JPS6143896A - 低周波水中超音波送波器 - Google Patents
低周波水中超音波送波器Info
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- JPS6143896A JPS6143896A JP16527584A JP16527584A JPS6143896A JP S6143896 A JPS6143896 A JP S6143896A JP 16527584 A JP16527584 A JP 16527584A JP 16527584 A JP16527584 A JP 16527584A JP S6143896 A JPS6143896 A JP S6143896A
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- Japan
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- columnar body
- displacement
- lever
- transmitter
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-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (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】
（発明の産業上の利用分野）
本発明は遠距離ソーナー、海洋資源探査などに使用され
る双方向あるいは無指向性の低周波ノ・イパワー送波器
に関するものである。
る双方向あるいは無指向性の低周波ノ・イパワー送波器
に関するものである。
（従来技術）
水中において低周波の超音波は高周波に比べて伝搬損失
が少なく、遠方まで到達することができるため、ソーナ
ー、海洋資源探査、海流の調査等の分野で低周波の超音
波を利用することは数々の長所がある。従来から水中に
おいて強力超音波を放射する送波器として動電形トラン
スジューサと圧電（電歪形トランスジュー讐が知られて
いる。
が少なく、遠方まで到達することができるため、ソーナ
ー、海洋資源探査、海流の調査等の分野で低周波の超音
波を利用することは数々の長所がある。従来から水中に
おいて強力超音波を放射する送波器として動電形トラン
スジューサと圧電（電歪形トランスジュー讐が知られて
いる。
動電型トランスジューサは、大きな変位がとりうる反面
、発生力が小さいことにより、低周波で小型のトランス
ジューサを得ることは極めて困難である。
、発生力が小さいことにより、低周波で小型のトランス
ジューサを得ることは極めて困難である。
これに対し圧電形トランスジューサには電気音響変換材
料としてジルコンチタン酸鉛系圧電磁器が用いられてお
り、圧電磁器は水に比べて約２０倍以上も音響インピー
ダンスが大きいために１発生力は極めて大きいが媒質排
除（音響放射）Ｋ必要な変位が小さいという欠点がある
。送波器から放射される超音波の音圧は音響放射面の体
積速度（音響放射断面積Ｘ音響放射面の速度で定義され
る）が大争いほど大きい。即ち、放射断面積を一定とす
ると送波器の音響放射面の速度が大きいほど、出力音圧
は大きいわけである。寸た、音響放射面の変位の時間微
分が音響放射面の速度であることから、一定の振動速度
であれば低周波になるほど変位が大きく女るわけである
から低周波で大きな音圧を得ようとするとそれだけ大振
幅で変位する音響放射面が必要となってくる。さらに、
低周波になるに従い単位放射面積当りの音響放射インピ
ーダンスが極めて小さくなることを考慮すると、低周波
で効率の良い音響放射を行うためＫは、圧電磁器の変位
を大幅に拡大させて音響放射を行う必要がある。以下、
従来の圧電トランスジューサについて説明する。
料としてジルコンチタン酸鉛系圧電磁器が用いられてお
り、圧電磁器は水に比べて約２０倍以上も音響インピー
ダンスが大きいために１発生力は極めて大きいが媒質排
除（音響放射）Ｋ必要な変位が小さいという欠点がある
。送波器から放射される超音波の音圧は音響放射面の体
積速度（音響放射断面積Ｘ音響放射面の速度で定義され
る）が大争いほど大きい。即ち、放射断面積を一定とす
ると送波器の音響放射面の速度が大きいほど、出力音圧
は大きいわけである。寸た、音響放射面の変位の時間微
分が音響放射面の速度であることから、一定の振動速度
であれば低周波になるほど変位が大きく女るわけである
から低周波で大きな音圧を得ようとするとそれだけ大振
幅で変位する音響放射面が必要となってくる。さらに、
低周波になるに従い単位放射面積当りの音響放射インピ
ーダンスが極めて小さくなることを考慮すると、低周波
で効率の良い音響放射を行うためＫは、圧電磁器の変位
を大幅に拡大させて音響放射を行う必要がある。以下、
従来の圧電トランスジューサについて説明する。
水中において強力超音波を送波するトランスジューサと
してボルト締めランジュバントランスジューサは３ｋｌ
ｌｚ〜数１０ｋｆＴｚの周波数帯において積極的に用い
られていることは周知の通りである。
してボルト締めランジュバントランスジューサは３ｋｌ
ｌｚ〜数１０ｋｆＴｚの周波数帯において積極的に用い
られていることは周知の通りである。
しかしながら、このトランスジューサ１に３ｋＨｚ以下
の低周波で効率良く動作させようとする場合、変位拡大
機構を持た力いために重量、寸法があまりＫも大きく々
りすぎ実用に供しなくなる。
の低周波で効率良く動作させようとする場合、変位拡大
機構を持た力いために重量、寸法があまりＫも大きく々
りすぎ実用に供しなくなる。
そこで低周波で小型化のはかれるトランスジューサとし
て、例えばＲ，８，Ｗｏｏｌｌｅｔｔ、”Ｔｒｅｎｄ
ａｎｄＰｒｏｂｒｅｍ ｉｎ ５ｏｎａｒ Ｔ’ｒａｎ
ｓｄｕｃｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ、” ＩＥＦ；ＥＴｒａｎ
ｓ、 ｏｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅ
ｒｉｎｇ、 ｐｐ、１１６−１２４ （１９６３，１１
）Ｋ記載されているように、第１図に示す円板の屈曲振
動を利用した屈曲形トランスジューサ、あるいｔｒｙ
Ｇ、 Ｂｒｉｇｈａｍ ａｎｄ Ｂ、Ｇｒａｓｓ。
て、例えばＲ，８，Ｗｏｏｌｌｅｔｔ、”Ｔｒｅｎｄ
ａｎｄＰｒｏｂｒｅｍ ｉｎ ５ｏｎａｒ Ｔ’ｒａｎ
ｓｄｕｃｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ、” ＩＥＦ；ＥＴｒａｎ
ｓ、 ｏｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅ
ｒｉｎｇ、 ｐｐ、１１６−１２４ （１９６３，１１
）Ｋ記載されているように、第１図に示す円板の屈曲振
動を利用した屈曲形トランスジューサ、あるいｔｒｙ
Ｇ、 Ｂｒｉｇｈａｍ ａｎｄ Ｂ、Ｇｒａｓｓ。
“Ｐｒｅｓｅｎｔ ５ｔａｔｕｓ ｉｎ Ｆｌｅ
ｘｌｅｎｓｉｏｎａｌ Ｔｒａｎ＠ｄｕｃｅｒＴｅｃ
ｈｎｏ Ｉｏｇｙ″、 Ｊ、Ａｃｏｕｓｔ、 ８ｏｃ、
Ａｍ、 Ｖｏｌ、 ６８ 。
ｘｌｅｎｓｉｏｎａｌ Ｔｒａｎ＠ｄｕｃｅｒＴｅｃ
ｈｎｏ Ｉｏｇｙ″、 Ｊ、Ａｃｏｕｓｔ、 ８ｏｃ、
Ａｍ、 Ｖｏｌ、 ６８ 。
Ｎｏ、４． ｐｐ、１０４６−１０５２ （１９８０，
１０）に記載されているように第２図に示す楕円形をし
たシェルを用いた屈曲伸びトランスジューサが知られて
いる。
１０）に記載されているように第２図に示す楕円形をし
たシェルを用いた屈曲伸びトランスジューサが知られて
いる。
（従来技術の問題点）
第１図に示した円形平板を用いた屈曲トランスジューサ
は、周知のようＶＣ２個の円形バイモルフ振動子を送波
器に用いたものである。第１図において１０けジルコン
チタン酸鉛系圧電磁器板、１１はニッケル、ステンレス
スチールなどの金属板であり、１０．１１でバイモルフ
振動子を構成し、これら２個のバイモルフ振動子はとも
に音響媒質（水）を押し出すかあるいは引き込むような
屈曲振動を行ない、バイモルフ振動子の両面から超音波
が放射される。またｌ２Ｖｉキヤビテイ、１３はハウジ
ングケースである。しかし表から１０の圧電磁器板とし
て大面積の圧電磁器板を得ることができないことから、
多数のセグメント磁器板をモザイク式に金属板１１ＶＣ
接着することＫよってバイモルフ振動子が得られている
のが現状である。
は、周知のようＶＣ２個の円形バイモルフ振動子を送波
器に用いたものである。第１図において１０けジルコン
チタン酸鉛系圧電磁器板、１１はニッケル、ステンレス
スチールなどの金属板であり、１０．１１でバイモルフ
振動子を構成し、これら２個のバイモルフ振動子はとも
に音響媒質（水）を押し出すかあるいは引き込むような
屈曲振動を行ない、バイモルフ振動子の両面から超音波
が放射される。またｌ２Ｖｉキヤビテイ、１３はハウジ
ングケースである。しかし表から１０の圧電磁器板とし
て大面積の圧電磁器板を得ることができないことから、
多数のセグメント磁器板をモザイク式に金属板１１ＶＣ
接着することＫよってバイモルフ振動子が得られている
のが現状である。
このため送波器としての媒質排除能力が十分で彦く、ハ
イパワー送波ＶＣＦｉ適していない。たとえ大面積の圧
電磁器板が得られたとしてもバイモルフ振動子は構造上
、撓みコンプライアンスがかなシ大きく、良好な媒質排
除能力は期待されるべくもない。
イパワー送波ＶＣＦｉ適していない。たとえ大面積の圧
電磁器板が得られたとしてもバイモルフ振動子は構造上
、撓みコンプライアンスがかなシ大きく、良好な媒質排
除能力は期待されるべくもない。
第２図に示した楕円シェルを用いた屈曲伸びトランスジ
ューサは圧電磁器柱状体２０が長軸方向に伸び変位した
ときに１シエル２１が図中の二重矢印で示すように柱状
体２０の数倍の変位で一様に収縮する一種の変位拡大機
構を有するトランスジューサである。（４分の１部分だ
け矢印で示す。）このような屈曲伸びトランスジューサ
に関して圧電磁器柱状体２０の変位が数倍に拡大されて
シェル外表面から超音波が送波され、またバイモルフ円
板に比べて楕円シェルは大きな剛性が得られることから
、第１図に示したトランスジューサに比べてハイパワー
送波に優れたトランスジューサであるとされている。し
かし力から、第２図に示した屈曲伸びトランスジューサ
の性能は楕円シェルの形状に強く依存する。長径ｂＫ比
べて短径ａが小さい、換言すれば離心率の大きな扁平な
楕円シェルはど、理論的には音響整合性も良く音響放射
効率も良くなるわけである。ところが以下に示す理由に
より、この楕円シェルは任意の形状をとることはできが
い。まず第１Ｋ形状が扁平になるはど応力が曲率の大き
な部分近辺に集中すること。
ューサは圧電磁器柱状体２０が長軸方向に伸び変位した
ときに１シエル２１が図中の二重矢印で示すように柱状
体２０の数倍の変位で一様に収縮する一種の変位拡大機
構を有するトランスジューサである。（４分の１部分だ
け矢印で示す。）このような屈曲伸びトランスジューサ
に関して圧電磁器柱状体２０の変位が数倍に拡大されて
シェル外表面から超音波が送波され、またバイモルフ円
板に比べて楕円シェルは大きな剛性が得られることから
、第１図に示したトランスジューサに比べてハイパワー
送波に優れたトランスジューサであるとされている。し
かし力から、第２図に示した屈曲伸びトランスジューサ
の性能は楕円シェルの形状に強く依存する。長径ｂＫ比
べて短径ａが小さい、換言すれば離心率の大きな扁平な
楕円シェルはど、理論的には音響整合性も良く音響放射
効率も良くなるわけである。ところが以下に示す理由に
より、この楕円シェルは任意の形状をとることはできが
い。まず第１Ｋ形状が扁平になるはど応力が曲率の大き
な部分近辺に集中すること。
Ｍ２に圧電磁器柱状体や電子機器の収納スペースをとら
なければならないことＫよる。このようなことから実用
上、楕円シェルの長径に対する短径の比ａ ／ ｂを０
．３以下にすることは不可能である。
なければならないことＫよる。このようなことから実用
上、楕円シェルの長径に対する短径の比ａ ／ ｂを０
．３以下にすることは不可能である。
従って圧電磁器柱状体２０の変位に対して楕円シェルの
最大に変位する部分は短軸の部分であり、ａ ／ ｂ
＞ ０．３においてこの部分はせいぜい５〜７倍の拡大
された変位が発生するＫすぎ々い。
最大に変位する部分は短軸の部分であり、ａ ／ ｂ
＞ ０．３においてこの部分はせいぜい５〜７倍の拡大
された変位が発生するＫすぎ々い。
（発明の目的）
本発明は、このような従来のトランスジューサの欠点を
除去せしめて、低周波帯において小型でハイパワー特性
ＫＮれた双方向性ないしは無指向性の送波器を提供する
こと忙ある。
除去せしめて、低周波帯において小型でハイパワー特性
ＫＮれた双方向性ないしは無指向性の送波器を提供する
こと忙ある。
（発明の構成）
本発明は縦振動を励振することができ、その両端におい
てそれぞれ２つのヒンジ部と接続するアクティブ柱状体
と、ヒンジ部及びペース部からなり前記アクティブ柱状
体ヲハさんで並列に配置される２つの非アクティブ柱状
体と、一方の非アクティブ柱状体及びアクティブ柱状体
の両端部とヒンジ部を介して接続する第１のレバー部と
、同様に他方の非アクティブ柱状体及びアクティブ柱状
体の両端部とヒンジ部を介して接続する第２のレバー部
と、該第１及び第２のレバー部の端部にそれぞれ形成さ
れるフンペックス型シェル又ｈコンケープ型シェルとか
らなる構造を備えたことを特徴とする低周波水中超音波
送波器である。
てそれぞれ２つのヒンジ部と接続するアクティブ柱状体
と、ヒンジ部及びペース部からなり前記アクティブ柱状
体ヲハさんで並列に配置される２つの非アクティブ柱状
体と、一方の非アクティブ柱状体及びアクティブ柱状体
の両端部とヒンジ部を介して接続する第１のレバー部と
、同様に他方の非アクティブ柱状体及びアクティブ柱状
体の両端部とヒンジ部を介して接続する第２のレバー部
と、該第１及び第２のレバー部の端部にそれぞれ形成さ
れるフンペックス型シェル又ｈコンケープ型シェルとか
らなる構造を備えたことを特徴とする低周波水中超音波
送波器である。
（構成の詳細な説明）
本発明の送波器は上記２段変位拡大機構を有する構成と
することにより従来技術の諸問題を解決している。以下
図面に従って翳１明する。
することにより従来技術の諸問題を解決している。以下
図面に従って翳１明する。
第３図はコンベックス型シェルを用いた本発明の送波器
の一例を示したものである。第３図の送波器の動作原理
について詳細説明する。第３図において３１は圧電磁器
あるいは磁歪材料から構成されるアクティブ柱状体であ
り、電圧あるいは電流を入力することＫより縦振動が励
振されるものである。アクティブ柱状体３１に並列忙配
置されておりヒンジ部３３．３３’及びペース部３１′
からなり高張力鋼などの機械的強度の大きな材料からで
きている非アクティブ柱状体は、縦変位に対しては相当
大きな剛性を有し撓み変位に対しては柔軟であるように
設計される。第３図の二重矢印で示すようにアクティブ
柱状体がξ、だけ変位すると、レバー３４は内側に角度
θだけ回転し、レバー端Ｐ、Ｐ’において拡大された変
位ξ２が発生する。この場合、レバーには十分大きな剛
性を有する材料（たとえば高張カステンレス鋼）を用い
ることにより、レバーは／’Ｊとんど剛体回転に近い動
きを示し、ヒンジ３２，３３（あるいＦｉ３２’、３３
’）間の距離を！１、ヒンジ３３とＰ（あるいＦｉ３３
’とｐ’）との距離を！、とすると、幾可学的に拡大さ
れた変位ξ、け ｌ！ １ξｚｌ＝ ｌξ＋ ｌ （１）となる
。例えば４”３４ とするとアクティブ柱状体の変位
ξ１に対し３倍の拡大された変位がＰ。
の一例を示したものである。第３図の送波器の動作原理
について詳細説明する。第３図において３１は圧電磁器
あるいは磁歪材料から構成されるアクティブ柱状体であ
り、電圧あるいは電流を入力することＫより縦振動が励
振されるものである。アクティブ柱状体３１に並列忙配
置されておりヒンジ部３３．３３’及びペース部３１′
からなり高張力鋼などの機械的強度の大きな材料からで
きている非アクティブ柱状体は、縦変位に対しては相当
大きな剛性を有し撓み変位に対しては柔軟であるように
設計される。第３図の二重矢印で示すようにアクティブ
柱状体がξ、だけ変位すると、レバー３４は内側に角度
θだけ回転し、レバー端Ｐ、Ｐ’において拡大された変
位ξ２が発生する。この場合、レバーには十分大きな剛
性を有する材料（たとえば高張カステンレス鋼）を用い
ることにより、レバーは／’Ｊとんど剛体回転に近い動
きを示し、ヒンジ３２，３３（あるいＦｉ３２’、３３
’）間の距離を！１、ヒンジ３３とＰ（あるいＦｉ３３
’とｐ’）との距離を！、とすると、幾可学的に拡大さ
れた変位ξ、け ｌ！ １ξｚｌ＝ ｌξ＋ ｌ （１）となる
。例えば４”３４ とするとアクティブ柱状体の変位
ξ１に対し３倍の拡大された変位がＰ。
Ｐ′点において発生するわけである。このときてこの支
点の働きをする非アクティブ柱状体は、アクティブ柱状
体３１で励振された縦振動を効率良くレバー３４に伝達
させるために、縦振動に関する剛性を前述のように相当
大きくする必要がある。
点の働きをする非アクティブ柱状体は、アクティブ柱状
体３１で励振された縦振動を効率良くレバー３４に伝達
させるために、縦振動に関する剛性を前述のように相当
大きくする必要がある。
ペース部分３１′がかなり太くなっているのはまさにこ
のためである。″また、レバー３４がてこの支点Ｑ 、
Ｑ’廻りに角度θだけ回転すると、レバーに当接する
ヒンジ３２，３２’、３３．３３’部分も角度θだけ撓
み変形をおこし、非アクティブ柱状体に撓みモーメント
が発生する。この撓みモーメントの大きさはとンジ３２
．３２’、 ３３．３３’の撓みコンプライアンスが小
さいほど大きい。即ち、ヒンジ３２．３２’、３３．３
３’ の撓みコンプライアンスが小さいほどレバー３４
０回転を阻害することになり、ヒンジ３２，３２’、３
３．３３’ として縦コンプライアンスは小さく、撓み
コンプライアンスは大きいヒンジ（例えば平板状ヒンジ
）が好適である。また本発明の第１段変位拡大機構に関
してレバーう４が角度θだけ回転しても、構造上撓みモ
ーメントが相殺されてアクティブ柱状体３１内に生ずる
撓みモーメントａ？’！とんど零となる著るしく優れた
特徴を有する。即ち、アクティブ柱状体には曲げ変形が
極めて生じにくいため、堅牢な第１設置位拡大機構を実
現することができるわけである。
のためである。″また、レバー３４がてこの支点Ｑ 、
Ｑ’廻りに角度θだけ回転すると、レバーに当接する
ヒンジ３２，３２’、３３．３３’部分も角度θだけ撓
み変形をおこし、非アクティブ柱状体に撓みモーメント
が発生する。この撓みモーメントの大きさはとンジ３２
．３２’、 ３３．３３’の撓みコンプライアンスが小
さいほど大きい。即ち、ヒンジ３２．３２’、３３．３
３’ の撓みコンプライアンスが小さいほどレバー３４
０回転を阻害することになり、ヒンジ３２，３２’、３
３．３３’ として縦コンプライアンスは小さく、撓み
コンプライアンスは大きいヒンジ（例えば平板状ヒンジ
）が好適である。また本発明の第１段変位拡大機構に関
してレバーう４が角度θだけ回転しても、構造上撓みモ
ーメントが相殺されてアクティブ柱状体３１内に生ずる
撓みモーメントａ？’！とんど零となる著るしく優れた
特徴を有する。即ち、アクティブ柱状体には曲げ変形が
極めて生じにくいため、堅牢な第１設置位拡大機構を実
現することができるわけである。
第２設置位拡大機構に関して、ｐ 、 ｐ’点において
ξ、たけ変位するとコンベックスシェルの形状効果によ
り、ξ、のさらに数倍の拡大された変位が図の二重矢印
に示されたように与えられるわけである。このように本
発明の送波器は２段階の変位拡大機構を有するため、音
響放射面（シェルの外表面）において極めて大きな変位
が与えられ、小型で音響放射能力の優れたものと言える
。
ξ、たけ変位するとコンベックスシェルの形状効果によ
り、ξ、のさらに数倍の拡大された変位が図の二重矢印
に示されたように与えられるわけである。このように本
発明の送波器は２段階の変位拡大機構を有するため、音
響放射面（シェルの外表面）において極めて大きな変位
が与えられ、小型で音響放射能力の優れたものと言える
。
次に本発明の送波器に使用されるアクティブ柱状体の一
例として圧電磁器リングを用いたものを第４図に示す。
例として圧電磁器リングを用いたものを第４図に示す。
第４図において４１は圧電磁器リングであり、隣接する
圧電磁器リングは互いに分極方向が逆向きになるように
配置され電気的には並列に配置される４２Ｆｉボルト、
４３Ｖｉナツトで圧電磁器リング４１に静的な圧縮応力
を加える働きをする。その理由は圧電磁器は圧力に対す
る機械的強度が大きい反面、張力に対して脆弱であるた
め、励振時に圧電磁器リング４１に張力を生じさせ碌い
ために使用されるものである。この結果、圧電磁器固有
の張力限界の数倍の駆動が可能とｋるこのような構造の
アクティブ柱状体は、すべての圧電磁器リング４１内で
分極と電界のベクトルの方向は、一様に同相あるいは逆
相となることにより、全体が一様に伸び縮みを行うこと
ができるわけである。尚、本発明の送波器において、ア
クティブ柱状体として圧電磁器の替りにレアアース元素
を成分とする高性能磁歪材料を用いることも勿論可能で
あることは言うまでもない。
圧電磁器リングは互いに分極方向が逆向きになるように
配置され電気的には並列に配置される４２Ｆｉボルト、
４３Ｖｉナツトで圧電磁器リング４１に静的な圧縮応力
を加える働きをする。その理由は圧電磁器は圧力に対す
る機械的強度が大きい反面、張力に対して脆弱であるた
め、励振時に圧電磁器リング４１に張力を生じさせ碌い
ために使用されるものである。この結果、圧電磁器固有
の張力限界の数倍の駆動が可能とｋるこのような構造の
アクティブ柱状体は、すべての圧電磁器リング４１内で
分極と電界のベクトルの方向は、一様に同相あるいは逆
相となることにより、全体が一様に伸び縮みを行うこと
ができるわけである。尚、本発明の送波器において、ア
クティブ柱状体として圧電磁器の替りにレアアース元素
を成分とする高性能磁歪材料を用いることも勿論可能で
あることは言うまでもない。
以上コンベックスシェルを用いた本発明に基ず〈送波器
について説明してきたが、第５図に示す工うにコンケー
プ形のシェル３５′を用いた送波器は、二重矢印で示す
ようにコンベックスシェルとは音響放射のさいの位相が
πだけ異るだけで全く同様の動作を行うことは明白であ
る。第５図において３１はアクティブ柱状体、３１′は
ベース部、３２．３２’、３３．３３’ はヒンジ部、
３４けレバー部、３５′はコンケープ型シェルである。
について説明してきたが、第５図に示す工うにコンケー
プ形のシェル３５′を用いた送波器は、二重矢印で示す
ようにコンベックスシェルとは音響放射のさいの位相が
πだけ異るだけで全く同様の動作を行うことは明白であ
る。第５図において３１はアクティブ柱状体、３１′は
ベース部、３２．３２’、３３．３３’ はヒンジ部、
３４けレバー部、３５′はコンケープ型シェルである。
以上述べたように１本発明に基ずく水中低周波送波器の
もう一つの優れた特徴として、アクティブ柱状体の変位
に対して音響放射端においてｎ倍（ｎ ＞＞ １ ）の
変位拡大を行うことができるわけであるから、音響放射
端の質量はアクティブ柱状体側に換算すると０２倍とな
り、小型軽量で低周波の送波器を得ることができる。本
発明の送波器は低周波化、小型軽量化、高効率化を同時
に、しかも容易に行うことができる送波器であると言え
る。
もう一つの優れた特徴として、アクティブ柱状体の変位
に対して音響放射端においてｎ倍（ｎ ＞＞ １ ）の
変位拡大を行うことができるわけであるから、音響放射
端の質量はアクティブ柱状体側に換算すると０２倍とな
り、小型軽量で低周波の送波器を得ることができる。本
発明の送波器は低周波化、小型軽量化、高効率化を同時
に、しかも容易に行うことができる送波器であると言え
る。
（実施例）
本発明の一実施例としてコンベックス型シェルを用いた
水中超音波送波器について第６図を参照圧して説明する
。第３図に示したコンベックス型シェルを用いたトラン
スジューサを肉厚１０ａＩＩのＦＲＰ製ハウジングケー
ス６１に収納し、トランスジューサとノ・ウジングケー
スとの音響的結合を防止し、またレバーの回転運動を妨
げないようにする目的でコルク及び合成ゴムを主成分と
した音響的デカップリング材６２がレバーの側面に配さ
れている。音響放射を行うコンベックスシェルは曲率半
径が外径よシも大きなものが用いられ、平面形状は５
Ｑｃｍ×４０ｃＩＬ１厚さ１．５〜２．０Ｃ１ｆｉとし
た。
水中超音波送波器について第６図を参照圧して説明する
。第３図に示したコンベックス型シェルを用いたトラン
スジューサを肉厚１０ａＩＩのＦＲＰ製ハウジングケー
ス６１に収納し、トランスジューサとノ・ウジングケー
スとの音響的結合を防止し、またレバーの回転運動を妨
げないようにする目的でコルク及び合成ゴムを主成分と
した音響的デカップリング材６２がレバーの側面に配さ
れている。音響放射を行うコンベックスシェルは曲率半
径が外径よシも大きなものが用いられ、平面形状は５
Ｑｃｍ×４０ｃＩＬ１厚さ１．５〜２．０Ｃ１ｆｉとし
た。
なお平面形状はこれに限られない。レバー、ヒンジ及び
コンベックスシェルはすべて高張力が採用された。試作
した送波器の空中での共振周波数は８１０ Ｈｚ、質量
Ｆｉ４７〜である。アクティブ柱状体の変位忙対しコン
ベックスシェルの中央部分では約１２倍の変位が得られ
ている。ここではアクティブ柱状体として先に示した圧
電磁器リングを用いたものを使用した。
コンベックスシェルはすべて高張力が採用された。試作
した送波器の空中での共振周波数は８１０ Ｈｚ、質量
Ｆｉ４７〜である。アクティブ柱状体の変位忙対しコン
ベックスシェルの中央部分では約１２倍の変位が得られ
ている。ここではアクティブ柱状体として先に示した圧
電磁器リングを用いたものを使用した。
次忙このトランスジューサを水槽に入れてノ・イパワー
で駆動し、音響放射面から１ｍ離れた点における音圧を
測定したところ、１８０ｄＢｒｅｌμＰａの音圧が容易
に得られた。また指向性は、低周波では無指向性に近い
が高周波になるに従い双方向性に近い指向性を示す。
で駆動し、音響放射面から１ｍ離れた点における音圧を
測定したところ、１８０ｄＢｒｅｌμＰａの音圧が容易
に得られた。また指向性は、低周波では無指向性に近い
が高周波になるに従い双方向性に近い指向性を示す。
（発明の効果）
以上詳述した如く、本発明に従えば小型軽量でかつ音響
放射効率の優れた双方向性がいしは無指向性のハイパワ
ー送波器を得ることができる。
放射効率の優れた双方向性がいしは無指向性のハイパワ
ー送波器を得ることができる。
第１図は従来の屈曲トランスジューサを示す図、第２図
は従来の屈曲伸びトランスジューサを示す図、第３図は
コンベククス形シェルを用いた本発明の送波器を示す図
、第４図はアクティブ柱状体の一例を示す図、第５図は
コンケープ形シェルを用いた本発明Ｋｊる送波器の例を
示す図、第６図は本発明の送波器の一実施例を示す図。 図においてｌＯは圧電磁器板、１１は金属板、１２はキ
ャビティ、１３はハウジングケース、２０は圧電磁器柱
状体、２１は楕円シェル、３１はアクティブ柱状体、３
１′ハ非アクティブ柱状体のベース部分、３２．３２’
、３３．３３’はヒンジ、３４はレバー、３５＃′ｉフ
ンペツクス形シエル、３５’Ｈコンケープ形シエル、４
１ｔｊ圧電磁器リング、４２はボルト、４３はナツト、
８１はハウジングケース、８２は音響デカップリング材
。 オ １ 図 オ ２ 図 第３図 第４図 ４１ ４１ ４１ ４１ ４１ ４＋ ７１ス 第５図 手続補正書（自発） 特許庁長官殿 ｒｇ＞ｂρ年ρｐ＞＞Ｅ３
２、発明の名称 低周波水中超音波送波器３、 補正
をする者 事件との関係 出願人 東京都港区芝五丁目３３番】号 （４２３）日本電気株式会社 代表者 関 本 忠 弘 ４、代理人 東京都港区芝五丁目３７番８号住友三田ビル電話東京０
３−４５６−３１１１（大代表）（連絡先 日本電気株
式会社 特許部）５ 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 ／ノ明細書第２頁Ｉ３ｈ目に［圧電（電歪形トランスジ
ューサ」とあるのを「圧電（電歪）形トランスジューサ
」と補正する。 ２ン明細書第１１頁１９行目に「配置される４２にボル
ト、」とあるのを［配置きれる。４２にボルト、」と補
正する。 の明細書ｍ１４頁６行目に「尚張力が採用」とあるのを
［高張力鋼が採用」、と補止する。 ヂノ明細誉第′１・４頁８行目にｆ ８１０ＨｚＪ
とあるのを［５１０ＨｚＪと補正する。 ！＋＋
は従来の屈曲伸びトランスジューサを示す図、第３図は
コンベククス形シェルを用いた本発明の送波器を示す図
、第４図はアクティブ柱状体の一例を示す図、第５図は
コンケープ形シェルを用いた本発明Ｋｊる送波器の例を
示す図、第６図は本発明の送波器の一実施例を示す図。 図においてｌＯは圧電磁器板、１１は金属板、１２はキ
ャビティ、１３はハウジングケース、２０は圧電磁器柱
状体、２１は楕円シェル、３１はアクティブ柱状体、３
１′ハ非アクティブ柱状体のベース部分、３２．３２’
、３３．３３’はヒンジ、３４はレバー、３５＃′ｉフ
ンペツクス形シエル、３５’Ｈコンケープ形シエル、４
１ｔｊ圧電磁器リング、４２はボルト、４３はナツト、
８１はハウジングケース、８２は音響デカップリング材
。 オ １ 図 オ ２ 図 第３図 第４図 ４１ ４１ ４１ ４１ ４１ ４＋ ７１ス 第５図 手続補正書（自発） 特許庁長官殿 ｒｇ＞ｂρ年ρｐ＞＞Ｅ３
２、発明の名称 低周波水中超音波送波器３、 補正
をする者 事件との関係 出願人 東京都港区芝五丁目３３番】号 （４２３）日本電気株式会社 代表者 関 本 忠 弘 ４、代理人 東京都港区芝五丁目３７番８号住友三田ビル電話東京０
３−４５６−３１１１（大代表）（連絡先 日本電気株
式会社 特許部）５ 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 ／ノ明細書第２頁Ｉ３ｈ目に［圧電（電歪形トランスジ
ューサ」とあるのを「圧電（電歪）形トランスジューサ
」と補正する。 ２ン明細書第１１頁１９行目に「配置される４２にボル
ト、」とあるのを［配置きれる。４２にボルト、」と補
正する。 の明細書ｍ１４頁６行目に「尚張力が採用」とあるのを
［高張力鋼が採用」、と補止する。 ヂノ明細誉第′１・４頁８行目にｆ ８１０ＨｚＪ
とあるのを［５１０ＨｚＪと補正する。 ！＋＋
Claims (1)
- 縦振動を励振することができ、その両端においてそれぞ
れ２つのヒンジ部と接続するアクティブ柱状体と、ヒン
ジ部及びベース部からなり前記アクティブ柱状体をはさ
んで並列に配置される２つの非アクティブ柱状体と、一
方の非アクティブ柱状体及びアクティブ柱状体の両端部
とヒンジ部を介して接続する第１のレバー部と、同様に
他方の非アクティブ柱状体及びアクティブ柱状体の両端
部とヒンジ部を介して接続する第２のレバー部と、該第
１及び第２のレバー部の端部にそれぞれ形成されるコン
ベックス型シェル又はコンケープ型シェルとからなる構
造を備えたことを特徴とする低周波水中超音波送波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16527584A JPS6143896A (ja) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | 低周波水中超音波送波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16527584A JPS6143896A (ja) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | 低周波水中超音波送波器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6143896A true JPS6143896A (ja) | 1986-03-03 |
Family
ID=15809230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16527584A Expired - Lifetime JPS6143896A (ja) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | 低周波水中超音波送波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6143896A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0496600A (ja) * | 1990-08-14 | 1992-03-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | 希土類合金を用いた水中用送波器 |
| JP2008060777A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Nec Corp | 電気音響変換器および該電気音響変換器を搭載するソーナー用送信器 |
-
1984
- 1984-08-07 JP JP16527584A patent/JPS6143896A/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0496600A (ja) * | 1990-08-14 | 1992-03-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | 希土類合金を用いた水中用送波器 |
| JP2008060777A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Nec Corp | 電気音響変換器および該電気音響変換器を搭載するソーナー用送信器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |