JP2514353Y2 - 水中受波器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は水中の音響計測をする水中受波器、特にその
構造に関する。

［従来の技術］ 第３図は従来の電気音響変換素子を用いた水中受波器
を示す断面図である。

図に於いて、（11）は膜状圧電材料で、圧電性高分
子、或いはゴムに圧電磁器の粒子を混合した圧電ゴム等
からなり、接着剤（後述説明）を介して上下に組合わせ
て構成されている。（12）は接着剤で、受波感度を増加
させる為に、２枚の膜状圧電材料（11）を接着して直列
型に積層する。（13）は正電極（正極性に分極させた面
に設けた電極）、（14）は負電極（負極性に分極させた
面に設けた電極）で、通常、膜状圧電材料（11）が圧電
性高分子である場合は、A1又はNi蒸着された電極、或い
はCu箔が接着された電極で形成される。又、膜状圧電材
料（11）が圧電ゴムである場合は、導電ゴムを接着又は
圧接された電極で形成される。

（15a）は電気音響変換素子で、接着剤（11）で直列
型積層された２枚の膜状圧電材料（11）と正電極（13）
及び負電極（14）とで構成されている。（16）は防水ゴ
ムで、電気音響変換素子（15a）をモールド成型して防
水する。（17a）は水中受波器で、電気音響変換素子（1
5a）と防水ゴム（16）とで構成されている。（18）は防
水ケーブルで、正電極（13）と負電極（14）との間に発
生する電気信号を取り出す為に防水されたケーブルであ
る。

従来の水中受波器は上記のように構成されているの
で、例えば、水中受波器（17a）に音圧が加わると、そ
の音圧は防水ゴム（16）を伝搬して電気音響変換素子
（15a）に加わり、内部に有する膜状圧電材料（11）に
音圧の大きさに比例した歪みが発生する。そして、膜状
圧電材料（11）の圧電効果から、その歪みに比例した電
荷が正電極（13）及び負電極（14）間に発生し、その両
電極間の電位差を防水ケーブル（18）を介して検出して
いる。

しかし、水中受波器（17a）は伝搬される音圧以外
に、水中受波器（17a）自身の屈曲モードの自由振動に
よる応答があり、これは、主に防水ゴム（16）の屈曲振
動によるものである。この防水ゴム（16）の屈曲振動の
影響を受けない電気音響変換素子（15a）のみの屈曲振
動は、電気音響変換素子（15a）の厚み方向の中央面を
屈曲の中立面としてその中立面を境にして逆相の歪みを
発生させ、その為、電気音極変換素子（15a）の屈曲振
動では、原理的に電極間（13），（14）に電位差が発生
しない。

しかるに、電気音響変換素子（15a）を防水ゴム（1
6）でモールド成型したとき、製造上の誤差から非対称
性による水中受波器（17a）の中立面と電気音極変換素
子（15a）の中立面とのずれが起こり、両電極（13），
（14）間に電位差が発生して振動雑音が検出されてい
た。

［考案が解決しようとする課題］ 上記のような従来の水中受波器では、膜状圧電材料の
ヤング率が両電極のヤング率よりも小さい為、軟質材を
２枚の硬質材を挟んだ積層の形態になり、屈曲振動の中
立面を積層の中央面の位置に安定させることができず振
動雑音が発生するという問題があった。

本考案は、かかる課題を解決するためになされたもの
で、電気音極変換素子の曲げ剛性を増加させ、水中受波
器の中立面を電気音響変換素子の中立面に近付けて振動
雑音が低下できる水中受波器を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本考案に係る水中受波器は、電気音響変換素子と、こ
の電気音響変換素子を均一に被覆して防水する防水ゴム
とを有する。

請求項１の電気音響変換素子は、片面に正の電極が設
けられた第１膜状圧電材料と、片面に負の電極が設けら
れ且つ第１膜状圧電材料と同じ厚さの第２膜状圧電材料
と、屈曲振動は許容するけれども第１と第２の両膜状圧
電材料よりも強い曲げ剛性を有する金属箔とを有する。
そして、第１と第２の両膜状圧電材料とが、１組の電極
が外側になるように、金属箔の表面と裏面とにそれぞれ
接着して構成されたものである。

請求項２の電気音響変換素子は、両面に正と負の１組
の電極が設けられ第１膜状圧電材料と、両面に正と負の
１組の電極が設けられ且つ第１膜状圧電材料と同じ厚さ
の第２膜状圧電材料と、屈曲振動は許容するけれども第
１と第２の両膜状圧電材料よりも強い曲げ剛性を有する
金属箔とを有する。そして、第１と第２の両膜状圧電材
料とが、電極の層配列構造が正負正負となるように、金
属箔の表面と裏面とにそれぞれ接着されてなり、最外側
の正と負の１組の電極から第１と第２の両膜状圧電材料
との出力信号を重畳して取り出すように構成されたもの
である。

［作用］ 本考案においては、層構造の中央面に、第１と第２の
両前記膜状圧電材料よりも強い曲げ剛性を有する金属箔
を設けているため、屈曲振動の中立面を電気音響変換素
子の積層中央面に近づけることができ、振動雑音を低下
させることができる。

［実施例］ 第１図は本考案の一実施例に係る第１の電気音響変換
素子を用いた水中受波器を示す断面図であり、（11）〜
（14），（16），（18）は従来と同一のものである。

図に於いて、（１）はCu箔で、厚みが100μｍの軽薄
な箔からなり、使用する膜状圧電材料に比べて曲げ剛性
が強いものである。（15A）は第１の電気音響変換素子
で、中心位置に配置されたCu箔（１）の表面と裏面に膜
状圧電材料（11）を接着剤（12）で接着して積層し、更
に、その積層体の両面に正電極（13）及び負電極（14）
が設けられて構成されている。

（17A）は水中受波器で、積層化された第１の電気音
響変換素子（15A）と、その第１の電気音響変換素子（1
5A）を均一に被覆し防水する防水ゴム（16）とで構成さ
れている。

上記のように構成された水中受波器に於いては、偶数
枚の膜状圧電材料（11）を直列に積層し、その直列型積
層の対称境界層（水中受波器の中心点及び電気音響変換
素子の中心点）にCu箔（金属箔）を設けたことにより、
第１の電気音響変換素子（15A）の曲げ剛性が増し、水
中受波器（17A）の屈曲振動の中立面を第１の電気音響
変換素子（15A）の中立面（中心点）に近付けることが
でき、従来の中立面のずれによる振動雑音を低減させる
ことができる。更に、第１の電気音響変換素子（15A）
の中心が硬質材（Cu箔）である為、その中立面がその対
称面に対して定位置に安定させることができる。

第２図は他の実施例に係る第２の電気音響変換素子を
用いた水中受波器を示す断面図であり、（１），（11）
〜（14），（16），（18）は上記と同一のものである。

図に於いて、（15B）は第２の電気音響変換素子で、
中心位置にCu箔（１）が配置され、そのCu箔（１）の表
面と裏面に正電極（13）と負電極（14）との間に膜状圧
電材料（11）が設けられた２組の電極が接着剤（12）で
接着され積層化されて構成されている。尚、正電極（1
3）、負電極（14）の厚みは1000Åと軽薄である為、膜
状圧電材料（11）とCu箔（１）等を積層のとき両電極を
付けたまま接着される。（17B）は水中受波器で、積層
化された第２の電気音響変換素子（15B）とその第２の
電気音響変換素子（15B）に均一に防水被覆された防水
ゴム（16）とで構成されている。

上記のように構成された水中受波器に於いては、第１
図と同様に、偶数枚の膜状圧電材料（11）を直列に積層
し、その直列型積層の対称境界面にCu箔（金属箔）を設
けたことにより、第２の電気音響変換素子（15B）の曲
げ剛性が増し、水中受波器（15B）の屈曲振動の中立面
を第２の電気音響変換素子（15B）の中立面に近付ける
ことができ、従来の中立面のずれによる振動雑音を低減
させることができる。更、第２の電気音響変換素子（15
B）の中心が硬質材（Cu箔）である為、その中立面がそ
の対称面に対して定位置に安定させることができる。

尚、第１図及び第２図に於いて、金属箔の代わりに硬
質絶縁体を対称境界面に積層しても上記と同様の効果を
奏するが、電気音響変換素子の静電容量が小さくなると
いう問題がある。そこで、本考案は導電体の金属箔を用
いて絶縁性の接着剤により積層しても、接着剤層の厚み
が10μｍであるので静電容量の低減がほとんどない。

［考案の効果］ 以上のように本考案によれば、中心位置に配置された
曲げ剛性を有する金属箔の表裏に膜状圧電材料が接着さ
れて積層された構成により、電気音響変換素子の曲げ剛
性を増加し、水中受波器の屈曲振動の中立面を電気音響
変換素子の中立面に近付けることができ振動雑音を低減
することができるという効果がある。

又、電気音響変換素子の中心に金属箔の硬質材を設け
たことにより、水中受波器の屈曲振動の中立面を安定に
位置させることができ振動雑音を低減することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る第１の電気音響変換素
子を用いた水中受波器を示す断面図、第２図は他の実施
例に係る第２の電気音響変換素子を用いた水中受波器を
示す断面図、第３図は従来の電気音響変換素子を用いた
水中受波器を示す断面図である。 図に於いて、（１）はCu箔、（11）は膜状圧電材料、
（12）は接着剤、（13）は正電極、（14）は負電極、
（15A）は第１の電気音響変換素子、（15B）は第２の電
気音響変換素子、（16）は防水ゴム、（17A），（17B）
は水中受波器、（18）は防水ケーブルである。

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】片面に正の電極が設けられた第１膜状圧電
   材料と、片面に負の電極が設けられ且つ前記第１膜状圧
   電材料と同じ厚さの第２膜状圧電材料と、屈曲振動は許
   容するけれども第１と第２の両前記膜状圧電材料よりも
   強い曲げ剛性を有する金属箔とを有し、第１と第２の両
   前記膜状圧電材料とが、１組の前記電極が外側になるよ
   うに、前記金属箔の表面と裏面とにそれぞれ接着されて
   なる電気音響変換素子と、 当該電気音響変換素子を均一に被覆して防水する防水ゴ
   ムと、 を備えたことを特徴とする水中受波器。
2. 【請求項２】両面に正と負の１組の電極が設けられた第
   １膜状圧電材料と、両面に正と負の１組の電極が設けら
   れ且つ前記第１膜状圧電材料と同じ厚さの第２膜状圧電
   材料と、屈曲振動は許容するけれども第１と第２の両前
   記膜状圧電材料よりも強い曲げ剛性を有する金属箔とを
   有し、第１と第２の両前記膜状圧電材料とが、電極の層
   配列構造が正負正負となるように、前記金属箔の表面と
   裏面とにそれぞれ接着されてなり、最外側の正と負の１
   組の前記電極から第１と第２の両前記膜状圧電材料との
   出力信号を重畳して取り出すようにされた電気音響変換
   素子と、 当該電気音響変換素子を均一に被覆して防水する防水ゴ
   ムと、 を備えたことを特徴とする水中受波器。