光ファイバーへの超音波伝送手法の基礎的研究とその医療用探触子としての応用

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452213
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 富川 義朗 山形大学, 工学部, 教授 (80007004)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 博章 日本大学, 生産工学部, 教授 (80013168) ; 広瀬 精二 山形大学, 工学部, 助教授 (70007201) ; 青柳 学 山形大学, 工学部, 助手 (80231786) ; 足立 和成 山形大学, 工学部, 講師 (00212514)
• Keywords: 超音波ファイバー / 光ファイバー / 縦波 / 屈曲波 / 圧電セラミックス

Research Abstract

光ファイバーへの超音波伝送手法の基礎的研究として、本年度は次のような項目に注目し、それぞれ以下述べるような研究成果を得ることができた。
[具体的な検討項目]: 1.光ファイバーへの超音波伝送手法の検討(超音波ファイバーの構成)
2.超音波の伝搬様子の解明
〔方法ならびに結果]:
1.について:(1),光ファイバーのシールド被膜をはぎ、その両端を2枚の圧電セラミックス振動子でサンド・ウィッチした。
(2),圧電セラミックスとしては、30mm^φ x 1.0mmの円板を使用し、電気的に励振した。すなわち、その共振特性を利用し、ファイバーに縦波ならびに屈曲波の伝搬を試みた。
(3),その結果、縦波、屈曲波とも比較的容易に送出・抽出できることがたしかめられた。
(4),但し、超音波のもっとも効率よく伝搬できる周波数は、共振周波数点ではなく、それよりも少し高い反共振点近傍であることが分った。
(5),すなわち、超音波ファイバーは容易に構成できることが明らかになった。
2.について:(6),超音波は、ファイバーを2つ折りにしても屈曲波の減衰はほとんど変化しない。
(7),ファイバーを捩ると多少減衰は増加する。
(8),しかし、屈曲波の音速は380(m/sec)と非常に遅い。
(9),今後、縦波での測定、超音波の伝搬はシールド被膜かファイバー芯か等の検討が重要である。また、位相変化も検討が必要である。
[次年度への展開]: 超音波ファイバーは医療用探触子ばかりでなく、広く電子センサ・デバイスへの展開が大きいこと、実感された。