JPH07274279A - 超音波ハイドロフォン - Google Patents
超音波ハイドロフォンInfo
- Publication number
- JPH07274279A JPH07274279A JP6087563A JP8756394A JPH07274279A JP H07274279 A JPH07274279 A JP H07274279A JP 6087563 A JP6087563 A JP 6087563A JP 8756394 A JP8756394 A JP 8756394A JP H07274279 A JPH07274279 A JP H07274279A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric plate
- resin
- pzt
- hydrophone
- piezoelectric
- 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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- Surgical Instruments (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【発明の名称】 超音波ハイドロフォン
【目的】 感度良好として周波数感度特性にも優れたな
超音波ハイドロフォンを提供する。 【構成】 一端面側を開口面とした筒状容器と、前記一
端面側に前面を露出したＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸
鉛）からなる圧電板と、前記圧電板の後を固着したダン
パーと、前記筒状容器の一端面側（開口面）に塗布した
緩衝用樹脂とを具備し、前記緩衝用樹脂の音響インピー
ダンスＺを水（ＺW）とＰＺＴ（Ｚ0）との中間値（ＺW
＜Ｚ＜Ｚ0）としたことを解決手段とする。
超音波ハイドロフォンを提供する。 【構成】 一端面側を開口面とした筒状容器と、前記一
端面側に前面を露出したＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸
鉛）からなる圧電板と、前記圧電板の後を固着したダン
パーと、前記筒状容器の一端面側（開口面）に塗布した
緩衝用樹脂とを具備し、前記緩衝用樹脂の音響インピー
ダンスＺを水（ＺW）とＰＺＴ（Ｚ0）との中間値（ＺW
＜Ｚ＜Ｚ0）としたことを解決手段とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超音波ハイドロフォンを
利用分野とし、特に医用の結石破砕装置からの超音波
（衝撃波）を計測する超音波ハイドロフォンに関する。
利用分野とし、特に医用の結石破砕装置からの超音波
（衝撃波）を計測する超音波ハイドロフォンに関する。
【０００２】
【発明の背景】近年、医療機器の発達から、例えば腎臓
中に生じた結石を体外からの衝撃波により破砕すること
が行われ、結石破砕装置として知られている。一般に
は、超音波発生装置からの超音波を結石に収束（焦点）
させて衝撃波を生成する。このようなものでの衝撃波
は、その超音波強度が数１０Ｍパスカル以上にも及ぶと
されている。このようなことから、衝撃波に充分耐え、
その強度を計測し得る高耐圧ハイドロフォンが求められ
るとともに、種々のものが提案されている（特願平４−
２２５３１０号等）。
中に生じた結石を体外からの衝撃波により破砕すること
が行われ、結石破砕装置として知られている。一般に
は、超音波発生装置からの超音波を結石に収束（焦点）
させて衝撃波を生成する。このようなものでの衝撃波
は、その超音波強度が数１０Ｍパスカル以上にも及ぶと
されている。このようなことから、衝撃波に充分耐え、
その強度を計測し得る高耐圧ハイドロフォンが求められ
るとともに、種々のものが提案されている（特願平４−
２２５３１０号等）。
【０００３】
【従来技術】第３図は高耐圧ハイドロフォンの概略を説
明する図で、同図（ａ）は断面図、同図（ａｂ）は高分
子圧電材の平面図である。高耐圧ハイドロフォンは、筒
状容器１の閉塞された一端面に高分子圧電材２の前面を
対向して収容される。なお、一端面は矢印方向からの衝
撃波の検出面となる。筒状容器１は、例えば金属棒の他
端面から内部を切削して形成される。高分子圧電材２は
例えばＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）からなる。そ
して、両主面に励振電極３（ａｂ）を有し、引出電極４
（ａｂ）が延出する。引出電極４（ａｂ）には、外部に
導出されるケーブル５の芯線６及びシールド線７が接続
する。高分子圧電材２の後面は、バッキング材８に固着
する。バッキング材８は中継具９を介在してバネ１０に
より押圧される。なお、符号１１は固定具、１２は防水
用樹脂である。このようなものでは、圧電材として高分
子圧電材２を使用することから、柔軟性があって、衝撃
波に対して破損しにくい効果を奏する。
明する図で、同図（ａ）は断面図、同図（ａｂ）は高分
子圧電材の平面図である。高耐圧ハイドロフォンは、筒
状容器１の閉塞された一端面に高分子圧電材２の前面を
対向して収容される。なお、一端面は矢印方向からの衝
撃波の検出面となる。筒状容器１は、例えば金属棒の他
端面から内部を切削して形成される。高分子圧電材２は
例えばＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）からなる。そ
して、両主面に励振電極３（ａｂ）を有し、引出電極４
（ａｂ）が延出する。引出電極４（ａｂ）には、外部に
導出されるケーブル５の芯線６及びシールド線７が接続
する。高分子圧電材２の後面は、バッキング材８に固着
する。バッキング材８は中継具９を介在してバネ１０に
より押圧される。なお、符号１１は固定具、１２は防水
用樹脂である。このようなものでは、圧電材として高分
子圧電材２を使用することから、柔軟性があって、衝撃
波に対して破損しにくい効果を奏する。
【０００４】
【従来技術の問題点】しかしながら、上記構成のもので
は、高分子圧電材２を使用するので、その感度等が充分
ではない問題があった。すなわち、高分子圧電材は、そ
の電気機械結合係数が、超音波の発生素子として通常使
用されるＰＺＴに比較して小さい。さらに、超音波は、
水、ステンレスを経由して高分子圧電材に到達する。そ
して、これらの音響インピーダンスの大きさはステンレ
ス（４５．８×１０6Ｋｇ／ｍ2ｓ）が最も大きく、高分
子圧電材（４．０２×１０6Ｋｇ／ｍ2ｓ）、水（１．５
０×１０6Ｋｇ／ｍ2ｓ）の順となる。したがって、不整
合による伝搬損失もあって、感度が悪い問題があった。
は、高分子圧電材２を使用するので、その感度等が充分
ではない問題があった。すなわち、高分子圧電材は、そ
の電気機械結合係数が、超音波の発生素子として通常使
用されるＰＺＴに比較して小さい。さらに、超音波は、
水、ステンレスを経由して高分子圧電材に到達する。そ
して、これらの音響インピーダンスの大きさはステンレ
ス（４５．８×１０6Ｋｇ／ｍ2ｓ）が最も大きく、高分
子圧電材（４．０２×１０6Ｋｇ／ｍ2ｓ）、水（１．５
０×１０6Ｋｇ／ｍ2ｓ）の順となる。したがって、不整
合による伝搬損失もあって、感度が悪い問題があった。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、感度良好な超音波ハイドロフ
ォンを提供することを目的とする。
ォンを提供することを目的とする。
【０００６】
【解決手段】本発明は、圧電材を無機物系の圧電板とし
てその前面に緩衝用樹脂を塗布して構成したことを基本
的な解決手段とする。以下、本発明の一実施例を説明す
る。
てその前面に緩衝用樹脂を塗布して構成したことを基本
的な解決手段とする。以下、本発明の一実施例を説明す
る。
【０００７】
【実施例】第１図は本発明の一実施例を説明する超音波
ハイドロフォンの断面図である。なお、前従来例図と同
一部分には同番号を付与してその説明は省略する。超音
波ハイドロフォンは、概ね、筒状容器、圧電板、ダンパ
ー及び緩衝用樹脂からなる。筒状容器１は一端面側を開
口面としたスチール製の金属からなる。超音波検出用の
圧電材はＰＺＴからなる圧電板１３とし、両主面の全面
にそれぞれ励振電極１４（ａｂ）を有する。各励振電極
１４（ａｂ）の両端部には、金属箔（銀）とした電極導
出材１５（ａｂ）が接続する。ダンパー８はゴム系樹脂
からなり、圧電板の後面を固着するとともに、電極導出
材１５を延出する。緩衝用樹脂１６は例えばエポキシ系
樹脂とし、圧電板１３の前面に塗布される。但し、緩衝
用樹脂の音響インピーダンスＺは、水（ＺW）とＰＺＴ
（Ｚ0）との中間値（ＺW＜Ｚ＜Ｚ0）とする。
ハイドロフォンの断面図である。なお、前従来例図と同
一部分には同番号を付与してその説明は省略する。超音
波ハイドロフォンは、概ね、筒状容器、圧電板、ダンパ
ー及び緩衝用樹脂からなる。筒状容器１は一端面側を開
口面としたスチール製の金属からなる。超音波検出用の
圧電材はＰＺＴからなる圧電板１３とし、両主面の全面
にそれぞれ励振電極１４（ａｂ）を有する。各励振電極
１４（ａｂ）の両端部には、金属箔（銀）とした電極導
出材１５（ａｂ）が接続する。ダンパー８はゴム系樹脂
からなり、圧電板の後面を固着するとともに、電極導出
材１５を延出する。緩衝用樹脂１６は例えばエポキシ系
樹脂とし、圧電板１３の前面に塗布される。但し、緩衝
用樹脂の音響インピーダンスＺは、水（ＺW）とＰＺＴ
（Ｚ0）との中間値（ＺW＜Ｚ＜Ｚ0）とする。
【０００８】このような構成であれば、緩衝用樹脂１６
により衝撃波が圧電板１３に直接に伝搬されることがな
い。そして、その緩衝作用から圧電板１３の破損を防止
できる。また、ＰＺＴからなる圧電板１３を超音波検出
用の圧電材としたので、基本的には、電気機械結合係数
がＰＶＤＦより大きく、その感度は良好とする。そし
て、その音響インピーダンスＺを、ＺW＜Ｚ＜Ｚ0とした
ので、超音波の伝搬損失を防止する。したがって、電気
機械結合係数及び伝搬損失の点から感度を上昇できる。
ちなみに、実験結果では次のとおりとなった。
により衝撃波が圧電板１３に直接に伝搬されることがな
い。そして、その緩衝作用から圧電板１３の破損を防止
できる。また、ＰＺＴからなる圧電板１３を超音波検出
用の圧電材としたので、基本的には、電気機械結合係数
がＰＶＤＦより大きく、その感度は良好とする。そし
て、その音響インピーダンスＺを、ＺW＜Ｚ＜Ｚ0とした
ので、超音波の伝搬損失を防止する。したがって、電気
機械結合係数及び伝搬損失の点から感度を上昇できる。
ちなみに、実験結果では次のとおりとなった。
【０００９】第２図（ａｂ）は従来例と比較した周波数
感度（利得）特性図である。但し、第２図（ａ）は本実
施例、同図（ｂ）は従来例で、いずれも横軸は周波数、
縦軸は受信利得である。但し、各周波数時における音圧
レベルを一定として送信したときの超音波ハイドロフォ
ンの受信利得特性図である。また、本実施例（ＰＺＴ）
の共振周波数は１０ＭＨｚ、従来例（ＰＶＤＦ）は３０
ＭＨｚである。この図から明らかなように、いずれも周
波数に対して山谷を有するうねりをもった周波数感度特
性となる。そして、２．５ＭＨｚでの利得は、本実施例
では２５０ｍＶ、従来例では３０ｍＶとなり、約８倍以
上の感度となる。そして、これらをを基準値（０ｄＢ）
とすると、本実施例では、隣接する周波数領域で山谷差
が小さく、２．５〜１２ＭＨｚの領域では、その感度は
０〜１８ｄＢの範囲内となる。一方、従来例では隣接す
る周波数領域で山谷差が大きく、同領域ではその感度は
−１２ｄＢ〜１０ｄＢとなる。これらのことから、本実
施例では、従来例よりも感度を良好として、しかも周波
数感度特性を平坦にできる。なお、一般には、周波数感
度特性を平坦とするため、例えば音源（被測定体）から
放射される超音波周波数（音源周波数とする）を６ＭＨ
ｚとした場合には、ハイドロフォン（圧電材）の共振周
波数は音源周波数より高い例えば３０ＭＨｚとする。そ
して、音源周波数近傍では共振特性をもたせず、同領域
での周波数特性を平坦とするようにしている。しかしな
がら、この実験では、音源周波数により近い、共振周波
数を１０ＭＨｚとした圧電板１３の方が、音源周波数近
傍での周波数感度特性を平坦にする。このことから、上
記実験ではＰＺＴとＰＶＤＦとの共振周波数が異なった
が、圧電材をＰＺＴからなる圧電板１３として、緩衝用
樹脂１６を塗布した本実施例の方が周波数感度特性を良
好にすることが理解される。
感度（利得）特性図である。但し、第２図（ａ）は本実
施例、同図（ｂ）は従来例で、いずれも横軸は周波数、
縦軸は受信利得である。但し、各周波数時における音圧
レベルを一定として送信したときの超音波ハイドロフォ
ンの受信利得特性図である。また、本実施例（ＰＺＴ）
の共振周波数は１０ＭＨｚ、従来例（ＰＶＤＦ）は３０
ＭＨｚである。この図から明らかなように、いずれも周
波数に対して山谷を有するうねりをもった周波数感度特
性となる。そして、２．５ＭＨｚでの利得は、本実施例
では２５０ｍＶ、従来例では３０ｍＶとなり、約８倍以
上の感度となる。そして、これらをを基準値（０ｄＢ）
とすると、本実施例では、隣接する周波数領域で山谷差
が小さく、２．５〜１２ＭＨｚの領域では、その感度は
０〜１８ｄＢの範囲内となる。一方、従来例では隣接す
る周波数領域で山谷差が大きく、同領域ではその感度は
−１２ｄＢ〜１０ｄＢとなる。これらのことから、本実
施例では、従来例よりも感度を良好として、しかも周波
数感度特性を平坦にできる。なお、一般には、周波数感
度特性を平坦とするため、例えば音源（被測定体）から
放射される超音波周波数（音源周波数とする）を６ＭＨ
ｚとした場合には、ハイドロフォン（圧電材）の共振周
波数は音源周波数より高い例えば３０ＭＨｚとする。そ
して、音源周波数近傍では共振特性をもたせず、同領域
での周波数特性を平坦とするようにしている。しかしな
がら、この実験では、音源周波数により近い、共振周波
数を１０ＭＨｚとした圧電板１３の方が、音源周波数近
傍での周波数感度特性を平坦にする。このことから、上
記実験ではＰＺＴとＰＶＤＦとの共振周波数が異なった
が、圧電材をＰＺＴからなる圧電板１３として、緩衝用
樹脂１６を塗布した本実施例の方が周波数感度特性を良
好にすることが理解される。
【００１０】
【発明の効果】本発明は、圧電材をＰＺＴの圧電板とし
てその前面に緩衝用樹脂を塗布し、緩衝用樹脂の音響イ
ンピーダンスＺを水（ＺW）とＰＺＴ（Ｚ0）との中間値
（ＺW＜Ｚ＜Ｚ0）としたので、感度を向上できるとも
に、周波数感度特性をも良好にし得る超音波ハイドロフ
ォンを提供できる。
てその前面に緩衝用樹脂を塗布し、緩衝用樹脂の音響イ
ンピーダンスＺを水（ＺW）とＰＺＴ（Ｚ0）との中間値
（ＺW＜Ｚ＜Ｚ0）としたので、感度を向上できるとも
に、周波数感度特性をも良好にし得る超音波ハイドロフ
ォンを提供できる。
【第１図】本発明の一実施例を説明する図で、同図
（ａ）は超音波ハイドロフォンの断面図、同図（ｂ）は
圧電板の断面図である。
（ａ）は超音波ハイドロフォンの断面図、同図（ｂ）は
圧電板の断面図である。
【第２図】本発明の一実施例による作用効果を説明する
図で、同図（ａ）は本実施例、同図（ｂ）は従来例の周
波数感度特性図である。
図で、同図（ａ）は本実施例、同図（ｂ）は従来例の周
波数感度特性図である。
【第３図】従来例を説明する図で、同図（ａ）は超音波
ハイドロフォンの断面図、同図（ａ）は高分子圧電材の
平面図である。
ハイドロフォンの断面図、同図（ａ）は高分子圧電材の
平面図である。
１ 筒状容器、２ 高分子圧電材、３、１４ 励振電
極、４ 引出電極、５ケーブル、６ 芯線、７ シール
ド線、８ ダンパー、９ 中継具、１０ バネ、１１
固定具、１２ 防水用樹脂、１３ 圧電板、１５ 電極
導出材、１６緩衝用樹脂．
極、４ 引出電極、５ケーブル、６ 芯線、７ シール
ド線、８ ダンパー、９ 中継具、１０ バネ、１１
固定具、１２ 防水用樹脂、１３ 圧電板、１５ 電極
導出材、１６緩衝用樹脂．
Claims (1)
- 【請求項１】 一端面側を開口面とした筒状容器と、前
記一端面側に前面を露出したＰＺＴ（ジルコン酸チタン
酸鉛）からなる圧電板と、前記圧電板の後を固着したダ
ンパーと、前記筒状容器の一端面側（開口面）に塗布し
た緩衝用樹脂とを具備し、前記緩衝用樹脂の音響インピ
ーダンスＺを水（ＺW）とＰＺＴ（Ｚ0）との中間値（Ｚ
W＜Ｚ＜Ｚ0）としたことを特徴とする超音波ハイドロフ
ォン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6087563A JPH07274279A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 超音波ハイドロフォン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6087563A JPH07274279A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 超音波ハイドロフォン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07274279A true JPH07274279A (ja) | 1995-10-20 |
Family
ID=13918465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6087563A Pending JPH07274279A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 超音波ハイドロフォン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07274279A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006134754A1 (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-21 | Takayuki Saguchi | 治療用超音波発射装置 |
| JP2007208799A (ja) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Toray Eng Co Ltd | ニードル型ハイドロフォン |
| CN112697262A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-23 | 联合微电子中心有限责任公司 | 水听器及其制造方法 |
-
1994
- 1994-03-31 JP JP6087563A patent/JPH07274279A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006134754A1 (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-21 | Takayuki Saguchi | 治療用超音波発射装置 |
| JP2007208799A (ja) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Toray Eng Co Ltd | ニードル型ハイドロフォン |
| CN112697262A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-23 | 联合微电子中心有限责任公司 | 水听器及其制造方法 |
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