有限振幅集束音場における回折現象とその超音波映像への応用に関する研究

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61550283
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: 斎藤 繁実 東海大, 海洋学部, 助教授 (50091690)
• Keywords: 集束音源 / 非線形パラメータ / 非線形音響 / 超音波顕微鏡

Research Abstract

球面状の集束音源によって単一周波数の正弦波音波を発生させると、音波が焦点に向かって伝搬するにしたがい、媒質の弾性的な非線形特性(非線形パラメータによって記述される)等を反映してその音圧波形が歪む。この集束音場の焦点後領域で観測される第2高調波成分の大半が、焦点通過時に焦点領域で発生したものであり、それより以前、以後に発生した第2高調波は互いに相殺し合うこと、この原因は焦点通過時に起こる音波の位相シフトにあることを理論的,実験的に明らかにした。次に、このような焦束音場の焦点領域に、周囲の媒質(水)とは非線形パラメータの異なる試料を挿入すると、焦点後領域で観測される第2高調波のうち位相パラメータがo=π12となる成分が大きく変化する。この原理を用いると、透過型超音波顕微鏡と同様の構成で挿入試料中で生ずる第2高調波成分、したがって挿入試料の非線形パラメータが水のそれとどれだけ異なるかを検出できることを、理論と実験により示した。またより一般的な場合を想定し、挿入試料の非線形パラメータだけでなく、線形的な音響特性(密度および音速)も周囲媒質と異なるとき、焦点後領域で観測される音波への挿入試料の特性の影響を理論的、実験的に検討し、矢張り、焦点領域の挿入試料中で発生する第2高調波が焦点後で検出され得ることを明らかにした。一方、円筒状の集束音場では、音波の焦点通過時の位相シフト量が異なり、第2高調波の位相パラメータの性状が球面集束音場とは全く異なるものになるので、焦点領域で発生した第2高調波が必ずしも焦点後領域で卓越せず、球面集束音場だけが本研究の課題の実現に適していることを理論的、実験的に示した。また、挿入試料中での不均一な特性分布に起因する試料中の第2高調波の音源分布を実時間的に映像化するための装置も考案し、その一部を試作した。

Research Products

• [Publications] 斎藤繁実,金奉采: 電子通信学会技術報告. US86-40. (1986)
• [Publications] Shigemi Saito;Bong Chae Kim;Thomas G.Muir: Joural of Acoustical Society of America.
• [Publications] Shigemi Saito;Bong Chae Kim: 日本音響学会英文論文誌.
• [Publications] Shigemi Saito;Bong Chae Kim: 11th International Symposium on Nonlinear Acoustics(Proceeding).