JPS6216078Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6216078Y2 JPS6216078Y2 JP16471278U JP16471278U JPS6216078Y2 JP S6216078 Y2 JPS6216078 Y2 JP S6216078Y2 JP 16471278 U JP16471278 U JP 16471278U JP 16471278 U JP16471278 U JP 16471278U JP S6216078 Y2 JPS6216078 Y2 JP S6216078Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acoustic matching
- matching layer
- thickness
- layer
- piezoelectric body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 15
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
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- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は圧電体と音響マツチング層を有する超
音波探触子に関し、特に音響マツチング層による
マツチング効果を改良した超音波探触子に関るも
のである。
音波探触子に関し、特に音響マツチング層による
マツチング効果を改良した超音波探触子に関るも
のである。
超音波探触子は電気機械変換素子である圧電体
に電気信号を与え、これに応じ圧電体から発生す
る超音波を媒質に放射せしめ、更に媒質より反射
される超音波を圧電体で受け、電気信号に変換す
るものである。
に電気信号を与え、これに応じ圧電体から発生す
る超音波を媒質に放射せしめ、更に媒質より反射
される超音波を圧電体で受け、電気信号に変換す
るものである。
このような超音波探触子は、従来第１図の如く
構成されている。なお、第１図ａは超音波探触子
の正面図、第１図ｂは超音波探触子の断面図を示
す。超音波探触子はPZT等の圧電体１の両面に第
１の電極２と、第２の電極３とが設けられ、第１
の電極２と第２の電極３に電気信号が印加され超
音波を発生する。尚、第２の電極３の一部である
電極取出部３′は電極取出しを容易にするため、
第１の電極２側に設けられる。一般にこのような
超音波探触子では、圧電体１の音響インピーダン
スZ0と超音波を放射しようとする媒貸５の音響イ
ンピーダンスＺMとが大きく異なる場合に、その
境界線で大きなエネルギーの反射が起り、超音波
を媒質中に放射する効率が悪くなる。又、同時に
エネルギーが圧電体１中に長時間存続するため、
パルス波を用いる場合にパルス巾が長くなり、エ
コーレンジングなどに支障をきたしていた。
構成されている。なお、第１図ａは超音波探触子
の正面図、第１図ｂは超音波探触子の断面図を示
す。超音波探触子はPZT等の圧電体１の両面に第
１の電極２と、第２の電極３とが設けられ、第１
の電極２と第２の電極３に電気信号が印加され超
音波を発生する。尚、第２の電極３の一部である
電極取出部３′は電極取出しを容易にするため、
第１の電極２側に設けられる。一般にこのような
超音波探触子では、圧電体１の音響インピーダン
スZ0と超音波を放射しようとする媒貸５の音響イ
ンピーダンスＺMとが大きく異なる場合に、その
境界線で大きなエネルギーの反射が起り、超音波
を媒質中に放射する効率が悪くなる。又、同時に
エネルギーが圧電体１中に長時間存続するため、
パルス波を用いる場合にパルス巾が長くなり、エ
コーレンジングなどに支障をきたしていた。
このため、従来から音響マツチング層４を設
け、圧電体１と媒質５とを音響的に整合させるこ
とが行なわれている。
け、圧電体１と媒質５とを音響的に整合させるこ
とが行なわれている。
この場合、音響マツチング層４としては、伝送
理論から、圧電体の音響インピーダンスZ0と、媒
質の音響インピーダンスＺMとの幾何平均の音響
インピーダンスZ1（＝√0・M）を有する物質
を使用し、使用する超音波の４分の１波長の厚さ
のものが良いとされていた。
理論から、圧電体の音響インピーダンスZ0と、媒
質の音響インピーダンスＺMとの幾何平均の音響
インピーダンスZ1（＝√0・M）を有する物質
を使用し、使用する超音波の４分の１波長の厚さ
のものが良いとされていた。
しかしながら、実際にはこの音響マツチング層
４を圧電体１の第２の電極３に固着させる必要が
あるが、固着のため接着、半田付け、溶接、焼付
け等の方法を採用しても、音響マツチング層４と
第２の電極３との間に、これら固着に伴う付加層
が残り、音響マツチング層が等価的に厚くなつて
しまうことになる。
４を圧電体１の第２の電極３に固着させる必要が
あるが、固着のため接着、半田付け、溶接、焼付
け等の方法を採用しても、音響マツチング層４と
第２の電極３との間に、これら固着に伴う付加層
が残り、音響マツチング層が等価的に厚くなつて
しまうことになる。
このため、音響マツチング層の等価的な厚みと
しては、前述の理想的な４分の１波長とみなせな
くなり、十分な音響的整合の効果が得られなかつ
た。
しては、前述の理想的な４分の１波長とみなせな
くなり、十分な音響的整合の効果が得られなかつ
た。
本考案は、前述の点を考慮し、音響放射面とな
る圧電体と音響媒質との中間に四分の一波長の音
響マツチング層を設けて放射効率（電気機械変換
効率）を向上させるとき、この音響マツチング層
の実用上の効果を損ねることなく、十分な音響的
整合の作用を発揮しうる超音波探触子を提供する
ことを目的とするものであり、この目的の達成の
ため、本考案超音波探触子は、前記付加層の厚み
及びそこでの音速をｔF，ＣF、前記音響マツチン
グ層の厚み及びそこでの音速をt1，C1としたと
き、 t1＋（C1／ＣF）ｔF＝λ１／４ （但し、λ１は超音波の波長） となるように構成したことを特徴とするものであ
る。
る圧電体と音響媒質との中間に四分の一波長の音
響マツチング層を設けて放射効率（電気機械変換
効率）を向上させるとき、この音響マツチング層
の実用上の効果を損ねることなく、十分な音響的
整合の作用を発揮しうる超音波探触子を提供する
ことを目的とするものであり、この目的の達成の
ため、本考案超音波探触子は、前記付加層の厚み
及びそこでの音速をｔF，ＣF、前記音響マツチン
グ層の厚み及びそこでの音速をt1，C1としたと
き、 t1＋（C1／ＣF）ｔF＝λ１／４ （但し、λ１は超音波の波長） となるように構成したことを特徴とするものであ
る。
以下、本考案を一実施例を基に詳細に説明す
る。
る。
第２図は本考案の一実施例断面図を示し、第１
図と同様のものは同一の符号で示してある。図
中、６は付加層で、例えば接着材層である。
図と同様のものは同一の符号で示してある。図
中、６は付加層で、例えば接着材層である。
第１図と異なる点は音響マツチング層４の厚み
t1が、付加層６の厚みｔFを考慮し、使用超音波
の波長λ１の４分の１より小さいことにある。
t1が、付加層６の厚みｔFを考慮し、使用超音波
の波長λ１の４分の１より小さいことにある。
ここで、音響マツチング層４の厚みt1を単純に
〔（λ１／４）−ｔF〕とすることはできない。
〔（λ１／４）−ｔF〕とすることはできない。
即ち、音響マツチング層４と付加層６との音響
的特性（音響インピーダンス、音速など）が異な
り、音響マツチング層４と付加層６が同一の厚み
であつても同一の特性を示すことにはならない。
的特性（音響インピーダンス、音速など）が異な
り、音響マツチング層４と付加層６が同一の厚み
であつても同一の特性を示すことにはならない。
このため、付加層６の厚みを音響マツチング層
の特性を示す等価的厚みに変換する。
の特性を示す等価的厚みに変換する。
付加層６の等価的厚みt′Fは、次の様にして求
められる。
められる。
音響マツチング層４の音速をC1、付加層６の
音速をＣFとした場合、次の関係が成立する。
音速をＣFとした場合、次の関係が成立する。
Ｃ１／ＣＦ＝ｔ′Ｆ／ｔＦ
従つて、
t′F＝Ｃ１／ＣＦ・ｔF
となる。
上述のことから、t1とt′Fとを加えたものが、λ
１／４となるよう、音響マツチング層の厚みt1を
定めるとよい。
１／４となるよう、音響マツチング層の厚みt1を
定めるとよい。
従つて、t1＝（λ１／４）−t′F
＝（λ１／４）−（C1／ＣF）・ｔFとなるよ
うに音響マツチング層の厚みを定める。
うに音響マツチング層の厚みを定める。
このように、音響マツチング層の厚みを付加層
の厚みを考慮して定めることにより、理想的な音
響的整合をうることが可能となる。
の厚みを考慮して定めることにより、理想的な音
響的整合をうることが可能となる。
更に、本考案は音響マツチング層が一層の場合
のみならず、複数層で構成する場合にも適用出来
る。この場合、複数層間の付加層に対し、同様の
手法により等価的厚みを算出し、各音響マツチン
グ層の厚みを定めることが出来る。
のみならず、複数層で構成する場合にも適用出来
る。この場合、複数層間の付加層に対し、同様の
手法により等価的厚みを算出し、各音響マツチン
グ層の厚みを定めることが出来る。
上述の説明では、超音波の放射について説明し
たが、放射した超音波の反射波を圧電体が受ける
場合も同様の考慮が必要であり、従つて、本考案
の構成は反射波を更に反射することなく、効率よ
く圧電体へ伝えることも可能となる。
たが、放射した超音波の反射波を圧電体が受ける
場合も同様の考慮が必要であり、従つて、本考案
の構成は反射波を更に反射することなく、効率よ
く圧電体へ伝えることも可能となる。
以上詳細に説明したように、本考案超音波探触
子によれば、音響マツチング層を圧電体に固着す
るための付加層の等価的厚みを考慮して、音響マ
ツチング層の厚みを決定しているので、マツチン
グの効果を損なうことなく超音波放射と反射波伝
達の効率化が達成しえ、実用上極めて有用であ
る。
子によれば、音響マツチング層を圧電体に固着す
るための付加層の等価的厚みを考慮して、音響マ
ツチング層の厚みを決定しているので、マツチン
グの効果を損なうことなく超音波放射と反射波伝
達の効率化が達成しえ、実用上極めて有用であ
る。
尚、本考案は上述の実施例に限らず、本考案の
主旨に従い種々の変形が可能であり、これらを排
除するものではない。
主旨に従い種々の変形が可能であり、これらを排
除するものではない。
第１図は従来の超音波探触子の構成図、第２図
は本考案の超音波探触子の一実施例構成図を示
す。 図中、１は圧電体、２は第１の電極、３は第２
の電極、４は音響マツチング層、５は媒質、６は
付加層を示す。
は本考案の超音波探触子の一実施例構成図を示
す。 図中、１は圧電体、２は第１の電極、３は第２
の電極、４は音響マツチング層、５は媒質、６は
付加層を示す。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 両面に電極を有する圧電体と、この圧電体の一
方の面に形成される音響マツチング層と、この音
響マツチング層を前記圧電体に固着せしめるため
の付加層とを備え、前記圧電体に印加される電気
信号に応じた機械的変位により前記音響マツチン
グ層を介し超音波を放射せしめる超音波探触子に
おいて、前記付加層の厚み及びそこでの音速をｔ
F，ＣF、前記音響マツチング層の厚み及びそこで
の音速をt1，C1としたとき、 t1＋（C1／ＣF）ｔF＝λ１／４ （但し、λ１は超音波の波長） となるよう構成したことを特徴とする超音波探触
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16471278U JPS6216078Y2 (ja) | 1978-11-30 | 1978-11-30 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16471278U JPS6216078Y2 (ja) | 1978-11-30 | 1978-11-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5580998U JPS5580998U (ja) | 1980-06-04 |
| JPS6216078Y2 true JPS6216078Y2 (ja) | 1987-04-23 |
Family
ID=29162505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16471278U Expired JPS6216078Y2 (ja) | 1978-11-30 | 1978-11-30 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6216078Y2 (ja) |
-
1978
- 1978-11-30 JP JP16471278U patent/JPS6216078Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5580998U (ja) | 1980-06-04 |
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