(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波発生装置の振動面に負荷を与える為の液体を貯蔵する容器に透明窓を設け、容器内の液体に浸けてある振動面に透明窓を介してレーザ光を照射すると共に該振動面で反射したレーザ光を受光して照射及び受光したレーザ光の周波数を基に振動面の負荷時振動振幅を算出するレーザ振動計を設置して成る超音波振動振幅測定装置であって、前記容器には液体中を伝播して測定を妨げる超音波を減衰させる為の減衰手段を設けたことを特徴とする超音波振動振幅測定装置。
【請求項２】
前記減衰手段として、超音波を吸収する吸音体を容器の内面に設けたことを特徴とする請求項１記載の超音波振動振幅測定装置。
【請求項３】
前記減衰手段として、超音波を吸収する吸音体で容器を形成したことを特徴とする請求項１記載の超音波振動振幅測定装置。
【請求項４】
容器の内底面の振動面との対向部分に透明窓を設けると共に容器の内側面に吸音体を位置させ、液体中を伝播して測定を妨げる超音波のうち透明窓と略鉛直方向に伝播する超音波を前記内側面の吸音体に向けて反射させる反射部を備えたことを特徴とする請求項２又は３記載の超音波振動振幅測定装置。
【請求項５】
前記反射部を、容器の内底面上にて透明窓の周囲に少なくとも一つ設置される三角コーンとしたことを特徴とする請求項４記載の超音波振動振幅測定装置。
【請求項６】
前記反射部を、振動面と透明窓との間にその上底面が位置するように容器の内底面上に設置される略円錐台形状の透明三角コーンとしたことを特徴とする請求項４記載の超音波振動振幅測定装置。
【請求項７】
前記反射部として、容器の内底面の振動面との対向部分を略円錐台形状の中空三角コーンで形成すると共に、前記透明窓を中空三角コーンの上底面に形成したことを特徴とする請求項４記載の超音波振動振幅測定装置。
【請求項８】
前記吸音体がゴムであることを特徴とする請求項２〜７のいずれか記載の超音波振動振幅測定装置。
【請求項９】
容器内に貯蔵する液体として脱気水を用いたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか記載の超音波振動振幅測定装置。
【請求項１０】
透明窓とレーザ振動計との間に、任意の位置に設置されるレーザ振動計から照射したレーザ光を超音波発生装置の振動面に向けて反射させ且つ振動面で反射したレーザ光を前記レーザ振動計に向けて反射させるミラー部を設置したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか記載の超音波振動振幅測定装置。
【請求項１１】
超音波発生装置を可動ステージにより保持したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか記載の超音波振動振幅測定装置。
【請求項１２】
レーザ振動計を可動ステージにより保持したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか記載の超音波振動振幅測定装置。
【請求項１３】
ミラー部を可動ステージにより保持したことを特徴とする請求項１０記載の超音波振動振幅測定装置。
【請求項１４】
超音波発生装置を一体に形成したことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか記載の超音波振動振幅測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波領域での負荷時における振動振幅を確実に測定する為の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波発生装置の振動面の振動振幅を非接触で測定する装置としては、例えば図１３に示す装置が従来から用いられている。このものは、測定対象となる超音波発生装置１０の振動面１にレーザ振動計２のセンサーヘッド２ａから参照光３となる一定周波数のレーザ光を照射すると共に、振動面１で反射してドップラシフト現象により周波数の変化したレーザ光を散乱戻り光４として受光することで、振幅復調部２ｂにて参照光３と散乱戻り光４の周波数の違いから振動面１の振動速度ｖを求め、該振動速度ｖから振動振幅Ｘを算出するものである。これによれば低周波領域から超音波領域に至るまで幅広い周波数の振動振幅Ｘが非接触で測定可能となる。
【０００３】
図１４には参照光３と散乱戻り光４との周波数の違いから得られるオシロスコープ波形を示しているが、図示のようにオシロスコープ２ｃに映し出される波形の周波数ｆ［Ｈｚ］及びＰ−Ｐ電圧Ｖ［Ｖ］を基にして、この電圧Ｖ［Ｖ］から振動速度ｖ［ｍ／ｓ］を求め、更に、振動速度ｖ［ｍ／ｓ］＝２π×周波数ｆ［Ｈｚ］×振動振幅Ｘ［ｍ］⇔振動振幅Ｘ［ｍ］＝ｖ［ｍ／ｓ］／（２π×周波数ｆ［Ｈｚ］）の式により振動面１の振動振幅Ｘ［ｍ］を算出することができる。
【０００４】
ところがこの方法では、センサーヘッド２ａから照射する参照光３を振動面１で確実に反射させる必要がある為に測定時には振動面１に何も付着させることができず、超音波発生装置１０として例えば超音波溶着器や超音波加工機や超音波美容器等においては使用中の振動振幅つまり負荷時振動振幅を測定することが設計に際して必要となるにも関わらず、この方法によって負荷時振動振幅を測定することができないという問題がある。
【０００５】
そこで、図１５に示すように透明な水槽である容器６に負荷となる液体７を溜め、超音波発生装置１０の振動面１を液体７に浸けて負荷を与えた状態で、振動面１の対向方向に設置したセンサーヘッド２ａから容器６の底壁と液体７を通過して振動面１に参照光３を照射すると共に散乱戻り光４を受光することで負荷時振動振幅を測定するといった方法も提案されている。しかしながらこの方法では、振動面１から発生した超音波（図中矢印）が液体７中を伝播して容器６内で反射や干渉を起こし、これにより容器６が揺らされたり負荷が変動したりして負荷時振動振幅を安定して測定することができないものであった。
【０００６】
このことは、縦軸にインピーダンス、横軸に周波数をとったインピーダンス周波数特性をみても明らかであり、図１６（ｂ）に示す理想的な負荷時インピーダンス周波数特性に比べて従来の超音波振動振幅測定装置で測定した負荷時インピーダンス周波数特性は図１６（ｃ）に示すように波形が安定せず、負荷時振動振幅を安定して測定することができないものであった。なお、図１６（ａ）には無負荷時インピーダンス周波数特性を示している。
【０００７】
これに対して、超音波の影響を受けず負荷時振動振幅を安定して測定する為には容器６をプールのように大きく形成すれば良いのだが、それでは費用がかかるうえに測定自体が大掛かりとなって作業が大変面倒になるという問題がある。
【０００８】
更に、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように超音波発生装置１０の振動面１近傍に小型の圧電振動子８を貼り付け、無負荷時の圧電振動子８のオシロスコープ波形からＰ−Ｐ電圧Ｖ1［Ｖ］を得ると共に負荷時の圧電振動子８のオシロスコープ波形からＰ−Ｐ電圧Ｖ2［Ｖ］を得て、無負荷時振動振幅Ｘ´［ｍ］にＶ2［Ｖ］／Ｖ1［Ｖ］を乗じて得られる特性を負荷時振動振幅の代用特性として用いるといった方法もある。しかしながら、この方法では代用特性である為に結果の信頼性に欠け、また負荷時振動振幅分布を得ることができないといった問題がある。なお、図１７（ｂ）中の２９は振動面１に負荷を与える為の部材である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、超音波発生装置を設計するうえで必要な、使用時を想定した負荷時振動振幅を安定して且つ正確に測定することのできる小型の超音波振動振幅測定装置を提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明を、超音波発生装置の振動面に負荷を与える為の液体を貯蔵する容器に透明窓を設け、容器内の液体に浸けてある振動面に透明窓を介してレーザ光を照射すると共に該振動面で反射したレーザ光を受光して照射及び受光したレーザ光の周波数を基に振動面の負荷時振動振幅を算出するレーザ振動計を設置して成る超音波振動振幅測定装置であって、前記容器には液体中を伝播して測定を妨げる超音波を減衰させる為の減衰手段を設けたことを特徴としたものとする。このようにすることで、小さな装置であっても超音波による予測不能な反射や干渉が起きることがなくなり、透明窓が揺れて振動振幅の測定が妨げられたり負荷が変動してしまうことが防止されるので、安定して確実に負荷時振動振幅を測定することのできる小型の超音波振動振幅測定装置とすることができる。
【００１１】
また、前記減衰手段として、超音波を吸収する吸音体を容器の内面に設けることも好ましく、このようにすることで、液体内を伝播した超音波を容器の内面で確実に吸音して減衰させることができる。
【００１２】
また、前記減衰手段として、超音波を吸収する吸音体で容器を形成することも好ましく、このようにすることで、液体内を伝播した超音波を容器自体が確実に吸音して減衰させることができる。
【００１３】
また、容器の内底面の振動面との対向部分に透明窓を設けると共に容器の内側面に吸音体を位置させ、液体中を伝播して測定を妨げる超音波のうち透明窓と略鉛直方向に伝播する超音波を前記内側面の吸音体に向けて反射させる反射部を備えることも好ましく、このようにすることで、透明窓が揺れて振動振幅の測定が妨げられることが更に確実に防止される。
【００１４】
また、前記反射部を、容器の内底面上にて透明窓の周囲に少なくとも一つ設置される三角コーンとすることも好ましく、このようにすることで、三角コーンを設置するといった簡単な構成により透明窓が揺れて振動振幅の測定が妨げられることを確実に防止することができる。
【００１５】
また、前記反射部を、振動面と透明窓との間にその上底面が位置するように容器の内底面上に設置される略円錐台形状の透明三角コーンとすることも好ましく、このようにすることで、透明三角コーンを設置するといった簡単な構成により透明窓が揺れて振動振幅の測定が妨げられることを確実に防止することができる。
【００１６】
また、前記反射部として、容器の内底面の振動面との対向部分を略円錐台形状の中空三角コーンで形成すると共に、前記透明窓を中空三角コーンの上底面に形成することも好ましく、このようにすることで、中空三角コーンを設置するといった簡単な構成により透明窓が揺れて振動振幅の測定が妨げられることを確実に防止することができ、加えて、反射部を成す部材が中空であることから超音波が反射部内を伝播することがなく確実に反射されるものである。
【００１７】
また、前記吸音体がゴムであることも好ましく、このようにすることで、比較的安価且つ容易に装置を構成することができる。
【００１８】
また、容器内に貯蔵する液体として脱気水を用いることも好ましく、このようにすることで、液体内を無数の細かな気泡が存在しない状態にすることができ、振動面に安定した負荷を与えて正確な負荷時振動振幅を測定することができる。
【００１９】
また、透明窓とレーザ振動計との間に、任意の位置に設置されるレーザ振動計から照射したレーザ光を超音波発生装置の振動面に向けて反射させ且つ振動面で反射したレーザ光を前記レーザ振動計に向けて反射させるミラー部を設置することも好ましく、このようにすることで、容器内から液体が漏れる等の事故や故障があった場合でも影響を受けない位置にレーザ振動計を設置することができ、加えて、ミラー部は容器の外部にあることから超音波によりミラー部が振動することがない。
【００２０】
また、超音波発生装置を可動ステージにより保持することも好ましく、このようにすることで、超音波発生装置を自在に移動させて振動面の任意の位置にレーザ光を当て、その位置での負荷時振動振幅を測定することができると共に、各位置での測定結果を集計して負荷時振動振幅分布を得ることができる。
【００２１】
また、レーザ振動計を可動ステージにより保持することも好ましく、このようにすることで、レーザ振動計を自在に移動させて振動面の任意の位置にレーザ光を当て、その位置での負荷時振動振幅を測定することができると共に、各位置での測定結果を集計して負荷時振動振幅分布を得ることができる。
【００２２】
また、ミラー部を可動ステージにより保持することも好ましく、このようにすることで、ミラー部を自在に移動させて振動面の任意の位置にレーザ光を当て、その位置での負荷時振動振幅を測定することができると共に、各位置での測定結果を集計して負荷時振動振幅分布を得ることができる。
【００２３】
また、超音波発生装置を一体に形成することも好ましく、このようにすることで、超音波発生装置が故障した際や出力調整を行う際等に適宜に振動振幅を測定することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、従来の技術にて説明した構成と同様の構成については同一符号を付して一部説明を省略する。
【００２５】
図１（ａ）、（ｂ）には本発明の実施の形態における第一例の超音波振動振幅測定装置を示している。有底円筒状を成す小型の容器６内には超音波発生装置１０の振動面１に負荷を与える為の液体７を貯蔵しており、測定対象である振動面１が液体７中に浸けられた状態で下方を向くように超音波発生装置１０を保持している。容器６の内面のうち、内底面６ａの振動面１との対向部分には平面視円形状の透明窓９を設けており、容器６の下方であって前記透明窓９を介して振動面１と対向する部分には、レーザ振動計２のセンサヘッド２ａを振動面１に向けて設置している。また、容器６の内底面６ａには貫通孔１１ａを有して筒状を成すように形成された吸音体１１を設置しており、図１（ｂ）のように上方から見た際に透明窓９の上面と貫通孔１１ａの開口面とが略一致する状態で、振動面１とセンサーヘッド２ａとを結ぶ直線上に透明窓９と貫通孔１１ａとが位置するようになっている。なお、吸音体１１は液体７中を伝播して予期せぬ反射や干渉を生じる超音波を減衰させる為の部材である。
【００２６】
上記構成により、レーザ振動計２のセンサーヘッド２ａから透明窓９を通って容器６内に照射された参照光３は、吸音体１１の貫通孔１１ａ内を通過した後に液体７にて負荷を与えられた状態の振動面１に当たり、その散乱戻り光４が吸音体１１の貫通孔１１ａ内を通過して透明窓９から出射され、センサーヘッド２ａにて受光される。振動面１の振動によるドップラシフト現象によって散乱戻り光４は参照光３と比較して周波数が変化していることから、この周波数の違いを基に振動面１の負荷時振動振幅を算出するものである。
【００２７】
そして、測定中には振動面１から発せられる超音波が液体７内に図中矢印のように伝播されるものの、吸音体１１によって超音波が減衰されることから予測不能な反射や干渉が起きることがなくなり、透明窓９が揺れて振動振幅の測定が妨げられたり負荷が変動してしまうことが防止されて、安定して確実に負荷時振動振幅を測定することができる。
【００２８】
なお、液体７としては脱気水を用いることが好適である。これにより通常の液体内には無数に存在するような細かな気泡が取り除かれた状態での測定が可能となり、更に安定して確実に負荷時振動振幅を測定することができる。
【００２９】
また、超音波発生装置１０として本例では超音波美容器を用いているが、超音波溶着器や超音波加工機等の他の装置であっても構わない。
【００３０】
次に、図２（ａ）、（ｂ）に基づいて本発明の実施の形態における第二例の超音波振動振幅測定装置について説明する。なお、第二例の基本的構成は既述した第一例の構成と略同一であるため、同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
第二例の超音波振動振幅測定装置の容器６には、容器６の内面のうちで吸音体１１が位置する以外の部分にも吸音体１３を一面に設けている。つまり、容器６の内面は吸音体１１，１３により全体が覆われた状態であり、振動面１から透明窓９と略鉛直方向に伝播する超音波だけでなくいずれの方向に伝播する超音波であっても容器６の内面で減衰させることができ、これにより予測不能な反射や干渉が起きることがなくなることから、透明窓９が揺れて振動振幅の測定が妨げられたり負荷が変動してしまうことが防止され、安定して確実に負荷時振動振幅を測定することができるものである。
【００３２】
また、図３（ａ）、（ｂ）に示すように容器６自体を吸音体１２で形成しても構わない。この場合にも容器６の内面の全面に吸音体１１，１２を設けたこととなり、いずれの方向に伝播する超音波であっても容器６の内面で減衰させることができる。
【００３３】
なお、前記吸音体１１，１２，１３としてはゴムを用いることが好適である。ゴムは比較的安価で容易に入手できるので、これにより超音波振動振幅測定装置を安価で容易に形成することが可能となる。
【００３４】
次に、図４（ａ）、（ｂ）に基づいて本発明の実施の形態における第三例の超音波振動振幅測定装置について説明する。なお、第三例の基本的構成は既述した第二例の構成と略同一であるため、同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００３５】
第三例の超音波振動振幅測定装置においては、容器６の透明窓９とレーザ振動計２のセンサーヘッド２ａとの間にミラー部１４を設置している。ミラー部１４は透明窓９を介して振動面１と対向する位置に設置しており、センサーヘッド２ａはそのレーザ光の出射方向がミラー部１４を向くようにミラー部１４の側方に設置している。ミラー部１４の鏡面１４ａは振動面１とセンサーヘッド２ａのいずれに対しても４５°傾斜させた状態にしている。
【００３６】
従って、センサーヘッド２ａから参照光３として水平方向に出射させたレーザ光はミラー部１４の鏡面１４ａで９０°反射されて鉛直上方に向きを変え、透明窓９を通って振動面１に当てられる。そして、振動面１で反射して鉛直下方に向きを変えたレーザ光は透明窓９を通ってミラー部１４の鏡面１４ａで再び９０°反射され、水平方向に向きを変えてセンサーヘッド２ａにて散乱戻り光４として受光されることとなる。つまり、ミラー部１４を設置することでレーザ振動計２のセンサーヘッド２ａを容器６の鉛直下方に位置させる必要がなくなり、容器６に水漏れ等の故障や事故が発生した場合でもレーザ振動計２を保護することができる。また、ミラー部１４を容器６の外部に設置していることでミラー部１４が超音波の影響を受けることがなく、確実に測定可能なものとなっている。なお、ミラー部１４の鏡面１４ａの角度を変更することで、レーザ振動計２のセンサーヘッド２ａは任意の位置に設置可能である。
【００３７】
次に、図５（ａ）、（ｂ）に基づいて本発明の実施の形態における第四例の超音波振動振幅測定装置について説明する。なお、第四例の基本的構成は既述した第三例の構成と略同一であるため、同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００３８】
第四例の超音波振動振幅測定装置の容器６内には、透明窓９と略鉛直方向に伝播する超音波を容器６の内側面６ｂに向けて反射させる反射部１５として、内底面６ａ上に透明窓９を囲む円環部材１６を備えている。前記円環部材１６はその外周縁部分及び内周縁部分から４５°程度の傾斜面を有して断面三角形状に形成される部材であって、液体７中を伝播して測定を妨げる超音波のうち透明窓９と略鉛直方向に伝播する超音波を、円環部材１６の４５°傾斜した傾斜面に当てて容器６の内側面６ｂに向けて反射させるものである。本例においては容器６の内面の円環部材１６を設置した部分以外の略全面に吸音体１３を設けており、前記円環部材１６にて反射した超音波が内側面６ｂに位置する吸音体１３によって吸収されるようになっている。
【００３９】
また、このように内側面６ｂに吸音体１３を位置させる代りに、第二例の図３（ａ）、（ｂ）に示したように容器６自体を吸音体１２で形成したものであっても構わない。
【００４０】
このように、透明窓９を振動させる超音波を内側面６ｂにて吸収し、減衰させることで、負荷の変動を防止すると共に透明窓９の振動により振動振幅の測定が妨げられることを確実に防止することができるので、負荷時振動振幅を安定して確実に測定することができるものである。
【００４１】
次に、図６（ａ）、（ｂ）に基づいて本発明の実施の形態における第五例の超音波振動振幅測定装置について説明する。なお、第五例の基本的構成は既述した第四例の構成と略同一であるため、同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
第五例の超音波振動振幅測定装置の容器６には、透明窓９と略鉛直方向に伝播する超音波を容器６の内側面６ｂに向けて反射させる反射部１５として、内底面６ａ上の透明窓９の周囲に三角コーン１７を略等間隔に四つ設置している。前記三角コーン１７としては斜度４５°程度の円錐形状とすることが望ましい。また、設置数としても四つに限定するものではなく一つ以上設置してあれば良い。
【００４３】
液体７中を伝播して測定を妨げる超音波のうち透明窓９と略鉛直方向に伝播する超音波は、三角コーン１７の４５°傾斜した外側面に当って容器６の内側面６ｂに向けて反射され、内側面６ｂにある吸音体１３に吸収されるようになっている。このように、透明窓９を振動させる超音波を内側面６ｂにて吸収し、減衰させることで、負荷の変動を防止すると共に透明窓９の振動により振動振幅の測定が妨げられることを確実に防止することができるので、負荷時振動振幅を安定して確実に測定することができるものである。
【００４４】
次に、図７（ａ）、（ｂ）に基づいて本発明の実施の形態における第六例の超音波振動振幅測定装置について説明する。なお、第六例の基本的構成は既述した第四例の構成と略同一であるため、同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４５】
第六例の超音波振動振幅測定装置の容器６には、透明窓９と略鉛直方向に伝播する超音波を容器６の内側面６ｂに向けて反射させる反射部１５として、容器６の内底面６ａ上に略円錐台形状の透明三角コーン１８を設置している。前記透明三角コーン１８は斜度４５°程度の円錐台形状を成す上部分１９と円柱形状を成す下部分２０とで構成されるものであり、この円錐台形状を成す上部分１９の上底面１９ａが振動面１と透明窓９との間に位置するように、下部分２０を透明窓９と対向させて内底面６ａ上に設置している。
【００４６】
液体７中を伝播して測定を妨げる超音波のうち透明窓９と略鉛直方向に伝播する超音波は、透明三角コーン１８の上部分１９の４５°傾斜した外側面に当って容器６の内側面６ｂに向けて均一に反射され、内側面６ｂにある吸音体１３に吸収されるようになっている。このように、透明窓９を振動させる超音波を内側面６ｂに向けて均一に反射し、反射された超音波を内側面６ｂにて吸収し、減衰させることで、負荷の変動を防止すると共に透明窓９の振動により振動振幅の測定が妨げられることをより確実に防止することができるので、負荷時振動振幅を安定して確実に測定することができるものである。
【００４７】
なお、レーザ光を通過させる透明窓９及び透明三角コーン１８の上底面１９ａの面積は、レーザ光の有効照射面積程度とすることが望ましい。
【００４８】
次に、図８（ａ）、（ｂ）に基づいて本発明の実施の形態における第七例の超音波振動振幅測定装置について説明する。なお、第七例の基本的構成は既述した第四例の構成と略同一であるため、同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
第七例の超音波振動振幅測定装置の容器６には、透明窓９と略鉛直方向に伝播する超音波を容器６の内側面６ｂに向けて反射させる反射部１５として、容器６の内底面６ａの振動面１との対向部分を略円錐台形状の中空三角コーン２１で形成している。前記中空三角コーン２１は、斜度４５°程度の中空の円錐台形状を成す上部分２２と、該上部分２２の下底面に設けた開口部の開口縁から下方に延設した円筒形状の下部分２３とで構成される下方に開口した中空部材であり、内底面６ａの振動面１との対向部分に設けた開口部２４の開口縁と中空三角コーン２１の下部分２３の開口縁とを略合致させた状態でこの中空三角コーン２１を内底面６ａ上に設置することで、内底面６ａの振動面１との対向部分が略円柱台形状を成すように内方即ち図中上方に押出された形となっている。
【００５０】
本例の透明窓９は中空三角コーン２１の円錐台形状を成す上部分２２の上底面２２ａに形成されており、この透明窓９を通して振動面１に参照光３を照射すると共に該参照光３が振動面１に反射して成る散乱戻り光４を外部に出射させるようになっている。
【００５１】
液体７中を伝播して測定を妨げる超音波のうち透明窓９と略鉛直方向に伝播する超音波は、中空三角コーン２１の上部分２２の４５°傾斜した外側面に当って容器６の内側面６ｂに向けて均一に反射され、内側面６ｂにある吸音体１３に吸収されるようになっている。このように、透明窓９を振動させる超音波を内側面６ｂに向けて均一に反射し、反射された超音波を内側面６ｂにて吸収し、減衰させることで、負荷の変動を防止すると共に透明窓９の振動により振動振幅の測定が妨げられることをより確実に防止することができ、負荷時振動振幅を安定して確実に測定することができるものである。また、反射部１５として中空部材である中空三角コーン２１を用いていることから、液体７中を伝播する超音波を中空三角コーン２１内に伝播させることなく確実に反射させることができる。
【００５２】
なお、レーザ光を通過させる透明窓９及び中空三角コーン２１の上底面２２ａの面積は、レーザ光の有効照射面積程度とすることが望ましい。
【００５３】
図９（ａ）、（ｂ）には、本例の超音波発生装置１０を前後左右に移動自在の可動ステージ２５により保持させた場合を示している。これにより、超音波発生装置１０の振動面１を前後左右に移動させて振動面１の任意の位置にレーザ光を当て、その位置での負荷時振動振幅を測定することができ、各位置での測定結果を集計することで負荷時振動振幅分布を得ることもできる。
【００５４】
このように振動面１の任意の位置にレーザ光を当ててその位置での負荷時振動振幅や負荷時振動振幅分布を測定する為に、図１０に示すようにレーザ振動計２のセンサーヘッド２ａを可動ステージ２５により保持しても良いし、図１１に示すようにミラー部１４を可動ステージ２５により保持しても良い。また、同様の可動ステージ２５を他の実施例の超音波振動振幅測定装置に用いても良い。
【００５５】
図１２（ａ）、（ｂ）には、本例の超音波振動振幅測定装置に超音波発生装置１０を付属させて一体に形成した場合を示している。図示のように、本体ケース３０内にミラー部１４やレーザ振動計２を備えると共に、その開口面が本体ケース３０の上面３０ａにて露出するように容器６を本体ケース３０に嵌め込んで備えている。また、本体ケース３０内には駆動部２６をレーザ振動計２と接続させて内蔵すると共に、本体ケース３０外に設けた超音波発生装置１０と本体ケース３０内の前記駆動部２６とを接続させて備えている。図中２７は測定された振動振幅を表示する振動振幅表示部であり、２８は超音波発生装置１０の操作スイッチである。
【００５６】
このように超音波発生装置１０を付属させた場合、本例に限らず他の実施例の超音波振動振幅測定装置に用いた場合であっても、超音波発生装置１０が故障した際や出力調整を行う際等に適宜に振動振幅を測定することができるという利点がある。
【００５７】
【発明の効果】
上記のように請求項１記載の発明にあっては、小さな装置であっても超音波による予測不能な反射や干渉が起きることがなくなり、透明窓が揺れて振動振幅の測定が妨げられたり負荷が変動してしまうことが防止されるので、安定して確実に負荷時振動振幅を測定することのできる小型の超音波振動振幅測定装置とすることができるという効果がある。
【００５８】
また、請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載の発明の効果に加えて、液体内を伝播した超音波を容器の内面で確実に吸音して減衰させることができるという効果がある。
【００５９】
また、請求項３記載の発明にあっては、請求項１記載の発明の効果に加えて、液体内を伝播した超音波を容器自体が確実に吸音して減衰させることができるという効果がある。
【００６０】
また、請求項４記載の発明にあっては、請求項２又は３記載の発明の効果に加えて、透明窓が揺れて振動振幅の測定が妨げられることが更に確実に防止されるという効果がある。
【００６１】
また、請求項５記載の発明にあっては、請求項４記載の発明の効果に加えて、三角コーンを設置するといった簡単な構成により透明窓が揺れて振動振幅の測定が妨げられることを確実に防止することができるという効果がある。
【００６２】
また、請求項６記載の発明にあっては、請求項４記載の発明の効果に加えて、透明三角コーンを設置するといった簡単な構成により透明窓が揺れて振動振幅の測定が妨げられることを確実に防止することができるという効果がある。
【００６３】
また、請求項７記載の発明にあっては、請求項４記載の発明の効果に加えて、中空三角コーンを設置するといった簡単な構成により透明窓が揺れて振動振幅の測定が妨げられることを確実に防止することができ、加えて、反射部を成す部材が中空であることから超音波が反射部内を伝播することがなく確実に反射されるという効果がある。
【００６４】
また、請求項８記載の発明にあっては、請求項２〜７のいずれか記載の発明の効果に加えて、比較的安価且つ容易に装置を構成することができるという効果がある。
【００６５】
また、請求項９記載の発明にあっては、請求項１〜８のいずれか記載の発明の効果に加えて、液体内を無数の細かな気泡が存在しない状態にすることができ、振動面に安定した負荷を与えて正確な負荷時振動振幅を測定することができるという効果がある。
【００６６】
また、請求項１０記載の発明にあっては、請求項１〜９のいずれか記載の発明の効果に加えて、容器内から液体が漏れる等の事故や故障があった場合でも影響を受けない位置にレーザ振動計を設置することができるという効果があり、更に、ミラー部を容器の外部に設置していることから超音波によりミラー部が振動することが防止されるという効果がある。
【００６７】
また、請求項１１記載の発明にあっては、請求項１〜１０のいずれか記載の発明の効果に加えて、超音波発生装置を自在に移動させて振動面の任意の位置にレーザ光を当て、その位置での振動振幅を測定することができると共に、各位置での測定結果を集計して振動振幅分布を得ることができるという効果がある。
【００６８】
また、請求項１２記載の発明にあっては、請求項１〜１０のいずれか記載の発明の効果に加えて、レーザ振動計を自在に移動させて振動面の任意の位置にレーザ光を当て、その位置での振動振幅を測定することができると共に、各位置での測定結果を集計して振動振幅分布を得ることができるという効果がある。
【００６９】
また、請求項１３記載の発明にあっては、請求項１０記載の発明の効果に加えて、ミラー部を自在に移動させて振動面の任意の位置にレーザ光を当て、その位置での振動振幅を測定することができると共に、各位置での測定結果を集計して振動振幅分布を得ることができるという効果がある。
【００７０】
また、請求項１４記載の発明にあっては、請求項１〜１３のいずれか記載の発明の効果に加えて、超音波発生装置が故障した際や出力調整を行う際等に適宜に振動振幅を測定することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における第一例の超音波振動振幅測定装置を示しており、（ａ）は概略一部断面側面図、（ｂ）は概略平面図である。
【図２】本発明の実施の形態における第二例の超音波振動振幅測定装置を示しており、（ａ）は概略一部断面側面図、（ｂ）は概略平面図である。
【図３】同上の容器自体を吸音体で形成した場合を示しており、（ａ）は概略一部断面側面図、（ｂ）は概略平面図である。
【図４】本発明の実施の形態における第三例の超音波振動振幅測定装置を示しており、（ａ）は概略一部断面側面図、（ｂ）は概略平面図である。
【図５】本発明の実施の形態における第四例の超音波振動振幅測定装置を示しており、（ａ）は概略一部断面側面図、（ｂ）は概略平面図である。
【図６】本発明の実施の形態における第五例の超音波振動振幅測定装置を示しており、（ａ）は概略一部断面側面図、（ｂ）は概略平面図である。
【図７】本発明の実施の形態における第六例の超音波振動振幅測定装置を示しており、（ａ）は概略一部断面側面図、（ｂ）は概略平面図である。
【図８】本発明の実施の形態における第七例の超音波振動振幅測定装置を示しており、（ａ）は概略一部断面側面図、（ｂ）は概略平面図である。
【図９】同上の超音波発生装置を可動ステージに保持させた場合を示しており、（ａ）は概略一部断面側面図、（ｂ）は概略平面図である。
【図１０】同上のレーザ振動計を可動ステージに保持させた場合を示す説明図である。
【図１１】同上のミラー部を可動ステージに保持させた場合を示す説明図である。
【図１２】同上の超音波振動振幅測定装置に超音波発生装置を付属させた場合を示しており、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略一部断面側面図である。
【図１３】従来の超音波振動振幅測定装置を示す説明図である。
【図１４】同上のオシロスコープ波形を示す説明図である。
【図１５】従来の別の超音波振動振幅測定装置を示す説明図である。
【図１６】インピーダンス周波数特性の説明図であり、（ａ）は無負荷時の特性、（ｂ）は負荷時の理想的な特性、（ｃ）は従来の超音波振動振幅測定装置により測定される負荷時の特性を示している。
【図１７】従来のまた別の超音波振動測定装置を示す説明図であり、（ａ）は無負荷時の測定方法、（ｂ）は負荷時の測定方法である。
【符号の説明】
１  振動面
２  レーザ振動計
３  参照光
４  散乱戻り光
６  容器
７  液体
９  透明窓
１０  超音波発生装置
１１〜１３  吸音体
１４  ミラー部
１５  反射部
１７  三角コーン
１８  透明三角コーン
２１  中空三角コーン
２５  可動ステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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