JPS59173747A - 複合超音波探触子 - Google Patents
複合超音波探触子Info
- Publication number
- JPS59173747A JPS59173747A JP4706683A JP4706683A JPS59173747A JP S59173747 A JPS59173747 A JP S59173747A JP 4706683 A JP4706683 A JP 4706683A JP 4706683 A JP4706683 A JP 4706683A JP S59173747 A JPS59173747 A JP S59173747A
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- JP
- Japan
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- sensitivity
- band
- probe
- wide
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、狭帯域振動子と広帯域振動子とを組み合わせ
て、２種以上の周波数を同時あるいは時系列的に送受信
できる複合超音波探触子に関する。
て、２種以上の周波数を同時あるいは時系列的に送受信
できる複合超音波探触子に関する。
従来より、基本発振周波数が相互に異なる圧電セラミッ
クス素子を貼り合わせて表面に合成樹脂製の音響レンズ
や保護層を設けて一体とし、各々の素子に同時あるいは
時系列的に高周波電圧を印加し、複数の異なる周波数で
発振させて超音波を発生し、かつ複数の異なる周波数に
対して受信素子として作動する複合超音波探触子が知ら
れている。またフン化ビニリデン系圧電高分子フィルム
を振動子として多層に貼り合わせて、裏面に剛体板を接
着した複合超音波探触子も公知である。
クス素子を貼り合わせて表面に合成樹脂製の音響レンズ
や保護層を設けて一体とし、各々の素子に同時あるいは
時系列的に高周波電圧を印加し、複数の異なる周波数で
発振させて超音波を発生し、かつ複数の異なる周波数に
対して受信素子として作動する複合超音波探触子が知ら
れている。またフン化ビニリデン系圧電高分子フィルム
を振動子として多層に貼り合わせて、裏面に剛体板を接
着した複合超音波探触子も公知である。
しかし上記の複合探触子においては、表面の保護層や裏
面の剛体板は、音響インピーダンス整合・吸音・共振・
音響反射など圧電素子自体の音響エネルギー発生効率を
高めたり、探触子としての音響特性を改善するために作
用するいわゆる受動素子として作用しているにすぎない
。
面の剛体板は、音響インピーダンス整合・吸音・共振・
音響反射など圧電素子自体の音響エネルギー発生効率を
高めたり、探触子としての音響特性を改善するために作
用するいわゆる受動素子として作用しているにすぎない
。
本発明は、改良された複合超音波探触子を提供すること
を目的とする。これを達成するため本発明では、音響イ
ンピーダンスの異なる狭帯域振動子と広帯域振動子とを
組み合わせて、各々が超音波探触子の能動素子であり、
しかも相互には一方が、他方の超音波発生を促進し音響
特性を改善するための受動素子であるような、複数周波
数用高効率超音波探触子とすることを特徴とする。さら
に該狭帯域振動子の高感度特性と該広帯域振動子の広帯
域特性とを有効に組み合わせて、従来の広狭側れかの単
一帯域振動子では実現困難であった特徴ある周波数出力
特性を有する超音波探触子とすることを特徴とする。＃
年苓坤罎日−＃１−≧参する。第１図は、本発明の第一
の実施例を示す平面形複合超音波探触子１の正面の断面
略図である。
を目的とする。これを達成するため本発明では、音響イ
ンピーダンスの異なる狭帯域振動子と広帯域振動子とを
組み合わせて、各々が超音波探触子の能動素子であり、
しかも相互には一方が、他方の超音波発生を促進し音響
特性を改善するための受動素子であるような、複数周波
数用高効率超音波探触子とすることを特徴とする。さら
に該狭帯域振動子の高感度特性と該広帯域振動子の広帯
域特性とを有効に組み合わせて、従来の広狭側れかの単
一帯域振動子では実現困難であった特徴ある周波数出力
特性を有する超音波探触子とすることを特徴とする。＃
年苓坤罎日−＃１−≧参する。第１図は、本発明の第一
の実施例を示す平面形複合超音波探触子１の正面の断面
略図である。
すなわち円筒状ステンレススチール製ケース２の下端部
内周面に、厚さ２ｔａｍの円′板状保護用ＲＴＶシリコ
ン層６が係着し、その上層へ順次に振動子４・５、バッ
キング材６が重畳する。すなわち厚さ３００μｍ−直径
２５ｍｍ（Ｄ圧電定数ｄｓ：ｓ＝ １２Ｘ１０ ｍ／ｖ
のポリフッ化ビニリデン樹脂より成る一軸延伸フイルム
の両面に金蒸着を行って電極とした広帯域圧電高分子振
動子４、厚さ８００μｍ・直径２５ｍ−・圧電定数Ｃ１
５３＝ １２５ Ｘ ｌＣｒ１２ｍ ／Ｖ （７） ＝
オフ’酸鉛板の両面に銀蒸着電極を有する狭帯域圧電
セラミックス振動子５、適量のタングステン粉末を含む
バンキング材６がある。また該符号６〜６の４層は相互
に全面で、エポキシ系接着剤により接着薄層に、気泡が
残存しないように接着されている。さらに該ケース２の
上端部内周面に係着したふた状円板の中心部近傍２ケ所
に１本ずつコネクター７及び８が貫着され、該ケース２
内の該コネクター２本の下端部から該圧電振動子２個に
各２本ずつ電極引き出し線が結線されて、本探触子は構
成されている。ここ、で該バッキング材６は、広帯域特
性を特に要求されぬ場合は、省略してもよい。
内周面に、厚さ２ｔａｍの円′板状保護用ＲＴＶシリコ
ン層６が係着し、その上層へ順次に振動子４・５、バッ
キング材６が重畳する。すなわち厚さ３００μｍ−直径
２５ｍｍ（Ｄ圧電定数ｄｓ：ｓ＝ １２Ｘ１０ ｍ／ｖ
のポリフッ化ビニリデン樹脂より成る一軸延伸フイルム
の両面に金蒸着を行って電極とした広帯域圧電高分子振
動子４、厚さ８００μｍ・直径２５ｍ−・圧電定数Ｃ１
５３＝ １２５ Ｘ ｌＣｒ１２ｍ ／Ｖ （７） ＝
オフ’酸鉛板の両面に銀蒸着電極を有する狭帯域圧電
セラミックス振動子５、適量のタングステン粉末を含む
バンキング材６がある。また該符号６〜６の４層は相互
に全面で、エポキシ系接着剤により接着薄層に、気泡が
残存しないように接着されている。さらに該ケース２の
上端部内周面に係着したふた状円板の中心部近傍２ケ所
に１本ずつコネクター７及び８が貫着され、該ケース２
内の該コネクター２本の下端部から該圧電振動子２個に
各２本ずつ電極引き出し線が結線されて、本探触子は構
成されている。ここ、で該バッキング材６は、広帯域特
性を特に要求されぬ場合は、省略してもよい。
次に、その作用について説明すると、超音波探傷機の水
槽中で、探触子より発信される超音波を被検体の欠陥部
にあて、該欠陥部からのエコーを検出して該欠陥部の位
置・大きさを推定する。
槽中で、探触子より発信される超音波を被検体の欠陥部
にあて、該欠陥部からのエコーを検出して該欠陥部の位
置・大きさを推定する。
ところで本実施例において、次の測定をした。
すなわち水槽中に設置した探触子１のコネクター。
７に尖頭電圧ろ００ｖ・パレス幅４００ ｎｓ、ｅｃ・
くりかえし周波＠ＩＫＨｚの信号を加え、コネクター８
に２２０ Ｖ ・２００ ｎ５ｅｃ’−１ＫＨ２（７）
信号を該コネクター７の信号に対して５００μｓｅａ後
毎に加え、次に探触子面から１００７Ｍｍの位置に直径
４闘の鋼球を置き、該鋼球からの反射信号により送受信
総合感度を測定した。この結果従来の単一素材素子より
成る探触子の感度と比較して２５ＭＨ２で３．８ ａＢ
Ｎ ５．０ ＭＨｚで７７ｄＢ 高い感度が得られる効
果を奏した。また人工欠陥標準試験片による実用解像力
および感度測定により、本発明の複合探触子は実質的に
感度周波数特性（横軸−周波数、縦軸−感度）が双峰性
で、かつ感度が数ｄＢ高く改善される効果も奏した。
くりかえし周波＠ＩＫＨｚの信号を加え、コネクター８
に２２０ Ｖ ・２００ ｎ５ｅｃ’−１ＫＨ２（７）
信号を該コネクター７の信号に対して５００μｓｅａ後
毎に加え、次に探触子面から１００７Ｍｍの位置に直径
４闘の鋼球を置き、該鋼球からの反射信号により送受信
総合感度を測定した。この結果従来の単一素材素子より
成る探触子の感度と比較して２５ＭＨ２で３．８ ａＢ
Ｎ ５．０ ＭＨｚで７７ｄＢ 高い感度が得られる効
果を奏した。また人工欠陥標準試験片による実用解像力
および感度測定により、本発明の複合探触子は実質的に
感度周波数特性（横軸−周波数、縦軸−感度）が双峰性
で、かつ感度が数ｄＢ高く改善される効果も奏した。
次に、第２図は本発明の第二・の実施例を示す凹球面形
複合超音波探触子１の正面の断面略図である。黄銅製ケ
ース９の下端部内周面に、両面に金蒸着電極を有する曲
率半径１０ＣＥ＋７１１・厚さ１５０μｍ・半径３’
０−ｒｎの球面トリフロロエチレン系共重合体圧電高分
子フィルム１０、その上層に両面に銀蒸着電極を有する
曲率半径１ｏｏｍｍ・厚さ４００μｍ・半径３ Ｑ ａ
ｍの球面ジルコン酸チタン酸鉛圧電セラミックス板１１
が共通の球面中心を有するよう、全面で空隙のないよう
に接着されている。該ケース９の上端部円板にコネクタ
ー７および８が係着され１かつ該コネクター２本と該圧
電フィルム１０および圧電板１１との結線は、前実施例
と同じようになされる。
複合超音波探触子１の正面の断面略図である。黄銅製ケ
ース９の下端部内周面に、両面に金蒸着電極を有する曲
率半径１０ＣＥ＋７１１・厚さ１５０μｍ・半径３’
０−ｒｎの球面トリフロロエチレン系共重合体圧電高分
子フィルム１０、その上層に両面に銀蒸着電極を有する
曲率半径１ｏｏｍｍ・厚さ４００μｍ・半径３ Ｑ ａ
ｍの球面ジルコン酸チタン酸鉛圧電セラミックス板１１
が共通の球面中心を有するよう、全面で空隙のないよう
に接着されている。該ケース９の上端部円板にコネクタ
ー７および８が係着され１かつ該コネクター２本と該圧
電フィルム１０および圧電板１１との結線は、前実施例
と同じようになされる。
上記構成により水槽中で、探触子より発信される超音波
を被検体の欠陥部に集束させ、該欠陥部から返ってくる
エコーを検出して該欠陥部の位置・大きさを推定するこ
とができる。
を被検体の欠陥部に集束させ、該欠陥部から返ってくる
エコーを検出して該欠陥部の位置・大きさを推定するこ
とができる。
なお本探触子の送受信総合感度特性は、４．８ＭＨｚお
よびｌ” ５’ ＭＨＺにピークを有する双峰性を示し
、単一素材素子の探触子と比較して各ピークでそれぞれ
４．３ＣＩＢ・６．２ｄＢ高い感度を示す効果を奏した
。
よびｌ” ５’ ＭＨＺにピークを有する双峰性を示し
、単一素材素子の探触子と比較して各ピークでそれぞれ
４．３ＣＩＢ・６．２ｄＢ高い感度を示す効果を奏した
。
次に、第６図は、本発明の第三の実施例を示す凹球面形
複合探触子の超音波送信・受信両面における２種の振動
子の構成のみを示した平面略図で、他の部分の構成は第
一の実施例の第１図および第二の実施例の第２図と同じ
である。すなわち第２図の圧電高分子振動子１０が、本
実施例では第６図の半円圧電高分子振動子１２（斜線部
）に置換されて、該圧電セラミックス振動子１１に接着
されているもので、作用・効果は前記の実施例と同じで
ある。
複合探触子の超音波送信・受信両面における２種の振動
子の構成のみを示した平面略図で、他の部分の構成は第
一の実施例の第１図および第二の実施例の第２図と同じ
である。すなわち第２図の圧電高分子振動子１０が、本
実施例では第６図の半円圧電高分子振動子１２（斜線部
）に置換されて、該圧電セラミックス振動子１１に接着
されているもので、作用・効果は前記の実施例と同じで
ある。
さらに、第４図は本発明の第四の実施例を示す、２種の
振動子の構成のみを示した平面略図で、他の部分の構成
は第一の実施例の第１図および第二Ｄ実施例の第２図と
同しで、第２図の圧電高分子振動子１０の代りに、本実
施例では、第４図の中空円圧電高分子振動子１３（斜線
部）を該圧電セラミックス振動子１１に接着させたもの
で、作用・効果は前記の実施例と同じで返る。
振動子の構成のみを示した平面略図で、他の部分の構成
は第一の実施例の第１図および第二Ｄ実施例の第２図と
同しで、第２図の圧電高分子振動子１０の代りに、本実
施例では、第４図の中空円圧電高分子振動子１３（斜線
部）を該圧電セラミックス振動子１１に接着させたもの
で、作用・効果は前記の実施例と同じで返る。
以上説明した通り、本発明゛の複合超音波探触子は）従
来の単一素材素子よる成る探触子と比較してへ周波数帯
域が広くかつ感度においてすぐれている。従って超音波
非破壊検査分野だけでなく、超音波医学診断分野におい
ても、高感度広・；））載持性による高解像力の有効な
信号情報を得られる効果を奏する。なお既述した如く２
種類の圧電振動子の大きさおよび構成は、例えば第一・
第二実施例のように２振動子が同一面積で全面接着され
るものに限らず、第三・第四実施例のように一方の振動
子面上の一部に他方の振動子が接着されている構成でも
、該全面接着のものと同様な効果を奏する。
来の単一素材素子よる成る探触子と比較してへ周波数帯
域が広くかつ感度においてすぐれている。従って超音波
非破壊検査分野だけでなく、超音波医学診断分野におい
ても、高感度広・；））載持性による高解像力の有効な
信号情報を得られる効果を奏する。なお既述した如く２
種類の圧電振動子の大きさおよび構成は、例えば第一・
第二実施例のように２振動子が同一面積で全面接着され
るものに限らず、第三・第四実施例のように一方の振動
子面上の一部に他方の振動子が接着されている構成でも
、該全面接着のものと同様な効果を奏する。
第１図は、本発明の第一の実施例を示す探触子の正面の
断面略図、第２図は、第二の実施例を示す探触子の正面
の断面略図、第６図は１第三の実施例を示す複合振動子
の平面略図、第４図は、第四の実施例、を示す複合振動
子の平面略図である。 １・・・超音波探触子、 ４・・・平面広帯域振動子、 ５・・・平面狭帯域振動子、 １０・・・球面広帯域振動子、 １１・・・球面狭帯域振動子。 特許出願人 キャノン株式会社 第１図 り 第２図 第３図 第４図
断面略図、第２図は、第二の実施例を示す探触子の正面
の断面略図、第６図は１第三の実施例を示す複合振動子
の平面略図、第４図は、第四の実施例、を示す複合振動
子の平面略図である。 １・・・超音波探触子、 ４・・・平面広帯域振動子、 ５・・・平面狭帯域振動子、 １０・・・球面広帯域振動子、 １１・・・球面狭帯域振動子。 特許出願人 キャノン株式会社 第１図 り 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- 音響インピーダンスの異なる゛狭帯域振動子と広帯域振
動子とを有することを特徴とする複合超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4706683A JPS59173747A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 複合超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4706683A JPS59173747A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 複合超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59173747A true JPS59173747A (ja) | 1984-10-01 |
Family
ID=12764779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4706683A Pending JPS59173747A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 複合超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59173747A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02251754A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-09 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 焦点探触子 |
| WO2007054736A2 (en) | 2005-11-14 | 2007-05-18 | Chas. A. Blatchford & Sons Limited | An adjustment device for a lower limb prosthesis |
-
1983
- 1983-03-23 JP JP4706683A patent/JPS59173747A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02251754A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-09 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 焦点探触子 |
| WO2007054736A2 (en) | 2005-11-14 | 2007-05-18 | Chas. A. Blatchford & Sons Limited | An adjustment device for a lower limb prosthesis |
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