JPH0486013A - 超音波固体遅延線 - 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］ 本発明は、超音波固体遅延線に関し、特に、特性が良く
、製造が容易で、コストが低減な高周波の超音波固体遅
延線に係わる。

［従来の技術］ 従来から、低周波の超音波固体遅延線か知られている（
特公昭４７−２７５７４号、特公昭４６−２２８１８号
公報、米国特許３，５８１，２４７号明細書）。これら
の低周波の超音波固体遅延線では多角形の多重反射面を
形成し、反射面に入カドランスジユーザと出力トランス
ジユーサとを配置し、−船釣には横波バルク波を用いて
、そのスプリアスを前記反射面に直交する主境界面に設
けた吸収材または乱反射面により吸収あるいは乱反射し
ている。

ところで近時、例えば高品位テレビジョンでは、例えば
１００Ｍ）Ｉｚの中心周波数の極めて高い超音波固体遅
延線が要求されている。

このため、特開昭６１−２８８５１１号、特開昭６２−
１８８１２号公報に示すように、同しく横波バルク波を
用いて、そのサイドローブ等拡かった波が反射してスプ
リアスにならないよう程度に遅延媒体の厚さを人、出力
トランスジユーサに比へて厚くしていた。

このような超音波固体遅延線は、人、出力トランスジユ
ーサに比べて厚い遅延媒体の部分によるスプリアスが発
生しやすく、遅延媒体の主境界面に入射する波は入射角
が大きいため仮令吸収材を付着しても吸収効果が薄くそ
のまま反射しやすく、また遅延媒体が厚くなり、かつ１
個づつ製造するためコストが高くなる。

そこで、この点を解決するために同じく特開昭６１−２
８８５１１号、特開昭６２−１８８１２号公報には、超
音波固体遅延媒体に多角形の多重反射面を形成し、反射
面の一部に縦波を放射する入力トランスジユーサと、縦
波が他の反射面において縦波−横波変換および横波−縦
波変換された縦波を入射する出力トランスジユーサとを
配置した超音波固体遅延線が開示されている。

第７図、第８図に示すように、これらの反射面２０〜２
４に直交する主境界面２５．２６の全面には、入力トラ
ンスジユーサ２７から放射された縦波のスプリアスがこ
の主境界面２５．２６において縦波−横波変換された横
波を入射される超音波吸収材２８が塗付されている。別
法として、２つの平行な主境界面２５．２６に、入力ト
ランスジユーサ２７から放射された縦波のスプリアスを
主境界面２５．２６において乱反射させる超音波乱反射
領域が設けられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような超音波固体遅延線では超音波
吸収材２８がエツジ部１７にたれ易く、反射面２０〜２
４上の超音波反射部分を覆ってしまうことがあり、また
粗く研磨する際エツジ部を傷付は易いので、特性が悪化
しスプリアスの増大化を招くという難点がある。

［発明の目的］ 本発明は上記従来の難点に鑑みなされたもので、特性が
良く、製造が容易で、コストが低減なスプリアスの減衰
を図ることができる超音波固体遅延線を提供せんとする
ものである。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために本発明の超音波固体遅
延線によれば、複数の反射面を形成してなる多角形の多
重反射型の超音波固体遅延媒体のトランスジューサ接合
面に、入力される電気信号を縦波の超音波信号に変換し
て前記超音波固体遅延媒体に放射する入力トランスジユ
ーサおよび前記超音波固体遅延媒体を伝播した縦波から
なる超音波信号を電気信号に変換する出力トランスジユ
ーサを貼着した超音波固体遅延線であって、前記トラン
スジューサ接合面と直交する主境界面の少なくとも一方
の面に凹状部を形成し、該凹状部には前記主境界面に入
射されるスプリアス信号を吸収する超音波吸収材を塗付
したものである。

［作用］ 入力トランスジユーサから放射され主境界面に平行に近
い角度で入射した縦波のスプリアスは少なくともその一
部が縦波−横波のモード変換され大きい角度変更された
横波となり、主境界面、即ち超音波吸収材に小角度で入
射されてスプリアス波はこの超音波吸収材で大きな吸収
効果で吸収され、取り除かれる。スプリアス波を減衰除
去する超音波吸収材が埋込部内に塗付されるので、超音
波吸収材がエツジ部にたれて多重反射面上の超音波反射
部分を覆ってしまうことがなくなり、特性が良く、スプ
リアスの減衰を図ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の好ましい実施例を図面により説明する。

本発明の超音波固体遅延線は、第１〜３図に示すように
、複数の反射面３．５．６．７を形成してなる６角形の
多重反射型のガラスのような超音波固体遅延媒体１から
なる。なお、図示の例では多重反射面２〜７は６角形に
形成されているが、遅延線の遅延量に応じて他の多角形
状とすることができる。

この超音波固体遅延媒体１のトランスジューサ接合面２
．４には、入力される電気信号を縦波８の超音波信号に
変換して超音波固体遅延媒体１に放射する入力トランス
ジユーサ１０および超音波固体遅延媒体１を伝播した縦
波からなる超音波信号を電気信号に変換する出力トラン
スジユーサ１１が貼着されている。

第１〜２図、第４図に示すように、トランスジューサ接
合面２．４と直交する主境界面１２．１３には凹状部１
４が形成され、それぞれの凹状部１４には主境界面１２
．１３に入射されるスプリアス信号１６を吸収する超音
波吸収材１５が塗付されている。なお、図示の例におい
ては、主境界面１２．１３の両面に凹状部１４が形成さ
れ、それぞれの凹状部１４に超音波吸収材１５が塗付さ
れているが、超音波吸収効果か少なくてもよい場合には
主境界面１２．１３の少なくとも一方の面に凹状部１４
か形成され、その凹状部１４に超音波吸収材１５を塗付
してもよい。

主境界面１２．１３に凹状部１４を堀るにあたっては、
超音波加工機等て＃３００程度の砥粒を介在させること
により容易に形成することができる。この凹状部１４を
主境界面１２．１３に形成すれば、超音波加工機等で＃
３００程度の砥粒を使用することにより、その凹状部１
４の表面は入力トランスジユーサ１０から放射された縦
波８のスプリアス信号１６か乱反射される程度の平滑度
に平滑化されることになる。

この凹状部１４内に塗付される超音波吸収材１５として
は、エポキシ樹脂のようなプラスチ・ンクスが採用でき
る。

入力トランスジユーサ１０および出力トランスジユーサ
１１は超音波固体遅延媒体と実質的に同厚であり、かつ
主境界面１２．１３と直交している。

このように構成された超音波固体遅延線によれば、入力
される電気信号は超音波固体遅延媒体１のトランスジュ
ーサ接合面２に貼着された入力トランスジユーサ１０に
より縦波８の超音波信号に変換され、入力トランスジュ
ーサ１０からその面に９０°で放射された縦波８は超音
波固体遅延媒体１中を伝播してゆく。

この縦波８は他の反射面５において縦波−横波変換され
て横波９として他の反射面７へ曲げられて進行する。

この超音波信号の伝播の様子を第６図により説明する。

固体媒体■と流体媒体■との境界面５に縦波８がαの角
度で入射すると、反射波は縦波８ａの他に横波９も現わ
れる。縦波の反射角αは入射角αに等しいが、横波の反
射角βはこれと異なる。こ才１らの反射における反射角
相互の関係は、Ｓｉｎ　ａ　／Ｓｉｎβ＝Ｃｐｌ／Ｃｓ
ｌとなる。なお、Ｃｐｌは媒体Ｉ中の縦波の伝播速度、
ＣｓＩは媒体１中の横波の伝播速度である。

入射縦波８と反射縦波８ａの振幅の割合は媒体■のポア
ソン比をパラメータとして入射角αに依存し１、反射縦
波８ａの振幅がＯ（零）になる入射角がある。この反射
縦波８ａの振幅が０になる入射角においては、入射縦波
８は完全に横波９への変換が起きる。例えば、媒体Ｉが
ポアソン比約０゜１４の石英ガラス、流体媒体■か空気
の場合、入射角αか約４５°で反射縦波８ａの振幅がＯ
になり、入射縦波８は完全に横波９への変換が起きる。

この横波９の反射角βは約３０°となる。第３図の縦波
の反射角α、横波の反射角βは第６図のそれに対応して
いる。

この横波は反射面７において上記変換とは逆の横波−縦
波変換され、反射面５において縦波−横波変換され、反
射面６において横波−横波の全反射を受け、さらに反射
面７において横波−縦波変換され、反射面５において縦
波−横波変換され、反射面７において横波−縦波変換さ
れた縦波８は超音波固体遅延媒体１のトランスジューサ
接合面４に貼着された出力トランスジユーサ１］にその
面に９０°で入射され、縦波８の超音波信号を電気信号
に変換する。

前述のように本発明による超音波固体遅延線は入力トラ
ンスジユーサ１０および出力トランスジユーサ１１が超
音波固体遅延媒体と同厚であるので、人、出力トランス
ジユーサ１０．１１はＯモト以外のモード波を発信、愛
他（、ない機能を実質的に帯有するから、ノンデイスパ
ーシブモード遅延線の構成を容易にする。但し２、第４
図に示すように、殆と主境界面１２．１３に平行に近い
波が発生し、スプリアス信号１６となる。

このため本発明ではトランスジューサ接合面２．４に直
交する主境界面１２．１３には凹状部１４が形成され、
入力トランスジユーサ１０から放射された縦波８のスプ
リアス信号１６がこの凹状部１４において縦波−横波変
換された横波が入射される超音波吸収材１５が凹状部１
４内に塗付されているので、入力トランスジユーサ１０
から放射され主境界面１２．１３に平行に近い角度で入
射した縦波８のスプリアス１６は第６図で説明したよう
に少なくともその一部が縦波−横波のモード変換され大
きい角度変更された横波９となり、主境界面１２．１３
、即ち超音波吸収材１５に小角度βで入射されるから、
スプリアス波１６はこの超音波吸収材１５で大きな吸収
効果で吸収され、取り除かれる。なお、このスプリアス
波が主境界面１２．１３において一回の反射で取り除か
れない場合でも、主境界面１２．１３において数回の反
射を繰り返すことにより取り除かれる。

また、この凹状部１４を主境界面１２．１３に形成する
にあたり、超音波加工機等で１３００程度の砥粒を使用
することにより、その凹状部１４の表面は入力トランス
ジユーサ１０から放射された縦波８のスプリアス信号１
６が乱反射される程度の平滑度に平滑化されるから、入
力トランスジユーサ１０から放射され主境界面１２．１
３に平行に近い角度で入射した縦波８のスプリアス信号
１６はその凹状部１４表面で乱反射され、スプリアス波
は減衰する。

なお、入力トランスジユーサ１０および出力トランスジ
ユーサ１１が２つの平行な主境界面１２．１３と直交し
ているので、入力トランスジユーサ１０から放射された
直進波が主境界面１２．１３間において直進して出力ト
ランスジユーサ１１に入射する。

このように本発明ではスプリアス波を減衰除去する超音
波吸収材１５が凹状部１４内に塗付されているので、超
音波吸収材１５がエツジ部１７にたれて、反射面５．６
．７上の超音波反射部分１９．１９・・・を覆ってしま
うことがなくなり、特性が良く、スプリアスの減衰を図
ることができ、中心周波数が極めて高い１００ＭＨｚ程
度の、高周波のノンデイスパーシブな超音波固体遅延線
を構成できる。

実験によれば、超音波吸収材１５を単に主境界面１２．
１３に塗付した超音波固体遅延線の周波数特性は第５図
（ａ）に示すようにスプリアスの存在が顕著であるが、
本発明のように超音波吸収材１５を凹状部１４内に塗付
した場合には、第５図（ｂ）に示すようにスプリアスを
大幅に減衰させることができた。

［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように本発明の超音波固体
遅延線によれば、複数の反射面を形成してなる多角形の
多重反射型の超音波固体遅延媒体のトランスジューサ接
合面に、入力される電気信号を縦波の超音波信号に変換
して超音波固体遅延媒体に放射する入力トランスジユー
サおよび超音波固体遅延媒体を伝播した縦波からなる超
音波信号を電気信号に変換する出力トランスジユーサを
貼着し、トランスジューサ接合面と直交する主境界面の
少なくとも一方の面に凹状部を形成し、この凹状部には
主境界面に入射されるスプリアス信号を吸収する超音波
吸収材を塗付したので、サイドローブ等拡がった波を完
全に吸収でき直進波のみ使用でき、特性が良く、スプリ
アスの減衰を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波固体遅延線の斜視図、第２
図は同遅延線の第１図ｎ−ｎ線断面図、第３図、第４図
は同尋延線の動作説明図、第５図（ａ）は同遅延線の周
波数特性図、第５図（ｂ）は従来の遅延線の周波数特性
図、第６図は本発明による超音波固体遅延線の動作説明
図、第７図は従来の遅延線の斜視図、第８図は第１図ｎ
−ｎ線断面図である。 １・・・超音波固体遅延媒体 ３．５．６．７・・・多重反射面 ２．４・・・トランスジューサ接合面 ８・・・縦波 １０・・・入力トランスジユーサ １１・・・出力トランスジューサ １２． ３・・・主境界面 ４・・・凹状部 ５・・・超音波吸収材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の反射面を形成してなる多角形の多重反射型の超
   音波固体遅延媒体のトランスジユーサ接合面に、入力さ
   れる電気信号を縦波の超音波信号に変換して前記超音波
   固体遅延媒体に放射する入力トランスジユーサおよび前
   記超音波固体遅延媒体を伝播した縦波からなる超音波信
   号を電気信号に変換する出力トランスジユーサを貼着し
   た超音波固体遅延線であって、前記トランスジユーサ接
   合面と直交する主境界面の少なくとも一方の面に凹状部
   を形成し、該凹状部には前記主境界面に入射されるスプ
   リアス信号を吸収する超音波吸収材を塗付したことを特
   徴とする超音波固体遅延線。