JP3205944B2 - Acoustic transducer - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
- H04R17/04—Gramophone pick-ups using a stylus; Recorders using a stylus
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、水中での使用に適する
音響トランスデューサに関し、特に、比較的高出力な音
響トランスデューサに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acoustic transducer suitable for use in water, and more particularly to an acoustic transducer having a relatively high output.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、この種の音響トランスデューサ
は、複数の電歪振動子を積層したアクティブ柱状体と、
アクティブ柱状体を支持すると共に、水密を保って覆蓋
するハウジングとを有する。ハウジングは、断面楕円状
のハウジングチューブを備え、アクティブ柱状体の積層
方向両端を楕円の長軸方向から支持するものである。そ
して、ハウジングチューブは、音響放射面として機能す
る。また、ハウジングには、水密コネクタが取付けられ
ており、これにケーブルを接続し、船上又は地上から電
歪振動子へ駆動信号が送られる。2. Description of the Related Art Generally, an acoustic transducer of this type includes an active columnar body in which a plurality of electrostrictive vibrators are stacked,
And a housing that supports the active columnar body and covers the water column while keeping it watertight. The housing includes a housing tube having an elliptical cross section, and supports both ends of the active columnar body in the stacking direction from the major axis direction of the ellipse. Then, the housing tube functions as an acoustic radiation surface. A watertight connector is attached to the housing, a cable is connected to the connector, and a drive signal is sent from the ship or from the ground to the electrostrictive vibrator.
【０００３】図４は、音響トランスデューサの動作原理
を説明するための図である。図４において、電歪振動子
に駆動信号が印加されると、アクティブ柱状体は電歪振
動子の積層方向と同一方向、即ち、チューブ３１０の長
軸方向（矢印Ｂ）に励振する。そして、この長軸方向の
振動変位は楕円の屈曲性により、ハウジングチューブ３
１０短軸方向（矢印Ｓ）の逆位相の振動変位として変換
され、ハウジングチューブ３１０（音響放射面）から音
波が放射される。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation principle of the acoustic transducer. In FIG. 4, when a drive signal is applied to the electrostrictive vibrator, the active columnar body excites in the same direction as the laminating direction of the electrostrictive vibrator, that is, in the long axis direction of the tube 310 (arrow B). The vibration displacement in the long axis direction is caused by the elliptic bending property, so that the housing tube 3
The vibration is converted as a vibration displacement having the opposite phase in the short axis direction (arrow S), and a sound wave is radiated from the housing tube 310 (acoustic radiation surface).
【０００４】したがって、アクティブ柱状体の振動変位
が大きい程、音響放射面の振動変位が大きくなり、より
高い出力が得られる。そして、このように高出力を得る
ためには、その駆動源である電歪振動子の材料として、
印加電界と歪との比を表わす圧電定数ｄや、印加電界と
応力との比を表わす圧電定数ｅが大きく、さらに比誘電
率の大きいものを使用することが好ましい。Therefore, the larger the vibration displacement of the active columnar body is, the larger the vibration displacement of the acoustic radiation surface is, and a higher output can be obtained. And, in order to obtain such a high output, as a material of the electrostrictive vibrator which is the driving source,
It is preferable to use one having a large piezoelectric constant d representing the ratio between the applied electric field and the strain and a piezoelectric constant e representing the ratio between the applied electric field and the stress, and further having a large relative dielectric constant.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、音響トラン
スデューサを駆動した際には、励振する電歪振動子内部
の機械抵抗により電歪振動子は発熱する。この発熱によ
り、電歪振動子の温度がキュリー温度となった場合、電
歪振動子の特性は劣化し、音響トランスデューサに誤動
作等の不具合をもたらという問題点がある。このため、
前述した定数および比誘電率が比較的大きくても、キュ
リー温度が低い材料は、従来の音響トランスデューサ、
特に、電歪振動子の発熱量の大きい高出力な音響トラン
スデューサには適さないという問題点がある。When the acoustic transducer is driven, the electrostrictive vibrator generates heat due to the mechanical resistance inside the electrostrictive vibrator to be excited. When the temperature of the electrostrictive vibrator reaches the Curie temperature due to this heat generation, the characteristics of the electrostrictive vibrator are deteriorated, causing a problem such as malfunction of the acoustic transducer. For this reason,
Even though the aforementioned constants and dielectric constants are relatively large, materials with low Curie temperatures can be used with conventional acoustic transducers,
In particular, there is a problem that it is not suitable for a high-output acoustic transducer that generates a large amount of heat from an electrostrictive vibrator.
【０００６】本発明の他の課題は、電歪振動子の発熱に
よる電歪振動子の特性劣化を防止し、音響トランスデュ
ーサの信頼性を向上させることである。Another object of the present invention is to prevent the deterioration of the characteristics of the electrostrictive vibrator due to the heat generated by the electrostrictive vibrator and improve the reliability of the acoustic transducer.
【０００７】本発明のさらに他の課題は、これまで使用
できなかったキュリー温度の低い材料を使用できる比較
的高出力な音響トランスデューサを提供することであ
る。Still another object of the present invention is to provide a relatively high-power acoustic transducer that can use a material having a low Curie temperature, which could not be used before.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、放熱構
造体を挟んで積層された複数の電歪振動子を備えるアク
ティブ柱状体を有し、前記アクティブ柱状体は、前記放
熱構造体を、前記複数の電歪振動子をその積層方向に二
分するように挟んだものであり、前記放熱構造体は、前
記アクティブ柱状体の振動変位のノード部に当接してい
ることを特徴とする音響トランスデューサが得られる。According to the present invention, there is provided an active column having a plurality of electrostrictive vibrators laminated with a heat radiating structure interposed therebetween, wherein the active column has the heat radiating structure. Wherein the plurality of electrostrictive vibrators are sandwiched so as to divide the electrostrictive vibrators into two in the stacking direction, and the heat radiating structure is in contact with a node of vibration displacement of the active columnar body. A transducer is obtained.
【０００９】本発明によれば、前記音響トランスデュー
サは、前記アクティブ柱状体を覆蓋するハウジングを有
し、前記放熱構造体は、該ハウジングに当接して、前記
アクティブ柱状体から該ハウジングまでの放熱路を形成
するものである前記音響トランスデューサが得られる。According to the present invention, the acoustic transducer has a housing for covering the active column, and the heat radiation structure is in contact with the housing and a heat radiation path from the active column to the housing. Is obtained.
【００１０】本発明によれば、前記放熱構造体は、前記
アクティブ柱状体の前記ノード部に当接した中央脚と、
該中央脚の両端にてそれぞれ前記ハウジングに当接した
２つの端脚とを備えている前記音響トランスデューサが
得られる。According to the present invention, the heat dissipation structure includes a center leg in contact with the node portion of the active pillar,
The acoustic transducer is obtained comprising two end legs respectively abutting the housing at both ends of the central leg.
【００１１】即ち、本発明は、電歪振動子を積層したア
クティブ柱状体の積層方向中心部、即ち、振動変位が０
の位置に、放熱構造体を挿入した構成で、電歪振動子が
振動を起こした際に発生する熱をこの放熱構造体を介し
て水中へ放熱し、振動子発熱温度をキュリー温度以下に
保てることを特徴とする。That is, according to the present invention, the center of the active columnar body on which the electrostrictive vibrator is laminated, in the laminating direction, ie, the vibration displacement is zero.
In this configuration, the heat generated when the electrostrictive vibrator vibrates is radiated into the water through this heat radiating structure, and the vibrator heat generation temperature can be kept below the Curie temperature. It is characterized by the following.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
よる音響トランスデューサを説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An acoustic transducer according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１３】図１は、本実施例による音響トランスデュ
ーサの構造を示す斜視図である。図１において、本音響
トランスデューサは、複数の電歪振動子が積層されて成
り、後述するＮＯＤＥ部１１を有するアクティブ柱状体
１０と、Ｈ字形の側面形状を呈し、その中央脚部２１が
アクティブ柱状体１０のＮＯＤＥ部１１に当接された放
熱構造体２０と、アクティブ柱状体１０を支持すると共
に、水密を保って覆蓋するハウジング３０とを有する。FIG. 1 is a perspective view showing the structure of an acoustic transducer according to this embodiment. In FIG. 1, the present acoustic transducer is formed by laminating a plurality of electrostrictive vibrators, and has an active columnar body 10 having a NODE part 11 described later, an H-shaped side shape, and a central leg 21 having an active columnar shape. It has a heat dissipation structure 20 in contact with the NODE portion 11 of the body 10 and a housing 30 that supports the active columnar body 10 and covers the water column 10 in a watertight manner.
【００１４】ハウジング３０は、断面楕円形の筒状を呈
するハウジングチューブ３１と、その開口両端に水密可
能に取付けられる板状のエンドプレート３２および３３
とを有する。ハウジングチューブ３１は、アクティブ柱
状体１０の積層方向両端を楕円形の長軸方向から支持し
ている。そして、ハウジングチューブ３１は、音響放射
面として機能する。また、放熱構造体２０の中央脚部２
１の両端に形成される端脚２２および２３はそれぞれ、
エンドプレート３２および３３に当接している。また、
エンドプレート３２には、水密コネクタ４０が取付けら
れていて、ケーブルを接続し、船上又は地上から電歪振
動子へ駆動信号が送られる。The housing 30 includes a housing tube 31 having a tubular shape having an elliptical cross section, and plate-like end plates 32 and 33 attached to both ends of the opening in a watertight manner.
And The housing tube 31 supports both ends in the stacking direction of the active pillars 10 from the major axis direction of the ellipse. And the housing tube 31 functions as an acoustic radiation surface. Also, the central leg 2 of the heat dissipation structure 20
End legs 22 and 23 formed at both ends of
It is in contact with end plates 32 and 33. Also,
A watertight connector 40 is attached to the end plate 32, a cable is connected to the end plate 32, and a drive signal is sent from the ship or from the ground to the electrostrictive vibrator.
【００１５】図２は、アクティブ柱状体１０の振動動作
を説明するための概念図である。図２において、概念的
なアクティブ柱状体１００は、複数の電歪振動子が積層
されて成る。この電歪振動子に駆動信号が印加される
と、アクティブ柱状体１００は電歪振動子の積層方向に
振動する。その振動変位は、アクティブ柱状体１００の
各位置に対して図中に示す曲線のようになる。前述した
ＮＯＤＥ部は、複数の電歪振動子間のうち振動変位が０
の位置をいう。換言すれば、ＮＯＤＥ部は、アクティブ
柱状体１００の励振方向中心部である。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the vibration operation of the active pillar 10. In FIG. 2, a conceptual active columnar body 100 is formed by stacking a plurality of electrostrictive vibrators. When a drive signal is applied to the electrostrictive vibrator, the active columnar body 100 vibrates in the laminating direction of the electrostrictive vibrator. The vibration displacement becomes a curve shown in the figure for each position of the active columnar body 100. The NODE section described above has a vibration displacement of 0 between a plurality of electrostrictive vibrators.
Position. In other words, the NODE portion is the center of the active columnar body 100 in the excitation direction.
【００１６】図３は本実施例による音響トランスデュー
サの放熱路を示す概念図である。図３において、駆動信
号が印加され励振した電歪振動子から発生する熱は、図
中、矢印で示す経路に沿って、即ち、放熱構造体２０の
中央脚２１、端脚２２および２３、ハウジング３０のエ
ンドプレート３２および３３に伝達され、水中に放熱さ
れる。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a heat radiation path of the acoustic transducer according to this embodiment. In FIG. 3, heat generated from the electrostrictive vibrator to which the drive signal is applied and excited is applied along a path indicated by an arrow in the drawing, that is, the center leg 21, the end legs 22 and 23 of the heat radiation structure 20, and the housing. The heat is transmitted to the end plates 32 and 33 of the apparatus 30 and is radiated into water.
【００１７】尚、本実施例においては、楕円ハウジング
を用いた屈曲振動モードを例にとっているが、他の振動
モードを用いた音響トランスデューサについても、ＮＯ
ＤＥ部をもつアクティブ柱状体を使用していれば、本発
明は有効的な手段である。In this embodiment, the bending vibration mode using the elliptical housing is taken as an example.
The present invention is an effective means if an active column having a DE portion is used.
【００１８】[0018]
【発明の効果】本発明による音響トランスデューサは、
複数の電歪振動子が、放熱構造体を挟んで積層されるた
め、電歪振動子の励振による発する熱は放熱され、電歪
振動子の特性劣化は防止され、信頼性が高い。The acoustic transducer according to the present invention comprises:
Since the plurality of electrostrictive vibrators are stacked with the heat radiating structure interposed therebetween, heat generated by excitation of the electrostrictive vibrators is radiated, and the characteristics of the electrostrictive vibrators are prevented from deteriorating.
【００１９】しかも、放熱構造体を、複数の電歪振動子
をその積層方向に二分するように挟むことにより、電歪
振動子の励振は阻害されることがない。Furthermore, by sandwiching the heat dissipation structure such that a plurality of electrostrictive vibrators are bisected in the stacking direction, excitation of the electrostrictive vibrators is not hindered.
【００２０】また、放熱構造体をハウジングに当接し
て、アクティブ柱状体から該ハウジングまでの放熱路を
形成することにより、電歪振動子の励振による発する熱
は、水中に放熱され、放熱効果をより向上できる。Further, the heat radiation structure is brought into contact with the housing to form a heat radiation path from the active columnar body to the housing, so that the heat generated by the excitation of the electrostrictive vibrator is radiated into water, and the heat radiation effect is reduced. Can be further improved.
【００２１】さらに、本発明の放熱効果によれば、これ
まで、励振の発熱による特性劣化の点で使用できなかっ
た材料、例えば、諸圧電定数や比誘電率は大きいがキュ
リー温度は低い材料等を積極的に使用できるため、音響
トランスデューサの高出力化が期待できる。Further, according to the heat radiation effect of the present invention, materials which could not be used because of deterioration of characteristics due to heat generated by excitation, such as materials having large piezoelectric constants and relative permittivity but low Curie temperature, etc. Can positively be used, so that high output of the acoustic transducer can be expected.
【図１】本発明の一実施例による音響トランスデューサ
を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating an acoustic transducer according to an embodiment of the present invention.
【図２】概念的なアクティブ柱状体の振動変位分布図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing a vibration displacement distribution of a conceptual active columnar body.
【図３】図１に示す音響トランスデューサの放熱路を示
す図である。FIG. 3 is a view showing a heat radiation path of the acoustic transducer shown in FIG.
【図４】本発明および従来例による音響トランスデュー
サの動作原理を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the operation principle of the acoustic transducer according to the present invention and the conventional example.
１０ アクティブ柱状体 ２０ 放熱構造体 ２１ 中央脚 ２２、２３ 端脚 ３０ ハウジング ３１ ハウジングチューブ ３２、３３ エンドプレート ４０ 水密コネクタ １００ 概念的アクティブ柱状体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Active pillar 20 Heat dissipation structure 21 Central leg 22, 23 End leg 30 Housing 31 Housing tube 32, 33 End plate 40 Watertight connector 100 Conceptual active pillar
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−240157（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−117997（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04R 1/44 330 G01S 7/521 H04R 17/00 330 Continuation of the front page (56) References JP-A-61-240157 (JP, A) JP-A-3-117997 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H04R 1 / 44 330 G01S 7/521 H04R 17/00 330
Claims (3)
歪振動子を備えるアクティブ柱状体を有し、前記アクテ
ィブ柱状体は、前記放熱構造体を、前記複数の電歪振動
子をその積層方向に二分するように挟んだものであり、
前記放熱構造体は、前記アクティブ柱状体の振動変位の
ノード部に当接していることを特徴とする音響トランス
デューサ。[Claim 1] have a active columnar body comprising a plurality of electrostrictive vibrator stacked to sandwich the heat dissipation structure, the Akti
The columnar body moves the heat dissipation structure to the plurality of electrostrictive vibrations.
The child is sandwiched so as to divide it in the stacking direction,
The heat dissipating structure has a vibration displacement of the active columnar body.
An acoustic transducer which is in contact with a node .
ティブ柱状体を覆蓋するハウジングを有し、前記放熱構
造体は、該ハウジングに当接して、前記アクティブ柱状
体から該ハウジングまでの放熱路を形成するものである
請求項１に記載の音響トランスデューサ。2. The acoustic transducer has a housing for covering the active column, and the heat radiation structure is in contact with the housing to form a heat radiation path from the active column to the housing. The acoustic transducer according to claim 1 , wherein
体の前記ノード部に当接した中央脚と、該中央脚の両端
にてそれぞれ前記ハウジングに当接した２つの端脚とを
備えている請求項２に記載の音響トランスデューサ。 3. The heat dissipation structure according to claim 1, wherein the heat radiation structure has an active pillar shape.
A central leg abutting the node of the body, and both ends of the central leg
And the two end legs respectively contacting the housing.
The acoustic transducer according to claim 2, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13664292A JP3205944B2 (en) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | Acoustic transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13664292A JP3205944B2 (en) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | Acoustic transducer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07135695A JPH07135695A (en) | 1995-05-23 |
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Family
ID=15180090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13664292A Expired - Lifetime JP3205944B2 (en) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | Acoustic transducer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5031450B2 (en) * | 2007-06-12 | 2012-09-19 | 富士フイルム株式会社 | Composite piezoelectric material, ultrasonic probe, ultrasonic endoscope, and ultrasonic diagnostic apparatus |
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1992
- 1992-05-28 JP JP13664292A patent/JP3205944B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07135695A (en) | 1995-05-23 |
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