JPH0715268Y2 - 広帯域水中超音波トランスジューサ - Google Patents
広帯域水中超音波トランスジューサInfo
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- JPH0715268Y2 JPH0715268Y2 JP91988U JP91988U JPH0715268Y2 JP H0715268 Y2 JPH0715268 Y2 JP H0715268Y2 JP 91988 U JP91988 U JP 91988U JP 91988 U JP91988 U JP 91988U JP H0715268 Y2 JPH0715268 Y2 JP H0715268Y2
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Landscapes
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は高効率を有する広帯域ハイパワー水中超音波ト
ランスジューサ（以下、単にトランスジューサと称す）
に関する。
ランスジューサ（以下、単にトランスジューサと称す）
に関する。
第２図（ａ）及び（ｂ）は従来のトランスジューサの一
例を示す断面図及び正面図である。
例を示す断面図及び正面図である。
従来、この種の高い電気音響変換効率を有するトランス
ジューサとして、第２図（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、ボルト14,ナット15及びヘッドマス11、テイルマス1
2により、リング状の圧電セラミックリングスタック13
に圧縮バイアス応力を印加する機構を有するトンピルズ
圧電振動子部（第２図（ａ）のＩの部分）のヘッドマス
11に音響整合板16を接着した構造のトランスジューサ、
所謂、整合板付きトンピルズ形のトランスジューサが知
られている。
ジューサとして、第２図（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、ボルト14,ナット15及びヘッドマス11、テイルマス1
2により、リング状の圧電セラミックリングスタック13
に圧縮バイアス応力を印加する機構を有するトンピルズ
圧電振動子部（第２図（ａ）のＩの部分）のヘッドマス
11に音響整合板16を接着した構造のトランスジューサ、
所謂、整合板付きトンピルズ形のトランスジューサが知
られている。
上述した従来のトランスジューサは、ヘッドマス11と音
響整合板16とはエポキシ樹脂等の有機接着剤で接着され
ているため、ハイパワーで送波を行う場合、音響整合板
16がヘッドマス11から剥離し、広帯域ハイパワートラン
スジューサとしての性能を損ねる恐れがあるという欠点
がある。
響整合板16とはエポキシ樹脂等の有機接着剤で接着され
ているため、ハイパワーで送波を行う場合、音響整合板
16がヘッドマス11から剥離し、広帯域ハイパワートラン
スジューサとしての性能を損ねる恐れがあるという欠点
がある。
本考案は、ハイパワー送波時において、音響整合板がヘ
ッドマスから全く剥離する恐れのない、安定なハイパワ
ー送波が可能な低リップル広帯域、高効率の整合板付き
トンピルズ形のトランスジューサを実現することを目的
とする。
ッドマスから全く剥離する恐れのない、安定なハイパワ
ー送波が可能な低リップル広帯域、高効率の整合板付き
トンピルズ形のトランスジューサを実現することを目的
とする。
本考案の広帯域水中超音波トランスジューサは、トンピ
ルズ圧電形振動子のヘッドマス表面に音響整合板を取り
付けた所謂、整合板付トンピルズトランスジューサにお
いて、前記音響整合板中に該音響整合板の長さの少なく
とも70％の深さで穿接された柱状の穴と、有機接着剤で
接着された前記音響整合板と前記ヘッドマスとを前記柱
状の穴を利用して締付けるボルトと、該ボルトで締付け
られた後の前記音響整合板中の前記柱状の穴を充填する
前記音響整合板と同一の材料とを備えている。
ルズ圧電形振動子のヘッドマス表面に音響整合板を取り
付けた所謂、整合板付トンピルズトランスジューサにお
いて、前記音響整合板中に該音響整合板の長さの少なく
とも70％の深さで穿接された柱状の穴と、有機接着剤で
接着された前記音響整合板と前記ヘッドマスとを前記柱
状の穴を利用して締付けるボルトと、該ボルトで締付け
られた後の前記音響整合板中の前記柱状の穴を充填する
前記音響整合板と同一の材料とを備えている。
次に、本考案について図面を参照して説明する。
第１図（ａ）及び（ｂ）は本考案の一実施例の断面図及
び正面図である。第１図（ａ）において、Ｉ部はトンピ
ルズ圧電振動子部、II部は音響整合板部を示す。
び正面図である。第１図（ａ）において、Ｉ部はトンピ
ルズ圧電振動子部、II部は音響整合板部を示す。
本実施例は金属製のヘッドマス１、金属製のテイルマス
２、圧電セラミックリングスタック３、ボルト４、ナッ
ト５、音響整合板６、音響整合板６に設けられた柱状の
穴6aに充填された整合板材料７及び金属製のボルト８を
有してなる。
２、圧電セラミックリングスタック３、ボルト４、ナッ
ト５、音響整合板６、音響整合板６に設けられた柱状の
穴6aに充填された整合板材料７及び金属製のボルト８を
有してなる。
音響整合板６の長さＬはトンピルズトランスジューサの
基本共振周波数に対して通常４分の１波長程度に設定さ
れる。音響整合板６の材料の固有音響インピーダンスの
値は、ヘッドマス１の材料と水の固有音響インピーダン
スの中間的な値が、負荷である水との音響インピーダン
ス整合に都合が良い。従って、音響整合板６の材料に比
べてボルト８の材料の方が固有音響インピーダンスの値
が相当大きく、ボルト８の音響整合板６の部分に占める
割合が大きくなるほど、水とのインピーダンス整合に悪
影響をもたらす。
基本共振周波数に対して通常４分の１波長程度に設定さ
れる。音響整合板６の材料の固有音響インピーダンスの
値は、ヘッドマス１の材料と水の固有音響インピーダン
スの中間的な値が、負荷である水との音響インピーダン
ス整合に都合が良い。従って、音響整合板６の材料に比
べてボルト８の材料の方が固有音響インピーダンスの値
が相当大きく、ボルト８の音響整合板６の部分に占める
割合が大きくなるほど、水とのインピーダンス整合に悪
影響をもたらす。
本実施例において、種々実験的検討を行った結果、音響
整合板６中に設けられた穴6aは、音響整合板６の長さＬ
の少なくとも70％の深さがあれば、水との音響インピー
ダンス整合にほとんど問題のないことがわかった。ま
た、ボルト８により、音響整合板６とヘッドマス１との
接着層部分には強い圧縮応力が常時加わっており、ハイ
パワー出力時においても、音響整合板６が剥離する恐れ
は皆無である。
整合板６中に設けられた穴6aは、音響整合板６の長さＬ
の少なくとも70％の深さがあれば、水との音響インピー
ダンス整合にほとんど問題のないことがわかった。ま
た、ボルト８により、音響整合板６とヘッドマス１との
接着層部分には強い圧縮応力が常時加わっており、ハイ
パワー出力時においても、音響整合板６が剥離する恐れ
は皆無である。
次に、本実施例に基いて試作したトランスジューサにつ
いて説明する。
いて説明する。
ヘッドマス１にはアルミニウム合金、テイルマス２には
ステンレススチール、圧電セラミックリングスタック３
にはジルコンチタン酸鉛系セラミック（具体的には東北
金属（株）製のNEPEC−６）、ボルト４及びナット５に
はクロムモリブデン鋼、音響整合板６には酸化アルミニ
ウム粉末をエポキシ樹脂に均一に配合した複合材料（固
有音響インピーダンス3.2×106MKSrayls）、またボルト
８は水との音響インピーダンス整合を考慮してチタン合
金製のボルトを用いた。音響整合板６とヘッドマス１と
はエポキシ樹脂を用いて接着を行い、エポキシ樹脂が十
分硬化しない状態において、ボルト８を用いて音響整合
板６とヘッドマス１とを接合した。その後、音響整合板
６と同一材料を穴6aの中に流し込み、80℃で硬化させ
た。
ステンレススチール、圧電セラミックリングスタック３
にはジルコンチタン酸鉛系セラミック（具体的には東北
金属（株）製のNEPEC−６）、ボルト４及びナット５に
はクロムモリブデン鋼、音響整合板６には酸化アルミニ
ウム粉末をエポキシ樹脂に均一に配合した複合材料（固
有音響インピーダンス3.2×106MKSrayls）、またボルト
８は水との音響インピーダンス整合を考慮してチタン合
金製のボルトを用いた。音響整合板６とヘッドマス１と
はエポキシ樹脂を用いて接着を行い、エポキシ樹脂が十
分硬化しない状態において、ボルト８を用いて音響整合
板６とヘッドマス１とを接合した。その後、音響整合板
６と同一材料を穴6aの中に流し込み、80℃で硬化させ
た。
作製した本実施例の整合板付トンピルズ形のトランスジ
ューサの中心周波数は24kHzである。次に、試作したト
ランスジューサを９個用いて３×３のアレイを構成し、
動作試験を行った。その結果、電気音響変換効率85
％、，比帯域幅60％、送波電圧感度の帯域内偏差が2dB
以下と高効率、広帯域、定リップルの特性が得られた。
また、ハイパワー試験を行ったところ、容易に210dB re
1μPa at lmeterの送波レベルが得られ、長時間動作後
の性能の劣化は極めて小さいものであった。
ューサの中心周波数は24kHzである。次に、試作したト
ランスジューサを９個用いて３×３のアレイを構成し、
動作試験を行った。その結果、電気音響変換効率85
％、，比帯域幅60％、送波電圧感度の帯域内偏差が2dB
以下と高効率、広帯域、定リップルの特性が得られた。
また、ハイパワー試験を行ったところ、容易に210dB re
1μPa at lmeterの送波レベルが得られ、長時間動作後
の性能の劣化は極めて小さいものであった。
以下説明したように本考案は、深さ70％以上の穴を有す
る音響整合板をヘッドマスにボルトで締付け、且つその
穴を音響整合板と同一材料で充填することにより、高効
率、広帯域、低リップル特性を有する水中超音波トラン
スジューサを得ることができる。
る音響整合板をヘッドマスにボルトで締付け、且つその
穴を音響整合板と同一材料で充填することにより、高効
率、広帯域、低リップル特性を有する水中超音波トラン
スジューサを得ることができる。
第１図（ａ）及び（ｂ）は本考案の一実施例の断面図及
び正面図、第２図（ａ）及び（ｂ）は従来のトランスジ
ューサの一例を示す断面図及び正面図である。 1,11……ヘッドマス、2,12……テイルマス、3,13……圧
電セラミックリングスタック、4,14……ボルト、5,15…
…ナット、6,16……音響整合板、6a……穴、７……整合
板材料、８……ボルト、Ｉ……トンピルズ圧電振動子
部、II……音響整合板部。
び正面図、第２図（ａ）及び（ｂ）は従来のトランスジ
ューサの一例を示す断面図及び正面図である。 1,11……ヘッドマス、2,12……テイルマス、3,13……圧
電セラミックリングスタック、4,14……ボルト、5,15…
…ナット、6,16……音響整合板、6a……穴、７……整合
板材料、８……ボルト、Ｉ……トンピルズ圧電振動子
部、II……音響整合板部。
Claims (1)
- 【請求項１】トンピルズ圧電形振動子のヘッドマス表面
に音響整合板を取り付けた所謂、整合板付トンピルズト
ランスジューサにおいて、前記音響整合板中に該音響整
合板の長さの少なくとも70％の深さで穿接された柱状の
穴と、有機接着剤で接着された前記音響整合板と前記ヘ
ッドマスとを前記柱状の穴を利用して締付けるボルト
と、該ボルトで締付けられた後の前記音響整合板中の前
記柱状の穴を充填する前記音響整合板と同一の材料を備
えることを特徴とする広帯域水中超音波トランスジュー
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP91988U JPH0715268Y2 (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | 広帯域水中超音波トランスジューサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP91988U JPH0715268Y2 (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | 広帯域水中超音波トランスジューサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01105294U JPH01105294U (ja) | 1989-07-14 |
| JPH0715268Y2 true JPH0715268Y2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=31200352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP91988U Expired - Lifetime JPH0715268Y2 (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | 広帯域水中超音波トランスジューサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0715268Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119177418A (zh) * | 2024-09-19 | 2024-12-24 | 大连理工大学 | 一种基于纳米裂纹的水声传感器及其制备方法 |
-
1988
- 1988-01-07 JP JP91988U patent/JPH0715268Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01105294U (ja) | 1989-07-14 |
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