JPS6155696A - 音波吸収体 - Google Patents

音波吸収体

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JPS6155696A
JPS6155696A JP59177991A JP17799184A JPS6155696A JP S6155696 A JPS6155696 A JP S6155696A JP 59177991 A JP59177991 A JP 59177991A JP 17799184 A JP17799184 A JP 17799184A JP S6155696 A JPS6155696 A JP S6155696A
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acoustic impedance
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sound wave
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rubber
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弘幸 吉村
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はたとえば超音波流量計が設置される配管内を伝
搬する不要な音波を吸収するだめの音波吸収体に関する
〔従来技術とその問題点〕
超音波流量計は第6図に示したように、流体を導く配管
1の外側に流体の進行方向に互に位置をずらせて配置さ
れた一対の超音波送受波器2a、2bから構成され、第
1の送受波器2aから放射された超音波が第2の送受波
器2bに到達する時間と、第2の送受波器2bから放射
された超音波が第1の送受波器2aに到達する時間との
差に基づいて配管1内の流体の速度およびそれに伴なっ
て流量を求める。しかしこの超音波流量計を小口径(直
径100 mm以下)の配管に適用すると、配管1内を
多重反射しながら伝搬する反射波が生じ、この多重反射
波を流体内を直接伝搬する音波と一緒に送受波器が受信
するので、高い精度で夕1j定できないという欠点を生
ずる。そのため配管1内を伝搬するこの不要な多重反射
波を減少させ、流体内を直接伝搬してきた音波が高いS
/N比で送受波器2a、2bに受信されて高い精度で測
定できるようにする必要があり、そのために送受波器2
a、2bの周辺における配管10表面に音波吸と一致す
る音響インピーダンスZ2を有しかつ吸音率が高いこと
が望まれ、一般には第7図に示したように配管(たとえ
ば鉄)1よりも音響インピーダンスが低くて吸−8率の
高いゴム(/ことえば/リコンゴム)4とこのゴム3の
中に一様に混入された前記配管1より高い音響インピー
ダンスの金ワシ粒子(たとえばタングステン)5とから
構成きれる。
音響インピーダンスZは次式で表わされる。
Z=ρ・C・・・・・・(1) ここでρは媒質の密度、Cけ媒質の音速である。
しかしゴム4の中に金属粒子5が一様に混入されて成る
この音波吸収体3は、第8図に示したように吸音特性が
ゴムに比べて悪く、十分に吸音できないか、厚肉にしな
ければならないという欠点を有している。なお第7図に
おいて6は配管1内を伝搬する不要な音波である。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、吸収すべき音波が伝搬している媒体と
音響インピーダンスの整合がとれかつ吸音特性の良い薄
肉の音波吸収体を提供することにある。
〔発明の要点〕
本発明によればこの目的は、音波が伝搬している媒体の
音響インピーダンスより低い音響インピーダンスの吸音
体とこの吸音体の中に混入された前記媒体より高い音響
インピーダンスの粒子とから成り、前記媒体と接する側
にその音響インピーダンスが前記媒体の音響インピーダ
ンスと実質的に一致するような混合比で前記粒子が混入
された音響インピーダンス接合層が形成され、この音響
インピーダンス整合層から音波伝搬方向に連続的に粒子
の混合比が減少していることを特徴とする音波吸収体に
よって達成される。
〔発明の実施例〕
次に第1図に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。
本発明に基づく音波吸収体13は特に、fll  音波
が伝搬する媒体(配管)1と接する側の音響インピーダ
ンスを前記媒体1の音響インピーダンスと実質的匹一致
きせる。具体的には、前者を後者の08〜1.5倍程度
とする。
+21  音波が伝搬する媒体(配管)1から遠い側を
良い吸音率にする、 ということ考慮して、音波伝搬方向にゴム14と金属粒
子15との混合比が減少する混合体で構成されている。
いま−例として配管1が鉄、ゴム14が7リコンゴム、
金属粒子15がタングステンである場合について説明す
ると、これらの材料の音響特注は次の表の通りである。
表1=鉄、/リコンゴム、タングステンの音響特性金属
粒子15の粒径な音波の一波長より十分小さくすると、
上記条件(11を考慮した配管1と接する音波吸収体1
3の音響インピーダンス整合%161Cおけるゴムト1
と金属粒子15との混合比Xは次の式で決まる。
< I  X l l’ 2C2+ X l’ 5C3
=ρ+CI聞・(21ここでρIは配管1の密度、ρ2
はゴム14の密度、ρ3は金属粒子15の密度、clは
配管1の音速、C2はゴム14の音速sC3は金属粒子
15の音速である。
この式(2)に上記表1の数値を当てはめると、金属粒
子15の混合比は224%となる。一方この音波吸収体
13の音速Cは次式で表わされる。
C= (I  X ) C2+ XC3−□□ f41
この式(4)に同様に上記表1の数値を当てはめると、
音波吸収体13の音速Cは2193m/+となる。
音波の周波数をI MHzとすると音波の波長は219
3間となシ、金属粒子15の粒径はこの波長より十分小
さく、たとえば50μm程度にしなければならない。
更に上記条件(2ンを満足させるために、音波吸収体1
3の金属粒子15の混合比Xは、音波の伝搬方向におい
て第2図に示したように連続的に低下され、音響インピ
ーダンスの不連続面を作ることなしに音響インピーダン
ス整合層16と反対側はゴム14だけで形成されている
。この音波吸収体13の音波伝搬方向における音響イン
ピーダンスは第3図に示したように連続的に変化し、ま
た吸音特性は第4図に示したようにゴム14の吸音特性
に相応し、このことによって配管1内を伝搬してきた音
波6は音波吸収体13と空気17との界面に到達する短
かい距離の間で十分に吸音され減衰される。なお音響イ
ンピーダンス整合層16は配管1の音響インピーダンス
の0.8〜1.5の音響インピーダンスで配管lと音響
的に良好に整合できる。
また第2図に示したように金属粒子15の混合率が変化
している音波吸収体13は、たとえば第5図に示したよ
うに、容器18内の溶融ゴム14の中に金属粒子15を
混入しく第5図a)、金属粒子15の混合比が一様にな
るように攪拌器19で攪拌しく第5図b)、金属粒子1
5が第2図に示したような混合率となるように沈降時間
を考慮した硬化塩度と硬化11.5間で恒温4Xつ回内
でゴム14を硬化する(m5図C)ことによって製造で
きる。
〔発明の効果〕
本発明に基づく音波吸収体によれば、音波が伝搬してい
る媒体(配管)と接する側に音響インピーダンス整合層
が形成され工いるので、音波の大部分を音波吸収体に導
くことができ、音響インピーダンスが音波伝搬方向に連
続的に減少しかつ吸音効果が音波伝搬方向に増加してい
るので、音響インピーダンスの差異による音波の反射が
なく短かい距離で音波を吸収できる。従って薄くて吸音
特性の良い音波吸収体が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に基づく音波吸収体の断面図、第2図お
よび第3図はそれぞれ第1図における音波吸収体の音波
伝搬方向における金属粒子の混合比および音響インピー
ダンスの変化を示す線図、第4図は第1図における音波
吸収体の吸音特性を示す線図、第5図3、b%Cは本発
明に基づく音波吸収体の製造工程を示す説明図、第6図
は超旨波流量計が設置されその周辺に音波吸収体が設け
られている配管の斜視図、第7図は第6図における従来
の音波吸収体の断面図、第8図は第7図における音波吸
収体の吸音特性を示す線図である。 1・・・配管(音波が伝搬している媒体)、2a、2b
・・・超音波送受波器、3.13・・・音波吸収体、4
.14・・・ゴム(a膏体)、5.15・・金属粒子、
16・・・音響インピーダンス整合層。 (6118)代理人弁理士冨村 b 晃2図 嶌3区 晃4図 第5区 (a、)(b)(c)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)音波が伝搬している媒体の音響インピーダンスより
    低い音響インピーダンスの吸音体とこの吸音体の中に混
    入された前記媒体より高い音響インピーダンスの粒子と
    から成り、前記媒体と接する側にその音響インピーダン
    スが前記媒体の音響インピーダンスと実質的に一致する
    ような混合比で前記粒子が混入された音響インピーダン
    ス整合層が形成され、この音響インピーダンス整合層か
    ら音波伝搬方向に連続的に粒子の混合比が減少している
    ことを特徴とする音波吸収体。 2)吸音体がゴム好ましくはシリコンゴムであり、粒子
    が金属粒子好ましくはタングステン粒子であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の音波吸収体。 3)音響インピーダンス整合層と反対の側が粒子を全く
    含んでいないことを特徴とする特許請求の範囲第1項又
    は第2項に記載の音波吸収体。 4)特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記
    載の音波吸収体において、金属粒子が溶融ゴムの中に混
    入され、攪拌され、金属粒子の沈降時間を考慮した硬化
    温度と硬化時間でゴムが硬化されて作られていることを
    特徴とする音波吸収体。
JP59177991A 1984-08-27 1984-08-27 音波吸収体 Granted JPS6155696A (ja)

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