[发明专利]声匹配层

说明书

作为基材，使用由金属、陶瓷等形成的板状构件，设置沿着声波的传播方向设置的致密部分(2)和朝向声波的传播方向即接合面(5)地设置于板状的基材的振动面(6)的局部的凹部(3)。利用该结构，降低声阻抗，高效地进行声波向气体的传递。并且，供声波传播的致密部分(2)为高密度，因此声透过损耗较小，能够得到作为声匹配层的优异的特性。

技术领域

本发明主要涉及一种超声波的收发的灵敏度、机械强度以及耐热性较高的声匹配层。

背景技术

通常，超声波产生源和气体的声阻抗(各自的物质的密度与声速的乘积)越接近，从超声波产生源向空气等气体的(超声波的)能量传递效率越高。

但是，超声波产生源通常由陶瓷(密度和声速较高)形成，作为要传递超声波的对象的空气等气体的密度和声速比陶瓷的密度和声速小得多。因而，从超声波产生源向空气的能量传递效率非常低。为了解决该问题，进行如下对策：在超声波产生源与气体之间夹装声阻抗比超声波产生源的声阻抗小且比空气的声阻抗大的声匹配层，提高能量传递效率。

为了降低声匹配层的声阻抗，使构成声匹配层的物质多孔质化而降低密度(和声速)。

但是，物质的机械强度由于多孔质化而降低，因此存在作为工业产品处理变难这一问题。因此，作为声匹配层，尝试将密度足够小(声阻抗足够小)但机械强度不充分的构件和密度的降低程度较小但机械强度较高的构件组合，由此同时满足声阻抗的降低和机械强度的维持、提高(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-219248号公报

发明内容

然而，在以往的专利文献1所记载的密度测定方法中，至少需要将密度较高的构件和密度较小的构件组合，因此在作为工业产品的处理中存在工时增加等问题。

并且，为了使从密度较高的构件发出的声波的相位与从密度较低的构件发出的声波的相位一致，需要以高精度调整它们的厚度，在作为工业产品的处理中存在工时增加等问题。

本发明的声匹配层包括：基材，其呈板状，与超声波产生源接合的接合面和放出声波的振动面形成于具有预定厚度的该基材的两面；以及凹部或贯通部，其至少朝向接合面地设置于振动面的局部。

以下示出关于上述的声匹配层的物理解释。

首先，作为声阻抗的定义的密度与声速的乘积表示构成该物质的微小单位元素的物质的动量。即，若将构成微小单位元素的物质的动量设为ΔP，将质量设为ΔM，将速度设为V，则根据动量的定义，

ΔP(动量)＝ΔM×V(声阻抗)，

可以看出声阻抗是构成微小单位元素的物质的动量。

因而，可以看出，对于从某一物质(超声波产生源)向相邻的物质的高效的能量传播而言，优选的是，声阻抗接近。

据此，记述在上述声匹配层中发生的现象。

通常，物质的声速表示为，

V＝(κ/ρ)^1/2。

在此，κ是体积弹性模量，ρ是密度。即，可以看出，物质的声速由体积弹性模量和密度唯一地决定，因此难以有意地控制声速。

因而，为了降低声阻抗，降低密度是有效的。在本发明的声匹配层中，采用通过局部地设置凹部或贯通部来降低表观密度的方法。