DE1441648C

DE1441648C - Underwater piezoelectric transducer and arrangement for its operation

Info

Publication number: DE1441648C
Authority: DE
Inventors: Hans Cleveland Heights; Berlincourt Don A. Chagrin Falls; Ohio Jaffe (V.St.A.)
Original assignee: Clevite Corp
Current assignee: Clevite Corp
Publication date: 1972-07-06

Description

I 441 648I 441 648

1 21 2

Die Erfindung bezieht sich auf einen piezoelektri- aus einem isolierenden und wasserdichten Materk sehen Unterwasser-Wandler zur Umwandlung von einzukapseln. Es hat sich herausgestellt, daß durc Druckwellen in elektrische Schwingungen und umge- große Temperaturdifferenzen zwischen der Wasse: kehrt, also auf einen Wandler, der allseitig von einem . oberfläche und dem Wasserinneren beim Eintauchen de Strömungsmittel umschlossen ist und auf den damit 5 Wandlers dessen Polarisation sich ändert. Um diese von allen Seiten ein gleichmäßiger Druck wirkt, wie er Nachteil zu vermeiden, hat sich gemäß einer Weitebeispielsweise als SchallortungseinrichtungAnwendung bildung der Erfindung eine Anordnung als besonder findet. vorteilhaft erwiesen, die gekennzeichnet ist durch einThe invention relates to a piezoelectric made of an insulating and waterproof material see underwater transducers for converting encapsulate. It has been found that durc Pressure waves in electrical oscillations and large temperature differences between the water: returns, i.e. to a converter that is all-round from one. surface and the inside of the water when submerged Fluid is enclosed and on the thus 5 converter whose polarization changes. Around an even pressure acts from all sides, as to avoid the disadvantage, according to another embodiment of the invention, for example as a sound location device, an arrangement has proven to be special finds. proven advantageous, which is characterized by a

Die mit den bisher gebräuchlichen piezoelektrischen oberhalb der Wasseroberfläche angeordnete Polari Materialien aufgebauten bekannten Unterwasser- io sationsspannungsquelle für den Wandler sowie eine: Wandler dieser Art besitzen einen relativ geringen oberhalb der Wasseroberfläche angeordneten Emp Wirkungsgrad, denn die Wirkung des Wasserdruckes fänger und eine Schalteinrichtung zum wahlweise: in Richtung des elektrischen Feldes wird weitgehend Anschalten der Polarisatidnsspannungsquelle bzv. durch den Wasserdruck rechtwinklig zur Richtung des Empfängers an die Elektroden des Wandlers dieses elektrischen Feldes wieder ausgeglichen. Dies 15 Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Wandle gilt z. B. für die im großen Umfang bisher verwendeten lassen sich Werte für das den Wirkungsgrad bestim keramischen Materialien aus Bariurhtitanat, Bleizirko- mende Produkt dh · gh von bis zum 25fachen der bis nat-BIeititanat. Ein Maß für den Wirkungsgrad solcher herigen Werte erreichen. Außerdem können dami Unterwasser-Wandler ist das Produkt aus der hydro- Wandler aufgebaut werden, die eine wesentlich höhen statischen piezoelektrischen Spannungskonstante dh ao Dielektrizitätskonstante besitzen, so daß sie auch mi und der piezoelektrischen Spannungskonstante gh des langen Zuleitungen in großen Meerestiefen betrieber Wandlermaterials. Eine Definition dieser Konstanten werden können, ohne daß hierzu zusätzliche Impe ist durch die Veröffentlichung des Institute of Radio danzwandler oder Verstärker nötig sind. Das Materia Engineers, 61 IRE 14. Sl, gegeben. Dieses Produkt ist der Verbindung SbSJ, die sich als besonders vorteilhaft ein direktes Maß für die elektrische Energie, die einem as erwiesen hat, besitzt beispielsweise eine hydrostatische piezoelektrischen Material bei einem bestimmten Wert piezoelektrische Spannungskonstante dh von übe: des Flüssigkeitsdruckes je Volumeinheit entnommen 10~⁹ Coulomb/Newton und eine Dielektrizitätskonwerden kann. Lithiumsulfat z. B., das bisher vielfach stante von etwa 2100 bei 0⁰C und damit einen Wert als piezoelektrisches Material für derartige ' Unter- des Produktes d_h · gh von 54 · 10~^ia m^a/Newton bei wassei-Wandler verwendet wurde, da es den größten 30 0°C. Neben dieser bevorzugten Verbindung SbSJ sine Wirkungsgrad der bisherigen Materialien besitzt, zeigt noch folgende Verbindungen für den erfindungsgemäbei Raumtemperatur für das Produkt dn-gh einen Ben. Zweck anwendbar: SbSBr; SbSeBr; SbSeJ; Wert von 2,3 ■ 10~¹⁸ m^a/Newton und eine Dielektrizi- SbTeJ; BiSCl; BiSBr; BiSJ; BiSeCl; BiSeBr; BiSeJ. tätskonstante von 10,3. Bei einem keramischen Mate- Die Erfindung wird im folgenden an Hand schemarial Bleimetaniobat, das im Vergleich zu anderen piezo- 35 tischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher elektrischen Keramikmaterialien einen relativ großen erläutert.The well-known underwater ionization voltage source for the converter and one: converter of this type have a relatively low level of efficiency above the water surface, because the effect of the water pressure catcher and a switching device for optionally: in the direction of the electric field is largely turning on the Polarisatidnsspannungsquelle or. This electric field is balanced again by the water pressure at right angles to the direction of the receiver on the electrodes of the transducer. This applies, for example, to a wall designed according to the invention. For example, values for the efficiency of ceramic materials made of bariurite titanate, lead-containing product, ie · gh of up to 25 times that of nat-bieititanate, can be determined for the large-scale previously used. Achieve a measure of the efficiency of such previous values. In addition, the underwater transducer is the product of hydro transducers that have a significantly higher static piezoelectric voltage constant, i.e. ao dielectric constant, so that they also mi and the piezoelectric voltage constant gh of the long supply lines in great depths of the sea operated transducer material. A definition of these constants can be made without this additional Impe is required by the publication of the Institute of Radio danzwandler or amplifier. The Materia Engineers, 61 IRE 14th Sl, given. This product is the compound SbSJ, which is particularly advantageous as a direct measure of the electrical energy that has been shown to an as, for example, has a hydrostatic piezoelectric material at a certain value piezoelectric voltage constant, i.e. from about: the fluid pressure per volume unit taken from 10 ~ ⁹ Coulomb / Newton and a dielectric con can become. Lithium sulfate e.g. B., the previously often constant of about 2100 at 0 ⁰ C and thus a value as a piezoelectric material for such 'sub- the product d _h · gh of 54 · 10 ~ ^ia m ^a / Newton was used with Wassei transducers, since it the largest 30 0 ° C. In addition to this preferred compound SbSJ has the same degree of effectiveness as the previous materials, the following compounds also show a benefit for the product dn-gh according to the invention at room temperature for the product dn-gh. Purpose applicable: SbSBr; SbSeBr; SbSeJ; Value of 2.3 ■ 10 ~ ¹⁸ m ^a / Newton and a Dielektrizi- SbTeJ; BiSCl; BiSBr; BiSJ; BiSeCl; BiSeBr; BiSeJ. rate constant of 10.3. In the case of a ceramic material, lead metaniobate, which in comparison with other piezoelectric drawings, is a relatively large electrical ceramic material in more detail using exemplary embodiments, is used below with reference to schematarial lead metaniobate.

Wirkungsgrad für solche Unterwasser-Wandler be- F i g. 1 zeigt das Kristallgefüge eines polarisierbarenEfficiency for such underwater converters is F i g. 1 shows the crystal structure of a polarizable

sitzt, beträgt die Elektrizitätskonstante etwa 250, das Körpers aus einem erfindungsgemäßen Material;sits, the constant of electricity is about 250, the body is made of a material according to the invention;

Produkt dh ·gh wiederum aber nur etwa 2 · 10~¹²m²/ Fig. 2 bis 4 zeigen Einzelheiten des damit her-Product ie · gh turn, but only about 2 x 10 ^-12 m ² / Fig. 2 to 4 show details of the manufacturer so that

Newton. Die bisher verwendeten Unterwasser-Wand- 40 gestellten Wandlers und seiner Betriebsart unter Was-Newton. The previously used underwater wall mounted transducer and its operating mode under water

ler-Materialien besitzen außerdem eine relativ geringe ser;ler materials also have a relatively low water;

Dielektrizitätskonstante. Wenn solche Wandler in F i g. 5 bis 7 zeigen an Hand von Diagrammen dieDielectric constant. If such transducers in FIG. 5 to 7 show by means of diagrams the

großer Meerestiefe betrieben werden, bedeutet die piezoelektrischen Eigenschaften eines erfmdungsge-are operated at great depths of the sea, means the piezoelectric properties of an inventive

große Kapazität der Zuleitungen gegenüber der kleinen mäßen Wandlers.large capacity of the leads compared to the small moderate converter.

Wandlerkapazität einen großen Energieverlust. In 45 F i g. 1 zeigt ein kristallines Material 10 aus der solchen Fällen müssen deshalb meist noch Kathoden- Verbindung SbSJ, das nach dem Verfahren geverstärker zu dem Wandler zugeordnet werden. züchtet wurde, wie es in der Veröffentlichung »Photo-. Es ist Aufgabe der Erfindung, einen piezoelektri- conduction in Termary V-VI-VII Compounds« von sehen Unterwasser-Wandler zum Umwandeln von R. Nitsche und W. J. M e r z, J. phys. Chem. Druckwellen in elektrische Schwingungen und umge- 50 Solids, 13, S. 154 (1960), beschrieben ist. Diese Verkehrt zu schaffen, der gegenüber den bisherigen Wand- bindung SbSJ kann in Form sehr dünner, nadelähnlern einen besseren Wirkungsgrad besitzt. licher Einkristalle gezüchtet werden, wobei die Längs-Converter capacity a large energy loss. In 45 F i g. 1 shows a crystalline material 10 from FIG In such cases, the cathode connection SbSJ, which is amplified according to the procedure, must therefore usually be added to be assigned to the converter. was bred as it is in the publication »Photo-. It is the object of the invention to provide a piezoelectric conduction in Termary V-VI-VII Compounds "from see underwater transducers for converting by R. Nitsche and W. J. Merz, J. phys. Chem. Pressure waves in electrical oscillations and vice versa 50 Solids, 13, p. 154 (1960), is described. This is wrong to create the opposite of the previous wall binding SbSJ can be very thin, needle-like has a better efficiency. licher single crystals are grown, with the longitudinal

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- achse dieser Nadelkristalle die ferroelektrische Achse löst, daß sein polarisierbarer Körper aus einem sich aus ist. Es ist aber auch eine Züchtung in Form eines den Komponenten X, Y und Z zusammensetzenden 55 mehrere Kristalle umfassenden rohrförmigen GeMaterial hergestellt wird, wobei X Antimon und/oder füges möglich, wie es in F i g. 1 gezeigt ist, wobei Wismut, Y Schwefel und/oder Selen und/oder Tellur das Gefüge ein Bündel von einzelnen Nadeln 12 umsowie Z Jod und/oder Chlor und/oder Brom ist. faßt. Die Nadeln 12 haben parallel verlaufende ferro-According to the invention, this object is achieved in that the axis of these needle crystals has the ferroelectric axis in that its polarizable body is made up of one. However, cultivation is also produced in the form of a tubular Ge material comprising several crystals comprising components X, Y and Z, X being antimony and / or possible, as shown in FIG. 1 is shown, where bismuth, Y sulfur and / or selenium and / or tellurium, the structure is a bundle of individual needles 12 and Z is iodine and / or chlorine and / or bromine. grasps. The needles 12 have parallel ferro-

Vorzugsweise wird ein Material aus der Verbindung elektrische Achsen c, jedoch regellos orientierte a- und SbSJ verwendet. Ein solches Material kann gemäß einer 60 ε-Achsen, wie es in F i g. 1 angedeutet ist. Somit ver-Weiter.bildung der Erfindung in an sich bekannter läuft die ferroelektrische c-Achse jedes Kristalls inner-Weise in Form einer kreisrunden und an gegenüber- halb des Materials 10 entlang der Längsachse des in liegenden Seiten mit Elektroden belegten Scheibe F i g. 1 gezeigten Gefüges. Bekanntlich lassen sich hergestellt werden, wobei die ferroelektrische c-Achse solche gebündelten Kristallmassen leicht bis zu einer des Materials mit der Längsachse der Scheibe zusam-. 65 Länge von 100 mm bei einem Durchmesser von etwa menl'ällt. Für den Unterwasserbetrieb hat es sich 5 bis 7 mm züchten.Preferably, a material from the combination of electrical axes c, but randomly oriented a- and SbSJ is used. Such a material can according to a 60 ε-axis, as shown in FIG. 1 is indicated. Thus, the further development of the invention is known per se, the ferroelectric c-axis of each crystal runs internally in the form of a circular and on opposite of the material 10 along the longitudinal axis of the disk F i g coated with electrodes in the lying sides. 1 shown structure. As is known, they can be manufactured with the ferroelectric c-axis such bundled crystal masses easily coinciding with one of the material with the longitudinal axis of the disk. 65 length of 100 mm with a diameter of about half a mile. For underwater use it has to grow 5 to 7 mm.

ferner noch als zweckmäßig erwiesen, eine solche Das so gezüchtete zylindrische Kristallmaterial 10furthermore it has proven to be expedient to use such a cylindrical crystal material 10

Scheibe zusammen mit den Elektroden in einer Schicht nach F i g. 1 kann rechtwinklig zu seiner ferroelektri-Disc together with the electrodes in a layer according to FIG. 1 can be perpendicular to its ferroelectric

sehen Längsachse in Scheiben 14 zerschnitten werden, auf deren beiden Flachseiten Elektroden 16 und 18 z. B. durch Aufdampfen eines Metalls oder durch Auftragen einer elektrisch leitenden Farbe aufgebracht werden. An diesen Elektroden 16 und 18 sind die Zuleitungen zu 20 und 22 angeschlossen. Zum Erhöhen der Steifigkeit der Scheibe 14 kann, diese wasserdicht in einer Schicht 24 aus Kunststoff, z. B. Epoxyharz, eingekapselt werden..see the longitudinal axis being cut into slices 14, on the two flat sides electrodes 16 and 18 z. B. by vapor deposition of a metal or by application an electrically conductive paint can be applied. The leads are on these electrodes 16 and 18 connected to 20 and 22. To increase the rigidity of the disc 14, it can be waterproof in a Layer 24 made of plastic, e.g. B. epoxy resin, encapsulated.

Die Scheibe 14 wird durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden 16 und 18 polarisiert. Bei einer Scheibe aus der Verbindung SbSJ genügt eine Spannung von 0,5 bis 2 kV/cm, um die Scheibe 14 unterhalb des Curiepunktes (22 C) piezoelektrisch zu machen.The pane 14 is polarized by applying a voltage to the electrodes 16 and 18. At a Disk from the compound SbSJ, a voltage of 0.5 to 2 kV / cm is sufficient to place the disk 14 below the Curie point (22 C) to make piezoelectric.

Wird die Scheibe 14 auf allen Seiten einem gleichmäßigen Flüssigkeitsdruck ausgesetzt, entstehen innerhalb des Kristallkörpers keine Scherspannungen. Bei dem Kristallgefüge, das bei der Verbindung SbSJ und den oben angegebenen weiteren Verbindungen von gleichartigem Gefüge vorhanden ist, tragen die piezoelektrischen Moduln, durch die der hydrostatische Modul bestimmt wird, die Bezeichnungen d₃₁, d₃₂ und d₃₃, wenn die Polarachse, d. h. die c-Achse, als die Z-Koordinatenachse entsprechend der Nomenklatur gewählt wird, die seitens des Committee on Piezoelectricity des Institute of Radio Engineers für die 2-mm-polaren Kristalle vorgeschlagen wurde. Wenn sich die piezoelektrischen Moduln d₃₁, d_3i und d₃₃ nicht gegenseitig auslöschen, ist eine resultierende Polarisation in Richtung der Polarachse vorhanden, die als hydrostatischer piezoelektrischer Modul bezeichnet wird.If the disk 14 is exposed to a uniform liquid pressure on all sides, no shear stresses arise within the crystal body. In the case of the crystal structure that is present in the compound SbSJ and the other compounds of the same type specified above, the piezoelectric modules, by which the hydrostatic module is determined, have the designations d ₃₁ , d ₃₂ and d ₃₃ if the polar axis, ie the c-axis, chosen as the z-coordinate axis according to the nomenclature proposed by the Committee on Piezoelectricity of the Institute of Radio Engineers for the 2 mm polar crystals. If the piezoelectric modules d ₃₁ , d _3i and d ₃₃ do not cancel each other out, there is a resulting polarization in the direction of the polar axis, which is referred to as a hydrostatic piezoelectric module.

Der piezoelektrische Modul d₃₃ beschreibt die Beanspruchung, d. h. die relative Längung parallel zur Z-Achse, die durch ein elektrisches Einheitsfeld hervorgerufen wird, das in der gleichen Richtung zur Wirkung gebracht wird. Die Moduln d₃₂ und d₃₁ geben die Spannung parallel zur ό-Achse bzw. zur α-Achse an, welche durch ein elektrisches Einheitsfeld hervorgerufen wird, das parallel zur Z-Achse wirkt. Die gleichen piezoelektrischen Moduln gelten für den direkten piezoelektrischen Effekt, wobei sie die Ladung je Flächeneinheit angeben, die durch eine Einheit der Beanspruchung erzeugt wird.The piezoelectric module d ₃₃ describes the stress, ie the relative elongation parallel to the Z-axis, which is caused by a unit electrical field that is brought into effect in the same direction. The modules d ₃₂ and d ₃₁ indicate the voltage parallel to the ό-axis or to the α-axis, which is caused by a unit electrical field that acts parallel to the Z-axis. The same piezoelectric modules apply to the direct piezoelectric effect, indicating the charge per unit area that is generated by a unit of stress.

Bezüglich des Kristallgefüges der Verbindung SbSJ und verwandter isostruktureller Verbindungen kann man den hydrostatischen Modul du mit Hilfe der Moduln d₃₁, J₃₂ und d₃₃ wie folgt ausdrucken:With regard to the crystal structure of the compound SbSJ and related isostructural compounds, the hydrostatic modulus du can be expressed using the modules d ₃₁ , J ₃₂ and d ₃₃ as follows:

dh = d₃₃ + d₃₁ + dh = d ₃₃ + d ₃₁ +

•32• 32

In F i g. 5 sind die Werte der Moduln dh und d₃₃ für einen erheblichen Temperaturbereich unterhalb des Curiepunktes aufgetragen. Der piezoelektrische Modul d₃₃ wurde direkt gemessen, und zwar unter Benutzung einer 100-Hz-Kraft, die parallel zur c-Achse wirkte, wobei die elektrische Ladung mit Hilfe eines großen Kondensators gesammelt wurde. Bei der Messung des hydrostatischen piezoelektrischen Moduls dh wurde ein geeichter hydrostatischer 60-Hz-Druck von etwa 4 · 10⁴ H/m² angewendet, und die Ladung wurde ebenfalls mit Hilfe eines großen Kondensators gesammelt.In Fig. 5 the values of the modules dh and d _{33 are} plotted for a considerable temperature range below the Curie point. The piezoelectric module d ₃₃ was measured directly using a 100 Hz force acting parallel to the c-axis, the electric charge being collected by means of a large capacitor. When measuring the hydrostatic piezoelectric module dh , a calibrated 60 Hz hydrostatic pressure of about 4 · 10 ⁴ H / m ^{2 was} used and the charge was also collected with the aid of a large capacitor.

Betrachtet man die in F i g. 5 wiedergegebenen Kurven, erkennt man, daß der Modul dh nur etwas niedrigere Werte zeigt als der Modul d_3a. Daher wird angenommen, daß die Moduln d_3l und J₃₂ relativ klein sind oder ein entgegengesetztes Vorzeichen haben, woraus sich die große Amplitude des Moduls dh erklärt.If one considers the in F i g. 5, it can be seen that the module ie shows only slightly lower values than the module d _3a . It is therefore assumed that the modules d ₃₁ and J _{32 are} relatively small or have an opposite sign, which explains the large amplitude of the module dh.

In F i g. 7 ist der piezoelektrische Kopplungsfaktor k_t dargestellt, der der hochfrequenten Schwingung in der Dickenrichtung zugeordnet ist, wobei die Bewegung parallel zu der Polarachse erfolgt, die mit der Achse der Scheibe 14 zusammenfällt. In vorliegendem ■ Falle war die Scheibe 14 seitlich eingespannt.In Fig. 7 shows the piezoelectric coupling factor k _t , which is assigned to the high-frequency oscillation in the thickness direction, the movement taking place parallel to the polar axis, which coincides with the axis of the disk 14. In the present case, the disk 14 was clamped in at the side.

In F i g. 6 sind die charakteristische Resonanzfrequenz /r und die Parallelresonanzfrequenz /a einer Wandlerscheibe 14 dargestellt, wobei diese Werte beiIn Fig. 6 shows the characteristic resonance frequency / r and the parallel resonance frequency / a of a transducer disk 14, these values at

ίο steigender Temperatur gemessen wurde. Gemäß F i g. 6 zeigte der Wandler nur einen sehr geringen Frequenzgang in Abhängigkeit von der Temperatur, d. h., er besitzt von Natur aus eine gute Temperaturstabilität. Die Verbindung SbSJ besitzt den stärksten bekannten hydrostatischen piezoelektrischen Effekt und die höchste ausnutzbare Dielektrizitätskonstante aller bekannten, piezoelektrischen Materialien. Im Hinblick auf diese Eigenschaften und die naturgegebene Frequenzstabilität innerhalb eines großen Temperaturbereichs ist dieses Material daher für Unterwasser-Wandler bestens geeignet.ίο increasing temperature was measured. According to FIG. 6th the transducer showed only a very low frequency response as a function of temperature, i.e. h., he inherently has good temperature stability. The connection SbSJ has the strongest known hydrostatic piezoelectric effect and the highest usable dielectric constant of all known, piezoelectric materials. With regard to these properties and the natural frequency stability this material is therefore suitable for subsea transducers within a wide temperature range best for.

Die übrigen möglichen isomorphen X Y Z-Verbindungen besitzen infolge ihres gleichartigen Kristallgefüges und ihrer Wachstumseigenschaften ähnliche piezoelektrische Charakteristiken. Zwar wurden die hier angegebenen Werte mit Hilfe eines polarisierten Körpers gewonnen, der sich aus zahlreichen einzelnen Kristallen mit im wesentlichen parallelen c-Achsen zusammensetzte, doch liegt es auf der Hand, daß man ähnliche günstige Ergebnisse bei einem langgestreckten Einkristallkörper aus den erwähnten Verbindungen erzielen würde. Eine etwas geringere, jedoch immernoch ausnutzbare hydrostatische piezoelektrische Empfindlichkeit wird sich bei einem einem keramischen Material ähnelnden Körper aus Verbindungen erzielen lassen, bei dem die einzelnen Kristalle anfänglich regellos orientiert sind, jedoch mit Hilfe des elektrischen Polarisationsverfahrens eine bevorzugte Polarisierung ihrer c-Achsen erhalten.The other possible isomorphic XY Z compounds have similar piezoelectric characteristics due to their similar crystal structure and their growth properties. Although the values given here were obtained with the aid of a polarized body which was composed of numerous individual crystals with essentially parallel c-axes, it is obvious that one would achieve similar favorable results with an elongated single crystal body made from the compounds mentioned . A somewhat lower, but still usable, hydrostatic piezoelectric sensitivity can be achieved with a body made of compounds resembling a ceramic material, in which the individual crystals are initially randomly oriented, but are given a preferred polarization of their c-axes with the help of the electrical polarization process.

Die bevorzugte Verbindung SbSJ hat einen Curiepunkt von 22°C, der in manchen geographischen Gebieten in Meereshöhe unter der Temperatur der Umgebungsluft liegt. Die Wassertemperaturen liegen in größeren Tiefen unter 22° C, und in Tiefen, in denen Schallortungseinrichtungen betrieben werden, geht die Wassertemperatur bis auf 0°C zurück¹. Somit wird die kristallinische Verbindung SbSJ bei Temperaturen ferroelektrisch sein, die in bestimmten Meerestiefen anzutreffen sind, obwohl das Material in manchen geographischen Gebieten in Luft paraelektrisch sein kann.The preferred compound SbSJ has a Curie point of 22 ° C, which in some geographic areas is below the temperature of the ambient air at sea level. At greater depths, the water temperatures are below 22 ° C, and at depths at which sound location systems are operated, the water temperature drops to 0 ° C ¹ . Thus, the crystalline compound SbSJ will be ferroelectric at temperatures found at certain depths of the sea, although in some geographic areas the material may be paraelectric in air.

F i g. 4 zeigt eine Schaltung zum Polarisieren und zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Wandlers 14 unter Wasser. Über die Schaltarme 32 und 38 und die zugeordneten Festkontakte 34, 36 und 40, 42 eines Schalters 30 ist wahlweise eine Polarisationsspannungsquelle 26 oder ein elektrischer Empfänger 28 mit den Zuleitungen 20 und 22 zum Wandler 14 verbindbar. Bei Inbetriebnahme des untergetauchten Wandlers 14 wird zunächst durch Betätigen des Schalters 30 die Polarisationsspannungsquelle 26 angeschaltet und damit der Wandler 14 polarisiert. Dann wird der Schalter von Hand oder auch Automaten umgeschaltet und dafür der Empfänger 28 an den Wandler angeschaltet.F i g. 4 shows a circuit for polarizing and operating a converter 14 according to the invention Water. Via the switching arms 32 and 38 and the associated fixed contacts 34, 36 and 40, 42 of a switch 30 is optionally a polarization voltage source 26 or an electrical receiver 28 with the Supply lines 20 and 22 can be connected to the converter 14. When commissioning the submerged transducer 14 the polarization voltage source 26 is first switched on by actuating the switch 30 and thus the converter 14 polarizes. Then the switch is toggled by hand or by machine and for this the receiver 28 is connected to the converter.

Claims

Patent claims:

1. Piezoelectric underwater transducer for Conversion of pressure waves into electrical ones

Vibrations and vice versa, characterized in that its polarizable body (10) consists of a material composed of the components X, Y and Z, where X is antimony and / or bismuth, Y is sulfur and / or selenium and / or tellurium and Z is iodine and / or chlorine and / or bromine.

2. Converter according to claim 1, characterized in that its body (10) out of the compound SbSJ exists.

3. Converter according to claim 1 or 2 with a polarized body in the form of a circular, Disc covered with electrodes on opposite sides, characterized in that the ferroelectric c-axis of the body (10) with

the longitudinal axis of the disc (14) coincides.

4. Converter according to claim 3, characterized in that the disc (14) and the electrodes (16,18) are encapsulated in a layer (24) made of an insulating and waterproof material.

5. Arrangement for operating a converter according to claim 1 to 4, characterized by a polarization voltage source (26) arranged above the water surface for the converter (14) and a receiver (28) arranged above the water surface and a switching device (30) for optionally switching on the Polarization voltage source or the receiver to the electrodes (16, 18) of the converter (14). *

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings