JPH0340534A - 超音波送受波装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、液体又は気体中で超音波の送受波を行なう超
音波送受波器の改良に関するものである。

［従来技術］ 従来、超音波送受波装置は、カメラ等の距離計測又は位
置計測用センサ、・或いは超音波の送受信号動作を利用
した物体検知装置等のセンサとして盛んに利用され、稲
々実用化されている。

超音波送受波装置は、振動子の超音波エネルギを高効率
で利用するために、振動子と空気や水等の振動伝搬媒体
とのインピーダンスのマツチングを取るための音響整合
層が該振動子の送受波面に設けられている。

この超音波送受波装置は、例えば特開昭６１−１６９１
００号公報明細書に記載されているように、ラミネート
膜を有する高分子多孔膜を音響整合層として有する構成
が知られている。

以下、第４図を参照しつつ従来の超音波送受波装置につ
いて説明する。

第４図において、１は厚み振動を行なう圧電振動子であ
り、該圧電振動子１の超音波放射面２には音響整合層と
して作用する高分子多孔膜３が接着されている。該高分
子多孔膜３の前記圧電振動子１側及びその反対側の表面
にはラミネート膜４及び５が形成されている。また、前
記圧電振動子１の他の一面には、バッキング材６が着設
されている。７は高分子多孔膜３に形成された気孔であ
る。

以上のような構成において、前記超音波送受波装置を空
気中で用い超音波の送受波を行なう場合、前記圧電振動
子１と空気との間に設けられた前記高分子多孔８３によ
りインピーダンス整合が行なわれ、圧電振動子単体で用
いるのに比べ送受波感度の向上を計る事ができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の構成においては、音響整合層を形成する母材とし
ては、ポリオレフィル系多孔膜を用いている。

一般に超音波振動子は金属弾性体を用いて共振振動して
いるため、その内部損は非常に小さい。

しかしながら、上記多孔膜は金属に比べ減衰率がはるか
に大きいため、超音波送受波装置の送受波感度が低くな
るという問題を有していた。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、超音波送受波装置の音響整合層に内部損失の
小さい金属を母材とした多孔質金属を用いることにより
、該超音波送受波感度を向上する事をその目的としてい
る。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために本発明の超音波送受波装置は
、音響負荷に超音波を送受波する振動子の一面に音響整
合層を備えた超音波送受波装置において、該音響整合層
として金属中に複数の空孔を有する多孔質金属を備えて
いる。

［作用」 上記の構成を有する本発明の超音波送受波装置は、上記
構成により超音波減衰の小さい音響整合層を実現する事
により、振動子と音響負荷として作用する空気や液体等
との間のインピーダンス整合を効率よく行なう。

その結果、該超音波送受波装置の送受波感度を向上する
ようにしたものである。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明子る。

第１図は本発明の第１の実施例における超音波送受波装
置１０である。本実施例において、圧電振動子１１は、
基台１２に着設されている。該圧電振動子の他の一面に
は、アルミニウムを母材とした多孔質金属より形成され
た音響整合層１３が着設されている。ここで音響負荷は
空気１４である。

本実施例で使用する多孔質金属は、例えば工業材料Ｖｏ
１．３０．Ｎ０ＩＯの“発泡金属”に見られるようなも
のである。これらは、金属溶融中に予め主としてＨ２又
はＮ２戊分から成るガスを溶解させておき、減圧凝固途
中で該ガスを金属中に気泡化させる溶解度差法等により
製作される。

多孔質金属中の空孔径は１００Ａ〜数ｍｍ、又空孔の含
有率（以下多孔率と呼ぶ）は１０％程度から９８％まで
、広い範囲が得られている。依って、該多孔率を調節す
る事により、任意のインピーダンスを有する多孔質金属
を製作する事は容易である。上記音響整合層１３の厚さ
は、該音響整合層１３の厚さ方向に伝搬する超音波の波
長の大略１／４にとっである。そして、該音響整合層１
３の音響インピーダンス整合は前記振動子１１のインピ
ーダンスをＺ＋、音響負荷である空気１４のインピーダ
ンスを２２としたとき、以下の式で与えられる関係を満
たしている。

Ｚ３−Ｊτ７フ１ゴ 上述の構成を取ることにより、前記振動子１１と音響負
荷の空気１４との間のインピーダンス整合が可能となる
。

又、前記音響整合層１３の多孔率を厚手方向に変化させ
る事により、更にインピーダンス整合を効率良く行なう
事ができる第２の実施例を第２図に示す。

第２図において、第１図と同じ符号の付された各部材は
、前記詳述した各構成部材と同一である事を意味してい
る。

音響整合層１３に用いられている多孔質金属は、その多
動率を厚さ方向で変化させる事により、厚さ方向のイン
ピーダンスを調節しである。該音響整合層１３において
、前記圧電振動子１１との接触部の音響インピーダンス
は、多動率を小さくして該圧電振動子１３のインピーダ
ンスと略同−となるようにし、一方前記音響負荷の空気
１４との接触部の音響インピーダンスは、多孔率を大き
くして該空気１４のインピーダンスと略同−となるよう
構成されている。

そして、該多動率を音響整合層１３の厚さ方向に対し、
連続的に変化させている。その関係を第３図に示す。

上述の構成をとる事により、前記音響整合層１３におい
て、反射波の位相調節が行なわれるので、周波数帯域特
性を向上する事ができる。

更に、インピーダンスの異なる音響整合層１３をｔ１１
層して用いる事によっても、周波数帯域特性等を向上す
る事が可能である。

尚、上記実施例において、多孔質金属の母材としてアル
ミニウムを使用したが、各種アルミニウム合金やニッケ
ル、銅等を用いる事も可能である。

更に、本実施例において、超音波振動子として圧電振動
子を用いたが、これに限定されるものではなく、電気エ
ネルギを機械エネルギに変換できるその他の素子、例え
ば電歪素子、磁歪素子等を用いてもよい。またその形状
も、平板状に限らず、種々の形状が考えられる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が
可能である。

［発明の効果コ 以上詳述したたことから明らかにように、本発明によれ
ば、インピーダンス整合を効率良く行なう事によって、
超音波送受波装置の感度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は、第１の実施例の超音波送受波装置
の側面図、第２図は第２の実施例の超音波送受波装置の
側面図、第３図は多孔質金属の多動率と厚さとの関係を
示す図、第４図は従来の超音波送受波装置の側面図であ
る。 図中、１０は超音波送受波装置、１１は圧電振動子、１
３は音響整合層、１４は空気である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、音響負荷に超音波を送受波する振動子の一面に音響
   整合層を備えた超音波送受波装置において、 該音響整合層が、金属中に複数の空孔を有する多孔質金
   属である事を特徴とする超音波送受波装置。 ２、請求項１記載の超音波送受波装置において、前記多
   孔質金属の音響インピーダンスは、被整合体である前記
   振動子及び音響負荷との接触部において、 前記空孔の含有率を調節する事により該各被整合体の音
   響インピーダンスと大略同一となるよう構成されており
   、 且つ、該多孔質金属中の音響インピーダンスは、前記各
   接触部の間では前記振動子の音響インピーダンスから音
   響負荷の音響インピーダンス値まで連続的に変化するよ
   う構成した事を特徴とする超音波送受波装置。