JPH05333008A - Ultrasonic receiver - Google Patents
Ultrasonic receiverInfo
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- JPH05333008A JPH05333008A JP14070192A JP14070192A JPH05333008A JP H05333008 A JPH05333008 A JP H05333008A JP 14070192 A JP14070192 A JP 14070192A JP 14070192 A JP14070192 A JP 14070192A JP H05333008 A JPH05333008 A JP H05333008A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、液体媒質中を伝播する
超音波を受信する超音波受信器に関し、特に、指向性お
よびＳ／Ｎ比の良好な超音波受信器についてのものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic wave receiver for receiving ultrasonic waves propagating in a liquid medium, and more particularly to an ultrasonic wave receiver having good directivity and S / N ratio.
【０００２】[0002]
【従来の技術】超音波探傷や水中探査の技術において
は、液体媒質中を伝播する超音波信号のレベルのみなら
ず、超音波信号がどの方向から伝播されてきたものかを
正確に測定する要望が存在する。このため、受信特性に
尖鋭な指向性を持たせた超音波受信器が従来から種々提
案されている。2. Description of the Related Art In ultrasonic flaw detection and underwater exploration techniques, it is desired to accurately measure not only the level of an ultrasonic signal propagating in a liquid medium but also from which direction the ultrasonic signal is propagated. Exists. For this reason, various ultrasonic receivers having sharp directivity in reception characteristics have been conventionally proposed.
【０００３】図５は従来の超音波受信器の一例を示す側
面図である。図５に示す超音波受信器１は点集束型の受
信器と呼ばれ、受信器１の前端に形成された受波面２は
所定の曲率を有する球面の一部に形成されている。した
がって、この受信器１の指向性は図５に示すようなもの
となり、受波面２の曲率で主に定まる焦点領域Ｆ1に集
束された指向領域３を形成する。FIG. 5 is a side view showing an example of a conventional ultrasonic receiver. The ultrasonic receiver 1 shown in FIG. 5 is called a point-focusing type receiver, and the wave receiving surface 2 formed at the front end of the receiver 1 is formed on a part of a spherical surface having a predetermined curvature. Therefore, the directivity of the receiver 1 becomes as shown in FIG. 5, and the directional area 3 focused on the focus area F1 mainly determined by the curvature of the wave receiving surface 2 is formed.
【０００４】図６は従来の超音波受信器の他の例を示す
側面図である。図６に示す超音波受信器５はアキシコン
型の受信器と呼ばれ、受信器５の前端に形成された受波
面６は円錐面状に形成されている。したがって、この受
信器５の焦点領域は図６の点ｆ1、ｆ2の間で占める領域
Ｆ2となる。FIG. 6 is a side view showing another example of a conventional ultrasonic receiver. The ultrasonic receiver 5 shown in FIG. 6 is called an axicon type receiver, and the wave receiving surface 6 formed at the front end of the receiver 5 is formed in a conical surface shape. Therefore, the focal area of the receiver 5 is the area F2 occupied between the points f1 and f2 in FIG.
【０００５】図７は従来の超音波受信器のさらに他の例
を示す図であって、(ａ)は正面図、(ｂ)は側面図であ
る。図７に示す超音波受信器１０はアニュラアレー型の
受信器と呼ばれ、円板状の振動子で構成されている受信
器１０を同心円状に複数（図示例では１０ａ〜１０ｄ）
に分割し、これら各分割振動子１０ａ〜１０ｄからの受
信信号１１に適宜遅延を与えることにより電子的に可変
の焦点領域Ｆ3、Ｆ4を実現するものである。FIG. 7 is a diagram showing still another example of a conventional ultrasonic receiver, (a) is a front view and (b) is a side view. The ultrasonic receiver 10 shown in FIG. 7 is called an annular array type receiver, and a plurality of receivers 10 each composed of a disk-shaped transducer are concentrically formed (10a to 10d in the illustrated example).
And the electronically variable focus areas F3 and F4 are realized by appropriately delaying the received signal 11 from each of the divided transducers 10a to 10d.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の超音波受信器は以下に示すような問題点をそれ
ぞれ抱えていた。すなわち、図５に示す超音波受信器１
にあっては、その受波特性に尖鋭な指向性が得られるの
は焦点領域Ｆ1の限られた範囲内であり、この焦点領域
Ｆ1から外れた箇所から伝播される超音波については十
分な指向性をもった受信が困難である。However, the above-mentioned conventional ultrasonic receivers have the following problems, respectively. That is, the ultrasonic receiver 1 shown in FIG.
In this case, it is only within the limited range of the focal area F1 that the receiving characteristics have sharp directivity, and it is sufficient for the ultrasonic waves propagated from the area outside the focal area F1. It is difficult to receive with directivity.
【０００７】図６に示す超音波受信器５にあっては、図
５の点集束型受信器１に比較して焦点領域Ｆ2が拡大さ
れてはいるが、例えば点ｆ3から伝播される超音波Ｗを
もっとも有効に受信し得る受信器５の箇所はＴで示す部
分であり、これ以外の受信器５の部分による受信強度は
非常に小さいため、Ｓ／Ｎ比の高い受信が困難である。In the ultrasonic receiver 5 shown in FIG. 6, although the focal area F2 is enlarged as compared with the point-focusing receiver 1 shown in FIG. 5, for example, the ultrasonic wave propagated from the point f3. The portion of the receiver 5 that can receive W most effectively is the portion indicated by T, and the reception intensity of the other portions of the receiver 5 is very small, so it is difficult to receive with a high S / N ratio.
【０００８】図７に示す超音波受信器１０は、焦点領域
Ｆ3、Ｆ4の位置を電子的に制御、変更することができ、
実質的に広い焦点領域が得られるので図５、図６に示す
各超音波受信器の有する問題点をある程度解決できる
が、電子的制御のための回路を余分に必要とし、構成が
複雑になって装置全体の価格上昇を招く。The ultrasonic receiver 10 shown in FIG. 7 is capable of electronically controlling and changing the positions of the focal areas F3 and F4.
Since a substantially wide focus area can be obtained, the problems of the ultrasonic receivers shown in FIGS. 5 and 6 can be solved to some extent, but an extra circuit for electronic control is required and the configuration becomes complicated. Leading to an increase in the price of the entire device.
【０００９】本発明の目的は、簡易な構成で尖鋭な指向
性および高Ｓ／Ｎ比の受信の双方を実現し得る超音波受
信器を提供することにある。An object of the present invention is to provide an ultrasonic receiver capable of realizing both sharp directivity and high S / N ratio reception with a simple structure.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１〜図
３に対応付けて説明すると、本発明は、液体媒質２１中
を伝播する超音波を受信する超音波受信器に適用され、
そして上述の目的は、液体媒質２１中を伝播する超音波
２４が入射される受波面２０ｂを有し、この超音波２４
の入射角θRがレーリー角となるように前記受波面２０
ｂの形状が定められた受波部材２０と、前記受波部材２
０内を伝播するレーリー波２２を電気信号に変換する超
音波変換器２３とを備えることにより達成される。ま
た、請求項２の発明は、請求項１に記載の超音波受信器
において、前記受波部材４０内を伝播するレーリー波４
２が少なくとも所定の位置に集束されるように受波面４
０ｂの形状が定められ、前記超音波変換器４３をこのレ
ーリー波４２の集束部近傍に配置したようなものであ
る。また、請求項３の発明は、請求項２に記載の超音波
受信器において、前記受波面２０ｂを円錐面に形成し、
前記超音波変換器２３を前記円錐面２０ｂの頂点２０ｃ
の近傍に配置したようなものである。さらに、請求項４
の発明は、請求項２に記載の超音波受信器において、受
波面３０ｂに入射される円筒面波または球面波超音波３
４の入射角θRがレーリー角に等しくなるような曲面に
受波面３０ｂを形成したようなものである。そして、請
求項５の発明は、請求項２に記載の超音波受信器におい
て、受波面４０ｂに入射される平面波音波４４の入射角
θRがレーリー角に等しくなるような平面に受波面４０
ｂを形成したようなものである。1 to 3 showing an embodiment, the present invention is applied to an ultrasonic receiver for receiving ultrasonic waves propagating in a liquid medium 21,
The above-mentioned object has the wave receiving surface 20b on which the ultrasonic wave 24 propagating in the liquid medium 21 is incident.
So that the incident angle θ R of the wave receiving surface 20 becomes the Rayleigh angle.
The wave receiving member 20 having a predetermined shape b, and the wave receiving member 2
It is achieved by including an ultrasonic transducer 23 that converts a Rayleigh wave 22 propagating in 0 into an electric signal. Further, the invention of claim 2 is the ultrasonic receiver according to claim 1, wherein the Rayleigh wave 4 propagating in the wave receiving member 40.
The wave-receiving surface 4 so that 2 is focused at least at a predetermined position.
The shape of 0b is determined, and the ultrasonic transducer 43 is arranged near the converging portion of the Rayleigh wave 42. The invention according to claim 3 is the ultrasonic receiver according to claim 2, wherein the wave receiving surface 20b is formed into a conical surface,
The ultrasonic transducer 23 is connected to the apex 20c of the conical surface 20b.
It is like being placed in the vicinity of. Further, claim 4
In the ultrasonic receiver according to claim 2, the invention of Claim 2 is a cylindrical surface wave or spherical wave ultrasonic wave 3 incident on the wave receiving surface 30b.
The wave-receiving surface 30b is formed on a curved surface such that the incident angle θ R of 4 becomes equal to the Rayleigh angle. The invention of claim 5 is the ultrasonic receiver according to claim 2, wherein the wave receiving surface 40 is formed on a plane such that the incident angle θ R of the plane wave sound wave 44 incident on the wave receiving surface 40b becomes equal to the Rayleigh angle.
It is like forming b.
【００１１】[0011]
−請求項１− 液体媒質２１中を伝播して受波部材２０に入射された超
音波２４がレーリー角θRをもって受波面２０ｂに入射
すると、この超音波２４によりレーリー波２２が励起さ
れ、このレーリー波２２は受波面２０ｂの面方向に沿っ
て伝播する。一方、レーリー角θRと異なる入射角で受
波面２０ｂに入射する超音波によってはレーリー波がほ
とんど励起されない。したがって、受波面２０ｂに沿っ
て伝播し、超音波変換器２３で電気信号に変換されるレ
ーリー波２２のほとんどは、レーリー角θRをもって受
波面２０ｂに入射した超音波２４により励起されたもの
である。 −請求項２− 受波部材２０内を伝播するレーリー波２２はこの受波面
２０ｂの一部の所定の位置に集束され、超音波変換器２
３はこの集束部に集束されたレーリー波２２を電気信号
に変換する。-Claim 1-When the ultrasonic wave 24 propagating through the liquid medium 21 and incident on the wave receiving member 20 enters the wave receiving surface 20b at a Rayleigh angle θ R , the ultrasonic wave 24 excites the Rayleigh wave 22. The Rayleigh wave 22 propagates along the surface direction of the wave receiving surface 20b. On the other hand, the Rayleigh wave is hardly excited by the ultrasonic waves that enter the wave receiving surface 20b at an incident angle different from the Rayleigh angle θ R. Therefore, most of the Rayleigh waves 22 propagating along the wave receiving surface 20b and converted into electric signals by the ultrasonic transducer 23 are those excited by the ultrasonic waves 24 incident on the wave receiving surface 20b at the Rayleigh angle θ R. is there. -Claim 2-The Rayleigh wave 22 propagating in the wave receiving member 20 is focused on a predetermined position of a part of the wave receiving surface 20b, and the ultrasonic transducer 2
3 converts the Rayleigh wave 22 focused on the focusing unit into an electric signal.
【００１２】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が図示された実施例のみに限定されるものではない。Incidentally, in the section of means and action for solving the above problems for explaining the constitution of the present invention, the drawings of the embodiments are used for making the present invention easy to understand, but the present invention is illustrated by this. It is not limited to the embodiment described above.
【００１３】[0013]
−第１実施例− 図１は本発明による超音波受信器の第１実施例を示す一
部破断側面図である。図１において、２０は超音波受信
用ホーンであり、このホーン２０は、金属製の円板状の
部材の一面に円錐状の凹部２０ａが形成されて構成さ
れ、この凹部２０ａを構成する円錐の側面が超音波受信
用の受波面２０ｂとされる。この超音波受信用ホーン２
０は、超音波伝播可能な液体媒質（例えば水）２１中に
配置されている。受波面２０ｂの傾斜は、この受波面２
０ｂの法線に対して円錐の軸線（図１にＯＯ´で示す）
に平行な線がレーリー（Rayleigh）角θRをもって交わ
るように形成されている。ここで、レーリー角θRは次
式で与えられる角度であり、First Embodiment FIG. 1 is a partially cutaway side view showing a first embodiment of the ultrasonic receiver according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 20 denotes an ultrasonic wave reception horn, and this horn 20 is configured by forming a conical recess 20a on one surface of a metal disk-shaped member. The side surface is a wave receiving surface 20b for receiving ultrasonic waves. This ultrasonic receiving horn 2
0 is arranged in a liquid medium (for example, water) 21 capable of ultrasonic wave propagation. The inclination of the wave receiving surface 20b depends on the wave receiving surface 2
Conical axis with respect to 0b normal (shown as OO 'in Fig. 1)
Are formed so as to intersect with each other at a Rayleigh angle θ R. Where the Rayleigh angle θ R is the angle given by
【数１】 但し c0：媒質２１の超音波伝播速度 cR：ホーン２０の弾性表面波（レーリー波）伝播速度 レーリー角θRの入射角をもって入射する超音波が受波
面２０ｂからホーン２０内に入射すると、この受波面２
０ｂに沿って伝播するレーリー波２２が励起される。一
例として、ホーン２０をアルミニウム（cR＝2780[m/
s]）で構成し、液体媒質２１として水（c0＝1480[m/
s]、20℃）を用いた場合、レーリー角θR＝31゜とな
る。[Equation 1] However, c 0 : Ultrasonic wave propagation velocity of medium 21 c R : Surface acoustic wave (Rayleigh wave) propagation velocity of horn 20 When an ultrasonic wave incident at an incident angle of Rayleigh angle θ R enters the horn 20 from the wave receiving surface 20 b, This wave receiving surface 2
The Rayleigh wave 22 propagating along 0b is excited. As an example, the horn 20 is made of aluminum (c R = 2780 [m /
s]), and water (c 0 = 1480 [m /
s], 20 ° C.), the Rayleigh angle θ R = 31 °.
【００１４】また、図１において２３は超音波変換器で
あり、この超音波変換器２３に入射された超音波信号を
電気信号に変換して出力する機能を備えている。超音波
変換器２３は、凹部２０ａを構成する円錐の頂点（すな
わち凹部２０ａの最底部）２０ｃと相対向するホーン２
０の下面に設けられている。Further, in FIG. 1, reference numeral 23 denotes an ultrasonic transducer, which has a function of converting an ultrasonic signal incident on the ultrasonic transducer 23 into an electric signal and outputting the electric signal. The ultrasonic transducer 23 includes a horn 2 facing the apex (that is, the bottom of the recess 20a) 20c of the cone forming the recess 20a.
0 is provided on the lower surface.
【００１５】以上のような構成の超音波受信器におい
て、液体媒質２１中を軸線ＯＯ´に平行な方向に伝播す
る超音波２４は、ホーン２０の受波面２０ｂに角度θR
をもって入射し、この入射された超音波２４によりホー
ン２０の受波面２０ｂ近傍にレーリー波２２が励起され
る。このレーリー波２２は、超音波２４の進行に同調し
て受波面２０ｂの面方向、詳しくは凹部２０ａを構成す
る円錐の母線方向（図１中に矢印ＡＡ´で示す）に沿っ
て伝播する。ここで、既知のごとく、超音波２４がレー
リー角θRをもって受波面２０ｂに入射した場合、この
超音波２４との共振作用によりレーリー波２２が励振さ
れ、このときの超音波２４からレーリー波２２への変換
効率は最大となり、受波面２０ｂにおける反射波は極小
となる。また、受波面２０ｂのいずれの箇所においても
超音波２４との共振作用によりレーリー波２２が励起さ
れることから、受波面２０ｂに沿って伝播するレーリー
波２２はその振幅を増大しつつ伝播する。そして、増大
されつつ伝播するレーリー波２２は円錐の頂点２０ｃに
向かって伝播し、この頂点２０ｃに集束される。超音波
変換器２３は、集束かつ増幅されたレーリー波２２を受
信し、これを電気信号に変換して外部に出力する。In the ultrasonic receiver configured as described above, the ultrasonic wave 24 propagating in the liquid medium 21 in the direction parallel to the axis OO 'is incident on the wave receiving surface 20b of the horn 20 at an angle θ R.
The Rayleigh wave 22 is excited near the wave receiving surface 20b of the horn 20 by the incident ultrasonic wave 24. The Rayleigh wave 22 propagates in synchronism with the progress of the ultrasonic waves 24 along the surface direction of the wave receiving surface 20b, more specifically, along the generatrix direction of the cone forming the recess 20a (indicated by the arrow AA 'in FIG. 1). Here, as is known, when the ultrasonic wave 24 is incident on the wave receiving surface 20b with the Rayleigh angle θ R , the Rayleigh wave 22 is excited by the resonance action with the ultrasonic wave 24, and the ultrasonic wave 24 at this time is converted into the Rayleigh wave 22. The conversion efficiency is maximized, and the reflected wave on the wave receiving surface 20b is minimized. Further, since the Rayleigh wave 22 is excited by the resonance action with the ultrasonic wave 24 at any position on the wave receiving surface 20b, the Rayleigh wave 22 propagating along the wave receiving surface 20b propagates while increasing its amplitude. The Rayleigh wave 22 that propagates while being propagated propagates toward the apex 20c of the cone and is focused on the apex 20c. The ultrasonic transducer 23 receives the focused and amplified Rayleigh wave 22, converts the Rayleigh wave 22 into an electric signal, and outputs the electric signal to the outside.
【００１６】一方、液体媒質２１中を軸線ＯＯ´に対し
て僅かに交叉する方向に伝播する超音波２４は、レーリ
ー角θRより僅かに大きい（あるいは小さい）角度をも
ってホーン２０の受波面２０ｂに入射するため、この入
射された超音波２４から励起されるレーリー波２２の割
合は著しく減少する。しかも、超音波２４との共振作用
も著しく損われることから、受波面２０ｂで励起された
レーリー波２２のうち決まった一方向に向かって伝播す
るレーリー波２２の割合も著しく減少するため、結果的
に円錐の頂点２０ｃに集束されるレーリー波２２の割合
は、超音波２４がレーリー角θRで入射した場合に比較
して著しく減少する。On the other hand, the ultrasonic wave 24 propagating in the liquid medium 21 in a direction slightly crossing the axis OO 'is incident on the wave receiving surface 20b of the horn 20 at an angle slightly larger (or smaller) than the Rayleigh angle θ R. Since it is incident, the ratio of the Rayleigh wave 22 excited from the incident ultrasonic wave 24 is significantly reduced. Moreover, since the resonance action with the ultrasonic wave 24 is also significantly impaired, the proportion of the Rayleigh waves 22 propagating in one fixed direction out of the Rayleigh waves 22 excited on the wave receiving surface 20b is remarkably reduced. The ratio of the Rayleigh waves 22 focused on the apex 20c of the cone is significantly reduced as compared with the case where the ultrasonic waves 24 are incident at the Rayleigh angle θ R.
【００１７】したがって、本実施例によれば、円錐の軸
線ＯＯ´に平行な方向に対して尖鋭な指向性を有する超
音波受信器を得ることができる。しかも、本実施例の超
音波受信器はホーン２０および超音波変換器２３を備え
るのみであり、簡易な構成でありながら尖鋭な指向性を
有する超音波受信器を実現できる。さらに、受波面２０
ｂの全域で受信された超音波２４は円錐の頂点２０ｃに
集束されて受信されるため、受信器全体としての受信感
度が向上し、Ｓ／Ｎ比の高い受信が可能となる。Therefore, according to this embodiment, it is possible to obtain an ultrasonic receiver having a sharp directivity in a direction parallel to the axis OO 'of the cone. Moreover, the ultrasonic receiver of the present embodiment is provided with only the horn 20 and the ultrasonic converter 23, and it is possible to realize an ultrasonic receiver having a sharp directivity with a simple structure. Furthermore, the receiving surface 20
Since the ultrasonic waves 24 received in the entire area b are focused and received at the apex 20c of the cone, the reception sensitivity of the entire receiver is improved, and reception with a high S / N ratio becomes possible.
【００１８】−第２実施例− 図２は、本発明による超音波受信器の第２実施例を示す
一部破断側面図である。本実施例の超音波受信器も、液
体媒質３１中に配置され、金属製の円板状の部材の一面
に受波面３０ｂが形成されてなるホーン３０と、このホ
ーン３０に設けられた超音波変換器３３とから概略構成
されている。-Second Embodiment- FIG. 2 is a partially cutaway side view showing an ultrasonic receiver according to a second embodiment of the present invention. The ultrasonic receiver of the present embodiment is also arranged in the liquid medium 31, and has a wave receiving surface 30b formed on one surface of a metal disk-shaped member, and an ultrasonic wave provided on the horn 30. It is roughly configured by a converter 33.
【００１９】受波面３０ｂは、ホーン３０を厚さ方向に
貫通する軸線ＯＯ´を中心とする回転対称面に形成され
ており、かつ、その傾斜は、軸線ＯＯ´上の一点ＳAと
受波面３０ｂ上の任意の一点とを結ぶ直線３４が、この
受波面３０ｂ上の一点を足とする法線に対してレーリー
角θRをもって交わるように形成されている。また、超
音波変換器３３は、軸線ＯＯ´と受波面３０ｂとの交点
３０ｃに相対向するホーン３０の下面に設けられてい
る。The wave receiving surface 30b is formed as a rotationally symmetric surface centered on an axis OO 'that penetrates the horn 30 in the thickness direction, and its inclination is one point S A on the axis OO' and the wave receiving surface. A straight line 34 connecting to an arbitrary point on the wave receiving surface 30b is formed so as to intersect the normal line with the point on the wave receiving surface 30b as a foot at a Rayleigh angle θ R. Further, the ultrasonic transducer 33 is provided on the lower surface of the horn 30 facing the intersection 30c between the axis OO 'and the wave receiving surface 30b.
【００２０】以上のような構成の超音波受信器におい
て、上述の一点ＳAに点状音源が配置され、この音源か
ら超音波の球面波３４が発せられると、液体媒質中を伝
播してホーン３０に到達した球面波３４は、レーリー角
θRをもって受波面３０ｂに入射する。したがって、上
述した第１実施例と同様に、受波面３０ｂにレーリー波
３２が励起され、このレーリー波３２は受波面３０ｂに
沿って伝播して上述の交点３０ｃの近傍に集束され、超
音波変換器３３によって電気信号に変換されて外部に取
り出される。一方、一点ＳAから僅かにずれた位置から
到来する超音波は、レーリー角θRより僅かに大きい
（あるいは小さい）角度をもってホーン３０の受波面３
０ｂに入射するため、第１実施例と同様に、交点３０ｃ
の近傍に集束されるレーリー波３２の割合は、球面波３
４がレーリー角θRで入射した場合に比較して著しく減
少する。In the ultrasonic receiver configured as described above, a point sound source is arranged at the above-mentioned one point S A , and when the spherical wave 34 of the ultrasonic wave is emitted from this sound source, it propagates through the liquid medium and the horn. The spherical wave 34 that has reached 30 enters the wave-receiving surface 30b at a Rayleigh angle θ R. Therefore, similarly to the first embodiment described above, the Rayleigh wave 32 is excited on the wave receiving surface 30b, the Rayleigh wave 32 propagates along the wave receiving surface 30b, is focused in the vicinity of the above-mentioned intersection 30c, and undergoes ultrasonic conversion. It is converted into an electric signal by the device 33 and taken out to the outside. On the other hand, the ultrasonic wave arriving from a position slightly deviated from the point S A has an angle slightly larger (or smaller) than the Rayleigh angle θ R and the receiving surface 3 of the horn 30.
Since it is incident on 0b, the intersection point 30c is the same as in the first embodiment.
The ratio of the Rayleigh wave 32 focused in the vicinity of
4 is remarkably reduced as compared with the case of incidence at the Rayleigh angle θ R.
【００２１】したがって、本実施例によっても、上述の
第１実施例と同様に、簡易な構成で尖鋭な焦点および高
Ｓ／Ｎ比の受信の双方が実現可能な超音波受信器を得る
ことができる。Therefore, according to this embodiment, as in the case of the above-described first embodiment, it is possible to obtain an ultrasonic receiver capable of realizing both a sharp focus and a high S / N ratio reception with a simple structure. it can.
【００２２】−第３実施例− 図３は、本発明による超音波受信器の第３実施例を示す
斜視図である。本実施例では、直線４０ｃを含む平面Ｐ
を挾んで面対称な位置に一対の受波平面４０ｄ1、４０
ｄ2が配置され、これら受波平面４０ｄ1、４０ｄ2が直
線４０ｃで互いに接することにより略Ｖ字状の受波面４
０ｂが形成されている。受波面４０ｂの傾斜は、一対の
受波平面４０ｄ1、４０ｄ2がなす角がレーリー角θRの
倍角の補角（180゜−２×θR）となるように形成されて
いる。また、超音波変換器４３は、受波面４０ｂの最底
部たる直線４０ｃと相対向するホーン４０の下面に設け
られている。[Third Embodiment] FIG. 3 is a perspective view showing an ultrasonic receiver according to a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the plane P including the straight line 40c
A pair of receiving planes 40d1, 40
d 2 is arranged, and the wave receiving planes 40 d 1 and 40 d 2 are in contact with each other at a straight line 40 c so that the wave receiving surface 4 having a substantially V shape is formed.
0b is formed. The inclination of the wave receiving surface 40b is formed such that the angle formed by the pair of wave receiving surfaces 40d 1 and 40d 2 is a complementary angle (180 ° -2 × θ R ) that is a multiple of the Rayleigh angle θ R. The ultrasonic transducer 43 is provided on the lower surface of the horn 40 that faces the straight line 40c that is the bottom of the wave receiving surface 40b.
【００２３】以上のような構成の超音波受信器におい
て、液体媒質中を垂直方向に伝播し、ホーン４０に到達
した超音波の平面波４４は、レーリー角θRをもって受
波面４０ｂに入射する。したがって、上述した第１実施
例と同様に、受波面４０ｂにレーリー波４２が励起さ
れ、このレーリー波４２は受波面４０ｂに沿って伝播し
て直線４０ｃの近傍に集束され、超音波変換器４３によ
って電気信号に変換されて外部に取り出される。一方、
垂直方向から僅かにずれた方向に伝播する超音波は、レ
ーリー角θRより僅かに大きい（あるいは小さい）角度
をもってホーン４０の受波面４０ｂに入射するため、第
１実施例と同様に、直線４０ｃの近傍に集束されるレー
リー波４２の割合は、平面波４４がレーリー角θRで入
射した場合に比較して著しく減少する。In the ultrasonic receiver configured as described above, the plane wave 44 of the ultrasonic wave which propagates vertically in the liquid medium and reaches the horn 40 is incident on the wave receiving surface 40b at a Rayleigh angle θ R. Therefore, similarly to the above-described first embodiment, the Rayleigh wave 42 is excited on the wave receiving surface 40b, the Rayleigh wave 42 propagates along the wave receiving surface 40b and is focused near the straight line 40c, and the ultrasonic transducer 43 is used. Is converted into an electric signal and taken out. on the other hand,
The ultrasonic wave propagating in a direction slightly deviated from the vertical direction is incident on the wave receiving surface 40b of the horn 40 at an angle slightly larger (or smaller) than the Rayleigh angle θ R , and therefore, as in the first embodiment, the straight line 40c. The ratio of the Rayleigh wave 42 focused in the vicinity of is significantly reduced as compared with the case where the plane wave 44 is incident at the Rayleigh angle θ R.
【００２４】したがって、本実施例によっても、上述の
第１実施例と同様に、簡易な構成で尖鋭な指向性および
高Ｓ／Ｎ比の受信の双方が実現可能な超音波受信器を得
ることができる。Therefore, according to the present embodiment as well, similar to the first embodiment described above, it is possible to obtain an ultrasonic receiver capable of realizing both sharp directivity and high S / N ratio reception with a simple structure. You can
【００２５】−第４実施例− 図４は、本発明による超音波受信器の第４実施例を示す
斜視図である。本実施例では、直線５０ｃを含む平面Ｐ
を挾んで面対称な位置に一対の受波曲面５０ｄ1、５０
ｄ2が配置され、これら受波曲面５０ｄ1、５０ｄ2が直
線５０ｃで互いに接することにより受波面５０ｂが形成
されている。受波面５０ｂの傾斜は、直線５０ｃの垂直
上方に存在する線状の音源（図中にＳc〜Ｓ'cで示す）
から発せられた円筒面波５４が、受波面５０ｂの任意の
一点においてレーリー角θRでホーン５０に入射するよ
うに形成されている。また、超音波変換器５３は、受波
面５０ｂの最底部たる直線５０ｃと相対向するホーン５
０の下面に設けられている。[Fourth Embodiment] FIG. 4 is a perspective view showing an ultrasonic receiver according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the plane P including the straight line 50c
A pair of receiving curved surfaces 50d1, 50
d 2 is arranged, reception surface 50b by these reception curved 50d 1, 50d 2 are in contact with each other in a straight line 50c is formed. The inclination of the wave receiving surfaces 50b (shown in S c to S 'c in the figure), a linear sound source existing vertically above the straight line 50c
The cylindrical surface wave 54 emitted from is incident on the horn 50 at a Rayleigh angle θ R at an arbitrary point on the wave receiving surface 50b. In addition, the ultrasonic transducer 53 includes a horn 5 that faces the straight line 50c that is the bottom of the wave receiving surface 50b.
0 is provided on the lower surface.
【００２６】したがって、本実施例によっても、線状音
源Ｓc〜Ｓ'c以外の音源から伝播された超音波により励
起されるレーリー波の割合は、線状音源Ｓc〜Ｓ'cから
の円筒面波により励起されるレーリー波の割合に比較し
て著しく減少し、よって、上述の第１実施例と同様に、
簡易な構成で尖鋭な線状焦点領域および高Ｓ／Ｎ比の受
信の双方が実現可能な超音波受信器を得ることができ
る。[0026] Thus, the present embodiment also, the linear sound source S c to S 'ratio of Rayleigh waves excited by the ultrasonic waves propagated from a sound source other than c is a linear sound source S c to S' from c The ratio of Rayleigh waves excited by the cylindrical surface wave is remarkably reduced as compared with the first embodiment described above.
It is possible to obtain an ultrasonic receiver that can realize both a sharp linear focal region and reception with a high S / N ratio with a simple configuration.
【００２７】なお、本発明の超音波受信器は、その細部
が上述の各実施例に限定されず、種々の変形が可能であ
る。一例として、ホーンに形成された受波面の形状は各
実施例のものに限定されず、液体媒質中を伝播する超音
波によりレーリー波が効率良く励起される受波面であれ
ば目的に応じて所用の受波面が適用可能である。例えば
第１、第２実施例のごとく回転対称面を有する受波面で
あればその一部からなるものであってもよく、あるいは
第３、第４実施例のごとく面対称面を有する受波面であ
れば一方の受波平面、受波曲面のみを用いてもよい。こ
の場合、超音波変換器はレーリー波の伝播方向に沿った
一方の端部側に設ければよい。あるいは、受波面の一部
にのみレーリー波が励起されるような構成であってもよ
い。The details of the ultrasonic receiver of the present invention are not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications are possible. As an example, the shape of the wave-receiving surface formed on the horn is not limited to that of each embodiment, and any wave-receiving surface can be used depending on the purpose as long as the Rayleigh wave is efficiently excited by the ultrasonic waves propagating in the liquid medium. The receiving surface of is applicable. For example, if it is a wave-receiving surface having a rotationally symmetric surface as in the first and second embodiments, it may be a part of it, or as a wave-receiving surface having a plane-symmetrical surface as in the third and fourth embodiments. If so, only one wave receiving plane or wave receiving curved surface may be used. In this case, the ultrasonic transducer may be provided on one end side along the Rayleigh wave propagation direction. Alternatively, the Rayleigh wave may be excited only on a part of the wave receiving surface.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、所定方向に伝播して受波面に入射した超音波によ
りレーリー波を励起し、このレーリー波を受波面に沿っ
て伝播させてこれを受信しており、この所定方向以外の
方向に伝播する超音波によってはレーリー波がほとんど
励起されないため、この所定方向に対して尖鋭な指向性
を有する超音波受信器を得ることができる。しかも、こ
の超音波受信器は受波部材および超音波変換器を備える
のみであり、簡易に構成できる。また、請求項２の発明
によれば、レーリー波を少なくとも受波面の端部に集束
してこれを電気信号に変換しているので、受信器全体と
しての受信感度が向上し、Ｓ／Ｎ比の高い受信が可能と
なる。As described in detail above, according to the present invention, the Rayleigh wave is excited by the ultrasonic wave propagating in the predetermined direction and incident on the receiving surface, and the Rayleigh wave is propagated along the receiving surface. The Rayleigh wave is hardly excited by the ultrasonic waves propagating in a direction other than the predetermined direction, so that it is possible to obtain an ultrasonic receiver having a sharp directivity in the predetermined direction. .. Moreover, this ultrasonic receiver is simply provided with the wave receiving member and the ultrasonic converter, and can be simply configured. Further, according to the invention of claim 2, since the Rayleigh wave is focused at least at the end of the wave receiving surface and converted into an electric signal, the receiving sensitivity of the entire receiver is improved and the S / N ratio is improved. High reception is possible.
【図１】本発明の第１実施例である超音波受信器を示す
一部破断側面図である。FIG. 1 is a partially cutaway side view showing an ultrasonic receiver according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２実施例である超音波受信器を示す
一部破断側面図である。FIG. 2 is a partially cutaway side view showing an ultrasonic receiver according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３実施例である超音波受信器を示す
斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an ultrasonic receiver which is a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４実施例である超音波受信器を示す
斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing an ultrasonic receiver which is a fourth embodiment of the present invention.
【図５】従来の超音波受信器の一例を示す側面図であ
る。FIG. 5 is a side view showing an example of a conventional ultrasonic receiver.
【図６】従来の超音波受信器の他の例を示す側面図であ
る。FIG. 6 is a side view showing another example of a conventional ultrasonic receiver.
【図７】従来の超音波受信器のさらに他の例を示す図で
ある。FIG. 7 is a diagram showing still another example of a conventional ultrasonic receiver.
２０、３０、４０、５０ ホーン ２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ、５０ｂ 受波面 ２１、３１、４１ 液体媒質 ２２、３２、４２、５２ 超音波 ２３、３３、４３、５３ 超音波変換器 20, 30, 40, 50 Horn 20b, 30b, 40b, 50b Receiving surface 21, 31, 41 Liquid medium 22, 32, 42, 52 Ultrasonic wave 23, 33, 43, 53 Ultrasonic transducer
Claims (5)
る受波面を有し、この超音波の入射角がレーリー角とな
るように前記受波面の形状が定められた受波部材と、前
記受波部材内を伝播するレーリー波を電気信号に変換す
る超音波変換器とを備えたことを特徴とする超音波受信
器。1. A wave receiving member having a wave receiving surface on which an ultrasonic wave propagating in a liquid medium is incident, and the shape of the wave receiving surface is determined so that an incident angle of the ultrasonic wave becomes a Rayleigh angle. An ultrasonic wave receiver, comprising: an ultrasonic wave converter that converts a Rayleigh wave propagating in the wave receiving member into an electric signal.
て、 前記受波面は、前記レーリー波が少なくとも所定の位置
に集束されるようにその形状が定められ、 前記超音波変換器はこのレーリー波の集束部近傍に配置
されていることを特徴とする超音波受信器。2. The ultrasonic receiver according to claim 1, wherein the receiving surface has a shape determined so that the Rayleigh wave is focused at least at a predetermined position, and the ultrasonic transducer has the Rayleigh wave. An ultrasonic receiver characterized by being arranged in the vicinity of a wave focusing portion.
て、 前記受波面は円錐面に形成され、前記超音波変換器は前
記円錐面の頂点の近傍に配置されていることを特徴とす
る超音波受信器。3. The ultrasonic receiver according to claim 2, wherein the wave receiving surface is formed in a conical surface, and the ultrasonic transducer is arranged in the vicinity of the apex of the conical surface. Ultrasonic receiver.
て、 前記受波面は、この受波面に入射される円筒面波または
球面波超音波の入射角がレーリー角に等しくなるような
曲面に形成されていることを特徴とする超音波受信器。4. The ultrasonic receiver according to claim 2, wherein the wave receiving surface is a curved surface such that an incident angle of a cylindrical surface wave or a spherical wave ultrasonic wave incident on the wave receiving surface is equal to a Rayleigh angle. An ultrasonic receiver characterized by being formed.
て、 前記受波面は、この受波面に入射される平面波音波の入
射角がレーリー角に等しくなるような平面に形成されて
いることを特徴とする超音波受信器。5. The ultrasonic receiver according to claim 2, wherein the wave receiving surface is formed in a plane such that an incident angle of a plane wave sound wave incident on the wave receiving surface becomes equal to a Rayleigh angle. Characteristic ultrasonic receiver.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14070192A JPH05333008A (en) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | Ultrasonic receiver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14070192A JPH05333008A (en) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | Ultrasonic receiver |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05333008A true JPH05333008A (en) | 1993-12-17 |
Family
ID=15274729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14070192A Pending JPH05333008A (en) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | Ultrasonic receiver |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05333008A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012137464A (en) * | 2010-12-28 | 2012-07-19 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | Ultrasonic flaw detection system and ultrasonic flaw detection method |
-
1992
- 1992-06-01 JP JP14070192A patent/JPH05333008A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012137464A (en) * | 2010-12-28 | 2012-07-19 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | Ultrasonic flaw detection system and ultrasonic flaw detection method |
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