JPS61201599A - 音響変換装置 - Google Patents
音響変換装置Info
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- JPS61201599A JPS61201599A JP4296185A JP4296185A JPS61201599A JP S61201599 A JPS61201599 A JP S61201599A JP 4296185 A JP4296185 A JP 4296185A JP 4296185 A JP4296185 A JP 4296185A JP S61201599 A JPS61201599 A JP S61201599A
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- Japan
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- acoustic
- piezoelectric element
- vibrator
- acoustic transducer
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (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、音響変換装置に係り、とくに圧電素子を振動
子として使用した音響変換装置に関する。
子として使用した音響変換装置に関する。
圧電素子を用いた音響変換装置は、超音波診断装置用を
はじめ、超音波探傷器用、魚探用或いは空中伝播して距
離を測定する装置に使用されるもの等１種々のものがあ
る。
はじめ、超音波探傷器用、魚探用或いは空中伝播して距
離を測定する装置に使用されるもの等１種々のものがあ
る。
一方、かかる各分野においては、いづれも、測定精度の
向上すなわち距離分解能の向上が重要な課題となってお
り、そのための必要条件として、まず発振音波の短パル
ス化という命題が、従来より開発技術者に課せられた重
要なテーマの一つとなっている。
向上すなわち距離分解能の向上が重要な課題となってお
り、そのための必要条件として、まず発振音波の短パル
ス化という命題が、従来より開発技術者に課せられた重
要なテーマの一つとなっている。
ここで、第１４図及び第１５図に従来例を示す。
この内、第１５図のものは主に超音波探傷用の探触子と
して使用される音響変換装置を示し、又第１４図のもの
は医療用診断装置用としてのアレイ方式の音響変換装置
を示す。
して使用される音響変換装置を示し、又第１４図のもの
は医療用診断装置用としてのアレイ方式の音響変換装置
を示す。
まず、第１５図により、これを更に詳述すると、この第
１５図において、１は両面に電極が付された圧電素子を
示し、８は被検体を示す。前記圧電素子１の各電極の内
、ＩＡは駆動側電極を示し、ＩＢはグランド側電極を示
す。そして、前記圧電素子１は、駆動側電極ＩＡを介し
て背面部材３に固着されており、同時にその反対側（す
なわち被検体８側）には、グンド側電極ＩＢを介して前
面板４が固着された構造となっている。７Ａ、７Ｂは、
前記各電極ＩＡ、ＩＢに電気信号を印加するための端子
であって、７Ａは駆動側端子を、 ７Ｂはグランド側
端子を各々示す。
１５図において、１は両面に電極が付された圧電素子を
示し、８は被検体を示す。前記圧電素子１の各電極の内
、ＩＡは駆動側電極を示し、ＩＢはグランド側電極を示
す。そして、前記圧電素子１は、駆動側電極ＩＡを介し
て背面部材３に固着されており、同時にその反対側（す
なわち被検体８側）には、グンド側電極ＩＢを介して前
面板４が固着された構造となっている。７Ａ、７Ｂは、
前記各電極ＩＡ、ＩＢに電気信号を印加するための端子
であって、７Ａは駆動側端子を、 ７Ｂはグランド側
端子を各々示す。
また、第１４図の医療用ついても、振動子６が複数個装
備されている以外は第１５図のものと同一となっている
。
備されている以外は第１５図のものと同一となっている
。
そして、前記背面部材３は音響減衰材で形成され、これ
によって背面部材３側からの反射を少なくして虚エコー
の発生を防止せんとしている。この場合、現存する音響
減衰材としては、圧電素子１の音響インピーダンスより
低い値の音響インピーダンスを有するものが大部分を占
めていることから、この点において背面部材３側では音
響的整合が充分にとられていない状態となっている。
によって背面部材３側からの反射を少なくして虚エコー
の発生を防止せんとしている。この場合、現存する音響
減衰材としては、圧電素子１の音響インピーダンスより
低い値の音響インピーダンスを有するものが大部分を占
めていることから、この点において背面部材３側では音
響的整合が充分にとられていない状態となっている。
このため、かかる従来例においては、一般にその音波受
信波形の最少値は、２．５波程度が限界とされている（
福本他：信学論文読’８０／１０゜Ｖｏｌ、 Ｊ ６３
−ＣＮ１１ＩＯＰ ６８２）。
信波形の最少値は、２．５波程度が限界とされている（
福本他：信学論文読’８０／１０゜Ｖｏｌ、 Ｊ ６３
−ＣＮ１１ＩＯＰ ６８２）。
電圧素子Ｉを保持するための背面部材としては、前述し
たように、音響インピーダンスが圧電素子ｌに近い値を
有し且つ音響減衰量の大なる素材を得ることが、従来よ
り特に発振音波の短パルス化に際しては必要な条件とさ
れている。
たように、音響インピーダンスが圧電素子ｌに近い値を
有し且つ音響減衰量の大なる素材を得ることが、従来よ
り特に発振音波の短パルス化に際しては必要な条件とさ
れている。
しかしながら、圧電素子１と同一の素材については、そ
のほとんどが音の減衰が小さいことから、これを背面部
材３に使用すると当該背面部材３の内部からの反射エコ
ー（虚エコー）が大きく検出され、被検体８内の欠陥検
出エコーとの識別が困難となり、従って、現実には送受
信音波の短パルス化以前の問題が発生し、これがため、
従来より、使用できない素材の筆頭に挙げられている。
のほとんどが音の減衰が小さいことから、これを背面部
材３に使用すると当該背面部材３の内部からの反射エコ
ー（虚エコー）が大きく検出され、被検体８内の欠陥検
出エコーとの識別が困難となり、従って、現実には送受
信音波の短パルス化以前の問題が発生し、これがため、
従来より、使用できない素材の筆頭に挙げられている。
また、前述した従来例においては、電圧素子１と背面部
材３との間の整合が不充分なことから振動子に対するダ
ンピング機能（非励振時の振動保持機能）が不充分とな
り、当該振動子１と背面部材３との当接面での繰り返え
し反射が多くなり、従って送信音波の短パルス化には逆
行する状態となっており、従って距離分解が悪いという
不都合がある。
材３との間の整合が不充分なことから振動子に対するダ
ンピング機能（非励振時の振動保持機能）が不充分とな
り、当該振動子１と背面部材３との当接面での繰り返え
し反射が多くなり、従って送信音波の短パルス化には逆
行する状態となっており、従って距離分解が悪いという
不都合がある。
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、とく
に発信音波のより一層の短パルス化を図ることによって
距離分解能の向上を図った音響変換装置を提供すること
を、その目的とする。
に発信音波のより一層の短パルス化を図ることによって
距離分解能の向上を図った音響変換装置を提供すること
を、その目的とする。
そこで、本発明では、両面に電極面を存する圧電素子か
らなる音響振動子と、この音響振動子を保持する背面部
材とを備えた音響変換装置において、前記背面部材を第
１の背面部材としてこれを前記音響振動子とほぼ等しい
音響インピーダンスからなる部材で形成するとともに、
この第１の背面部材の少なくとも前記音響振動子とは反
対側に位置する面に、第２の背面部材を配設し、この第
２の背面部材を音波吸収性の大なる部材で形成する等の
構成を採り、これによって前記目的を達成しようとする
ものである。
らなる音響振動子と、この音響振動子を保持する背面部
材とを備えた音響変換装置において、前記背面部材を第
１の背面部材としてこれを前記音響振動子とほぼ等しい
音響インピーダンスからなる部材で形成するとともに、
この第１の背面部材の少なくとも前記音響振動子とは反
対側に位置する面に、第２の背面部材を配設し、この第
２の背面部材を音波吸収性の大なる部材で形成する等の
構成を採り、これによって前記目的を達成しようとする
ものである。
圧電素子の両面に電極を介して所定周波数の半波長の電
圧パルスが印加されると、この電圧パルスに応答して所
定の波長の音波パルスが発生し、それが第１の背面部材
と被検体の両方へ伝播してゆく。この場合、第１の背面
部材側へ伝播する音波パルスは圧電素子と第１の背面部
材の音響インピーダンスとが略等しく設定されているこ
とからその境界面での反射がな（なり、１波長もしくは
これに近い音波を送信することが可能となる。そして、
この第１の背面部材内へ伝播した音波は、その伝播方向
先にある端面（圧電素子とは反対側の面）で一部反射さ
れて圧電素子側へ戻され、又一部透過して第２の背面部
材内へ透過伝播する。
圧パルスが印加されると、この電圧パルスに応答して所
定の波長の音波パルスが発生し、それが第１の背面部材
と被検体の両方へ伝播してゆく。この場合、第１の背面
部材側へ伝播する音波パルスは圧電素子と第１の背面部
材の音響インピーダンスとが略等しく設定されているこ
とからその境界面での反射がな（なり、１波長もしくは
これに近い音波を送信することが可能となる。そして、
この第１の背面部材内へ伝播した音波は、その伝播方向
先にある端面（圧電素子とは反対側の面）で一部反射さ
れて圧電素子側へ戻され、又一部透過して第２の背面部
材内へ透過伝播する。
この第２の背面部材内へ伝播した音波は、当該筒２の背
面部材が減衰の大きい部材で形成されていることから、
その大部分が吸収される。従って、圧電素子側に戻され
る音波エネルギーは大幅に減少する。このため、出力レ
ベルを適当に設定することにより、被検体内からの欠陥
エコーとの識別も容易となる。
面部材が減衰の大きい部材で形成されていることから、
その大部分が吸収される。従って、圧電素子側に戻され
る音波エネルギーは大幅に減少する。このため、出力レ
ベルを適当に設定することにより、被検体内からの欠陥
エコーとの識別も容易となる。
また、圧電素子と第１の背面部材との境界面に一様な傾
斜面を設けることにより、ここで反射圧電素子へ戻され
る音波エネルギーは充分に拡散されてその虚エコーの音
圧レベルが希薄化され、これによって、被検体側からの
欠陥検出エコーの検出レベルを損うことなく見かけ上、
虚エコーのみを大幅に減衰せしめることが可能となる。
斜面を設けることにより、ここで反射圧電素子へ戻され
る音波エネルギーは充分に拡散されてその虚エコーの音
圧レベルが希薄化され、これによって、被検体側からの
欠陥検出エコーの検出レベルを損うことなく見かけ上、
虚エコーのみを大幅に減衰せしめることが可能となる。
さらに、送信もしくは受信に際しての電気系回路を高イ
ンピーダンスに設定することにより、圧電素子と第１の
背面部材とに音響インピーダンスの差が生じても、音波
の短パルス化を有効に高めることが可能となる。
ンピーダンスに設定することにより、圧電素子と第１の
背面部材とに音響インピーダンスの差が生じても、音波
の短パルス化を有効に高めることが可能となる。
〔発明の第１実施例〕
以下、本発明の第１実施例を、超音波探傷用の探触子に
ついて実施した場合を例にとり、これを、第１図に基づ
いて説明する。
ついて実施した場合を例にとり、これを、第１図に基づ
いて説明する。
この第１図において、１０は、前述した従来例と同様に
その両面に電極が付された音響振動子としての圧電素子
を示し、８０は被検体を示す。前記圧電素子１０の各電
極の内、ＩＯＡは駆動側電極を示し、ＩＯＢはグランド
側電極を示す。
その両面に電極が付された音響振動子としての圧電素子
を示し、８０は被検体を示す。前記圧電素子１０の各電
極の内、ＩＯＡは駆動側電極を示し、ＩＯＢはグランド
側電極を示す。
前記圧電素子１は、駆動側電極ＩＡを介して第１の背面
部材１３に固着され、同時にその反対側（すなわち被検
体８０側）には、グランド側電極ＩＢを介して前面板１
４が固着された構造となっている。７Ａ、７Ｂは前述し
た従来例と同様に駆動側端子及びグランド側端子を各々
示し、また２０は第２の背面部材を示し、２１は信号印
加用電気回路の回路インピーダンスを示す。この回路イ
ンピーダンス２１は本実施例では高インピーダンス回路
に設定されている。
部材１３に固着され、同時にその反対側（すなわち被検
体８０側）には、グランド側電極ＩＢを介して前面板１
４が固着された構造となっている。７Ａ、７Ｂは前述し
た従来例と同様に駆動側端子及びグランド側端子を各々
示し、また２０は第２の背面部材を示し、２１は信号印
加用電気回路の回路インピーダンスを示す。この回路イ
ンピーダンス２１は本実施例では高インピーダンス回路
に設定されている。
そして、前記圧電素子１０は、本実施例では音響インピ
ーダンスＺｏ ＝２５．７Ｘ１０ｋｇ／ ｍ Ｈｓの磁
器材料系（特にＰＺＴ系）のものが使用され、また第１
の背面部材１３は、前記圧電素子１０と同一素材のブロ
ックを未分極のまま使用し、その音響インピーダンスは
Ｚ＋＋ ＝１．１７・Ｚｏに設定されている。
ーダンスＺｏ ＝２５．７Ｘ１０ｋｇ／ ｍ Ｈｓの磁
器材料系（特にＰＺＴ系）のものが使用され、また第１
の背面部材１３は、前記圧電素子１０と同一素材のブロ
ックを未分極のまま使用し、その音響インピーダンスは
Ｚ＋＋ ＝１．１７・Ｚｏに設定されている。
さらに、前記第２の背面部材２０は、本実施例において
は、その音響インピーダンスがＺ、＝０．６ ｚｏに設
定されたタングステン・エポキシ樹脂から成る複合材料
が使用されている。
は、その音響インピーダンスがＺ、＝０．６ ｚｏに設
定されたタングステン・エポキシ樹脂から成る複合材料
が使用されている。
この第２の背面部材２０と前記第１の背面部材１３との
境界面には、本実施例では一様な傾斜面Ｓが形成されて
いる。この傾斜面Ｓの前記圧電素子１０の電極面に対す
る傾斜角度θは、本実施例では約１８″に設定されてい
るが、必ずしもこれに限定されるものではない。実験的
には、後述するように周囲側面が圧電素子１０の面に対
して直角であることを前提として、１０’≦θ〈４０＠
の範囲が虚エコーの拡散に比較的良好という結果を得た
。
境界面には、本実施例では一様な傾斜面Ｓが形成されて
いる。この傾斜面Ｓの前記圧電素子１０の電極面に対す
る傾斜角度θは、本実施例では約１８″に設定されてい
るが、必ずしもこれに限定されるものではない。実験的
には、後述するように周囲側面が圧電素子１０の面に対
して直角であることを前提として、１０’≦θ〈４０＠
の範囲が虚エコーの拡散に比較的良好という結果を得た
。
次に、この第１実施例の全体的作用について説明する。
第２図は、前述した第１の背面部材１３側から反射エコ
ーがない場合、すなわち理想状態を想定してモデル化し
たブロック図を示し、第３図（１）はその等価回路を示
し、同図（２）は電気信号であって前記各電極１０Ａ、
１０８間に印加される半波長の電圧パルスを示す。また
、第２図におけるＺｌは前記前面板１４の音響インピー
ダンスを示し、ＺＬは被検体の音響インピーダンスを示
し、またＺ２は電圧素子１０の被検体側の面からみた被
検体側全体の音響インピーダンスを示す。
ーがない場合、すなわち理想状態を想定してモデル化し
たブロック図を示し、第３図（１）はその等価回路を示
し、同図（２）は電気信号であって前記各電極１０Ａ、
１０８間に印加される半波長の電圧パルスを示す。また
、第２図におけるＺｌは前記前面板１４の音響インピー
ダンスを示し、ＺＬは被検体の音響インピーダンスを示
し、またＺ２は電圧素子１０の被検体側の面からみた被
検体側全体の音響インピーダンスを示す。
そして、このような理想状態のモデル化した回路を前提
とし、これを電圧伝達関係（Ｅ、に、５ＩＴＴＩＧ。
とし、これを電圧伝達関係（Ｅ、に、５ＩＴＴＩＧ。
ＩＥＥＥ Ｔｒ、 ５Ｏ−１８Ｎ１１４ Ｐ２３１．
Ｓｌ＋−１６ｆｔｍ１． Ｐ２）に基づいて種々検討
してみると、結果的には第４図に示す計算結果が得られ
た。この第４図において、同図（１）は、圧電素子と背
面部材との音響インピーダンスの整合がとられてない場
合であり、半波長の電圧パルスに対して３波以上の繰り
返えし音波の発生がみられる。又、同図（２Ｌ、 （
３）は各々圧電素子と背面部材との音響インピーダンス
の整合がとられている場合であり、予想通り半波長の圧
電パルスに対して前述した同図（１）のものよりも著し
く短パルス化された音波が得られている。なお、この検
討結果より、同図（３）は電気系回路のインピーダンス
が高インピーダンスの場合（Ｚｓ＝１０にΩ）であり、
又同図（２）は同じ回路のインピーダンスをＺｓ ＝＝
ｉ ００ （Ω〕と下げた場合を示す。高インピーダン
スの場合の方が短パルスの超音波をより効果的に得られ
ることが明らかとなった。
Ｓｌ＋−１６ｆｔｍ１． Ｐ２）に基づいて種々検討
してみると、結果的には第４図に示す計算結果が得られ
た。この第４図において、同図（１）は、圧電素子と背
面部材との音響インピーダンスの整合がとられてない場
合であり、半波長の電圧パルスに対して３波以上の繰り
返えし音波の発生がみられる。又、同図（２Ｌ、 （
３）は各々圧電素子と背面部材との音響インピーダンス
の整合がとられている場合であり、予想通り半波長の圧
電パルスに対して前述した同図（１）のものよりも著し
く短パルス化された音波が得られている。なお、この検
討結果より、同図（３）は電気系回路のインピーダンス
が高インピーダンスの場合（Ｚｓ＝１０にΩ）であり、
又同図（２）は同じ回路のインピーダンスをＺｓ ＝＝
ｉ ００ （Ω〕と下げた場合を示す。高インピーダン
スの場合の方が短パルスの超音波をより効果的に得られ
ることが明らかとなった。
次に、本実施例を示す第１図の場合について上記計算手
法を適用し検討してみると、第５図（１）に示す波形が
得られた。第５図（２）はこの場合の実験結果を示す。
法を適用し検討してみると、第５図（１）に示す波形が
得られた。第５図（２）はこの場合の実験結果を示す。
これより、計算結果に近い略１．０波の短パルス音波を
実験的に得ることができた。
実験的に得ることができた。
ここで、前記第５図（２）の実験結果に対し効果的に機
能した前記傾斜面Ｓの作用について説明する。
能した前記傾斜面Ｓの作用について説明する。
まず、第６図において、ＣＤ面から図の上方（第１の背
面部材１３内）に向って超音波が伝播されると、その中
心部は傾斜面Ｓの下で反射して側面のＧ点に至り、この
Ｇ点で再び反射してＣＤ面上のＨ点に戻ってくる。この
場合、影像法によって前記Ｇ点から５点に線分を延長し
てみると、ＧＨ＝ＧＪとなる。従って、元のＣＤ面を基
準に考察すると、反射音波はＣＤ面の大きさからＨＫ面
の大きさに拡散されたことになる。この線分長ＨＫ ＜
＝ａ＞を計算してみると（ＣＤ＝ｂとする）、ａ＝ｂ−
ｃｏｓ２θ −−−−−−−−−−・−・・−■
となる。この式のをグラフ化すると第７図（１）となる
。
面部材１３内）に向って超音波が伝播されると、その中
心部は傾斜面Ｓの下で反射して側面のＧ点に至り、この
Ｇ点で再び反射してＣＤ面上のＨ点に戻ってくる。この
場合、影像法によって前記Ｇ点から５点に線分を延長し
てみると、ＧＨ＝ＧＪとなる。従って、元のＣＤ面を基
準に考察すると、反射音波はＣＤ面の大きさからＨＫ面
の大きさに拡散されたことになる。この線分長ＨＫ ＜
＝ａ＞を計算してみると（ＣＤ＝ｂとする）、ａ＝ｂ−
ｃｏｓ２θ −−−−−−−−−−・−・・−■
となる。この式のをグラフ化すると第７図（１）となる
。
またａとｂの差、すなわち
ｗ＝ （ａ−ｂ） −ｂ−ｔａｎ２θ・・−・■をグラ
フ化すると同図（２）となる。
フ化すると同図（２）となる。
次に、前記傾斜面Ｓの角度θを変化させてその減衰例を
調べてみる。この場合、πモ土ＣＤ。
調べてみる。この場合、πモ土ＣＤ。
１５±６５とする。
第８図（１）の場合、θ＝１８°とし、具体的寸法ｂ＝
１３（鶴〕とすると、Ｗ＝９．４ （絹〕となる。今
、第１の背面部材の音速を４３００（ｍ／Ｓ）とすると
、経路差Ｗによる時間差ｔｏは２．２〔μＳｅＣ〕とな
る。ここで、周波数を３（ＭＨｚ）、波数を１．０とす
ると、この反射超音波パルス（以下、「不要超音波パル
ス」という）のエネルギーが時間的に分散され、パルス
幅は（（ｔｏ＋ｄ）／ｄ）により約１０倍となる。この
結果、不要超音波の振幅は約１０（ｄＢ）だけ減衰する
ことになる。
１３（鶴〕とすると、Ｗ＝９．４ （絹〕となる。今
、第１の背面部材の音速を４３００（ｍ／Ｓ）とすると
、経路差Ｗによる時間差ｔｏは２．２〔μＳｅＣ〕とな
る。ここで、周波数を３（ＭＨｚ）、波数を１．０とす
ると、この反射超音波パルス（以下、「不要超音波パル
ス」という）のエネルギーが時間的に分散され、パルス
幅は（（ｔｏ＋ｄ）／ｄ）により約１０倍となる。この
結果、不要超音波の振幅は約１０（ｄＢ）だけ減衰する
ことになる。
次に、第８図（２）の場合、θ＝３５°に設定しである
。この場合は、同図に示す如く傾斜面Ｓで二回反射する
成分Ｐが出てくる。この二回反射成分Ｐについては、そ
の分だけ拡散がせばめられ押し戻されることを意味する
。この二回反射成分Ｐは本実施例においては、θ〉３０
°の場合に出現してきて実質的な拡散がせばめられ、同
図（２）に示すようにθ−４５°のときに最大となって
拡散はゼロとなり何ら機能しなくなる。（なお、この場
合、角ＡＣＤ＞ （π／２）とするとθ＝４５”でもよ
い）。
。この場合は、同図に示す如く傾斜面Ｓで二回反射する
成分Ｐが出てくる。この二回反射成分Ｐについては、そ
の分だけ拡散がせばめられ押し戻されることを意味する
。この二回反射成分Ｐは本実施例においては、θ〉３０
°の場合に出現してきて実質的な拡散がせばめられ、同
図（２）に示すようにθ−４５°のときに最大となって
拡散はゼロとなり何ら機能しなくなる。（なお、この場
合、角ＡＣＤ＞ （π／２）とするとθ＝４５”でもよ
い）。
またθ＃Ｏ°の場合は、前述したθ＝４５°の場合と同
様となり、当該傾斜面Ｓの効果は生じない。従って、僅
かな拡散をも考慮すると、本実施例では、 Ｑ” ＜θ〈４５° −・−一一一一・−・−−一−−
−−−・・−・−■が成立する。尚、実験的には、傾斜
面Ｓの効果がみられる範囲として１０°≦θ≦４０°が
良いように思われ、又実用的には、１０” ≦θ≦３５
゜が良い。
様となり、当該傾斜面Ｓの効果は生じない。従って、僅
かな拡散をも考慮すると、本実施例では、 Ｑ” ＜θ〈４５° −・−一一一一・−・−−一−−
−−−・・−・−■が成立する。尚、実験的には、傾斜
面Ｓの効果がみられる範囲として１０°≦θ≦４０°が
良いように思われ、又実用的には、１０” ≦θ≦３５
゜が良い。
第９図ないし第１０図は、各々第１図の応用例を示す。
この内、第９図は傾斜面Ｓの上下両端部の一部に係止用
凹凸３０を設けたものを示し、又、第１０図のものは前
記傾斜面Ｓの面上の中央部に係止用凹凸３１を設けたも
のである。いづれも全体的レベルでの音の反射伝播には
あまり影響がない程度の大きさになっている。その他の
構成は前述した第１図の実施例と全く同一となっている
。
凹凸３０を設けたものを示し、又、第１０図のものは前
記傾斜面Ｓの面上の中央部に係止用凹凸３１を設けたも
のである。いづれも全体的レベルでの音の反射伝播には
あまり影響がない程度の大きさになっている。その他の
構成は前述した第１図の実施例と全く同一となっている
。
このようにすると、前述した第１実施例と同一の作用効
果を有するほか、と（に組立が容易となり、又外部振動
等に対し係止機能が働いて耐久性が向上するという利点
がある。
果を有するほか、と（に組立が容易となり、又外部振動
等に対し係止機能が働いて耐久性が向上するという利点
がある。
尚、傾斜面Ｓの効果を特に必要とせず第２の背面部材２
０にて音を充分に吸収せしめるという手法を採用した場
合には、θ−〇°、θ＝４５°であってもよい。
０にて音を充分に吸収せしめるという手法を採用した場
合には、θ−〇°、θ＝４５°であってもよい。
次に、第２実施例を第１１図に基づいて説明する。
この第２実施例は、前述した第１実施例が傾斜面Ｓを連
続した傾斜面としたのに対し、図に示す如く同一方向の
段差傾斜面Ｓ、、Ｓｔを設け、その連結面Ｙを圧電素子
１０に直交する方向に加工形式したところに特徴を有し
ている。この場合、６０は第１の背面部材を示し、６１
は第２の背面部材を示す。その他の構成は前述した第１
実施例と全（同一にしである。
続した傾斜面としたのに対し、図に示す如く同一方向の
段差傾斜面Ｓ、、Ｓｔを設け、その連結面Ｙを圧電素子
１０に直交する方向に加工形式したところに特徴を有し
ている。この場合、６０は第１の背面部材を示し、６１
は第２の背面部材を示す。その他の構成は前述した第１
実施例と全（同一にしである。
このようにすると、前述した第１実施例と同様の作用効
果を有するほか、内部反射波を領域ごとに時間的にづら
すことが可能となり、従って第１実施例以上に反射音波
を効率よく拡散せしめることができるという利点がある
。
果を有するほか、内部反射波を領域ごとに時間的にづら
すことが可能となり、従って第１実施例以上に反射音波
を効率よく拡散せしめることができるという利点がある
。
第１２図は、この第２実施例において反射音波が拡散さ
れる様子を示す説明図である。
れる様子を示す説明図である。
尚、第１３図は、当該第２実施例の応用例を示すもので
ある。この第１３図では傾斜面をＳＩ。
ある。この第１３図では傾斜面をＳＩ。
Ｓ２．Ｓｏｌの三段にしである。この場合、７０は第１
の背面部材を示し、７１は第２の背面部材を示す。
の背面部材を示し、７１は第２の背面部材を示す。
この第１３図の応用例では、反射波を更に大幅に拡散し
得るという利点がある。
得るという利点がある。
以上各実施例では、超音波探傷用探触子を例にとって本
発明を説明したが、本発明は他の圧電素子利用の音響変
換装置にもそっくりそのまま適用されるものである。
発明を説明したが、本発明は他の圧電素子利用の音響変
換装置にもそっくりそのまま適用されるものである。
また、前記容筒２の背面部材２０，６１．７１について
は、その外周側を第１の背面部材１３゜６０．７０側へ
延設し、当該第１の背面部材１３゜６０．７０の外周面
を被覆するように構成してもよい。さらに、前記第１及
び第２の各背面部材の周囲には、適当な切込角度から成
る音波敗乱用の凹凸を設けてもよい。
は、その外周側を第１の背面部材１３゜６０．７０側へ
延設し、当該第１の背面部材１３゜６０．７０の外周面
を被覆するように構成してもよい。さらに、前記第１及
び第２の各背面部材の周囲には、適当な切込角度から成
る音波敗乱用の凹凸を設けてもよい。
以上のように、本発明によると、第１の背面部材を圧電
素子と略同−の部材で形成するとともに当該第１の背面
部材側からの反射波を少なくすることが可能となり、従
って、従来より２．５波が限界とされていた音波パルス
の短パルス化を略１，０波まで形成することが可能とな
り、これがため距離分解能を著しく向上されることがで
きるという従来にない優れた音響変換装置を提供するこ
とかできる。
素子と略同−の部材で形成するとともに当該第１の背面
部材側からの反射波を少なくすることが可能となり、従
って、従来より２．５波が限界とされていた音波パルス
の短パルス化を略１，０波まで形成することが可能とな
り、これがため距離分解能を著しく向上されることがで
きるという従来にない優れた音響変換装置を提供するこ
とかできる。
第１図は本発明の第１実施例示す断面図、第２図は第１
図をモデル化した場合の理セ、状態におけるブロック図
、第３図は第２図の等価回路、第４図は第３図において
パラメータを変えた場合に得られる音波パルスの計算例
を示す線図、第５図（＋）は第１図の実際の状況をもと
にして計算した場合に得られる音波パルスを示す線図、
第５図（２）は実験によって得られた音波パルスの波形
を示す線図、第６図は傾斜面Ｓの音波反射状況を示す説
明図、第７図（１）（２）は各々反射音波の拡散状況を
示す線図、第８図（１）（２）（３）は各々傾斜面Ｓの
作用を示す説明図、第９図ないし第１Ｏ図は各々第１実
施例の応用例を示す断面図、第１１図は第２実施例を示
す断面図、第１２図は第１１図の説明図、第１３図は第
２実施例の応用例を示す説明図、第１４図および第１５
図は各々従来例を示す断面図である。 １０−・−・圧電素子、 １０Ａ、 １０Ｂ −一−
−−電極面、 １３． ６０． ７０ −−−−一第
１の背面部材、２０、 ６１． ７１ −一一一一第２
の背面部材、 Ｓ。 ｓ、、Ｓ２＋ Ｓ、 ・−・−・傾斜面。 第１図 第２図 ｎ 第３図 （ｌン 第４図 ｍ （２） 第５図 （笑測’ｉｔ） （時間） 第６図 第７図 □（戻） 〔θ〕′ 第８図 θ 第９図 第１０図 ｒ−＝１ 第７７図 ７、Ｓ２ 第１２図 第１３図
図をモデル化した場合の理セ、状態におけるブロック図
、第３図は第２図の等価回路、第４図は第３図において
パラメータを変えた場合に得られる音波パルスの計算例
を示す線図、第５図（＋）は第１図の実際の状況をもと
にして計算した場合に得られる音波パルスを示す線図、
第５図（２）は実験によって得られた音波パルスの波形
を示す線図、第６図は傾斜面Ｓの音波反射状況を示す説
明図、第７図（１）（２）は各々反射音波の拡散状況を
示す線図、第８図（１）（２）（３）は各々傾斜面Ｓの
作用を示す説明図、第９図ないし第１Ｏ図は各々第１実
施例の応用例を示す断面図、第１１図は第２実施例を示
す断面図、第１２図は第１１図の説明図、第１３図は第
２実施例の応用例を示す説明図、第１４図および第１５
図は各々従来例を示す断面図である。 １０−・−・圧電素子、 １０Ａ、 １０Ｂ −一−
−−電極面、 １３． ６０． ７０ −−−−一第
１の背面部材、２０、 ６１． ７１ −一一一一第２
の背面部材、 Ｓ。 ｓ、、Ｓ２＋ Ｓ、 ・−・−・傾斜面。 第１図 第２図 ｎ 第３図 （ｌン 第４図 ｍ （２） 第５図 （笑測’ｉｔ） （時間） 第６図 第７図 □（戻） 〔θ〕′ 第８図 θ 第９図 第１０図 ｒ−＝１ 第７７図 ７、Ｓ２ 第１２図 第１３図
Claims (5)
- （１）、両面に電極面を有する圧電素子からなる音響振
動子と、この音響振動子を保持する背面部材とを備えた
音響変換装置において、 前記背面部材を第１の背面部材としてこれを前記音響振
動子とほぼ等しい音響インピーダンスからなる部材で形
成するとともに、 この第１の背面部材の少なくとも前記音響振動子とは反
対側に位置する面に、第２の背面部材を配設し、この第
２の背面部材を音波吸収性の大なる部材で形成したこと
を特徴とする音響変換装置。 - （２）、両面に電極面を有する圧電素子からなる音響振
動子と、この音響振動子を保持する背面部材とを備えた
音響変換装置において、 前記背面部材を第１の背面部材としてこれを前記音響振
動子とほぼ等しい音響インピーダンスからなる部材で形
成するとともに、 この第１の背面部材の少なくとも前記音響振動子とは反
対側に位置する面に、第２の背面部材を配設し、この第
２の背面部材を音波吸収性の大なる部材で形成し、 前記第１および第２の各背面部材相互間の境界面を傾斜
面としたことを特徴とする音響変換装置。 - （３）、前記傾斜面が、連続した略一様な傾斜面である
ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の音響変換
装置。 - （４）、前記傾斜面が、同一方向で且つ途中に段差を有
する段差傾斜面であることを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載の音響変換装置。 - （５）、両面に電極面を有する圧電素子からなる音響振
動子と、この音響振動子を保持する背面部材とを備えた
音響変換装置において、 前記背面部材を第１の背面部材としてこれを前記音響振
動子とほぼ等しい音響インピーダンスからなる部材で形
成するとともに、 この第１の背面部材の少なくとも前記音響振動子とは反
対側に位置する面に、第２の背面部材を配設し、この第
２の背面部材を音波吸収性の大なる部材で形成し、 前記音響振動子に電気信号を印加する電気系を高インピ
ーダンス回路としたことを特徴とする音響変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4296185A JPS61201599A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 音響変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4296185A JPS61201599A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 音響変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61201599A true JPS61201599A (ja) | 1986-09-06 |
Family
ID=12650626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4296185A Pending JPS61201599A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 音響変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61201599A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04113837U (ja) * | 1991-03-26 | 1992-10-06 | 松下精工株式会社 | 滴下気化式加湿ユニツト |
| JP2020118452A (ja) * | 2019-01-18 | 2020-08-06 | 株式会社デンソー | 超音波センサの収容構造 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS542714A (en) * | 1977-06-08 | 1979-01-10 | Kuwamura Osamu | Method of improving piezooelectric element |
| JPS599000A (ja) * | 1982-07-09 | 1984-01-18 | 松下電器産業株式会社 | アイロンの温度調節装置 |
| JPS59166139A (ja) * | 1983-03-10 | 1984-09-19 | 富士通株式会社 | 超音波トランスデュ−サ |
-
1985
- 1985-03-05 JP JP4296185A patent/JPS61201599A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS542714A (en) * | 1977-06-08 | 1979-01-10 | Kuwamura Osamu | Method of improving piezooelectric element |
| JPS599000A (ja) * | 1982-07-09 | 1984-01-18 | 松下電器産業株式会社 | アイロンの温度調節装置 |
| JPS59166139A (ja) * | 1983-03-10 | 1984-09-19 | 富士通株式会社 | 超音波トランスデュ−サ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04113837U (ja) * | 1991-03-26 | 1992-10-06 | 松下精工株式会社 | 滴下気化式加湿ユニツト |
| JP2020118452A (ja) * | 2019-01-18 | 2020-08-06 | 株式会社デンソー | 超音波センサの収容構造 |
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