超音波（読み）チョウオンパ（英語表記）ultrasonic wave

デジタル大辞泉

ちょう‐おんぱ〔テウ‐〕【超音波】

人間の耳には音として感じられないほど周波数が高い音波。通常、人が聞き取れる音の上限とされる16～20キロヘルツよりも高い周波数をもつ弾性波。水深測定・魚群探知・金属加工・医学診断・殺菌などに用いられる。
[類語]波動・周波・高周波・低周波・音波・光波・電波・電磁波・長波・中波・短波・超短波・極超短波・マイクロウェーブ・マイクロ波

出典　小学館

精選版 日本国語大辞典

ちょう‐おんぱテウ‥【超音波】

1. 〘 名詞 〙 周波数が一万六〇〇〇ヘルツ以上の、人間の耳には聞こえない音波。その発生には水晶振動子、磁歪振動子などが用いられ、魚群探知、金属探傷、医学診断、洗浄、超音波加工などに広く応用されている。〔百万人の科学（1939）〕

出典　精選版 日本国語大辞典

日本大百科全書(ニッポニカ)

超音波
ちょうおんぱ
ultrasonic wave

周波数が16キロヘルツ以上の、可聴範囲を超えた音波を超音波という。普通の音波と同様に音響学の諸法則に従うが、周波数が大きく、強さが普通の音波より著しく大きい。また、波長が短いため、方向性のある音波のビームを得ることができる。パルス技術を用いて、音速や吸収の正確な測定が可能である。これらの特徴のために、普通の音波にはみられないいろいろな現象が現れる。媒体は、空気よりも液体、固体であることが多い。

［奥田雄一］

超音波の発生

超音波の発生、検出には、電気エネルギーを音響エネルギーに変換する変換器を用いる。変換器は、圧電性、磁歪(じわい)性のもののほかに、圧電性半導体を用いたものがとくに高周波で使われている。また、圧電性の重合高分子膜（たとえばPVDF＝ポリフッ化ビニリデン）もよく使われている。圧電性電気音響変換素子の代表例は、水晶振動子である。水晶の結晶から一定方位に切り出した板、または棒に高周波電圧を加えて、その基本振動数（数百キロヘルツから約25メガヘルツ）の奇数倍の高調波（基本振動数の整数倍の周波数の波）を利用することで、超音波を発生することができる。

　ニッケル、フェライトのような磁歪効果を示す材料に、バイアスをかけると、圧電効果と同様の効果を示す。これを利用して主として数キロヘルツから、100キロヘルツの比較的低周波の超音波の発生が可能である。これは、インピーダンスが低く、壊れにくいので、工業的応用に広く使われている。半導体を用いる変換器に抵抗層変換素子がある。これは、圧電性半導体の板の表面または内部に薄くて高抵抗の圧電性物質の膜を貼(は)ってつくる。厚さが薄くてすむため、広帯域まで低損失で送ることのできる超高周波超音波の発生器として使用できる。

　また1ギガヘルツ以上のマイクロ波超音波の発生、検出も可能になっている。変換素子として水晶の薄片のかわりに、音波の波長とは無関係の長さをもった水晶棒を用いて、この端面で超音波を励起する方法や、試料に蒸着した強磁性体薄膜の磁歪振動を用いてマイクロ波を発生させる方法が実用化されている。このほかに、水晶、サファイアなどの物質に、Qスイッチレーザーによって発生した強い光を当てると、強いコヒーレントな（干渉性をもつ）マイクロ波超音波をつくりうることが発見され、注目を浴びている。

［奥田雄一］

超音波の応用

(1)魚群探知機　超音波利用の歴史は、1916年にランジュバンが超音波ソナーを開発して潜水艦を探知したことに始まる。その後、測深器として実用化され、魚群探知機として広く応用されるようになった。

(2)超音波探傷器　超音波による非破壊検査で、固体材料の内部の欠陥を発見できる。1937年にソコロフS. Y. Sokolov（1897―1957）が、鋳物の傷、ひびをみつけたのが最初で、鉄道車両の車軸の検査などに広く実用化されている。

(3)超音波加工　超音波は周波数が高いため、変位振幅が小さくても、強度や、粒子加速度を大きくとれる。液体中に浮かぶ固体粒子が超音波により振動して、他の固体面に衝突したときに生じる破壊作用を利用すれば、ガラス、宝石、ゲルマニウム、超硬合金の加工が可能になる。アルミニウム、ニオブのようにはんだ溶接がむずかしい金属でも、はんだ付けが可能になる（超音波はんだ）。そのほか、超音波加湿、超音波洗浄、超音波乾燥などがある。

(4)超音波の医学への応用　1942年にデュシックK. T. Dussik（1908―1968）が医学分野に超音波を導入し、脳腫瘍(しゅよう)の診断を行ったのが最初で、エレクトロニクスの発達に伴って、X線CT、マイクロウェーブ画像、NMRイメージングなどと同様に、その医学への応用は目覚ましい。超音波診断の特徴は、非観血的検査であり、無苦痛であり、X線被曝(ひばく)の危険性がまったくないことである。しかも、その場で画像モニターができる。したがって産科領域でとくに有効で、胎動のモニター、胎児の心拍のモニター、子宮癌(がん)の検査など、X線が使用できない領域での診断に威力を発揮している。そのほか、膵臓(すいぞう)、肝臓、腎臓(じんぞう)、脳、眼球などの腫瘍の検査、心臓の弁の動きの検査など、幅広く使われている。

［奥田雄一］

動物と超音波

ヒトの聴覚は会話に用いられる音声（ほぼ200～6000ヘルツの間）に対応し、よく用いられる1000～3000ヘルツの間でもっとも感度が高くなる。また、可聴範囲の上限は個人差が大きく、1万6000～4万ヘルツに至るといわれるが、年をとるにしたがって低下する。多くの哺乳(ほにゅう)類はヒトより高い音を聞くことができる。イヌの可聴範囲の上限は8万ヘルツといわれ、ヒトには聞こえない高い音の笛（ゴールトン・ホイッスル）に反応する。コウモリは、通常、周波数が2万～10万ヘルツ、持続時間は数ミリ秒またはそれ以下という短い叫び声を毎秒10～20回発し、その反響を聞くことによって、暗黒中でも空中の障害物の位置を知ってそれを避けたり、カのような小さな餌(えさ)をとらえたりする。この反響定位は、イルカが水中で魚をとらえたり障害物を避けたりするのにも使われている。イルカの用いる音の周波数は17万ヘルツに及ぶという。周波数のより高い音は、より小さい物体からの反響が得られるので、反響定位には超音波を用いるのが有利である。ネコなど多くの動物が、ヒトよりも高い周波数の音を聞くことができる。しかしネズミは、ネコに聞こえる音よりも、さらに高い周波数の叫び声で、仲間に危険を知らせるといわれている。ヤガ科のガの後胸部にある鼓膜器官には閾値の異なる2個の神経細胞がある。この細胞は、コウモリの叫び声に対応するほぼ2万ヘルツの音にとくに鋭敏に反応し、コウモリが30メートルほど近づくとガは進路を変え、コウモリが標的の位置を知覚できる7メートル以内に入れば、ガは左右のはねを閉じて地上に落ちる逃避反応をおこす。またヒトリガの仲間には、後肢の付け根付近にある特別の器官（ティンバル・オルガン）から超音波を発生させるものがある。この音を聞かせると、コウモリは餌を追跡する行動を中断して逃げるので、このガの発生する音は一種の警戒音として働いているものと考えられている。

［村上　彰］

『五十嵐寿一編『実験物理学講座9　音響と振動』（1968・共立出版）』▽『小橋豊著『基礎物理学選書　音と音波』（1969・裳華房）』▽『日本電子機械工業会編『超音波工学』（1993・コロナ社）』▽『本多敬介著『超音波の世界　未来に何をもたらすか』（1994・日本放送出版協会）』▽『富川義朗編著『超音波エレクトロニクス振動論――基礎と応用』（1998・朝倉書店）』▽『川端昭編著、一ノ瀬昇・高橋貞行著『やさしい超音波工学――拡がる新応用の開拓』（1998・工業調査会）』▽『超音波便覧編集委員会編『超音波便覧』（1999・丸善）』▽『『3次元超音波入門』（1999・医学図書出版）』▽『吉川茂・藤田肇著『基礎音響学――振動・波動・音波』（2002・講談社）』▽『『超音波利用技術集成――ソノケミストリーの環境・医療応用から最新のセンシン』（2005・エヌ・ティー・エス）』▽『超音波工業会他編『超音波用語事典』（2005・工業調査会）』

[参照項目] | 圧電素子 | インピーダンス | 音響学 | 音波 | 魚群探知機 | 水晶振動子 | 超音波加工 | 超音波検査 | 超音波顕微鏡 | 超音波洗浄 | 超音波療法 | 聴覚 | 反響定位 | 非破壊検査法 | ランジュバン

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

改訂新版　世界大百科事典

超音波 (ちょうおんぱ)
ultrasonic wave
super sound

人間の耳に聞こえる音の周波数以上で，ふつうにはほぼ1万6000Hz以上の音波を超音波という。こうした高い周波数の音波は，可聴音とは違ったいくつかの特徴をもっている。ただ空気中では減衰が大きいので，到達距離がふつうの音波より短く，通信用としてはほとんど用いられない。水中における超音波の波長は10cm程度以下で，このように波長が短くなると，特定の方向に向けて強い音波を放射したり，継続時間の短い音波を放射することが容易になる。コウモリが超音波を使って障害物の位置を検知し，暗いところでも自由に飛び回ることができるのはよく知られているが，これと同様に，水中に放射した超音波の反射音を利用して海底の地形測量を行ったり，潜水艦や魚群の位置を探知することができる。第1次世界大戦のころ，フランスのP.ランジュバンが水晶を使った超音波送受波器を開発したのが実用化の始まりで，現在では，こうした装置をソナーと総称している。水中では電波を利用することができないので，超音波を使ったソナーは，空気中のレーダーのような役割をもった重要な装置になっている。このソナーの原理は，工業の分野で非破壊検査法の一つとして，金属内部の傷の有無や位置を調べるのにも使われており（超音波探傷），医学の分野でも，以前から脳腫瘍などの診断に使われてきたが，最近では超音波診断法がX線と並んだ重要な診断法として急速に普及している（超音波画像診断）。超音波のもう一つの特徴は，強いエネルギーをもった音波を発生させるのが容易なことである。こうした強力超音波の作用としては，化学反応の促進，高分子の分解，洗浄，かくはん，発熱などの多くの作用があり，これらを利用した各種の応用が行われている。例えば，薬品，化粧品，写真の感光乳剤の製造などをはじめとした各種化学工業への応用，時計などの精密機械の洗浄，ワクチンの製造や各種の殺菌などがある。また機械工業への応用として超音波加工がある。さらに固体中の超音波応用の一つとして，近年実用化されたものに表面弾性波素子があり，電子回路部品として使われている。

　ここまでにあげた実用面での各種応用のほかに，超音波は気体，液体，固体についての弾性的性質を調べることによって，それらの物性を研究するのに使われている。気体や液体については，すでに以前から超音波の周波数によって音速の変化する現象，すなわち分散や吸収などを解析し，これらの物質構造を解明するための研究が行われてきた。さらに高周波数域における超音波技術の進歩によって，超音波を使って金属その他固体の物性を調べる研究も非常に活発に行われるようになっている。

発生装置

超音波の発振器については，周波数が高いことのほかに，液体や固体に音波を効率よく放射することが必要であるために，ふつうのスピーカー形式の機構は不適当になる。そのために，水晶振動子に始まってロッシェル塩結晶，強誘電体セラミックス，強磁性合金やフェライトなどを使った各種振動子が開発され使われている。可聴音と違って超音波の応用では，特定の周波数，あるいは狭い周波数帯域の音波を使うことが多い。この場合には，振動子の共振を利用して強い超音波を発生させる方式が使われる。これを含めて，一般に振動子の構造，寸法は使用周波数範囲に応じて決定される。また，これらの超音波発振用振動子は，超音波受信器（マイクロホン）としても使われる。
執筆者：子安 勝

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

百科事典マイペディア

超音波【ちょうおんぱ】

振動数ほぼ１万6000Hz以上の不可聴音波。現在は約１万MHzまで発生可能で，発生および受信・検出には電歪(でんわい)振動子，磁歪振動子が使用される。空気中に強い超音波を発生させるには動電型音源，超音波サイレン，ハルトマン噴気発音器などが用いられる。可聴音の音波に比べ著しい指向性を示し，また，空気中での減衰が激しい。音の強さ，すなわち単位断面積を単位時間に通る音のエネルギーは可聴音に比べはるかに大きく，強い超音波では空気中でも1W/cm²（約160デシベル）を超え，聴覚や平衡感覚をそこない生命に危険がある。凹面形の音源や超音波レンズなどを用いると焦点付近で1000W/cm²を超えるエネルギーの集中があり，脳の超音波診断などに利用される。振動数の高いほうでは波長が光の波長に近づき，幾何光学的な性質を示す。10〜400kHzのものは音響測深，ソナーなどに，１〜15MHzのものは金属内の超音波探傷に利用される。また，液体中の溶解気体の排出，高分子の分解・乳化，化学反応速度増大などの効果を利用し，超音波加工，超音波洗浄，超音波殺菌などが行われる。→超音波加工／超音波溶接
→関連項目音響学｜音波｜魚群探知機｜水晶振動子

出典　株式会社平凡社

化学辞典 第2版

超音波
チョウオンパ
ultrasonic wave

ヒトの耳に聞こえる音の振動数の上限16～20 kHz を超える音波(ちなみに可聴音波下限は16～20 Hz である)．1919年，フランスの物理学者P. Langevinが，水晶の圧電効果を利用して発生させるのに成功した．超音波の発生には，水晶などの圧電振動子のほか，電わい振動子(たとえば，BaTiO₃)，磁気振動子(たとえば，ニッケル，フェライト)，そのほか50 kHz 以下の低振動数用にはハルトマン墳気発音器，高速度回転サイレンなどが使われている．音響測深器，魚群探知器，超音波探傷器などに用いられているが，化学作用としては，高分子の化学結合切断，乳濁液生成，音ルミネセンスなどの研究に使われている．

出典　森北出版「化学辞典（第2版）」

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

超音波
ちょうおんぱ
ultrasonic wave

人の耳に感じないほど高い周波数をもつ音波。一般に 20kHz以上の周波数の音波をさす。超音波の波長は短いため，障害物により影ができやすく，反射鏡やレンズなどと同じ働きをするものをつくることが可能である。また可聴音波より指向性がよい。応用例としては，超音波を発射してその反射を受信し，潜水艦，海嶺，魚群などの存在，距離，方向などを知るソナーがある。そのほか，金属内部の傷や脳腫瘍の検査，殺菌，洗浄，集塵，穿孔や切断などの加工，およびコロイド化学や高分子化学に応用される。超音波の発生と検出には水晶などの圧電振動子，チタン酸バリウムなどの電歪振動子，ニッケルやフェライトなどの磁歪振動子が用いられる。気体中では減衰が大きいので，液体または固体を媒質とする。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

栄養・生化学辞典

超音波

　周波数が可聴周波数の領域を超える弾性波．

出典　朝倉書店

世界大百科事典（旧版）内の超音波の言及

【音響化学】より

…音化学ともいう。弾性波の化学作用に関連した学問領域で，とくに超音波を活用した分野を呼ぶ。超音波(振動数2万Hz以上)の化学作用は，大別すると弾性波と物質との相互作用によって生ずる物理量の変化に起因するものと，さらにその二次的作用によってひき起こされる現象に分類される。…

【音響学】より

…音の発生から伝搬に伴う各種の物理的現象，さらにそれが人間の聴覚器官に作用して音の感覚を生ずる現象まで，音に関するすべての問題を取り扱う学問。その範囲は非常に広く，物理学，工学，医学，生理学，心理学など多くの学問分野にわたっており，取り扱う対象によって物理音響，電気音響，建築音響，音楽音響，生理音響，心理音響，水中音響，超音波などに区分される。　音響学の起源は，ギリシア時代の前500年ごろのピタゴラスによる音楽理論にさかのぼるといわれている。…

※「超音波」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典｜株式会社平凡社「世界大百科事典（旧版）」