JPS6133317B2 - - Google Patents
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- JPS6133317B2 JPS6133317B2 JP14878876A JP14878876A JPS6133317B2 JP S6133317 B2 JPS6133317 B2 JP S6133317B2 JP 14878876 A JP14878876 A JP 14878876A JP 14878876 A JP14878876 A JP 14878876A JP S6133317 B2 JPS6133317 B2 JP S6133317B2
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- Japan
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- vibrator
- elastic body
- transducer
- vibration
- electroacoustic
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
- B06B1/0629—Square array
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波振動子を使用した送受波器に関
し、特に強い衝撃、振動を受けることが多いよう
な用途に適した水中用送受波器に関する。
し、特に強い衝撃、振動を受けることが多いよう
な用途に適した水中用送受波器に関する。
従来より、この種水中用送受波器に使用する振
動子としては、寸法及び重量の小型化、広い使用
周波数帯域幅、高許容入力電力が要求される場
合、一般にランジユバン型振動子やバイモルフ型
振動子が多く利用されている。
動子としては、寸法及び重量の小型化、広い使用
周波数帯域幅、高許容入力電力が要求される場
合、一般にランジユバン型振動子やバイモルフ型
振動子が多く利用されている。
これらの振動子は一般に、圧電、電歪あるいは
磁歪素材から成る電気音響変換体に金属等の弾性
体を接着又はボルト締め等で接合することにより
形成されるが、従来の水中用送受波器は前記振動
子における弾性体の一端面を音響放射又は入射面
とし、この音響放射又は入射面を、筐体に設けら
れた水とほぼ固有音響抵抗が等しいゴムから成る
音響窓に接着するか、あるいは接着せずに振動子
の後面を振動遮断材で筐体の裏蓋側から押えつけ
ることにより、振動子を介して前記音響放射又は
入射面を音響窓に押しつけるような構造であつ
た。
磁歪素材から成る電気音響変換体に金属等の弾性
体を接着又はボルト締め等で接合することにより
形成されるが、従来の水中用送受波器は前記振動
子における弾性体の一端面を音響放射又は入射面
とし、この音響放射又は入射面を、筐体に設けら
れた水とほぼ固有音響抵抗が等しいゴムから成る
音響窓に接着するか、あるいは接着せずに振動子
の後面を振動遮断材で筐体の裏蓋側から押えつけ
ることにより、振動子を介して前記音響放射又は
入射面を音響窓に押しつけるような構造であつ
た。
ところが、水中用送受波器においては、水中へ
の投下等による強い衝撃や振動が加わるような場
合には、前述のような構造の送受波器では振動子
の構成要素である電気音響変換体に音響窓から加
わる強い衝撃や振動による力が直接作用してしま
う。このため、磁器焼結素材と電気音響変換体と
して用いた振動子は電気音響変換効率が高く最も
望ましいにもかかわらず、機械的強度が弱いとい
う制約があるため強い衝撃や振動が加わる水中用
送受波器の振動子として用いられることは非常に
困難であつた。
の投下等による強い衝撃や振動が加わるような場
合には、前述のような構造の送受波器では振動子
の構成要素である電気音響変換体に音響窓から加
わる強い衝撃や振動による力が直接作用してしま
う。このため、磁器焼結素材と電気音響変換体と
して用いた振動子は電気音響変換効率が高く最も
望ましいにもかかわらず、機械的強度が弱いとい
う制約があるため強い衝撃や振動が加わる水中用
送受波器の振動子として用いられることは非常に
困難であつた。
本発明の目的は耐衝撃性及び耐振動性が優れた
電気音響変換効率の高い水中用送受波器を提供す
ることである。
電気音響変換効率の高い水中用送受波器を提供す
ることである。
本発明によれば、圧電、電歪、又は磁歪素材か
ら成る電気音響変換体の振動方向に直角な端面の
少なくとも一端面に、弾性体の一端面を接合し、
前記弾性体の前記一端面に相対する端面を音波放
射又は入射面とした振動子において、該振動子
を、一方の端面が音響窓とされている筐体に、前
記音響窓と前記音波放射又は入射面とが接合する
よう収納し、且つ前記弾性体と前記筐体の前記音
響窓に相対する端面との間に振動子支持部材を設
けたことを特徴とする超音波用送受波器が得られ
る。
ら成る電気音響変換体の振動方向に直角な端面の
少なくとも一端面に、弾性体の一端面を接合し、
前記弾性体の前記一端面に相対する端面を音波放
射又は入射面とした振動子において、該振動子
を、一方の端面が音響窓とされている筐体に、前
記音響窓と前記音波放射又は入射面とが接合する
よう収納し、且つ前記弾性体と前記筐体の前記音
響窓に相対する端面との間に振動子支持部材を設
けたことを特徴とする超音波用送受波器が得られ
る。
本発明による送受波器は具体的には、圧電、電
歪あるいは磁歪素材から成る電気音響変換体に、
金属等による弾性体を接合して成るランジユバン
型あるいはバイモルフ型振動子を、前記弾性体部
にて送受波器筐体に支持する構造とされるが、こ
れは前記弾性体の前記電気音響変換体と接合して
いる面に相対する面を音波放射又は入射面とし、
該音波放射又は入射面が送受波器筐体における音
響窓に接すると共に前記電気音響変換体が機械的
に自由状態となるように、前記弾性体における前
記音波放射又は入射面以外の端面と、衝撃力、振
動力に対して十分な強度を有する送受波器筐体の
裏蓋との間に振動子支持材を介在せしめることに
より行ない、振動子に加わる衝撃力、振動力を前
記弾性体と振動子支持材及び裏蓋にて受け、電気
音響変換体には作用しないようにしたものであ
る。また、これによつて電気音響変換体における
機械的強度の制約も解消できる。
歪あるいは磁歪素材から成る電気音響変換体に、
金属等による弾性体を接合して成るランジユバン
型あるいはバイモルフ型振動子を、前記弾性体部
にて送受波器筐体に支持する構造とされるが、こ
れは前記弾性体の前記電気音響変換体と接合して
いる面に相対する面を音波放射又は入射面とし、
該音波放射又は入射面が送受波器筐体における音
響窓に接すると共に前記電気音響変換体が機械的
に自由状態となるように、前記弾性体における前
記音波放射又は入射面以外の端面と、衝撃力、振
動力に対して十分な強度を有する送受波器筐体の
裏蓋との間に振動子支持材を介在せしめることに
より行ない、振動子に加わる衝撃力、振動力を前
記弾性体と振動子支持材及び裏蓋にて受け、電気
音響変換体には作用しないようにしたものであ
る。また、これによつて電気音響変換体における
機械的強度の制約も解消できる。
以下、本発明を従来例と比較しながら、図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
第１図は従来の水中用送受波器の構造を示す断
面図である。この例における振動子は圧電、電歪
あるいは磁歪素材から成る２つの電気音響変換体
１ａ，１ｂを電極板２とともに積層し、これらの
両端面に所定の使用周波数で縦方向振動の1/2波
長共振を行なう寸法の金属性の弾性体３，４をボ
ルト締めにより接合したボルト締めランジユバン
型振動子であり、弾性体３，４はボルトの導電性
を利用して電気的に接続されている。振動子は弾
性体３の縦方向振動の振幅が最大となる音波放射
面にて水と固有音響抵抗がほぼ等しいゴムから成
る音響窓５に接着又は圧着され、更に、弾性体４
の後面にてゴム入コルク等の振動遮断材から成る
スペーサ６を介して裏蓋７より押えつけられるよ
うにして支持されている。また、弾性体３，４の
側面には振動子の横ズレを防止するための振動遮
断材から成るスペーサ８，９がそれぞれ設置され
ている。
面図である。この例における振動子は圧電、電歪
あるいは磁歪素材から成る２つの電気音響変換体
１ａ，１ｂを電極板２とともに積層し、これらの
両端面に所定の使用周波数で縦方向振動の1/2波
長共振を行なう寸法の金属性の弾性体３，４をボ
ルト締めにより接合したボルト締めランジユバン
型振動子であり、弾性体３，４はボルトの導電性
を利用して電気的に接続されている。振動子は弾
性体３の縦方向振動の振幅が最大となる音波放射
面にて水と固有音響抵抗がほぼ等しいゴムから成
る音響窓５に接着又は圧着され、更に、弾性体４
の後面にてゴム入コルク等の振動遮断材から成る
スペーサ６を介して裏蓋７より押えつけられるよ
うにして支持されている。また、弾性体３，４の
側面には振動子の横ズレを防止するための振動遮
断材から成るスペーサ８，９がそれぞれ設置され
ている。
このような構造の送受波器においては、音響窓
５に加わる衝撃力、振動力が電気音響変換体１
ａ，１ｂに直接作用してしまうことにより機械的
破壊又は電気音響的性能の劣化が生じてしまう。
５に加わる衝撃力、振動力が電気音響変換体１
ａ，１ｂに直接作用してしまうことにより機械的
破壊又は電気音響的性能の劣化が生じてしまう。
これに対し、第２図はこのような欠点を解消し
た本発明による送受波器の一実施例の構造を示す
断面図であり、便宜上、送波の場合について説明
する。
た本発明による送受波器の一実施例の構造を示す
断面図であり、便宜上、送波の場合について説明
する。
本実施例における振動子は第１図に示した振動
子と同様、２枚の電気音響変換体１ａ，１ｂを電
極板２とともに積層して音気音響変換体１ａ側に
はアルミニウム等による金属性の弾性体３を、１
ｂ側には鉄等による弾性体４を、それぞれボルト
締めで接合した縦方向振動の1/2波長共振を行な
うボルト締めランジユバン型振動子であり、弾性
体３の音波放射面は音響窓５に接着又は圧着され
るが、各々の振動子（本実施例では３個である
が、これに限定されることは無い）における弾性
体３は電気音響変換体１ａと接合している端面の
周縁部が切込まれておりこの周縁部にてゴム入コ
ルク、オニオンスキンペーパー、マイラシート等
の振動遮断材１０及びガラスせんい入エポキシ樹
脂、ジアレルフタレート等の圧縮強度の大きい絶
縁性の合成樹脂から成る振動子支持材１１ａ，１
１ｂ、更に寸法調整用の振動遮断材から成るスペ
ーサ６を介して衝撃力、振動力に十分耐える機械
的強度を有する裏蓋７により、機械的に自由な状
態、即ちスペーサ６から離された状態で支持され
るような構造にされている。
子と同様、２枚の電気音響変換体１ａ，１ｂを電
極板２とともに積層して音気音響変換体１ａ側に
はアルミニウム等による金属性の弾性体３を、１
ｂ側には鉄等による弾性体４を、それぞれボルト
締めで接合した縦方向振動の1/2波長共振を行な
うボルト締めランジユバン型振動子であり、弾性
体３の音波放射面は音響窓５に接着又は圧着され
るが、各々の振動子（本実施例では３個である
が、これに限定されることは無い）における弾性
体３は電気音響変換体１ａと接合している端面の
周縁部が切込まれておりこの周縁部にてゴム入コ
ルク、オニオンスキンペーパー、マイラシート等
の振動遮断材１０及びガラスせんい入エポキシ樹
脂、ジアレルフタレート等の圧縮強度の大きい絶
縁性の合成樹脂から成る振動子支持材１１ａ，１
１ｂ、更に寸法調整用の振動遮断材から成るスペ
ーサ６を介して衝撃力、振動力に十分耐える機械
的強度を有する裏蓋７により、機械的に自由な状
態、即ちスペーサ６から離された状態で支持され
るような構造にされている。
すなわち、本実施例では振動遮断材１０は振動
子が３個並んだ状態で弾性体３の切込み部分にそ
れぞれ符合するような３つの穴を有する一枚の板
であり、振動子支持材１１ａ，１１ｂも磁歪素材
１及び弾性体４を間隙をおいて収納できるような
３つの穴を有する一体の物が設置される。このよ
うな構造により音響窓５に加わる衝撃力、振動力
は弾性体３、振動遮断材１０、振動子支持材１１
ａ，１１ｂを介して裏蓋７側へ伝えられる。
子が３個並んだ状態で弾性体３の切込み部分にそ
れぞれ符合するような３つの穴を有する一枚の板
であり、振動子支持材１１ａ，１１ｂも磁歪素材
１及び弾性体４を間隙をおいて収納できるような
３つの穴を有する一体の物が設置される。このよ
うな構造により音響窓５に加わる衝撃力、振動力
は弾性体３、振動遮断材１０、振動子支持材１１
ａ，１１ｂを介して裏蓋７側へ伝えられる。
ところで、弾性体３の一部を前述のように切込
んでも、振動子としての特性はほとんど変化しな
いことが確認されており、振動遮断材１０の挿入
により弾性体３と振動子支持材１１ａ，１１ｂと
の機械的振動の結合は十分防止でき、振動子は正
常な縦振動を行なうので電気音響変換効率を高く
することができる。また、送波器外部及び内部か
ら振動子支持材１１ａ，１１ｂを伝達してくる有
害な機械振動も遮断される。
んでも、振動子としての特性はほとんど変化しな
いことが確認されており、振動遮断材１０の挿入
により弾性体３と振動子支持材１１ａ，１１ｂと
の機械的振動の結合は十分防止でき、振動子は正
常な縦振動を行なうので電気音響変換効率を高く
することができる。また、送波器外部及び内部か
ら振動子支持材１１ａ，１１ｂを伝達してくる有
害な機械振動も遮断される。
このように、振動遮断材１０を弾性体３と振動
子支持材１１ａ間に挿入すると、送波器としての
特性は向上するが、電気音響変換効率を多少犠牲
にでき、かつ振動子への外部振動及び内部振動が
ほとんど無いと見なせる場合には省略しても良
い。
子支持材１１ａ間に挿入すると、送波器としての
特性は向上するが、電気音響変換効率を多少犠牲
にでき、かつ振動子への外部振動及び内部振動が
ほとんど無いと見なせる場合には省略しても良
い。
また、振動子支持材を２個で構成しているが、
これは水密ケーブル１２からのリード線１３を電
極板２に接続するのを各々の境界部に設けた溝を
通して行なうようにしたためであつて、リード線
１３の別の配線方法、例えばリード線１３用の孔
をあけるというような方法により、分割せずに１
個とすることもできる。
これは水密ケーブル１２からのリード線１３を電
極板２に接続するのを各々の境界部に設けた溝を
通して行なうようにしたためであつて、リード線
１３の別の配線方法、例えばリード線１３用の孔
をあけるというような方法により、分割せずに１
個とすることもできる。
更に、弾性体３の一部を切込まずに平端面のま
ま振動遮断材１０を接合させることも可能であ
る。また、弾性体３をその側面周囲につば状の突
起を有するようにして振動遮断材１０と接合させ
るようにしても良い。
ま振動遮断材１０を接合させることも可能であ
る。また、弾性体３をその側面周囲につば状の突
起を有するようにして振動遮断材１０と接合させ
るようにしても良い。
なお、振動子における弾性体３の側面相互間及
び弾性体３の側面と側板１４間には振動子の横ズ
レを防止するためにゴム入コルク等の振動遮断材
から成るスペーサ８を挿入あるいは接着し、弾性
体４の側面と振動子支持材１１ｂ間にも同様なス
ペーサ１５を挿入あるいは接着する。
び弾性体３の側面と側板１４間には振動子の横ズ
レを防止するためにゴム入コルク等の振動遮断材
から成るスペーサ８を挿入あるいは接着し、弾性
体４の側面と振動子支持材１１ｂ間にも同様なス
ペーサ１５を挿入あるいは接着する。
以上のような構造とすることにより、第１図に
示したような従来の送受波器と比較して音響窓５
に加わる衝撃力、振動力を弾性体３、振動子支持
材１１ａ，１１ｂを介して裏蓋７にて受けとめる
ため、振動子の電気音響変換体に直接力が加わる
ことが無く、耐衝撃性、耐振動性の性能を飛躍的
に向上させることができる。この結果、従来の水
中用送受波器では電気音響変換体の機械的強度を
考慮しなければならないため、電気音響変換体の
材料として機械的強度は大きいが電気音響変換効
率の低いニツケル、アルフエロ合金等の磁歪素材
を使用せざるを得なかつたのに対し、本発明によ
る送受波器では電気音響変換体の機械的強度を考
慮する必要が無いのでチタン酸バリウム系磁器、
ジルコン酸チタン酸鉛系磁器等の電歪素材又はフ
エライト系磁器の磁歪素材等の電気音響変換効率
が大きい材料を使用して厳しい耐衝撃性、耐振動
性の要求を満たし得る高感度水中用送受波器とす
ることができる。
示したような従来の送受波器と比較して音響窓５
に加わる衝撃力、振動力を弾性体３、振動子支持
材１１ａ，１１ｂを介して裏蓋７にて受けとめる
ため、振動子の電気音響変換体に直接力が加わる
ことが無く、耐衝撃性、耐振動性の性能を飛躍的
に向上させることができる。この結果、従来の水
中用送受波器では電気音響変換体の機械的強度を
考慮しなければならないため、電気音響変換体の
材料として機械的強度は大きいが電気音響変換効
率の低いニツケル、アルフエロ合金等の磁歪素材
を使用せざるを得なかつたのに対し、本発明によ
る送受波器では電気音響変換体の機械的強度を考
慮する必要が無いのでチタン酸バリウム系磁器、
ジルコン酸チタン酸鉛系磁器等の電歪素材又はフ
エライト系磁器の磁歪素材等の電気音響変換効率
が大きい材料を使用して厳しい耐衝撃性、耐振動
性の要求を満たし得る高感度水中用送受波器とす
ることができる。
第１図は従来の水中用超音波送受波器の構造を
示す側面断面図、第２図は本発明による水中用超
音波送受波器の一実施例の構造を示す側面断面図
である。 図面の参照符号は次の通り。 １ａ，１ｂ：電気音響変換体、２：電極板、
３，４：弾性体、５：音響窓、６，８，９，１
５：スペーサ、７：裏蓋、１０：振動遮断材、１
１ａ，１１ｂ：振動子支持材、１２：水密ケーブ
ル、１３：リード線、１４：側板。
示す側面断面図、第２図は本発明による水中用超
音波送受波器の一実施例の構造を示す側面断面図
である。 図面の参照符号は次の通り。 １ａ，１ｂ：電気音響変換体、２：電極板、
３，４：弾性体、５：音響窓、６，８，９，１
５：スペーサ、７：裏蓋、１０：振動遮断材、１
１ａ，１１ｂ：振動子支持材、１２：水密ケーブ
ル、１３：リード線、１４：側板。
Claims (1)
- １ 圧電、電歪又は磁歪素材から成る電気音響変
換体の振動方向に直角な端面に少なくとも一端面
に、弾性体の一端面を接合し、前記弾性体の前記
一端面に相対する端面を音波放射又は入射面とし
た振動子において、該振動子を、一方の端面が音
響窓とされている筐体に、前記音響窓と前記音波
放射又は入射面とが接合するよう収納し、且つ前
記弾性体と前記筐体の前記音響窓に相対する端面
との間に振動子支持部材を設けたことを特徴とす
る超音波用送受波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14878876A JPS5373164A (en) | 1976-12-13 | 1976-12-13 | Underwater transmitter-receiver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14878876A JPS5373164A (en) | 1976-12-13 | 1976-12-13 | Underwater transmitter-receiver |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5373164A JPS5373164A (en) | 1978-06-29 |
| JPS6133317B2 true JPS6133317B2 (ja) | 1986-08-01 |
Family
ID=15460689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14878876A Granted JPS5373164A (en) | 1976-12-13 | 1976-12-13 | Underwater transmitter-receiver |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5373164A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59152892U (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-13 | 日本電気株式会社 | 耐圧殻型送受波器 |
-
1976
- 1976-12-13 JP JP14878876A patent/JPS5373164A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5373164A (en) | 1978-06-29 |
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