JPS6180995A - 低周波水中送受波器 - Google Patents
低周波水中送受波器Info
- Publication number
- JPS6180995A JPS6180995A JP20163284A JP20163284A JPS6180995A JP S6180995 A JPS6180995 A JP S6180995A JP 20163284 A JP20163284 A JP 20163284A JP 20163284 A JP20163284 A JP 20163284A JP S6180995 A JPS6180995 A JP S6180995A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shell
- vibrating
- transducer
- low frequency
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
- G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
- G10K9/121—Flextensional transducers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は水中に音波を送波することを目的とする水中゛
ｉ！ａトランスデユーサ−に係り、特に低周波における
小型軽量大出力に好適な低周波水中送受波器に関する。
ｉ！ａトランスデユーサ−に係り、特に低周波における
小型軽量大出力に好適な低周波水中送受波器に関する。
従来、水中に大出力の低周波を送波しようとする場合、
Ｒａ１ｐｈ Ｓ、Ｗｏｏｌｌｅｔｔ ； Ｂａ５ｉｃ
ｐｒｏｂｌｅｍｓｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｄｅｐｔｈ
ａｎｄ ５ｉｚｅ ｃｏｎｔｒａｉｎｔｓ ｉｎ
ｌｏｗ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｕｎｄｅｒ ｗａｔ
ｅｒ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ、Ｊ、Ａｃｏｕｓｔ。
Ｒａ１ｐｈ Ｓ、Ｗｏｏｌｌｅｔｔ ； Ｂａ５ｉｃ
ｐｒｏｂｌｅｍｓｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｄｅｐｔｈ
ａｎｄ ５ｉｚｅ ｃｏｎｔｒａｉｎｔｓ ｉｎ
ｌｏｗ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｕｎｄｅｒ ｗａｔ
ｅｒ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ、Ｊ、Ａｃｏｕｓｔ。
Ｓｏｃ 、Ａｍ、 ６８（４） 、Ｏｃ ｔ、 １９８
０ Ｐｌ ０３１−１０３７ Ｋ記載されている低周波
送受波器があるが、この構成だとアレイを形成する単位
振動子が長大なものになってしまうと云う欠点がある。
０ Ｐｌ ０３１−１０３７ Ｋ記載されている低周波
送受波器があるが、この構成だとアレイを形成する単位
振動子が長大なものになってしまうと云う欠点がある。
また、Ｇ、Ｂｒｉｇｈａｍ ａｎｄ Ｂ、Ｇｌａｓｓ
： Ｐｒｅｓｅｎｔｓｔａｔｕｓ ｉｎ ｆｌｅｘｔｅ
ｎｓｉｏｎａｌ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｔｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ。
： Ｐｒｅｓｅｎｔｓｔａｔｕｓ ｉｎ ｆｌｅｘｔｅ
ｎｓｉｏｎａｌ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｔｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ。
Ｊ 、Ａｃｏｕｓ ｔ 、Ｓｏｃ 、Ａｍ、’６８（４
） 、 ｏｃｔ 、 １９８０ 、Ｐｌ ０４（５〜１
０５２には小型化しようと試みた例が記載されている。
） 、 ｏｃｔ 、 １９８０ 、Ｐｌ ０４（５〜１
０５２には小型化しようと試みた例が記載されている。
このＦｌｅｘｔｅｎｓｉｏｎａ１万式のトランスデユー
サは、第３図（ａ）、（ｂ）に示すように楕円筒状ある
いは楕円環状の電歪振動子１の空間部分にその長軸方向
に振動シェル２を嵌着し、楕円筒の長軸方向の音響放射
面の振動振幅の位相が有効放射面である短軸方向に音響
放射面に対し逆位相であり、かつこのトランスデユーサ
の上下端面即ち水密のための蓋（エンドプレー） ）
３．３’に該当する部分は音響放射に寄与しない。よっ
て音響放射面積率が十分でなかった。
サは、第３図（ａ）、（ｂ）に示すように楕円筒状ある
いは楕円環状の電歪振動子１の空間部分にその長軸方向
に振動シェル２を嵌着し、楕円筒の長軸方向の音響放射
面の振動振幅の位相が有効放射面である短軸方向に音響
放射面に対し逆位相であり、かつこのトランスデユーサ
の上下端面即ち水密のための蓋（エンドプレー） ）
３．３’に該当する部分は音響放射に寄与しない。よっ
て音響放射面積率が十分でなかった。
本発明は、低周波大出力における音響出力密度の点から
できる限り音響放射面積率を向上させ、音響出力密度を
下げてキャビテーション発生を抑制した上で全体的に大
出力を有する水中音響トランスデエーサーを提供するこ
とにある。
できる限り音響放射面積率を向上させ、音響出力密度を
下げてキャビテーション発生を抑制した上で全体的に大
出力を有する水中音響トランスデエーサーを提供するこ
とにある。
また、Ｆｌｅｘｔｅｎｓｉｏｎａ１万式は原理的に楕円
シェルの短軸方向が同位相で振動する両面放射となるが
、配列使用する場合は片面放射が望まれる場合もある。
シェルの短軸方向が同位相で振動する両面放射となるが
、配列使用する場合は片面放射が望まれる場合もある。
〔発明の概要〕
本発明は上述の目的に沿ってなされたもので、円環状圧
電振動素子の上下に、球状の一部または回転楕円体の振
動シェルを設け、円環状圧電振動素子の円周方向に圧縮
バイアス応力を印加する。かかる状態において円環状圧
電振動素子を半径方向の呼吸振動をするよう忙励振する
と、振動シェルは、その表面に接する媒質中に音響放射
するべ（振動する。シェルの中心附近においては円環状
圧電振動素子の呼吸振動の半径方向振幅の数倍の振動振
幅を得ることができ、音波の送波に適した原理である。
電振動素子の上下に、球状の一部または回転楕円体の振
動シェルを設け、円環状圧電振動素子の円周方向に圧縮
バイアス応力を印加する。かかる状態において円環状圧
電振動素子を半径方向の呼吸振動をするよう忙励振する
と、振動シェルは、その表面に接する媒質中に音響放射
するべ（振動する。シェルの中心附近においては円環状
圧電振動素子の呼吸振動の半径方向振幅の数倍の振動振
幅を得ることができ、音波の送波に適した原理である。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図（ａｌに例示する如く、円環状圧電振動素子（後述す
る如く楔状圧電素子を円環状に配列構成しても原理は同
じ）１２とその外周に嵌合する円環状の支持部材１３お
よび球殻の一部または回転楕円体構造を有する振動シェ
ル１１または１１′とから構成される。ここで、支持部
材１３を円周方向に締め付けて、円環状圧電振動素子１
２および振動シェル１１または１１′を半径方向に圧縮
バイアス応力を与える。このような状態において円環状
圧電振動素子１２が呼吸振動をするように励振すると振
動７エル１１または１１′は第１図（ｂ）に矢印で例示
するような振動振幅変位をもって振動し、シェルの中心
附近の振幅は半径ｒ方向の振幅より数倍増強された振動
をする。ここで第１図（ｂ） Ｋ例示する振動シェル１
１または１１′の半径Ｒは円環状圧電振動素子１２０半
径ｒとの比においてＲ／ｒ ＝ １で半球を示しＲｙ／
ｒ−ωで平板を示すが、振動シェル１１または１１′の
板厚ｔを一定にしてもＲ／ｒを制御する設計手法により
、この送波振動子の共振周波数を任意に設計することが
可能である。
図（ａｌに例示する如く、円環状圧電振動素子（後述す
る如く楔状圧電素子を円環状に配列構成しても原理は同
じ）１２とその外周に嵌合する円環状の支持部材１３お
よび球殻の一部または回転楕円体構造を有する振動シェ
ル１１または１１′とから構成される。ここで、支持部
材１３を円周方向に締め付けて、円環状圧電振動素子１
２および振動シェル１１または１１′を半径方向に圧縮
バイアス応力を与える。このような状態において円環状
圧電振動素子１２が呼吸振動をするように励振すると振
動７エル１１または１１′は第１図（ｂ）に矢印で例示
するような振動振幅変位をもって振動し、シェルの中心
附近の振幅は半径ｒ方向の振幅より数倍増強された振動
をする。ここで第１図（ｂ） Ｋ例示する振動シェル１
１または１１′の半径Ｒは円環状圧電振動素子１２０半
径ｒとの比においてＲ／ｒ ＝ １で半球を示しＲｙ／
ｒ−ωで平板を示すが、振動シェル１１または１１′の
板厚ｔを一定にしてもＲ／ｒを制御する設計手法により
、この送波振動子の共振周波数を任意に設計することが
可能である。
第１図（ｂｌ において、振動シェル１１および１１′
は対称に配置構成することＫより両面放射型振動子とな
ったが、第１図（Ｃ）に示す如く振動シェル１１は球の
一部または回転楕円体とし、−万の振動シェル１１′を
平板すなわち１％／ ｒｚ ａｏとすることにより、振
動シェル１１１１１１１にのみ音響放射を有する片面放
射振動子を実現できる。片面放射振動子は一部ソナー用
送受波器の如く振動子を複数個配列構成する上で極めて
有利である。特に円周状配列する低周波送受波器におい
ては、Ｆｌｅｘｔｅｎｓｉｏｎａｌ方式のような両面放
射方式では位相合成等の必要がある場合、遮音等の必要
が生じ好ましくない場合がある。
は対称に配置構成することＫより両面放射型振動子とな
ったが、第１図（Ｃ）に示す如く振動シェル１１は球の
一部または回転楕円体とし、−万の振動シェル１１′を
平板すなわち１％／ ｒｚ ａｏとすることにより、振
動シェル１１１１１１１にのみ音響放射を有する片面放
射振動子を実現できる。片面放射振動子は一部ソナー用
送受波器の如く振動子を複数個配列構成する上で極めて
有利である。特に円周状配列する低周波送受波器におい
ては、Ｆｌｅｘｔｅｎｓｉｏｎａｌ方式のような両面放
射方式では位相合成等の必要がある場合、遮音等の必要
が生じ好ましくない場合がある。
ここで第１図において、圧電振動素子１２は内外に電極
を有する円筒又は円環型圧電振動子で良いが、半径ｒが
太き（なると焼成加工に問題がある故、模型振動素子を
複数個用いて円環状に構成し、これが呼吸振動をするよ
うにしても、原理、効果とも同様である。
を有する円筒又は円環型圧電振動子で良いが、半径ｒが
太き（なると焼成加工に問題がある故、模型振動素子を
複数個用いて円環状に構成し、これが呼吸振動をするよ
うにしても、原理、効果とも同様である。
本発明によれば小型軽量で音響放射面積率の高い低周波
水中送波器を実現することができる。
水中送波器を実現することができる。
また、この方法によれば音響放射を両面放射または片面
放射のいずれの目的に対しても設計することが可能であ
る。
放射のいずれの目的に対しても設計することが可能であ
る。
また、共振周波数については第２図に示すように圧電振
動素子１２の径を同じにしておいても振動シェル１１ま
たは１１′の曲率Ｒを選定することにより任意に設計で
きるため、配列構成する上で極めて有利な効果がある。
動素子１２の径を同じにしておいても振動シェル１１ま
たは１１′の曲率Ｒを選定することにより任意に設計で
きるため、配列構成する上で極めて有利な効果がある。
第１図（ａ）〜（Ｃ）はいずれも本発明の一実施例を示
すもので、第１図（ａ）は送受波器の斜視図、同図（ｂ
）は縦断面図、同図（Ｃ）は片面放射の場合の縦断面図
、第２図は半径ｒおよびＲと共振周波数の関係について
の概略グラフ、第３図（ａ）は従来の小型軽量低周波用
水中送波器の斜視図、第３図（ｂ）は断面図である。 １・・・・・・・・・楕円筒振動シェル２・・・・・・
・・圧電振動素子群 ３・・・・・・・・・エンドフレート ６′・・・・・・・・・エンドフレート１１・・・・・
・・・・振動シェル（球殻または回転楕円体殻）１１′
・・・・・・・・振動シェル又は平板の場合は蓋１２・
・・・・・・・・円筒状または円環状感動素子１３・・
・・・・・・・支持部材 第 １ 口 躬 ２ 口 躬３０ （仇） 汀１頁の続き
すもので、第１図（ａ）は送受波器の斜視図、同図（ｂ
）は縦断面図、同図（Ｃ）は片面放射の場合の縦断面図
、第２図は半径ｒおよびＲと共振周波数の関係について
の概略グラフ、第３図（ａ）は従来の小型軽量低周波用
水中送波器の斜視図、第３図（ｂ）は断面図である。 １・・・・・・・・・楕円筒振動シェル２・・・・・・
・・圧電振動素子群 ３・・・・・・・・・エンドフレート ６′・・・・・・・・・エンドフレート１１・・・・・
・・・・振動シェル（球殻または回転楕円体殻）１１′
・・・・・・・・振動シェル又は平板の場合は蓋１２・
・・・・・・・・円筒状または円環状感動素子１３・・
・・・・・・・支持部材 第 １ 口 躬 ２ 口 躬３０ （仇） 汀１頁の続き
Claims (1)
- 円筒または円環状に構成した電歪あるいは磁歪材料で形
成された振動素子または振動素子群の呼吸振動により球
殻の一部または回転楕円体殻の振動シェルがピストン振
動をするように支持部材をもって径方向圧縮バイアス応
力を印加するように構成して、前記振動シェルの両面ま
たは片面から水中へ低周波音波を送波し、または受波す
ることを特徴とする低周波水中送受波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20163284A JPH0231560B2 (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | Teishuhasuichusojuhaki |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20163284A JPH0231560B2 (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | Teishuhasuichusojuhaki |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6180995A true JPS6180995A (ja) | 1986-04-24 |
| JPH0231560B2 JPH0231560B2 (ja) | 1990-07-13 |
Family
ID=16444289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20163284A Expired - Lifetime JPH0231560B2 (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | Teishuhasuichusojuhaki |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0231560B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01277787A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-08 | Nec Corp | 水中超音波送受波器 |
| JP2010141440A (ja) * | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Nec Corp | 音響トランスデューサ |
-
1984
- 1984-09-28 JP JP20163284A patent/JPH0231560B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01277787A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-08 | Nec Corp | 水中超音波送受波器 |
| JP2010141440A (ja) * | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Nec Corp | 音響トランスデューサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0231560B2 (ja) | 1990-07-13 |
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