JPS60100070A - 超音波送受波器 - Google Patents
超音波送受波器Info
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- JPS60100070A JPS60100070A JP20790983A JP20790983A JPS60100070A JP S60100070 A JPS60100070 A JP S60100070A JP 20790983 A JP20790983 A JP 20790983A JP 20790983 A JP20790983 A JP 20790983A JP S60100070 A JPS60100070 A JP S60100070A
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- acoustic
- acoustic matching
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (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】
産業上の利用分野
本発明は気体中に存在する対象物までの距離や形状を超
音波信号の送受信によって測定・検査する装置に用いら
れる超音波送受波器に関するもの２／−−’ である。
音波信号の送受信によって測定・検査する装置に用いら
れる超音波送受波器に関するもの２／−−’ である。
従来例の構成とその問題点
従来の空中用超音波送受波器の中で圧電振動子を用いる
ものには大別して２つの構造がある。第１の構造は屈曲
振動型の圧電振動子を用い、その前面にホーン状の放射
器を有するものである。これは比較的低周波数域で振動
し、構造上１００ｋｌｌ！以」二で用いることは極めて
困難である。従って、比較的距離分解能が悪く、超音波
ビーム指向性も悪く、高精度の超音波距離計測や形状観
察を行うこ吉は困難であった。
ものには大別して２つの構造がある。第１の構造は屈曲
振動型の圧電振動子を用い、その前面にホーン状の放射
器を有するものである。これは比較的低周波数域で振動
し、構造上１００ｋｌｌ！以」二で用いることは極めて
困難である。従って、比較的距離分解能が悪く、超音波
ビーム指向性も悪く、高精度の超音波距離計測や形状観
察を行うこ吉は困難であった。
第２の構造は、厚み振動を行う圧電振動子の前面に一層
の音響整合層を、背面には背面負荷を設けたものである
。この場合、圧電振動子は１１程度で振動させることも
でき、超音波送受波器で送受波される超音波の波長が１
爺以下になるため方位分解能のよい距離計測が可能とな
る。ここで、この一層の音響整合層に要求される条件は
、例えば幅木らによって” Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃ
ｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ 、 ｖｏｌ ２９ 、 ｔ
ｇ １ 、 （１９８３）、第１７９頁３−クジ に示されるよう音響インピーダンス値の整合とほぼ阿波
長厚になっていることであり、更には音響整合層内での
超音波減衰が少ないことである。
の音響整合層を、背面には背面負荷を設けたものである
。この場合、圧電振動子は１１程度で振動させることも
でき、超音波送受波器で送受波される超音波の波長が１
爺以下になるため方位分解能のよい距離計測が可能とな
る。ここで、この一層の音響整合層に要求される条件は
、例えば幅木らによって” Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃ
ｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ 、 ｖｏｌ ２９ 、 ｔ
ｇ １ 、 （１９８３）、第１７９頁３−クジ に示されるよう音響インピーダンス値の整合とほぼ阿波
長厚になっていることであり、更には音響整合層内での
超音波減衰が少ないことである。
然るに例えば圧電振動子としてＰＺＴ系圧主圧電セラミ
ックスいると、音響整合層としてほぼ最適な音響インピ
ーダンスは０．１２ Ｘ １０６に５＋／ｍ’ −ｓと
なる。この値は同体の中で音響インピーダンスが最も小
さい材料の一つであるシリコーンゴムの約Ｈ程度である
。この特性を実現する音響整合層として本願出願人らは
シリコーンゴムに中空球状プラスチックを添加して薄層
化し、その添加量を変化させることによって０．０８〜
０．８ ｘ １０６Ｋｙ／ｍ”−ｓの音響インピーダン
スを有する音響整合層内料を開発した。この場合の超音
波減衰率は音響インピーダンスが小さくなる程大きくな
り、例えば１−において０．３ Ｘ １０６Ｋｐ／ｍ’
−８の場合は約３ ｄＢｚ＆ 。
ックスいると、音響整合層としてほぼ最適な音響インピ
ーダンスは０．１２ Ｘ １０６に５＋／ｍ’ −ｓと
なる。この値は同体の中で音響インピーダンスが最も小
さい材料の一つであるシリコーンゴムの約Ｈ程度である
。この特性を実現する音響整合層として本願出願人らは
シリコーンゴムに中空球状プラスチックを添加して薄層
化し、その添加量を変化させることによって０．０８〜
０．８ ｘ １０６Ｋｙ／ｍ”−ｓの音響インピーダン
スを有する音響整合層内料を開発した。この場合の超音
波減衰率は音響インピーダンスが小さくなる程大きくな
り、例えば１−において０．３ Ｘ １０６Ｋｐ／ｍ’
−８の場合は約３ ｄＢｚ＆ 。
０、 Ｉ Ｘ １０”Ｋｙ／ｍ’−ｓ では約８ｄＢ／
／Ｉｌ＋＋ となる。
／Ｉｌ＋＋ となる。
一方、超音波送受波器の特性は通常、挿入利得（１、Ｇ
）の周波数特性で評価することができる。
）の周波数特性で評価することができる。
例えば背面負荷として、音響インピーダンスが特開昭Ｇ
Ｏ−１０００７０（２） ５ Ｘ １０６Ｋｇ ／ｍ’−ｓ の材料を用いた場合
のＩ−Ｇ特性の例を第１図に示す。また、それぞれの曲
線ａ、ｂ、ｃ、ｄの場合に用いた音響整合層内料の特性
を第１表に示す。
Ｏ−１０００７０（２） ５ Ｘ １０６Ｋｇ ／ｍ’−ｓ の材料を用いた場合
のＩ−Ｇ特性の例を第１図に示す。また、それぞれの曲
線ａ、ｂ、ｃ、ｄの場合に用いた音響整合層内料の特性
を第１表に示す。
第 １ 表
第１図及び第１表より分るように一層整合層構造におい
ては曲線すのように音響インピーダンスの整合が収れて
いても、超音波減衰率が大きくなると■・Ｇが悪化し、
超音波送波器の感度が低下し、また、曲線ｄのように超
音波減衰率が仮りに極めて少なくとも１．Ｇの周波数特
性が狭帯域化６ベ ジ ２層整合層に用いている材料を使用した場合であるが比
帯域幅が狭くパルス応答特性は悪い。曲線Ｃは容易に入
手できるシリコーンゴム材料を用いた場合であるが、曲
線ａ、ｂと同様に比帯域幅が狭くパルス応答性は悪い。
ては曲線すのように音響インピーダンスの整合が収れて
いても、超音波減衰率が大きくなると■・Ｇが悪化し、
超音波送波器の感度が低下し、また、曲線ｄのように超
音波減衰率が仮りに極めて少なくとも１．Ｇの周波数特
性が狭帯域化６ベ ジ ２層整合層に用いている材料を使用した場合であるが比
帯域幅が狭くパルス応答特性は悪い。曲線Ｃは容易に入
手できるシリコーンゴム材料を用いた場合であるが、曲
線ａ、ｂと同様に比帯域幅が狭くパルス応答性は悪い。
更に、一層整合層を何する超音波送受波器の欠点を改良
する方法として、例えば医用超音波探触子の場合には２
層の整合層を用いる方法が知られ、先に示した文献内に
も解析的手法に基つくものと数値的手法に基づくものの
２種類の設計指針が示され、２層の整合層に必要な音響
インピーダンスを示す関係式がそれぞれ２式明示されて
いる。
する方法として、例えば医用超音波探触子の場合には２
層の整合層を用いる方法が知られ、先に示した文献内に
も解析的手法に基つくものと数値的手法に基づくものの
２種類の設計指針が示され、２層の整合層に必要な音響
インピーダンスを示す関係式がそれぞれ２式明示されて
いる。
この２つの関係式から、例えばＰＺＴ系圧電セラミック
を用いると、圧電振動子側の第１音響整合層と空中側の
第２音響整合層に要求される音響インピーダンスはそれ
ぞれ（１，８×１０６）と（６，９Ｘ１０３）Ｋｇ／ｍ
”−ｓ、或いは（０，２５Ｘ１０６）と（２×１０３）
Ｋｙ／ｍ’・６となる。一方、先に示したように、現在
６／°−ジ 実現しうる材料はｏ、 ｏａｘ１ｏ６に７７ｍ”・Ｓ程
度までであり、先の設計指針から２層の整合層を有する
空中用の超音波送受波器として満足できるものを実現す
ることはできない。
を用いると、圧電振動子側の第１音響整合層と空中側の
第２音響整合層に要求される音響インピーダンスはそれ
ぞれ（１，８×１０６）と（６，９Ｘ１０３）Ｋｇ／ｍ
”−ｓ、或いは（０，２５Ｘ１０６）と（２×１０３）
Ｋｙ／ｍ’・６となる。一方、先に示したように、現在
６／°−ジ 実現しうる材料はｏ、 ｏａｘ１ｏ６に７７ｍ”・Ｓ程
度までであり、先の設計指針から２層の整合層を有する
空中用の超音波送受波器として満足できるものを実現す
ることはできない。
発明の目的
本発明は、以上のような従来の問題点を解決するために
なされたもので、高周波域においても高感度で広帯域特
性が得られ、距離分解能、方位分解能共に向上した超音
波送受波器を提供することを目的とする。
なされたもので、高周波域においても高感度で広帯域特
性が得られ、距離分解能、方位分解能共に向上した超音
波送受波器を提供することを目的とする。
発明の構成
本発明は上記目的を達成するもので、超音波の送受波を
行う圧電倣動子と、前記圧電振動子の一生面に設けられ
た第１及び第２の音響整合層と、前記圧電振切子の他主
面に設けられた背面負荷とを備え、＠２第１及び第２の
音響整合層は約ス波長相当の厚みを何し、前記第１及び
第２の音響整合層として、第１及び第２の音響整合層の
音響インピーダンスをＸ、Ｙとしたとき、 ｏ、１５≦×≦７．２Ｙ−１−４，９ ７ペ コｆ Ｏ８ｏ８≦Ｙ≦０．６ で囲まれる領域内の音響インピーダンスを有する材料を
用いたことを特徴とする超音波送受波器を提供するもの
である。
行う圧電倣動子と、前記圧電振動子の一生面に設けられ
た第１及び第２の音響整合層と、前記圧電振切子の他主
面に設けられた背面負荷とを備え、＠２第１及び第２の
音響整合層は約ス波長相当の厚みを何し、前記第１及び
第２の音響整合層として、第１及び第２の音響整合層の
音響インピーダンスをＸ、Ｙとしたとき、 ｏ、１５≦×≦７．２Ｙ−１−４，９ ７ペ コｆ Ｏ８ｏ８≦Ｙ≦０．６ で囲まれる領域内の音響インピーダンスを有する材料を
用いたことを特徴とする超音波送受波器を提供するもの
である。
実施例の説明
以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第２図は本発明の一実施例を示す超音波送受波器の平面
断面図である。超音波送受波器１は凹面型の圧電セラミ
ック材よりなる圧電振動子２の両面に電極３を設け、正
面側には例えば音響インピーダンスが略３ Ｘ １０６
Ｋｌ／ｍ”・８のエポキシ樹脂よりなる阿波長厚の第１
音響整合層４を接着し、更にその前面にはシリコーンゴ
ム（例えば、信越シリコーンのＫＥ１０４）に中空球状
プラスチック（ＮＬｔばＫｅｍａ Ｎｏｒｄ社のエクス
パンセル）全混合し、阿波長厚に成形し、その音響イン
ピーダンスが略０． Ｉ Ｘ １０”Ｋｆ／ｍ’ ・ｇ
の第２音響整合層６が接着され、圧電振動子２の背面に
は電極３を介して音響インピーダンスが約５ Ｘ １０
６Ｋｐ／ｍ″・βの背面負荷６が設けられている。送信
器７及び受信器８を用いて空中に超音波信号９を送信し
、反射波１０を受信する。
断面図である。超音波送受波器１は凹面型の圧電セラミ
ック材よりなる圧電振動子２の両面に電極３を設け、正
面側には例えば音響インピーダンスが略３ Ｘ １０６
Ｋｌ／ｍ”・８のエポキシ樹脂よりなる阿波長厚の第１
音響整合層４を接着し、更にその前面にはシリコーンゴ
ム（例えば、信越シリコーンのＫＥ１０４）に中空球状
プラスチック（ＮＬｔばＫｅｍａ Ｎｏｒｄ社のエクス
パンセル）全混合し、阿波長厚に成形し、その音響イン
ピーダンスが略０． Ｉ Ｘ １０”Ｋｆ／ｍ’ ・ｇ
の第２音響整合層６が接着され、圧電振動子２の背面に
は電極３を介して音響インピーダンスが約５ Ｘ １０
６Ｋｐ／ｍ″・βの背面負荷６が設けられている。送信
器７及び受信器８を用いて空中に超音波信号９を送信し
、反射波１０を受信する。
以上のような超音波送受波器を使用すると、その工・Ｇ
特性は第３図の曲線ａに示されているようにピーク値で
約−２７ｄＢ−ａｄＢ帯域幅は約０．３４１１にとなり
、第１図ａに示す従来の一層整合層の場合と比較して１
．Ｇのピーク値で約７ｄＢ（ロ）止し、−６ｄＢ帯域幅
は約３倍拡大され、結果として高感度、高速パルス応答
特性が得られる。
特性は第３図の曲線ａに示されているようにピーク値で
約−２７ｄＢ−ａｄＢ帯域幅は約０．３４１１にとなり
、第１図ａに示す従来の一層整合層の場合と比較して１
．Ｇのピーク値で約７ｄＢ（ロ）止し、−６ｄＢ帯域幅
は約３倍拡大され、結果として高感度、高速パルス応答
特性が得られる。
前記圧電振動子２として、直径５０ ＋ｍｎ 、焦点距
離１００＋ｏ＋、駆動周波数１計の場合に焦点付近の超
音波ビーム径は約１ｍ＋＋＋程度であり、方位分解能も
よい特性が得られる。前記の第２音響整合層を用いた場
合、第１音響整合層としてＩ Ｘ １０６に９７ｍ”・
Ｓ及び６ Ｘ １０６に９層ｍ”−８の音響インピーダ
ンスの材料を用いると■・Ｇ特性は第３図の曲線す、ｃ
に示すように比帯域特性が０．１６〜０．１８と狭くな
り、距離分解能が劣化する。このように２層の音響整合
層材料の組合せによって１．Ｇ特性が大・きく変化する
ため、最適な組合せが必要となる。
離１００＋ｏ＋、駆動周波数１計の場合に焦点付近の超
音波ビーム径は約１ｍ＋＋＋程度であり、方位分解能も
よい特性が得られる。前記の第２音響整合層を用いた場
合、第１音響整合層としてＩ Ｘ １０６に９７ｍ”・
Ｓ及び６ Ｘ １０６に９層ｍ”−８の音響インピーダ
ンスの材料を用いると■・Ｇ特性は第３図の曲線す、ｃ
に示すように比帯域特性が０．１６〜０．１８と狭くな
り、距離分解能が劣化する。このように２層の音響整合
層材料の組合せによって１．Ｇ特性が大・きく変化する
ため、最適な組合せが必要となる。
９ど一層
また背面負荷らの音響インピーダンスの変化にも工・Ｇ
特性は影響されるが通常よく用いられる１〜１０ Ｘ
１０”Ｋ９／ｍ”・８ 程度のものであれば問題にはな
らない。
特性は影響されるが通常よく用いられる１〜１０ Ｘ
１０”Ｋ９／ｍ”・８ 程度のものであれば問題にはな
らない。
また、本実施例では、中心周波数を１用としているが、
１ｏＯｋｌｈ程度でも可能であり、逆に２計程度でも利
用できる。
１ｏＯｋｌｈ程度でも可能であり、逆に２計程度でも利
用できる。
更に他の実施例として、第２音響整合層５として、製作
が比較的容易なシリコーンゴムと中空球状プラスチック
の混合体成いは、発泡ポリエチレンのような材料からな
る音響インピーダンス０、３Ｘ １０６Ｋｙ／ｍ’・Ｂ
の特性を有する略に波長厚の薄板を用いる場合、第１
音響整合層３として使用できる特性は略％波長厚で音響
インピーダンスが４〜６ Ｘ １０６Ｋｇ／ｍ“・８
の特性を有することが好ましいことが判明した。例えば
第１の音響整合層３として音響インピーダンス５ Ｘ
１０６に９７ｍ”・８のタングステンまたはシリコンカ
ーバイドをエポキシ樹脂剤に充填し硬化させた材料を用
いた場合のＩ−Ｇ特性は第３図の曲線ｄのようになる。
が比較的容易なシリコーンゴムと中空球状プラスチック
の混合体成いは、発泡ポリエチレンのような材料からな
る音響インピーダンス０、３Ｘ １０６Ｋｙ／ｍ’・Ｂ
の特性を有する略に波長厚の薄板を用いる場合、第１
音響整合層３として使用できる特性は略％波長厚で音響
インピーダンスが４〜６ Ｘ １０６Ｋｇ／ｍ“・８
の特性を有することが好ましいことが判明した。例えば
第１の音響整合層３として音響インピーダンス５ Ｘ
１０６に９７ｍ”・８のタングステンまたはシリコンカ
ーバイドをエポキシ樹脂剤に充填し硬化させた材料を用
いた場合のＩ−Ｇ特性は第３図の曲線ｄのようになる。
第１１０／・二１
図の曲線ａ、ａに比較してピーク感度はほとんど同じで
あるが、広帯域特性が得られ、距離分解能の良い超音波
送受波器となる。
あるが、広帯域特性が得られ、距離分解能の良い超音波
送受波器となる。
以上の実施例より明らかなように音響インピーダンスの
値によって第１音響整合層と第２音響整合層材料の組合
せが決定される。
値によって第１音響整合層と第２音響整合層材料の組合
せが決定される。
本実施例の超音波送受波器が一例として、ロボットの手
先などにつける近接覚七ンサや、自動組立てなどの工程
における距離センサとして使用される場合を考える。こ
のためには、１暇の空中超音波を用い、超音波送受波器
の前面、約１６ｃｒｎの距離に置かれた物体の空間的位
置、及び形状をめることが必要となる。
先などにつける近接覚七ンサや、自動組立てなどの工程
における距離センサとして使用される場合を考える。こ
のためには、１暇の空中超音波を用い、超音波送受波器
の前面、約１６ｃｒｎの距離に置かれた物体の空間的位
置、及び形状をめることが必要となる。
１Ｖｈの空中超音波の減衰率は約１．７ ｄＢ ／、で
あり１６ｃｒｎの距離を往復すると約５１ｄＢの損失に
なる。一方、物体の超音波反射率として一２０ｄＢ程度
までを許容すると、通常の超音波送受波器のグイナミソ
クレンジは約１１０ｄＢであり、これより、超音波送受
波器の■・Ｇ特性の限界は一４０ｄＢ必要である。また
距離分解能として１群とす１１ベージ る吉、これは約３波長相当となり、比帯域幅として０．
１９程度以」二の特性を有することが好ましいことが’
ｌ’１．Ｉ明した。
あり１６ｃｒｎの距離を往復すると約５１ｄＢの損失に
なる。一方、物体の超音波反射率として一２０ｄＢ程度
までを許容すると、通常の超音波送受波器のグイナミソ
クレンジは約１１０ｄＢであり、これより、超音波送受
波器の■・Ｇ特性の限界は一４０ｄＢ必要である。また
距離分解能として１群とす１１ベージ る吉、これは約３波長相当となり、比帯域幅として０．
１９程度以」二の特性を有することが好ましいことが’
ｌ’１．Ｉ明した。
第２表に第１及び第２の音響整合層の音響インピーダン
スの１３個の組合わせについてのＩＱ特性と比帯域幅の
結果を示す。この結果から明らかなように第１の音響整
合層の音響インピーダンスが１、５ Ｘ １０６に９７
ｍ”・８未満では比帯域幅が小さくなり、また第２の音
響整合層の音響インピーダンスが０．６ Ｘ １０ Ｋ
ｙＶｍ□ 、 ｓを超える範囲ではＩＧ特性が−４０ｃ
ｌＢより悪化し、いずれも不適当である。
スの１３個の組合わせについてのＩＱ特性と比帯域幅の
結果を示す。この結果から明らかなように第１の音響整
合層の音響インピーダンスが１、５ Ｘ １０６に９７
ｍ”・８未満では比帯域幅が小さくなり、また第２の音
響整合層の音響インピーダンスが０．６ Ｘ １０ Ｋ
ｙＶｍ□ 、 ｓを超える範囲ではＩＧ特性が−４０ｃ
ｌＢより悪化し、いずれも不適当である。
また第２の音響整合層の音響インピーダンスは、現時点
では０．０８ Ｘ １０”Ｋｙ２／（Ｊ −ｓ未満のも
のは実現できない。
では０．０８ Ｘ １０”Ｋｙ２／（Ｊ −ｓ未満のも
のは実現できない。
以下余白
特開昭Ｇ ０−１０００７０ （４）
第 ２ 表
１３ページ
これらの結果に基つき、第１及び第２の音響整合層の音
響インピーダンス間の好ましい領域は、第４図の斜線で
囲捷れた領域となる。
響インピーダンス間の好ましい領域は、第４図の斜線で
囲捷れた領域となる。
すなわち、第４図において第２音響整合層の下限は現在
実験的に得られる特性の下限を示すものであり、」１限
はＩＧ特性が約−４ｏｄＢ以下になることから決められ
る。従って、斜線で示された領域は第１及び第２の音響
整合層の音響インピーダンスをＸ、Ｙとしたとき、 ０．１６≦×≦７，２Ｙ−１−４，９ ０，０８≦Ｙ≦０．６ となる。
実験的に得られる特性の下限を示すものであり、」１限
はＩＧ特性が約−４ｏｄＢ以下になることから決められ
る。従って、斜線で示された領域は第１及び第２の音響
整合層の音響インピーダンスをＸ、Ｙとしたとき、 ０．１６≦×≦７，２Ｙ−１−４，９ ０，０８≦Ｙ≦０．６ となる。
この関係を満足する第１及び第２の音響整合層を組合わ
せることにより、高周波領域においても高感度で、パル
ス応答特性の良い超音波信号の送受信が可能となる。
せることにより、高周波領域においても高感度で、パル
ス応答特性の良い超音波信号の送受信が可能となる。
なお前記実施例では圧電振動子として凹面型のものを用
いたが、これ以外の形状、例えば平板あるいは凸面型等
であっても良いことはもちろんで、ある。
いたが、これ以外の形状、例えば平板あるいは凸面型等
であっても良いことはもちろんで、ある。
１４ベ ノ
発明の効果
以上要するに本発Ｕ３Ａは超音波の送受波を行う圧電振
動子と、前記圧電振動子の一主面に設けられた第１及び
第２の音響整合層と、前記圧電振動子の他主面に設けら
れた背面負荷とを備え、ｉｆ］記第１及び第２の音響整
合層は約３波長相当の厚みを有し、前記第１及び第２の
音響整合層上して、第１及び第２の音響整合層の音響イ
ンピーダンスをＸ、Ｙとしたとき、 ０．１６≦×≦−ｒ、 ２Ｙ＋４．９ ０．０８≦Ｙ≦０．６ で囲１れる領域内の音響インピーダンスを有する材料を
用いたことを特徴とする超音波送受波器を提供するもの
で、空中で超音波を送受信することによって距離測定や
形状観察を行う場合に、それぞれ選択されて組合された
２層の音響整合層を有するために、高周波領域において
も高感度で、パルス応答特性のよい超音波信号の送受信
が可能になり、距離分解能、方位分解能特性のよい超音
波送受波器が得られる利点を有する。
動子と、前記圧電振動子の一主面に設けられた第１及び
第２の音響整合層と、前記圧電振動子の他主面に設けら
れた背面負荷とを備え、ｉｆ］記第１及び第２の音響整
合層は約３波長相当の厚みを有し、前記第１及び第２の
音響整合層上して、第１及び第２の音響整合層の音響イ
ンピーダンスをＸ、Ｙとしたとき、 ０．１６≦×≦−ｒ、 ２Ｙ＋４．９ ０．０８≦Ｙ≦０．６ で囲１れる領域内の音響インピーダンスを有する材料を
用いたことを特徴とする超音波送受波器を提供するもの
で、空中で超音波を送受信することによって距離測定や
形状観察を行う場合に、それぞれ選択されて組合された
２層の音響整合層を有するために、高周波領域において
も高感度で、パルス応答特性のよい超音波信号の送受信
が可能になり、距離分解能、方位分解能特性のよい超音
波送受波器が得られる利点を有する。
１６・く−ジ゛
第１図は従来の構造の超音波送受波器の挿入損失特性図
、第２図は本発明の一実施例における空中用の超音波送
受波器を示す断面図、第３図は第２図に示す本実施例の
構造による挿入損失特性図、午 第２図は高性能特性が得られる音響整合層材料の組合せ
図である。 １・・・・・・超音波送受波器、２・・・・・・圧電振
動子、３・・・・・・電極、４・・・・・・第１音響整
合層、５・・・・・・第２音響整合層、６・・・・・・
背面負荷、７・・・・・・送信器、８・・・・・・受信
器、９・・・・・・超音波信号、１０・・・・・・反射
波。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ａ？ ／ ／、１ 周液数 （／’Ｉ）ＩＸ） 手続補正書 昭和６０年１ 月、）ｏ日 昭和５８年特許願第 ２０７９０９号 ２発明の名称 超音波送受波器 ３補正をする者 事件との関係 特 許 出 願 人 住 所 大阪府門真市太字門真１００６番地名 称 （
５８２）松下電器産業株式会社代表者 山 下 俊 彦 ４代理人 〒５７１ 住 所 大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器産
業株式会社内 ２、特許請求の範囲 超音波の送受波を行う圧電振動子と、前記圧電振動子の
一主面に設けられた第１及び第２の音響整合層と、前記
圧電振動子の他主面に設けられた背面負荷とを備え、前
記第１及び第２の音響整合層は約１／４波長相当の厚み
を有し、前記第１及び第２の音響整合層として、第１及
び第２の音響整合層の音響インピーダンス（単位は１０
６ＫｇメＳ）をＸ、Ｙとしたとき、 １．６≦×≦７．２Ｙ＋４．９ ０．０８≦Ｙ≦０．６ で囲まれる領域内の音響インピーダンスを有する材料を
用いたことを特徴とする超音波送受波器。
、第２図は本発明の一実施例における空中用の超音波送
受波器を示す断面図、第３図は第２図に示す本実施例の
構造による挿入損失特性図、午 第２図は高性能特性が得られる音響整合層材料の組合せ
図である。 １・・・・・・超音波送受波器、２・・・・・・圧電振
動子、３・・・・・・電極、４・・・・・・第１音響整
合層、５・・・・・・第２音響整合層、６・・・・・・
背面負荷、７・・・・・・送信器、８・・・・・・受信
器、９・・・・・・超音波信号、１０・・・・・・反射
波。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ａ？ ／ ／、１ 周液数 （／’Ｉ）ＩＸ） 手続補正書 昭和６０年１ 月、）ｏ日 昭和５８年特許願第 ２０７９０９号 ２発明の名称 超音波送受波器 ３補正をする者 事件との関係 特 許 出 願 人 住 所 大阪府門真市太字門真１００６番地名 称 （
５８２）松下電器産業株式会社代表者 山 下 俊 彦 ４代理人 〒５７１ 住 所 大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器産
業株式会社内 ２、特許請求の範囲 超音波の送受波を行う圧電振動子と、前記圧電振動子の
一主面に設けられた第１及び第２の音響整合層と、前記
圧電振動子の他主面に設けられた背面負荷とを備え、前
記第１及び第２の音響整合層は約１／４波長相当の厚み
を有し、前記第１及び第２の音響整合層として、第１及
び第２の音響整合層の音響インピーダンス（単位は１０
６ＫｇメＳ）をＸ、Ｙとしたとき、 １．６≦×≦７．２Ｙ＋４．９ ０．０８≦Ｙ≦０．６ で囲まれる領域内の音響インピーダンスを有する材料を
用いたことを特徴とする超音波送受波器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 超音波の送受波を行う圧電振動子と、前記圧電振動子の
一主面に設けられた第１及び第２の音響整合層と、前記
圧電振動子の他主面に設けられた背面負荷とを備え、前
記第１及び第２の音響整合層は約％波長相当の厚みを有
し、前記第１及び第２の音響整合層として、第１及び第
２の音響整合層の音諸インピーダンスをｘ、Ｙとしたと
き、０．１６≦×≦７．２Ｙ＋４．９ ０．０８≦Ｙ≦０．６ で囲捷れる領域内の音響インピーダンスを有する材料を
用いたことを特徴とする超音波送受波器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20790983A JPS60100070A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 超音波送受波器 |
| EP84301823A EP0119855B2 (en) | 1983-03-17 | 1984-03-16 | Ultrasonic transducers having improved acoustic impedance matching layers |
| US06/590,465 US4523122A (en) | 1983-03-17 | 1984-03-16 | Piezoelectric ultrasonic transducers having acoustic impedance-matching layers |
| DE8484301823T DE3478357D1 (en) | 1983-03-17 | 1984-03-16 | Ultrasonic transducers having improved acoustic impedance matching layers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20790983A JPS60100070A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 超音波送受波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60100070A true JPS60100070A (ja) | 1985-06-03 |
| JPH0568160B2 JPH0568160B2 (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=16547572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20790983A Granted JPS60100070A (ja) | 1983-03-17 | 1983-11-04 | 超音波送受波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60100070A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009528784A (ja) * | 2006-03-02 | 2009-08-06 | ビジュアルソニックス インコーポレイテッド | 超音波整合層および振動子 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57176898A (en) * | 1981-03-30 | 1982-10-30 | Gen Electric | Single-frequency supersonic converter |
| JPS57201400A (en) * | 1981-06-03 | 1982-12-09 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Ultrasonic probe |
-
1983
- 1983-11-04 JP JP20790983A patent/JPS60100070A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57176898A (en) * | 1981-03-30 | 1982-10-30 | Gen Electric | Single-frequency supersonic converter |
| JPS57201400A (en) * | 1981-06-03 | 1982-12-09 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Ultrasonic probe |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009528784A (ja) * | 2006-03-02 | 2009-08-06 | ビジュアルソニックス インコーポレイテッド | 超音波整合層および振動子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0568160B2 (ja) | 1993-09-28 |
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