JPH02174499A - ハイドロホン - 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］ 本発明のパッシブソーナーのハイドロホンに関し、特に
加速度感度が低く音圧感度の高い低振動雑音のハイドロ
ホンに関する。

［従来の技術およびその問題点コ 従来、この種のハイドロホンは第５Ａ図及至第５Ｂ図に
示すように圧電板４２の両面に電極４３ａ、４３ｂを設
け、振動板４１に貼付けたたわみ振動子を第６Ａ図及至
第６Ｂ図に示すようにケース５３ヘフクロナット５４ａ
、５４ｂで取付固定し、振動板４１０周辺部が支持され
て、たわみ振動子５１ａ、５１ｂの中央部が振動する構
造となっている。

そして、このハイドロホンが音波を受けるとたわみ振動
子５１ａ、５１ｂの中央部が変位するたわみ振動を生じ
、圧電板の平面方向に引つ張りと圧縮の交番応力を発生
し、この交番応力が平面方向と直交する電極方向に圧電
横効果によって電気信号に変換され、リード線４４に出
力される。またこのハイドロホンが振動を受けるとたわ
み振動子に振動が伝わり、圧電板自体の質量による慣性
力と振動による駆動力との差異により、圧電板内部に応
力が発生し、これが圧電横効果や応力と電界とが同方向
となる圧電縦効果により電気信号に変換され、振動雑音
としてリード線４４に出力される。圧電板が内部応力を
電気信号（電圧）に変換する能力は圧電出力係数、また
はｇ定数と呼ばれ、内部応力と電界とが直交方向となる
圧電横効果の圧電出力係数（ｇ３１定数）と、内部応力
と電界とが同方向となる圧電縦効果の圧電出力係数（ｇ
３３定数）て代表され、一般にｇ３３定数はｇ３１定数
の約２倍以上高い値を示す。従って、従来のハイドロホ
ンに用いているたわみ振動子では音波の電気信号への変
換を相対的に能力の低いｇ３１定数による圧電横効果で
行い、雑音となる振動の変換を相対的に能力の高いｇ３
３定数による圧電縦効果で行う結果、音圧感度に相対し
て振動感度、厳密には加速度感度の高い、いわゆる振動
雑音の高いハイドロホンとなる欠点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のハイドロホンはたわみ振動子を構成する圧電板
の電極構造を変え、音波と振動に対する圧電横効果と圧
電縦効果の絹合せを変えて前述の欠点を解消するもので
ある。

すなわち、本発明のハイドロホンは、圧電板の両平面間
で対向しかつ開平面上で同心状に配置した複数の円輪状
電極と、両平面間で対向する円輪状電極に接して貫通す
る細孔と、この細孔を通って対向する円輪状電極を電気
的に接続する導電体と、交互に反転した分極方向により
交互に反転する極性を示す円輪状電極の同一極性同士を
電気的に接続する導電体とを有する圧電板を振動板に貼
付けたたわみ振動子を含む。またハイドロホンは圧電板
の両平面間で対向しかつ開平面上で同心状に配置し、小
区間の無電極部を二つの異なった方向に交互に向けた複
数の円輪状電極と、小区間の無電極部を横断し円輪状電
極を１つ置きに電気的接続を行う放射状導電体とを有し
、両平面間で対向する円輪状電極にそれぞれ接続され、
圧電板の側面まで延長された開平面上の放射状導電体が
接続された圧電板を振動板に貼付けたたわみ振動子を含
んでいてもよく、更に圧電板の両平面間で対向し、且つ
開平面上で中心点から点対称に等距離で拡がる２本のら
旋状電極と、圧電板の側面まで到達した開平面上のら旋
状電極を接続する導電体とを有する圧電板を振動板に貼
付けたたわみ振動子のうちの１種１点以上のたわみ振動
子と、このたわみ振動子の振動板を壁部の一部とする容
器とから構成されていてもよい。

［実施例コ 次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１Ａ図及至第１Ｂ図は本発明によるたわみ振動子の第
１実施例の平面図と横断面図である。圧電板２０両平面
上に電極３ａが対向して同心状に設けられ、開平面上の
対向電極は細孔５ａに通した導電体６ａにより接続され
、振動板１と接しない平面状の電極が１つ置きにリード
線４ａ、４ｂで交互に接続されている。

電極間は極性方向が交互に反転するように分極されてお
り、音波で駆動されるたわみ振動で圧電板２の中心から
放射状に点対称の分布をする径方向の内部応力だけが分
極による電界方向と一致し、圧電縦効果の高いｇ３３定
数により電気信号に変換される。たわみ振動子の周辺か
ら伝わる一方向性の振動雑音は内部応力の中心に対する
対称性がなくなり、隣接電極間での内部応力と電界の方
向間係が円周方向に沿って同方向から直交方向、更に逆
方向と変化する結果、圧電縦効果の高いｇ３３定数で変
換された電気信号成分は消滅し、圧電横効果の低いｇ３
１定数で変換された電気信号成分だけが残る。またたわ
み振動子の垂直方向に加わる振動雑音は圧電板の厚み方
向に内部応力を生じさせるので圧電横効果の低いｇ３１
定数で変換される結果、加速度感度が低くなる。圧電セ
ラミックを例にとるとｇ３３定数はｇ３１定数の約２倍
以上あるので音波と振動に対する圧電縦効果と圧電横効
果の組合せ替えは音圧感度と加速度感度との感度比で約
４倍以上の性能改善となる。更に圧電板にｇ３１定数を
低減した圧電材料を用いる例を示す平面図、Ｂ−Ｂ’矢
視断面図、及びＣ−Ｃ′矢視断面図である。

第２実施例にかかるたわみ振動子は前述の第１実施例の
たわみ振動子より加工性を良くしたものであり、第１実
施例のたわみ振動子の細孔５ａと導電体６ａおよびリー
ド線４ａ、４ｂのうちの、電極３ａが間接続部を導電体
１５ａに置き換えたものである。第２実施例のたわみ振
動子の動作原理と効果については第１実施例のたわみ振
動子と同じである。

第３Ａ図及至第３Ｂ図は本発明によるたわみ振動子の第
３実施例を示す平面図と横断面図である。

第３実施例のたわみ振動子は前述の第２実施例のたわみ
振動子より更に加工性を良くしたものであり、電極１３
ａと導電体１５ａの機能をら旋状の電極２３ａ、２３ｂ
で兼用させたものである。

第３実施例のたわみ振動子の動作原理と効果については
第１実施例のたわみ振動子と基本的に同じである。

第４Ａ図及至第４Ｂ図は本発明によるたわみ振動子て構
成したハイドロホンの一実施例の横断面図と正面図であ
る。

第１から第３までのうちのいずれかのたわみ振動子３１
ａ、３１ｂを円筒状のケース３３の両端面に取り付け、
フクロナツト３４　ａ、　　３４　ｂでたわみ振動子３
１ａ、３１ｂの振動板を固定する。

ケース３３の内部にはプリアンプ３２が内蔵され、たわ
み振動子３１．３１ｂからの出力信号を受信し、・信号
増幅及びインピーダンス変換をしてケーブル３５から音
波による電気信号を出力する。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明は、たわみ振動子に使用する
圧電板の電極を音波信号を変換するときには高感度とな
る圧電縦効果で作動し、振動雑音を変換するときには低
感度となる圧電横効果で作動するよう構造化することに
よりハイドロホンを高感度化、低振動雑音化できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明の第１実施例のたわみ振動子を示す平
面図、第１Ｂ図は第１Ａ図のＡ−Ａ’断面図、第２Ａ図
は本発明の第２実施例のたわみ振動子を示す平面図、第
２Ｂ図と第２Ｃ図とは第２Ａ図のＢ−Ｂ”及びｃ−ｃ’
矢視断面図、第３Ａ図は本発明の第３実施例のたわみ振
動子を示す平面図、第３Ｂ図は第３Ａ図のＤ−Ｄ’矢視
断面図、第４Ａ図は本発明のハイドロホンの一実施例を
示す正面図、第４Ｂ図は第４Ａ図のＥ−Ｅ’矢視断面図
、第５Ａ図は従来のたわみ振動子を示す平面図、第５Ｂ
図は従来例の側面図、第６Ａ図は従来のたわみ振動子に
よるハイドロホンの正面図、第６Ｂ図は第６Ａ図のＦ−
Ｆ’矢視断面図である。 １、　１１，２１．４１　・・・・・振動板、２．１２
，２２．４２・・・・・圧電板、４　ａ、　　４　ｂ、
　　１４　ａ、　　］　４　ｂ。 ２４ａ、２４ｂ、４４−　・・−・−リード線、５ａ・
・・・・・・・・・・細孔、 ６ａ、１６ａ・・・・・・・導電体、 ３１ａ、３１ｂ。 ５１ａ、５１ｂ・・・・・・・・たわみ振動子、３２、
δ２・・・・・・・・・・プリアンプ、３３、　５３・
　・　・　・　・　・　・　・　・　・ケース、３４ａ
、　　３４ｂ。 ５４ａ、５４ｂ・・・・・・・・フクロナツト、３５．
５５・・・・・・・・・ケーブル。 ３ａ、　　１３ａ、　　２３ａ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧電板の両平面間で対向し、且つ両平面上で同心状に
   配置された複数の円輪状電極と、両平面間で対向する円
   輪状電極に接して貫通する細孔と、この細孔を通って対
   向する円輪状電極を電気的に接続する導電体と、交互に
   反転した分極方向により交互に反転する極性を示す円輪
   状電極の同一極性同士を電気的に接続する導電体とを有
   する圧電板を振動板に貼付けたたわみ振動子を含むハイ
   ドロホン。