加され、バルク波４２が試料１
４に向けて放射される。

したがって、液体遅延型発振器３８は、音波路と受波用
すだれ状ｔ［！３０から増幅器３６を経て送波用すだれ
成型［！２８までの電気信号路とからなる閉ループでな
る。前記音波路は送波用すだれ状電極２８から試料１４
までのバルク波伝搬経路と、試料１４のバルク波の入射
部位から再放射バルク波の放射部位までの漏洩表面波伝
搬経路と、試料１４の再放射バルク波の放射部位から受
波用すだれ状電極３０までの再放射バルク波伝搬経路と
からなる０図示の例によれば、バルク波伝搬経路は送波
用すだれ状′＠極２８がら試料１４の部位４４までの経
路であり、漏洩表面波伝搬経路は試料１４の部位４４か
ら部位４８までの経路であり、再放射バルク波伝搬経路
は試料１４の部位４８がら受波用すだれ状電極３０まで
の経路である。

液体遅延線型発振器３８は再放射バルク波５゜を受波信
号５２に変換し、受波信号５２を増幅器３６を介して、
送波用すだれ状電極２８に帰還することによって、すだ
れ状′＠極２８及び３ｏの電極周期長で定まる周波数ｆ
で発振する。液体遅延線型発振器３８の発振が１！枕す
るための条件として以下の式が満足される。

増幅器３６の増幅度をＭ、とじ、前記音波路における音
波の伝搬損失をり、とじ、前記電気信号路における電気
損失をり、とすると、 ■＠≧Ｌｗ＋Ｌｇ　　　　　　　　　　　　・・−（２
）のｒＷｉ係が満足される。

前記音波路における音波の位相遅れを示す音響的位相遅
延量をφ１とし、前記電気信号路における電気信号の位
相遅れを示す電気的位相遅延量を（６，とし、整数をｎ
とすると、 φ６＋φ８＝２ｎπ　　　　　　　　・・・（３）の関
係が満足される。なお、音響的位相遅れ遅延量φ６は水
１２中および試料１４での伝搬により生じるから、 φ＾＝φ、１±φ８＋φ、２　　　　　　・・・（４）
で表わされる。ここで、前記バルク波伝搬経路の距離を
崎□とし、前記漏洩表面波伝搬経路の距離を崎、とし、
前記再放射バルク波伝搬経路の距離を崎ｗ２とし、前記
バルク波の速度をＶ、、（＝Ｖ、）とし、前記再放射バ
ルク波の速度をＶ　ｌ−２＜　＝　Ｖ　ｗ　）とすると
、 φｗ１＝２πｆ崎ｗ＋” ２πｆ崎、、／Ｖ、　　−（５） φｇ　＝　２　ｙｒ　ｆ崎ｓ／Ｖｓ　　　　　　　　・
＝（６）φｗ１−２πｆ崎Ｗ　２　、／　Ｖ　１１２２
πｆ崎、□／　Ｖ　Ｗ　　　・・・　（７）となり、φ
６は次の（８）式で φＡ−２πｆ　［”５ｓ　／　Ｖ＃　＋　（’に！！ｔ
ｗ＋＋ｌＪｗｚ）／　Ｖ　ｗ　］・・・（８） 表わされる。

また、音響的位相遅延量φ、と電気的位相遅延量（ｂ　
ｇとはφ、〉〉φ８の関係であるから、（３）式および
（８）式から発振周波数ｆは、ｆ＝ｎ／［崎＃　／ＶＳ
　＋　（崎、ｌ十崎、２）／Ｖ、　　コ　・・・　（９
） で与えられる。よって、発振周波数では表面波速度Ｖｓ
変化に応ｊＺで変化される。第５図は第２図の液体遅延
線型発振器の発振スペクトルを示す図、第６図は第２図
の液体遅延線型発振器の発振周波数と試料１４の表面波
速度との関係を示す図である。液体遅延線型発振器３８
は、第５図に示すように単一モードの発振を行う、第６
図から明らかなように、発振周波数ｆと表面波速度Ｖｓ
とは■８が２０５０　ｍ　／　ｓ　〜２５００　ｍ　／
　ｓの間でほぼ比例関係にあることがわかる。

液体遅延線型発振器３８の受波信号４０は周波数カウン
タ５４に与えられる。周波数カウンタ５４は受波信号４
０の周波数ｆを計数し、該周波数ｆの計数値に対応する
計数信号５６を出力する。

周波数カウンタ５４からの計数信号５６は処理１段５８
に与えられる。処理手段５８は、移動台２２の移動方向
、移動量および速度と、液体遅延線型発振器３８の動作
とを制御する制御部６０を有する。制御部６０には、試
料１４の形状、材質。

走査方向、走査速度などを示す測定条件情報が外部から
設定されている。制御部６０は、外部からの測定条件情
報に基づき、各制御信号６２，６４゜６６６８を生成し
かつ出力する。

各制御信号６２，６４．６６は移動台２２の駆動部に与
えられる。制御信号６２は滑動面２０に予め決められて
いるＸ軸方向への移動量および移動速度を示す、制御信
号６４は滑動面２０に予め決められているＹ軸方向への
移動量および移動速度を示す。制御信号６６は滑動面２
０に直交するＺ軸の周りの回転角度および回転速度を示
す。移動台２２の駆動部は、各制御信号６２．６４．６
６に基づき動作し、移動台２２は槽１６とともに固定台
１８に対して相対移動される。槽１６の固定台１８に対
する相対移動によって試料１４に対する漏洩表面波素子
２４の走査が行われる。

これに対し、制御信号６８は増幅器３６に与えられる。

制御信号６８は増幅器３６の動作の開始またはその停止
を指示する。制御信号６８が増幅器３６の動作の開始を
指示するとき、増幅器３６には電源が投入される。制御
信号６８が増幅器３６の動作の停止を指示するとき、増
幅器３６に投入されている電源が遮断される。

増幅器３６の動作の開始を指示する制御信号６８の出力
後、制御信号６２，６４．６６は測定条件に応じて出力
される。制御部６０は、各制御信号６２，６４．６６の
出力毎にその制御信号が示す移動方向および移動量に基
づき試料１４の測定部位の位置を示す走査位置信号７０
を生成し、出力する。

走査位置信号７０は計数信号５６とともに測定データ生
成部７２に与えられる。測定データ生成部７２は、走査
位置信号７０が入力される毎に計数信号５６を取り込む
ことによって、走査位置信号７０が示す試料１４の測定
部位の位置と走査位置信号７０に対応する計数信号５６
が示す計数値とを含む複数の測定信号７４を生成し、各
測定信号７４を記憶しかつ保持する。

測定データ生成部７２に記憶されている各測定信号７４
は演算部７６に与えられる。演算部７６は、各測定信号
７４が示す計数値の平均計数値を算出し、該平均計数値
に基づき各測定信号７４毎にそれが示す計数値の偏差値
を算出し、該偏差値およびそれに対応する試料１４の測
定部位の位置を示す偏差信号７８を生成する。

偏差信号７８は表示部８０に与えられる０表示部８０は
、偏差信号７８が示す、偏差値および試料１４の測定部
位の位置を表示する。

次に、本実施例の表面波速度分布測定装置で試料の表面
波速度分布を測定するときの測定動作について説明する
。

第７図は測定対象の試料の一例を示す斜視図、第８図は
測定対象の試料の他の例を示す斜視図、第９図は第７図
の試料および第８因め試料の表面波速度分布の測定結果
を示す図、第１０図は第７図の試料の一方の面における
表面波速度分布の測定結果を示す図である。

円板状の圧電セラミック８２の表面波速度分布を測定す
るとき、第７図に示すように、圧電セラミック８２はそ
の中心部位８４が槽１６の底部に直交するＺ軸上に位置
するように槽１６の底部に置かれる。圧電セラミック８
２は、その厚さ方向（第７図の合印が示す方向）に分極
軸を有する。

圧電セラミック８２の直径寸法は５０ｍｍである。

まず　圧電セラミック８２の形状、寸法および測定開始
部位などの測定条件情報が制御部６０に設定される。制
御部６０は、増幅器３６の電源投入を指示する制御信号
６８を増幅器３６に与え、増幅器３６には電源が投入さ
れる。液体遅延線型発振器３８は増幅器３６への電源投
入をトリガーとして駆動を開始し、圧電基板２６には漏
洩表面波が励振される。漏洩表面波はバルク波４２に変
換される。

バルク波４２はＨｔセラミック８２の中心部位８４に入
射し、圧電セラミック８２には漏洩表面波４６が励振さ
れる。漏洩表面波４６の一部は再放射バルク波５０に変
換され、再放射バルク波５０は部位８６から水１２中に
放射される。再放射バルク波５０は受波用すだれ状電極
３０で受波され、受波用すだれ成型［＋３０ａから受波
信号５２が出力される。受波信号５２は増幅器３６を介
して受波信号４０として送波用すだれ状電極２８に帰還
され、発振周波数ｆを有する受波信号４０の発振が継続
され、発振周波数ｆは周波数カウンタ５４で計数される
。

液体遅延線型発振器３８の駆動後、制御部６０は、測定
条件情報に基づき生成された制御信号６６を移動台２２
に与える。制御信号６６が示す回転角度は０度である。

制御信号６６の出力後、圧電セラミック８２の測定部位
の位置を示す走査位置信号７０が制御部６０で生成され
る。図示の例によれば、圧電セラミック８２の測定部位
は中心部位８４と部位８６との間の部位に対応するから
、該測定部位は部位８６で代表される。よって、走査位
置信号７０は部位８６の位置を示す。

走査位置信号７０は測定データ生成部７２に与えられる
。測定データ生成部７２は走査位置信号７０が与えられ
るときに周波数カウンタ５４からの計数信号７４を取り
込み、走査位置信号７０が示す圧電セラミック８２の部
位８６の位置と計数信号５６が示す計数値とを含む測定
信号７４を生成する。測定信号７４は測定データ生成部
７２に記憶される。

次いで、制御部６０は反時計回りの回転方向および回転
角度２°を示す制御信号６６を生成し、該ＷＩＪ御信号
６６は移動台２２の駆動部に与えられる。移動台２２は
固定台１８の滑動面２０の２軸の周りに角度的に２°回
転され、圧電セラミック８２は濡洩表面波素子２６に対
してその中心部位８４を中心として反時計回り方向に角
度的に２゜回転される。走査動作の終了後、圧電セラミ
ツク８ン内部位８８を示す走査位置信号が測定データ斗
戎部７２に与）られ、測定データ生成部７２は圧電セラ
ミック８２の部位８６とそれに対応する計数信号５６が
示す計数値とを含む測定信号７４を生成、１．　　該測
定信号７４を記憶する。

圧電セラミック８２の測定部位毎に液体遅延線型発振器
３８の発振周波数の計数値と測定部位とを示す測定信号
７４を生成する測定走査動作が繰り返される。

前記測定走査動作完了後、測定データ生成部７２に記憶
されている複数の測定信号７４は演算部７６に与えられ
る。演算部７６は各測定信号７４が示す計数値の平均計
数値を算出し、該平均計数値に基づき各測定信号７４毎
に偏差値を算出し、該偏差値およびそれに対応する圧電
セラミック８２の測定部位の位置を示す偏差信号７８を
生成する。各偏差信号７８は表示部８０に与えられ、表
示部８０は偏差信号７８が示す偏差値および圧電セラミ
ック８２の測定部位の位置を表示する。その結果、圧電
セラミック８２の中心部位８４を中心とする２軸周り表
面波速度分布を測定することができる。第９図から明ら
かなように、圧電セラミック８２の２軸周りの表面波速
度分布はほぼ均一な分布を示す。

また、Ｙ軸およびＹ軸のそれぞれの方向に走査を行うこ
とによって、第１０図に示すように、圧電セラミック８
２の面内の表面波速度・分布が得られる。第１０図から
明らかなように、圧電セラミック８２のＹ軸に沿う方向
の表面波速度分布およびＹ軸に沿う方向の表面波速度は
中心部位８４から圧電セラミック８２の縁部に向けて変
化している。

肛電セラミック９０は、第８図に示すように、厚さ方向
に直交する分極軸（図中の合印）を有する板材からなる
。圧電セラミック９０の分極軸に平行な面に沿って伝搬
する表面波の速度分布を測定するとき、圧電セラミック
９０はその中心部位９２がＺ軸上に位置するように槽１
６の底部に置かれる。

走査は、移動台２２をＺ軸の周りに２°の角度ピッチθ
で回転させることによって行われる。圧電セラミック９
０の測定部位は中心部位９２からの距４もを半径とする
円の周上に位置する部位であり、圧電セラミック９０の
測定部位毎に偏差値が求められる。その結果、前記偏差
値の分布から圧電セラミック９０の中心部位９２を中心
とするＺ軸の周りの表面波速度分布を得ることができる
。第９図から明らかなように、表面波速度分布によって
圧電セラミック９０の異方性が示される。

（発明の効果） 本発明の方法によれば、前記液体遅延線型発振器で前記
送波手段によるバルク波の放射から前記受波信号の前記
送波用すだれ状電極への帰還までの動作を繰り返しなが
ら前記送波手段を前記受波手段とともに戦記試料に対し
て走査することにより、前記試料の各測定部位の間にお
ける受波信号の周波数の変化が求められるから、該周波
数の変化から匁測定部位の間における表面波速度の変化
を求めることができ、表面波速度分布の測定が短時間に
行え、また、複雑な信号処理を必要としない 本発明の装置によれば、前記受波信号の周波数か前記試
料の表面波伝搬経路を伝搬する表面波の速度に応じて決
定されることにより、前記周波数計測手段で生成される
周波数対応信号が示す値は前記表面波速度に対応するか
ら、前記送波手段を前記受波手段とともに前記試料に対
して走査することによって得られる各測定部位の間にお
ける周波数の変化から表面波速度の変化を求めることが
でき、表面波速度分布の測定か迅速に行える。

前記漏洩表面波素子は前記送波手段および前記受波手段
をそれぞれ一体的に含むことにより、前記送波手段と前
記受波手段との相対位置が予め決められているから、前
記試料に対する前記送波手段および前記受波手段の位置
決めを容易にすることができる。

前記走査手段を備えることにより、前記送波手段および
前記受波手段を前記試料−に対して容易に走査すること
ができる。

前記栖または前記液体層形成手段を備えることにより、
前記試料と前記圧電基板との間に形成されている前記液
体の層が外乱などの影響を受は難いから、外乱などに起
因する前記液体の移動を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の表面波速度分布測定装置の−実、８１
例を示すブロック図、第２図は第１図の表面波速度分布
測定装置に用いられている液体遅延線型発振器の信号路
を示す図、第３図は第２図の液体遅延線型発振器を構成
する漏洩表面波素子を示す平面図、第４図は第３図のＡ
−Ａ＠に治って得られた断面図、第５図は第２図の液体
遅延線型発振器の発振スペクトルを示す図、第６図は第
２図の液体遅延線型発振器の発振周波数と試料の表面波
速度との関係を示す図、第７図は測定対象の試料の一例
を示す斜視図、第８図は測定対象の試料の他の例を示す
斜視図、第９図は第７図の試料および第８図の試料の表
面波速度・分布の測定結果を示す図、第１０図は第７図
の試料の一方の面における表面波速度分布の測定結果を
示す図である。 １０・・・表面波速度分布測定装置、１２・・・水（液
体ン、１４・・・試料、１６・・・槽、２２・・・移動
台（走査手段）、２４・・・漏洩表面波素子、２６・・
・圧電基板、２８・・・送波用すだれ状電極、３０・・
・受波用すだれ状電極、３４・・・吸収体、３６・・・
増幅器、３８・・・液体遅延線型発振器、４８，８６．
８８・・・部位、５４・・・周波数カウンタ（周波数計
測手段）、５８、・・処理手段、８２．９２・・・圧電
セラミック。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）試料の表面に液体の層を形成し、 一方の面が前記液体の液面に接触している圧電基板およ
   び該圧電基板の一方の面に形成され、該圧電基板に表面
   波を励振させる送波用すだれ状電極を有する送波手段と
   、前記液体との界面に配置されている受波手段とを順次
   に前記送波手段の圧電基板に励振される表面波の進行方
   向に沿って配列し、 前記送波手段で生じる漏洩表面波から変換されるバルク
   波を前記試料に向けて放射することによって前記試料に
   表面波を励振させ、前記試料から前記液体中に放射され
   る再放射バルク波を前記受波手段で受波し、 前記受波信号を増幅器で増幅して前記送波手段の送波用
   すだれ状電極に帰還し、前記送波手段と受波手段と増幅
   器と液体と試料とで液体遅延線型発信器を構成し、 前記送波手段および前記受波手段を前記試料に対して走
   査しながら前記受波信号の周波数を計測し、 該周波数の変化から前記試料の各部における前記表面波
   の速度の変化を求める ことを特徴とする表面波速度分布測定方法。
2. （２）試料の表面に形成されている液体層に一方の面が
   接触する圧電基板および該圧電基板の一方の面に形成さ
   れ、該圧電基板に表面波を励振させる送波用すだれ状電
   極を有する送波手段と、該送波手段の圧電基板に励振さ
   れる表面波の進行方向に沿ってかつ該送波手段と間隔を
   おいて配列され、前記送波手段の漏洩表面波から変換さ
   れるバルク波によつて表面波が前記試料に励振されると
   きに該試料から前記液体中に放射される再放射バルク波
   を受波し、該再放射バルク波に対応する受波信号を出力
   する受波手段と、 該受波手段から前記受波信号を受け、該受波信号を増幅
   して前記送波用すだれ状電極に帰還し、前記送波手段お
   よび前記受波手段と共働して前記液体中のバルク波の伝
   搬経路、前記試料の表面波伝搬経路および前記液体中の
   再放射バルク波の伝搬経路を遅延線路とする液体遅延線
   型発振器を構成する増幅器と、 該増幅器から出力される受波信号が与えられ、該受波信
   号の周波数に対応する周波数対応信号を生成する周波数
   計測手段と を備えてなることを特徴とする表面波速度分布測定装置
   。
3. （３）前記送波手段は前記受波手段を一体的に含む漏洩
   表面波素子からなり、 該漏洩表面波素子は、前記圧電基板と、前記送波用すだ
   れ状電極と、前記圧電基板の一方の面に形成され該圧電
   基板と共働して前記受波手段をなす受波用すだれ状電極
   と、前記圧電基板の一方の面に形成され、前記送波用す
   だれ状電極と前記受波用すだれ状電極との間に配置され
   ている第１の吸収体と、前記圧電基板の他方の面に形成
   され、前記第１の吸収体に対向する第２の吸収体とを有
   する ことを特徴とする請求項２に記載の表面波速度分布測定
   装置。
4. （４）前記送波手段を前記受波手段とともに前記試料に
   対して相対移動させる走査手段を備える請求項２または
   ３に記載の表面波速度分布測定装置。
5. （５）前記液体を収容し該液体中に前記試料を保持する
   槽を備えるか、または前記試料の表面と前記圧電基板の
   一方の面との間隙に液体を導入し該間隙に該液体の層を
   形成する手段を備える請求項２、３または４に記載の表
   面波速度分布測定装置。