反射を利用する<音は反射する性質を持っています。>
[超音波ハンドブック]

雷雲までどのくらい?

雷が光ったとき、後から遅れて音が聞こえた経験があると思います。音の速さが光に比べ遅いために、このような現象が起きます。音の伝わるスピード(音速)は空気中で約340m/sです。
雷が光ってから5秒後に音が聞こえたとすると、
  340[m/s]×5[s]=1700[m]
つまり、雷は約1.7km先で鳴ったということがわかります。

「やまびこ」の原理で距離を測る

音が遅れて聞こえてくる現象といえば、やまびこが有名です。これはどういう仕組みでしょう。山の上から向かいの山に「ヤッホー」と叫ぶと、遅れて「ヤッホー」と返事が返ってきます。これは自分の出した「ヤッホー」という音が、向かいの山に当たって跳ね返ってくるために起こるのです。このときの音は、自分と山との間を往復するため、雷のときより2倍の時間が掛かります。(雷は片道でしたが、やまびこは往復の時間になります。) 「ヤッホー」と叫んでから5秒後にやまびこが返ってきたとすると、
  340[m/s]×5[s]=1700[m]この距離は往復の距離なので、山までの距離はこの半分で、
  1700[m]÷2=850[m]
となります。音を使うことで、こちらの山から向かいの山までの距離を測ることができました。

超音波を反射させると

20kHz以上の超音波でやまびこを起こすとどうなるでしょう? 超音波は可聴音と同じ音速で、さらに指向性が鋭いので、やまびこを利用するのに大変都合が良いのです。超音波のやまびこ(反射)では、反射する場所が比較的狭くなり、その位置までの距離を計ることが可能です。超音波の反射を使った計測は大変便利です。例えば、超音波は人間には聞こえないため、声のやまびこのように大きな音が周りには聞こえません。光や電波に比べてスピードが遅いため、人間が計りたいと思うような距離(数cmから数km程度)の計測に適しています。また、光や電波が伝わりにくい水中を伝わりやすい性質であるため、深い海や人間の入れない液体の中も計測することができます。
ところで、超音波は20kHz以上の人間には聞こえない音です。しかし、距離を測るように、聞くこと以外の目的で利用した場合は、人間の耳に聞こえる音であっても超音波と呼んでいます。

雷雲までどのくらい?「やまびこ」の原理で距離を測る
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