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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- Japan
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- piezoelectric
- acoustic matching
- ultrasonic
- matching layer
- ultrasonic probe
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
- G01N29/2437—Piezoelectric probes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
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- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
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。
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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 圧電振動子と２〜３層の音響的整合層とを備
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。
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 (ja) | 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 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6683029B2 (ja) * | 2016-06-20 | 2020-04-15 | コニカミノルタ株式会社 | 圧電素子、超音波探触子および超音波撮像装置 |
| JP7695300B2 (ja) * | 2023-07-24 | 2025-06-18 | 本田技研工業株式会社 | 超音波伝搬部材及び超音波測定構造 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL7904924A (nl) * | 1979-06-25 | 1980-12-30 | Philips Nv | Akoestische transducent. |
-
1980
- 1980-02-05 JP JP1316280A patent/JPS56110049A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56110049A (en) | 1981-09-01 |
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