JPH0315400B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0315400B2 JPH0315400B2 JP14416682A JP14416682A JPH0315400B2 JP H0315400 B2 JPH0315400 B2 JP H0315400B2 JP 14416682 A JP14416682 A JP 14416682A JP 14416682 A JP14416682 A JP 14416682A JP H0315400 B2 JPH0315400 B2 JP H0315400B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive layer
- disc
- piezoelectric
- piezoelectric element
- resonance frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電話機等においてっ良好な通話特性
を実現するため、伝送周波数帯域外の不要な応答
特性を低減させると共に、帯域外音響信号を検出
しあるいは送出する目的上、伝送周波数帯域外に
おいて必要とする応答特性を有するものとした圧
電形電気音響変換器に関するものである。
を実現するため、伝送周波数帯域外の不要な応答
特性を低減させると共に、帯域外音響信号を検出
しあるいは送出する目的上、伝送周波数帯域外に
おいて必要とする応答特性を有するものとした圧
電形電気音響変換器に関するものである。
第１図はバイモルフ形の従来例を示し、Ａは平
面図、Ｂは断面図であり、両面に導電層１ａ，１
ｂを有するセラミツク等からなる円盤状の圧電素
子２における一方の導電層１ｂを、金属円板３の
中央部に貼着しており、導電層１ａおよび金属円
板３からリード線４ａ，４ｂを導出し、これへ信
号電圧を印加すれば、圧電素子２が振動するた
め、金属円板３も振動のうえ音響を発する一方、
金属円板３へ音圧を印加すれば、音圧に応じて金
属円板３および圧電素子２が振動するため、リー
ド線４ａ，４ｂから音圧に応じた信号電圧が得ら
れるものとなつている。
面図、Ｂは断面図であり、両面に導電層１ａ，１
ｂを有するセラミツク等からなる円盤状の圧電素
子２における一方の導電層１ｂを、金属円板３の
中央部に貼着しており、導電層１ａおよび金属円
板３からリード線４ａ，４ｂを導出し、これへ信
号電圧を印加すれば、圧電素子２が振動するた
め、金属円板３も振動のうえ音響を発する一方、
金属円板３へ音圧を印加すれば、音圧に応じて金
属円板３および圧電素子２が振動するため、リー
ド線４ａ，４ｂから音圧に応じた信号電圧が得ら
れるものとなつている。
第２図は、第１図に示すものの周波数応答特性
を示し、金属円板３へ周波数ｆを変化させながら
一定の音圧を与え、これに応じて生ずる信号電圧
Vsの変化を測定したものであり、第１次共振周
波数f1、第２次共振周波数f2および第３次共振周
波数f3が圧電素子２の特性に応じて生ずるものと
なつており、一般に、第１次共振周波数f1を基準
とすれば、これの４倍および９倍の周波数におい
て第２次および第３次共振周波数f2、f3が生ずる
ものとなつている。
を示し、金属円板３へ周波数ｆを変化させながら
一定の音圧を与え、これに応じて生ずる信号電圧
Vsの変化を測定したものであり、第１次共振周
波数f1、第２次共振周波数f2および第３次共振周
波数f3が圧電素子２の特性に応じて生ずるものと
なつており、一般に、第１次共振周波数f1を基準
とすれば、これの４倍および９倍の周波数におい
て第２次および第３次共振周波数f2、f3が生ずる
ものとなつている。
すなわち、例えば、第１次共振周波数f1を2K
Hzとした場合、第２次共振周波数f2が8KHz第３
次共振周波数f3が18KHzとなる。
Hzとした場合、第２次共振周波数f2が8KHz第３
次共振周波数f3が18KHzとなる。
このため、第１図のものを送話器または受話器
の振動板として使用すれば、第２次および第３次
共振周波数f2、f3において大きなピークレベルを
生ずるため、通話品質の劣化を招来するものとな
る。
の振動板として使用すれば、第２次および第３次
共振周波数f2、f3において大きなピークレベルを
生ずるため、通話品質の劣化を招来するものとな
る。
一方、音響カプラ等による帯域外音響信号を用
いた通信においては、通話品質を劣化せずに帯域
外音響信号に対する応答特性を良好とする必要が
あり、通話品質を劣化させることなく、帯域外音
響信号を良好に取扱うことのできる圧電形電気音
響変換器の出現が要望されるに至つている。
いた通信においては、通話品質を劣化せずに帯域
外音響信号に対する応答特性を良好とする必要が
あり、通話品質を劣化させることなく、帯域外音
響信号を良好に取扱うことのできる圧電形電気音
響変換器の出現が要望されるに至つている。
本発明は、従来のかかる要望を完全に充足する
ためになされたものであり、第１の目的は、金属
円板に貼着した導電層と反対側の導電層を、応答
特性を制御する共振周波数の次数に応じ円板状圧
電素子の外径に対しほぼ90％以下の外径とした極
めて効果的な、圧電形電気音響変換器を提供する
ものである。
ためになされたものであり、第１の目的は、金属
円板に貼着した導電層と反対側の導電層を、応答
特性を制御する共振周波数の次数に応じ円板状圧
電素子の外径に対しほぼ90％以下の外径とした極
めて効果的な、圧電形電気音響変換器を提供する
ものである。
また、第２の目的は、金属円板に貼着した導電
層と反対側の導電層を、中央部と外周部とを同心
円状に取除いたドーナツ状かつ応答特性を制御す
る共振周波数の次数に応じた径寸法とした甚だ効
果的な、圧電形電気音響変換器を提供するもので
ある。
層と反対側の導電層を、中央部と外周部とを同心
円状に取除いたドーナツ状かつ応答特性を制御す
る共振周波数の次数に応じた径寸法とした甚だ効
果的な、圧電形電気音響変換器を提供するもので
ある。
以下、第３図以降により本発明の詳細を説明す
る。
る。
第３図は、第１図に示すものの動作状況を示す
特性図であり、Ａは、金属円板３および圧電素子
２の中心からの距離Ｌに応ずる金属円板３および
圧電素子２の中心部変位量により規準化した相対
変位Ｄを示し、Ｂは、同様の距離Ｌに応ずる出力
電荷Ｑの変化を示している。
特性図であり、Ａは、金属円板３および圧電素子
２の中心からの距離Ｌに応ずる金属円板３および
圧電素子２の中心部変位量により規準化した相対
変位Ｄを示し、Ｂは、同様の距離Ｌに応ずる出力
電荷Ｑの変化を示している。
ここにおいて、点ｄは金属円板３のクランプ端
部、点ｅは圧電素子２の端部であり、Ａにおける
Ａ、Ｂ、Ｃは、各々第１次乃至第３次共振周波数
f1〜f3における相対変位の分布特性を示し一般に
従来の圧電素子２においては、端部すなわち点ｅ
まで導電層１ａが形成されているため、例えば送
話器として用いた場合には、これから得られる信
号電圧が相対変位分布特性の各店における微係数
に依存して生ずる。
部、点ｅは圧電素子２の端部であり、Ａにおける
Ａ、Ｂ、Ｃは、各々第１次乃至第３次共振周波数
f1〜f3における相対変位の分布特性を示し一般に
従来の圧電素子２においては、端部すなわち点ｅ
まで導電層１ａが形成されているため、例えば送
話器として用いた場合には、これから得られる信
号電圧が相対変位分布特性の各店における微係数
に依存して生ずる。
またＢにおけるＦ、Ｇ、Ｈは、各々第１次乃至
第３次共振周波数f1〜f3近傍における出力電荷特
性を示し、電荷を発生する導電層１ａ，１ｂ間の
面積に応ずる静電容量により除算すれば、得られ
る信号電圧を求めることができる。
第３次共振周波数f1〜f3近傍における出力電荷特
性を示し、電荷を発生する導電層１ａ，１ｂ間の
面積に応ずる静電容量により除算すれば、得られ
る信号電圧を求めることができる。
なお、Ｂにおいて、出力電荷Ｑの値が零となる
点ｇ、ｈでは、出力として得られる信号電圧も零
となることを意味し、この点ｇ、ｈまでの距離Ｌ
は、Ａにおいて微係数が零となる点ｂ、ｃの距離
Ｌと一致する。
点ｇ、ｈでは、出力として得られる信号電圧も零
となることを意味し、この点ｇ、ｈまでの距離Ｌ
は、Ａにおいて微係数が零となる点ｂ、ｃの距離
Ｌと一致する。
このため、第２次または第３次共振周波数f2、
f3におけるいずれか一方の出力信号電圧を抑圧す
るものとすれば、圧電素子２の外径寸法を変更せ
ず、導電層１ａの径寸法のみを点ｅよりも小と
し、第２次共振周波数f2の場合は点ｇ（＝ｂ）ま
での、第３次共振周波数f3の場合は点ｈ（＝ｃ）
までの径寸法とすればよい。
f3におけるいずれか一方の出力信号電圧を抑圧す
るものとすれば、圧電素子２の外径寸法を変更せ
ず、導電層１ａの径寸法のみを点ｅよりも小と
し、第２次共振周波数f2の場合は点ｇ（＝ｂ）ま
での、第３次共振周波数f3の場合は点ｈ（＝ｃ）
までの径寸法とすればよい。
すなわち、計算例を挙げれば、圧電素子２およ
び黄銅を用いた金属円板３の厚さを0.1mm、圧電
素子２の外径を23mm、金属円板３のクランプ径を
28mmとしたとき、第２次共振周波数f2における出
力信号電圧が零となる導電層１ａの外径は19.6mm
となり、このときの圧電素子２の外径および金属
円板３のクランプ径に対する導電層１ａの外径比
率はそれぞれ約85％および70％となる。
び黄銅を用いた金属円板３の厚さを0.1mm、圧電
素子２の外径を23mm、金属円板３のクランプ径を
28mmとしたとき、第２次共振周波数f2における出
力信号電圧が零となる導電層１ａの外径は19.6mm
となり、このときの圧電素子２の外径および金属
円板３のクランプ径に対する導電層１ａの外径比
率はそれぞれ約85％および70％となる。
ただし、この場合、第３次共振周波数f3におけ
る出力信号電圧は、従来に比して約2.5倍（8dB）
に増加する。
る出力信号電圧は、従来に比して約2.5倍（8dB）
に増加する。
また、第３次共振周波数f3における出力信号電
圧が零となる導電層１ａの外径は、前述と同様の
条件下において12.7mmとなり、このときの圧電素
子２の外径に対する導電層１ａの外径比率は約55
％、金属円板３のクランプ径の約55％となる。
圧が零となる導電層１ａの外径は、前述と同様の
条件下において12.7mmとなり、このときの圧電素
子２の外径に対する導電層１ａの外径比率は約55
％、金属円板３のクランプ径の約55％となる。
したがつて、導電層１ａの外径寸法を金属円板
３のクランプ径に対しほヾ、70％もしくは45％の
値とすることによつて、第２次または第３次共振
周波数f2、f3における応答特性を抑圧しながら、
他方の応答特性を協調し、これらの応答特性制御
によつて、帯域外音響信号の検出あるいは送出を
容易とすることが自在になる。
３のクランプ径に対しほヾ、70％もしくは45％の
値とすることによつて、第２次または第３次共振
周波数f2、f3における応答特性を抑圧しながら、
他方の応答特性を協調し、これらの応答特性制御
によつて、帯域外音響信号の検出あるいは送出を
容易とすることが自在になる。
第４図は、第２発明の実施例を示し、Ａは平面
図、Ｂは断面図であり、第１図とほぼ同様の構成
となつているが、金属円板３に貼着された導電層
１ｂと反対側の導電層１ｃが中央部と外周部とを
同心円状に取除いたドーナツ状となつており、導
電層１ｃと金属円板３とから各々リード線４ａ，
４ｂが導出されている。
図、Ｂは断面図であり、第１図とほぼ同様の構成
となつているが、金属円板３に貼着された導電層
１ｂと反対側の導電層１ｃが中央部と外周部とを
同心円状に取除いたドーナツ状となつており、導
電層１ｃと金属円板３とから各々リード線４ａ，
４ｂが導出されている。
なお、第４図のものの動作原理はつぎのとおり
である。
である。
すなわち、第３図Ｂにおいて、例えば導電層１
ｃの内径を点ｎに、外径を点ｍに設定すれば、点
ｎ、ｍにおいて発生する出力電荷Ｑは、第２次共
振周波数f2においてQn1、Qm1、第３次共振周波
数f3においてQn2、Qm2となる。
ｃの内径を点ｎに、外径を点ｍに設定すれば、点
ｎ、ｍにおいて発生する出力電荷Ｑは、第２次共
振周波数f2においてQn1、Qm1、第３次共振周波
数f3においてQn2、Qm2となる。
このため、導電層１ｃからの各共振周波数f2、
f3における出力電荷Ｑは、第２次共振周波数のと
きQm1−Qn1、第３次共振周波数f3のときQm2−
Qn2となる。
f3における出力電荷Ｑは、第２次共振周波数のと
きQm1−Qn1、第３次共振周波数f3のときQm2−
Qn2となる。
したがつて、第２次共振周波数f2における出力
電荷Ｑを零とし、かつ、第３次共振周波数f3にお
ける出力電荷Ｑを最大とする場合には、Qm1＝
Qn1の条件を満たしながら、Qm2−Qn2の値が最
大になる点に導電層１ｃの寸法を定めればよいも
のとなる。
電荷Ｑを零とし、かつ、第３次共振周波数f3にお
ける出力電荷Ｑを最大とする場合には、Qm1＝
Qn1の条件を満たしながら、Qm2−Qn2の値が最
大になる点に導電層１ｃの寸法を定めればよいも
のとなる。
この条件を満たす計算例を挙げれば、上述と同
様、圧電素子２および黄銅を用いた金属円板３の
厚さを0.1mm、圧電素子２の外径を23mm、金属円
板３のクランプ径を28mmとしたたき、導電層１ｃ
の内径が８mm、外径が15.8mmで、このときの金属
円板３のクランプ径に対し、導電層１ｃの内外径
寸法比率は29％、56％となり、この場合は、第２
次共振周波数f2における出力電荷Ｑが零となる一
方、第３次共振周波数f3における出力電荷Ｑは、
従来のものに比し3.6倍（約11dB）に増加した値
となる。
様、圧電素子２および黄銅を用いた金属円板３の
厚さを0.1mm、圧電素子２の外径を23mm、金属円
板３のクランプ径を28mmとしたたき、導電層１ｃ
の内径が８mm、外径が15.8mmで、このときの金属
円板３のクランプ径に対し、導電層１ｃの内外径
寸法比率は29％、56％となり、この場合は、第２
次共振周波数f2における出力電荷Ｑが零となる一
方、第３次共振周波数f3における出力電荷Ｑは、
従来のものに比し3.6倍（約11dB）に増加した値
となる。
また、第３次共振周波数f3における出力電荷Ｑ
を零とし、かつ、第２次共振周波数f2における出
力電荷Ｑを最大とする場合には、Qm2＝Qn2の条
件下においてQm1−Qn1が最大となる値を求めれ
ばよく、前述と同一の条件では、導電層１ｃの内
径が15mm、外径が23mmでこのときの金属円板３の
クランプ径に対し、導電層１ｃの内外径寸法比率
は54％、82％となり、この場合は、第３次共振周
波数f3における出力電荷が零となる一方、第２次
共振周波数f2における出力電荷Ｑは、従来のもの
に比し3.9倍（約12dB）に増加した値となる。
を零とし、かつ、第２次共振周波数f2における出
力電荷Ｑを最大とする場合には、Qm2＝Qn2の条
件下においてQm1−Qn1が最大となる値を求めれ
ばよく、前述と同一の条件では、導電層１ｃの内
径が15mm、外径が23mmでこのときの金属円板３の
クランプ径に対し、導電層１ｃの内外径寸法比率
は54％、82％となり、この場合は、第３次共振周
波数f3における出力電荷が零となる一方、第２次
共振周波数f2における出力電荷Ｑは、従来のもの
に比し3.9倍（約12dB）に増加した値となる。
したがつて、金属円板３のクランプ径に対し導
電層１ｃの内外径寸法比率比率を29〜56％もしく
は54〜82％の値で形成することによつて、角共振
周波数における応答特性の一方を抑圧しながら、
他方の応答特性を強制することが自在となり、第
２次および第３次等の高次共振周波数に対する応
答特性が大幅に改善され、別途に電気的または音
響的な炉波器を付加し、高次共振周波数の応答特
性を改善する必要がなくなると共に、製造方法も
従来と同様であるため、安価に製造されるものと
なる。
電層１ｃの内外径寸法比率比率を29〜56％もしく
は54〜82％の値で形成することによつて、角共振
周波数における応答特性の一方を抑圧しながら、
他方の応答特性を強制することが自在となり、第
２次および第３次等の高次共振周波数に対する応
答特性が大幅に改善され、別途に電気的または音
響的な炉波器を付加し、高次共振周波数の応答特
性を改善する必要がなくなると共に、製造方法も
従来と同様であるため、安価に製造されるものと
なる。
ただし、圧電素子２としては、セラミツクのほ
かポリ弗化ビニリデン等の高分子圧電材を用いて
も同様であり、金属円板３および導電層１ｂ，１
ｃ，１ｄ等の材質は、状況に応じて選定すればよ
い等本発明は種々の変形が自在である。
かポリ弗化ビニリデン等の高分子圧電材を用いて
も同様であり、金属円板３および導電層１ｂ，１
ｃ，１ｄ等の材質は、状況に応じて選定すればよ
い等本発明は種々の変形が自在である。
以上の説明により明らかなとおり本発明によれ
ば、簡単かつ安価な構成により、高次共振周波数
における応答特性が大幅に改善されるため、電気
的または音響的な炉波器の付加が不要となり、価
格の上昇および占有スペースの増加等が排除さ
れ、各種用途の圧電形電気音響変換器として顕著
な効果が得られる。
ば、簡単かつ安価な構成により、高次共振周波数
における応答特性が大幅に改善されるため、電気
的または音響的な炉波器の付加が不要となり、価
格の上昇および占有スペースの増加等が排除さ
れ、各種用途の圧電形電気音響変換器として顕著
な効果が得られる。
第１図は従来例を示し、Ａは平面図、Ｂは断面
図、第２図は第１図のものの周波数応答特性を示
す図、第３図は第１図のものの動作状況を示す特
性図、第４図は第２発明の実施例を示し、Ａは平
面図、Ｂは断面図である。 １ａ〜１ｃ……導電層、２……圧電素子、３…
…金属円板、４ａ，４ｂ……リード線。
図、第２図は第１図のものの周波数応答特性を示
す図、第３図は第１図のものの動作状況を示す特
性図、第４図は第２発明の実施例を示し、Ａは平
面図、Ｂは断面図である。 １ａ〜１ｃ……導電層、２……圧電素子、３…
…金属円板、４ａ，４ｂ……リード線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 両面に導電層を有する円板状圧電素子におけ
る一方の導電層を金属円板の中央部に貼着した圧
電バイモルフ形振動板を用いた電気音響変換器に
おいて、応答特性を制御する振動板の共振周波数
の次数に応じ前記金属円板のクランプ径に対しほ
ぼ70％もしくは45％の外径とした導電層を有した
円板状圧電素子を前記金属円板に貼着し構成した
圧電バイモルフ振動板を有したことを特徴とする
圧電形電気音響変換器。 ２ 両面に導電層を有する円板状圧電素子におけ
る一方の導電層を金属円板の中央部に貼着した圧
電バイモルフ形振動板を用いた電気音響変換器に
おいて、応答特性を制御する振動板の共振周波数
の次数に応じ、前記金属円板のクランプ径に対し
導電層の中央部と外周部とを約29％〜56％もしく
は54％〜82％の比率で同心円状に形成した円板状
圧電素子を前記金属円板に貼着して構成した圧電
バイモルフ形振動板を有したことを特徴とする圧
電形電気音響変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14416682A JPS5934800A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | 圧電形電気音響変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14416682A JPS5934800A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | 圧電形電気音響変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5934800A JPS5934800A (ja) | 1984-02-25 |
| JPH0315400B2 true JPH0315400B2 (ja) | 1991-02-28 |
Family
ID=15355730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14416682A Granted JPS5934800A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | 圧電形電気音響変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5934800A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100890998B1 (ko) * | 2005-09-28 | 2009-03-31 | 엡슨 이미징 디바이스 가부시키가이샤 | 액정 장치 및 전자기기 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5838805A (en) * | 1995-11-06 | 1998-11-17 | Noise Cancellation Technologies, Inc. | Piezoelectric transducers |
| JP6016131B2 (ja) | 2012-02-17 | 2016-10-26 | 日本電気株式会社 | 圧電型電気音響変換装置 |
-
1982
- 1982-08-20 JP JP14416682A patent/JPS5934800A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100890998B1 (ko) * | 2005-09-28 | 2009-03-31 | 엡슨 이미징 디바이스 가부시키가이샤 | 액정 장치 및 전자기기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5934800A (ja) | 1984-02-25 |
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