画期的なハイパワー超音波機能開発のための新しい自動評価システムに関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650660
• Research Institution: YAMAGATA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 広瀬 精二 山形大学, 工学部, 教授 (70007201)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 貞行 日本電気, 研究開発グループ, 主席研究員 ; 青柳 学 山形大学, 工学部, 助手 (80231786) ; 富川 義朗 山形大学, 工学部, 教授 (80007004)
• Keywords: 圧電振動子 / ハイパワー / 振動損失 / 誘電体損失 / 自動測定

Research Abstract

本研究は、ハイパワー励振状態での圧電セラミックスの"振動による内部損失"と"誘電体損失"を分離して、しかも同時に、コンピュータ制御による自動測定装置により測定し、圧電セラミックスの組成、作製方法による特性の違いを短時間のうちに評価できるシステムを開発しようとするものである。
申請者はこれまでに、振動による内部損失の自動測定システムを開発している。この装置をさらにシステム・アップして、超音波機能材料である圧電セラミックスの"振動による内部損失"だけでなく、"誘電体損失"も同時に測定できる自動測定装置の実現を目指す。
3年度目である平成12年度は、平成10、11年度の結果に基づいて、更に研究を進めた。すなわち、"振動による内部損失"と"誘電体損失"を分離して測定する測定システムの作製を更に進め改良を加えたのち、各損失の分離測定を行い、振動振幅依存性を調べた。
研究実施内容と得られた成果について箇条書きにより以下に記す。
(1)圧電定数および誘電定数、弾性定数に損失角を導入し、これを考慮してアドミタンスを求め、損失を理論的に分離した。これを基に損失を分離表示した等価回路を導出した。
(2)ハイパワーまで対応可能な分離測定回路を作製し正常に作動することを確認した。
(3)分離測定した各損失を上記の測定システムにより、振動振幅を大きくしていって測定した。これより、誘電体損失が振動損失に比べ、大振幅では支配的になることが明らかとなった。
これらの結果を総合して、当初の研究計画がほぼ達成された。
以上の成果は研究発表リストに記載のように国際学会、国内学会において発表を行っている。

Research Products

• [Publications] S.Hirose, M.Matsumoto, et.al.: "High-Speed Real Time Measurement System of High-Power Piezoelectric Characteristics"International Conference on New Actuators. 403-406 (2000)
• [Publications] 広瀬,藤田,田中: "圧電振動子の定常状態・大振幅励振特性の測定法に関する研究"日本音響学会秋季研究発表会. 901-902 (2000)
• [Publications] 藤田,広瀬,浅水: "大振幅励振時における圧電振動子の損失の分離測定"日本音響学会春季研究発表会. 1025-1026 (2001)