JP2007315788A - Underwater ultrasonic utilization apparatus, ship with same, and ultrasonic transducer used for same - Google Patents
Underwater ultrasonic utilization apparatus, ship with same, and ultrasonic transducer used for same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007315788A JP2007315788A JP2006142786A JP2006142786A JP2007315788A JP 2007315788 A JP2007315788 A JP 2007315788A JP 2006142786 A JP2006142786 A JP 2006142786A JP 2006142786 A JP2006142786 A JP 2006142786A JP 2007315788 A JP2007315788 A JP 2007315788A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- metal
- ship
- vibration
- wavelength
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
本発明は、魚群探知機、水中超音波探査装置などの水中超音波利用装置を備える、水中超音波利用装置付き船舶、水中超音波利用装置、及びこれに用いる超音波振動子に関する。 The present invention relates to a ship with an underwater ultrasonic device, an underwater ultrasonic device, and an ultrasonic transducer used therefor, including an underwater ultrasonic device such as a fish finder or an underwater ultrasonic exploration device.
従来より、水中超音波は、魚群探知機、水中超音波探査装置など水中超音波利用装置で用いられている。このような水中超音波利用装置では、超音波を放射する超音波振動子を船やケースに装着するに当たり、部材を用いてあるいは船底に貫通孔を穿孔して、船外やケースに固定、水没させる方式が知られている。そのほか、インナーハル方式や、船底の船内側面あるいはケースの内側面に超音波振動子を接着するなどの手法も採用される。 Conventionally, underwater ultrasonic waves are used in underwater ultrasonic devices such as fish finders and underwater ultrasonic exploration devices. In such an underwater ultrasonic device, when an ultrasonic transducer that emits ultrasonic waves is attached to a ship or a case, it is fixed to the outside of the ship or the case by using a member or by drilling a through hole in the bottom of the ship. The method of making it known is known. In addition, an inner hull method, a method of adhering an ultrasonic transducer to the inner surface of the ship bottom or the inner surface of the case is also employed.
このうち、船底の船内側面やケースの内側面に超音波振動子を接着する手法は、超音波振動子を船外(外部)に出さないため、船の走行時にも気泡の影響を受けにくい、岩その他の障害物との衝突による故障が生じにくいなどの利点がある。 Among these, the method of bonding the ultrasonic transducer to the inner surface of the ship's bottom and the inner surface of the case does not take the ultrasonic transducer out of the ship (outside), so it is less susceptible to air bubbles when the ship is running. There are advantages such as being less prone to failure due to collision with rocks and other obstacles.
しかしながら、船底の船内側面やケースの内側面に超音波振動子を接着する手法は、船底やケースを通じて、水中に超音波を放射するため、ロスが多く、同じ超音波振動子を直接水中に没して使用した場合に比して、水中に放射される超音波の強度が低くなり、また、超音波の受波感度も低下する。さらに、サイドローブの強度が大きくなる傾向にあり、メインビームの指向角も大きくなる傾向にある。 However, the method of adhering an ultrasonic transducer to the inner surface of the ship's bottom or the case's inner surface emits ultrasonic waves into the water through the vessel's bottom or case, so there are many losses and the same ultrasonic transducer is immersed directly in the water. In comparison with the case of using the ultrasonic wave, the intensity of the ultrasonic wave radiated into the water is lowered, and the reception sensitivity of the ultrasonic wave is also lowered. Further, the strength of the side lobe tends to increase, and the directivity angle of the main beam also tends to increase.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、船底の船内側面などに取り付けた超音波振動子を含む水中超音波利用装置を備える船舶において、水中に放射される超音波の放射強度、受波感度、及び指向特性を良好とした水中超音波利用装置付き船舶を提供することを目的とする。また、船舶あるいはケースに超音波振動子を取り付ける水中超音波利用装置において、水中に放射される超音波の放射強度、受波感度、及び指向特性を良好とした水中超音波利用装置を提供することを目的とする。またさらにこの水中超音波利用装置に用いる超音波振動子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and in a ship equipped with an underwater ultrasonic device including an ultrasonic transducer attached to an inner surface of a ship bottom or the like, emission of ultrasonic waves radiated into water It is an object of the present invention to provide a ship with an underwater ultrasonic device having good strength, received wave sensitivity, and directivity. In addition, in an underwater ultrasonic device that attaches an ultrasonic transducer to a ship or a case, an underwater ultrasonic device that has excellent radiation intensity, received sensitivity, and directivity of ultrasonic waves radiated into the water is provided. With the goal. Furthermore, it aims at providing the ultrasonic transducer | vibrator used for this underwater ultrasonic wave utilization apparatus.
その解決手段は、船底の少なくとも一部が金属からなる金属船底部であり、上記金属船底部の船内側面に取り付けられた超音波振動子を含む水中超音波利用装置を備える水中超音波利用装置付き船舶であって、上記超音波振動子は、所定周波数で所定振動方向に超音波振動する振動素子と、上記所定振動方向を厚さ方向とする波長整合体であって、上記振動素子とは上記所定振動方向に直接または間接に積み重ねられ、上記船内側面に接し、波長整合を行う波長整合体と、を含み、上記金属船底部を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλb、この金属船底部の厚さをtb、上記波長整合体を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλs、この波長整合体の厚さをtsとしたとき、下記式(1)を満たすように構成されてなる
1/2−1/10≦tb/λb+ts/λs≦1/2+1/10 …式(1)
水中超音波利用装置付き船舶である。
The solution includes an underwater ultrasonic device including an underwater ultrasonic device including an ultrasonic transducer attached to an inner surface of the metal ship bottom, wherein at least a part of the ship bottom is made of metal. The ultrasonic transducer is a vibration element that ultrasonically vibrates in a predetermined vibration direction at a predetermined frequency, and a wavelength matching body that has the predetermined vibration direction as a thickness direction. A wavelength matching body that is directly or indirectly stacked in a predetermined vibration direction, is in contact with the inner surface of the ship and performs wavelength matching, and has a wavelength of the ultrasonic vibration of the predetermined frequency transmitted through the metal ship bottom, λb, When the thickness of the bottom portion is tb, the wavelength of the ultrasonic vibration having the predetermined frequency transmitted through the wavelength matching body is λs, and the thickness of the wavelength matching body is ts, the following formula (1) is satisfied. 1 / -1 / 10 ≦ tb / λb + ts / λs ≦ 1/2 + 1/10 ... formula (1)
A ship with an underwater ultrasonic device.
本発明の水中超音波利用装置付き船舶では、振動素子の所定振動方向を厚さ方向とする波長整合体を備え、しかも金属船底部と波長整合体とを式(1)を満たす関係としている。具体的には、金属船底部の厚さtbと波長整合体の厚さtsとを、tb/λb+ts/λs=1/2またはこれに十分近い範囲(±1/10以内)に調整している。つまり、金属船底部と波長整合体とをそれらの厚み方向に見たとき、これらに生じる超音波振動が、両者合わせて、超音波振動のほぼ1/2波長となるようにしてある。このため、超音波振動子を船内に配置しながらも、損失や不要反射を抑制し、効率よく超音波を金属船底部から船外(水中)に放射することができる。また、水中から入射する超音波を効率よく振動素子に伝えることができる。また、指向特性が良好となり、サイドローブの発生をも抑制できる。かくして、良好な超音波の放射特性や受波特性を有する水中超音波利用装置付きの船舶とすることができる。 The ship with an underwater ultrasonic device according to the present invention includes a wavelength matching body having a predetermined vibration direction of the vibration element as a thickness direction, and the metal ship bottom and the wavelength matching body have a relationship satisfying Expression (1). Specifically, the thickness tb of the metal ship bottom and the thickness ts of the wavelength matching body are adjusted to tb / λb + ts / λs = 1/2 or a range sufficiently close to this (within ± 1/10). . In other words, when the metal ship bottom and the wavelength matching body are viewed in the thickness direction, the ultrasonic vibrations generated in them are set to be approximately ½ wavelength of the ultrasonic vibrations. For this reason, while disposing the ultrasonic transducer in the ship, loss and unnecessary reflection can be suppressed, and the ultrasonic wave can be efficiently emitted from the bottom of the metal ship to the outside (underwater). In addition, ultrasonic waves incident from underwater can be efficiently transmitted to the vibration element. In addition, the directivity is good and the occurrence of side lobes can be suppressed. Thus, it is possible to provide a ship with an underwater ultrasonic wave utilization device having good ultrasonic radiation characteristics and reception characteristics.
なお、水中超音波利用装置としては、水中の魚群の有無を探知する魚群探知機や、海底や湖底など水底の形状、深さ等を探査する水中超音波探査装置など、超音波を水中に放射して、水中からの超音波を受波して、あるいは水中への超音波の放射及び水中からの超音波の受波を行って、水中のあるいは水底の情報を取得する装置のほか、超音波を用いた水中通信など、水中において超音波を利用する装置を含む。
また、水中超音波利用装置付き船舶に用いる船舶本体としては、船底の少なくとも一部が金属船底部となって、この金属船底部に超音波振動子を取り付けられる船舶であれば良いが、船底の全部が金属からなる船舶、さらには、アルミ船など全体が金属で構成されている船舶を用いることもできる。
In addition, underwater ultrasonic equipment radiates ultrasonic waves into the water, such as a fish detector that detects the presence or absence of underwater fish, and an underwater ultrasonic probe that searches for the shape and depth of the bottom of the seabed or lake. In addition to receiving ultrasonic waves from underwater, or receiving ultrasonic waves from underwater and receiving ultrasonic waves from underwater to acquire underwater or bottom information, Includes devices that use ultrasound in water, such as underwater communications.
In addition, as a ship body used for a ship with an underwater ultrasonic device, any ship can be used as long as at least a part of the ship bottom is a metal ship bottom and an ultrasonic vibrator can be attached to the metal ship bottom. A ship made entirely of metal, or a ship made entirely of metal, such as an aluminum ship, can also be used.
さらに、船底金属部をなす金属の材質としては、船の用途に応じて適宜選択すればよく、また、超音波を低損失で伝えられる金属を選択するのが好ましい。例えば、アルミニウム、ジュラルミンなどのアルミニウム合金が挙げられる。また、炭素鋼、ステンレスなどの鉄鋼や、チタン合金などが挙げられる。
また、振動素子としては、水中に放射する超音波を適切に励起しうる振動素子であればいずれのものも使用しうる。例えば、圧電素子、電歪素子、磁歪素子など電気的駆動により、所定周波数の超音波振動を生じうる振動素子が挙げられる。さらに圧電素子を用いる場合には、厚さ方向に分極した円板状、あるいは角板状の圧電セラミックからなる圧電素子や、リング状の圧電素子を用いたボルト締めランジュバン型の振動素子を用いることもできる。
Furthermore, the material of the metal forming the ship bottom metal portion may be appropriately selected according to the use of the ship, and it is preferable to select a metal that can transmit ultrasonic waves with low loss. For example, aluminum alloys, such as aluminum and duralumin, are mentioned. Moreover, steels, such as carbon steel and stainless steel, a titanium alloy, etc. are mentioned.
As the vibration element, any vibration element that can appropriately excite ultrasonic waves radiated into water can be used. For example, a vibration element that can generate ultrasonic vibration of a predetermined frequency by electrical driving, such as a piezoelectric element, an electrostrictive element, and a magnetostrictive element, can be used. In addition, when using a piezoelectric element, use a piezoelectric element made of a disk-shaped or square-plate-shaped piezoelectric ceramic polarized in the thickness direction, or a bolted Langevin type vibration element using a ring-shaped piezoelectric element. You can also.
また、波長整合体は、前述の式(1)あるいは後述の式(2)を満たす厚みを有するものである。この波長整合体としては、例えば、振動素子と船底の金属船底部、あるいはケースの金属接水部との間に介在する板状の金属板を用いることができる。
さらに、波長整合体と金属船底部あるいは金属接水部との間は、接着剤によって隙間なく互いに接合されているのが好ましい。なお、波長整合体の金属船底部側の面(接着面)を、ラップ仕上げなどにより平坦に整面しておくのが好ましい。同様に、金属船底部の船内側面や金属接水部の内側面のうち、少なくとも波長整合体と接合する部分についても、ラップ仕上げやサンドペーパでの整面など適宜の整面を行ってあると良い。
The wavelength matching body has a thickness that satisfies the above-described formula (1) or formula (2) described later. As this wavelength matching body, for example, a plate-like metal plate interposed between the vibration element and the metal bottom portion of the ship bottom or the metal water contact portion of the case can be used.
Further, it is preferable that the wavelength matching body and the metal ship bottom part or the metal water contact part are joined to each other without any gap by an adhesive. In addition, it is preferable that the surface (adhesion surface) of the wavelength matching body on the metal ship bottom side is flattened by lapping or the like. Similarly, at least a portion to be joined to the wavelength matching body among the inner side surface of the metal ship bottom and the inner side surface of the metal water contact portion may be subjected to appropriate leveling such as lapping or leveling with sandpaper. .
さらに、上述の水中超音波利用装置付き船舶であって、前記金属船底部は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、前記波長整合体も、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる水中超音波利用装置付き船舶と良い。 Furthermore, in the above-mentioned ship with an underwater ultrasonic device, the metal ship bottom is made of aluminum or an aluminum alloy, and the wavelength matching body is also preferably a ship with an underwater ultrasonic device made of aluminum or an aluminum alloy.
プレジャーボートなどの船舶では、アルミダイキャストなどアルミニウム(またはその合金)で船底や船体を構成したものがある。これらのように、金属船底部がアルミニウム(あるいはその合金)で構成されている場合、波長整合体も同様のアルミニウム(あるいはその合金)とすることで、音響インピーダンスなどが似通った値となり、両者の界面での超音波の反射をより抑えることができる。 Some ships such as pleasure boats have their bottoms and hulls made of aluminum (or an alloy thereof) such as aluminum die cast. When the bottom of the metal ship is made of aluminum (or an alloy thereof) like these, the wavelength matching body is also made of the same aluminum (or an alloy thereof), so that the acoustic impedance and the like become similar values. Ultrasonic reflection at the interface can be further suppressed.
さらに、上述のいずれかに記載の水中超音波利用装置付き船舶であって、前記超音波振動子は、前記振動素子と波長整合体との間にゴムからなるバッファ体を備える水中超音波利用装置付き船舶とすると良い。 Furthermore, it is a ship with the underwater ultrasonic wave utilization apparatus in any one of the above-mentioned, Comprising: The said ultrasonic transducer | vibrator is equipped with the buffer body which consists of rubber | gum between the said vibration element and a wavelength matching body, The underwater ultrasonic utilization apparatus It should be a ship with a ship.
振動素子が波長整合体に直接接着した構造の超音波振動子では、両者の界面で接着剥がれが生じる場合がある。
これに対し、本発明の水中超音波利用装置付き船舶では、バッファ体の介在により、振動素子と波長整合体の機械的結合が緩和された超音波振動子を用いている。これによって、バッファ体に接着した振動素子が振動素子の振動により剥がれる不具合が防止され、より信頼性の高い水中超音波利用装置付き船舶とすることができる。
In an ultrasonic vibrator having a structure in which the vibration element is directly bonded to the wavelength matching body, adhesion peeling may occur at the interface between the two.
On the other hand, in the ship with an underwater ultrasonic device according to the present invention, an ultrasonic transducer in which mechanical coupling between the vibration element and the wavelength matching body is relaxed by using a buffer body is used. This prevents the vibration element bonded to the buffer body from being peeled off by the vibration of the vibration element, and can provide a ship with a more reliable underwater ultrasonic device.
なお、バッファ体としては、振動素子と波長整合体の機械的結合を適度に緩和できる材質を選択するのが良く、具体的には、適切な硬度を有するゴム状弾性体が挙げられる。さらに具体的には、CRゴム、NBRゴムなどのゴム材や、ゴム状弾性を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。
また、振動素子と波長整合体との電気的絶縁を図るため、バッファ体としては、絶縁性材料、例えば絶縁性ゴムを用いるのが好ましい。
As the buffer body, it is preferable to select a material that can moderately relax the mechanical coupling between the vibration element and the wavelength matching body. Specifically, a rubber-like elastic body having an appropriate hardness can be used. More specifically, rubber materials such as CR rubber and NBR rubber, and an epoxy resin having rubber-like elasticity can be used.
In order to electrically insulate the vibration element from the wavelength matching body, it is preferable to use an insulating material such as an insulating rubber as the buffer body.
他の解決手段は、船底の少なくとも一部が金属からなる金属船底部である船舶に用いる水中超音波利用装置であって、上記金属船底部の船内側面に取り付けられることが予定されている超音波振動子を含み、上記超音波振動子は、所定周波数で所定振動方向に超音波振動する振動素子と、上記所定振動方向を厚さ方向とする波長整合体であって、上記振動素子とは上記所定振動方向に直接または間接に積み重ねられ、上記船内側面に接し、波長整合を行う波長整合体と、を含み、上記波長整合体は、上記金属船底部を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλb、この金属船底部の厚さをtb、上記波長整合体を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλs、この波長整合体の厚さをtsとしたとき、下記式(1)を満たす厚さtsを有する
1/2−1/10≦tb/λb+ts/λs≦1/2+1/10 …式(1)
水中超音波利用装置である。
Another solution is an underwater ultrasonic device for use in a ship in which at least a part of the ship bottom is a metal ship bottom made of metal, and is intended to be attached to the inner surface of the metal ship bottom. The ultrasonic vibrator includes a vibration element that ultrasonically vibrates in a predetermined vibration direction at a predetermined frequency, and a wavelength matching body that has the predetermined vibration direction as a thickness direction, and the vibration element is the above-described vibration element. A wavelength matching body that is directly or indirectly stacked in a predetermined vibration direction, is in contact with the inner surface of the ship and performs wavelength matching, and the wavelength matching body has a wavelength of ultrasonic vibration of the predetermined frequency that is transmitted through the metal ship bottom. Is λb, the thickness of the bottom of the metal ship is tb, the wavelength of the ultrasonic vibration having the predetermined frequency transmitted through the wavelength matching body is λs, and the thickness of the wavelength matching body is ts, Meet the thickness ts 1 / 2-1 / 10 ≦ tb / λb + ts / λs ≦ 1/2 + 1/10 (1)
It is an underwater ultrasonic device.
本発明の水中超音波利用装置では、超音波振動子に、振動素子の所定振動方向を厚さ方向とする波長整合体を備え、しかもこの波長整合体の厚さtsと、この超音波振動子を取り付ける船底の金属船底部の厚さtbとを、式(1)を満たす関係としている。具体的には、金属船底部の厚さtbと波長整合体の厚さtsとを、tb/λb+ts/λs=1/2またはこれに十分近い範囲(±1/10以内)に調整している。つまり、金属船底部と波長整合体とをそれらの厚み方向に見たとき、これらに生じる超音波振動が、両者合わせて、超音波振動のほぼ1/2波長に厚さとなるようにしてある。このため、超音波振動子を金属船底部に取り付けることで、この超音波振動子を船内に配置しながらも、損失や不要反射を抑制し、効率よく超音波を金属船底部から船外(水中)に放射することができるようになる。また、水中から入射する超音波を効率よく振動素子に伝えることができるようになる。また、指向特性が良好となり、サイドローブの発生をも抑制できる。かくして、本発明の水中超音波利用装置を用いれば、良好な超音波の放射特性や受波特性を有する水中超音波利用装置付きの船舶を構成することができる。 In the underwater ultrasonic device of the present invention, the ultrasonic vibrator includes a wavelength matching body whose thickness direction is a predetermined vibration direction of the vibration element, and the thickness ts of the wavelength matching body and the ultrasonic vibrator The thickness tb of the metal ship bottom portion of the ship bottom to which is attached is a relationship satisfying the formula (1). Specifically, the thickness tb of the metal ship bottom and the thickness ts of the wavelength matching body are adjusted to tb / λb + ts / λs = 1/2 or a range sufficiently close to this (within ± 1/10). . In other words, when the metal ship bottom and the wavelength matching body are viewed in the thickness direction, the ultrasonic vibrations generated in these parts are combined so that the thickness thereof is approximately ½ wavelength of the ultrasonic vibrations. For this reason, by attaching an ultrasonic transducer to the bottom of a metal ship, while placing this ultrasonic transducer in the ship, it suppresses losses and unnecessary reflections, and efficiently sends ultrasonic waves from the metal ship bottom to the outboard (underwater ) Can be emitted. Further, it is possible to efficiently transmit ultrasonic waves incident from underwater to the vibration element. In addition, the directivity is good and the occurrence of side lobes can be suppressed. Thus, by using the underwater ultrasonic device of the present invention, it is possible to configure a ship with an underwater ultrasonic device having good ultrasonic radiation characteristics and receiving characteristics.
さらに他の解決手段は、超音波振動子と、少なくとも上記超音波振動子を包囲するケースと、を備える水中超音波利用装置であって、上記ケースのうち、使用時に水に接する接水部の少なくとも一部は、金属からなる金属接水部であり、上記超音波振動子は、上記金属接水部の内側面に取り付けられてなり、所定周波数で所定振動方向に超音波振動する振動素子と、上記所定振動方向を厚さ方向とする波長整合体であって、上記振動素子とは上記所定振動方向に直接または間接に積み重ねられ、上記内側面に接し、波長整合を行う波長整合体と、を含み、上記波長整合体は、上記金属接水部を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλc、この金属接水部のうち上記超音波振動が伝わる部分の厚さをtc、上記波長整合体を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλs、この波長整合体の厚さをtsとしたとき、下記式(2)を満たす厚さtsを有する
1/2−1/10≦tc/λc+ts/λs≦1/2+1/10 …式(2)
水中超音波利用装置である。
Still another solution is an underwater ultrasonic device including an ultrasonic transducer and a case surrounding at least the ultrasonic transducer, wherein the water contact portion of the case that contacts water during use At least a part is a metal water contact portion made of metal, and the ultrasonic vibrator is attached to an inner surface of the metal water contact portion, and a vibration element that ultrasonically vibrates in a predetermined vibration direction at a predetermined frequency. A wavelength matching body having the predetermined vibration direction as a thickness direction, wherein the vibration element is directly or indirectly stacked in the predetermined vibration direction, is in contact with the inner surface, and performs wavelength matching; The wavelength matching body has a wavelength of ultrasonic vibration of the predetermined frequency transmitted through the metal wetted part λc, a thickness of a part of the metal wetted part through which the ultrasonic vibration is transmitted is tc, and the wavelength The above-mentioned place through the matching body When the wavelength of the ultrasonic vibration at the frequency is λs and the thickness of the wavelength matching body is ts, the thickness ts satisfies the following formula (2): 1 / 2-1 / 10 ≦ tc / λc + ts / λs ≦ 1 / 2 + 1/10 ... Formula (2)
It is an underwater ultrasonic device.
本発明の水中超音波利用装置では、超音波振動子がケースに包囲されている。この超音波振動子は、振動素子の所定振動方向を厚さ方向とする波長整合体を備え、しかもこの波長整合体の厚さtsと、この超音波振動子を取り付けるケースの金属接水部のうち超音波振動が伝わる部分の厚さtcとを式(2)を満たす上述の関係としている。具体的には、金属接水部の厚さtcと波長整合体の厚さtsとを、tc/λc+ts/λs=1/2またはこれに十分近い範囲(±1/10以内)に調整している。つまり、金属接水部と波長整合体とをそれらの厚み方向に見たとき、これらに生じる超音波振動が、両者合わせて、超音波振動のほぼ1/2波長分となるようにしてある。このため、超音波振動子を金属接水部に取り付けることで、この超音波振動子をケース内に配置しながらも、損失や不要反射を抑制し、効率よく超音波を金属接水部から水中に放射することができるようになる。また、水中から入射する超音波を効率よく振動素子に伝えることができるようになる。また、指向特性が良好となり、サイドローブの発生をも抑制できる。かくして、良好な超音波の放射特性や受波特性を有する水中超音波利用装置とすることができる。 In the underwater ultrasonic wave using apparatus of the present invention, the ultrasonic transducer is surrounded by the case. This ultrasonic vibrator includes a wavelength matching body whose thickness direction is a predetermined vibration direction of the vibration element, and further, a thickness ts of the wavelength matching body and a metal water contact portion of a case to which the ultrasonic vibrator is attached. Of these, the thickness tc of the portion where the ultrasonic vibration is transmitted has the above relationship satisfying the expression (2). Specifically, the thickness tc of the metal wetted part and the thickness ts of the wavelength matching body are adjusted to tc / λc + ts / λs = 1/2 or a range sufficiently close to this (within ± 1/10). Yes. In other words, when the metal water contact portion and the wavelength matching body are viewed in the thickness direction, the ultrasonic vibration generated in the metal water contact portion and the wavelength matching body is approximately ½ wavelength of the ultrasonic vibration. For this reason, by attaching the ultrasonic vibrator to the metal wetted part, the ultrasonic vibrator is efficiently sent from the metal wetted part to the water while suppressing the loss and unnecessary reflection while arranging the ultrasonic vibrator in the case. To be able to radiate. Further, it is possible to efficiently transmit ultrasonic waves incident from underwater to the vibration element. In addition, the directivity is good and the occurrence of side lobes can be suppressed. In this way, it is possible to provide an underwater ultrasonic device having good ultrasonic radiation characteristics and reception characteristics.
なお、この水中超音波利用装置のケースとしては、超音波振動子等を密閉包囲して防水構造としたケースのほか、船型あるいは桶型など上部など一部が開放され防水とはなっていないケースを採用することもできる。
また、金属接水部をなす金属の材質としては、水中超音波利用装置の用途に応じて適宜選択すればよく、また、超音波を低損失で伝えられる金属を選択するのが好ましい。例えば、アルミニウム、ジュラルミンなどのアルミニウム合金が挙げられる。また、炭素鋼、ステンレスなどの鉄鋼や、チタン合金などが挙げられる。
In addition to the case where the ultrasonic transducer is sealed and sealed as a waterproof structure, this underwater ultrasonic equipment case is not waterproof because the upper part, such as a boat or saddle, is open. Can also be adopted.
Further, the material of the metal forming the metal water contact portion may be appropriately selected according to the use of the underwater ultrasonic device, and it is preferable to select a metal capable of transmitting ultrasonic waves with low loss. For example, aluminum alloys, such as aluminum and duralumin, are mentioned. Moreover, steels, such as carbon steel and stainless steel, a titanium alloy, etc. are mentioned.
さらに、上記いずれかに記載の水中超音波利用装置であって、前記超音波振動子は、前記振動素子と波長整合体との間にゴムからなるバッファ体を備える水中超音波利用装置とするのが好ましい。 Further, in any of the above-described underwater ultrasonic wave utilization devices, the ultrasonic transducer is an underwater ultrasonic wave utilization device including a buffer body made of rubber between the vibration element and a wavelength matching body. Is preferred.
振動素子が波長整合体に直接接着した構造の超音波振動子では、両者の界面で接着剥がれが生じる場合がある。
これに対し、本発明の水中超音波利用装置では、バッファ体の介在により、振動素子と波長整合体の機械的結合が緩和された超音波振動子を用いている。これによって、バッファ体に接着した振動素子が振動素子の振動により剥がれる不具合が防止され、より信頼性の高い水中超音波利用装置とすることができる。
In an ultrasonic vibrator having a structure in which the vibration element is directly bonded to the wavelength matching body, adhesion peeling may occur at the interface between the two.
On the other hand, the underwater ultrasonic device of the present invention uses an ultrasonic transducer in which the mechanical coupling between the vibration element and the wavelength matching body is relaxed by the buffer body. This prevents a problem that the vibration element bonded to the buffer body is peeled off by the vibration of the vibration element, so that a more reliable underwater ultrasonic device can be obtained.
さらに他の解決手段は、船底の少なくとも一部が金属からなる金属船底部である船舶において、上記金属船底部の船内側面に取り付けられることが予定されている超音波振動子であって、所定周波数で所定振動方向に超音波振動する振動素子と、上記所定振動方向を厚さ方向とする波長整合体であって、上記振動素子とは上記所定振動方向に直接または間接に積み重ねられ、上記船内側面に接し、波長整合を行う波長整合体と、を含み、上記波長整合体は、上記金属船底部を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλb、この金属船底部の厚さをtb、上記波長整合体を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλs、この波長整合体の厚さをtsとしたとき、下記式(1)を満たす厚さtsを有する
1/2−1/10≦tb/λb+ts/λs≦1/2+1/10 …式(1)
超音波振動子である。
Still another solution is an ultrasonic transducer that is scheduled to be attached to the inner surface of the metal ship bottom in a ship in which at least a part of the ship bottom is a metal ship bottom made of metal, and has a predetermined frequency. A vibration element that ultrasonically vibrates in a predetermined vibration direction and a wavelength matching body having the predetermined vibration direction as a thickness direction, wherein the vibration element is stacked directly or indirectly in the predetermined vibration direction, A wavelength matching body that performs wavelength matching, wherein the wavelength matching body has a wavelength of the ultrasonic vibration of the predetermined frequency transmitted through the metal ship bottom, λb, a thickness of the metal ship bottom tb, When the wavelength of the ultrasonic vibration having the predetermined frequency transmitted through the wavelength matching body is λs and the thickness of the wavelength matching body is ts, it has a thickness ts satisfying the following formula (1) 1 / 2-1 / 10 ≦ tb / λb + t s / λs ≦ 1/2 + 1/10 (1)
It is an ultrasonic transducer.
本発明の超音波振動子では、波長整合体を、超音波振動子を取り付けることが予定されている船底の金属船底部に対し、式(1)を満たす関係としている。具体的には、金属船底部の厚さtbと波長整合体の厚さtsとが、tb/λb+ts/λs=1/2またはこれに十分近い範囲(±1/10以内)に調整している。つまり、金属船底部と波長整合体とをそれらの厚み方向に見たとき、これらに生じる超音波振動が、両者合わせて、超音波振動のほぼ1/2波長分となるようにしてある。このため、この超音波振動子を金属船底部に取り付けることで、この超音波振動子を船内に配置しながらも、損失や不要反射を抑制し、効率よく超音波を金属船底部から船外(水中)に放射することができるようになる。また、水中から入射する超音波を効率よく振動素子に伝えることができるようになる。また、指向特性が良好となり、サイドローブの発生をも抑制できる。かくして、良好な超音波の放射特性や受波特性を有する超音波振動子を取り付けた船舶を構成することができる。 In the ultrasonic transducer of the present invention, the wavelength matching body has a relationship satisfying the formula (1) with respect to the metal bottom portion of the ship bottom where the ultrasonic transducer is scheduled to be attached. Specifically, the thickness tb of the metal ship bottom and the thickness ts of the wavelength matching body are adjusted to tb / λb + ts / λs = 1/2 or a range sufficiently close to this (within ± 1/10). . In other words, when the metal ship bottom and the wavelength matching body are viewed in the thickness direction, the ultrasonic vibrations generated in these are combined to be approximately ½ wavelength of the ultrasonic vibrations. For this reason, by attaching this ultrasonic transducer to the bottom of the metal ship, while placing this ultrasonic transducer inside the ship, it suppresses losses and unnecessary reflections, and efficiently transmits ultrasonic waves from the metal ship bottom to the outboard ( It becomes possible to radiate underwater. Further, it is possible to efficiently transmit ultrasonic waves incident from underwater to the vibration element. In addition, the directivity is good and the occurrence of side lobes can be suppressed. Thus, it is possible to configure a ship equipped with an ultrasonic transducer having excellent ultrasonic radiation characteristics and reception characteristics.
さらに他の解決手段は、使用時に水に接する接水部の少なくとも一部が、金属からなる金属接水部であるケースのうちの、上記金属接水部の内側面に取り付けられることが予定されており、上記ケースで包囲される超音波振動子であって、所定周波数で所定振動方向に超音波振動する振動素子と、上記所定振動方向を厚さ方向とする波長整合体であって、上記振動素子とは上記所定振動方向に直接または間接に積み重ねられ、上記内側面に接し、波長整合を行う波長整合体と、を含み、上記波長整合体は、上記金属接水部を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλc、この金属接水部のうち上記超音波振動が伝わる部分の厚さをtc、上記波長整合体を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλs、この波長整合体の厚さをtsとしたとき、下記式(2)を満たす厚さtsを有する
1/2−1/10≦tc/λc+ts/λs≦1/2+1/10 …式(2)
超音波振動子である。
Still another solution is planned to be attached to the inner surface of the metal water contact portion of the case where at least a part of the water contact portion in contact with water is a metal water contact portion made of metal. An ultrasonic transducer surrounded by the case, a vibration element that ultrasonically vibrates in a predetermined vibration direction at a predetermined frequency, and a wavelength matching body having the predetermined vibration direction as a thickness direction, The vibration element includes a wavelength matching body that is directly or indirectly stacked in the predetermined vibration direction, is in contact with the inner side surface, and performs wavelength matching, and the wavelength matching body transmits the predetermined frequency transmitted through the metal water contact portion. Λc is the wavelength of the ultrasonic vibration of the metal, tc is the thickness of the portion where the ultrasonic vibration is transmitted in the metal water contact portion, λs is the wavelength of the ultrasonic vibration of the predetermined frequency transmitted through the wavelength matching body, and this wavelength matching Let ts be the body thickness Having a thickness ts satisfying the following formula (2) 1 / 2-1 / 10 ≦ tc / λc + ts / λs ≦ 1/2 + 1/10 (2)
It is an ultrasonic transducer.
本発明の超音波振動子では、波長整合体を、超音波振動子を取り付けることが予定されているケースの金属接水部に対し、式(2)を満たす関係としている。具体的には、金属接水部のうち超音波振動が伝わる部分の厚さtcと波長整合体の厚さtsとが、tc/λc+ts/λs=1/2またはこれに十分近い範囲(±1/10以内)に調整している。つまり、金属接水部と波長整合体とをそれらの厚み方向に見たとき、これらに生じる超音波振動が、両者合わせて、超音波振動のほぼ1/2波長分となるようにしてある。このため、この超音波振動子を金属接水部に取り付けることで、この超音波振動子をケース内に配置しながらも、損失や不要反射を抑制し、効率よく超音波を金属接水部から水中に放射することができるようになる。また、水中から入射する超音波を効率よく振動素子に伝えることができるようになる。また、指向特性が良好となり、サイドローブの発生をも抑制できる。かくして、良好な超音波の放射特性や受波特性を有する超音波振動子を備えた水中超音波利用装置を構成することができる。 In the ultrasonic transducer of the present invention, the wavelength matching body has a relationship satisfying the formula (2) with respect to the metal water contact portion of the case where the ultrasonic transducer is scheduled to be attached. Specifically, the thickness tc of the portion where the ultrasonic vibration is transmitted in the metal water contact portion and the thickness ts of the wavelength matching body are tc / λc + ts / λs = 1/2 or a range sufficiently close to this (± 1 / 10)). In other words, when the metal water contact portion and the wavelength matching body are viewed in the thickness direction, the ultrasonic vibration generated in the metal water contact portion and the wavelength matching body is approximately ½ wavelength of the ultrasonic vibration. For this reason, by attaching this ultrasonic vibrator to the metal water contact part, while disposing this ultrasonic vibrator in the case, it suppresses loss and unnecessary reflection, and efficiently transmits ultrasonic waves from the metal water contact part. It becomes possible to radiate into the water. Further, it is possible to efficiently transmit ultrasonic waves incident from underwater to the vibration element. In addition, the directivity is good and the occurrence of side lobes can be suppressed. Thus, it is possible to configure an underwater ultrasonic wave utilization apparatus including an ultrasonic transducer having good ultrasonic radiation characteristics and reception characteristics.
さらに上記いずれかに記載の超音波振動子であって、前記振動素子と波長整合体との間にゴムからなるバッファ体を備える超音波振動子とするのが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the ultrasonic vibrator according to any one of the above is provided with a buffer body made of rubber between the vibration element and the wavelength matching body.
振動素子が波長整合体に直接接着した構造の超音波振動子では、両者の界面で接着剥がれが生じる場合がある。
これに対し、本発明の超音波振動子では、バッファ体の介在により、振動素子と波長整合体の機械的結合が緩和されている。これによって、バッファ体に接着した振動素子が振動素子の振動により剥がれる不具合が防止され、より信頼性の高い水中超音波利用装置とすることができる。
In an ultrasonic vibrator having a structure in which the vibration element is directly bonded to the wavelength matching body, adhesion peeling may occur at the interface between the two.
On the other hand, in the ultrasonic transducer of the present invention, the mechanical coupling between the vibration element and the wavelength matching body is relaxed by the buffer body. This prevents a problem that the vibration element bonded to the buffer body is peeled off by the vibration of the vibration element, so that a more reliable underwater ultrasonic device can be obtained.
本発明の実施の形態を、実施例1,2として、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described as first and second embodiments with reference to the drawings.
本発明の第1の実施例を、図1〜図5を参照して説明する。本実施例1の魚群探知機付きボート10は、ボート1とこれに搭載された魚群探知機4とからなる。このうち、ボート1は、いわゆるアルミ船であり、その船底2の一部である金属船底部3も含め、船体全体がアルミニウム合金からなっている。船底2(金属船底部3)は、ボート1を水上に浮かべた場合に、水面WSよりも下方に位置する。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
このボート1内には、魚群探知機4が搭載されている。この魚群探知機4は、超音波振動子6と、これを駆動し、その出力(超音波受波出力)を解析して、水中の様子、魚群の有無等を表示する本体装置5とを含んでいる。本体装置5には、超音波振動子6を駆動するための駆動電源51及び、超音波振動子6からの出力等を処理したものを画像やデータとして表示する表示ディスプレイ52を含む。
A fish detector 4 is mounted in the boat 1. The fish finder 4 includes an
一方、超音波振動子6は、図2に示すように、船底2の一部である金属船底部3の船内側面3Bに固着されている。なお、超音波振動子6が固着されている部分における金属船底部3の厚さtbはtb=6.0mm、厚さ方向の音速vbはvb=6400m/sである。超音波振動子6は、円板状(φ40×t10mm)の圧電素子61と、この圧電素子61の前面61F側に配置され、圧電素子61よりも径大で略円板状(φ80×20mm)のアルミ整合体62と、圧電素子61とアルミ整合体62との間に介在し、圧電素子61と略同径で円板状(φ40×t5.0mm)のバッファ体63とを有する。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
このうち、圧電素子61は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とし、厚さ方向(図2において上下方向、軸線AXに沿う方向)に分極され、前面61F及び裏面61Bには、Agからなる電極61E1,61E2がそれぞれ形成されている。これらの電極61E1,61E2は、ケーブル66内の図示しないリード線を経由して本体装置5に接続されており、圧電素子61は、駆動回路51によって所定の駆動周波数f(=120kHz)で駆動され、厚さ方向(軸線AX方向)に伸縮(超音波振動)する。
Among them, the
アルミ整合体62は、金属船底部3と同様のアルミニウム合金からなり、前述のように、その厚さ(軸線AX方向の寸法)tsはts=20mmである。またこのアルミ整合体62の厚さ方向の音速vsはvs=6400m/sである。このアルミ整合体62は、その前面62Fで、ボート1の金属船底部3の船内側面3Bに接着剤層ADを介して密着している。このアルミ整合体62は、圧電素子61の超音波振動により、その厚さ方向(軸線AX方向)に超音波振動し、これを金属船底部3に伝える。
このアルミ整合体62の働きについては、後述する。
なお、アルミ整合体62と金属船底部3とを同材質としたため、両者の音響インピーダンスがほぼ同等となり、両者の界面での反射が生じにくくなっている。また、このアルミ整合体62の前面62Fは、金属船底部3の船内側面3Bと密着するように、ラップ仕上げなどによって整面しておくのが好ましい。同様に、金属船底部3の船内側面3Bも、サンドペーパでの整面、ラップ仕上げなどによる整面をしておくのが好ましい。
The
The function of the
In addition, since the
また、バッファ体63は、絶縁性のCRゴムからなり、圧電素子61の前面61Fとアルミ整合体62の裏面62Bとの間に挟持されている。具体的には、圧電素子61とバッファ体63とアルミ整合体62とは、互いに図示しない接着剤によって接合されている。このバッファ体63は、圧電素子61とアルミ整合体62との間に介在して、両者の機械的結合を緩和している。というのも、圧電素子61とアルミ整合体62とを、バッファ体63無しに直接接合した場合には、圧電素子61の厚み方向振動(厚さ方向の伸縮)及びそれに伴う径方向振動(径方向の伸縮)に対し、アルミ整合体62に励起される超音波振動のモードが完全に同じではないため、両者間の接合部分(接着剤)に亀裂が生じる「接着剥がれ」を生じる虞がある。そこで、ゴムからなるバッファ体63を介在させて、圧電素子61で発生させた超音波振動をアルミ整合体62に伝えるとともに、両者間の振動の様子の違いを吸収するのである。
The
かくして、駆動回路51で圧電素子61を駆動すると、この圧電素子61は、振動周波数fで、厚さ方向(軸線AX方向)に伸縮(超音波振動)し、バッファ体63及びアルミ整合体62を通じて、金属船底部3に超音波振動させ、その放射面3Fから水WTの中に超音波USRを放射することができる。
Thus, when the
圧電素子61及びバッファ体63の後方(図2において上方)及び周囲には、これらを包囲するバック材64を備えている。このバック材64は、ゴムからなり、圧電素子61の防湿、絶縁、及び不要振動、残響振動の吸収を行っている。
さらに、この超音波振動子6は、ゴムからなるゴムフロート65を含む。このゴムフロート65は、バック材64及びアルミ整合体62を包囲する有底円筒状の形態を有する包囲部65Hと、この包囲部65Hから径方向外側に延び、ケーブル66を液密に把持するブッシュ部65Bとを有している。また、包囲部65Hの内周面65Iとアルミ整合体62の外周面62G及び裏面62Bの周縁部分とは液密に密着(接着)してなる。
なお、アルミ整合体62の外周面62Gには、係合鍔部62Tが設けられて、包囲部65Hから抜けにくくなっている。また、包囲部65Hの内周面65Iとバック材64との間には内部空間SPが形成されており、バック材64を通じてゴムフロート65の包囲部65Hにまで超音波振動が伝わらないように、いわゆる縁切りがされている。
A
Further, the
Note that an
さて、本実施例1の超音波振動子6では、ボート1の金属船底部3との関係で、アルミ整合体62を圧電素子61と金属船底部3との間に介在させ、さらにその厚みtsを、以下のように設定している。即ち、アルミ整合体62の厚み(軸線AX方向寸法)をts、これを伝わる超音波振動の波長をλs、ボート1の金属船底部3の厚み(軸線AX方向寸法)をtb、これを伝わる超音波振動の波長をλbとしたとき、下記式(1)を満たすように、アルミ整合体62の厚みtsを調整してある。
1/2−1/10≦tb/λb+ts/λs≦1/2+1/10 …式(1)
なお、波長λsは、伝わる超音波振動の振動周波数fと、アルミ整合体62の厚み方向の音速vsから、λs=vs/fにより得られる。同様に、波長λbは、伝わる超音波振動の振動周波数fと、金属船底部3の厚み方向の音速vbから、λb=vb/fにより得られる。
Now, in the
1 / 2-1 / 10 ≦ tb / λb + ts / λs ≦ 1/2 + 1/10 Equation (1)
The wavelength λs is obtained from the vibration frequency f of the transmitted ultrasonic vibration and the sound velocity vs in the thickness direction of the
具体的には、本実施例1の魚群探知機付きボート10では、f=120kHz、vs=6345m/s、vb=6445m/sであるので、λs=52.88mm、λb=53.79mmとなる。また、ts=20mm,tb=6.0mmである。このため、tb/λb+ts/λs=0.48となり、式(1)の範囲に含まれることが判る。
なお、金属船底部3あるいはアルミ整合体62の厚さ方向の音速vb,vsは、周波数が既知の超音波厚み計を用いて、金属船底部3あるいはアルミ整合体62の厚さを測定し、別途測定した厚さtb,tsとの比較から、実際の音速vb,vsを得た。詳細には、金属船底部3(実際には、これと同材質、同厚のアルミニウム合金の平板、□200×t6)及びアルミ整合体62の厚みを、マイクロメータを用いて測定する。一方、超音波厚み計(東京計器製、UTM100、パルス反射方式、図示しない)を用いて、金属船底部3(実際には上述の平板)及びアルミ整合体62の厚みを測定し、超音波厚み計の音速測定スイッチにより音速を変更して、この超音波厚み計で表示される厚みが、マイクロメータで実測した厚みに一致する音速を、金属船底部3及びアルミ整合体62の音速vb,vsとした。なお、超音波厚み計の厚さの測定精度(表示精度)が0.1mmであるので、得られる音速には、幅が生じることがある。この場合には、音速の幅の中央値を真の音速とした。
Specifically, in the
Note that the sound speeds vb and vs in the thickness direction of the metal ship bottom 3 or the
この式(1)について説明する。式(1)は、tb/λb+ts/λsの値を、tb/λb+ts/λs=1/2を中心として、tb/λb+ts/λsの許容幅を、±1/10に設定したものである。
一般に、物体の厚さをt、これを伝わる超音波振動の波長をλとしたとき、t/λは、この物体の厚さ方向に、超音波振動の波が幾つ(何波長分)存在しているかを示す。従って、この式(1)は、アルミ整合体62と金属船底部3とを伝わる超音波振動の波が、これらに実効的に、1/2ヶ分(1/2波長分)含まれている寸法関係、あるいはこれに近似した寸法関係とするのが好ましいことを示している。
This equation (1) will be described. Formula (1) sets the allowable width of tb / λb + ts / λs to ± 1/10 with the value of tb / λb + ts / λs centered around tb / λb + ts / λs = 1/2.
In general, where t is the thickness of an object and λ is the wavelength of ultrasonic vibrations transmitted through the object, t / λ is the number of ultrasonic vibration waves (how many wavelengths) in the thickness direction of the object. Indicates whether Therefore, this equation (1) effectively includes 1/2 wave (1/2 wavelength) of ultrasonic vibration waves transmitted through the
これは、金属船底部3の放射面3Fから、これよりも音響インピーダンスの高い(音速の低い)水WTの中に超音波USRを放射するに当たり、金属船底部3の船内側面3Bに適切な厚さtbのアルミ整合体62を付加して、アルミ整合体62と金属船底部3とを併せて、実効的にλ/2共振体を構成する。これにより、放射面3Fからその正面(軸線AX方向)の水中に超音波USRを効率よく放射可能となるからと考えられる。また、これに伴い、サイドローブを発生をも抑制することができる。上述のようにアルミ整合体62と金属船底部3とを併せて、実効的なλ/2共振体を構成することで、厚み方向(軸線AX方向)の振動が選択的に励起され、これ以外の方向の振動(径方向振動)の発生が抑制されるためと考えられる。
なお、tb/λb+ts/λsの許容幅を、±1/10に設定したのは、この範囲内であれば、アルミ整合体62と金属船底部3とを併せて、実効的なλ/2共振体に近い状態とすることができ、放射面3Fからその正面(軸線AX方向)の水中に超音波USRを効率よく放射できる一方、サイドローブの発生も十分抑制できるからである。
This is because when the ultrasonic wave USR is radiated from the
If the allowable width of tb / λb + ts / λs is set to ± 1/10, within this range, the
ついで、実施例1及び比較例1,2にかかる魚群探知機付きボートについて、その指向特性、正面(軸線AX方向)への送波音圧、正面(軸線AX方向)からの超音波の受波感度を測定した。但し、実際のボート1を用いて、指向特性を計測するのは大がかりな装置が必要となり困難であるため、金属船底3に代えて、同材質のアルミニウム合金からなり、同じ厚さtb=6.0mmを有する、平面寸法200×200mmの平板の中心に、超音波振動子6を接着した実施試料1を用意し、その指向特性を測定した。比較例2に係る超音波振動子にも同様の平板を用いて、比較試料2としている。
また前述の通り、本実施例1(実施試料1)の超音波振動子6において、圧電素子61は、直径φ40mm、厚み10mmである。また、アルミ整合体62は、直径φ80mm、厚み20mmである。
一方、比較例1として、圧電素子61及びバッファ体63を備え、アルミ整合体62を備えない超音波振動子を作成し、これを金属船底部3に固着することなく、直接水中に投げ入れて、その指向特性を測定した。
また、比較例2(比較試料2)として、比較例1で用いた超音波振動子(具体的にはバッファ体63)を、前述の平板(tb=6.0mm、200×200mm)に接着したものを作製し、その指向特性を測定した。
Next, with respect to the boat with a fish finder according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, the directivity, the transmitted sound pressure to the front (axis AX direction), the reception sensitivity of ultrasonic waves from the front (axis AX direction) Was measured. However, since it is difficult to measure the directivity using an actual boat 1 because a large-scale device is required, it is made of an aluminum alloy of the same material instead of the metal ship bottom 3 and has the same thickness tb = 6. An implementation sample 1 in which the
Further, as described above, in the
On the other hand, as Comparative Example 1, an ultrasonic vibrator including the
Further, as Comparative Example 2 (Comparative Sample 2), the ultrasonic transducer (specifically, buffer body 63) used in Comparative Example 1 was bonded to the above-described flat plate (tb = 6.0 mm, 200 × 200 mm). A product was made and its directivity was measured.
指向特性についての結果を、実施例1(実施試料1)について図3に、比較例1について図4に、比較例2(比較試料2)について図5に示す。また、送波音圧の周波数特性を図6に、受波感度の周波数特性を図7に示す。 The results of the directivity characteristics are shown in FIG. 3 for Example 1 (Example 1), FIG. 4 for Comparative Example 1, and FIG. 5 for Comparative Example 2 (Comparative Sample 2). FIG. 6 shows the frequency characteristics of the transmitted sound pressure, and FIG. 7 shows the frequency characteristics of the received wave sensitivity.
なお、送波音圧は、上述の平板に超音波振動子6を接着した実施試料1等を水中に投入し、水深1mで超音波振動子6の軸線AXを水平に保ち、本体装置5を用いて駆動し、この軸線上で1m離れた位置に配置した受波器(沖電気工業製、ST−1004、図示しない)により、水中を伝わった超音波を検知する。この受波器の出力を出力電圧をオシロスコープ(図示しない)で観察する。送波音圧Pを、P(dB)=Vr−kmにより、算出する。ここで、Pは送波音圧の音圧レベル(0dB=1μPa)、Vrは受波器の出力レベル(0dB=1Vrms)、kmは受波器の受波感度(0dB=1Vrms/μPa)である。図6に示す送波音圧の周波数特性は、本体装置5による駆動周波数を変化させて、各周波数における送波音圧を測定したものである。
The transmitted sound pressure is measured by putting the working sample 1 or the like with the
また、指向特性は、上述の送波音圧の測定と同様にして、受波器の出力電圧を測定する。その際、超音波振動子6の軸線AX上に受波器が位置する状態(受波器が平板に正対する状態)を角度θ=0°として、超音波振動子6をその軸線AXを水平に保ったまま水平方向面内を回動させ、各角度における受波器の出力電圧を測定する。さらに、各角度θにおける相対強度Gを、G(dB)=20Log(Vθ/V0)により算出する。ここで、V0は、角度θ=0°における受波器の出力電圧であり、Vθは、角度θにおける受波器の出力電圧である。さらに、相対強度Gが−6dB以内となる角度範囲の大きさを、指向角αとして算出する。
For the directivity, the output voltage of the receiver is measured in the same manner as the measurement of the transmitted sound pressure. At this time, the state where the receiver is positioned on the axis AX of the ultrasonic transducer 6 (the state where the receiver is directly facing the flat plate) is set to an angle θ = 0 °, and the axis AX of the
さらに、受波感度は、上述の送波音圧及び指向特性の測定とは異なり、平板に超音波振動子6を接着した実施試料1等を水中に投入し、水深1mで超音波振動子6の軸線AXを水平に保つ。また、この軸線上で1m離れた位置に配置した送波器(沖電気工業製、ST−1004,図示しない)を駆動して超音波を発生させ、水中を伝わった超音波を超音波振動子6で受波し、その出力をオシロスコープ(図示しない)で観察する。オシロスコープで得た超音波振動子6の出力電圧から、受波感度Sを、S(dB)=VTD−(Vs+Ks)により算出する。ここで、Sは超音波振動子の受波感度(0dB=1Vrms/μPa)、VTDは超音波振動子6の出力電圧のレベル(0dB=1Vrms)、Ksは送波器の送波強度(0dB=1μPa/Vrms・m)である。図7に示す受波感度の周波数特性は、送波器による超音波の周波数を変化させて、各周波数における受信感度を測定したものである。
Furthermore, the reception sensitivity is different from the above-described measurement of the transmitted sound pressure and directivity, and the sample 1 or the like in which the
図3のグラフによれば、本実施例1に係る超音波振動子6を用いた実施試料1においては、角度0deg付近に現れるメインビームの指向角(−6dB以上となる角度範囲)αが、α=14degであり、サイドローブのピークがメインビームに比して−17dB以下に抑制されていることが判る。
一方、比較例1に係る超音波振動子では、メインビームの指向角αは、α=20degであり、サイドローブのピークは、メインビームに比して−13dB以下に抑制されていることが判る(図4参照)。
また、比較例2に係る超音波振動子を用いた比較試料2では、メインビームの指向角αは、α=22degであり、サイドローブのピークはメインビームに比して−4dBしか抑制されていないことが判る(図5参照)。
According to the graph of FIG. 3, in the working sample 1 using the
On the other hand, in the ultrasonic transducer according to Comparative Example 1, the directivity angle α of the main beam is α = 20 deg, and the peak of the side lobe is suppressed to −13 dB or less compared to the main beam. (See FIG. 4).
In the
また、図6に示す、各試料の送波音圧Pの周波数特性によれば、アルミ整合体62を有する実施試料1(▲印)では、ボート1の船内に超音波振動子6を配置していながらも、比較例1(◆印:水中投げ入れ型)とほぼ同程度の送波音圧Pを得ていることが判る。一方、アルミ整合体62を有さない比較試料2(■印)では、実施試料1に比して送波音圧Pが概略10dB程度低下していることが判る。
Further, according to the frequency characteristics of the transmission sound pressure P of each sample shown in FIG. 6, the
また、図7に示す受波感度Sの周波数特性においても、アルミ整合体62を有する実施試料1(▲印)では、比較例1(◆印:水中投げ入れ型)とほぼ同程度、一部ではこれを上回る受波感度Sを得ていることが判る。一方、アルミ整合体62を有さない比較試料2(■印)では、実施試料1に比して受波感度Sも概略10dB程度低下していることが判る。
Further, in the frequency characteristic of the received wave sensitivity S shown in FIG. 7, the implementation sample 1 having the aluminum matching body 62 (marked with ▲) is almost the same as the comparative example 1 (♦ mark: underwater throwing type), and partly. It turns out that the receiving sensitivity S exceeding this is obtained. On the other hand, in the comparative sample 2 (■ mark) that does not have the
上述の比較例1(図4)と比較例2(比較試料2:図5)との比較から、通常の(アルミ整合体を有さない比較例1の)水中投げ込み型超音波振動子(比較例1)を、金属船底部に接着すると(比較例2)、指向角αが大きくなり、サイドローブ大きくなることが判る。また、送波音圧(放射強度)P及び受波感度Sも大幅に低下することが判る。
比較例2(比較試料2)の場合には、圧電素子を発生させた超音波振動を金属船底部(比較試料2の場合には平板)から水中に放射する際に、アルミ整合体が無いために、圧電素子から金属船底部への超音波振動の伝送、及び金属船底部から水中への超音波振動の伝送のいずれにおいても不整合が生じる。このため、それぞれの界面で反射や損失が生じ、結局、水中へ十分な強度で超音波を放射できなかったものと解される。また、圧電素子の厚み方向の振動のみならず、径方向振動なども励起され、メインビームの強度が低下して指向角αが大きくなるのに加えて、サイドローブとして大きなピークが現れたものと考えられる。
From the comparison between the above-described comparative example 1 (FIG. 4) and comparative example 2 (comparative sample 2: FIG. 5), a normal submerged ultrasonic transducer (comparative example 1 having no aluminum matching body) (comparison) When Example 1) is bonded to the bottom of a metal ship (Comparative Example 2), it can be seen that the directivity angle α increases and the side lobe increases. It can also be seen that the transmitted sound pressure (radiation intensity) P and the received sensitivity S are significantly reduced.
In the case of Comparative Example 2 (Comparative Sample 2), there is no aluminum matching body when the ultrasonic vibration generated by the piezoelectric element is radiated into the water from the bottom of the metal ship (a flat plate in the case of Comparative Sample 2). In addition, inconsistency occurs in both the transmission of ultrasonic vibration from the piezoelectric element to the bottom of the metal ship and the transmission of ultrasonic vibration from the bottom of the metal ship to the water. For this reason, reflection and loss occur at each interface, and it is understood that ultrasonic waves could not be radiated into water with sufficient intensity. In addition to the vibration in the thickness direction of the piezoelectric element, the vibration in the radial direction is also excited, the main beam intensity decreases and the directivity angle α increases, and a large peak appears as a side lobe. Conceivable.
これに対し、本実施例1に係る超音波振動子6を用いた場合(実施試料1:図3)には、比較例2(比較試料2:図5)のみならず比較例1(図4)に比しても指向角αが小さく、鋭い超音波ビームを水中に放射できる上、サイドローブも比較例1,2に比して十分に抑制できることが判る。また、超音波USRの送波音圧(放射強度)Pは、水中投げ込み型の超音波振動子(比較例1)と同程度であり、ロス無く超音波USRを放射することができる。
このように、アルミ整合体62を備えた超音波振動子6とすることにより、アルミ整合体のない比較例2(比較試料2)に比して、この超音波振動子6(これを備えるボート10)における超音波USRの放射特性、指向特性を大幅に向上させることができる。また、水中投げ込み型の超音波振動子(比較例1)に比しても同等あるいはそれ以上の特性を得られることが判る。さらに、水中から超音波USPを受波する受波感度についても、アルミ整合体のない比較例2(比較試料2)に比して、大幅に向上させることができ、水中投げ込み型の超音波振動子(比較例1)と同等の特性を得られることが判る。
On the other hand, when the
In this way, by using the
かくして、本実施例1の魚群探知機付きボート10、魚群探知機4、及び超音波振動子6は、超音波振動子6を船内に配置しながらも、良好な超音波の放射特性や指向特性、受波特性を有する魚群探知機付きボート、魚群探知機、及び超音波振動子となる。
Thus, the
ついで、本発明の第2の実施例を、図8を参照して説明する。前述した実施例1では、魚群探知機4の超音波振動子6をボート1の金属船底部3に固着した魚群探知機付きボート10について説明した。
これに対し、本実施例2は、船舶SHで用いる水中超音波探査装置140にかかり、実施例6と同様の構成を有する超音波振動子6を用いる。従って、異なる部分について説明し、同様の部分については、記載を省略あるいは簡略化する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment described above, the
On the other hand, the second embodiment is applied to the underwater
本実施例2の水中超音波探査装置140は、本体装置150と、超音波振動子6含むプローブ160とからなる。このうち、この本体装置150は、超音波振動子6を駆動し、その出力(超音波受波出力)を解析して、水中の様子、水底(海底、湖底)の様子等をデータを得る。この本体装置150には、超音波振動子6を駆動するための駆動電源151を含む。
The underwater
一方、プローブ160は、超音波振動子6とこれを包囲し液密に密閉するケース161を有している。このうち、超音波振動子6は、実施例1と同様である(図2参照)。ケース161は、直方体形状を有し、そのうち、水面WS下に没する接水部162の底部は、アルミニウム合金からなる金属接水部163(厚みtc=6.0mm)とされている。超音波振動子6(具体的には、アルミ整合体62)は、この金属接水部163の内側面163Bに密に接着されている。
なお、超音波振動子6のケーブル66は、ケース161から液密に取り出され、本体装置150に接続されている。
On the other hand, the
The
かくして、この水中超音波探査装置140においても、本体装置150の駆動電源151を所定周波数(本例では、f=120kHz)で超音波振動子6を駆動することで、金属接水部613の放射面163Fから、超音波USRを放射することができる。また、この超音波振動子6によって、放射面3に入射する超音波USPを受波することができる。
Thus, also in this underwater
しかも実施例1と同様に、超音波振動子6には、アルミ整合体62を備えており、アルミ整合体62の厚み(軸線AX方向寸法)をts、これを伝わる超音波振動の波長をλs、ケース161の金属接水部163の厚み(軸線AX方向寸法)をtc、これを伝わる超音波振動の波長をλcとしたとき、下記式(2)を満たすように、アルミ整合体62の厚みtsを調整してある。
1/2−1/10≦tc/λc+ts/λs≦1/2+1/10 …式(2)
Moreover, as in the first embodiment, the
1 / 2-1 / 10 ≦ tc / λc + ts / λs ≦ 1/2 + 1/10 Equation (2)
具体的には、本実施例2の水中超音波探査装置140では、f=120kHz、vs=6345/s、vc=6445m/sであるので、λs=52.88mm、λc=53.79mmとなる。また、ts=20mm,tc=6.0mmである。このため、tc/λc+ts/λs=0.48となり、式(2)の範囲に含まれることが判る。
なお、金属接水部163の厚さ方向の音速vcもは、周波数が既知の超音波厚み計を用いて、金属接水部163の厚さを測定し、別途測定した厚さtcとの比較から、実際の音速vcを算出した。
Specifically, in the underwater
Note that the sound velocity vc in the thickness direction of the metal
この式(2)について説明する。式(2)も前述の式(1)と同じく、tc/λc+ts/λsの値を、tc/λc+ts/λs=1/2を中心として、その許容幅を、±1/10に設定したものである。この式(2)は、アルミ整合体62と金属接水部163とを伝わる超音波振動の波が、これらに実効的に、1/2ヶ分(1/2波長分)含まれている寸法関係、あるいはこれに近似した寸法関係とするのが好ましいことを示している。
This equation (2) will be described. Similarly to the above-described formula (1), the formula (2) is obtained by setting the value of tc / λc + ts / λs to a tolerance of ± 1/10 around tc / λc + ts / λs = 1/2. is there. This formula (2) is a dimension in which the ultrasonic vibration wave transmitted through the
金属接水部163の放射面163Fから、水WTの中に超音波USRを放射するに当たり、金属接水部163の内側面163Bにアルミ整合体62を付加して、アルミ整合体62と金属船底部3とを併せて、実効的なλ/2共振体を構成する。これにより、放射面163Fからその正面(水中)に超音波USRを効率よく放射可能となるからと考えられる。また、これに伴い、サイドローブを発生をも抑制できる。アルミ整合体62と金属接水部163とを併せて、実効的なλ/2共振体を構成することで、厚み方向(軸線AX方向)の振動が選択的に励起され、これ以外の方向の振動(径方向振動)の発生が抑制されるためと考えられる。
なお、tc/λc+ts/λsの許容幅を、±1/10に設定したのは、この範囲内であれば、アルミ整合体62と金属接水部163とを併せて、実効的にλ/2共振体に近い状態とすることができ、放射面3Fからその正面(軸線AX方向)に超音波USRを効率よく水中に放射できる一方、サイドローブの発生も十分抑制できるからである。
When the ultrasonic wave USR is radiated into the water WT from the
If the allowable width of tc / λc + ts / λs is set to ± 1/10, within this range, the
かくして、本実施例2の水中超音波探査装置140についても、効率よく超音波USRを金属接水部163から水中に放射することができる。また、水中から入射する超音波USPを効率よく圧電素子61に伝えることができる。また、指向特性が良好となり、サイドローブの発生をも抑制できる。かくして、良好な超音波の放射特性や受波特性を有する水中超音波探査装置140となる。
Thus, also in the underwater
以上において、本発明を実施例1,2に即して説明したが、本発明は上記実施例1,2に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例1においては、船体全体がアルミニウムからなるボート1に適用した例を示したが、船体全体は例えばFRP、木材などで構成されていても良く、船底の一部に超音波振動子6が取り付け可能な金属船底部が設られているボートなどの船舶に適用してもよい。
また、実施例1では、アルミニウム合金からなる金属船底部3あるいは金属接水部163に、同じくアルミニウム合金からなるアルミ整合体62を接合した例を示したが、金属船底部3(金属接水部163)の材質に応じて、アルミ整合体62を他の材質の波長整合体に代えても良い。この際、波長整合体を、金属船底部(金属接水部)と同じ材質、あるいは同系の合金で構成するのが好ましい。
In the above, the present invention has been described with reference to the first and second embodiments. However, the present invention is not limited to the first and second embodiments, and can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof. Needless to say.
For example, in the first embodiment, an example in which the entire hull is applied to the boat 1 made of aluminum is shown. However, the entire hull may be made of, for example, FRP, wood, etc. You may apply to ships, such as a boat provided with the metal ship bottom part which 6 can be attached.
Moreover, in Example 1, although the example which joined the
また、実施例2の水中超音波探査装置140では、プローブ160内に超音波振動子6を備えたものを示したが、この超音波振動子6のほか、水温計やマニピュレータその他の機器を含むものとしても良い。また、実施例2では、プローブ160を水面付近で使用するものとして例示したが、プローブ160全体が水中に没する形態のものに適用することもできる。また、ケース161も直方体形状に限らず、超音波振動子6を固着する金属接水部163を確保できれば、適宜の形状とすることができる。また、プローブ内に人間が乗り込む有人探査装置に適用することもできる。
Moreover, in the underwater
10 魚群探知機付きボート(水中超音波利用装置付き船舶)
1 ボート
2 (ボートの)船底
3 金属船底部
tb 金属船底部の厚さ
vb 金属船底部を伝わる超音波振動の音速
λb 金属船底部を伝わる所定周波数の超音波振動の波長
3B (金属船底部の)船内側面
3F (金属船底部の)放射面
4 魚群探知機(水中超音波利用装置)
5 本体装置
51 (超音波振動子の)駆動電源
52 表示ディスプレイ
6 超音波振動子
61 圧電素子(振動素子)
61F 前面
61B 裏面
AX (圧電素子の)軸線
f 振動素子の振動周波数(駆動電源の駆動周波数)
62 アルミ整合体(波長整合体)
62F 前面
62B 裏面
ts アルミ整合体の厚さ
vs アルミ整合体を伝わる超音波振動の音速
λs 波長整合体を伝わる所定周波数の超音波振動の波長
63 バッファ体
140 水中超音波探査装置
161 (水中超音波探査装置の)ケース
162 接水部
163 金属接水部
tc 金属接水部の厚さ(金属接水部のうち超音波振動が伝わる部分の厚さ)
vc 金属接水部を伝わる超音波振動の音速
λc 金属接水部を伝わる所定周波数の超音波振動の波長
163B (金属接水部の)内側面
163F (金属接水部の)放射面
10 Boat with fish finder (ship with underwater ultrasonic device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Boat 2 (Bottom) Ship bottom 3 Metal ship bottom tb Thickness of metal ship bottom vb Sound velocity of ultrasonic vibration transmitted through the metal ship
5 Main unit 51 (Power source of ultrasonic transducer) 52
62 Aluminum matching body (wavelength matching body)
62F
vc The speed of ultrasonic vibration λc transmitted through the metal wetted
Claims (7)
上記金属船底部の船内側面に取り付けられた超音波振動子を含む水中超音波利用装置を備える
水中超音波利用装置付き船舶であって、
上記超音波振動子は、
所定周波数で所定振動方向に超音波振動する振動素子と、
上記所定振動方向を厚さ方向とする波長整合体であって、上記振動素子とは上記所定振動方向に直接または間接に積み重ねられ、上記船内側面に接し、波長整合を行う波長整合体と、を含み、
上記金属船底部を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλb、
この金属船底部の厚さをtb、
上記波長整合体を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλs、
この波長整合体の厚さをtsとしたとき、
下記式(1)を満たすように構成されてなる
1/2−1/10≦tb/λb+ts/λs≦1/2+1/10 …式(1)
水中超音波利用装置付き船舶。 The bottom of the ship is a metal ship bottom made of metal,
A ship with an underwater ultrasonic device including an underwater ultrasonic device including an ultrasonic vibrator attached to an inner surface of the metal ship bottom;
The ultrasonic transducer is
A vibration element that vibrates ultrasonically in a predetermined vibration direction at a predetermined frequency;
A wavelength matching body having the predetermined vibration direction as a thickness direction, wherein the vibration element is directly or indirectly stacked in the predetermined vibration direction, is in contact with the inner surface of the ship, and performs wavelength matching. Including
The wavelength of the ultrasonic vibration having the predetermined frequency that travels along the bottom of the metal ship is λb,
The thickness of this metal ship bottom is tb,
The wavelength of the ultrasonic vibration having the predetermined frequency transmitted through the wavelength matching body is λs,
When the thickness of this wavelength matching body is ts,
It is configured to satisfy the following formula (1) 1 / 2-1 / 10 ≦ tb / λb + ts / λs ≦ 1/2 + 1/10 (1)
Ship with underwater ultrasonic equipment.
前記金属船底部は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、
前記波長整合体も、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる
水中超音波利用装置付き船舶。 A ship with an underwater ultrasonic device according to claim 1,
The metal ship bottom is made of aluminum or aluminum alloy,
A ship with an underwater ultrasonic device, wherein the wavelength matching body is also made of aluminum or an aluminum alloy.
前記超音波振動子は、前記振動素子と波長整合体との間にゴムからなるバッファ体を備える
水中超音波利用装置付き船舶。 A ship with an underwater ultrasonic device according to claim 1 or 2,
The ultrasonic transducer is a ship with an underwater ultrasonic device including a buffer body made of rubber between the vibration element and a wavelength matching body.
上記金属船底部の船内側面に取り付けられることが予定されている超音波振動子を含み、
上記超音波振動子は、
所定周波数で所定振動方向に超音波振動する振動素子と、
上記所定振動方向を厚さ方向とする波長整合体であって、上記振動素子とは上記所定振動方向に直接または間接に積み重ねられ、上記船内側面に接し、波長整合を行う波長整合体と、を含み、
上記波長整合体は、
上記金属船底部を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλb、
この金属船底部の厚さをtb、
上記波長整合体を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλs、
この波長整合体の厚さをtsとしたとき、
下記式(1)を満たす厚さtsを有する
1/2−1/10≦tb/λb+ts/λs≦1/2+1/10 …式(1)
水中超音波利用装置。 An underwater ultrasonic device for use in a ship in which at least a part of the ship bottom is a metal ship bottom made of metal,
Including an ultrasonic transducer that is scheduled to be attached to the inside surface of the metal ship bottom,
The ultrasonic transducer is
A vibration element that vibrates ultrasonically in a predetermined vibration direction at a predetermined frequency;
A wavelength matching body having the predetermined vibration direction as a thickness direction, wherein the vibration element is directly or indirectly stacked in the predetermined vibration direction, is in contact with the inner surface of the ship, and performs wavelength matching. Including
The wavelength matching body is
The wavelength of the ultrasonic vibration having the predetermined frequency that travels along the bottom of the metal ship is λb,
The thickness of this metal ship bottom is tb,
The wavelength of the ultrasonic vibration having the predetermined frequency transmitted through the wavelength matching body is λs,
When the thickness of this wavelength matching body is ts,
It has a thickness ts satisfying the following formula (1) 1 / 2-1 / 10 ≦ tb / λb + ts / λs ≦ 1/2 + 1/10 (1)
Underwater ultrasonic equipment.
少なくとも上記超音波振動子を包囲するケースと、を備える
水中超音波利用装置であって、
上記ケースのうち、使用時に水に接する接水部の少なくとも一部は、金属からなる金属接水部であり、
上記超音波振動子は、
上記金属接水部の内側面に取り付けられてなり、
所定周波数で所定振動方向に超音波振動する振動素子と、
上記所定振動方向を厚さ方向とする波長整合体であって、上記振動素子とは上記所定振動方向に直接または間接に積み重ねられ、上記内側面に接し、波長整合を行う波長整合体と、を含み、
上記波長整合体は、
上記金属接水部を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλc、
この金属接水部のうち上記超音波振動が伝わる部分の厚さをtc、
上記波長整合体を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλs、
この波長整合体の厚さをtsとしたとき、
下記式(2)を満たす厚さtsを有する
1/2−1/10≦tc/λc+ts/λs≦1/2+1/10 …式(2)
水中超音波利用装置。 An ultrasonic transducer,
An underwater ultrasonic device comprising at least a case surrounding the ultrasonic transducer,
Among the above cases, at least a part of the water contact part that comes into contact with water during use is a metal water contact part made of metal,
The ultrasonic transducer is
It is attached to the inside surface of the metal water contact part,
A vibration element that vibrates ultrasonically in a predetermined vibration direction at a predetermined frequency;
A wavelength matching body having the predetermined vibration direction as a thickness direction, wherein the vibration element is stacked directly or indirectly in the predetermined vibration direction, is in contact with the inner surface, and performs wavelength matching. Including
The wavelength matching body is
The wavelength of the ultrasonic vibration having the predetermined frequency transmitted through the metal wetted part is λc,
The thickness of the portion where the ultrasonic vibration is transmitted in the metal water contact portion is tc,
The wavelength of the ultrasonic vibration having the predetermined frequency transmitted through the wavelength matching body is λs,
When the thickness of this wavelength matching body is ts,
It has a thickness ts satisfying the following formula (2) 1 / 2-1 / 10 ≦ tc / λc + ts / λs ≦ 1/2 + 1/10 (2)
Underwater ultrasonic equipment.
所定周波数で所定振動方向に超音波振動する振動素子と、
上記所定振動方向を厚さ方向とする波長整合体であって、上記振動素子とは上記所定振動方向に直接または間接に積み重ねられ、上記船内側面に接し、波長整合を行う波長整合体と、を含み、
上記波長整合体は、
上記金属船底部を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλb、
この金属船底部の厚さをtb、
上記波長整合体を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλs、
この波長整合体の厚さをtsとしたとき、
下記式(1)を満たす厚さtsを有する
1/2−1/10≦tb/λb+ts/λs≦1/2+1/10 …式(1)
超音波振動子。 In a ship in which at least a part of the ship bottom is a metal ship bottom made of metal, an ultrasonic transducer that is scheduled to be attached to the inside surface of the metal ship bottom,
A vibration element that vibrates ultrasonically in a predetermined vibration direction at a predetermined frequency;
A wavelength matching body having the predetermined vibration direction as a thickness direction, wherein the vibration element is directly or indirectly stacked in the predetermined vibration direction, is in contact with the inner surface of the ship, and performs wavelength matching. Including
The wavelength matching body is
The wavelength of the ultrasonic vibration having the predetermined frequency that travels along the bottom of the metal ship is λb,
The thickness of this metal ship bottom is tb,
The wavelength of the ultrasonic vibration having the predetermined frequency transmitted through the wavelength matching body is λs,
When the thickness of this wavelength matching body is ts,
It has a thickness ts satisfying the following formula (1) 1 / 2-1 / 10 ≦ tb / λb + ts / λs ≦ 1/2 + 1/10 (1)
Ultrasonic vibrator.
所定周波数で所定振動方向に超音波振動する振動素子と、
上記所定振動方向を厚さ方向とする波長整合体であって、上記振動素子とは上記所定振動方向に直接または間接に積み重ねられ、上記内側面に接し、波長整合を行う波長整合体と、を含み、
上記波長整合体は、
上記金属接水部を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλc、
この金属接水部のうち上記超音波振動が伝わる部分の厚さをtc、
上記波長整合体を伝わる上記所定周波数の超音波振動の波長をλs、
この波長整合体の厚さをtsとしたとき、
下記式(2)を満たす厚さtsを有する
1/2−1/10≦tc/λc+ts/λs≦1/2+1/10 …式(2)
超音波振動子。 It is planned that at least a part of the water contact part in contact with water at the time of use will be attached to the inner surface of the metal water contact part of the case that is a metal water contact part made of metal. An ultrasonic transducer,
A vibration element that vibrates ultrasonically in a predetermined vibration direction at a predetermined frequency;
A wavelength matching body having the predetermined vibration direction as a thickness direction, wherein the vibration element is directly or indirectly stacked in the predetermined vibration direction, is in contact with the inner surface, and performs wavelength matching. Including
The wavelength matching body is
The wavelength of the ultrasonic vibration having the predetermined frequency transmitted through the metal wetted part is λc,
The thickness of the portion where the ultrasonic vibration is transmitted in the metal water contact portion is tc,
The wavelength of the ultrasonic vibration having the predetermined frequency transmitted through the wavelength matching body is λs,
When the thickness of this wavelength matching body is ts,
It has a thickness ts satisfying the following formula (2) 1 / 2-1 / 10 ≦ tc / λc + ts / λs ≦ 1/2 + 1/10 (2)
Ultrasonic vibrator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006142786A JP2007315788A (en) | 2006-05-23 | 2006-05-23 | Underwater ultrasonic utilization apparatus, ship with same, and ultrasonic transducer used for same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006142786A JP2007315788A (en) | 2006-05-23 | 2006-05-23 | Underwater ultrasonic utilization apparatus, ship with same, and ultrasonic transducer used for same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007315788A true JP2007315788A (en) | 2007-12-06 |
Family
ID=38849791
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006142786A Withdrawn JP2007315788A (en) | 2006-05-23 | 2006-05-23 | Underwater ultrasonic utilization apparatus, ship with same, and ultrasonic transducer used for same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007315788A (en) |
-
2006
- 2006-05-23 JP JP2006142786A patent/JP2007315788A/en not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9308554B2 (en) | Ultrasonic/acoustic transducer | |
JP5709914B2 (en) | Sonar assembly with reduced interference | |
CN101262960A (en) | Dual frequency band ultrasound transducer arrays | |
AU775315B2 (en) | Bow dome sonar | |
JPWO2016071961A1 (en) | Spherical ultrasonic transducer, underwater measuring device | |
JP6828944B1 (en) | Ultrasonic oscillator for measuring equipment | |
JP6732274B1 (en) | Sonar, ultrasonic transducer | |
US11397263B2 (en) | Sonar system with acoustic beam reflector | |
JP3062170B2 (en) | Sound conversion device | |
WO2021176726A1 (en) | Sonar | |
JP4942158B2 (en) | Ship with underwater ultrasonic device and underwater ultrasonic device | |
US7388317B2 (en) | Ultrasonic transmitting/receiving device and method for fabricating the same | |
JP2007315788A (en) | Underwater ultrasonic utilization apparatus, ship with same, and ultrasonic transducer used for same | |
JP5332056B2 (en) | Ultrasonic sensor | |
US20220400348A1 (en) | Vibration energy projection devices and systems | |
JP2009055458A (en) | Ultrasonic wave transmitting/receiving apparatus | |
US7535801B1 (en) | Multiple frequency sonar transducer | |
JP4771575B2 (en) | Underwater detector | |
JPH09243620A (en) | Sensor | |
JPH08275944A (en) | Arrangement type ultrasonic probe | |
RU179409U1 (en) | MULTI-ELEMENT ARC ANTENNA | |
JP3652566B2 (en) | Ultrasonic transducer | |
JP3652566B6 (en) | Ultrasonic transducer | |
JP2004233064A (en) | Ultrasonic wave transmitter-receiver | |
CN114280585A (en) | High-frequency broadband multi-beam receiving array and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090804 |