JP3005830B2 - 水中用圧電送受波シート - Google Patents
水中用圧電送受波シートInfo
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- JP3005830B2 JP3005830B2 JP3358887A JP35888791A JP3005830B2 JP 3005830 B2 JP3005830 B2 JP 3005830B2 JP 3358887 A JP3358887 A JP 3358887A JP 35888791 A JP35888791 A JP 35888791A JP 3005830 B2 JP3005830 B2 JP 3005830B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、海底地震探査機や魚群
探知機などのように、水中に音波または超音波を被検知
物体に向けて放射したり、あるいは被検知物体から反射
して戻ってくる反射波を受信する水中用圧電送受波シー
トに関するものである。
探知機などのように、水中に音波または超音波を被検知
物体に向けて放射したり、あるいは被検知物体から反射
して戻ってくる反射波を受信する水中用圧電送受波シー
トに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】合成ゴム中にチタン酸ジルコン酸鉛，チ
タン酸鉛等の強誘電セラミック粒子を混合してなる圧電
ゴム板は、音響インピーダンスが水の音響インピーダン
スに近似する特性を有し、このため、これを圧電トラン
デューサとして水中を伝播する音響波を受波したり、超
音波を被検知物体に向けて放射する送受波器として用い
られる。
タン酸鉛等の強誘電セラミック粒子を混合してなる圧電
ゴム板は、音響インピーダンスが水の音響インピーダン
スに近似する特性を有し、このため、これを圧電トラン
デューサとして水中を伝播する音響波を受波したり、超
音波を被検知物体に向けて放射する送受波器として用い
られる。
【０００３】この圧電ゴム板を使用した水中用圧電送受
波シートの従来構成は、図５に示すように、前記圧電ゴ
ム板ａの表裏面に電極ｂ，ｃを形成し、該電極ｂ，ｃ間
に所定の直流電圧を印加して圧電ゴム板ａを厚み方向に
分極し、該圧電ゴム板ａをウレタン樹脂等からなるモー
ルド材ｄで覆って、矩形板状に形成してなり、これを水
中に浸漬して、電極ｂ，ｃに交番電圧を印加して音波ま
たは超音波を発振したり、電極ｂ，ｃ間から出力信号を
取出して水中を伝播する音響波を受信するようにしてい
る。
波シートの従来構成は、図５に示すように、前記圧電ゴ
ム板ａの表裏面に電極ｂ，ｃを形成し、該電極ｂ，ｃ間
に所定の直流電圧を印加して圧電ゴム板ａを厚み方向に
分極し、該圧電ゴム板ａをウレタン樹脂等からなるモー
ルド材ｄで覆って、矩形板状に形成してなり、これを水
中に浸漬して、電極ｂ，ｃに交番電圧を印加して音波ま
たは超音波を発振したり、電極ｂ，ｃ間から出力信号を
取出して水中を伝播する音響波を受信するようにしてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記構成に
よる圧電ゴム板は、受波器として使用される場合にあっ
ては、静水圧力下における音響波を検知することとな
り、その感度は圧電定数ｇh によって定まる。このｇh
は次の式により与えられる。 ｇh ＝ｇ33＋２ｇ31 ここで定数ｇ33は厚み方向( 分極方向）の圧力ｐ1 に対
する感度を示し、定数ｇ31は面方向( 分極軸に垂直な方
向）の圧力ｐ2 に対する感度を示す。ところでｇ31は負
の値であるため、ｇh ＜ｇ33となり、前記従来構成にあ
ってはｇh の値は、ｇ33の1/2 〜1/3 でしかなく、圧力
ｐ2 のために低感度しか得ることができなかった。この
ことは、送波器として使用される場合においても同じで
あり、面方向からの水圧により、圧電定数ｄh の低下を
生じていた。本発明は、面方向( 分極軸に垂直な方向）
の圧力ｐ2 による影響を可及的に除去することにより、
定数ｇ31を可及的に低下させ、定数ｇh をｇ33に近似さ
せて受波感度を向上させ、同じく定数ｄh を高めて送波
性能を向上させ得る水中用圧電送受波シートの提供を目
的とするものである。
よる圧電ゴム板は、受波器として使用される場合にあっ
ては、静水圧力下における音響波を検知することとな
り、その感度は圧電定数ｇh によって定まる。このｇh
は次の式により与えられる。 ｇh ＝ｇ33＋２ｇ31 ここで定数ｇ33は厚み方向( 分極方向）の圧力ｐ1 に対
する感度を示し、定数ｇ31は面方向( 分極軸に垂直な方
向）の圧力ｐ2 に対する感度を示す。ところでｇ31は負
の値であるため、ｇh ＜ｇ33となり、前記従来構成にあ
ってはｇh の値は、ｇ33の1/2 〜1/3 でしかなく、圧力
ｐ2 のために低感度しか得ることができなかった。この
ことは、送波器として使用される場合においても同じで
あり、面方向からの水圧により、圧電定数ｄh の低下を
生じていた。本発明は、面方向( 分極軸に垂直な方向）
の圧力ｐ2 による影響を可及的に除去することにより、
定数ｇ31を可及的に低下させ、定数ｇh をｇ33に近似さ
せて受波感度を向上させ、同じく定数ｄh を高めて送波
性能を向上させ得る水中用圧電送受波シートの提供を目
的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の水中用圧電送受
波シートは、表裏面に電極が形成され、かつ厚み方向に
分極された圧電ゴム板に、面方向への引張力を付与した
ことを特徴とするものである。
波シートは、表裏面に電極が形成され、かつ厚み方向に
分極された圧電ゴム板に、面方向への引張力を付与した
ことを特徴とするものである。
【０００６】この引張力を作用させるための手段とし
て、表裏面に電極が形成され、かつ厚み方向に分極され
た圧電ゴム板の外周縁を、剛性枠体で間隔を置いて囲
み、少なくとも該間隔内に熱硬化性樹脂からなるモール
ド材を充填して加熱硬化し、さらに冷却して一体に結合
したものが提案され得る。
て、表裏面に電極が形成され、かつ厚み方向に分極され
た圧電ゴム板の外周縁を、剛性枠体で間隔を置いて囲
み、少なくとも該間隔内に熱硬化性樹脂からなるモール
ド材を充填して加熱硬化し、さらに冷却して一体に結合
したものが提案され得る。
【０００７】またかかる引張手段を用いたものにあっ
て、剛性枠体内で間隔をおいて圧電ゴム板を配設するこ
とを容易とするために、剛性枠体内に可撓性担持板を面
方向へ張設し、分極を施した圧電ゴム板を少なくともそ
の一面側に貼着して構成したものが提案され得る。
て、剛性枠体内で間隔をおいて圧電ゴム板を配設するこ
とを容易とするために、剛性枠体内に可撓性担持板を面
方向へ張設し、分極を施した圧電ゴム板を少なくともそ
の一面側に貼着して構成したものが提案され得る。
【０００８】
【作用】図１で示すように、合成ゴムｙ中にチタン酸ジ
ルコン酸鉛，チタン酸鉛等の強誘電セラミック粒子ｚを
混合してなる圧電ゴム板ｘを面方向へ引張すると、図１
のイの状態から、図１のロのように、強誘電セラミック
粒子ｚの面方向周囲に合成ゴムｙとの間で隙間ｓを生ず
る。このような状態を維持したままで、圧電ゴム板ｘの
周囲から静水圧等により周方向から圧力ｐ2 が作用する
と、前記隙間ｓにより、該圧力ｐ2 が緩和されて強誘電
セラミック粒子ｚに作用し、このため見掛け上、圧電定
数ｄ31及び圧電定数ｇ31が小さくなる。
ルコン酸鉛，チタン酸鉛等の強誘電セラミック粒子ｚを
混合してなる圧電ゴム板ｘを面方向へ引張すると、図１
のイの状態から、図１のロのように、強誘電セラミック
粒子ｚの面方向周囲に合成ゴムｙとの間で隙間ｓを生ず
る。このような状態を維持したままで、圧電ゴム板ｘの
周囲から静水圧等により周方向から圧力ｐ2 が作用する
と、前記隙間ｓにより、該圧力ｐ2 が緩和されて強誘電
セラミック粒子ｚに作用し、このため見掛け上、圧電定
数ｄ31及び圧電定数ｇ31が小さくなる。
【０００９】この引張力を作用させる手段として、上述
のように、圧電ゴム板の外周縁を、剛性枠体で間隔を置
いて囲み、該間隔内にモールド材を充填し、高温化して
熱膨張させ、さらに温度を低下させて熱収縮させると、
この収縮工程により、前記剛性枠体の内周面と圧電ゴム
板の外周面間のモールド材は収縮方向へ緊張し、このた
め、その収縮力が圧電ゴム板の外周を外方へ引張する力
となって、該圧電ゴム板に面方向への引張力として作用
することとなる。
のように、圧電ゴム板の外周縁を、剛性枠体で間隔を置
いて囲み、該間隔内にモールド材を充填し、高温化して
熱膨張させ、さらに温度を低下させて熱収縮させると、
この収縮工程により、前記剛性枠体の内周面と圧電ゴム
板の外周面間のモールド材は収縮方向へ緊張し、このた
め、その収縮力が圧電ゴム板の外周を外方へ引張する力
となって、該圧電ゴム板に面方向への引張力として作用
することとなる。
【００１０】
【実施例】添付図面について本発明の一実施例を説明す
る。図２，３について、２は合成ゴム中に、チタン酸ジ
ルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｔｉ・Ｚｒ）Ｏ3 ），チタン酸鉛
（ＰｂＴｉＯ3 ）等の圧電磁器粉末を混合した矩形状の
圧電ゴム板であって、厚み方向に分極され、その表裏面
には電極３，３が形成され、リード線４，４により電極
３，３間から信号を取出し得るようにしている。
る。図２，３について、２は合成ゴム中に、チタン酸ジ
ルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｔｉ・Ｚｒ）Ｏ3 ），チタン酸鉛
（ＰｂＴｉＯ3 ）等の圧電磁器粉末を混合した矩形状の
圧電ゴム板であって、厚み方向に分極され、その表裏面
には電極３，３が形成され、リード線４，４により電極
３，３間から信号を取出し得るようにしている。
【００１１】前記圧電ゴム板１の外周縁には、該圧電ゴ
ム板１よりも厚が大きい矩形状剛性枠体１０が矩形間隔
１１を置いて遊嵌される。前記矩形状剛性枠体１０は、
金属あるいはプラスチック等の剛性の高い（バネ定数の
大きい）材料を使用する。
ム板１よりも厚が大きい矩形状剛性枠体１０が矩形間隔
１１を置いて遊嵌される。前記矩形状剛性枠体１０は、
金属あるいはプラスチック等の剛性の高い（バネ定数の
大きい）材料を使用する。
【００１２】次に、剛性枠体１０の内側にはエポキシ樹
脂，ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂からなるモールド材
１２を、前記圧電ゴム板２を囲繞して剛性枠体１０とほ
ぼ等しい肉厚となるように図３のイのように充填する。
そしてこのモールド材１２を加熱し、図３のロのように
熱膨張した状態で硬化させる。そしてさらに、常温で温
度硬化させて、モールド材１２を収縮させ、図３のハの
ようにする。この収縮工程により、前記剛性枠体１０の
内周面と圧電ゴム板２の周面間の間隔１１内のモールド
材１２は、矢線のように収縮方向へ緊張しこのため、そ
の収縮力が圧電ゴム板２の外周を外方へ引張する力とな
って、該圧電ゴム板２に面方向への引張力として作用す
ることとなる。このため、図１で示したように、合成ゴ
ムｙ中の強誘電セラミック粒子ｚの面方向の周囲には合
成ゴムｙとの間で間隙ｓを生じることとなり、見掛け
上、圧電定数ｄ31及び圧電定数ｇ31が小さくなる。尚、
モールド材１２は、前記間隔１１内にのみ充填して、剛
性枠体１０の内周面と圧電ゴム板２の周縁部とを架橋
し、前記圧電ゴム板１の主表裏面を露出するようにして
も良い。
脂，ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂からなるモールド材
１２を、前記圧電ゴム板２を囲繞して剛性枠体１０とほ
ぼ等しい肉厚となるように図３のイのように充填する。
そしてこのモールド材１２を加熱し、図３のロのように
熱膨張した状態で硬化させる。そしてさらに、常温で温
度硬化させて、モールド材１２を収縮させ、図３のハの
ようにする。この収縮工程により、前記剛性枠体１０の
内周面と圧電ゴム板２の周面間の間隔１１内のモールド
材１２は、矢線のように収縮方向へ緊張しこのため、そ
の収縮力が圧電ゴム板２の外周を外方へ引張する力とな
って、該圧電ゴム板２に面方向への引張力として作用す
ることとなる。このため、図１で示したように、合成ゴ
ムｙ中の強誘電セラミック粒子ｚの面方向の周囲には合
成ゴムｙとの間で間隙ｓを生じることとなり、見掛け
上、圧電定数ｄ31及び圧電定数ｇ31が小さくなる。尚、
モールド材１２は、前記間隔１１内にのみ充填して、剛
性枠体１０の内周面と圧電ゴム板２の周縁部とを架橋
し、前記圧電ゴム板１の主表裏面を露出するようにして
も良い。
【００１３】而して、前記水中用圧電送受波シート１が
構成され、水中にあってその周囲から圧力ｐ2 が作用し
た場合にあって、前記間隙ｓによる圧電定数ｄ31及び圧
電定数ｇ31が零に近似し、前記剛性枠体１０による抗圧
作用により、該圧力ｐ2 による影響を除去でき、厚み方
向( 分極方向）の圧力ｐ1 に対する感度（圧電定数ｄ33
又はｇ33）が相対的に高まり、定数ｇh が向上して高感
度となるとともに、送波にあっては定数ｄh が高まって
送波性能が向上する。
構成され、水中にあってその周囲から圧力ｐ2 が作用し
た場合にあって、前記間隙ｓによる圧電定数ｄ31及び圧
電定数ｇ31が零に近似し、前記剛性枠体１０による抗圧
作用により、該圧力ｐ2 による影響を除去でき、厚み方
向( 分極方向）の圧力ｐ1 に対する感度（圧電定数ｄ33
又はｇ33）が相対的に高まり、定数ｇh が向上して高感
度となるとともに、送波にあっては定数ｄh が高まって
送波性能が向上する。
【００１４】実験によれば、静水圧等により周方向から
の圧力ｐ2 によるノイズが低減され、出力の変動が従来
構成のものが３．１ｄＢであったのが、１．５ｄＢに低
減された。また、受波感度も４〜７ｄＢ向上した。
の圧力ｐ2 によるノイズが低減され、出力の変動が従来
構成のものが３．１ｄＢであったのが、１．５ｄＢに低
減された。また、受波感度も４〜７ｄＢ向上した。
【００１５】図４は、上述のように剛性枠体１０内に圧
電ゴム板２を間隔１１を生じさせて配設することを容易
とするものであって、前記剛性枠体１０の内部にその周
縁を剛性枠体１０の内周面に固定して、ガラス繊維、カ
ーボン繊維、アラミド繊維等からなる可撓性担持板２０
を面方向へ張設し、その表裏面に厚み方向に分極され、
その表裏面には電極３，３が形成された圧電ゴム板２
ａ，２ｂを貼着したものである。そして可撓性担持板２
０により圧電ゴム板２ａ，２ｂを保持し、さらに剛性枠
体１０内に図３と同様にモールド材１２を充填し、加熱
して硬化させ、さらにこれを常温で冷却して水中用圧電
送受波シート１を構成したものであって、上述と同様の
作用効果を奏するものである。尚、前記可撓性担持板２
０の一面側にのみ、圧電ゴム板を配設するようにしても
良い。
電ゴム板２を間隔１１を生じさせて配設することを容易
とするものであって、前記剛性枠体１０の内部にその周
縁を剛性枠体１０の内周面に固定して、ガラス繊維、カ
ーボン繊維、アラミド繊維等からなる可撓性担持板２０
を面方向へ張設し、その表裏面に厚み方向に分極され、
その表裏面には電極３，３が形成された圧電ゴム板２
ａ，２ｂを貼着したものである。そして可撓性担持板２
０により圧電ゴム板２ａ，２ｂを保持し、さらに剛性枠
体１０内に図３と同様にモールド材１２を充填し、加熱
して硬化させ、さらにこれを常温で冷却して水中用圧電
送受波シート１を構成したものであって、上述と同様の
作用効果を奏するものである。尚、前記可撓性担持板２
０の一面側にのみ、圧電ゴム板を配設するようにしても
良い。
【００１６】
【発明の効果】本発明は上述の説明によって明らかにし
たように、圧電ゴム板ｘを面方向へ引張させて、合成ゴ
ムｙ中の強誘電セラミック粒子ｚの面方向の周部に間隙
ｓを生じさせて水中用圧電送受波シートを構成したか
ら、水中用圧電送受波シートの周縁に面方向の圧力が作
用しても、これが減殺され、このため見掛け上、圧電定
数ｄ31，ｇ31が低減し、圧電定数ｇh が向上して、高感
度となるとともに、送波にあっては定数ｄh が高まって
送波性能が向上する優れた効果がある。
たように、圧電ゴム板ｘを面方向へ引張させて、合成ゴ
ムｙ中の強誘電セラミック粒子ｚの面方向の周部に間隙
ｓを生じさせて水中用圧電送受波シートを構成したか
ら、水中用圧電送受波シートの周縁に面方向の圧力が作
用しても、これが減殺され、このため見掛け上、圧電定
数ｄ31，ｇ31が低減し、圧電定数ｇh が向上して、高感
度となるとともに、送波にあっては定数ｄh が高まって
送波性能が向上する優れた効果がある。
【図１】圧電ゴム板ｘの面方向への引張による作用を示
す縦断側面図である。
す縦断側面図である。
【図２】水中用圧電送受波シート１の分離斜視図であ
る。
る。
【図３】水中用圧電送受波シート１のモールド材１２の
充填と、加熱及び冷却工程を示す縦断側面図である。
充填と、加熱及び冷却工程を示す縦断側面図である。
【図４】剛性枠体１０の内部に可撓性担持板２０を張設
した水中用圧電送受波シート１を示す縦断側面図であ
る。
した水中用圧電送受波シート１を示す縦断側面図であ
る。
【図５】従来構成の縦断側面図である。
１ 水中用圧電送受波シート ２ 圧電ゴム板 １０ 剛性枠体 １１ 間隔 １２ モールド材 ２０ 可撓性担持板 ｘ 圧電ゴム板 ｙ 合成ゴム ｚ 強誘電セラミック粒子 ｓ 間隙
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04R 17/00 330 G01S 7/521 H04R 1/44 330
Claims (3)
- 【請求項１】 表裏面に電極が形成され、かつ厚み方向
に分極された圧電ゴム板に、面方向への引張力を付与し
たことを特徴とする水中用圧電送受波シート。 - 【請求項２】 表裏面に電極が形成され、かつ厚み方向
に分極された圧電ゴム板の外周縁を、剛性枠体で間隔を
置いて囲み、少なくとも該間隔内に熱硬化性樹脂からな
るモールド材を充填して加熱硬化し、さらに冷却して一
体に結合したことを特徴とする水中用圧電送受波シー
ト。 - 【請求項３】 剛性枠体内に可撓性担持板を面方向へ張
設し、該可撓性担持板の少なくとも一面側に、表裏面に
電極が形成され、かつ厚み方向に分極された圧電ゴム板
を貼着し、剛性枠体内に熱硬化性樹脂からなるモールド
材を充填して加熱硬化し、さらに冷却して一体に結合し
たことを特徴とする水中用圧電送受波シート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3358887A JP3005830B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 水中用圧電送受波シート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3358887A JP3005830B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 水中用圧電送受波シート |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05183994A JPH05183994A (ja) | 1993-07-23 |
| JP3005830B2 true JP3005830B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=18461617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3358887A Expired - Fee Related JP3005830B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 水中用圧電送受波シート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3005830B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101604020B (zh) * | 2009-07-13 | 2011-08-10 | 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 | 一种高频宽带全向圆柱阵的实现方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2587837B1 (en) | 2010-06-25 | 2017-01-11 | Kyocera Corporation | Acoustic generator |
| JP5546978B2 (ja) * | 2010-07-16 | 2014-07-09 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | 水中用送受波器及びその製造方法 |
| JP5691410B2 (ja) * | 2010-11-01 | 2015-04-01 | 日本電気株式会社 | 発振装置 |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP3358887A patent/JP3005830B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101604020B (zh) * | 2009-07-13 | 2011-08-10 | 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 | 一种高频宽带全向圆柱阵的实现方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05183994A (ja) | 1993-07-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |