JPH0813160B2 - 超音波音響レンズ - Google Patents
超音波音響レンズInfo
- Publication number
- JPH0813160B2 JPH0813160B2 JP59103006A JP10300684A JPH0813160B2 JP H0813160 B2 JPH0813160 B2 JP H0813160B2 JP 59103006 A JP59103006 A JP 59103006A JP 10300684 A JP10300684 A JP 10300684A JP H0813160 B2 JPH0813160 B2 JP H0813160B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- lens
- acoustic
- acoustic lens
- acoustic impedance
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/02—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は超音波探触子に具備される超音波音響レンズ
に関する。
に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］ 超音波探触子の構成を第１図に示す。同図１は電気信
号を超音波にあるいは超音波を電気信号に変換可能な圧
電振動子、２は前記圧電振動子１の後面に接合された音
響吸収材、３は超音波を効率よく送受波するためのλ/4
音響整合層、４は超音波を集束させるための超音波音響
レンズである。
号を超音波にあるいは超音波を電気信号に変換可能な圧
電振動子、２は前記圧電振動子１の後面に接合された音
響吸収材、３は超音波を効率よく送受波するためのλ/4
音響整合層、４は超音波を集束させるための超音波音響
レンズである。
ところで、前記超音波音響レンズ４は、超音波音響レ
ンズ４内の多重反射を防止するために音響インピーダン
スＺが生体（Ｚ＝1.5〜1.6×106kg/m2・ｓ）に整合して
いる必要があり、さらに、S/N向上のために超音波の減
衰率が小さいことが望ましい。
ンズ４内の多重反射を防止するために音響インピーダン
スＺが生体（Ｚ＝1.5〜1.6×106kg/m2・ｓ）に整合して
いる必要があり、さらに、S/N向上のために超音波の減
衰率が小さいことが望ましい。
しかしながら、シリコン生ゴムに粒子0.01〜0.05μ程
度の煙霧質シリカ及び粒子径１〜10μ程度の石英粉末を
充填した後、加硫成型して成る従来の超音波音響レンズ
にあっては、音響インピーダンスを生体または水に整合
させた際の超音波の減衰率が大きく、所望のS/Nを得る
ことが困難であった。なぜなら、音響インピーダンスと
超音波の減衰とはほぼ比例関係にあり、例えば第２図５
−５′の音響インピーダンス整合範囲における充填剤量
は同図６−６′の範囲となり、このときの減衰率は第３
図７−７′に示すように大きな値となるからである。
度の煙霧質シリカ及び粒子径１〜10μ程度の石英粉末を
充填した後、加硫成型して成る従来の超音波音響レンズ
にあっては、音響インピーダンスを生体または水に整合
させた際の超音波の減衰率が大きく、所望のS/Nを得る
ことが困難であった。なぜなら、音響インピーダンスと
超音波の減衰とはほぼ比例関係にあり、例えば第２図５
−５′の音響インピーダンス整合範囲における充填剤量
は同図６−６′の範囲となり、このときの減衰率は第３
図７−７′に示すように大きな値となるからである。
［発明の目的］ 本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、低減
衰なる超音波音響レンズの提供を目的とする。
衰なる超音波音響レンズの提供を目的とする。
［発明の概要］ 上記目的を達成するための本発明の概要は、シリコン
生ゴムに１種以上の充填剤を充填して成る超音波音響レ
ンズにおいて、前記充填剤の少なくとも１種は音響イン
ピーダンスが３×106kg/m2・Ｓ以上12×106kg/m2・Ｓ以
下のものであることを特徴とするものである。
生ゴムに１種以上の充填剤を充填して成る超音波音響レ
ンズにおいて、前記充填剤の少なくとも１種は音響イン
ピーダンスが３×106kg/m2・Ｓ以上12×106kg/m2・Ｓ以
下のものであることを特徴とするものである。
［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例について説明する。
シリコン生ゴムの音響インピーダンスＺは通常1.0×1
06kg/m2・ｓである。このシリコン生ゴムに音響インピ
ーダンスＺが12×106kg/m2・ｓ以下の充填剤を充填し、
シリコン生ゴム全体の音響インピーダンスＺを1.25×10
6〜1.5×106kg/m2・ｓに調整する。
06kg/m2・ｓである。このシリコン生ゴムに音響インピ
ーダンスＺが12×106kg/m2・ｓ以下の充填剤を充填し、
シリコン生ゴム全体の音響インピーダンスＺを1.25×10
6〜1.5×106kg/m2・ｓに調整する。
ここに、前記音響インピーダンスＺが12×106kg/m2・
ｓ以下の充填剤としては、例えばカーボンランダム（炭
化ケイ素質グレーン，ρ＝3.1×103kg/m3,v＝3300m/s,Z
＝10×106kg/m2・ｓ），カーボン（ρ＝1.8×103kg/m3,
v＝4000m/s,Z＝７×106kg/m2・ｓ），テフロン（ポリフ
ッ化エチレン，ρ＝2.3×103kg/m3,v＝1400m/s,Z＝３×
106kg/m2・ｓ）等が挙げられる。
ｓ以下の充填剤としては、例えばカーボンランダム（炭
化ケイ素質グレーン，ρ＝3.1×103kg/m3,v＝3300m/s,Z
＝10×106kg/m2・ｓ），カーボン（ρ＝1.8×103kg/m3,
v＝4000m/s,Z＝７×106kg/m2・ｓ），テフロン（ポリフ
ッ化エチレン，ρ＝2.3×103kg/m3,v＝1400m/s,Z＝３×
106kg/m2・ｓ）等が挙げられる。
例えば粒子径0.01〜0.1μ程度の煙霧質カーボン及び
粒子径１μ程度のカーボンランダムを重量比それぞれ11
％,35％程度充填して成る超音波音響レンズ（第１実施
例レンズ）にあっては、本願発明者の実測によれば音響
インピーダンスＺ＝1.35×106kg/m2・ｓにて超音波（ｆ
＝5.0MHz）の減衰率α＝2.8dB/mmであった。また、粒子
径１μ以下の煙霧質シリカ及び粒子径１μ以下のカーボ
ンランダムを重量比でそれぞれ12％,29％程度充填して
成る超音波音響レンズ（第２実施例レンズ）にあって
は、音響インピーダンスＺ＝1.33×106kg/m2・ｓにて超
音波（ｆ＝5.0MHz）の減衰率α＝2.5dB/mmであった。
粒子径１μ程度のカーボンランダムを重量比それぞれ11
％,35％程度充填して成る超音波音響レンズ（第１実施
例レンズ）にあっては、本願発明者の実測によれば音響
インピーダンスＺ＝1.35×106kg/m2・ｓにて超音波（ｆ
＝5.0MHz）の減衰率α＝2.8dB/mmであった。また、粒子
径１μ以下の煙霧質シリカ及び粒子径１μ以下のカーボ
ンランダムを重量比でそれぞれ12％,29％程度充填して
成る超音波音響レンズ（第２実施例レンズ）にあって
は、音響インピーダンスＺ＝1.33×106kg/m2・ｓにて超
音波（ｆ＝5.0MHz）の減衰率α＝2.5dB/mmであった。
一方、粒子径0.02μ程度の煙霧質シリカ及び粒子径２
μ程度の石英粉末を重量比でそれぞれ24％,29％程度充
填して成る従来の超音波音響レンズ（第１従来例レン
ズ）にあっては、音響インピーダンスＺ＝1.40×106kg/
m2・ｓにて超音波（ｆ＝5.0MHz）の減衰率α＝3.7dB/mm
であった。また、粒子径0.02μ程度の煙霧質シリカ及び
粒子径２μｍ程度の石英粉末を重量比でそれぞれ24％,1
8％程度充填して成る従来の超音波音響レンズ（第２従
来例レンズ）にあっては、音響インピーダンスＺ＝1.28
kg/m2・ｓにて超音波（ｆ＝5.0MHz）の減衰率α2.8dB/m
mであった。
μ程度の石英粉末を重量比でそれぞれ24％,29％程度充
填して成る従来の超音波音響レンズ（第１従来例レン
ズ）にあっては、音響インピーダンスＺ＝1.40×106kg/
m2・ｓにて超音波（ｆ＝5.0MHz）の減衰率α＝3.7dB/mm
であった。また、粒子径0.02μ程度の煙霧質シリカ及び
粒子径２μｍ程度の石英粉末を重量比でそれぞれ24％,1
8％程度充填して成る従来の超音波音響レンズ（第２従
来例レンズ）にあっては、音響インピーダンスＺ＝1.28
kg/m2・ｓにて超音波（ｆ＝5.0MHz）の減衰率α2.8dB/m
mであった。
以上の測定結果を第４図に示す。同図は上記第1,第２
従来例レンズ及び上記第1,第２従来例レンズの実測値を
一特性図上にプロットしたものであり、●印８は上記第
１実施例レンズ、●印８′は上記第２実施例レンズ、×
印９は上記第１の従来例レンズ、×印９′は上記第２従
来例レンズの測定点をそれぞれ示している。
従来例レンズ及び上記第1,第２従来例レンズの実測値を
一特性図上にプロットしたものであり、●印８は上記第
１実施例レンズ、●印８′は上記第２実施例レンズ、×
印９は上記第１の従来例レンズ、×印９′は上記第２従
来例レンズの測定点をそれぞれ示している。
すでに説明したように、調音波音響レンズの特性とし
ては同一音響インピーダンスに対して超音波の減衰率が
小さいほど良い。従って、第４図においては右下にプロ
ットされるほど良く、上記第1,第２実施例レンズは上記
第1,第２従来例レンズに比べて超音波の減衰率が小さい
といえる。
ては同一音響インピーダンスに対して超音波の減衰率が
小さいほど良い。従って、第４図においては右下にプロ
ットされるほど良く、上記第1,第２実施例レンズは上記
第1,第２従来例レンズに比べて超音波の減衰率が小さい
といえる。
このように、音響インピーダンスが12×106kg/m2・ｓ
以下の充填剤を充填することにより、超音波の減衰を従
来に比べて減衰することができるのは以下の理由によ
る。すなわち従来は充填剤としてシリカ系材料を用いた
が、このシリカ系材料の音響インピーダンスは15×106k
g/m2・ｓであり、シリコン生ゴムの音響インピーダンス
Ｚ＝1.0×106kg/m2・ｓに整合せず充填剤による音波の
散乱が大きくなる。このため充填剤量が少ない場合であ
っても超音波の減衰率が割合に大きくなってしまう。そ
こで、音響インピーダンスが12×106kg/m2・ｓ以下の充
填剤を含めると超音波の減衰率が改善されるのである。
以下の充填剤を充填することにより、超音波の減衰を従
来に比べて減衰することができるのは以下の理由によ
る。すなわち従来は充填剤としてシリカ系材料を用いた
が、このシリカ系材料の音響インピーダンスは15×106k
g/m2・ｓであり、シリコン生ゴムの音響インピーダンス
Ｚ＝1.0×106kg/m2・ｓに整合せず充填剤による音波の
散乱が大きくなる。このため充填剤量が少ない場合であ
っても超音波の減衰率が割合に大きくなってしまう。そ
こで、音響インピーダンスが12×106kg/m2・ｓ以下の充
填剤を含めると超音波の減衰率が改善されるのである。
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨
の範囲内で適宜に変形実施が可能であるのはいうまでも
ない。
の範囲内で適宜に変形実施が可能であるのはいうまでも
ない。
［発明の効果］ 以上説明した本発明によれば、音響インピーダンスが
３×106kg/m2・Ｓ以上12×106kg/m2・Ｓ以下の充填剤を
用いることにより、超音波の減衰率を小さくすることが
できるので、低減衰なる超音波音響レンズを提供するこ
とができる。
３×106kg/m2・Ｓ以上12×106kg/m2・Ｓ以下の充填剤を
用いることにより、超音波の減衰率を小さくすることが
できるので、低減衰なる超音波音響レンズを提供するこ
とができる。
第１図は超音波音響レンズが具備される超音波探触子の
構成を示す説明図、第２図及び第３図は従来の超音波音
響レンズの特性を示す特性図、第４図は本発明の実施例
である超音波音響レンズの特性を従来例と比較するため
の特性図である。 ４……音響レンズ。
構成を示す説明図、第２図及び第３図は従来の超音波音
響レンズの特性を示す特性図、第４図は本発明の実施例
である超音波音響レンズの特性を従来例と比較するため
の特性図である。 ４……音響レンズ。
Claims (1)
- 【請求項１】シリコン生ゴムに１種以上の充填剤を充填
して成る超音波音響レンズにおいて、前記充填剤の少な
くとも１種は音響インピーダンスが３×106kg/m2・Ｓ以
上12×106kg/m3・Ｓ以下のものであることを特徴とする
超音波音響レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103006A JPH0813160B2 (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 超音波音響レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103006A JPH0813160B2 (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 超音波音響レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60247399A JPS60247399A (ja) | 1985-12-07 |
| JPH0813160B2 true JPH0813160B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=14342570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59103006A Expired - Lifetime JPH0813160B2 (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 超音波音響レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0813160B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58216294A (ja) * | 1982-06-10 | 1983-12-15 | 松下電器産業株式会社 | 音響レンズ |
| JPS5925737A (ja) * | 1982-08-03 | 1984-02-09 | 富士通株式会社 | 超音波プロ−ブ |
-
1984
- 1984-05-22 JP JP59103006A patent/JPH0813160B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60247399A (ja) | 1985-12-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |