JPH0414400A - 圧電振動子 - Google Patents

圧電振動子

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JPH0414400A
JPH0414400A JP11825790A JP11825790A JPH0414400A JP H0414400 A JPH0414400 A JP H0414400A JP 11825790 A JP11825790 A JP 11825790A JP 11825790 A JP11825790 A JP 11825790A JP H0414400 A JPH0414400 A JP H0414400A
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Yasushi Nishimori
靖 西森
Yasuo Kawabata
川端 康雄
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Furuno Electric Co Ltd
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Furuno Electric Co Ltd
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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、複数種類の送波又は受波ビームのパターンを
選択的に形成することができる圧電振動子に関する。
【従来の技術】
第10図に一般的な圧電振動子Xの構造を示している。 所定幅Wの直方体状の圧電素子1の両側面に励振用の電
極2,3が形成されており、この電極2,3間に固有の
周波数(励振周波数)の超音波電気信号を印加すること
により、圧電素子1は幅W方向に励振周波数でもって共
振し、放射面Rより上方に向けて超音波の送波ビームか
放射される。 このような圧電振動子Xを用いて水中探知を行う場合、
放射される超音波の指向角(ビーム幅)と、主ビームに
対して付随的に現れる副ビームのレベルとが重要なパラ
メータとなる。 水中探知装置において方位分解能を上げるためには、主
ビームに対して副ビームのレベルを極力抑える必要があ
る。副ビームを抑える方法としては、例えば特公昭58
−32558号では、少なくとも一方の電極を、圧電素
子の端部側にて分割し、その分割した電極とこの電極と
対向する他方の面の電極とを電気的に接続することによ
り、この部分での圧電素子の振動を拘束し副ビームの発
生を抑制している。
【発明が解決しようとする課題】
一方、送波ビームのビーム幅は放射面Rの大きさに依存
し一定であり、受波ビームにおいても同様のことかいえ
る。 しかしなから、水中探知においては、検出分解能及び探
索領域に応じて随意にビーム幅を変える必要性があり、
そのために従来は、圧電振動子をアレイに配列し、各圧
電振動に対して可変のウェイト付は回路により所定のウ
ェイト付けを行うことによりビーム幅を切り換える方法
がとられていたか、そのためには複数個の圧電振動子及
びウェイト付き回路を必要とし、回路構成か複雑化した
。 本発明は、上述した課題を解決するためになされたもの
であり、ビーム幅を容易に変化できる圧電振動子を提供
することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、直方体に形成され
る圧電素子の両側面に励振用の電極を密着してなる圧電
振動子において、 前記振動子の少なくとも一方を“ハ
”の字形状に分割し、分割により得られる両端の副電極
と該副電極と対向する他方の電極とを相互に電気的に接
続するとともに、前記副電極を、前記電極分割により得
られる中央部の主電極(M)もしくは該主電極(M)と
対向する他方の電極(Mo)のいずれかに選択的に接続
して、前記主電極(M)及び電極(Mo)間の実質的な
有効面積を変えることにより、当該圧電振動子か形成す
る送受波ビームの幅を変化させることを特徴とする。
【作用】
主電極(M)と該主電極(M)と対向する電極(M“)
との間に超音波電気信号を印加すれば、両電極(M)と
(Mo)間に挟まれる圧電素子か振動して超音波かビー
ム状に放射される。その際、圧電素子の端部に位置する
副電極及び該副電極と対向する電極相互を電気的に接続
しておけば、これらの副電極に挟まれた部分の圧電振動
子の振動が拘束され、副ビームの発生が抑制される。又
、これれらの副電極を、主電極(M)もしくは該主電極
(M)と対向する電極(Mo)のいずれかに選択的に接
続すれば、圧電素子を励振させる、両電極(M)とくM
“)間の実質的な有効面積か変化し、その結果、当該圧
電振動子より放射されるビームの幅が変化する。受波ビ
ームにおいても同様なことがいえる。 又、前記実質的な有効面積を変える手段としては、請求
項(4)に記載したように、一方又は両方の電極を複数
の電極片に絶縁分離し、これらの電極片間の制御を切り
換えることにより行ってもよい。
【実施例】
第1図は、本発明の一実施例を示す圧電振動子Xの正面
図であり、第2図にその斜視図を示している。 振動方向の幅がWの方形状の圧電素子1の一方の側面に
形成される電極2のほぼ中央に“ハ”の字形の溝Pを形
成することにより、電極2を、中央の“山”形の主電極
2Mと、両側の二つの副電極2s 、、 2 s、とに
電気的に分割しており、又、圧電素子1の他方の面に形
成される電極3も、同様な溝Qを形成することにより、
中央の“山“形の主電極3Mと、両側の二つの副電極3
 S l+ 33 、とに電気的に分割しており、その
際、電極2に形成した溝Pの勾配を電極3に形成した溝
Qの勾配より緩やかにしている。 そして、第3図に示すように、互いに対向する副電極2
s、と3s、、及び副電極2s、と33.とを、それぞ
れラインL、、L、にて相互接続する。 主電極2M及び3Mの引き出し端子をそれぞれabとし
、前記ラインL、、L、の引き出し端子をCC7とする
。 次にこのように構成された圧電振動子Xの作用動作につ
いて説明する。 端子c、及びC2を選択的に端子aもしくは端子すに接
続した上で端子a、b間に超音波電気信号を印加すると
、圧電素子1が幅W方向に振動して放射面Rから送波ビ
ームが図中上方に向けて放射される。その際、対向する
副電極2S、と3S、及び2Stと3S、か短絡されて
いるので、これらの副電極2S、、:3S、及び2S2
と332で挟まれた圧電振動子Iは振動か拘束され、副
ビームの放射が抑制される。又、このとき、端子CI+
 Ctを、端子すに接続するかもしくは端子aに接続す
るかによって、副電極2Sl及び2Stを主電極3Mと
等電位とするか、主電極2Mと等電位にするかによって
、圧電素子1を励振する主電極2M、3Mの有効面積か
犬/小に変化するので、放射面Rからの送波ビームの幅
が第4図で示すように狭(実線で示す)/広(破線で示
す)に変化する。 この場合の端子a+b+c++ctのグループ別の接続
関係を示すと、 くした例であり、このときの好ましい接続関係は、a:
b+(c、+c、)  b狭ビームIb : a+(c
、+c2)cz広ビームである。 第7図は、第2図における一方の電極2に対して二組み
のバ“の字の溝P、Q’を設けた例であり、このときの
好ましい接続関係は、 となる。 ここで示した電極の形状及びその接続関係は単なる一例
であり、次にこの変形例を述べる。 第5図は、第2図における副電極2S、と35゜の面積
を大きくした例、つまり、表裏の電極パターンが同一の
場合であり、このときの好ましい接続関係は、 である。 第6図は、第2図における副電極3S、及び3S、の面
積を副電極2S1及び2S!と比して太きである。 第8図は、上記の圧電振動子Xをア、レイ状に複数個配
列した振動子アレイZを示しており、各圧電振動子Xの
ビーム幅を変化させることにより、この振動子アレイZ
より垂直(V)方向にのみビーム幅が変化する送波ビー
ムが放射され、又、同じようにビーム幅が変化する受波
ビームか得られる。 第9図は、一つの送受波器を機械的に回動させることに
より全周方位に対して超音波を送受波する、いわゆるP
PIソナーに第8図図示の振動子アレイZを適用したブ
ロック図を示している。 図中のスイッチSWは、振動子アレイZの端子C(c、
+c、)を選択的に端子aもしくは端子すに切り替えて
、振動子アレイZの垂直ビーム幅を変化させるものであ
る。 スイッチSWを端子す側に切り替えて送受波ビーム幅を
狭くすると、分解能か向上して底付き魚の海底に対する
分離度か向上するが、探索範囲か狭くなり、船の動揺等
に影響を受は易くなる。 方、スイッチSWを端子a側に切り替えて送受波ビーム
幅を広くすると、分解能は低下するか、探索範囲が広く
なり、魚群の見逃しも少なく、又、船の動揺にあまり影
響されずエコーも安定する。 このようにそれぞれの測定において一長一短があるか、
スイ・7チSWの切り替えにより、適した測定法を容易
に選択できる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、両電極間の実質的な有
効面積を変えるようにしたので、随意の幅の送受波を容
易に得ることができる。 本発明の圧電振動子をアレイ状に配列することにより、
一方向のビーム幅のみか変化する送受波ビームか得られ
るので、PPIソナーにおける送受波器として好適であ
る。
【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明の圧電振動子の一実施例を示す正面図
、 第2図は、第1図の圧電振動子の斜視図、第3図は、第
2図図示の圧電振動子における電極の接続関係を示した
斜視図、 第4図は、第1図〜第3図に示した圧電振動子の送受波
ビーム特性を示す図、 第5図〜第7図は、本発明の圧電振動子の別の変形例を
示す斜視図、 第8図は、本発明の圧電振動子を複数個満ち居て構成し
た振動子アレイの斜視図、 第9図は、第8図図示の振動子アレイを送受波器として
用いたPPMンナーのブロック図、第10図は、圧電振
動子の一般的な構成を示す斜視図である。 ■ 圧電素子、 2.3  電極、 2M、3M・主電極、 2s、3s  副電極、 SW・スイッチ、 X 圧電振動子、 Z・振動子アレイ。 第4図 特許出願人  古野電気株式会社 代理人 弁理士  青白 葆 外1名 第8図 第9図 第 O図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直方体に形成される圧電素子の両側面に励振用の
    電極を密着してなる圧電振動子において、前記振動子の
    少なくとも一方を“ハ”の字形状に分割し、分割により
    得られる両端の副電極と該副電極と対向する他方の電極
    とを相互に電気的に接続するとともに、前記副電極を、
    前記電極分割により得られる中央部の主電極(M)もし
    くは該主電極(M)と対向する他方の電極(M′)のい
    ずれかに選択的に接続して、前記主電極(M)及び電極
    (M′)間の実質的な有効面積を変えることにより、当
    該圧電振動子が形成する送受波ビームの幅を変化させる
    ことを特徴とする圧電振動子。
  2. (2)請求項(1)記載の圧電振動子を複数個ほぼ等間
    隔に並列配置し、これら複数個の圧電振動子における上
    記有効面積を変えることにより、直方体の振動子の長手
    方向においてそのビーム幅が広い又は狭い送波もしくは
    受波ビームを選択的に形成することを特徴とする振動子
    アレイ。
  3. (3)超音波信号を送受波しなから送受波器を水平方向
    に回転させて広範囲の水中状況を探知するPPIソナー
    において、請求項(2)記載の振動子アレイを送受波器
    として用い、 垂直断面において、そのビーム幅が広い又は狭い送受波
    ビームを選択的に形成することを特徴とするPPIソナ
    ー。
  4. (4)直方体に形成される圧電素子の両側面に励振用の
    電極を密着してなる圧電振動子において、前記振動子の
    一方又は両方の電極を複数の電極片に絶縁分離し、これ
    らの電極片間の接続を切り換えることにより電極の実質
    的な有効面積を変えて圧電振動子が形成する送受波ビー
    ムの幅を変化させることを特徴とする圧電振動子。
  5. (5)請求項(4)記載の圧電振動子を複数個ほぼ等間
    隔に並列配置し、これら複数個の圧電振動子の電極片間
    の接続を選択的に切り換えることにより、直方体の振動
    子の長手方向においてそのビーム幅が広い又は狭い送波
    もしくは受波ビームを選択的に形成することを特徴とす
    る振動子アレイ。
  6. (6)超音波信号を送受波しながら送受波器を水平方向
    に回転させて広範囲の水中状況を探知するPPIソナー
    において、請求項(5)記載の振動子アレイを送受波器
    として用い、 垂直断面において、そのビーム幅が広い又は狭い送受波
    ビームを選択的に形成することを特徴とするPPIソナ
    ー。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06147909A (ja) * 1992-11-04 1994-05-27 Honda Motor Co Ltd 車両走行案内装置
US5410486A (en) * 1992-07-20 1995-04-25 Toyota Jidosha K.K. Navigation system for guiding vehicle by voice
JPH09120499A (ja) * 1995-10-25 1997-05-06 Shikoku Nippon Denki Software Kk 目的地の自動紹介装置および自動紹介方法

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