JPH05300584A - 超音波送受波器 - Google Patents
超音波送受波器Info
- Publication number
- JPH05300584A JPH05300584A JP4127961A JP12796192A JPH05300584A JP H05300584 A JPH05300584 A JP H05300584A JP 4127961 A JP4127961 A JP 4127961A JP 12796192 A JP12796192 A JP 12796192A JP H05300584 A JPH05300584 A JP H05300584A
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- JP
- Japan
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- wave
- vibrator
- shaped
- transducer
- ultrasonic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 遮音性能及び振動子素子電極間耐電圧を低下
させることなく、振動子輻射面積を広くすることを目的
とする。 【構成】 多数個の円弧状セラミック振動子で構成した
ドーナツ形状の振動子またはリング形の圧電セラミック
振動子を、遮音材を介して積層し円筒形状に配置して送
波用振動子を構成し、この送波用振動子の輻射面前面に
フィルム状の圧電性材料を２層に配置して受波用振動子
を構成する。
させることなく、振動子輻射面積を広くすることを目的
とする。 【構成】 多数個の円弧状セラミック振動子で構成した
ドーナツ形状の振動子またはリング形の圧電セラミック
振動子を、遮音材を介して積層し円筒形状に配置して送
波用振動子を構成し、この送波用振動子の輻射面前面に
フィルム状の圧電性材料を２層に配置して受波用振動子
を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超音波送受波器、さらに
詳しくは円筒形状に配置構成された多数個の振動子素子
により超音波を全方位に発射し、その反射波からの受信
信号を位相合成により特定方向に指向性を形成し、魚群
等を探知するいわゆるスキャニングソナー等の超音波送
受波器に関する。
詳しくは円筒形状に配置構成された多数個の振動子素子
により超音波を全方位に発射し、その反射波からの受信
信号を位相合成により特定方向に指向性を形成し、魚群
等を探知するいわゆるスキャニングソナー等の超音波送
受波器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の超音波送受波器は、多数
個の圧電セラミック振動子素子（例えばＰＺＴ：ジルコ
ン酸チタン酸鉛）を円筒形状に配列し、振動子素子の各
々の送受信信号を位相合成して、送波は水平方向に無指
向性で垂直方向に狭い指向性、受波は水平・垂直方向共
に狭い指向性を形成し、広範囲な方向の水中探知を行え
る構成になっている。
個の圧電セラミック振動子素子（例えばＰＺＴ：ジルコ
ン酸チタン酸鉛）を円筒形状に配列し、振動子素子の各
々の送受信信号を位相合成して、送波は水平方向に無指
向性で垂直方向に狭い指向性、受波は水平・垂直方向共
に狭い指向性を形成し、広範囲な方向の水中探知を行え
る構成になっている。
【０００３】図２（ａ）は従来の超音波送受波器の一例
の構造を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’断面
における断面構造を示す。多数個の振動子素子１を円筒
形状に配列し、超音波輻射面以外の面は不要方向からの
送受波を避けるため遮音材２で覆い、振動子素子１の両
面に設けられている電極３より送受信信号の授受を行う
信号線４が円筒内側へ引き回されている。そして、振動
子素子１間隔は、位相合成により指向性を形成する際に
不要方向に感度をもついわゆるサイドローブを抑制する
ため、通常λ／２としている。
の構造を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’断面
における断面構造を示す。多数個の振動子素子１を円筒
形状に配列し、超音波輻射面以外の面は不要方向からの
送受波を避けるため遮音材２で覆い、振動子素子１の両
面に設けられている電極３より送受信信号の授受を行う
信号線４が円筒内側へ引き回されている。そして、振動
子素子１間隔は、位相合成により指向性を形成する際に
不要方向に感度をもついわゆるサイドローブを抑制する
ため、通常λ／２としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】振動子の送波あるいは
受波エネルギーは、振動子輻射面積が大きければ、それ
だけ大きな量のエネルギーの授受ができ、特にスキャニ
ングソナー等では、その輻射面積が探知距離性能に大き
く影響する。ところが、振動子素子間に設ける遮音材の
寸法は遮音性能と隣接する振動子素子電極間耐電圧を満
足しなければならないため、従来の装置では、あまり小
さくすることができないことから、振動子輻射面積を大
きくとれず、特に使用周波数が高くなるほど、探知距離
性能が低下するという問題点があった。
受波エネルギーは、振動子輻射面積が大きければ、それ
だけ大きな量のエネルギーの授受ができ、特にスキャニ
ングソナー等では、その輻射面積が探知距離性能に大き
く影響する。ところが、振動子素子間に設ける遮音材の
寸法は遮音性能と隣接する振動子素子電極間耐電圧を満
足しなければならないため、従来の装置では、あまり小
さくすることができないことから、振動子輻射面積を大
きくとれず、特に使用周波数が高くなるほど、探知距離
性能が低下するという問題点があった。
【０００５】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、遮音性能及び振動子素子電極間耐電
圧の低下を招くことなく、振動子輻射面積を広くできる
構造の超音波送受波器を提供することを目的とする。
されたものであり、遮音性能及び振動子素子電極間耐電
圧の低下を招くことなく、振動子輻射面積を広くできる
構造の超音波送受波器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる超音波受
波器は、径方向に振動する円弧状圧電セラミック振動子
を多数個配列して構成したドーナツ形状の振動子または
リング形の圧電セラミック振動子を遮音材を介して積層
し円筒形状に配置することにより広い超音波輻射面積を
有する送波用振動子を構成し、上記円筒形状の送波用振
動子の輻射面前面に受信の位相合成により指向性を形成
する際のサイドローブを抑制するために上下左右にλ／
２の配置間隔を保つ電極密度の高いパターンを形成する
音響透過性のよいフィルム状の圧電性材料を円筒の法線
方向に対しλ／４の間隔を保って２層に配置することに
より広い超音波受波面積を有する受波用振動子を構成し
たものである。
波器は、径方向に振動する円弧状圧電セラミック振動子
を多数個配列して構成したドーナツ形状の振動子または
リング形の圧電セラミック振動子を遮音材を介して積層
し円筒形状に配置することにより広い超音波輻射面積を
有する送波用振動子を構成し、上記円筒形状の送波用振
動子の輻射面前面に受信の位相合成により指向性を形成
する際のサイドローブを抑制するために上下左右にλ／
２の配置間隔を保つ電極密度の高いパターンを形成する
音響透過性のよいフィルム状の圧電性材料を円筒の法線
方向に対しλ／４の間隔を保って２層に配置することに
より広い超音波受波面積を有する受波用振動子を構成し
たものである。
【０００７】
【作用】本発明の超音波送受波器においては、送波振動
子を、円弧状圧電セラミック振動子を多数個配列して構
成したドーナツ形状の振動子またはリング形の圧電セラ
ミック振動子を積層し円筒形状に配置することにより構
成するため、従来円筒方向に対して存在していた遮音材
部分を減らし、超音波輻射面積を広くすることができ
る。他方、受波振動子においては、隣接するアレイ電極
間の耐電圧はほとんど無視できるため、広い受波面積を
得ることができる。また、遮音材を用いた場合と等価な
指向性を得ることができる。
子を、円弧状圧電セラミック振動子を多数個配列して構
成したドーナツ形状の振動子またはリング形の圧電セラ
ミック振動子を積層し円筒形状に配置することにより構
成するため、従来円筒方向に対して存在していた遮音材
部分を減らし、超音波輻射面積を広くすることができ
る。他方、受波振動子においては、隣接するアレイ電極
間の耐電圧はほとんど無視できるため、広い受波面積を
得ることができる。また、遮音材を用いた場合と等価な
指向性を得ることができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。 図１（ａ）は本発明の一実施例の構造を示し、図
１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’断面における断面構造
を示す。リング形の圧電セラミック振動子５を遮音材２
を介して積層し円筒形状に配置して送波用振動子を構成
し、この円筒形状の送波用振動子の輻射面前面に水平・
垂直方向に位相合成によって指向性を形成する際にサイ
ドローブを抑制するため上下左右方向にλ／２の配置間
隔を保つ電極密度の高いパターンを形成する音響透過性
のよいフィルム状の圧電性材料６，７を音波透過材８で
モールドして２層に配置して受波用振動子を構成したも
のである。
る。 図１（ａ）は本発明の一実施例の構造を示し、図
１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’断面における断面構造
を示す。リング形の圧電セラミック振動子５を遮音材２
を介して積層し円筒形状に配置して送波用振動子を構成
し、この円筒形状の送波用振動子の輻射面前面に水平・
垂直方向に位相合成によって指向性を形成する際にサイ
ドローブを抑制するため上下左右方向にλ／２の配置間
隔を保つ電極密度の高いパターンを形成する音響透過性
のよいフィルム状の圧電性材料６，７を音波透過材８で
モールドして２層に配置して受波用振動子を構成したも
のである。
【０００９】圧電性材料６及び７は音響的には透明であ
るから、送波出力には無影響である。送波用リング形振
動子５は通常大きな超音波出力が要求されるので、注入
電力性能のよいＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）やＢａ
ＴｉＯ3 （チタン酸バリウム）等セラミック振動子が用
いられるが、受波に関しては音響−電気変換性能の良い
材料であればよいため、受波面積を広く得ることのでき
る圧電性フィルム６及び７が有効である。圧電性フィル
ムの材料としては、圧電ゴムやＰＶＤＦ（ポリフッ化ビ
リデン）等が考えられる。また、超音波輻射面上に配置
する受波用振動子の圧電性フィルム６及び７の保持は、
ネオプレンゴムやウレタンゴム等の音波透過材８で構成
されている。
るから、送波出力には無影響である。送波用リング形振
動子５は通常大きな超音波出力が要求されるので、注入
電力性能のよいＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）やＢａ
ＴｉＯ3 （チタン酸バリウム）等セラミック振動子が用
いられるが、受波に関しては音響−電気変換性能の良い
材料であればよいため、受波面積を広く得ることのでき
る圧電性フィルム６及び７が有効である。圧電性フィル
ムの材料としては、圧電ゴムやＰＶＤＦ（ポリフッ化ビ
リデン）等が考えられる。また、超音波輻射面上に配置
する受波用振動子の圧電性フィルム６及び７の保持は、
ネオプレンゴムやウレタンゴム等の音波透過材８で構成
されている。
【００１０】受波用圧電性フィルムを仮に単層とした場
合、その１電極（１素子）は、円筒の外側に対しても内
側に対しても感度を有し、内側にある送波用振動子から
の反射波の影響を受け好ましくない。そこでλ／４間隔
の２層構造とし、互いの位相をπ／４ずらして加算する
ことにより円筒内側の感度を抑制するいわゆるエンドフ
ァイアアレイ構成とした。このようにすると、図３に示
す２素子構成のエンドファイアアレイの指向特性が得ら
れ、図４に示すような従来の超音波送受波器に使用され
ている圧電振動子１の１個の指向特性と比較して同等の
性能を得ることができる。
合、その１電極（１素子）は、円筒の外側に対しても内
側に対しても感度を有し、内側にある送波用振動子から
の反射波の影響を受け好ましくない。そこでλ／４間隔
の２層構造とし、互いの位相をπ／４ずらして加算する
ことにより円筒内側の感度を抑制するいわゆるエンドフ
ァイアアレイ構成とした。このようにすると、図３に示
す２素子構成のエンドファイアアレイの指向特性が得ら
れ、図４に示すような従来の超音波送受波器に使用され
ている圧電振動子１の１個の指向特性と比較して同等の
性能を得ることができる。
【００１１】なお、上記実施例には、送波用振動子をリ
ング形圧電セラミック振動子５を用いて構成した例を示
したが、これのみに限定されるものではなく、分割され
た多数個の圧電セラミック振動子を用いてドーナツ形状
の振動子を構成し、これを積層する構成としても、同じ
効果が得られることは言うまでもない。
ング形圧電セラミック振動子５を用いて構成した例を示
したが、これのみに限定されるものではなく、分割され
た多数個の圧電セラミック振動子を用いてドーナツ形状
の振動子を構成し、これを積層する構成としても、同じ
効果が得られることは言うまでもない。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、遮
音性能および振動子素子電極間耐電圧を低下させること
なく、送波輻射面積および受波面積を広く構成できる利
点がある。また、受波用振動子の形成に印刷等の技術が
利用できるため、サイドローブ抑制のための電極パター
ン配置を高精度にできるという利点がある。
音性能および振動子素子電極間耐電圧を低下させること
なく、送波輻射面積および受波面積を広く構成できる利
点がある。また、受波用振動子の形成に印刷等の技術が
利用できるため、サイドローブ抑制のための電極パター
ン配置を高精度にできるという利点がある。
【図１】本発明の一実施例の構造を示す図である。
【図２】従来のこの種の超音波送受波器の一例の構造を
示す図である。
示す図である。
【図３】本発明の超音波送受波器の受波振動子の２素子
構成のエンドファイアアレイの指向特性を示す図であ
る。
構成のエンドファイアアレイの指向特性を示す図であ
る。
【図４】従来の超音波送受波器に使用されている圧電振
動子の１個の指向特性を示す図である。
動子の１個の指向特性を示す図である。
１ 圧電セラミック振動子素子 ２ 遮音材 ３ 電極 ４ 信号線 ５ リング形の圧電セラミック振動子 ６ フィルム状の圧電性材料 ７ フィルム状の圧電性材料 ８ 音波透過材
Claims (2)
- 【請求項１】 径方向に振動する円弧状圧電セラミック
振動子を多数個配列して構成したドーナツ形状の振動子
またはリング形の圧電セラミック振動子を遮音材を介し
て積層し円筒形状に配置することにより広い超音波輻射
面積を有する送波用振動子を構成し、 上記円筒形状の送波用振動子の輻射面前面に受信の位相
合成により指向性を形成するために、電極密度の高いパ
ターンを形成する音響透過性のよいフィルム状の圧電性
材料を２層に配置することにより広い超音波受波面積を
有する受波用振動子を構成したことを特徴とする超音波
送受波器。 - 【請求項２】 円筒形状の送波用振動子の輻射面前面に
配置する２層の圧電性材料の円筒の法線方向の間隔をλ
／４とすることにより、受波に対して円筒内側方向の感
度を抑制することを特徴とする請求項第１項記載の超音
波送受波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12796192A JP3170348B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | 超音波送受波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12796192A JP3170348B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | 超音波送受波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05300584A true JPH05300584A (ja) | 1993-11-12 |
| JP3170348B2 JP3170348B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=14972952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12796192A Expired - Fee Related JP3170348B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | 超音波送受波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3170348B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011015130A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Nec Corp | 音響トランスデューサ |
| JP2017509863A (ja) * | 2013-12-20 | 2017-04-06 | タレス | ディッピングソナー用小型全方向性アンテナ |
-
1992
- 1992-04-22 JP JP12796192A patent/JP3170348B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011015130A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Nec Corp | 音響トランスデューサ |
| JP2017509863A (ja) * | 2013-12-20 | 2017-04-06 | タレス | ディッピングソナー用小型全方向性アンテナ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3170348B2 (ja) | 2001-05-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080316 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090316 Year of fee payment: 8 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100316 Year of fee payment: 9 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |