JPS5821991B2 - 超音波発生方法 - Google Patents
超音波発生方法Info
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- JPS5821991B2 JPS5821991B2 JP52031507A JP3150777A JPS5821991B2 JP S5821991 B2 JPS5821991 B2 JP S5821991B2 JP 52031507 A JP52031507 A JP 52031507A JP 3150777 A JP3150777 A JP 3150777A JP S5821991 B2 JPS5821991 B2 JP S5821991B2
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- ultrasonic
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Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/32—Sound-focusing or directing, e.g. scanning characterised by the shape of the source
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波装置に用いられる超音波発生用のトラン
スデユーサに関し、特に収束した超音波を発生するトラ
ンスデユーサに関する。
スデユーサに関し、特に収束した超音波を発生するトラ
ンスデユーサに関する。
光学的には不透明な媒質でも、音響的に透明でありさえ
すれば、Ｘ線による透視と同様に音波による透視像の観
測が可能である。
すれば、Ｘ線による透視と同様に音波による透視像の観
測が可能である。
光学的不透明体の超音波による撮像は医療診断、顕微鏡
、非破壊検査、海底の模様の観測、地震研究の分野への
応用が可能である。
、非破壊検査、海底の模様の観測、地震研究の分野への
応用が可能である。
従来の超音波トランスデユーサとしては、音響位相板を
用いるもの、環状アレイを用いるもの、音響レンズを用
いるもの、光−音響トランスデユーサを用いるもの、な
どが提案されている。
用いるもの、環状アレイを用いるもの、音響レンズを用
いるもの、光−音響トランスデユーサを用いるもの、な
どが提案されている。
しかしながら超音波撮像に必要な音波の収束という点で
なお改善の余地があるのが実情である。
なお改善の余地があるのが実情である。
従って、本発明は簡単な構成で収束特性の優れた超音波
トランスデユーサを提供することを目的とし、その特徴
は、一方の表面にインターディジタル電極を有する圧電
性物質を該電極が液体に接する如く設置し、該インター
ディジタル電極は複数の平行な細長電極指を有するくし
の歯状電極を複数組具備し各くしの歯状電極の電極指が
交互にオーバーラツプして配置される構造を有し、前記
電極指の間隔は超音波ビームを収束させるごとく決定さ
れ、前記インターディジタル電極に交流信号を印加する
ことにより該信号の周波数に等しい周波数の超音波ビー
ムを放射させるごとき超音波発生方法にある。
トランスデユーサを提供することを目的とし、その特徴
は、一方の表面にインターディジタル電極を有する圧電
性物質を該電極が液体に接する如く設置し、該インター
ディジタル電極は複数の平行な細長電極指を有するくし
の歯状電極を複数組具備し各くしの歯状電極の電極指が
交互にオーバーラツプして配置される構造を有し、前記
電極指の間隔は超音波ビームを収束させるごとく決定さ
れ、前記インターディジタル電極に交流信号を印加する
ことにより該信号の周波数に等しい周波数の超音波ビー
ムを放射させるごとき超音波発生方法にある。
以下図面により実施例を説明する。
第１図は本発明による収束超音波トランスデユーサの構
造例で、容器１の中に液体２がもうけられ、該液体の中
に、表面にインターディジクル電極（すだれ状電極と呼
ばれることもある）４を有する圧電性物質３がもうけら
れる。
造例で、容器１の中に液体２がもうけられ、該液体の中
に、表面にインターディジクル電極（すだれ状電極と呼
ばれることもある）４を有する圧電性物質３がもうけら
れる。
液体としては、水、エーテル、アセトン、グリセリンな
どが可能である。
どが可能である。
電極４は第２図Ａにしめすごとく、くしの歯状の電極を
交互にインターディジタルに配置し、端子ａ及びｂに交
流信号を印加する単相電極、及び第２図Ｂにしめすごと
く、インターディジタルに構成される電極を３本目毎に
接続し、端子ａ。
交互にインターディジタルに配置し、端子ａ及びｂに交
流信号を印加する単相電極、及び第２図Ｂにしめすごと
く、インターディジタルに構成される電極を３本目毎に
接続し、端子ａ。
ｂ及びＣから３相交流信号を印加する３相電極とが可能
である。
である。
単相電極の場合は超音波ビームが２本発生するのに対し
、３相電極の場合は単一の：超音波ビームが得られる。
、３相電極の場合は単一の：超音波ビームが得られる。
電極の材料としては例えばＣｒとＡｕを組合せたのが耐
水性が強く良好である。
水性が強く良好である。
圧電性物質としてはＬ ｉＮ ｂ Ｏｓ、水晶、刹３Ｂ
１１□Ｇｅ０２ｏ、ＰＺＴ系磁器（例えば東京電気化学
工業株製９１Ａ材）などが可能である。
１１□Ｇｅ０２ｏ、ＰＺＴ系磁器（例えば東京電気化学
工業株製９１Ａ材）などが可能である。
次に電極の間隔について第３図により説明する。
周波数ｆの音波のある液体中での波長λｆと、ビームの
最大出力の方向（角度θ）との関係は次式により定まり
、この式は本発明者による実験結果とよく一致する。
最大出力の方向（角度θ）との関係は次式により定まり
、この式は本発明者による実験結果とよく一致する。
ｓｉｎθ＝λｆ７２ｄ −（１）ここでｄは
電極間隔である。
電極間隔である。
従って第３図において、各電極から発生する音波が点Ｐ
に収束するためには（つまり各点で発生する音波が点Ｐ
を通りかつ同相となる条件） ｒ ％＝ Ｒｎ”−Ｌ２＝ ｋ、 ｎλｆＬ＋に２ｎ”
ｐ ”’（２）が成立する必要がある。
に収束するためには（つまり各点で発生する音波が点Ｐ
を通りかつ同相となる条件） ｒ ％＝ Ｒｎ”−Ｌ２＝ ｋ、 ｎλｆＬ＋に２ｎ”
ｐ ”’（２）が成立する必要がある。
ここでｒｎはｎ番目の電極とＱ点との距離、Ｒｎはｎ番
目の電極とＰ点との距離、ｋｌとに２は定数である。
目の電極とＰ点との距離、ｋｌとに２は定数である。
（ｋｌ、に２）の値は単相電極に対して（ＩｔＬ）１３
相電極に対して（７，↓）である。
相電極に対して（７，↓）である。
電極二間隔は（１）式及び（２）式９
をコンピュータにより計算することにより求められる。
次に各圧電性物質と液体との組合に対するビーム放射角
度θの実験結果を次表にしめす。
度θの実験結果を次表にしめす。
上表から、θの値を少さくするには、音波の速度の遅い
液体と表面波伝送速度が早い圧電体とを組合せれば良い
ことがわかる。
液体と表面波伝送速度が早い圧電体とを組合せれば良い
ことがわかる。
又、以上の説明から音波の収束状況が音波の周波数によ
って変化することは明らかで、その実験結果を第４図及
び第５図にしめす。
って変化することは明らかで、その実験結果を第４図及
び第５図にしめす。
第４図は、各周波数で指向特性を観測し、指向特性曲線
から音波ビームの形状を求めた結果で、横軸は音源から
の距離、たて軸はビームの幅をしめす。
から音波ビームの形状を求めた結果で、横軸は音源から
の距離、たて軸はビームの幅をしめす。
第４図から各周波数に対する焦点距離を求めると第５図
のごとくなる。
のごとくなる。
又トランスデユーサの電極パターンを圭に縮尺して特性
を調べたところ、中心周波数５ＭＨｚで焦点距離１６ｃ
ｍ、ビーム幅３．８朋を示した。
を調べたところ、中心周波数５ＭＨｚで焦点距離１６ｃ
ｍ、ビーム幅３．８朋を示した。
又周波数の変化に対する焦点距離も同様に変化した。
従って本発明によるトランスデユーサは相似関係を満足
することがわかる。
することがわかる。
以上詳しく説明したごとく、圧電性物質の上に適尚な間
隔で配置されたすだれ状電極に、液体中で、交流信号を
印加することにより、収束性のよい超音波ビームが得ら
れる。
隔で配置されたすだれ状電極に、液体中で、交流信号を
印加することにより、収束性のよい超音波ビームが得ら
れる。
本発明の応用は、単に撮像用に限定されるものではなく
、音波ビームを収束させる必要のある用途に一般に適用
可能であり、例えば、ビームを液体と空気の境界面に収
束させて、液体の霧化を行なわせることが出来る。
、音波ビームを収束させる必要のある用途に一般に適用
可能であり、例えば、ビームを液体と空気の境界面に収
束させて、液体の霧化を行なわせることが出来る。
第１図は本発明による超音波トランスデユーサの構造例
、第２図Ａ及びＢは電極４の構造例、第３図は本発明の
動作説明図、第４図と第５図は実験結果の１例を示す図
である。 １；容器、２；液体、３；圧電性物質、４；電極。
、第２図Ａ及びＢは電極４の構造例、第３図は本発明の
動作説明図、第４図と第５図は実験結果の１例を示す図
である。 １；容器、２；液体、３；圧電性物質、４；電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一方の表面にインターディジタル電極を有する圧電
性物質を該電極が液体に接する如く設置し、該インター
ディジタル電極は複数の平行な細長電極指を有するくし
の歯状電極を複数組具備し各くしの歯状電極の電極指が
交互にオーバーラツプして配置される構造を有し、前記
電極指の間隔は超音波ビームを収束させるごとく決定さ
れ、前記インターディジクル電極に交流信号を印加する
ことにより該信号の周波数に等しい周波数の超音波ビー
ムを放射させることを特徴とする超音波発生方法。 ２ 前記インターディジタル電極の間隔がｒ％＝に１ｎ
λｆＬ＋に２ｎ２２％ （ｒ、はｎ番目の電極と焦点との間の水平距離λｆは液
体中の周波数ｆの音波の波長、Ｌは電極と焦点との間の
垂直距離、ｋｌとに２は定数）を略満足するごとく定め
られ、交流信号の印加により液体中に収束超音波ビーム
を放射させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の超音波発生方法。 ３ 前記電極がインターディジタルに構成された３相の
すだれ状電極であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項、および第２項のいずれかに記載の超音波発生方法
。 ４ 前記電極がインターディジタルに構成された単相す
だれ状電極であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項、および第２項のいずれかに記載の超音波発生方法。 ５ 前記液体が水、エーテル、アセトン又はグリセリン
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
、第３項及び第４項のいずれかに記載の超音波発生方法
。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52031507A JPS5821991B2 (ja) | 1977-03-24 | 1977-03-24 | 超音波発生方法 |
| DE2742492A DE2742492C3 (de) | 1977-03-24 | 1977-09-21 | Ultraschallwandler |
| US05/844,291 US4173009A (en) | 1977-03-24 | 1977-10-21 | Ultrasonic wave transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52031507A JPS5821991B2 (ja) | 1977-03-24 | 1977-03-24 | 超音波発生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54161315A JPS54161315A (en) | 1979-12-20 |
| JPS5821991B2 true JPS5821991B2 (ja) | 1983-05-06 |
Family
ID=12333122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52031507A Expired JPS5821991B2 (ja) | 1977-03-24 | 1977-03-24 | 超音波発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5821991B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60197099A (ja) * | 1985-01-30 | 1985-10-05 | Hitachi Ltd | 超音波探触子 |
| JPS60198453A (ja) * | 1985-01-30 | 1985-10-07 | Hitachi Ltd | 超音波探触子 |
-
1977
- 1977-03-24 JP JP52031507A patent/JPS5821991B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54161315A (en) | 1979-12-20 |
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