JPS6333999A - 超音波変換器 - Google Patents
超音波変換器Info
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- JPS6333999A JPS6333999A JP17945986A JP17945986A JPS6333999A JP S6333999 A JPS6333999 A JP S6333999A JP 17945986 A JP17945986 A JP 17945986A JP 17945986 A JP17945986 A JP 17945986A JP S6333999 A JPS6333999 A JP S6333999A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (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、圧電体基板の表面にすだれ状電極を設けてな
り、その電極に加えられる高周波の電気信号を超音波に
変換し又は圧電体基板に到来した超音波を高周波の電気
信号に変換する超音波変換器に関し、特に圧電体基板に
漏洩ラム波を励振し液体中に超音波を放射するとともに
その液体中の物体で反射された超音波を受けてその物体
の音響像を得る超音波顕微鏡等に適した超音波変換器に
関する。
り、その電極に加えられる高周波の電気信号を超音波に
変換し又は圧電体基板に到来した超音波を高周波の電気
信号に変換する超音波変換器に関し、特に圧電体基板に
漏洩ラム波を励振し液体中に超音波を放射するとともに
その液体中の物体で反射された超音波を受けてその物体
の音響像を得る超音波顕微鏡等に適した超音波変換器に
関する。
（従来の技術とその問題点）
従来から水等の液体中に超音波を放射し、又は液体中の
物体で反射された超音波を受信する超音波変換器は、超
音波顕微鏡などの音響撮像装置に用いられている。現用
されている超音波顕微鏡では圧電体にバルク弾性波を励
振する方式が主に採用されているが、最近は圧電体基板
に表面弾性波を励振する方式が盛んに研究されている。
物体で反射された超音波を受信する超音波変換器は、超
音波顕微鏡などの音響撮像装置に用いられている。現用
されている超音波顕微鏡では圧電体にバルク弾性波を励
振する方式が主に採用されているが、最近は圧電体基板
に表面弾性波を励振する方式が盛んに研究されている。
その表面弾性波にはレイリー波とラム波とがある。
圧電体基板の厚さをＤ、表面弾性波の波長をλとすると
、Ｄ＞５λでは主にレイリー波が、Ｄ＜５λでは主にラ
ム波が励振される。ラム波を励振する超音波変換器であ
るラム波素子は、厚さＤが小さい即ち薄い圧電体基板の
片面にすだれ状電極を形成してなる。モして、このよう
なラム波素子のすだれ状電極に高周波電気信号を加える
と、すだれ状電極がある表側の面（表面）だけでなく、
この表面に平行な裏側の面（裏面）も弾性振動をする。
、Ｄ＞５λでは主にレイリー波が、Ｄ＜５λでは主にラ
ム波が励振される。ラム波を励振する超音波変換器であ
るラム波素子は、厚さＤが小さい即ち薄い圧電体基板の
片面にすだれ状電極を形成してなる。モして、このよう
なラム波素子のすだれ状電極に高周波電気信号を加える
と、すだれ状電極がある表側の面（表面）だけでなく、
この表面に平行な裏側の面（裏面）も弾性振動をする。
そこで、ラム波を励振する超音波変換器では、すだれ状
電極が設けである表面は空気に触れさせ、裏面を液体に
触れさせてその液体に縦波を送波し又は液体の縦波を受
波する構造が採用できる。他方、レイリー波が励振され
るレイリー波素子では、すだれ状電極がある表面だけが
弾性振動をするから、水中に縦波を放射するにはすだれ
状電極側の表面を液体に触れさせざるを得ない。すだれ
状電極側を空気にだけ触れさせ液体から隔離した構造で
は、電極間の絶縁が容易であり、空気側にある励振用の
発振器の出力線と電極との接続が容易に行なえ、液体を
電気分解するおそれがない、そこで、ラム波素子の方が
レイリー波素子より実用上有利な場合がある。
電極が設けである表面は空気に触れさせ、裏面を液体に
触れさせてその液体に縦波を送波し又は液体の縦波を受
波する構造が採用できる。他方、レイリー波が励振され
るレイリー波素子では、すだれ状電極がある表面だけが
弾性振動をするから、水中に縦波を放射するにはすだれ
状電極側の表面を液体に触れさせざるを得ない。すだれ
状電極側を空気にだけ触れさせ液体から隔離した構造で
は、電極間の絶縁が容易であり、空気側にある励振用の
発振器の出力線と電極との接続が容易に行なえ、液体を
電気分解するおそれがない、そこで、ラム波素子の方が
レイリー波素子より実用上有利な場合がある。
従来、電子顕微鏡等において被検体の表面を走査するに
は被検体を機械的に振動させていた。もし、超音波ビー
ムの放射角を電気的に制御して被検体を走査できれば装
置の構造が簡単゛になり有利である。従来から水中縦波
の放射角度がラム波の速度により異なることは知られて
いたが、その速度と変換効率との関係が未知であったか
ら、水中縦波の放射角の制御が可能でしかも変換効率の
高い超音波変換器は知られていなかった。
は被検体を機械的に振動させていた。もし、超音波ビー
ムの放射角を電気的に制御して被検体を走査できれば装
置の構造が簡単゛になり有利である。従来から水中縦波
の放射角度がラム波の速度により異なることは知られて
いたが、その速度と変換効率との関係が未知であったか
ら、水中縦波の放射角の制御が可能でしかも変換効率の
高い超音波変換器は知られていなかった。
そこで、本発明の目的は、液中縦波の放射角度が制御で
き、しかも電気信号と液中縦波との変換が効率よく行な
えるラム波素子からなる超音波変換器の提供にある。
き、しかも電気信号と液中縦波との変換が効率よく行な
えるラム波素子からなる超音波変換器の提供にある。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決し、上記目的を達成するためにこの
発明が提供する超音波変換器は、互いに平行な第１及び
第２の表面を有する圧電体基板の前記第１の表面にすだ
れ状電極を形成してなり、前記第１及び第２の表面に垂
直な方向の前記圧電体基板の厚さをＤ、前記すだれ状電
極のうちの同一極性の電極の配列周期をＰ１前記圧電体
基板に励振されるラム波の速度をＶ、前記ラム波の周波
数をＦとし、前記り及びＦの単位をそれぞれｍｍ及びＭ
ＨＴ、で表すとき前記りはＦ−Ｄが０．８以上で２．２
以下の範囲になる値Ｄ１に選択してあり、Ｆ−Ｄ。
発明が提供する超音波変換器は、互いに平行な第１及び
第２の表面を有する圧電体基板の前記第１の表面にすだ
れ状電極を形成してなり、前記第１及び第２の表面に垂
直な方向の前記圧電体基板の厚さをＤ、前記すだれ状電
極のうちの同一極性の電極の配列周期をＰ１前記圧電体
基板に励振されるラム波の速度をＶ、前記ラム波の周波
数をＦとし、前記り及びＦの単位をそれぞれｍｍ及びＭ
ＨＴ、で表すとき前記りはＦ−Ｄが０．８以上で２．２
以下の範囲になる値Ｄ１に選択してあり、Ｆ−Ｄ。
における前記Ｖをｖｌとするとき前記ＰはＶ、／Ｆに選
択してあることを特徴とする。
択してあることを特徴とする。
（作用）
本発明の超音波変換器は圧電体基板の第１の表面にすだ
れ状電極が形成されてなるラム波素子であり、第１の表
面を気体に触れ移せ、第２の表面を液体に触れさせて用
いられる。そのすだれ状電極に高周波電気信号（以下Ｒ
Ｆ傷信号略記する）を印加すると、圧電体基板にラム波
が励振されるとともに、そのラム波の一部は液体中に伝
播する縦波に変換される。このように圧電体基板を伝播
しながら一部分が液中の縦波に変換されるラム波を漏洩
ラム波という。圧電体基板の第２の表面の法線に対する
縦波の放射角度をθとすると、ｓｉｎθ−ｖ、／ｖ、
−・−Ｃ１）■、：漏洩ラム波の速度 ＶＷ＝液中縦波の速度 である、また、その漏洩ラム波の周波数をＦとすると、
中心周波数Ｆｃではλ−Ｐであるから、Ｖ ｓ ＝ Ｆ
ｃλ−ＦｃＰ ・−・−（２）である。
れ状電極が形成されてなるラム波素子であり、第１の表
面を気体に触れ移せ、第２の表面を液体に触れさせて用
いられる。そのすだれ状電極に高周波電気信号（以下Ｒ
Ｆ傷信号略記する）を印加すると、圧電体基板にラム波
が励振されるとともに、そのラム波の一部は液体中に伝
播する縦波に変換される。このように圧電体基板を伝播
しながら一部分が液中の縦波に変換されるラム波を漏洩
ラム波という。圧電体基板の第２の表面の法線に対する
縦波の放射角度をθとすると、ｓｉｎθ−ｖ、／ｖ、
−・−Ｃ１）■、：漏洩ラム波の速度 ＶＷ＝液中縦波の速度 である、また、その漏洩ラム波の周波数をＦとすると、
中心周波数Ｆｃではλ−Ｐであるから、Ｖ ｓ ＝ Ｆ
ｃλ−ＦｃＰ ・−・−（２）である。
本発明者の解析および実験によると、漏洩ラム波の速度
Ｖ、は周波数Ｆと圧電体基板の厚さＤとの積ＦＤに密接
に関連しており、第１図（ａ）。
Ｖ、は周波数Ｆと圧電体基板の厚さＤとの積ＦＤに密接
に関連しており、第１図（ａ）。
（ｂ）はそのＦＤに対する速度Ｖ、の分散特性を示す。
本図（ａ）及び（ｂ）は圧電体基板の第２の表面が電気
的に開放及び短絡である場合をそれぞれ示す。これら図
において、符号Ｓ及びＡは対称モード及び反対称モード
をそれぞれ示し、添字Ｏは０次モードを示し、添字１〜
３は１〜３次の高次モードをそれぞれ示す。例えば、Ｓ
、は０次対称モードを表わしている。
的に開放及び短絡である場合をそれぞれ示す。これら図
において、符号Ｓ及びＡは対称モード及び反対称モード
をそれぞれ示し、添字Ｏは０次モードを示し、添字１〜
３は１〜３次の高次モードをそれぞれ示す。例えば、Ｓ
、は０次対称モードを表わしている。
また、本発明者の解析および実験によれば、うム波素子
に入力されるＲＦ信号のうちで水中縦波に変換されるエ
ネルギの割合、すなわち電気−水中縦波変換効率ηは、
やはりＦＤに依存する。
に入力されるＲＦ信号のうちで水中縦波に変換されるエ
ネルギの割合、すなわち電気−水中縦波変換効率ηは、
やはりＦＤに依存する。
第２図（ａ）及び（ｂ）は、圧電体基板の第２の表面が
電気的に開放及び短絡の場合における変換効率ηのＦＤ
依存性を示す特性図である。これら図に示す如く、変換
効率ηはＦＤに応じて著しく変動し、特定のＦＤに関し
ピークが存在する。従って、ラム波素子は、圧電体基板
の厚さＤが一定であるとすると、ある範囲の周波数Ｆに
おいてのみ実用に供することができ、その周波数範囲は
励振モードごとに異なる。
電気的に開放及び短絡の場合における変換効率ηのＦＤ
依存性を示す特性図である。これら図に示す如く、変換
効率ηはＦＤに応じて著しく変動し、特定のＦＤに関し
ピークが存在する。従って、ラム波素子は、圧電体基板
の厚さＤが一定であるとすると、ある範囲の周波数Ｆに
おいてのみ実用に供することができ、その周波数範囲は
励振モードごとに異なる。
いま、本発明の超音波変換器をＳ、モードで励振する場
合を考える。第２図（ａ）から、Ｓ、モードではＦ Ｄ
−１，３５ＭＨｚ・ｆｆ１ｆｆｌのときに変換効率〃が
最大になり、最も効率よく超音波を水中に放射する。そ
して、Ｐ及びＦの単位をｍｍ及びＭＨ２でそれぞれ表わ
すとき、 ０．８＜ Ｆ Ｄ ＜２．２の範囲で実用に
供し得る変換効率ηが得られる。
合を考える。第２図（ａ）から、Ｓ、モードではＦ Ｄ
−１，３５ＭＨｚ・ｆｆ１ｆｆｌのときに変換効率〃が
最大になり、最も効率よく超音波を水中に放射する。そ
して、Ｐ及びＦの単位をｍｍ及びＭＨ２でそれぞれ表わ
すとき、 ０．８＜ Ｆ Ｄ ＜２．２の範囲で実用に
供し得る変換効率ηが得られる。
第１図（ａ）、（ｂ）における○印は実験値を示す、こ
の実験に用いた圧電体基板は厚さＤがいずれも０．２２
ｍｍ、すだれ状電極の配列周期Ｐが１６０ 、２４０
、３００ 、３２０及び４８０−の５種類であった。こ
れら図の一点鎖＊ Ｑｌｌｌ ｒ ＱＲ４ｍ ＊ ＱＳ
＊＠及びＱ６１．は配列周期Ｐがそれぞれ１６０ 、２
４０ 、３２０及び４８０−のときの式（２）を表わす
特性線である（ Ｄ ＝０．２２ｍｍ）、これら図から
明らカナヨウニ、ラム波素子がとり得る作動状態は第１
図（ａ）。
の実験に用いた圧電体基板は厚さＤがいずれも０．２２
ｍｍ、すだれ状電極の配列周期Ｐが１６０ 、２４０
、３００ 、３２０及び４８０−の５種類であった。こ
れら図の一点鎖＊ Ｑｌｌｌ ｒ ＱＲ４ｍ ＊ ＱＳ
＊＠及びＱ６１．は配列周期Ｐがそれぞれ１６０ 、２
４０ 、３２０及び４８０−のときの式（２）を表わす
特性線である（ Ｄ ＝０．２２ｍｍ）、これら図から
明らカナヨウニ、ラム波素子がとり得る作動状態は第１
図（ａ）。
（ｂ）の速度分散特性線と式（２）の直線との交点近傍
だけである。従って、圧電体基板の厚さＤ及びすだれ状
電極の配列周期Ｐが一定であるときに励振周波数Ｆを変
えると、励振モードが変わるとともに速度Ｖも離散的に
推移し、ひいては式（１）から明らかなように液中縦波
の放射角度θが変更される。即ち、本発明の超音波変換
器では、液中縦波の放射方向が電気的に制御できる。
だけである。従って、圧電体基板の厚さＤ及びすだれ状
電極の配列周期Ｐが一定であるときに励振周波数Ｆを変
えると、励振モードが変わるとともに速度Ｖも離散的に
推移し、ひいては式（１）から明らかなように液中縦波
の放射角度θが変更される。即ち、本発明の超音波変換
器では、液中縦波の放射方向が電気的に制御できる。
Ｓ、モードの変換効率η、が大きい０．８＜ Ｆ Ｄ
＜２．２では、第２図（ａ）、（ｂ）に示すように、Ａ
０モードの変換効率ηも比較的大きく、また１、７＜Ｆ
Ｄ＜２゜２ではＡ□モードの変換効率ηも大きい。
＜２．２では、第２図（ａ）、（ｂ）に示すように、Ａ
０モードの変換効率ηも比較的大きく、また１、７＜Ｆ
Ｄ＜２゜２ではＡ□モードの変換効率ηも大きい。
そして、０．８＜ Ｆ Ｄ ＜２．２において、第１図
（、）では一点破、１１Ｑ、、、が、同図（ｂ）ではＱ
。。がＳ、、Ａ、、Ａ、モードの速度分散特性線にそれ
ぞれ交わっている。そこで、０．８＜ＦＤ＜２．２にな
る周波数ＦのＲＦ信号で励振することにより、本発明の
超音波変換器は高い変換効率ηで水中縦波を放射でき、
しかもその水中縦波の放射方向を電気的に制御できる。
（、）では一点破、１１Ｑ、、、が、同図（ｂ）ではＱ
。。がＳ、、Ａ、、Ａ、モードの速度分散特性線にそれ
ぞれ交わっている。そこで、０．８＜ＦＤ＜２．２にな
る周波数ＦのＲＦ信号で励振することにより、本発明の
超音波変換器は高い変換効率ηで水中縦波を放射でき、
しかもその水中縦波の放射方向を電気的に制御できる。
（実施例）
次に実施例を挙げ本発明を一層詳しく説明する。
第３図（ａ）は本発明の一実施例を示す斜視図、同図（
ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線矢視断面図である。この
実施例は圧電体の基板１の第１の表面１ａにすだれ状電
極２を形成してなり、圧電体基板１の第２の表面１ｂは
開放されている。圧電体基板１は、東北金属特製のＮＥ
ＰＥＣ−６（登録商標）圧電セラミｙり（主成分：Ｐｂ
Ｚ＋Ｏｓ、ＰｂＴ＋Ｏｓ ）であり、厚さＤが０．２２
ｍｍである。その圧電体基板１の分極軸は厚き方向にあ
る。すだれ状電極２は、周期Ｐで互いに平行に配列した
くし形電極２１を接続電極２２で相互に接続した第１の
電極部と、これと同じ構造の第２の電極部とを対向させ
てなる。そのくし形電極２１は幅がａ、厚さがｔである
。この実施例では同一極性の電極の配列周期Ｐは３００
ｕであり、第１の電極部の端子１１と第２の電極部の端
子１２との間に周波数ＦのＲＦ信号を印加することによ
り圧電体基板１に波長久が３００−で周波数がＦの表面
弾性波が励振される。厚さＤが波長λ（−３００ＰＩｒ
ｎ）より小さいから、本実施例に励振される表面弾性波
はラム波である。この実施例は第１の表面１ａを空気に
触れ許せ、第２の表面１ｂを水に触れさせて使用する。
ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線矢視断面図である。この
実施例は圧電体の基板１の第１の表面１ａにすだれ状電
極２を形成してなり、圧電体基板１の第２の表面１ｂは
開放されている。圧電体基板１は、東北金属特製のＮＥ
ＰＥＣ−６（登録商標）圧電セラミｙり（主成分：Ｐｂ
Ｚ＋Ｏｓ、ＰｂＴ＋Ｏｓ ）であり、厚さＤが０．２２
ｍｍである。その圧電体基板１の分極軸は厚き方向にあ
る。すだれ状電極２は、周期Ｐで互いに平行に配列した
くし形電極２１を接続電極２２で相互に接続した第１の
電極部と、これと同じ構造の第２の電極部とを対向させ
てなる。そのくし形電極２１は幅がａ、厚さがｔである
。この実施例では同一極性の電極の配列周期Ｐは３００
ｕであり、第１の電極部の端子１１と第２の電極部の端
子１２との間に周波数ＦのＲＦ信号を印加することによ
り圧電体基板１に波長久が３００−で周波数がＦの表面
弾性波が励振される。厚さＤが波長λ（−３００ＰＩｒ
ｎ）より小さいから、本実施例に励振される表面弾性波
はラム波である。この実施例は第１の表面１ａを空気に
触れ許せ、第２の表面１ｂを水に触れさせて使用する。
いま、本実施例をＳ、モードに励振しようとすると、第
１図（ａ）よりＰ −３００）ＱＴＩではＦＤ−１，６
５ＭＨｚ ・ｍｍとなりＤ −０，２２ｍｍだからＦ
−７，５１ＭＨ，のＲ１８号で駆動するときに本実施例
は最も効率よく超音波を水中に放射する。そして、この
実施例は、Ｆ −６，６９ＭＨｚのＲＦ侶号で駆動すれ
ばＡ０モードでラム波が励振され、またＦ ” １１Ｍ
ＨｚのＲＦ信号で駆動すればＡ１モードのラム波が励振
され、これらのラム波は効率よく水中縦波に変換される
。
１図（ａ）よりＰ −３００）ＱＴＩではＦＤ−１，６
５ＭＨｚ ・ｍｍとなりＤ −０，２２ｍｍだからＦ
−７，５１ＭＨ，のＲ１８号で駆動するときに本実施例
は最も効率よく超音波を水中に放射する。そして、この
実施例は、Ｆ −６，６９ＭＨｚのＲＦ侶号で駆動すれ
ばＡ０モードでラム波が励振され、またＦ ” １１Ｍ
ＨｚのＲＦ信号で駆動すればＡ１モードのラム波が励振
され、これらのラム波は効率よく水中縦波に変換される
。
第４図は本実施例を送信部および受信部にそれぞれ備え
た遅延線の概念図、第５図（ａ）〜（ｄ）はこの遅延線
における送信及び受信ＲＦパルスを示すオシロスコープ
波形図である。第４１３０の遅延線は送信部５と受信部
６とからなり、送信部５は第３図実施例の超音波変換器
３およびＲＦ発振器７を有し、受信部６は第３図実施例
の超音波変換器４および受ＭＲＦ信号出力端子８，９を
有する。第４図の遅延線において、ＲＦ発振器７により
７、５１ＭＨｚのＲＦ傷信号発生し、超音波変換器３
にそのＲＦ傷信号加えると、超音波変換器３でＳ。
た遅延線の概念図、第５図（ａ）〜（ｄ）はこの遅延線
における送信及び受信ＲＦパルスを示すオシロスコープ
波形図である。第４１３０の遅延線は送信部５と受信部
６とからなり、送信部５は第３図実施例の超音波変換器
３およびＲＦ発振器７を有し、受信部６は第３図実施例
の超音波変換器４および受ＭＲＦ信号出力端子８，９を
有する。第４図の遅延線において、ＲＦ発振器７により
７、５１ＭＨｚのＲＦ傷信号発生し、超音波変換器３
にそのＲＦ傷信号加えると、超音波変換器３でＳ。
モードの漏洩ラム波が励振され、この漏洩ラム波のエネ
ルギの大部分は縦波５１に変換され水中に放射角θで放
射される。超音波変換器３で励振されたＳ０モード漏洩
ラム波の速度Ｖ、はＰ−３００−のとき第１図（ａ）に
より２．４６ｋｎ＋ ／ ｓｅｃであるか ら、水中の
音速Ｖｗをｌ 、 ５ｋｍ ／ ５６ｃとすると、式（
１）からｓｉｎθ−０，６，θ臨３７＠ となる。
ルギの大部分は縦波５１に変換され水中に放射角θで放
射される。超音波変換器３で励振されたＳ０モード漏洩
ラム波の速度Ｖ、はＰ−３００−のとき第１図（ａ）に
より２．４６ｋｎ＋ ／ ｓｅｃであるか ら、水中の
音速Ｖｗをｌ 、 ５ｋｍ ／ ５６ｃとすると、式（
１）からｓｉｎθ−０，６，θ臨３７＠ となる。
そこで、超音波変換器３からθ方向に反射板１０を置く
と、縦波５１は反射されて超音波変換器４に入射する。
と、縦波５１は反射されて超音波変換器４に入射する。
第５図（ａ）及び（ｂ）は反射板１０を置かない場合及
び置いた場合における送受信ＲＦパルス（Ｆ ＝ ７．
５１ＭＨｚ ）のオシロスフープ波形図である。これら
図において、横軸は２０ｓ／目盛で時間を示し、上段の
波形Ｔｒは発振器７の出力のＲＦパルスを１■／目盛で
示し、下段の波形Ｒｅは受信部６の出力端子８，９間の
ＲＦパルスを０．ＩＶ／目盛で示す。本図（ａ）から明
らかなように、反射板１０が設けてない場合にはＲＦパ
ルスは出力端子８，９で観測されない。このように、超
音波変換器３及び４は共通の圧電体基板１に形成しであ
るにもかかわらず、受信部６にＲＦパルスが受信されな
いことは、超音波変換器３で励振された漏洩ラム波のエ
ネルギはほとんど全てが縦波５１に変換きれて水中へ放
射されることを実証している。
び置いた場合における送受信ＲＦパルス（Ｆ ＝ ７．
５１ＭＨｚ ）のオシロスフープ波形図である。これら
図において、横軸は２０ｓ／目盛で時間を示し、上段の
波形Ｔｒは発振器７の出力のＲＦパルスを１■／目盛で
示し、下段の波形Ｒｅは受信部６の出力端子８，９間の
ＲＦパルスを０．ＩＶ／目盛で示す。本図（ａ）から明
らかなように、反射板１０が設けてない場合にはＲＦパ
ルスは出力端子８，９で観測されない。このように、超
音波変換器３及び４は共通の圧電体基板１に形成しであ
るにもかかわらず、受信部６にＲＦパルスが受信されな
いことは、超音波変換器３で励振された漏洩ラム波のエ
ネルギはほとんど全てが縦波５１に変換きれて水中へ放
射されることを実証している。
本図（ｂ）は、第４図の位置に反射板１０を置くと、送
信ＲＦパルスは縦波として水中を伝搬し送信から時間Ｔ
！たけ遅れて受信部６に受信されることを示している。
信ＲＦパルスは縦波として水中を伝搬し送信から時間Ｔ
！たけ遅れて受信部６に受信されることを示している。
第５図（ｃ） 、 （ｃｌ）は、励振周波数Ｆを１２．
１８Ｍ１（、（ＦＤ−２，６８）にしたときにおける第
４図遅延線の送受口ＲＦパルスのオシロスコープ波形図
であり、第５図（Ｃ）は反射板１０がない場合を、同図
（ｄ）は反射板１０を第４図の位置に置いた場合をそれ
ぞれ示す。これらの図において、目盛は第５図（ａ）
、 （ｂ）と同じである。ＦＤ−２，６８のときには第
１図Ｃａ）よりＳｌモードが励振されているのであるが
、第２Ｉ５ｆｌ（ａ）によればＳｌモードの変換効率η
はＦＤ−２，６８においてほぼＯであるから、水中への
縦波の放射がおこらず反射板の有無には関係がなくなる
はずであり、第５図（ｃ）、（ｄ）はこのことを実証し
ている。すなわち、これら両図において、受信ＲＦパル
スはＲＦパルスの送信から時間Ｔ、後に現れており、水
中の伝播時間Ｔ、の近傍には受信ＲＦパルスは現れてい
ない。時間Ｔ、は、Ｓｌモードのラム波が圧電体基板１
を超音波変換器３から４へ伝搬する時間に相当している
。このように、ＦＤ−２，６８ではＳ、モードラム波は
圧電体基板１には励振されても水中縦波には変換されな
いから、水中縦波を発生する超音波変換器には供し得な
い。
１８Ｍ１（、（ＦＤ−２，６８）にしたときにおける第
４図遅延線の送受口ＲＦパルスのオシロスコープ波形図
であり、第５図（Ｃ）は反射板１０がない場合を、同図
（ｄ）は反射板１０を第４図の位置に置いた場合をそれ
ぞれ示す。これらの図において、目盛は第５図（ａ）
、 （ｂ）と同じである。ＦＤ−２，６８のときには第
１図Ｃａ）よりＳｌモードが励振されているのであるが
、第２Ｉ５ｆｌ（ａ）によればＳｌモードの変換効率η
はＦＤ−２，６８においてほぼＯであるから、水中への
縦波の放射がおこらず反射板の有無には関係がなくなる
はずであり、第５図（ｃ）、（ｄ）はこのことを実証し
ている。すなわち、これら両図において、受信ＲＦパル
スはＲＦパルスの送信から時間Ｔ、後に現れており、水
中の伝播時間Ｔ、の近傍には受信ＲＦパルスは現れてい
ない。時間Ｔ、は、Ｓｌモードのラム波が圧電体基板１
を超音波変換器３から４へ伝搬する時間に相当している
。このように、ＦＤ−２，６８ではＳ、モードラム波は
圧電体基板１には励振されても水中縦波には変換されな
いから、水中縦波を発生する超音波変換器には供し得な
い。
（発明の効果）
以上に詳しく説明したように、本発明によれば、液中縦
波の放射角度が周波数によって電気的に制御でき、しか
も電気信号と液中縦波との変換効率に優れているラム波
素子からなる超音波変換器が提供できる。
波の放射角度が周波数によって電気的に制御でき、しか
も電気信号と液中縦波との変換効率に優れているラム波
素子からなる超音波変換器が提供できる。
第１図（ａ）、（ｂ）は漏洩ラム波の速度分散特性を示
す図、第２図（ａ） 、 （ｂ）は変換効率ηのＦＤ依
存性を示す図、第３図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発
明の一実施例の斜視図および断面図、第４図は第３図実
施例を有する遅延線の概念図、第５図（、）〜（ｄ）は
第４図の遅延線における送信および受信ＲＦパルスを示
すオシロスコープ波形図である。 １・・・圧電体基板、２・・・すだれ状寛極、３，４・
・・超音波変換器、５・・・送信部、６・・・受信部、
７・・・ＲＦ発振器、８，９・・・受信ＲＦ信号出力端
子、１０・・・反射板。
す図、第２図（ａ） 、 （ｂ）は変換効率ηのＦＤ依
存性を示す図、第３図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発
明の一実施例の斜視図および断面図、第４図は第３図実
施例を有する遅延線の概念図、第５図（、）〜（ｄ）は
第４図の遅延線における送信および受信ＲＦパルスを示
すオシロスコープ波形図である。 １・・・圧電体基板、２・・・すだれ状寛極、３，４・
・・超音波変換器、５・・・送信部、６・・・受信部、
７・・・ＲＦ発振器、８，９・・・受信ＲＦ信号出力端
子、１０・・・反射板。
Claims (1)
- 互いに平行な第１及び第２の表面を有する圧電体基板
の前記第１の表面にすだれ状電極を形成してなり、前記
第１及び第２の表面に垂直な方向の前記圧電体基板の厚
さをＤ、前記すだれ状電極のうちの同一極性の電極の配
列周期をＰ１前記圧電体基板に励振されるラム波の速度
をＶ、前記ラム波の周波数をＦとし、前記Ｄ及びＦの単
位をそれぞれｍｍ及びＭＨ＿２で表すとき前記ＤはＦ・
Ｄが０．８以上で２．２以下の範囲になる値Ｄ＿１に選
択してあり、Ｆ・Ｄ＿１における前記ＶをＶ＿１とする
とき前記ＰはＶ＿１／Ｆに選択してあることを特徴とす
る超音波変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17945986A JPS6333999A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 超音波変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17945986A JPS6333999A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 超音波変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6333999A true JPS6333999A (ja) | 1988-02-13 |
Family
ID=16066220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17945986A Pending JPS6333999A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 超音波変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6333999A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010107485A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Japan Radio Co Ltd | 比誘電率・導電率測定装置 |
-
1986
- 1986-07-29 JP JP17945986A patent/JPS6333999A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010107485A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Japan Radio Co Ltd | 比誘電率・導電率測定装置 |
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