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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。

In this study, the fundamental model for simultaneous measurement of the frequency of a non-linear ultrasonic wave (weak shock wave) with finite amplitude is discussed. The main research results are as follows: 1. Highly inductive polymers (P(VDF TrFE)) are produced by the process of film formation, heat treatment, electrode treatment and polarization treatment. The maximum resonance frequency of ultrasonic wave is 158MHz, and the transmission frequency is 65dB, and the range is 5MHz ~ 100MHz. The transmission and reception characteristics of ultrasonic wave with resonance frequency of 10MHz and 70 dB range are established. 2. 1. The frequency range of non-linear ultrasonic waves with finite amplitude can be constructed simultaneously with the measurement system. The frequency spectrum of non-linear ultrasonic waves can be directly detected by using medium such as water, polymer liquid crystal, etc. In particular, the frequency range of the fundamental wave (2.42 MHz) at 70dB and 20MHz can be directly detected by the frequency range of the high-order high-frequency wave (8 MHz). In addition, the frequency of non-linear ultrasonic wave is directly detected, and the non-linear ultrasonic wave B/A of each medium is calculated. The frequency range of the above 100MHz band ultrasound system is controlled, and the frequency range ultrasound system is controlled. The frequency range of the weak shock wave is controlled. The frequency range of the weak shock wave is measured simultaneously.