JPH1056692A - Ultrasonic wave transducer - Google Patents

Ultrasonic wave transducer

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JPH1056692A
JPH1056692A JP8229365A JP22936596A JPH1056692A JP H1056692 A JPH1056692 A JP H1056692A JP 8229365 A JP8229365 A JP 8229365A JP 22936596 A JP22936596 A JP 22936596A JP H1056692 A JPH1056692 A JP H1056692A
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JP
Japan
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piezoelectric plate
plate
piezoelectric
acoustic wave
surface acoustic
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JP8229365A
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Inventor
Koji Toda
耕司 戸田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To propagate a surface acoustic wave to a non-piezoelectric plate efficiently and to convert the surface acoustic wave propagated to the non- piezoelectric plate into an electric signal efficiently in a short response time. SOLUTION: In the case of using an interdigital electrode 1 for an input electrode, when an electric signal is given to the interdigital electrode 1, a surface acoustic wave is excited in the vicinity of the surface of a piezoelectric ceramic plate 2 on which the interdigital electrode 1 is provided and propagated to a non-piezoelectric plate 3. In the case of using the interdigital electrode 1 for an output electrode, the surface acoustic wave propagated to the non- piezoelectric plate 3 is propagated in the vicinity of the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 on which the interdigital electrode 1 is placed and converted into an electric signal and outputted from the interdigital electrode 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【発明の属する技術分野】本発明は少なくとも1組のす
だれ状電極を備えた圧電板と非圧電板とを含む超音波ト
ランスデュ−サに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic transducer including a piezoelectric plate having at least one set of interdigital electrodes and a non-piezoelectric plate.

【従来の技術】非圧電板に超音波を励振する従来の方法
としては、バルク波振動子を用いたくさび形トランスデ
ューサにより間接的に励振する方法、圧電薄膜トランス
デューサにより直接的に励振する方法等が挙げられる。
くさび形トランスデューサは超音波による非破壊検査等
に用いられているが、くさび角の工作精度の問題等から
比較的低い周波数領域においてのみ用いられる。圧電薄
膜トランスデューサはZnO等の圧電薄膜を基板に蒸着
しすだれ状電極により超音波を励振する方法で、すだれ
状電極の構成により種々の伝送特性を示すことから高周
波デバイスとして用いられるが、UHF,VHF帯に限
られるとともに加工性や量産性に問題がある。このよう
にして、従来の方法では工作精度、加工性および量産性
等に問題があり、使用周波数領域も制限されている。そ
こで、これらの問題点を解決する超音波トランスデュ−
サが本願発明者により特願平4−218335で出願さ
れた。この超音波トランスデュ−サは、圧電薄板とすだ
れ状電極とから成る超音波デバイスを非圧電板に設けて
成るもので、弾性表面波を非圧電板の表面近傍に励振す
ることができるだけでなく、非圧電板の表面近傍に励振
している弾性表面波を電気信号に変換することができ
る。しかし、この超音波トランスデュ−サは、弾性表面
波を非圧電板の表面近傍に励振する際に、弾性表面波が
非圧電板の内部に漏洩される割合が大きく、従って、消
費電力に問題があるばかりでなく非圧電板の支持の仕方
がおよび不要信号の抑圧に工夫を要した。また、非圧電
板の表面近傍に励振している弾性表面波を電気信号に変
換する際の効率が悪かった。
2. Description of the Related Art As a conventional method of exciting ultrasonic waves to a non-piezoelectric plate, there are a method of indirectly exciting a wedge-shaped transducer using a bulk wave oscillator, a method of directly exciting a piezoelectric thin-film transducer, and the like. No.
The wedge-shaped transducer is used for non-destructive inspection or the like by ultrasonic waves, but is used only in a relatively low frequency region due to the problem of machining accuracy of the wedge angle. Piezoelectric thin film transducers are a method in which a piezoelectric thin film such as ZnO is vapor-deposited on a substrate, and ultrasonic waves are excited by an interdigital electrode. Since the interdigital electrode exhibits various transmission characteristics, it is used as a high-frequency device. It is limited to belts and has problems in workability and mass productivity. As described above, the conventional method has problems in machining accuracy, workability, mass productivity, and the like, and the use frequency range is also limited. Therefore, an ultrasonic transducer that solves these problems will be described.
Has been filed by the present inventor in Japanese Patent Application No. 4-218335. This ultrasonic transducer has an ultrasonic device comprising a piezoelectric thin plate and an interdigital electrode provided on a non-piezoelectric plate, and can not only excite a surface acoustic wave near the surface of the non-piezoelectric plate, but also The surface acoustic wave excited near the surface of the non-piezoelectric plate can be converted into an electric signal. However, when the surface acoustic wave is excited near the surface of the non-piezoelectric plate, the ratio of the surface acoustic wave leaking into the non-piezoelectric plate is large in this ultrasonic transducer. Not only is there a way to support the non-piezoelectric plate, but also devised to suppress unnecessary signals. Further, the efficiency of converting a surface acoustic wave excited near the surface of the non-piezoelectric plate into an electric signal is poor.

【発明が解決しようとする課題】従来の超音波トランス
デュ−サでは工作精度、加工性および量産性等に問題が
あるばかりでなく、消費電力、支持の仕方および不要信
号の発生等にも問題があった。本発明の目的は、加工性
や量産性に優れ、支持の仕方が容易で、低消費電力で効
率よく弾性表面波を非圧電板に伝搬することができる超
音波トランスデューサを提供することにある。また、本
発明のもう一つの目的は、非圧電板に伝搬している弾性
表面波を短い応答時間で効率良く電気信号に変換するこ
とができる超音波トランスデューサを提供することにあ
る。
The conventional ultrasonic transducer has problems not only in machining accuracy, workability and mass productivity, but also in power consumption, support method, generation of unnecessary signals, and the like. was there. An object of the present invention is to provide an ultrasonic transducer which is excellent in workability and mass productivity, can be easily supported, can efficiently transmit a surface acoustic wave to a non-piezoelectric plate with low power consumption. It is another object of the present invention to provide an ultrasonic transducer capable of efficiently converting a surface acoustic wave propagating on a non-piezoelectric plate into an electric signal with a short response time.

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の超音波
トランスデューサは、1組のすだれ状電極を備えた圧電
板に非圧電板を設けて成る超音波トランスデュ−サであ
って、前記すだれ状電極は前記圧電板の一方の板面に設
けられ、前記非圧電板の下端面は前記圧電板の前記一方
の板面に前記すだれ状電極を介して固着されていて、前
記すだれ状電極は前記すだれ状電極の電極周期長pにほ
ぼ対応する周波数の電気信号を入力されることにより、
前記圧電板の前記一方の板面の表面近傍に前記電極周期
長pとほぼ等しい波長を有する弾性表面波を励振し、該
弾性表面波を前記非圧電板の上端面に伝搬させ、前記非
圧電板に伝搬される前記弾性表面波は0次モードおよび
1次以上の高次モードの波で、前記0次モードの弾性表
面波の位相速度は、電気的に短絡状態にある前記圧電板
単体に伝搬するレイリー波の速度とほぼ等しく、前記1
次以上の高次モードの弾性表面波の位相速度は、電気的
に開放状態にある前記圧電板単体に伝搬するレイリー波
の速度とほぼ等しく、前記圧電板の厚さは前記電極周期
長pのほぼ3倍以上であり、前記非圧電板の厚さdは前
記電極周期長pよりも小さく、前記非圧電板単体に伝搬
する弾性表面波の位相速度は、前記圧電板単体に伝搬す
る弾性表面波の位相速度よりも小さい。請求項2に記載
の超音波トランスデューサは、1組のすだれ状電極を備
えた圧電板に非圧電板を設けて成る超音波トランスデュ
−サであって、前記すだれ状電極は前記圧電板の一方の
板面に設けられ、前記非圧電板の下端面は前記圧電板の
前記一方の板面に前記すだれ状電極を介して固着されて
いて、前記すだれ状電極は、前記非圧電板の上端面から
前記圧電板の前記一方の板面の表面近傍に伝搬した弾性
表面波を前記すだれ状電極の電極周期長pにほぼ対応す
る周波数の電気信号に変換して出力し、前記圧電板の前
記一方の板面の表面近傍に伝搬した前記弾性表面波は0
次モードおよび1次以上の高次モードの波で、その波長
は前記電極周期長pとほぼ等しく、前記0次モードの弾
性表面波の位相速度は、電気的に短絡状態にある前記圧
電板単体に伝搬するレイリー波の速度とほぼ等しく、前
記1次以上の高次モードの弾性表面波の位相速度は、電
気的に開放状態にある前記圧電板単体に伝搬するレイリ
ー波の速度とほぼ等しく前記圧電板の厚さは前記電極周
期長pのほぼ3倍以上であり、前記非圧電板の厚さdは
前記電極周期長pよりも小さく、前記非圧電板単体に伝
搬する弾性表面波の位相速度は、前記圧電板単体に伝搬
する弾性表面波の位相速度よりも小さい。請求項3に記
載の超音波トランスデューサは、前記圧電板のもう一方
の板面が支持基板で支持されている。請求項4に記載の
超音波トランスデューサは、前記圧電板が圧電セラミッ
クで成り、前記圧電セラミックの分極軸の方向は前記圧
電セラミックの厚さ方向と平行である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic transducer comprising a non-piezoelectric plate provided on a piezoelectric plate having a set of interdigital electrodes. The IDT is provided on one plate surface of the piezoelectric plate, and the lower end surface of the non-piezoelectric plate is fixed to the one plate surface of the piezoelectric plate via the IDT, and the IDT is provided. Is supplied with an electric signal having a frequency substantially corresponding to the electrode period length p of the IDT,
A surface acoustic wave having a wavelength substantially equal to the electrode period length p is excited near the surface of the one plate surface of the piezoelectric plate, and the surface acoustic wave is propagated to an upper end surface of the non-piezoelectric plate. The surface acoustic wave propagated to the plate is a 0th-order mode and a first-order or higher-order mode wave. The phase velocity of the 0th-order mode surface acoustic wave is equal to that of the piezoelectric plate alone in an electrically short-circuit state. It is almost equal to the speed of the propagating Rayleigh wave,
The phase velocity of the surface acoustic wave in the higher order mode is approximately equal to the velocity of the Rayleigh wave propagating to the piezoelectric plate alone in an electrically open state, and the thickness of the piezoelectric plate is equal to the electrode period length p. The thickness d of the non-piezoelectric plate is smaller than the electrode period length p, and the phase velocity of the surface acoustic wave propagating to the non-piezoelectric plate alone is equal to or greater than the elastic surface Smaller than the phase velocity of the wave. 3. The ultrasonic transducer according to claim 2, wherein the ultrasonic transducer comprises a non-piezoelectric plate provided on a piezoelectric plate having a set of interdigital electrodes, wherein the interdigital electrode is one of the piezoelectric plates. A lower end surface of the non-piezoelectric plate is fixed to the one plate surface of the piezoelectric plate via the interdigital electrode, and the interdigital electrode is an upper end surface of the non-piezoelectric plate. Converts the surface acoustic wave propagated in the vicinity of the surface of the one plate surface of the piezoelectric plate into an electric signal having a frequency substantially corresponding to the electrode period length p of the IDT, and outputs the electric signal. The surface acoustic wave propagated near the surface of the
A first-order or higher-order mode wave, the wavelength of which is substantially equal to the electrode period length p, and the phase velocity of the zero-order mode surface acoustic wave is the piezoelectric plate alone in an electrically short-circuited state. And the phase velocity of the surface acoustic wave of the first or higher order mode is substantially equal to the velocity of the Rayleigh wave propagating to the piezoelectric plate alone in an electrically open state. The thickness of the piezoelectric plate is about three times or more the electrode period length p, the thickness d of the non-piezoelectric plate is smaller than the electrode period length p, and the phase of the surface acoustic wave propagating to the non-piezoelectric plate alone The velocity is smaller than the phase velocity of the surface acoustic wave propagating to the piezoelectric plate alone. In the ultrasonic transducer according to a third aspect, the other plate surface of the piezoelectric plate is supported by a support substrate. In the ultrasonic transducer according to a fourth aspect, the piezoelectric plate is made of a piezoelectric ceramic, and a direction of a polarization axis of the piezoelectric ceramic is parallel to a thickness direction of the piezoelectric ceramic.

【発明の実施の形態】本発明の超音波トランスデューサ
の構造は、1組のすだれ状電極を備えた圧電板に非圧電
板を設けて成るものである。すだれ状電極は圧電板の一
方の板面に設けられ、非圧電板の下端面は圧電板のすだ
れ状電極の設けられた方の板面上に固着されている。す
だれ状電極を入力用とし、すだれ状電極の電極周期長p
にほぼ対応する周波数の電気信号をこのすだれ状電極に
入力する構造を採用することにより、圧電板のすだれ状
電極が設けられた方の板面の表面近傍にすだれ状電極の
電極周期長pとほぼ等しい波長を有する弾性表面波を励
振させ、その弾性表面波を非圧電板の上端面に伝搬させ
ることができる。このとき非圧電板に伝搬されるのは0
次モードおよび1次以上の高次モードの弾性表面波であ
る。0次モードの弾性表面波の位相速度が、電気的に短
絡状態にある圧電板単体に伝搬するレイリー波の速度と
ほぼ等しくなるような構造および1次以上の高次モード
の弾性表面波の位相速度が、電気的に開放状態にある圧
電板単体に伝搬するレイリー波の速度とほぼ等しくなる
ような構造を採用することにより、すだれ状電極から加
えられる電気的エネルギーが弾性表面波に変換される度
合を大きくすることができるだけでなく、圧電板と非圧
電板との界面での音響インピーダンスの不整合等によっ
て生じる反射等を除去することができる。すだれ状電極
を出力用とする構造を採用することにより、非圧電板の
上端面から圧電板のすだれ状電極が設けられた方の板面
の表面近傍に伝搬された弾性表面波をこのすだれ状電極
から電気信号として出力させることができる。このと
き、この弾性表面波はすだれ状電極の電極周期長pにほ
ぼ対応する周波数の電気信号としてすだれ状電極から出
力される。この圧電板に伝搬した弾性表面波は0次モー
ドおよび1次以上の高次モードの波である。この弾性表
面波の波長が電極周期長pとほぼ等しくなるように電極
周期長pを設定し、0次モードの弾性表面波の位相速度
が、電気的に短絡状態にある圧電板単体に伝搬するレイ
リー波の速度とほぼ等しくなるような構造および1次以
上の高次モードの弾性表面波の位相速度が、電気的に開
放状態にある圧電板単体に伝搬するレイリー波の速度と
ほぼ等しくなるような構造を採用することにより、圧電
板に伝搬した弾性表面波をすだれ状電極から効率よく電
気信号として出力することができる。また、圧電板と非
圧電板との界面での音響インピーダンスの不整合等によ
って生じる反射等を除去することができる。このように
して、アクースティック・エミッション等への応用が可
能であり、超音波レベルの異常音の検出が可能となる。
たとえば、円弧状すだれ状電極を備えた圧電板を非圧電
板上に設ければ、その非圧電板に生じる超音波レベルの
異常音の検出が可能となる。圧電板の厚さをすだれ状電
極の電極周期長pのほぼ3倍以上とし、非圧電板の厚さ
dを電極周期長pよりも小さくする構造を採用するとと
もに、非圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度が
圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度よりも小さ
い物質を非圧電板として採用することにより、すだれ状
電極を入力用として用いた場合、圧電板のすだれ状電極
が設けられた方の板面の表面近傍に励振させた弾性表面
波を、圧電板の内部には漏洩させることなく、非圧電板
の上端面に効率よく伝搬させることができる。従って、
低消費電力駆動が可能となるばかりでなく、圧電板の支
持が容易になる。また、すだれ状電極を出力用として用
いた場合には、非圧電板の上端面の弾性表面波を、圧電
板の内部に漏洩させることなく、すだれ状電極から効率
よく電気信号として出力することができる。従って、低
消費電力駆動が可能となるばかりでなく、圧電板の支持
が容易になる。圧電板として圧電セラミックを採用し、
その圧電セラミックの分極軸の方向と厚さ方向とを平行
にする構造を採用することにより、圧電板のすだれ状電
極の設けられた方の板面の表面近傍に効率よく弾性表面
波を励振し非圧電板の上端面に伝搬させること、または
非圧電板の上端面の弾性表面波を効率よく圧電板のすだ
れ状電極の設けられた方の板面の表面近傍に伝搬させ、
すだれ状電極から電気信号として出力させることができ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An ultrasonic transducer according to the present invention has a structure in which a non-piezoelectric plate is provided on a piezoelectric plate having a pair of interdigital electrodes. The IDT is provided on one plate surface of the piezoelectric plate, and the lower end surface of the non-piezoelectric plate is fixed on the plate surface of the piezoelectric plate on which the IDT is provided. The interdigital electrode is used for input, and the electrode period length p of the interdigital electrode
By adopting a structure in which an electric signal having a frequency substantially corresponding to that of the interdigital transducer is input to the interdigital transducer, the electrode cycle length p of the interdigital transducer near the surface of the plate surface on which the interdigital transducer is provided is provided. A surface acoustic wave having substantially the same wavelength is excited, and the surface acoustic wave can be propagated to the upper end surface of the non-piezoelectric plate. At this time, 0 is propagated to the non-piezoelectric plate.
These are surface mode waves of the second mode and higher order modes. A structure in which the phase velocity of the zero-order surface acoustic wave is almost equal to the velocity of the Rayleigh wave propagating to the piezoelectric plate in an electrically short-circuit state, and the phase of the first-order or higher-order surface acoustic wave By adopting a structure in which the speed is almost equal to the speed of the Rayleigh wave propagating through the piezoelectric plate in the electrically open state, the electric energy applied from the interdigital transducer is converted into a surface acoustic wave Not only can the degree be increased, but also reflection or the like caused by acoustic impedance mismatch at the interface between the piezoelectric plate and the non-piezoelectric plate can be eliminated. By adopting a structure in which the interdigital electrodes are used for output, the surface acoustic waves propagated from the upper end surface of the non-piezoelectric plate to the vicinity of the surface of the plate on which the interdigital electrodes are provided can be interdigitated. It can be output as an electric signal from the electrode. At this time, the surface acoustic wave is output from the interdigital transducer as an electric signal having a frequency substantially corresponding to the electrode cycle length p of the interdigital transducer. The surface acoustic wave propagated to the piezoelectric plate is a wave of a zero-order mode and a first-order or higher-order mode. The electrode period length p is set so that the wavelength of the surface acoustic wave is substantially equal to the electrode period length p, and the phase velocity of the zero-order mode surface acoustic wave propagates to the piezoelectric plate in an electrically short-circuit state. A structure in which the velocity is almost equal to the Rayleigh wave velocity and the phase velocity of the surface acoustic wave of the first or higher order mode is approximately equal to the velocity of the Rayleigh wave propagating to the piezoelectric plate in an electrically open state. By employing a simple structure, the surface acoustic wave propagated to the piezoelectric plate can be efficiently output as an electric signal from the interdigital transducer. In addition, it is possible to eliminate reflections or the like caused by acoustic impedance mismatch at the interface between the piezoelectric plate and the non-piezoelectric plate. In this way, application to aquatic emission and the like is possible, and detection of an abnormal sound at an ultrasonic level becomes possible.
For example, if a piezoelectric plate provided with arc-shaped interdigital electrodes is provided on a non-piezoelectric plate, it is possible to detect an abnormal sound at an ultrasonic level generated on the non-piezoelectric plate. A structure is adopted in which the thickness of the piezoelectric plate is approximately three times or more the electrode period length p of the interdigital transducer, and the thickness d of the non-piezoelectric plate is smaller than the electrode period length p, and the structure propagates to the non-piezoelectric plate alone. By using a substance whose phase velocity of the surface acoustic wave is smaller than the phase velocity of the surface acoustic wave propagating to the piezoelectric plate alone as the non-piezoelectric plate, if the IDT is used for input, the IDT The surface acoustic wave excited in the vicinity of the surface of the plate surface provided with is efficiently transmitted to the upper end surface of the non-piezoelectric plate without leaking into the inside of the piezoelectric plate. Therefore,
Not only low power consumption driving becomes possible, but also the support of the piezoelectric plate becomes easy. Also, when the interdigital transducer is used for output, the surface acoustic wave on the upper end surface of the non-piezoelectric plate can be efficiently output as an electric signal from the interdigital transducer without leaking into the piezoelectric plate. it can. Therefore, not only low power consumption driving is enabled, but also the support of the piezoelectric plate becomes easy. Adopt piezoelectric ceramic as piezoelectric plate,
By adopting a structure in which the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic is parallel to the thickness direction, surface acoustic waves can be efficiently excited near the surface of the plate surface on which the interdigital electrodes of the piezoelectric plate are provided. Propagating to the upper end surface of the non-piezoelectric plate, or efficiently propagating the surface acoustic wave of the upper end surface of the non-piezoelectric plate to the vicinity of the surface of the plate surface where the interdigital electrodes of the piezoelectric plate are provided,
It can be output as an electric signal from the interdigital electrode.

【実施例】図1は本発明の超音波トランスデューサの一
実施例を示す断面図である。本実施例はすだれ状電極
1、圧電磁器板2、非圧電板3および支持基板4から成
る。すだれ状電極1はアルミニウム薄膜で成る。圧電磁
器板2は厚さ1.5mmのTDK製101A材(製品
名)で成る。非圧電板3はガラス、またはフッ素樹脂や
アクリル樹脂等の高分子化合物で成り、その厚さは0.
15mmである。圧電磁器板2上にはすだれ状電極1が
設けられ、さらにその上に非圧電板3が設けられてい
る。非圧電板3がガラスで成る場合には厚さ約20μm
のエポキシ系樹脂によって圧電磁器板2上に固着され、
非圧電板3がフッ素樹脂やアクリル樹脂等で成る場合に
は非圧電板3は圧電磁器板2上に直接塗布されている。
圧電磁器板2の下方は支持基板4に固着され支持されて
いる。図2は図1の超音波トランスデューサの斜視図で
ある。但し、非圧電板3および支持基板4は省いて描か
れている。すだれ状電極1は10対の電極指を有する正
規型のものである。すだれ状電極1の電極周期長pは4
60μmである。すだれ状電極1を入力用として用いた
場合、すだれ状電極1から電気信号を入力すると、その
電気信号の周波数のうちすだれ状電極1の示す中心周波
数とその近傍の周波数の電気信号のみが弾性表面波に変
換されて、圧電磁器板2のすだれ状電極1が設けられた
方の板面の表面近傍を伝搬し、さらにその弾性表面波は
非圧電板3に伝搬される。すだれ状電極1を出力用とし
て用いた場合には、非圧電板3を伝搬している弾性表面
波は圧電磁器板2のすだれ状電極1が設けられた方の板
面の表面近傍に伝搬され、その圧電磁器板2に伝搬され
た弾性表面波のうちすだれ状電極1の示す中心周波数と
その近傍の周波数の弾性表面波のみが電気信号に変換さ
れてすだれ状電極1から出力される。図3は圧電磁器板
2の異なる2つの電気的境界条件下での位相速度差から
算出した電気機械結合係数k2と、弾性表面波の波数k
と非圧電板3の厚さdとの積(kd)との関係を示す特
性図である。但し、図3では、非圧電板3がガラス板で
成り、そのガラス板単体を伝搬する弾性表面波の横波の
速度が2297m/sで縦波の速度が4156m/sで
ある場合の特性図が示される。この横波速度2297m
/sおよび縦波速度4156m/sという値は、圧電磁
器板2単体の場合の横波速度2340m/sおよび縦波
速度4390m/sそれぞれのほぼ0.9倍である。図
3では、すだれ状電極1に加えられる電気的エネルギー
は特に0次モードの弾性表面波に最も効率よく変換さ
れ、高次モードになるにつれて変換されにくくなる傾向
があることが分かる。すだれ状電極1に加えられる電気
的エネルギーが0次モードの弾性表面波に最も変換され
やすいのはkd値が約1.6のときで、このときk2
最大値の約15.5%を示す。ここでのk2値は、弾性
表面波用の圧電基板として実用域にあるLiNbO3
結晶が5%程度の値であることと比較しても評価に値す
ることが明らかである。図4は圧電磁器板2の表面近傍
を伝搬する弾性表面波の位相速度を示す特性図であり、
kd値に対する各モードの位相速度を示す図である。但
し、図4では、非圧電板3が図3と同様な材質のガラス
板で成る場合で、圧電磁器板2の表面が電気的に開放状
態という境界条件下での特性図が示される。1次以上の
高次モードではカットオフ周波数が存在する。○印は、
すだれ状電極1に加えられる電気的エネルギーが各モー
ドの弾性表面波に最も効率よく変換されるkd値(図3
から算出した値で、k2が最大値を示すkd値)を示
す。0次モードの○印における位相速度(約2170m
/s)は、圧電磁器板2単体の表面が電気的に短絡状態
にあるときの圧電磁器板2単体のレイリー波速度(21
50m/s)とほぼ等しい。1次以上の高次モードの○
印における位相速度はほぼ一定(約2370m/s)
で、圧電磁器板2単体の表面が電気的に開放状態にある
ときの圧電磁器板2単体のレイリー波速度(2340m
/s)とほぼ等しい。図5は圧電磁器板2の異なる2つ
の電気的境界条件下での位相速度差から算出したk2
と、kd値との関係を示す特性図である。但し、図5で
は、非圧電板3がガラス板で成り、そのガラス板単体を
伝搬する弾性表面波の横波の速度が1989m/sで縦
波の速度が3598m/sである場合の特性図が示され
る。この横波速度1989m/sおよび縦波速度359
8m/sという値は、圧電磁器板2単体の場合の横波速
度2340m/sおよび縦波速度4390m/sそれぞ
れのほぼ0.8倍である。図5では、すだれ状電極1に
加えられる電気的エネルギーは特に0次モードの弾性表
面波に最も効率よく変換され、高次モードになるにつれ
て変換されにくくなる傾向があることが分かる。すだれ
状電極1に加えられる電気的エネルギーが0次モードの
弾性表面波に最も変換されやすいのはkd値が約1.6
のときで、このときk2は最大値の約18.5%を示
す。図6は圧電磁器板2の表面近傍を伝搬する弾性表面
波の位相速度を示す特性図であり、kd値に対する各モ
ードの位相速度を示す図である。但し、図6では、非圧
電板3が図5と同様な材質のガラス板で成る場合で、圧
電磁器板2の表面が電気的に開放状態という境界条件下
での特性図が示される。1次以上の高次モードではカッ
トオフ周波数が存在する。○印は、すだれ状電極1に加
えられる電気的エネルギーが各モードの弾性表面波に最
も効率よく変換されるkd値(図5から算出した値で、
2が最大値を示すkd値)を示す。0次モードの○印
における位相速度(約2095m/s)は、図4で示さ
れる0次モードの○印における位相速度(約2170m
/s)よりも小さいが、圧電磁器板2単体の表面が電気
的に短絡状態にあるときの圧電磁器板2単体のレイリー
波速度(2150m/s)とほぼ等しい。1次以上の高
次モードの○印における位相速度はほぼ一定(約230
0m/s)で、図4で示される1次以上の高次モードの
○印における位相速度(約2370m/s)よりも小さ
いが、圧電磁器板2単体の表面が電気的に開放状態にあ
るときの圧電磁器板2単体のレイリー波速度(2340
m/s)とほぼ等しい。図3〜6より、非圧電板3に伝
搬される弾性表面波は0次モードおよび1次以上の高次
モードの波であり、すだれ状電極1に加えられる電気的
エネルギーが0次モードの弾性表面波に最も変換されや
すい位相速度は、電気的に短絡状態にある圧電磁器板2
単体に伝搬するレイリー波の速度とほぼ等しい。また、
すだれ状電極1に加えられる電気的エネルギーが1次以
上の高次モードの弾性表面波に最も変換されやすい位相
速度は、電気的に開放状態にある圧電磁器板2単体に伝
搬するレイリー波の速度とほぼ等しい。さらに、非圧電
板3単体を伝搬する弾性表面波の横波および縦波の速度
が小さいほど、圧電磁器板2から非圧電板3に伝搬され
る弾性表面波の各モードの位相速度が小さくなる。
1 is a sectional view showing an embodiment of the ultrasonic transducer according to the present invention. This embodiment comprises an interdigital electrode 1, a piezoelectric ceramic plate 2, a non-piezoelectric plate 3, and a support substrate 4. The interdigital electrode 1 is made of an aluminum thin film. The piezoelectric ceramic plate 2 is made of TDK 101A material (product name) having a thickness of 1.5 mm. The non-piezoelectric plate 3 is made of glass or a polymer compound such as a fluororesin or an acrylic resin, and has a thickness of 0.1 mm.
15 mm. An interdigital electrode 1 is provided on a piezoelectric ceramic plate 2, and a non-piezoelectric plate 3 is further provided thereon. When the non-piezoelectric plate 3 is made of glass, the thickness is about 20 μm.
Is fixed on the piezoelectric ceramic plate 2 by the epoxy resin of
When the non-piezoelectric plate 3 is made of fluororesin or acrylic resin, the non-piezoelectric plate 3 is applied directly on the piezoelectric ceramic plate 2.
The lower part of the piezoelectric ceramic plate 2 is fixed to and supported by the support substrate 4. FIG. 2 is a perspective view of the ultrasonic transducer of FIG. However, the non-piezoelectric plate 3 and the support substrate 4 are omitted. The interdigital transducer 1 is of a regular type having ten pairs of electrode fingers. The electrode period length p of the IDT 1 is 4
60 μm. When the interdigital transducer 1 is used for input, when an electric signal is inputted from the interdigital transducer 1, only the electric signal of the center frequency indicated by the interdigital transducer 1 and the electric signal of a frequency in the vicinity thereof among the frequencies of the electric signal are elastic surface. The surface acoustic wave is converted into a wave and propagates near the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 on which the interdigital electrode 1 is provided, and the surface acoustic wave is further propagated to the non-piezoelectric plate 3. When the interdigital transducer 1 is used for output, the surface acoustic wave propagating through the non-piezoelectric plate 3 is propagated near the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 on which the interdigital transducer 1 is provided. Of the surface acoustic waves propagated to the piezoelectric ceramic plate 2, only the surface acoustic wave having the center frequency indicated by the interdigital electrode 1 and a frequency near the center frequency is converted into an electric signal and output from the interdigital electrode 1. FIG. 3 shows the electromechanical coupling coefficient k 2 calculated from the phase velocity difference under two different electrical boundary conditions of the piezoelectric ceramic plate 2 and the wave number k of the surface acoustic wave.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a relationship between a product (kd) of a non-piezoelectric plate 3 and a thickness d thereof. However, FIG. 3 shows a characteristic diagram in the case where the non-piezoelectric plate 3 is made of a glass plate, and the velocity of the transverse wave of the surface acoustic wave propagating through the glass plate alone is 2297 m / s and the velocity of the longitudinal wave is 4156 m / s. Is shown. This shear wave speed 2297m
/ S and the longitudinal wave velocity of 4156 m / s are approximately 0.9 times the transverse wave velocity of 2340 m / s and the longitudinal wave velocity of 4390 m / s for the piezoelectric ceramic plate 2 alone. In FIG. 3, it can be seen that the electric energy applied to the interdigital electrode 1 is most efficiently converted to a surface acoustic wave in the 0th mode, and it tends to be harder to convert as the mode becomes higher. The electric energy applied to interdigital transducer 1 is likely to be most converted into a surface acoustic wave of zero-order mode when kd value is about 1.6, about 15.5% of the time k 2 is the maximum value Show. It is clear that the k 2 value deserves evaluation even when compared with a value of about 5% of a LiNbO 3 single crystal in a practical range as a piezoelectric substrate for surface acoustic waves. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the phase velocity of a surface acoustic wave propagating near the surface of the piezoelectric ceramic plate 2,
It is a figure showing the phase velocity of each mode to kd value. However, FIG. 4 shows a characteristic diagram under the boundary condition that the non-piezoelectric plate 3 is made of a glass plate of the same material as that of FIG. 3 and the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 is in an electrically open state. There is a cut-off frequency in higher order modes than the first order. ○ mark,
The kd value at which the electric energy applied to the interdigital electrode 1 is most efficiently converted into a surface acoustic wave of each mode (see FIG. 3)
In the calculated values from, k 2 represents the kd value) indicating the maximum value. Phase velocity at 0 mark of 0th mode (about 2170m
/ S) is the Rayleigh wave velocity (21) of the piezoelectric ceramic plate 2 alone when the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 is electrically short-circuited.
50 m / s). ○ for higher order modes
The phase velocity at the mark is almost constant (about 2370 m / s)
The Rayleigh wave velocity (2340 m) of the piezoelectric ceramic plate 2 alone when the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 alone is in an electrically open state
/ S). Figure 5 is a characteristic diagram showing the k 2 value calculated from the phase velocity difference between the two electrical boundary conditions of different piezoelectric ceramic plate 2, the relationship between the kd value. However, FIG. 5 shows a characteristic diagram in the case where the non-piezoelectric plate 3 is made of a glass plate, and the velocity of the transverse wave of the surface acoustic wave propagating through the glass plate alone is 1989 m / s and the velocity of the longitudinal wave is 3598 m / s. Is shown. The transverse wave velocity 1989 m / s and the longitudinal wave velocity 359
The value of 8 m / s is approximately 0.8 times each of the transverse wave velocity 2340 m / s and the longitudinal wave velocity 4390 m / s in the case of the piezoelectric ceramic plate 2 alone. In FIG. 5, it can be seen that the electric energy applied to the interdigital electrode 1 is most efficiently converted to a surface acoustic wave in the 0th mode, and it tends to be harder to convert as the mode becomes higher. The electric energy applied to the interdigital electrode 1 is most easily converted into a surface acoustic wave of the 0th mode when the kd value is about 1.6.
At this time, k 2 indicates about 18.5% of the maximum value. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the phase velocity of the surface acoustic wave propagating near the surface of the piezoelectric ceramic plate 2, and is a diagram showing the phase velocity of each mode with respect to the kd value. However, FIG. 6 shows a characteristic diagram under the boundary condition that the non-piezoelectric plate 3 is made of a glass plate of the same material as that of FIG. 5 and the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 is in an electrically open state. There is a cut-off frequency in higher order modes than the first order. A circle indicates a kd value (a value calculated from FIG. 5) at which electric energy applied to the interdigital electrode 1 is most efficiently converted into a surface acoustic wave in each mode.
k 2 indicates the kd value) that indicates the maximum value. The phase velocity (approximately 2095 m / s) of the zero-order mode at the mark “○” is the phase velocity (about 2170 m / s) of the zero-order mode at the sign “○” shown in FIG.
/ S), but approximately equal to the Rayleigh wave velocity (2150 m / s) of the piezoelectric ceramic plate 2 alone when the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 is in an electrically short-circuited state. The phase velocities of the higher-order modes of the first and higher-order modes are almost constant (about 230
0 m / s), which is smaller than the phase velocity (approximately 2370 m / s) of the high-order mode of the first order or higher shown in FIG. 4 (about 2370 m / s), but the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 alone is in an electrically open state. Rayleigh wave velocity of the piezoelectric ceramic plate 2 alone (2340
m / s). 3 to 6, the surface acoustic wave propagated to the non-piezoelectric plate 3 is a wave of a zero-order mode and a first-order or higher-order mode, and the electric energy applied to the IDT 1 is the elasticity of the zero-order mode. The phase velocity that is most easily converted to a surface wave is the piezoelectric ceramic plate 2 in an electrically short-circuit state.
It is almost equal to the speed of the Rayleigh wave propagating to a single substance. Also,
The phase velocity at which the electric energy applied to the interdigital electrode 1 is most easily converted into a first-order or higher-order surface acoustic wave is the velocity of the Rayleigh wave propagating through the piezoelectric ceramic plate 2 that is electrically open. Is almost equal to Furthermore, the phase velocity of each mode of the surface acoustic wave propagated from the piezoelectric ceramic plate 2 to the non-piezoelectric plate 3 decreases as the velocity of the transverse and longitudinal waves of the surface acoustic wave propagating through the non-piezoelectric plate 3 decreases.

【発明の効果】すだれ状電極を入力用として用いる場
合、圧電板のすだれ状電極が設けられた方の板面の表面
近傍に0次モードおよび1次以上の高次モードの弾性表
面波を励振させ、その弾性表面波を非圧電板の上端面に
伝搬させることができる。この0次モードの弾性表面波
の位相速度が、電気的に短絡状態にある圧電板単体に伝
搬するレイリー波の速度とほぼ等しくなるような構造お
よび1次以上の高次モードの弾性表面波の位相速度が、
電気的に開放状態にある圧電板単体に伝搬するレイリー
波の速度とほぼ等しくなるような構造を採用することに
より、すだれ状電極から加えられる電気的エネルギーが
弾性表面波に変換される度合を大きくすることができる
だけでなく、圧電板と非圧電板との界面での音響インピ
ーダンスの不整合等によって生じる反射等を除去するこ
とができる。すだれ状電極を出力用として用いる場合、
非圧電板の上端面に励振されている0次モードおよび1
次以上の高次モードの弾性表面波をこのすだれ状電極か
ら電気信号として出力させることができる。この0次モ
ードの弾性表面波の位相速度が、電気的に短絡状態にあ
る圧電板単体に伝搬するレイリー波の速度とほぼ等しく
なるような構造および1次以上の高次モードの弾性表面
波の位相速度が、電気的に開放状態にある圧電板単体に
伝搬するレイリー波の速度とほぼ等しくなるような構造
を採用することにより、非圧電板から圧電板のすだれ状
電極が設けられた方の板面の表面近傍に伝搬した弾性表
面波をすだれ状電極から効率よく電気信号として出力す
ることができる。また、圧電板と非圧電板との界面での
音響インピーダンスの不整合等によって生じる反射等を
除去することができる。圧電板の厚さをすだれ状電極の
電極周期長pのほぼ3倍以上とし、非圧電板の厚さdを
電極周期長pよりも小さくする構造を採用するととも
に、非圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度が圧
電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度よりも小さい
物質を非圧電板として採用することにより、すだれ状電
極から加えられる電気的エネルギーが0次モードおよび
1次以上の高次モードの弾性表面波に変換される度合を
増大させることができる。このとき、圧電板の内部には
弾性表面波を漏洩させることなく、非圧電板の上端面に
効率よく伝搬させることができる。また、非圧電板にお
ける0次モードおよび1次以上の高次モードの弾性表面
波をすだれ状電極から効率よく電気信号として出力する
ことができる。従って、低消費電力駆動が可能となるば
かりでなく、圧電板の支持が容易になる。圧電板を支持
する場合には、弾性表面波が伝搬している表面近傍を除
く部分であればどこでも支持が可能である。圧電板とし
て圧電セラミックを採用することにより、圧電板のすだ
れ状電極の設けられた方の板面の表面近傍に効率よく弾
性表面波を励振し非圧電板の上端面に伝搬させること、
または非圧電板の上端面の弾性表面波を圧電板のすだれ
状電極の設けられた方の板面の表面近傍に効率よく伝搬
させ、すだれ状電極から電気信号として出力させること
ができる。圧電板として圧電セラミックを採用する場
合、その圧電セラミックの分極軸の方向と厚さ方向とを
平行にする構造が採用される。
When the interdigital transducer is used for input, surface acoustic waves of the zero-order mode and the first-order or higher-order mode are excited in the vicinity of the surface of the piezoelectric plate on which the interdigital transducer is provided. Then, the surface acoustic wave can be propagated to the upper end surface of the non-piezoelectric plate. A structure in which the phase velocity of the zero-order surface acoustic wave is almost equal to the velocity of the Rayleigh wave propagating to the piezoelectric plate in an electrically short-circuited state, The phase velocity is
By adopting a structure that is almost equal to the speed of the Rayleigh wave propagating to the piezoelectric plate that is electrically open, the degree of conversion of the electric energy applied from the interdigital transducer to a surface acoustic wave is increased. In addition to the above, it is possible to eliminate reflection and the like caused by acoustic impedance mismatch at the interface between the piezoelectric plate and the non-piezoelectric plate. When using interdigital electrodes for output,
Zero-order mode and 1 excited on the upper end surface of the non-piezoelectric plate
A higher order surface acoustic wave can be output as an electric signal from the IDT. A structure in which the phase velocity of the zero-order surface acoustic wave is almost equal to the velocity of the Rayleigh wave propagating to the piezoelectric plate in an electrically short-circuited state, By adopting a structure in which the phase speed is almost equal to the speed of the Rayleigh wave propagating to the piezoelectric plate that is electrically open, the non-piezoelectric plate and the interdigital electrodes of the piezoelectric plate are provided. The surface acoustic wave propagated in the vicinity of the surface of the plate surface can be efficiently output as an electric signal from the IDT. In addition, it is possible to eliminate reflections or the like caused by acoustic impedance mismatch at the interface between the piezoelectric plate and the non-piezoelectric plate. A structure is adopted in which the thickness of the piezoelectric plate is approximately three times or more the electrode period length p of the interdigital transducer, and the thickness d of the non-piezoelectric plate is smaller than the electrode period length p, and the structure propagates to the non-piezoelectric plate alone. By employing a non-piezoelectric plate as a non-piezoelectric plate, a substance whose phase velocity of the surface acoustic wave is smaller than the phase velocity of the surface acoustic wave propagating on the piezoelectric plate alone can reduce the electrical energy applied from the interdigital transducer to the 0th mode and the first order The degree of conversion to a higher-order surface acoustic wave can be increased. At this time, the surface acoustic wave can be efficiently propagated to the upper end surface of the non-piezoelectric plate without leaking into the inside of the piezoelectric plate. Further, the surface acoustic waves of the zero-order mode and the first-order or higher-order modes of the non-piezoelectric plate can be efficiently output as electric signals from the interdigital transducer. Therefore, not only low power consumption driving is enabled, but also the support of the piezoelectric plate becomes easy. When the piezoelectric plate is supported, it can be supported anywhere except in the vicinity of the surface where the surface acoustic wave propagates. By adopting a piezoelectric ceramic as the piezoelectric plate, it is possible to efficiently excite a surface acoustic wave near the surface of the plate surface on which the interdigital electrodes of the piezoelectric plate are provided and to propagate the surface acoustic wave to the upper end surface of the non-piezoelectric plate.
Alternatively, the surface acoustic wave on the upper end surface of the non-piezoelectric plate can be efficiently propagated to the vicinity of the surface of the piezoelectric plate on which the interdigital electrodes are provided, and the electric signals can be output from the interdigital electrodes. When a piezoelectric ceramic is used as the piezoelectric plate, a structure is adopted in which the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic is parallel to the thickness direction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の超音波トランスデューサの一実施例を
示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an ultrasonic transducer according to the present invention.

【図2】図1の超音波トランスデューサの斜視図。FIG. 2 is a perspective view of the ultrasonic transducer of FIG.

【図3】圧電磁器板2の異なる2つの電気的境界条件下
での位相速度差から算出したk2値と、kd値との関係
を示す特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a k 2 value calculated from a phase velocity difference under two different electrical boundary conditions of the piezoelectric ceramic plate 2 and a kd value.

【図4】圧電磁器板2の表面近傍を伝搬する弾性表面波
の位相速度を示す特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a phase velocity of a surface acoustic wave propagating near the surface of the piezoelectric ceramic plate 2;

【図5】圧電磁器板2の異なる2つの電気的境界条件下
での位相速度差から算出したk2値と、kd値との関係
を示す特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a k 2 value calculated from a phase velocity difference under two different electrical boundary conditions of the piezoelectric ceramic plate 2 and a kd value.

【図6】圧電磁器板2の表面近傍を伝搬する弾性表面波
の位相速度を示す特性図。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a phase velocity of a surface acoustic wave propagating near the surface of the piezoelectric ceramic plate 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 すだれ状電極 2 圧電磁器板 3 非圧電板 4 支持基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Interdigital electrode 2 Piezoelectric ceramic plate 3 Non-piezoelectric plate 4 Support substrate

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1組のすだれ状電極を備えた圧電板に非
圧電板を設けて成る超音波トランスデュ−サであって、 前記すだれ状電極は前記圧電板の一方の板面に設けら
れ、 前記非圧電板の下端面は前記圧電板の前記一方の板面に
前記すだれ状電極を介して固着されていて、 前記すだれ状電極は前記すだれ状電極の電極周期長pに
ほぼ対応する周波数の電気信号を入力されることによ
り、前記圧電板の前記一方の板面の表面近傍に前記電極
周期長pとほぼ等しい波長を有する弾性表面波を励振
し、該弾性表面波を前記非圧電板の上端面に伝搬させ、 前記非圧電板に伝搬される前記弾性表面波は0次モード
および1次以上の高次モードの波で、 前記0次モードの弾性表面波の位相速度は、電気的に短
絡状態にある前記圧電板単体に伝搬するレイリー波の速
度とほぼ等しく、 前記1次以上の高次モードの弾性表面波の位相速度は、
電気的に開放状態にある前記圧電板単体に伝搬するレイ
リー波の速度とほぼ等しく、 前記圧電板の厚さは前記電極周期長pのほぼ3倍以上で
あり、 前記非圧電板の厚さdは前記電極周期長pよりも小さ
く、 前記非圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度は、
前記圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度よりも
小さい超音波トランスデューサ。
1. An ultrasonic transducer comprising a non-piezoelectric plate provided on a piezoelectric plate having a pair of interdigital electrodes, wherein the interdigital electrode is provided on one plate surface of the piezoelectric plate. The lower end surface of the non-piezoelectric plate is fixed to the one plate surface of the piezoelectric plate via the interdigital electrode, and the interdigital electrode has a frequency substantially corresponding to the electrode cycle length p of the interdigital electrode. Of the piezoelectric plate, a surface acoustic wave having a wavelength substantially equal to the electrode period length p is excited near the surface of the one plate surface of the piezoelectric plate, and the surface acoustic wave is converted to the non-piezoelectric plate. The surface acoustic wave propagated to the non-piezoelectric plate is a wave of a zero-order mode and a first-order or higher-order mode. The phase velocity of the surface acoustic wave of the zero-order mode is electrically Rayleigh propagating to the piezoelectric plate alone in a short-circuit state Approximately equal to the wave velocity, phase velocity of the surface acoustic wave of the primary or higher order mode,
The speed of the Rayleigh wave propagating to the piezoelectric plate in an electrically open state is substantially equal to the speed of the Rayleigh wave, the thickness of the piezoelectric plate is approximately three times or more the electrode period length p, and the thickness d of the non-piezoelectric plate Is smaller than the electrode period length p, and the phase velocity of the surface acoustic wave propagating to the non-piezoelectric plate alone is
An ultrasonic transducer having a phase velocity smaller than a phase velocity of a surface acoustic wave propagating to the piezoelectric plate alone.
【請求項2】 1組のすだれ状電極を備えた圧電板に非
圧電板を設けて成る超音波トランスデュ−サであって、 前記すだれ状電極は前記圧電板の一方の板面に設けら
れ、 前記非圧電板の下端面は前記圧電板の前記一方の板面に
前記すだれ状電極を介して固着されていて、 前記すだれ状電極は、前記非圧電板の上端面から前記圧
電板の前記一方の板面の表面近傍に伝搬した弾性表面波
を前記すだれ状電極の電極周期長pにほぼ対応する周波
数の電気信号に変換して出力し、 前記圧電板の前記一方の板面の表面近傍に伝搬した前記
弾性表面波は0次モードおよび1次以上の高次モードの
波で、その波長は前記電極周期長pとほぼ等しく、 前記0次モードの弾性表面波の位相速度は、電気的に短
絡状態にある前記圧電板単体に伝搬するレイリー波の速
度とほぼ等しく、 前記1次以上の高次モードの弾性表面波の位相速度は、
電気的に開放状態にある前記圧電板単体に伝搬するレイ
リー波の速度とほぼ等しく前記圧電板の厚さは前記電極
周期長pのほぼ3倍以上であり、 前記非圧電板の厚さdは前記電極周期長pよりも小さ
く、 前記非圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度は、
前記圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度よりも
小さい超音波トランスデューサ。
2. An ultrasonic transducer comprising a piezoelectric plate having a pair of interdigital electrodes and a non-piezoelectric plate, wherein the interdigital electrodes are provided on one plate surface of the piezoelectric plate. The lower end surface of the non-piezoelectric plate is fixed to the one plate surface of the piezoelectric plate via the interdigital electrode, and the interdigital electrode is formed of the piezoelectric plate from the upper end surface of the non-piezoelectric plate. The surface acoustic wave propagating near the surface of the one plate surface is converted into an electric signal having a frequency substantially corresponding to the electrode period length p of the interdigital transducer and output, and the vicinity of the surface of the one plate surface of the piezoelectric plate is output. The surface acoustic wave propagated to the surface is a wave of a zero-order mode and a first-order or higher-order mode, the wavelength of which is substantially equal to the electrode period length p. Rayleigh wave propagating through the piezoelectric plate in a short-circuit state Speed substantially equal, the phase velocity of the surface acoustic wave of the primary or higher order mode,
The thickness of the piezoelectric plate is substantially equal to the speed of the Rayleigh wave propagating to the piezoelectric plate in an electrically open state, the thickness of the piezoelectric plate is about three times or more the electrode period length p, and the thickness d of the non-piezoelectric plate is The phase velocity of the surface acoustic wave that is smaller than the electrode period length p and propagates through the non-piezoelectric plate alone is
An ultrasonic transducer having a phase velocity smaller than a phase velocity of a surface acoustic wave propagating to the piezoelectric plate alone.
【請求項3】 前記圧電板のもう一方の板面が支持基板
で支持されている請求項1または2に記載の超音波トラ
ンスデューサ。
3. The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the other surface of the piezoelectric plate is supported by a support substrate.
【請求項4】 前記圧電板が圧電セラミックで成り、前
記圧電セラミックの分極軸の方向は前記圧電セラミック
の厚さ方向と平行である請求項1,2または3に記載の
超音波トランスデューサ。
4. The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein said piezoelectric plate is made of piezoelectric ceramic, and a direction of a polarization axis of said piezoelectric ceramic is parallel to a thickness direction of said piezoelectric ceramic.
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