JPS60264200A - 超音波振動子 - Google Patents
超音波振動子Info
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- JPS60264200A JPS60264200A JP11991484A JP11991484A JPS60264200A JP S60264200 A JPS60264200 A JP S60264200A JP 11991484 A JP11991484 A JP 11991484A JP 11991484 A JP11991484 A JP 11991484A JP S60264200 A JPS60264200 A JP S60264200A
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- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 9
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0688—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction with foil-type piezoelectric elements, e.g. PVDF
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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は超音波振動子に関するものである。
（従来の技術）
従来の此種振動子は第７２−、”／、３１図に示すよう
に、圧電性結晶体（例えば、ロッシェル塩或いは水晶等
）、又は焼結された圧電セラミック（例えば分極処理さ
れたＢａＴｉＯ３或いはＰｂ（ｚ ｒ、Ｔｉ ） ０３
磁器）により形成される圧ｉｉｔ累子部子部両側より←
）電極２と（→電極３とを付け、夫々の（＋）リード線
グと（−）リード線Ｓとに′匍、気信号を加えることに
より機械的な超音波振動を得るようになっている。
に、圧電性結晶体（例えば、ロッシェル塩或いは水晶等
）、又は焼結された圧電セラミック（例えば分極処理さ
れたＢａＴｉＯ３或いはＰｂ（ｚ ｒ、Ｔｉ ） ０３
磁器）により形成される圧ｉｉｔ累子部子部両側より←
）電極２と（→電極３とを付け、夫々の（＋）リード線
グと（−）リード線Ｓとに′匍、気信号を加えることに
より機械的な超音波振動を得るようになっている。
（発明が解決しようとする問題点）
ところで、前記の圧電素子は圧電性結晶体の場合、結晶
であるがため、圧電現象を得るには方向性を考慮した取
扱いが必要となり、形状においてもあまり大型のものは
製作できない。
であるがため、圧電現象を得るには方向性を考慮した取
扱いが必要となり、形状においてもあまり大型のものは
製作できない。
又、圧電セラミックにおいては、製造工程が混合且つ圧
縮成形した原料粉末を、同相反応によって合成する工程
と、合成した粉末を再び成形して焼き固めるという工程
の二つから成り立っており、粉末をプレスすることは不
可欠であるが、その工程において大型のものを均一にプ
レスすることは困難な場合がある。
縮成形した原料粉末を、同相反応によって合成する工程
と、合成した粉末を再び成形して焼き固めるという工程
の二つから成り立っており、粉末をプレスすることは不
可欠であるが、その工程において大型のものを均一にプ
レスすることは困難な場合がある。
（問題点を解決するだめの手段）
本発明の超音波振動子は、表裏に（＋）電極と（−）電
極を有するシート状の高分子圧電材を渦巻状に形成した
ものである。
極を有するシート状の高分子圧電材を渦巻状に形成した
ものである。
（作 用）
本発明においては（→、（−）’を極に印加するこ°と
により電気信号の鞠波数に応じた横効果振動が生じ、超
音波振動を発生させる。
により電気信号の鞠波数に応じた横効果振動が生じ、超
音波振動を発生させる。
（実施例）
本発明の第１実施例を第１図乃至第３図に基いて詳細に
説明すると、例えば、ポリフン化ビニリデン（ＰＶＦ２
）等のシート状をし７だ高分子圧電材／′の表裏に（→
′練極２と（→電極３とを地付ける。この両電極２，３
は銀ペーストを厚き２μｍ〜７０μｍで塗布後乾燥させ
、又は真空蒸着法等にて形成する。そして、従来と同様
に、両電極コ、３に夫々（＋）リード線グ、（＝）リー
ド線５、を取付ける。尚、図面では省略し２だが、両電
極２，３の表面に′電気的絶縁層を設ける。この状態に
おいて高分子圧電材／′を第１図に示すように渦巻状に
巻取る。
説明すると、例えば、ポリフン化ビニリデン（ＰＶＦ２
）等のシート状をし７だ高分子圧電材／′の表裏に（→
′練極２と（→電極３とを地付ける。この両電極２，３
は銀ペーストを厚き２μｍ〜７０μｍで塗布後乾燥させ
、又は真空蒸着法等にて形成する。そして、従来と同様
に、両電極コ、３に夫々（＋）リード線グ、（＝）リー
ド線５、を取付ける。尚、図面では省略し２だが、両電
極２，３の表面に′電気的絶縁層を設ける。この状態に
おいて高分子圧電材／′を第１図に示すように渦巻状に
巻取る。
尚、本実施例においては第３図に示す高分子圧電材／′
が平板状になっている状態で、両電極２．３間に直流電
圧（最大電界強度７ Ｑ ＫＶ廓）を印加することによ
り矢印で示す方向に分極させ、圧電性を向上させる。
が平板状になっている状態で、両電極２．３間に直流電
圧（最大電界強度７ Ｑ ＫＶ廓）を印加することによ
り矢印で示す方向に分極させ、圧電性を向上させる。
第１実施例は前記のように構成したもので、電気信号発
生装置よりの交流信号を（４−） 、 （−） ＩＪ
−ド線＆、５より印加することにより、電気信号の周波
数に応じて横効果振動（電界の方向と弾性波の伝播方向
が直交している振動）を生じ、第２図に矢印で示す高分
子圧電材／′の渦巻状と直交する方向に超音波振動を生
じる。
生装置よりの交流信号を（４−） 、 （−） ＩＪ
−ド線＆、５より印加することにより、電気信号の周波
数に応じて横効果振動（電界の方向と弾性波の伝播方向
が直交している振動）を生じ、第２図に矢印で示す高分
子圧電材／′の渦巻状と直交する方向に超音波振動を生
じる。
第１笑施例においては従来の振動子と同様な動作を祷る
ことができ、渦巻状に形成するので、従来の振動子で得
られなかった大型の形状の振動子を得ることができる。
ことができ、渦巻状に形成するので、従来の振動子で得
られなかった大型の形状の振動子を得ることができる。
次に、第２実施例を第９図に基いて説明すると、本実施
例は、第１笑励例で形成した渦巻状のものを、中央部を
片側から押し出して凹面状に形成したものである◇他の
構成は第１失施例と同一なので、同一符号を伺し、説明
を省略するＯ 第２笑施例においては、音波の集束を計ることが可能と
なる。
例は、第１笑励例で形成した渦巻状のものを、中央部を
片側から押し出して凹面状に形成したものである◇他の
構成は第１失施例と同一なので、同一符号を伺し、説明
を省略するＯ 第２笑施例においては、音波の集束を計ることが可能と
なる。
音圧が最大になる点Ｘ はｋｈ＞グの条件において
ｘ ｍ ｚＦ ７．／’ Ｆ／ （ｋ” ｈ’ ＋７２
）Ｘ においての音圧Ｐ は π ｍ ｐ 〜＜ｈｈ＋／２／ｋｂ）ρｃｖ ｍ 〜 上京めることができる。
）Ｘ においての音圧Ｐ は π ｍ ｐ 〜＜ｈｈ＋／２／ｋｂ）ρｃｖ ｍ 〜 上京めることができる。
世し、ａ２ａは直径、ｈは凹みの深さ、Ｆは焦点までの
距離、ｋは波長定数、Ｐ焦点、■は音源の振動速度、ρ
ＣＶ は平面波の場合の音圧法に、第３実施例を第５，
６図に基いて説明すると、２枚のシート状の高分子圧電
材ｔ／ 、 ｔｌの表裏に夫々（＋）電極２、（−）１
１を極３を取付け、両（→電極２を内側にして重ね合せ
、第Ｓ図に示すように渦巻状に巻取る〇 尚、両高分子圧箪材／／ 、 ｔ、ｌの夫々同一の（＋
）電極２，２は一本の（＋）リード線グで接続し、（−
）ｋ極３，３は一本の（→リード線Ｓで接続している。
距離、ｋは波長定数、Ｐ焦点、■は音源の振動速度、ρ
ＣＶ は平面波の場合の音圧法に、第３実施例を第５，
６図に基いて説明すると、２枚のシート状の高分子圧電
材ｔ／ 、 ｔｌの表裏に夫々（＋）電極２、（−）１
１を極３を取付け、両（→電極２を内側にして重ね合せ
、第Ｓ図に示すように渦巻状に巻取る〇 尚、両高分子圧箪材／／ 、 ｔ、ｌの夫々同一の（＋
）電極２，２は一本の（＋）リード線グで接続し、（−
）ｋ極３，３は一本の（→リード線Ｓで接続している。
前記実施例においては（＋） ’［極２，２を重ね合わ
せるように説明したが、（−）電極３，３を重ねてもよ
いものである。
せるように説明したが、（−）電極３，３を重ねてもよ
いものである。
第３実施例においては同一電極を重ねているので、第１
実施例のような電気的絶縁層を設ける必要がないもので
ある。他の作用は第１実施例と同様である。
実施例のような電気的絶縁層を設ける必要がないもので
ある。他の作用は第１実施例と同様である。
次に、第グ笑施例を第７１ｇ図に基いて説明すると、高
分子圧電材／′の表面に複数個の分割した（＋）！極片
２ａ、２ｂ 、２ｃ ｒ−−−を取付け、裏面には一つ
の（−） ＩＥ電極を取付け、他の実施例と同様に渦巻
状に巻取る。各（＋）電極片２ａ。
分子圧電材／′の表面に複数個の分割した（＋）！極片
２ａ、２ｂ 、２ｃ ｒ−−−を取付け、裏面には一つ
の（−） ＩＥ電極を取付け、他の実施例と同様に渦巻
状に巻取る。各（＋）電極片２ａ。
２ ｂ 、 ２ ｃ 、 −−−には夫々（＋）リード
線４ｔａ 。
線４ｔａ 。
ダｂ、グＣ９−−−を取付ける。
第グ実施例は前記のように４１１）成したもので、各（
→リード線グａ、グｂ、グＣ１−−−に周波数は同じで
あるが、位相を制御された電気信号を印加すると、指向
性の制御された超音波振動を発生させることができる。
→リード線グａ、グｂ、グＣ１−−−に周波数は同じで
あるが、位相を制御された電気信号を印加すると、指向
性の制御された超音波振動を発生させることができる。
次に、第！ｒ笑施例を第り図に基いて説明すると高分子
圧電材／′の表面に複数個の分割した（＋）電極片２ａ
、２ｂ 、２ｃ 、２ｄ＋−−−を設け、裏面にも同様
に複数個に分割した（＋）電極片３ａ ＋３ｂ ＋ ３
ｃ ｒ ３ｄ’＋ −−一を設けて直列的に接続したも
のである。そして、第グ実か、・例と圓様に渦巻状に巻
取る。
圧電材／′の表面に複数個の分割した（＋）電極片２ａ
、２ｂ 、２ｃ 、２ｄ＋−−−を設け、裏面にも同様
に複数個に分割した（＋）電極片３ａ ＋３ｂ ＋ ３
ｃ ｒ ３ｄ’＋ −−一を設けて直列的に接続したも
のである。そして、第グ実か、・例と圓様に渦巻状に巻
取る。
第３実施例においては任意の電気入力インビダンスを得
ることができる。
ることができる。
次に、第６実施し１］を第１０．７７図に基いて説明す
ると、第７０図に示すように一辺が傾斜した台形の高分
子圧電材／“を使用するもので、他は前記各実施例と同
様である。
ると、第７０図に示すように一辺が傾斜した台形の高分
子圧電材／“を使用するもので、他は前記各実施例と同
様である。
前記の高分子圧電材／″の大きな高ｄ Ｈ１ｊ１１１を
内側にして渦巻状に巻取ると、第１／図（Ａ）に示すよ
うに、中央部を突出させた形状のものが得られる。この
形状の振動子は広帯域性、集束効果を有するものである
。
内側にして渦巻状に巻取ると、第１／図（Ａ）に示すよ
うに、中央部を突出させた形状のものが得られる。この
形状の振動子は広帯域性、集束効果を有するものである
。
又、高分子圧′電材／“の小さな賃さ内側を内側にして
渦巻状に巻取ると、第１／図（Ｂ）に示すように、中央
部が窪んだ形状のものが得られる。
渦巻状に巻取ると、第１／図（Ｂ）に示すように、中央
部が窪んだ形状のものが得られる。
この形状の振動子は広帯域化、集束短パルス化、高感度
化等の特性を得ることができる。
化等の特性を得ることができる。
本発明は高分子圧電材を渦巻状に形成しているため任意
の形状及び大きさの振動子を得ることができる。
の形状及び大きさの振動子を得ることができる。
又、高分子圧電材料の音普インビダンスが水或いは生体
に近いため、それらへの送波或いは受波の効率が良い。
に近いため、それらへの送波或いは受波の効率が良い。
従来のものは電極間の距離が大きいため必要な電界を得
るためには高電圧を印加しなければならないが、本発明
においてはシートの厚みが電極間の距離となるだめ従来
のものよりも低電圧で必要な電界を得ることができる。
るためには高電圧を印加しなければならないが、本発明
においてはシートの厚みが電極間の距離となるだめ従来
のものよりも低電圧で必要な電界を得ることができる。
第１図は本発明に係る超音波振動子の第／実施沙りの正
面図、第２図は９１１面図、第３図は展開斜視図、第９
図は第２実施例の断面図、第Ｓ図は第３実施例の展開斜
視図、第４図はその正面図、第７図は第グ実施例の展開
正面図、第に図はその伺］面図、第り図は第Ｓ笑施例の
展開図、第７０図は第６実施例の展開平面図、第１／図
（Ａ） 、 （Ｂ）はその巻取り方を変えた側面図、第
７２図は従来の振動子の断面図、第７３図はその正面図
である。 尚、図中／′、／“は昼分子圧電材、！＋ ２ ａ＋
２ ｂ ｒ−ｍ−は（＋）電極、３は（−）電極である
。 特許出願人 島田理化工業株式会社 第１図 第５図 第６１図 第７図
面図、第２図は９１１面図、第３図は展開斜視図、第９
図は第２実施例の断面図、第Ｓ図は第３実施例の展開斜
視図、第４図はその正面図、第７図は第グ実施例の展開
正面図、第に図はその伺］面図、第り図は第Ｓ笑施例の
展開図、第７０図は第６実施例の展開平面図、第１／図
（Ａ） 、 （Ｂ）はその巻取り方を変えた側面図、第
７２図は従来の振動子の断面図、第７３図はその正面図
である。 尚、図中／′、／“は昼分子圧電材、！＋ ２ ａ＋
２ ｂ ｒ−ｍ−は（＋）電極、３は（−）電極である
。 特許出願人 島田理化工業株式会社 第１図 第５図 第６１図 第７図
Claims (1)
- 表裏に（→電極と（−）電極とを有するシート状の高分
子圧電材を渦巻状に形成したことを特徴とする超音波振
動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11991484A JPS60264200A (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | 超音波振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11991484A JPS60264200A (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | 超音波振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60264200A true JPS60264200A (ja) | 1985-12-27 |
Family
ID=14773310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11991484A Pending JPS60264200A (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | 超音波振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60264200A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0251599A2 (en) * | 1986-06-19 | 1988-01-07 | Gec-Marconi Limited | Acoustic transducer |
| JPS6443782A (en) * | 1987-08-11 | 1989-02-16 | Yokogawa Electric Corp | Transmitter and receiver for ultrasonic range finder |
| GB2312680A (en) * | 1995-02-08 | 1997-11-05 | California Inst Of Techn | Metallic glass alloys of zr,ti,cu and ni |
| GB2375455A (en) * | 2001-02-26 | 2002-11-13 | Schlumberger Holdings | Acoustic transducer with spiral-shaped piezoelectric shell |
| US6713944B2 (en) * | 2002-01-02 | 2004-03-30 | Omron Corporation | Actuator and method of manufacturing a strain element |
Citations (3)
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| JPS5715600A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-26 | Kureha Chem Ind Co Ltd | Transducer |
| JPS5787700A (en) * | 1980-11-20 | 1982-06-01 | Nec Corp | Transmitter and receiver |
| JPS57145497A (en) * | 1981-03-05 | 1982-09-08 | Nec Corp | Wave transmitter and receiver |
-
1984
- 1984-06-13 JP JP11991484A patent/JPS60264200A/ja active Pending
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