JPH0240974B2 - - Google Patents
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- JPH0240974B2 JPH0240974B2 JP55013162A JP1316280A JPH0240974B2 JP H0240974 B2 JPH0240974 B2 JP H0240974B2 JP 55013162 A JP55013162 A JP 55013162A JP 1316280 A JP1316280 A JP 1316280A JP H0240974 B2 JPH0240974 B2 JP H0240974B2
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Description
本発明は、超音波を被検体内に放射し、かつ被
検体内からの反射超音波を検出するパルス反射法
を用いた非破壊検査装置用超音波探触子に関する
もので、超音波の放射および検出をそれぞれ異な
る圧電振動子で行ない、超音波の放射効率および
検出効率を向上させることを目的とするものであ
る。
一般に、超音波探触子の超音波放射効率に係わ
るパラメータTPおよび超音波検出効率に係わる
パラメータRPはそれぞれ次式のように表わされ
る。
ここで、k,εS,CDおよびtはそれぞれ圧電振
動子の電気機械結合係数,束縛誘電率,弾性スチ
フネスおよび厚みである。式(1)より超音波を放射
する圧電振動子には電気機械結合係数および束縛
誘電率がともに大きく、弾性スチフネスの小さい
ものが適することが明らかである。また、式(2)よ
り、超音波を検出する圧電振動子には電気機械結
合係数が大きく、束縛誘電率および弾性スチフネ
スがともに小さいものが適することが明らかであ
る。このことは超音波の放射に適する圧電振動子
が必ずしも超音波の検出に適しているとは限らな
いことを示唆している。
第1図は、従来の単一形超音波探触子の全体構
成を示したものである。この超音波探触子は、両
面に電極4を付着した圧電振動子1と、その被検
体10の側の面に付着した音響的整合層2および
3、リード線5およびケース7とで構成され、外
部送信器8によつて圧電振動子1が励振され、音
響的整合層2および3を介して超音波を被検体1
0の内部に放射し、さらに被検体10の内部から
の反射超音波を、音響的整合層2および3を介し
て圧電振動子1で検出し、その信号を外部受信器
9に送るものである。このように、従来のこの種
の超音波探触子では、超音波の放射および検出を
同一の圧電振動子で行なうために、超音波の放射
を重視するか検出を重視するかで圧電振動子が選
択され、どちらかを犠性にしており、超音波の放
射効率および検出効率をもとに向上させることは
不可能であつた。
本発明は、上記不都合を除去し、超音波探触子
の放射効率および検出効率を各々に適する圧電振
動子の選択によつて各々独立にその効率を向上さ
せることを可能としたものである。
本発明の特徴は、上記目的を達成するために次
のような構造を採用し、超音波の放射および検出
をそれぞれ異なる圧電振動子で行うことにある。
超音波探触子において、超音波を効率よく被検体
内に放射し、被検体内からの反射を効率よく検出
するために音響的整合層を圧電振動子の被検体側
に装着することがよく知られている。この音響的
整合層を一層にするか二層以上にするかによつて
超音波探触子の特性は大きく異なる。即ち一層の
場合には周波数帯域特性が単峰性となり、狭帯域
の超音波探触子となる。
一方、適切な音響インピーダンスを持つ物質で
二層以上の音響的整合層を構成すると周波数帯域
特性が双峰性となり、非常に広帯域の超音波探触
子を実現することができる。
本発明は、このような二層以上の音響的整合層
を持つ超音波探触子の特性を生かしつつ、さらに
検出効率を高めるための具体構成を示したもので
ある。
即ち、超音波を放射する圧電振動子の被検体側
の面に2〜3層の音響的整合層を付着し、そのう
ち少なくとも一層が両面に電極を付着した圧電性
物質、例えばPVF2,CdSあるいはCdSeなどから
なる構造とすること並びに、この構造の超音波探
触子において、圧電振動子を励振して被検体内に
超音波を放射し、圧電性音響的整合層を受信部と
して用い、被被体内からの反射超音波を検出する
ことにある。
次に、本発明に係わる超音波探触子について、
その一実施例を第2図に基き詳述する。
即ち、この超音波探触子は、超音波放射用圧電
振動子11、音響的整合層12および14、超音
波検出用圧電性音響的整合層13,電極15およ
び16,リード線17および18,ケース19か
ら成り、外部送信器20によつて圧電振動子11
が励振され、音響的整合層12,14および圧電
性音響的整合層13を介して被検体22の内部に
超音波を放射し、被検体22の内部からの反射超
音波を音響的整合層14を介して圧電性音響的整
合層13で検出し、その信号を外部受信器21へ
送るものである。この超音波探触子の感度および
距離分解能を維持するためには、圧電性音響的整
合層材料の音響インピーダンスが、圧電振動子の
音響インピーダンスと被検体の音響インピーダン
スとの間にあることが必要条件であり、この範囲
のものであればどのようなものでも多層構造する
ことによつて音響的不整合は解消される。
第3図は圧電振動子としてPZT―5A,圧電性
音響的整合層としてPVF2,音響的整合層として
溶融石英およびエポキシ樹脂を用いた超音波探触
子の感度およびパルス減衰時間と、圧電性音響整
合層の厚みと超音波の波長の比との関係を示した
ものである。即ち、第3図は本発明の構成におけ
る圧電性音響的整合層の整合層としての影響を確
認するために示したもので、実線は感度、点線は
パルス減衰時間を示している。t/λ=0のとこ
ろが、圧電性音響的整合層がない従来例の探触子
の特性である。
一般に、感度の変化の大きいところでは、探触
子の性能が不安定になりやすいので、これを防止
するため整合層の厚さを厳密に調整する必要があ
り、製造コストが大幅に上昇するという欠点があ
る。従つて、0<t/λ<0.2および0.35<t/
λ<0.5の範囲は、感度の変化が大きいので、採
用できない。
一方、0.2<t/λ<0.35の範囲は、感度の変
化が小さくパルス減衰時間も−0.3〜0μsecと良い
方向にある。従つて圧電性音響的整合層の厚みを
超音波の波長の0.2〜0.35倍にするのが好適であ
る。
次に、本発明に基く構造の超音波探触子の検出
効率について従来例と比較して説明する。第1図
および第2図に示されるような圧電振動子の振動
モードは厚み縦振動であるから式2は次のように
表わされる。
本発明に基く構造の超音波探触子において、圧
電性音響的整合層における超音波の検出効率に係
わるパラメータをRP1とすると、kt=h33√S 33
CD 33,t=VtD/a・f(VtDは縦波の音速,は
超音波の周波数,aは比例定数),VD t=√D 33
ρ(ρは密度)およびZ0=ρ・vD t(Z0は音響イン
ピーダンス)であるから、式3は次のように変形
される。
RP1=h33/a・f・Z0 (4)
ここで、圧電性音響的整合層の厚みは超音波の
波長の0.2〜0.35倍であることから、λ=VD t/f,
およびt=VD t/a・より(0.2≦1/a≦0.35)と
なつて、比例定数aは
2.86≦a≦5 (5)
となる。また、従来例のように超音波の放射およ
び検出を同一の圧電振動子で行なう時の超音波の
検出効率に係わるパラメータをRP2とすると、
k′t=h′33√S′33 D′33,t=vD′t/a′・f
,VD′t=√
CD′33/ρ′およびZ′0=ρ′・vD′tであるから式(3)
は次の
ように変形される。
RP2=h′33/a′・f・Z′0 (6)
ここで、圧電振動子の厚みは超音波の波長の
0.4〜0.45倍であるのが一般的であるから、比例
定数a′は、
2.2≦a′≦2.5 (7)
となる。
本発明に基く構造の超音波探触子の検出効率が
従来のものよりも優るためには、
RP1<RP2 (8)
でなければならない。従つて、式(4)〜(8)より
h33/Z0≧a/a′ h33′/Z0′
となる。ここでa/a′が最大となるためにはa=5,
a′=2.2であるから、
h33/Z0≧2.3h′33/Z′0 (9)
となり、この条件が満足された時、本発明に基く
構造の超音波探触子は従来のものより検出効率が
向上する。圧電振動子として、Pb(Mg1/3Nb2/3)
O3―PbTiO3―PbZrO3系セラミツクス、PbZrO3
―PbTiO3系セラミツクスあるいはPbTiO3系セ
ラミツクスを用い、圧電性音響的整合層として、
PVF2,CdSあるいはCdSeを用いた超音波探触子
では表1に示した各材料の特性より、以下の組み
合せの場合に上記した条件を満足する。即ち
Pb(Mg1/3Nb2/3)O3―PbTiO3―PbZrO3系セラ
ミツクスとPVF2あるいはCdS
PbZrO3―PbTiO3系セラミツクスとPVF2,
CdS,あるいはCdSe
PbTiO3系セラミツクスとPVF2の組み合せで
ある。
The present invention relates to an ultrasonic probe for nondestructive testing equipment that uses a pulse reflection method to emit ultrasonic waves into a subject and detect reflected ultrasonic waves from within the subject. The object of the present invention is to perform the detection and detection using different piezoelectric vibrators, respectively, and to improve the radiation efficiency and detection efficiency of ultrasonic waves. In general, a parameter TP related to the ultrasonic radiation efficiency of an ultrasonic probe and a parameter RP related to the ultrasonic detection efficiency are expressed by the following equations. Here, k, ε S , C D and t are the electromechanical coupling coefficient, constrained dielectric constant, elastic stiffness and thickness of the piezoelectric vibrator, respectively. From equation (1), it is clear that a piezoelectric vibrator that emits ultrasonic waves is suitable for a piezoelectric vibrator that has both a large electromechanical coupling coefficient and a constrained dielectric constant, and has a small elastic stiffness. Furthermore, from equation (2), it is clear that a piezoelectric vibrator for detecting ultrasonic waves has a large electromechanical coupling coefficient and a small constraint dielectric constant and elastic stiffness. This suggests that a piezoelectric vibrator suitable for emitting ultrasonic waves is not necessarily suitable for detecting ultrasonic waves. FIG. 1 shows the overall configuration of a conventional single-type ultrasonic probe. This ultrasonic probe consists of a piezoelectric vibrator 1 with electrodes 4 attached to both sides, acoustic matching layers 2 and 3 attached to the surface facing the object 10, lead wires 5, and a case 7. , the piezoelectric vibrator 1 is excited by an external transmitter 8, and the ultrasonic wave is transmitted to the subject 1 via the acoustic matching layers 2 and 3.
The ultrasonic waves reflected from inside the subject 10 are detected by the piezoelectric vibrator 1 via the acoustic matching layers 2 and 3, and the signal is sent to an external receiver 9. . In this way, in conventional ultrasonic probes of this type, the piezoelectric vibrator is used to emit and detect ultrasonic waves, and therefore the piezoelectric vibrator is used depending on whether emphasis is placed on ultrasonic emission or detection. was selected at the expense of one or the other, and it was impossible to improve the ultrasonic radiation efficiency and detection efficiency. The present invention eliminates the above-mentioned disadvantages and makes it possible to independently improve the radiation efficiency and detection efficiency of an ultrasonic probe by selecting suitable piezoelectric vibrators for each. The present invention is characterized in that, in order to achieve the above object, the following structure is adopted, and ultrasonic waves are emitted and detected using different piezoelectric vibrators.
In ultrasound probes, an acoustic matching layer is often attached to the subject side of the piezoelectric vibrator in order to efficiently radiate ultrasound waves into the subject and efficiently detect reflections from within the subject. Are known. The characteristics of the ultrasonic probe vary greatly depending on whether the acoustic matching layer is one layer or two or more layers. That is, in the case of one layer, the frequency band characteristic becomes unimodal, resulting in a narrow band ultrasonic probe. On the other hand, if two or more acoustic matching layers are made of a material with appropriate acoustic impedance, the frequency band characteristics will become bimodal, making it possible to realize an ultrasonic probe with an extremely wide band. The present invention shows a specific configuration for further increasing detection efficiency while taking advantage of the characteristics of an ultrasonic probe having two or more acoustic matching layers. That is, two to three acoustic matching layers are attached to the subject side surface of a piezoelectric vibrator that emits ultrasonic waves, and at least one of the layers is made of a piezoelectric material with electrodes attached on both sides, such as PVF 2 , CdS, or In addition to having a structure made of CdSe or the like, in an ultrasonic probe having this structure, a piezoelectric vibrator is excited to emit ultrasonic waves into the subject, and a piezoelectric acoustic matching layer is used as a receiving section to radiate ultrasonic waves into the subject. The purpose is to detect reflected ultrasound waves from inside the subject. Next, regarding the ultrasonic probe according to the present invention,
One embodiment will be described in detail with reference to FIG. That is, this ultrasonic probe includes a piezoelectric vibrator 11 for ultrasonic emission, acoustic matching layers 12 and 14, a piezoelectric acoustic matching layer 13 for ultrasonic detection, electrodes 15 and 16, lead wires 17 and 18, It consists of a case 19, and a piezoelectric vibrator 11 is transmitted by an external transmitter 20.
is excited, emits ultrasonic waves into the interior of the subject 22 via the acoustic matching layers 12 and 14 and the piezoelectric acoustic matching layer 13, and emits the reflected ultrasound waves from inside the subject 22 to the acoustic matching layer 14. The piezoelectric acoustic matching layer 13 detects the signal via the piezoelectric acoustic matching layer 13, and sends the signal to the external receiver 21. In order to maintain the sensitivity and distance resolution of this ultrasound probe, the acoustic impedance of the piezoelectric acoustic matching layer material must be between the acoustic impedance of the piezoelectric transducer and the acoustic impedance of the object. The acoustic mismatch can be eliminated by forming a multilayer structure using any material within this range. Figure 3 shows the sensitivity and pulse decay time of an ultrasound probe using PZT-5A as the piezoelectric vibrator, PVF 2 as the piezoelectric acoustic matching layer, and fused silica and epoxy resin as the acoustic matching layer, and the piezoelectric This figure shows the relationship between the thickness of the acoustic matching layer and the wavelength ratio of ultrasonic waves. That is, FIG. 3 is shown to confirm the influence of the piezoelectric acoustic matching layer as a matching layer in the configuration of the present invention, where the solid line shows the sensitivity and the dotted line shows the pulse decay time. t/λ=0 is the characteristic of a conventional probe without a piezoelectric acoustic matching layer. In general, where the sensitivity changes greatly, the performance of the probe tends to become unstable, so to prevent this, it is necessary to precisely adjust the thickness of the matching layer, which significantly increases manufacturing costs. There are drawbacks. Therefore, 0<t/λ<0.2 and 0.35<t/
The range of λ<0.5 cannot be adopted because the sensitivity changes greatly. On the other hand, in the range of 0.2<t/λ<0.35, the change in sensitivity is small and the pulse decay time is in a good range of −0.3 to 0 μsec. Therefore, it is preferable that the thickness of the piezoelectric acoustic matching layer be 0.2 to 0.35 times the wavelength of the ultrasonic wave. Next, the detection efficiency of the ultrasonic probe having the structure based on the present invention will be explained in comparison with a conventional example. Since the vibration mode of the piezoelectric vibrator shown in FIGS. 1 and 2 is thickness longitudinal vibration, Equation 2 can be expressed as follows. In the ultrasonic probe structured according to the present invention, if the parameter related to the detection efficiency of ultrasonic waves in the piezoelectric acoustic matching layer is RP 1 , then k t = h 33 √ S 33
C D 33 , t=Vt D /a・f (Vt D is the sound velocity of longitudinal waves, is the ultrasonic frequency, a is the proportionality constant), V D t = √ D 33
Since ρ (ρ is the density) and Z 0 =ρ·v D t (Z 0 is the acoustic impedance), Equation 3 is transformed as follows. RP 1 =h 33 /a・f・Z 0 (4) Here, since the thickness of the piezoelectric acoustic matching layer is 0.2 to 0.35 times the wavelength of the ultrasonic wave, λ=V D t /f,
From t=V D t /a·, (0.2≦1/a≦0.35), the proportionality constant a becomes 2.86≦a≦5 (5). Furthermore, if RP 2 is the parameter related to the ultrasonic detection efficiency when emitting and detecting ultrasonic waves using the same piezoelectric vibrator as in the conventional example, then k′ t = h′ 33 √ S ′ 33 D ′ 33 , t=v D ′ t /a′・f
, V D ′ t =√
Since C D ′ 33 /ρ′ and Z′ 0 =ρ′・v D ′ t , Equation (3)
is transformed as follows. RP 2 = h′ 33 /a′・f・Z′ 0 (6) Here, the thickness of the piezoelectric vibrator is equal to the wavelength of the ultrasonic wave.
Since it is generally 0.4 to 0.45 times, the proportionality constant a′ is 2.2≦a′≦2.5 (7). In order for the detection efficiency of the ultrasonic probe having the structure based on the present invention to be superior to the conventional one, RP 1 <RP 2 (8) must be satisfied. Therefore, from equations (4) to (8), h 33 /Z 0 ≧a/a' h 33 '/Z 0 '. Here, in order for a/a' to be maximum, a=5 and a'=2.2, so h 33 /Z 0 ≧2.3h' 33 /Z' 0 (9), and this condition is satisfied. At this time, the ultrasonic probe structured according to the present invention has improved detection efficiency compared to the conventional one. As a piezoelectric vibrator, Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 )
O 3 ―PbTiO 3 ―PbZrO 3 -based ceramics, PbZrO 3
-Using PbTiO 3 -based ceramics or PbTiO 3 -based ceramics as a piezoelectric acoustic matching layer,
According to the characteristics of each material shown in Table 1, an ultrasonic probe using PVF 2 , CdS, or CdSe satisfies the above conditions in the following combinations. That is, Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3 -PbZrO 3 -based ceramics and PVF 2 or CdS PbZrO 3 -PbTiO 3- based ceramics and PVF 2 ,
It is a combination of CdS or CdSe PbTiO 3 ceramics and PVF 2 .
【表】
表2は、第1図の従来例と第2図の本発明に基
く構造の超音波探触子の、超音波検出効率に係わ
るパラメータRPを計算するために要する諸定数
とその計算結果を示したものである。従来例では
圧電振動子としてPZT―5A、音響的整合層とし
て溶融石英およびエポキシ樹脂を用い、本発明に
基く構造の超音波探触子では、圧電振動子として
PZT―5A,音響的整合層として溶融石英および
エポキシ樹脂、圧電性音響的整合層としてPVF2
を用いた。検出効率は、式(3)、すなわち
で表され、本発明に基づく構造の超音波探触子で
は、表2の定数から、
kt=0.2、εS 33=8×ε0、CD 33=0.95×1010、t=
0.11×10-3
ここで、ε0は、真空中の誘電率であり、
ε0=8.854×10-12である。
従つて、検出効率RP1は、RP1=26.8×10-6と
なる。
ここで、PVF2の音速Vは、一般に、V=
2260m/secであり、超音波の周波数を=
5MHzとすると波長λは、
λ=V/=0.452mm
となる。更にt=0.11mmより、t/λ≒0.24とな
るから、0.2≦t/λ≦0.35の条件を満足してい
る。
一方、従来例における超音波検出効率RP2は、
同様にして表2の定数から、
kt=0.5、εS 33=830×ε0、CD 33=14.7×1010
t=0.35×10-3
従つて、検出効率RP2=5.3×10-6となる。
以上のように本発明に基づく構造の超音波探触
子の方が従来のものよりも検出効率が約5倍程向
上しており、この傾向は実験によつても確認でき
た。[Table] Table 2 shows various constants and their calculations required to calculate the parameter RP related to the ultrasonic detection efficiency of the conventional example shown in Fig. 1 and the structure of the ultrasonic probe according to the present invention shown in Fig. 2. This shows the results. In the conventional example, PZT-5A is used as the piezoelectric vibrator, and fused silica and epoxy resin are used as the acoustic matching layer.
PZT-5A, fused silica and epoxy resin as acoustic matching layer, PVF 2 as piezoelectric acoustic matching layer
was used. The detection efficiency is expressed by equation (3), i.e. In the ultrasonic probe having the structure according to the present invention, from the constants in Table 2, k t =0.2, ε S 33 =8×ε 0 , C D 33 =0.95×10 10 , t=
0.11×10 −3 Here, ε 0 is the dielectric constant in vacuum, and ε 0 =8.854×10 −12 . Therefore, the detection efficiency RP 1 is RP 1 =26.8×10 −6 . Here, the sound speed V of PVF 2 is generally V=
2260m/sec, and the frequency of ultrasound =
If it is 5MHz, the wavelength λ is λ=V/=0.452mm. Furthermore, since t=0.11 mm, t/λ≈0.24, so the condition of 0.2≦t/λ≦0.35 is satisfied. On the other hand, the ultrasonic detection efficiency RP 2 in the conventional example is
Similarly, from the constants in Table 2, k t =0.5, ε S 33 =830×ε 0 , C D 33 =14.7×10 10 t=0.35×10 −3 Therefore, detection efficiency RP 2 =5.3×10 − It becomes 6 . As described above, the detection efficiency of the ultrasonic probe having the structure based on the present invention is approximately five times higher than that of the conventional probe, and this tendency was also confirmed through experiments.
【表】
設定した。また、ε0は真空中の誘電率である。
第4図は本発明の他の実施例を示したものであ
る。この超音波探触子は、両面に電極27を付着
し、直線状に配列された圧電振動子23と音響的
整合層24および26,電極27に対向した位置
に電極28を付着した圧電性音響的整合層25,
電子スイツチ31および32,リード線29およ
び30,ケース33から成る直線電子走査式超音
波探触子であり、外部送信器34によつて、電子
スイツチ31を介して連続するいくつかの圧電振
動子23が同時もしくは位相制御されて励振さ
れ、音響的整合層24,26および圧電性音響的
整合層25を介して被検体36の内部に超音波を
放射し、さらに被検体36の内部からの反射超音
波を音響的整合層25を介して圧電性音響的整合
層25で検出し、その信号を電子スイツチ32を
介して外部受信器35に送るものである。なお、
励振する圧電振動子の選択および超音波を検出す
る圧電性音響的整合層の選択はそれぞれ電子スイ
ツチ31および32で行なう。
以上詳細な説明より明らかなように、本発明は
超音波探触子として、2〜3層の音響的整合層を
有し、その少なくとも一層を厚みが波長の0.2〜
0.35倍である圧電性物質として受信部に用いるこ
とによつて、2〜3層の音響的整合層を用いた超
音波探触子の特性、即ち広帯域な周波数帯域特性
を保ちつつ被検体内からの反射超音波の検出効率
を一層高める効果を得るものである。
なお本発明に基く構造は、超音波探触子の基本
に係わるものであり、上記実施例に示したような
単一形超音波探触子や直線電子走査式超音波探触
子だけでなく、超音波を扇形状に走査する扇形電
子走査式超音探触子や超音波の走査を複合して行
なう複合電子走査式超音波探触子にも適用できる
ものである。[Table] Set. Further, ε 0 is the dielectric constant in vacuum.
FIG. 4 shows another embodiment of the invention. This ultrasonic probe has electrodes 27 attached to both sides, piezoelectric vibrators 23 and acoustic matching layers 24 and 26 arranged in a straight line, and an electrode 28 attached at a position opposite to the electrodes 27. matching layer 25,
This is a linear electronic scanning ultrasonic probe consisting of electronic switches 31 and 32, lead wires 29 and 30, and a case 33. Several piezoelectric vibrators are connected in succession via the electronic switch 31 by an external transmitter 34. 23 are excited simultaneously or with phase control, and emit ultrasonic waves into the interior of the object 36 via the acoustic matching layers 24 and 26 and the piezoelectric acoustic matching layer 25, and further radiate ultrasonic waves from inside the object 36. Ultrasonic waves are detected by the piezoelectric acoustic matching layer 25 via the acoustic matching layer 25, and the signal is sent to an external receiver 35 via the electronic switch 32. In addition,
The selection of the piezoelectric vibrator to be excited and the selection of the piezoelectric acoustic matching layer for detecting ultrasonic waves are performed by electronic switches 31 and 32, respectively. As is clear from the above detailed explanation, the present invention is an ultrasonic probe having two to three acoustic matching layers, and at least one of the layers has a thickness of 0.2 to 0.2 wavelength.
By using a 0.35x piezoelectric material in the receiving section, it is possible to maintain the characteristics of an ultrasonic probe using two to three acoustic matching layers, that is, the broadband frequency band characteristics, while maintaining the characteristics of the ultrasonic probe from inside the subject. This has the effect of further increasing the detection efficiency of reflected ultrasound waves. The structure based on the present invention is related to the basics of ultrasonic probes, and is applicable not only to single-type ultrasonic probes and linear electronic scanning ultrasonic probes as shown in the above embodiments. The present invention can also be applied to a fan-shaped electronic scanning type ultrasound probe that scans ultrasonic waves in a fan shape, and a composite electronic scanning type ultrasound probe that performs multiple ultrasound scans.
第1図は従来の単一形超音波探触子の全体構成
を示すブロツク図、第2図は本発明の一実施例に
おける超音波探触子の全体構成を示すブロツク
図、第3図は超音波探触子の感度および距離分解
能と圧電性音響的整合層の厚みと超音波の波長の
比との関係を示した図、第4図は本発明の他の実
施例の超音波探触子の全体構成を示すブロツク図
である。
1,11,23…圧電振動子、2,3,12,
14,24,26…音響的整合層、13,25…
圧電性音響的整合層、4,15,16,27,2
8…電極、5,6,17,18,29,30…リ
ード線、7,19,33…ケース、8,20,3
4…送信器、9,21,35…受信器、10,2
2,36…被検体、31,32…電子スイツチ。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a conventional single-type ultrasonic probe, FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the sensitivity and distance resolution of an ultrasound probe, the thickness of the piezoelectric acoustic matching layer, and the ratio of the wavelength of ultrasound, and FIG. 4 is an ultrasound probe according to another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing the overall configuration of the child. 1, 11, 23...piezoelectric vibrator, 2, 3, 12,
14, 24, 26...Acoustic matching layer, 13, 25...
Piezoelectric acoustic matching layer, 4, 15, 16, 27, 2
8... Electrode, 5, 6, 17, 18, 29, 30... Lead wire, 7, 19, 33... Case, 8, 20, 3
4...Transmitter, 9,21,35...Receiver, 10,2
2, 36... Subject, 31, 32... Electronic switch.
Claims (1)
え、前記音響的整合層のうち少なくとも一層に、
両面に電極を付着した圧電性物質を用いるととも
に、その圧電性音響的整合層の厚みをその媒質中
における超音波の波長の0.2〜0.35倍とし、前記
圧電振動子を励振して被検体内に超音波を放射
し、前記圧電性音響的整合層で被検体内からの反
射超音波を検出するようにしたことを特徴とする
超音波探触子。 2 圧電性音響的整合層として、音響インピーダ
ンスが圧電振動子の音響インピーダンスと被検体
の音響インピーダンスの間にあり、かつ前記圧電
性音響的整合層の圧電定数h33と音響インピーダ
ンスZOとの比h33/ZOが圧電振動子のそれよりも
2.3倍以上大きいものを用いたことを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の超音波探触子。[Claims] 1. A piezoelectric vibrator and two to three acoustic matching layers, wherein at least one of the acoustic matching layers includes:
A piezoelectric material with electrodes attached to both sides is used, and the thickness of the piezoelectric acoustic matching layer is set to 0.2 to 0.35 times the wavelength of the ultrasound in the medium, and the piezoelectric vibrator is excited to create a sound inside the subject. An ultrasonic probe characterized in that it emits ultrasonic waves and detects reflected ultrasonic waves from inside a subject using the piezoelectric acoustic matching layer. 2 As a piezoelectric acoustic matching layer, the acoustic impedance is between the acoustic impedance of the piezoelectric vibrator and the acoustic impedance of the subject, and the ratio of the piezoelectric constant h 33 of the piezoelectric acoustic matching layer to the acoustic impedance Z O h 33 /Z O is higher than that of the piezoelectric vibrator
The ultrasonic probe according to claim 1, characterized in that the ultrasonic probe is 2.3 times or more larger.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1316280A JPS56110049A (en) | 1980-02-05 | 1980-02-05 | Ultrasonic probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1316280A JPS56110049A (en) | 1980-02-05 | 1980-02-05 | Ultrasonic probe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56110049A JPS56110049A (en) | 1981-09-01 |
| JPH0240974B2 true JPH0240974B2 (en) | 1990-09-14 |
Family
ID=11825468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1316280A Granted JPS56110049A (en) | 1980-02-05 | 1980-02-05 | Ultrasonic probe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56110049A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6683029B2 (en) * | 2016-06-20 | 2020-04-15 | コニカミノルタ株式会社 | Piezoelectric element, ultrasonic probe, and ultrasonic imaging device |
| JP7695300B2 (en) * | 2023-07-24 | 2025-06-18 | 本田技研工業株式会社 | Ultrasonic transmission member and ultrasonic measurement structure |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL7904924A (en) * | 1979-06-25 | 1980-12-30 | Philips Nv | ACOUSTIC TRANSDUCER. |
-
1980
- 1980-02-05 JP JP1316280A patent/JPS56110049A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56110049A (en) | 1981-09-01 |
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