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JPS60173997A - Supersonic wave transducer assembly - Google Patents

Supersonic wave transducer assembly

Info

Publication number
JPS60173997A
JPS60173997A JP59225653A JP22565384A JPS60173997A JP S60173997 A JPS60173997 A JP S60173997A JP 59225653 A JP59225653 A JP 59225653A JP 22565384 A JP22565384 A JP 22565384A JP S60173997 A JPS60173997 A JP S60173997A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transducer
frequency
transducer assembly
inductor
inductance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59225653A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ジエフリー ブルームフイールド
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
UK Atomic Energy Authority
Original Assignee
UK Atomic Energy Authority
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by UK Atomic Energy Authority filed Critical UK Atomic Energy Authority
Publication of JPS60173997A publication Critical patent/JPS60173997A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/0207Driving circuits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B2201/00Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/50Application to a particular transducer type
    • B06B2201/55Piezoelectric transducer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ピエソ電気超音波トランスジコーザを組み込
んだ超音波トランスジユーザアセンフリに関し、特に比
較的に高いQ鎖部ぢ比較的に狭い共振周波数帯域幅をも
つ超音波トランスジューサを組み込んだアセンフリに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic transducer assembly incorporating a piezoelectric ultrasonic transducer, and particularly to an ultrasonic transducer assembly incorporating a piezoelectric ultrasonic transducer with a relatively high Q chain and a relatively narrow resonant frequency bandwidth. This invention relates to an assembly incorporating a sonic transducer.

ニオブ酸リチウムのような耐火性ピエソ電気材料から作
られたトランスジューサは、600℃以上の温度で動作
しうるので、高速炉の炉心内で使用することができる。
Transducers made from refractory piezoelectric materials, such as lithium niobate, can operate at temperatures above 600° C. and thus can be used in fast reactor cores.

然しなから、ニオブ酸リチウムトランスジューサから従
来i−られた超音波信号の強さは、このような用途に対
して適当であるとは考えられていない。ニオブ酸リチウ
ムトランスジューサは一般に、非常に狭帯の周波数共振
を有し、Q値は例えば5000であることがある。
However, the strength of the ultrasound signal conventionally derived from lithium niobate transducers has not been considered adequate for such applications. Lithium niobate transducers typically have very narrow frequency resonances, and may have a Q factor of 5000, for example.

Q値とは、共振周波数の両側での周波数と周波数との間
の差に対する共振周波数の比率であって、前記両側での
周波数における超音波信号が共振周波数における超音波
信号よりも3dB小さいときの比率として定義される。
The Q factor is the ratio of the resonant frequency to the difference between the frequencies on both sides of the resonant frequency, when the ultrasound signal at the frequencies on both sides is 3 dB smaller than the ultrasound signal at the resonant frequency. Defined as a ratio.

本発明のトランスジューサアセンブリは、[:EGBリ
ポ−) NW/SSD/1ift/154/79中でR
,D、 Legge により記載されたようにトランス
ジューサと並列のインダクタで同調することによりル成
しうるよりも超音波信号の強さを大きく改善する。トラ
ンスジユーザが直列のインダクタで同調され、回路の最
大インピーダンスが、トランスジューサ自体の最大イン
ピーダンスの周波数で生ずるように同調されることが、
例えば″ピエソ電気セラミ2.クス(r’1ezo−e
lectric Ceramics) ” 、Mull
ard 1974中にJ、 van Randcraa
t とR8口、 5etter ington ニより
示唆された。然しなから、このことは、満足な信号強さ
を達成するために非常に正確な同調を必要とする。
The transducer assembly of the present invention is an R
Tuning with an inductor in parallel with the transducer as described by , D., Legge greatly improves the strength of the ultrasound signal over that which can be achieved. that the transducer is tuned with an inductor in series such that the maximum impedance of the circuit occurs at the frequency of the maximum impedance of the transducer itself;
For example, ``Piezo electric ceramic 2.x (r'1ezo-e
Electric Ceramics)”, Mull
J. van Randcraa in ard 1974
It was suggested by t and R8 mouth, 5etter inton d. However, this requires very precise tuning to achieve satisfactory signal strength.

本発明に従って提供する超音波トランスジユーザアセン
ブリは、互に直列に電気的に接続されたピエゾ電気トラ
ンスジューサとケーブルとインダクタとを含み、イーン
ダククのインダクタンスとケーブルの長さとが、トラン
スジューサアセンブリのインピーダンスが最小となる周
波数が、ピエゾ電気トランスジユーザの固有共振周波数
即ちピエゾ電気トランスジューサのインピーダンスが最
小となる周波数と実質的に同一となるような値を有する
Ultrasonic transducer assemblies provided in accordance with the present invention include a piezoelectric transducer, a cable, and an inductor electrically connected to each other in series, such that the inductance of the inductor and the length of the cable minimize the impedance of the transducer assembly. has a value such that the frequency is substantially the same as the natural resonant frequency of the piezoelectric transducer, ie the frequency at which the impedance of the piezoelectric transducer is at a minimum.

ピエゾ電気トランスジューサは、ニオブ酸すチウム製の
トランスジューサであるのが好ましい。
Preferably, the piezoelectric transducer is a stium niobate transducer.

本発明を、実施例としてのみ添イ」図面を参照して更に
説明する。
The invention will be further explained with reference to the accompanying drawings, by way of example only.

第1図において、トランスジューサアセンブリ10は、
ベース16をもつ鋼製ノ\ウジンク14内に包囲された
公称共振周波数4MIIzのニオブ酸すチウム製のZ板
トランスジューサ12を包含している。トランスジュー
サ12の一方側は、半波長ダイヤフラムとして作用する
ベース16に接着され、電極18がトランスジューサ1
2の他方側に設けられている。トランスジューサ12の
両側への電気的接続は、ハウジング14に接続された外
側導体22と電極18に接続されたコア24とを有す同
軸ケーブル20を経て行なわれる。ケーブル20に沿っ
て距離” p ”の所でコア24がインダクタンス゛L
゛″のインダクタ26の一方端子に接続され、外側導体
22がインダクタ26の外側ケーシング28に+f f
売されている。
In FIG. 1, transducer assembly 10 includes:
It includes a stium niobate Z-plate transducer 12 with a nominal resonant frequency of 4 MIIz enclosed within a steel shell 14 having a base 16. One side of the transducer 12 is glued to a base 16 that acts as a half-wave diaphragm, and an electrode 18 is attached to the transducer 1.
It is provided on the other side of 2. Electrical connection to both sides of transducer 12 is made via a coaxial cable 20 having an outer conductor 22 connected to housing 14 and a core 24 connected to electrode 18. At a distance "p" along the cable 20, the core 24 has an inductance "L".
The outer conductor 22 is connected to one terminal of the inductor 26 at +f f
It's on sale.

外側導体32とコア34とをもつ第2の同軸ケーブル3
0がトランスジユーザ10を信号発生器36にI方続し
、外側導体32がケーシング28に1別続され、コア3
4がインダクタ26の他方端子に接、続されている。
A second coaxial cable 3 with an outer conductor 32 and a core 34
0 connects the transducer 10 to the signal generator 36, the outer conductor 32 is connected to the casing 28, and the core 3
4 is connected to the other terminal of the inductor 26.

トランスジユーザアセンブリ10の動作中、信号発生器
3Gによりトランスジユーザ12を励起すると超音波が
h′i、出され、この超音波の振幅は、励起周波数と距
離パl′′とインダクタンス゛L″とに左右される。
During operation of the transuser assembly 10, when the transuser 12 is excited by the signal generator 3G, an ultrasonic wave h'i is emitted, and the amplitude of this ultrasonic wave is determined by the excitation frequency, the distance pulse l'', and the inductance L. ” depends on.

第2図は、距離” p ”とインダクタンス“L ”と
の任意の1町、えられた値に対し、信号発生器36の周
波数を変化させたときのグラフを示し、アセンブリ10
のアドミッタンスは、周波数パ[5”において最大値を
有しく即ちインピーダンスが最小値を有する)、周波数
”f、”において最小値を有し、周波数”fS”と゛ゴ
、′”は距離” A ”とインダクタンス” L′′と
に左右される。周波数゛「5 ′において、電流吉電圧
とは同相である。
FIG. 2 shows a graph when the frequency of the signal generator 36 is varied for an arbitrary value of the distance "p" and the inductance "L", and the frequency of the signal generator 36 is changed.
The admittance of has a maximum value at the frequency P[5'', i.e. the impedance has a minimum value), and a minimum value at the frequency ``f,'', where the frequency ``fS'' and ゛go,''' are the distances ``A'' and the inductance ``L''. At a frequency of ``5'', the current and voltage are in phase.

インダクタ26のないとき、トランスジユーザ12のみ
のアトミソタンスは、周波数と同様の変動を示し、トラ
ンスジユーザ12の固有共振周波数においてアドミッタ
ンスの最大値を示し、僅かに異なる周波数においてアド
ミッタンスの最小値を示すが、これらの最大値と最小値
の生ずる周波数は”f、”と”f、”よりもはるかに−
緒に接近しており、アドミッタンスの最大値と最小値と
の間の差は、“’f、”と”r、”との間のアドミッタ
ンスの差よりはるかに小さい。
Without the inductor 26, the atomicotance of the transuser 12 alone exhibits a similar variation with frequency, with an admittance maximum at the natural resonant frequency of the transuser 12 and an admittance minimum at a slightly different frequency. However, the frequencies at which these maximum and minimum values occur are much lower than “f,” and “f,”.
The difference between the maximum and minimum admittance values is much smaller than the difference in admittance between "'f," and "r,".

インダクタ26が存在するときは、全体的な応答は、周
波数++「s Rにおいて人きいアドミッタンスA1周
波数”f、”においてアドミッタンス最小値Δ′ であ
り、また一般的に、より小さいアドミッタンス最大値B
と、トランスジユーザ12のみに対応するアドミッタン
ス最小値B′である。
When the inductor 26 is present, the overall response is an admittance minimum Δ' at frequency ``f,'' and a generally smaller admittance maximum B
and the minimum admittance value B' corresponding to only the transuser 12.

然しなから、第2図には、周波数”R5”がトランスジ
ユーザ12の固有共振周波数と一致するように調節され
た場合が示されているので、最大アドミッタンスAはト
ランスジューサ12の固有共振周波数と一致する。それ
故最大値AとBとは一致する。
However, since FIG. 2 shows the case where the frequency "R5" is adjusted to match the natural resonant frequency of the transducer 12, the maximum admittance A is equal to the natural resonant frequency of the transducer 12. Match. Therefore, maximum values A and B match.

第3図は、長さ′β″とインダクタンス゛L′′の種々
の値に対しトランスジユーザ12により放出された超音
波信号の実験的にめられた最大信号強さを、インダクタ
26のないときの信号強さと比較して示しである。長さ
′1゛とインダクタンス゛L′”の任意の組合せに対し
、信号発生器36(第1図参照)がトランスジユーザア
センブリ10の最大アドミッタンスの周波数”f5” 
(第2図参照)でトランスジューサ12を励起するとき
、最大信号強さが達成される。周波数”fS”がトラン
スジューサ12のみの固有共振周波数と一致するように
長さp″とインダクタンス“′Lパとを調節するとき、
最適信号強さくこの場合には+28dB)が達成される
FIG. 3 shows the experimentally determined maximum signal strength of the ultrasonic signal emitted by the transducer 12 for various values of length 'β'' and inductance 'L'' without inductor 26. 1. For any combination of length '1' and inductance 'L', the signal generator 36 (see FIG. 1) Frequency “f5”
Maximum signal strength is achieved when exciting transducer 12 (see FIG. 2). When adjusting the length p'' and the inductance ``Lp'' so that the frequency ``fS'' matches the natural resonant frequency of only the transducer 12,
An optimal signal strength (in this case +28 dB) is achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はトランスジューサアセンブリの回路図である。 第2図は、第1図のアセンブリのアドミッタンスの変動
を周波数に対して表わしたグラフである。 第3図は、第1図のアセンブリから放出された信号の強
さの変動をインダクタンスとケーブルの長さに対して表
わしたグラフである。 12・ピエソ電気トランスンユーザ 20・・・ケーブル、26・・・インダクタ# $’f
e ’+m f I! (″” 60,313昭和 年
 月 日 1、事件の表示 昭和59年特許願第225653号2
、発明の名称 超音波トランスジューサアセンブリ3、
補正をする者 事件との関係 出願人 4代理人
FIG. 1 is a circuit diagram of a transducer assembly. FIG. 2 is a graph showing the admittance variation of the assembly of FIG. 1 versus frequency. FIG. 3 is a graph of the variation in signal strength emitted from the assembly of FIG. 1 versus inductance and cable length. 12. Piezo electric transformer user 20...cable, 26...inductor # $'f
e'+m f I! (''60,313 Showa Year Month Day 1, Incident Indication 1982 Patent Application No. 225653 2
, Title of the invention Ultrasonic transducer assembly 3,
Relationship with the case of the person making the amendment Applicant 4 agent

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 互に直列に電気的に接続されたピエゾ電気トランスジュ
ーサとケーブルとインダクタとを含む超音波トランスジ
ューサアセンブリにおいて、インダクタ26のインダク
タンスLとケーブル20の長さ!とが、トランスジュー
サアセンブリのインピーダンスが最小値となる周波数f
5 がピエゾ電気トランスジューサ12の固有共振周波
数と実質的に同一となるような値を有することを特徴と
する超音波トランスジユーザアセンブリ。
In an ultrasonic transducer assembly including a piezoelectric transducer, a cable, and an inductor electrically connected to each other in series, the inductance L of the inductor 26 and the length of the cable 20! is the frequency f at which the impedance of the transducer assembly is at its minimum value
5 has a value such that the natural resonant frequency of the piezoelectric transducer 12 is substantially the same as the natural resonant frequency of the piezoelectric transducer 12.
JP59225653A 1983-10-27 1984-10-26 Supersonic wave transducer assembly Pending JPS60173997A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8328789 1983-10-27
GB838328789A GB8328789D0 (en) 1983-10-27 1983-10-27 Ultrasonic transducer assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60173997A true JPS60173997A (en) 1985-09-07

Family

ID=10550847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59225653A Pending JPS60173997A (en) 1983-10-27 1984-10-26 Supersonic wave transducer assembly

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPS60173997A (en)
DE (1) DE3439328A1 (en)
FR (1) FR2558676A1 (en)
GB (2) GB8328789D0 (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111384945A (en) * 2018-12-29 2020-07-07 重庆西山科技股份有限公司 Frequency control method and device and frequency control circuit

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Also Published As

Publication number Publication date
FR2558676A1 (en) 1985-07-26
GB8328789D0 (en) 1983-12-29
DE3439328A1 (en) 1985-05-09
GB8426086D0 (en) 1984-12-12
GB2149254B (en) 1986-12-17
GB2149254A (en) 1985-06-05

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