JPH0828919B2 - 送受波器 - Google Patents
送受波器Info
- Publication number
- JPH0828919B2 JPH0828919B2 JP1125038A JP12503889A JPH0828919B2 JP H0828919 B2 JPH0828919 B2 JP H0828919B2 JP 1125038 A JP1125038 A JP 1125038A JP 12503889 A JP12503889 A JP 12503889A JP H0828919 B2 JPH0828919 B2 JP H0828919B2
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- JP
- Japan
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- vibrating
- vibration
- vibrating element
- vibrating plate
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Links
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
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Landscapes
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は送受波器に関し、特に低周波数で高効率，高
音響出力を必要とするソーナー用の送受波器に関する。
音響出力を必要とするソーナー用の送受波器に関する。
従来、この種の送受波器は、第４図および第５図に示
すように、振動板12の内面に振動素子11を接着により貼
り付け、振動板12の周辺をケース13の端部で接合，支持
した構成から成っていた。振動板12と振動素子11とはバ
イモルフ構造となっている。ここで、振動素子11は、第
６図に示すように、円板状の圧電材16とその両面に形成
した電極17とから成る。
すように、振動板12の内面に振動素子11を接着により貼
り付け、振動板12の周辺をケース13の端部で接合，支持
した構成から成っていた。振動板12と振動素子11とはバ
イモルフ構造となっている。ここで、振動素子11は、第
６図に示すように、円板状の圧電材16とその両面に形成
した電極17とから成る。
この送受波器にケーブル15を介して振動素子11の電極
17に電圧を加えると、振動素子11の径方向に圧電横効
果，すなわち圧電材16の分極Ｐ方向と振動方向とが直交
した状態の作用により歪みＳを生じ、振動板12と振動素
子11とから成るバイモルフ構造が両者の歪み差によりこ
れら円板の中心軸方向に変位する，いわゆるたわみ振動
を生じる。このバイモルフ構造の振動分布を第５図に点
線と一点鎖線で示す。このたわみ振動モードによる振動
の共振周波数は、バイモルフ構造のたわみ剛性と等価質
量によって決まり、また、これらの定数は振動板12と振
動素子11の夫々の直径と厚みと寸法，弾性定数及び比重
で決まる。一般的にバイモルフ構造のたわみ剛性は、同
一材料の弾性体内部で半波長共振を生じさせる縦振動の
剛性に比べ概ね厚みと直径の比率程度小さくなるため
に、小さな寸法でも低周波数の共振を得ることができ
る。そのため、バイモルフ構造を用いることにより、小
型で低周波数の送受波器を得ることができるという特徴
がある。
17に電圧を加えると、振動素子11の径方向に圧電横効
果，すなわち圧電材16の分極Ｐ方向と振動方向とが直交
した状態の作用により歪みＳを生じ、振動板12と振動素
子11とから成るバイモルフ構造が両者の歪み差によりこ
れら円板の中心軸方向に変位する，いわゆるたわみ振動
を生じる。このバイモルフ構造の振動分布を第５図に点
線と一点鎖線で示す。このたわみ振動モードによる振動
の共振周波数は、バイモルフ構造のたわみ剛性と等価質
量によって決まり、また、これらの定数は振動板12と振
動素子11の夫々の直径と厚みと寸法，弾性定数及び比重
で決まる。一般的にバイモルフ構造のたわみ剛性は、同
一材料の弾性体内部で半波長共振を生じさせる縦振動の
剛性に比べ概ね厚みと直径の比率程度小さくなるため
に、小さな寸法でも低周波数の共振を得ることができ
る。そのため、バイモルフ構造を用いることにより、小
型で低周波数の送受波器を得ることができるという特徴
がある。
上述した従来の送受波器は、バイモルフ構造による振
動発生のために振動素子の圧電横効果を利用しているの
で、振動方向が圧電材の分極方向と平行した状態の作用
になる圧電縦効果を利用するより電気機械変換定数が低
く、したがって共振周波数における電極間の電気インピ
ーダンス角が高いため、低い入力電力で振動素子の分極
電圧に対する逆耐電圧に達するので音響出力（振動の大
きさ）を高くすることができないという欠点がある。
動発生のために振動素子の圧電横効果を利用しているの
で、振動方向が圧電材の分極方向と平行した状態の作用
になる圧電縦効果を利用するより電気機械変換定数が低
く、したがって共振周波数における電極間の電気インピ
ーダンス角が高いため、低い入力電力で振動素子の分極
電圧に対する逆耐電圧に達するので音響出力（振動の大
きさ）を高くすることができないという欠点がある。
またこの送受波器は、振動素子の体積が小さいので機
械振動出力が小さく、これを大きくするために振動素子
の体積を大きくすると音響放射面の寸法やバイモルフ構
造の厚み寸法が大きくなり、音響放射の指向性や共振周
波数が変化するという欠点がある。
械振動出力が小さく、これを大きくするために振動素子
の体積を大きくすると音響放射面の寸法やバイモルフ構
造の厚み寸法が大きくなり、音響放射の指向性や共振周
波数が変化するという欠点がある。
本発明の目的は、振動板のたわみ振動による低周波数
共振の特徴を生かし、振動素子を圧電縦効果で使用し、
かつその体積を大きして高効率でしかも高音響出力を得
ることができる送受波器を提供することにある。
共振の特徴を生かし、振動素子を圧電縦効果で使用し、
かつその体積を大きして高効率でしかも高音響出力を得
ることができる送受波器を提供することにある。
本発明の送受波器は、円板状の弾性体による振動板
と、この振動板の周辺に端部を接合した円筒状の高剛性
体によるケースと、前記振動板の内面に一方の端面を同
心状に接着してケース内に収納した前記振動板の約1/2
以上の内径の円筒状振動素子と、この円筒状振動素子の
他方の端面と前記ケースとを連接してこの円筒状振動素
子を加圧・支持する高剛性体による蓋とを備えて構成さ
れる。
と、この振動板の周辺に端部を接合した円筒状の高剛性
体によるケースと、前記振動板の内面に一方の端面を同
心状に接着してケース内に収納した前記振動板の約1/2
以上の内径の円筒状振動素子と、この円筒状振動素子の
他方の端面と前記ケースとを連接してこの円筒状振動素
子を加圧・支持する高剛性体による蓋とを備えて構成さ
れる。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図および第２図は、本発明の一実施例の部分断面
斜視図および縦断面図である。円板状の振動板２の周辺
とケース３の端部とが接合され、円筒状の振動素子１は
その一方の端面が振動板２の内面に同心状に接合されて
ケース３内に収納される。なお、振動素子１の円筒内径
は振動板２の直径の約1/2以上としている。蓋４は、振
動素子１の他方の端面と接し、ケース３とのネジ結合に
より、振動素子１を振動板２との間に加圧，支持する。
斜視図および縦断面図である。円板状の振動板２の周辺
とケース３の端部とが接合され、円筒状の振動素子１は
その一方の端面が振動板２の内面に同心状に接合されて
ケース３内に収納される。なお、振動素子１の円筒内径
は振動板２の直径の約1/2以上としている。蓋４は、振
動素子１の他方の端面と接し、ケース３とのネジ結合に
より、振動素子１を振動板２との間に加圧，支持する。
振動素子１は、第３図の斜視図に示したとおり、軸方
向の両端面に電極７をもつ円環状の圧電材６を複数枚，
同心状にかつ分極Ｐの極性を合わせて電極７が引き出せ
るよう方向を揃えて接着積層している。正負を揃えて接
続された電極７の電気信号の入出力端はケーブル５によ
って外部に引き出される。
向の両端面に電極７をもつ円環状の圧電材６を複数枚，
同心状にかつ分極Ｐの極性を合わせて電極７が引き出せ
るよう方向を揃えて接着積層している。正負を揃えて接
続された電極７の電気信号の入出力端はケーブル５によ
って外部に引き出される。
ケーブル５に電気信号を加えると、振動素子１に圧電
縦効果による歪みＳが分極Ｐの方向に生じ、この歪みＳ
による振動素子１の軸方向の伸縮が振動板２と蓋４とに
振動駆動力として伝わる。蓋４はケース３とともに剛性
の高い材料および寸法構造となっているので、振動素子
１の伸縮のほとんどが振動板２の変位に寄与する。この
結果、振動板２は、ケース３との接合部である周辺部を
支持点とし、振動素子１との接着面を駆動点としたたわ
み振動を生じる。
縦効果による歪みＳが分極Ｐの方向に生じ、この歪みＳ
による振動素子１の軸方向の伸縮が振動板２と蓋４とに
振動駆動力として伝わる。蓋４はケース３とともに剛性
の高い材料および寸法構造となっているので、振動素子
１の伸縮のほとんどが振動板２の変位に寄与する。この
結果、振動板２は、ケース３との接合部である周辺部を
支持点とし、振動素子１との接着面を駆動点としたたわ
み振動を生じる。
従って、本実施例の送受波器は、振動板２単体のたわ
み共振周波数が使用周波数に合うように、振動板２の材
質や寸法を設定することにより、振動素子１の長さ，す
なわち体積の大小にかかわらず、共振点における効率の
よい低周波の送波ができるので、振動素子１の体積増加
により音響出力の増大を計ることができる。
み共振周波数が使用周波数に合うように、振動板２の材
質や寸法を設定することにより、振動素子１の長さ，す
なわち体積の大小にかかわらず、共振点における効率の
よい低周波の送波ができるので、振動素子１の体積増加
により音響出力の増大を計ることができる。
また、この送受波器は、振動素子１を蓋４で振動板２
に加圧して圧縮のバイアスをかけ、圧電体６の低い引張
り強度を補強し、機械的振動出力を高くすることもでき
る。
に加圧して圧縮のバイアスをかけ、圧電体６の低い引張
り強度を補強し、機械的振動出力を高くすることもでき
る。
以上説明したように本発明は、たわみ振動の共振周波
数を振動板で決定付け、振動素子の上記振動板への駆動
方向をたわみ振動の方向と並行させる構造とすることに
より、音響出力の効率のよい増大を計ることができる結
果、低周波数で高効率，高音響出力の送受波器とするこ
とができるという効果がある。
数を振動板で決定付け、振動素子の上記振動板への駆動
方向をたわみ振動の方向と並行させる構造とすることに
より、音響出力の効率のよい増大を計ることができる結
果、低周波数で高効率，高音響出力の送受波器とするこ
とができるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例による送受波器の部分断面斜
視図、第２図は第１図の実施例の送受波器の縦断面図、
第３図は第１図の振動素子１の斜視図、第４図は従来の
送受波器の部分断面斜視図、第５図は第４図の実施例の
送受波器の縦断面図、第６図は第４図の振動素子11の斜
視図である。 1,11……振動素子、2,12……振動板、3,13……ケース、
4,14……蓋、5,15……ケーブル、6,16……圧電材、7,17
……電極。
視図、第２図は第１図の実施例の送受波器の縦断面図、
第３図は第１図の振動素子１の斜視図、第４図は従来の
送受波器の部分断面斜視図、第５図は第４図の実施例の
送受波器の縦断面図、第６図は第４図の振動素子11の斜
視図である。 1,11……振動素子、2,12……振動板、3,13……ケース、
4,14……蓋、5,15……ケーブル、6,16……圧電材、7,17
……電極。
Claims (1)
- 【請求項１】円板状の弾性体による振動板と、この振動
板の周辺に端部を接合した円筒状の高剛性体によるケー
スと、前記振動板の内面に一方の端面を同心状に接着し
てケース内に収納した前記振動板の約1/2以上の内径の
円筒状振動素子と、この円筒状振動素子の他方の端面と
前記ケースとを連接してこの円筒状振動素子を加圧・支
持する高剛性体による蓋とを備えて成ることを特徴とす
る送受波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1125038A JPH0828919B2 (ja) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | 送受波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1125038A JPH0828919B2 (ja) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | 送受波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02303299A JPH02303299A (ja) | 1990-12-17 |
| JPH0828919B2 true JPH0828919B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=14900307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1125038A Expired - Lifetime JPH0828919B2 (ja) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | 送受波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0828919B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5315264B2 (ja) * | 2010-02-05 | 2013-10-16 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | 電気音響変換器 |
| JP2015115629A (ja) * | 2013-12-09 | 2015-06-22 | 富士通テン株式会社 | スピーカ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0640172Y2 (ja) * | 1986-09-05 | 1994-10-19 | 沖電気工業株式会社 | 基板プツシヤ− |
-
1989
- 1989-05-17 JP JP1125038A patent/JPH0828919B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02303299A (ja) | 1990-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080321 Year of fee payment: 12 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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