斎藤 繁実

Shigemi SAITO

東海大学海洋学部

School of Marine Science and Technology, Tokai University

キーワード : ultrasound, reflection, refraction, nonlinear propagation, Doppler effect

液体や生体媒質中での超音波の物理を, 簡潔に説明しています. ピストン音源から放射された超音波ビームの幅は, 音源の寸法と周波数によって決まります. ここでは, 回折現象が起こります. ビームが固有音響インピーダンスの異なる媒質に入るときは, その表面で反射と屈折が起こります. ビームの非線形伝搬によって, 高調波が発生します. 媒質の不均一性によって音波は散乱されます. 気泡による散乱は特に顕著で, それが高調波発生のもうひとつの原因となります. 吸収と散乱により, 伝搬とともに超音波は減衰します. 音源または受波器が動くと, その運動速度によって音波の周波数が変調されることになります.

The physics of ultrasound in liquid and biological media is briefly explained. The width of an ultrasound beam radiated from a piston source accompanying diffraction is determined by the source size and frequency. The beam is reflected and refracted at the incidence on the surface of a medium with different specific acoustic impedance. The sound beam can generate higher harmonics due to the nonlinear propagation. An inhomogneity of the medium scatters the sound, and the scattering from gas bubbles can be so serious as to work as another source of higher harmonics. Due to the absorption and scattering, the ultrasound generally attenuates with propagation. When the source or receiver moves, the sound frequency is effectively modulated with the moving speed.