JPH0445348Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、屈曲型超音波水中送受波器に関する
ものである。

＜従来の技術＞ 従来この種の送受波器を水中で通信に使用する
場合、送受波器が複雑であり、かつ高価なため、
外形的に取り扱い難く、また経済的にも使い難
い。

すなわち、数10KHz以上で使用されているフエ
ライト振動子や圧電振動子のように、厚さを利用
して数ＫHzの低い周波数を発振させようとする
と、厚さが大となり、外形、重量が巨大化して、
特に高指向性の送受波器は、特殊用途以外は実用
されなかつた。

そのため、低い周波数を使用する地層探査用で
は、機械的音波発生器とマイクロホン等を使用し
ているが、装置の巨大化は避けられないのが現状
である。

＜考案が解決しようとする問題点＞ 従つて、従来のこの種の送受波器の巨大化を避
ける装置として、空気中で広く送受波器として使
用されている屈曲型振動素子の使用が考えられ
る。

しかしながら、水中用屈曲型受波器の考え方は
以前からありながら、送波器としての実際の使用
例は見当たらない。

その理由として、 １ 単一素子で輻射面積を広くとることが困難で
あること、 ２ 許容入力が小さいこと、 ３ 複合使用するとき、振動形態が厚み振動に比
較して複雑であること、 等が考えられる。

従来例としては、第８図及び第９図に示す水中
用屈曲型受波器がある。（昭和42年11月、日本音
響学会論文集第325頁）。

この従来例を送波器として使用する場合を考え
てみると、振動板２２の超音波振動は振動板２２
が前方に屈曲したときは、振動板２２の中央部
は、上に振動してρC材２１（この場合はゴム）
に伝達され、振動板２２の周辺部の振動は金属の
支持体２０に伝達され、振動板２２の表裏両面か
ら超音波が発振される。

そして、振動板２２の裏面は空気層２４である
ので、伝達される力は無視できる。

しかるとき外からみると、この従来例において
は、前方と後方とが同位相で超音波を放射し、数
ＫHz以下では支持台２０の音波特性は真空以外は
通過する場合が多いので、見掛け上呼吸振動体の
ような振動形態を呈する。

しかしながら、厳密にいうと、この例における
放射面からみて、前面と後面とは振動形態を異に
することは明らかである。従つて、通例では、後
方に反射体を入れて、放射面を制限するが、この
ようなことをすると、複雑な反射を起こして、感
度が極端に悪い周波数帯が発生する。

この現象は送波器の場合、種々の問題の原因に
なるという問題があつた。

＜問題点を解決するための手段＞ そこで、本考案はかかる従来の問題点を解決す
るための本考案の構成を実施例に対応する第１図
乃至第７図を用いて説明すると、本考案は、振動
素子２を振動基板３に貼着した振動板２３２枚
を、振動素子２を外側にして、かつ、間隙を保つ
て相対して配置し、振動素子２，２を、それぞれ
ρC材１，１で被覆したエレメント６を平面状ρC
材１に適宜の間隔で配設固着して支持した構成と
したものである。

なお、振動素子はユニモルフの他バイモルフで
もよい。この場合、２枚１組のバイモルフ振動体
をここでは前記の実施例と同様に振動板という。

＜作用＞ 本考案は、このような構成としたものであるか
ら、背中合わせに配置した２枚の振動板２３，２
３が、互いに逆方向に振動して屈曲し、数ＫHzの
超音波振動を両外面のρC材１，１に伝播し、外
方へ輻射される超音波は、直接に媒体の海水中へ
放射される。

＜実施例＞ 以下本考案の実施例について図面に基づいて説
明する。

図中第１図乃至第３図は、本考案の第１実施例
を示す図で、２，２は前面用振動素子及び後面用
振動素子で、振動基板３，３に貼着して、振動板
２３，２３を形成する。

なお、振動素子２は振動板３の内側に貼着され
るようにしてもよい。

前・後振動板２３，２３を相対せしめて、間隙
を保持するスペーサ５を挿入して、両振動板２
３，２３が大振幅で屈曲しても接触しないように
する。

バイモルフ振動体では、振動板が弯曲している
ので、両振動板の周辺に接着剤を入れて固めると
か、ハンダ付けを行つて十分である点で多少相違
するが、このようなバイモルフ振動体でも基本的
な構造は同一にすることができる。

１，１は、前面振動素子２及び後面振動素子２
のρC材で、両振動素子２，２を中心にρC材１，
１で被覆してエレメント６を形成する。第１図の
場合は、ρC材１，１で一体にモールドした例で
ある。そして、支持体７に穿設した、エレメント
６の外周より少しく小さな形状の穴の縁の段部９
に、前記のエレメント６の周辺部を固着する。し
かして、送波器の場合、電気入力を加えると、振
動素子２，２が振動して超音波を発振する。

第４図及び第５図は別の第２実施例を示す図
で、後面ρC材１は通常シリコンゴム等が用いら
れ、エレメント６と支持ケース１０の凹部１２と
の間を充填する。

この場合、支持ケース１０は通常ρCゴム板が
用いられる。

このようなユニツトを支持ケース１０の中に複
数個並べて配置するとともに、必要に応じて、支
持ケース１０の外側に反射用空気層を形成する含
泡スポンジ、あるいはコルク等の反射材１３を接
着してある。

以上のような構造の送波器は、前方振動素子２
と後方振動素子２とは、超音波の輻射が全く対称
になるように配置されており、かつ、振動板２３
の周辺が振動の節になるように、配置されている
ので、支持ケース１０に伝わる振動量が最小にな
る。

第６図、第７図は、また別の第３実施例を示す
図で、第２図、第３図にその断面図を示す第１実
施例、第２実施例のスペーサ５を延長拡大した形
の間隙４と同一厚さのエポキシ製等のスペーサ基
板１５を形成し、スペーサ５の内径と同一径の穴
１６を穿つて、両面から振動基板３，３の外周部
を、穴１６を塞ぐように穴１６の縁に貼り付け、
さらに、振動素子２，２を外側に貼着すると、間
隙４を保つて振動基板３，３が相対して保持され
て、複数個が平面に並ぶ。スペーサ基板１５の外
周部に穿つた穴にモールド支持ボルト１７などを
取り付ける。そうしてスペーサ基板１５をρC材
１でモールドする。このような構造によると、前
記の実施例の支持体７や、段部９が不要になりコ
スト低減に役立つ。

第１０図は、本考案を受波器として使用した場
合の受波感度（受信電圧／送信電圧）を従来品と
比較したグラフで、従来例が周波数によつて著し
く特性が変化するのに対して、本考案品はその変
動が少なく、又、受信波形も広帯域にわたつて乱
れの少ない優れた特性を示している。

送波についても本考案品は、受波と同様な効果
が得られ、従来例では使用出来なかつた送波器と
しての特性が得られる。

以上本考案の代表的と思われる実施例について
説明したが、本考案は必ずしもこれらの実施例構
造のみに限定されるものではなく、本考案にいう
構成要件を備え、かつ本考案にいう目的を達成
し、以下にいう効果を有する範囲内において適宜
改変して実施することができるものである。

＜考案の効果＞ 以上の説明から既に明らかなように本考案は、
振動板２枚をペアにして、背中合わせに間隙を保
つて配した振動子の周辺部を固設した振動板の前
面及び後面にρC材を充填した構造としたもので
あるから、振動板の前後両面から同位相で放射さ
れる、超音波の振動の節の直径が振動板の周辺部
の直径に相当するので、後面の外周固着部から支
持体に伝達される振動は最小で、振動子を多数平
面に並べて総体的な放射面の面積を大きくして
も、相互干渉は起こらず、特定の周波数帯で感度
が悪くなるなど、性能が劣化することがないとい
う、実用上の顕著な効果を期待することが出来る
に至つたのである。又、本考案は、重量が軽く、
構成材料も入手容易な材料であるので安価にでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例のエレメントの構
造を示す断面図、第２図は本考案の第１実施例の
断面図、第３図は本考案の第１実施例の平面図、
第４図は本考案の別の第２実施例の断面図、第５
図イは本考案の第２実施例の平面図、第５図ロは
本考案の第２実施例の側面図、第６図は本考案の
また別の第３実施例の断面図、第７図は本考案の
第３実施例のスペーサ基板の平面図、第８図は従
来例の断面図、第９図は同上従来例の動作の説明
図、第１０図は本考案と従来例の受波感度を示す
グラフである。 図中、１は超音波輻射負荷抵抗体（ρC材）、２
は振動素子、３は振動基板、４は間隙、６はエレ
メント、８は振動子、９は段部、１５はスペーサ
基板、２３は振動板を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 振動板２３２枚を、それらの周辺部を固定する
   ことにより、間隙４を保つて相対配置するととも
   に、これらが適宜間隔をあけて平面状に配設され
   た姿勢で、超音波輻射負荷抵抗体（以下ρC材と
   称す）１，１にモールドされて成る屈曲型超音波
   水中送受波器。