JPH0274885A - 水中聴音器装置 - 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） 本発明は少なくとも１個の圧電式水中聴音器を含む高圧
水中聴音器装置に関する。

（従来の技術） 高深度並びに高圧下で作動すべき、水中聴音器は、不具
合な方向に作動特性に影響を与え、かつ、例えば単に聴
音器のハウジングが圧環されただけで装置の全体的な故
障に導く可能性のある状態に露出される。空気圧で加圧
された聴音器ハウジングは、例えば数百ｋｐ　／　０ｍ
２のような高圧下では漏洩し始め、そして高圧の大気圧
に耐えうる各種の流体を充てんした水中聴音器は音響反
応性が劣ることが判明している。また聴音器の非対称形
状も作動特性を悪くする。従って、前述の欠点を克服す
るために、圧電エレメントが一緒になって回転楕円体、
即ち内面と外面とを金属製導体でコーティングした球形
殻を形成している球形の水中聴音器が開発されてきた。

前記の内側および外側の金属製導体面は電線に接続され
、かつ圧電性膜は半径方向の極性を付与されている。

球形の殻として構成されている聴音器は例えば米国特許
第３２２１２９６号および同第３８０５２２６号に開示
されている。最後に述べた特許公報によれば、聴音器は
また遮閉された弾性のケースにより包囲され、聴音器と
ケースの双方の内側は粘性の誘電材料で充てんされ、聴
音器の内側と外側との間には開放された接続があり、そ
のため大気圧を均一化しうる。

しかしながら、前述のタイプの水中聴音器は、前記の殻
の内面と外面との間で電気接続を設けるには引込みを必
要とするため強度が顕著に弱化して、しかも複雑となる
。しかしながら、前記の電気的な引込みは、本聴音器を
例えばダウンホールのような高圧環境で用いるべき場合
永続的に問題の発生源である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は前記およびその他の欠点を排除すること
である。

（課題を解決するための手段） 本発明の前記の目的は、少なくとも１個の圧電水中聴音
器を含み、前記聴音器が圧電材料で作られ、相互に接合
されて液密の閉鎖した殻を形成する少なくとも２個の軸
心に対して対称形の開放殻から構成されている聴音器装
置であって、前記開放殻が半径方向に反対の極性を有し
閉鎖された殻の内部を好ましくは空にし、閉鎖された殻
の内側を導電性材料でコーティングし、電気的に相互に
接続される少なくとも２個の内側の分離した導電領域を
形成し、各般の外側を導電性材料でコーティングし、少
なくとも２個の外側の分離した導電性領域を形成し、か
つ前記内側と外側の導電性領域を相互に対して対として
半径方向に整合するよう配置することにより、前記の内
側と外側の領域が各々容量性電極を形成することを特徴
とする水中聴音器装置により達成される。本発明による
水中聴音器のさらに別の特徴や利点は特許請求の範囲か
ら明らかである。本発明は添付図面を参照した実施例に
ついての以下の説明からよく理解できる。

図において同じ参照番号は常に同じ要素を示す。

（実施例） 第１図は本発明による球形水中聴音器を示す。球形の殻
は圧電材料製の２個の半球形体１，１′　から構成され
ている。圧電材料は当該技術分野において周知のように
、出来ればカドミウムあるいは亜鉛を用いて改良したジ
ルコン酸鉛チタン酸塩の形態の耐圧セラミック材でよい
。前記材料で作られた球形水中聴音器の作動および音響
特性については、１９８２年７月〜８月号２８　（４）
巻、Ｓｏｖ、　Ｐｈｙｓ。

Ａｃｏｕｓｔ、の論文［大静圧で作動する中空の球形圧
電エレメントにライてＪ　（”　Ｈｏｌｌｏｗ　５ｐｈ
ｅｒｉｃａｌｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｅｌｅｍｅ
ｎｔｓ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ａｔ　ｌａｒｇｅ　５ｔ
ａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ　”　）においてさらに論議
されている、各半球形体の内面と外面とは銀コーティン
グ２，２′　により被覆されており、前記コーティング
が、相互に対して対となって半径方向に整合して配置さ
れる導電領域を形成する。

各半球形体における内側の導電性領域３，３′　　は導
電体１０に接続され、かつ前記半球形体は絶縁接着接合
部８が形成されるように例えば接着剤により球形の殻に
接合される。各半球形体を構成する圧電材料は半径方向
に反対の極性を与えられており、成極はセラミックの圧
電材料の加工において周知の要領で実施される。導体５
．ダの間の電位差によって、各半球体における内側およ
び外側の導電性領域は容量性電極を構成し、従って各半
球形体は第１ｂ図に示すように電気的に相等の線図を備
えた水中聴音器と見做すことができる。このように、各
半球形体における内側と外側との導電性コーティングの
間の容量性連結によって導電体への引込みが何ら必要で
なく、従って、前記の欠点が完全に排除された球形の対
称的な水中聴音器装置が得られる。

第２ａ図においては、第１図に示す水中聴音器装置が、
それぞれが第１ａ図に示す聴音器と同様に相互に接合さ
れている３個の球形の対称的な殻を含むよう展開されて
いる。各々の水中聴音器の殻は同一のものであるため、
直列に接続された水中聴音器数の１個に対してのみ参照
番号を付している。直列に接続された水中聴音器装置に
対する電気的に相等の線図が第２ａ図に示され、キャパ
シタの直列接続に対応する。当該技術分野の専門家には
、前記の接続は電圧感度が高く、キャパシタンスが低い
ことが明らかである。第３ａ図においては、球形の水中
聴音器が直並列に接続され、その電気的に相等の線図が
第３ｂ図に示されている。それは並列に接続されたキャ
パシタに対応することが判り、球形の水中聴音器の各々
にわたって電位差は同じとなる。キャパシタンスは各球
形水中聴音器のキャパシタンスの和である。

第４図においては、本発明による水中聴音器の別の実施
例が示されており、ここでは球形の対称性は放棄されて
いるが、各端を半球形体で閉鎖し円筒形の殻とすること
により軸心に対する対称性は保っている。さらに、水中
聴音器は前述の実施例と同様に構成される。その電気的
に相等する線図が第４ｂ図に示されており、第４ａ図に
示す水中聴音器装置は４個の直列接続のキャパシタを形
成することが判る。実際に、前記の円筒形膜は、その内
側の銀コーテイングが空隙１１により２個の個別の領域
に分割されるため２個の個別の水中聴音器を形成する。

第５図は、本発明による水中聴音器装置の球形の対称的
な実施例を示し、球形の殻が音響透過材で囲まれている
。前記音響透過材はｒ　Ｖｉｔｏｎ　Ｊのようなゴム材
でよい。外側の導電性コーティング２゜２′からの導電
体５，５′　はそれぞれはんだビン６゜６′　と接続さ
れ、外部の増幅装置や記録装置に接続する。通常水中聴
音器の空洞は空とされるが、これは必要な条件ではない
。もし例えば水中聴音器が種々タイプの衝撃波の検出に
用いられるとすれば、感度の良さが特に重要なのではな
くて、この点に関しては水中聴音器の内側を緩衝材で充
てんすればよい。さらに、水中聴音器の基準である軸心
に対して対称形の殻を、本明細書で開示以外の諸々の方
法により接合しても十分よく、内側と外側の導電コーテ
ィングを対として、本明細書で開示した以外の要領で配
合してもよい。基本的に、希望に応じて水中聴音器の内
側に電子装置を設けることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明による水中聴音器の基本実施例を示す
図、 第１ｂ図はその相等する電気線図、 第２ａ図は第１図に示す水中聴音器が３側面列に接続さ
れている図、 第２ｂ図は第２ａ図に示す水中聴音器に相等する電気線
図、 第３ａ図は第１図に示す水中聴音器が３側面ｌ並列に接
続されている図、 第３ｂ図は第３ａ図に示す水中聴音器に相等する電気線
図、 第４ａ図は本発明による水中聴音器の別の実施例を示す
図、 第４ｂ図は第４ａ図に示す水中聴音器に相等する電気線
図、および 第５図は第１図に示す水中聴音器を密閉し、外部への電
気接続を備えた図である。 図において、 １．１′　・・・半球形体 ２．２′　・・・銀コーテイング ３．３′　・・・内側導電領域 ５．５′　・・・導電体 ８・・・絶縁接合部 １０・・・導電体。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１個の圧電式水中聴音器を含み、前記
   水中聴音器が、圧電性材料から作られ、相互に接合され
   て液密の閉鎖した殻を形成する少なくとも２個の軸線に
   対して対称形の開放した殻から構成されている高圧水中
   聴音器装置において、前記の開放した殻が半径方向に反
   対の極性を有し、閉鎖された殻の内部は空にすることが
   好ましく、前記の閉鎖された殻の内側は、相互に対して
   電気接続される少なくとも２個の内側の分離した導電領
   域を形成するよう導電性材料でコーティングされ、前記
   殻の各々の外側は少なくとも２個の外側の分離したリー
   ド領域を形成するよう導電性材料でコーティングされ、
   かつ前記の内側と外側の導電性領域が対とされて相互に
   対して半径方向に整合するよう配置されることによつて
   、前記の内側と外側の領域とがそれぞれ容量性電極を形
   成することを特徴とする水中聴音器装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の装置において、前
   記の開放した殻の間の接合部が前記開放殻の間を絶縁す
   る誘電性材料から構成されていることを特徴とする水中
   聴音器装置。
3. （３）特許請求の範囲第２項に記載の装置において、前
   記内側導電領域の少なくとも１個と、外側導電性領域の
   少なくとも１個が、それぞれ開放殻の内面と外面とに配
   設されており、前記導電性領域が相互に対して半径方向
   に整合していることをを特徴とする水中聴音器装置。
4. （４）特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか
   １項に記載の装置において、水中聴音器が、相互に対し
   て接合されて液密の球形殻を形成する２個の半球形殻か
   ら構成され、各半球形殻が半径方向に反対の極性を有し
   ていることを特徴とする水中聴音器装置。
5. （５）特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか
   １項に記載の装置において、２個の半球形殻と円筒形の
   殻とから構成され、前記殻は相互に接合されて、各端で
   半球形体により閉鎖される円筒体の形態の閉鎖された殻
   を形成し、前記半球形体はそれぞれ半径方向に反対の極
   性を有していることを特徴とする水中聴音器装置。
6. （６）特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか
   １項に記載の装置において、直列に接続された容量性電
   極により直列に接合された２個以上の水中聴音器からな
   ることを特徴とする水中聴音器装置。
7. （７）特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか
   １項に記載の装置において、各水中聴音器の容量性電極
   を直列に接続して並列に接続された２個以上の水中聴音
   器からなることを特徴とする水中聴音器装置。
8. （８）特許請求の範囲第１項から第７項までのいずれか
   １項に記載の装置において、導電性材料が銀あるいはそ
   の合金のコーティングであることを特徴とする水中聴音
   器装置。
9. （９）特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれか
   １項に記載の装置において、音響透過性で保護的な材料
   で密閉されており、前記材料には連結アダプタを受け入
   れる手段と、搬送手段とが設けられていることが好まし
   いことを特徴とする水中聴音器装置。