(57)【要約】  【課題】  音波放射時のリンギングの発生を有効に抑えることができ、これによって音速測定時の時間分解能を高めることが可能な超音波送受波器を提供する。  【解決手段】  超音波送受波器１４ａは、圧電体２ｅ，２ｇを挟んで一対の電極３ａ，４ａ、３ｂ，４ｂが形成された圧電振動子９ａ，９ｂを備えると共に、圧電体２ｅ，２ｇと同じ材料からなるバッキング材１０ａ，１０ｂが一方の電極３ａ，３ｂに接して設けられてなる一対の超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂを備え、各超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂが全体的な側面視形状がコの字形となるよう支持部２ｉを介して対向配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の超音波トランスデューサを備えており、前記各超音波トランスデューサは、圧電体を挟んで一対の電極が形成された圧電振動子を具備するとともに、前記圧電体と同じ材料からなるバッキング材が前記両電極の内の一方の電極に接して設けられてなり、これらの各超音波トランスデューサは、前記バッキング材と接しない他方の電極同士が所定距離だけ離れて互いに対向するように全体的な側面視形状がコの字形となるよう支持部を介して配置されていることを特徴とする超音波送受波器。
【請求項２】
前記圧電振動子と前記バッキング材とが一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波送受波器。
【請求項３】
前記一対の電極は、ともに前記圧電体の内部に埋設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波送受波器。
【請求項４】
前記圧電振動子と一方面が接する前記バッキング材の他方面は、多数の凹部及び凸部からなる凹凸面とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに１項に記載の超音波送受波器。
【請求項５】
前記凹部の深さは、超音波トランスデューサ自体の全体厚さの４０％以内とされていることを特徴とする請求項４に記載の超音波送受波器。
【請求項６】
前記超音波トランスデューサの双方は、前記支持部と共に一体形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の超音波送受波器。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載した超音波送受波器を製造する方法であって、
圧電体の内部に２組の電極対が形成された焼成体を予め作製しておき、この焼成体の電極対相互の間に位置する部分を切り欠いて前記焼成体の側面視形状をコの字形とすることを特徴とする超音波送受波器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波送受波器、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波送受波器は、一対の超音波トランスデューサを備え、両超音波トランスデューサを所定の間隔だけ離間させた状態で対向配置して構成されている。この場合の各超音波トランスデューサは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミック材料を分極してなる圧電体を挟んで一対の電極が形成された圧電振動子を具備し、この圧電振動子の一方側の電極面に接してシリコンゴム等のようなゴム系のバッキング材を設けることより構成されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
この場合、各超音波トランスデューサは、一対の電極間に信号が印加されることにより圧電振動子を励振して音波を放射する一方、音波を受波した場合には、その振動を電気信号に変換して出力する。また、バッキング材は、励振時の圧電振動子からその背面側へ放射される音波を吸収して減衰させるものである。
【０００４】
この一対の超音波トランスデューサを備えた超音波送受波器を用いて各種液体の音速を測定する場合には、一方の超音波トランスデューサから他方に向けて音波を送波する。そして、液体を通過した音波を他方の超音波トランスデューサで受波し、送受波に要した時間を計測した後、送受波に要した時間と両超音波トランスデューサの対向間距離とに基づいて液体の音速を算出する（例えば、特許文献４，５参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１４６７２号公報
【特許文献２】特開平１１−１５５８５９号公報
【特許文献３】特開平６−９０９５０号公報
【特許文献４】特開平６−２８８９９３号公報
【特許文献５】特開平６−２８８９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一対の超音波トランスデューサを対向配置して超音波送受波器を構成し、超音波トランスデューサ間に存在する液体の音速を測定する場合、液体が少量であるときは、超音波トランスデューサの対向間距離を短く設定せざるを得ない。その結果、音波の送波から受波までの時間間隔が必然的に短くなる。
【０００７】
一方、圧電振動子にバッキング材を設けたものでは、圧電振動子の背面側へ放射される音波がバッキング材により減衰させられる。しかしながら、圧電振動子を構成している圧電体とバッキング材との音響インピーダンス（音響特性インピーダンス）には大きな差がある（例えば、圧電体の音響インピーダンスは３０×１０6ｋｇ／ｍ2ｓｅｃであるのに対し、バッキング材の音響インピーダンスは５〜７．５×１０6ｋｇ／ｍ2ｓｅｃ）。そのため、圧電振動子の励振時に両者間の界面で音波の反射が起こって圧電体の内部で共振が生じ、この共振に起因して振動が短時間内に収束せずに尾を引く現象、いわゆるリンギングが生じてしまう。
【０００８】
そして、対向間距離が短い一対の超音波トランスデューサ間で送受波を行う場合にリンギングが生じていると、リンギング成分が音波の受波側の信号に含まれることが起こるため、測定誤差が増加し、時間分解能が低下してしまう。特に、時分割で音波を続けて複数回放射し、その時間平均から液体の音速を測定する場合には、リンギングの影響を無視できなくなる。
【０００９】
このように、従来は、一対の超音波トランスデューサを用いて超音波送受波器を構成している場合、音波の放射時におけるリンギングの発生を有効に抑えることが難しく、音速測定時の時間分解能を高めるうえで自ずと限界がある。
【００１０】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、音波放射時のリンギングの発生を有効に抑えることができ、音速測定時の時間分解能を高めることが可能であり、しかも、製作が容易な超音波送受波器、及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明に係る超音波送受波器は、一対の超音波トランスデューサを備えており、前記各超音波トランスデューサは、圧電体を挟んで一対の電極が形成された圧電振動子を具備するとともに、前記圧電体と同じ材料からなるバッキング材が前記両電極の内の一方の電極に接して設けられてなり、これらの各超音波トランスデューサは、前記バッキング材と接しない他方の電極同士が所定距離だけ離れて互いに対向するように全体的な側面視形状がコの字形となるよう支持部を介して配置されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明に係る超音波送受波器は、請求項１記載の発明の構成において、前記圧電振動子と前記バッキング材とが一体形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明に係る超音波送受波器は、請求項１または請求項２に記載の発明の構成において、前記一対の電極は、ともに前記圧電体の内部に埋設されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明に係る超音波送受波器は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発明の構成において、前記圧電振動子と一方面が接する前記バッキング材の他方面は、多数の凹部及び凸部からなる凹凸面とされていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明に係る超音波送受波器は、請求項４に記載の発明の構成において、前記凹部の深さは、超音波トランスデューサ自体の全体厚さの４０％以内とされていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明に係る超音波送受波器は、請求項１ないし請求項５のいずれかに１項に記載の発明の構成において、前記超音波トランスデューサの双方は、前記支持部と共に一体形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明に係る超音波送受波器の製造方法は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載した超音波送受波器を製造する方法であって、圧電体の内部に２組の電極対が形成された焼成体を予め作製しておき、この焼成体の電極対相互の間に位置する部分を切り欠いて前記焼成体の側面視形状をコの字形とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明に係る超音波送受波器は、一対の各超音波トランスデューサのバッキング材が圧電体と同じ材料であるため、バッキング材の音響インピーダンスは圧電体と同じになる。従って、両者の音響インピーダンスの差異に起因した超音波の反射が起こらず、圧電振動子の内部における共振が生じないので、超音波放射時のリンギングの発生を有効に抑えることができる。これにより、両超音波トランスデューサ間で超音波を送受波して液体中の音速を計測する場合の時間分解能が高くなり、精度のよい音速測定が可能になる。しかも、一対の超音波トランスデューサをこれらの全体的な側面視形状がコの字形となるように対向配置しているので、対向間距離が短くても伝送損失は実質的にあまり大きくならず、振動効率の低さがカバーされる。このため、液体が少量の場合でもその音速を確実に測定することができるという効果が得られる。
【００１９】
請求項２に記載の発明に係る超音波送受波器は、圧電振動子とバッキング材とが一体形成されているので、バッキング材を接着剤等で接合させる必要がなくなる。従って、製作時の手間や工数を削減することができ、製品歩留りも向上するという効果が得られる。
【００２０】
請求項３に記載の発明に係る超音波送受波器は、一対の電極がともに圧電体の内部に埋設されているので、腐食性の液体中で使用する場合においても電極が腐食され難くなり、長期にわたって信頼性を確保できるという効果が得られる。
【００２１】
請求項４に記載の発明に係る超音波送受波器は、圧電振動子と一方面が接するバッキング材の他方面が、多数の凹部及び凸部からなる凹凸面とされているので、バッキング材の他方面で反射される受信波が散乱させられることとなり、受信波の残響が大幅に低減するという効果が得られる。
【００２２】
請求項５に記載の発明に係る超音波送受波器は、凹部の深さが超音波トランスデューサ自体の全体厚さの４０％以内とされているので、請求項４に記載の発明の効果に加え、その強度を維持しながら良好な残響の低減効果を得ることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明に係る超音波送受波器は、超音波トランスデューサの双方が支持部と共に一体形成されているので、超音波送受波器の取り扱いが極めて容易になるという効果が得られる。また、超音波トランスデューサや支持部の材料を線膨張係数の少ないセラミックとした場合には、周囲温度の変動による超音波トランスデューサの間隔の変動が小さくなるので、誤差の少ない安定した音速測定が可能になる。
【００２４】
請求項７に記載の発明に係る超音波送受波器の製造方法によれば、一対の超音波トランスデューサをそれぞれ別個に製作してから組み立てる必要性がなくなり、切欠加工をするだけで所要の超音波送受波器を作製できる。そのため、製作時の手間や工数を削減することが可能となり、製品歩留りも向上する。さらに、小型化が可能であるとともに、超音波トランスデューサ間のビーム軸の位置決めをする必要もなくなり、製品品質が安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
音波放射時のリンギングの発生を有効に抑えることができ、これによって音速測定時の時間分解能を高めることが可能な超音波送受波器、しかも、製作が容易な超音波送受波器の製造方法を提供するという目的を、極めて容易に実現した。
【実施例１】
【００２６】
図１は本発明の実施例１に係る超音波送受波器の全体構成を示しており、図１（ａ）はその斜視図、図１（ｂ）はその支持部側の端面図である。また、図２は圧電体の内部に形成された電極パターンを示す平面図である。
【００２７】
この実施例１に係る超音波送受波器１４ａは、その中央部分を切り欠くことによって側面視形状がコの字状とされた圧電体２を具備しており、切り欠き部分の上下に位置する圧電体２の対向部分には、互いに平行となる一対の内部電極３ａ，４ａ及び３ｂ，４ｂがそれぞれ形成されている。そして、これら内部電極３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂの平面視形状としては、例えば、図２（ａ）で示すような略方形状、あるいは、図２（ｂ）で示すような略円形状が採用される。なお、このような形状に限定されることはなく、要求される音圧や音圧波形に対応して任意の形状を採用することができる。
【００２８】
この超音波送受波器１４ａにおいては、切り欠き部分の上方に位置する圧電体２の対向部分に形成された一対の内部電極３ａ，４ａと、これらの内部電極３ａ，４ａで挟まれた圧電体の部分２ｅ、つまり、圧電活性部２ｅによって圧電振動子９ａが構成されている。さらに、内部電極３ａの背面側に一方面が接している圧電体の部分２ｆによってバッキング材１０ａが形成され、これらの一体形成された圧電振動子９ａ及びバッキング材１０ａにより一方側の超音波トランスデューサ１５ａが構成されている。
【００２９】
また、切り欠き部分の下方に位置する圧電体２の対向部分に形成された一対の内部電極３ｂ，４ｂと、これらの内部電極３ｂ，４ｂで挟まれた圧電体の部分２ｇである圧電活性部２ｇによって圧電振動子９ｂが構成されている。さらに、内部電極３ｂの背面側に一方面が接している圧電体の部分２ｈによってバッキング材１０ｂが形成され、これらの一体形成された圧電振動子９ｂ及びバッキング材１０ｂにより他方側の超音波トランスデューサ１５ｂが構成されている。
【００３０】
従って、この超音波送受波器１４ａは、２つの超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂを平行に対向させて配置したうえ、圧電体２の中間部に位置する支持部２ｉでもって２つの超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂを一体的に連結した構成を有している。また、この場合における支持部２ｉの外側表面には、図１（ｂ）で示すように、各電極３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂと個別に接続された引出電極７ａ，８ａ，７ｂ，８ｂがそれぞれ形成されている。
【００３１】
さらに、各内部電極３ａ，４ａ及び３ｂ，４ｂで挟まれた圧電活性部２ｅ，２ｇの各々は分極処理によって活性化されている。なお、バッキング材１０ａ，１０ｂとなる圧電体の部分２ｆ，２ｈ及び支持部２ｉはともに未分極の非活性状態とされているが、分極処理されていてもよい。
【００３２】
このように、実施例１に係る超音波送受波器１４ａにあっては、上下に位置する超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂそれぞれの具備するバッキング材１０ａ（２ｆ），１０ｂ（２ｈ）が、圧電振動子９ａ，９ｂにおける圧電活性部２ｅ，２ｇといずれも同じ材料であり、音響インピーダンスも同じになっている。
【００３３】
そこで、例えば一方の超音波トランスデューサ１５ａを送波側とし、他方の超音波トランスデューサ１５ｂを受波側とした場合、圧電振動子を構成する圧電体と同じ音響インピーダンスのバッキング材１０ａ，１０ｂを具備しているため、これらの超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂにおいては共振が殆ど生じなくなり、その結果としてリンギングの発生を有効に抑えることが可能となる。
【００３４】
すなわち、一方の超音波トランスデューサ１５ａでは、バッキング材１０ａの音響インピーダンスが圧電振動子９ａの具備する圧電活性部２ｅの音響インピーダンスと同じなので、圧電振動子９ａ及びバッキング材１０ａ間での音響インピーダンスの差に起因した音波の反射は起こらない。また、バッキング材１０ａを通過した音波は、音響インピーダンスの差に基づいて外気との境界で反射を起こすが、バッキング材１０ａの厚さを適切に設定することにより音波の発射と反射波の到来とのタイミングを時間的に分離できる。従って、圧電振動子９ａにおいては共振が殆ど生じなくなり、その結果として音波の放射時におけるリンギングの発生を有効に抑えることが可能となる。これは、他方側の超音波トランスデューサ１５ｂを送波側とする場合も同じ作用が得られる。
【００３５】
これにより、この実施例１の超音波送受波器１４ａにおいて、超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂ間で音波を送受波して液体中の音速を計測する際の時間分解能が高くなり、精度の良好な音速測定を行うことができる。
【００３６】
なお、この際、超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂには共振が生じない反面、振動効率（送波効率）が低くなる。従って、従来構成のものに比較すると、音圧を高くとれないことになるが、本発明においては、超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂの対向間距離を短くしているので、伝送損失は実質的にあまり大きくならない。その結果、振動効率の低さがカバーされることとなり、音波の送受波に際しては何らの支障も生じない。
【００３７】
図３は、この実施例１に係る超音波送受波器１４ａにおいて、一方の超音波トランスデューサ、例えば１５ａを送波側として水中へ音波を放射した時の音圧周波数特性を示す図である。図３中の一点鎖線はこの実施例１の構成の場合、図３中の実線はバッキング材が存在しない場合、図３中の破線はバッキング材が従来同様のゴム系である場合の測定結果をそれぞれ示している。なお、ここでは、圧電振動子９ａにおける圧電活性部２ｅの厚さを０．１６ｍｍとし、バッキング材１０ａ，１０ｂの厚さを１．７ｍｍとしている。
【００３８】
図３から理解されるように、この実施例１の超音波トランスデューサ１５ａから超音波を送波した場合、広帯域な周波数特性を得ることができ、時間分解能が向上するため、精度の良好な測定を行うことが可能となる。
【００３９】
次に、図１および図２に示した超音波送受波器１４ａを製作する手順を、図４を参照して説明する。
【００４０】
この超音波送受波器１４ａを製作するに際しては、セラミックグリーンシートに導電ペーストを塗布し、かつ、これらを互いに順次積層した後に一体焼成するなどして、図４（ａ）で示すように、圧電体２の内部に２組の電極対３ａ，４ａ及び３ｂ，４ｂがそれぞれ埋設されてなる焼成体１７を予め形成する。
【００４１】
引き続き、図４（ｂ）で示すように、焼成体１７の電極対３ａ，４ａと３ｂ，４ｂとの相互間に位置する中央部分を切削加工等によって切り欠いてコの字形にする。そして、銀厚膜電極処理、蒸着処理、メッキ処理等により各引出電極７，８を形成した後、内部電極３ａ，４ａ及び３ｂ，４ｂで挟まれた圧電活性部２ｅ，２ｇの各々を分極処理により活性化すると、超音波送受波器１４ａが製作されたことになる。
【００４２】
このような手順であれば、一対の超音波トランスデューサをそれぞれ別個に製作したうえで組み立てる必要性がなくなり、切欠加工等を実行するだけで所望の超音波送受波器１４ａを得ることができる。従って、製作時の手間や工数を削減することが可能となり、製品歩留りも向上する。また、２つの超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂが一体形成されているため、小型化することが可能であり、さらには、超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂ間のビーム軸の位置決めをする必要もなくなるため、製品品質が安定するという利点が確保される。ただ、腐食性の液体中で使用する場合には、内部電極４ａ，４ｂはセラミック内部に閉じ込めておく方が信頼性が高くなる。なお、内部電極の露出の有無にかかわらず、信頼性確保の方法として超音波送受波器の少なくとも腐食性の液体と接触する部分に樹脂やガラスをコーティングする方法も有効である。
【００４３】
なお、実施例１に係る超音波送受波器１４ａは、超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂを構成する内部電極３ａ，４ａ及び３ｂ，４ｂのいずれもが圧電体２の内部に埋設された構成であるが、このような構成に限られず、圧電体２の切り欠き部分側の各電極４ａ，４ｂが外部（コ字形の切り欠きの内側）に露出した構成であってもよい。
【００４４】
また、ここでは、焼成体１７を切削等で切り欠くことにより超音波送受波器１４ａを製作するとしているが、予め超音波トランスデューサを個別に製作しておき、所定の支持部材を介したうえで接着剤等を用いて接着することにより一体化してコ字形に形成することもできる。さらには、切削加工を省略するため、焼成前の段階で内部電極３ａ，４ａ及び３ｂ，４ｂが形成されたコの字形に形成された圧電体２を一体焼成によって製作するようにし、直接的に超音波送受波器１４ａを製作することも可能である。
【実施例２】
【００４５】
図５は本発明の実施例２に係る超音波送受波器の全体構成を示す斜視図である。
図１及び図２に示した上記の実施例１に係る超音波送受波器１４ａにおいては、各超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂを構成するバッキング材１０の圧電振動子９ａ，９ｂと接していない開放側の端面が単なる平坦面とされている。
【００４６】
これに対して、この実施例２に係る超音波送受波器１４ｂは、各超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂを構成するバッキング材１０ａ，１０ｂそれぞれの他方面、つまり、各バッキング材１０ａ，１０ｂの圧電振動子９ａ，９ｂと接していない開放側の端面が多数の凹部及び凸部からなる凹凸面に形成されている。すなわち、各バッキング材１０ａ，１０ｂの他方面には、平面視で格子状となる溝部１８がダイサー（図示省略）等を用いて溝部１８として形成されている。その他の構成は実施例１に係る超音波送受波器１４ａと基本的に同じである。
【００４７】
この実施例２のように、バッキング材１０ａ，１０ｂの他方面にそれぞれ溝部１８が形成されている場合には、圧電振動子９ａ，９ｂからバッキング材１０ａ，１０ｂに伝わった音波が溝部１８で散乱されるので、これにより、受信波の残響の振幅が大幅に小さくなる。その結果、音速の測定時に直達波だけをパルス化して処理することが容易となる。
【００４８】
図６（ａ）は実施例１に係る超音波送受波器１４ａにおいて受波用となる超音波トランスデューサ例えば１５ｂの超音波反射状態を模式化して示す図、図６（ｂ）はこの実施例２に係る超音波送受波器１４ｂにおいて受波用となる超音波トランスデューサ、例えば１５ｂの超音波反射状態をを模式化して示す図である。また、図７（ａ）は図６（ａ）の構成に対応した音波残響を示す特性図、図７（ｂ）は図６（ｂ）の構成に対応した音波残響特性をそれぞれ示している。
【００４９】
図６（ａ）に示す実施例１に係る超音波トランスデューサ１５ｂの場合、圧電振動子９ｂが受波してバッキング材１０ｂへ伝わった音波（受信波）はバッキング材１０ｂの他方面、つまり、圧電振動子９ｂと接していない側の平坦な開放端面によって全反射的に反射される。そのため、図７（ａ）に示すように、受信波の残響の振幅が大きくなってしまう。
【００５０】
これに対して、図６（ｂ）に示す実施例２に係る超音波トランスデューサ１５ｂでは、その全体構成が実施例１の場合と基本的に同じであるにも拘わらず、バッキング材１０ｂの圧電振動子９ｂと接していない他方面が、多数の凹部及び凸部からなる凹凸面とされているので、圧電振動子９ｂからバッキング材１０ｂへと伝わった音波はバッキング材１０ｂの他方面に形成された溝部１８で散乱させられてしまう。
【００５１】
その結果、バッキング材１０ｂの他方面が平坦面である場合に比べて、バッキング材１０ｂの他方面に溝部１８を形成している場合には、図７（ｂ）で示すように、受信波の残響の振幅が大幅に小さくなる。従って、この超音波トランスデューサ１５ｂを受波用として用いた場合には、バッキング材１０ｂでもって受信波の残響の振幅を小さくし、音速の測定時に直達波だけをパルス化して処理することが容易となる。
【００５２】
ところで、この実施例２に係る超音波送受波器１４ｂの溝部１８の深さの違いによる音波残響特性の影響を確認するために、溝部１８の深さが異なる３種類の超音波送受波器１４ｂを製作した。そして、これらの各超音波送受波器１４ｂを水中に設置し、送波側の超音波トランスデューサ例えば１５ａにパルス波を入力し、受波側の超音波トランスデューサ例えば１５ｂにおける受信波の波形、つまり、音波残響特性を測定したところ図８に示すような測定結果が得られた。
【００５３】
この場合、送波側の超音波トランスデューサ１５ａの幅Ａは６ｍｍ、長さＢは９ｍｍ、厚さＣは１．８ｍｍ、圧電活性部９ａの厚さは０．１６ｍｍ、バッキング材１０ａに形成された溝部１８の深さは０．１５ｍｍである。また、受波側の超音波トランスデューサ１５ｂの幅Ａは６ｍｍ、長さＢは９ｍｍ、厚さＤは１．９ｍｍ、圧電活性部９ｂの厚さは０．２８ｍｍである。そして、バッキング材１０ｂに形成された溝部１８の深さは０．１５ｍｍ，０．２５ｍｍ，０．７５ｍｍの３種類とし、両超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂの離間間隔Ｅは２．８ｍｍに設定している。
【００５４】
図８（ａ）は受波側の超音波トランスデューサ１５ｂにおける溝部１８の深さが０．１５ｍｍである場合、図８（ｂ）は溝部１８の深さが０．２５ｍｍである場合、図８（ｃ）は溝部１８の深さが０．７５ｍｍである場合の音波残響特性をそれぞれ示しており、これらの測定結果から、次のような事実が明らかとなる。
【００５５】
すなわち、バッキング材１０ｂの開放面である他方面に形成された溝部１８が深ければ深いほど、受波側の超音波トランスデューサ１５ｂにおける受信波の残響の振幅が小さくなり、溝部１８の深さが０．７５ｍｍである場合には、直達波の振幅が受信波の残響の振幅よりも大きくなる。このため、音速の測定時に直達波だけをパルス化して処理することが容易となる。
【００５６】
なお、超音波トランスデューサ１５ｂにおける溝部１８の深さは超音波トランスデューサ１５ｂ自体の全体厚さの４０％以内、例えば、超音波トランスデューサ１５ｂの全体厚さが１．９ｍｍである場合にあっては０．７５ｍｍ（０．７５ｍｍ／１．９ｍｍ×１００％＝３９．５％）以内とされていることが好ましい。このような構成であれば、超音波トランスデューサ１５ｂの強度低下を招くことがなく、その強度を維持しながら良好な残響の低減効果を得ることが可能となる。
【００５７】
また、この実施例２に係る超音波送受波器１４ｂにおいては、圧電振動子９ａ，９ｂと接していないバッキング材１０ａ，１０ｂの他方面に対し、平面視で格子状となる溝部１８を形成することによって凹凸面としているが、このような構成に限定されるものではない。例えば、バッキング材１０ａ，１０ｂの開放側端面である他方面に対し、平面視で格子状となる溝部１８によって区切られた凸部と各別に対応するような凸部材を一体形成しておいたり、圧電体２と同じ材料からなる別の凸部材を互いに離間させながら並列に貼り付けたりして凹凸面を形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施例１に係る超音波送受波器の構成を示しており、同図（ａ）はその斜視図、同図（ｂ）はその端面図である。
【図２】圧電体の内部に形成された電極パターンを示す平面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る超音波送受波器を構成する超音波トランスデューサの音圧周波数特性を従来の超音波トランスデューサにおける音圧周波数特性と比較して示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る超音波送受波器の製造方法を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例２に係る超音波送受波器の構成を示す斜視図である。
【図６】実施例１，２に係る超音波送受波器の受波側の超音波トランスデューサの反射状態を模式化して示す説明図である。
【図７】実施例１，２に係る超音波送受波器における受波用の超音波トランスデューサの音波残響を比較して示す特性図である。
【図８】実施例２に係る超音波送受波器における受波用として用いられる超音波トランスデューサの音波残響特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
２      圧電体
２ｉ    支持部
３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ  内部電極
９ａ，９ｂ，      圧電振動子
１０ａ，１０ｂ    バッキング材
１４ａ，１４ｂ    超音波送受波器
１５ａ，１５ｂ    超音波トランスデューサ
１７    焼成体
１８    溝部
【図１】
2005020700.tif 000003
【図２】
2005020700.tif 000004
【図３】
2005020700.tif 000005
【図４】
2005020700.tif 000006
【図５】
2005020700.tif 000007
【図６】
2005020700.tif 000008
【図７】
2005020700.tif 000009
【図８】
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