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技術 超音波フェイズドアレイ送受波器

出願人 株式会社トーキン
発明者 亀山明氏家秀典
出願日 2000年4月27日 (20年9ヶ月経過) 出願番号 2000-127188
公開日 2001年10月31日 (19年3ヶ月経過) 公開番号 2001-305217
状態 特許登録済
技術分野 超音波変換器 機械的振動の発生装置 音波、超音波を用いた位置、速度等の測定
主要キーワード 斜め直線状 接続組合せ 副極大 分極極性 矩形配列 水中音波 圧電セラミック製 円形配列
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図面 (13)

課題

一つのフェイズドアレイとその表裏接続方法及び最も簡単な指向性合成回路の組み合わせにより、最小寸法、最小質量となる直交4ビーム超音波ドップラー送受波器を提供すること。

解決手段

超音波振動子を配列したフェイズドアレイの表面の結線切替回路及び整相回路で結線方向と直角方向に位相分布を作り、位相分布方向の右上左下方向に前後2ビーム、前1ビーム、後1ビームの3種類のビームを形成し、裏面の結線と切替回路及び整相回路で結線方向と直角方向に位相分布を作り、位相分布方向の左上右下方向に前記3種類のビームと直交する左右2ビーム、左1ビーム、右1ビームの3種類のビームを形成し、表面による前後2ビームと裏面による左右2ビームの直交4ビームを同時に送信し、表面の前1ビームと後1ビーム及び裏面の左1ビームと右1ビームの直交4ビームの独立ビーム信号を同時に得る。

概要

背景

水中においては、超音波ドップラー効果を利用した速度計潮流計等が多く使用されている。

この種の速度計または潮流計に用いられる代表的な送受波器は、直交4ビームを持つ超音波ドップラー送受波器である。

代表的な構造は、4つの円盤状の圧電セラミック製超音波振動子が組み込まれ、各々の放射面がビーム形成角度に正面するように配置されている。

超音波ビーム指向幅は、駆動周波数と超音波振動子の外径で定まるが、ドップラー効果を大きくするための条件から指向幅と駆動周波数が設定され、次いで超音波振動子の外径が定まる。

従って、超音波振動子の外径の決定によって、直交4ビームを形成する超音波ドップラー送受波器の形状寸法は概ね定まる。

又、一つのフェイズドアレイで2ビームを形成する円盤状の超音波ドップラー送受波器は、特開平4−238499で開示されている。

この開示例は、図11に示すように、横方向に配列された超音波振動子に対して、COS曲線上の値をウエイトW1〜W10としたとき、そのビームパターンは、図12に示すようにグラフ横軸0度(即ち、超音波振動子中心の垂線方向)を中心として左右30度両方向に超音波ビームの主極が形成される。

又、電気的接続を変更すれば、縦方向に対しても同様に前後30度両方向に超音波ビームが形成される。

概要

一つのフェイズドアレイとその表裏接続方法及び最も簡単な指向性合成回路の組み合わせにより、最小寸法、最小質量となる直交4ビームの超音波ドップラー送受波器を提供すること。

超音波振動子を配列したフェイズドアレイの表面の結線切替回路及び整相回路で結線方向と直角方向に位相分布を作り、位相分布方向の右上左下方向に前後2ビーム、前1ビーム、後1ビームの3種類のビームを形成し、裏面の結線と切替回路及び整相回路で結線方向と直角方向に位相分布を作り、位相分布方向の左上右下方向に前記3種類のビームと直交する左右2ビーム、左1ビーム、右1ビームの3種類のビームを形成し、表面による前後2ビームと裏面による左右2ビームの直交4ビームを同時に送信し、表面の前1ビームと後1ビーム及び裏面の左1ビームと右1ビームの直交4ビームの独立ビーム信号を同時に得る。

目的

本発明は、一つのフェイズドアレイとその表裏の接続方法及び最も簡単な指向性合成回路を用いることにより、最小寸法、最小質量となる直交4ビームの超音波ドップラー送受波器を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

両端面に電極を有する超音波振動子縦方向に上から下へN行、横方向に右から左へM列の総数N×Mヶを分極極性の方向を揃えて平面上に矩形配列した超音波フェイズドアレイ送受波器において、前記二方向の配列間隔水中音波波長をλとして[1/21/2±1/(2×21/2)]λとし、表面の電極を第1行各列の振動子及び第M列各行の振動子を起点として右1列下1行置きの右下斜め方向直線状電気的に結線して(N+M−1)本の表面結線群とし、裏面の電極を表面から見た第N行各列の振動子及び第M列各行の振動子を起点として左1列下1行置きの左下斜め方向直線状に電気的に結線して(N+M−1)本の裏面結線群とし、表裏間で直交するところの表面結線群においては1+4k、2+4k、3+4k、4+4k(k=0,1,・・)の、裏面結線群においては1+4l、2+4l、3+4l、4+4l(l=0,1,・・)の、表裏各4グループにまとめて接続した入出力端子をF1,F2,F3,F4及びR1,R2,R3,R4として、F1−F3間とF1−F3間に接続されていない振動子の入出力端子R1−R3間又はR2−R4間のいずれか一方との2回路に、あるいはF2−F4間とF2−F4間に接続されていない振動子の入出力端子R1−R3間又はR2−R4間のいずれか一方との2回路に電気信号入出力して、表裏各結線の並びにおいて一つ飛び間隔で電気音響の変換極性正負交互に分布させ、音響放射面中心の垂線を中心として表面結線方向と直交する右上左下2方向に主極を有する2ビームと、前記2ビームと直交する左上右下2方向に主極を有する2ビームとからなる直交4ビームを同時に形成することを特徴とする超音波フェイズドアレイ送受波器。

請求項2

請求項1記載の超音波フェイズドアレイ送受波器において、平面配列の超音波振動子数の縦方向のN行と横方向のM列を等しくし、N=Mの正方形配列としたことを特徴とする超音波フェイズドアレイ送受波器。

請求項3

請求項2記載の超音波フェイズドアレイ送受波器において、正方形配列の一辺を概ねの直径とする円周内に位置する超音波振動子で構成し、疑似円形配列としたことを特徴とする超音波フェイズドアレイ送受波器。

請求項4

請求項1,2及び3の超音波フェイズドアレイ送受波器において、入出力端子のF1とF3を第1の変成器の、F2とF4を第2の変成器の、R1とR3を第3の変成器の、R2とR4を第4の変成器の、各々の平衡回路巻線に接続し、前記平衡回路用巻線の中性点を全て接地し、前記各変成器の対をなす不平衡用巻線の出力信号をS1,S2,S3,S4とし、S1とS2の内の一方の信号を他方の信号に対し90度の位相差を与える手段と、前記90度の位相差を与えた信号と他方の信号を加算及び減算する手段とを有し、S3とS4の内の一方の信号を他方の信号に対し90度の位相差を与える手段と、前記90度の位相差を与えた信号と他方の信号を加算及び減算する手段とを有し、各加算手段と各減算手段の出力から直交4ビームの各々が分離独立した1ビーム毎の信号を得ることを特徴とする超音波フェイズドアレイ送受波器。

技術分野

0001

本発明は、超音波振動子フェイズドアレイ超音波ビーム形成に関するもので、特に配列接続方法駆動方式によって小型軽量化する超音波フェイズドアレイ送受波器に関するものである。

背景技術

0002

水中においては、超音波ドップラー効果を利用した速度計潮流計等が多く使用されている。

0003

この種の速度計または潮流計に用いられる代表的な送受波器は、直交4ビームを持つ超音波ドップラー送受波器である。

0004

代表的な構造は、4つの円盤状の圧電セラミック製の超音波振動子が組み込まれ、各々の放射面がビーム形成角度に正面するように配置されている。

0005

超音波ビームの指向幅は、駆動周波数と超音波振動子の外径で定まるが、ドップラー効果を大きくするための条件から指向幅と駆動周波数が設定され、次いで超音波振動子の外径が定まる。

0006

従って、超音波振動子の外径の決定によって、直交4ビームを形成する超音波ドップラー送受波器の形状寸法は概ね定まる。

0007

又、一つのフェイズドアレイで2ビームを形成する円盤状の超音波ドップラー送受波器は、特開平4−238499で開示されている。

0008

この開示例は、図11に示すように、横方向に配列された超音波振動子に対して、COS曲線上の値をウエイトW1〜W10としたとき、そのビームパターンは、図12に示すようにグラフ横軸0度(即ち、超音波振動子中心の垂線方向)を中心として左右30度両方向に超音波ビームの主極が形成される。

0009

又、電気的接続を変更すれば、縦方向に対しても同様に前後30度両方向に超音波ビームが形成される。

発明が解決しようとする課題

0010

しかし、上述した直交4ビームを形成する従来の代表的な超音波ドップラー送受波器は、次のような欠点がある。

0011

即ち、4つの超音波振動子で構成する超音波ドップラー送受波器は、その平面面積が超音波振動子の放射面積の4倍以上、質量も4倍以上になり、これを小型軽量化することは出来ない。

0012

又、前記開示例の1フェイズドアレーで2ビームを形成する円盤状の超音波ドップラー送受波器を用いた場合は、直交4ビームを得るのに二つのフェイズドアレイが必要となるため送受波器の平面面積が2倍になるという欠点の他、指向性合成回路が非常に複雑となる欠点があった。

0013

本発明は、一つのフェイズドアレイとその表裏の接続方法及び最も簡単な指向性合成回路を用いることにより、最小寸法、最小質量となる直交4ビームの超音波ドップラー送受波器を提供することにある。

課題を解決するための手段

0014

本発明によれば、最小の超音波ドップラー送受波器とする超音波フェイズドアレイ送受波器において、超音波振動子を配列したフェイズドアレイの表面の結線切替回路及び整相回路で結線方向と直角方向に位相分布を作り、位相分布方向の右上左下方向に前後2ビーム、前1ビーム、後1ビームの3種類のビームを形成し、裏面の結線と切替回路及び整相回路で結線方向と直角方向に位相分布を作り、位相分布方向の左上右下方向に前記3種類のビームと直交する左右2ビーム、左1ビーム、右1ビームの3種類のビームを形成する。

0015

これら各種ビームのうち、表面による前後2ビームと裏面による左右2ビームの直交4ビームを同時に送信した後、表面の前1ビームと後1ビーム及び裏面の左1ビームと右1ビームの直交4ビームの独立ビーム信号を同時に得る。

0016

即ち、本発明は、両端面に電極を有する超音波振動子を縦方向に上から下へN行、横方向に右から左へM列の総数N×Mヶを分極極性の方向を揃えて平面上に矩形配列した超音波フェイズドアレイ送受波器において、前記二方向の配列間隔水中音波波長をλとして[1/21/2±1/(2×21/2)]λとし、表面の電極を第1行各列の振動子及び第M列各行の振動子を起点として右1列下1行置きの右下斜め方向直線状電気的に結線して(N+M−1)本の表面結線群とし、裏面の電極を表面から見た第N行各列の振動子及び第M列各行の振動子を基点として左1列下1行置きの左下斜め方向直線状に電気的に結線して(N+M−1)本の裏面結線群とし、表裏間で直交するところの表面結線群においては1+4k、2+4k、3+4k、4+4k(k=0,1,・・)の、裏面結線群においては1+4l、2+4l、3+4l、4+4l(l=0,1,・・)の、表裏各4グループにまとめて接続した入出力端子をF1,F2,F3,F4及びR1,R2,R3,R4として、F1−F3間とF1−F3間に接続されていない振動子の入出力端子R1−R3間又はR2−R4間のいずれか一方との2回路に、あるいはF2−F4間とF2−F4間に接続されていない振動子の入出力端子R1−R3間又はR2−R4間のいずれか一方との2回路に電気信号入出力して、表裏各結線の並びにおいて一つ飛び間隔で電気音響の変換極性正負交互に分布させ、音響放射面中心の垂線を中心として表面結線方向と直交する右上左下2方向に主極を有する2ビームと、前記2ビームと直交する左上右下2方向に主極を有する2ビームとからなる直交4ビームを同時に形成することを特徴とする。

0017

本発明の超音波フェイズドアレイ送受波器における配列形状は、前記の超音波振動子数が縦横N×M(N≠M)の矩形、N=Mの正方形、若しくは正方形配列の一辺を概ねの直径とする円周内に位置する超音波振動子で構成する疑似円形とすることが出来ることを特徴とする。

0018

また、配列形状はビーム指向性副極大ベルに影響し、矩形より円形の方が低レベルで好ましい。

0019

本発明は、前記矩形配列、正方形配列、疑似円形配列各超音波フェイズドアレイ送受波器において、入出力端子のF1とF3を第1の変成器の、F2とF4を第2の変成器の、R1とR3を第3の変成器の、R2とR4を第4の変成器の、各々の平衡回路巻線に接続し、前記平衡回路用巻線の中性点を全て接地して表裏の片面の入出力信号による他面の入出力端子への影響を除去し、前記各変成器の対をなす不平衡用巻線の出力信号をS1,S2,S3,S4とし、S1とS2の内の一方の信号を他方の信号に対し90度の位相差を与える手段と、前記90度の位相差を与えた信号と他方の信号を加算及び減算する手段とを有し、S3とS4の内の一方の信号を他方の信号に対し90度の位相差を与える手段と、前記90度の位相差を与えた信号と他方の信号を加算及び減算する手段とを有し、各加算手段と各減算手段の出力から直交4ビームの各々が分離独立した1ビーム毎の信号を得ることを特徴とする。

0020

本発明による超音波フェーズドアレイ送受波器の指向性特性は、振動子配列と、配列表面の右下斜め方向直線状結線と配列裏面の左下斜め方向直線状結線で特徴付けられる。

0021

送波用の直交2ビームの指向性は、次のように形成され、主極方位は次のように計算される。

0022

即ち、超音波振動子の送波音圧の極性は、図4に示すように、入出力端子F1とF3間への電気信号の入力により表面結線の前後方向に2結線間隔で正負が交互に反転するように分布し、又、入出力端子R1とR3間への電気信号の入力により裏面結線の左右方向に2結線間隔で正負が交互に反転するように分布し、かつ、F1−F3間に接続される振動子とR1−R3間に接続される振動子とは重複することなく、F1−F3間とR1−R3間との極性分布が直交するよう図6のように分布する。

0023

このような分布による指向性は、図6に示すように、音響放射面中心の垂線の前後方向にB1とB3の2ビームと、これと直交する左右方向にB2とB4の2ビームの指向性を形成する。

0024

一つのビームの主極方位と垂線の角度、即ち主極方位角(±θo)は、結線間隔をb、水中音波の波長をλとした指向性計算の結果から求められ、(1)式のようになる。

0025

sinθo=1/(4b/λ)・・・・・・(1)

0026

これから結線間隔がb=0.5λの時、θo=30度で最も有用な主極方位角になり、また、b=0.25λの時のθo=90度から、b=0.75λの時のθo=20度迄の主極方位角が利用可能な範囲となる。ちなみに、bを0.75λ以上にすると高レベルで広立体角の副極大が現れ、実用に適さなくなる。

0027

以上の結線間隔bに対する振動子の配列間隔dは、図6からbの21/2倍となり、(2)式のようになる。

0028

d=21/2b=21/2(0.5±0.25)λ=[1/21/2±1/(2×21/2)]λ

0029

更に、本発明は、超音波フェイズドアレイ送受波器の受波用の1ビーム指向性4形態を、受信整相処理によって次のように形成する。

0030

即ち、超音波振動子の受波音圧の極性は、前記入出力端子のF1とF3を第1の変成器の、F2とF4を第2の変成器の、R1とR3を第3の変成器の、R2とR4を第4の変成器の、各々の平衡回路用巻線に接続して、各対の不平衡巻線の出力信号をS1,S2,S3、S4としたとき、音響受音面(音響放射面と同じ)への入力音圧に対する出力信号の極性、即ち変換極性であり、送波の場合と同様に、S1とS2は前後方向に2結線間隔で正負が交互に反転するように分布し、S3とS4は左右方向に2結線間隔で正負が交互に反転するように分布し、その結果、送波の場合と同様に前後と左右の各方向に2ビーム指向性を形成する。S1、S2の両信号による前後方向全体の極性分布は、S1信号が奇数結線番号の、S2信号が偶数結線番号の接続組合せであることから極性の結線番号方向の分布は「正、正、負、負、正、正、負、負、・・・」となる。

0031

更に、正負の極性が位相角の0度と180度の関係と等価になることからこれに置き換えた位相角の結線番号分布は「0,0,180,180,0,0,180,180,・・・」となる。

0032

受信整相処理におけるS1信号への−90度の位相差付与とS2信号との加算処理による位相角の結線番号分布は「−90,0,90,180,−90(=270),0(=360),90(=450),・・」となり、この結線番号方向に進相する分布により図7に示す前後方向の前ビーム指向性を形成する。 また、S1信号への−90度位相差付与とS2信号との減算処理(S2に−180度を加える)による位相角の結線番号分布は「−90,−180,90(=−270),0,−90,−180,90(=−270),・・・」となり、この結線番号方向に遅相する分布により前後方向の後ビーム指向性を形成する。

0033

S3とS4の両信号による左右方向全体の極性分布についても同様にして、S3信号への−90度の位相差付与とS4信号との加算処理及び減算処理による位相角の結線番号分布の進相と遅相により、左右方向の左ビーム指向性と右ビーム指向性とをそれぞれ独立に形成する。

0034

送受波前後左右の直交4ビーム指向性の各主極方位は、振動子配列中心の垂線方向を原点として配列の縦横直交軸区分けされる4象限の各象限に位置し、この象限の分離の良さが各ビームの信号の質に関わるため垂線方向での指向性特性の切れ込みが大きい程良い。

0035

垂線方向の切れ込みを大きくするには、音響受音面の変換極性の正負の数と90度の位相差を与える信号の正負の数が等しければ良く、配列形状と配列数制約上、可能な範囲で等しくするのが望ましい。

発明を実施するための最良の形態

0036

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

0037

図1は、本発明の第1の実施の形態による矩形配列超音波フェイズドアレイ送受波器の振動子結線図で、超音波フェイズドアレイ1aを構成する超音波振動子2aの配列数がN=16、M=12の場合を示す。

0038

図2は、本発明の第2の実施の形態による正方形配列超音波フェイズドアレイ送受波器の振動子結線図で、超音波フェイズドアレイ1bを構成する超音波振動子2bの配列数がn=n’=12の場合を示す。

0039

図3は、本発明の第3の実施の形態による疑似円形配列超音波フェイズドアレイ送受波器の振動子結線図で、超音波フェイズドアレイ1cを構成する超音波振動子2cの最大配列数がn=n’=12の場合を示す。

0040

図4は、本発明の第3の実施の形態による超音波フェイズドアレイ送受波器の送信時の接続図であり、この接続状態において図8に示す前後方向2ビーム指向性と、同様の左右方向2ビーム指向性(図省略)とを同時に形成する直交4ビーム指向性を得る。

0041

図5は、本発明の第3の実施の形態による超音波フェイズドアレイ送受波器の受信時の接続図であり、この接続状態において図9図10に示す前後方向前ビーム指向性と後ビーム指向性、及び前後方向と同様の左右方向左ビーム指向性と右ビーム指向性(図省略)とからなる直交4ビーム指向性を得る。

0042

以下、図3の第3の実施の形態を代表して説明する。

0043

超音波振動子302が縦横の隙間331、332を隔てて配列され、表面は結線341で右下方向に一直線ずつ接続して15個の結線番号端末を引き出し、裏面は結線342で左下方向に一直線ずつ接続して15個の結線番号端末を引き出す。

0044

表面の結線端末の接続は、結線番号で1,5,9,13,即ち1+4k、(k=0,1,・・)をまとめて短絡して入出力端子F1とし、同じく2+4kをまとめて短絡して入出力端子F2とし、以下同様に、3+4kをF3、4+4kをF4とし、更に裏面の接続は、結線番号で1+4k’(k’=0,1,・・)をまとめてR1,2+4k’をR2,3+4k’をR3,4+4k’をR4として合計8点の入出力端子を構成する。

0045

前記超音波振動子302は、圧電セラミック縦振動モードを使用し、両端の電極形状は正方形とした。電極形状、即ち圧電セラミックの放射面形状は、表裏の電極面でリード線が結線、配線し易いように円形としたり、四隅切りとった8角形とすることで近接する電極間絶縁を確保出来る組立構造とするのが実用的である。

0046

配列間隔は、水中音波の半波長、即ちλ/2配列とし、横振動干渉を減ずるため、超音波振動子間の隙間331、332にコルク等の振動遮断材を入れた。

0047

図4は、本発明の第3の実施の形態による超音波フェイズドアレイ送受波器の送信時の接続図である。疑似円形配列超音波フェイズドアレイ301の表裏面の結線をまとめた入出力端子(以下、端子略称する)F1,F3は、変成器5aの平衡回路用巻線(以下、平衡巻線と略称する)に、R1、R3は、変成器5cの平衡巻線 に接続し、平衡巻線の中性点(センタータップ:C.T)は接地する。

0048

中性点の接地の目的は、表面と裏面の信号の相互干渉を防ぐと共に、変換極性の反転した振動子を直列接続した負荷と平衡回路を構成し、結果として安定した平衡信号を得ることにある。

0049

平衡巻線と対の巻線は、送受切替が容易な不平衡回路用巻線(以下、不平衡巻線と略称する)とし、表面の奇数結線番号とこれと重複しない裏面の奇数結線番号とのそれぞれの信号を入出力する。

0050

次に、端子F2,F4は変成器5bの平衡巻線に、R2、R4は変性器5dの平衡巻線に接続し、中性点は接地することで送信の平衡入力端子R1,R3とF1,F3の各々の中性点を接地する。

0051

変成器5aと5cの各不平衡巻線は、送受切替回路6aと6bに接続し、内部の切替スイッチ7a、7bで送信信号入力に接続し、外部送信器(記入せず)からの信号により同時に送波する。

0052

図4の接続において、全ての振動子は駆動され、図8に示す前後方向2ビームと左右方向2ビームの指向性を同時に効率良く形成する。

0053

変成器5aと5cへの接続を交互に切り替えて送波し、前後方向2ビームと左右方向2ビームの交互に指向性を形成することも出来る。

0054

図5は、本発明の第3の実施の形態による超音波フェイズドアレイ送受波器の受信時の接続図である。受信時おいては、変成器5a、5cの各不平衡巻線は、送受切替回路6a、6bの切替スイッチ7a、7bを介して、変成器5b、5dの各不平衡巻線は、直接、受信整相回路8a、8bに接続する。

0055

受信整相回路8aは、変成器5a、5bからの受信信号を受け、変成器5aの出力信号を90度移相回路9aで移相し、変成器5bの出力信号に対し90度の位相差を与え、その双方の信号を加算回路10aで加算して、図7図9に示す前後方向前ビーム指向性を形成する信号を出力し、前記双方の信号を減算回路11aで減算して、図10に示す前後方向後ビーム指向性を形成する信号を出力する。

0056

受信整相回路8bも同様に、変成器5c、5dからの信号を受け、90度移相回路9bと加算回路10b及び減算回路11bにより、左右方向左ビーム指向性と右ビーム指向性を形成する各信号を個別に出力する。

0057

受信時の接続においては、到来音波による入力音圧で個々の超音波振動子が駆動され、その駆動信号による振幅と位相分布の受信信号を出力するためと、フェイズドアレイの表面前後方向の受信信号の出力が表面結線だけで行われて裏面結線は中性点として接地され、裏面左右方向の受信信号の出力が裏面結線だけで行われて表面結線は中性点として接地されているために表面と裏面の各出力信号間に干渉がなく、各方向のビーム指向性信号が独立しているために前後方向各ビームと左右方向各ビームの出力を同時に得ることが出来る。

発明の効果

0058

以上、説明した如く、本発明によれば、フェイズドアレイの超音波振動子の表面と裏面を結線し、表面の右下斜め結線を使用して前後方向の2ビームを形成し、裏面の左下斜め結線を使用して左右方向の2ビームを形成することにより、1配列の大きさで、前後左右の直交4ビームを形成することが可能となり、同一の駆動周波数、同一のビーム幅を持つ直交4ビームの送受波器においては、最小の形状とすることが出来る。

0059

なお、本発明においては、説明の便宜上、「表面を右下斜め直線状結線で表面結線番号の前後方向ビームに、裏面を左下斜め直線状結線で裏面結線番号の左右方向ビームに」表現しているが、単純な組み替えによる範囲、例えば、「表面を左下斜め直線状結線で表面結線番号の左右方向ビームに、裏面を右下斜め直線状結線で裏面結線番号の前後方向ビームに」よるような範囲は本発明の範疇から外れることなく含まれる。

図面の簡単な説明

0060

図1本発明の第1の実施の形態による矩形配列超音波フェイズドアレイ送受波器の振動子結線図。
図2本発明の第2の実施の形態による正方形配列超音波フェイズドアレイ送受波器の振動子結線図。
図3本発明の第3の実施の形態による疑似円形配列超音波フェイズドアレイ送受波器の振動子結線図。
図4本発明の第3の実施の形態による超音波フェイズドアレイ送受波器の送信時の接続図。
図5本発明の第3の実施の形態による超音波フェイズドアレイ送受波器の受信時の接続図。
図6本発明の第3の実施の形態による送信時の振動子位相分布の説明図。
図7本発明の第3の実施の形態による受信時の振動子等価位相分布の説明図。
図8本発明の第3の実施の形態の送波、前後方向ビームの指向性特性図(左右方向は省略)。
図9本発明の第3の実施の形態の受波、前後方向前ビームの指向性特性図。
図10本発明の第3の実施の形態の受波、前後方向後ビームの指向性特性図。
図11従来のフェイズドアレイ送受波器の配列図。
図12従来のフェイズドアレイ送受波器の指向性特性図。

--

0061

101矩形配列超音波フェイズドアレイ
201正方形配列超音波フェイズドアレイ
301疑似円形配列超音波フェイズドアレイ
102,202,302超音波振動子
131,231,331 縦の隙間
132,232,332 横の隙間
141,241,341 表面の右下斜め直線状結線
142,242,342 裏面の左下斜め直線状結線
1〜27振動子の行番号又は列番
5a,5b,5c,5d変成器
6a,6b送受切替回路
7a,7b切替スイッチ
8a,8b受信整相回路
9a,9b 90゜移相回路
10a,10b加算回路
11a,11b減算回路
12a〜12f 送信時の表面結線図示線
13a〜13f 送信時の裏面結線図示線
14p振動子配列中心の垂線
15t 送信時の同位相図示線
16t 送信時の主軸方位図示線
17a〜17o 受信時の表面結線図示線
18r 受信時の同位相図示線
19r 受信時の主軸方位図示線
F1〜F4 表面の結線による入出力端子
R1〜R4 裏面の結線による入出力端子

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