JPH0759197A - 超音波振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で不要モードの超音波の発生を防
止できる超音波振動子を提供することにある。 【構成】 超音波を発生するための柱状の振動子本体１
０と、振動子本体１０の両方の端面部１１，１２に設け
られた電極部２１，２２とを備える超音波振動子におい
て、少なくとも一方の電極部の大きさを、振動子本体の
端面部より小さくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波の発生に際し
て、不要モードの超音波を除く超音波振動子に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波の発生に際して、たとえば図７に
示すような超音波振動子を用いることがある。この超音
波振動子は、円柱形状の振動子本体７１と、振動子本体
７１の端面部を挟んで取り付けられた電極部７２，７３
とを備える。そして、超音波を発生するときには、電極
部７２，７３に交流信号またはパルスを加える。超音波
振動子は、厚み方向Ａ，Ｂに使用モードの超音波を発生
する。このとき、振動子本体７１は、厚み方向Ａと直角
な方向Ｃにも、不要モードの超音波を発生する。

【０００３】この不要モードの超音波の発生を防止する
ために、特開昭５９ー１８１８９８号公報に示す超音波
振動子がある。この超音波振動子は、図８（ａ）に示す
ように、幅がＰの分割リング８１〜８４と、分割リング
８１〜８４に接続された電極９１〜９４とを備える。分
割リング８１〜８４は、図８（ｂ）に示すように、細分
割リング８５，８６に分割されている。

【０００４】この超音波振動子に電圧を加えると、不要
モードの超音波の発生を防止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図８に示す超
音波振動子は、多数の分割リング８１〜８４および細分
割リング８５，８６を用いる。さらに、それぞれの分割
リング８１〜８４に電極９１〜９４を設ける。このため
に、従来の超音波振動子は、複雑な構造をしている。こ
の結果、従来の超音波振動子の生産に際して、工程が多
くなり、製造コストが上昇する。

【０００６】この発明の目的は、このような欠点を除
き、簡単な構造で不要モードの超音波の発生を防止でき
る超音波振動子を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、その目的を
達成するため、超音波を発生するための柱状の振動子本
体と、振動子本体の両方の端面部に設けられた電極部と
を備える超音波振動子において、少なくとも一方の電極
部の大きさを、振動子本体の端面部より小さくした。

【０００８】

【作用】この発明により、不要モードの超音波は電極の
エッヂ部と振動子の端部で発生するが、この２箇所で発
生した超音波の位相が１８０度ずれることにより、互い
に打ち消し合い、結果として励振されなくなる。

【０００９】

【実施例】次に、この発明の実施例を、図面を用いて説
明する。

【００１０】［実施例１］図１は、この発明の実施例１
を示す図である。この超音波振動子は、振動子本体１０
と、電極部２１，２２とを備える。

【００１１】振動子本体１０は、円柱形状をしている。
振動子本体１０の端面部１１，１２は、点Ｏを中心とし
た半径Ｒ１の円形状である。また、振動子本体１０の側
面部１３は、所定の厚みＬとなっている。振動子本体１
０として、セラミックなどがある。

【００１２】電極部２１は、振動子本体１０の端面部１
１に設けられている。電極部２１は、点Ｏを中心とした
半径Ｒ２の円盤形状である。半径Ｒ２は、振動子本体１
０の半径Ｒ１より小さく、この半径Ｒ１と電極部２１の
半径Ｒ２との差Ｄ１は、不要モードの超音波、つまりＣ
方向に励振する超音波の波長の１／５〜１／３倍であ
る。

【００１３】電極部２２は、振動子本体１０の端面部１
２に設けられている。電極部２２は、電極部２１と同様
に、点Ｏを中心とした半径Ｒ２の円盤形状である。

【００１４】また、電極部２２の形状として、図２に示
すものがある。この電極部２３は、図１と同様に円盤形
状である。しかし、電極部２３の半径は、振動子本体１
０の端面部１２の半径Ｒ１と同じ大きさである。このよ
うな電極部２３を用いてもよい。

【００１５】次に、この実施例１の動作について説明す
る。

【００１６】実施例１は、たとえば図３に示すように、
超音波エコーを減衰させるダンパー３１が実施例１であ
る超音波振動子１の片方の電極部に取り付けられて、超
音波皮脂厚測定器のプローブとして用いられる。

【００１７】電極部２１と電極部２２との間に、電気的
なパルスを加えると、振動子本体１０が共振周波数で振
動する。電極部２１および電極部２２の半径Ｒ２の方
が、振動子本体１０の半径Ｒ１より小さい。不要モード
の超音波は、半径Ｒ１の部分と半径Ｒ２の部分で発生
し、その位相が１８０度ずれているので、互いに打ち消
し合い、振動がほとんど発生しない。これにより、厚み
方向Ａに対して直角な方向Ｃには、超音波が励起されな
い。この結果、超音波振動子は、使用モードの超音波だ
けを発生する。

【００１８】この様子を図４，５に示す。なお、図５
は、図８に述べた従来の超音波振動子を用いたときのも
のである。図４の反射係数を示す図の中で、矢印１０１
に示す部分が不要モードであり、矢印１０２に示す部分
が使用モードである。一方、従来技術により発生する不
要モードを図５の矢印２０１に示し、使用モードを矢印
２０２に示す。これにより、従来の技術に比べて、不要
モードが小さくなっている。

【００１９】このように、実施例１は、厚み方向にだけ
超音波を発生し、不要モードの超音波をほとんど放射し
ない。しかも、実施例１の構造は、簡単であり、生産に
際して、工程を低減できる。

【００２０】［実施例２］図６は、この発明の実施例２
を示す図である。この超音波振動子は、振動子本体４０
と、電極部５１，５２とを備える。

【００２１】振動子本体４０は、四角柱形状をしてい
る。振動子本体４０の端面部４１，４２は、四角形状で
ある。振動子本体４０として、実施例１と同様にセラミ
ックなどがある。

【００２２】電極部５１は、振動子本体４０の端面部４
１に設けられている。電極部５１は、端面部４１を縮小
した四角形状である。そして、端面部４１と電極部５１
の互いに向かい合うそれぞれの辺は、距離Ｄ２だけ隔た
っている。この距離Ｄ２は、使用モードの超音波の波長
の１／５〜１／３倍である。

【００２３】電極部５２は、振動子本体４０の端面部４
２に設けられている。電極部５２は、電極部５１と同様
に、端面部４２を縮小した形状である。そして、互いに
向かい合うそれぞれの辺は、電極部５１と同様に、距離
Ｄ２だけ隔たっている。

【００２４】また、電極部４２の形状として、実施例１
と同様に、端面部４２と同じ形状でもよい。

【００２５】この実施例２は、実施例１と同じように、
超音波を減衰させるダンパー（図示を省略）が片方の電
極部に取り付けられて、超音波皮脂厚測定器のプローブ
などとして用いられる。

【００２６】電極部５１，５２に加えられた、電気的な
交流信号により、振動子本体４０が振動する。振動子本
体４０の、方向Ｃには超音波が発生しない。この結果、
超音波振動子は、使用モードの超音波だけを発生する。

【００２７】このように、実施例２は、実施例１と同様
に、厚み方向Ａ，Ｂにだけ超音波を放射し、不要モード
の超音波をほとんど発生しない。

【００２８】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明は、振
動子本体の端面部の形状より電極部の形状を小さくする
ことにより、不要モードの超音波の発生を防止してい
る。これにより、従来に比べて構造を簡単にでき、製造
コストを低くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す図である。

【図２】電極部の別の例を示す図である。

【図３】実施例１を超音波皮脂厚測定器のプローブに用
いたときの図である。

【図４】５０Ω系における反射係数を示す図である。

【図５】従来の超音波振動子を用いた５０Ω系における
反射係数を示す図である。

【図６】この発明の実施例２を示す図である。

【図７】従来の超音波振動子を示す図である。

【図８】従来の超音波振動子を示す図である。

【符号の説明】

１０ 振動子本体 １１ 端面部 １２ 端面部 ２１ 電極部 ２２ 電極部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波を発生するための柱状の振動子本
   体と、前記振動子本体の両方の端面部に設けられた電極
   部とを備える超音波振動子において、 少なくとも一方の前記電極部の大きさを、前記振動子本
   体の端面部より小さくしたことを特徴とする超音波振動
   子。
2. 【請求項２】 前記振動子本体を円柱形状にすると共
   に、前記電極部の形状を円形状にしたこを特徴とする請
   求項１記載の超音波振動子。
3. 【請求項３】 前記振動子本体を四角柱形状にすると共
   に、前記電極部の形状を四角形状にしたこを特徴とする
   請求項１記載の超音波振動子。