JP6265573B2 - 超広帯域音および超音波トランスデューサ - Google Patents
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Claims (34)
- 2つの対向面に電極付けされ、前記電極面にわたって分極された能動素子を含み、前記能動素子が分極方向に対して横方向の共振に設定されると、音響ビームが前記能動素子の共振横方向または幅方向に対して直角に発生し、音響ビーム方向が前記分極方向または前記共振横方向以外の横方向を含むトランスデューサ。
- 前記能動素子が、矩形形状の一体の能動材料を含む、請求項1に記載のトランスデューサ。
- 前記能動素子が、少なくとも1つの寸法にテーパ形状を有する一体の能動材料を含む、請求項1に記載のトランスデューサ。
- 前記能動素子が、並列、直列、一部並列、または一部直列構成のうちの1つで電気的に結合された、同一の矩形形状、わずかに異なる寸法の矩形形状、または少なくとも1つの寸法においてテーパ状となった外形のうちの少なくとも1つである複数の能動材料を含む、請求項1に記載のトランスデューサ。
- 前記能動材料が2分の1波長共振モードで活性化横方向に励起される、請求項2から4のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 支持素子をさらに含む、請求項1から5のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 前記支持素子が、所望の用途に合わせて、重いテールマスまたは柔軟な高ダンピング支持材の一方を含む、請求項6に記載のトランスデューサ。
- 前記トランスデューサが、直接駆動のピストンなし設計を含む、請求項1から7のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 所望の用途に合わせて、剛性もしくは可撓性タイプのヘッドマスをさらに含む、請求項1から7のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 少なくとも1つの整合層をさらに含む、請求項1から9のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 所望の用途に合わせて、前記整合層上に設けられた少なくとも1つのレンズ層をさらに含む、請求項10に記載のトランスデューサ。
- 前記能動素子が、2つの横方向のうちの少なくとも一方にd31(またはd32)≧400pCNおよびk31(またはk32)≧0.60の横圧電特性を有し、ここでd31、d32は関連する横圧電歪み係数であり、k31、k32は関連する電気機械結合定数である、請求項1から11のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 前記能動素子が、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3、Pb(In1/2Nb1/2)O3、Pb(Sc1/2Nb1/2)O3、Pb(Fe1/2Nb1/2)O3、Pb(Yb1/2Nb1/2)O3、Pb(Lu1/2Nb1/2)O3、Pb(Mn1/2Nb1/2)O3、PbZrO3、およびPbTiO3のうちの1つまたは複数の二元、三元、およびより高次の固溶体のリラクサベースの強誘電体または圧電単結晶、ならびにそれらの改質誘導体および/またはドープ誘導体の適切なカットを含む、請求項1から11のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 前記能動素子が、[0−11]1×[100]2×[011]3カットの[011]3分極単結晶を含み、ここで[011]3は縦方向であり、[0−11]1および[100]2は2つの側方方向または横方向である、請求項1から11のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 前記能動素子が、[110]1×[1−10]2×[001]3カットの[001]3分極単結晶を含み、ここで[001]3は縦方向であり、[110]1および[1−10]2は、2つの結晶学的に同等の側方方向または横方向である、請求項1から11のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 前記能動素子が、2つの横方向のうちの少なくとも一方にd31(またはd32)≧400pCNおよびk31(またはk32)≧0.60の横圧電特性を有する適切にカットされ分極されたテクスチャ圧電セラミックスを含み、ここでd31、d32は関連する横圧電歪み係数であり、k31、k32は関連する電気機械結合定数である、請求項1から11のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 前記能動素子が、2つの横方向のうちの少なくとも一方にd31(またはd32)≧400pCNおよびk31(またはk32)≧0.60の横圧電特性を有する圧電単結晶およびテクスチャ多結晶セラミックスの組成およびカットを含み、ここでd31、d32は関連する横圧電歪み係数であり、k31、k32は関連する電気機械結合定数である、請求項1から11のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 前記能動素子が、2つの横方向のうちの少なくとも一方にd31(またはd32)≧400pCNおよびk31(またはk32)≧0.60の横圧電特性を有する非テクスチャ多結晶圧電セラミックスの改質した組成および/または新しい組成を含み、ここでd31、d32は関連する横圧電歪み係数であり、k31、k32は関連する電気機械結合定数である、請求項1から11のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 前記能動素子が、意図した音響媒体の音速と同等であるか、またはそれよりも低い、少なくとも1つの側方方向または横方向の比較的低い音速の能動材料を含む、請求項1から11のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 少なくとも1つの側方方向または横幅方向の前記能動素子の寸法が、意図した音響媒体における設計周波数の音の波長の2分の1(λm/2)と同等であるか、それと同一であるか、またはそれよりも小さく、ここでλmは、前記意図した音響媒体における設計中心周波数の音および超音波の波長である、請求項1から11のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 両横幅方向への前記能動素子の音速が、意図した音響媒体における音速よりも高く、個々のトランスデューサ素子の前記能動素子の側方寸法が、前記意図した音響媒体における設計周波数の音の波長の2分の1(λm/2)よりも大きく、ここでλmは、前記意図した音響媒体における設計中心周波数の音および超音波の波長である、請求項1から11のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 前記トランスデューサが音および超音波の送信ならびに受信に使用される、請求項1から21のいずれか1項に記載のトランスデューサ。
- 音および超音波の発生および/または受信のためのデバイスであって、トランスデューサのアレイを含み、各トランスデューサが、2つの対向面に電極付けされ、電極面にわたって分極された能動素子を含み、前記能動素子が分極方向に対して横方向の共振に設定されると、音響ビームが前記能動素子の共振横方向または幅方向に対して直角に発生し、音響ビーム方向が前記分極方向または前記共振横方向以外の横方向を含むデバイス。
- 各トランスデューサが、支持素子をさらに含む、請求項23に記載のデバイス。
- 前記支持素子が、所望の用途に合わせて、重いテールマスまたは柔軟な高ダンピング支持材の一方を含む、請求項24に記載のデバイス。
- 各トランスデューサが、所望の用途に合わせて、ヘッドマス、整合層、およびレンズ層のうちの1つまたは複数をさらに含む、請求項23から25のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記アレイの少なくとも1つのトランスデューサが横幅モードで動作する、請求項23から26のいずれか1項に記載のデバイス。
- 並列、直列、一部並列、または一部直列構成のうちの1つで電気的に結合された、矩形形状または少なくとも1つの寸法においてテーパ状になった外形の、一体の能動材料、または同一もしくは同等の寸法およびカットの複数の能動材料を含む、請求項23から27のいずれか1項に記載のデバイス。
- 少なくとも1つの側方方向または横幅方向の前記能動素子の寸法が、意図した音響媒体における設計周波数の音の波長の2分の1(λm/2)と同等であるか、それと同一であるか、またはそれよりも小さく、前記アレイ内での素子分離が少なくとも1つの方向において約λm/2またはそれよりも小さく、ここでλmは、前記意図した音響媒体における設計中心周波数の音および超音波の波長である、請求項23から28のいずれか1項に記載のデバイス。
- 両横幅方向への前記能動素子の音速が、意図した音響媒体における音速よりも高く、個々のトランスデューサ素子の前記能動素子の側方寸法が、前記意図した音響媒体における設計周波数の音の波長の2分の1(λm/2)よりも大きく、前記アレイ内での素子分離が両方向にλm/2よりも大きく、ここでλmは、意図した音響媒体における設計中心周波数の音および超音波の波長である、請求項23から28のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記トランスデューサのアレイが、二重または多周波数モードで動作し、動作モードの少なくとも1つが横幅モードである、請求項23から28のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記トランスデューサのアレイが、少なくとも1つの共振モードが横幅モードである広帯域結合モードで動作する、請求項23から28のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記トランスデューサのアレイが、結合解除モードまたは結合モードの少なくとも1つで動作し、前記結合解除モードの少なくとも1つまたは前記結合モードの1つの共振モードが横幅モードである、請求項23から28のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記デバイスが、音および超音波の発生、送信、ならびに受信のうちの1つまたは複数のために使用される、請求項23から28のいずれか1項に記載のデバイス。
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