JPS60202325A - 応力波変換器 - Google Patents
応力波変換器Info
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- JPS60202325A JPS60202325A JP60026140A JP2614085A JPS60202325A JP S60202325 A JPS60202325 A JP S60202325A JP 60026140 A JP60026140 A JP 60026140A JP 2614085 A JP2614085 A JP 2614085A JP S60202325 A JPS60202325 A JP S60202325A
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- Japan
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- transducer
- piezoelectric member
- stress
- piezoelectric
- waves
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
- G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
- G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations 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】
本発明は応力波を検知し、検知された応力波の大きさを
指示する電気的出力を与えるための変換器(トランスジ
ューサ)に関する。
指示する電気的出力を与えるための変換器(トランスジ
ューサ)に関する。
圧力波の影響による変形を受けるように取付けられた圧
電クリスタルを含む圧力変換器が英国特許第1,116
,581号に記載されている。クリスタルの変形の結果
、圧力波の大きさを指示する電位差を両端に発生する。
電クリスタルを含む圧力変換器が英国特許第1,116
,581号に記載されている。クリスタルの変形の結果
、圧力波の大きさを指示する電位差を両端に発生する。
この型式の変換器は、既にクリスタルに作用し終ってい
るが後で変換器の他の構造要素により反射されてクリス
タルに戻る圧力波によりクリスタルが変形を受ける場合
に、圧力波の大きさの偽わシの指示を与える恐れがある
。英国特許第1,116,581号に記載される変換器
は圧電クリスタルの後方にバッキング・バー(裏打ち棒
)′f:設けることによりこの問題を回避している。こ
のバーはシリコンゴムの如き減衰材に囲まれていて、圧
電クリスタルを通過した圧力波が後でバーに進入して減
衰材により減衰され、そのため反射圧力波は−切りリス
タルに達しないようにしている。
るが後で変換器の他の構造要素により反射されてクリス
タルに戻る圧力波によりクリスタルが変形を受ける場合
に、圧力波の大きさの偽わシの指示を与える恐れがある
。英国特許第1,116,581号に記載される変換器
は圧電クリスタルの後方にバッキング・バー(裏打ち棒
)′f:設けることによりこの問題を回避している。こ
のバーはシリコンゴムの如き減衰材に囲まれていて、圧
電クリスタルを通過した圧力波が後でバーに進入して減
衰材により減衰され、そのため反射圧力波は−切りリス
タルに達しないようにしている。
英国特許第1,116,581号に記載された型式の変
換器は圧力波の大きさを指示するのに有効でおるが、そ
のサイズの故に用途が制限される。その中にある減衰バ
ーのサイズのために大形化する傾向がある。いま一つの
制限は、バーを緩衝するのに用いられる材料の温度制限
によるものである。
換器は圧力波の大きさを指示するのに有効でおるが、そ
のサイズの故に用途が制限される。その中にある減衰バ
ーのサイズのために大形化する傾向がある。いま一つの
制限は、バーを緩衝するのに用いられる材料の温度制限
によるものである。
登録商標プラスチセン(Plα5ticene )およ
びネオプレン(Neoprene )の下で市販される
ような減衰に適した材料は150℃までの作動温度にお
いてのみ有効である。さらに、かかる変換器は加速およ
び振動の影響を受け易い。
びネオプレン(Neoprene )の下で市販される
ような減衰に適した材料は150℃までの作動温度にお
いてのみ有効である。さらに、かかる変換器は加速およ
び振動の影響を受け易い。
小形で、上記型式の在来技術の変換器によシこれまで可
能であった温度よシも高温度にて有効に作動することが
でき、振動および加速度の影響を受け難い、応力波検知
用変換器を与えることが本発明の一目的である。
能であった温度よシも高温度にて有効に作動することが
でき、振動および加速度の影響を受け難い、応力波検知
用変換器を与えることが本発明の一目的である。
本発明によれば、応力波を検知するための変換器は、圧
電部材と、該圧電部材を上に取付けられた電導性裏打ち
部材と、該圧電部材および該裏打ち部材の双方を支持す
る窒化ボロン支持部材と、を有し、該圧電部材は応力波
に対して動作自在に露出するように配置されていて、か
かる応力波が前記圧電部材を変形させて該応力波の大き
さを指示する高さの電気的出力を発生するようになって
いる。
電部材と、該圧電部材を上に取付けられた電導性裏打ち
部材と、該圧電部材および該裏打ち部材の双方を支持す
る窒化ボロン支持部材と、を有し、該圧電部材は応力波
に対して動作自在に露出するように配置されていて、か
かる応力波が前記圧電部材を変形させて該応力波の大き
さを指示する高さの電気的出力を発生するようになって
いる。
本明細書中で「応力波」という語は気体および液体の媒
体中を進行する圧力波、ならびに液体および固体の媒体
中を進行する音響放射波の双方を含むものと解釈すべき
である。
体中を進行する圧力波、ならびに液体および固体の媒体
中を進行する音響放射波の双方を含むものと解釈すべき
である。
図面を参照するに、応力波変換器lOはチタン酸ジルコ
ン酸鉛の圧電性クリスタルで作られ、エポキシ樹脂によ
り真鍮製置板形裏打ち部材12に接着された円板11を
含む。この場合、円板11はチタン酸ジルコン酸鉛でで
きているが、望ましければ他の圧電特性を有する材料を
使用することができることは明らかである。
ン酸鉛の圧電性クリスタルで作られ、エポキシ樹脂によ
り真鍮製置板形裏打ち部材12に接着された円板11を
含む。この場合、円板11はチタン酸ジルコン酸鉛でで
きているが、望ましければ他の圧電特性を有する材料を
使用することができることは明らかである。
エポキシ樹脂は、チタン酸ジルコン酸鉛製円板11と真
鍮製裏打ち部材120間の電流の通過を妨げないように
、両者の間に控えめに適用される。
鍮製裏打ち部材120間の電流の通過を妨げないように
、両者の間に控えめに適用される。
従って、チタン酸ジルコン酸鉛製円板11が変形して電
気的出力を発生すると、その出力は真鍮製裏打ち部材1
2に伝わる。
気的出力を発生すると、その出力は真鍮製裏打ち部材1
2に伝わる。
真鍮裏打ち部材はその中心に同軸ケーブル15の中心導
体14を受承する孔13が設けられる。
体14を受承する孔13が設けられる。
同軸ケーブル15のじやへい要素16は、変換器10の
本体を構成するステンレス鋼管状部材17の内面に受承
される。
本体を構成するステンレス鋼管状部材17の内面に受承
される。
管状部材17の変換器本体はその右端(図で見て)に金
属製端末キャップ19を受承するようにフランジを有す
る直径拡大部分18を設けられる。
属製端末キャップ19を受承するようにフランジを有す
る直径拡大部分18を設けられる。
キャップ19は残9の部分よシ薄肉の前面20を有して
、変換器10の一端を蔽うダイヤフラムを構成するよう
になっている。キャップ19は中空円筒形窒化ボロン製
支持部材21を囲み、該部材21はフランジ形変換器端
末部分18上での位置決めを容易にするように外側23
に段を有し、また内部にある真鍮製裏打ち部材12とチ
タン酸ジルコン酸鉛製円板11の位置決め特性を与える
ように内側24に段を有する。窒化ボロン製支持部材2
1はさらにダイヤフラム20とチタン酸ジルコン酸鉛製
円板11の間に介在するプラチナ被覆シリカ円板22を
支持する。
、変換器10の一端を蔽うダイヤフラムを構成するよう
になっている。キャップ19は中空円筒形窒化ボロン製
支持部材21を囲み、該部材21はフランジ形変換器端
末部分18上での位置決めを容易にするように外側23
に段を有し、また内部にある真鍮製裏打ち部材12とチ
タン酸ジルコン酸鉛製円板11の位置決め特性を与える
ように内側24に段を有する。窒化ボロン製支持部材2
1はさらにダイヤフラム20とチタン酸ジルコン酸鉛製
円板11の間に介在するプラチナ被覆シリカ円板22を
支持する。
ダイヤフラム20とプラチナ被覆シリカ円板22は、チ
タン酸ジルコン酸鉛製円板11に対して有害な影響を与
える可能性のある環境中にて機能することを変換器10
が要求される場合に、円板11を損傷しないように保護
する役目を果す。
タン酸ジルコン酸鉛製円板11に対して有害な影響を与
える可能性のある環境中にて機能することを変換器10
が要求される場合に、円板11を損傷しないように保護
する役目を果す。
しかも上記両部品は応力波を受けて透過する性質を有し
ているので、波の大きさが充分であれば、チタン酸ジル
コン酸鉛製クリスタルが応力波によシ変形して電位差を
発生する。発生する電位差はチタン酸ジルコン酸鉛製円
板11の変形の度合、従って受ける応力波の大きさに関
係する。よって、チタン酸ジルコン酸鉛製円板11は応
力波の大きさを指示する高さの電気的出力を与える。
ているので、波の大きさが充分であれば、チタン酸ジル
コン酸鉛製クリスタルが応力波によシ変形して電位差を
発生する。発生する電位差はチタン酸ジルコン酸鉛製円
板11の変形の度合、従って受ける応力波の大きさに関
係する。よって、チタン酸ジルコン酸鉛製円板11は応
力波の大きさを指示する高さの電気的出力を与える。
チタン酸ジルコン酸鉛製円板11の電気的出力は真鍮製
裏打ち部材12を介して同軸ケーブル15の中心導体1
4に伝えられる。一定レベルまたは変動レベルの何れか
の大きさを持つ応力波が変換器10に達した場合に、適
当な出力を与えることのできる在来型増幅器(図示せず
)に導体14が接続される。この増幅器の出力が、検知
された圧力波の大きさを指示する適当な装置を駆動する
のに用いられる。
裏打ち部材12を介して同軸ケーブル15の中心導体1
4に伝えられる。一定レベルまたは変動レベルの何れか
の大きさを持つ応力波が変換器10に達した場合に、適
当な出力を与えることのできる在来型増幅器(図示せず
)に導体14が接続される。この増幅器の出力が、検知
された圧力波の大きさを指示する適当な装置を駆動する
のに用いられる。
本発明のこの実施例はチタン酸ジルコン酸鉛製円板11
を保護するためにダイヤフラム20およびプラチナ被覆
シリカ円板11を設けられた変換器10を参照して記載
されたけれども、成る作動環境の下ではこのような予防
処置が不必要であるのは当然である。かかる状況では、
ダイヤフラム20およびプラチナ被覆シリカ円板を省く
ことができると思われる。例えば、検知する目的の応力
波が高温で腐食性の気体または液体の圧力変化により構
成される環境において変換器10が使用された場合には
、ダイヤプラム20はチタン酸ジルコン酸鉛製円板工1
の腐食防止を与え、プラチナ被覆シリカ円板22は熱保
護を与える0しかし中実の物体内に音響放射波の形で存
在する応力波の検知に変換器10が用いられるとすると
、ダイヤプラム20とプラチナ被覆シリカ円板22を省
いて、チタン酸シルコマ酸鉛製円板11を検査する物体
に接触させまたはその真近に置くことができる0 代りに、変換器10を硬い表面に直接接触させて置く場
合は、ダイヤフラム20を保護するための耐摩カバーと
して働くようにシリカ円板22をダイヤフラム20の外
面上に置くことができる。
を保護するためにダイヤフラム20およびプラチナ被覆
シリカ円板11を設けられた変換器10を参照して記載
されたけれども、成る作動環境の下ではこのような予防
処置が不必要であるのは当然である。かかる状況では、
ダイヤフラム20およびプラチナ被覆シリカ円板を省く
ことができると思われる。例えば、検知する目的の応力
波が高温で腐食性の気体または液体の圧力変化により構
成される環境において変換器10が使用された場合には
、ダイヤプラム20はチタン酸ジルコン酸鉛製円板工1
の腐食防止を与え、プラチナ被覆シリカ円板22は熱保
護を与える0しかし中実の物体内に音響放射波の形で存
在する応力波の検知に変換器10が用いられるとすると
、ダイヤプラム20とプラチナ被覆シリカ円板22を省
いて、チタン酸シルコマ酸鉛製円板11を検査する物体
に接触させまたはその真近に置くことができる0 代りに、変換器10を硬い表面に直接接触させて置く場
合は、ダイヤフラム20を保護するための耐摩カバーと
して働くようにシリカ円板22をダイヤフラム20の外
面上に置くことができる。
窒化ボロン製支持部材21は2重の機能を果す。
先ず、チタン酸ジルコン酸鉛製円板11の作動に悪影響
を与えることなく変換器10が高温環境中で作動し得る
ように、支持部材21がチタン酸ジルコン酸鉛製円板1
1の断熱性支持部材として働く。実際、変換器10の作
動に対する温度の影響について行われた試験にて、0〜
250℃の温度において35 Hz〜2MHzの周波数
帯域にある応力波を検知するのに有効であると判った。
を与えることなく変換器10が高温環境中で作動し得る
ように、支持部材21がチタン酸ジルコン酸鉛製円板1
1の断熱性支持部材として働く。実際、変換器10の作
動に対する温度の影響について行われた試験にて、0〜
250℃の温度において35 Hz〜2MHzの周波数
帯域にある応力波を検知するのに有効であると判った。
窒化ボロン支持部材21の第2の機能は、チタン酸ジル
コン酸鉛製円板11と真鍮製裏打ち円板12を通過した
後の応力波を吸収することにある。
コン酸鉛製円板11と真鍮製裏打ち円板12を通過した
後の応力波を吸収することにある。
かかる吸収が行われないと、反射した応力波が戻ってチ
タン酸ジルコン酸鉛製円板11を通過してその内部に共
振を生じ、そのために変換器lOから偽わりの信号を生
ずる。変換器10の実績から、35Hz〜2MHzの応
力波周波数帯域を超えると、チタン酸ジルコン酸鉛製円
板11の内部に著しい共振は生じないことが判った。
タン酸ジルコン酸鉛製円板11を通過してその内部に共
振を生じ、そのために変換器lOから偽わりの信号を生
ずる。変換器10の実績から、35Hz〜2MHzの応
力波周波数帯域を超えると、チタン酸ジルコン酸鉛製円
板11の内部に著しい共振は生じないことが判った。
従って、共振を除くために減衰バーを使用する公知の変
換器よりも高い温度で変換器1oは作動することができ
、また該変換器よシも小形となることが判る。実際、直
径2.5 mWt1長さsmmの全体サイズを有する図
示型式の変換器1oを製作し得ることが判明した。さら
に変換器1oは小形であシ、軟質の減衰材を使用しない
から、前記在来型の変換器よシも加速および振動の影響
を受け難い。
換器よりも高い温度で変換器1oは作動することができ
、また該変換器よシも小形となることが判る。実際、直
径2.5 mWt1長さsmmの全体サイズを有する図
示型式の変換器1oを製作し得ることが判明した。さら
に変換器1oは小形であシ、軟質の減衰材を使用しない
から、前記在来型の変換器よシも加速および振動の影響
を受け難い。
図は本発明による変換器の断面図。
10・・・応力波変換器 11・・・圧電部材12・・
・電導性裏打ち部材 21・・・窒化ボロン製支持部材
・電導性裏打ち部材 21・・・窒化ボロン製支持部材
Claims (7)
- (1)圧電部材と、該圧電部材を上に取付けられてそれ
と電気的接触を保つ電導性裏打ち部材と、前記圧電部材
および前記電導性裏打ち部材の双方を支持する窒化ボロ
ン製支持部材と、を有し、該圧電部材は応力波に対して
動作自在に露出するように配置されていて、かかる応力
波が前記圧電部材を変形させて該応力波の大きさを指示
する高さの電気的出力を発生するようになっていること
を特徴とする、応力波を検知するための変換器。 - (2)前記圧電部材と前記応力波発生源の間に介在し前
記応力波に対して実質的に透過性である保護バリヤ(壁
材)を設けられてhることを特徴とする特許請求の範囲
第(1)項に記載の変換器。 - (3)前記保護バリヤが金属被覆されたシリカ素子を含
むことを特徴とする特許請求の範囲第(2)項に記載の
変換器。 - (4)前記保護バリヤがさらに金属ダイヤフラムを含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第(3)項に記載の変
換器。 - (5)前記圧電部材および前記金属被覆シリカ素子が円
板形であり、前記窒化ボロン製支持部材がほぼ中空円筒
形であり、前記圧電部材および前記金属被覆シリカ素子
が前記窒化ボロン製支持部材の中にそれと同軸関係で囲
まれていることを特徴とする特許請求の範囲第(3)項
に記載の変換器。 - (6)前記圧電部材がチタン酸ジルコン酸鉛クリスタル
の形をとる、特許請求の範囲第(1)項に記載の変換器
。 - (7)前記電導性裏打ち部材が真鍮製である、特許請求
の範囲第(1)項に記載の変換器。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB8406699 | 1984-03-14 | ||
GB08406699A GB2155732B (en) | 1984-03-14 | 1984-03-14 | Stress wave transducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60202325A true JPS60202325A (ja) | 1985-10-12 |
Family
ID=10558093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60026140A Pending JPS60202325A (ja) | 1984-03-14 | 1985-02-13 | 応力波変換器 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4578611A (ja) |
JP (1) | JPS60202325A (ja) |
CH (1) | CH662417A5 (ja) |
DE (1) | DE3507577A1 (ja) |
DK (1) | DK114285A (ja) |
FR (1) | FR2561384B1 (ja) |
GB (1) | GB2155732B (ja) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO174309C (no) * | 1987-04-24 | 1994-04-13 | Norske Stats Oljeselskap | Elektroakustisk transducer for anordning i et gassformig fluid, særlig for måling av strömningsghastigheten i et rör under eksplosjonsfarlige forhol |
US5155708A (en) * | 1991-02-26 | 1992-10-13 | Bedi Ram L | Acoustic wave sensor and method of making same |
US5142183A (en) * | 1991-08-26 | 1992-08-25 | Touch Tec International | Electronic switch assembly |
JP3238492B2 (ja) * | 1992-10-19 | 2001-12-17 | 株式会社タイセー | 圧電センサ |
US6420819B1 (en) * | 1994-01-27 | 2002-07-16 | Active Control Experts, Inc. | Packaged strain actuator |
US6404107B1 (en) | 1994-01-27 | 2002-06-11 | Active Control Experts, Inc. | Packaged strain actuator |
US6959484B1 (en) | 1994-01-27 | 2005-11-01 | Cymer, Inc. | System for vibration control |
US6791098B2 (en) | 1994-01-27 | 2004-09-14 | Cymer, Inc. | Multi-input, multi-output motion control for lithography system |
US6781285B1 (en) | 1994-01-27 | 2004-08-24 | Cymer, Inc. | Packaged strain actuator |
US5541468A (en) * | 1994-11-21 | 1996-07-30 | General Electric Company | Monolithic transducer array case and method for its manufacture |
US5886456A (en) * | 1996-08-29 | 1999-03-23 | The University Of Dayton | Ultrasonic transducer and ultrasonic detection and high temperature processing systems incorporating same |
WO2000030554A1 (en) | 1998-11-20 | 2000-06-02 | Jones Joie P | Methods for selectively dissolving and removing materials using ultra-high frequency ultrasound |
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