JPH0618497A - 超音波顕微鏡装置のインピーダンス整合装置 - Google Patents
超音波顕微鏡装置のインピーダンス整合装置Info
- Publication number
- JPH0618497A JPH0618497A JP4171153A JP17115392A JPH0618497A JP H0618497 A JPH0618497 A JP H0618497A JP 4171153 A JP4171153 A JP 4171153A JP 17115392 A JP17115392 A JP 17115392A JP H0618497 A JPH0618497 A JP H0618497A
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- Japan
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- impedance matching
- matching device
- frequency
- impedance
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 方向性結合器と超音波探触子との間に設ける
インピーダンス整合器の整合条件を、探触子の種類を変
更させる毎に、自動的に求めたい。 【構成】 本発明は、送信周波数を掃引する発振手段
と、この掃引中の送信出力で得られる、探触子の反射信
号の最大値を検出し、その最大値に相当する送信周波数
を記憶する手段と、その送信周波数に基づいて可調整の
上記インピーダンス整合器を調整して、探触子の反射信
号の値が最大値になるよう、自動調整する手段を設け
た。
インピーダンス整合器の整合条件を、探触子の種類を変
更させる毎に、自動的に求めたい。 【構成】 本発明は、送信周波数を掃引する発振手段
と、この掃引中の送信出力で得られる、探触子の反射信
号の最大値を検出し、その最大値に相当する送信周波数
を記憶する手段と、その送信周波数に基づいて可調整の
上記インピーダンス整合器を調整して、探触子の反射信
号の値が最大値になるよう、自動調整する手段を設け
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は物体の内部欠陥や表層の
物性を検査、解析する超音波顕微鏡装置のインピーダン
ス整合装置に関する。
物性を検査、解析する超音波顕微鏡装置のインピーダン
ス整合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波顕微鏡等の超音波検査装置は、被
検査体（試料）に超音波を照射することにより当該試料
の内部欠陥の検査や表層の物理的状態の解析等を行う装
置である。このような超音波検査装置を図５により説明
する。
検査体（試料）に超音波を照射することにより当該試料
の内部欠陥の検査や表層の物理的状態の解析等を行う装
置である。このような超音波検査装置を図５により説明
する。
【０００３】図５は従来の超音波検査装置の系統図であ
る。図で、１は探触子で、圧電素子１ａ及び音響レンズ
１ｂより成る。２は試料、３は探触子１と試料２との間
に介在せしめられた媒体（水）である。４は圧電素子１
を励振させるバースト波電圧を出力する送信器、５は圧
電素子１ａから出力される信号を受信する受信器、６は
送信器４と受信器５との接続を切り換える方向性結合器
である。７は探触子１と方向性結合器６との間に挿入さ
れたインピーダンス整合器である。このインピーダンス
整合器は、探触子１と方向性結合器６との間のインピー
ダンスをマッチングさせる機能を有する。
る。図で、１は探触子で、圧電素子１ａ及び音響レンズ
１ｂより成る。２は試料、３は探触子１と試料２との間
に介在せしめられた媒体（水）である。４は圧電素子１
を励振させるバースト波電圧を出力する送信器、５は圧
電素子１ａから出力される信号を受信する受信器、６は
送信器４と受信器５との接続を切り換える方向性結合器
である。７は探触子１と方向性結合器６との間に挿入さ
れたインピーダンス整合器である。このインピーダンス
整合器は、探触子１と方向性結合器６との間のインピー
ダンスをマッチングさせる機能を有する。
【０００４】送信器４からバースト波電圧が出力される
と、圧電素子１ａが励振されて超音波が発生する。この
超音波は音響レンズ１ｂにより集束され、試料２に照射
される。試料２から戻った超音波は圧電素子１ａに到達
してこれを励振させ、圧電素子１ａからは到達した超音
波に比例した電気信号が出力される。この信号は、イン
ピーダンス整合器７及び方向性結合器６を介して受信器
５に受信され、以後、所定の処理がなされる。
と、圧電素子１ａが励振されて超音波が発生する。この
超音波は音響レンズ１ｂにより集束され、試料２に照射
される。試料２から戻った超音波は圧電素子１ａに到達
してこれを励振させ、圧電素子１ａからは到達した超音
波に比例した電気信号が出力される。この信号は、イン
ピーダンス整合器７及び方向性結合器６を介して受信器
５に受信され、以後、所定の処理がなされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記超音波検査装置に
おいて、探触子１と方向性結合器６のインピーダンスと
は一致しないのが通常である。従って、インピーダンス
整合器７が備えられていないと、送信器４から方向性結
合器６を介してバースト波電圧が出力されたとき、この
電圧の多くは探触子１で反射してしまうことになり圧電
素子１ａの励振に寄与することはできない。インピーダ
ンス整合器７はこの欠点を除くために備えられており、
インピーダンス整合器７の入力端からみた探触子１側の
インピーダンスが方向性結合器６のインピーダンスと等
しくなるように調整することにより、送信器４から探触
子１への電力の伝送効率の低下を防止している。（ただ
し、送信器の出力インピーダンス、方向性結合器の特性
インピーダンス、受信器の入力インピーダンスは等しい
ものとする）。
おいて、探触子１と方向性結合器６のインピーダンスと
は一致しないのが通常である。従って、インピーダンス
整合器７が備えられていないと、送信器４から方向性結
合器６を介してバースト波電圧が出力されたとき、この
電圧の多くは探触子１で反射してしまうことになり圧電
素子１ａの励振に寄与することはできない。インピーダ
ンス整合器７はこの欠点を除くために備えられており、
インピーダンス整合器７の入力端からみた探触子１側の
インピーダンスが方向性結合器６のインピーダンスと等
しくなるように調整することにより、送信器４から探触
子１への電力の伝送効率の低下を防止している。（ただ
し、送信器の出力インピーダンス、方向性結合器の特性
インピーダンス、受信器の入力インピーダンスは等しい
ものとする）。
【０００６】ところで、超音波検査装置にあっては、検
査目的や試料に応じて探触子１が取り替え使用され、ま
た、送信器４から出力されるバースト波電圧の周波数も
変更される。ここで、探触子の交換とは、複数の種類の
探触子から１つを選ぶことであり、複数の種類の探触子
には、周波数による区分、形状による区分等がある。周
波数による区分には、５０ＭＨｚ〜１ＧＨｚの範囲内で
の区分があり、例えば、５０ＭＨｚ用、１００ＭＨｚ
用、２００ＭＨｚ用、４００ＭＨｚ用、等に区分化され
ている。この周波数による区分によれば、低い周波数
程、振動子（圧電素子）の厚みが厚く、高い周波数程、
振動子の厚みは薄くなる。また、バースト周波数自体も
種々存在する。こうした探触子は、その種類毎に電気的
なインピーダンスが変わることになる。このように探触
子１が交換されると、当然そのインピーダンスも変化
し、特に、バースト波電圧の周波数が変化すると同一探
触子であってもそのインピーダンスは大きく変化する。
査目的や試料に応じて探触子１が取り替え使用され、ま
た、送信器４から出力されるバースト波電圧の周波数も
変更される。ここで、探触子の交換とは、複数の種類の
探触子から１つを選ぶことであり、複数の種類の探触子
には、周波数による区分、形状による区分等がある。周
波数による区分には、５０ＭＨｚ〜１ＧＨｚの範囲内で
の区分があり、例えば、５０ＭＨｚ用、１００ＭＨｚ
用、２００ＭＨｚ用、４００ＭＨｚ用、等に区分化され
ている。この周波数による区分によれば、低い周波数
程、振動子（圧電素子）の厚みが厚く、高い周波数程、
振動子の厚みは薄くなる。また、バースト周波数自体も
種々存在する。こうした探触子は、その種類毎に電気的
なインピーダンスが変わることになる。このように探触
子１が交換されると、当然そのインピーダンスも変化
し、特に、バースト波電圧の周波数が変化すると同一探
触子であってもそのインピーダンスは大きく変化する。
【０００７】このため、探触子１を取り替え、またはバ
ースト波電圧の周波数を変更したときには、その都度、
受信器５に受信された信号の大きさを読み取りながらイ
ンピーダンス整合器７のインピーダンスを調整する必要
があり、従来、この調整に多くの手間と時間を要してい
た。
ースト波電圧の周波数を変更したときには、その都度、
受信器５に受信された信号の大きさを読み取りながらイ
ンピーダンス整合器７のインピーダンスを調整する必要
があり、従来、この調整に多くの手間と時間を要してい
た。
【０００８】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、容易にインピーダンス整合を得ることがで
きる超音波顕微鏡のインピーダンス整合装置を提供する
にある。
題を解決し、容易にインピーダンス整合を得ることがで
きる超音波顕微鏡のインピーダンス整合装置を提供する
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、送信周波数を
掃引する発振手段と、この掃引中の送信出力で得られ
る、探触子の反射信号の最大値を検出し、その最大値に
相当する送信周波数を記憶する手段と、その送信周波数
に基づいてインピーダンス整合器を調整して、探触子の
反射信号の値が最大値になるよう、自動調整する手段を
設けた。
掃引する発振手段と、この掃引中の送信出力で得られ
る、探触子の反射信号の最大値を検出し、その最大値に
相当する送信周波数を記憶する手段と、その送信周波数
に基づいてインピーダンス整合器を調整して、探触子の
反射信号の値が最大値になるよう、自動調整する手段を
設けた。
【００１０】
【作用】探触子が取り替えられたとき、まず、インピー
ダンス整合器を接続した状態で使用する探触子の仕様周
波数の近傍の周波数で掃引（例えば低周波数から高周波
数へ）しながら探触子で受信した受信信号を測定し、そ
の受信信号が最大値となるような送信周波数を見つけ
て、その周波数をラッチする。この操作はすべて自動的
に行うことができるので、使用する探触子のインピーダ
ンス整合を迅速、容易に実施することができる。
ダンス整合器を接続した状態で使用する探触子の仕様周
波数の近傍の周波数で掃引（例えば低周波数から高周波
数へ）しながら探触子で受信した受信信号を測定し、そ
の受信信号が最大値となるような送信周波数を見つけ
て、その周波数をラッチする。この操作はすべて自動的
に行うことができるので、使用する探触子のインピーダ
ンス整合を迅速、容易に実施することができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図４により
説明する。図１は本発明の実施例に係る超音波顕微鏡装
置のブロック図であり、厚電素子（電極を含む）１ａと
音響レンズ１ｂとより成る探触子１、試料２、探触子１
と試料２との間に設けた水滴等の音響媒質３、送信器
４、受信器５、方向性結合器６、インピーダンス整合器
７、ピーク値検出器８、マイコン９より成る。マイコン
９は送信器４の送信周波数の制御、及びインピーダンス
整合器７の整合条件決定の制御を行う。ピーク値検出器
８は反射信号のピーク値を検出する。
説明する。図１は本発明の実施例に係る超音波顕微鏡装
置のブロック図であり、厚電素子（電極を含む）１ａと
音響レンズ１ｂとより成る探触子１、試料２、探触子１
と試料２との間に設けた水滴等の音響媒質３、送信器
４、受信器５、方向性結合器６、インピーダンス整合器
７、ピーク値検出器８、マイコン９より成る。マイコン
９は送信器４の送信周波数の制御、及びインピーダンス
整合器７の整合条件決定の制御を行う。ピーク値検出器
８は反射信号のピーク値を検出する。
【００１２】まず初めに送信器４から一定出力の信号を
周波数をマイコン９の指示９ａに従って逐次可変（掃
引）しながら出力し、探触子１で受信した信号を受信器
５で増幅したのちピーク値検出器８でレンズエコー部分
にゲートをかけ、そのゲート内に発生した信号のピーク
値を測定する。ピーク値は次々にマイコン９に送られ
る。ここで探触子の公称周波数を略ｆ0とするならば、
送信周波数の可変範囲はｆ1〜ｆ2（ただし、ｆ1＜ｆ0＜
ｆ2とする）とおく。
周波数をマイコン９の指示９ａに従って逐次可変（掃
引）しながら出力し、探触子１で受信した信号を受信器
５で増幅したのちピーク値検出器８でレンズエコー部分
にゲートをかけ、そのゲート内に発生した信号のピーク
値を測定する。ピーク値は次々にマイコン９に送られ
る。ここで探触子の公称周波数を略ｆ0とするならば、
送信周波数の可変範囲はｆ1〜ｆ2（ただし、ｆ1＜ｆ0＜
ｆ2とする）とおく。
【００１３】送信周波数をｆ1〜ｆ2の範囲で可変させる
と、圧電素子１ａの特性により最も出力がでる（感度が
よい）周波数特性が現れる。この周波数特性を図２のよ
うに示すとｆ0なる周波数が探触子を励振するのに最も
適した周波数といえる。最大出力はピーク値検出器８の
出力をマイコン９が監視することでわかる。
と、圧電素子１ａの特性により最も出力がでる（感度が
よい）周波数特性が現れる。この周波数特性を図２のよ
うに示すとｆ0なる周波数が探触子を励振するのに最も
適した周波数といえる。最大出力はピーク値検出器８の
出力をマイコン９が監視することでわかる。
【００１４】次に送信器４から最適周波数であるｆ0の
一定出力の信号を出力する。インピーダンス整合器７は
マイコン９の指示９ｂで調整される。インピーダンス整
合器７の内部回路を図３に示す。内部回路は３つのブロ
ックに分かれていて、それぞれ可変容量型ダイオード１
６、１７、１８とコンデンサ１９、２０、２１とＤＡ変
換器１１、１２、１３で構成されている。
一定出力の信号を出力する。インピーダンス整合器７は
マイコン９の指示９ｂで調整される。インピーダンス整
合器７の内部回路を図３に示す。内部回路は３つのブロ
ックに分かれていて、それぞれ可変容量型ダイオード１
６、１７、１８とコンデンサ１９、２０、２１とＤＡ変
換器１１、１２、１３で構成されている。
【００１５】ここでＤＡ変換器１１、１２、１３はディ
ジタル値からアナログ値に変換された電圧をダイオード
とコンデンサの接続点に印加するためのものである。ま
た可変容量型ダイオード自身に印加される電圧の大きさ
によって内部の容量が変化する働きを持っている。そこ
でまずダイオード１６に印加する電圧をＤＡ１１で調整
して順次可変させながら受信信号の大きさを測定する。
この変化の様子は図４に示すように制御電圧を小から大
に変化させるとある電圧値に相当する容量で信号レベル
が最大となる。ここでＣ11はダイオード１６の内部容量
Ｃ1′と固定コンデンサ１９の容量Ｃ1の合成容量であ
り、Ｃ12、Ｃ13も同様の意味を表す。ダイオード１６の
調整で信号レベルが最大値となったらダイオード１６に
印加する電圧はそのままにしておき、次に同様の操作を
ダイオード１７、１８についても行い、それぞれの調整
で信号レベルが最大値となるよう繰り返す。Ｃ11、
Ｃ12、Ｃ13の順番で調整を行うと最終的に図４に示すよ
うにＣ13の変化による特性曲線が得られる。
ジタル値からアナログ値に変換された電圧をダイオード
とコンデンサの接続点に印加するためのものである。ま
た可変容量型ダイオード自身に印加される電圧の大きさ
によって内部の容量が変化する働きを持っている。そこ
でまずダイオード１６に印加する電圧をＤＡ１１で調整
して順次可変させながら受信信号の大きさを測定する。
この変化の様子は図４に示すように制御電圧を小から大
に変化させるとある電圧値に相当する容量で信号レベル
が最大となる。ここでＣ11はダイオード１６の内部容量
Ｃ1′と固定コンデンサ１９の容量Ｃ1の合成容量であ
り、Ｃ12、Ｃ13も同様の意味を表す。ダイオード１６の
調整で信号レベルが最大値となったらダイオード１６に
印加する電圧はそのままにしておき、次に同様の操作を
ダイオード１７、１８についても行い、それぞれの調整
で信号レベルが最大値となるよう繰り返す。Ｃ11、
Ｃ12、Ｃ13の順番で調整を行うと最終的に図４に示すよ
うにＣ13の変化による特性曲線が得られる。
【００１６】全ての操作を行い、図４に示す特性線図で
信号レベルが最大となるところが、使用する探触子の最
適な周波数での整合条件と言える。以上の操作はコンピ
ュータ９で制御して行うことになり、すべて自動でイン
ピーダンス整合を行うことができる。
信号レベルが最大となるところが、使用する探触子の最
適な周波数での整合条件と言える。以上の操作はコンピ
ュータ９で制御して行うことになり、すべて自動でイン
ピーダンス整合を行うことができる。
【００１７】尚、インピーダンス整合器は、図３の以外
の例が存在することは云うまでもないが通常通りアクタ
ンスを用い、またコンデンサの他にコイルによるインダ
クタンス型のものや、コイルとコンデンサとの組合せ形
など種々存在する。
の例が存在することは云うまでもないが通常通りアクタ
ンスを用い、またコンデンサの他にコイルによるインダ
クタンス型のものや、コイルとコンデンサとの組合せ形
など種々存在する。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば探触子の取り替え時、可
調整のインピーダンス整合器で自動的にインピーダンス
を調整するようにしたので、手間や時間を要することな
く、容易かつ適切に探触子のインピーダンス整合を行う
ことができる。
調整のインピーダンス整合器で自動的にインピーダンス
を調整するようにしたので、手間や時間を要することな
く、容易かつ適切に探触子のインピーダンス整合を行う
ことができる。
【図１】本発明の実施例図である。
【図２】周波数掃引による特性線図である。
【図３】本発明のインピーダンス整合器の調整のための
実施例図である。
実施例図である。
【図４】図３の実施例での静電容量の調整による特性線
図である。
図である。
【図５】従来図である。
１ 探触子 ２ 試料 ３ 媒質 ４ 送信器 ５ 受信器 ６ 方向性結合器 ７ インピーダンス整合器 ８ ピーク値検出器 ９ マイコン
Claims (1)
- 【請求項１】 探触子とこの探触子を励振させる信号を
出力する送信器と、前記探触子からの反射信号を受信す
る受信器と、前記送信器及び前記受信器を選択的に前記
探触子側に結合する方向性結合器と、この方向性結合器
と探触子との間に設けた、インピーダンス調整可能なイ
ンピーダンス整合器とを備えた超音波顕微鏡装置におい
て、送信周波数を掃引する発振手段と、この掃引中の送
信出力で得られる、探触子の反射信号の最大値を検出
し、その最大値に相当する送信周波数を記憶する手段
と、その送信周波数に基づいて上記インピーダンス整合
器を調整して、探触子の反射信号の値が最大値になるよ
う、自動調整する手段を設けたことを特徴とする超音波
顕微鏡装置のインピーダンス整合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4171153A JPH0618497A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | 超音波顕微鏡装置のインピーダンス整合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4171153A JPH0618497A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | 超音波顕微鏡装置のインピーダンス整合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618497A true JPH0618497A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=15917975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4171153A Pending JPH0618497A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | 超音波顕微鏡装置のインピーダンス整合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0618497A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101123221B1 (ko) * | 2011-02-28 | 2012-03-21 | 동국대학교 산학협력단 | 초음파 시스템 및 이의 임피던스 매칭 방법 |
| JP2015521437A (ja) * | 2012-06-01 | 2015-07-27 | ノースン・カンパニー・リミテッドNohsn Co., Ltd. | インピーダンスマッチング装置及び方法 |
-
1992
- 1992-06-29 JP JP4171153A patent/JPH0618497A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101123221B1 (ko) * | 2011-02-28 | 2012-03-21 | 동국대학교 산학협력단 | 초음파 시스템 및 이의 임피던스 매칭 방법 |
| JP2015521437A (ja) * | 2012-06-01 | 2015-07-27 | ノースン・カンパニー・リミテッドNohsn Co., Ltd. | インピーダンスマッチング装置及び方法 |
| JP2016201805A (ja) * | 2012-06-01 | 2016-12-01 | ノースン・カンパニー・リミテッドNohsn Co., Ltd. | インピーダンスマッチング装置及び方法 |
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