JP2676751B2 - 電気音響変換器 - Google Patents
電気音響変換器Info
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- JP2676751B2 JP2676751B2 JP32681087A JP32681087A JP2676751B2 JP 2676751 B2 JP2676751 B2 JP 2676751B2 JP 32681087 A JP32681087 A JP 32681087A JP 32681087 A JP32681087 A JP 32681087A JP 2676751 B2 JP2676751 B2 JP 2676751B2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 2
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【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、水中におい
て音波の入射方位を計測する送受波器として使用して好
適な電気音響変換器に関する。 ［従来の技術］ 第４図は、従来の電気音響変換器の斜視図である。 同図において、６（6a,6b）は円筒圧電体、７（7a〜7
d）は内面電極、８（8a〜8d）は外面電極、９（9a,9b）
はセンタータップ付トランス、10（10a,10b）は個々の
振動子である。 このように、従来の電気音響変換器は、円筒圧電体６
の内外面上に内外面電極7,8を設置した複数の振動子10
a,10bを、それぞれの内外面の分割方向を揃えて積層配
列していた。なお、この内外電極7,8は、円筒圧電体８
の内外面を円周方向に沿って二等分に分割するととも
に、内面と外面の各分割方向が直交するように設置した
ものである。 また、外面の分割された二電極７間の出力と、内面の
二電極８間の出力とをそれぞれセンタータップ付トラス
9a,9bに接続し、各トランス9a,9bから出力される直交す
る二つのダイポール信号と、二つのセンタータップ間か
ら出力されるオムニ信号とを取り出し、これらから音波
の入射方位を計測していた。 すなわち、この場合のダイポール信号とオムニ信号
は、円筒圧電体の円周に沿った一次の縦振動（円周上に
ノードが二点存在するもの）と０次の縦振動（円周上に
ノードがない、いわゆる呼吸振動のもの）によって発生
する信号を分割電極の接続の選択によって分離抽出して
いた。 ところで、計画する本波の周波数が広帯域である場
合、円筒圧電体の円周方向に整数の横波がたつ、いわゆ
るたわみ共振が生じることがある。 そして、従来の電気音響変換器では、このたわみ共振
が生じた場合、たわみ共振による出力信号がダイポール
信号に加わり、ダイポールの指向特性を乱す結果、方位
精度が著しく悪化していた。 ［解決すべき問題点］ 上述した従来の電気音響変換器は、たわみ共振の周波
数で、たわみ共振による出力信号がダイポール信号に加
わり、ダイポールの指向特性を乱していたため、方位精
度が著しく悪化するという問題点があった。 本発明は、上記問題点にかんがみてなされたもので、
たわみ共振周波数におけるダイポール指向特性を改善す
ることにより、広帯域にわたって方位誤差の少ない、高
精度の電気音響変換器の提供を目的とする。 ［問題点の解決手段］ 上記目的を達成するため、本発明の電気音響変換器
は、XY方向に対応させて円筒圧電体の内面と外面にそれ
ぞれ一対づつの内面電極および外面電極を備えた第１の
振動子と、この第１の振動子と同じ構成であり、かつ、
内面電極および外面電極のXY方向に対応する方向を逆と
した第２の振動子と、上記第１の振動子の外面電極の出
力に対して上記第２の振動子の内面電極の出力を差動接
続する第１のセンタータップ付トランスと、上記第２の
振動子の外面電極の出力に対して上記第１の振動子の内
面電極の出力を差動接続する第２のセンタータップ付ト
ランスとを備えた構成としてある。 そして、上記第１および第２のセンタータップ付トラ
ンスの二次側出力から直交ダイポール信号を出力すると
ともに、そのセンタータップ間からオムニ信号を出力し
ている。 ［実施例］ 以下、図面にもとづいて本発明の実施例を説明する。
なお、本実施例では、説明を簡潔にするために、振動子
の数を二個としている。 第１図は、本発明の一実施例に係る電気音響変換器の
斜視図、第２図（ａ）〜（ｃ）は直交ダイポール信号の
指向特性を示す図であり、同図（ａ）はＸ方向に鈍くな
った指向特性を示す図、同図（ｂ）はＸ方向に鋭くなっ
た指向特性を示す図、そして同図（ｃ）は正常な指向特
性を示す図である。 同図において、1a,1bはそれぞれ円筒圧電体であり、
内外面上に互いに分割方向が直交した分割電極2a〜2d,3
a〜3dが設置され、振動子4a,4bを構成している。そし
て、二つの振動子4a,4bは、一軸上に積層配列されてい
るが、この際、それぞれの外面電極（内面電極について
も同様）の分割方向が直交するような位置関係としてい
る。 また、振動子4aの外面電極3a,3bと振動子4bの内面電
極2c,2dは、トランス5aの１次側に差動接続されてい
る。これは、引出し電極を相違させることによって各出
力信号の位相反転を補償するためである。そして、Ｘ方
向のダイポール信号がトランス5aの二次側に出力され
る。同様に、Ｙ方向のダイポール信号は、トランス5bの
二次側に出力される。 ところで、トランス5a,5bの一次側センタータップか
らみた接続は、それぞれ一次側に接続している電極を短
絡させる効果がある。このため、内面電極を引き出すセ
ンタータップと外面電極を引き出すセタータップとを分
けてまとめ、この間からオムニ信号を得ることができ
る。 すなわち、ここに一対の内面電極とは、内面電極2a,2
bの対と、内面電極2c,2dの対をいい、また、一対の外面
電極とは、外面電極3a,3bの対と、外面電極3c,3dの対を
いう。さらに、一組の内外面電極とは、内面電極2a,2b
と外面電極3a,3bの一組と、内面電極2c,2dと外面電極3
c,3dの一組とをいうものとする。 さて、たわみ共振の生じ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のは前述した通り
である。そして、この時点においてダイポールの指向特
性を特徴づける結果、外面電極から得たダイポール指向
特性は、第２図（ａ）のVxや同図（ｂ）のVyのように鈍
くなり、内面電極から得たダイポール指向特性は、同図
（ａ）のVyや同図（ｂ）のVxのように鋭くなる。 しかし、上記構成からなる本実施例の電気音響変換器
では、この二種類の歪んだダイポール指向特性を加え合
わせることになる。この結果、互いの歪成分を平均化す
ることとなり、第２図（ｃ）に示すVx,Vyのように正常
なダイポールに改善することができる。 以上は、Ｘ方向を基準としたが、Ｙ方向についてもＸ
方向と同様の変化を示す。 このように本実施例では、円筒圧電体の内外面に、円
周方向に沿って二等分に分割され、かつ内面と外面の各
分割方向が直交した電極を備えた複数の振動子を有する
電気音響変換器において、同じ方向の分極極性を有する
偶数個の振動子を半数づつの第１および第２の振動子群
に分けるとともに、二つの振動子群の分割電極の方向を
直交させて同軸上に積層配列した振動子郡と、第１の振
動子群の二方向の外面電極出力と第２の振動子群の二方
向の内面電極出力を差動入力するとともに、各入力に対
する中性点を有する第１のトランスと、第１の振動子群
の二方向内面電極出力と第２の振動子群の二方向の外面
電極出力を差動入力するとともに、各入力に対する中性
点を有する第２のトランスとを備えた構成としている。 次に、第３図は本発明の他の実施例に係る電気音響変
換器の斜視図である。 同図の電気音響変換器では、まず、一つの円筒圧電体
1cの内外面の電極を、軸方向の上下二等分に分割してい
る（2e,2fと2g,2h、および3e,3fと3g,3h）。そして、次
に、上下とも内外面電極を直交して二等分に分割する
が、このとき、上下間の外面電極（内面電極も同様）の
分割方向が直交するような位置関係としている。 すなわち、本実施例では、内外面電極が軸方向に沿っ
て上下二等分に分割され、上下の内外面ともに円周方向
に沿って二等分に分割され、かつ、上下とも、内面と外
面との各分割方向が直交するとともに上下外面電極の分
解方向および上下内面電極の分割方向が直交した振動子
を使用している。 このような構成とすることにより本実施例では、円筒
圧電体が１ケでもって本発明の目的を達することができ
る。 なお、本実施例においても先の実施例と同じトランス
および接続が必要であるが図の上で省略している。 また、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、
要旨の範囲内における種々変形例を含むものである。例
えば、上述の実施例では、振動子を一軸上に積層配列し
ているが、他の配列とすることもできる。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、円筒圧電体の内外面に
二等分に分割した電極を設け、外面電極から引出したダ
イポール信号と内面電極から引出したダイポール信号に
ついて、引出し電極を差動接続させて組合せることによ
り、広帯域にわたって方位誤差の少ない、高精度の電気
音響変換器を提供できるという効果がある。 すなわち、外面電極の出力と内面電極の出力を加算、
平均化することによって位相反転を補償し、ダイポール
指向特性を逆方向に歪ませているため、たわみ共振周波
数におけるダイポール指向特性を改善することができる
からである。
て音波の入射方位を計測する送受波器として使用して好
適な電気音響変換器に関する。 ［従来の技術］ 第４図は、従来の電気音響変換器の斜視図である。 同図において、６（6a,6b）は円筒圧電体、７（7a〜7
d）は内面電極、８（8a〜8d）は外面電極、９（9a,9b）
はセンタータップ付トランス、10（10a,10b）は個々の
振動子である。 このように、従来の電気音響変換器は、円筒圧電体６
の内外面上に内外面電極7,8を設置した複数の振動子10
a,10bを、それぞれの内外面の分割方向を揃えて積層配
列していた。なお、この内外電極7,8は、円筒圧電体８
の内外面を円周方向に沿って二等分に分割するととも
に、内面と外面の各分割方向が直交するように設置した
ものである。 また、外面の分割された二電極７間の出力と、内面の
二電極８間の出力とをそれぞれセンタータップ付トラス
9a,9bに接続し、各トランス9a,9bから出力される直交す
る二つのダイポール信号と、二つのセンタータップ間か
ら出力されるオムニ信号とを取り出し、これらから音波
の入射方位を計測していた。 すなわち、この場合のダイポール信号とオムニ信号
は、円筒圧電体の円周に沿った一次の縦振動（円周上に
ノードが二点存在するもの）と０次の縦振動（円周上に
ノードがない、いわゆる呼吸振動のもの）によって発生
する信号を分割電極の接続の選択によって分離抽出して
いた。 ところで、計画する本波の周波数が広帯域である場
合、円筒圧電体の円周方向に整数の横波がたつ、いわゆ
るたわみ共振が生じることがある。 そして、従来の電気音響変換器では、このたわみ共振
が生じた場合、たわみ共振による出力信号がダイポール
信号に加わり、ダイポールの指向特性を乱す結果、方位
精度が著しく悪化していた。 ［解決すべき問題点］ 上述した従来の電気音響変換器は、たわみ共振の周波
数で、たわみ共振による出力信号がダイポール信号に加
わり、ダイポールの指向特性を乱していたため、方位精
度が著しく悪化するという問題点があった。 本発明は、上記問題点にかんがみてなされたもので、
たわみ共振周波数におけるダイポール指向特性を改善す
ることにより、広帯域にわたって方位誤差の少ない、高
精度の電気音響変換器の提供を目的とする。 ［問題点の解決手段］ 上記目的を達成するため、本発明の電気音響変換器
は、XY方向に対応させて円筒圧電体の内面と外面にそれ
ぞれ一対づつの内面電極および外面電極を備えた第１の
振動子と、この第１の振動子と同じ構成であり、かつ、
内面電極および外面電極のXY方向に対応する方向を逆と
した第２の振動子と、上記第１の振動子の外面電極の出
力に対して上記第２の振動子の内面電極の出力を差動接
続する第１のセンタータップ付トランスと、上記第２の
振動子の外面電極の出力に対して上記第１の振動子の内
面電極の出力を差動接続する第２のセンタータップ付ト
ランスとを備えた構成としてある。 そして、上記第１および第２のセンタータップ付トラ
ンスの二次側出力から直交ダイポール信号を出力すると
ともに、そのセンタータップ間からオムニ信号を出力し
ている。 ［実施例］ 以下、図面にもとづいて本発明の実施例を説明する。
なお、本実施例では、説明を簡潔にするために、振動子
の数を二個としている。 第１図は、本発明の一実施例に係る電気音響変換器の
斜視図、第２図（ａ）〜（ｃ）は直交ダイポール信号の
指向特性を示す図であり、同図（ａ）はＸ方向に鈍くな
った指向特性を示す図、同図（ｂ）はＸ方向に鋭くなっ
た指向特性を示す図、そして同図（ｃ）は正常な指向特
性を示す図である。 同図において、1a,1bはそれぞれ円筒圧電体であり、
内外面上に互いに分割方向が直交した分割電極2a〜2d,3
a〜3dが設置され、振動子4a,4bを構成している。そし
て、二つの振動子4a,4bは、一軸上に積層配列されてい
るが、この際、それぞれの外面電極（内面電極について
も同様）の分割方向が直交するような位置関係としてい
る。 また、振動子4aの外面電極3a,3bと振動子4bの内面電
極2c,2dは、トランス5aの１次側に差動接続されてい
る。これは、引出し電極を相違させることによって各出
力信号の位相反転を補償するためである。そして、Ｘ方
向のダイポール信号がトランス5aの二次側に出力され
る。同様に、Ｙ方向のダイポール信号は、トランス5bの
二次側に出力される。 ところで、トランス5a,5bの一次側センタータップか
らみた接続は、それぞれ一次側に接続している電極を短
絡させる効果がある。このため、内面電極を引き出すセ
ンタータップと外面電極を引き出すセタータップとを分
けてまとめ、この間からオムニ信号を得ることができ
る。 すなわち、ここに一対の内面電極とは、内面電極2a,2
bの対と、内面電極2c,2dの対をいい、また、一対の外面
電極とは、外面電極3a,3bの対と、外面電極3c,3dの対を
いう。さらに、一組の内外面電極とは、内面電極2a,2b
と外面電極3a,3bの一組と、内面電極2c,2dと外面電極3
c,3dの一組とをいうものとする。 さて、たわみ共振の生じ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のは前述した通り
である。そして、この時点においてダイポールの指向特
性を特徴づける結果、外面電極から得たダイポール指向
特性は、第２図（ａ）のVxや同図（ｂ）のVyのように鈍
くなり、内面電極から得たダイポール指向特性は、同図
（ａ）のVyや同図（ｂ）のVxのように鋭くなる。 しかし、上記構成からなる本実施例の電気音響変換器
では、この二種類の歪んだダイポール指向特性を加え合
わせることになる。この結果、互いの歪成分を平均化す
ることとなり、第２図（ｃ）に示すVx,Vyのように正常
なダイポールに改善することができる。 以上は、Ｘ方向を基準としたが、Ｙ方向についてもＸ
方向と同様の変化を示す。 このように本実施例では、円筒圧電体の内外面に、円
周方向に沿って二等分に分割され、かつ内面と外面の各
分割方向が直交した電極を備えた複数の振動子を有する
電気音響変換器において、同じ方向の分極極性を有する
偶数個の振動子を半数づつの第１および第２の振動子群
に分けるとともに、二つの振動子群の分割電極の方向を
直交させて同軸上に積層配列した振動子郡と、第１の振
動子群の二方向の外面電極出力と第２の振動子群の二方
向の内面電極出力を差動入力するとともに、各入力に対
する中性点を有する第１のトランスと、第１の振動子群
の二方向内面電極出力と第２の振動子群の二方向の外面
電極出力を差動入力するとともに、各入力に対する中性
点を有する第２のトランスとを備えた構成としている。 次に、第３図は本発明の他の実施例に係る電気音響変
換器の斜視図である。 同図の電気音響変換器では、まず、一つの円筒圧電体
1cの内外面の電極を、軸方向の上下二等分に分割してい
る（2e,2fと2g,2h、および3e,3fと3g,3h）。そして、次
に、上下とも内外面電極を直交して二等分に分割する
が、このとき、上下間の外面電極（内面電極も同様）の
分割方向が直交するような位置関係としている。 すなわち、本実施例では、内外面電極が軸方向に沿っ
て上下二等分に分割され、上下の内外面ともに円周方向
に沿って二等分に分割され、かつ、上下とも、内面と外
面との各分割方向が直交するとともに上下外面電極の分
解方向および上下内面電極の分割方向が直交した振動子
を使用している。 このような構成とすることにより本実施例では、円筒
圧電体が１ケでもって本発明の目的を達することができ
る。 なお、本実施例においても先の実施例と同じトランス
および接続が必要であるが図の上で省略している。 また、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、
要旨の範囲内における種々変形例を含むものである。例
えば、上述の実施例では、振動子を一軸上に積層配列し
ているが、他の配列とすることもできる。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、円筒圧電体の内外面に
二等分に分割した電極を設け、外面電極から引出したダ
イポール信号と内面電極から引出したダイポール信号に
ついて、引出し電極を差動接続させて組合せることによ
り、広帯域にわたって方位誤差の少ない、高精度の電気
音響変換器を提供できるという効果がある。 すなわち、外面電極の出力と内面電極の出力を加算、
平均化することによって位相反転を補償し、ダイポール
指向特性を逆方向に歪ませているため、たわみ共振周波
数におけるダイポール指向特性を改善することができる
からである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に係る電気音響変換器のブロ
ック図、第２図は直交ダイポール信号の指向特性を示す
図、第３図は本発明の他の実施例に係る電気音響変換器
の斜視図、第４図は従来の電気音響変換器の斜視図であ
る。 1:円筒圧電体 2:内面電極 3:外面電極 4:振動子 5:センタータップ付トランス
ック図、第２図は直交ダイポール信号の指向特性を示す
図、第３図は本発明の他の実施例に係る電気音響変換器
の斜視図、第４図は従来の電気音響変換器の斜視図であ
る。 1:円筒圧電体 2:内面電極 3:外面電極 4:振動子 5:センタータップ付トランス
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．XY方向に対応させて円筒圧電体の内面と外面にそれ
ぞれ一対づつの内面電極および外面電極を備えた第１の
振動子と、この第１の振動子と同じ構成であり、かつ、
内面電極および外面電極のXY方向に対応する方向を逆と
した第２の振動子と、上記第１の振動子の外面電極の出
力に対して上記第２の振動子の内面電極の出力を差動接
続する第１のセンタータップ付トランスと、上記第２の
振動子の外面電極の出力に対して上記第１の振動子の内
面電極の出力を差動接続する第２のセンタータップ付ト
ランスとを具備し、上記第１および第２のセンタータッ
プ付トランスの二次側出力から直交ダイポール信号を出
力するとともに、そのセンタータップ間からオムニ信号
を出力することを特徴とする電気音響変換器。 ２．前記一対づつの内面電極および外面電極が、それぞ
れ別個の円筒圧電体に設置されているものである特許請
求の範囲第１項記載の電気音響変換器。 ３．前記一対づつの内面電極および外面電極が、共通の
円筒圧電体に設置されているものである特許請求の範囲
第１項記載の電気音響変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32681087A JP2676751B2 (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 電気音響変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32681087A JP2676751B2 (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 電気音響変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01170200A JPH01170200A (ja) | 1989-07-05 |
| JP2676751B2 true JP2676751B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=18191960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32681087A Expired - Lifetime JP2676751B2 (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 電気音響変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2676751B2 (ja) |
-
1987
- 1987-12-25 JP JP32681087A patent/JP2676751B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01170200A (ja) | 1989-07-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070725 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080725 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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