JPH0579830A - 超音波トランスデユーサ - Google Patents
超音波トランスデユーサInfo
- Publication number
- JPH0579830A JPH0579830A JP3245401A JP24540191A JPH0579830A JP H0579830 A JPH0579830 A JP H0579830A JP 3245401 A JP3245401 A JP 3245401A JP 24540191 A JP24540191 A JP 24540191A JP H0579830 A JPH0579830 A JP H0579830A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- transducer
- ultrasonic wave
- ultrasonic
- transmitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】１つのトランスデューサにて、種々の入射角で
の被検体の微小部分の膜厚測定を可能とする。 【構成】球面状の凹部である超音波の放・入射面に、輪
帯状（アニュラー型）の送受波部が、同心円状に複数個
形成されている。 【効果】超音波の入射角を適宜選択できるようになり、
いろいろな材質の膜厚を、１つのトランスデューサで測
定することが可能となった。
の被検体の微小部分の膜厚測定を可能とする。 【構成】球面状の凹部である超音波の放・入射面に、輪
帯状（アニュラー型）の送受波部が、同心円状に複数個
形成されている。 【効果】超音波の入射角を適宜選択できるようになり、
いろいろな材質の膜厚を、１つのトランスデューサで測
定することが可能となった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に形成された
膜、たとえばメッキ、コーティング、塗装等により形成
された膜の膜厚を、超音波を用いて測定する超音波膜厚
計に使用されるトランスデューサに関する。
膜、たとえばメッキ、コーティング、塗装等により形成
された膜の膜厚を、超音波を用いて測定する超音波膜厚
計に使用されるトランスデューサに関する。
【０００２】超音波を用いて膜厚を測定する１つの方法
として、特開昭６１−２０８０３号公報に開示された方
法が知られている。この方法は、基板上の膜に対して、
基板、膜、超音波伝播媒体から成る組合せ（以下、本願
明細書中において、組合せ体と称する）特有の入射角θ
にて超音波を照射した場合、超音波の周波数ｆと膜厚ｄ
との積が前記組合せ体特有の値Ｈとなった時に超音波の
反射率が極めて小さくなるという現象を利用している。
として、特開昭６１−２０８０３号公報に開示された方
法が知られている。この方法は、基板上の膜に対して、
基板、膜、超音波伝播媒体から成る組合せ（以下、本願
明細書中において、組合せ体と称する）特有の入射角θ
にて超音波を照射した場合、超音波の周波数ｆと膜厚ｄ
との積が前記組合せ体特有の値Ｈとなった時に超音波の
反射率が極めて小さくなるという現象を利用している。
【０００３】また同一出願人による特開平１−１１３６
０６号公報で述べられている方法によると、反射波スペ
クトルにおいて反射率が極小となる周波数ｆd と膜厚d
が ｄ＝ｇ（ｆd ） となる関数関係がある場合に、極小周波数ｆd から膜厚
ｄが求められる。
０６号公報で述べられている方法によると、反射波スペ
クトルにおいて反射率が極小となる周波数ｆd と膜厚d
が ｄ＝ｇ（ｆd ） となる関数関係がある場合に、極小周波数ｆd から膜厚
ｄが求められる。
【０００４】被検体の微小部分の膜厚を測定する装置と
して、本出願人は、特願平１−２９５４８４号に示す図
２の測定系を提案している。
して、本出願人は、特願平１−２９５４８４号に示す図
２の測定系を提案している。
【０００５】高周波発振器１から高周波パルスを、電極
４を通じて圧電部３に印加すると平面波超音波パルスが
発生し、超音波は伝播媒体５に入って測定対象物（被検
体）８にある幅をもった入射角で到達する。その反射波
をまた圧電部３でとらえ超音波を電気信号に変換し、ス
ペクトルアナライザなどの周波数解析装置２に入力す
る。
４を通じて圧電部３に印加すると平面波超音波パルスが
発生し、超音波は伝播媒体５に入って測定対象物（被検
体）８にある幅をもった入射角で到達する。その反射波
をまた圧電部３でとらえ超音波を電気信号に変換し、ス
ペクトルアナライザなどの周波数解析装置２に入力す
る。
【０００６】受波部と送波部は同一の場所３になるが、
高周波発振器からトランスデューサに印加されるパルス
信号と、トランスデューサにとらえられた反射超音波を
変換し、周波数解析装置２に入力する信号とは方向性結
合器71で分離する。
高周波発振器からトランスデューサに印加されるパルス
信号と、トランスデューサにとらえられた反射超音波を
変換し、周波数解析装置２に入力する信号とは方向性結
合器71で分離する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図２のような構成の集
束型斜め入射トランスデューサでは、入射角が固定され
ていた。そのため、入射角を変えて膜厚測定を行なう際
には、種々の入射角度を有するトランスデューサを制作
・準備し、そのたびにトランスデューサを交換せざるを
得なかった。本発明の目的は、１つのトランスデューサ
にて複数の入射角度での測定を可能とするトランスデュ
ーサを提供することである。
束型斜め入射トランスデューサでは、入射角が固定され
ていた。そのため、入射角を変えて膜厚測定を行なう際
には、種々の入射角度を有するトランスデューサを制作
・準備し、そのたびにトランスデューサを交換せざるを
得なかった。本発明の目的は、１つのトランスデューサ
にて複数の入射角度での測定を可能とするトランスデュ
ーサを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、高周
波信号が印加されることにより被検体表面へ高周波超音
波を送波する送波部と、被検体からの反射超音波を受波
する受波部とを備えた超音波トランスデューサであっ
て、超音波の放・入射面が球面状の凹部とされてなり、
送波部と受波部が同一の円周上に存在するように送受波
部が輪帯状に形成された超音波トランスデューサにおい
て、前記送受波部が、前記凹面上に、同心円状に複数形
成されたことを特徴とする超音波トランスデューサであ
る。図１(a) は、本発明におけるトランスデューサを側
面から見た断面説明図であり、図１(b) は、下から見た
構造説明図である。
波信号が印加されることにより被検体表面へ高周波超音
波を送波する送波部と、被検体からの反射超音波を受波
する受波部とを備えた超音波トランスデューサであっ
て、超音波の放・入射面が球面状の凹部とされてなり、
送波部と受波部が同一の円周上に存在するように送受波
部が輪帯状に形成された超音波トランスデューサにおい
て、前記送受波部が、前記凹面上に、同心円状に複数形
成されたことを特徴とする超音波トランスデューサであ
る。図１(a) は、本発明におけるトランスデューサを側
面から見た断面説明図であり、図１(b) は、下から見た
構造説明図である。
【０００９】この球面上の凹部にアニュラー型（輪帯
状）に多環状に圧電部を形成し、電極（34と35）とスイ
ッチ91で選択された電極４のうちのどれかの電極に高周
波パルスを印加すると印加された電極４に対応した圧電
部３が超音波を発生する。
状）に多環状に圧電部を形成し、電極（34と35）とスイ
ッチ91で選択された電極４のうちのどれかの電極に高周
波パルスを印加すると印加された電極４に対応した圧電
部３が超音波を発生する。
【００１０】超音波は、伝播媒体５中を集束しながら進
行する。集束点近傍上に測定対象物（被検体）８を置く
と測定対象物にある幅をもつ入射角で入射する。超音波
は対象表面で反射され、その反射波を超音波をまた圧電
部３でとらえる。
行する。集束点近傍上に測定対象物（被検体）８を置く
と測定対象物にある幅をもつ入射角で入射する。超音波
は対象表面で反射され、その反射波を超音波をまた圧電
部３でとらえる。
【００１１】このようにすると対象物８表面には超音波
が集束しながら到達するのでビームは絞られることにな
り、微小な面積の部分の膜厚を測定できる。また、送波
部から発生する超音波、および反射する超音波は球面波
であり、それを凹部の受波部でとらえるため、測定対象
面に対しトランスデューサ部を少々傾けても膜厚を測定
できる。圧電部３の中で発信する部分をスイッチ91で選
択できるため、いろいろな入射角を選択することができ
る。すなわち、１つのトランスデューサで、種々の入射
角による微小部分の膜厚の測定が可能である。
が集束しながら到達するのでビームは絞られることにな
り、微小な面積の部分の膜厚を測定できる。また、送波
部から発生する超音波、および反射する超音波は球面波
であり、それを凹部の受波部でとらえるため、測定対象
面に対しトランスデューサ部を少々傾けても膜厚を測定
できる。圧電部３の中で発信する部分をスイッチ91で選
択できるため、いろいろな入射角を選択することができ
る。すなわち、１つのトランスデューサで、種々の入射
角による微小部分の膜厚の測定が可能である。
【００１２】
【実施例】以下、図１を用いて本発明をより詳細に説明
する。
する。
【００１３】円柱状のベークライト（絶縁物33）を用意
し、その中に径をかえたいくつものリング状の真鍮を挿
入し電極４とする。また、このベークライトの外側にリ
ング状の真鍮35をかぶせ、これらを一体にする。
し、その中に径をかえたいくつものリング状の真鍮を挿
入し電極４とする。また、このベークライトの外側にリ
ング状の真鍮35をかぶせ、これらを一体にする。
【００１４】この下部を球状のものの上で研磨し凹部を
形成する。次いで、前記凹部にＰ（ＶＤＦ─ＴｒＦＥ）
（ポリフッ化ビニリデン・トリフルオロエチレン）をス
ピンコートにより塗布し、熱処理（アニーリング）を施
す。
形成する。次いで、前記凹部にＰ（ＶＤＦ─ＴｒＦＥ）
（ポリフッ化ビニリデン・トリフルオロエチレン）をス
ピンコートにより塗布し、熱処理（アニーリング）を施
す。
【００１５】さらに、圧電体のグラウンドの電極として
アルミニウム34を蒸着し、外側の真鍮35部分と接続す
る。電極に高圧の電気を印加することにより、Ｐ（ＶＤ
Ｆ─ＴｒＦＥ）が、内側の真鍮の部分と外側のアルミニ
ウム蒸着してある部分とではさまれた部分が分極して圧
電作用を持つようになり圧電体３が形成される。
アルミニウム34を蒸着し、外側の真鍮35部分と接続す
る。電極に高圧の電気を印加することにより、Ｐ（ＶＤ
Ｆ─ＴｒＦＥ）が、内側の真鍮の部分と外側のアルミニ
ウム蒸着してある部分とではさまれた部分が分極して圧
電作用を持つようになり圧電体３が形成される。
【００１６】伝播媒体５として水を用いる。８は測定対
象物としての被検体である。
象物としての被検体である。
【００１７】上述のような構成で、図３に示される寸法
のトランスデューサを制作して、いろいろな試料（膜厚
が、既知）の膜厚を計測した。
のトランスデューサを制作して、いろいろな試料（膜厚
が、既知）の膜厚を計測した。
【００１８】第一に測定したのは、鉄鋼の表面にフッ素
樹脂層が10μｍ厚で形成された試料を、図３における圧
電部Ａのところを発信させて計測を行なった。（図４
(a) ）第二に測定したのは、42合金の表面に金が5.2 μ
ｍ厚で形成された試料を、図３における圧電部Ｂのとこ
ろを発信させて計測を行なった。（図４(b) ）第三に測
定したのは、真鍮の表面に金が5.2 μｍ厚で形成された
試料を、図３における圧電部Ｃのところを発信させて計
測を行なった。（図４(c) ）
樹脂層が10μｍ厚で形成された試料を、図３における圧
電部Ａのところを発信させて計測を行なった。（図４
(a) ）第二に測定したのは、42合金の表面に金が5.2 μ
ｍ厚で形成された試料を、図３における圧電部Ｂのとこ
ろを発信させて計測を行なった。（図４(b) ）第三に測
定したのは、真鍮の表面に金が5.2 μｍ厚で形成された
試料を、図３における圧電部Ｃのところを発信させて計
測を行なった。（図４(c) ）
【００１９】それぞれの場合について反射波のスぺクト
ルは図４に示される。図４のそれぞれのスペクトルにつ
いて解析を行い、ディップ周波数から膜厚が測れること
が確かめられた。このように、材質の異なる試料に対し
ての膜厚測定が、１つのトランスデューサで行なうこと
が可能である。
ルは図４に示される。図４のそれぞれのスペクトルにつ
いて解析を行い、ディップ周波数から膜厚が測れること
が確かめられた。このように、材質の異なる試料に対し
ての膜厚測定が、１つのトランスデューサで行なうこと
が可能である。
【００２０】また、図５のように従来の超音波膜厚計の
レンズで上部電極４を、同心状に大きさの異なる複数個
のドーナッツ状に形成してもよい。
レンズで上部電極４を、同心状に大きさの異なる複数個
のドーナッツ状に形成してもよい。
【００２１】また、同一出願人による特開平２−５１０
６０号公報のスペクトラム超音波顕微鏡にこのトランス
デューサを使用すれば、解像度の高い面的な表面の膜厚
分布が計測可能である。
６０号公報のスペクトラム超音波顕微鏡にこのトランス
デューサを使用すれば、解像度の高い面的な表面の膜厚
分布が計測可能である。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたように、凹面部に圧電部を輪
帯状（アニュラー型）に複数個設けることにより、入射
角を選択できるようになり、いろいろな材質の膜厚を、
１つのトランスデューサで測定することが可能となっ
た。
帯状（アニュラー型）に複数個設けることにより、入射
角を選択できるようになり、いろいろな材質の膜厚を、
１つのトランスデューサで測定することが可能となっ
た。
【００２３】
【図１】本発明のトランスデューサの基本構成を示す説
明図であり、(a) は側面から見た断面説明図であり、
(b) は下から見た説明図である。
明図であり、(a) は側面から見た断面説明図であり、
(b) は下から見た説明図である。
【図２】従来のトランスデューサの基本構成を示す説明
図であり、(a) は側面から見た断面説明図であり、(b)
は下から見た説明図である。
図であり、(a) は側面から見た断面説明図であり、(b)
は下から見た説明図である。
【図３】１実施例について、側面から見た断面説明図で
ある。
ある。
【図４】１実施例による測定を行なった結果、得られた
反射波のスペクトルを示す説明図である。
反射波のスペクトルを示す説明図である。
【図５】本発明の他の例についての構成説明図であり、
(a) は側面から見た断面説明図であり、(b) は下から見
た説明図である。
(a) は側面から見た断面説明図であり、(b) は下から見
た説明図である。
１…高周波発振器 ２…周波数解析装置 ３…圧電部 ４…電極 ５…伝播媒体 ８…測定対象物（被検体） ３３…絶縁物 ３４…電極 ３５…電極 ７１…方向性結合器 ９１…スイッチ
Claims (1)
- 【請求項１】 高周波信号が印加されることにより被検
体表面へ高周波超音波を送波する送波部と、被検体から
の反射超音波を受波する受波部とを備えた超音波トラン
スデューサであって、超音波の放・入射面が球面状の凹
部とされてなり、送波部と受波部が同一の円周上に存在
するように送受波部が輪帯状に形成された超音波トラン
スデューサにおいて、前記送受波部が、前記凹面上に、
同心円状に複数形成されたことを特徴とする超音波トラ
ンスデューサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3245401A JPH0579830A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 超音波トランスデユーサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3245401A JPH0579830A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 超音波トランスデユーサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0579830A true JPH0579830A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=17133107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3245401A Pending JPH0579830A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 超音波トランスデユーサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0579830A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109848023A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-06-07 | 吉林大学 | 一种双圆柱结构的pvdf超声波发射器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60185183A (ja) * | 1983-09-15 | 1985-09-20 | ウルトラソニツク アレイズ インコ−ポレ−テツド | 超音波トランスジューサ、超音波装置そして超音波トランスジューサの製造方法 |
| JPH03156308A (ja) * | 1989-11-14 | 1991-07-04 | Toppan Printing Co Ltd | 超音波トランスデューサ |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP3245401A patent/JPH0579830A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60185183A (ja) * | 1983-09-15 | 1985-09-20 | ウルトラソニツク アレイズ インコ−ポレ−テツド | 超音波トランスジューサ、超音波装置そして超音波トランスジューサの製造方法 |
| JPH03156308A (ja) * | 1989-11-14 | 1991-07-04 | Toppan Printing Co Ltd | 超音波トランスデューサ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109848023A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-06-07 | 吉林大学 | 一种双圆柱结构的pvdf超声波发射器 |
| CN109848023B (zh) * | 2018-12-11 | 2024-04-30 | 吉林大学 | 一种双圆柱结构的pvdf超声波发射器 |
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