JPS61110050A - 超音波探触子 - Google Patents

超音波探触子

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JPS61110050A
JPS61110050A JP59230224A JP23022484A JPS61110050A JP S61110050 A JPS61110050 A JP S61110050A JP 59230224 A JP59230224 A JP 59230224A JP 23022484 A JP23022484 A JP 23022484A JP S61110050 A JPS61110050 A JP S61110050A
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ultrasonic
electrodes
electrode
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晋一郎 梅村
Hiroyuki Takeuchi
裕之 竹内
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景義 片倉
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    • 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
    • B06B1/0607—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 using multiple elements
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、超音波診断装置・超音波探傷装置・超音波治
療装置などに用いられる電子走査型または電子フォーカ
ス型アレイ状超音波探触子に関する。
〔発明の背景〕
従来、この種の超音波探触子は、一様に厚み方向に分極
処理をした板状圧電体を短冊状の細い素片に切断して表
面と裏面に電極を取付け、各素片の厚み振動により超音
波−電気信号間の変換を行なう構造となっている。しか
し、最近では超音波診断および計測において要求される
空間分解能がより高いものへと進んでおり、これに必要
な短冊加工技術は限界に近付いている。すなわち、高分
解能化のためには超音波周波数を高周波化するかまたは
超音波の送受信に用いる口径を大口径化しなくてはなら
ないが、いずれの場合においても上記素片の幅を狭くし
なければならず、この点が短冊の切断加工上大きな問題
点となる。
切断加工なしに電子走査型あるいは電子フォーカス型の
アレイ状把触子を実現しようとする試みとしては、公報
特開昭５８−４２９６８号公報あるいは特開昭５８−１
５６２９５号に記載されている様なＶａｎ　ｄｅｒｐａ
ｕｖ型構造を有する探触子構造がすでに知られている。
このうち、後者（参考文献）は、板状圧電体の一方の面
に独立駆動可能なように複数に分割された電極Ａを配し
、隣接する分割電極Ａ直下の分極の極性が互いに逆極性
となる構造であり、第１図に模式的に示す様な断面構造
を持つ、ここで。
図中の矢印は、分極処理時の電気方線を示している。な
お、詳細には、参考文献の板状圧電体には、電極Ａと反
対側のもう一方の面に一様な電極Ｃが付加されている。
しかし、この構造の探触子には、板状圧電体と異なる音
響インピーダンスの胃面負荷材を用い。
やはり板状圧電体と異なる音響インピーダンスの被計測
媒体に対し超音波を送波または受波する場合に、板状圧
電体を長手方向に伝搬するモードの音波による不要応答
が現われ、実用上大きな問題となる場合がある。
この問題を、以下に、もう少し詳しく説明する。
第１図のような板状圧電体において、分割電極Ａのうち
ひとつ（例えば、Ａ３）を駆動した場合を考えると、駆
動電極の周辺に圧電性によりひずみが生じ、そのひずみ
の一部の成分は、第２図に矢印で示したような反射をく
り返しながら板状圧電体の長手方向に伝搬するモードの
音波を励起する。
伝搬における反射角Ｑは次式により与えられる。
・・・（１） ここで、ｆは超音波周波数、　　ｕ、は圧電体の音速Ｉ
ＫＯは板厚、ｎは、反射から反射までの間のひずみ分布
の節の数である。この伝搬モードの音波の部分波は、次
に示す角度θ′の方位の音波として被計測媒体中に放射
され、超音波探触子としての不要応答の原因となり、実
用上大きな問題となる場合がある。
ｓｉｎθ’＝−ｓｉｎθ　　　　　　　　・・・（２）
〔発明の目的〕 本発明の目的は、従来技術による超音波探触子用板状圧
電体における上記の問題点を解決し、切断加工工程を必
要とせず、かつ、不要応答のない良好な超音波ビームを
形成することのできる超音波探触子用板状圧電体を実現
することにある。
〔発明の概要〕
かかる目的のために１本発明では、被計測媒体中に超音
波を送波または受波する超音波探触子用板状圧電体にお
いて、複数の電極を有する第１の面と反対側の第２の面
上に多数の溝を配することを提案するものである。溝を
このように配すれば、第２図に矢印で示した様な伝搬モ
ードの波は、第２の面における反射７の際により散乱し
著しく減衰する。従って、この伝搬波の部分波が被計測
媒体中に放射されることにより生ずる不要応答は、この
溝により問題とならない強度にまで小さくなる。
〔発明の実施例〕
以下、実施例を参照し１本発明をさらに詳細に説明する
。
本発明の一実施例を第３図に示す、第３図（ａ）は被計
測媒体側から本発明の探触子用圧電体を見た図、（ｂ）
は側面図、（Ｃ）は、（ａ）と反対側から見た図であり
、多数の溝が配されている。
また、この実施例では、溝と電極Ａを分割する境界とが
、Ｘ軸方向に投影したとき零でない角度で交わる構成と
なっているが、この工夫により、不要応答の要因となる
図中ｙ軸方向に伝搬するモードの音波はさらに強く減衰
する。
この種の溝と類似の働きをする溝については、表面弾性
波素子（ＳＡＷ）に実施された例は今まであるが、被計
測媒体に超音波を送信または受信する探触子用板状圧電
体に実施された例はなく、その意味で本発明は新奇であ
る。
本発明の板状圧電体において、溝を吸音材により充填し
た一実施例の断面図を第４図に示す、この工夫により、
探触子の不要応答の要因となる図中ｙ軸方向に伝搬する
モードの音波はさらに強い減衰を受け、本発明の効果が
大となる。
また、溝と電極Ａを分割する境界とが、Ｘ軸方向に投影
したとき零でない角度で交わる構成を持つ本発明の板状
圧電体において、側面が吸音材と接する構造をもつ一実
施例のｘｚ平面方向の断面図を第５図に示した０図にお
いてＸ’／平面方向の側面に吸音材が接する構造となっ
ているのが特徴であり、この吸音材により、第３図（ｃ
）のような溝によりＺ軸方向成分の速度ベクトルをもつ
様に散乱された音波が吸収され、結果として、探触子の
不要応答の要因となるモードの音波がさらに強く減衰す
る。
第６図は、溝を１方向だけでなく、あい交わる他の方向
にも配した実施例を示したものである。
この構造により、第３図（ｃ）の場合によりさらに著し
く伝搬モードの音波が散乱され、本発明の効果が高まる
。
第７図は、分割電極Ａに互いちがいの極性を与えること
により分極処理された板状圧電体であり、かつ、反対側
の面に一様な接地ｆ４極Ｃと前記の溝を有する板状圧電
体の一実施例の断面図である。
図中の矢印は、第８，９図と同様、分極処理における電
気力線を示す、また、溝０１〜Ｇ５の断面形状は、一様
な接地電極を金属蒸着などにより取付は易いものとなっ
ている。
第８図は、隣接する分割電極Ａの間だけでなく。
電極Ａと対向する接地電極Ｃとの間にも電界を印加する
ことにより分極処理を施した板状圧電体に関する本発明
の一実施例の断面図である。第７図の超音波探触子用圧
電体との比較では、接地電極との間の圧電活性がよりよ
く生かされているために送信・受信の感度がより高いこ
とが特長である。
第９図は１分割電極Ａを互いに隔離する形状をもち接地
電極Ｃと同じ極性をもつ電極Ｂを有する板状圧電体に関
する本発明の一実施例を示したものである。第８図の探
触子用圧電体との比較では。
各分割電極Ａが同一極性により分極処理されているため
に、それらに対応する送受信信号を同一極性により扱う
ことができ、送受信回路が簡略化されることが特長であ
る。
以上説明した様に、本発明によれば、切断加工工程を必
要とせず、かつ、不要応答のない良好な超音波ビームを
形成することのできる超音波探触子用板状圧電体を実現
することができ、その工業的意義はきわめて大きい。
なお、以上の説明においては、説明の便宜上直線状１次
元アレイ型探触子の例を中心に述べたが。
本発明の適用範囲は、これにとどまらず、コンベクス型
・フンケイプ型のアレイ、さらにはアニユラ・アレイに
も及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は最も近い従来技術による超音波探触子用板状圧
電体、第２図は板状圧電体中の音波の伝搬、第３図は本
発明の一実施例、第４図は溝を吸音材により充填した本
発明の一実施例、第５図は側面が吸音材に接する構造を
もつ本発明の一実施例、第６図は本発明の他の実施例に
おける溝の構成、第７図は溝のある面に一様な接地電極
をもつ本発明の他の実施例、第８図は分割電極Ａと接地
電極Ｃとの間にも電界を印加して分極処理を施した本発
明の他の実施例、第９図は各分割電極Ａを同一極性とし
て扱うことのできる構成をもつ本発明の他の実施例。 １・・・板状圧電体、２・・・吸音材、Ａ１〜Ａ５・・
・分割電極、Ｘ・・・厚み方向座標、ｘｏ・・・板の厚
さ、θ・・・板状圧電体中を伝搬する波の反射角、θ′
・・・その波の被計測媒体中への放射角、０１〜Ｇ５・
・・音波放射面（分割電極Ａののる面）と反対側の面に
設けられた溝、Ｃ・・・その面に取付けられた一様な接
地電極、Ｂ・・・分割電極Ａを互いに隔離する形状をも
ち、接地電極Ｃと同じ極性をもつ音響放射面上第　１　
　凪 第　２　ダ 第４目 第　５　口

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、被計測媒体中に超音波を送波または受波する超音波
    探触子において、板状圧電体と、該板状圧電体の第１の
    面に設けられた複数に分割された電極を有し、また、前
    記板状圧電体の第１の面に対向する、第２の面に多数の
    溝を有することを特徴とする超音波探触子。 ２、特許請求の範囲第１項記載の板状圧電体の第１の面
    を第２の面に投影したとき、溝が電極Ａを分割する境界
    と零でない角度で交わることを特徴とする超音波探触子
    。 ３、特許請求の範囲第１項記載の板状圧電体の溝が吸音
    材により充填されていることを特徴とする超音波探触子
    。 ４、特許請求の範囲第１項記載の板状圧電体の側面が吸
    音材と接する構造をもつことを特徴とする超音波探触子
    。
JP59230224A 1984-11-02 1984-11-02 超音波探触子 Expired - Lifetime JPH0660896B2 (ja)

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