JPS5938739Y2 - 超音波遅延線装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は超音波遅延線装置に係り、遅延媒体の超音波反
射面に段差を設けることにより不要波を打消し除去して
小型且つ高性能の超音波遅延線装置を提供することを目
的とする。

一般に、超音波遅延線装置においては、同一の遅延時間
を有したままで装置を小型化するためには、第１図に示
す如く、超音波を媒体端面で反射させる型式の遅延線装
置１とすればよい。

図中、２は薄肉ガラス製の遅延媒体で、両肩部に人力及
び出力変換器３，４を設けられ、又所定位置に複数の超
音波吸収体５を設けられている。

入力変換器３により電気−機械的に変換された振動波は
符号■→■→・・・→０の順に途中符号■、■、■・・
・等の個所で反射しながら進み最後に出力変換器４によ
り機械−電気的に変換されて出力され、これに要した時
間分信号が遅延される。

しかるに、この装置１を更に小型化するためには次の種
々の従来例が提案されていた。

第１の従来例としては、超音波の通路中を狭くすること
であるが、これによれば超音波の指向性が悪くなるため
伝播損失が大きくなったり低い周波数が通りにくくなっ
て周波数帯域が狭くなるという欠点があった。

第２の従来例としては、吸収体５を小さくすることであ
るが、これによれば隣り合う超音波通路が近接するため
、例えば符号■から■へ進行する波の不要波が符号０か
ら０へ進行する波に対し図中波線の如く到達して影響を
及ぼし、これがそのまま符号０→［相］・・・→［相］
を通って出力変換器４より不要波として出力されてしま
うという欠点があった。

（尚この不要波の影響は後述する如く互いに平行に同一
方向又は逆方向に進む超音波どうしのみで起こる） 第３の従来例としては、上記第１、第２の従来例を併用
して一層小型化しようとしたものがあるが、上記各欠点
を生じていた。

更に他の従来例としては、第２図に示す装置６の如く、
本願考案と同様に遅延媒体７の−の端面に段差部７ａを
設けて互いに平行の一対の反射面部８ａ、８ｂを形成し
ているものもあるが、この場合は入力変換器９よりの巾
寸法ａの超音波の波束を段差部７ａに直接当てて巾寸法
す及びＣの部分（但しｂ＋ｃ＜ａ）を夫々反射面部８ａ
、８ｂで分割さすて反射させて各分割反射波どうしで段
差部１ａの段差寸法に基付く位相差を生せしめ、これに
より出力変換器１０よりのエコー取分を除去したり各分
割反射波どうしで相殺して所望の周波数特性を得るもの
である。

従って、この場合は本願の如く各反射面部８ａ、８ｂに
逐次２回分反射する隣接超音波どうしの影響を問題にす
るものとは基本的に構成を異にする。

又これによれば、超音波が媒体７の端面で３回以上反射
する場合波の所定進行部分から出力した不要波が、上記
所定進行部分と平行の波の他の進行部分に至って出力さ
れ、上記第２の従来例と同様の欠点がある。

本考案は上記欠点を除去し麺ものであり、以下図面と共
にその実施例につき説明する。

第３図は本考案になる超音波遅延線装置の原理を示すた
めの第１実施例の平面図である。

図中、超音波遅延線装置１１は薄板ガラス製遅延媒体１
２の両肩に夫々入力及び出力変換器１３．１４を設けら
れ、又媒体１２下面に段差部１２ｂを設けることにより
、互いに段差寸法Ｕ１分離した１対の反射面部１５ａｔ
１５ｂを形成される。

従って入力変換器１３から出力された巾Ｖの超音波の波
束は順次反射面部１５ａ、上面１２ａ１反射面部１５ｂ
に反射して結局■→■→■→■順に出力変換器１４に至
るが、全原理説明の便宜上超音波を中央の１本のライン
で表示する。

尚このとき線分ａｂ ｔｂｃ ｔｄｅの長さを夫々Ｘと
し、線分ｃｄについては反射面部１５ａの延長線との交
点をｆとすると、線分ｃｆの長さがＸで且つ線分ｄｆの
長さがＵ２となる。

（但しＵ２−Ｕ１／ｓｉｎθ） このとき通路■を通る超音波からの不要波２１：ｄ図中
任意の点ｇより波線に沿って進行して通路■の超音波の
点りに至りこれに合流して更に出力変換器１４に至る。

従って、この経路を取る超音波’ｒＪ、 「ａ−＋ｇ−
＋ｈ−）ｄ−）ｅｌと進むことになりこの経路長さく２
Ｘ＋Ｕ２＋α）に相応して遅延することになる。

（但し、αは線分ｇｈの長さである） 次に通路■を通る超音波からの不要波２２は図中任意の
点ｉより波線に沿って進行して通路■の超音波の点ｊに
至り、これに合流して更に出力変換器１４に至る。

従って、この不要波２２は「ａ→ｂ−＋ｉ−＋ｊ−＋ｅ
」と進むことになりこの経路長さく２ｘ＋α）に相応し
て遅延することになる。

従って上記２個の不要波２１．２２０経路長さの差は（
２Ｘ＋Ｕ２＋α）−（２ｘ＋α）−Ｕ２となる°
２ｎ＋１従って、寸法
Ｕ２を予め、Ｕ２−□λ （但し、ｎ−０，１，２，・・・、λ−超音波の波長）
、即ちλ／２の整数倍に設定しておけば、上記不要波２
１．２２は点ｊで互いに位相を１８０゜ずらせて重ね合
わせられ打消されることになり結局出力変換器１４には
不要波は出力されない。

尚この場合の段差寸法Ｕ１はＵｌ−（２ｎ＋ １ ）・
λ・ｓｉｎθ／２の条件を満足する。

同様にして通路■を通る超音波からの不要波２３は図中
点により通路■の超音波の点ｔに至るが、この場合の経
路は「ａ−＋ｂ−＋ｃ→に一＋ｔ→ｂ→ｃ−＋ｄ−＋ｅ
」となりその経路長さく６Ｘ＋Ｕ２＋α）に相応して遅
延する。

又通路■を通る超音波からの不要波２４は第３図中点ｍ
より通路■の超音波の点ｎに至るが、この場合の経路は
「ａ→ｂ→Ｃ−→ｄ→ｍ→ｎ→Ｃ→ｄ→ｅ」となりその
経路長さく６Ｘ＋２Ｕ２＋α）に相応して遅延する。

従って上記２個の不要波２３，２４の経路長さの差は（
６ｘ ＋ ２ Ｕ２＋α） （６ｘ＋Ｕ２＋α）−Ｕ
２となり、上記の場合と同様に点ｍで互いに位相を１８
０°ずらせて重ね合せられ打消されることになり結局出
力変換器１４には不要波は出力されない。

従って互いに平行の通路■、■間及び■、■間で夫々影
響し合う各不要波は夫々打消し合い出力されず良好な遅
延信号を得ることができる。

尚上記の場合は、超音波の中央の１本のラインで説明し
たが、その波束全体が伺ら段差部１２ｂ部分では反射せ
ずに１対の反射面部１５ａ、１５ｂのみで順次反射して
いるため、波束のいずれの部分でも上記中央のラインの
場合と同様にその不要波を打消し除土しうる。

従って第１図に示した吸収体５は全く不要か又は小さな
ものを設ければよいので全体を小型化しえ、しかも吸収
体の小さい分超音波通路巾を拡大して伝播損失を抑え且
つ周波数帯域を広げて性能を向上しえ、又不要波を打消
すため吸収体を小さくした事によりスペース的に媒体１
２中での反射回数を増大させることもでき種種の遅延時
間を得られる。

尚段差部１２ｂを設けて不要波を打消す効果自体につい
ては、遅延線装置の超音波反射回数が多い場合はど顕著
にあられれる。

第４図は本考案超音波遅延線装置の第２実施例を示す。

この遅延線装置２５は第１図の遅延線装置１と大略同−
外形状の遅延媒体２６の両肩に夫夫人力及び出力変換器
２７．２８を有し、且つ下端面に段差部２６ａを設けら
れ互いに平行の一対の反射面部２９ａ 、２９ｂを形成
されたものである。

更に段差部２６ａ及び遅延媒体２６の所定部に小さい吸
収体５′を設けられている。

図中、例えば符号■から■へ進む超音波（以下、波■→
■と呼ぶ）について考察してみると、波■→■より進行
方向右側の波０→＠に対し影響する不要波３０は順次符
号＠→０→０→・・・→［相］と進み出力変換器２８に
至るが、実際には同図中例えば波■→のから波［相］→
０に対して影響した後出力変換器２８に至る不要波３１
により上記実施例の場合と同様に打消され出力されない
。

他方、波■→■より進行方向左側の波■→■に対し影響
する不要波３２は、今までと同一の進行方向に進むため
順次符号■→■→■→■と進み入力変換器２７に戻って
しまい、上記出力変換器２７に至る不要波の場合と違っ
て他の不要波と打消し合うことはできない。

しかるに戻った不要波は入力変換器２７において機械−
電気−機械と変換されて再び遅延媒体２６を通って出力
変換器２８に進むがこの間に逐次減衰されるためその不
要波の影響（ｄ小さくなる。

従ってその性能は殆ど損なわれない。

尚段差２６ａは図中下端面に設ける代わりに一側端面の
符号■、 間、又は他側端面の符号■、＠間に設けても
よく、同一効果を生ずる。

又同時に二個所以上設けてもよい。第５図は本考案超音
波遅延線装置の第３実施例をを示す。

■遅延線装置お−ｄ遅延媒体３４の左肩面に入力及び出
力変換器３５．３６を同一端面に取付けられ、且つ媒体
３４の上端面に段差部３４ａを設けて一対の反射面部３
７ａ 、３７ｂを形成したものである。

第６図？ｄ本考案超音波遅延線装置の第４実施例を示す
。

この遅延線装置４１は遅延媒体４２に入力及び出力変換
器４３．４４及び不要波打消し用の段差部４５ａを設け
た点では上記各実施例と同であるが、特に媒体４２上面
を、これに入射及び反射する超音波のラインを入力及び
出力変換器４３．４４に至る長さ分間中二点鎖線で示す
如く直線的に延長した点Ｐ、Ｑが焦点となるような楕円
の楕円部分面４６とされている。

従って、楕円自体の特質上、焦点Ｐ１即ち入力変換器４
３から出力される超音波が図中一点鎖線で示す如く若干
ずれた方向に出力されたとしても楕円部分面４６で反射
された後正確に焦点Ｑ１即ち出力変換器４４に到達する
。

従って超音波は本来進行するに従い放射的に広がる傾向
を有するにもかかわらず、楕円部分面４６で反射した後
出力変換器４４に集中的に到達し減衰のない良好な出力
が得られる。

第７図は本考案超音波遅延線装置の第５実施例を示す。

この遅延線装置４７は遅延媒体４８に入力及び出力変換
器４９．５０及び不要波打消し用の段差部４８ａを設け
られており、上記実施例と同様に媒体４８上面を、点ｐ
／ 、 Ｑ／が焦点となるような楕円の楕円部分面５１
とされている。

上記遅延装置４１では超音波は媒体４２の一側面で１回
のみ反射していたが、本実施例では２回反射しているも
のであり、同様に超音波は出力変換器５０に集中され減
衰のない良好な出力が得られる。

尚上記各実施例では、位相差を１８００としているがこ
れに限らず９０°〜２７０°の範囲であれば不要波の減
衰は比較的大となり実用上例らさしつかえない。

本考案になる超音波遅延線装置によれば、媒体の端部反
射面のうち超音波が入射する部分より外れた位置に、段
差寸法（２ｎ＋１）・λ・ｓｉｎθ／２の段差部を設け
て１対の平行反射面部を形成し、超音波の波束全体が段
差部部分では何ら反射しないで、各反射面部で順次反射
させるようにしているため、各反射面部で反射されて平
行に進む１対の超音波（波束）どうし間で影響し合う不
要波は、波束の何れの部分でも他の不要波と１８００の
位相差を有して打消し合い出力されないため、その発性
能を向上しえ、又従って超音波吸収体は不要又は殆ど不
要となるため全体を小型化しえ、しかも該吸収体の無い
分超音波通路巾を拡大することができ伝播損失を抑え且
つ周波数帯域を広げて性能を向上しえ、又上記不要波消
し及び吸収体不要の効果によりスペース的に媒体中での
反射回数を増して超音波経路長さを長くすることができ
るため、長時間遅延特性のものを容易に得られ応用範囲
が広くなると共に同一遅延時間であれば全体を更に小型
化しうる等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々超音波遅延線装置の従来例及び
他の従来例の正面図、第３図〜第７図は夫々本考案にな
る超音波遅延線装置の第１〜第５実施例の正面図である
。 １．６．１１．２５．３３．４１．４７・・・超音波遅
延線装置、２．７．１２．２６．４２．４８・・・遅延
媒体、３．９．１３．２７．３５．４３ 。 ４９・・・入力変換器、４，１０，１４，２８，３６４
４．５０・・・出力変換器、５，５′・・・吸収体、７
ａ、１２ｂ、２６ａ、３４ａ、４５ａ、４８ａ・・・段
差部、８ａ、８ｂ、１５ａ、１５ｂ、２９ａ。 ２９ｂ 、３７ａ ｔ３７ｂ−・”反射面部、２１〜２
４．３０〜３２・・・不要波、４６．５１・・・楕円部
分面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 入力変換器から出力変換器へ遅延媒体中を進行する超音
   波が該媒体の端部反射面で反射する形式の超音波延線装
   置において、該端部反射面のうち、該超音波が入射する
   部分より外れた位置に段差部を設けて少なくとも１対の
   平行な反射面部を形成すると共に、該段差部に吸収体を
   設け、上記超音波が該段差部部分においては倒ら反射し
   ないで、その該超音波が上記平行な反射面部のうちの−
   の反射面部で反射して進行し、更に他の反射面部で反射
   して進行するよう構成してなる超音波遅延装置。