JPH0216900A - 音響トランスジューサ - Google Patents

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） 本発明は音響トランスジューサ、殊に環状撮動体を用い
た超音波送受波器の如き音響トランスジューサに関する
。

（従来技術） 海水等を伝搬媒体とする音波の送受を行う為の音響トラ
ンスジューサとしては厚み振動を利用する圧電結晶が従
来から広く使用されているが、これらは送受する音波の
周波数が４０ＫＨｚ前后となると相当に大型化する為重
量が増大するという欠陥があった。

一方、同様の目的の為に環状振動体を利用する音響トラ
ンスジューサが−・イドロフォーン等の超音波送受素子
として用いられているがこれらは例えば第２図（ａｌに
示す如くチタン酸）（リウム円筒１の内外周に夫々電極
２．２を付着した環状圧電振動子外周をゴム膜で被覆し
、一般には多数整列せしめて水中に配置するものである
。

メ、同図（ｂｌに示す例は適尚なホーン４によって集め
た音を該ホーン中の環状振動子５外周に集中しその受信
感度最大なる方位の検出を行うもので空中、水中いずれ
に於いても利用可能である。

しかしながら、上述の如き環状振動体を利用した音響ト
ランスジューサは薄い結晶体の円環である為軽量である
という長所を有するものではあるがその半径方向につい
て無指向性であり。

指向性を付与せんとすれば前述の如くフェーズド・アレ
ー化するかホーンを付する等の工夫を要し結局は大型化
するという欠陥があった。

（発明の目的） 本発明は上述した如き従来の環状振動体を用いた音響ト
ランスジューサの有する欠陥を除去する為になされたも
のであって、トランスジューサを大型化することなく環
状振動体の所望の方向に指向性を付与した音響トランス
ジューサな提供することを目的とする。

（発明の概要） 上述の目的を達成する為１本発明に係る音響トランスジ
ューサは基本的に環状振動体の一部に核部を包囲する如
く音波伝搬媒質の音響インピーダンスに近いそれを有す
る材料を充填し。

実質的に環の当該部分のみで音波の授受を行うようにし
たものである。

（実施例） 以下本発明を本発明をなすに至った実験の結果と実施例
とによって詳細に説明する。

先ず市販のチタン酸バリウム環状振動子（共を 缶周波数４０ＫＨｚ　）槓第３図の実験結果を示す図中
に掲げた実験装置中に支持して懸吊しその外周よシ約１
００１１Ｋ離れた位置から４０ＫＨｚの超音波を照射し
、前記環状振動子の周囲の媒体の条件を変化しつつその
感度特性を調べてみた。

その結果、水を音波の伝搬媒体とした場合。

前記環状振動子を水中に全没せしめると予想に反して感
度は極めて惑く、環状振動子の一部分のみを水没せしめ
た場合に感度のピークを有すには環の外径の１０％　内
外の部分を水没せしめた場合かなり鋭いピークを示す一
万、環の開口両面を防水薄膜にて封止し環外周のみを水
と接触せしめる際にｉＪ環外径の５乃至６０％　の部分
を水没せしめた場合はソ平担な最大感度を示した。

以上の実験結果から環状振動体の環の一部分内外両面或
は環の外周に音響の伝搬媒体の音響インピーダンスに近
いそれを有する物質を充填し、当該物質を充填した環外
周面を音波の授受面とすれば該面側に指向性を有し効率
の高い小型軽量の音響トランスジューサを得ることがで
きろであろう。

第１図（ａ）　、　（ｂ）及び（Ｃ）　、　（ｄｌ　ｉ
ｌ：夫々上述の実験結果に基づいて製作した本発明に係
る音響トランスジューサの異った実施例を示す一部破断
々面図である。

即ち、一端面開放の筺体６中に環状圧電振動子７を格納
しその両端縁適所をゴム・ブロック８．８．・・・・・
・を介して固定具９，９．・・・・・にて弾性的に固定
し、前記環状圧電振動子７の環外径の１０チ　前后に相
当する内外周にシリコン・ゴム図（ａ）及び（ｂ）か或
は前記環状圧電振動子の開口両面にゴム或はプラスチッ
ク薄膜１１′？：貼着し前記環状圧’ｆｉｔ　撮動子の
環外径の５乃至６ｏチ　に相当する環外周部にシリコン
・ゴム１ｏを充填したものである。

斯くすることによってシリコン・ゴムと音響インピーダ
ンスが近似する物質９例えば水、生体等を伝搬媒体とす
る音響の授受に適した音響トランスジューサを得ること
ができる。

上述した如き適響トランスジューサを使用する際には前
記シリコン・ゴムの露出した面を生体表面或は水を満し
た容器表面に押圧することに々るが、これら両者の境界
面からこれら両者と音響インピーダンスの著しく異なる
空気を除去すべく適当な油膜を介在させる等の工夫が必
をなことは云うまでもない。

以」＝１本発明を音波の伝搬媒質を水又は生体とした場
合に於ける実施例によって説明したが本発明がこれにの
み限定されるものではなく環状振動体周辺に充填する物
質は音波伝搬媒体によって適宜選択することが可能であ
り、各選択された部質の特性に従ってトランスジューサ
の構造には所要の改変を施せばよい。

更に使用する環状振動体も環状圧電振動子に限定されろ
ものではなく１例えばニッケル円筒の周囲にコイルを形
成した磁気歪型素子であってもよい。

（発明の効果） 本発明は以上説明した如く構成するものであるから超音
波探傷機、超音波診断機等のマイクロフォンを＆ｉ且つ
高感度化する上で著しい効果を発揮する。又、従来から
広く使用されているハイドロフォーン、ソナー等の音響
送受波器に指向性を付与すると共にその感度を向上する
上でも効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂｌ及び（Ｃ）　、　（ｄｉは夫
々本発明に係る音響トランスジューサの異った実施例を
示す一部破断々面図、第２図（ａ）及び（ｂ）は夫々環
状振動体を利用した従来の音曽トランスジーーサの構成
を示す断面図、第３図は本発明をなすに至った実験結果
を示す図である。 ５．７・・・・・・・・・環状振動体、　　　　１０・
・・・山・・音波伝搬媒体の音響インピーダンスに近い
それを有する物質。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）実質的に環状振動体を構成する環の一部のみを介
   して音響エネルギの授受を行なわしめるようにしたこと
   を特徴とする音響トランスジューサ。
2. （２）前記環外周の一部に音波伝搬媒体の音響インピー
   ダンスに等しい或はこれに近いそれを有する材料を充填
   したことを特徴とする特許請求の範囲（１）記載の音響
   トランスジューサ。
3. （３）前記環内外周の一部に音波伝搬媒体の音響インピ
   ーダンスに等しい或はこれに近いそれを有する材料を充
   填したことを特徴とする特許請求の範囲（１）記載の音
   響トランスジューサ。