JPH03149997A - 音響電気変換器 - 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〕 本発明は音響電気変換器に関し、特に水中音波を電気信
号に変換するとともに音波の到来方向を検出する受渡器
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の受渡器は、第６図に示すように円筒型圧
電振動子１０１に内面電極１０２及び外面電極１０３を
設け、少なくとも一方の電極を４分割した構造を有して
いる。

音波の検出は、音圧によシ円筒型圧電振動子１０１が呼
吸振動（径が増減する円周方向のたて０次振動）シ、こ
のときに圧電効果によシ内面電極１０２と外面電極１０
３との間に音圧に比例した電圧が発生することを利用す
る。

また、音波の到来方向を検出するためには、音の波長が
円筒型圧電振動子１０１の外径より長い場合に生ずる円
周方向のたて一次振動を利用する。

すなわち４分割した内面電極１０２０対向する２ｍの電
極間の出力の振幅差と、この２つの出力と４つの電極を
短絡して得られる出カーとの位相差から象限を判定する
。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の音響電気変換器は、円筒型圧電振動子１０１の呼
吸振動によプ生じる応力を圧電効果により電気信号に変
換している。この場合、受渡感度（音圧と出力電圧との
変換係数）ＭはＭ＝ｇ３！　・ａであられされる。ここ
で、ｇｓｔは圧電定数、ａは円筒型圧電振動子１０１の
平均半婦である。したがって受渡器を小型化するために
円筒型圧電振動子１０１の外径を小さくすると受渡感度
が低下し、音波が検出し難くなるという問題があった。

また円筒型圧電振動子１０１の外面に外面電極１０３を
持つため、ゴムブーツを被せるかもしくはモールドを施
すなどの防水構造をとることにより、電極の腐蝕を防ぎ
、絶縁を保たなければならないという問題があった。さ
らに外面電極１０３からのリード線を内側に引き込むた
めに円筒型圧電振動子１０１の上下端に導入孔を設けた
９、外面電極１０３の一部を内側まで引き廻すなどの細
工を行なわなければならないという問題があった。

〔昧題を解決するための手段〕

このような課題を解決するために本発明による音響電気
変換器は、円筒型振動体と、この振動体の内面と外面と
のうち少くとも一方の４等分した位置に弾性表面波共振
子とを有している。

６作用〕 本発明においては、弾性表面波発振器の周波数変化から
到来音波の音圧および到来方向の判別が行なわれる。

６実施例〕 次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例による音響電気変換器の断面
図である。同図において、両端を塞ぎ水密構造とした円
筒型振動体１１の内面を４等分した位置にそれぞれ弾性
表面波共振子（以下ＳＡＷ共振子という）１２＊、１２
鵞−１２ｇ−１２４が設けられている。この４つのＳＡ
Ｗ共振子１２１．１２ｘ、　１２ｇ。

１２４は、第２図に示すようにそれぞれ増幅器１３１゜
１３鵞＝１３ｓ、１３ａを設けることにより、ＳＡＷ共
振子１２１，１４１，１４ｇ、１４４を構成し、それぞ
れｃｈｌ　、　ｃｈ２　、　ｅｈ３　、　ｅｈ４　　の
４つの発振器出力を得る。

このような構成において、円筒型振動体１１は、水中音
波を受は振動する。円筒型振動体１１の呼吸振動は、第
３図に点線で示すように径が拡大。

縮小する点対称モードであシ、円筒型振動体１１の放射
方向のいかなる方位から到来する音波によっても励振さ
れる。また、円筒型振動体１１の外径が音波の波長と比
較して小さい場合には音波が到来する図示矢印Ａ方向の
面と反対側の面とでは圧力差が生ずる。このときは第４
図に点線で示すような音波の伝搬方向を軸とした線対称
振動（円周方向のたて１次振動）が励起される。音波の
到来しない定常状態では、各振動器１４！〜１４４の発
振周波数ｆｏは一定でｆ、＝マ／２ｄであられされる。

ここで、マは弾性表面波の伝搬速度。ｄはすだれ状電極
の中心間距離である。音波が到来し、円筒型振動体１１
が呼吸モードで振動しているときは音波の音圧及び周波
数にしたがって電極間隔が変化し、各発振器の出力が同
位相で周波数変調を受ける。これを復調し４つの出力の
平均をとると、音波の音圧信号が再生できる。到来音波
の方位は、各発振器１４１〜１４４の発振出力を復調し
た信号の位相と、呼吸振動の出力の位相とを比較するこ
とによシ判別する。すなわち、第５図に示すように円筒
型振動体１１をそれぞれＳＡＷ振動子１２ｚ、１２鵞、
１２ｇ、１２４を設けた位置によシ４つの象限に分ける
。呼吸モードにより得られた出力を基準として各発振器
１４１〜１４４の復調した信号の位相を比較すると、下
記表１に示すように音波の到来した方向によシ位相状態
が変化するため、象限判別が可能となる。

表　　１ １象限し１　　ｆｏ　ｌｒ、　　ｆｏ　１ｆ３−ｆＯＩ
ｆ４　　ｋ　　１１１１＋　　　　ｌ　　　　＋　　　
１−　　　１−　　　１なお、前述した実施例において
は、円筒型振動体１１の内面にＳＡＷ共振子１２１〜１
２４を設けた場合を示したが、外面もしくは両方に設け
ても良い。

また、円筒型振動体１１は任意の弾性体を使用すること
ができる。また、４つのＳＡＷ発振器１４１〜１４４の
定常状態における発振周波数ｆ、をそれぞれ異なった周
波数とし、これらの出力をまとめて有線もしくは無線で
多重伝送し、遠隔地まで伝送した後、上記と同様にして
復調することにより、音圧信号の再生と方位の判別とを
行なうことも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、円筒型振動体の内面ある
いは外面の少くとも一方の４等分した位置にＳＡＷ共振
子を設けることにより、ＳＡＷ発振器の周波数変化から
到来音波の音圧及び到来方向の判別を行なうことができ
る構成としたので、円筒型振動体の材質や厚さは使用す
る水圧に耐えれば自由に選択することができるという効
果が得られるまた、受波感度は円筒型振動体の外径によ
らないため、同じ受波感度のまま小型化することが　で
きるという効果が得られる。さらにＳＡＷ共振子を円筒
型振動体の内面のみに設けた場合には、外面にゴムブー
ツを被せたり、モールドするといった電極の保護を行な
う必要が無くなるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

笛１図は本発明の−実施例の断面図、第２図はＳＡＷ発
振器の構成を示す説明図、５ｇ３図は円筒型振動体の呼
吸振動の説明図、第４図は線対称振動の説明図、第５図
はＳＡＷ発振器と象限との関係を示す説明図、第６図は
従来の音響電気変換器を示す断面図である。 １１・・・・円筒型振動体、１２１．１２ｚ、１２３゜
１２４・・・・弾性表面波（ＳＡＷ）共振子、１３□。 １３ｚ　、　１３３．１３４・・・・増幅器、１４ｔ、
１４□。 １４ｇ　、　　１４４・・・・弾性表面波（ＳＡＷ）発
振器、１０１・・・・圧電振動子、１０２・・・・内面
電極、１０３・・・・外面電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　円筒型振動体と、この円筒型振動体の内面と外面との
   うち少なくとも一方の４等分した位置に設けられた弾性
   表面波共振子とを備えたことを特徴とする音響電気変換
   器。