JP3026468B2 - 超音波振動子 - Google Patents
超音波振動子Info
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- JP3026468B2 JP3026468B2 JP4236478A JP23647892A JP3026468B2 JP 3026468 B2 JP3026468 B2 JP 3026468B2 JP 4236478 A JP4236478 A JP 4236478A JP 23647892 A JP23647892 A JP 23647892A JP 3026468 B2 JP3026468 B2 JP 3026468B2
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、振動子素子の保持・保
護・音響整合等を目的として、音波放射面を樹脂等の整
合層で被覆した超音波振動子に係わり、特に広指向角探
査に適した超音波振動子に関する。
護・音響整合等を目的として、音波放射面を樹脂等の整
合層で被覆した超音波振動子に係わり、特に広指向角探
査に適した超音波振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波振動子の構造を図４により
説明する。超音波振動子１１は、振動子素子１３の音波
放射面１３ａの側が樹脂等の整合層１２で被覆されてな
るものである。この整合層１２は超音波透過性に優れた
エポキシ等の樹脂であり、超音波振動子１１及びその背
面の図示されない超音波吸収材としてのコルクの全体を
モールド成形で覆い、振動子素子１３を機械的に保持す
ると共に、海水などから保護する役目を果たしている。
説明する。超音波振動子１１は、振動子素子１３の音波
放射面１３ａの側が樹脂等の整合層１２で被覆されてな
るものである。この整合層１２は超音波透過性に優れた
エポキシ等の樹脂であり、超音波振動子１１及びその背
面の図示されない超音波吸収材としてのコルクの全体を
モールド成形で覆い、振動子素子１３を機械的に保持す
ると共に、海水などから保護する役目を果たしている。
【０００３】通常この整合層１２の音波放射面側の厚み
はλ／２となっている。この様な超音波振動子１１にお
いては、振動子素子１３から斜め方向にでた音波が、整
合層１２の表面を一回で透過する１次波１５と、整合層
１２の表面で反射した後、更に振動子素子１３の面で反
射して整合層１２を透過する点線表示の２次波１６とに
分かれ、それらが干渉する。この時、反射経路による時
間の遅れで１次波１５と２次波１６に位相差が生じ、こ
の位相差が半波長（λ／２）であると、１次波１５と２
次波１６が逆位相であるので打ち消し合う。
はλ／２となっている。この様な超音波振動子１１にお
いては、振動子素子１３から斜め方向にでた音波が、整
合層１２の表面を一回で透過する１次波１５と、整合層
１２の表面で反射した後、更に振動子素子１３の面で反
射して整合層１２を透過する点線表示の２次波１６とに
分かれ、それらが干渉する。この時、反射経路による時
間の遅れで１次波１５と２次波１６に位相差が生じ、こ
の位相差が半波長（λ／２）であると、１次波１５と２
次波１６が逆位相であるので打ち消し合う。
【０００４】上述した超音波振動子１１の指向特性を図
５により説明する。一般に指向特性で得たい角度範囲は
−θ１〜＋θ１と狭い。この場合−θ１〜＋θ１以外の
角度範囲の極大をサイドローブと言い、これがために虚
像が発生して好ましくないので、サイドローブは極力抑
制される。すなわち、１次波１５と２次波１６の位相差
を半波長（λ／２）とすると、本来点線ａの如きサイド
ローブが実線ｂのように抑制される。
５により説明する。一般に指向特性で得たい角度範囲は
−θ１〜＋θ１と狭い。この場合−θ１〜＋θ１以外の
角度範囲の極大をサイドローブと言い、これがために虚
像が発生して好ましくないので、サイドローブは極力抑
制される。すなわち、１次波１５と２次波１６の位相差
を半波長（λ／２）とすると、本来点線ａの如きサイド
ローブが実線ｂのように抑制される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超音波
振動子１１の全部が狭い指向特性を求めるものではな
く、魚群探知装置に用いられる超音波振動子は図６に示
されるように、広指向角−θ２〜＋θ２が求められる。
この場合、上述した１次波１５と２次波１６の打ち消し
合いが広指向角−θ２〜＋θ２の範囲で起こり、本来点
線ｃの指向特性が点線ｄのようにくびれ部分を生じさせ
る。このくびれ部分のところで最大の感度低下を生じ、
従来の超音波振動子１１は、広指向角用超音波振動子に
適さないという問題点がある。
振動子１１の全部が狭い指向特性を求めるものではな
く、魚群探知装置に用いられる超音波振動子は図６に示
されるように、広指向角−θ２〜＋θ２が求められる。
この場合、上述した１次波１５と２次波１６の打ち消し
合いが広指向角−θ２〜＋θ２の範囲で起こり、本来点
線ｃの指向特性が点線ｄのようにくびれ部分を生じさせ
る。このくびれ部分のところで最大の感度低下を生じ、
従来の超音波振動子１１は、広指向角用超音波振動子に
適さないという問題点がある。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、広指向角探査用であって
指向角の大きい部分で感度低下を生じない超音波振動子
を提供しようとするものである。
で、その目的とするところは、広指向角探査用であって
指向角の大きい部分で感度低下を生じない超音波振動子
を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の本発明の超音波振動子は、１以上
の振動子素子と、該振動子素子の保持・保護・音響整合
等の為に音波放射面を被覆した樹脂等の整合層とを備え
てなる超音波振動子において、前記整合層の指向角方向
と交差する方向に延在すると共に、整合層の表面で内側
へ向かって反射した音波を遮断する位置にあるスリット
状の遮断層を整合層に多数設け、該遮断層は整合層の密
閉を確保できるように整合層の連続部を残して設けられ
ているものである。また、請求項２に記載の本発明の超
音波振動子は、１以上の振動子素子と、該振動子素子の
音波放射面を被覆した樹脂等の整合層とを備えてなる超
音波振動子において、前記整合層の表面で内側へ向かっ
て反射した音波を遮断するスリット状の遮断層を該整合
層に多数設けたことを特徴とする。 更に、請求項３に記
載の本発明の超音波振動子は、前記請求項１又は２に記
載の超音波振動子の特徴に加えて、遮蔽材が前記スリッ
ト状の遮断層に埋設されていることを特徴とする。 加え
て、請求項４に記載の本発明の超音波振動子は、前記請
求項１乃至３に記載のいずれかの超音波振動子の特徴に
加えて、前記スリット状の遮断層が格子状に設けられて
いることを特徴とする。
に、請求項１に記載の本発明の超音波振動子は、１以上
の振動子素子と、該振動子素子の保持・保護・音響整合
等の為に音波放射面を被覆した樹脂等の整合層とを備え
てなる超音波振動子において、前記整合層の指向角方向
と交差する方向に延在すると共に、整合層の表面で内側
へ向かって反射した音波を遮断する位置にあるスリット
状の遮断層を整合層に多数設け、該遮断層は整合層の密
閉を確保できるように整合層の連続部を残して設けられ
ているものである。また、請求項２に記載の本発明の超
音波振動子は、１以上の振動子素子と、該振動子素子の
音波放射面を被覆した樹脂等の整合層とを備えてなる超
音波振動子において、前記整合層の表面で内側へ向かっ
て反射した音波を遮断するスリット状の遮断層を該整合
層に多数設けたことを特徴とする。 更に、請求項３に記
載の本発明の超音波振動子は、前記請求項１又は２に記
載の超音波振動子の特徴に加えて、遮蔽材が前記スリッ
ト状の遮断層に埋設されていることを特徴とする。 加え
て、請求項４に記載の本発明の超音波振動子は、前記請
求項１乃至３に記載のいずれかの超音波振動子の特徴に
加えて、前記スリット状の遮断層が格子状に設けられて
いることを特徴とする。
【０００８】
【作用】整合層の指向角方向と交差する方向に延在する
と共に、整合層の表面で内側へ向かって反射した音波を
遮断する位置にある遮断層を整合層に多数設けると、指
向角方向の２次波の伝搬が遮断層で阻止され、指向角内
における１次波と２次波の干渉がなくなる。また整合層
の密閉を確保する連続部が残されるように遮断層を設け
ると、振動子素子の保持・保護・音響整合の本来の機能
は損なわれない。
と共に、整合層の表面で内側へ向かって反射した音波を
遮断する位置にある遮断層を整合層に多数設けると、指
向角方向の２次波の伝搬が遮断層で阻止され、指向角内
における１次波と２次波の干渉がなくなる。また整合層
の密閉を確保する連続部が残されるように遮断層を設け
ると、振動子素子の保持・保護・音響整合の本来の機能
は損なわれない。
【０００９】
【実施例】本発明の超音波振動子７の実施例を図面を参
照しつつ説明する。図１は本発明の超音波振動子を示す
図である。図１において、７は本発明の超音波振動子、
１は振動子素子、２は超音波吸収材としてのコルク、３
は整合層、４はスリットである。
照しつつ説明する。図１は本発明の超音波振動子を示す
図である。図１において、７は本発明の超音波振動子、
１は振動子素子、２は超音波吸収材としてのコルク、３
は整合層、４はスリットである。
【００１０】本発明の超音波振動子７は、広指向角用
で、ｙ方向に延びた振動子素子１を所定の間隔で多数並
べて、送波又は受信の信号の位相を制御して、ｘ方向に
広い角度範囲のビームを得るものである。またｙ方向は
通常の如く狭い指向角とビームとなっている。なお、コ
ルク２は振動子素子１間の超音波の伝達及び背面への伝
達を吸収し干渉を防ぐ吸収材である。
で、ｙ方向に延びた振動子素子１を所定の間隔で多数並
べて、送波又は受信の信号の位相を制御して、ｘ方向に
広い角度範囲のビームを得るものである。またｙ方向は
通常の如く狭い指向角とビームとなっている。なお、コ
ルク２は振動子素子１間の超音波の伝達及び背面への伝
達を吸収し干渉を防ぐ吸収材である。
【００１１】整合層３は、樹脂モールド成形で厚みが半
波長λ／２の板状をしている。その表面には、広指向角
方向であるｘ方向と直交するｙ方向に延在するスリット
４が設けられている。このスリット４のピッチＰは超音
波振動子１の配列ピッチＰと一致しており、次に述べる
ように、整合層３の表面で内側へ向かって反射した音波
を遮断するピッチ間隔となってｘ方向に多数設けられて
いる。又、振動子素子１の保持・保護が可能なように密
閉を確保する連続部３ａが整合層３には残されている。
波長λ／２の板状をしている。その表面には、広指向角
方向であるｘ方向と直交するｙ方向に延在するスリット
４が設けられている。このスリット４のピッチＰは超音
波振動子１の配列ピッチＰと一致しており、次に述べる
ように、整合層３の表面で内側へ向かって反射した音波
を遮断するピッチ間隔となってｘ方向に多数設けられて
いる。又、振動子素子１の保持・保護が可能なように密
閉を確保する連続部３ａが整合層３には残されている。
【００１２】この様な構造の本発明の超音波振動子７
は、図１（ｂ）に示すように、振動子素子１から広範囲
指向角内の斜め方向にでた音波が、整合層３表面で内側
へ向かって反射しても、振動子素子１側の面にとどく迄
にスリット４により遮断されるので、整合層３の表面で
一回で透過する１次波１５と整合層３表面で反射した
後、更に振動子素子１側の面で反射して整合層３を透過
する２次波１６が干渉することがない。その結果、広範
囲指向角内におけるくびれ部分発生が、広指向角での特
に感度が低下する部分が無くなる。
は、図１（ｂ）に示すように、振動子素子１から広範囲
指向角内の斜め方向にでた音波が、整合層３表面で内側
へ向かって反射しても、振動子素子１側の面にとどく迄
にスリット４により遮断されるので、整合層３の表面で
一回で透過する１次波１５と整合層３表面で反射した
後、更に振動子素子１側の面で反射して整合層３を透過
する２次波１６が干渉することがない。その結果、広範
囲指向角内におけるくびれ部分発生が、広指向角での特
に感度が低下する部分が無くなる。
【００１３】また図１のｙ方向にはスリット状の遮断層
が存在せず、狭い指向角から外れた部分のサイドローブ
を抑制するという機能は維持されている。すなわち、遮
断層は要求される広指向角と交差する方向に設け、狭い
指向角の方向には設けないようにすることが重要であ
る。
が存在せず、狭い指向角から外れた部分のサイドローブ
を抑制するという機能は維持されている。すなわち、遮
断層は要求される広指向角と交差する方向に設け、狭い
指向角の方向には設けないようにすることが重要であ
る。
【００１４】図２は本発明の超音波振動子の他の実施例
を示す図である。スリット４の代わりに、ｙ方向に延び
た遮蔽材５が使用されている。この場合も、ｙ方向に延
在する遮蔽材５がスリット状空間にコルク等の超音波吸
収材を埋設した状態で設けられている。この遮蔽材５も
整合層３表面で内側へ向かって反射した音波を遮断する
間隔でｘ方向に多数設けられており、２次波の伝搬を阻
止して１次波と２次波が干渉することを防いでいる。
又、連続部３ａとして、整合層の音波放射面側に連続す
る部分が残されており、振動子素子１の保持・保護が可
能なように密閉を確保している。
を示す図である。スリット４の代わりに、ｙ方向に延び
た遮蔽材５が使用されている。この場合も、ｙ方向に延
在する遮蔽材５がスリット状空間にコルク等の超音波吸
収材を埋設した状態で設けられている。この遮蔽材５も
整合層３表面で内側へ向かって反射した音波を遮断する
間隔でｘ方向に多数設けられており、２次波の伝搬を阻
止して１次波と２次波が干渉することを防いでいる。
又、連続部３ａとして、整合層の音波放射面側に連続す
る部分が残されており、振動子素子１の保持・保護が可
能なように密閉を確保している。
【００１５】上述の２つの実施例はいずれも、ｙ方向に
延びたスリット４や遮蔽材５が遮断層として、整合層３
表面で内側へ向かって反射した音波を遮断する間隔でｘ
方向に多数設けられており、ｘ方向の広指向角となって
いる。しかし、ｘ方向のみならずｙ方向にも広指向角が
求められる場合には、図３のように、スリット状の遮断
層を格子状に設ける。すると、ｘ，ｙ方向で１次波と２
次波が干渉することを防ぎ、二次元的な広指向角内での
感度低下が防止される。
延びたスリット４や遮蔽材５が遮断層として、整合層３
表面で内側へ向かって反射した音波を遮断する間隔でｘ
方向に多数設けられており、ｘ方向の広指向角となって
いる。しかし、ｘ方向のみならずｙ方向にも広指向角が
求められる場合には、図３のように、スリット状の遮断
層を格子状に設ける。すると、ｘ，ｙ方向で１次波と２
次波が干渉することを防ぎ、二次元的な広指向角内での
感度低下が防止される。
【００１６】
【発明の効果】本発明の超音波振動子は、整合層の指向
角方向と交差する方向に延在すると共に、整合層の表面
で内側へ向かって反射した音波を遮断する位置にある遮
断層を整合層に多数設けられているものであり、指向角
方向の２次波の伝搬が遮断層で阻止され、指向角内にお
ける１次波と２次波の干渉がなくなる。更に、本発明の
超音波振動子は、該遮断層は整合層の密閉を確保できる
ように整合層の連続部を残すように設けられているもの
であり、振動子素子の保持・保護という整合層の本来の
機能は損なわれないので、振動子素子の保持・保護・音
響整合をしながら広指向角内の感度低下部分がなくな
り、広指向角用超音波振動子として最適である。
角方向と交差する方向に延在すると共に、整合層の表面
で内側へ向かって反射した音波を遮断する位置にある遮
断層を整合層に多数設けられているものであり、指向角
方向の２次波の伝搬が遮断層で阻止され、指向角内にお
ける１次波と２次波の干渉がなくなる。更に、本発明の
超音波振動子は、該遮断層は整合層の密閉を確保できる
ように整合層の連続部を残すように設けられているもの
であり、振動子素子の保持・保護という整合層の本来の
機能は損なわれないので、振動子素子の保持・保護・音
響整合をしながら広指向角内の感度低下部分がなくな
り、広指向角用超音波振動子として最適である。
【図１】本発明の超音波振動子を示す図である。
【図２】本発明の超音波振動子の他の実施例を示す図で
ある。
ある。
【図３】本発明の超音波振動子の更に他の実施例を示す
図である。
図である。
【図４】従来の超音波振動子を示す図である。
【図５】従来の超音波振動子の狭い指向角内の指向特性
を示すグラフ図である。
を示すグラフ図である。
【図６】従来の超音波振動子の広指向角内の指向特性を
示すグラフ図である。
示すグラフ図である。
１ 振動子素子 ３ 整合層 ３ａ 連続部 ４ 遮断層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−253999（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−123265（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−83856（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−291840（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−181399（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−153471（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−6462（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−135959（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/52 H04R 17/00 G01N 29/04
Claims (4)
- 【請求項１】 １以上の振動子素子と、該振動子素子の
保持・保護・音響整合等の為に音波放射面を被覆した樹
脂等の整合層とを備えてなる超音波振動子において、前
記整合層の指向角方向と交差する方向に延在すると共
に、整合層の表面で内側へ向かって反射した音波を遮断
する位置にあるスリット状の遮断層を整合層に多数設
け、該遮断層は整合層の密閉を確保できるように整合層
の連続部を残して設けられていることを特徴とする超音
波振動子。 - 【請求項２】 １以上の振動子素子と、該振動子素子の
音波放射面を被覆した樹脂等の整合層とを備えてなる超
音波振動子において、前記整合層の表面で内側へ向かっ
て反射した音波を遮断するスリット状の遮断層を該整合
層に多数設けたことを特徴とする超音波振動子。 - 【請求項３】 遮蔽材が前記スリット状の遮断層に埋設
されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超
音波振動子。 - 【請求項４】 前記スリット状の遮断層が格子状に設け
られていることを特徴とする請求項１乃至３に記載のい
ずれかの超音波振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4236478A JP3026468B2 (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 超音波振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4236478A JP3026468B2 (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 超音波振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0659026A JPH0659026A (ja) | 1994-03-04 |
| JP3026468B2 true JP3026468B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=17001336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4236478A Expired - Fee Related JP3026468B2 (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 超音波振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3026468B2 (ja) |
-
1992
- 1992-08-11 JP JP4236478A patent/JP3026468B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0659026A (ja) | 1994-03-04 |
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