JPH05507183A - 超音波変換器 - 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】 超音波変換器 技術分野 本発明は、超音波圧電変換器、超音波圧電変換器構成する方法、超音波振動を伝 達する装置、超音波振動を検出する装置、超音波振動を伝達および検出する装置 、超音波振動を伝達する方法、超音波振動を検出する方法および超音波振動を伝 達および検出する方法に関する。

従来の技術 時折、最小の電力要件でかつ空気または他のガス中で作動する１００ないし２０ ０　ｋＨｚの範囲において超音波変換器の使用を必要とする状況が生起する。低 い電力要件は、それらの感度がそれらが大きな励起電圧を必要とするには不十分 であるかまたはそれらが低い電力直流装置において達成するのが難しい大きなバ イアス電圧を要求するかいずれにしても変換器が多数存在するのを不可能にする 。例えば、空気または他のガス中で作動する圧電超音波変換器（一般に地下で使 用される）は代表的には低い感度または狭い帯域幅からなる。これらの特性は空 気または他のガスと変換材料との間の大きな音響インピーダンス不整合を結果と して生じる（変換材料は大きな力を作り出すことができしかも偏向は僅がだけで ある）。１つは小さな偏向により提起するがまたは１つは材料を１つの特定の周 波数において共振状態を引き起こす。エコー感知または情報伝達用途に関して、 単一の周波数は役に立たずかつできるだけ広い周波数範囲が望ましい。幾つかの 低いバイアス電圧（３０Ｖ）の静電変換器が開発されているが、概して、これら は高価でかつ製造に時間を浪費する。

発明の目的 本発明の目的は超音波圧電変換器を提供することにある。

他の目的は圧電変換器を構成する方法を提供することにある。

他の目的は超音波振動を伝達する装置、超音波振動を検出する装置および超音波 振動を伝達および検出する装置を提供することにある。

さらに他の目的は超音波振動を伝達する方法、超音波振動を検出する方法および 超音波振動を伝達および検出する方法を提供することにある。

発明の開示 本発明は適宜な形状を有する圧電材料が代替的に擬似長手方向モードとして言及 される膨張モードとして明細書および請求の範囲において言及されるモードにお いて駆動されることができることを発見した。膨張モードにおいて駆動されてい る変換器により意味されることについての試験的な説明は以下の通りである。屈 曲された形状を有する圧電材料が駆動されるとき該圧電材料は長くされるとき膨 張しかつ短くされるとき収縮する。圧電材料が屈曲されない場合横方向の運動は 結果として生しない。かくして、材料が軟らかく屈曲されるが屈曲点かつしたが って屈曲の徴候の変化を含まないならば、材料はその長さ全体に沿って同一位相 の横方向振動を受ける。

他方において、屈曲が屈曲点を含むならば横方向変位がこの点で位相において変 化する。屈曲点を有するこの屈曲がまた適宜な放射線ジオメトリを持つならば横 方向変位に対する圧電励起の結果として生じる有効な結合がありそれにより位相 のずれた横方向振動が高い出力を付与するために構造的に干渉しかつこれが発生 するとき圧電材料は膨張モードにおいて駆動されている。この方法において高い 有効な放射領域を有する変換器が数ミリメートル程麿からなる波長を有する超音 波周波数のために設計されることができる。

本発明の第１実施例によれば、それにより変換器が膨張モードにおいて超音波振 動を送信および／または受信可能である形状（ｐｒｏｆｉｌｅ）を有する圧電材 料からなる超音波圧電変換器が提供される。

第１実施例の変換器はさらに圧電材料に形状（ｐｒｏｆｉｌｅ）を与えるための 手段を含み、該手段は圧電材料と作動的に連係されている。

第１実施例の変換器の圧電材料はまた張力が掛けられても良くかつさらに圧電材 料に張力をかける手段を含み、該手段は圧電材料と作動的に連係されている。

第１実施例の変換器の圧電材料は膨張モードにおいて超音波振動を送信および／ または受信可能にするどのような形状を育しても良い。代表的には、形状は逆Ｕ 形状またはサドル形状にされる。逆Ｕ形状は材料の係留点に対して逆にされるこ とを意味する。形状はまたＵ形状にされても良くその場合に形状は材料の係留点 に対して逆にされない。

本発明の第２実施例によれば、圧電材料からなる超音波圧電変換器が提供され、 圧電材料は形状が付与されかつ張力がかけられそれにより変換器は圧電材料に形 状を与えかつ張力をかける手段とともに膨張モードにおいて超音波振動を送信お よび／または受信することができ、前記手段は圧電材料と作動的に連係される。

本発明の第３実施例によれば、材料に張力をかける手段とともに、形状を有しか つ張力が掛けられている圧電材料からなる超音波圧電変換器が提供され、前記手 段は材料と作動的に連係されており、それにより変換器は周波数範囲１０ｋＨｚ ないし２００　ｋＨｚにおいて振動ピークを有する超音波振動を送信および／ま たは受信することができる。

本発明の第４実施例によれば、材料に形状を与えかつ張力を掛ける手段とともに 、形状が付与されかつ張力が掛けられている圧電材料からなる超音波圧電変換器 が提供され、前記手段は材料と作動的に連係され、それにより変換器は周波数範 囲１０ｋＨｚないし２００　ｋＨｚにおいて振動ピークを有する超音波振動を送 信および／または受信することができる。

代表的には、範囲は１２ｋＨｚないし１６０ｋＨｚ、８０ｋＨｚないし１２０ｋ Ｈｚ、９５ｋＨｚないし１０５ｋＨｚ、１５ｋＨｚないし６０ｋＨｚまたは１５ ｋＨ２ないし３０ｋＨｚである。周波数範囲において１以上の振動ピークがあっ ても良い。

第１、第２、第３または第４実施例の圧電材料に張力を掛けおよび／または形状 を与えるための手段は材料が種々の要求された超音波周波数範囲において超音波 周波数を発生および／または受信すべく張力が掛けられかつ形状が付与されるこ とができるように調整可能にし得る。

第１または第２実施例の変換器は擬似長手方向／膨張モードにおいて超音波振動 を送信および／または受信することができるどのような圧電材料からなることも できる。かかる材料は圧電重合材料、プラスチックおよびゴムを含む。好都合に は、圧電材料はシート、箔、フィルムまたは他の適宜な圧電形状の形にすること ができる棒状のポリビニリデンポリマ、ＰＶＤＦ、またはビニリデンフッ化物お よびトリフルオロエチレンからなる。これらの材料はまた第３および第４実施例 に適する。

第１実施例の所望の形によれば、圧電材料は第９図に描かれるようなサドル形状 であり、点ＡおよびＣが圧電材料の係留点であり、Ｘが点Ｂを経由して点ＡとＣ との間の材料の形状の長さ、ｄ、が点Ａおよび０間の距離、ｄ、がサドルの頂部 間の距離、ｈｌが点ＡおよびＣを接合する線から左方サドルの頂部への圧電材料 の高さ、ｈ。

が点ＡおよびＣを接合する線から右方サドルの頂部への圧電材料の高さ、ｈ、Ｉ が圧電材料の左方サドル高さおよび１１１＋が圧電材料の右方サドルの高さであ り、そして、 １、　５＊ｄ＋　＜ｘ≦２．　３＊ｄｌ　：とくに所望の形状において、第１、 第２、第３または第４実施例の圧電材料は第９図に描かれるようなサドル形状で あり、ｄ２は圧電材料に張力を掛けるｈめにに圧電材料と作動的に連係される棒 の断面直径であり、点ＡおよびＣは圧電材料の係留点であり、Ｘが点Ｂを経由し て点ＡとＣとの間の材料の形状の長さ、ｄ、が点Ａおよび０間の距離、ｄ、がサ ドルの頂部間の距離、ｈｌが点ＡおよびＣを接合する線から左方サドルの頂部へ の圧電材料の高さ、ｈｌが点ＡおよびＣを接合する線から右方サドルの頂部への 圧電材料の高さ、ｈ２１が圧電材料の左方サドル高さおよびｈ２．が圧電材料の 右方サドルの高さであり、そして、 ：　０．１　＊ｄ１＜ｈｚＩ＜０．２＊ｄ１　：　０，１　＊ｄ１＜より代表的 には、ｄ１＝ｌＯｍｍ；　１５ｍｍ＜ｘ＜２３ｍｍ；　５ｍｍ＜ｈ、＜９ｍｍ； 　５ｍｍ＜ｈｌ＜９ｍｍ：　１ｍｍ＜ｈ＋　１＜２ｍｍ；　０．５ｍｍ＜ｄｚ　 ＜２ｍｍ；および６ｍｍ＜ｃＬ　＜８ｍｍである。

一般に、ｄ＋　＝１０ｍｍ；ｘ＝２０ｍｍ；ｈ、＝７゜５ｍｍ；ｂ＋　＝＝７． ５ｍｍ＋ｈ２１　＝１．５ｍｍ：　ｈ　ｒ、＝　１．５ｍｍ　；　ｄ２＝　１． ０ｍｍ　；およびｄｓ＝６゜９ｍｍである。

代表的には、ｈ、はｈｌとほぼ同一（０，５ｍｍ以内）かまたは同一そしてｈ＋ ＋はｈ２１とほぼ同一（０，５ｍ’ｍ以内）かまたは同一である。

好都合には、□第１、第２、第３または第４実施例の圧電材料は厚さ５μｍない し７５μｍ、代表的には厚さ９μｍないし３５μｍ、より代表的には厚さ２０μ ｍないし２５μｍ、そして同様により代表的には厚さ２５μｍである極性を有す る（ボールド）ポリビニリデンからなる。

第１、第２、第３または第４実施例の圧電材料は第１Ｏ図に描かれるように逆Ｕ 形状にすることができ、その場合に点ＡおよびＢは圧電材料の係留点、Ｘは点Ｃ を経由して点ＡとＢとの間の材料の形状の長さそしてｄｌは点Ａおよび８間の距 離であり、そして ２３ｍｍである。

一般的には、ｄ１＝Ｉｏｍｍ；そしてｘ＝２０ｍｍである。

本発明の第５実施例によれば、第２実施例の超音波圧電変換器を構成する方法が 提供され、該方゛法は、圧電材料に形状を与えかつ張力を掛けそれにより材料が 膨張モードにおいて超音波振動を送信および／または受信することができるよう になることからなる。

本発明の第６実施例によれば、第４実施例の超音波圧電変換器を構成する方法が 提供され、該方法は、圧電材料に形状を与えかつ張力を掛けそれにより変換器が 周波数範囲１５ｋＨｚないし１３０　ｋＨｚにおいて振動ピークを有する超音波 振動を送信および／または受信することができるようになることからなる。

本発明の第７実施例によれば、第１、第２、第３または第４実施例の超音波圧電 変換器；および該変換器と作動的に連係される超音波ａｃ源からなる超音波振動 を送信するための装置が提供される。

本発明の第８実施例によれば、第１、第２、第３または第４実施例の超音波圧電 変換器；および該変換器と作動的に連係される超音波信号検出器からなる超音波 振動を検出する装置が提供される。

本発明の第９実施例によれば、第１、第２、第３または第４実施例の超音波圧電 変換器；該変換器と作動的に連係される超音波ａＣ源；および変換器と作動的に 連係される超音波検出器からなる超音波振動を送信および検出する装置が提供さ れる。

本発明の第１０実施例によれば、第１、第２、第３または第４実施例の第１超音 波圧電変換器；第１、第２、第３または第４実施例の第２超音波圧電変換器、第 １および第２変換器と作動的に連係される超音波ａｃ源；および第１および第２ 変換器と作動的に連係される超音波検出器からなる超音波振動を送信および検出 する装置が提供される。

本発明の第１１実施例によれば、第７実施例の装置の圧電変換器に超音波ａＣ信 号を印加することからなる超音波振動を送信する方法が提供される。

本発明の第１２実施例によれば第８実施例の装置を備えた超音波ａＣ振動を検出 することからなる超音波振動を検出する方法が提供される。

本発明の第１３実施例によれば、第９実施例の装置の圧電変換器へ超音波ａＣ信 号を印加し；そして。

第９実施例の装置を備えた超音波ａＣ振動を検出することからなる超音波振動を 送信および検出する方法が提供される。

本発明の第１４実施例によれば、第１Ｏ実施例の第１または第２圧電変換器に超 音波ａｃ倍信号印加し：第１Ｏ実施例の装置の第２圧電変換器を備えた第２また は第１圧電変換器により発生された超音波ａＣ振動を検出することからなる超音 波振動を送信および検出する方法が提供される。

その最も好適な形状において、圧電材料は代表的にはポリビニリデンフッ化物（ ｒＰＶＤＦＪ　）箔またはＰＶＤＦの共重合体からなる箔からなる圧電箔である 。該箔は、それに配置された、一般には箔の各側に１つの電極が配置された、少 なくとも２つの電極を有する。該電極は同一または異なる材料、代表的には同一 材料からなることができる。電極材料の例はＡｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔｉ。

Ｚｎ、ＡＩ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎｉのごとき金属、沃素、フッ素 、アルカリ金属およびそれらの塩、金属カーボネートおよびハロゲン化砒素のご ときドーピング剤によるドーピングを必要とする導電性ポリマであり、ポリアセ チレン、ポリアセチレン共重合体、ポリピロロール、ポリアクリロニトリル、ポ リアロマチック、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリカルバゾール、ポリベー タジケトンおよびポリジプロパルジルアミン、ルイス酸を有するポリアセナフテ ン／Ｎ−ビニル複素環、ポリ（ヘテロアロマチックビニレン）、ポリフタロンア ニン、１．９−グイサブステイチューテイド・フェナレン、ポリカロチノイド、 複素環ラダーポリマ、交互芳香酸およびキノノイド序列、ポリインチアナフテン 、ポリ（パラ−フェニレン）硫化物、およびポリ（ンエーテルー結合ビスー〇− ニトリル）、ポリアセチレンおよびスペーサユニットを有するポリジアセチレン 、ポリ（ベリーナフタレン）、ポリ（炭素ジセレニド）、遷移金属ポリ（ベンゾ トチオレン）、ポリ（千オフエンスルフォネート）およびアセチレンターミネー テツド・ンフ塩基のごときドーピングを要求しないポリマを含む。

一般に、圧電材料の幅は１ｍｍないし３５００ｍｍ、好都合には１ｍｍないし５ ００ｍｍ、代表的には３ｍｍないし１００ｍｍ、より代表的には４ｍｍないし４ ０ｍｍ、好ましくは５ｍｍないし２０ｍｍそして同様により好ましくは１０ｍｍ である。

また、本発明の範囲に含まれるのは以下の実施例、すなわち、 （ｉ）形状を有しかつ張力が掛けられそれにより変換器が膨張モードにおいて超 音波振動を送信および／または受信することができる超音波圧電変換器：（１１ ）圧電材料が形状を付与されかつ張力が掛けられそれにより変換器が膨張モード において超音波振動を送信および／または受信することができる圧電材料からな る超音波圧電変換器。

（ｉｉｉ）形状を有しかつ張力が掛けられている圧電材料からなりそれにより変 換器が周波数範囲１０ｋＨｚないし２００ｋＨｚにおいて振動ピークを有する超 音波振動を送信および／または受信することができる超音波圧電変換器：および （ｉｖ）形状が付与されかつ張力が掛けられている圧電材料からなりそれにより り変換器が周波数範囲１０ｋＨｚないし２００　ｋＨｚにおいて振動ピークを有 する超音波振動を送信および／または受信することができる超音波圧電変換器で ある。

図面の簡単な説明 第１図は成形ブロックおよびクロスバ−とともに本発明の超音波圧電変換器を示 す分解斜視図；第２図は本発明の超音波圧電変換器を使用する超音波信号を検出 するための回路のブロック図：第３図は本発明の超音波圧電へを使用する超音波 信号を送信するための回路のブロック図： 第４図は本発明の超音波圧電変換器の分解斜視図。

第５図は超音波振動を検出および送信するための回路を略示するブロック図。

第６　（ａ）図および第６（ｂ）図は寸法をｍｍで示す第１図の成形ブロック１ ３のそれぞれ正面図および側面図で、第６（ａ）図は筒状のクロスバ−を示し： 第７図は実際の変換器筒形状を示している拡大光学投影図； 第８図は成形ブロックおよびクロスバ−とともに本発明の代替的な超音波圧電変 換器を示す分解斜視図。

第９図は第１図または第８図の圧電材料を示す断面図第１０図は逆Ｕ形状の圧電 材料を示す断面図。

第１１　（ａ）図は圧電箔の対称的な横モードに関して示されるような角度θに ついての周波数依存のグラフを示し、約２０度での急な増加はモードの「バック リング」に対応する； 第１１（ｂ）図は２０度より小さいθおよび大きいθ第１１（ｃ）図はサドル形 状の単一方向の圧電材料を示し、図の最初の図の矢印は能動方向を示し。

第１１（ｃｌ）図は逆Ｕ形状の単一方向の圧電材料を示し、図の最初の図の矢印 が能動方向を示し；第１１（ｅ）図は第１１（ｄ）図の圧電材料の共振周波数対 長さのグラフ； 第１２図（１）、（２）、（３）および（４）は第１３図ないし第１６図に使用 された圧電材料の形状を示す図； 第１３図（１）ないしく４）はｌＸ２ｃｍ”の単方向、長手方向ＰＶＤＦ箔に関 する電力出力対周波数曲線を示す図（第１２図の形状（１）ないしく４）に関し てマイクロホン応答で補正されてない出力）；第１４図（１）ないしく４）はｌ Ｘ２ｃｍ”の単方向、横方向ＰＶＤＦ箔に関する電力出力対周波数曲線を示す図 （第１２図の形状（１）ないしく４）に関してマイクロホン応答で補正されてな い出力）； 第１５図（１）ないしく４）はｌ　Ｘ　２　ｃｍ’の、両方向、ＰＶＤＦ箔に関 する電力出力対周波数曲線を示す図（第１２図の形状（１）ないしく４）に関し てマイクロホン応答で補正されてない出力）、および第１６図（１）ないしく３ ）はｌＸ２ｃｍ’の、単方向、横方向ＰＶＤＦ箔に関する電力対周波数曲線を示 す図（第１２図の形状（１）ないしく３）に関してマイクロホン応答で補正され てない出力）である。

発明を実施するための最適な態様 以下に、はぼ１００ｋＨｚで作動するように設計された超音波圧電変換器につい ての構造を説明する。この変換器の出力は比較的高＜　Ｎｃｍ２のその作動面積 に関して１０ｃｍでほぼＩＰａ／Ｖ）、そして多くの他の圧電変換器に比して、 広い帯域幅（３ｄＢ点間ヤ約３０ｋＨｚ）を有する。受信感度は、装置雑音（す なわち、高い入力インピーダンス電圧増幅器を使用することは低インピーダンス 相互コンダクタンス増幅器に異なる特性を付与する）を意図するような、変換器 に使用される増幅器の型に依存する。

第１図を参照して、蒸着された電極１１および１２を備えた薄いＰＶＤＦ箔１０ は第１図に示されるような、調整可能なりロスパー１４−代表的には薄い、固い ワイヤからなるーによって、ネジ孔２５（左方のネジ孔のみが示される）を有す る成形ブロック１３の上方に屈曲させられる。ブロック１３の寸法は第６（ａ） および（ｂ）図にｍｍで示される。箔ＩＯの屈曲１５の直径はブロック１３の上 方のクロスバー１４の高さにより制御される。

屈曲１５の直径は箔幅１６（１００ｋＨｚで約１ｃｍ）にするように作動周波数 （ｌｏＯｋＨｚで約３ｍｍ）に影響を及ぼす。これらの寸法の両方はまた振動の 振幅（すなわち、送信および受信感度）に影響を及ぼす。箔関連して使用される ワッシャ２１によりブロック１３に固定され、それらはまた電極１１および１２ とそれぞれ接触する２つの端子１９および２０と箔を接触させるのに役立つ。ネ ジ１７および１８近傍の箔ｌＯの部分はアルミニウム電極１２および１１をそれ ぞれ除去するた、めに水酸化ナトリウムで処理されても良い。これは箔１０の作 動部分と並列のキャパシタンスを低減しそして受信および送信両特性を改善する 。

最大音響出力の周波数は箔１０を横切る定在波共振に関して予想される周波数に 近いが、どのような周波数も低い音響インピーダンスを有する箔１０に屈曲抵抗 を付与する空気または他のガスの作用により非常に圧倒される。振動のモードの ホログラフ調査は腰運動の大部分が屈曲１５と２つの屈曲２２および２３の頂部 との間はぼ中間で箔１０に対して垂直であることを示す。第７図は実際の変換器 筒形状の拡大された光学投影図を描いている。第１図の番号に対応する番号が比 較を容易にするのに適する場合に第７図に付された。先端のない縁部は検出可能 な垂直運動を有する。またクロスパー１４の下に、中心線を持たない。かくして 箔１０の全体の運動を停止するために、箔１０は、第１図に示されるように、支 柱２６および２７、および２８および２９のそれぞれにより屈曲２２および２３ の頂部において縁部で支持されることができる。第１図の変換器全体は、放射面 ２２および２３を除いて、電磁および音響干渉を提言するために導体により理想 的に保護される。クロスバユ１４の高さはネジ（クロスパー１４を支持する本体 に対して成形ブロック１３を移動する）によりまたは単に手により調整され得る 。両方法を使用するのには数秒を要し、かつ構成要素の簡単化が付与されるので 、構体全体は製造するのに安価であるー。・ 第１図に示された装置と同様であるが代替の装置が第８図に示される。この後者 の装置において、蒸着された電極１１ａおよび１．２ａを備えた薄い（一般に２ ２μｍないし２５μｍ、代表的には２５　μｍ）ＰＶＤＦ箔１０ａは第８図に示 されるような、調整可能なりロスパー１４ａ−代表的にはプラスチックスリーブ 内に収容された薄い、固いワイヤからなるーによって、両側に耳片２５ａ（左方 側のみが示される）を有するプラスチック成形ブロック１３ａの上方に屈曲させ られる。ブロック１３の寸法は第６（ａ）および（ｂ）図にｍｍで示される。箔 １０ａの屈曲＋５ａの直径はブロック１３ａの上方のクロスパー１４ａの高さに より制御される。屈曲１５ａの直径はブロック１３ａの箔幅１６ａ　（１００ｋ Ｈｚで約１ｃｍ）に対応するように作動周波数（１００ｋＨｚで約３ｍｍ）に影 響を及ぼす。これらの寸法の両方はまた振動の振幅（すなわち、送信および受信 感度）に影響を及ぼす。箔１０ａは耳片２５ａ（左方耳片のみが示される）の上 方に孔３０ａ（左方の孔のみが示される）を配置し、耳片２５ａのまわりにプラ スチックワッシャ２１ａおよび２１ａａを配置することにより締め付けられて電 極１１ａおよび１２ａとそれぞれ接触する２つの端子１９ａおよび２０ａと箔１ ０ａを接触させる。箔１０ａはワッシャ２１ａおよび２１ａａのまわりに締め付 は顎部を配置することにより耳片２５ａのまわりに所定位置に締め付けられるこ とができる。

箔１０ａの全体の運動を停止するために、箔１０ａは、第８図に示されるように 、支柱２６ａおよび２７ａ１および２８ａおよび２９ａのそれぞれにより屈曲２ ２ａおよび２３ａの頂部において縁部で支持される。成形ブロック１３ａは好ま しくは絶縁体から形成される。クロスパー１４ａの高さは手により調整されるこ とができ、それは数秒を要することができ、構成要素の簡単化が付与されるので 、構体全体は製造するのに安価である。

第１図の圧電材料ｌＯまたは第８図の１０ａは第９図に示されるようなサドル形 状にされ、その場合に、ｄ２は圧電材料に張力を掛けるために圧電材料と作動的 に連係されるクロスパー１４または１４ａの断面直径であり、点ＡおよびＣは圧 電材料の係留点てあり、Ｘが点Ｂを経由して点ＡとＣとの間の材料の形状の長さ 、ｄｌが点Ａおよび０間の距離、ｄ、がサドルの頂部間の距離、ｈｌがａＡおよ びＣを接合する線から左方サドルの頂部への圧電材料の高さ、ｈｌが点Ａおよび Ｃを接合する線から右方サドルの頂部への圧電材料の高さ、ｈｌｌが圧電材料の 左方サドル高さおよびｈｒ＋が圧電材料の右方サドルの高さであり、そして、 ｄ！＝１０ｍｍ；ｘ＝２０ｍｍ＋ｈ、＝７．５ｍｍ；ｈ１＝７．５ｍｍ；ｈｚ　 １＝１．５ｍｍ；　ｈ　２　、＝］、。

５ｍｍ：ｄ＋　＝１．０ｍｍ；およびｄ＋　＝６．９ｍｍである。

以下に超音波圧電材料の代替的な構造を説明する。

第４図を参照して、蒸着された電極１０１およびｌＯ２を備えた薄いＰＶＤＦ箔 １００は第４図に示されるような、調整可能なロッド１０４−代表的には薄い、 固いワイヤからなるーによって、筒状のプラスチック成形ブロック１０３の上方 に屈曲させられる。箔１００の屈曲の度合いは箔直径１０６にするように作動周 波数に影響を及ぼす。これらの寸法の両方はまた振動の振幅（すなわち、送信お よび受信感度）に影響を及ぼす。箔１００はナイロンネジ１０７および１０８、 およびネジ１０８に関連して使用されるワッシャＩｌｌによりブロック１０３に 固定され、それらはまた電極１０１および１０２とそれぞれ接触する２つの端子 １０９および１１０と箔を接触させるのに役立つ。ネジ１０７および１０８近傍 の箔１００の部分はアルミニウム電極１０２および１０１をそれぞれ除去するた めに水酸化ナトリウムで処理されても良い。これは箔１００の作動部分と並列の キャパシタンスを低減しかつ受信および送信両特性を改善する。

箔ｌＯＯの全体の運動を停止するために、箔１００はリム１１３により縁部１１ ２で支持されることができる。

成形ブロック１０３は好ましくは絶縁体から形成されかつ放射箔１００を除いて 装置全体は節約電磁および音響干渉を低減するためにアルミニウム導体により理 想的に保護される。ロッド１０４の高さはネジ（ロッド１０４を支持する本体に 対して成形ブロック１０３を移動する）によりまたは単に手（最終的に接着され るまでそれを所定位置に保持するためにロッド１０４と成形ブロックの孔との間 の摩擦を使用する）により調整されることができる。

第２図は超音波振動を検出するための装置３００をブロック図の形で略示する。

装置３００は第１．８または４図の超音波圧電変換器３０１および該変換器３０ １に電気的に結合される増幅器３０２を有する。増幅器３０２はまた、順次陰極 線オシロスコープ３０４に電気的に結合されるフィルタ３０３に電気的に結合さ れる。

使用において、装置３００は超音波が検出されるように要求される大気環境に配 置される。空気または他のガス中の超音波振動は変換器３０１を超音波のように 振動させかつ変換器３０１により超音波電気信号に変換される。超音波電気信号 は増幅器３０２により増幅され、フィルタ３０３により濾過されかつ陰極線オシ ロスコープ上に表示される。

第３図は超音波振動を検出するための装置４００をブロック図の形で略示する。

装置ｆ４００は第１．８または４図の超音波圧電並換器４０１および該変換器４ ０１と電気的に結合される超音波方形／正弦波発生器４０２または超音波パルス 発生器４０３を有する。

使用において、装置４００は超音波が送信されるように要求される大気環境に配 置される。方形／正弦波発生器４０２またはパルス発生器４０３により変換器４ ０１に印加される超音波電気信号は変換器４０１を超音波のように振動させて周 囲空気または他のガスに送信されるような超音波振動を生じる。

第５図は超音波振動を検出および送信するための装置５００をブロック図の形で 略示する。装置５００は第１．８または４図の超音波圧電変換器５０１およびス イッチ５０５を介して変換器５０１に電気的に結合される増幅器５０２を有する 。増幅器５０２はまた、順次陰極線オシロスコープ５０４に電気的に結合される フィルタ５０３に電気的に結合される。装置５００はスイッチ５０５を介して変 換器５０１に電気的に結合される超音波方形／正弦波発生器５０６または超音波 パルス発生器５０７を有する。

使用において、装置５００は超音波が検出されるように要求される大気環境に配 置される。空気または他のガス中の超音波振動は変換器５０１を超音波のように 振動させかつ変換器５０１により超音波電気信号に変換される。電気信号は装置 １ｉ５００が検出モードにあるとき変換器５０１および増幅器５０２を結合する スイッチ５０５を介して増幅器５０２に通る。超音波電気信号は増幅器５０２に より増幅され、フィルタ５０３により濾過されかつ陰極線オシロスコープ５０４ 上に表示される。送信モードにおいて変換器５０１および発生器５０６または５ ０７を結合するスイッチ５０５を介して方形／正弦波発生器５０６またはパルス 発生器５０７により変換器５０１に印加される超音波電気信号は変換器５０１を 超音波的に振動させて周囲空気または他のガスに送信されるような超音波振動を 発生しかつ振動がそれから構成される装置５００により検出モードにおいて検出 される反射面５０８に通ることができる。

すぐ上に記載されたような第１．８または４図による変換器を各々有する２つの 装置５００はガス流量のごとき測定を行うために超音波信号を交互に送信および 受信するために互いに間隔を置いて配置されることができる。

代替的な装置５００は各々第１．８または４図による２つの変換器を有し、その 場合に変換器はガス流量のごとき測定をするために超音波信号を交互に送信およ び受信するために互いから間隔を置いて配置される。

例１ 上記で示されたように、本発明の圧電材料は屈曲点を有する湾曲を有しかつ湾曲 がまた適宜な放射線ノオメトリを有するならば横方向変位に対して圧電励起の結 果として生じる有効な結合があると思われそれにより位相ずれ横方向振動が構造 的に高い出力を付与するのに干渉しかつそこでこれは変換器が擬似長手方向／膨 張モードにおいて駆動されている、すなわち圧電材料の表面に対して平行な表面 運動を発生するように生じる。本発明機能の変換器の湾曲の機能は３つの方法に おける複合である。

１、　長さ共振が使用される場合に共振は湾曲の増大にしたがって増加し、その 量は箔に沿う湾曲の積分に関連付けられる。（第１１（ａ）図） ２、　箔の全長が通常の場合であるように位相が同じで駆動される場合に、複雑 な湾曲は箔に沿って不均一に長手方向膨張と関連付けられる横方向変位応答を分 配するのに役立ち、最も大きい変位が最大の湾曲点と関連例けられる。箔湾曲の 各屈曲点において変位の位相は逆である（位相逆転はまた湾曲が高い場合に屈曲 がないとき生じることができる。　これは第１１（ｂ）図に示される）。

３、　屈曲された箔は変換器の放射面である。

第１１　（ｃ）図は家庭用ガスにおけるガス速度測定に使用される幅約１０ｍｔ ｒｉかつ長さ２０ないし３０ｍｍの厚さ２５μｍのＰＶＤＦ圧電材料のこれらの 特徴の組合せを示す。使用すべき最適な箔はこれが長さ方向の強い（膨張モード の存在を抑制するので帯片を横切って能動方向により切断された単方向箔である （しかしながら、両方向ＰＶＤＦが同様に使用されることができる）。これが存 在するならば、低い周波数波動を出力に付与する所望のピーク以下の追加の応答 ピークを発生する。箔は第１の幅応答においてかつそれ以下で幅方向に駆動され る。

この振動は同し位相である場合にすべてそうであるポアソン結合を経由して、箔 に沿って対応する周期的な膨張を強制すする。箔は各端部においてクランプおよ び約１００ｍｍ”の有効な放射面積を付与する中間を横切る保持ワイヤを介して 示された形状に屈曲される。２つの高い湾曲の山部は高められた横方向運動を有 しかつ位相が同じである。それらの間の低下において、横方向運動は反対位相に ある。放射器を横切る全体形状は約１００ｋＨｚ、波長＝３ｍｍの強い帯域応答 を付与するように出力を統合する。この応答はほぼ同じ周波数での幅共振により 高められる。

第２の形状はより低い周波数の圧電材料、２０ないし５０ｋＨｚに適する第１１ （ｄ）図において示される。

この場合に単方向箔の帯片が圧電材料に関する基礎として使用された。箔は簡単 な逆「Ｕ」形状に締め付けられかつ次いで逆ｒＵＪは保持ワイヤにより僅かに平 らにされる。最適な出力は箔が放射面が平らになっていることを除外するまで押 し込まれるとき得られる。箔が正確に平らにされるならば中間の領域は応答を破 壊する逆位相を有することになる。作動周波数は箔の長さによりがっ次に、最終 の複合曲線により決定され結果は第１１（ｅ）図に示される。保持ワイヤの２次 的作用は周波数応答を広げることであった。

例２ 材料中の音の伝播の理論は通常連続に基礎を置いている。しかしながら、圧電プ ラスチックフィルムは代表的にはＩＯないし１００ミクロンでありかつそれゆえ フィルム中に伝播される波長より非常に小さくがっ連続理論は適用できない。薄 いフィルム内の音波伝播の処理はそれゆえ複雑でかつ概略のみであるが、フィル ム面および横波に対して平行な面運動を主として発生する擬似長手方向または膨 張波の識別を許容する。これらの波は回転しないまたは分岐のない波として発生 することができかつまた容積波または表面波として発生しても良い（１９７３年 、ベルリン、シュプリンガーフェアラーク、フレマー、へツケルおよびウンガー 、「構造支持音響」〕。

１０１０Ｘ２０に切断された２５μｍの厚さのＰＶＤＦフィルムにおける以下の 実験は膨張および横方向波の間の伝播および相互作用についての箔ジオメトリの 作用を示す。極方向に対して平行にかつ横方向に切断された単方向ＰＶＤＦフィ ルムについての伝播スペクトルのさらに他の相互の比較は長手方向または横方向 波によるようなスペクトルのピークを識別する。

比較は、それぞれ扁形状（１）、（２）、（３）および（４）として示される、 第１２　（ａ）、１２　（ｂ）。

＋２（ｃ）および１２（ｄ）図に描かれた４つの形状（すべてｌＸ２ｃｍ箔につ いて）に関してなされる。

１ｃｍベース幅についてのＰＶＤＦフィルムの形状（１）ないしく４）の第１３ ないし１６図はモード間にエネルギの転送を確立しかつ現行の圧電材料と関連付 けられる形状の臨界／最適化を示す。　第９図の用語を使用すると、全長Ｘが部 分的に周波数を決定しかつ比り。

／長さが周波数および出力を決定する。　ｈ２１および）１２＋の土０．５ｍｍ までの変化が許容されることができるがその後出力の急激な減少、例えば±１． ０ｍｍが信号中の４の減少を生じる。

変換器出力ついての電極質量の作用は振幅を減少することができ、すなわち、フ ィルムの分子量／密度が高ければ高いほどかつ電極の厚さが厚ければ厚いほど、 振動の振幅および変換器の出力はより低くなり、例えば、Ａｌ−Ｔｉ−Ａｇ−Ａ ｕから出力においてｄＢの降下がある。

例３ 予備測定が第４図に示した型の２０ｍｍ直径の円形圧電材料についてなされた。

第１または８図に示された型の変換器と比較して、出力はほぼ１０ｄＢより少な いがこれは型内のプラスチックの不十分な成形による役に立たない折り目に起因 しない。

産業上の利用分野 本発明の超音波圧電変換器はとくに空気または家庭用、業務用または工業用ガス を含む他のガスまたは水および海水を含む流体中で超音波振動を検出および／ま たは送信するための装置に有用である。

旦茫二」 見間Ｅ」 第１／　（ａ、）図 ９　＞２０” Ｆｉ２ｕｒｅ　１ｉ（ｅ”） 箒／／（ｅ）コ Ｅ収思−ｅ　１２ ＦＣｒｕｒｅ　１３ Ｆｉ２′ｕｒｅ　１４ 要約書 本発明の超音波圧電変換器は、膨張（準縦方向の）モードにおいて超音波振動を 送信および／または受信する形状（ｐｒｏｆｉｌｅ）を有する圧電材料（ｌＯ） からなる。

その形状は曲がっていて、屈曲点を持っており、１０ｋＨｚ〜２００　ｋＨｚの 周波数範囲で振動ピークを有する。

その機構は圧電材料の形状化および膨張によって与えられる。

国際調査報告 ｙ外竪巴ＭＤｆ芯蒔二ｌ乱囮Ｍ】にＫげ工■圓虱ｆｆ１ＧＤｔＬ川侃ＣＡＴＩ（ 至）ｍ７Ｋｐｑ■四四酊（Ｅ　４５７１１６１３　ＡＴ　２３６２／７Ｂ　１ｍ 　２８１３８６１　ＦＲ２３８６９５３ＧＢ　１５９７６１５　ＭＬ　７７０３ ８３６１Ｂ　４０５６７４２　Ｍ＋２４６７２／７７　ＣＡ　１０７１７６０　 １！　２７１９１７２ＧＢｉ５）７６７ＢＪＰ５２１３３２０Ｂ［，７７０４） ４８シわ（Ｆλ嗜征Ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．形状を有する圧電材料からなりそれにより膨張モードにおいて超音波振動を 送信および／または受信することができることを特徴とする超音波圧電変換器。 ２．前記材料に形状を付与するための手段とともに、該手段が前記材料と作動的 に連係されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の超音波圧電変換器。 ３．前記材料が張力を掛けられており、前記材料に張力を掛ける手段とともに、 前記手段が前記材料と作動的に連係されていることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載の超音波圧電変換器。 ４．前記形状が逆Ｕ形状であることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項また は第３項に記載の超音波圧電変換器。 ５．前記形状がサドル形状であることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項ま たは第３項に記載の超音波圧電変換器。 ６．前記材料は極性を有するポリビニリデンポリマまたはビニリデンフッ化物お よびトリフルオロエチレンの共重合体からなることを特徴とする請求の範囲第１ 項、第２項または第３項に記載の超音波圧電変換器。 ７．前記材料がサドル形状でありかつ極性を有するポリビニリデンポリマ箔から なることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項または第３項に記載の超音波圧 電変換器。 ８．前記材料が逆Ｕ形状でありかつ極性を有するポリビニリデンポリマ箔からな ることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項または第３項に記載の超音波圧電 変換器。 ９．圧電材料は第９図に描かれるようなサドル形状であり、その場合にｄ２が圧 電材料に張力を掛けるために該圧電材料と作動的に連係されるバーの断面直径で あり、点ＡおよびＣが圧電材料の係留点であり、ｘが点Ｂを経由して点ＡとＣと の間の材料の形状の長さ、ｄ１が点ＡおよびＣ間の距離、ｄ３がサドルの頂部間 の距離、ｈ１が点ＡおよびＣを接合する線から左方サドルの項部への圧電材料の 高さ、ｈ１が点ＡおよびＣを接合する線から右方サドルの頂部への圧電材料の高 さ、ｈ２１が圧電材料の左方サドル高さおよびｈ２１が圧電材料の右方サドルの 高さであり、そして、 １．５＊ｄ１≦ｘ≦２．３＊ｄ１； ０．５＊ｄ１≦ｈｒ≦０．９＊ｄ１； ０．５＊ｄ１≦ｈ１≦０．９＊ｄ１； ０．１＊ｄ１≦ｈ２１≦０．２＊ｄ１；０．１＊ｄ１≦ｈ２１≦０．２＊ｄ１； ０．０５＊ｄ１≦ｄ２≦０．２＊ｄ１および０．６＊ｄ１≦ｄ３≦０．８＊ｄ１ であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の超音波圧電変換器。 １０．ｄ１＝１０ｍｍ； １５ｍｍ≦ｘ≦２３ｍｍ； ５ｍｍ≦ｈ１≦９ｍｍ； ５ｍｍ≦ｈ１≦９ｍｍ； １ｍｍ≦ｈ２１≦２ｍｍ； １ｍｍ≦ｈ２１≦２ｍｍ； ０．５ｍｍ≦ｄ２≦２ｍｍ；および ６ｍｍ≦ｄ３≦８ｍｍであることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の超音波 圧電変換器。 １１．ｄ１＝１０ｍｍ； Ｘ＝２０ｍｍ； ｈ１＝７．５ｍｍ； ｈ１＝７，５ｍｍ； ｈ２１＝１．５ｍｍ； ｈ２１＝１．５ｍｍ； ｄ２＝１．０ｍｍ；および ｄ３＝６．９ｍｍであることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の超音波圧 電変換器。 １２．前記圧電材料が極性を有するポリビニリデンポリマ箔からなることを特徴 とする請求の範囲第９項、第１０項または第１１項に記載の超音波圧電変換器。 １３．前記圧電材料が９μｍないし３５μｍの厚さである極性を有するポリビニ リデンポリマ箔からなることを特徴とする請求の範囲第９項、第１０項または第 １１項に記載の超音波圧電変換器。 １４．前記圧電材料が、前記圧電材料に形状を与えかつ張力を掛けるための手段 とともに、形状が付与されかつ張力が掛けられ、前記手段が前記圧電材料と作動 的に連係されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の超音波圧電変換器。 １５．前記形状が逆Ｕ形状であることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の 超音波圧電変換器。 １６．前記形状がサドル形状であることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載 の超音波圧電変換器。 １７．前記圧電材料が極性を有するポリビニリデンポリマまたはビニリデンフッ 化物およびトリフルオロエチレンの極性を有する共重合体からなることを特徴と する請求の範囲第１４項に記載の超音波圧電変換器。 １８．前記圧電材料がサドル形状でありかつ極性を有するポリビニリデンポリマ 箔からなることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の超音波圧電変換器。 １９．前記圧電材料が逆Ｕ形状でありかつ極性を有するポリビニリデンポリマ箔 からなることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の超音波圧電変換器。 ２０．圧電材料は第９図に描かれるようなサドル形状であり、その場合にｄ２が 圧電材料に形状を与えかつ張力を掛けるために該圧電材料と作動的に連係される バーの断面直径であり、点ＡおよびＣが圧電材料の係留点であり、ｘが点Ｂを経 由して点ＡとＣとの間の材料の形状の長さ、ｄ１が点ＡおよびＣ間の距離、ｄ３ がサドルの頂部間の距離、ｈ１が点ＡおよびＣを接合する線から左方サドルの頂 部への圧電材料の高さ、ｈ１が点ＡおよびＣを接合する線から右方サドルの頂部 への圧電材料の高さ、ｈ２１が圧電材料の左方サドル高さおよびｈ２，が圧電材 料の右方サドルの高さであり、そして、１．５＊ｄ１≦ｘ≦２．３＊ｄ１； ０．５＊ｄ１≦ｈ１≦０．９＊ｄ１； ０．５＊ｄ１≦ｈ１≦０．９＊ｄ１； ０．１＊ｄ１≦ｈ２１≦０．２＊ｄ１；０．１＊ｄ１≦ｈ２１≦０．２＊ｄ１； ０．０５＊ｄ１≦ｄ２≦０．２＊ｄ１；および０．６＊ｄ１≦ｄ３≦０．８＊ｄ １ であることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の超音波圧電変換器。 ２１．ｄ１＝１０ｍｍ； １５ｍｍ≦ｘ≦２３ｍｍ； ５ｍｍ≦ｈ１≦９ｍｍ； ５ｍｍ≦ｈ１≦９ｍｍ； １ｍｍ≦ｈ２１≦２ｍｍ； １ｍｍ≦ｈ２１≦２ｍｍ； ０．５ｍｍ≦ｄ２≦２ｍｍ；および ６ｍｍ≦ｄ３≦８ｍｍ であることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の超音波圧電変換器。 ２２．ｄ１＝１０ｍｍ； ｘ＝２０ｍｍ； ｈ１＝７．５ｍｍ； ｈ１＝７．５ｍｍ； ｈ２１＝１．５ｍｍ； ｈ２１＝１．５ｍｍ； ｄ２＝１．０ｍｍ；および ｄ３＝６．９ｍｍ であることを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の超音波圧電変換器。 ２３．前記圧電材料が極性を有するポリビニリデン箔からなることを特徴とする 請求の範囲第２０項、第２１項または第２２項に記載の超音波圧電変換器。 ２４．前記圧電材料が厚さ９μｍないし３５μｍである極性を有するポリビニリ デン箔からなることを特徴とする請求の範囲第２０項、第２１項または第２２項 に記載の超音波圧電変換器。 ２５．前記圧電材料は厚さ２５μｍである極性を有するポリビニリデンからなる ことを特徴とする請求の範囲第２０項、第２１項または第２２項に記載の超音波 圧電変換器。 ２６．圧電材料は第１０図に描かれるように逆Ｕ形状にすることができ、その場 合に点ＡおよびＢは圧電材料の係留点、ｘは点Ｃを経由して点ＡとＢとの間の材 料の形状の長さそしてｄ１は点ＡおよびＢ間の距離であり、そして １．５＊ｄ１≦ｘ≦２．３＊ｄ１ であることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の超音波圧電変換器。 ２７．ｄ１＝１０ｍｍ；そして １５ｍｍ≦ｘ≦２３ｍｍ であることを特徴とする請求の範囲第２６項に記載の超音波圧電変換器。 ２８．ｄ１＝１０ｍｍ；そして Ｘ＝２０ｍｍ であることを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の超音波圧電変換器。 ２９．前記圧電材料が極性を有するポリビニリデン箔からなることを特徴とする 請求の範囲第２６項、第２７項または第２８項に記載の超音波圧電変換器。 ３０．前記圧電材料が９μｍないし３５μｍの厚さである極性を有するポリビニ リデン箔からなることを特徴とする請求の範囲第２６項、第２７項または第２８ 項に記載の超音波圧電変換器。 ３１．前記圧電材料が２５μｍの厚さである極性を有するポリビニリデン箔から なることを特徴とする請の範囲第２６項、第２７項または第２８項に記載の超音 波圧電変換器。 ３２，超音波圧電変換器を構成する方法において、該方法が、 圧電材料に形状を与えかつ張力を掛けそれにより材料が膨張モードにおいて超音 波振動を送信および／または受信することができるようになることからなること を特徴とする超音波圧電変換器の構成方法。 ３３．前記材料がサドル形状に形状が付与されることを特徴とする請求の範囲第 ３３項に記載の超音波圧電変換器の構成方法。 ３４．前記材料が逆Ｕ形状に形状が付与されることを特徴とする請求の範囲第３ ２項に記載の方法。 ３５．前記材料が極性を有するポリビニリデンポリマ箔からなることを特徴とす る請求の範囲第３２項、第３３項または第３４項に記載の方法。 ３６．前記圧電材料の幅が１ｍｍないし５００ｍｍであることを特徴とする請求 の範囲第９項ないし第１１項、第２０項ないし第２２項または第２６項ないし第 ２８項のいずれか１項に記載の超音波圧電変換器。 ３７．前記圧電材料の幅が５ｍｍないし２０ｍｍであることを特徴とする請求の 範囲第９項ないし第１１項、第２０項ないし第２２項または第２６項ないし第２ ８項のいずれか１項に記載の超音波圧電変換器。 ３８．前記圧電材料の幅が１０ｍｍであることを特徴とする請求の範囲第９項な いし第１１項、第２０項ないし第２２項または第２６項ないし第２８項のいずれ か１項に記載の超音波圧電変換器。 ３９．形状を有しかつ圧電材料に張力を掛けるための手段により、張力が掛けら れている圧電材料からなり、前記手段が前記材料と作動的に連係されており、そ れにより変換器が周波数範囲１０ｋＨｚないし２０ｋＨｚにおいて振動ピークを 有する超音波振動を送信および／または受信することができることを特徴とする 超音波圧電変換器。 ４０．前記範囲が８０ｋＨｚないし１２０ｋＨｚであることを特徴とする請求の 範囲第３９項に記載の超音波圧電変換器。 ４１．前記範囲が９５ｋＨｚないし１０５ｋＨｚであることを特徴とする請求の 範囲第４０項に記載の超音波圧電変換器。 ４２．前記範囲が１５ｋＨｚないし６０ｋＨｚであることを特徴とする請求の範 囲第３９項に記載の超音波圧電変換器。 ４３．前記範囲が１５ｋＨｚないし３０ｋＨｚであることを特徴とする請求の範 囲第４０項に記載の超音波圧電変換器。 ４４．圧電材料に形状を与えかつ張力を掛けるための手段により、形状が付与さ れかつ張力が掛けられている圧電材料からなり、前記手段が前記材料と作動的に 連係されており、それにより変換器が周波数範囲１０ｋＨｚないし２００ｋＨｚ において振動ピークを有する超音波振動を送信および／または受信することがで きることを特徴とする超音波圧電変換器。 ４５．前記範囲が８０ｋＨｚないし１２０ｋＨｚであることを特徴とする請求の 範囲第４４項に記載の超音波圧電変換器。 ４６．前記範囲が９５ｋＨｚないし１０５ｋＨｚであることを特徴とする請求の 範囲第４５項に記載の超音波圧電変換器。 ４７．前記範囲が１５ｋＨｚないし６０ｋＨｚであることを特徴とする請求の範 囲第４４項に記載の超音波圧電変換器。 ４８．前記範囲が１５ｋＨｚないし３０ｋＨｚであることを特徴とする請求の範 囲第４５項に記載の超音波圧電変換器。 ４９．圧電材料は第９図に描かれるようなサドル形状であり、その場合に点Ａお よびＣが圧電材料の係留点であり、ｘが点Ｂを経由して点ＡとＣとの間の材料の 形状の長さ、ｄ１が点ＡおよびＣ間の距離、ｄ３がサドルの頂部間の距離、ｈ１ が点ＡおよびＣを接合する線から左方サドルの頂部への圧電材料の高さ、ｈ１が 点ＡおよびＣを接合する線から右方サドルの頂部への圧電材料の高さ、ｈ２１が 圧電材料の左方サドル高さおよびｈ２１が圧電材料の右方サドルの高さであり、 そして、１．５＊ｄ１≦ｘ≦２．３＊ｄ１； ０．５＊ｄ１≦ｈ１≦０．９＊ｄ１； ０．５＊ｄ１≦ｈ１≦０．９＊ｄ１； ０．１＊ｄ１≦ｈ２１≦０．２＊ｄ１；０．１＊ｄ１≦ｈ２１≦０．２＊ｄ１； および０．６＊ｄ１≦ｄ３≦０．８＊ｄ１ であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の超音波圧電変換器。