JP2764982B2 - ハイドロホン - Google Patents
ハイドロホンInfo
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- JP2764982B2 JP2764982B2 JP33171088A JP33171088A JP2764982B2 JP 2764982 B2 JP2764982 B2 JP 2764982B2 JP 33171088 A JP33171088 A JP 33171088A JP 33171088 A JP33171088 A JP 33171088A JP 2764982 B2 JP2764982 B2 JP 2764982B2
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- Japan
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- flexural
- piezoelectric
- planes
- piezoelectric plate
- hydrophone
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明のパッシブソーナーのハイドロホンに関し、特
に加速度感度が低く音圧感度の高い低振動雑音のハイド
ロホンに関する。
に加速度感度が低く音圧感度の高い低振動雑音のハイド
ロホンに関する。
［従来の技術およびその問題点］ 従来、この種のハイドロホンは第5A図乃至第5B図に示
すように圧電板42の両面に電極43a,43bを設け、振動板4
1に貼付けたたわみ振動子を第6A図乃至第6B図に示すよ
うにケース53へフクロナット54a,54bで取付固定し、振
動板41の周辺部が支持されて、たわみ振動子51a,51bの
中央部が振動する構造となっている。
すように圧電板42の両面に電極43a,43bを設け、振動板4
1に貼付けたたわみ振動子を第6A図乃至第6B図に示すよ
うにケース53へフクロナット54a,54bで取付固定し、振
動板41の周辺部が支持されて、たわみ振動子51a,51bの
中央部が振動する構造となっている。
そして、このハイドロホンが音波を受けるとたわみ振
動子51a,51bの中央部が変位するたわみ振動を生じ、圧
電板の平面方向に引っ張りと圧縮の交番応力を発生し、
この交番応力が平面方向と直交する電極方向に圧電横効
果によって電気信号に変換され、リード線44に出力され
る。またこのハイドロホンが振動を受けるとたわみ振動
子に振動が伝わり、圧電板自体の質量による慣性力と振
動による駆動力との差異により、圧電板内部に応力が発
生し、これが圧電横効果や応力と電界とが同方向となる
圧電縦効果により電気信号に変換され、振動雑音として
リード線44に出力される。圧電板が内部応力を電気信号
（電圧）に変換する能力は圧電出力係数、またはｇ定数
と呼ばれ、内部応力と電界とが直交方向となる圧電横効
果の圧電出力係数（g31定数）と、内部応力と電界とが
同方向となる圧電縦効果の圧電出力係数（g33定数）で
代表され、一般にg33定数はg31定数の約２倍以上高い値
を示す。従って、従来のハイドロホンに用いているたわ
み振動子では音波の電気信号への変換を相対的に能力の
低いg31定数による圧電横効果で行い、雑音となる振動
の変換を相対的に能力の高いg33定数による圧電縦効果
で行う結果、音圧感度に相対して振動感度，厳密には加
速度感度の高い、いわゆる振動雑音の高いハイドロホン
となる欠点があった。
動子51a,51bの中央部が変位するたわみ振動を生じ、圧
電板の平面方向に引っ張りと圧縮の交番応力を発生し、
この交番応力が平面方向と直交する電極方向に圧電横効
果によって電気信号に変換され、リード線44に出力され
る。またこのハイドロホンが振動を受けるとたわみ振動
子に振動が伝わり、圧電板自体の質量による慣性力と振
動による駆動力との差異により、圧電板内部に応力が発
生し、これが圧電横効果や応力と電界とが同方向となる
圧電縦効果により電気信号に変換され、振動雑音として
リード線44に出力される。圧電板が内部応力を電気信号
（電圧）に変換する能力は圧電出力係数、またはｇ定数
と呼ばれ、内部応力と電界とが直交方向となる圧電横効
果の圧電出力係数（g31定数）と、内部応力と電界とが
同方向となる圧電縦効果の圧電出力係数（g33定数）で
代表され、一般にg33定数はg31定数の約２倍以上高い値
を示す。従って、従来のハイドロホンに用いているたわ
み振動子では音波の電気信号への変換を相対的に能力の
低いg31定数による圧電横効果で行い、雑音となる振動
の変換を相対的に能力の高いg33定数による圧電縦効果
で行う結果、音圧感度に相対して振動感度，厳密には加
速度感度の高い、いわゆる振動雑音の高いハイドロホン
となる欠点があった。
［問題点を解決するための手段］ 本発明のハイドロホンはたわみ振動子を構成する圧電
板の電極構造を変え、音波と振動に対する圧電横効果と
圧電縦効果の組合せを変えて前述の欠点を解消するもの
である。
板の電極構造を変え、音波と振動に対する圧電横効果と
圧電縦効果の組合せを変えて前述の欠点を解消するもの
である。
すなわち、本発明のハイドロホンは、圧電板の両平面
間で対向しかつ両平面上で同心状に配置した複数の円輪
状電極と、両平面間で対向する円輪状電極に接して貫通
する細孔と、この細孔を通って対向する円輪状電極を電
気的に接続する導電体と、交互に反転した分極方向によ
り交互に反転する極性を示す円輪状電極の同一極性同士
を電気的に接続する導電体とを有する圧電板を振動板に
貼付けたたわみ振動子を含む。またハイドロホンは圧電
板の両平面間で対向しかつ両平面上で同心状に配置し、
小区間の無電極部を二つの異なった方向に交互に向けた
複数の円輪状電極と、小区間の無電極部を横断し円輪状
電極を１つ置きに電気的接続を行う放射状導電体とを有
し、両平面間で対向する円輪状電極にそれぞれ接続さ
れ、圧電板の側面まで延長された両平面上の放射状導電
体が接続された圧電板を振動板に貼付けたたわみ振動子
を含んでいてもよく、更に圧電板の両平面間で対向し、
且つ両平面上で中心点から点対称に等距離で拡がる２本
のら旋状電極と、圧電板の側面まで到達した両平面上の
ら旋状電極を接続する導電体とを有する圧電板を振動板
に貼付けたたわみ振動子のうちの１種１点以上のたわみ
振動子と、このたをみ振動子の振動板を壁部の一部とす
る容器とから構成されていてもよい。
間で対向しかつ両平面上で同心状に配置した複数の円輪
状電極と、両平面間で対向する円輪状電極に接して貫通
する細孔と、この細孔を通って対向する円輪状電極を電
気的に接続する導電体と、交互に反転した分極方向によ
り交互に反転する極性を示す円輪状電極の同一極性同士
を電気的に接続する導電体とを有する圧電板を振動板に
貼付けたたわみ振動子を含む。またハイドロホンは圧電
板の両平面間で対向しかつ両平面上で同心状に配置し、
小区間の無電極部を二つの異なった方向に交互に向けた
複数の円輪状電極と、小区間の無電極部を横断し円輪状
電極を１つ置きに電気的接続を行う放射状導電体とを有
し、両平面間で対向する円輪状電極にそれぞれ接続さ
れ、圧電板の側面まで延長された両平面上の放射状導電
体が接続された圧電板を振動板に貼付けたたわみ振動子
を含んでいてもよく、更に圧電板の両平面間で対向し、
且つ両平面上で中心点から点対称に等距離で拡がる２本
のら旋状電極と、圧電板の側面まで到達した両平面上の
ら旋状電極を接続する導電体とを有する圧電板を振動板
に貼付けたたわみ振動子のうちの１種１点以上のたわみ
振動子と、このたをみ振動子の振動板を壁部の一部とす
る容器とから構成されていてもよい。
［実施例］ 次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1A図乃至第1B図は本発明によるたわみ振動子の第１
実施例の平面図と横断面図である。圧電板２の両平面上
に電極3aが対向して同心状に設けられ、両平面上の対向
電極は細孔5aに通した導電体6aにより接続され、振動板
１と接しない平面状の電極が１つ置きにリード線4a,4b
で交互に接続されている。
実施例の平面図と横断面図である。圧電板２の両平面上
に電極3aが対向して同心状に設けられ、両平面上の対向
電極は細孔5aに通した導電体6aにより接続され、振動板
１と接しない平面状の電極が１つ置きにリード線4a,4b
で交互に接続されている。
電極間は極性方向が交互に反転するように分極されて
おり、音波で駆動されるたわみ振動で圧電板２の中心か
ら放射状に点対称の分布をする径方向の内部応力だけが
分極による電界方向と一致し、圧電縦効果の高いg33定
数により電気信号に変換される。たわみ振動子の周辺か
ら伝わる一方向性の振動雑音は内部応力の中心に対する
対称性がなくなり、隣接電極間での内部応力と電界の方
向関係が円周方向に沿って同方向から直交方向、更に逆
方向と変化する結果、圧電縦効果の高いg33定数で変換
された電気信号成分は消滅し、圧電横効果の低いg31定
数で変換された電気信号成分だけが残る。またたわみ振
動子の垂直方向に加わる振動雑音は圧電板の厚み方向に
内部応力を生じさせるので圧電横効果の低いg31定数で
変換される結果、加速度感度が低くなる。圧電セラミッ
クを例にとるとg33定数はg31定数の約２倍以上あるので
音波と振動に対する圧電縦効果と圧電横効果の組合せ替
えは音圧感度と加速度感度との感度比で約４倍以上の性
能改善となる。更に圧電板にg31定数を低減した圧電材
料を用いるとさらに性能改善を図ることができる。
おり、音波で駆動されるたわみ振動で圧電板２の中心か
ら放射状に点対称の分布をする径方向の内部応力だけが
分極による電界方向と一致し、圧電縦効果の高いg33定
数により電気信号に変換される。たわみ振動子の周辺か
ら伝わる一方向性の振動雑音は内部応力の中心に対する
対称性がなくなり、隣接電極間での内部応力と電界の方
向関係が円周方向に沿って同方向から直交方向、更に逆
方向と変化する結果、圧電縦効果の高いg33定数で変換
された電気信号成分は消滅し、圧電横効果の低いg31定
数で変換された電気信号成分だけが残る。またたわみ振
動子の垂直方向に加わる振動雑音は圧電板の厚み方向に
内部応力を生じさせるので圧電横効果の低いg31定数で
変換される結果、加速度感度が低くなる。圧電セラミッ
クを例にとるとg33定数はg31定数の約２倍以上あるので
音波と振動に対する圧電縦効果と圧電横効果の組合せ替
えは音圧感度と加速度感度との感度比で約４倍以上の性
能改善となる。更に圧電板にg31定数を低減した圧電材
料を用いるとさらに性能改善を図ることができる。
第2A図乃至第2C図は本発明によるたわみ振動子の第２
実施例を示す平面図、Ｂ−Ｂ′矢視断面図、及びＣ−
Ｃ′矢視断面図である。
実施例を示す平面図、Ｂ−Ｂ′矢視断面図、及びＣ−
Ｃ′矢視断面図である。
第２実施例にかかるたわみ振動子は前述の第１実施例
のたわみ振動子より加工性を良くしたものであり、第１
実施例のたわみ振動子の細孔5aと導電体6aおよびリード
線4a,4bのうちの、電極3aが間接続部を導電体15aに置き
換えたものである。第２実施例のたわみ振動子の動作原
理と効果については第１実施例のたわみ振動子と同じで
ある。
のたわみ振動子より加工性を良くしたものであり、第１
実施例のたわみ振動子の細孔5aと導電体6aおよびリード
線4a,4bのうちの、電極3aが間接続部を導電体15aに置き
換えたものである。第２実施例のたわみ振動子の動作原
理と効果については第１実施例のたわみ振動子と同じで
ある。
第3A図乃至第3B図は本発明によるたわみ振動子の第３
実施例を示す平面図と横断面図である。第３実施例のた
わみ振動子は前述の第２実施例のたわみ振動子より更に
加工性を良くしたものであり、電極13aと導電体15aの機
能をら旋状の電極23a,23bで兼用させたものである。
実施例を示す平面図と横断面図である。第３実施例のた
わみ振動子は前述の第２実施例のたわみ振動子より更に
加工性を良くしたものであり、電極13aと導電体15aの機
能をら旋状の電極23a,23bで兼用させたものである。
第３実施例のたわみ振動子の動作原理と効果について
は第１実施例のたわみ振動子と基本的に同じである。
は第１実施例のたわみ振動子と基本的に同じである。
第4A図乃至第4B図は本発明によるたわみ振動子で構成
したハイドロホンの一実施例の横断面図と正面図であ
る。
したハイドロホンの一実施例の横断面図と正面図であ
る。
第１から第３までのうちのいずれかのたわみ振動子31
a,31bを円筒状のケース33の両端面に取り付け、フクロ
ナット34a,34bでたわみ振動子31a,31bの振動板を固定す
る。ケース33の内部にはプリアンプ32が内蔵され、たわ
み振動子31,31bからの出力信号を受信し、信号増幅及び
インピーダンス変換をしてケーブル35から音波による電
気信号を出力する。
a,31bを円筒状のケース33の両端面に取り付け、フクロ
ナット34a,34bでたわみ振動子31a,31bの振動板を固定す
る。ケース33の内部にはプリアンプ32が内蔵され、たわ
み振動子31,31bからの出力信号を受信し、信号増幅及び
インピーダンス変換をしてケーブル35から音波による電
気信号を出力する。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、たわみ振動子に使用す
る圧電板の電極を音波信号を変換するときには高感度と
なる圧電縦効果で作動し、振動雑音を変換するときには
低感度となる圧電横効果で作動するよう構造化すること
によりハイドロホンを高感度化、低振動雑音化できると
いう効果がある。
る圧電板の電極を音波信号を変換するときには高感度と
なる圧電縦効果で作動し、振動雑音を変換するときには
低感度となる圧電横効果で作動するよう構造化すること
によりハイドロホンを高感度化、低振動雑音化できると
いう効果がある。
第1A図は本発明の第１実施例のたわみ振動子を示す平面
図、第1B図は第1A図のＡ−Ａ′断面図、第2A図は本発明
の第２実施例のたわみ振動子を示す平面図、第2B図と第
2C図とは第2A図のＢ−Ｂ′及びＣ−Ｃ′矢視断面図、第
3A図は本発明の第３実施例のたわみ振動子を示す平面
図、第3B図は第3A図のＤ−Ｄ′矢視断面図、第4A図は本
発明のハイドロホンの一実施例を示す正面図、第4B図は
第4A図のＥ−Ｅ′矢視断面図、第5A図は従来のたわみ振
動子を示す平面図、第5B図は従来例の側面図、第6A図は
従来のたわみ振動子によるハイドロホンの正面図、第6B
図は第6A図のＦ−Ｆ′矢視断面図である。 1,11,21,41……振動板、 2,12,22,42……圧電板、 3a,13a,23a,23b,43a,43b……電極、 4a,4b,14a,14b,24a,24b,44……リード線、 5a……細孔、 6a,16a……導電体、 31a,31b,51a,51b……たわみ振動子、 32,52……プリアンプ、 33,53……ケース、 34a,34b,54a,54b……フクロナット、 35,55……ケーブル。
図、第1B図は第1A図のＡ−Ａ′断面図、第2A図は本発明
の第２実施例のたわみ振動子を示す平面図、第2B図と第
2C図とは第2A図のＢ−Ｂ′及びＣ−Ｃ′矢視断面図、第
3A図は本発明の第３実施例のたわみ振動子を示す平面
図、第3B図は第3A図のＤ−Ｄ′矢視断面図、第4A図は本
発明のハイドロホンの一実施例を示す正面図、第4B図は
第4A図のＥ−Ｅ′矢視断面図、第5A図は従来のたわみ振
動子を示す平面図、第5B図は従来例の側面図、第6A図は
従来のたわみ振動子によるハイドロホンの正面図、第6B
図は第6A図のＦ−Ｆ′矢視断面図である。 1,11,21,41……振動板、 2,12,22,42……圧電板、 3a,13a,23a,23b,43a,43b……電極、 4a,4b,14a,14b,24a,24b,44……リード線、 5a……細孔、 6a,16a……導電体、 31a,31b,51a,51b……たわみ振動子、 32,52……プリアンプ、 33,53……ケース、 34a,34b,54a,54b……フクロナット、 35,55……ケーブル。
Claims (1)
- 【請求項１】圧電板の両平面間で対向し、且つ両平面上
で同心状に配置された複数の円輪状電極と、両平面間で
対向する円輪状電極に接して貫通する細孔と、この細孔
を通って対向する円輪状電極を電気的に接続する導電体
と、交互に反転した分極方向により交互に反転する極性
を示す円輪状電極の同一極性同士を電気的に接続する導
電体とを有する圧電板を振動板に貼付けたたわみ振動子
を含むハイドロホン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33171088A JP2764982B2 (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | ハイドロホン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33171088A JP2764982B2 (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | ハイドロホン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02174499A JPH02174499A (ja) | 1990-07-05 |
| JP2764982B2 true JP2764982B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=18246724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33171088A Expired - Lifetime JP2764982B2 (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | ハイドロホン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2764982B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7038358B2 (en) * | 2002-03-15 | 2006-05-02 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Electro-active transducer using radial electric field to produce/sense out-of-plane transducer motion |
| KR101010738B1 (ko) * | 2008-12-29 | 2011-01-25 | 전자부품연구원 | 압전 스피커 |
-
1988
- 1988-12-27 JP JP33171088A patent/JP2764982B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02174499A (ja) | 1990-07-05 |
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