Shinsenpou World Blog

たまたま縁あって超音波に関する本を2冊読んだ。谷腰欣司　超音波とその使い方―超音波センサ・超音波モータ　日刊工業社　1994年3月25日　と、　谷村康行　「超音波技術」基礎のきそ　日刊工業社　2007年11月29日　超音波という言葉はよく耳にするが、実態はあまり知られていない。その技術は現在の私たちの生活のなかでも様々な分野において応用されている。医療関係では、健康診断のときお腹にゼリーを塗る超音波エコー、妊娠した女性の体内の胎児の超音波画像など。眼鏡屋さんでは店頭に無料で超音波洗浄が置いてある。コウモリは暗闇の中、目の見えないところで超音波を発信して距離感を捉えながら飛行している。魚群探知も超音波の反射波を利用している。

工業用では超音波による非破壊試験、超音波流量計などが思い浮かぶ。ところが超音波について、学校教育で習った記憶がほとんどない。上の2冊の本ではまず初めに超音波とは何かを教えてくれる。それによると、超音波の定義も案外曖昧さが残っている。音とは空気の振動と伝搬であるが、人の耳に聞こえない周波数の高い音（その境界は20kHzあるいは16ｋHz）で、人間が聞くことを目的としない音響エネルギーをいう。音響エネルギーはどのように発生させるのか。振動子を高い周波数で振動させると音波が音速で伝搬していく。これが超音波で空気中、液体中、固体中を進み、やがて減衰する。それは非常に反射しやすい性質を持っている。

超音波を発生させる振動子として圧電材料が用いられる。機械的な力を加えると電圧が生じ、逆に電圧をかけると変形する。こうした圧電効果（ピエゾ効果）のある材料として水晶やセラミック（チタン酸バリウムやジルコンチタン酸バリウム等）があるという。どういったメカニズムで超音波技術が利用されているのか、専門的には少々難しいがアウトラインはおさえておきたい。