JP3416648B2 - 音響トランスデューサー - Google Patents
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Description
【０００１】本発明は請求項の前段部に挙げた諸特性を
持つ音響トランスデューサーに関する。
持つ音響トランスデューサーに関する。
【０００２】文書「Ｈｉｒｏｓｈｉ Ｎｉｓｈｉｙａｍ
ａ ｅｔ ａｌ Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓｏｕ
ｎｄ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ａ Ｂ
ｒｏａｄ Ｒａｎｇｅ ｏｆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｓ，ＪＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｅｒｉｎｇ，１９９８年８月１
日、６２−６６ページ、ＸＰ０００５７０７３１」で、
モノモルフ形曲げ振動子のタイプであるこの種の音響ト
ランスデューサーが既知である。さらに文書「Ｙｕｋａ
ｔａ Ｉｃｈｉｎｏｓｅ Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｄｅｓｉｇ
ｎ ｏｆ ａ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｉａｐ
ｈｒａｇｍ ｆｏｒ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｔｒａｎｓ
ｄｕｃｅｒｓ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｃｏ
ｕｓｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃ
ａ，第９１巻、第１号、１９９２年１月１日、１２４６
−１２５２ページ、ＸＰ０００２３１９９４」で、この
ような曲げ振動子のモデル化が既知である。また鉢形ハ
ウジングを持つ曲げ振動子は、米国特許ＵＳ−Ａ−５６
３６１８２で既知である。
ａ ｅｔ ａｌ Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓｏｕ
ｎｄ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ａ Ｂ
ｒｏａｄ Ｒａｎｇｅ ｏｆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｓ，ＪＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｅｒｉｎｇ，１９９８年８月１
日、６２−６６ページ、ＸＰ０００５７０７３１」で、
モノモルフ形曲げ振動子のタイプであるこの種の音響ト
ランスデューサーが既知である。さらに文書「Ｙｕｋａ
ｔａ Ｉｃｈｉｎｏｓｅ Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｄｅｓｉｇ
ｎ ｏｆ ａ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｉａｐ
ｈｒａｇｍ ｆｏｒ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｔｒａｎｓ
ｄｕｃｅｒｓ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｃｏ
ｕｓｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃ
ａ，第９１巻、第１号、１９９２年１月１日、１２４６
−１２５２ページ、ＸＰ０００２３１９９４」で、この
ような曲げ振動子のモデル化が既知である。また鉢形ハ
ウジングを持つ曲げ振動子は、米国特許ＵＳ−Ａ−５６
３６１８２で既知である。
【０００３】音響トランスデューサー、とくに空中音響
トランスデューサーは、電磁的波動から機械的波動への
変換またはその逆の変換に用いられ、その際音響トラン
スデューサーまたは超音波トランスデューサーの表面で
は、立ち上がり時間が早くてできるだけ大きな粒子移動
が目標とされる。公知のように超音波技術は音波、すな
わち機械的波動に基づいており、その際この種の波動は
伝播媒質中の個々の物質粒子の振動から構成される。流
体すなわち気体および液体中では横波を生じないので、
その限りにおいては縦波または疎密波のみが関心の対象
となる。このような波動の強さＩは次の公式から得られ
る。
トランスデューサーは、電磁的波動から機械的波動への
変換またはその逆の変換に用いられ、その際音響トラン
スデューサーまたは超音波トランスデューサーの表面で
は、立ち上がり時間が早くてできるだけ大きな粒子移動
が目標とされる。公知のように超音波技術は音波、すな
わち機械的波動に基づいており、その際この種の波動は
伝播媒質中の個々の物質粒子の振動から構成される。流
体すなわち気体および液体中では横波を生じないので、
その限りにおいては縦波または疎密波のみが関心の対象
となる。このような波動の強さＩは次の公式から得られ
る。
【０００４】Ｉ＝０．５×Ｚω２ξ
【０００５】ここでＺは伝播媒質の音響インピーダンス
（密度と音速の積）、ωは粒子周波数、そしてξは粒子
変位である。さらに疎密波には次の関係式が成立する。
（密度と音速の積）、ωは粒子周波数、そしてξは粒子
変位である。さらに疎密波には次の関係式が成立する。
【０００６】Ｚ＝ｐ／ｃ
【０００７】ここでＺは音響インピーダンス、ｃは音
速、そしてｐは音圧である。伝播媒質が空気であるとす
ると（Ｚ＝０．４３０ＭＲａｙｌ）、粒子変位の力より
も粒子変位の振幅が強さを決定することが看取される。
速、そしてｐは音圧である。伝播媒質が空気であるとす
ると（Ｚ＝０．４３０ＭＲａｙｌ）、粒子変位の力より
も粒子変位の振幅が強さを決定することが看取される。
【０００８】気体内の音響放射という周辺条件の下で電
気的エネルギーを機械的エネルギーに変換するには、さ
まざまな原理が既知である。その中に円筒形またはディ
スク形の圧電セラミックスからなる厚さ振動子がある。
これはその厚さをピストン状に振動させ、その際厚さは
幾何学的要因として共振周波数を決定する。直径を変え
ることにより、前方に広がる音場の空間的分布を調節す
ることができる。
気的エネルギーを機械的エネルギーに変換するには、さ
まざまな原理が既知である。その中に円筒形またはディ
スク形の圧電セラミックスからなる厚さ振動子がある。
これはその厚さをピストン状に振動させ、その際厚さは
幾何学的要因として共振周波数を決定する。直径を変え
ることにより、前方に広がる音場の空間的分布を調節す
ることができる。
【０００９】しばしばこの振動子は、時間的な伝達挙動
を改善するため、その前面に音響的に最適化されたλ／
４層を設けられるか、または適当な素材による減衰措置
を背面に受ける。この技術の利点はとくに高い所に伝達
帯域幅が得られることである（機械的Ｑ値＜１０）。問
題となるのは低い周波数の場合に必要な圧電セラミック
スの厚さであって、この厚さは高い電気的源抵抗または
負荷抵抗を生じるものである。
を改善するため、その前面に音響的に最適化されたλ／
４層を設けられるか、または適当な素材による減衰措置
を背面に受ける。この技術の利点はとくに高い所に伝達
帯域幅が得られることである（機械的Ｑ値＜１０）。問
題となるのは低い周波数の場合に必要な圧電セラミック
スの厚さであって、この厚さは高い電気的源抵抗または
負荷抵抗を生じるものである。
【００１０】そのほかサンドウィッチ構造を特徴とする
曲げ振動子が既知である。この場合１つにはモノモルフ
曲げ振動子と、もう１つにはバイモルフ形曲げ振動子が
区別される。モノモルフ形曲げ振動子は、１つのメンブ
レン（多くは金属）からなり、このメンブレンの上に圧
電セラミックスが載せてある。このセラミックスはメン
ブレンの直径より小さい。このセラミックスは平面共振
で駆動されるので、その共振周波数に影響をあたえるの
はその半径である。これによりセラミックスの厚さを非
常に薄く、そして電気的源抵抗を小さいものとすること
ができる。共振周波数は個々のコンポーネントと相互の
接着の形状寸法により決定される。このトランスデュー
サーは非常にコスト上有利であり、非常に効率がよく、
小さいが、非常に帯域がせまい（相対６ｄＢＰ／Ｅ帯域
＜３％）。このような振動子に減衰措置を追加すると、
効率が極端に低下する。これに対してバイモルフ形曲げ
振動子は、２つが反対に極性化され、たがいに連結され
たＰＺＴプレートからなる。この非常に効率のよいトラ
ンスデューサーは、周波数８０ｋＨｚ以上では駆動が困
難で、比較的コストが高い。
曲げ振動子が既知である。この場合１つにはモノモルフ
曲げ振動子と、もう１つにはバイモルフ形曲げ振動子が
区別される。モノモルフ形曲げ振動子は、１つのメンブ
レン（多くは金属）からなり、このメンブレンの上に圧
電セラミックスが載せてある。このセラミックスはメン
ブレンの直径より小さい。このセラミックスは平面共振
で駆動されるので、その共振周波数に影響をあたえるの
はその半径である。これによりセラミックスの厚さを非
常に薄く、そして電気的源抵抗を小さいものとすること
ができる。共振周波数は個々のコンポーネントと相互の
接着の形状寸法により決定される。このトランスデュー
サーは非常にコスト上有利であり、非常に効率がよく、
小さいが、非常に帯域がせまい（相対６ｄＢＰ／Ｅ帯域
＜３％）。このような振動子に減衰措置を追加すると、
効率が極端に低下する。これに対してバイモルフ形曲げ
振動子は、２つが反対に極性化され、たがいに連結され
たＰＺＴプレートからなる。この非常に効率のよいトラ
ンスデューサーは、周波数８０ｋＨｚ以上では駆動が困
難で、比較的コストが高い。
【００１１】最後に挙げるものとして静電気で駆動され
るトランスデューサーが既知であり、この場合メンブレ
ンの変位は静電気の力によって生じる。この種のトラン
スデューサーは、温度や湿度といった環境パラメーター
の変化に非常に敏感であり、比較的高価である。
るトランスデューサーが既知であり、この場合メンブレ
ンの変位は静電気の力によって生じる。この種のトラン
スデューサーは、温度や湿度といった環境パラメーター
の変化に非常に敏感であり、比較的高価である。
【００１２】上記の標準的技術によって実現できるの
は、非常に帯域が狭くて効率のよい空中音響トランスデ
ューサーか、帯域は広いが非常に感度の悪い空中音響ト
ランスデューサーのどちらかである。
は、非常に帯域が狭くて効率のよい空中音響トランスデ
ューサーか、帯域は広いが非常に感度の悪い空中音響ト
ランスデューサーのどちらかである。
【００１３】上記を出発点として、本発明の基礎をなす
課題は、電磁的波動を機械的波動に、またはその反対に
変換する際、改善された、そして効率のよい変換を実現
できるような音響トランスデューサー、とくに空中音響
トランスデューサーを提案することである。この音響ト
ランスデューサーは、簡単な構造で高い機能確実性を示
し、製造コストの低いことを要する。そして感度が改善
された、帯域の広い空中音響トランスデューサーを提供
する。
課題は、電磁的波動を機械的波動に、またはその反対に
変換する際、改善された、そして効率のよい変換を実現
できるような音響トランスデューサー、とくに空中音響
トランスデューサーを提案することである。この音響ト
ランスデューサーは、簡単な構造で高い機能確実性を示
し、製造コストの低いことを要する。そして感度が改善
された、帯域の広い空中音響トランスデューサーを提供
する。
【００１４】この課題の解決は請求項１に挙げた諸特性
によって行われる。
によって行われる。
【００１５】本発明による音響トランスデューサーが２
つの振動の原理を１つにまとめているのは、とくに好都
合である。圧電セラミックスディスクとメンブレンとの
複合体を備え、このメンブレンは好ましくはエポキシ・
中空ガラス球混合物または音響技術的にこれに匹敵する
素材によるものとし、この複合体はモノモルフ形曲げ振
動子を形成する。好ましい方法としてはこのメンブレン
をトランスデューサーハウジングの一部とする。さらに
圧電セラミックスの平面的振動モードを、ポアソン比に
よって厚さ振動に変換する。変換後この厚さ振動を、音
響インピーダンスの低いカップリング層によって伝播媒
質に、好ましくは空気に作用させる。本発明のそのほか
の形成物および特別な発展形を従属請求項ならびに下記
の説明に挙げた。
つの振動の原理を１つにまとめているのは、とくに好都
合である。圧電セラミックスディスクとメンブレンとの
複合体を備え、このメンブレンは好ましくはエポキシ・
中空ガラス球混合物または音響技術的にこれに匹敵する
素材によるものとし、この複合体はモノモルフ形曲げ振
動子を形成する。好ましい方法としてはこのメンブレン
をトランスデューサーハウジングの一部とする。さらに
圧電セラミックスの平面的振動モードを、ポアソン比に
よって厚さ振動に変換する。変換後この厚さ振動を、音
響インピーダンスの低いカップリング層によって伝播媒
質に、好ましくは空気に作用させる。本発明のそのほか
の形成物および特別な発展形を従属請求項ならびに下記
の説明に挙げた。
【００１６】本発明を図面に従って下記により詳細に説
明する。
明する。
【００１７】第１図に圧電セラミックス２の側面図を図
式的に示した。圧電セラミックス２の平面的振動モード
を矢印４で示したが、これをポアソン比に従って、二重
矢印６で示した厚さ振動に変換する。
式的に示した。圧電セラミックス２の平面的振動モード
を矢印４で示したが、これをポアソン比に従って、二重
矢印６で示した厚さ振動に変換する。
【００１８】第２図は圧電セラミックスディスク１０の
載せたメンブレン８を図式的に示すが、このディスクを
下記では圧電セラミックスとも呼ぶ。
載せたメンブレン８を図式的に示すが、このディスクを
下記では圧電セラミックスとも呼ぶ。
【００１９】第３図ではとくに、図示した共振周波数ｆ
２およびｆ３を互いにずらすことにより、所望の伝達帯
域幅を得ることが説明されている。これにより共振の臨
界結合が強制されるのは、とくに好都合である。ここに
示す例では、圧電セラミックスの厚さ振動の厚さ共振ｆ
２が、メンブレンの曲げ振動ｆ３より低い所に位置して
いる。メンブレンは、とくにエポキシ・中空ガラス球混
合物、または音響技術的にこれに匹敵する素材からな
る。全有効周波数に対しては非対称的でより高い周波数
にずらされたこのスペクトルによって、本発明ではトラ
ンスデューサーの速やかな立ち上がりを得られる。メン
ブレン中心周波数ｆ３は、圧電セラミックスの厚さ振動
の中心周波数ｆ２よりも、設定された係数分大きい。こ
の係数はとくに１．０５から１．３０までの範囲、好ま
しくは１．０から２．０までの範囲内とする。
２およびｆ３を互いにずらすことにより、所望の伝達帯
域幅を得ることが説明されている。これにより共振の臨
界結合が強制されるのは、とくに好都合である。ここに
示す例では、圧電セラミックスの厚さ振動の厚さ共振ｆ
２が、メンブレンの曲げ振動ｆ３より低い所に位置して
いる。メンブレンは、とくにエポキシ・中空ガラス球混
合物、または音響技術的にこれに匹敵する素材からな
る。全有効周波数に対しては非対称的でより高い周波数
にずらされたこのスペクトルによって、本発明ではトラ
ンスデューサーの速やかな立ち上がりを得られる。メン
ブレン中心周波数ｆ３は、圧電セラミックスの厚さ振動
の中心周波数ｆ２よりも、設定された係数分大きい。こ
の係数はとくに１．０５から１．３０までの範囲、好ま
しくは１．０から２．０までの範囲内とする。
【００２０】（発明を実施するための最良の形態）
有効共振はとくに下記のようにして得られる。
【００２１】− 中心周波数ｆ２を持つ共振は、圧電セ
ラミックスの厚さ振動によって生じる。これはたとえば
１４３ｋＨｚとすることができる。
ラミックスの厚さ振動によって生じる。これはたとえば
１４３ｋＨｚとすることができる。
【００２２】− メンブレンの中心周波数ｆ３の共振
は、モノモルフ形曲げ振動子によって決定される。これ
はたとえば１６０ｋＨｚとすることができる。
は、モノモルフ形曲げ振動子によって決定される。これ
はたとえば１６０ｋＨｚとすることができる。
【００２３】− 中心周波数ｆ１を持つ共振は、ハウジ
ング振動によって決定するのが好ましい。鉢形あるいは
深鍋形のハウジングを設けるのが好都合であるが、その
際中心周波数ｆ１は、鉢形の形状寸法、とくにハウジン
グ壁の厚さと高さに依存する。小さいハウジング寸法を
設定するのが好都合であるが、その際とくに鉢形物の壁
の厚さが薄いことは、共振周波数が高くなることを意味
する。中心周波数ｆ１はとくに７０ｋＨｚである。
ング振動によって決定するのが好ましい。鉢形あるいは
深鍋形のハウジングを設けるのが好都合であるが、その
際中心周波数ｆ１は、鉢形の形状寸法、とくにハウジン
グ壁の厚さと高さに依存する。小さいハウジング寸法を
設定するのが好都合であるが、その際とくに鉢形物の壁
の厚さが薄いことは、共振周波数が高くなることを意味
する。中心周波数ｆ１はとくに７０ｋＨｚである。
【００２４】ハウジング共振をコントロールするのは非
常にむずかしく、有効周波数より低くするのが合目的で
ある。ここではスペース上の理由からハウジング壁は薄
く設定されており、この場合ハウジング共振をより低い
周波数へ、すなわち有効周波数領域の外へずらすために
は、鉢形物に減衰作用のあるコンパウンド、いわゆる裏
当て材を充てんするのが好ましい。ハウジング共振をよ
り低い周波数にずらせるほか裏当て材によって、厚さ振
動と曲げ振動の減衰およびこの共振のＱ値の低下をも得
ることになる。中心中周波数ｆ１を持つ共振は、本発明
の場合、メンブレンの中心周波数ｆ３よりも所定の係数
分小さいものを選択する。この係数はとくに０．３５か
ら０．７までの範囲内、好ましくは０．４から０．６ま
での範囲内にある。
常にむずかしく、有効周波数より低くするのが合目的で
ある。ここではスペース上の理由からハウジング壁は薄
く設定されており、この場合ハウジング共振をより低い
周波数へ、すなわち有効周波数領域の外へずらすために
は、鉢形物に減衰作用のあるコンパウンド、いわゆる裏
当て材を充てんするのが好ましい。ハウジング共振をよ
り低い周波数にずらせるほか裏当て材によって、厚さ振
動と曲げ振動の減衰およびこの共振のＱ値の低下をも得
ることになる。中心中周波数ｆ１を持つ共振は、本発明
の場合、メンブレンの中心周波数ｆ３よりも所定の係数
分小さいものを選択する。この係数はとくに０．３５か
ら０．７までの範囲内、好ましくは０．４から０．６ま
での範囲内にある。
【００２５】（合目的な設計）
圧電セラミックスの直径は、厚さ振動ｆ２の位置から得
られる。１４０ｋＨｚの場合の直径は１１．７ｍｍであ
る。メンブレンの厚さも同様に厚さ共振ｆ２から得られ
る。メンブレンの厚さはメンブレンを横断する音波の４
分の１波長に相当する。従ってｄ＝ｃ／（４・ｆ２）が
成立し、ここでｄはメンブレンの厚さ、ｃはメンブレン
内の音速、ｆ２は共振周波数である。
られる。１４０ｋＨｚの場合の直径は１１．７ｍｍであ
る。メンブレンの厚さも同様に厚さ共振ｆ２から得られ
る。メンブレンの厚さはメンブレンを横断する音波の４
分の１波長に相当する。従ってｄ＝ｃ／（４・ｆ２）が
成立し、ここでｄはメンブレンの厚さ、ｃはメンブレン
内の音速、ｆ２は共振周波数である。
【００２６】メンブレンの直径は、圧電セラミックスの
厚さ、圧電セラミックスの決められた直径、圧電セラミ
ックスとメンブレン間の接着の方法、メンブレンの弾性
上の素材パラメーターならびにメンブレンの決められた
厚さと組み合わせて、共振周波数ｆ３から得られる。
厚さ、圧電セラミックスの決められた直径、圧電セラミ
ックスとメンブレン間の接着の方法、メンブレンの弾性
上の素材パラメーターならびにメンブレンの決められた
厚さと組み合わせて、共振周波数ｆ３から得られる。
【００２７】ここで、周縁を固定されたメンブレンの共
振周波数を決定する下記の式が成立する。
振周波数を決定する下記の式が成立する。
【００２８】ｆ＝ａｔ／Ｄ２
【００２９】この場合ｆは共振周波数、ｔはメンブレン
の厚さ、Ｄはメンブレンの直径である。比例係数ａは上
記の周辺条件に依存する。依存条件の数が多いので、メ
ンブレンの直径は実験によって決定しなければならな
い。この際このセラミックスの厚さを、メンブレン剛度
を高くするため重要なファクターとして活用するのは、
好都合である。このようにしてメンブレンの直径をたと
えば１２．２ｍｍとすることができる。セラミックスの
厚さは実験によって上記の手続きから得られる。セラミ
ックスの厚さは、共振周波数ｆ２およびｆ３の振幅の比
にも影響する。メンブレンの厚さは０．７ｍｍまでのも
のを選択できるのが、合目的な形状である。セラミック
スディスクとメンブレンと機械的連結はせん断力に耐え
なければならず、本発明の場合は薄くて硬い接着層によ
るのがもっとも都合がよい。
の厚さ、Ｄはメンブレンの直径である。比例係数ａは上
記の周辺条件に依存する。依存条件の数が多いので、メ
ンブレンの直径は実験によって決定しなければならな
い。この際このセラミックスの厚さを、メンブレン剛度
を高くするため重要なファクターとして活用するのは、
好都合である。このようにしてメンブレンの直径をたと
えば１２．２ｍｍとすることができる。セラミックスの
厚さは実験によって上記の手続きから得られる。セラミ
ックスの厚さは、共振周波数ｆ２およびｆ３の振幅の比
にも影響する。メンブレンの厚さは０．７ｍｍまでのも
のを選択できるのが、合目的な形状である。セラミック
スディスクとメンブレンと機械的連結はせん断力に耐え
なければならず、本発明の場合は薄くて硬い接着層によ
るのがもっとも都合がよい。
【００３０】第４図は本発明によるトランスデューサー
のエコー信号のダイアグラムを示す。トランスデューサ
ーの最適化された音響挙動は、図示されたパルス形によ
って、立ち上がり挙動の早いものから直接に得られる。
到達可能な伝達帯域幅（パルス／エコー、３ｄＢ）は約
３１％である。パルス幅、しかもエネルギーの１０〜９
０％に対するパルス幅は、近似値として中心周波数の
２．５周期である。 ［図面の簡単な説明］
のエコー信号のダイアグラムを示す。トランスデューサ
ーの最適化された音響挙動は、図示されたパルス形によ
って、立ち上がり挙動の早いものから直接に得られる。
到達可能な伝達帯域幅（パルス／エコー、３ｄＢ）は約
３１％である。パルス幅、しかもエネルギーの１０〜９
０％に対するパルス幅は、近似値として中心周波数の
２．５周期である。 ［図面の簡単な説明］
【図１】半径方向の振動から厚さ振動への変換を図式的
に示す図である。
に示す図である。
【図２】曲げ振動を図式的に示す図である。
【図３】共振の結合を示す図である。
【図４】エコー信号のダイアグラムの例を示す図であ
る。
る。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−98298（ＪＰ，Ａ)
実開 昭61−70498（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04R 17/10 330
H01L 41/09
H04R 17/00
Claims (17)
- 【請求項１】 モノモルフ形の曲げ振動子を形成する圧
電セラミックスディスクとメンブレンの複合体と、カッ
プリング層とを備える音響トランスデューサーであっ
て、 圧電セラミックスディスクは、ポアソン比に従って厚さ
振動モードに変換される平面的な振動モードであって、
前記厚さ振動モードは、音響インピーダンスの低いカッ
プリング層による変換後に伝播媒質に適用可能である、
該平面的な振動モードを有し、 メンブレンは、圧電セラミックスディスクの厚さ振動の
モードの共振周波数のほぼ４分の１波長に対応する厚さ
を有することを特徴とする音響トランスデューサー。 - 【請求項２】 トランスデューサーが、空中トランスデ
ューサーであり、伝播媒質が空気であることを特徴とす
る請求項１に記載の音響トランスデューサー。 - 【請求項３】 圧電セラミックスディスクの厚さ振動の
モードおよびメンブレンの曲げ振動モードの共振周波数
の中心周波数ｆ２およびｆ３が相違することを特徴とす
る請求項１に記載の音響トランスデューサー。 - 【請求項４】 メンブレンの中心周波数ｆ３は圧電セラ
ミックスディスクの厚さ振動モードの中心周波数ｆ２よ
りも１．０から２．０の範囲の係数分大きいことを特徴
とする請求項１に記載の音響トランスデューサー。 - 【請求項５】 メンブレンの中心周波数ｆ３は圧電セラ
ミックスディスクの中心周波数ｆ２よりも１．０５から
１．３の範囲の係数分大きいことを特徴とする請求項１
に記載の音響トランスデューサー。 - 【請求項６】 ハウジング振動の共振の中心周波数ｆ１
は、圧電セラミックスディスクの厚さ振動のモードの中
心周波数ｆ２よりも０．３５から０．７の範囲の係数分
小さいことを特徴とする請求項１に記載の音響トランス
デューサー。 - 【請求項７】 ハウジング振動の共振の中心周波数ｆ１
は、圧電セラミックスディスクの中心周波数ｆ２よりも
０．４から０．６の範囲の係数分小さいことを特徴とす
る請求項１に記載の音響トランスデューサー。 - 【請求項８】 圧電セラミックスディスクとメンブレン
が、薄くて硬い接着層で結合されることを特徴とする請
求項１に記載の音響トランスデューサー。 - 【請求項９】 圧電セラミックスディスクの厚さ共振が
トランスデューサーの全有効周波数に適用され、メンブ
レンの曲げ振動ｆ３の周波数が全有効周波数よりも若干
高い所に位置していることとを特徴とする請求項１に記
載の音響トランスデューサー。 - 【請求項１０】 メンブレンが、トランスデューサーハ
ウジングの一部として形成されていることを特徴とする
請求項１に記載の音響トランスデューサー。 - 【請求項１１】 厚さ振動の中心周波数ｆ２が１４２ｋ
Ｈｚ程度であり、モノモルフ形の曲げ振動に規定される
中心周波数ｆ３は１６０ｋＨｚ程度であることを特徴と
する請求項１に記載の音響トランスデューサー。 - 【請求項１２】 トランスデューサーが、減衰材または
裏当て材を充てんされた鉢形の形状のハウジングを備え
ることを特徴とする請求項１に記載の音響トランスデュ
ーサー。 - 【請求項１３】 トランスデューサーハウジングが、減
衰材を含んで備えられていることを特徴とする請求項１
に記載の音響トランスデューサー。 - 【請求項１４】 減衰材は、酸化アルミニウム、タング
ステンおよびポリマーから選ばれる少なくとも一つの材
料からなることを特徴とする請求項１に記載の音響トラ
ンスデューサー。 - 【請求項１５】 メンブレンがエポキシ・中空ガラス球
混合物からなることを特徴とする請求項１に記載の音響
トランスデューサー。 - 【請求項１６】 モノモルフ形の曲げ振動子を形成する
圧電セラミックスディスクとメンブレンの複合体と、 音響インピーダンスの低いカップリング層とを備える音
響トランスデューサーであって、 圧電セラミックスの平面的な振動モードは、ポアソン比
に従って厚さ振動のモードに変換可能であり、厚さ振動
のモードは、厚さ振動のモードに適用するためのカップ
リング層により伝播媒質に変換可能であることを特徴と
する音響トランスデューサー。 - 【請求項１７】 モノモルフ形の曲げ振動子を圧電セラ
ミックスディスクとメンブレンの複合体から形成するス
テップと、 圧電セラミックスの平面的な振動モードは、ポアソン比
に従って厚さ振動のモードに変換するステップと、 厚さ振動のモードを、厚さ振動のモードに適用するため
の音響インピーダンスの低いカップリング層により伝播
媒質に変換するステップを備えることを特徴とする音響
エネルギーの変換方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE19736808 | 1997-08-23 | ||
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| DE19750179.6 | 1997-11-13 | ||
| PCT/EP1998/005260 WO1999010874A1 (de) | 1997-08-23 | 1998-08-19 | Schallwandler |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3416648B2 true JP3416648B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=26039426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| WO2008011577A2 (en) * | 2006-07-21 | 2008-01-24 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Ultrasonic transducer for a metallic cavity implanted medical device |
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| JP2010528814A (ja) | 2007-06-14 | 2010-08-26 | カーディアック ペースメイカーズ， インコーポレイテッド | 多素子音響再充電システム |
| GB2500359B (en) * | 2011-01-18 | 2018-05-02 | Halliburton Energy Services Inc | An improved focused acoustic transducer |
| JP2015508960A (ja) | 2012-01-30 | 2015-03-23 | ピエゾテック・エルエルシー | パルスエコー音響変換装置 |
| DE102016208781A1 (de) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | Johnson Matthey Piezo Products Gmbh | Vibrationselement zur Erzeugung eines haptischen Feedback-Signals |
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|---|---|---|---|---|
| US3777192A (en) * | 1970-10-08 | 1973-12-04 | Dynamics Corp Massa Div | A method for adjusting the resonant frequency and motional electrical impedance of a vibrating diaphragm electroacoustic transducer |
| NL7502640A (nl) * | 1975-03-06 | 1976-09-08 | Philips Nv | Elektro-mechanisch filter. |
| US4297538A (en) * | 1979-07-23 | 1981-10-27 | The Stoneleigh Trust | Resonant electroacoustic transducer with increased band width response |
| JPS56161799A (en) * | 1980-05-15 | 1981-12-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ultrasonic wave probe |
| NL8203463A (nl) * | 1982-09-06 | 1984-04-02 | Philips Nv | Omzetter en werkwijze voor het vervaardigen van een membraan voor deze omzetter. |
| JPS6055798A (ja) * | 1983-09-06 | 1985-04-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波送受波器 |
| US5161200A (en) * | 1989-08-04 | 1992-11-03 | Alesis Corporation | Microphone |
| EP0451306B1 (de) * | 1990-04-09 | 1997-07-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Frequenzselektiver Ultraschall-Schichtwandler |
| JPH08195998A (ja) * | 1995-01-18 | 1996-07-30 | Fuji Kogyo Kk | 可搬型超音波水中センサ |
| JP3344888B2 (ja) * | 1995-12-28 | 2002-11-18 | 日本碍子株式会社 | 圧電／電歪膜型素子及びその製造方法 |
| US6070468A (en) * | 1997-04-23 | 2000-06-06 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Micromachined ultrasonic leaky wave air transducers |
-
1998
- 1998-08-19 WO PCT/EP1998/005260 patent/WO1999010874A1/de not_active Application Discontinuation
- 1998-08-19 EP EP98945260A patent/EP1005691A1/de not_active Withdrawn
- 1998-08-19 US US09/486,191 patent/US6353277B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-08-19 JP JP2000508107A patent/JP3416648B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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