JPH03159499A - 超音波振動子 - Google Patents
超音波振動子Info
- Publication number
- JPH03159499A JPH03159499A JP29997489A JP29997489A JPH03159499A JP H03159499 A JPH03159499 A JP H03159499A JP 29997489 A JP29997489 A JP 29997489A JP 29997489 A JP29997489 A JP 29997489A JP H03159499 A JPH03159499 A JP H03159499A
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- JP
- Japan
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- vibrator
- regions
- radius
- radii
- forming
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- 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.)
- Pending
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は、水中探知装置等に用いられる超音波送振動
子に関し、特に広い周波数｛］｝域を有ずる超音波振動
子に関する。
子に関し、特に広い周波数｛］｝域を有ずる超音波振動
子に関する。
超音波を送波するとともに、そのエコー波を電気信号に
変換する超音波送振動子は、一般に第８図に示すような
円板形状をなす圧電素子にてなり、両面に信号印加用の
電極が形戊される。その半径がａであれば、この振動子
は、半径ａに半比例する固有の共振周波数ｒ．（一ｋ／
ａ）を有し、それ故、この振動子に広い周波数成分を育
する電気信号を印加しても、この振動子からは、第９図
に示すような共振周波数ｆ．をビークとした狭い周ｌ２
ｉＥ数帯域しか放射されない。当然、受波持性において
もこの共振周波数ｒ０近傍にしか感知しない。 ところが例えば魚群探知機においては、分解能を上げる
ためには、送波する超音波は広帯域の周波数成分を持た
せる必要がある。又、共振周波数で決まる単一周波数で
送波する場合であっても、送波信号にＰＭ変詞をかける
場合には送波信号が共振周波数ｒ０からずれるため、単
一周波敗にしか応答しない従来の振動子を用いることは
できない。 そこで、この問題点を解決すべく、特開昭５８−１２４
３９４号による多周波超音波送受波器では、第１０図に
示すように、中心の小円板の臘動子５ｌの周囲にそれぞ
れ径の異なる複数個のリング状振動子５ ２．５ ３を
同心円状に配した構成としている。この多周波超音波送
受波器によれば、それぞれの振動子の半径が異なり、そ
れ故、それぞれ異なる固有の共振周波数を持つため、各
振動子５１〜５３に対してそれぞれ固仔の周波数を同時
に印加することにより、個々の振動子５ｌ〜５３からそ
れぞれ固有の共振周波数の超音波が放射され、広帯域の
超音波送受波器としてゆ能ずる。 又、広帯域の受波特性も有する。
変換する超音波送振動子は、一般に第８図に示すような
円板形状をなす圧電素子にてなり、両面に信号印加用の
電極が形戊される。その半径がａであれば、この振動子
は、半径ａに半比例する固有の共振周波数ｒ．（一ｋ／
ａ）を有し、それ故、この振動子に広い周波数成分を育
する電気信号を印加しても、この振動子からは、第９図
に示すような共振周波数ｆ．をビークとした狭い周ｌ２
ｉＥ数帯域しか放射されない。当然、受波持性において
もこの共振周波数ｒ０近傍にしか感知しない。 ところが例えば魚群探知機においては、分解能を上げる
ためには、送波する超音波は広帯域の周波数成分を持た
せる必要がある。又、共振周波数で決まる単一周波数で
送波する場合であっても、送波信号にＰＭ変詞をかける
場合には送波信号が共振周波数ｒ０からずれるため、単
一周波敗にしか応答しない従来の振動子を用いることは
できない。 そこで、この問題点を解決すべく、特開昭５８−１２４
３９４号による多周波超音波送受波器では、第１０図に
示すように、中心の小円板の臘動子５ｌの周囲にそれぞ
れ径の異なる複数個のリング状振動子５ ２．５ ３を
同心円状に配した構成としている。この多周波超音波送
受波器によれば、それぞれの振動子の半径が異なり、そ
れ故、それぞれ異なる固有の共振周波数を持つため、各
振動子５１〜５３に対してそれぞれ固仔の周波数を同時
に印加することにより、個々の振動子５ｌ〜５３からそ
れぞれ固有の共振周波数の超音波が放射され、広帯域の
超音波送受波器としてゆ能ずる。 又、広帯域の受波特性も有する。
ところが、振動子は、一般に聰質で脆い圧電セラミック
で形成されるため、」二記の多周波用超音波受波器のご
とく、リング状の振動子を形成するのは困錐であり、又
、各振動子毎に駆動するための駆動回路及び受信回路を
備える必要があり、装置の構成を複雉化させていた。 この発明は、上述した問題点をなくすためになされたも
のであり、単純な構成とした超音波振動子を提供するこ
とを目的とする。
で形成されるため、」二記の多周波用超音波受波器のご
とく、リング状の振動子を形成するのは困錐であり、又
、各振動子毎に駆動するための駆動回路及び受信回路を
備える必要があり、装置の構成を複雉化させていた。 この発明は、上述した問題点をなくすためになされたも
のであり、単純な構成とした超音波振動子を提供するこ
とを目的とする。
この発明は、超音波を送波するととも｛こ、そのエコー
波を電気信号に変換する超音波振動子であって、一枚の
振動子を複数側の領域に分割１べく、前記振動子の少な
くとも一方の面にｉ］′４を形成したことを特徴とする
。
波を電気信号に変換する超音波振動子であって、一枚の
振動子を複数側の領域に分割１べく、前記振動子の少な
くとも一方の面にｉ］′４を形成したことを特徴とする
。
例えば、円板状の振動子に対して、複数涸の領域に分割
するために、同心円状の複数本の７１４を設干ると、こ
の溝によって分割された各領域（よ、それぞれ異なった
半径を持ち、それ故、この半径で決まる固有の周波数で
共振し、それぞれ異なりノこ周波数の超音波を放射する
ので、広帯域の超音波振動子として機能する。
するために、同心円状の複数本の７１４を設干ると、こ
の溝によって分割された各領域（よ、それぞれ異なった
半径を持ち、それ故、この半径で決まる固有の周波数で
共振し、それぞれ異なりノこ周波数の超音波を放射する
ので、広帯域の超音波振動子として機能する。
第１図は、この発明の超音波振動子の一実ｈ恒例を示す
平面図であり、図中のＹ−Ｙ’方向（こお｛ナる側断面
図を第２図に示している。 両面に電極Ｐが形成された半径ｄの円板状の超音波振動
子１０に対して、半径ａ， ｂ， Ｃの３つの同心円に
なる溝Ｑを一方の而に形成して、４つの同心円になる領
域Ａ，Ｂ１Ｃ，Ｄに分割している。 その場合、図中上面の電極Ｐも４つの領域に分断される
ので、各々の電極を相互に接続するためのわたり線ｌ１
が施される。溝Ｑの幅及び深さは、振動子の大きさや材
質に対応して随會に決められる。尚、前記ｉＭＱの形戊
後に電極Ｐを形成する場合には、わたり線１１は不要で
ある。 このような構成になる振動子にタ↑して、両電株Ｑより
の引き出し線１２間に広帯域の成分を有する電気信号を
印加すると、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの振動子は、それぞ
れ異なった半径ａ１１）、ｃ， ｄを持つため、それぞ
れ固有の共振周波数ｒａ（一ｋ／ａ）、ｆｂ（＝ｋ／ｂ
）、ｆｃ（＝ｋ／ｃ）、ｆｄ（一ｋ／ｄ）テ共振するこ
とになる。これらの共振周波数が第３図に示すように、
等間隔で並ぶように、半径ａ， ｂ， Ｃが半径ｄに対
して決められる。第３図に示したごとく、各領域Ａ，Ｂ
，Ｃ，Ｄの振動子は、それぞれ固有の共振周波数ｒａ，
『ｂ， ｒｃ、『ｄで共振して超音波を放射するので
、総合出力特性としては、第３図の破線で示した包絡線
のごとく、周波数ｆａ−ｆｄの広｛ＩＶ域にわたって一
様な放射特性を有し、広帯域の送受波器として機能する
。又、各領域に区分された環数個の振動子を広帯域の一
つの駆動回路及び受信回路で対処することができる。 尚、第２図において、超音波は上下而からそれぞれ放射
されるが、通常は、一方の而、例えば上面からのみ放射
てきるように、下面は、強固な固定仮に取付られるが、
その際、溝Ｑを設けた上面に固定板を設けてし、下面か
らそれぞれ固有の共振周波数の超音波が放射される。尚
、溝Ｑの位置に対応して、下面にも７１４を設けること
もできる。 第４図及び第５図はこの発明の別の実血例を示す平面図
及び側断面図であり、ＭＱを等間隔に設けている。 尚、振動子自体は硬質で脆いため、上記のような溝を設
けるとひび割れの恐れが生じる場合には、第６図の側断
面図に示したように、波状のｉＭ Ｑを設けてもよい。 第７図は更に別の実施例を示しており、１本の渦巻状の
溝Ｑ”を設けている。この場合は、振動子の半径は、連
続的に変化するので、やはり広帯域の周波数特性を期待
することができる。
平面図であり、図中のＹ−Ｙ’方向（こお｛ナる側断面
図を第２図に示している。 両面に電極Ｐが形成された半径ｄの円板状の超音波振動
子１０に対して、半径ａ， ｂ， Ｃの３つの同心円に
なる溝Ｑを一方の而に形成して、４つの同心円になる領
域Ａ，Ｂ１Ｃ，Ｄに分割している。 その場合、図中上面の電極Ｐも４つの領域に分断される
ので、各々の電極を相互に接続するためのわたり線ｌ１
が施される。溝Ｑの幅及び深さは、振動子の大きさや材
質に対応して随會に決められる。尚、前記ｉＭＱの形戊
後に電極Ｐを形成する場合には、わたり線１１は不要で
ある。 このような構成になる振動子にタ↑して、両電株Ｑより
の引き出し線１２間に広帯域の成分を有する電気信号を
印加すると、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの振動子は、それぞ
れ異なった半径ａ１１）、ｃ， ｄを持つため、それぞ
れ固有の共振周波数ｒａ（一ｋ／ａ）、ｆｂ（＝ｋ／ｂ
）、ｆｃ（＝ｋ／ｃ）、ｆｄ（一ｋ／ｄ）テ共振するこ
とになる。これらの共振周波数が第３図に示すように、
等間隔で並ぶように、半径ａ， ｂ， Ｃが半径ｄに対
して決められる。第３図に示したごとく、各領域Ａ，Ｂ
，Ｃ，Ｄの振動子は、それぞれ固有の共振周波数ｒａ，
『ｂ， ｒｃ、『ｄで共振して超音波を放射するので
、総合出力特性としては、第３図の破線で示した包絡線
のごとく、周波数ｆａ−ｆｄの広｛ＩＶ域にわたって一
様な放射特性を有し、広帯域の送受波器として機能する
。又、各領域に区分された環数個の振動子を広帯域の一
つの駆動回路及び受信回路で対処することができる。 尚、第２図において、超音波は上下而からそれぞれ放射
されるが、通常は、一方の而、例えば上面からのみ放射
てきるように、下面は、強固な固定仮に取付られるが、
その際、溝Ｑを設けた上面に固定板を設けてし、下面か
らそれぞれ固有の共振周波数の超音波が放射される。尚
、溝Ｑの位置に対応して、下面にも７１４を設けること
もできる。 第４図及び第５図はこの発明の別の実血例を示す平面図
及び側断面図であり、ＭＱを等間隔に設けている。 尚、振動子自体は硬質で脆いため、上記のような溝を設
けるとひび割れの恐れが生じる場合には、第６図の側断
面図に示したように、波状のｉＭ Ｑを設けてもよい。 第７図は更に別の実施例を示しており、１本の渦巻状の
溝Ｑ”を設けている。この場合は、振動子の半径は、連
続的に変化するので、やはり広帯域の周波数特性を期待
することができる。
以上説明したように、この発明は、一枚の振動子の少な
くとも一方の而に屑を形成して、該振動子を複数個の領
域に分割したのて、分割された各振動子は、それぞれの
大きさで決まる固有の周波数で共振するようになり、広
帯域の超Ｍ波振動子を提供できる。
くとも一方の而に屑を形成して、該振動子を複数個の領
域に分割したのて、分割された各振動子は、それぞれの
大きさで決まる固有の周波数で共振するようになり、広
帯域の超Ｍ波振動子を提供できる。
第１図及び第２図は、この発明の超音波振動子の一実職
例を示す平面図および側断面図、第３図は、第ｌ図及び
第２図の超音波振動子における対周波数の出力特性を示
す図、第４図及び第５図は、別の実施例を示す平面図及
び側断面図、第６図は、形成する溝の変形例を示す［１
１１１断面図、第７図は、渦巻状の溝を形成した別の実
施例を示す平面図、第８図は、従来の振動子を示す斜視
図、第９図は、第８図図示の振動子における対周波数の
出力特性を示す図、第ｌＯ図は、複数個の振動子で桿成
した多周波超音波送受波器の一例を示す平面図である。 １０・・・振動子、 １ １・・・わたり線、 ｌ２ ・引き出し線、 Ｐ ・電極、 Ｑ Ｑ’，Ｑ”・ 溝。 特 許 出願 人 古野電気株式会社
例を示す平面図および側断面図、第３図は、第ｌ図及び
第２図の超音波振動子における対周波数の出力特性を示
す図、第４図及び第５図は、別の実施例を示す平面図及
び側断面図、第６図は、形成する溝の変形例を示す［１
１１１断面図、第７図は、渦巻状の溝を形成した別の実
施例を示す平面図、第８図は、従来の振動子を示す斜視
図、第９図は、第８図図示の振動子における対周波数の
出力特性を示す図、第ｌＯ図は、複数個の振動子で桿成
した多周波超音波送受波器の一例を示す平面図である。 １０・・・振動子、 １ １・・・わたり線、 ｌ２ ・引き出し線、 Ｐ ・電極、 Ｑ Ｑ’，Ｑ”・ 溝。 特 許 出願 人 古野電気株式会社
Claims (2)
- （１）超音波を送波するとともに、そのエコー波を電気
信号に変換する超音波振動子であって、一枚の振動子を
複数個の領域に分割すべく、前記振動子の少なくとも一
方の面に溝を形成したことを特徴とする超音波振動子。 - （２）上記溝は、円板状の振動子に対して同心円状に形
成されたものである請求項１記載の超音波振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29997489A JPH03159499A (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 超音波振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29997489A JPH03159499A (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 超音波振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03159499A true JPH03159499A (ja) | 1991-07-09 |
Family
ID=17879224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29997489A Pending JPH03159499A (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 超音波振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03159499A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005291941A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Matsushita Electric Works Ltd | 超音波センサ及び同センサ用の送波素子 |
| KR100774516B1 (ko) * | 2006-10-31 | 2007-11-08 | 학교법인 포항공과대학교 | 초음파 스피커 시스템 |
-
1989
- 1989-11-17 JP JP29997489A patent/JPH03159499A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005291941A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Matsushita Electric Works Ltd | 超音波センサ及び同センサ用の送波素子 |
| KR100774516B1 (ko) * | 2006-10-31 | 2007-11-08 | 학교법인 포항공과대학교 | 초음파 스피커 시스템 |
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