JPH0562513B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0562513B2 JPH0562513B2 JP59103546A JP10354684A JPH0562513B2 JP H0562513 B2 JPH0562513 B2 JP H0562513B2 JP 59103546 A JP59103546 A JP 59103546A JP 10354684 A JP10354684 A JP 10354684A JP H0562513 B2 JPH0562513 B2 JP H0562513B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transducer
- composite
- pvf
- transmitting
- metallized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 22
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 20
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 13
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims 10
- 239000010408 film Substances 0.000 claims 5
- 239000013047 polymeric layer Substances 0.000 claims 4
- 239000011104 metalized film Substances 0.000 claims 1
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 7
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 2
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 2
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 239000004636 vulcanized rubber Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 206010067482 No adverse event Diseases 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000989 no adverse effect Toxicity 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0611—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、トランスデユーサに関し、更に詳細
には分離された干渉のない送信及び受信トランス
デユーサを有するソナーに適用し得る複合トラン
スデユーサに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to transducers, and more particularly to a combined transducer applicable to sonar having separate, interference-free transmit and receive transducers.
（背景技術）
第１図に示すような縦長の振動型トランスデユ
ーサ１０は、従来ソナーにおいて送信機及び受信
機として広く使用された。トランスデユーサは、
必須の要素として第１図に示すような電気機械的
能動素子１１（典型的には圧電セラミツク）、頭
部（ヘツド体）１２、後部（体）１３、バイア
ス・ロツド１４、圧力緩和（放出）装置１５及び
防水ハウジング１６を有する。バイアス・ロツド
１４は能動素子１１及び圧力緩和装置１５の両方
にバイアス圧縮力を与える。これらの構成要素及
びハウジング１６の組立における音響の分離は圧
力緩和装置１５によつて供給される。第１図に示
すトランスデユーサには多くの変形例があるが、
この一般的型式のトランスデユーサは受信応答に
悪影響を与える２つの特性周波数がある。この２
つの周波数は頭部及び後部の共振周波数である。(Background Art) A vertically elongated vibrating transducer 10 as shown in FIG. 1 has been widely used as a transmitter and a receiver in conventional sonar. The transducer is
The essential elements are an electromechanical active element 11 (typically piezoelectric ceramic), a head body 12, a rear body 13, a bias rod 14, and a pressure relief (release) as shown in FIG. It has a device 15 and a waterproof housing 16. Bias rod 14 provides a bias compressive force to both active element 11 and pressure relief device 15. Acoustic isolation in the assembly of these components and housing 16 is provided by pressure relief device 15. There are many variations of the transducer shown in Figure 1;
This general type of transducer has two characteristic frequencies that adversely affect the receive response. This 2
The two frequencies are the head and rear resonant frequencies.
それらの共振周波数に関連の位相シフト及びト
ランスデユーサ間の位相シフト差の結果としての
トランスデユーサ・アレイによつて生じるビーム
の減衰のため、広い帯域幅に亘る比較的平坦な受
信応答が望ましい。しかし、典型的トランスデユ
ーサの受信応答は、第２図に示すように、コント
ロールできない頭部及び後部共振周波数２０及び
２１を有する。第２図は正規化した周波数ｎ＝
／rに対する受信感度をプロツトしたもので、
rは開回路（一定電流）共振周波数２１である。
その共振より低いピーク２２は頭部とロツドとの
結合共振のためのものである。同様に、最小応答
２３は圧力緩和パツド１５によつて形成されるバ
ネの質量及び後部質量１３の共振によるものであ
る。 A relatively flat receive response over a wide bandwidth is desirable because of the beam attenuation caused by the transducer arrays as a result of phase shifts associated with their resonant frequencies and phase shift differences between the transducers. . However, the typical transducer receive response has uncontrollable head and back resonant frequencies 20 and 21, as shown in FIG. Figure 2 shows the normalized frequency n=
This is a plot of reception sensitivity against /r.
r is the open circuit (constant current) resonant frequency 21;
The peak 22 below the resonance is due to the coupled resonance between the head and the rod. Similarly, the minimum response 23 is due to the resonance of the spring mass formed by the pressure relief pad 15 and the rear mass 13.
一様な平坦受信応答を達成するため、頭部及び
後部共振周波数は等しくその共振の振幅も等しく
なければならない。大量生産においてこのバラン
スをとることは難しいので、アンバランスを補償
するため通常は制動（ダンピング）が取り入れら
れている。この制動は後部質量１３に取り付けら
れハウジング１６に摩擦接触するゴム・バンパー
１７によつて与えられる。非常にバランスのとれ
たトランスデユーサは材料のパラメータ及びトラ
ンスデユーサの物理的寸法の両方について厳しい
公差を要求する。これによつて、特に大量生産に
おいてトランスデユーサのコストが上昇する。 To achieve a uniform flat receive response, the head and rear resonant frequencies must be equal and the amplitudes of the resonances must also be equal. Since it is difficult to achieve this balance in mass production, damping is usually used to compensate for the imbalance. This damping is provided by a rubber bumper 17 attached to rear mass 13 and in frictional contact with housing 16. A highly balanced transducer requires tight tolerances on both material parameters and the physical dimensions of the transducer. This increases the cost of the transducer, especially in high volume production.
受信感度の一様性に加えて、トランスデユーサ
自体の雑音が非常に重要な性能のパラメータであ
る。ソナー・アレイに雑音の多いトランスデユー
サがあると、ソナー・プラツトホームの存在を知
らせてしまうと共に、ソナー・システムの性能を
低下させてしまう。特に第１図に示すような縦長
の振動型トランスデユーサは、流体静力学的圧力
が変動するヘツドに接するとき外来の雑音を発生
することがわかつた。典型的には、その外来雑音
は圧力サイクル中に発生される開回路トランスデ
ユーサ電圧を測定することによつて決定される。
頭部１２、セラミツク１１及び後部１３の接触面
をみがき、機械部分の公差を厳密にし、位置合せ
をよく調節することが縦長の振動型トランスデユ
ーサを雑音のないものにするために必要であるこ
とがわかつた。このような雑音のない特徴を与え
ることはトランスデユーサのコストを著しく増大
させることになる。 In addition to receiving sensitivity uniformity, the noise of the transducer itself is a very important performance parameter. Noisy transducers in a sonar array can signal the presence of a sonar platform and degrade the performance of the sonar system. In particular, elongated vibrating transducers, such as the one shown in FIG. 1, have been found to generate extraneous noise when contacted by a head with fluctuating hydrostatic pressure. Typically, the extraneous noise is determined by measuring the open circuit transducer voltage generated during pressure cycling.
Polishing of the contact surfaces of the head 12, ceramic 11, and back 13, close tolerances of mechanical parts, and well-adjusted alignment are necessary to make the vertical vibratory transducer noise-free. I found out. Providing such noiseless features would significantly increase the cost of the transducer.
従来においては、また、比重（密度）が小さく
機械的に柔軟な圧電重合体が知られている。これ
らの特質は、従来の圧電セラミツクよりも衝撃に
強い重合体を提供する。更に、重合体の特性イン
ピーダンスは水の特性インピーダンスによく整合
する。圧電重合体フイルムは、現在ポリフツ化ビ
ニリデン（しばしばPVF2と呼ばれる）から作ら
れる。分極化処理が重合体を有効な圧電性にする
ために行なわれなければならない。分極化の一つ
の方法として、フイルムの両面を金属化して電極
をつくりその電極に高い直流電圧を加え約１時
間、100℃に保存する。次に電界を加えた状態で
室温にまで冷却すると、フイルムの金属化された
表面を横切る方向に強い圧電効果が生じると共に
永久的分極がもたらされる。 In the past, piezoelectric polymers that have a low specific gravity (density) and are mechanically flexible are also known. These properties provide polymers that are more impact resistant than traditional piezoceramics. Furthermore, the characteristic impedance of the polymer is well matched to that of water. Piezoelectric polymer films are currently made from polyvinylidene fluoride (often referred to as PVF 2 ). A polarization process must be performed to make the polymer effective piezoelectric. One method for polarization is to metallize both sides of a film to create electrodes, apply a high DC voltage to the electrodes, and store the film at 100°C for about an hour. Cooling to room temperature with an applied electric field then creates a strong piezoelectric effect across the metallized surface of the film and provides permanent polarization.
重合体PVF2は超音波信号の伝送及び受信のた
めのトランスデユーサとして以前から使用されて
きた。しかし、この材料で伝送される音響パワー
は限られたものであるので、その使用は医療超音
波等への応用のように低パワーに限定されてい
た。 Polymeric PVF 2 has previously been used as a transducer for the transmission and reception of ultrasound signals. However, since the acoustic power transmitted by this material is limited, its use has been limited to low power applications such as medical ultrasound.
（発明の概要）
従つて、本発明の目的は、従来の縦長の振動型
トランスデユーサを伝送機能として使用するが受
信機能としては使用せず、そのかわり圧電重合体
型の分離したトランスデユーサを信号を受信する
ために使用する、複合トランスデユーサを提供す
ることである。更に詳細には、本発明の複合トラ
ンスデユーサは、第１図のように、縦長の振動型
トランスデユーサ１０と、その放射面１２１に取
り付けた受信用の圧電重合体６０とから成る。伝
送中は受信トランスデユーサは短絡され、受信中
は送信トランスデユーサ１０は電気インピーダン
スで終端されて、受信応答を最適にしトランスデ
ユーサ自体の雑音を最小にする。その受信と送信
とを切換えるスイツチング回路をトランスデユー
サに内蔵することができる。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to use a conventional vertically elongated vibrating transducer for the transmitting function but not for the receiving function, and instead to use a separate piezoelectric polymer type transducer. A composite transducer is provided for use in receiving signals. More specifically, as shown in FIG. 1, the composite transducer of the present invention comprises a vertically elongated vibrating transducer 10 and a receiving piezoelectric polymer 60 attached to its radiation surface 121. During transmission, the receiving transducer is shorted, and during receiving, the transmitting transducer 10 is electrically impedance terminated to optimize the receiving response and minimize the noise of the transducer itself. A switching circuit for switching between reception and transmission can be built into the transducer.
本発明の１つの特徴として、従来の縦長の振動
型トランスデユーサに必要なスペースとほぼ同じ
スペースで複合トランスデユーサを配置すること
ができ、トランスデユーサの取り付け配置を変更
することなくソナーシステムに組み込むことがで
きる。 One feature of the present invention is that a composite transducer can be placed in approximately the same space required for a conventional vertically elongated vibrating transducer, allowing the sonar system to be installed without changing the mounting arrangement of the transducers. can be incorporated into.
（実施例の説明） 本発明を以下実施例に従つて詳細に説明する。(Explanation of Examples) The present invention will be described in detail below with reference to Examples.
第１図の複合トランスデユーサ１００は、音の
送信及び受信のため分離した素子を使用する。送
信は送信機１０１から送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイ
ツチ１０２を介して圧電セラミツク１１に電圧を
加えることによつて行なわれる。変成器１１１は
セラミツク１１を送信機１０１にインピーダンス
整合させるために使用する。送信機１０１がセラ
ミツクにパワーを供給する間、送信／受信（Ｔ／
Ｒ）スイツチ１０３は重合体の（ポリマー）組立
体６０１に接続されるライン６３１を短絡する。
送信機パワーが終了すると、Ｔ／Ｒスイツチ１０
３は受信機１０４を重合体の組立体６０１に接続
し、Ｔ／Ｒスイツチ１０２はインピーダンス１０
５をライン６３２に接続してセラミツク１１を終
端する。 The composite transducer 100 of FIG. 1 uses separate elements for transmitting and receiving sound. Transmission is performed by applying voltage to piezoelectric ceramic 11 from transmitter 101 via transmit/receive (T/R) switch 102 . Transformer 111 is used to impedance match ceramic 11 to transmitter 101. While transmitter 101 supplies power to the ceramic, transmit/receive (T/
R) Switch 103 shorts line 631 connected to polymer assembly 601.
When transmitter power is terminated, T/R switch 10
3 connects the receiver 104 to the polymer assembly 601, and the T/R switch 102 has an impedance of 10.
5 to line 632 to terminate ceramic 11.
複合トランスデユーサ１００の送信部は、従来
送信と受信の両方に使用された周知の縦長の電気
−機械振動型トランスデユーサ１０である。しか
し、本発明においては、受信トランスデユーサ
（ハイドロホン）は、修正された流体静力学モー
ドで使用されるポリフツ化ビニリデン（PVF2）
から成る圧電重合体６０１の厚膜層である。流体
静力学モードにおいては、音圧は３つの軸のすべ
てに等しく作用し、感知素子の一方側を音場から
分離する圧力放出機構及びそれに関連のハウジン
グを必要としない。流体静力学モードでは、水中
聴音器（ハイドロホン）の両端には圧力差が生ぜ
ず、その結果動作圧力能力はほとんど制限されな
い。本発明においては、重合体の一表面はトラン
スデユーサ１０の放射面１２１と直接に接触し、
水圧に露されないので、修正された流体静力学動
作が行なわれる。PVF2は水のインピーダンスに
非常に整合するので、トランスデユーサ１０から
伝送された音は無視し得る減衰でPVF2シート６
０１を通過する。送信中、水中聴音器６０１は短
絡される。トランスデユーサ１０の放射面１２１
に取り付けられる重合体水中聴音器６０１は、そ
の送信特性に対し悪影響を与えない。受信中、ト
ランスデユーサ１０は水中聴音器６０１の信号中
の雑音を最小にするインピーダンスで適切に終端
されるか、あるいは、トランスデユーサ１０は受
信したＳ／Ｎ比を失なうことなく短絡される。更
に、水中聴音器６０１の有効な受信応答は100K
Hzまで伸びる。開回路及び短絡回路トランスデユ
ーサの重合体水中聴音器の応答を測定すると、短
絡回路状態の方が10KHzから100KHzでほぼ平坦
な一様な応答を示す。トランスデユーサ１０の最
適終端においては、特に10KHz以下でより一様な
応答が期待できる。 The transmitting portion of the composite transducer 100 is a well-known vertically elongated electro-mechanical vibrating transducer 10, which has been conventionally used for both transmitting and receiving. However, in the present invention, the receiving transducer (hydrophone) is made of polyvinylidene fluoride (PVF 2 ) used in modified hydrostatic mode.
This is a thick film layer of piezoelectric polymer 601 consisting of. In the hydrostatic mode, the sound pressure acts equally on all three axes and there is no need for a pressure release mechanism and its associated housing to isolate one side of the sensing element from the sound field. In hydrostatic mode, there is no pressure difference across the hydrophone, so the operating pressure capability is largely unrestricted. In the present invention, one surface of the polymer is in direct contact with the emitting surface 121 of the transducer 10;
Since it is not exposed to water pressure, a modified hydrostatic operation occurs. Since the PVF 2 closely matches the impedance of water, the sound transmitted from the transducer 10 passes through the PVF 2 sheet 6 with negligible attenuation.
Pass through 01. During transmission, hydrophone 601 is shorted. Radiation surface 121 of transducer 10
The polymer hydrophone 601 attached to the 601 has no adverse effect on its transmission characteristics. During reception, the transducer 10 is suitably terminated with an impedance that minimizes noise in the hydrophone 601 signal, or the transducer 10 is shorted without losing the received signal-to-noise ratio. be done. Furthermore, the effective reception response of hydrophone 601 is 100K.
Extends to Hz. Measuring the response of polymer hydrophones with open circuit and short circuit transducers shows a nearly flat, uniform response from 10 KHz to 100 KHz in the short circuit condition. With optimal termination of transducer 10, a more uniform response can be expected, especially below 10 KHz.
本発明は、速度制御、雑音除去、及び傍受受信
器等への応用が可能である。 The present invention can be applied to speed control, noise removal, interception receivers, etc.
PVF2水中聴音器６０１の10.2×10.2cm（４×
４インチ）のシートの100KHzにおける指向パタ
ーンを測定すると、約4.5°のビーム幅で3dbあり、
これは高周波における重合体水中聴音器から得ら
れる良好なビーム・パターンを示す。トランスデ
ユーサ１０からの高パワー送信試験の結果は、高
強度の音場にあてても重合体水中聴音器の性能に
対する測定可能な影響は生じなかつた。更に、雑
音試験中、流体静力学的圧力サイクルを行なつて
も重合体水中聴音器への逆効果は生じなかつた。 PVF 2 Hydrophone 601 10.2×10.2cm (4×
When measuring the directivity pattern of a 4 inch) sheet at 100KHz, it is 3db with a beam width of approximately 4.5°,
This shows the good beam pattern obtained from polymer hydrophones at high frequencies. The results of high power transmission tests from transducer 10 showed that exposure to high intensity sound fields had no measurable effect on the performance of the polymer hydrophone. Furthermore, during noise testing, hydrostatic pressure cycling had no adverse effects on the polymer hydrophone.
第１図の複合トランスデユーサ１００の組立
は、アルミニウム頭部１２を露出させるため、従
来のトランスデユーサ１０の頭部１２の面１２１
に近接して四角形の加硫ゴム３４を除去すること
によつて行なわれる。第１図に面１２１の断面を
示すが、ゴム３４を除去することによつて生じる
四角ポケツト１２３は矩形面１２１の大部分に伸
びている。面１２１に平坦でなめらかな表面を得
るために、面は機械で切削され、表面の千分の二
又は三が除去される。トランスデユーサ１０のハ
ウジング１６内に面１２１から内部空間１２５に
頭部１２を通つて穴１２４があけられる。面１２
１の穴１２４の位置には矩形チヤンネル１２６が
切削される。面１２１の露出表面はグリツトブラ
ストされ、グラスフアイバの樹脂をしみ込ませた
絶縁マツト３２のシート面に符合する。市販され
入手可能な適当なマツトとしてＧ−10マツト（デ
ユポン社製）がある。マツト３２及び面１２１は
熱及び圧力を加え空気を排除してエポキシ５０′
で相互に接着され、堅固に結合する。 Assembly of the composite transducer 100 of FIG.
This is done by removing a rectangular piece of vulcanized rubber 34 in the vicinity of the vulcanized rubber. A cross section of surface 121 is shown in FIG. 1, and a square pocket 123 created by removing rubber 34 extends over most of rectangular surface 121. In order to obtain a flat, smooth surface on face 121, the face is machined and two or three thousandths of the surface is removed. A hole 124 is drilled in the housing 16 of the transducer 10 from the surface 121 into the interior space 125 through the head 12 . Face 12
A rectangular channel 126 is cut at the location of the first hole 124. The exposed surface of face 121 is grit blasted and conforms to the sheet surface of the fiberglass resin-impregnated insulating mat 32. A suitable commercially available pine is G-10 pine (manufactured by DuPont). The mat 32 and surface 121 are made of epoxy 50' by applying heat and pressure and excluding air.
are glued together and firmly bonded.
圧厚電重合体PVF2組立体６０１は、夫々10.2
×10.2×0.058cm（４×４×0.023インチ）の２枚
のPVF2フイルム６０′，６０″を第３図に示すよ
うにエポキシ５０″を被覆した面を向い合せて組
立てられる。各フイルム６０はシート両面に金属
被膜６２を設け、そこに線６３が真空溶接又は低
温ハンダ付けで電気的に接続される。典型的に
は、金属被膜６２は銅で、線６３は0.076×0.25
mm（0.003×0.01インチ）のコバール（Kovar）リ
ボンである。夫々の電気的接続に対し他の金属材
料が使用可能であり、電気的接続はPVF2を破壊
しない温度で選択された被膜と線材料との間に行
なわれる。適当な固定方法によつて、PVF2フイ
ルム６０はエポキシ５０″で一緒に接合され、空
気養生されて第４図に示すようなPVF2重合体組
合体６０１が形成される。 Thick electropolymer PVF 2 assemblies 601 each have a thickness of 10.2
Two 4 x 4 x 0.023 inch PVF 2 films 60', 60'' are assembled with their epoxy 50'' coated sides facing each other as shown in FIG. Each film 60 has a metal coating 62 on both sides of the sheet, to which a wire 63 is electrically connected by vacuum welding or low temperature soldering. Typically, metallization 62 is copper and wire 63 is 0.076 x 0.25
mm (0.003 x 0.01 inch) Kovar ribbon. Other metallic materials can be used for the respective electrical connections, and the electrical connections are made between the selected coating and the wire material at temperatures that do not destroy the PVF 2 . By a suitable fixing method, the PVF 2 films 60 are bonded together with epoxy 50'' and air cured to form a PVF 2 polymer assembly 601 as shown in FIG.
複合トランスデユーサの組立ての次のステツプ
は、PVF2組立体６０１をグラスフアイバ・マツ
ト３２への取り付けである。PVF2組立体が面１
２１又は線６３に電気的に短絡しないように、電
気絶縁テープ６４が第４図に示すようにPVF2の
四角形の４つの端部に取り付けられる。線６３は
軽量のポリオフレン収縮スリーブ材によつて被覆
される。フアイバーガラス・マツト３２の露出面
は荒削りされ、みがかれたグリーズが除去され、
空気でちりを払つてきれいにする。PVF2組立体
６０１の表面６０２はメチルエチルケトン
（MEK）で払いてきれいにし、そのMEKは
PVF2の銅表面６２に悪影響を及ぼさない。 The next step in assembling the composite transducer is attaching the PVF 2 assembly 601 to the fiberglass mat 32. PVF 2 assembly is side 1
21 or wires 63, electrically insulating tape 64 is attached to the four ends of the PVF 2 square, as shown in FIG. Wire 63 is covered with lightweight polyethylene shrink sleeving material. The exposed surface of the fiberglass mat 32 is rough cut and the polished grease is removed.
Clean by blowing away dust with air. The surface 602 of the PVF 2 assembly 601 is wiped clean with methyl ethyl ketone (MEK);
It does not adversely affect the copper surface 62 of PVF 2 .
マツト３２及びPVF2組立体６０１の表面６０
２はエポキシ５０で被覆され、相互に接続して
配置されて空気養生し、絶縁された線６３は、第
１図に示すようにチヤンネル１２６に折りたたま
れそして頭部の穴１２４に通される。チヤンネル
１２６は線６３を接続するスペースを与えPVF2
組立体６０１が面１２１に対し平坦になるように
する。 Mat 32 and surface 60 of PVF 2 assembly 601
2 are coated with epoxy 50 and placed interconnected to provide air curing and insulated wires 63 are folded into channels 126 and threaded through holes 124 in the head, as shown in FIG. Channel 126 provides space to connect wire 63 to PVF 2
Ensure assembly 601 is flat against surface 121.
第１図の複合トランスデユーサ１００の組立て
の最終ステツプは、PVF2組立体６０１の最も外
側の表面をMEKできれいにし、液体ネオプレン
でコーテイングし、空気乾燥させる。四角ゴム３
３は、ポケツト１２３及びPVF2の外側表面の残
りの深さの厚さ及び面積を有し、ネオプレンで被
覆され、空気養生によつて相互に接着される。そ
の結果のゴム３３及びゴム頭部カバー３４の外部
表面は研摩されて平坦な外部表面を呈する。 The final step in assembling the composite transducer 100 of FIG. 1 is to clean the outermost surface of the PVF 2 assembly 601 with MEK, coat it with liquid neoprene, and air dry. square rubber 3
3 has the thickness and area of the pocket 123 and the remaining depth of the outer surface of the PVF 2 and is coated with neoprene and bonded together by air curing. The resulting outer surfaces of rubber 33 and rubber head cover 34 are polished to present a flat outer surface.
線６３は、トランスデユーサ側板１７と頭部１
２、セラミツク１１及び後部１３との間を通つて
ケーブル１８に至る。ケーブル１８は４導体ケー
ブルで、少し離れた位置の送信機１０１からトラ
ンスデユーサ・セラミツク１１への２つの導体６
３２をも含む。複合トランスデユーサ１０の内部
には、受信機プリアンプ（図示せず）を設けるこ
とができ、受信機に接続されるケーブル１８の２
本の線に接続される前に、信号を増幅する。 Line 63 connects transducer side plate 17 and head 1
2. It passes between the ceramic 11 and the rear part 13 and reaches the cable 18. The cable 18 is a four-conductor cable, with two conductors 6 running from the transmitter 101 at a slightly distant location to the transducer ceramic 11.
Also includes 32. A receiver preamplifier (not shown) may be provided within the composite transducer 10, and two of the cables 18 connected to the receiver.
Amplify the signal before it is connected to the main wire.
PVF2材６２は圧電素子として使用されるとき
内部分極を有する。その分極は第３図に示す
PVF2の電圧極性表示によつて示される。第４図
に示すように線６３′を線６３′′′′にそして線６
３″を線６３に接続することによつて並列接続
が得られ、それによつて受信機が接続される一対
の線６３１が供給される。その並列接続は各
PVF2シート６０によつて与えられるキヤパシタ
ンスを２倍にし、ケーブルへのインピーダンス整
合をよりよくする。もしプリアンプがトランスデ
ユーサ１１の内に使用されると、PVF2組立体６
０１のキヤパシタンスはそれ程重要ではなくな
る。各PVF2シートの厚さ、シート数及び直列／
並列接続等は設計段階で選択することができる。 The PVF 2 material 62 has internal polarization when used as a piezoelectric element. Its polarization is shown in Figure 3.
Indicated by the voltage polarity display on PVF 2 . Line 63' to line 63''''' and line 6 as shown in FIG.
A parallel connection is obtained by connecting 3'' to line 63, thereby providing a pair of lines 631 to which the receiver is connected.
It doubles the capacitance provided by the PVF 2 sheet 60 and provides a better impedance match to the cable. If a preamplifier is used within transducer 11, PVF 2 assembly 6
01 capacitance becomes less important. Thickness of each PVF 2 sheet, number of sheets and series/
Parallel connection etc. can be selected at the design stage.
実施例の変更は当業者には容易である。例え
ば、各々のPVF2シートの両側の銅電極は、その
端部をエツチング又は他の適当な技術で除去する
ことができる。これによつて、PVF2組立体と接
続線との短絡の可能性を除去し、テーピングの必
要性をなくする。重い銅線を実施例の比較的もろ
いコバール材の代りに使用することができる。ま
た、溶接又はハンダ付けの代りに導電性のエポキ
シを使用して線６３をPVF2金属フイルム６２に
固定することができる。 Modifications to the embodiment will be readily apparent to those skilled in the art. For example, the copper electrodes on both sides of each PVF 2 sheet can be removed at the ends by etching or other suitable techniques. This eliminates the possibility of shorting between the PVF 2 assembly and the connecting wires and eliminates the need for taping. Heavy copper wire can be used in place of the relatively brittle Kovar material of the embodiment. Also, conductive epoxy can be used to secure wire 63 to PVF 2 metal film 62 instead of welding or soldering.
本発明を実施例に従つて説明したが、本発明の
範囲内で他の実施例を採用することが可能である
ことは当業者には明らかである。 Although the invention has been described with reference to embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that other embodiments may be adopted within the scope of the invention.
第１図は本発明の複合トランスデユーサの斜視
図である。第２図は従来の縦長の振動型トランス
デユーサの周波数応答曲線を示す。第３図は
PVF2フイルムの分解図である。第４図は組立て
たPVF2水中聴音器の断面図である。
（符号説明）、１０：トランスデユーサ、１
１：圧電セラミツク、１２：ヘツド体（頭部）、
１３：後部、１４：バイアス・ロツド、１５：圧
力放出装置、１６：防水ハウジング、３３：四角
ゴム、３４：ゴム頭部カバー、６０：PVF2フイ
ルム、６０１：PVF2組立体。
FIG. 1 is a perspective view of a composite transducer of the present invention. FIG. 2 shows a frequency response curve of a conventional vertically elongated vibrating transducer. Figure 3 is
FIG. 2 is an exploded view of PVF 2 film. FIG. 4 is a cross-sectional view of the assembled PVF 2 hydrophone. (Explanation of symbols), 10: Transducer, 1
1: Piezoelectric ceramic, 12: Head body (head),
13: Rear, 14: Bias rod, 15: Pressure release device, 16: Waterproof housing, 33: Square rubber, 34: Rubber head cover, 60: PVF 2 film, 601: PVF 2 assembly.
Claims (1)
トランスデユーサであつて、 送信ヘツド体及び送信ヘツド面を有する縦長の
振動型送信トランスデユーサと、 後部体と、 前記送信ヘツド体と後部体との間に設けられ、
前記送信ヘツド面の振動を電気的に生じさせる圧
電セラミツク素子スタツクと、 前記ヘツド面の大部分に取り付けられ、それを
覆い、前記トランスデユーサの動作周波数におい
て音響的に透過性の圧電重合体層受信ハイドロホ
ンと、 前記重合体ハイドロホンに生じる電位を検出す
る手段と、 前記受信ハイドロホン応答を改善するとともに
送信トランスデユーサ自体の雑音を減少させる電
気インピーダンスで前記圧電セラミツク素子スタ
ツクを終端させる手段と、 から構成される複合トランスデユーサ。 ２ 前記重合体ハイドロホンがPVF2層から成る
特許請求の範囲第１項記載の複合トランスデユー
サ。 ３ 前記電気インピーダンスが短絡回路である特
許請求の範囲第１項記載の複合トランスデユー
サ。 ４ 100KHz以下の領域で動作させるための複合
トランスデユーサであつて、 外部面を有するヘツド体を備えた縦長の振動型
送信トランスデユーサと、 後部体と、 前記送信ヘツド体と後部体との間に設けられ、
前記送信ヘツド体の振動を電気的に生じさせる圧
電セラミツク素子スタツクと、 ２つの面を有し、その両方の面が金属化され、
１つの面が前記外部面に接着され、前記トランス
デユーサの動作周波数において音響的に透過性の
圧電重合体層と、 前記層の金属化された面に電気的接続を行う手
段と、 前記重合体層及びトランスデユーサを覆い、該
重合体層及びトランスデユーサを電気的に絶縁す
るとともに防水を行う手段と、 前記重合体層の応答を改善するとともに送信ト
ランスデユーサ自体の雑音を減少させる電気イン
ピーダンスで前記圧電セラミツク素子スタツクを
終端させる手段と、 から構成される複合トランスデユーサ。 ５ 前記圧電重合体層がPVF2層から成る特許請
求の範囲第４項記載の複合トランスデユーサ。 ６ 前記圧電重合体層が、水の特性インピーダン
スと実質上等しい特性インピーダンスを有する特
許請求の範囲第４項記載の複合トランスデユー
サ。 ７ 前記重合体層が複数の金属化重合体フイルム
から成り、その金属化フイルムが電気的に接続さ
れて前記フイルムの電気的相互接続が行われる特
許請求の範囲第４項記載の複合トランスデユー
サ。 ８ 前記重合体層が少なくとも２つのフイルムか
ら成り、各フイルムが前記面を横切る分極を有す
るともに各フイルムの両面に金属化層を有し、各
フイルムの同じ分極に隣接する金属化層が電気的
に接続される、特許請求の範囲第４項記載の複合
トランスデユーサ。 ９ 前記電気インピーダンスが短絡回路である特
許請求の範囲第１項記載の複合トランスデユー
サ。[Scope of Claims] 1. A composite transducer for operation in a region of 100 KHz or less, comprising: a vertically elongated vibration type transmitting transducer having a transmitting head body and a transmitting head surface; a rear body; and the transmitting head. Provided between the body and the rear body,
a stack of piezoelectric ceramic elements for electrically generating vibrations in the transmitting head surface; and a piezoelectric polymer layer attached to and covering a large portion of the head surface and acoustically transparent at the operating frequency of the transducer. a receive hydrophone; means for detecting the potential developed in the polymer hydrophone; and means for terminating the piezoelectric ceramic element stack with an electrical impedance that improves the receive hydrophone response and reduces noise in the transmit transducer itself. A composite transducer consisting of and. 2. The composite transducer of claim 1, wherein said polymeric hydrophone comprises two layers of PVF. 3. The composite transducer of claim 1, wherein the electrical impedance is a short circuit. 4. A composite transducer for operation in a region of 100 KHz or less, comprising: a vertically elongated vibration-type transmitting transducer equipped with a head body having an external surface; a rear body; and a combination of the transmitting head body and the rear body. provided between
a stack of piezoelectric ceramic elements for electrically generating vibrations of the transmitting head body, having two surfaces, both of which are metallized;
a piezoelectric polymer layer adhered to said external surface on one side and acoustically transparent at the operating frequency of said transducer; means for making an electrical connection to a metallized side of said layer; means for covering the polymeric layer and the transducer to electrically insulate and waterproof the polymeric layer and the transducer, improving the response of the polymeric layer and reducing the noise of the transmitting transducer itself; means for terminating the stack of piezoelectric ceramic elements with an electrical impedance. 5. The composite transducer of claim 4, wherein said piezoelectric polymer layer comprises two layers of PVF. 6. The composite transducer of claim 4, wherein the piezoelectric polymer layer has a characteristic impedance substantially equal to the characteristic impedance of water. 7. The composite transducer of claim 4, wherein the polymer layer comprises a plurality of metallized polymer films, the metallized films being electrically connected to provide electrical interconnection of the films. . 8. said polymeric layer consists of at least two films, each film having a polarization across said plane and metallized layers on both sides of each film, said metallized layers adjacent to the same polarization of each film being electrically 5. A composite transducer as claimed in claim 4, which is connected to. 9. The composite transducer of claim 1, wherein the electrical impedance is a short circuit.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US49736583A | 1983-05-23 | 1983-05-23 | |
| US497365 | 1995-06-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6018096A JPS6018096A (en) | 1985-01-30 |
| JPH0562513B2 true JPH0562513B2 (en) | 1993-09-08 |
Family
ID=23976562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10354684A Granted JPS6018096A (en) | 1983-05-23 | 1984-05-22 | Composite transducer |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6018096A (en) |
| DE (1) | DE3419256C2 (en) |
| GB (1) | GB2141902B (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2581819B1 (en) * | 1985-05-10 | 1989-06-30 | France Etat Armement | BROADBAND RECEIVERS PONZOELECTRIC TRANSDUCERS OF THE TONPILZ TYPE AND TRANSMITTERS AND SONAR ANTENNA COMPOSED OF SUCH TRANSDUCERS |
| JP2735203B2 (en) * | 1987-12-17 | 1998-04-02 | 株式会社東芝 | Ultrasound diagnostic equipment |
| JP2642812B2 (en) * | 1991-08-23 | 1997-08-20 | 防衛庁技術研究本部長 | Underwater transducer |
| DE19626293A1 (en) * | 1996-07-01 | 1998-01-08 | Teves Gmbh Alfred | Ultrasonic transducer with contact element |
| JP6353224B2 (en) * | 2013-12-27 | 2018-07-04 | 古野電気株式会社 | Ultrasonic transducer, underwater detection device, and method of manufacturing ultrasonic transducer |
| RU2768297C1 (en) * | 2021-07-06 | 2022-03-23 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КОНЦЕРН "МОРСКОЕ ПОДВОДНОЕ ОРУЖИЕ - ГИДРОПРИБОР" (АО "Концерн "МПО-Гидроприбор") | Composite electroacoustic transducer |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5215182U (en) * | 1975-07-18 | 1977-02-02 | ||
| JPS566599A (en) * | 1979-06-25 | 1981-01-23 | Philips Nv | Acoustic transducer |
| JPS5723681B2 (en) * | 1975-03-20 | 1982-05-20 | ||
| JPS5943700A (en) * | 1982-09-02 | 1984-03-10 | Nec Corp | Transceiver |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3716828A (en) * | 1970-02-02 | 1973-02-13 | Dynamics Corp Massa Div | Electroacoustic transducer with improved shock resistance |
| US3986161A (en) * | 1975-04-07 | 1976-10-12 | Sea-Scan, Inc. | Underwater directional guidance apparatus |
| DE2914031C2 (en) * | 1979-04-06 | 1981-01-15 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Ultrasonic transducer |
| CH642503A5 (en) * | 1979-08-02 | 1984-04-13 | Landis & Gyr Ag | Ultrasound converter |
| DE3012038C2 (en) * | 1980-03-28 | 1982-08-19 | Honeywell-Elac-Nautik Gmbh, 2300 Kiel | Electroacoustic water-borne sound converter |
| JPS6115667Y2 (en) * | 1980-07-11 | 1986-05-15 |
-
1984
- 1984-05-15 GB GB08412335A patent/GB2141902B/en not_active Expired
- 1984-05-22 JP JP10354684A patent/JPS6018096A/en active Granted
- 1984-05-23 DE DE19843419256 patent/DE3419256C2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5723681B2 (en) * | 1975-03-20 | 1982-05-20 | ||
| JPS5215182U (en) * | 1975-07-18 | 1977-02-02 | ||
| JPS566599A (en) * | 1979-06-25 | 1981-01-23 | Philips Nv | Acoustic transducer |
| JPS5943700A (en) * | 1982-09-02 | 1984-03-10 | Nec Corp | Transceiver |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8412335D0 (en) | 1984-06-20 |
| JPS6018096A (en) | 1985-01-30 |
| DE3419256C2 (en) | 1995-06-22 |
| GB2141902A (en) | 1985-01-03 |
| GB2141902B (en) | 1986-09-17 |
| DE3419256A1 (en) | 1984-12-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5789844A (en) | Acoustic transducer | |
| JP4588321B2 (en) | Ultrasonic transducers for parametric arrays | |
| US5711058A (en) | Method for manufacturing transducer assembly with curved transducer array | |
| US4352039A (en) | Sonic transducer | |
| US5598051A (en) | Bilayer ultrasonic transducer having reduced total electrical impedance | |
| US4866683A (en) | Integrated acoustic receiver or projector | |
| KR100574711B1 (en) | Sonic emitter with foam stator | |
| EP0258948B1 (en) | Flexural dish resonant cavity transducer | |
| Tressler et al. | Capped ceramic underwater sound projector: The “cymbal” transducer | |
| US4737939A (en) | Composite transducer | |
| US4805157A (en) | Multi-layered polymer hydrophone array | |
| US5541468A (en) | Monolithic transducer array case and method for its manufacture | |
| US6400649B2 (en) | Self biased transducer assembly and high voltage drive circuit | |
| MXPA97000089A (en) | Systems of acceleration sensitivity microphone in site reduc | |
| JPH0446517B2 (en) | ||
| US4709359A (en) | End weighted reed sound transducer | |
| US4219889A (en) | Double mass-loaded high power piezo-electric underwater transducer | |
| JPH0562513B2 (en) | ||
| WO1989005445A1 (en) | An acoustic emission transducer and an electrical oscillator | |
| JPS6197538A (en) | Shock wave sensor | |
| Cho et al. | A miniaturized acoustic vector sensor with PIN-PMN-PT single crystal cantilever beam accelerometers | |
| US20020076069A1 (en) | Sonic emitter with foam stator | |
| US5274608A (en) | Sonar transducer | |
| JP4193352B2 (en) | Underwater acoustic transducer | |
| WO1992018256A1 (en) | Device for acoustic wave generation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |