JPH01174099A

JPH01174099A - 電気音響変換器

Info

Publication number: JPH01174099A
Application number: JP62329808A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Miyama; 深山　哲夫; Akira Kameyama; 亀山　明
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1989-07-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、電気音響変換器に関し、特に、水中においで
音波の入射方位を計測する送受波器として使用して好適
な電気音響変換器に関する。

［従来の技術］第４図は、従来の電気音響変換器の斜視図である。

同図において、（３（６ａ、６ｂ）は円筒圧電体、？（
７ａ　〜７ｄ）は内面電極、８　（８ａ　〜８ｄ）は外
面電極、９（９ａ、９１））はセンタータップ付トラン
ス、１０　（Ｉ　Ｏａ、　　１０１））は個々ノ振動子
である。

このように、従来の電気音響変換器は、円筒圧電体６の
内面電極７を円周方向に沿って四等分に分割し、同じ方
向に分極した複数個の振動子１０　ａ、　　Ｉ　Ｏｂを
分割方向を揃えて積Ｎ配列していた。また、各振動子１
０ａ、１０ｂの同じ方向にある分割電極を並列接続して
いた。すなわち、対向する二個の分割電極７ａ、７ｃと
７ｅ、７ｇ間の出力と、これに直交する二個の分割電極
７ｂ。

７ｄと７ｆ、？ｈ間の出力とをそれぞれ別個のセンター
タップ付トランス９ａ、９ｂに接続していた。

そして、各トランス９ａ、９１）から出力される直交す
る二つのダイボール信号と、二つのセンタータップをま
とめたものと、二つの外面電極８ａ。

８１）をまとめたものとの間から出力されるオムニ信号
とを取り出し、これらから音波の入射方位を計測してい
た。

すなわち、この場合のダイボール信号とオムニ信号は、
円筒圧電体の円周に沿った一次の縦振動（円周りにノー
ドが二点存在するもの）と０次の縦振動（円周上にノー
ドがない、いわゆる呼吸振動のもの）によって発生する
信号を分割電極の接続の選択によって分離抽出していた
。

ところで、計測する音波の周波数が広帯域である場合、
円筒圧電体の円周方向に整数の横波がたつ、いわゆるた
わみ共振が生じることがある。

そして、従来の電気音響変換器では、このたわみ共振が
生じた場合、たわみ共振による出力信号がダイボール信
号に加わり、ダイボールの指向特性を乱す結果、方位精
度が著しく悪化Ｃていた。

［解決すべき問題、？Ｘ］上述した従来の電気音響変換器は、たわみ共振の周波数
で、たわみ共垢による出力信号がダイボール信号に加わ
り、ダイボールの指向特性を乱していたため、方位精度
が著しく悪化するという問題点があった。

本発明は、上記問題点ここかんがみてなされたもので、
たわみ共振周波数におけるダイボール指向特性を改善す
ることにより、広帯域にわたって方位誤差の少ない、高
精度の゛電気音響変換器の提供を目的とする。

［問題点の解決手段］上記目的を達成するため、本発明の電気音響変換器は、
円筒圧電体の外面にＸ方向に対応して対向する正分υ１
した第１の外面電極対とＸ方向に対応して対向する四分
割した第２の外面電極対を有するとともに、内面には四
分割しない内面電極を備えた第１の振動子と、円筒圧電
体の内面にＸ方向に対応して対向する四分割した第１の
内面電極対とＸ方向に対応して対向する四分割した第２
の内面電極対を有するとともに、外面には四分割しない
外面電極を備えた第２の振動子と、上記第１の振動子の
第１の外面電極対の出力に対して上記第２の振動子の第
１の内面電極対の出力を差動接続する第１のセンタータ
ップ付トランスと、上記第１の振動子の第２の外面電極
対の出力に対して」二記第２の１１ｉｉ動子の第２の内
面電極対の出力な差動接続する第２のセンタータップ付
トランスとを備えた構成としである。

そして、上記第１および第２のセンタータップ付トラン
スの二次側出力から直交ダイボール信号を出力するとと
もに、そのセンタータップをまとめたものと、上記第１
の撮動子の内面電極と上記第２の撮動子の外面電極とを
まとめたものとの間からオムニ信号を出力している。

［実施例コ以下１１図面にもとづいて本発明の詳細な説明する。な
お、本実施例では、説明を簡潔にするために、振動子の
数を二個としている。

第１図は、本発明の一実施例に係る電気音響変換器の斜
視図、第２図（ａ）〜（ｃ）は直交ダイボール信号の指
向特性を示す図であり、同図（ａ＞はＸ方向に鋭くなっ
た指向特性を示す図、同図（ｂ）はＸ方向に鈍くなった
指向特性を示す図、そして同図（ｃ）は正常な指向特性
を示す図である。

同図において、ｌａ、ｌｂはそれぞれ円筒圧電体であり
、円筒圧電体１ａには、四等分に分割された内面電極２
ａ〜２ｄと外面電極３ａが設置され、もう一つの円筒圧
電体１ｂには、四等分に分割された外面電極３　ｂ〜３
ｅと内面電極２ｅが設置されており、それぞれで振動子
４ａ、４ｂを構成している。そして、これら二つの振動
子４ａ。

４ｂは、−軸上に積層配列されているが、この際、それ
ぞれの分割電極の方向が一致するようような位置関係と
している。

また、振動子４ａの対向する内面電極２ａ。

２ｃと、振動子４ａの同方向に対向する外面電極３ｂ、
３ｄはトランス４ａの一次側に差動接続されている。こ
れは、引出し電極を相違させることによって、各出力信
号の位相反転を補償するためである。そして、Ｘ方向の
ダイボール信号がトランス４ａの二次側に出力される。

同様に、Ｘ方向のダイボール信号は、トランス４ｂの二
次側に出力される。

ところで、トランス４ａ、４ｂの一次側センタータップ
からみた接続は、５それぞれ一次側に接続している対向
電極を短絡させる効果がある。このため、内面の分割電
極を引き出すセンタータップと外面の分割電極を引き出
すセンタータップとをまとめるとともに、分割しない側
の内外面電極をまとめてつなぎたし、全体として区分け
された内外面電極間からオムニ信号を得ることができる
。

ここて、円筒圧電体１ａは、第２の振動子にあたり、外
面電極３ｂ、３ｄがＸ方向に対応して対向する四分割し
た第１の外面電極対に相当し、外面電極３ｃ、３ｅがＸ
方向に対応して対向する四分割した第２の外面電極対に
相当するとともに、内面電極２ｅが四分割しない内面電
極に相当する。

また、同様に、円筒圧電体１ｂは、第１の撮動子にあた
り、内面電極２ａ、２ｃがＸ方向に対応して対向する四
分割した第１の内面電極対に相当し、内面電極２ｂ、２
ｄがＸ方向に対応して対向する四分割した第２の内面電
極対に相当するとともに、外面電極２ｅが四分割しない
外面電極に相当する。

さて、たわみ共振の生じる周波数においては、ダイボー
ル信号にたわみ共振の信号が加わるの前述した通りであ
る。そして、この時点においてダイボールの指向特性を
特徴づける結果、内面電極　。

から得たダイボール指向特性は第２図（ａ）のＶｘのよ
うに鈍くなり、外面電極から得たダイボール指向特性は
第２図（１））のｖｙのように鈍くなる。

しかし、上記構成からなる本実施例の電気音響変換器で
は、この二種類の歪んだダイボール指向特性を加え合わ
せることになる。この結果、互いの歪成分を平均化する
こととなり、第２図（ｃ）に示すＶｘ、Ｖｙのように正
常なダイボールに改善することができる。

以上は、Ｘ方向を基準としたが、Ｘ方向についてもＸ方
向と同様の変化を示す。

このように本実施例では、円筒圧電体の内’／）、、　
ｉ？Ｈに四等分に分割された内面電極と分Σりされなが
った外面電極を有する第１の振動子群と、円筒圧電体の
内外面に第１の振動子と同じ方向に四等分に分割された
外面電極と分割されなかった内面電極を有する第２の振
動子群とを備えるとともに、各振動子群の分割電極の方
向を揃えて同軸上に複数組を積層配列した電気音響変換
器／−において、第１の振動子群の対向する一刊目の内
面電極出力と第２の振動子群の同じ方向に対向する一組
目の外面電極出力を中性点を有する第１のトランス差動
人力するとともに、第１の振動子群の先の一組目の対向
電極と直交して対向する二組目の内面電極出力と第２の
振動子群の同じ方向に対向する二組目の外面電極出力を
中性点を有する第２のトランス差動人力している。

次に、第３図は本発明の他の実施例に係る電気音響変換
器の斜視図である。

同図の電気音響変換器では、まず、一つの円筒圧電体１
ｃの内外面の電極を、軸方向の上下三等分に分割してい
る（２ｆ〜２１と２Ｊ、および３ｆ〜３ｇと３ｊ）。そ
して、次に、上側は内面電極を、下側は外面電極を方向
を揃えて四等分に分割している。

すなわち、本実施例では、内外面電極が軸方向に沿って
上下三等分に分割され、かつ、上下のうちの一方の内面
電極が四等分に分割され、他方の外面電極が前記の内面
分割電極と同じ方向に四等分に分割された振動子を使用
している。

このような構成とすることにより本実施例では、円筒圧
電体が１ケでもって本発明の目的を達することができる
。

なお、本実施例においても先の実施例と同じトランスお
よび接続が必要であるが図の上で省略している。

また、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、要
旨の範囲内における種々変形例を含むものである。例え
ば、上述の実施例では、振動子を一軸上に積層配列して
いるが、他の配列とすることもてきる。

［発明の効果］以上説明したように本発明は、円筒圧電体に内面側を四
等分に分割した電極と、外面側を四等分に分割した電極
を設置し、外面電極から引出したダイボール信号と内面
電極から引出したダイボール信号について、引出し電極
を差動接続させて組合せることにより、広帯域にわたっ
て方位誤差の少ない、高精度の電気音響変換器を提供で
きるという効果がある。

すなわち、外面電極の出力と内面電極の出力を加算、平
均化することによって位相反転を補償し、ダイボール指
向特性を逆方向に歪ませているため、たわみ共振周波数
におけるダイボール指向特性を改善することができるか
らである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る電気音響変換器のブロ
ック図、第２図は直交ダイボール信号の指向特性を示す
図、第３図は本発明の他の実施例に係る電気音響変換器
の斜視図、第４図は従来の電気音響変換器の斜視図であ
る。ｌ二円筒圧電体２：内面電極３二外面電極４：振動子５：センタータップ付トランス

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円筒圧電体の外面にＸ方向に対応して対向する四
分割した第１の外面電極対とＹ方向に対応して対向する
四分割した第２の外面電極対を有するとともに、内面に
は四分割しない内面電極を備えた第１の振動子と、円筒
圧電体の内面にＸ方向に対応して対向する四分割した第
１の内面電極対とＹ方向に対応して対向する四分割した
第２の内面電極対を有するとともに、外面には四分割し
ない外面電極を備えた第２の振動子と、上記第１の振動
子の第１の外面電極対の出力に対して上記第２の振動子
の第１の内面電極対の出力を差動接続する第１のセンタ
ータップ付トランスと、上記第１の振動子の第２の外面
電極対の出力に対して上記第２の振動子の第２の内面電
極対の出力を差動接続する第２のセンタータップ付トラ
ンスとを具備し、上記第１および第２のセンタータップ
付トランスの二次側出力から直交ダイボール信号を出力
するとともに、そのセンタータップをまとめたものと、
上記第１の振動子の内面電極と上記第２の振動子の外面
電極とをまとめたものとの間からオムニ信号を出力する
ことを特徴とする電気音響変換器。
（２）前記第１および第２の振動子が、それぞれ別個の
円筒圧電体で構成されるものである特許請求の範囲第１
項記載の電気音響変換器。
（３）前記第１および第２の振動子が、共通の円筒圧電
体で構成されるものである特許請求の範囲第１項記載の
電気音響変換器。