JPH01170200A - 電気音響変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電気音響変換器に間し、特に、水中において
音波の入射方位を計測する送受波器として使用して好適
な電気音響変換器に間する。

［従来の技術］ 第４図は、従来の電気音響変換器の斜視図である。

同図において、６　（６ａ、６ｂ）は円筒圧電体、７　
（７ａ　〜７ｄ）は内面電極、８　（８ａ　〜８ｄ）は
外面電極、９　（９ａ　＋　　９　ｂ　）はセンタータ
ップ付トランス、１０（１０ａ、１０ｂ）は個々の振動
子である。

このように、従来の電気音響変換器は、円筒圧電体６の
内外面上に内外面電極７，８を設置した複数の振動子１
０　ａ、　　１０　ｂを、それぞれの内外面の分割方向
を揃えて積層配列していた。なお、この内外面電極７，
８は、円筒圧電体６の内外面を円周方向に沿って三等分
に分割するとともに、内面と外面の各分割方向が直交す
るように設置したものである。

また、外面の分割された二電極７間の出力と、内面の二
電極８間の出力とをそれぞれセンタータップ付トランス
９ａ、９ｂに接続し、各トランス９ａ、９ｂから出力さ
れる直交する二つのダイボール信号と、二つのセンター
タップ間から出力されるオムニ信号とを取り出し、これ
らから音波の入射方位を計測していた。

すなわち、この場合のダイボール信号とオムニ信号は、
円筒圧電体の円周に沿った一次の縦振動（円周上にノー
ドが二点存在するもの）と０次の縦振動（円周上にノー
ドがない、いわゆる呼吸振動のもの）によって発生する
信号を分割電極の接続の選択によって分離抽出していた
。

ところで、計測する音波の周波数が広帯域である場合、
円筒圧電体の円周方向に整数の横波がたつ、いわゆるた
わみ共振が生じることがある。

そして、従来の電気音響変換器では、このたわみ共振が
生じた場合、たわみ共振による出力信号がダイボール信
号に加わり、ダイボールの指向特性を乱す結果、方位精
度が著しく悪化していた。

［解決すべき問題点］ 上述した従来の電気音響変換器は、たわみ共振の周波数
で、たわみ共振による出力信号がダイボール信号に加わ
り、ダイボールの指向特性を乱していたため、方位精度
が著しく悪化するという問題点があった。

本発明は、上記問題点にかんがみてなされたもので、た
わみ共振周波数におけるダイボール指向特性を改善する
ことにより、広帯域にわたって方位誤差の少ない、高精
度の電気音響変換器の提供を目的とする。

［問題点の解決手段］ 上記目的を達成するため、本発明の電気音響変換器は、
ＸＹＸ方向対応させて円筒圧電体の内面と外面にそれぞ
れ一対づつの内面電極および外面電極を備えた第１の振
動子と、この第１の振動子と同じ構成であり、かつ、内
面電極および外面電極のＸＹＸ方向対応する方向を逆と
した第２の振動子と、上記第１の振動子の外面電極の出
力に対して上記第２の振動子の内面電極の出力を差動接
続する第１のセンタータップ付トランスと、上記第２の
振動子の外面電極の出力に対して上記第１の振動子の内
面電極の出力を差動接続する第２のセンタータップ付ト
ランスとを備えた構成としである。

そして、上記第１および第２のセンタータップ付トラン
スの二次側出力から直交ダイボール信号を出力するとと
もに、そのセンタータップ間からオムニ信号を出力して
いる。

［実施例］ 以下、図面にもとづいて本発明の詳細な説明する。なお
、本実施例では、説明を簡潔にするために、振動子の数
を二個としている。

第１図は、本発明の一実施例に係る電気音響変換器の斜
視図、第２図（ａ）〜（ｃ）は直交ダイボール信号の指
向特性を示す図であり、同図（ａ）はＸ方向に鈍くなっ
た指向特性を示す図、同図（ｂ）はＸ方向に鋭くなった
指向特性を示す図、そして同図（Ｃ）は正常な指向特性
を示す図である。

同図において、ｌａ、ｌｂはそれぞれ円筒圧電体であり
、内外面上に互いに分割方向が直交した分割電極２ａ〜
２ｄ、３ａ〜３ｄが設置され、振動子４ａ、４ｂを構成
している。そして、二つの振動子４ａ、４ｂは、−軸上
に積層配列されているが、この際、それぞれの外面電極
（内面電極についても同様）の分割方向が直交するよう
な位置間係としている。

また、振動子４ａの外面電極３ａ、３ｂと振動子４ｂの
内面電極２ｃ、２ｄは、トランス５ａの１次側に差動接
続されている。これは、引出し電極を相違させることに
よって各出力信号の位相反転を補償するためである。そ
して、Ｘ方向のダイボール信号がトランス５ａの二次側
に出力される。

同様に、Ｘ方向のダイボール信号は、トランス５ｂの二
次側に出力される。

ところで、トランス５ａ、５ｂの一次側センタータップ
からみた接続は、それぞれ−次側に接続している電極を
短絡させる効果がある。このため、内面電極を引き出す
センタータップと外面電極を引き出すセンタータップと
を分けてまとめ、この間からオムニ信号を得ることがで
きる。

すなわち、ここに一対の内面電極とは、内面電極２ａ、
２ｂの対と、内面電極２ｃ、２ｄの対をいい、また、一
対の外面電極とは、外面電極３ａ。

３ｂの対と、外面電極３ｃ、３ｄの対をいう。さらに、
−組の内外面電極とは、内面電極２ａ。

２ｂと外面電極３ａ、３ｂの一組と、内面電極２ｃ、２
ｄと外面電極３ｃ、３ｄの一組とをいうものとする。

さて、たわみ共振の生じる周波数においては、ダイボー
ル信号にたわみ共振の信号が加わるのは前述した通りで
ある。そして、この時点においてダイボールの指向特性
を特徴づける結果、外面電極から得たダイボール指向特
性は、第２図（ａ）のＶｘや同図（ｂ）のｖｙのように
鈍くなり、内面電極から得たダイボール指向特性は、同
図（ａ）のｖｙや同図（ｂ）のＶｘのように鋭くなる。

しかし、上記構成からなる本実施例の電気音響変換器で
は、この二種類の歪んだダイボール指向特性を加え合わ
せることになる。この結果、互いの歪成分を平均化する
こととなり、第２図（Ｃ）に示すＶｘ、Ｖｙのように正
常なダイボールに改善することができる。

以上は、Ｘ方向を基準としたが、Ｘ方向についてもＸ方
向と同様の変化を示す。

このように本実施例では、円筒圧電体の内外面に、円周
方向に沿って三等分に分割され、かつ内面と外−〇各分
割方向が直交した電極を備えた複数の振動子を有する電
気音響変換器において、同じ方向の分極極性を有する偶
数個の振動子を半数づつの第１および第２の振動子群に
分けるとともに、二つの振動子群の分割電極の方向を直
交させて同軸上に積層配列した振動子群と、第１の振動
子群の二方向の外面電極出力と第２の振動子群の二方向
の内面電極出力を差動人力するとともに、各人力に対す
る中性点を有する第１のトランスと、第１の振動子群の
二方向内面電極出力と第２の振動子群の二方向の外面電
極出力を差動人力するとともに、各人力に対する中性点
を有する第２のトランスとを備えた構成としている。

次に、第３図は本発明の他の実施例に係る電気音響変換
器の斜視図である。

同図の電気音響変換器では、まず、一つの円筒圧電体Ｉ
Ｃの内外面の電極を、軸方向の上下三等分に分割してい
る（２ｅ、２ｆと２ｇ、２ｈ、および３ｅ、３ｆと３ｇ
、３ｈ）。そして、次に、上下とも内外面電極を直交し
て三等分に分割するが、このとき、上下間の外面電極（
内面電極も同様）の分割方向が直交するような位置間係
としている。

すなわち、本実施例では、内外面電極が軸方向に沿って
上下三等分に分割され、上下の内外面ともに円周方向に
沿フて三等分に分割され、かつ、上下とも、内面と外面
との各分割方向が直交するとともに上下外面電極の分割
方向および上下内面電極の分割方向が直交した振動子を
使用している。

このような構成とすることにより本実施例では、円筒圧
電体が１ケでもって本発明の目的を達することができる
。

なお、本実施例においても先の実施例と同じトランスお
よび接続が必要であるが図の上で省略している。

また、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、要
旨の範囲内における種々変形例を含むものである０例え
ば、上述の実施例では、振動子を一軸上に積層配列して
いるが、他の配列とすることもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、円筒圧電体の内外面に三
等分に分割した電極を設け、外面電極から引出したダイ
ボール信号と内面電極から引出したダイボール信号につ
いて、引出し電極を差動接続させて組合せることにより
、広帯域にわたって方位誤差の少ない、高精度の電気音
響変換器を提供できるという効果がある。

すなわち、外面電極の出力と内面電極の出力を加算、平
均化することによって位相反転を補償し、ダイボール指
向特性を逆方向に歪ませているため、たわみ共振周波数
におけるダイボール指向特性を改善することができるか
らである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る電気音響変換器のブロ
ック図、第２図は直交ダイボール信号の指向特性を示す
図、第３図は本発明の他の実施例に係る電気音響変換器
の斜視図、第４図は従来の電気音響変換器の斜視図であ
る。 ｌ二円筒圧電体 ２：内面電極 ３：外面電極 ４：ｗ１勤子 ５：センタータップ付トランス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＸＹ方向に対応させて円筒圧電体の内面と外面に
   それぞれ一対づつの内面電極および外面電極を備えた第
   １の振動子と、この第１の振動子と同じ構成であり、か
   つ、内面電極および外面電極のＸＹ方向に対応する方向
   を逆とした第２の振動子と、上記第１の振動子の外面電
   極の出力に対して上記第２の振動子の内面電極の出力を
   差動接続する第１のセンタータップ付トランスと、上記
   第２の振動子の外面電極の出力に対して上記第１の振動
   子の内面電極の出力を差動接続する第２のセンタータッ
   プ付トランスとを具備し、上記第１および第２のセンタ
   ータップ付トランスの二次側出力から直交ダイボール信
   号を出力するとともに、そのセンタータップ間からオム
   ニ信号を出力することを特徴とする電気音響変換器。
2. （２）前記一対づつの内面電極および外面電極が、それ
   ぞれ別個の円筒圧電体に設置されているものである特許
   請求の範囲第１項記載の電気音響変換器。
3. （３）前記一対づつの内面電極および外面電極が、共通
   の円筒圧電体に設置されているものである特許請求の範
   囲第１項記載の電気音響変換器。