JPS6235800A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
- Publication number
- JPS6235800A JPS6235800A JP60174865A JP17486585A JPS6235800A JP S6235800 A JPS6235800 A JP S6235800A JP 60174865 A JP60174865 A JP 60174865A JP 17486585 A JP17486585 A JP 17486585A JP S6235800 A JPS6235800 A JP S6235800A
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- electrodes
- piezoelectric
- piezoelectric body
- electrode
- piezoelectric material
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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。
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）
本発明は超音波探触子に係り、特に圧電体の一方の主面
と他方の主面との間で交叉する複数列の電極を配した７
トリスク状の超音波探触子（以下、マドリスク状探触子
とする。）に関し、例えば医、用の電子走査型診断装置
の超音波送受部として利用される。
と他方の主面との間で交叉する複数列の電極を配した７
トリスク状の超音波探触子（以下、マドリスク状探触子
とする。）に関し、例えば医、用の電子走査型診断装置
の超音波送受部として利用される。
（発明の一般技術）
一般に、超音波を利用した医用としての診断装置や、工
業用としての探傷装置が知られており、これらの超音波
装置は超音波送受部として超音波探触子を備えている。
業用としての探傷装置が知られており、これらの超音波
装置は超音波送受部として超音波探触子を備えている。
この超音波探触子には超音波装置の診断あるいは探傷シ
ステム等に適した種々の形態があり、例又は超音波の送
受波源となる圧電片を複・数個−列に並べた配列型の超
音波探触子（以下、配列型探触子とする。）は、被、測
定体の内部状態を電子走査により、ブラウン管に映像化
する超音波システムに適用されろ。
ステム等に適した種々の形態があり、例又は超音波の送
受波源となる圧電片を複・数個−列に並べた配列型の超
音波探触子（以下、配列型探触子とする。）は、被、測
定体の内部状態を電子走査により、ブラウン管に映像化
する超音波システムに適用されろ。
第２図は、この種配列探触子の一般的な構成図で、同図
（，１１）は平面図、同図（ｂ）は同ｌａｉ面図である
。図中、１は圧電片で、この圧電片１：よ幅方向に複数
個並へられ、例えば通称ｒ−’ Ｚ Ｔと呼ばれるジル
コン酸チタン酸鉛の両主面に電極２が形成され、厚み方
向の超音波の送受波源となる。３は音響整合層で、各圧
電片１の主面側である超音波の送受波面側に施されてい
る。４はバッキング材で、例えばエポキシ系樹脂からな
り不要超音波を吸収するダンパーである。５は各圧電片
１の充填されたエポキシ系樹脂で、圧電片１の幅方向の
振動を抑制し音響的結合を防止するものである。
（，１１）は平面図、同図（ｂ）は同ｌａｉ面図である
。図中、１は圧電片で、この圧電片１：よ幅方向に複数
個並へられ、例えば通称ｒ−’ Ｚ Ｔと呼ばれるジル
コン酸チタン酸鉛の両主面に電極２が形成され、厚み方
向の超音波の送受波源となる。３は音響整合層で、各圧
電片１の主面側である超音波の送受波面側に施されてい
る。４はバッキング材で、例えばエポキシ系樹脂からな
り不要超音波を吸収するダンパーである。５は各圧電片
１の充填されたエポキシ系樹脂で、圧電片１の幅方向の
振動を抑制し音響的結合を防止するものである。
（発明の従来技術）
ところで、近年、−・次元方向にのみ圧電片を並べた配
列型探触子に代わって、広範囲の領域におけろ探索を可
能とすべく二次元方向に圧電片を並べたマトリクス状探
触子が脚光を浴びている。例えば、この−例として特開
昭５６−２１０５７号公報「電子走査型超音波探触子」
にては、第３図に示したように、平板状の圧電板６の一
方の主板面に前記電極７と直行する電極８を複数列形成
し、例えば電極７ａに＋、電極８ａに−の電圧を印加し
て電極７ａと８８の対向する圧電板部分を励振し、この
部分からのみ超音波を放射するようにしている。
列型探触子に代わって、広範囲の領域におけろ探索を可
能とすべく二次元方向に圧電片を並べたマトリクス状探
触子が脚光を浴びている。例えば、この−例として特開
昭５６−２１０５７号公報「電子走査型超音波探触子」
にては、第３図に示したように、平板状の圧電板６の一
方の主板面に前記電極７と直行する電極８を複数列形成
し、例えば電極７ａに＋、電極８ａに−の電圧を印加し
て電極７ａと８８の対向する圧電板部分を励振し、この
部分からのみ超音波を放射するようにしている。
従って、このマ１． ＋Ｊクス状探触子では電極７と電
極８とが交叉する圧電体部分の超音波の送受により図示
しない被検出体の圧電板６の面積内における任意の箇所
の探索や、電極７と電極８との交叉ｆａ ％を順次移行
することにより二次元平面のＸ方向のみならずＹ方向等
の分解等にもにれた電子走査を可能とする。そして、複
数個の圧電片を単に二次元的に並べたのではなく、一枚
の圧電板を配して、対向する交叉電極部分を独立した単
位振動子としているので、リード線を電極７と電極８に
接続するのみでよく、そのリード線本数が少なくて済み
、製造が極めて容易な構造上の長所を有する。
極８とが交叉する圧電体部分の超音波の送受により図示
しない被検出体の圧電板６の面積内における任意の箇所
の探索や、電極７と電極８との交叉ｆａ ％を順次移行
することにより二次元平面のＸ方向のみならずＹ方向等
の分解等にもにれた電子走査を可能とする。そして、複
数個の圧電片を単に二次元的に並べたのではなく、一枚
の圧電板を配して、対向する交叉電極部分を独立した単
位振動子としているので、リード線を電極７と電極８に
接続するのみでよく、そのリード線本数が少なくて済み
、製造が極めて容易な構造上の長所を有する。
（従来技術の欠点）
しかしながら、この７トリクス状探触子にあっては、一
枚の圧電板６の両板面にて交叉する電極７．８の対向す
る圧電板部分を一つの独立した単位振動子として動作さ
せているために以下の欠点を生じる。
枚の圧電板６の両板面にて交叉する電極７．８の対向す
る圧電板部分を一つの独立した単位振動子として動作さ
せているために以下の欠点を生じる。
即ち、この従来例で、例えば圧電材料を一般に使用され
ている例えばｐ ｚ ’ｒ等の圧電セラミックスとした
場合、圧電セラミックスの歪みに対する応力の関係を示
す弾性定数は、電極がついている厚み方向をＺ軸（ある
いは３軸）にとると、このＺ軸に垂直な平面内で等方性
と考えるのが一般的であり、この場合、圧電セラミック
スを結晶系で示すと六方晶系のＣ６ｖ結晶点群と同じ弾
性定数を持つ。よって、その独立な弾性定数は次に示す
５ｉである。
ている例えばｐ ｚ ’ｒ等の圧電セラミックスとした
場合、圧電セラミックスの歪みに対する応力の関係を示
す弾性定数は、電極がついている厚み方向をＺ軸（ある
いは３軸）にとると、このＺ軸に垂直な平面内で等方性
と考えるのが一般的であり、この場合、圧電セラミック
スを結晶系で示すと六方晶系のＣ６ｖ結晶点群と同じ弾
性定数を持つ。よって、その独立な弾性定数は次に示す
５ｉである。
Ｃ！□（−０２□）、Ｃ３３、ＣＩ２、Ｃｓ３（＝ Ｃ
’２３）、Ｃ４４（＝Ｃｓｓ） 、Ｃ５ａ＝ （Ｃ＋＋
Ｃｘ２） ／ ２即ち、Ｚ軸（３軸）に弾性的な
刺激を与えて圧電板を振動させると、その振動はＣ１３
、Ｃ２，などによって、ｙ軸、ｙ軸の方向にも伝わって
ゆく。
’２３）、Ｃ４４（＝Ｃｓｓ） 、Ｃ５ａ＝ （Ｃ＋＋
Ｃｘ２） ／ ２即ち、Ｚ軸（３軸）に弾性的な
刺激を与えて圧電板を振動させると、その振動はＣ１３
、Ｃ２，などによって、ｙ軸、ｙ軸の方向にも伝わって
ゆく。
従って、例えば第３図のように電極を配した一枚の圧電
板の両板面にて交差する電極７ｂ、８ｂを励振した場合
、この圧電板が励振する部分はこれらの両電極の交叉部
分のみならず、その交叉電極部分の周囲−帯がかなり広
範囲にわたって振動することになり、意図している小さ
な振動ニレメン１、が得られない。例えば、第４図（ａ
）の平面図、同図（ｂ）に同図（、）のＡ−Ａ’断面図
に示したように、実際には交叉電極７．８０対向面積内
の圧電板６の厚み方向のみならず対向面積外の圧電板部
分にも厚み方向の不要振動が発生する。
板の両板面にて交差する電極７ｂ、８ｂを励振した場合
、この圧電板が励振する部分はこれらの両電極の交叉部
分のみならず、その交叉電極部分の周囲−帯がかなり広
範囲にわたって振動することになり、意図している小さ
な振動ニレメン１、が得られない。例えば、第４図（ａ
）の平面図、同図（ｂ）に同図（、）のＡ−Ａ’断面図
に示したように、実際には交叉電極７．８０対向面積内
の圧電板６の厚み方向のみならず対向面積外の圧電板部
分にも厚み方向の不要振動が発生する。
このため、交叉電極７．８の対向面積を単位振動子の超
音波の放射面積とすることができず仕様四等で決定され
る各特性を得ろことができないことがある。例えば、交
叉電極７．８の周辺に不要振動が発生し単位振動子の放
射面積の径が超音波の波長λより大きくなった場合には
、単位振動子を点音源とすることがてきず、サイドロブ
を発生したり、隣接する他の単位振動子間と相互干渉し
たり音場特性を低下させろ欠点がある。
音波の放射面積とすることができず仕様四等で決定され
る各特性を得ろことができないことがある。例えば、交
叉電極７．８の周辺に不要振動が発生し単位振動子の放
射面積の径が超音波の波長λより大きくなった場合には
、単位振動子を点音源とすることがてきず、サイドロブ
を発生したり、隣接する他の単位振動子間と相互干渉し
たり音場特性を低下させろ欠点がある。
（発明の目的）
本発明は、圧電体の両主面にて交叉する複数列の電極を
形成して、電極が交叉する圧電体部分が相互干渉するこ
となく音場特性を良好としたマ）・リクス状波探触子を
提供することを目的とする。
形成して、電極が交叉する圧電体部分が相互干渉するこ
となく音場特性を良好としたマ）・リクス状波探触子を
提供することを目的とする。
（発明の特徴）
本発明は、両主面にて交叉する複数列のＴｉ極が形成さ
れる圧電体の、厚み方向の弾性定数が水平方向より略５
倍以上の値であれば、両主面にて電極が交叉する圧電板
部分が相互干渉することなく独立した一つの単位振動子
とみなすことができることに注目し、圧電体を例えば高
分子圧電材や複合圧電材に選定した点にある。
れる圧電体の、厚み方向の弾性定数が水平方向より略５
倍以上の値であれば、両主面にて電極が交叉する圧電板
部分が相互干渉することなく独立した一つの単位振動子
とみなすことができることに注目し、圧電体を例えば高
分子圧電材や複合圧電材に選定した点にある。
（発明の実施例）
以下、本発明の実施例を図により説明する。
第１図は、本発明に係わる超音波探触子の示す図である
。図中、９は圧電体を示し、この圧電体９は例えばポリ
フッ化ビニデン等の高分子圧電材からなる。１０．１１
は、第３図にて示したように圧電体９の両主面にて交叉
す−る電極で、電極１０は圧電体９の一方の主面に座標
軸Ｘ、ｙで示されるＸ方向に複数列形成され、電極１１
は他方の主面にて前記電極１０と直交するｙ軸方向に複
数列形成されている。
。図中、９は圧電体を示し、この圧電体９は例えばポリ
フッ化ビニデン等の高分子圧電材からなる。１０．１１
は、第３図にて示したように圧電体９の両主面にて交叉
す−る電極で、電極１０は圧電体９の一方の主面に座標
軸Ｘ、ｙで示されるＸ方向に複数列形成され、電極１１
は他方の主面にて前記電極１０と直交するｙ軸方向に複
数列形成されている。
従って、この、電極配置構成により、先に説明したと同
様に、例えば電極１０ｎを＋側、電極１１ａを一側とし
てパルス電圧を印加することにより、電極１０ａと電ｉ
１１’ａとが交叉する圧電体部分のみが励振され、超音
波の送受波可能領域となる。又、電極１０ ａ、 １０
ｂ、 １０ ｃと電極１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃを順次
切換え、例えば電極１１ａを一側として電極１０ ａ、
１０ ｂ、 １０ ｃの順に切換え、更に電極１１ｃ
を一側として同様に電極１０ ａ、 １０ ｂ、 １０
ｃと切換えてやれば、二次元状平面のＸ、Ｙ方向のみ
ならずＹ方向の電子走査を可能とし各電極１０．１１の
径により画素子数の多い高分解能の画像を得ろことがで
きる。そして、この圧電体はポリフッ化ビニデン等の高
分子圧電材が選定されているので、その厚み方向の弾性
定数が水平方向に対し、略５倍以−ヒであるため、第５
図（ａ）の平皿図、同図（ｂ）の断面図に示したように
、例えば電極１０ムとｌｉｎとを交叉電極とした単位振
動子の電極周辺から発生する不要振動は少なくなる。従
って、電極１０と電極１１とを交叉電極として対向する
圧電体部分を独立した一つの単位振動子とみなすことが
できる。このため、隣接する単位振動子間の相互干渉を
防止し、゛Ｔｉ極１０と電極１１との対向面積を決定す
ることにより単位振動子を確実に超音波の波長λ以内に
することができてサイドロブの発生を防止でき、超音波
の音場特性を損なうことなく、不要振動による雑音成分
が少ない品質の良好な画像を得ることができる。
様に、例えば電極１０ｎを＋側、電極１１ａを一側とし
てパルス電圧を印加することにより、電極１０ａと電ｉ
１１’ａとが交叉する圧電体部分のみが励振され、超音
波の送受波可能領域となる。又、電極１０ ａ、 １０
ｂ、 １０ ｃと電極１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃを順次
切換え、例えば電極１１ａを一側として電極１０ ａ、
１０ ｂ、 １０ ｃの順に切換え、更に電極１１ｃ
を一側として同様に電極１０ ａ、 １０ ｂ、 １０
ｃと切換えてやれば、二次元状平面のＸ、Ｙ方向のみ
ならずＹ方向の電子走査を可能とし各電極１０．１１の
径により画素子数の多い高分解能の画像を得ろことがで
きる。そして、この圧電体はポリフッ化ビニデン等の高
分子圧電材が選定されているので、その厚み方向の弾性
定数が水平方向に対し、略５倍以−ヒであるため、第５
図（ａ）の平皿図、同図（ｂ）の断面図に示したように
、例えば電極１０ムとｌｉｎとを交叉電極とした単位振
動子の電極周辺から発生する不要振動は少なくなる。従
って、電極１０と電極１１とを交叉電極として対向する
圧電体部分を独立した一つの単位振動子とみなすことが
できる。このため、隣接する単位振動子間の相互干渉を
防止し、゛Ｔｉ極１０と電極１１との対向面積を決定す
ることにより単位振動子を確実に超音波の波長λ以内に
することができてサイドロブの発生を防止でき、超音波
の音場特性を損なうことなく、不要振動による雑音成分
が少ない品質の良好な画像を得ることができる。
そして、本実施例においては、圧電体を高分子圧電体と
したので、例えば第６図の断面図に示したように、この
高分子圧電体の超音波送受波面側に例丸ばゴムやシリコ
ン系の樹脂光の過当性の絶縁体１２を被膜することによ
り、超音波送受波面側を自在な局面とすることができ、
例えば人体当の凹凸面を有する図示しない被検出体を探
傷するには極めて効果的である。
したので、例えば第６図の断面図に示したように、この
高分子圧電体の超音波送受波面側に例丸ばゴムやシリコ
ン系の樹脂光の過当性の絶縁体１２を被膜することによ
り、超音波送受波面側を自在な局面とすることができ、
例えば人体当の凹凸面を有する図示しない被検出体を探
傷するには極めて効果的である。
（他の事項）
尚、本発明の詳細な説明にあっては、圧電体を例えばポ
リフッ化ピニデンからなる高分子圧電材として説明した
が、例えば本発明に適用する高分子圧電＜４としては、
この他にポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル等の電場配
向形高分子圧電体や合成ポリペプチド圧電体、更にＰＶ
ＤＦ系共重合体、フッ化ビニリデンとフッ゛化エチレン
の共重合体、シアン化ビニリデンと酢酸ビイルの共重合
体があげられる。又、例えば圧電体として、例えばゴム
系高・分子樹脂等の誘電体に高分子圧電材を混入したも
のでもよく、要は厚み方向の弾性定数が水平方向に対し
５以上の値を有する圧電材であれば良い。
リフッ化ピニデンからなる高分子圧電材として説明した
が、例えば本発明に適用する高分子圧電＜４としては、
この他にポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル等の電場配
向形高分子圧電体や合成ポリペプチド圧電体、更にＰＶ
ＤＦ系共重合体、フッ化ビニリデンとフッ゛化エチレン
の共重合体、シアン化ビニリデンと酢酸ビイルの共重合
体があげられる。又、例えば圧電体として、例えばゴム
系高・分子樹脂等の誘電体に高分子圧電材を混入したも
のでもよく、要は厚み方向の弾性定数が水平方向に対し
５以上の値を有する圧電材であれば良い。
（発明の効果）
以上により、本発明は、両主面に交叉する複数列のＴｉ
極が形成され、かつ電極が交叉する各圧電体部分が相互
干渉することなく音場特性を良好とした超音波探触子を
提供できる。
極が形成され、かつ電極が交叉する各圧電体部分が相互
干渉することなく音場特性を良好とした超音波探触子を
提供できる。
第１図は本発明のマトリクス□状探触子の図、第２図（
ａ）は従来の超音波探触子の一般的な構成の平面図、同
図（ｂ）は同断面図、第３図は従来の７トリクス状探触
子の図、第４図は第３図の超音波探触子の欠点を説明す
る図、第５図は本発明の超音波探触子の作用を説明する
図、第６図は本発明の超音波探触子を実際に使用ずろ一
例図である。 ７．８ 電極、９ 圧電体、１２ 絶縁体。 第１！！１ 第２１！Ｉ（Ｑ） 第２図 （ｂ） 第３１！１
ａ）は従来の超音波探触子の一般的な構成の平面図、同
図（ｂ）は同断面図、第３図は従来の７トリクス状探触
子の図、第４図は第３図の超音波探触子の欠点を説明す
る図、第５図は本発明の超音波探触子の作用を説明する
図、第６図は本発明の超音波探触子を実際に使用ずろ一
例図である。 ７．８ 電極、９ 圧電体、１２ 絶縁体。 第１！！１ 第２１！Ｉ（Ｑ） 第２図 （ｂ） 第３１！１
Claims (3)
- （１）圧電体の一方の主面に複数列の第１の電極を形成
し、他方の主面に前記第１の電極と交差する第２の電極
を形成した超音波探触子において、前記圧電体の厚み方
向の弾性定数Ｃ３３が水平方向の弾性定数Ｃ１３又はＣ
２３に対し略５倍以上であることを特徴とする超音波探
触子。 - （２）第１項記載の特許請求の範囲において、前記圧電
体を高分子圧電材としたことを特徴とする超音波探触子
。 - （３）第１項記載の特許請求の範囲において、前記圧電
体を複合圧電材と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 |
|---|---|---|---|
| JP60174865A JPS6235800A (ja) | 1985-08-08 | 1985-08-08 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60174865A JPS6235800A (ja) | 1985-08-08 | 1985-08-08 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6235800A true JPS6235800A (ja) | 1987-02-16 |
Family
ID=15986003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60174865A Pending JPS6235800A (ja) | 1985-08-08 | 1985-08-08 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6235800A (ja) |
-
1985
- 1985-08-08 JP JP60174865A patent/JPS6235800A/ja active Pending
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