広帯域高分子超音波トランスデュ-サを用いた衝撃波スペクトル計測システムの開発

宽带聚合物超声换能器冲击波谱测量系统的研制

基本信息

批准号：
02252205
负责人：
小山清人
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、衝撃波スペクトル計測システムに必要である広帯域超音波センサを作製し、その広帯域超音波センサ中心とする計測システムによって、有限振幅を有する非線形超音波(弱い衝撃波)の周波数スペクトルを同時に計測する基礎的検討を行った。その主な研究成果は以下の通りである。1.強誘電性高分子であるフッ化ビニリデンー三フッ化エチレン共重合体(P(VDFーTrFE))をスピンコ-ト法、溶液キャスト法によって薄膜に成膜し、熱処理、電極処理および分極処理を施すことによって超音波トランスデュ-サを作製した。作製した超音波トランスデュ-サは最大158MHzの共振周波数で送信可能であり、65dbの範囲で5MHz〜100MHzまでの広帯域受信特性を有することが確認された。また、共振周波数10MHz、70dBの範囲で500KHz〜80MHzの送受信特性を有する超音波トランスデュ-サを安定的に作製する技術を確立した。2.上記1. によって作製した超音波トランスデュ-サをセンサに用いて、有限振幅を有する非線形超音波の周波数スペクトルを1つのセンサによって同時に計測するシステムを構築した。また、このシステムを用いて、水、メタノ-ル、高分子液晶で知られるヒドロキシプロピルセルロ-ス水溶液等の媒体を伝搬する非線形超音波の周波数スペクトルを直接観察した。特に、メタノ-ル媒体では、70dB、20MHzまでの範囲で基本波(2.42MHz)および8次までの高次高調波の周波数スペクトルを直接観察することができた。さらに、直接観察した非線形超音波の周波数スぺクトルから、前述した各媒体の超音波非線形パラメ-タB/Aを算出した。以上のように、100MHz帯域の超音波センサを作製し、その広帯域超音波センサによって弱い衝撃波の周波数スペクトルを1つのセンサで同時に計測できるシステムを構築することができた。

在这项研究中，制造了一个宽带超声传感器，这对于冲击波谱测量系统是必需的，并进行了基本研究，以同时测量具有宽带超声传感器的测量系统的非线性超声波（弱冲击波）的频谱。主要的研究结果如下：1。铁电聚合物乙烯基氟化物 - 三氟乙烯乙二醇共聚物（P（VDF-TRFE））通过固定膜和溶液铸造沉积到薄膜上，并通过对热处理，电极处理和极化处理来制备超声透音器。制造的超声波传感器可以以高达158MHz的谐振频率传输，并已确认在65dB范围内具有5MHz至100MHz的宽带接收特性。此外，已经建立了一项技术，可以稳定生产具有500 kHz至80 MHz的超声传感器，在10 MHz和70 dB的共振范围中，在500 kHz至80 MHz中。 2。使用根据上面1作为传感器制造的超声传感器，构建系统以同时测量使用一个传感器的有限幅度的非线性超声波的频谱。此外，使用该系统，直接观察到以水，甲醇和聚合物液体晶体而闻名的非线性超声传播的非线性超声传播的频谱。特别是，在甲醇培养基中，可以直接观察到基本介质（2.42 MHz）和较高谐波的频谱在70 dB范围内直接观察到最高为70 dB且最高20 MHz。此外，从直接观察到的非线性超声波的频谱计算了上述介质的超声非线性参数b/a。如上所述，制造了100MHz带中的超声波传感器，并且可以同时使用宽带超声传感器构建一个传感器的弱冲击波的频谱。