JPS5831155B2 - 超音波送受波器アレイ - Google Patents
超音波送受波器アレイInfo
- Publication number
- JPS5831155B2 JPS5831155B2 JP13325878A JP13325878A JPS5831155B2 JP S5831155 B2 JPS5831155 B2 JP S5831155B2 JP 13325878 A JP13325878 A JP 13325878A JP 13325878 A JP13325878 A JP 13325878A JP S5831155 B2 JPS5831155 B2 JP S5831155B2
- Authority
- JP
- Japan
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- skin layer
- transducer array
- ultrasonic transducer
- ultrasonic
- array according
- 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
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
- G10K11/002—Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波送受波器アレイに関し、特に小型でかつ
振動子相互の間の漏話の少ない円配列型超音波送受波器
アレイに関する。
振動子相互の間の漏話の少ない円配列型超音波送受波器
アレイに関する。
従来の円配列型超音波送受波器アレイの例を第１図Ａ及
びＢに示す。
びＢに示す。
第１図Ａ及びＢにおいて１−１．〜，１−Ｎは振動子群
、２は振動子群を支える支柱、３は信号線、４は水密モ
ールドである。
、２は振動子群を支える支柱、３は信号線、４は水密モ
ールドである。
第１図Ａ及びＢはメガヘルツ帯のような高周波超音波の
円配列型送受波器アレイにおいて用いられる構造である
。
円配列型送受波器アレイにおいて用いられる構造である
。
水中音響のような低周波用のアレイでは振動子を個別に
水密モールドして機構的に配列するが、メガヘルツ帯で
はそれが不可能なほど配列ピッチが小さく高密度のアレ
イとなる。
水密モールドして機構的に配列するが、メガヘルツ帯で
はそれが不可能なほど配列ピッチが小さく高密度のアレ
イとなる。
したがって第１図Ａ及びＢのように金属のようなかたい
材料からなる支柱２の上に振動子群１１、〜，１−Ｎを
接着して全体を水密モールドするのが一般的方法である
。
材料からなる支柱２の上に振動子群１１、〜，１−Ｎを
接着して全体を水密モールドするのが一般的方法である
。
ところがこの超音波送受波器アレイには次のごとき欠点
がある。
がある。
例えば、第１図において１−１の振動子に信号線３から
電圧を加えて励振したときを考えるとしよう。
電圧を加えて励振したときを考えるとしよう。
このとき、振動子１−１からは図中の矢印Ａの方向に超
音波が放射される。
音波が放射される。
その一方図中の矢印Ｂの方向にも超音波が放射される。
２つの方向に放射される超音波のエネルギーの割合は、
矢印Ａ方向にＺＡ／ （Ｚ Ａ＋Ｚ Ｂ ）、矢印Ｂ方
向にＺ Ｂ ／（Ｚ Ａ＋Ｚ Ｂ ）となる。
矢印Ａ方向にＺＡ／ （Ｚ Ａ＋Ｚ Ｂ ）、矢印Ｂ方
向にＺ Ｂ ／（Ｚ Ａ＋Ｚ Ｂ ）となる。
ここでＺＡは矢印Ａ方向をみたときの放射インピーダン
ス密度、ＺＢは矢印Ｂ方向をみたときの放射インピーダ
ンス密度である。
ス密度、ＺＢは矢印Ｂ方向をみたときの放射インピーダ
ンス密度である。
ＺＡは、水の固有音響インピーダンスにほぼ等しいから
Ｚ Ａ ＝ １．５ Ｘ １０６ｋｇ／ ｍ ｓｅｃ
である。
である。
ＺＢは、例えば支柱をステンレスで製作した場合ＺＢ４
５．７ Ｘ １０６ｋｇ／ ｍ ｓｅｃである。
５．７ Ｘ １０６ｋｇ／ ｍ ｓｅｃである。
したがって、振動子１−１から放射される超音波エネル
ギーの約９７％は、矢印Ｂの方向つまり支柱２の内部に
放射されることとなる。
ギーの約９７％は、矢印Ｂの方向つまり支柱２の内部に
放射されることとなる。
この超音波は支柱２を通過して他の振動子群を励振する
ので、振動子群１−２〜１−Ｈには、振動子１−１から
の大振幅の信号が受信されることになってしまう。
ので、振動子群１−２〜１−Ｈには、振動子１−１から
の大振幅の信号が受信されることになってしまう。
したがって矢印Ａの方向に放射された超音波が目標物に
ぶつかり反射してえられる超音波エコーは前述の大振幅
の信号、つまり漏話によってマスクされてしまい不明確
になるという欠点があった。
ぶつかり反射してえられる超音波エコーは前述の大振幅
の信号、つまり漏話によってマスクされてしまい不明確
になるという欠点があった。
支柱２を水と同程度以下の固有音響インピーダンスの材
料で製作すれば、大半のエネルギーは矢印Ａ方向に放射
されることになるが、そのような材料はやわらかい材料
であり、水圧などで壊われてしまうという欠点がある。
料で製作すれば、大半のエネルギーは矢印Ａ方向に放射
されることになるが、そのような材料はやわらかい材料
であり、水圧などで壊われてしまうという欠点がある。
従って本発明は従来の技術の上記欠点を改善するもので
、その目的は小型堅牢でかつ振動子間の漏話の少ない超
音波送受波器アレイを提供することにある。
、その目的は小型堅牢でかつ振動子間の漏話の少ない超
音波送受波器アレイを提供することにある。
この目的を達成するための本発明の特徴は、円柱状で固
有音響インピーダンスが１０×１０’にシ’７７１”ｓ
ｅｃ以上の材質による支柱と、該支柱をシリンダ状に覆
い固有音響インピーダンスが前記値より小さな材質によ
る表皮層と、該表皮層の外表面の円周にそって配列され
る複数の超音波振動子とを有するごとき超音波送受波器
アレイにある。
有音響インピーダンスが１０×１０’にシ’７７１”ｓ
ｅｃ以上の材質による支柱と、該支柱をシリンダ状に覆
い固有音響インピーダンスが前記値より小さな材質によ
る表皮層と、該表皮層の外表面の円周にそって配列され
る複数の超音波振動子とを有するごとき超音波送受波器
アレイにある。
以下図面により実施例を説明する。第２図Ａ及びＢは、
本発明による超音波送受波器アレイの構造例であって、
５−１、〜，５−Ｎは振動子群、７は円筒状の支柱、６
は支柱７を覆う表皮層、８は信号線、９は水密モールド
である。
本発明による超音波送受波器アレイの構造例であって、
５−１、〜，５−Ｎは振動子群、７は円筒状の支柱、６
は支柱７を覆う表皮層、８は信号線、９は水密モールド
である。
第２図Ａにおいて支柱７の外周には支柱の材質よりも固
有音響インピーダンスの低い材料からなる表皮層６が前
記支柱７を包むように接合されている。
有音響インピーダンスの低い材料からなる表皮層６が前
記支柱７を包むように接合されている。
その厚みＷを表皮層６における音波の波長に対し、１／
４波長もしくは１／４波長の奇数倍とすれば、振動子群
５−１．〜，５−Ｎからの円の内部をみた放射インピー
ダンス密度はＺ”３ ／ Ｚ Ｂでであられされる。
４波長もしくは１／４波長の奇数倍とすれば、振動子群
５−１．〜，５−Ｎからの円の内部をみた放射インピー
ダンス密度はＺ”３ ／ Ｚ Ｂでであられされる。
ここでＺｓは表皮層の固有音響インピーダンス、ＺＢは
支柱の固有音響インピーダンスである。
支柱の固有音響インピーダンスである。
表皮層として利用可能な材質は、水、ゴム、エポキシ樹
脂などであり、支柱として利用可能な材質はステンレス
などの金属、セラミックなどである。
脂などであり、支柱として利用可能な材質はステンレス
などの金属、セラミックなどである。
これらの材質の固有音響インピーダンスは次のとおりで
ある。
ある。
エポキシ樹脂； ５ Ｘ １０’ｋｇ／ｒｒｌ ｓｅｃ
水 ： １．５ Ｘ １０６ｋｇ／ ｍ Ｓ
ｅＣコ ム； １．５ Ｘ １ ０６ｋｇ
／ｍ ｓｅｃステンレス； ４５ Ｘ １０６ｋｇ／７
１１ ｓｅｃセラミック； ３０ Ｘ １０６ｋｇ／
ｍ ｓｅｃ例えば表皮層６としてエポキシ樹脂、支柱と
してステンレスを用いると となる。
水 ： １．５ Ｘ １０６ｋｇ／ ｍ Ｓ
ｅＣコ ム； １．５ Ｘ １ ０６ｋｇ
／ｍ ｓｅｃステンレス； ４５ Ｘ １０６ｋｇ／７
１１ ｓｅｃセラミック； ３０ Ｘ １０６ｋｇ／
ｍ ｓｅｃ例えば表皮層６としてエポキシ樹脂、支柱と
してステンレスを用いると となる。
したがって振動子群５−１．〜，５−Ｎから、円の外方
向つまり音場に放射１される超音波エネルギーの割合は ／ ＬＪＢ となり７０％以上もの値となる。
向つまり音場に放射１される超音波エネルギーの割合は ／ ＬＪＢ となり７０％以上もの値となる。
したがって支柱７の内部に放射される超音波エネルギー
は３０％以下となり、しかも、支柱７から表皮層６に伝
わる間にその境界でも透過損失をうけるので他の振動子
群を励振するエネルギーは極めて小さくなる。
は３０％以下となり、しかも、支柱７から表皮層６に伝
わる間にその境界でも透過損失をうけるので他の振動子
群を励振するエネルギーは極めて小さくなる。
したがって音場内に放射された超音波が目標物にぶつか
り反射してえられる超音波エコーは支柱内に放射された
超音波の振動子群による受信レベルつまり漏話によって
はマスクされないことになる。
り反射してえられる超音波エコーは支柱内に放射された
超音波の振動子群による受信レベルつまり漏話によって
はマスクされないことになる。
また、表皮層の厚みＷは、周波数２ＭＨｚで１／４波長
とすればエポキシ樹脂の場合Ｑ、 ５ ｍｍでよいから
、水圧等で破壊するおそれはない。
とすればエポキシ樹脂の場合Ｑ、 ５ ｍｍでよいから
、水圧等で破壊するおそれはない。
なお表皮層が水の場合には、振動子群を細い系で環状に
配列し１その内部に水の層をはさんで支柱を配置するご
とき構造とする。
配列し１その内部に水の層をはさんで支柱を配置するご
とき構造とする。
以上説明したように、本発明によると、金属と同程度以
上の高い固有音響インピーダンスを有する材料からなる
支柱７の外周に、前記支柱７よりも低い固有音響インピ
ーダンスを有する材料からなる表皮層６をもうけ、その
表皮層６の厚みを。
上の高い固有音響インピーダンスを有する材料からなる
支柱７の外周に、前記支柱７よりも低い固有音響インピ
ーダンスを有する材料からなる表皮層６をもうけ、その
表皮層６の厚みを。
波長もしくは１／４波長の奇数倍としであるから、振動
子群５−１．〜，５−Ｎから内部をみたときの放射イン
ピーダンス密度は支柱Ｔおよび表皮層６の固有音響イン
ピーダンスよりも極端に低くなり、かつ、振動子群５−
１．〜，５−Ｎから外部をみたときの放射インピーダン
ス密度よりも低くなるので、支柱７に放射される超音波
エネルギーが小さくなり振動子群５−１．〜，５−Ｎの
間の漏話が小さくなるという利点がある。
子群５−１．〜，５−Ｎから内部をみたときの放射イン
ピーダンス密度は支柱Ｔおよび表皮層６の固有音響イン
ピーダンスよりも極端に低くなり、かつ、振動子群５−
１．〜，５−Ｎから外部をみたときの放射インピーダン
ス密度よりも低くなるので、支柱７に放射される超音波
エネルギーが小さくなり振動子群５−１．〜，５−Ｎの
間の漏話が小さくなるという利点がある。
前記実施例では表皮層を１／４波長としたが、第３図Ａ
及びＢに示すごとく、表皮層と支柱の境界を溝状にする
ことによっても同様の効果がえられる場合がある。
及びＢに示すごとく、表皮層と支柱の境界を溝状にする
ことによっても同様の効果がえられる場合がある。
第３図Ａ及びＢにおいて、１０１．〜。
１０−Ｎは振動子群、１１は表皮層、１２は支柱、１３
は信号線、１４は水密モールドである。
は信号線、１４は水密モールドである。
このような構造においては、振動子群１０−１〜，１０
−Ｎから表皮層１１に放射される超音波のエネルギーは
、Ｚｓ／（ＺＡ＋Ｚｓ）であられされ、例えばエポキシ
樹脂で表皮層１１を製作すると７６％にもなるが、その
放射された超音波は支柱１２との境界面で反射する。
−Ｎから表皮層１１に放射される超音波のエネルギーは
、Ｚｓ／（ＺＡ＋Ｚｓ）であられされ、例えばエポキシ
樹脂で表皮層１１を製作すると７６％にもなるが、その
放射された超音波は支柱１２との境界面で反射する。
このとき境界面は溝が切りこまれであるので鏡面反射す
ることがなく時間的にも空間的にもあらゆる方向に散乱
してしまう。
ることがなく時間的にも空間的にもあらゆる方向に散乱
してしまう。
この散乱した超音波エネルギーは表皮層１１によって若
干吸収されてから振動子群１０−１．〜１０−Ｎによっ
て受信されるが、はじめの励振電圧を短かいパルス波形
とすれば散乱した超音波は時間的に無秩序に振動子群に
入ってくるので受信音圧レベルとしては極めて小さい値
となる。
干吸収されてから振動子群１０−１．〜１０−Ｎによっ
て受信されるが、はじめの励振電圧を短かいパルス波形
とすれば散乱した超音波は時間的に無秩序に振動子群に
入ってくるので受信音圧レベルとしては極めて小さい値
となる。
したがって漏話によって超音波エコーがマスクされるこ
とはない。
とはない。
なお第３図Ａ及びＢでは歯車状の溝をいれた例を示して
いるがネジ状の溝でも同様の効果がえられる。
いるがネジ状の溝でも同様の効果がえられる。
本発明は支柱の外周に支柱よりも低い固有音響インピー
ダンスの材料からなる表皮層をもうけている円配列型超
音波送受波器アレイであるから、配列されている振動子
間の漏話が少なく、音場にある目標物からの超音波エコ
ーを明確にとらえることができる。
ダンスの材料からなる表皮層をもうけている円配列型超
音波送受波器アレイであるから、配列されている振動子
間の漏話が少なく、音場にある目標物からの超音波エコ
ーを明確にとらえることができる。
例えば音場に放射される超音波エネルギーは、従来３％
程度であったのに対し本発明の実施例では７０％以上と
なり大きく改善される。
程度であったのに対し本発明の実施例では７０％以上と
なり大きく改善される。
第１図Ａ及びＢは従来の技術による超音波送受波器アレ
イの構造例、第２図Ａ及びＢは本発明による超音波送受
波器アレイの構造例、第３図Ａ及びＢは本発明による超
音波送受波器アレイの別の構造例である。 １−１．〜，１−Ｎ・・・・・・振動子群、２・・・・
・・支柱、３・・・・・・信号線、４・・・・・・水密
モールド、５−１．〜５−Ｎ・・・・・・振動子群、６
・・・・・・表皮層、７・・・・・・支柱、８・・・・
・・信号線、９・・・・・・水密モールド、１０−１゜
〜、１０−Ｎ・・・・・・振動子群、１１・・・・・・
表皮層、１２・・・・・・支柱、１３・・・・・・信号
線、１４・・・・・・水密モールド。
イの構造例、第２図Ａ及びＢは本発明による超音波送受
波器アレイの構造例、第３図Ａ及びＢは本発明による超
音波送受波器アレイの別の構造例である。 １−１．〜，１−Ｎ・・・・・・振動子群、２・・・・
・・支柱、３・・・・・・信号線、４・・・・・・水密
モールド、５−１．〜５−Ｎ・・・・・・振動子群、６
・・・・・・表皮層、７・・・・・・支柱、８・・・・
・・信号線、９・・・・・・水密モールド、１０−１゜
〜、１０−Ｎ・・・・・・振動子群、１１・・・・・・
表皮層、１２・・・・・・支柱、１３・・・・・・信号
線、１４・・・・・・水密モールド。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 円柱状で固有音響インピーダンスが１０×１０’
ｋｇ／ ＠ ｓｅｃ以上の材質による支柱と、該支柱を
シリンダ状に覆い固有音響インピーダンスが前記値より
小さな材質による表皮層と、該表皮層の外表面の円周に
そって配列される複数の超音波振動子とを有することを
特徴とする超音波送受波器アレイ。 ２ 表皮層の厚さが７λ（λは表皮層における音波の波
長）の奇数倍である、特許請求の範囲第１項の超音波送
受波器アレイ。 ３ 表皮層の外周面に溝がもうけられる、特許請求の範
囲第１項の超音波送受波器アレイ。 ４ 支柱の材質が金属又はセラミックである特許請求の
範囲第１項の超音波送受波器アレイ。 ５ 表皮層の材質が水、ゴム又はエポキシ樹脂である特
許請求の範囲第１項の超音波送受波器アレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13325878A JPS5831155B2 (ja) | 1978-10-31 | 1978-10-31 | 超音波送受波器アレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13325878A JPS5831155B2 (ja) | 1978-10-31 | 1978-10-31 | 超音波送受波器アレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5561193A JPS5561193A (en) | 1980-05-08 |
| JPS5831155B2 true JPS5831155B2 (ja) | 1983-07-04 |
Family
ID=15100402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13325878A Expired JPS5831155B2 (ja) | 1978-10-31 | 1978-10-31 | 超音波送受波器アレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5831155B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63194412U (ja) * | 1987-05-30 | 1988-12-14 | ||
| JPH01168475A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-03 | Juki Corp | 可撓性細長部品の支持装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110646802B (zh) * | 2019-09-26 | 2022-08-02 | 哈尔滨工程大学 | 一种水听器镜像对称弧型阵及其布置方法 |
-
1978
- 1978-10-31 JP JP13325878A patent/JPS5831155B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63194412U (ja) * | 1987-05-30 | 1988-12-14 | ||
| JPH01168475A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-03 | Juki Corp | 可撓性細長部品の支持装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5561193A (en) | 1980-05-08 |
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