JPH05312791A - 超音波測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はカプラ液体の温度変化を高精度に測定
し、音速測定値の高精度化を図る。 【構成】本発明は、高周波バースト波を超音波に変換
し、該超音波を音響レンズ６で集束させて試料９に送波
し、該試料９からの反射波を受信信号に変換して取込
み、試料の弾性的性質を測定するものにおいて、受信信
号を位相検波する位相検波手段１４と、この位相検波手
段１４から出力される位相検波信号に基づいて前記受信
信号の位相情報を検出する手段１６と、この手段１６で
検出された位相情報が示す前記受信信号の位相変化から
超音波伝播媒体７の音速変化を検出する音速変化検出手
段２１とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、試料の微小部分の弾性
的性質を超音波を利用して測定する超音波測定装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、音響レンズで集束させた超音
波を試料に入射すると共に該試料からの反射波を受波
し、その受波信号から超音波画像を作成する超音波顕微
鏡がある。この超音波顕微鏡において、試料の微小部分
の弾性的性質を測定する方法としてＶ(Z) 曲線法が知ら
れている。図５に従来の超音波顕微鏡の構成を示す。

【０００３】同図に示す超音波顕微鏡は、バースト波信
号を発生させる送信部４１と超音波送受信部とを備えて
いる。超音波送受信部は、サーキュレータ４２と、圧電
トランスデューサ４３と、音響レンズ４４とから構成さ
れている。

【０００４】上記超音波送受信部は、送信部４１からの
バースト波信号がサーキュレータ４２を介して圧電トラ
ンスデューサ４３へ印加されて超音波に変換される。そ
の超音波が音響レンズ４４で微小スポットに集束されて
試料４５に入射する。そして試料４５から音響レンズ４
４に入射する反射波を受波して圧電トランスデューサ４
３で受信信号に変換し、その受信信号をサーキュレータ
４２を介して前置増幅器４６へ出力している。

【０００５】同図において、試料４５は水槽４７内に載
置されており、超音波を音響レンズ４４と試料４５との
間で伝播させるためのカプラ液体４８が水槽４７に満た
されている。また音響レンズ４４は、Ｚ走査部４９によ
って垂直方向（Ｚ方向）に移動可能になっており、その
移動距離はＺ測距部５０で測定される。

【０００６】一方、超音波送受信部より出力され前置増
幅器４６で増幅された受信信号は、ゲート部５１により
必要な信号が抽出され、ピーク検波部５２でピーク検波
される。ピーク検波部５２は受信信号のピーク値をホー
ルドし、その出力はＡ／Ｄ変換部５３によりデジタル信
号に変換された後、メモリ５４に格納される。上記メモ
リ５４に格納されたデータはＣＰＵ５５によって表示部
５６に表示可能となっている。また、送信部４１，ゲー
ト部５１，Ａ／Ｄ変換部５３，メモリ５４等は制御部５
７によって動作を制御されている。このように構成され
た超音波顕微鏡の動作を図６のタイムチャートを参照し
て説明する。

【０００７】まずＣＰＵ５５から制御部５７にトリガが
出力されると、制御部５７は図６（ａ）のように送信ト
リガを送信部４１に出力する。送信部４１は図６（ｂ）
に示すようなタイミングで数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの周波
数の数十周期の高周波バースト波を発生する。発生した
送信バースト波は、サーキュレータ４２を通って圧電ト
ランスデューサ４３で超音波に変換される。この超音波
が音響レンズ４４によりカプラ液体４８の中で微小スポ
ットに集束されて水槽４７に載置された試料４５に入射
する。

【０００８】試料４５に入射した超音波は試料４５で反
射され再びカプラ液体４８、音響レンズ４４を通り圧電
トランスデューサ４３で電気的な受信信号に変換され
る。サーキュレータ４２を通り前置増幅器４６で増幅さ
れた受信信号は、図６（ｃ）に示すように送信漏れ、レ
ンズ第１反射、試料反射、レンズ第２反射等を含んでい
る。そこで図６（ｄ）に示すように、制御部５７から試
料反射のみを取り出すようなタイミングのゲート信号を
ゲート部５１に入力してゲートをあけ、必要な反射信号
のみを抽出する。

【０００９】このように抽出された反射信号は、ピーク
検波部５２によって図６（ｅ）に示すようにピークホー
ルドされＡ／Ｄ変換部５３でデジタル信号に変換されて
メモリ５４に記録される。

【００１０】一方、Ｚ走査部４９により音響レンズ４４
と試料４５との間の距離を順次変化させ、そのときＺ測
距部５０から出力される相対移動距離をＣＰＵ５５で読
み込む。また同時に各Ｚ位置毎にＣＰＵ５５から制御部
５７にトリガを送出して前記動作を試料面上の一点に対
して行ない、音響レンズ４４と試料４５との各Ｚ距離
と、各Ｚ距離での反射波信号の信号値Ｖとの関係を示す
Ｖ(Z) 曲線が得られる。Ｖ(Z) 曲線の一例を図７に示
す。このようにＶ(Z) 曲線は一定の周期ΔＺで強弱をく
り返すので、得られたＶ(Z) 曲線をＣＰＵ５５で高速フ
ーリエ変換（ＦＦＴ処理）し、そのパワースペクトラム
のピークからＶ(z) 曲線のピークとピークの周期ΔＺを
知ることができる。ΔＺと弾性表面波Ｖ_SAW の間には次
の関係がある。 Ｖ_SAW ＝Ｖ_W ／｛１−（１−Ｖ_W ／２ΔＺｆ）² ｝^1/2 (1) ただし、Ｖ_W はカプラ液体の音速、ｆは超音波の周波数
である。ｆ，Ｖ_W が既知であればΔＺから表面波音速Ｖ
_SAW を計算できる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような超音波顕微鏡で測定されるＶ(Z) 曲線を用いて弾
性表面波の音速測定を行う場合には次のような欠点があ
った。

【００１２】（１）式が示すように、弾性表面波の音速
Ｖ_SAW の計算にはΔＺの他に周波数ｆとカプラ液体の音
速Ｖ_W を必要とする。このうち超音波の周波数ｆは例え
ば送信部４１に基準発振器として水晶発振子等を使用す
れば０．０１％以下の安定度で周波数を設定可能であ
る。

【００１３】一方、カプラの音速Ｖ_W はカプラの温度に
よって変化する。例えば、カプラ液体として最も頻繁に
使用されている水では下表のように温度によって水の音
速が変化する。

【００１４】

【表１】 従来は、水槽内のカプラ液体の温度を熱電対等で測定
し、その測定温度から計算により間接的に音速を求めて
いた。

【００１５】しかし、カプラ液体は、外部の環境（空気
の温度や風等）で温度が変化する。例えば、外部からカ
プラ液体を水槽に入れた時はカプラの温度が安定するま
で放置してからＶ(Z) 測定を行なわないと、Ｖ(Z) 測定
中にカプラの音速が変化し、測定の始めと終わりではΔ
Ｚが変化することになる。カプラの温度が安定したかど
うかは前に述べた熱電対等を使用しているが、上記した
表にように水では５℃で１％も変化するために非常に高
い感度で温度の変化を測定する必要がある。さらに、こ
の方法では音響レンズと試料の間の数百μｍの温度の安
定性を直接測定できない。

【００１６】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
音響レンズと試料の間のカプラ液体の温度の安定度を高
い感度で直接測定でき、信頼性の高い音速測定を実現で
きる超音波測定装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の超音波測定装置は、高周波バースト波を発
生させる手段と、この手段で発生させた高周波バースト
波を超音波に変換し、該超音波を音響レンズで集束させ
て試料に送波し、該試料から前記音響レンズに入射する
反射波を電気的な受信信号に変換して出力する超音波送
受信手段と、この超音波送受信手段から出力される受信
信号を位相検波する位相検波手段と、この位相検波手段
から出力される位相検波信号に基づいて前記受信信号の
位相情報を検出する手段と、この手段で検出された位相
情報が示す前記受信信号の位相変化から、前記試料と前
記音響レンズとの間に充填された超音波伝播媒体の音速
変化を検出する音速変化検出手段とを備えてなるものと
した。

【００１８】また本発明の超音波測定装置は、高周波バ
ースト波を超音波に変換し、該超音波を音響レンズで集
束させて試料に送波し、該試料からの反射波を電気的な
受信信号に変換して取込み、超音波の入射方向をＺ軸と
して、音響レンズ又は試料のＺ軸方向の位置Ｚとその位
置に対応した前記受信信号の信号値Ｖとの関係を表すＶ
（ｚ）曲線を測定し、そのＶ（ｚ）曲線から前記試料の
弾性的性質を測定するものにおいて、前記受信信号を位
相検波する位相検波手段と、この位相検波手段から出力
される位相検波信号に基づいて前記受信信号の位相情報
を検出する位相検出手段と、この位相検出手段で検出さ
れた位相情報が示す前記受信信号の位相変化から、前記
試料と前記音響レンズとの間に充填された超音波伝播媒
体の音速変化を検出する音速変化検出手段と、前記Ｖ
(z) 曲線の測定期間における前記受信信号の位相変化
が、前記超音波伝播媒体の音速変化の許容範囲に応じて
予め設定された位相変化の許容範囲に入っているか否か
判断する判断手段とを具備してなるものとした。

【００１９】

【作用】本発明の超音波測定装置では、音響レンズと試
料との間の距離を固定したまま試料からの反射波の位相
の測定を繰り返すことにより、その位相変化から音響レ
ンズと試料との間の超音波伝播媒体の音速変化が直接測
定される。

【００２０】また本発明の超音波測定装置では、測定さ
れる位相変化が予め設定された許容範囲を超えたか否か
が判断手段によって判断される。従って、測定される位
相変化が許容範囲内に入ってから、Ｖ(z) 測定を行うこ
とができるものとなる。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。

【００２２】図１には、本発明の第１実施例に係る超音
波測定装置の構成が示されている。本実施例の超音波測
定装置は、一定の周波数を持った連続波（以下基準信号
と呼ぶ）を発生する送信部１に、その基準信号の一部を
切りとりバースト波とするための半導体スイッチ２が接
続されている。その半導体スイッチ２の出力端は、第
１，第２の端子からなり、第１の端子にサーキュレータ
３及び圧電トランスデューサ４が直列に接続され、第２
の端子に例えば５０Ωの抵抗Ｒ１が終端抵抗として接続
されている。

【００２３】上記圧電トランスデューサ４は、音響レン
ズ６に取付けられており、該音響レンズ６の焦点付近に
試料９が配置されている。この試料９は、カプラ液体７
で満たされた水槽８の中に載置されている。また圧電ト
ランスデューサ４は、試料９から音響レンズ６に入射し
た反射波を電気的な受信信号に変換して前置増幅器５へ
出力している。この前置増幅器５の出力端には３つの乗
算部１０ａ，１０ｂ，１１がそれぞれ接続される。

【００２４】第１の乗算部１０ａには、送信部１が直接
接続されており、上記基準信号が参照信号（第１参照符
号）として与えられる。また第２の乗算部１０ｂには、
移相部１２を介して送信部１が接続されており、移相部
１２で第１参照信号の位相を９０°変化させた第２参照
信号が入力するようになっている。

【００２５】これら２つの乗算部１０ａ，１０ｂの出力
端には、高周波成分を除去するローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）１３ａ，１３ｂが接続される。２つのＬＰＦ１３
ａ，１３ｂは、送信部１の出力する連続波が有する周波
数の少なくとも２倍の周波数を除去する特性を持ってい
るものとする。

【００２６】２つのＬＰＦ１３ａ，１３ｂの出力端には
それぞれＳ／Ｈ部１４ａ，１４ｂが接続されパルス制御
部１５から送出されるトリガ信号に同期して、ＬＰＦ１
３ａ，１３ｂから出力された信号をサンプルホールドす
るようになっている。

【００２７】各Ｓ／Ｈ部１４ａ，１４ｂでサンプルホー
ルドされた信号はアークタンジェント回路１６にそれぞ
れ入力され、各入力信号の位相に比例する電圧が出力さ
れる。その出力はＡ／Ｄ変換部１７に入力されてデジタ
ル信号に変換され、そのデジタル信号がメモリ１８に読
み込まれる。

【００２８】また、第３の乗算部１１には、パルス制御
部１５からゲート信号が所定のタイミングで与えられ、
受信信号から必要な反射信号を抽出するようになってい
る。その抽出された反射信号はピーク検波部１９に入力
され、そこでピーク値をホールドされる。そのピークホ
ールド値はＡ／Ｄ変換部２０でデジタル信号に変換され
てからメモリ１８に格納される。メモリ１８内のデータ
はコンピュータ２１によりＩ／Ｏ制御される。

【００２９】前記コンピュータ２１にはメモリ１８、表
示部２２の他に全体のタイミングを制御するパルス制御
部１５、試料と音響レンズの距離をＺ軸方向に変化させ
るＺ走査部２３、前記音響レンズと試料の間の距離の相
対変化を測定するＺ測距部２４が接続されている。

【００３０】コンピュータ２１は、必要な構成要素を動
作させて、Ｖ(z) 曲線の測定を行い試料９の微小部分の
弾性的性質を検出する機能を備えている。また試料９と
音響レンズ６との間隔を一定に保持したまま、試料反射
波の位相を測定し、その位相変化からカプラ液体７の温
度変化に応じた音速変化を検出する機能を備えている。
さらにメモリ１８から読出したデータを表示部２２に表
示させる等の制御を行っている。次に、以上のように構
成された本実施例の動作について図２に示すタイムチャ
ートを参照して説明する。

【００３１】送信部１は、図２（ａ）に示すように、常
時一定周波数の連続波を出力している。そしてコンピュ
ータ２１からパルス制御部１５に送信トリガが入力され
ると、図２（ｂ）に示すように、その送信トリガに同期
してパルス制御部１５は基準信号の周波数の数十周期分
の時間幅（例えば基準信号の周波数が４００ＭＨｚ程度
の場合には時間幅１５０ｎｓｅｃ程度）の矩形波を切換
信号として半導体スイッチ２の切換端に印加させる。

【００３２】半導体スイッチ２は、切換端に入力した前
記矩形信号に応答して切替え動作を行ない、切換信号が
オンしている間だけ基準信号をサーキュレータ３に出力
する。このようにして図２（ｃ）に示すバースト波信号
が発生する。

【００３３】以上のようにして発生させたバースト波信
号は、サーキュレータ３を矢印Ｉ方向に通って圧電トラ
ンスデューサ４に印加され、そこで電気音響変換されて
超音波となり音響レンズ６を伝播し、カプラ液体７の中
で収束されて試料９に入射する。

【００３４】試料９に入射した超音波は試料９で反射
し、再びカプラ液体７、音響レンズ６を伝播し、圧電ト
ランスデューサ４で電気的な受信信号に変換される。こ
の受信信号はサーキュレータ３を矢印Ｋ方向に通って前
置増幅器５で増幅され、３つの乗算部１０ａ，１０ｂ，
１１に入力される。

【００３５】第１の乗算部１０ａでは、送信部１からの
基準信号と前置増幅器５からの受信信号との乗算を行
う。第２の乗算部１０ｂでは、基準信号を移相部１２で
９０°位相を変化させた信号と受信信号との乗算を行
う。第１の乗算部１０ａの出力と第２の乗算部１０ｂの
出力はそれぞれＬＰＦ１３ａ，１３ｂによって基準信号
の２倍の周波数が除去される。

【００３６】これにより、受信信号の基準信号に対する
位相差をφとすると、受信信号が連続波であればＬＰＦ
１３ａの出力はｃｏｓφに比例する直流電圧となり、Ｌ
ＰＦ１３ｂの出力はｓｉｎφに比例する直流電圧とな
る。

【００３７】しかし、実際には受信信号はバースト波で
あって、図２（ｄ）に示すように試料反射波の他に送信
もれ、レンズ内第１反射、第２反射等含まれているの
で、ＬＰＦ１３ａ，１３ｂの出力はそれぞれ図２
（ｅ），図２（ｆ）のような多数の矩形波となる。

【００３８】これら各反射波から試料反射波のみを取り
出すために、図２（ｇ）に示すように送信トリガに対し
てＴd だけ遅れたタイミングのトリガ信号をパルス制御
部１５で生成し、そのトリガ信号でＳ／Ｈ部１４ａ，１
４ｂを駆動して、図２（ｈ），（ｉ）のように試料反射
信号をホールドする。ホールドされた信号はアークタン
ジェント回路１６に入力する。

【００３９】アークタンジェント回路１６では、一方の
Ｓ／Ｈ部１４ａの出力電圧で他方のＳ／Ｈ部１４ｂの出
力電圧を除算し、そのアークタンジェント演算値に比例
する電圧を出力する。アークタンジェント回路１６の出
力はＡ／Ｄ変換部１７でデジタル信号に変換されてメモ
リ１８に保存される。

【００４０】また第３の乗算部１１に入力された受信信
号は、乗算部１１において図２（ｊ）のゲート信号によ
り図２（ｄ）のうちの試料反射のみが抽出される。そし
て抽出された反射波信号のピーク値がピーク検波部１９
で保持される。このピーク値はＡ／Ｄ変換部２０でデジ
タル信号に変換されてメモリ１８に保存される。

【００４１】ここで、送信部１の参照信号に対する試料
反射の位相遅れをφとすれば、Ｓ／Ｈ部１４ａ，１４ｂ
によってホールドされた電圧はそれぞれｃｏｓφとｓｉ
ｎφに比例している。従って、アークタンジェント回路
１６の出力が前記位相φのデータとしてメモリ１８に保
存される。カプラ液体の温度安定度を測定する時はアー
クタンジェント回路１６から出力される位相を利用す
る。

【００４２】試料反射の位相遅れは、電気回路によるも
の、音響レンズ６内を音波が伝播する時間によるもの、
音波が音響レンズ６と試料９の間のカプラ液体７を伝播
する時間によるものがあるが、このうち、カプラ液体７
の温度による音速変化以外は定数とみなせるのでここで
は無視する。音響レンズ６と試料９の距離をｄ、カプラ
液体の音速をＶｅ、超音波の周波数をｆとすると、 φ＝２・ｄｆ／Ｖｅ (2) であるから、今、音響レンズと試料の距離ｄと周波数ｆ
が一定ならば、位相φの変化はカプラ液体の音速変化に
のみ依存している。

【００４３】以上のこととから、音響レンズ６と試料９
の距離を一定に固定したまま、アークタンジェント回路
１６の出力をメモリ１８に格納するといった前記位相測
定動作を一定時間ごとにくり返し行なえば、時間に対す
るカプラ液体７の音速変化に関するデータがメモリ１８
に格納される。その測定例を図３に示す。（２）式にお
いて、対数をとって微分し絶対値をとれば Δφ／φ＝｜ΔＶｅ／Ｖｅ｜ (3) より、位相変化の比と音速変化の比は等しいことが示さ
れる。

【００４４】今、カプラ液体を水とし、ｄ＝５００μ
ｍ、ｆ＝４００ＭＨｚとしたとき、水の音速は１５００
ｍ／ｓ前後であるから、φはφ＝２６０×３６０°程度
である。Ｖ(Z) 測定に必要な時間を１０分とし、その間
の音速変化を０．０５％にしたい時は、（３）より１０
分間の位相変化が約４５°になってからＶ(Z) 測定を従
来例と同様にして行なえば良い。測定可能な温度安定性
は、周波数４００ＭＨｚ、音響レンズの焦点距離が５０
０μｍ、位相測定精度が５°とすれば約０．００５％で
ある。

【００４５】従って本発明の第１実施例によれば、試料
反射波の位相情報からカプラ液体の温度変化を検出する
ようにしたので、音響レンズと試料の間に充填されるカ
プラ液体の温度安定度を非常に高精度に測定できる。

【００４６】次に本発明の第２実施例の超音波測定装置
について図４を参照して説明する。なお、図１に示した
装置と同一機能を有する部分には同一符号を付し、その
説明は省略する。

【００４７】本実施例は、第１実施例の構成においてア
ークタンジェント回路に代えて２つのＡ／Ｄ変換部を設
け、上記したアークタンジェント回路の機能をコンピュ
ータのソフトウエアで実現するものである。

【００４８】すなわち本実施例は、Ｓ／Ｈ部１４ａ，１
４ｂの出力にそれぞれＡ／Ｄ変換部３１ａ，３１ｂを接
続し、そこで変換されたデジタル信号をメモリ１８に読
み込むようにしている。そしてＡ／Ｄ変換部３１ａ，３
１ｂにパルス制御部１５を接続している。他の構成は第
１実施例と同じである。以上のように構成された第２実
施例の動作について説明する。

【００４９】Ｓ／Ｈ部１４ａ，１４ｂでサンプルホール
ドされた試料からの反射信号は、Ａ／Ｄ変換部３１ａ，
３１ｂでデジタル信号に変換される。このＡ／Ｄ変換の
タイミング信号はパルス制御部１５からＡ／Ｄ変換部３
１ａ，３１ｂに入力され、そのタイミングは、Ｓ／Ｈ部
１４ａ，１４ｂのホールド信号が十分安定するような時
間遅れになるように設定する。

【００５０】例えば、１００ＭＨｚ程度の帯域を持つＳ
／Ｈ回路であれば、Ａ／Ｄ変換のトリガは図２（ｇ）に
示すホールドタイミングＴd より５０ｎｓｅｃ程度遅れ
たトリガタイミングでパルス制御部１５からＡ／Ｄ変換
部３１ａ，３１ｂに出力される。Ａ／Ｄ変換部３１ａ，
３１ｂの出力するデジタル信号はメモリ１８に読み込ま
れる。

【００５１】ここで、反射信号の強度をＢ、位相をφと
すれば、Ａ／Ｄ変換部３１ａからは（Ｂ／２）ｃｏｓ
φ、Ａ／Ｄ変換部３１ｂからは（Ｂ／２）ｓｉｎφの値
が出力されることになる。

【００５２】コンピュータ２１ではメモリ１８のデータ
を読み出して、（Ｂ／２）ｃｏｓφを（Ｂ／２）ｓｉｎ
φで割り、ソフト的にｔａｎ^-1を演算することで反射信
号の位相φを求める。この様な処理を行うことにより、
第１実施例に示したのと同様にカプラ液体の温度安定度
を測定できる。

【００５３】さらに（Ｂ／２）ｃｏｓφと（Ｂ／２）ｓ
ｉｎφを２乗して加えてから、その値の平方根をとれば
反射波の強度を位相と共に測定でき、ピーク検波をする
部分が不用になる。また反射波の強度と位相がわかるの
で複素Ｖ(Z) 測定が可能になる。

【００５４】K.K.Ling,G.S.Kino,B.T.Khuri-Yakubu“Ma
terial Characterization by the Invention of V
(z)”、IEEE Trans.Sonics Ultrason.SU-32,2,(1985)21
3に示されているように、複素Ｖ(Z) を逆フーリエ変換
して反射関数を演算し表面波音速の他に横波や縦波音速
を知ることが可能である。

【００５５】従って本発明の第２実施例によれば、音響
レンズと試料間に存在するカプラ液体の音速の安定性を
直接測定可能であることに加えて、複素Ｖ(Z) が測定可
能であり、試料の表面波音速の他に縦波音速、横波音速
を知ることが可能となる。

【００５６】本発明は前述した実施例に限定されるもの
ではない。例えば移相部は基準波の変化を９０°に限定
するものでなく何度でも良い。また基準波を一定時間遅
延させる遅延素子を用いても良いし、参照波としてレン
ズ内の第１反射を使用すれば、送信部をバースト波発振
器にすることも考えられる。

【００５７】また位相測定を連続して行い、測定された
位相変化が上記Ｖ(z) 測定に必要な時間内に予め設定さ
れた許容範囲に入っていたら、自動的にＶ(z) 測定を開
始するようなソフトウェアをつけ加えた構成とすること
もできる。この構成とすることにより、カプラ液体の温
度が、許容範囲内に入ったら自動的にＶ(z) 測定に移る
ので、人が水の安定度を管理する必要はない。

【００５８】本発明は前述した実施例に限定されるもの
では無い。例えば移相部は９０°基準波を変化させる必
要は無く何度でも良いので基準波を一定時間遅延させる
遅延素子を用いても良いし、参照波としてレンズ内の第
１反射を使用すれば、送信部をバースト波発振器にする
ことも考えられる。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、試
料からの反射波の位相を利用して音響レンズと試料の間
に存在するカプラ液体の温度変化を測定するようにした
ので、非常に高い精度で温度安定性を測定することがで
き、Ｖ(Z) 曲線法による音速測定の精度を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る超音波測定装置の機
能ブロック図。

【図２】第１実施例に係る超音波測定装置の動作を説明
するためのタイミング図。

【図３】第１実施例における測定例を示す図。

【図４】本発明の第２実施例に係る超音波測定装置の要
部の機能ブロック図。

【図５】従来よりある超音波測定装置の機能ブロック
図。

【図６】図５に示す超音波測定装置の動作を説明するた
めのタイミング図。

【図７】Ｖ（Ｚ）曲線を示す図。

【符号の説明】

１…送信部、２…半導体スイッチ、３…サーキュレー
タ、４…圧電トランスデューサ、６…音響レンズ、７…
カプラ液体、９…試料、１０，１１…乗算器、１２…移
相部、１３…ローパスフィルタ、１４…サンプルホール
ド部、１５…パルス制御部、１６…アークタンジェント
回路、１８…メモリ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波バースト波を発生させる手段と、
   この手段で発生させた高周波バースト波を超音波に変換
   し、該超音波を音響レンズで集束させて試料に送波し、
   該試料から前記音響レンズに入射する反射波を電気的な
   受信信号に変換して出力する超音波送受信手段と、この
   超音波送受信手段から出力される受信信号を位相検波す
   る位相検波手段と、この位相検波手段から出力される位
   相検波信号に基づいて前記受信信号の位相情報を検出す
   る手段と、この手段で検出された位相情報が示す前記受
   信信号の位相変化から、前記試料と前記音響レンズとの
   間に充填された超音波伝播媒体の音速変化を検出する音
   速変化検出手段とを備えたことを特徴とする超音波測定
   装置。
2. 【請求項２】 高周波バースト波を超音波に変換し、該
   超音波を音響レンズで集束させて試料に送波し、該試料
   からの反射波を電気的な受信信号に変換して取込み、超
   音波の入射方向をＺ軸として、音響レンズ又は試料のＺ
   軸方向の位置Ｚとその位置に対応した前記受信信号の信
   号値Ｖとの関係を表すＶ（ｚ）曲線を測定し、そのＶ
   （ｚ）曲線から前記試料の弾性的性質を測定する超音波
   測定装置において、 前記受信信号を位相検波する位相検波手段と、この位相
   検波手段から出力される位相検波信号に基づいて前記受
   信信号の位相情報を検出する位相検出手段と、この位相
   検出手段で検出された位相情報が示す前記受信信号の位
   相変化から、前記試料と前記音響レンズとの間に充填さ
   れた超音波伝播媒体の音速変化を検出する音速変化検出
   手段と、前記Ｖ(z) 曲線の測定に要する期間における前
   記受信信号の位相変化が、前記超音波伝播媒体の音速変
   化の許容範囲に応じて予め設定された位相変化の許容範
   囲に入っているか否か判断する判断手段とを具備したこ
   とを特徴とする超音波測定装置。