JPH03224400A

JPH03224400A - 圧電型超音波振動子

Info

Publication number: JPH03224400A
Application number: JP1778190A
Authority: JP
Inventors: Chogo Sekine; 兆五関根
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1990-01-30
Filing date: 1990-01-30
Publication date: 1991-10-03
Anticipated expiration: 2013-12-16
Also published as: JP2837723B2

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］この発明は、魚群探知機などに用いられる圧電型超音波
振動子に関するものである。

［従来の技術］現在、魚群探知機の送受波器には、ＰＺＴ（ジルコン酸
チタン酸鉛）などを用いた圧電型超音波振動子か広く用
いられている。

第４図は従来のこの種の圧電型超音波振動子の構成の概
略を示す斜視図で、図において（１，０ａ）は圧電振動
子、（１０ｂ’）　、　（１０ｃ）はそれぞれ電極板、
（１１）は励振源である。

この圧電型超音波振動子は、円環状の圧電振動子（１０
ａ）の外壁および内壁を電極板（］Ｏｂ）　、　（１０
ｃ）で覆い、各電極板（１０ｂ）　、　（１０ｃ）に励
振源り１１）を接続して、直接電圧効果と逆電圧効果と
の圧電現象（ｐｉｅｚｏ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｔｒａｎ
ｓｄｕｃｅｒ）を利用している。

なお圧電振動子（１０ａ）には、ＰＺＴの他に水晶ニオ
ブ酸リチウム（ＬｉＮｂ０３）などの単結晶やチタン酸
バリウムなどのセラミックスを利用できるか、成形か容
易でキュリー温度か高く（３００°）安定で圧電効果が
大きいＰＺＴか広く利用されている。

第５図は第４図に示す圧電型超音波振動子の周波数特性
を示す図で、第５図に示すように、この圧電型超音波振
動子の周波数特性は円筒形の圧電振動子（１０ａ＞の径
の大きさによって決定され、単峰の比較的帯域幅の狭い
励振周波数を持つ。

［発明が解決しようとする課題］上記のような従来の圧電型超音波振動子は以上のように
構成されており、その周波数特性は単峰の比較的帯域幅
の狭い励振周波数を持っているため、例えは魚群探知機
に使用する場合、広い励振周波数が必要になるチャープ
信号技術や疑似雑音信号技術などの信号技術を利用する
ことが困難であるという問題点があった。

この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
、簡単な構成で広い帯域幅を持つ圧電型超音波振動子を
得ることを目的としている。

［課題を解決するための手段］この発明にかかる圧電型超音波振動子は、互いに径が少
しずつ異なる円環状または円錐台状の複数個の圧電振動
子ユニットを、各ユニットの径の大きさの順に、且つそ
の軸心を一致させて順次積み重ね、または互いに隣接す
る圧電振動子ユニットの間を機械的に結合して、一つの
円錐筒状の圧電振動子を形成することとしたものである
。

［作用］この発明においては上述のような構成とすることにより
、僅かな差異を持たせて励振周波数の峰を重ね合わせる
ことができ、等価的に周波数の広帯域化がはかれること
となる。

［実施例コ以下、この発明の実施例を図面を用いて説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す図で、第１図（Ａ）はこ
の発明の一実施例にかかる圧電型超音波振動子の構成の
概略を示す斜視図、第１図（Ｂ）はその部分断面図であ
り、図において（１）〜（３）はそれぞれ径の異なる円
錐台形の圧電型超音波振動子ユニット全体をそれぞれ示
し、（１ａ）〜（３ａ）はそれぞれ各圧電振動子ユニッ
ト、（ｌｂ）〜（３ｂ）はそれぞれ各圧電振動子（１ａ
）〜（３ａ）の外径の壁を覆っている外壁電極板、（Ｉ
Ｃ）〜（３Ｃ）はそれぞれ各圧電振動子（１ａ）〜（３
ａ）の内径の壁を覆っている内壁電極板、（４）は各ユ
ニット（１）〜（３）の筒内に充填されたウレタンゴム
などの音響的な特性が水に近い材質を持った内部充填材
、（５）は各ユニット（１）〜（３）の筒の外周面と筒
の端面のうち径の小さい方の端面を覆っているコルクな
どの音響的反射材て形成された外部反射材、（６）は励
振源を示す。

第１図に示すように、この実施例における圧電型超音波
振動子は、それぞれ径の異なる円錐台形の圧電振動子（
ｌａ）〜（３ａ）を複数個軸心を一致させて順次積み重
ね、各圧電振動子（１ａ）〜（３ａ）の外壁にはそれぞ
れ外壁電極板（１ｂ）〜（３ｂ）を、内壁にはそれぞれ
内壁電極板（ＩＣ）〜（３Ｃ）を設け、各外壁電極板（
１ｂ）〜（３ｂ）を並列に相互に接続して一方の電極板
とし、各内壁電極板（ＩＣ）〜（３Ｃ）の間を並列に相
互に接続して他方の電極板とし、これらの電極板に励振
源（６）を接続して、一つの円錐筒状の圧電型超音波振
動子を構成している。そして第１図では省略しているが
、圧電型超音波振動子全体をウレタンゴムなどにより防
水被覆しており、筒の端面のうち径の大きい方の端面を
超音波の送受波面としている。

各ユニット（１）〜（３）におけるそれぞれの励振周波
数は、その径に反比例するので、ユニット（１）の励振
周波数ｆ１は（Ｄ　、＋　Ｄ　２　）　／　２　、ユニ
ット（２）の励振周波数ｆ２は（Ｄ２＋Ｄ３）／２ユニ
ット（３）の励振周波数ｆ３は（Ｄ３＋Ｄ４　）／２と
なり、全体としては第２図に示すような励振周波数とな
り、等価的に周波数の広帯域化をはかることができる。

なお上記実施例は、各圧電型超音波振動子ユニット（１
）〜（３）全体を、それぞれ圧電振動子ユ二ット（１ａ
）〜（３ａ）で形成して、各ユニット（１）〜（３）を
積み重ねているが、各圧電型超音波振動子ユニット（１
）〜（３）の一部に圧電振動子ユニット（１ａ）〜（３
ａ）を用い、各ユニット（１）〜（３）の間を機械的に
結合して、一つの円錐筒状の圧電振動子を形成してもよ
い。

第３図はこの発明の他の実施例を示す図で、第３図（Ａ
）はそれぞれ径の異なる円筒形のユニット（１）〜（３
）を複数個並列に積み重ねたもの、第３図（Ｂ）は各ユ
ニット（１）〜（３）を初めがら一体として同一圧電材
料で形成したものであり、第１図に示す圧電型超音波振
動子と同様にして、等価的な周波数の広帯域化をはかる
ことができる。

なお、この発明はこれらの実施例に限定されることなく
、各ユニット（１）〜（３）それぞれの長さが異なるも
のを用いたり、ラッパ管状のものを用いる等、種々の形
状が考えられ、形状を調整することにより、周波数特性
を調整してチャーブ信号技術や疑似雑音信号技術に適す
る圧電型超音波振動子とすることができ、この発明を利
用することにより魚群探知機にも種々の信号処理技術を
用いることができるようになる。

［発明の効果コこの発明は以上説明したように、僅かな差異を持たせて
励振周波数の峰を重ね合わせることかでき、その結果と
して周波数の広帯域化をはかることができ、チャープ信
号技術や疑似雑音信号技術など、これまで魚群探知機で
は容易に用いることができなかった信号処理技術を利用
することかてきるようになり、魚群探知機の高感度化、
低消費電力化、小形化に大きく寄与することができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示ず図、第２図は第１図
に示す実施例における圧電型超音波振動子の周波数特性
を示す図、第３図はこの発明の他の実施例を示す図、第
４図は従来の圧電型超音波振動子の構成を示す図、第５
図は第４図に示す従来の圧電型超音波振動子の周波数特
性を示す図。（１）〜（３）はそれぞれ圧電型超音波振動子ユニット
、（ｌａ）〜（３ａ）はそれぞれ圧電振動子ユニット、
（１ｂ）〜（３ｂ）はそれぞれ外壁電極板、（１ｃ）〜
（３ｃ）はそれぞれ内壁電極板、（４）は内部充填材、
（５）は外部反射材、（６）は励振源９

Claims

【特許請求の範囲】　圧電振動子の両面に電極板を設け、これらの電極板の
間に励振源を接続し、直接電圧効果と逆電圧効果を得る
圧電型超音波振動子において、互いに径が少しずつ異な
る円環状または円錐台状の複数個の圧電振動子ユニット
を、各ユニットの径の大きさの順に、且つその軸心を一
致させて順次積み重ね、または互いに隣接する圧電振動
子ユニットの間を機械的に結合して、一つの円錐筒状の
圧電振動子を形成する手段、上記各圧電振動子ユニットの外径の壁に外壁電極板を、
内径の壁に内壁電極板を設け、各外壁電極板を並列に接
続した接続線と内壁電極板を並列に接続した接続線との
間に励振源を接続する手段、上記円錐筒状の圧電振動子
の筒内を音響的性質が水に近い物質を充填し、筒の外周
面と筒の端面のうち径の小さい方の端面とを超音波に対
する反射材で覆い、筒の端面のうち、径の大きい方の端
面を超音波の送受波面とする手段、を備えたことを特徴とする圧電型超音波振動子。