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シーズ集

山田 顕
研究者 山田 顕
工学部
情報基盤工学科
教授
(特別教授)
研究テーマ 1 エバネセント音場を利用した近接センサの研究 ・ 超音波トランスデューサの高分解能化に関する研究

内容

薄板状の圧電振動子に屈曲振動波を励起すると、振動子のごく近傍には距離と共に指数関数的に減衰する非放射波の「エバネセント波」が生じる。また、比較的低周波で振動する小さな音響放射面の前面付近にも一種のエバネセント音場が形成される。エバネセント音場内に物体が進入すると振動子の放射音響インピーダンスが変化することから、圧電振動子の共振周波数やQ値などの電気的諸特性が変化する。
 この変化を高い感度と精度で捉えることで、従来の超音波パルス反射法とは異なる新しい原理に基づいた極近距離用の超音波センシングデバイスの実現を目指す。

 また、圧電板の厚み振動では、励振用に設けた電極部分に振動のエネルギーが集中し、その部分からは振動振幅が距離と共に指数関数的に減衰する「エネルギー閉じ込めモード」が形成できる。
このモードで動作する圧電厚み共振子の周辺部分を液体に浸すと、励振電極から液面までの距離、すなわちエバネセント場への液体への侵入度に応じて共振子のQ値が変わる。エバネセント場の形成距離範囲は1mm程度以下のため、これを利用した極近距離で精度の良い液面レベルの検地の可能性を探る。

研究成果の応用例、活用分野、企業等への提案事例

非接触の近接センサとして、あるいはバイオテクノロジーや医療分野における微小液面

レベル制御等への応用が期待できると思われる。


【キーワード】
超音波計測、近傍場超音波、超音波センサ、 超音波トランスデューサ

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E-mail: k-yamada○mail.tohoku-gakuin.ac.jp(○を@に変えてください)
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