JPH06241885A - 超音波測定用ハイドロホン - Google Patents

超音波測定用ハイドロホン

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JPH06241885A
JPH06241885A JP2792893A JP2792893A JPH06241885A JP H06241885 A JPH06241885 A JP H06241885A JP 2792893 A JP2792893 A JP 2792893A JP 2792893 A JP2792893 A JP 2792893A JP H06241885 A JPH06241885 A JP H06241885A
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JP
Japan
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light
optical fiber
pressure
hydrophone
measuring
Prior art date
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Application number
JP2792893A
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English (en)
Inventor
Nobuki Kudo
信樹 工藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2792893A priority Critical patent/JPH06241885A/ja
Publication of JPH06241885A publication Critical patent/JPH06241885A/ja
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】正しい波形が計測でき、しかも安価に製作でき
る超音波測定用ハイドロホンを提供する。 【構成】複数本の光導波路11,12を光路の一部が互
いに交差する如く一体的に結合してなる受圧結合部14
と、受圧結合部14に加わる圧力に応じて結合部14を
介して一方の光導波路11から他方の光導波路12に漏
れる光の強度を計測する計測手段30とを具備したこと
を特徴とする超音波測定用ハイドロホン。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、衝撃波結石破砕装置等
の衝撃波強度を測定する超音波測定用ハイドロホンに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来から、腎臓結石等を破砕する装置と
して衝撃波破砕装置がある。この装置は、人体の外部か
ら超音波を集中させることにより、対象にする結石に衝
撃波を与えて破砕する装置である。このような装置の衝
撃波の強度を測定する手段として、超音波測定用ハイド
ロホンが用いられている。
【0003】図5の(a)(b)(c)は、このような
超音波測定用ハイドロホンの従来例を示す図である。す
なわち、(a)に示したメンブレンハイドロホンは、膜
状の高分子圧電材料1の両面中央に、電極2を取付けた
構造になっている。このメンブレンハイドロホンは、周
波数帯域が広く音圧波形を忠実に再現できるという特徴
を有している。(b)に示したニードルハイドロホン
は、針状の内部電極3の先端に圧電体4を配置し、その
周囲を外部電極5で覆った構造をしている。このニード
ルハイドロホンは、メンブレンハイドロホンよりも衝撃
波圧力による損傷を受けにくいという特徴を有してい
る。
【0004】しかしながら、上記二つの超音波測定用ハ
イドロホンでは、圧力を受ける受圧部部分がむき出しに
なっているため、強い衝撃波を受けると受圧部の破壊が
進み、圧電体に蒸着あるいは塗布された電極がとれた
り、圧電素子から電気信号を取り出す部分が壊れる等の
虞があった。例えば、100MPa程度の音圧を測定し
た場合には10〜100回程度の測定で超音波測定用ハ
イドロホンが破壊されてしまう。しかも、上記二つの超
音波測定用ハイドロホンは非常に高価なため、入手が容
易ではなく、いきおい測定回数が限られてしまうという
問題もあった。
【0005】(c)に示したゲージは、上記のような問
題を解決するために開発されたものであり、寿命を延ば
すために圧力を検知する圧電体6を金属筒体7で保護し
た構造になっている。すなわち圧電体6は、金属筒体板
7の内底面と金属筒体7にねじ込まれた金属棒8の先端
部との間に挟み込まれている。このような構造にするこ
とにより圧電体6は、直接衝撃波にさらされることがな
くなり、寿命が長くなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のゲージ
を用いた超音波測定用ハイドロホンでは、圧電体6を金
属部材7,8で挟み込んでいるために、衝撃波が両金属
部材の間を反響することになる。このため、測定した波
形にアーティファクトが現れたり、衝撃波の負圧部分の
測定を安定に行なえないという問題があった。
【0007】そこで本発明は、衝撃波圧力を正確に計測
することができる上、衝撃力に対して強く、しかも安価
に製作できる超音波測定用ハイドロホンを提供すること
を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は、複数本の光導波路を光路の
一部が互いに交差する如く一体的に結合してなる受圧結
合部と、この受圧結合部に加わる圧力に応じて上記結合
部を介して一方の光導波路から他方の光導波路に漏れる
光の強度を計測する計測手段と、を具備するようにし
た。なお、前記受圧結合部は弾性変形可能な部材にて形
成されていることが望ましい。
【0009】
【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。
【0010】一方の光導波路の一端から入った一定強度
の光の一部が、弱結合度で結合している受圧結合部を介
して他方の光導波路に漏れる。この漏れる光の量は受圧
結合部に加わる圧力に応じて変化する。したがって、一
方の光導波路から所定光量の光を入射させ他方の光導波
路に漏れる光の量を計測することにより、受圧結合部に
加わる圧力を測定することが可能となる。
【0011】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例に係る超音波測
定用ハイドロホンを用いた衝撃波強度測定装置の具体的
構成を示す図である。図2は受圧結合部を切断して示す
断面図である。
【0012】すなわち、この装置は超音波測定用ハイド
ロホン10と、このハイドロホン10に一定光量の光を
送光する送光部20と、ハイドロホン部10から出力さ
れる光の量を測定する計測部30とから構成されてい
る。ハイドロホン10と送光部20との間、及びハイド
ロホン10と計測部30との間はそれぞれ光ファイバケ
ーブル40,41で接続されている。
【0013】ハイドロホン10は、所定の長さを有し一
端を光ファイバケーブル40に接続された送光側の光フ
ァイバ11と、この送光側の光ファイバ11と直角に交
差するように配置され一端を光ファイバケーブル41に
接続された受光側の光ファイバ12と、これら送光側の
光ファイバ11と受光側の光ファイバ12とを保持する
光ファイバ保持用フレーム13とを備えている。そし
て、送光側の光ファイバ11と受光側の光ファイバ12
とが交差する部分には、受圧結合部14が形成されてい
る。受圧結合部14は一方の光導波路である送光側の光
ファイバ11の一部と、他方の光導波路である受光側の
光ファイバ12の一部とが互いに交差する如く一体的に
結合したものとなっている。すなわち図2に示すよう
に、光ファイバ11の光路を形成するコア15及びその
外周を囲むクラッド16と、光ファイバ12の光路を形
成するコア17及びその外周を囲むクラッド18とが少
なくともコア同士の一部が接するように弱結合されてい
る。なお、少なくとも上記受圧結合部14は、プラスチ
ックのような弾性変形が可能な部材にて形成されてい
る。この弱結合された受圧結合部14に図中矢印A方向
の力が加わると、送光側の光ファイバ11と受光側の光
ファイバ12とが歪み、コア同士の結合度が強まり、光
の漏れ量が変化(増大)する。
【0014】図1に説明を戻す。送光部20は、レーザ
ーダイオードやLED等の発光器21と、この発光器2
1から発した光を集光するレンズ22とから構成されて
いる。
【0015】計測部30は、光ファイバ41からの光を
受光するフォトダイオード等からなる受光器31と、こ
の受光器31の出力を光量に比例した出力に補正するた
めの補正回路32とから構成されている。補正回路32
の出力端は図示しないシンクロスコープ等の表示装置に
接続されている。
【0016】図3はこのように構成された装置を用い
て、衝撃波の強度測定を行う方法を説明する為の図であ
る。図3に示すように例えば体外衝撃波結石破砕装置等
の衝撃波発生源50を水槽51の上部に配置する。次
に、超音波測定用ハイドロホン10をその受圧結合部1
4が衝撃波発生源50の衝撃波の焦点位置にあるように
配置する。そして計測部30の出力端をシンクロスコー
プ52に接続する。送光部20から一定の強度の光を光
ファイバケーブル40を介して、送光側の光ファイバ1
1に送出する。そうすると受圧結合部14を介して光の
一部が受光側の光ファイバ12に漏れる。この漏れた光
は光ファイバケーブル41を介して計測部30の受光器
31に入射し光量が計測される。その計測値は補正回路
32で補正されたのち、シンクロスコープ52に入力し
その画面に表示される。衝撃波発生源50を作動させな
い状態では、シンクロスコープ52に表示される値は一
定である。
【0017】次に、衝撃波発生源50を作動させて衝撃
波を発生させると、その焦点位置に存在する受圧結合部
14は上記衝撃波による圧力を受けて歪む。この歪みに
よって受圧結合部14における送光側の光ファイバ11
から受光側の光ファイバ12へ漏れる光の量が増加す
る。このときの光の漏れ量の変化が計測部30によって
計測され、前述したようにシンクロスコープ52に表示
される。超音波測定用ハイドロホン10の位置を移動さ
せ、複数の異なる位置で測定を繰り返すことによって、
焦点位置のみならずその周辺の衝撃波強度の分布を測定
することができる。
【0018】本実施例に係る超音波測定用ハイドロホン
10は少なくとも受圧結合部14がプラスチックのよう
な材料で形成された光ファイバを用いているため、衝撃
力に強く、また長期使用により破損したような場合であ
っても、安価に製作できる為、容易に入手できるという
利点がある。
【0019】図4は本発明の第2の実施例に係る超音波
測定用ハイドロホン60を用いた衝撃波強度測定装置の
主要部の構成を示す図である。この図4において図1と
同一機能部分には同一符号が付されている。したがっ
て、重複する部分の詳しい説明は省略する。
【0020】この実施例が第1の実施例と異なる点は、
衝撃波による送光側の光ファイバ11及び受光側の光フ
ァイバ12を通過する光の損失を考慮した構造にある。
すなわち、計測器70は三つの受光器31a,31b,
31cが設けられており、それぞれの受光器31a,3
1b,31cには、送光側の光ファイバ11の他端と、
受光側の光ファイバ12の両端とが、光ファイバケーブ
ル41a〜41cを介して接続されている。受光器31
a〜31cの出力端は演算回路33の入力端に接続さ
れ、さらに演算回路33の出力端は補正回路32の入力
端に接続されている。受光器31a〜31cの出力をそ
れぞれX1 ,X2 ,X3 とした場合、演算回路33で
は、次のような演算を行う。 W=(X1 +X3 )/(X1 +X2 +X3 ) …(1) この演算結果Wは光の量に比例した出力に補正する補正
回路32に導入され、光量に比例した出力に補正され
る。
【0021】このように構成された第2実施例において
は、三つの受光器31a〜31cの出力の合計から圧力
計測を行なうものである為、衝撃波による送光側の光フ
ァイバ11及び受光側の光ファイバ12における損失を
打ち消すことができ、計測精度が向上する。なお、本発
明は前記各実施例に限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿
論である。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、光導波路の光路の一部
を交差させた受圧結合部における光の漏れ具合から衝撃
波の圧力を計測するようにしたので、衝撃力に対して強
い上、正確で精度のよい衝撃波圧力の計測が可能で、し
かも安価に製作可能な超音波測定用ハイドロホンを提供
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る超音波測定用ハイ
ドロホンを用いた衝撃波出力測定装置の構成を示す図。
【図2】同超音波測定用ハイドロホンの受圧結合部を切
断して示す斜視図。
【図3】同超音波測定用ハイドロホンを用いて衝撃波強
度を測定する場合の概要を示す図。
【図4】本発明の第2の実施例に係る超音波測定用ハイ
ドロホンを用いた衝撃波出力測定装置の主要部の構成を
示す図。
【図5】超音波測定用ハイドロホンの従来例を示す図。
【符号の説明】
10…受圧結合部 11…送光側の光
ファイバ 12…受光側の光ファイバ 13…光ファイバ
保持用フレーム 14…受圧結合部 20…送光部 21…発光素子 22…レンズ 30,70…計測部 31,31a,31b,31c…受光器 32…補正回路 33…演算回路 40,41,41a〜41c…光ファイバケーブル 50…衝撃波発生源 51…水槽 52…シンクロスコープ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数本の光導波路を光路の一部が互いに交
    差する如く一体的に結合してなる受圧結合部と、 この受圧結合部に加わる圧力に応じて上記結合部を介し
    て一方の光導波路から他方の光導波路に漏れる光の量を
    計測する計測手段と、 を具備したことを特徴とする超音波測定用ハイドロホ
    ン。
  2. 【請求項2】前記受圧結合部は弾性変形可能な部材にて
    形成されていることを特徴とする請求項1に記載の超音
    波測定用ハイドロホン。
JP2792893A 1993-02-17 1993-02-17 超音波測定用ハイドロホン Pending JPH06241885A (ja)

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JP2792893A JPH06241885A (ja) 1993-02-17 1993-02-17 超音波測定用ハイドロホン

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JP2792893A JPH06241885A (ja) 1993-02-17 1993-02-17 超音波測定用ハイドロホン

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007015324A1 (ja) * 2005-08-01 2007-02-08 Tama-Tlo, Ltd. マイクロフォン素子
JP2007208799A (ja) * 2006-02-03 2007-08-16 Toray Eng Co Ltd ニードル型ハイドロフォン
CN110132396A (zh) * 2019-04-29 2019-08-16 中国科学院光电技术研究所 一种基于望远系统的高灵敏度水下声波探测装置和方法

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JP2007208799A (ja) * 2006-02-03 2007-08-16 Toray Eng Co Ltd ニードル型ハイドロフォン
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