JPS633280Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS633280Y2 JPS633280Y2 JP1981023018U JP2301881U JPS633280Y2 JP S633280 Y2 JPS633280 Y2 JP S633280Y2 JP 1981023018 U JP1981023018 U JP 1981023018U JP 2301881 U JP2301881 U JP 2301881U JP S633280 Y2 JPS633280 Y2 JP S633280Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- cable
- vector
- sound pressure
- series
- Prior art date
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- Expired
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本考案は可撓性のある高分子圧電材料又は高分
子圧電材料と圧電磁気材料の微粉末との複合物か
らなる有機圧電体（圧電体と略称する）を用いた
水中用送受波器に関する。
子圧電材料と圧電磁気材料の微粉末との複合物か
らなる有機圧電体（圧電体と略称する）を用いた
水中用送受波器に関する。
従来この種の送受波器としては、本願考案者等
により音響インピーダンス密度不整合のため生じ
る音の反射を除去し、又製作、運搬、組立が簡単
化でき、かつ重量軽減が図れる有利な水中用送受
波器を得るため圧電体の内外面上に電極を設け、
さらに音響的に透明な絶縁材料を用いケーブル状
とした圧電振動子を両端面又は全外面を被覆した
構造を有するものが提案されている。
により音響インピーダンス密度不整合のため生じ
る音の反射を除去し、又製作、運搬、組立が簡単
化でき、かつ重量軽減が図れる有利な水中用送受
波器を得るため圧電体の内外面上に電極を設け、
さらに音響的に透明な絶縁材料を用いケーブル状
とした圧電振動子を両端面又は全外面を被覆した
構造を有するものが提案されている。
しかし、電気インピーダンスを低下させる目的
から長さを大きくとりたい場合に、これは形状が
直線状であるためその長さが音波の1/4波長付近
から周波数が高くなるに従い、長さ方向の感度が
低化する現象が現われるため使用周波数範囲の制
限があつた。これは音圧分布が正弦波であるため
に受音面の平均音圧が1/4波長付近から低下する
ことに起因する。また感度の指向性も直線状の形
状から決まるパターンとなり自由度が少ない欠点
があつた。
から長さを大きくとりたい場合に、これは形状が
直線状であるためその長さが音波の1/4波長付近
から周波数が高くなるに従い、長さ方向の感度が
低化する現象が現われるため使用周波数範囲の制
限があつた。これは音圧分布が正弦波であるため
に受音面の平均音圧が1/4波長付近から低下する
ことに起因する。また感度の指向性も直線状の形
状から決まるパターンとなり自由度が少ない欠点
があつた。
本考案は少なくとも一軸方向に1/2波長より短
かい範囲で交互に曲げた複数個のケーブル状圧電
振動子を前記曲げ方向以外の方向に配列し、配列
した複数個のケーブル状圧電振動子を、分極が一
致するように直列に接続したことにより、低い電
気インピーダンスで高感度の水中用送受波器を提
供するものである。
かい範囲で交互に曲げた複数個のケーブル状圧電
振動子を前記曲げ方向以外の方向に配列し、配列
した複数個のケーブル状圧電振動子を、分極が一
致するように直列に接続したことにより、低い電
気インピーダンスで高感度の水中用送受波器を提
供するものである。
次に本考案の実施例について説明する。第１図
は本考案の第１の実施例で、ケーブル状圧電振動
子（以下、圧電振動子と称する）１ａ，１ｂを軸
４の方向の長さがＷ、それと直角方向の長さが1/
２波長以下のｌの中に２個の三角状に曲げた圧電
振動子１ａ，１ｂを配列し、夫々の分極極性の方
向を一致させて電気的に直列に構成したものであ
る。ここで２は内部導体、２′はその出力端子、
３は周囲導体、３′はその出力端子、破線５は圧
電振動子１ａ，１ｂを覆つた絶縁体を示す。次に
このうち１ユニツトについて原理を第２図により
説明する。いま平面波が矢印６の方向から到来し
た場合を考え、このときの音波の伝搬方向（矢印
６の方向）の位置を座標のｘ、音圧を座標のｐと
し、ある時点の音圧分布が第２図Ｂの状態にある
とする。第２図Ａのθ1，θ2は圧電振動子１ａ，１
ｂの辺７−１及び７−２の方向と矢印６となす角
度である。１′及び１″は７−１及び７−２の辺
長、Ｒは中心導体から周囲導体までの半径であ
る。ここで単位長をx4−x1とするとこの間の音圧
の差はΔpであり、これをベクトル８で示す。こ
れから辺７−１の端面方向に加わる音圧成分はベ
クトル９即ちベクトル８×cosθ1となり、圧電振
動子の径方向に加わる音圧成分はベクトル１０即
ちベクトル８×sinθ1となる。なお径方向に加わ
る音圧はこの他各x1，x2，x3，x4の位置で例示し
た音圧p1，p2，p3，p4にocsθ1を乗じた音圧成分
１３が連続的に分布する。圧電振動子の長さ方向
のｇ定数g31、半径方向のｇ定数をg33とすると、
このときの端子２′，３′間に得られる出力電圧は
ベクトル９×g31×１′，ベクトル１０×g33×Ｒ，
ベクトル１１×g31×１″，ベクトル１２×g33×
Ｒと１′１″上の各位置におけるベクトル１３×Ｒ
の電源を有する５つの等価回路の並列回路で決ま
る。但し１′，１″上に分布する音圧の変化は直線
で近似できる低周波とする。
は本考案の第１の実施例で、ケーブル状圧電振動
子（以下、圧電振動子と称する）１ａ，１ｂを軸
４の方向の長さがＷ、それと直角方向の長さが1/
２波長以下のｌの中に２個の三角状に曲げた圧電
振動子１ａ，１ｂを配列し、夫々の分極極性の方
向を一致させて電気的に直列に構成したものであ
る。ここで２は内部導体、２′はその出力端子、
３は周囲導体、３′はその出力端子、破線５は圧
電振動子１ａ，１ｂを覆つた絶縁体を示す。次に
このうち１ユニツトについて原理を第２図により
説明する。いま平面波が矢印６の方向から到来し
た場合を考え、このときの音波の伝搬方向（矢印
６の方向）の位置を座標のｘ、音圧を座標のｐと
し、ある時点の音圧分布が第２図Ｂの状態にある
とする。第２図Ａのθ1，θ2は圧電振動子１ａ，１
ｂの辺７−１及び７−２の方向と矢印６となす角
度である。１′及び１″は７−１及び７−２の辺
長、Ｒは中心導体から周囲導体までの半径であ
る。ここで単位長をx4−x1とするとこの間の音圧
の差はΔpであり、これをベクトル８で示す。こ
れから辺７−１の端面方向に加わる音圧成分はベ
クトル９即ちベクトル８×cosθ1となり、圧電振
動子の径方向に加わる音圧成分はベクトル１０即
ちベクトル８×sinθ1となる。なお径方向に加わ
る音圧はこの他各x1，x2，x3，x4の位置で例示し
た音圧p1，p2，p3，p4にocsθ1を乗じた音圧成分
１３が連続的に分布する。圧電振動子の長さ方向
のｇ定数g31、半径方向のｇ定数をg33とすると、
このときの端子２′，３′間に得られる出力電圧は
ベクトル９×g31×１′，ベクトル１０×g33×Ｒ，
ベクトル１１×g31×１″，ベクトル１２×g33×
Ｒと１′１″上の各位置におけるベクトル１３×Ｒ
の電源を有する５つの等価回路の並列回路で決ま
る。但し１′，１″上に分布する音圧の変化は直線
で近似できる低周波とする。
上記説明のとおり１′，１″及びＲの寸法が大き
い程、感度がよいことが分る。また音波の伝搬方
向と圧電振動子の曲げ方向を変えることにより、
特定方向の感度を良くすることもできることが分
る。このユニツトを２個、３個…ｎ個を信号が加
算されるように分極極性の方向を合わせて電気的
に直列に接続すれば感度は２倍、３倍…ｎ倍とな
る。ここで各ユニツトを長い圧電振動子を交互に
曲げて密に配列し低インピーダンスとしておけば
直列接続によるインピーダンスの上昇とをあわせ
もつて調整し、全体のインピーダンスを所定の値
に抑えることができる。
い程、感度がよいことが分る。また音波の伝搬方
向と圧電振動子の曲げ方向を変えることにより、
特定方向の感度を良くすることもできることが分
る。このユニツトを２個、３個…ｎ個を信号が加
算されるように分極極性の方向を合わせて電気的
に直列に接続すれば感度は２倍、３倍…ｎ倍とな
る。ここで各ユニツトを長い圧電振動子を交互に
曲げて密に配列し低インピーダンスとしておけば
直列接続によるインピーダンスの上昇とをあわせ
もつて調整し、全体のインピーダンスを所定の値
に抑えることができる。
以上は三角状に曲げた場合について説明したが
種々の形状が考えられることは明らかである。
種々の形状が考えられることは明らかである。
第３図は第２の実施例で、一本の圧電振動子１
ｃ，１ｄの一部を垂直面と水平面内に正弦波状に
曲げたユニツトを２個電気的に直列に接続したも
のである。第１の実施例に比し水平方向の感度が
高く指向性もブロードな特徴がある。
ｃ，１ｄの一部を垂直面と水平面内に正弦波状に
曲げたユニツトを２個電気的に直列に接続したも
のである。第１の実施例に比し水平方向の感度が
高く指向性もブロードな特徴がある。
第４図は第３の実施例で、圧電振動子１ｅ，１
ｆ，１ｇをコイル状に曲げたユニツト、３個を軸
方向に配列し電気的に直列接続したものである。
前記の例に比し軸に直角な面内で無指向性のパタ
ーンを示す特徴がある。
ｆ，１ｇをコイル状に曲げたユニツト、３個を軸
方向に配列し電気的に直列接続したものである。
前記の例に比し軸に直角な面内で無指向性のパタ
ーンを示す特徴がある。
以上は受波器の場合で説明したが、圧電振動子
は可逆性を有するので送波器に使用することがで
きる。送波器の場合は送信器とのマツチングの観
点から直列にする個数、圧電体の長さを選択すれ
ばよい。
は可逆性を有するので送波器に使用することがで
きる。送波器の場合は送信器とのマツチングの観
点から直列にする個数、圧電体の長さを選択すれ
ばよい。
本考案は以上説明したように長いケーブル状の
圧電振動子を一軸両方向に曲げて密に配列し、こ
れを複数個電気的に直列に接続することによつて
高感度の水中用送受波器が得られる。
圧電振動子を一軸両方向に曲げて密に配列し、こ
れを複数個電気的に直列に接続することによつて
高感度の水中用送受波器が得られる。
第１図、第３図および第４図は本考案の実施例
を示す図、第２図は本考案の原理説明図である。 １ａ〜１ｆ……ケーブル状圧電振動子、２……
中心導体、３……周囲導体、２′，３′……端子、
４……軸を示す中心線、５……絶縁体、６……音
波伝搬方向、７−１，７−２……辺、１′，１″…
…辺長、８，９，１０，１１，１２，１３……音
圧ベクトル、Ｒ……半径、ｐ……音圧、ｘ……位
置、θ1，θ2……音波の方向と辺のなす角。
を示す図、第２図は本考案の原理説明図である。 １ａ〜１ｆ……ケーブル状圧電振動子、２……
中心導体、３……周囲導体、２′，３′……端子、
４……軸を示す中心線、５……絶縁体、６……音
波伝搬方向、７−１，７−２……辺、１′，１″…
…辺長、８，９，１０，１１，１２，１３……音
圧ベクトル、Ｒ……半径、ｐ……音圧、ｘ……位
置、θ1，θ2……音波の方向と辺のなす角。
Claims (1)
- 高分子圧電材料と圧電磁気材料の微粉末との複
合物からなる有機圧電体や高分子圧電体の内外面
上に電極を設けたケーブル状圧電振動子を少なく
とも一軸方向に1/2波長より短かい範囲で交互に
曲げた複数個のケーブル状圧電振動子を、前記曲
げ方向以外の方向に配列し、配列した複数個のケ
ーブル状圧電振動子を分極極性が一致するように
直列に接続したことを特徴とする水中用送受波
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981023018U JPS633280Y2 (ja) | 1981-02-20 | 1981-02-20 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981023018U JPS633280Y2 (ja) | 1981-02-20 | 1981-02-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57138500U JPS57138500U (ja) | 1982-08-30 |
| JPS633280Y2 true JPS633280Y2 (ja) | 1988-01-27 |
Family
ID=29820788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1981023018U Expired JPS633280Y2 (ja) | 1981-02-20 | 1981-02-20 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS633280Y2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5086334A (ja) * | 1973-11-28 | 1975-07-11 | ||
| JPS50102323A (ja) * | 1974-01-11 | 1975-08-13 |
-
1981
- 1981-02-20 JP JP1981023018U patent/JPS633280Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57138500U (ja) | 1982-08-30 |
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