無指向性短パルス素子を有する超音波アレイトランスデューサ

具有全向短脉冲元件的超声阵列换能器

基本信息

批准号：
62550296
负责人：
小山清人
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1987
资助国家：
日本
起止时间：
1987 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では高効率の高分子材料の開発と同時にアレイ形状の工夫による素子の無指向化と超音波の短パルス化を検討し, 従来の探解子にかわり得る高分子アレイトランスデューサの作製方法の確立を目的として行なった. この目的のために, まずトランスデューサの短パルス化の検討を行なった. これに引続き, トランスデューサの無指向化を検討し, それを素子としてアレイトランスデューサを作製し, ホログラフィーによる画像形成実験を行なった. トランスデューサ材料はフツ化ビニリデンートリフルオロエチレン共重合体(P(VDF-TrFE))を原料とし, ホットプレス法によって, 所定の厚さのフィルムを作製した. フィルムは143°Cで30分間熱処理を行い高結晶化度の共重合体フィルムとした. 分極処理は100MV/m程度で行なった. このようにして得られたフィルムのKtは0.3程度であった. トランスデューサの短バルス化はフィルムの多層化による方法とバッキングの付加の程度を変化させる方法とによって検討した. その結果, 単層でアルミニウムをバッキング材として用いたときに最も短いパルスを送受信できることが, 理論と実験の両面から知られた.無指向化で電気インピーダンスが小さい(50Ωに近い)素子として, 円筒状のトランスデューサを作製した. この素子は円筒状アルミニウムにP(VDF-TrFE)フィルムを巻き付けて接着しているのでライン状のトランスデューサとして作動する. これを組み合わせて8MHzで動作するアレイ型高分子トランスデューサを試作した. これは左右8個づつの16個の送波素子と中央の1個の受波素子からなる. 画像形成はパーソナルコンピュータPC-9801を用いて2乗検波ホログラフィ法によって行なった. 円筒状のターゲットからの再生像を得ることができたが, シミュレーションと一致させるまでには至らなかった.

在这项研究中，我们将开发高效聚合物材料，考虑通过设计阵列形状来使元件无方向性并缩短超声波脉冲，并开发一种制造可以替代传统探头的聚合物阵列换能器的方法。我们首先研究了缩短换能器的脉冲。随后，我们研究了使换能器全方向化，并使用它作为元件制造了阵列换能器。采用全息技术进行成像实验，传感器材料为偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物(P(VDF-TrFE))，通过热压法制备了特定厚度的薄膜，得到了高结晶度的共聚物薄膜。以约100MV/m进行143℃的热处理30分钟。以这种方式获得的薄膜的Kt约为0.3。通过将薄膜制成多层并通过改变背衬添加程度来研究换能器的较短脉冲长度，理论上和实验上都已知可以传输最短的脉冲。当使用铝作为背衬材料时收到。制造了圆柱形换能器，因为 P(VDF-TrFE) 薄膜包裹并粘合在圆柱形铝周围，从而形成了工作频率为 8 MHz 的阵列型聚合物。我们制造了一个原型传感器，它由 16 个发射元件组成，每侧 8 个，中间有一个接收元件。使用个人计算机 PC-9801 使用平方律检测全息法进行图像形成，虽然我们能够从圆柱形目标获得重建图像，但无法将其与模拟相匹配。