JPH0585000B2 - - Google Patents

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JPH0585000B2
JPH0585000B2 JP60092881A JP9288185A JPH0585000B2 JP H0585000 B2 JPH0585000 B2 JP H0585000B2 JP 60092881 A JP60092881 A JP 60092881A JP 9288185 A JP9288185 A JP 9288185A JP H0585000 B2 JPH0585000 B2 JP H0585000B2
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JP
Japan
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vibrator
intermediate medium
metal plate
molding material
wavelength
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JP60092881A
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JPS61251399A (ja
Inventor
Nobuhiro Tani
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高水圧下で使用される超音波送受波
器の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来の送受波器アレイの構造を第2図に基づい
て説明する。第2図において、1は超音波振動子
(以下、振動子と記す。)、2はキルクゴム、3は
ケーブル、4はゴム材であり、以上の如く構成さ
れている。
先ず、送受波器として動作するには、振動子1
に一定周波数で電圧を加えて振動させる。する
と、前記キルクゴム2に囲まれていない振動子1
の開口部前方から音波が放射する。このとき、音
波は一定の指向性をもつて放射する。放射した音
波は、水中を伝搬して対象物に当たり、反射して
振動子1に戻つてくる。ここで、音波が振動子1
に入射する際、その周囲がキルクゴム2で囲まれ
ているので振動子1の側面には音波が入射しな
い。そのため、振動も小さいので電圧出力も小さ
い。
このように、前方からの入射音に対して受波感
度が高く、後方からの入射音に対して受波感度が
低いのは、キルクゴム2の固有音響インピーダン
スが例えば水等の音響媒質に対して十分に低いた
めに実現されるものである。前記したようにキル
クゴム2は、固有音響インピーダンスが低いもの
であるが、これはヤング率が小さいことと同じで
ある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
したがつて、このようなヤング率の小さいキル
クゴムを用いている従来例は、静水圧によつてキ
ルクゴムが圧縮するため、深々度の海洋では、キ
ルクゴムの遮音性が失われる問題がある。
また、キルクゴムが圧縮され、変形することに
よつて、他の構成要素に大きなひずみが加わり、
結果としてゴム材に亀裂が発生し、防水性が失わ
れることがある。そのため、第2図に示す従来例
の耐水圧性は水深100〜200m程度が限界となる問
題がある。
尚、上述の説明では受波器としての動作と問題
を述べたが、送受波器の可逆性の原理から、送波
器としての動作時にも同じような問題が発生する
ことは無論である。
本発明は、前記問題を解決するためになされた
ものであり、その目的は、前記問題に対し、特公
昭59−20234号にて解決手段が開示されていると
ころの超音波送受波器の製造方法を提供し、深々
度の海洋においても高い信頼性を得ることができ
るようにすることにある。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕
この目的を達成するため、本発明は振動子をバ
ツキングするための金属板に溝を形成して、該金
属板の厚みを内部音波の波長の1/9〜14/36に形成
し、同様に厚みを内部音波の波長の1/9〜14/36に
形成したシート状の中間媒質を前記金属板の溝内
に入れて接着固定した後、該中間媒質上に振動子
を重ね、該振動子の周囲に中間媒質と同材質の液
状の防水モールド材を流し込んで加熱硬化させる
ことにより、該防水モールド材と中間媒質とを一
体化して振動子の周囲及び後面を覆うと共に、振
動子を固定することにより超音波送受波器を製造
するものである。
〔実施例〕
以下、本発明の第1実施例を第1図、第3図及
び第4図に基づいて説明する。
第1図は本発明に係る超音波送受波器の第1実
施例を示す断面図である。第1図において、5は
振動子、6はゴム等からなる防水モールド材、7
はケーブル、8はシート状ゴム材からなる中間媒
質、9は金属板である。該金属板9は、前記中間
媒質8を介在して振動子1の後面に設けられてお
り、また金属板9と中間媒質8は、その厚みがそ
れぞれ内部音波における波長の1/9〜14/36に限定
されている。尚、前記防水シールド材6と中間媒
質8とは同材質からなる。
次に、このような構成の超音波送受波器の製造
方法を説明する。先ず、厚みがそれぞれ内部音波
の波長の1/9〜14/36になるように、金属板9を溝
加工して形成すると共に中間媒質8を成形し、こ
の中間媒質8を金属板9の溝底部にシアノアクリ
レート系瞬間接着剤により第1図に示す如く接着
する。
それから、前記中間媒質8上にケーブル7を接
続した振動子5を載せ、この周囲に中間媒質8と
同材質の液状の防水モールド材6を流し込んで加
熱硬化させることにより、防水モールド材9と中
間媒質8とを一体化して振動子1の周囲及び後面
を覆うと共に、振動子1を固定し、その後、更に
これら全体を防水モールド材6で覆つて、第1図
に示す如く超音波送受波器を製造する。
このように製造した超音波送受波器の動作を第
3図及び第4図に基づいて説明する。
第3図は第1図に示す超音波送受波器の動作説
明図、第4図は前方と後方からの入射音の前後比
FBRを周波数の関数として表わした図である。
第3図の矢印に示す如く後方から音波が入射した
場合、防水モールド材6と金属板9との境界cに
おいて反射した音波B1と、境界cを透過し金属
板9と中間媒体8との境界bで反射した音波B2
とは、金属板9が1/4波長の厚みのときに同相と
なつて強い反射波として合成される。
一方、中間媒体8が1/4波長の厚みのとき、境
界c,bを透過し中間媒体8と振動子5との境界
aで反射して境界bで再反射した音波B3と、境
界c,bを透過して境界aに到つた音波B4とは、
境界aにおいて逆相になり、互いに打消し合う。
したがつて、後方からの入射音による振動子5の
振動は小さくなり、そのため受波感度も低いこと
になる。
以上の説明は、定性的なものであり、また実際
には境界a,b,cで透過、反射を多重的に行う
ものであるから、現象としてはもう少し複雑であ
る。
本発明者が伝送線路モデルで解析したところに
よれば、前後比FBRは後方からの入射音による
開放伝送係数に等しい。ただし、 |ZO/RWtank0l0/2|≫|ZB/RW|>1 であることが必要である。Z0:振動子5の固有音
響インピーダンス、RW:音場媒質の固有音響イ
ンピーダンス、ZB:境界aから後方を見たときの
固有音響インピーダンス、k0:振動子5の波数、
l0:振動子1の厚み。
前述の条件は、第1実施例においてはほとんど
の周波数で満足する。
第1図に示す超音波送受波器においては、基準
となる周波数において1/4波長を有する中間媒体
8と、1/4波長を有する金属板9とよりなる2層
構造のバツキングを行つている。
ここで、金属板9としてはステンレスを用いた
ときの開放伝送係数つまり前後比FBRは、 FBR=1/1+Ω2√(1−2722+(0.92)2 となる。
尚、Ω=tan(π/2・/0)、:周波数 したがつて、前後比FBRを周波数の関数で表
わすと、第4図に示す如くなる。第4図におい
て、前後比FBRが20dB以上となるのは、 /0=4/9〜14/9 の範囲であり、これは1/9波長から14/36波長に相
当する。
次に、本発明の第2実施例を第5図に基づいて
説明する。
第5図は本発明に係る超音波送受波器製造方法
の第2実施例を示す斜視図である。第5図におい
て、10は縦振動する振動子、11はゴム材等か
らなる防水モールド材、12はシート状ゴム材か
らなる中間媒質、13は金属板である。該金属板
13は、前記中間媒質12を介在して振動子10
の後面に設けられ、また金属板13と中間媒質1
2は、その厚みがそれぞれ内部音波における波長
の1/9〜14/36に限定されている。
14は信号線、15はハウジングケース、16
は有蓋筒状のブーツ、17は油、18は円筒状の
筐体で、内部に電子回路19を内蔵し、両端内側
にそれぞれ端子20,21を設けた端子板22,
23をOリング24を介して水密性を保つように
取付けると共に、一端外周に前記ブーツ16の取
付用溝25を刻設する。26はバンド、27は前
記筐体18の他端に取付ける固定用フランジで、
他の構造体例えば潜水艇の一側面に固定したり、
或いは高耐水圧多芯ケーブルのフランジと接合し
たりする場合に適宜取付ける。尚、前記端子板2
2,23は水密性に優れたハーメチツクシール等
からなる。
次に、超音波送受波器の製造方法を説明する。
先ず、振動子10を一列に配列して振動子アレイ
を形成し、その後面に中間媒体12を介在して金
属板13でバツキングすると共に、前面に信号線
14を設け、それらの周囲にハウジングケース1
5を介して液状の防水モールド材11を流し込ん
で加熱硬化し固着する。
それから、前記信号線14を筐体18に取付け
た端子板22に接続する。その後、ハウジングケ
ース15を油17を満たしたブーツ16に収納
し、該ブーツ16を前記筐体18の取付用溝25
に接着して、筐体18にバンド26で締付固定す
る。これにより、筐体18に取付けた端子板22
でブーツ16を密封して、該ブーツ16内の油1
7に海水等が混らないようにする。
このように製造した超音波送受波器は、油を満
たしたブーツ16内に振動子アレイと共にその信
号線14も収納してあるので、高水圧の海中に降
下しても各構成要素の圧縮差による張力が信号線
14にもかからず、断線等の障害が発生しなくな
る。また、筐体18の両端に設けた端子板22,
23により、ブーツ16側の信号線14、固定用
フランジ7と接合する図示せぬ他の構造体側の信
号線及び筐体18内の信号線が、完全に隔離して
いるので、高水圧下においても各信号線14等に
無理な力がかからないで海中に降下する。
尚、本実施例では電子回路19を設けたが、こ
の電子回路19が必要ない場合は、端子板22,
23との間を直接信号線で接続してもよい。
〔発明の効果〕
前記した如く、本発明に係る超音波送受波器に
よれば、シート状の中間媒質と金属板の厚みをそ
れぞれ内部音波の波長の1/9〜14/36に形成し、前
記中間媒質を介在して振動子等の後面に金属板を
設け、中間媒質と同質の防水モールド材を振動子
に周囲に流し込んで加熱硬化させることにより、
防水モールド材と中間媒質とを一体化して振動子
の周囲及び後面を覆うと共に、振動子を固定する
ことにより超音波送受波器を製造するものとして
いるため、以下に示す効果を発揮する。
すなわち、振動子のバツキング層として各々が
1/9〜14/36波長の厚さを有する中間媒質と金属板
とを用いているため、感度の前後比を20dB以上
にすることができ、しかも1500mの水深において
も前後比が劣化せず、また防水モールド材に亀裂
が生じることもないため、深々度用の超音波送受
波器として信頼性の高いものを得ることができる
効果がある。
さらに、中間媒質の寸法を組立前に十分検査で
きるため、正確な寸法を維持することができ、し
かも中間媒質を金属板にシアノアクリレート系瞬
間接着剤等を用いて接着することができるため、
接着層の厚さは無視できる程度に薄くできる効果
がある。
また、超音波送受波器の製造においては、振動
子とそのバツキング層である金属板との間に液状
の防水モールド材を流し込んで加熱硬化させるこ
とにより中間媒質を形成する場合、振動子と金属
板との間の間隔を適正に保つことが難しく、製造
が困難であると共に、振動子と金属板との間の間
隔が狭いために液状の防水モールド材を流し込ん
だときに気泡が生じて超音波送受波器の性能を劣
化させるという欠点があるが、本発明は金属板の
溝内に接着固定したシート状の中間媒質上に振動
子を重ね、該振動子の周囲に中間媒質と同材質の
液状の防水モールド材を流し込んで加熱硬化させ
ることにより、該防水モールド材と中間媒質とを
一体化して振動子の周囲及び後面を覆うと共に振
動子を固定するようにしているため、金属板と振
動子との間にモールド材を流し込んで中間媒質を
形成する方法に比べて製造が容易になると共に、
中間媒質内に気泡が生じる心配もないので、優れ
た性能の超音波送受波器を提供できるという効果
が得られる。
しかも、本発明を第2実施例に用いれば、第1
実施例と同様の効果を満たすと共に、高水圧下に
おける用途においても十分に性能を維持すること
ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の断面図、第2図
は従来例の断面図、第3図は第1図の動作説明
図、第4図は前後比FBRを周波数の関数として
表わした図、第5図は本発明の第2実施例を示す
斜視図である。 5,10…振動子、6,11…防水モールド
材、7…ケーブル、8,12…中間媒質、9,1
3…金属板、14…信号線、15…ハウジングケ
ース、16…ブーツ、17…油、18…筐体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 振動子をバツキングするための金属板に溝を
    形成して、該金属板の厚みを内部音波の波長の1/
    9〜14/36に形成し、 同様に厚みを内部音波の波長の1/9〜14/36に形
    成したシート状の中間媒質を前記金属板の溝内に
    入れて接着固定した後、該中間媒質上に振動子を
    重ね、 該振動子の周囲に中間媒質と同材質の液状の防
    水モールド材を流し込んで加熱硬化させることに
    より、該防水モールド材と中間媒質とを一体化し
    て振動子の周囲及び後面を覆うと共に、振動子を
    固定することを特徴とする超音波送受波器製造方
    法。
JP9288185A 1985-04-30 1985-04-30 超音波送受波器製造方法 Granted JPS61251399A (ja)

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JPS61251399A JPS61251399A (ja) 1986-11-08
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02176487A (ja) * 1988-12-28 1990-07-09 Koden Electron Co Ltd 水中超音波標識
JPH0521594U (ja) * 1991-09-03 1993-03-19 沖電気工業株式会社 水中受波器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6031431B2 (ja) * 1981-03-31 1985-07-22 沖電気工業株式会社 単一方向指向性送受波器

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