超音波トランスデューサーの種類

一般的な種類

超音波トランスデューサーは、設計や使用目的に応じてさまざまなタイプがあります。代表的なものとして、固体表面に直接接触させて測定する接触トランスデューサーと、液体中に沈めて測定する浸漬トランスデューサーがあります。

接触トランスデューサーは、デュアルエレメント、リニアアレイ、凸形（コンベックス）などの構造で呼ばれ、経膣トランスデューサーのように用途で名前が付くこともあります。一方、浸漬トランスデューサーは水や油などの液体に浸して使用します。

このような呼び方は表面的な分類に過ぎず、実際の超音波トランスデューサーは大きく分けて圧電式と磁歪式の2つの基本タイプに分類されます。

圧電トランスデューサーは、圧電効果を利用して動作します。圧電効果とは、非導体の結晶（主に石英、ロゼル塩、セラミック）に機械的応力を加えると電気エネルギーが発生し、逆に電気エネルギーを加えると結晶が微細に変形し超音波を発生させる現象です。

圧電トランスデューサーは最も汎用性が高く、振動制御や圧力センサー、スピーカー、印刷装置、宇宙機や航空機など多岐にわたる分野で使用されています。医療分野では、超音波画像診断（エコー）に広く利用されています。

磁歪トランスデューサーは、交流磁界を用いてニッケルやニッケル合金などの磁性材料を伸縮させ、その機械的振動で超音波を生成します。

この方式は産業用で多く採用され、製鉄所や製紙工場、超音波洗浄機、潜水ソナー、外科用器具などで活躍しています。

多くの超音波装置メーカーは圧電式トランスデューサーを採用しています。圧電式は小型でエネルギー効率が高く、冷却が不要な点が利点です。一方、磁歪式はサイズが大きくエネルギー効率は低めですが、耐久性に優れ、複数位置での測定が容易で、長時間使用しても出力が低下しにくいという特徴があります。