JP5309941B2 - Acoustic transducer - Google Patents

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この発明は、音響トランスデューサに係り、たとえば、円筒形状の圧電振動子や、楕円筒形状のシェルで構成されたフレックステンショナル型送波器などを用いて水中に音響放射する音響トランスデューサに関する。   The present invention relates to an acoustic transducer, and more particularly, to an acoustic transducer that radiates acoustically into water using, for example, a cylindrical piezoelectric vibrator, a flexural type transmitter composed of an elliptical cylindrical shell, or the like.

円筒形状の圧電振動子や、楕円筒形状のシェルで構成されたフレックステンショナル型送波器などを用いて水中に音響放射する音響トランスデューサでは、両端の開口部に緩衝材を介してエンドプレートが設けられ、同各開口部が封止されている。この緩衝材により、上記圧電振動子や送波器の振動に対するエンドプレートによる阻害が低減される。   In an acoustic transducer that radiates acoustically into the water using a cylindrical piezoelectric vibrator, a flexural type transmitter composed of an elliptical cylindrical shell, etc., end plates are placed at both ends through cushioning materials. The openings are sealed. By this buffer material, the obstruction by the end plate with respect to the vibration of the piezoelectric vibrator or the transmitter is reduced.

この種の音響トランスデューサは、たとえば図9に示すように、円筒状アクティブ振動体1と、緩衝材2,2と、エンドプレート3,3と、シース(又はモールド)4とから構成されている。円筒状アクティブ振動体1は、円筒状圧電セラミック振動子1aの外面及び内面に電極1bが形成されて構成されている。円筒状アクティブ振動体1の両端の開口部は、緩衝材2,2を介してエンドプレート3,3が設けられて封止され、全体がシース(又はモールド)4により被覆されている。円筒状アクティブ振動体1の内部には、空洞Vが形成されている。エンドプレート3,3は、空洞Vに対して外部の液体の流入を防止する。電極1bには、外部から円筒状アクティブ振動体1に交流電圧を印加するための図示しないケーブルが接続されている。   For example, as shown in FIG. 9, this type of acoustic transducer includes a cylindrical active vibrator 1, cushioning materials 2, 2, end plates 3, 3, and a sheath (or mold) 4. The cylindrical active vibrator 1 is configured by forming electrodes 1b on the outer and inner surfaces of a cylindrical piezoelectric ceramic vibrator 1a. The openings at both ends of the cylindrical active vibrator 1 are sealed by providing end plates 3 and 3 with cushioning materials 2 and 2, and the whole is covered with a sheath (or mold) 4. A cavity V is formed inside the cylindrical active vibrator 1. The end plates 3 and 3 prevent an external liquid from flowing into the cavity V. A cable (not shown) for applying an AC voltage to the cylindrical active vibrator 1 from the outside is connected to the electrode 1b.

図10は、図9の音響トランスデューサの動作を説明する模式図である。
この音響トランスデューサでは、円筒状アクティブ振動体1に交流電圧が印加されると、円筒状圧電セラミック振動子1aの圧電現象によって、固有周波数で径が一様に増減する呼吸振動が発生し、変位dpが発生すると共に音圧saが発生する。この場合、緩衝材2,2が変位dpに対応して変形することにより、円筒状アクティブ振動体1の振動に対するエンドプレート3,3による阻害が低減される。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the operation of the acoustic transducer of FIG.
In this acoustic transducer, when an AC voltage is applied to the cylindrical active vibrator 1, a respiration vibration whose diameter is uniformly increased or decreased at the natural frequency is generated by the piezoelectric phenomenon of the cylindrical piezoelectric ceramic vibrator 1 a, and the displacement dp Sound pressure sa occurs. In this case, since the buffer materials 2 and 2 are deformed corresponding to the displacement dp, the inhibition by the end plates 3 and 3 with respect to the vibration of the cylindrical active vibrator 1 is reduced.

図11は、音響トランスデューサの他の構成例を示す断面斜視図であり、図9中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この音響トランスデューサでは、図9中の円筒状アクティブ振動体1に代えて、異なる構成の円筒状アクティブ振動体1Aが設けられている。円筒状アクティブ振動体1Aは、複数の矩形状圧電セラッミック振動子1cが円周上に配列かつ接合されてなる集合体で形成され、個々の振動子1cが円周方向すなわち厚さ方向に分極され、また、電極1dが各振動子1cの接合面に設けられている。この音響トランスデューサでも、上記図10とほぼ同様の動作が行われる。
FIG. 11 is a cross-sectional perspective view showing another configuration example of the acoustic transducer. Elements common to the elements in FIG. 9 are denoted by common reference numerals.
In this acoustic transducer, instead of the cylindrical active vibrator 1 in FIG. 9, a cylindrical active vibrator 1A having a different configuration is provided. The cylindrical active vibrator 1A is formed by an assembly in which a plurality of rectangular piezoelectric ceramic vibrators 1c are arranged and joined on the circumference, and each vibrator 1c is polarized in the circumferential direction, that is, in the thickness direction. Further, an electrode 1d is provided on the joint surface of each vibrator 1c. This acoustic transducer also performs substantially the same operation as in FIG.

上記の音響トランスデューサの他、この種の関連する技術としては、たとえば、特許文献1に記載された低周波水中送波器がある。
この送波器は、屈曲円板型共振器と、円筒形のヘルムホルツ型共振器とから構成され、同ヘルムホルツ型共振器の両端開口に、アクティブ円板体及び金属ディスクからなる同屈曲円板型共振器がそれぞれ1枚ずつ接合された構造となっている。ヘルムホルツ型共振器は、円筒内部にシリコン油が充填されて外圧に対する補償が行われ、使用深度1000m以上の達成が可能となっている。この送波器では、屈曲円板型共振器の共振周波数にヘルムホルツ型共振器の共振周波数を一致させることで、音響放射面の振幅が増大し、ハイパワー放射が可能となっている。また、ヘルムホルツ型共振器の共振周波数は、円筒側面部に形成されているスリットを適当な寸法に調整することで可変される。
特開平06−311577号公報(要約書、図1)
In addition to the acoustic transducer described above, as a related technique of this type, there is a low-frequency underwater transmitter described in Patent Document 1, for example.
This transmitter is composed of a bent disk type resonator and a cylindrical Helmholtz type resonator, and the same bent disk type consisting of an active disk body and a metal disk at both ends of the Helmholtz type resonator. Each resonator is joined one by one. The Helmholtz resonator is filled with silicon oil inside the cylinder to compensate for external pressure, and can achieve a working depth of 1000 m or more. In this transmitter, by making the resonance frequency of the Helmholtz resonator coincide with the resonance frequency of the bent disk resonator, the amplitude of the acoustic radiation surface is increased and high power radiation is possible. Further, the resonance frequency of the Helmholtz resonator can be varied by adjusting a slit formed in the cylindrical side surface to an appropriate size.
Japanese Patent Laid-Open No. 06-311577 (abstract, FIG. 1)

しかしながら、上記文献に記載の送波器を含む上記音響トランスデューサでは、次のような問題点があった。
すなわち、図9又は図11の音響トランスデューサでは、緩衝材2,2により、円筒状アクティブ振動体1の振動に対するエンドプレート3,3による阻害が低減されるようになっているが、耐水圧を確保するために、緩衝材2,2が薄く形成されているので、同緩衝材2,2による効果が薄れ、効率や指向性が低下するという問題点がある。また、水圧が加わることにより、モールド材などが緩衝材2,2の部分に食い込むことがあり、円筒状アクティブ振動体1の側面の均一な振動が阻害され、水圧が増えるにつれて効率や指向性が低下する水圧特性が生ずるという問題点もある。
However, the acoustic transducer including the transmitter described in the above literature has the following problems.
That is, in the acoustic transducer of FIG. 9 or FIG. 11, the buffer materials 2 and 2 reduce the obstruction by the end plates 3 and 3 with respect to the vibration of the cylindrical active vibrator 1, but ensure the water pressure resistance. For this reason, since the buffer materials 2 and 2 are formed thin, there is a problem that the effect of the buffer materials 2 and 2 is reduced and efficiency and directivity are lowered. Further, when the water pressure is applied, the molding material or the like may bite into the buffer materials 2 and 2, and the uniform vibration of the side surface of the cylindrical active vibrating body 1 is obstructed, and the efficiency and directivity increase as the water pressure increases. There is also a problem in that a reduced hydraulic pressure characteristic occurs.

また、特許文献1に記載された送波器では、音響放射面は、アクティブ円板体の中心軸に沿った方向すなわち円板状の円形の面であり、円筒軸方向へ音響放射され、また、円筒形状の側面をなすヘルムホルツ型共振器及び金属ディスクの側面からの径方向への音響放射は殆どない。また、アクティブ円板体が金属ディスクに接合されているので、その上下の非対称性によりアクティブ円板体に発生する屈曲振動が利用される。このため、これらの円板体では、構造的な非対称性により必ず屈曲振動が励起される一方、径方向の一様振動は励起されず、上記の問題点は、改善されない。   Further, in the transmitter described in Patent Document 1, the acoustic radiation surface is a direction along the central axis of the active disk body, that is, a disk-shaped circular surface, and is acoustically radiated in the cylindrical axis direction. There is almost no acoustic radiation in the radial direction from the side surface of the Helmholtz resonator and the metal disk forming the cylindrical side surface. Further, since the active disk is joined to the metal disk, the bending vibration generated in the active disk due to the upper and lower asymmetry is utilized. For this reason, in these disc bodies, flexural vibration is always excited due to structural asymmetry, while radial uniform vibration is not excited, and the above-mentioned problems are not improved.

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、従来と同様の外形寸法の構造で、より効率が高い音響放射を可能とし、また大きな耐水圧を有し、かつ水圧による電気音響変換効率の低下や放射する音波の指向性変動の少ない音響トランスデューサを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, has a structure with the same external dimensions as the conventional one, enables more efficient acoustic radiation, has a high water pressure resistance, and electroacoustic conversion efficiency by water pressure. An object of the present invention is to provide an acoustic transducer in which there is little decrease in the directional characteristics of the radiated sound wave and the directivity variation of the emitted sound wave.

上記課題を解決するために、この発明の第1の構成は、音響トランスデューサに係り、円筒状に形成され、印加される交流電圧により発生する圧電現象によって固有の周波数で径が一様に増減する呼吸振動を発生する円筒状アクティブ振動体と、該円筒状アクティブ振動体の両端の開口部を封止するための一対のエンドプレートとを有し、前記各エンドプレートは、圧電現象によって前記円筒状アクティブ振動体の呼吸振動と同一位相、同一振幅かつ前記固有の周波数と同一の周波数の径方向振動を発生する円板状アクティブ振動体から構成されていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a first configuration of the present invention relates to an acoustic transducer, which is formed in a cylindrical shape and whose diameter is uniformly increased or decreased at a specific frequency by a piezoelectric phenomenon generated by an applied AC voltage. A cylindrical active vibrator that generates respiratory vibrations and a pair of end plates for sealing openings at both ends of the cylindrical active vibrator, and each of the end plates is formed into a cylindrical shape by a piezoelectric phenomenon. The active vibration body is composed of a disk-shaped active vibration body that generates radial vibrations having the same phase, the same amplitude, and the same frequency as the natural frequency.

この発明の第2の構成は、音響トランスデューサに係り、楕円筒形状のシェルを有し、該シェルの内部の長径方向に所定数の振動子が積層されてなる駆動モジュールが組み込まれ、該駆動モジュールに印加される交流電圧により長径方向の振動が励振されて長径方向及び短径方向に交互に伸縮する固有の周波数の撓み振動を発生する楕円シェルと、該楕円シェルの両端の開口部を封止するための一対のエンドプレートとを有し、前記各エンドプレートは、前記短径方向(又は長径方向)に長い矩形板が前記長径方向(又は短径方向)に複数配列されて形成され、前記楕円シェルの撓み振動と同一位相、同一振幅かつ同一周波数の長さ方向の伸縮振動を発生する構成とされていることを特徴としている。   A second configuration of the present invention relates to an acoustic transducer, and includes a drive module having an elliptical cylindrical shell, in which a predetermined number of vibrators are stacked in the major axis direction of the shell, and the drive module The elliptical shell that generates vibrations of a specific frequency that alternately expands and contracts in the major axis direction and the minor axis direction is excited by the alternating voltage applied to the major axis, and the openings at both ends of the elliptical shell are sealed. Each end plate is formed by arranging a plurality of rectangular plates that are long in the minor axis direction (or major axis direction) in the major axis direction (or minor axis direction), It is characterized in that it generates a stretching vibration in the length direction having the same phase, the same amplitude and the same frequency as the bending vibration of the elliptical shell.

この発明の構成によれば、円板状アクティブ振動体からなる各エンドプレートが、円筒状アクティブ振動体の呼吸振動と同一位相、同一振幅かつ同一周波数の径方向振動を発生するので、円筒状アクティブ振動体の呼吸振動を同各エンドプレートが阻害することがないため、良好な電気音響変換効率及び水圧特性の少ない音響トランスデューサを実現することができる。また、円筒状アクティブ振動体の外側面の振動分布が軸方向により一様になるため、より鋭い音響放射の指向性を有する音響トランスデューサを実現することができる。また、各エンドプレートと円筒状アクティブ振動体との間には、緩衝材がないか、あるいは、ごく薄い緩衝材があればよいので、より高い耐水圧が得られ、深い深度での使用が可能な水圧特性の少ない音響トランスデューサを実現することができる。また、同様の理由により、周囲の液体が内部に侵入しないように設けるシースや合成樹脂のモールドなどは、ごく薄いものでよく、より軽量な音響トランスデューサを実現することができる。 According to the configuration of the present invention, each end plate made of the disk-shaped active vibrating body generates radial vibrations having the same phase, the same amplitude, and the same frequency as the respiratory vibration of the cylindrical active vibrating body. Since the end plates do not inhibit the respiratory vibration of the vibrating body, it is possible to realize an acoustic transducer with good electroacoustic conversion efficiency and low water pressure characteristics. In addition, since the vibration distribution on the outer surface of the cylindrical active vibrator becomes more uniform in the axial direction, an acoustic transducer having sharper acoustic radiation directivity can be realized. Also, there is no cushioning material between each end plate and the cylindrical active vibrating body, or it is only necessary to have a very thin cushioning material, so that higher water pressure resistance can be obtained and it can be used at deeper depths. An acoustic transducer with a small water pressure characteristic can be realized. For the same reason, a sheath or a synthetic resin mold provided so that surrounding liquid does not enter the inside may be very thin, and a lighter acoustic transducer can be realized.

また、この発明の構成によれば、楕円シェルの短径方向(又は長径方向)に長い矩形板が長径方向(又は短径方向)に複数配列されて形成された各エンドプレートが、楕円シェルの撓み振動と同一位相、同一振幅かつ同一周波数の長さ方向の伸縮振動を発生するので、同楕円シェルの振動を妨げることなく防水構造を実現することができる。これにより、水圧特性の極めて少ない音響トランスデューサを実現することができる。また、楕円シェルの長径方向(又は短径方向)に複数の矩形板状圧電セラミック振動子が配列されていることにより、長径方向(又は短径方向)の振動に対する阻害を回避でき、音響放射効率の低下を防ぐことができる。   Further, according to the configuration of the present invention, each end plate formed by arranging a plurality of rectangular plates long in the minor axis direction (or major axis direction) of the elliptical shell in the major axis direction (or minor axis direction) Since the stretching vibration in the length direction of the same phase, the same amplitude and the same frequency as the bending vibration is generated, a waterproof structure can be realized without hindering the vibration of the same elliptical shell. Thereby, it is possible to realize an acoustic transducer with extremely low water pressure characteristics. In addition, by arranging a plurality of rectangular plate-shaped piezoelectric ceramic vibrators in the major axis direction (or minor axis direction) of the elliptical shell, obstruction to vibrations in the major axis direction (or minor axis direction) can be avoided, and acoustic radiation efficiency can be avoided. Can be prevented.

円筒状に形成され、印加される交流電圧により発生する圧電現象によって固有の周波数で径が一様に増減する呼吸振動を発生する円筒状アクティブ振動体と、該円筒状アクティブ振動体の両端の開口部を封止するための一対のエンドプレートとを有し、上記各エンドプレートは、圧電現象によって上記円筒状アクティブ振動体の呼吸振動と同一位相、同一振幅かつ上記固有の周波数と同一の周波数の径方向振動を発生する円板状アクティブ振動体から構成されている音響トランスデューサを提供する。 A cylindrical active vibrator that is formed in a cylindrical shape and generates a respiratory vibration whose diameter is uniformly increased or decreased by a piezoelectric phenomenon generated by an applied AC voltage, and openings at both ends of the cylindrical active vibrator Each of the end plates has the same phase, the same amplitude and the same frequency as the natural frequency due to the piezoelectric phenomenon. Provided is an acoustic transducer composed of a disk-shaped active vibrating body that generates radial vibration.

また、この発明の好適な形態では、上記円板状アクティブ振動体は、圧電現象によって上記径方向振動が発生する円板状圧電振動子と、同円板状圧電振動子の両面に形成され、与えられた駆動電圧により同円板状圧電振動子に上記圧電現象を発生させるための電極と、上記円板状圧電振動子が両面に貼付され、上記円板状圧電振動子で発生した上記径方向振動に共振する円板状共振板とから構成されている。   In a preferred embodiment of the present invention, the disk-shaped active vibrator is formed on both surfaces of a disk-shaped piezoelectric vibrator in which the radial vibration is generated by a piezoelectric phenomenon, and the disk-shaped piezoelectric vibrator, An electrode for generating the piezoelectric phenomenon in the disk-shaped piezoelectric vibrator by a given driving voltage, and the diameter generated by the disk-shaped piezoelectric vibrator, the disk-shaped piezoelectric vibrator being pasted on both surfaces It consists of a disk-shaped resonance plate that resonates with directional vibration.

また、この発明の好適な形態では、上記円板状アクティブ振動体は、上記円板状圧電振動子、電極及び円板状共振板の材質、形状及び寸法、及び上記駆動電圧が、上記呼吸振動の上記位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されている。   Also, in a preferred embodiment of the present invention, the disk-shaped active vibrator includes the disk-shaped piezoelectric vibrator, the material, shape and dimensions of the electrode and the disk-shaped resonance plate, and the driving voltage is the respiratory vibration. Are set so as to correspond to the same frequency as the above-mentioned phase, amplitude and natural frequency.

また、この発明の好適な形態では、上記円板状アクティブ振動体は、圧電現象によって上記径方向振動が発生する円板状圧電振動子と、同円板状圧電振動子の両面に形成され、与えられた駆動電圧により同円板状圧電振動子に上記圧電現象を発生させるための電極とから構成されている。   In a preferred embodiment of the present invention, the disk-shaped active vibrator is formed on both surfaces of a disk-shaped piezoelectric vibrator in which the radial vibration is generated by a piezoelectric phenomenon, and the disk-shaped piezoelectric vibrator, An electrode for generating the piezoelectric phenomenon in the disc-shaped piezoelectric vibrator by a given drive voltage.

また、この発明の好適な形態では、上記円板状アクティブ振動体は、上記円板状圧電振動子及び電極の材質、形状及び寸法、及び上記駆動電圧が、上記呼吸振動の上記位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されている。   Further, in a preferred embodiment of the present invention, the disk-shaped active vibrator includes the disk-shaped piezoelectric vibrator and electrode material, shape and dimensions, and the driving voltage, the phase, amplitude and It is set to correspond to the same frequency as the specific frequency.

また、この発明の好適な形態では、上記円板状アクティブ振動体は、当該円板状アクティブ振動体の機械的強度を補強するための補強部材が設けられている。   In a preferred embodiment of the present invention, the disk-shaped active vibrator is provided with a reinforcing member for reinforcing the mechanical strength of the disk-shaped active vibrator.

また、この発明の好適な形態では、上記円筒状アクティブ振動体は、円筒状圧電振動子単体、又は複数の矩形状圧電振動子が円周上に配列かつ接合されてなる集合体で形成されている。   In a preferred embodiment of the present invention, the cylindrical active vibrator is formed of a single cylindrical piezoelectric vibrator or an aggregate formed by arranging and joining a plurality of rectangular piezoelectric vibrators on the circumference. Yes.

また、この発明の好適な形態では、楕円筒形状のシェルを有し、同シェルの内部の長径方向に所定数の圧電振動子が積層されてなる駆動モジュールが組み込まれ、同駆動モジュールに印加される交流電圧により長径方向の振動が励振されて長径方向及び短径方向に交互に伸縮する固有の周波数の撓み振動を発生する楕円シェルと、同楕円シェルの両端の開口部を封止するための一対のエンドプレートとを有し、上記各エンドプレートは、上記短径方向(又は長径方向)に長い矩形板が上記長径方向(又は短径方向)に複数配列されて形成され、上記楕円シェルの撓み振動と同一位相、同一振幅かつ上記固有の周波数と同一の周波数の長さ方向の伸縮振動を発生する構成とされている。   In a preferred embodiment of the present invention, a drive module having an elliptical cylindrical shell and having a predetermined number of piezoelectric vibrators stacked in the major axis direction inside the shell is incorporated and applied to the drive module. For sealing the elliptical shell that generates the flexural vibration of the inherent frequency that is alternately expanded and contracted in the major axis direction and the minor axis direction by the vibration of the major axis direction excited by the alternating voltage, and the opening at both ends of the elliptic shell Each of the end plates is formed by arranging a plurality of rectangular plates that are long in the minor axis direction (or major axis direction) in the major axis direction (or minor axis direction). It is configured to generate a stretching vibration in the length direction having the same phase, the same amplitude as the flexural vibration, and the same frequency as the specific frequency.

また、この発明の好適な形態では、上記各エンドプレートは、上記楕円シェルの上記撓み振動に共振して上記伸縮振動を発生する複数の矩形板状共振板で構成されている。   According to a preferred embodiment of the present invention, each end plate is composed of a plurality of rectangular plate-like resonant plates that resonate with the flexural vibration of the elliptical shell and generate the stretching vibration.

また、この発明の好適な形態では、上記矩形板状共振板は、当該矩形板状共振板の材質、形状及び寸法が、上記伸縮振動の上記位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されている。   According to a preferred embodiment of the present invention, the rectangular plate-like resonator plate corresponds to the same frequency, material, shape, and dimensions of the rectangular plate-like resonator plate as the phase, amplitude, and intrinsic frequency of the stretching vibration. It is set to be.

また、この発明の好適な形態では、上記各エンドプレートは、圧電現象によって上記楕円シェルの上記撓み振動と同一位相、同一振幅かつ上記固有の周波数と同一の周波数の伸縮振動が発生する複数の矩形板状アクティブ振動体で構成されている。   According to a preferred embodiment of the present invention, each of the end plates has a plurality of rectangular shapes in which expansion vibrations having the same phase, the same amplitude, and the same frequency as the inherent frequency are generated by the piezoelectric phenomenon. It is composed of a plate-like active vibrator.

また、この発明の好適な形態では、上記矩形板状アクティブ振動体は、圧電現象によって上記伸縮振動が発生する矩形板状圧電振動子と、同矩形板状圧電振動子の両面に形成され、与えられた駆動電圧により同矩形板状圧電振動子に上記圧電現象を発生させるための電極と、上記矩形板状圧電振動子が両面に貼付され、上記矩形板状圧電振動子で発生した上記伸縮振動に共振する矩形板状共振板とから構成されている。   In a preferred embodiment of the present invention, the rectangular plate-like active vibrator is formed on both sides of a rectangular plate-like piezoelectric vibrator in which the stretching vibration is generated by a piezoelectric phenomenon and the rectangular plate-like piezoelectric vibrator. Electrodes for generating the piezoelectric phenomenon in the rectangular plate-shaped piezoelectric vibrator by the applied drive voltage, and the stretching vibration generated by the rectangular plate-shaped piezoelectric vibrator, the rectangular plate-shaped piezoelectric vibrator being attached to both surfaces And a rectangular plate-like resonance plate that resonates with the plate.

また、この発明の好適な形態では、上記矩形板状アクティブ振動体は、上記矩形板状圧電振動子、電極及び矩形板状共振板の材質、形状及び寸法、及び上記駆動電圧が、上記伸縮振動の上記位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されている。   Also, in a preferred embodiment of the present invention, the rectangular plate-like active vibrator is configured such that the material, shape, and dimensions of the rectangular plate-like piezoelectric vibrator, the electrode and the rectangular plate-like resonance plate, and the driving voltage are the stretching vibration. Are set so as to correspond to the same frequency as the above-mentioned phase, amplitude and natural frequency.

また、この発明の好適な形態では、上記矩形板状アクティブ振動体は、圧電現象によって上記伸縮振動が発生する矩形板状圧電振動子と、同矩形板状圧電振動子の両面に形成され、与えられた駆動電圧により同矩形板状圧電振動子に上記圧電現象を発生させるための電極とから構成されている。   In a preferred embodiment of the present invention, the rectangular plate-like active vibrator is formed on both sides of a rectangular plate-like piezoelectric vibrator in which the stretching vibration is generated by a piezoelectric phenomenon and the rectangular plate-like piezoelectric vibrator. An electrode for generating the piezoelectric phenomenon in the rectangular plate-shaped piezoelectric vibrator by the driven voltage.

また、この発明の好適な形態では、上記矩形板状アクティブ振動体は、上記矩形板状圧電振動子及び電極の材質、形状及び寸法、及び上記駆動電圧が、上記伸縮振動の上記位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されている。   Also, in a preferred embodiment of the present invention, the rectangular plate-shaped active vibrator includes a material, shape and size of the rectangular plate-shaped piezoelectric vibrator and electrode, and the driving voltage, the phase, amplitude and It is set to correspond to the same frequency as the specific frequency.

また、この発明の好適な形態では、上記矩形板状アクティブ振動体は、当該矩形板状アクティブ振動体の機械的強度を補強するための補強部材が設けられている。   In a preferred embodiment of the present invention, the rectangular plate-like active vibrator is provided with a reinforcing member for reinforcing the mechanical strength of the rectangular plate-like active vibrator.

実施形態1Embodiment 1

図1は、この発明の第1の実施形態である音響トランスデューサの要部の構成を示す断面斜視図である。
この形態の音響トランスデューサは、同図に示すように、円筒状アクティブ振動体11と、円板状共振板12,12と、シース(又はモールド)13とから構成されている。円筒状アクティブ振動体11は、円筒状圧電セラミック振動子11aの外面及び内面に電極11bが形成されて構成されている。電極11bは、たとえば銀電極などで構成され、外部から円筒状アクティブ振動体11に交流電圧を印加するための図示しないケーブルが接続されている。この円筒状アクティブ振動体11は、印加される交流電圧により発生する圧電現象によって、円筒状圧電セラミック振動子11aに固有の周波数で径が一様に増減する呼吸振動を発生する。
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view showing a configuration of a main part of an acoustic transducer according to the first embodiment of the present invention.
As shown in the figure, the acoustic transducer of this embodiment includes a cylindrical active vibrating body 11, disk-shaped resonance plates 12 and 12, and a sheath (or mold) 13. The cylindrical active vibrator 11 is configured by forming electrodes 11b on the outer surface and the inner surface of a cylindrical piezoelectric ceramic vibrator 11a. The electrode 11b is made of, for example, a silver electrode, and is connected to a cable (not shown) for applying an AC voltage to the cylindrical active vibrator 11 from the outside. The cylindrical active vibrator 11 generates a respiratory vibration whose diameter is uniformly increased or decreased at a frequency unique to the cylindrical piezoelectric ceramic vibrator 11a by a piezoelectric phenomenon generated by an applied AC voltage.

円筒状アクティブ振動体11の両端の開口部は、円板状共振板12,12が設けられて封止され、全体がシース(又はモールド)13により被覆されている。シース13の素材は、たとえばゴム、また、モールドの素材は合成樹脂である。シース(又はモールド)13は、円筒状アクティブ振動体11及び円板状共振板12,12の外表面に対して、水などの周囲の液体による電気的な短絡を防止あるいは機械的な損傷を防止する。円筒状アクティブ振動体11の内部には、空洞Vが形成されている。円板状共振板12は、空洞Vに対して外部の液体の流入を防止する他、特に、この実施形態では、円筒状アクティブ振動体11の呼吸振動に共振して、同呼吸振動と同一位相、同一振幅かつ上記固有の周波数と同一の周波数の径方向振動を発生する。また、円板状共振板12は、その材質、形状及び寸法が、上記呼吸振動の位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されている。   The openings at both ends of the cylindrical active vibrator 11 are sealed by providing disc-shaped resonance plates 12 and 12, and the whole is covered with a sheath (or mold) 13. The material of the sheath 13 is rubber, for example, and the material of the mold is synthetic resin. The sheath (or mold) 13 prevents an electrical short circuit due to a surrounding liquid such as water or mechanical damage to the outer surfaces of the cylindrical active vibrator 11 and the disk-shaped resonator plates 12 and 12. To do. A cavity V is formed inside the cylindrical active vibrator 11. In addition to preventing the flow of external liquid into the cavity V, the disc-shaped resonance plate 12 resonates with the breathing vibration of the cylindrical active vibrator 11 and has the same phase as that of the breathing vibration. , And generate radial vibrations having the same amplitude and the same frequency as the specific frequency. The disc-shaped resonance plate 12 is set so that the material, shape and dimensions thereof correspond to the same frequency as the phase, amplitude and specific frequency of the respiratory vibration.

図2は、図1及び図9の音響トランスデューサの指向特性を示す図である。
この図を参照して、この形態の音響トランスデューサの動作について説明する。
この音響トランスデューサでは、円筒状アクティブ振動体11に交流電圧が印加されると、円筒状圧電セラミック振動子11aの圧電現象によって、固有の周波数で径が一様に増減する呼吸振動が発生し、円筒状アクティブ振動体11の側面の変位が発生すると共に音圧が発生して周囲の液体中に音響放射が行われる。この場合、円板状共振板12,12では、円筒状アクティブ振動体11の呼吸振動に共振して、同呼吸振動と同一位相、同一振幅かつ固有の周波数と同一の周波数の径方向振動が発生し、円筒状アクティブ振動体11の呼吸振動に対する円板状共振板12,12による阻害が低減される。
FIG. 2 is a diagram showing the directivity characteristics of the acoustic transducers of FIGS. 1 and 9.
The operation of the acoustic transducer of this embodiment will be described with reference to this figure.
In this acoustic transducer, when an AC voltage is applied to the cylindrical active vibrator 11, a respiratory vibration whose diameter is uniformly increased or decreased at a specific frequency is generated by the piezoelectric phenomenon of the cylindrical piezoelectric ceramic vibrator 11 a, and the cylinder As a result, displacement of the side surface of the active vibrating body 11 occurs and sound pressure is generated, and acoustic radiation is performed in the surrounding liquid. In this case, the disk-shaped resonance plates 12 and 12 resonate with the breathing vibration of the cylindrical active vibrator 11, and generate radial vibrations having the same phase, the same amplitude, and the same frequency as the natural vibration. In addition, the obstruction caused by the disk-like resonant plates 12 and 12 with respect to the respiratory vibration of the cylindrical active vibrator 11 is reduced.

図2では、音響トランスデューサを構成する円筒の軸に対する垂直面を基準(0度)とする指向特性が極座標で示されている。図1の音響トランスデューサでは、同図2に示すように、図9の音響トランスデューサの指向特性daに比較して、鋭い指向特性dbが得られる。これにより、電気音響変換効率が良好かつ水圧特性が少なくなる。   In FIG. 2, the directional characteristics with reference to the plane perpendicular to the axis of the cylinder constituting the acoustic transducer (0 degree) are shown in polar coordinates. In the acoustic transducer of FIG. 1, as shown in FIG. 2, a sharp directional characteristic db is obtained as compared with the directional characteristic da of the acoustic transducer of FIG. Thereby, electroacoustic conversion efficiency is favorable and water pressure characteristics are reduced.

以上のように、この第1の実施形態では、円板状共振板12,12が、円筒状アクティブ振動体11の径方向振動と同一位相、同一振幅かつ同一周波数の径方向振動を発生するので、良好な電気音響変換効率及び水圧特性の少ない音響トランスデューサが実現する。また、円板状共振板12,12と円筒状アクティブ振動体11との間には、緩衝材がないか、あるいは、ごく薄い緩衝材があれば良いので、より高い耐水圧が得られ、深い深度での使用が可能な水圧特性の少ない音響トランスデューサが実現する。また、同様の理由により、シース(又はモールド)13は、ごく薄いものでよく、より軽量な音響トランスデューサが実現する。   As described above, in the first embodiment, the disk-shaped resonance plates 12 and 12 generate radial vibrations having the same phase, the same amplitude, and the same frequency as the radial vibrations of the cylindrical active vibrator 11. Thus, an acoustic transducer with good electroacoustic conversion efficiency and low water pressure characteristics is realized. Further, since there is no buffer material or a very thin buffer material between the disk-shaped resonator plates 12 and 12 and the cylindrical active vibrator 11, a higher water pressure resistance can be obtained and deeper. An acoustic transducer with low water pressure characteristics that can be used at a depth is realized. For the same reason, the sheath (or mold) 13 may be very thin, and a lighter acoustic transducer is realized.

実施形態2Embodiment 2

図3は、この発明の第2の実施形態である音響トランスデューサの要部の構成を示す断面斜視図であり、第1の実施形態を示す図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この形態の音響トランスデューサでは、同図3に示すように、図1中の円板状共振板12,12及びシース(又はモールド)13に代えて、円板状共振板12A,12A、シース(又はモールド)13A、円板状圧電セラミック振動子14,14、及び電極15,…,15が設けられている。円板状圧電セラミック振動子14は、圧電現象によって径方向振動が発生する。電極15は、円板状圧電セラミック振動子14の両面に形成(たとえば、貼付、被着など)され、与えられた駆動電圧により円板状圧電セラミック振動子14に圧電現象を発生させる。
FIG. 3 is a cross-sectional perspective view showing the configuration of the main part of the acoustic transducer according to the second embodiment of the present invention. Elements common to the elements in FIG. 1 showing the first embodiment are denoted by common reference numerals. Is attached.
In the acoustic transducer of this embodiment, as shown in FIG. 3, instead of the disk-shaped resonance plates 12 and 12 and the sheath (or mold) 13 in FIG. 1, the disk-shaped resonance plates 12A and 12A and the sheath (or (Mold) 13A, disk-shaped piezoelectric ceramic vibrators 14 and 14, and electrodes 15, ..., 15 are provided. The disc-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14 generates radial vibration due to a piezoelectric phenomenon. The electrodes 15 are formed on both surfaces of the disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14 (for example, pasting, adhering, etc.), and generate a piezoelectric phenomenon in the disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14 by a given driving voltage.

円板状共振板12Aは、両面に円板状圧電セラミック振動子14,14が貼付され、これらの円板状圧電セラミック振動子14,14で発生した径方向振動に共振して径方向振動が発生する。これらの円板状共振板12A、円板状圧電セラミック振動子14及び電極15により、円板状アクティブ振動体16が構成されている。この円板状アクティブ振動体16は、圧電現象によって円筒状アクティブ振動体11の呼吸振動と同一位相、同一振幅かつ上記固有の周波数と同一の周波数の径方向振動が発生する。この場合、円板状アクティブ振動体16では、円板状圧電セラミック振動子14、電極15及び円板状共振板12Aの材質、形状及び寸法、及び上記駆動電圧が、上記呼吸振動の位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されている。   The disk-shaped resonance plate 12A has disk-shaped piezoelectric ceramic vibrators 14 and 14 attached to both surfaces thereof, and resonates with the radial vibration generated by these disk-shaped piezoelectric ceramic vibrators 14 and 14 to cause radial vibration. Occur. These disk-shaped resonance plate 12A, disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14 and electrode 15 constitute a disk-shaped active vibration body 16. The disk-like active vibrating body 16 generates radial vibrations having the same phase and the same amplitude as the breathing vibration of the cylindrical active vibrating body 11 and the same frequency as the specific frequency by the piezoelectric phenomenon. In this case, in the disk-shaped active vibrating body 16, the material, shape and dimensions of the disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14, the electrode 15 and the disk-shaped resonance plate 12A, and the driving voltage are determined by the phase and amplitude of the respiratory vibration. And the same frequency as the specific frequency.

また、2つの圧電セラミック振動子14,14は、通常使用されるバイモルフ構造ではなく、径方向振動が同じ方向に励起され、同時に径が拡大あるいは収縮するように、分極方向や電圧印加方向が設定され、屈曲振動が回避されるようになっている。また、圧電セラミック振動子14,14では、圧電定数や寸法及び形状も、円板状共振板12Aに屈曲共振が生じないように選択されている。なお、円板状共振板12Aの片面のみに円板状圧電セラミック振動子14を貼付すると、同円板状共振板12Aに屈曲振動が発生するので、これを回避するために、両面に貼付する必要がある。これにより、圧電セラミック振動子14,14には、水圧による大きな引張り応力が発生しないため、耐水圧が確保される。シース(又はモールド)13A13Aは、円板状アクティブ振動体16の形状に対応して、シース13と異なる形状とされ、円筒状アクティブ振動体11及び円板状アクティブ振動体16の外表面に対して、水などの周囲の液体による電気的な短絡を防止あるいは機械的な損傷を防止する。他は、図1と同様の構成である。   In addition, the two piezoelectric ceramic vibrators 14 and 14 are not normally used bimorph structures, and the polarization direction and the voltage application direction are set so that the radial vibration is excited in the same direction and the diameter expands or contracts at the same time. Thus, bending vibration is avoided. In the piezoelectric ceramic vibrators 14 and 14, the piezoelectric constant, size, and shape are also selected so that bending resonance does not occur in the disc-shaped resonance plate 12 </ b> A. If the disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14 is attached to only one surface of the disk-shaped resonance plate 12A, bending vibration is generated in the disk-shaped resonance plate 12A. In order to avoid this, it is applied to both surfaces. There is a need. As a result, the piezoelectric ceramic vibrators 14 and 14 do not generate a large tensile stress due to the water pressure, so that the water pressure resistance is ensured. The sheath (or mold) 13 </ b> A <b> 13 </ b> A has a shape different from that of the sheath 13 corresponding to the shape of the disk-shaped active vibrating body 16, and the outer surface of the cylindrical active vibrating body 11 and the disk-shaped active vibrating body 16. Prevent electrical short circuit or mechanical damage by surrounding liquid such as water. The other configuration is the same as that shown in FIG.

図4は、図3の音響トランスデューサによる振動分布を説明する図である。
この図を参照して、この形態の音響トランスデューサの動作について説明する。
この音響トランスデューサでは、円筒状アクティブ振動体11に交流電圧が印加されると、上記第1の実施形態と同様に、円筒状圧電セラミック振動子11aの圧電現象によって、固有の周波数で径が一様に増減する呼吸振動が発生し、図4に示すように、円筒状アクティブ振動体11の側面の変位dpが発生すると共に音圧saが発生して周囲の液体中に音響放射が行われる。この場合、円板状アクティブ振動体16では、圧電現象によって円筒状アクティブ振動体11の呼吸振動と同一位相、同一振幅かつ固有の周波数と同一の周波数の径方向振動が発生し、円筒状アクティブ振動体11の呼吸振動に対する阻害が低減される。
FIG. 4 is a diagram for explaining a vibration distribution by the acoustic transducer of FIG.
The operation of the acoustic transducer of this embodiment will be described with reference to this figure.
In this acoustic transducer, when an AC voltage is applied to the cylindrical active vibrator 11, the diameter is uniform at a specific frequency due to the piezoelectric phenomenon of the cylindrical piezoelectric ceramic vibrator 11a, as in the first embodiment. As shown in FIG. 4, a displacement dp of the side surface of the cylindrical active vibrating body 11 is generated and a sound pressure sa is generated, and acoustic radiation is performed in the surrounding liquid. In this case, in the disk-shaped active vibrator 16, radial vibration having the same phase, the same amplitude, and the same frequency as the natural frequency is generated due to the piezoelectric phenomenon, and the cylindrical active vibration is generated. Inhibition of respiratory vibrations of the body 11 is reduced.

円筒状アクティブ振動体11の変位dpと円板状アクティブ振動体16の変位feが同等となり、円筒状アクティブ振動体11と円板状アクティブ振動体16との接合部分にストレスが生じないので、シースや合成樹脂によるモールドなどが薄く、あるいは、なくても、水などの液体の浸入を確実に防止することが可能となる。また、この構造とすれば、円筒状アクティブ振動体11の両端面と円板状アクティブ振動体16,16との接合面に緩衝材を入れる必要はなく、耐水圧も大きくすることができる。また、円板状アクティブ振動体16は、円筒状アクティブ振動体11の呼吸振動の周波数で呼吸方向の振動変位が得られれば良いので、その厚みは、所用の耐水圧性に応じて自由に設定することができる。この音響トランスデューサでも、第1の実施形態と同様に、図2に示すような、鋭い指向特性dbが得られる。   Since the displacement dp of the cylindrical active vibrating body 11 and the displacement fe of the disk-like active vibrating body 16 are equal and no stress is generated at the joint portion between the cylindrical active vibrating body 11 and the disk-like active vibrating body 16, the sheath Intrusion of liquids such as water can be reliably prevented even if the mold made of or synthetic resin is thin or not. Further, with this structure, it is not necessary to put a cushioning material on the joint surface between the both end faces of the cylindrical active vibrator 11 and the disk-like active vibrators 16 and 16, and the water pressure resistance can be increased. Further, since the disc-like active vibrator 16 only needs to obtain a vibration displacement in the breathing direction at the breathing vibration frequency of the cylindrical active vibrator 11, the thickness thereof can be freely set according to the required water pressure resistance. be able to. Also in this acoustic transducer, a sharp directivity characteristic db as shown in FIG. 2 can be obtained as in the first embodiment.

実施形態3Embodiment 3

図5は、この発明の第3の実施形態である音響トランスデューサの要部の構成を示す断面斜視図であり、第2の実施形態を示す図3中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この形態の音響トランスデューサでは、同図5に示すように、図3中の円板状アクティブ振動体16,16及びシース(又はモールド)13Aに代えて、異なる構成の円板状アクティブ振動体16A,16A及びシース(又はモールド)13Bが設けられている。円板状アクティブ振動体16Aは、図3中の円板状圧電セラミック振動子14及び電極15,15と異なる形状の円板状圧電セラミック振動子14A及び電極15A,15Aから構成されている。円板状圧電セラミック振動子14Aは、圧電現象によって径方向振動が発生する。
FIG. 5 is a cross-sectional perspective view showing the configuration of the main part of an acoustic transducer according to the third embodiment of the present invention. Elements common to the elements in FIG. 3 showing the second embodiment are denoted by common reference numerals. Is attached.
In the acoustic transducer of this embodiment, as shown in FIG. 5, instead of the disk-like active vibrators 16 and 16 and the sheath (or mold) 13A in FIG. 16A and a sheath (or mold) 13B are provided. The disc-shaped active vibrator 16A is composed of a disc-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14A and electrodes 15A, 15A having a different shape from the disc-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14 and electrodes 15, 15 in FIG. The disc-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14A generates radial vibration due to a piezoelectric phenomenon.

電極15A,15Aは、円板状圧電セラミック振動子14Aの両面に形成(たとえば、貼付、被着など)され、与えられた駆動電圧により円板状圧電セラミック振動子14Aに圧電現象を発生させる。この場合、円板状アクティブ振動体16Aでは、円板状圧電セラミック振動子14A及び電極15Aの材質、形状及び寸法、及び上記駆動電圧が、上記呼吸振動の位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されている。シース(又はモールド)13Bは、円板状アクティブ振動体16Aの形状に対応して、シース13Aと異なる形状とされ、円筒状アクティブ振動体11及び円板状アクティブ振動体16Aの外表面に対して、水などの周囲の液体による電気的な短絡を防止あるいは機械的な損傷を防止する。他は、図3と同様の構成である。この音響トランスデューサでも、第2の実施形態とほぼ同様の動作が行われ、同様の利点がある。   The electrodes 15A, 15A are formed on both surfaces of the disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14A (for example, pasting, attaching, etc.), and generate a piezoelectric phenomenon in the disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14A by a given driving voltage. In this case, in the disk-shaped active vibrating body 16A, the material, shape, and dimensions of the disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14A and the electrode 15A, and the drive voltage are the same as the phase, amplitude, and specific frequency of the respiratory vibration. It is set to correspond to the frequency. The sheath (or mold) 13B has a shape different from that of the sheath 13A corresponding to the shape of the disk-shaped active vibration body 16A, and the outer surface of the cylindrical active vibration body 11 and the disk-shaped active vibration body 16A. Prevent electrical short circuit or mechanical damage by surrounding liquid such as water. The other configuration is the same as in FIG. This acoustic transducer also performs substantially the same operation as in the second embodiment and has the same advantages.

実施形態4Embodiment 4

図6は、この発明の第4の実施形態である音響トランスデューサの要部の構成を示す断面斜視図であり、第3の実施形態を示す図5中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この形態の音響トランスデューサでは、同図6に示すように、図5中の円板状アクティブ振動体16A,16A及びシース(又はモールド)13Bに代えて、異なる構成の円板状アクティブ振動体16B,16B及びシース(又はモールド)13Cが設けられている。円板状アクティブ振動体16B,16Bは、図5中の円板状圧電セラミック振動子14A及び電極15A,15Aと異なる形状の円板状圧電セラミック振動子14B及び電極15B,15B、及び補強プレート17,17から構成されている。円板状圧電セラミック振動子14Bは、圧電現象によって径方向振動が発生する。
FIG. 6 is a cross-sectional perspective view showing a configuration of a main part of an acoustic transducer according to a fourth embodiment of the present invention. Elements common to the elements in FIG. 5 illustrating the third embodiment are denoted by common reference numerals. Is attached.
In the acoustic transducer of this embodiment, as shown in FIG. 6, instead of the disk-like active vibrators 16A and 16A and the sheath (or mold) 13B in FIG. 16B and a sheath (or mold) 13C are provided. The disk-shaped active vibrators 16B and 16B are formed of the disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14B and the electrodes 15B and 15B, and the reinforcing plate 17 having shapes different from those of the disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14A and the electrodes 15A and 15A in FIG. , 17. The disc-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14B generates radial vibrations due to a piezoelectric phenomenon.

電極15B,15Bは、円板状圧電セラミック振動子14Bの両面に形成(たとえば、貼付、被着など)され、与えられた駆動電圧により円板状圧電セラミック振動子14Bに圧電現象を発生させる。補強プレート17,17は、金属又は合成樹脂などの剛性の高い材料で構成され、電極15B,15Bが形成された円板状圧電セラミック振動子14Bの両面に形成(貼付、被着など)されている。補強プレート17,17は、円板状アクティブ振動体16Bの機械的強度を補強する機能を有している。円板状圧電セラミック振動子14Bは、引張り応力に弱いので、水圧などの応力が大きくなると損傷することがあるが、補強プレート17,17は、この引張り応力を低減する働きがあり、円板状アクティブ振動体16Bを、大きな水圧に耐える構造とする。なお、円板状圧電セラミック振動子14Bのいずれか一方の面のみに補強プレート17が形成されていても、両面に形成されている場合に準じた機能を有する。   The electrodes 15B and 15B are formed on both surfaces of the disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14B (for example, pasting, attaching, etc.), and generate a piezoelectric phenomenon in the disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14B with a given drive voltage. The reinforcing plates 17 and 17 are made of a highly rigid material such as metal or synthetic resin, and are formed (attached, adhered, etc.) on both surfaces of the disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14B on which the electrodes 15B and 15B are formed. Yes. The reinforcing plates 17 and 17 have a function of reinforcing the mechanical strength of the disk-shaped active vibrating body 16B. Since the disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14B is weak against tensile stress, it may be damaged when stress such as water pressure increases. However, the reinforcing plates 17 and 17 have a function of reducing the tensile stress, and are disk-shaped. The active vibrating body 16B is configured to withstand a large water pressure. In addition, even if the reinforcing plate 17 is formed on only one surface of the disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator 14B, it has a function according to the case where the reinforcing plate 17 is formed on both surfaces.

シース(又はモールド)13Cは、円板状アクティブ振動体16Bの形状に対応して、シース13Bと異なる形状とされ、円筒状アクティブ振動体11及び円板状アクティブ振動体16Bの外表面に対して、水などの周囲の液体による電気的な短絡を防止あるいは機械的な損傷を防止する。他は、図5と同様の構成である。この音響トランスデューサでも、第3の実施形態とほぼ同様の動作が行われ、同様の利点がある他、大きな耐水圧性が得られる。   The sheath (or mold) 13C has a shape different from that of the sheath 13B corresponding to the shape of the disk-shaped active vibrating body 16B, and the outer surface of the cylindrical active vibrating body 11 and the disk-shaped active vibrating body 16B. Prevent electrical short circuit or mechanical damage by surrounding liquid such as water. The other configuration is the same as that of FIG. This acoustic transducer also performs substantially the same operation as in the third embodiment, has the same advantages, and provides a large water pressure resistance.

実施形態5Embodiment 5

図7は、この発明の第5の実施形態である音響トランスデューサの要部の構成を示す断面斜視図である。
この形態の音響トランスデューサは、同図7に示すように、楕円シェル21と、駆動モジュール22と、矩形板状アクティブ振動体23,23と、シース(又はモールド)24とから構成されている。楕円シェル21は、フレックステンショナル型送波器として構成され、楕円筒形状のシェルを有し、内部の長径方向に所定数の圧電振動子が積層されて構成された駆動モジュール22が組み込まれ、同駆動モジュール22に印加される交流電圧により長径方向の振動が励振されて長径方向及び短径方向に交互に伸縮する固有の周波数の撓み振動を発生する。
FIG. 7 is a cross-sectional perspective view showing the configuration of the main part of an acoustic transducer according to the fifth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 7, the acoustic transducer of this form includes an elliptical shell 21, a drive module 22, rectangular plate-like active vibrators 23 and 23, and a sheath (or mold) 24. The elliptical shell 21 is configured as a flexural type transmitter, has an elliptical cylindrical shell, and incorporates a drive module 22 configured by laminating a predetermined number of piezoelectric vibrators in the inner major axis direction, A vibration in the major axis direction is excited by the AC voltage applied to the drive module 22 to generate a flexural vibration having a specific frequency that alternately expands and contracts in the major axis direction and the minor axis direction.

矩形板状アクティブ振動体23,23は、楕円シェル21の両端の開口部を封止機能を有し、特に、この実施形態では、短径方向に長い矩形板状圧電セラミック振動子23aが長径方向に複数配列されて形成され、また、各矩形板状圧電セラミック振動子23aの両面に電極23b,23bが形成されている。電極23bは、たとえば銀電極などで構成されている。各矩形板状圧電セラミック振動子23aの間には、図示しない薄い緩衝材が設けられている。電極23bは、与えられた駆動電圧により矩形板状圧電セラミック振動子23aに圧電現象を発生させる。これにより、矩形板状アクティブ振動体23は、楕円シェル21の撓み振動と同一位相、同一振幅かつ上記固有の周波数と同一の周波数の長さ方向の伸縮振動を発生する。この矩形板状アクティブ振動体23では、矩形板状圧電セラミック振動子23a及び電極23bの材質、形状及び寸法、及び上記駆動電圧が、上記振動の位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されている。シース(又はモールド)24は、この音響トランスデューサ全体を被覆し、水などの周囲の液体による電気的な短絡を防止あるいは機械的な損傷を防止する。楕円シェル21の内部には、空洞Vが形成されている。   The rectangular plate-like active vibrators 23 and 23 have a function of sealing the openings at both ends of the elliptical shell 21. In particular, in this embodiment, the rectangular plate-like piezoelectric ceramic vibrator 23a that is long in the short-diameter direction is provided in the long-diameter direction. The electrodes 23b and 23b are formed on both surfaces of each rectangular plate-shaped piezoelectric ceramic vibrator 23a. The electrode 23b is made of, for example, a silver electrode. A thin buffer material (not shown) is provided between the rectangular plate-shaped piezoelectric ceramic vibrators 23a. The electrode 23b generates a piezoelectric phenomenon in the rectangular plate-shaped piezoelectric ceramic vibrator 23a by a given driving voltage. Thereby, the rectangular plate-like active vibrating body 23 generates a stretching vibration in the length direction having the same phase, the same amplitude, and the same frequency as the bending frequency of the elliptical shell 21. In this rectangular plate-shaped active vibrator 23, the material, shape and dimensions of the rectangular plate-shaped piezoelectric ceramic vibrator 23a and the electrode 23b, and the driving voltage correspond to the same frequency as the phase, amplitude and natural frequency of the vibration. It is set to be. A sheath (or mold) 24 covers the entire acoustic transducer and prevents electrical shorting or mechanical damage from surrounding liquids such as water. A cavity V is formed inside the elliptical shell 21.

この音響トランスデューサでは、駆動モジュール22に印加される交流電圧により、楕円シェル21の長径方向の振動が励振されて長径方向及び短径方向に交互に伸縮する固有の周波数の撓み振動が発生することにより、音圧saが発生する。この状態で、矩形板状アクティブ振動体23の長さ方向(すなわち、伸縮方向fd)の伸縮振動の位相、振幅及び周波数が楕円シェル21の撓み振動の位相、振幅及び周波数と等しくなるように駆動されることにより、同楕円シェル21の振動を妨げることなく防水構造が実現される。これにより、水圧特性の極めて少ない音響トランスデューサが実現する。また、楕円シェル21の長径方向に複数の矩形板状圧電セラミック振動子23aが配列され、各矩形板状圧電セラミック振動子23aの間に緩衝材が設けられていることにより、長径方向の振動に対する阻害が回避され、音響放射効率の低下を防ぐことができる。   In this acoustic transducer, the vibration in the major axis direction of the elliptical shell 21 is excited by the alternating voltage applied to the drive module 22, thereby generating a flexural vibration with a specific frequency that alternately expands and contracts in the major axis direction and the minor axis direction. A sound pressure sa is generated. In this state, the rectangular plate-like active vibrator 23 is driven so that the phase, amplitude, and frequency of the stretching vibration in the length direction (that is, the stretching direction fd) are equal to the phase, amplitude, and frequency of the bending vibration of the elliptic shell 21. By doing so, a waterproof structure is realized without disturbing the vibration of the elliptical shell 21. As a result, an acoustic transducer having very little water pressure characteristics is realized. In addition, a plurality of rectangular plate-shaped piezoelectric ceramic vibrators 23a are arranged in the major axis direction of the elliptical shell 21, and a buffer material is provided between each rectangular plate-shaped piezoelectric ceramic vibrator 23a, thereby preventing vibration in the major axis direction. Inhibition is avoided, and a decrease in acoustic radiation efficiency can be prevented.

また、矩形板状圧電セラミック振動子23aの配列方向は、振動変位の少ない長径方向が望ましいが、長径方向ではなく、短径方向に配列しても、ほぼ同様の利点が得られる。この場合、楕円シェル21の短径方向の振動に対しては、矩形板状アクティブ振動体を長さ方向に振動させ、その位相、振幅及び周波数が楕円シェル21の撓み振動の位相、振幅及び周波数と等しくなるように駆動することで、楕円シェル21の短径方向の振動を妨げることが低減される。   Further, the arrangement direction of the rectangular plate-shaped piezoelectric ceramic vibrators 23a is preferably the long diameter direction with little vibration displacement, but the same advantage can be obtained even if the arrangement is not the long diameter direction but the short diameter direction. In this case, for the vibration in the minor axis direction of the elliptical shell 21, the rectangular plate-like active vibrating body is vibrated in the longitudinal direction, and the phase, amplitude and frequency thereof are the phase, amplitude and frequency of the flexural vibration of the elliptical shell 21. To prevent the elliptical shell 21 from vibrating in the minor axis direction is reduced.

以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、上記第1乃至第4の実施形態では、円筒状アクティブ振動体11が用いられているが、同円筒状アクティブ振動体11に代えて、図8に示すように、異なる構成の円筒状アクティブ振動体11Aを用いても良い(請求項11に対応)。円筒状アクティブ振動体11Aは、複数の矩形状圧電セラッミック振動子11cが円周上に配列かつ接合されてなる集合体で形成され、個々の振動子11cが円周方向すなわち厚さ方向に分極され、また、電極11dが各振動子11cの接合面に設けられている。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiment, and even if there is a design change without departing from the gist of the present invention, Included in the invention.
For example, in the first to fourth embodiments, the cylindrical active vibrating body 11 is used. However, instead of the cylindrical active vibrating body 11, as shown in FIG. A vibrating body 11A may be used (corresponding to claim 11). The cylindrical active vibrator 11A is formed of an assembly in which a plurality of rectangular piezoelectric ceramic vibrators 11c are arranged and joined on the circumference, and the individual vibrators 11c are polarized in the circumferential direction, that is, in the thickness direction. Further, an electrode 11d is provided on the joint surface of each vibrator 11c.

円筒状アクティブ振動体11Aの両端の開口部は、緩衝材18,18を介して円板状共振板12,12が設けられて封止され、全体がシース(又はモールド)13により被覆されている。緩衝材18,18は、各電極11d間の短絡を避けるための絶縁の働きがあるが、円板状共振板12,12が絶縁材料で構成されている場合には、省略しても良い。この音響トランスデューサでも、上記第1乃至第4の実施形態とほぼ同様の動作が行われる。また、図8中の円板状共振板12,12に代えて、図3中の円板状アクティブ振動体16,16、図5中の円板状アクティブ振動体16A,16A、又は図6中の円板状アクティブ振動体16B,16Bが設けられていても良い。   The openings at both ends of the cylindrical active vibrator 11A are sealed by providing the disk-shaped resonance plates 12 and 12 via the buffer materials 18 and 18, and the whole is covered with the sheath (or mold) 13. . The buffer members 18 and 18 have an insulating function for avoiding a short circuit between the respective electrodes 11d, but may be omitted when the disk-shaped resonance plates 12 and 12 are made of an insulating material. This acoustic transducer also performs substantially the same operation as in the first to fourth embodiments. Further, instead of the disk-shaped resonance plates 12 and 12 in FIG. 8, the disk-shaped active vibration bodies 16 and 16 in FIG. 3, the disk-shaped active vibration bodies 16A and 16A in FIG. The disc-like active vibrators 16B and 16B may be provided.

また、上記第5の実施形態では、エンドプレートとして、矩形板状アクティブ振動体23,23が設けられているが、楕円シェル21の撓み振動に共振して伸縮振動を発生する矩形板状共振板で構成されていても良い(請求項14に対応)。この場合、矩形板状共振板は、その材質、形状及び寸法が、上記伸縮振動の位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されている(請求項15に対応)。   In the fifth embodiment, the rectangular plate-like active vibrating bodies 23 and 23 are provided as end plates. However, the rectangular plate-like resonance plate that resonates with the bending vibration of the elliptical shell 21 and generates stretching vibrations. (It corresponds to claim 14). In this case, the material, shape, and dimensions of the rectangular plate-like resonant plate are set so as to correspond to the same frequency as the phase, amplitude, and natural frequency of the stretching vibration (corresponding to claim 15).

また、エンドプレートとしての矩形板状アクティブ振動体は、圧電現象によって伸縮振動が発生する矩形板状圧電振動子と、同矩形板状圧電振動子の両面に形成され、与えられた駆動電圧により同矩形板状圧電振動子に圧電現象を発生させるための電極と、同矩形板状圧電振動子が両面に貼付され、同矩形板状圧電振動子で発生した伸縮振動に共振する矩形板状共振板とから構成されていても良い(請求項17に対応)。この場合、矩形板状圧電振動子、電極及び矩形板状共振板の材質、形状及び寸法、及び上記駆動電圧が、上記伸縮振動の位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されている(請求項18に対応)。また、これらの矩形板状アクティブ振動体は、当該矩形板状アクティブ振動体の機械的強度を補強するための補強部材が両面又は片面に設けられていても良い(請求項21に対応)。   In addition, the rectangular plate-like active vibrator as an end plate is formed on both sides of a rectangular plate-like piezoelectric vibrator that generates stretching vibration due to a piezoelectric phenomenon, and is applied by a given drive voltage. An electrode for generating a piezoelectric phenomenon in a rectangular plate-shaped piezoelectric vibrator, and a rectangular plate-shaped resonant plate that is attached to both surfaces of the rectangular plate-shaped piezoelectric vibrator and resonates with the stretching vibration generated by the rectangular plate-shaped piezoelectric vibrator (Corresponding to claim 17). In this case, the material, shape and dimensions of the rectangular plate-shaped piezoelectric vibrator, the electrode and the rectangular plate-shaped resonance plate, and the driving voltage correspond to the same frequency as the phase, amplitude and intrinsic frequency of the stretching vibration. It is set (corresponding to claim 18). Further, these rectangular plate-like active vibrators may be provided with a reinforcing member on both sides or one side for reinforcing the mechanical strength of the rectangular plate-like active vibrator (corresponding to claim 21).

また、上記各実施形態での圧電セラミック振動子は、単体で用いる場合に所要の共振周波数や変位などが実現できない場合には、薄い圧電振動材料を複数積層した圧電セラミック積層体を使用して実現しても良い。また、上記各実施形態では、圧電セラミック振動子が用いられているが、交流電圧が印加されて径方向に伸縮する材料であれば、たとえば電歪材などを用いても、上記各実施形態とほぼ同様の作用、効果が得られる。   In addition, the piezoelectric ceramic vibrator in each of the above embodiments is realized by using a piezoelectric ceramic laminate in which a plurality of thin piezoelectric vibratory materials are laminated when the required resonance frequency or displacement cannot be realized when used alone. You may do it. In each of the above embodiments, a piezoelectric ceramic vibrator is used. However, if an AC voltage is applied and the material expands and contracts in the radial direction, for example, an electrostrictive material or the like can be used. Almost the same operation and effect can be obtained.

この発明は、円筒形状の圧電振動子や、フレックステンショナル型送波器などを用いて水中に音響放射する音響トランスデューサ全般に適用できる。   The present invention can be applied to all acoustic transducers that radiate sound in water using a cylindrical piezoelectric vibrator, a flex-tensional type transmitter, or the like.

この発明の第1の実施形態である音響トランスデューサの要部の構成を示す断面斜視図である。It is a section perspective view showing composition of an important section of an acoustic transducer which is a 1st embodiment of this invention. 図1及び図9の音響トランスデューサの指向特性を示す図である。It is a figure which shows the directional characteristic of the acoustic transducer of FIG.1 and FIG.9. この発明の第2の実施形態である音響トランスデューサの要部の構成を示す断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view which shows the structure of the principal part of the acoustic transducer which is 2nd Embodiment of this invention. 図3の音響トランスデューサによる振動分布を説明する図である。It is a figure explaining the vibration distribution by the acoustic transducer of FIG. この発明の第3の実施形態である音響トランスデューサの要部の構成を示す断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view which shows the structure of the principal part of the acoustic transducer which is the 3rd Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態である音響トランスデューサの要部の構成を示す断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view which shows the structure of the principal part of the acoustic transducer which is 4th Embodiment of this invention. この発明の第5の実施形態である音響トランスデューサの要部の構成を示す断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view which shows the structure of the principal part of the acoustic transducer which is 5th Embodiment of this invention. 音響トランスデューサの変形例を示す断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view which shows the modification of an acoustic transducer. 音響トランスデューサの構成例を示す断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view which shows the structural example of an acoustic transducer. 図9の音響トランスデューサの動作を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the operation | movement of the acoustic transducer of FIG. 音響トランスデューサの他の構成例を示す断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view which shows the other structural example of an acoustic transducer.

符号の説明Explanation of symbols

11 円筒状アクティブ振動体(単体)
11a 円筒状圧電セラミック振動子(円筒状圧電振動子)
11b 電極
11A 円筒状アクティブ振動体(集合体)
11c 矩形状圧電セラッミック振動子(矩形状圧電振動子)
12,12A 円板状共振板
13,13A,13B,13C シース(又はモールド)
14,14A,14B 円板状圧電セラミック振動子(円板状圧電振動子)
15,15A,15B 電極
16,16A,16B 円板状アクティブ振動体
17 補強プレート(補強部材)
18 緩衝材
21 楕円シェル
22 駆動モジュール
23 矩形板状アクティブ振動体
23a 矩形板状圧電セラミック振動子(矩形板状圧電振動子)
23b 電極
24 シース(又はモールド)
11 Cylindrical active vibrator (single unit)
11a Cylindrical piezoelectric ceramic vibrator (cylindrical piezoelectric vibrator)
11b Electrode 11A Cylindrical active vibrator (aggregate)
11c Rectangular piezoelectric ceramic resonator (rectangular piezoelectric resonator)
12, 12A Disc-shaped resonance plate 13, 13A, 13B, 13C Sheath (or mold)
14, 14A, 14B Disk-shaped piezoelectric ceramic vibrator (disk-shaped piezoelectric vibrator)
15, 15A, 15B Electrode 16, 16A, 16B Disc-shaped active vibrator 17 Reinforcement plate (reinforcement member)
18 Buffer material 21 Elliptical shell 22 Drive module 23 Rectangular plate active vibrator 23a Rectangular plate piezoelectric ceramic vibrator (rectangular plate piezoelectric vibrator)
23b Electrode 24 Sheath (or mold)

Claims (17)

円筒状に形成され、印加される交流電圧により発生する圧電現象によって固有の周波数で径が一様に増減する呼吸振動を発生する円筒状アクティブ振動体と、
該円筒状アクティブ振動体の両端の開口部を封止するための一対のエンドプレートとを有し、
前記各エンドプレートは、
圧電現象によって前記円筒状アクティブ振動体の呼吸振動と同一位相、同一振幅かつ前記固有の周波数と同一の周波数の径方向振動を発生する円板状アクティブ振動体から構成されていることを特徴とする音響トランスデューサ。
A cylindrical active vibrating body that is formed in a cylindrical shape and generates a respiratory vibration whose diameter is uniformly increased or decreased by a piezoelectric phenomenon generated by an applied AC voltage;
A pair of end plates for sealing openings at both ends of the cylindrical active vibrator,
Each end plate is
It is composed of a disk-shaped active vibrating body that generates radial vibrations having the same phase, the same amplitude, and the same frequency as the natural frequency by the piezoelectric phenomenon as the respiratory vibration of the cylindrical active vibrating body. Acoustic transducer.
前記円板状アクティブ振動体は、
圧電現象によって前記径方向振動が発生する円板状圧電振動子と、
該円板状圧電振動子の両面に形成され、与えられた駆動電圧により該円板状圧電振動子に前記圧電現象を発生させるための電極と、
前記円板状圧電振動子が両面に貼付され、前記円板状圧電振動子で発生した前記径方向振動に共振する円板状共振板とから構成されていることを特徴とする請求項記載の音響トランスデューサ。
The disk-shaped active vibrator is
A disk-shaped piezoelectric vibrator in which the radial vibration is generated by a piezoelectric phenomenon;
Electrodes formed on both sides of the disk-shaped piezoelectric vibrator, and for generating the piezoelectric phenomenon in the disk-shaped piezoelectric vibrator by a given driving voltage;
Said disk-like piezoelectric vibrator is stuck on both surfaces, according to claim 1, characterized in that it is constituted by said disk-like piezoelectric vibrator discoid resonant plate resonates in the radial vibrations generated by Acoustic transducer.
前記円板状アクティブ振動体は、
前記円板状圧電振動子、電極及び円板状共振板の材質、形状及び寸法、及び前記駆動電圧が、前記呼吸振動の前記位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されていることを特徴とする請求項記載の音響トランスデューサ。
The disk-shaped active vibrator is
The material, shape and dimensions of the disk-shaped piezoelectric vibrator, electrode and disk-shaped resonance plate, and the drive voltage are set to correspond to the same frequency as the phase, amplitude, and intrinsic frequency of the respiratory vibration. The acoustic transducer according to claim 2 , wherein the acoustic transducer is provided.
前記円板状アクティブ振動体は、
圧電現象によって前記径方向振動が発生する円板状圧電振動子と、
該円板状圧電振動子の両面に形成され、与えられた駆動電圧により該円板状圧電振動子に前記圧電現象を発生させるための電極とから構成されていることを特徴とする請求項記載の音響トランスデューサ。
The disk-shaped active vibrator is
A disk-shaped piezoelectric vibrator in which the radial vibration is generated by a piezoelectric phenomenon;
Is formed on both surfaces of the circular plate-shaped piezoelectric vibrator, claim, characterized in that it is composed of an electrode for generating the piezoelectric phenomenon circular plate type piezoelectric vibrator by a drive voltage given 1 The acoustic transducer as described.
前記円板状アクティブ振動体は、
前記円板状圧電振動子及び電極の材質、形状及び寸法、及び前記駆動電圧が、前記呼吸振動の前記位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されていることを特徴とする請求項記載の音響トランスデューサ。
The disk-shaped active vibrator is
The material, shape and size of the disk-shaped piezoelectric vibrator and electrode, and the driving voltage are set so as to correspond to the same frequency as the phase, amplitude and intrinsic frequency of the respiratory vibration. The acoustic transducer according to claim 4 .
前記円板状アクティブ振動体は、
当該円板状アクティブ振動体の機械的強度を補強するための補強部材が設けられていることを特徴とする請求項4又は5記載の音響トランスデューサ。
The disk-shaped active vibrator is
6. The acoustic transducer according to claim 4, further comprising a reinforcing member for reinforcing the mechanical strength of the disk-shaped active vibrator.
前記円筒状アクティブ振動体は、
円筒状圧電振動子単体、又は複数の矩形状圧電振動子が円周上に配列かつ接合されてなる集合体で形成されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一に記載の音響トランスデューサ。
The cylindrical active vibrator is
Cylindrical piezoelectric vibrator alone, or a plurality of rectangular piezoelectric vibrator according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is formed by aggregates comprised are arranged and bonded on the circumference Acoustic transducer.
楕円筒形状のシェルを有し、該シェルの内部の長径方向に所定数の振動子が積層されてなる駆動モジュールが組み込まれ、該駆動モジュールに印加される交流電圧により長径方向の振動が励振されて長径方向及び短径方向に交互に伸縮する固有の周波数の撓み振動を発生する楕円シェルと、
該楕円シェルの両端の開口部を封止するための一対のエンドプレートとを有し、
前記各エンドプレートは、
前記短径方向(又は長径方向)に長い矩形板が前記長径方向(又は短径方向)に複数配列されて形成され、前記楕円シェルの撓み振動と同一位相、同一振幅かつ同一周波数の長さ方向の伸縮振動を発生する構成とされていることを特徴とする音響トランスデューサ。
A drive module having an elliptical cylindrical shell, in which a predetermined number of vibrators are laminated in the major axis direction inside the shell, is incorporated, and vibration in the major axis direction is excited by an AC voltage applied to the drive module. An elliptical shell that generates flexural vibrations of a specific frequency that alternately expands and contracts in the major axis direction and the minor axis direction,
A pair of end plates for sealing openings at both ends of the elliptical shell;
Each end plate is
A plurality of rectangular plates that are long in the minor axis direction (or major axis direction) are arranged in the major axis direction (or minor axis direction), and have the same phase, the same amplitude, and the same frequency as the flexural vibration of the elliptical shell. An acoustic transducer characterized by being configured to generate a stretching vibration.
楕円筒形状のシェルを有し、該シェルの内部の長径方向に所定数の圧電振動子が積層されてなる駆動モジュールが組み込まれ、該駆動モジュールに印加される交流電圧により長径方向の振動が励振されて長径方向及び短径方向に交互に伸縮する固有の周波数の撓み振動を発生する楕円シェルと、
該楕円シェルの両端の開口部を封止するための一対のエンドプレートとを有し、
前記各エンドプレートは、
前記短径方向(又は長径方向)に長い矩形板が前記長径方向(又は短径方向)に複数配列されて形成され、前記楕円シェルの撓み振動と同一位相、同一振幅かつ前記固有の周波数と同一の周波数の長さ方向の伸縮振動を発生する構成とされていることを特徴とする音響トランスデューサ。
A drive module having an elliptical cylindrical shell and a predetermined number of piezoelectric vibrators stacked in the major axis direction inside the shell is incorporated, and vibration in the major axis direction is excited by an AC voltage applied to the drive module. An elliptical shell that generates flexural vibration of a specific frequency that is alternately expanded and contracted in the major axis direction and the minor axis direction;
A pair of end plates for sealing openings at both ends of the elliptical shell;
Each end plate is
A plurality of rectangular plates that are long in the minor axis direction (or major axis direction) are arranged in the major axis direction (or minor axis direction), and have the same phase, the same amplitude, and the same frequency as the flexural vibration of the elliptical shell. An acoustic transducer characterized by generating a stretching vibration in the longitudinal direction of the frequency of
前記各エンドプレートは、
前記楕円シェルの前記撓み振動に共振して前記伸縮振動を発生する複数の矩形板状共振板で構成されていることを特徴とする請求項記載の音響トランスデューサ。
Each end plate is
The acoustic transducer according to claim 9 , wherein the acoustic transducer includes a plurality of rectangular plate-like resonance plates that resonate with the bending vibration of the elliptical shell and generate the stretching vibration.
前記矩形板状共振板は、
当該矩形板状共振板の材質、形状及び寸法が、前記伸縮振動の前記位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されていることを特徴とする請求項10記載の音響トランスデューサ。
The rectangular plate-shaped resonance plate is
The acoustic material according to claim 10 , wherein a material, a shape, and a dimension of the rectangular plate-shaped resonance plate are set so as to correspond to the same frequency as the phase, amplitude, and natural frequency of the stretching vibration. Transducer.
前記各エンドプレートは、
圧電現象によって前記楕円シェルの前記撓み振動と同一位相、同一振幅かつ前記固有の周波数と同一の周波数の伸縮振動が発生する複数の矩形板状アクティブ振動体で構成されていることを特徴とする請求項記載の音響トランスデューサ。
Each end plate is
The piezoelectric plate includes a plurality of rectangular plate-like active vibrators that generate expansion and contraction vibrations having the same phase, the same amplitude and the same frequency as the bending vibration of the elliptical shell due to a piezoelectric phenomenon. Item 10. The acoustic transducer according to Item 9 .
前記矩形板状アクティブ振動体は、
圧電現象によって前記伸縮振動が発生する矩形板状圧電振動子と、
該矩形板状圧電振動子の両面に形成され、与えられた駆動電圧により該矩形板状圧電振動子に前記圧電現象を発生させるための電極と、
前記矩形板状圧電振動子が両面に貼付され、前記矩形板状圧電振動子で発生した前記伸縮振動に共振する矩形板状共振板とから構成されていることを特徴とする請求項12記載の音響トランスデューサ。
The rectangular plate-like active vibrator is
A rectangular plate-like piezoelectric vibrator in which the stretching vibration is generated by a piezoelectric phenomenon;
Electrodes formed on both surfaces of the rectangular plate-shaped piezoelectric vibrator, and for generating the piezoelectric phenomenon in the rectangular plate-shaped piezoelectric vibrator by a given driving voltage;
The rectangular plate-like piezoelectric vibrator is stuck on both surfaces, according to claim 12, characterized in that it is composed of a rectangular plate-shaped resonant plate resonates in the stretching vibration generated in the rectangular plate piezoelectric vibrator Acoustic transducer.
前記矩形板状アクティブ振動体は、
前記矩形板状圧電振動子、電極及び矩形板状共振板の材質、形状及び寸法、及び前記駆動電圧が、前記伸縮振動の前記位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されていることを特徴とする請求項13記載の音響トランスデューサ。
The rectangular plate-like active vibrator is
The material, shape and dimensions of the rectangular plate-shaped piezoelectric vibrator, electrode and rectangular plate-shaped resonance plate, and the driving voltage are set so as to correspond to the same frequency as the phase, amplitude and intrinsic frequency of the stretching vibration. 14. The acoustic transducer according to claim 13 , wherein the acoustic transducer is provided.
前記矩形板状アクティブ振動体は、
圧電現象によって前記伸縮振動が発生する矩形板状圧電振動子と、
該矩形板状圧電振動子の両面に形成され、与えられた駆動電圧により該矩形板状圧電振動子に前記圧電現象を発生させるための電極とから構成されていることを特徴とする請求項12記載の音響トランスデューサ。
The rectangular plate-like active vibrator is
A rectangular plate-like piezoelectric vibrator in which the stretching vibration is generated by a piezoelectric phenomenon;
Is formed on both surfaces of該矩form plate-like piezoelectric vibrator according to claim characterized in that it is composed of an electrode for generating the piezoelectric phenomenon該矩form plate-like piezoelectric vibrator by a drive voltage given 12 The acoustic transducer as described.
前記矩形板状アクティブ振動体は、
前記矩形板状圧電振動子及び電極の材質、形状及び寸法、及び前記駆動電圧が、前記伸縮振動の前記位相、振幅及び固有の周波数と同一の周波数に対応するように設定されていることを特徴とする請求項13記載の音響トランスデューサ。
The rectangular plate-like active vibrator is
The material, shape and size of the rectangular plate-shaped piezoelectric vibrator and electrode, and the driving voltage are set so as to correspond to the same frequency as the phase, amplitude and intrinsic frequency of the stretching vibration. The acoustic transducer according to claim 13 .
前記矩形板状アクティブ振動体は、
当該矩形板状アクティブ振動体の機械的強度を補強するための補強部材が設けられていることを特徴とする請求項15又は16記載の音響トランスデューサ。
The rectangular plate-like active vibrator is
The acoustic transducer according to claim 15 or 16, wherein a reinforcing member for reinforcing the mechanical strength of the rectangular plate-like active vibrator is provided.
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