JPS6024045Y2 - 超音波振動子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、複数の焦点を有する超音波振動子の改良に関
するものである。

超音波パルスエコー・システムにおいて超音波の送受波
に用いられる振動子は、超音波ビームを絞ってエコグラ
フの分解能を高めるために、適当な焦点を持つように作
られる。

焦点は、単一形振動子の場合は振動子の表面を曲面にし
て作られる。

焦点の深度はできるだけ深いことが望ましいが、１つの
焦点の深度は自ずと限度があるので、より深い焦点深度
が必要なときは複数の焦点が作られる。

単一形振動子につき、複数の焦点を作るには、従来は、
円板形振動子の表面にそれぞれ曲率の異なる曲面を同心
的に形成するようにしていたが、このような振動子にお
いては、同心的な各曲面がそれぞれ異なるアパーチュア
形態のフォーカル・ゾーンをなし、外縁に近い曲面の実
効アパーチュアはリングとなって、サイドロープなどの
特性が円板から大きく変わってくるので不都合である。

本考案の目的は、複数の焦点用のそれぞれのフォーカル
・ゾーンが同一の実効アパーチュアとなる超音波振動子
を提供することにある。

本考案は、円板形振動子の表面と裏面をそれぞれ曲率の
異なる曲面とし、表面で発生して表面から出る超音波の
ビームを１つの焦点に結ばせ、裏面で発生し表面を通じ
て放射される超音波のビームを別な焦点に結ばせるよう
にしたものである。

以下、図面によって本考案を説明する。

第１図は、本考案実施例の円板形振動子りの断面図であ
る。

第１図において、ｄは電歪材料からなる円板で、表面と
裏面の曲率が異なるレンズ状に成形され、かつ、表裏面
にｌ対の電極板ｅが設けられている。

１対の電極板にはリード線を通じて送受信回路（図略）
が接続され、それにより、振動子りに対する電気的駆動
パルスの印加と振動子りに入感した反射波信号の受信が
行なわれる。

振動子りは、表裏面の曲率の相違によりその厚さが半径
に従って異なることと、表裏面が互いに接近しているこ
とにより、特定の周波数で鋭い共振を示すことがないよ
うになっており、また裏面のバッキングが軽減あるいは
省略されていることにより、裏面における超音波の送受
波感度が減殺されないようになっている。

このような振動子りに電気的駆動パルスが印加されると
、振動子りの両面において超音波パルスが発生し、表面
に生じたパルスは表面から被検音場に放射され、裏面に
生じたパルスは裏面から裏側に放射されるとともに電歪
材料ｄの内部を通って表面から被検音場に放射される。

ない、表面に生じた超音波は電歪材料ｄの内部を通って
裏側にも放射される。

振動子りの表面に生じて被検音場に放射される超音波パ
ルスのビームは、表面の曲率によって定まる焦点ｆ□に
集束され、裏面に生じて電歪材料ｄを通り被検音場に放
射される超音波パルスのビームは裏面の曲率と電歪材料
ｄのレンズ効果によって定まる焦点ｆ２に集束される。

この例では、表面の曲率半径を裏面の曲率半径より大き
くしであるので、焦点ｆ□はｆ２よりも遠くにある。

曲率半径の率を逆にすれば、焦点ｆ１とｆ２の関係も逆
になる。

このように送波された超音波に対して被検音場からのエ
コーが振動子りの表面と裏面にそれぞれ帰投したとき、
表面においては、焦点ｆ□およびその近傍からのエコー
の波面がそろい、裏面においては焦点ｆ２およびその近
傍からのエコーの位相がそろう。

このため表面に入感するエコー信号は焦点ｆ１にピント
が合っている。

したがって焦点ｆ１９ｆ２の位置およびそれらの焦点深
度を適切に定めることにより、合成の焦点深度を音線上
所望の深さまで伸ばすことができる。

このようにして２つの焦点を持った超音波振動子が得ら
れる。

この振動子りにおいては、２つの焦点を与える２つのフ
ォーカル・ゾーンは互いに重なった円となり、同一の実
効アパーチュアを有する。

したがってサイドロープなどの特性が互いに同一であり
、好ましいものである。

振動子りは単一の電歪板で作るかわりに、第２図のよう
に、２枚の電歪板を用いて構成してもよい。

すなわち、厚さが均一で面の曲率が互いに異なる２枚の
電歪板ｄ４．ｄ２にそれぞれ１対の電極板ｅ１．ｅ２を
設けて２つの振動子を形威し、これらをセラミック等か
らなる中間部材ｇを介して接合し、一方の振動子側にバ
ッキング材すを設ける。

中間部材ｇとバッキング材すは電歪材料と同じ音響学的
インピーダンスρＣを持つものを用いる。

そして、電極板は中間部材ｇを挾んで対向するもの同志
を共通に接地し、残りを送受信回路（図略）に接続する
。

送受信回路から電極間に電気的駆動パルスが印加される
と、２つの振動子はそれぞれ超音波パルスを発生し、そ
れぞれ面の曲率によって定まる焦点に集束する超音波ビ
ームを被検音場に放射し、また被検音場からのエコーは
、２つの振動子により、それぞれの焦点位置にピントを
合わせて検知される。

エコー信号の受信回路としては、例えば、第３図または
第４図のようなものが用いられる。

第３図は振動子の入感信号を一旦増幅した後ローカット
・フィルタまたはバンドパス・フィルタＦで波面（ピン
ト）が合わない部分の信号を除去して増幅検波するよう
にしたものである。

波面があわない組合わせの入感信号は、コンボリューシ
ョン積分効果により周波数が低下しているので、ローカ
ット・フィルタまたはバンド・パスフィルタＦの遮断周
波数を適切に定めることにより除去できる。

ただし、振動子りにおける超音波信号の２つの送受波部
の位置の違いにより、受波信”号に焦点領域ごとの時間
のずれが生じるが、これはエコグラム・ディスプレイ装
置の掃引速度を変えれば補正することができる。

これに対して第４図は、入感信号を焦点領域ごとに異な
るテンプレートでデコンボリューションするようにした
もので、入感信号をディレィ・ラインＤＬに通じ、焦点
領域に対応して設けられたディレィ・ライン上のタップ
群から信号を抜き出して合皮するようにしたものである
。

これによって、焦点領域ごとの時間軸のずれの補正も含
めたデコンボリューション処理を行うことができる。

以上のように、本考案は、円板形振動子の表面と裏面を
それぞれ曲率の異なる曲面とし、それぞれの面から発生
する超音波を同一方向の別々な焦点に結ばせるようにし
た。

このため、２つの焦点用のそれぞれのフォーカル・ゾー
ンが同一のアパーチュアとなる超音波振動子が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図、および第２図は本考案実施例の概念的構成図、
第３図、および第４図は送受信回路例のブロック図であ
る。 Ｄ・・・・・・振動子、ｄ・・・・・・電歪材料、ｅ・
・・・・・電極板、ｇ・・・・・・中間部材、ｂ・・・
・・・バッキング、Ｆ・・・・・・フィルタ、ＤＬ・・
・・・・ディレィ・ライン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 円板形振動子の表面と裏面とをそれぞれ曲率の中心が同
   じ軸線上の同じ側にあり曲率半径が異なる曲面とし、表
   面で発生して表面から放射される超音波のビームを１つ
   の焦点に結ばせ、裏面で発生し表面を通じて放射される
   超音波のビームを別な焦点に結ばせるようにした超音波
   振動子。