JP2569748B2 - Electroacoustic transducer - Google Patents

Electroacoustic transducer

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JP2569748B2
JP2569748B2 JP63204083A JP20408388A JP2569748B2 JP 2569748 B2 JP2569748 B2 JP 2569748B2 JP 63204083 A JP63204083 A JP 63204083A JP 20408388 A JP20408388 A JP 20408388A JP 2569748 B2 JP2569748 B2 JP 2569748B2
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divided
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明 亀山
孝 佐々木
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気音響変換器に関し、特に水中で到来音波
の入射方位を計測する水中目標探知システムに適用する
電気音響変換器に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electro-acoustic transducer, and more particularly to an electro-acoustic transducer applied to an underwater target detection system that measures the incident direction of an incoming sound wave in water.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

円筒圧電体の内周面および外周面に2分割電極がそれ
ぞれ設けられた振動子を、円筒圧電体の中心軸上に複数
積層配置し、これら振動子の各電極の出力を2つのトラ
ンスに供給して、水中を到来する音波の入射方位を知る
水中目標探知システムの電気音響変換器はよく知られて
いる。
A plurality of transducers each having two divided electrodes provided on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the cylindrical piezoelectric body are stacked on the central axis of the cylindrical piezoelectric body, and the output of each electrode of these vibrators is supplied to two transformers. An electroacoustic transducer of an underwater target detection system that knows the incident direction of a sound wave arriving in water is well known.

第4図は従来の電気音響変換器の一例を示す構成図で
あり、同じ状態で積層配置された振動子11a,11bと、第
1のトランス9aと、第2のトランス9bとを備えている。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a conventional electroacoustic transducer, and includes vibrators 11a and 11b, a first transformer 9a, and a second transformer 9b which are stacked and arranged in the same state. .

振動子11aは、円筒圧電体6aと、この円筒圧電体6aの
内周面に設けられ微小間隔をもって対向するように分割
された内面電極7a,7bと、円筒圧電体6aの外周面に設け
られ微小間隔をもって対向するように分割された外面電
極8a,8bとを有している。また、内面電極7a,7bの分割方
向と外面電極8a,8bの分割方向は互いに直交しており、
更に、図示された方向10a(内周面から外周面へ)の分
極処理が施されている。
The vibrator 11a is provided on the cylindrical piezoelectric body 6a, inner electrodes 7a and 7b provided on the inner circumferential surface of the cylindrical piezoelectric body 6a and divided so as to face each other with a small interval, and provided on the outer circumferential surface of the cylindrical piezoelectric body 6a. It has external electrodes 8a and 8b divided so as to face each other with a small interval. Also, the dividing direction of the inner electrodes 7a, 7b and the dividing direction of the outer electrodes 8a, 8b are orthogonal to each other,
Further, a polarization process is performed in the illustrated direction 10a (from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface).

振動子11bは、振動子11aと同じ構成であり、円筒圧電
体6bの内周面には内面電極7c,7dが設けられ、円筒圧電
体6bの外周面には外面電極8c,8dが設けられている。そ
して、内面電極7c,7dの分割方向と外面電極8c,8dの分割
方向とは互いに直交し、振動子11aと同じ分極処理が施
されている。
The vibrator 11b has the same configuration as the vibrator 11a, and inner electrodes 7c and 7d are provided on the inner peripheral surface of the cylindrical piezoelectric body 6b, and outer electrodes 8c and 8d are provided on the outer peripheral surface of the cylindrical piezoelectric body 6b. ing. The direction of division of the inner electrodes 7c, 7d is orthogonal to the direction of division of the outer electrodes 8c, 8d, and the same polarization processing as that of the vibrator 11a is performed.

いま、X,Y,Z軸からなる直交座標系を考え、Z軸を振
動子11a,11bの中心軸と一致させたときのX,Y平面上にお
いて、外面電極の微小間隔部分と中心軸とを結ぶ線をY
軸とし、内面電極の微小間隔部分と中心軸とを結ぶ線を
X軸としたとき、中心軸に向けて到来する音波の入射方
位とX軸となす角度を到来音波の入射方位θとして定義
できる。
Now, considering a rectangular coordinate system consisting of X, Y, and Z axes, when the Z axis is made coincident with the central axes of the transducers 11a and 11b, on the X and Y planes, the minute interval portion of the external electrode and the central axis Is the line connecting
When the X axis is a line connecting the minute interval portion of the inner surface electrode and the central axis, and the X axis is the incident direction of the sound wave arriving toward the central axis, the incident direction θ of the incoming sound wave can be defined. .

トランス9a,9bは、センタータップ付の一次巻線をそ
れぞれ有している。ここで、トランス9aの一次巻線に、
振動子11aおよび11bの外面電極8a,8bおよび8c,8dの出力
をそれぞれ並列に供給することにより、二次巻線には到
来音波の入射方位θの余弦(cosθ)に比例する8字形
のダイポール信号VXが発生する。また、トランス9bの
一次巻線に、振動子11aおよび11bの内面電極7a,7bおよ
び7c,7dの出力をそれぞれ並列に供給することにより、
二次巻線には到来音波の入射方位θの正弦(sinθ)に
比例する8字形のダイポール信号VYが発生する。更
に、トランス9a,9bの一次巻線のセンタータップには無
指向性のオムニ(omni)信号VOMNが発生する。
Each of the transformers 9a and 9b has a primary winding with a center tap. Here, for the primary winding of the transformer 9a,
By supplying the outputs of the outer electrodes 8a, 8b and 8c, 8d of the vibrators 11a and 11b in parallel, respectively, the secondary winding has a figure-shaped dipole proportional to the cosine (cos θ) of the incident azimuth θ of the incoming sound wave. signal V X is generated. Also, by supplying the outputs of the inner electrodes 7a, 7b and 7c, 7d of the transducers 11a and 11b in parallel to the primary winding of the transformer 9b,
The secondary winding dipole signal V Y of figure eight proportional to the sine (sin [theta) of the incident orientation θ of the incoming sound wave is generated. Further, an omni-directional omni signal V OMN is generated at the center tap of the primary winding of the transformers 9a and 9b.

上述したダイポール信号VX,VYは、外面電極と内面電
極とをそれぞれ音響的ダイポールと見立て、これら電極
の出力をトランスに差動的に入力して得られる出力信号
であり、且つ外面電極および内面電極の分割方向が互い
に90度相違することから互いに直交する特性を有してい
るので、このダイポール信号VX,VYにより到来音波の入
射方位θを求めることができる。また、オムニ信号V
OMNにより入射方位θの象限を決定できる。
The above-described dipole signals V X and V Y are output signals obtained by assuming the outer surface electrode and the inner surface electrode as acoustic dipoles, and differentially inputting the outputs of these electrodes to a transformer. Since the dividing directions of the inner surface electrodes are different from each other by 90 degrees, they have characteristics that are orthogonal to each other. Therefore, the incident direction θ of the incoming sound wave can be obtained from the dipole signals V X and V Y. Also, the omni signal V
The quadrant of the incident azimuth θ can be determined by OMN .

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来の電気音響変換器では、振動子の円周に
沿った一次の縦振動、すなわち、円周上にノードが2点
存在する縦振動の信号と、零次の縦振動、すなわち円周
上にノードがないいわゆる呼吸振動としての信号とを分
離抽出することにより、ダイポール信号およびオムニ信
号を得ている。
In the above-described conventional electroacoustic transducer, the primary longitudinal vibration along the circumference of the vibrator, that is, the signal of the longitudinal vibration having two nodes on the circumference, and the zero-order longitudinal vibration, that is, the circumference A dipole signal and an omni signal are obtained by separating and extracting a signal as a so-called respiratory oscillation having no node above.

しかしながら、計測する音波の周波数が広帯域とな
り、振動子の円周方向に整数の横波が立つ、いわゆる、
たわみ共振が生ずる周波数においては、たわみ共振によ
る信号がダイポール信号に加わり、ダイポールの指向性
を乱す結果、方位精度が著しく悪化するという欠点があ
る。
However, the frequency of the sound wave to be measured becomes wide, and an integral transverse wave stands in the circumferential direction of the vibrator.
At a frequency at which flexural resonance occurs, a signal due to flexural resonance is added to the dipole signal, disturbing the directivity of the dipole, and as a result, the azimuth accuracy is significantly deteriorated.

また、2つの振動子の分極方向が同じであるため、電
極の相違によって位相反転が生じ、このための位相補償
が必要になるという欠点がある。
In addition, since the polarization directions of the two vibrators are the same, there is a disadvantage that phase inversion occurs due to the difference in electrodes, and phase compensation for this is required.

本発明の目的は上述した欠点を除去し、計測する周波
数が広帯域となった場合に、振動子の円周方向に発生す
るたわみ共振によるダイポール指向性の乱れを補償で
き、且つ電極の相違による位相反転の補償を排除しうる
電気音響変換器を提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to compensate for disturbance of dipole directivity due to flexural resonance occurring in the circumferential direction of the vibrator when the frequency to be measured is widened, and to reduce phase due to the difference in electrodes. An object of the present invention is to provide an electroacoustic transducer that can eliminate inversion compensation.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の電気音響変換器は、円筒圧電体の内周面には
対向するように2等分に分割された内面電極が設けら
れ、前記円筒圧電体の外周面には前記内面電極の分割方
向に直交して対向するように2等分に分割された外面電
極が設けられ、前記円筒圧電体には所定方向の分極処理
が施された第1の振動子と、前記第1の振動子と同じよ
うに内面電極および外面電極が形成され、且つ前記第1
の振動子の前記円筒圧電体に施されたのとは逆方向に分
極処理がなされており、前記第1の振動子の中心軸上に
互いに90度ずれた状態で積層配置される第2の振動子
と、各々にセンタータップが設けられた2つの一次巻線
を有し、一方の一次巻線には前記第1の振動子の分割さ
れた各外面電極の出力が接続され、他方の一次巻線には
前記第2の振動子の分割された各内面電極の出力が接続
されて、前記第1の振動子の外面電極の出力および前記
第2の振動子の内面電極の出力の差動合成出力が二次巻
線に生起される第1のトランスと、各々にセンタータッ
プが設けられた2つの一次巻線を有し、一方の一次巻線
には前記第1の振動子の分割された各内面電極の出力が
接続され、他方の一次巻線には前記第2の振動子の分割
された各外面電極の出力が接続されて、前記第1の振動
子の内面電極の出力および前記第2の振動子の外面電極
の出力の差動合成出力が二次巻線に生起される第2のト
ランスとを備え、前記第1および第2のトランスの各セ
ンタータップ間に無指向性のオムニ信号が生起されるよ
うに構成する。なお、前記第1および第2の振動子は同
一の円筒圧電体によって形成されていてもよい。
In the electroacoustic transducer of the present invention, the inner peripheral surface of the cylindrical piezoelectric body is provided with an inner surface electrode that is divided into two equal parts so as to face each other, and the outer peripheral surface of the cylindrical piezoelectric body has a dividing direction of the inner surface electrode. An outer surface electrode divided into two equal parts is provided so as to be orthogonal to and opposed to the first vibrator. The first vibrator has a cylindrical piezoelectric body polarized in a predetermined direction. Similarly, an inner surface electrode and an outer surface electrode are formed, and
The second piezoelectric element is polarized in a direction opposite to that applied to the cylindrical piezoelectric body of the first vibrator, and the second vibrator is stacked and disposed on the central axis of the first vibrator so as to be shifted from each other by 90 degrees. It has a vibrator and two primary windings each provided with a center tap. One primary winding is connected to the output of each of the divided outer electrodes of the first vibrator, and the other primary winding is connected to the primary winding. The output of each of the divided inner electrodes of the second vibrator is connected to the winding, and the output of the outer electrode of the first vibrator and the output of the inner electrode of the second vibrator are differentially connected. It has a first transformer in which a combined output is generated in a secondary winding, and two primary windings each provided with a center tap. One of the primary windings is divided from the first vibrator. The output of each inner electrode is connected to the other primary winding, and the other primary winding is connected to each of the divided outer electrodes of the second vibrator. A second transformer to which a force is connected and a differential combined output of the output of the inner electrode of the first oscillator and the output of the outer electrode of the second oscillator is generated in the secondary winding. The omni-directional omni signal is generated between the center taps of the first and second transformers. The first and second vibrators may be formed of the same cylindrical piezoelectric body.

また本発明の電気音響変換器は、円筒圧電体の内周面
には対向するように2等分に分割された内面電極が設け
られ、前記円筒圧電体の外周面には前記内面電極の分割
方向に直交して対向するように2等分に分割された外面
電極が設けられ、前記円筒圧電体には所定方向の分極処
理が施された第1の振動子と、前記第1の振動子と同じ
ように内面電極および外面電極が形成され、且つ前記第
1の振動子の前記円筒圧電体に施されたのとは逆方向に
分極処理がなされており、前記第1の振動子の中心軸上
に互いに90度ずれた状態で積層配置される第2の振動子
と、センタータップ付の一次巻線を有し、この一次巻線
の一方の端子には前記第1の振動子の分割された外面電
極の一方の出力が接続され、前記一次巻線の他方の端子
には前記第2の振動子の分割された内面電極の一方の出
力が接続され、前記センタータップには前記第1の振動
子の外面電極の他方の出力および前記第2の内面電極の
他方の出力がそれぞれ接続されて、前記第1の振動子の
内面電極の出力および前記第2の振動子の外面電極の出
力の差動合成出力が二次巻線に生起される第1のトラン
スと、センタータップ付の一次巻線を有し、この一次巻
線の一方の端子には前記第1の振動子の分割された内面
電極の一方の出力が接続され、前記一次巻線の他方の端
子には前記第2の振動子の分割された外面電極の一方の
出力が接続され、前記センタータップには前記第1の振
動子の内面電極の他方の出力および前記第2の振動子の
外面電極の他方の出力がそれぞれ接続されて、前記第1
の振動子の内面電極の出力および前記第2の振動子の外
面電極の出力の差動合成出力が二次巻線に生起される第
2のトランスとを備え、前記第1および第2のトランス
のセンタータップ間に無指向性のオムニ信号が生起され
るように構成する。なお、前記第1および第2の振動子
は同一の円筒圧電体によって形成されていてもよい。
In the electro-acoustic transducer of the present invention, the inner peripheral surface of the cylindrical piezoelectric body is provided with an inner surface electrode divided into two so as to face each other, and the inner peripheral surface of the cylindrical piezoelectric body is divided into two parts. An outer surface electrode divided into two equal parts so as to be opposed to each other in a direction perpendicular to the direction, a first vibrator having a cylindrical piezoelectric body polarized in a predetermined direction, and the first vibrator; The inner electrode and the outer electrode are formed in the same manner as described above, and a polarization process is performed in a direction opposite to that applied to the cylindrical piezoelectric body of the first vibrator. A second vibrator stacked on the shaft with a 90 ° offset from each other and a primary winding with a center tap are provided. One terminal of the primary winding is divided into the first vibrator and the first vibrator. One output of the external electrode is connected to the other terminal of the primary winding, and the second terminal is connected to the other terminal of the primary winding. One output of the divided inner electrode is connected, and the other output of the outer electrode of the first vibrator and the other output of the second inner electrode are connected to the center tap, respectively. A first transformer in which a differential combined output of an output of an inner electrode of the first oscillator and an output of an outer electrode of the second oscillator is generated in a secondary winding, and a primary winding with a center tap. One terminal of the primary winding is connected to one output of the divided inner electrode of the first vibrator, and the other terminal of the primary winding is connected to the other terminal of the second vibrator. One output of the divided outer electrode is connected, and the other output of the inner electrode of the first vibrator and the other output of the outer electrode of the second vibrator are connected to the center tap. , The first
A second transformer in which a differential combined output of an output of an inner electrode of the oscillator and an output of an outer electrode of the second oscillator is generated in a secondary winding. The omni-directional omni signal is generated between the center taps. The first and second vibrators may be formed of the same cylindrical piezoelectric body.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例を示す構成図であり、
第4図に示した従来例と同じように構成された第1の振
動子5aおよび第2の振動子5bを同一中心軸上に積層配置
している。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
A first vibrator 5a and a second vibrator 5b configured in the same manner as the conventional example shown in FIG. 4 are stacked on the same central axis.

第1の振動子5aは、円筒圧電体1aと、この円筒圧電体
1aの内周面に設けられ微小間隔をもって対向するように
2等分に分割された内面電極2a,2bと、円筒圧電体1aの
外周面に設けられ微小間隔をもって対向するように分割
された外面電極3a,3bとを有している。そして、内面電
極2a,2bの分割方向と外面電極3a,3bの分割方向とは互い
に直交している。また、図示された方向10a(内周面か
ら外周面へ)の分極処理が施されている。
The first vibrator 5a includes a cylindrical piezoelectric body 1a and this cylindrical piezoelectric body 1a.
Inner electrodes 2a, 2b provided on the inner peripheral surface of 1a and divided into two equal parts so as to face each other at a small interval, and outer surfaces provided on the outer peripheral surface of the cylindrical piezoelectric body 1a so as to face each other at a small interval It has electrodes 3a and 3b. The division direction of the inner electrodes 2a, 2b and the division direction of the outer electrodes 3a, 3b are orthogonal to each other. In addition, polarization processing is performed in the illustrated direction 10a (from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface).

第2の振動子5bは、第1の振動子5aと同様に構成され
ている。すなわち、円筒圧電体1bと、この円筒圧電体1b
の内周面に設けられ微小間隔をもって対向するように分
割された内面電極2c,2dと、円筒圧電体1bの外周面に設
けられ微小間隔をもって対向するように2等分に分割さ
れた外面電極3c,3dとを有しており、内面電極2c,2dの分
割方向と外面電極3c,3dの分割方向とは互いに直交して
いる。なお、第1の振動子5aの分極方向10aとは逆方向1
0b(外周面から内周面へ)の分極処理が施されている。
The second vibrator 5b has the same configuration as the first vibrator 5a. That is, the cylindrical piezoelectric body 1b and the cylindrical piezoelectric body 1b
The inner electrodes 2c and 2d provided on the inner peripheral surface of the cylindrical piezoelectric body 1b and divided so as to face each other at a minute interval, and the outer electrodes provided on the outer peripheral surface of the cylindrical piezoelectric body 1b and divided into two equal parts so as to face each other at a minute interval 3c, 3d, and the dividing direction of the inner electrodes 2c, 2d and the dividing direction of the outer electrodes 3c, 3d are orthogonal to each other. The direction 1 is opposite to the polarization direction 10a of the first vibrator 5a.
0b (from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface) is subjected to polarization processing.

ところで、第1および第2の振動子5a,5bを積層する
に際し、中心軸を中心に互いに90度ずれた状態、すなわ
ち、2つの振動子の外面電極の分割方向が互いに直交す
るように積層する。ここで、Z軸を振動子5a,5bの中心
軸と一致させたときのX,Y平面上において、第1の振動
子5aの外面電極の微小間隔部分と中心軸とを結ぶ線をY
軸とし、内面電極の微小間隔部分と中心軸とを結ぶ線を
X軸としたとき、中心軸に向けて到来する音波の入射方
位とX軸となす角度を到来音波の入射方位θとする。
By the way, when laminating the first and second vibrators 5a and 5b, the first and second vibrators 5a and 5b are laminated so that they are shifted from each other by 90 degrees about the center axis, that is, the dividing directions of the outer electrodes of the two vibrators are orthogonal to each other. . Here, on the X, Y plane when the Z axis is made coincident with the central axes of the transducers 5a and 5b, a line connecting the minute interval portion of the outer surface electrode of the first transducer 5a and the central axis is represented by Y.
Assuming that the axis is the axis and the line connecting the minutely spaced portion of the inner surface electrode and the central axis is the X axis, the angle between the incident direction of the sound wave arriving toward the central axis and the X axis is the incident direction θ of the incoming sound wave.

第1のトランス4a1および第2のトランス4b1は、セン
タータップ付の2つの一次巻線をそれぞれ有している。
そして、第1のトランス4a1の一方の一次巻線には、第
1の振動子5aの外面電極3a,3bの出力を差動入力し、他
方の一次巻線には、第2の振動子5bの内面電極2c,2dの
出力を差動入力する。同様に、第2のトランス4b1の一
方の一次巻線には、第1の振動子5aの内面電極2a,2bの
出力を差動入力し、他方の一次巻線には、第2の振動子
5bの外面電極3c,3dの出力を差動入力する。
First transformer 4a 1 and the second transformer 4b 1 has two primary windings dated center tap respectively.
Then, the first one of the primary winding of the transformer 4a 1, the outer surface electrode 3a of the first oscillator 5a, the output of the 3b type differential to the other of the primary winding, the second oscillator The outputs of the inner electrodes 2c and 2d of 5b are differentially input. Similarly, the second one of the primary winding of the transformer 4b 1, the inner surface electrode 2a of the first oscillator 5a, the output of 2b to input differential, and the other of the primary winding, the second vibration Child
The outputs of the outer electrodes 3c and 3d of 5b are differentially input.

このように、第1の振動子5aの外面電極と第2の振動
子5bの内面電極とを第1のトランス4a1の2つの一次巻
線にそれぞれ差動接続し、また、第1の振動子5aの内面
電極と第2の振動子5bの外面電極とを第2のトランス4b
1の2つの一次巻線にそれぞれ差動接続することによっ
て、電極の相違による位相反転の補償を行うことなく、
第1のトランス4a1の二次巻線には、到来音波の入射方
位θの余弦(cosθ)に比例するX方向成分のダイポー
ル信号VXが出力され、また、第2のトランス4b1の二次
巻線には、到来音波の入射方位θの正弦(sinθ)に比
例するY方向成分のダイポールVYが出力される。
Thus, the inner surface electrode of the outer surface electrode and the second oscillator 5b of the first oscillator 5a respectively differentially connected to a first of the two primary windings of the transformer 4a 1, also the first vibration The inner electrode of the transducer 5a and the outer electrode of the second transducer 5b are connected to the second transformer 4b.
By differentially connecting to the two primary windings of 1, respectively, without compensating for phase inversion due to electrode differences,
The first secondary winding of the transformer 4a 1, output dipole signal V X in the X direction component proportional to incoming waves cosine of the incident azimuth θ of (cos [theta]) is also of the second transformer 4b 1 two the following winding, dipole V Y of the Y-direction component proportional to the sine (sin [theta) of the incident azimuth θ of arrival wave is outputted.

また、第1および第2のトランス4a1,4b1の一次巻線
のセンタータップから見た接続は、各トランスの一次巻
線に接続されている電極を短絡させる効果があるので、
内面電極が接続された一次巻線のセンタータップと外面
電極が接続された一次巻線のセンタータップとの間に、
無指向性のオムニ信号VOMNが得られる。
Further, the connection of the primary windings of the first and second transformers 4a 1 and 4b 1 viewed from the center tap has an effect of short-circuiting the electrodes connected to the primary windings of the respective transformers.
Between the center tap of the primary winding to which the inner electrode is connected and the center tap of the primary winding to which the outer electrode is connected,
An omnidirectional omni signal V OMN is obtained.

第5図は、たわみ共振が生じた場合のダイポール信号
の指向特性を示す図である。ここで、同図(a)は第1
の振動子5aの内面電極および外面電極によるダイポール
信号成分を示しており、同図(b)は第2の振動子5bの
内面電極および外面電極によるダイポール信号成分を示
している。たわみ共振の生ずる周波数においては、ダイ
ポール信号にたわみ共振の信号が加わるために、図示し
たように指向特性に歪みが生じる。この歪んだ指向特性
のダイポール信号を、トランス4a1,4b1の2つの一次巻
線によって合成し、歪み成分を平均化して抑圧すること
により、同図(c)に示したように、正常な指向特性の
ダイポール信号VX,VYが得られる。
FIG. 5 is a diagram showing the directional characteristics of a dipole signal when flexural resonance occurs. Here, FIG.
7 shows a dipole signal component by the inner electrode and the outer electrode of the vibrator 5a, and FIG. 6B shows a dipole signal component by the inner electrode and the outer electrode of the second vibrator 5b. At the frequency where the flexural resonance occurs, the directional characteristic is distorted as shown in the figure because the flexural resonance signal is added to the dipole signal. The dipole signal having the distorted directional characteristic is synthesized by the two primary windings of the transformers 4a 1 and 4b 1 , and the distortion components are averaged and suppressed, thereby obtaining a normal signal as shown in FIG. Dipole signals V X and V Y having directivity characteristics are obtained.

なお、上述した実施例では、第1の振動子および第2
の振動子をそれぞれ一つ使用して構成した場合について
説明したが、複数の第1の振動子およびこれと同数の第
2の振動子を積層し、複数の第1および第2の振動子を
それぞれ並列に使用することにより、音波の受信感度を
向上させることができる。
In the embodiment described above, the first oscillator and the second oscillator
In the above, the case where one oscillator is used is described. However, a plurality of first oscillators and the same number of second oscillators are stacked, and a plurality of first and second oscillators are formed. By using them in parallel, it is possible to improve the receiving sensitivity of the sound wave.

第2図は本発明の第2の実施例を示す図である。 FIG. 2 is a view showing a second embodiment of the present invention.

ここでは、同一の円筒圧電体1cを使用して、第1の実
施例における積層された2つの振動子の機能を実現して
いる。
Here, the function of the two vibrators stacked in the first embodiment is realized by using the same cylindrical piezoelectric body 1c.

第2図において、一つの円筒圧電体1cの内周面および
外周面にそれぞれ設けられた電極は、中心軸の上下に2
等分に分割されている。円筒圧電体1cの上側部分には、
第1図に示した振動子5aと同じように、微小間隔をもっ
て対向するように分割された内面電極2e,2fおよび外面
電極3e,3fがそれぞれ形成されている。また、円筒圧電
体1cの下側部分には、第1図に示した振動子5bと同じよ
うに、微小間隔をもって対向するように分割された内面
電極2g,2hおよび外面電極3g,3hがそれぞれ形成されてい
る。なお、内面電極の微小間隔部分と外面電極の微小間
隔部分とは、中心軸に対して90度ずれている。
In FIG. 2, the electrodes provided on the inner and outer peripheral surfaces of one cylindrical piezoelectric body 1c respectively have two electrodes above and below the central axis.
It is divided into equal parts. On the upper part of the cylindrical piezoelectric body 1c,
As in the case of the transducer 5a shown in FIG. 1, inner electrodes 2e and 2f and outer electrodes 3e and 3f which are divided so as to face each other with a small interval are formed. In the lower part of the cylindrical piezoelectric body 1c, inner electrodes 2g and 2h and outer electrodes 3g and 3h, which are divided so as to face each other with a small interval, like the vibrator 5b shown in FIG. Is formed. Note that the minutely spaced portion of the inner surface electrode and the minutely spaced portion of the outer surface electrode are shifted by 90 degrees with respect to the central axis.

更に、上側部分の内外面電極と下側部分の内外面電極
とは、微小間隔部分が中心軸を中心に互いに90度ずれて
位置しており、また、上側部分と下側部分には、互いに
逆方向に分極処理が施されている。このようにして、第
1図に示した第1の振動子5aおよび第2の振動子5bの特
性を併有する第3の振動子5cを構成できる。
Further, the inner and outer surface electrodes of the upper portion and the inner and outer surface electrodes of the lower portion are positioned such that the minute interval portions are shifted from each other by 90 degrees about the center axis, and the upper and lower portions are Polarization is performed in the reverse direction. In this manner, the third vibrator 5c having the characteristics of the first vibrator 5a and the second vibrator 5b shown in FIG. 1 can be configured.

なお、トランスおよびトランスとの接続は、第1の実
施例と同じであるので説明は省略する。また、このよう
な第3の振動子を偶数個積層配置して音波の受信感度を
向上させることができる。
Note that the transformer and the connection with the transformer are the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. In addition, an even number of such third vibrators are stacked and arranged, so that the receiving sensitivity of a sound wave can be improved.

第3図は本発明の第3の実施例を示す構成図である。 FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.

ここで、第1および第2の振動子5a,5bは、第1図に
示した第1の実施例と同じものである。第1および第2
のトランス4a2,4b2はセンタータップ付の一次巻線をそ
れぞれ有している。
Here, the first and second vibrators 5a and 5b are the same as those in the first embodiment shown in FIG. First and second
Transformers 4a 2 and 4b 2 each have a primary winding with a center tap.

ところで、第1のトランス4a2の一次巻線には、第1
の振動子5aの外面電極3a,3bの出力と第2の振動子5bの
内面電極2c,2dの出力とを直列接続して入力する。この
場合、第1の振動子5aの外面電極3bと第2の振動子5bの
内面電極2cとを接続して直列接続としており、この直列
接続点をセンタータップに接続している。
Incidentally, in the first primary winding of the transformer 4a 2, first
The outputs of the outer electrodes 3a and 3b of the vibrator 5a and the outputs of the inner electrodes 2c and 2d of the second vibrator 5b are connected in series and input. In this case, the outer electrode 3b of the first vibrator 5a and the inner electrode 2c of the second vibrator 5b are connected in series, and this series connection point is connected to the center tap.

同様に、第2のトランス4b2の一次巻線には、第1の
振動子5aの内面電極2a,2bの出力と第2の振動子5bの外
面電極3c,3dの出力とを直列接続して入力しており、第
1の振動子5aの内面電極2bと第2の振動子5bの外面電極
3cとの直列接続点をセンタータップに接続している。
Similarly, the second primary winding of the transformer 4b 2, the inner surface electrode 2a of the first oscillator 5a, the output and the outer surface electrode 3c of the second oscillator 5b of 2b, and the output of 3d connected in series The inner electrode 2b of the first vibrator 5a and the outer electrode of the second vibrator 5b
The series connection point with 3c is connected to the center tap.

このように構成することにより、第1の実施例と同様
に、電極の相違による位相反転の補償を行うことなく、
たわみ共振が生じた場合でも、第1および第2のトラン
スの二次巻線には、到来音波の入射方位θの余弦(cos
θ)に比例するX方向成分のダイポール信号VXおよび
入射方位θの正弦(sinθ)に比例するY方向成分のダ
イポールVYが正常に出力される。また、第1および第
2のトランスの一次巻線のセンタータップから無指向性
のオムニ信号VOMNが得られる。
With this configuration, as in the first embodiment, without compensating for phase inversion due to the difference in electrodes,
Even when flexural resonance occurs, the cosine (cos) of the incident azimuth θ of the incoming sound wave is applied to the secondary windings of the first and second transformers.
dipole V Y of the Y-direction component proportional to the dipole signal V X and the incident orientation theta sine of X-direction component proportional to θ) (sinθ) is output normally. Also, an omnidirectional omni signal V OMN is obtained from the center tap of the primary winding of the first and second transformers.

なお、本発明の第4の実施例としては、第2図に示し
た一つの円筒圧電体を有する第3の振動子を使用し、第
3図に示した第3の実施例と同様にトランスとの接続を
行うようにしても、同様な効果が得られる。この内容は
自明のことであるので説明は省略する。
As a fourth embodiment of the present invention, a third vibrator having one cylindrical piezoelectric body shown in FIG. 2 is used, and a transformer is used in the same manner as in the third embodiment shown in FIG. The same effect can be obtained even if the connection is made. Since the content is self-evident, the description is omitted.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、円筒圧電体の内外周面
に分割方向が互いに直交するように2等分割された内面
電極および外面電極を有する第1および第2の振動子
を、互いに逆方向にそれぞれ分極処理し、同一中心軸上
に90度ずらした状態で積層配置し、外面電極の出力およ
び内面電極の出力をトランスによって合成することによ
り、計測する周波数が広帯域となった場合でも、振動子
の円周方向に発生するたわみ共振によるダイポール指向
性の乱れを補償でき、且つ電極の相違による位相反転の
補償を排除して広帯域にわたり方位誤差の少ない高精度
の方位計測が可能となる。
As described above, according to the present invention, the first and second vibrators each having the inner electrode and the outer electrode divided into two equal parts on the inner and outer peripheral surfaces of the cylindrical piezoelectric body so that the dividing directions are orthogonal to each other are provided in the opposite directions. The output of the outer surface electrode and the output of the inner surface electrode are combined by a transformer so that even if the frequency to be measured becomes wider, Disturbance of dipole directivity due to flexural resonance generated in the circumferential direction of the child can be compensated, and compensation for phase inversion due to the difference in electrodes can be eliminated to enable high-accuracy azimuth measurement with a small azimuth error over a wide band.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1の実施例を示す構成図、第2図は
本発明の第2の実施例を示す振動子の構成図、第3図は
本発明の第3の実施例を示す構成図、第4図は従来の電
気音響変換器の一例を示す構成図、第5図はたわみ共振
が生じた場合のダイポール信号の指向特性を示す図であ
る。 1a,1b,1c……円筒圧電体、2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2h…
…内面電極、3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3h……外面電極、4
a1,4a2……第1のトランス、4b1,4b2……第2のトラン
ス、5a……第1の振動子、5b……第2の振動子、5c……
第3の振動子、10a,10b……分極方向。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a vibrator showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a third embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an example of a conventional electro-acoustic transducer, and FIG. 5 is a diagram showing the directional characteristics of a dipole signal when flexural resonance occurs. 1a, 1b, 1c ... Cylindrical piezoelectric body, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h ...
… Internal electrodes, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h …… external electrodes, 4
a 1 , 4a 2 … first transformer, 4b 1 , 4b 2 … second transformer, 5a… first vibrator, 5b… second vibrator, 5c…
Third vibrator, 10a, 10b... Polarization directions.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】円筒圧電体の内周面には対向するように2
等分に分割された内面電極が設けられ、前記円筒圧電体
の外周面には前記内面電極の分割方向に直交して対向す
るように2等分に分割された外面電極が設けられ、前記
円筒圧電体には所定方向の分極処理が施された第1の振
動子と、 前記第1の振動子と同じように内面電極および外面電極
が形成され、且つ前記第1の振動子の前記円筒圧電体に
施されたのとは逆方向に分極処理がなされており、前記
第1の振動子の中心軸上に互いに90度ずれた状態で積層
配置される第2の振動子と、 各々にセンタータップが設けられた2つの一次巻線を有
し、一方の一次巻線には前記第1の振動子の分割された
各外面電極の出力が接続され、他方の一次巻線には前記
第2の振動子の分割された各内面電極の出力が接続され
て、前記第1の振動子の外面電極の出力および前記第2
の振動子の内面電極の出力の差動合成出力が二次巻線に
生起される第1のトランスと、 各々にセンタータップが設けられた2つの一次巻線を有
し、一方の一次巻線には前記第1の振動子の分割された
各内面電極の出力が接続され、他方の一次巻線には前記
第2の振動子の分割された各外面電極の出力が接続され
て、前記第1の振動子の内面電極の出力および前記第2
の振動子の外面電極の出力の差動合成出力が二次巻線に
生起される第2のトランスと、 を備え、前記第1および第2のトランスの各センタータ
ップ間に無指向性のオムニ信号が生起されることを特徴
とする電気音響変換器。
1. An inner peripheral surface of a cylindrical piezoelectric body is provided so as to face the inner surface.
An inner surface electrode divided into equal parts is provided, and an outer surface electrode divided into two parts is provided on an outer peripheral surface of the cylindrical piezoelectric body so as to be orthogonal to and opposed to a dividing direction of the inner surface electrode. A first vibrator subjected to polarization processing in a predetermined direction on the piezoelectric body, an inner surface electrode and an outer surface electrode formed in the same manner as the first vibrator, and the cylindrical piezoelectric member of the first vibrator; A second vibrator that is polarized in a direction opposite to that applied to the body, and is stacked and disposed on the central axis of the first vibrator at a position shifted by 90 degrees from each other; It has two primary windings provided with taps, one primary winding is connected to the output of each divided outer surface electrode of the first vibrator, and the other primary winding is connected to the second primary winding. The output of each of the divided inner electrodes of the vibrator is connected to the outer electrode of the first vibrator. Output and said second
A first transformer in which a differential combined output of the output of the inner surface electrode of the vibrator is generated in a secondary winding, and two primary windings each provided with a center tap, and one of the primary windings The output of each divided inner surface electrode of the first vibrator is connected to the other primary winding, and the output of each divided outer surface electrode of the second vibrator is connected to the other primary winding. The output of the inner electrode of the first vibrator and the second output
A second transformer in which a differential combined output of the output of the outer surface electrode of the vibrator is generated in the secondary winding; and a non-directional omni-directional omni-directional between the center taps of the first and second transformers. An electroacoustic transducer, wherein a signal is generated.
【請求項2】円筒圧電体の内周面には対向するように2
等分に分割された内面電極が設けられ、前記円筒圧電体
の外周面には前記内面電極の分割方向に直交して対向す
るように2等分に分割された外面電極が設けられ、前記
円筒圧電体には所定方向の分極処理が施された第1の振
動子と、 前記第1の振動子と同じように内面電極および外面電極
が形成され、且つ前記第1の振動子の前記円筒圧電体に
施されたのとは逆方向に分極処理がなされており、前記
第1の振動子の中心軸上に互いに90度ずれた状態で積層
配置される第2の振動子と、 センタータップ付の一次巻線を有し、この一次巻線の一
方の端子には前記第1の振動子の分割された外面電極の
一方の出力が接続され、前記一次巻線の他方の端子には
前記第2の振動子の分割された内面電極の一方の出力が
接続され、前記センタータップには前記第1の振動子の
外面電極の他方の出力および前記第2の内面電極の他方
の出力がそれぞれ接続されて、前記第1の振動子の内面
電極の出力および前記第2の振動子の外面電極の出力の
差動合成出力が二次巻線に生起される第1のトランス
と、 センタータップ付の一次巻線を有し、この一次巻線の一
方の端子には前記第1の振動子の分割された内面電極の
一方の出力が接続され、前記一次巻線の他方の端子には
前記第2の振動子の分割された外面電極の一方の出力が
接続され、前記センタータップには前記第1の振動子の
内面電極の他方の出力および前記第2の振動子の外面電
極の他方の出力がそれぞれ接続されて、前記第1の振動
子の内面電極の出力および前記第2の振動子の外面電極
の出力の差動合成出力が二次巻線に生起される第2のト
ランスと、 を備え、前記第1および第2のトランスのセンタータッ
プ間に無指向性のオムニ信号が生起されることを特徴と
する電気音響変換器。
2. An inner peripheral surface of a cylindrical piezoelectric body,
An inner surface electrode divided into equal parts is provided, and an outer surface electrode divided into two parts is provided on an outer peripheral surface of the cylindrical piezoelectric body so as to be orthogonal to and opposed to a dividing direction of the inner surface electrode. A first vibrator subjected to polarization processing in a predetermined direction on the piezoelectric body, an inner surface electrode and an outer surface electrode formed in the same manner as the first vibrator, and the cylindrical piezoelectric member of the first vibrator; A second vibrator, which is polarized in a direction opposite to that applied to the body, is stacked and disposed on the central axis of the first vibrator so as to be shifted by 90 degrees from each other, One output of the divided outer surface electrode of the first vibrator is connected to one terminal of the primary winding, and the other terminal of the primary winding is connected to the other terminal of the primary winding. The output of one of the divided inner surface electrodes of the two vibrators is connected to the center tap. The other output of the outer electrode of the first vibrator and the other output of the second inner electrode are connected to each other to output the inner electrode of the first vibrator and the outer surface of the second vibrator. A first transformer in which a differential combined output of the electrodes is generated in a secondary winding, and a primary winding with a center tap, and one terminal of the primary winding is connected to the first vibrator. One output of the divided inner surface electrode is connected, the other terminal of the primary winding is connected to one output of the divided outer electrode of the second vibrator, and the center tap is connected to the center tap. The other output of the inner electrode of the first vibrator and the other output of the outer electrode of the second vibrator are connected to each other to output the output of the inner electrode of the first vibrator and the second vibrator. The differential output of the output of the outer electrode of the second is generated in the secondary winding. And an omni-directional omni signal is generated between the center taps of the first and second transformers.
【請求項3】前記第1および第2の振動子が、同一の円
筒圧電体によって形成されていることを特徴とする請求
項1または2記載の電気音響変換器。
3. An electroacoustic transducer according to claim 1, wherein said first and second vibrators are formed of the same cylindrical piezoelectric body.
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