JPH07284197A - ダイポール放射型低周波水中送波器 - Google Patents
ダイポール放射型低周波水中送波器Info
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- JPH07284197A JPH07284197A JP7063194A JP7063194A JPH07284197A JP H07284197 A JPH07284197 A JP H07284197A JP 7063194 A JP7063194 A JP 7063194A JP 7063194 A JP7063194 A JP 7063194A JP H07284197 A JPH07284197 A JP H07284197A
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- Japan
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- piezoelectric ceramics
- cylinder
- wave transmitter
- sound wave
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 広帯域で高効率の音響放射特性を有し、かつ
ハイパワー送波の可能なダイポール放射型低周波水中送
波器を提供する。 【構成】 ４分の１円筒圧電磁器１０及び１０′、金属
円筒１３、繊維強化樹脂円筒２０よりなる水中送波器で
あって、金属円筒１３と繊維強化樹脂円筒２０とで強力
な圧縮バイアス応力を加えることで圧電磁器の張力に対
する脆さを補い、かつ繊維強化樹脂円筒２０によって媒
質である水との音響的インピーダンスの整合を行ってい
る。圧電磁器１０、１０′に電圧を印加すると圧電磁器
は円周方向に伸び縮みして媒質の取り込み・排除を行
い、音波がダイポール放射パターンで放射される。又、
円筒状圧電磁器部に分極方向が円周方向の圧電磁器を用
いることで縦効果の振動モードが利用できる。
ハイパワー送波の可能なダイポール放射型低周波水中送
波器を提供する。 【構成】 ４分の１円筒圧電磁器１０及び１０′、金属
円筒１３、繊維強化樹脂円筒２０よりなる水中送波器で
あって、金属円筒１３と繊維強化樹脂円筒２０とで強力
な圧縮バイアス応力を加えることで圧電磁器の張力に対
する脆さを補い、かつ繊維強化樹脂円筒２０によって媒
質である水との音響的インピーダンスの整合を行ってい
る。圧電磁器１０、１０′に電圧を印加すると圧電磁器
は円周方向に伸び縮みして媒質の取り込み・排除を行
い、音波がダイポール放射パターンで放射される。又、
円筒状圧電磁器部に分極方向が円周方向の圧電磁器を用
いることで縦効果の振動モードが利用できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は遠距離ソーナー、海洋資
源探査などに使用される低周波帯でダイポールの放射パ
ターンをもつハイパワー小型水中送波器に関するもので
ある。
源探査などに使用される低周波帯でダイポールの放射パ
ターンをもつハイパワー小型水中送波器に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】水中において低周波の音波は高周波のそ
れと比較して伝搬損失が少なく、より遠方まで到達する
ことができるために、ソーナー、海洋資源探査、海流の
調査などの分野では低周波音波の利用が盛んに進められ
ている。さらにそのような音波を放射する送波器の小型
化が重要な課題として進められている。この場合、送波
器を放射される音波の１波長より小さくすると、放射パ
ターンは周知のごとく無指向性となりやすい。
れと比較して伝搬損失が少なく、より遠方まで到達する
ことができるために、ソーナー、海洋資源探査、海流の
調査などの分野では低周波音波の利用が盛んに進められ
ている。さらにそのような音波を放射する送波器の小型
化が重要な課題として進められている。この場合、送波
器を放射される音波の１波長より小さくすると、放射パ
ターンは周知のごとく無指向性となりやすい。
【０００３】一方、音波の放射パターンについても、あ
る方向性をもって放射するダイポール放射パターンを有
する小型の送波器のニーズが高まってきている。しか
し、低周波送波器でダイポール放射パターンをもつため
には、その放射音波の波長が長いがゆえに、必然的に送
波器が大型化してしまう傾向にあった。そこで、ダイポ
ール放射パターンをもつ小型低周波送波器の実現には、
送波器自身の構造及びその駆動方法に技術的工夫が必要
である。
る方向性をもって放射するダイポール放射パターンを有
する小型の送波器のニーズが高まってきている。しか
し、低周波送波器でダイポール放射パターンをもつため
には、その放射音波の波長が長いがゆえに、必然的に送
波器が大型化してしまう傾向にあった。そこで、ダイポ
ール放射パターンをもつ小型低周波送波器の実現には、
送波器自身の構造及びその駆動方法に技術的工夫が必要
である。
【０００４】従来、駆動方法に工夫を施した低周波数帯
（３ｋＨｚ以下）におけるダイポール放射パターン送波
器として、例えばジャーナル・オブ・アコースティカル
・ソサイアティー・オブ・アメリカ（Ｊ．Ａｃｏｕｓ
ｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．、ｖｏｌ．７２、Ｎｏ．２、ｐｐ．
３１３−３１５（１９８２．８））に記載の超磁歪材料
円筒ブロックと４分の１区間に区切られた金属マスで構
成されたスクエアリング送波器が知られている。しか
し、上記送波器では駆動源に超磁歪材料を用いているた
め、非常に高価で、また応力的な脆さをもつという欠点
があった。このような欠点を補うため、送波器自体の大
きさも大型化してしまい、送波器の簡便性が非常に劣る
ものであった。
（３ｋＨｚ以下）におけるダイポール放射パターン送波
器として、例えばジャーナル・オブ・アコースティカル
・ソサイアティー・オブ・アメリカ（Ｊ．Ａｃｏｕｓ
ｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．、ｖｏｌ．７２、Ｎｏ．２、ｐｐ．
３１３−３１５（１９８２．８））に記載の超磁歪材料
円筒ブロックと４分の１区間に区切られた金属マスで構
成されたスクエアリング送波器が知られている。しか
し、上記送波器では駆動源に超磁歪材料を用いているた
め、非常に高価で、また応力的な脆さをもつという欠点
があった。このような欠点を補うため、送波器自体の大
きさも大型化してしまい、送波器の簡便性が非常に劣る
ものであった。
【０００５】また、特開昭６２−１７４６７７号公報、
及び特開平１−１１４３００号公報において、ジルコン
チタン酸鉛（ＰＺＴ）系圧電磁器製円筒状送受波器が開
示されている。この送波器は、ＰＺＴ系圧電磁器円筒状
振動子が用いられており、該円筒状振動子の電極を内外
面全面を被る全面電極とはしないで、互いに独立に駆動
あるいは受波可能な４分割された領域を有するような電
極構造とし、この円筒状振動子と平衡型トランスで電気
的接続を変えてやることにより、無指向性あるいはダイ
ポール特性を適宜選択できることを特徴としている。
及び特開平１−１１４３００号公報において、ジルコン
チタン酸鉛（ＰＺＴ）系圧電磁器製円筒状送受波器が開
示されている。この送波器は、ＰＺＴ系圧電磁器円筒状
振動子が用いられており、該円筒状振動子の電極を内外
面全面を被る全面電極とはしないで、互いに独立に駆動
あるいは受波可能な４分割された領域を有するような電
極構造とし、この円筒状振動子と平衡型トランスで電気
的接続を変えてやることにより、無指向性あるいはダイ
ポール特性を適宜選択できることを特徴としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
特開昭６２−１７４６７７号公報及び特開平１−１１４
３００号公報においては、ＰＺＴの固有音響インピーダ
ンス（密度と音速の積で定義される）は２４．０〜２
６．０ＭＫＳｒａｙｌと媒質である水の２０倍近くあり
極めて大きいため、水と送波器との間で音響インピーダ
ンスのミスマッチングが生じ、得られる帯域幅は１５％
からせいぜい３０％程度に制限されたものとなり、距離
分解能がさほど得られないという欠点があった。また圧
電振動子は磁器であるため、機械的強度面、特に張力が
働いたときに脆さがあり、このためハイパワー送波には
一定の限界があるという欠点があった。したがって、こ
れらの送受波器はダイポール放射型あるいは無指向型の
小型低周波送波器として機能はするが、広帯域、ハイパ
ワー送波の点で課題を抱えていた。
特開昭６２−１７４６７７号公報及び特開平１−１１４
３００号公報においては、ＰＺＴの固有音響インピーダ
ンス（密度と音速の積で定義される）は２４．０〜２
６．０ＭＫＳｒａｙｌと媒質である水の２０倍近くあり
極めて大きいため、水と送波器との間で音響インピーダ
ンスのミスマッチングが生じ、得られる帯域幅は１５％
からせいぜい３０％程度に制限されたものとなり、距離
分解能がさほど得られないという欠点があった。また圧
電振動子は磁器であるため、機械的強度面、特に張力が
働いたときに脆さがあり、このためハイパワー送波には
一定の限界があるという欠点があった。したがって、こ
れらの送受波器はダイポール放射型あるいは無指向型の
小型低周波送波器として機能はするが、広帯域、ハイパ
ワー送波の点で課題を抱えていた。
【０００７】本発明の目的は、従来技術の欠点を補いつ
つ、小型・低周波でダイポール放射が可能で、広帯域で
高効率の音響放射特性を有し、かつハイパワー送波の可
能な送波器を提供することである。
つ、小型・低周波でダイポール放射が可能で、広帯域で
高効率の音響放射特性を有し、かつハイパワー送波の可
能な送波器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の送波器は、円筒
４分の１サイズの圧電磁器に対し、内側面から外側面方
向と外側面から内側面方向という異なる方向に分極を施
し、それらを円筒状に配置し、その内側面に金属円筒を
配し、さらに外周を繊維が一方向に配された繊維強化樹
脂で被覆したことによって圧電磁器に圧縮バイアス応力
を印加したことを特徴としている。
４分の１サイズの圧電磁器に対し、内側面から外側面方
向と外側面から内側面方向という異なる方向に分極を施
し、それらを円筒状に配置し、その内側面に金属円筒を
配し、さらに外周を繊維が一方向に配された繊維強化樹
脂で被覆したことによって圧電磁器に圧縮バイアス応力
を印加したことを特徴としている。
【０００９】また、前記円筒状圧電磁器において、隣り
合う圧電磁器の分極方向が円周方向でかつ互いに逆向き
である圧電磁器を接合した圧電磁器群４組を組み合わせ
て円筒形としたことを特徴とする低周波水中送波器であ
る。
合う圧電磁器の分極方向が円周方向でかつ互いに逆向き
である圧電磁器を接合した圧電磁器群４組を組み合わせ
て円筒形としたことを特徴とする低周波水中送波器であ
る。
【００１０】
【作用】本発明の送波器の代表的な一例を図１に示す。
図１に示した送波器の断面図及び平面図において、１
０、１０′は円筒状圧電磁器を４分の１に等分した４分
の１円筒圧電磁器である。４分の１円筒圧電磁器１０は
内側面から外側面方向に、４分の１円筒圧電磁器１０′
は外側面から内側面方向にそれぞれ分極されているもの
で、これらを図１に示すように結合して円筒状圧電磁器
１１を形成している。図１では、１０、１０′がそれぞ
れ半円筒部になるように結合しているが結合の仕方は必
ずしもこれに限る必要はない。
図１に示した送波器の断面図及び平面図において、１
０、１０′は円筒状圧電磁器を４分の１に等分した４分
の１円筒圧電磁器である。４分の１円筒圧電磁器１０は
内側面から外側面方向に、４分の１円筒圧電磁器１０′
は外側面から内側面方向にそれぞれ分極されているもの
で、これらを図１に示すように結合して円筒状圧電磁器
１１を形成している。図１では、１０、１０′がそれぞ
れ半円筒部になるように結合しているが結合の仕方は必
ずしもこれに限る必要はない。
【００１１】本発明の送波器は、このような円筒状圧電
磁器を単数もしくは複数個用意し、その外表面に図２に
示すような円筒中心軸方向に繊維が配列された繊維強化
樹脂シートを有機接着剤を介して多重に巻き付けて繊維
強化樹脂円筒２０とし、さらに円筒状圧電磁器１１、１
２の内側面側には金属円筒１３を強力接着剤により接着
して構成している。図１においては２つ（円筒状圧電磁
器１１、１２）用意した場合を示す。このような中心軸
方向に繊維を配した繊維強化樹脂シート２１（図２）は
径ひろがり振動モードに関係する音速が圧電磁器よりか
なり小さい。したがって、本発明送波器は単位音響放射
面積あたりの実効的な質量が小さくなる分、水との音響
インピーダンス整合が改善され、広帯域でかつ小型なも
のが実現される。また、圧電磁器の張力に対する脆さを
補うため、内側面側に配した金属円筒１３と外周部の繊
維強化樹脂シート２１とで強力な圧縮バイアス応力を加
えている。特に、本発明の送波器は円筒状圧電磁器が、
４分割されたものを結合した形となっているので、より
強力な圧縮バイアスを必要とする。内側面側に配した金
属円筒１３は、その点で多大の効果があり、外周部に巻
き付ける繊維強化樹脂シート２１をいっそう強く巻き付
けることが可能となっている。またさらに、強度の締め
付けにより製造上のばらつきが解消されるという利点も
ある。本発明の送波器は、このようにしてハイパワー放
射や深い深度での使用を可能にしている。
磁器を単数もしくは複数個用意し、その外表面に図２に
示すような円筒中心軸方向に繊維が配列された繊維強化
樹脂シートを有機接着剤を介して多重に巻き付けて繊維
強化樹脂円筒２０とし、さらに円筒状圧電磁器１１、１
２の内側面側には金属円筒１３を強力接着剤により接着
して構成している。図１においては２つ（円筒状圧電磁
器１１、１２）用意した場合を示す。このような中心軸
方向に繊維を配した繊維強化樹脂シート２１（図２）は
径ひろがり振動モードに関係する音速が圧電磁器よりか
なり小さい。したがって、本発明送波器は単位音響放射
面積あたりの実効的な質量が小さくなる分、水との音響
インピーダンス整合が改善され、広帯域でかつ小型なも
のが実現される。また、圧電磁器の張力に対する脆さを
補うため、内側面側に配した金属円筒１３と外周部の繊
維強化樹脂シート２１とで強力な圧縮バイアス応力を加
えている。特に、本発明の送波器は円筒状圧電磁器が、
４分割されたものを結合した形となっているので、より
強力な圧縮バイアスを必要とする。内側面側に配した金
属円筒１３は、その点で多大の効果があり、外周部に巻
き付ける繊維強化樹脂シート２１をいっそう強く巻き付
けることが可能となっている。またさらに、強度の締め
付けにより製造上のばらつきが解消されるという利点も
ある。本発明の送波器は、このようにしてハイパワー放
射や深い深度での使用を可能にしている。
【００１２】次に本送波器のダイポール放射のための駆
動原理を説明する。４分の１円筒圧電磁器１０及び１
０′に電圧を印加すると圧電磁器は円周方向に伸び縮み
する。この際、圧電磁器１０と１０′の分極方向を逆向
きにしているため、それぞれに同時に電圧を印加すると
圧電磁器１０と１０′とでは逆相で伸び縮みすることに
なる。圧電磁器が伸びている状態の時、その圧電磁器付
近の繊維強化樹脂円筒２０は外側にひろがり、外側面に
接する媒質を排除する。また圧電磁器が縮んでいる状態
の時では媒質を取り込む。この繰り返しによって、音波
がダイポール放射パターンで放射される。なお、円筒状
圧電磁器１１、１２は、同じ位置に同じ分極方向の４分
の１円筒圧電磁器が配置され、同相で薄肉円筒の径ひろ
がり振動を行うものである。またさらに、効率的な音響
放射を行うために、繊維強化樹脂シートからなる円筒２
０は、円筒状圧電磁器１１、１２と一体となって径ひろ
がり振動モードで振動することが必要不可欠である。送
波器が一様な径ひろがり振動をするためには、円筒２０
の中心軸方向に関する剛性が強くなければならない。ま
た一方で繊維強化樹脂シートを円筒状にするには、図２
のｘ軸方向に対しては撓みやすい方が便利である。その
ため、円筒２０を形成する繊維強化樹脂シート２１の繊
維方向は円筒中心軸方向（図２のｚ軸方向）と一致する
ように組まれるのが望ましい（図２の矢印で示す）。繊
維強化樹脂シート２１としてはガラス繊維強化樹脂（Ｇ
−ＦＲＰ）や炭素繊維強化樹脂（Ｃ−ＦＲＰ）などがよ
く適している。
動原理を説明する。４分の１円筒圧電磁器１０及び１
０′に電圧を印加すると圧電磁器は円周方向に伸び縮み
する。この際、圧電磁器１０と１０′の分極方向を逆向
きにしているため、それぞれに同時に電圧を印加すると
圧電磁器１０と１０′とでは逆相で伸び縮みすることに
なる。圧電磁器が伸びている状態の時、その圧電磁器付
近の繊維強化樹脂円筒２０は外側にひろがり、外側面に
接する媒質を排除する。また圧電磁器が縮んでいる状態
の時では媒質を取り込む。この繰り返しによって、音波
がダイポール放射パターンで放射される。なお、円筒状
圧電磁器１１、１２は、同じ位置に同じ分極方向の４分
の１円筒圧電磁器が配置され、同相で薄肉円筒の径ひろ
がり振動を行うものである。またさらに、効率的な音響
放射を行うために、繊維強化樹脂シートからなる円筒２
０は、円筒状圧電磁器１１、１２と一体となって径ひろ
がり振動モードで振動することが必要不可欠である。送
波器が一様な径ひろがり振動をするためには、円筒２０
の中心軸方向に関する剛性が強くなければならない。ま
た一方で繊維強化樹脂シートを円筒状にするには、図２
のｘ軸方向に対しては撓みやすい方が便利である。その
ため、円筒２０を形成する繊維強化樹脂シート２１の繊
維方向は円筒中心軸方向（図２のｚ軸方向）と一致する
ように組まれるのが望ましい（図２の矢印で示す）。繊
維強化樹脂シート２１としてはガラス繊維強化樹脂（Ｇ
−ＦＲＰ）や炭素繊維強化樹脂（Ｃ−ＦＲＰ）などがよ
く適している。
【００１３】また駆動力として円筒状圧電磁器の薄肉円
筒径ひろがり振動モードのような横効果の他に、縦効果
を使うことも容易に考えられる。本発明送波器におい
て、そのような縦効果を利用した構造例を図３に示す。
筒径ひろがり振動モードのような横効果の他に、縦効果
を使うことも容易に考えられる。本発明送波器におい
て、そのような縦効果を利用した構造例を図３に示す。
【００１４】図３に示すように、円周方向に分極された
圧電磁器３０を隣り合うものどうしの分極方向が互いに
逆向きとなるように数個組み合わせて、１つの円筒状圧
電磁器３１及び３２を構成する。このとき円筒状圧電磁
器が４分の１区切りごとに電気的に独立して、駆動する
ように４分の１区間ごとにアルミナ等よりなる絶縁体３
３を挿入する。各４分の１区間ごとに電気端子の極性を
適当に決め、構成する。それぞれの圧電磁器３０に同時
に電圧を印加すると、各４分の１区間はその電気端子極
性によって、伸縮の位相に差異が生じる。圧電磁器が伸
びている状態の時、その圧電磁器付近の繊維強化樹脂４
０は外側にひろがり、外側面に接する媒質を排除する。
また圧電磁器が縮んでいる状態の時では媒質を取り込
む。この繰り返しによって、音波がダイポール放射パタ
ーンで放射される。図３の送波器において、金属円筒１
３と繊維強化樹脂４０のはたらきや構成は前述の図１の
送波器及び図２の場合と同様であるが、図３の送波器の
場合には圧電磁器の電極配列の仕方から、導電性のある
炭素繊維強化樹脂よりも導電性のないガラス繊維強化樹
脂などが適している。炭素繊維強化樹脂を使用する場合
には、円筒状圧電磁器の外周部に絶縁体を介する必要が
ある。
圧電磁器３０を隣り合うものどうしの分極方向が互いに
逆向きとなるように数個組み合わせて、１つの円筒状圧
電磁器３１及び３２を構成する。このとき円筒状圧電磁
器が４分の１区切りごとに電気的に独立して、駆動する
ように４分の１区間ごとにアルミナ等よりなる絶縁体３
３を挿入する。各４分の１区間ごとに電気端子の極性を
適当に決め、構成する。それぞれの圧電磁器３０に同時
に電圧を印加すると、各４分の１区間はその電気端子極
性によって、伸縮の位相に差異が生じる。圧電磁器が伸
びている状態の時、その圧電磁器付近の繊維強化樹脂４
０は外側にひろがり、外側面に接する媒質を排除する。
また圧電磁器が縮んでいる状態の時では媒質を取り込
む。この繰り返しによって、音波がダイポール放射パタ
ーンで放射される。図３の送波器において、金属円筒１
３と繊維強化樹脂４０のはたらきや構成は前述の図１の
送波器及び図２の場合と同様であるが、図３の送波器の
場合には圧電磁器の電極配列の仕方から、導電性のある
炭素繊維強化樹脂よりも導電性のないガラス繊維強化樹
脂などが適している。炭素繊維強化樹脂を使用する場合
には、円筒状圧電磁器の外周部に絶縁体を介する必要が
ある。
【００１５】このように本発明の送波器は、圧電磁器振
動子の分極状態によりダイポール放射を可能としてい
る。圧電磁器振動子に対して同時に同相の電圧印加が可
能で、従来技術に記載の送受波器が駆動システム全体と
して複雑であるのに比べ、簡易性に優れている。また本
発明送波器は、分割した圧電磁器を結合して使用する構
造となっているので、従来技術記載の一体燒結のものよ
りも寸法上の制約を受けることがなく、そのため、さら
に径を大きくして超低周波化（数百Ｈｚ〜数ｋＨｚ）も
可能である。
動子の分極状態によりダイポール放射を可能としてい
る。圧電磁器振動子に対して同時に同相の電圧印加が可
能で、従来技術に記載の送受波器が駆動システム全体と
して複雑であるのに比べ、簡易性に優れている。また本
発明送波器は、分割した圧電磁器を結合して使用する構
造となっているので、従来技術記載の一体燒結のものよ
りも寸法上の制約を受けることがなく、そのため、さら
に径を大きくして超低周波化（数百Ｈｚ〜数ｋＨｚ）も
可能である。
【００１６】
（実施例１）本発明の一実施例について図１を参照に説
明する。図１において円筒状圧電磁器１１及び１２は、
内外側面に電極が設けられた分極方向の異なる円筒４分
の１サイズの圧電磁器１０、１０′の２組ずつをそれぞ
れが半円筒部になるように強力接着剤により接合して円
筒状にしたものである。円筒状圧電磁器１１、１２は同
形状でかつ分極方向が同一になる位置に配置し、同相で
駆動される。さらにその円筒状圧電磁器１１、１２の内
側面側に高強度アルミニウム合金の円筒１３（１cm厚）
を強力接着剤により接合している。円筒２０は中心軸方
向に炭素繊維を配した炭素繊維強化樹脂（Ｃ−ＦＲＰ）
からなるもので、厚さ０．５mmのＣ−ＦＲＰのシートを
１０重に巻いたものである。このとき、円筒状圧電磁器
１１、１２に圧縮バイアス応力が加わるように、Ｃ−Ｆ
ＲＰシートの内側にエポキシ系接着剤を塗布して、シー
トに張力を加えながら強固に巻かれている。
明する。図１において円筒状圧電磁器１１及び１２は、
内外側面に電極が設けられた分極方向の異なる円筒４分
の１サイズの圧電磁器１０、１０′の２組ずつをそれぞ
れが半円筒部になるように強力接着剤により接合して円
筒状にしたものである。円筒状圧電磁器１１、１２は同
形状でかつ分極方向が同一になる位置に配置し、同相で
駆動される。さらにその円筒状圧電磁器１１、１２の内
側面側に高強度アルミニウム合金の円筒１３（１cm厚）
を強力接着剤により接合している。円筒２０は中心軸方
向に炭素繊維を配した炭素繊維強化樹脂（Ｃ−ＦＲＰ）
からなるもので、厚さ０．５mmのＣ−ＦＲＰのシートを
１０重に巻いたものである。このとき、円筒状圧電磁器
１１、１２に圧縮バイアス応力が加わるように、Ｃ−Ｆ
ＲＰシートの内側にエポキシ系接着剤を塗布して、シー
トに張力を加えながら強固に巻かれている。
【００１７】円筒状圧電磁器１１、１２の寸法は外径φ
１２cm、内径φ１０cm、高さ３cmである。送波器の高さ
は１２cm、外径はφ１３cmである。図１には示していな
いが、実際の送波器では水密を保つために、送波器の上
下面をＦＲＰ円板で蓋をして、さらに全体をウレタン樹
脂でモールドを施している。
１２cm、内径φ１０cm、高さ３cmである。送波器の高さ
は１２cm、外径はφ１３cmである。図１には示していな
いが、実際の送波器では水密を保つために、送波器の上
下面をＦＲＰ円板で蓋をして、さらに全体をウレタン樹
脂でモールドを施している。
【００１８】水中において本送波器は中心周波数９．４
ｋＨｚで動作し、送波レベル１９４ｄＢｒｅ１μＰａの
音圧が得られ、しかも４０％を越える比帯域幅を実現す
ることができる。指向性は図４に示すようなダイポール
放射パターンが得られた。
ｋＨｚで動作し、送波レベル１９４ｄＢｒｅ１μＰａの
音圧が得られ、しかも４０％を越える比帯域幅を実現す
ることができる。指向性は図４に示すようなダイポール
放射パターンが得られた。
【００１９】（実施例２）本発明の他の実施例について
図３を参照に説明する。図３において円筒状圧電磁器３
１及び３２は、円周方向に分極され、かつ隣り合うもの
どうしの分極方向が互いに逆向きな４個の圧電磁器３０
を導電性の強力接着剤にて接合して円筒４分の１サイズ
を構成し、さらにその圧電磁器群４組より円筒を形成し
たものである。各圧電磁器３０の電極は互いの接合部に
形成されているが、このとき円筒状圧電磁器３１及び３
２が４分の１区切りごとに電気的に独立して駆動するよ
うに４分の１区間ごとに絶縁体であるアルミナ３３の挿
入を図っている。また円筒状圧電磁器３１、３２は同形
状でかつ分極方向が同一になる位置に配置し、同相で駆
動されるものである。さらにその円筒状圧電磁器１１、
１２の内側面側に高強度アルミニウム合金の円筒１３
（１cm厚）を強力接着剤により接合している。円筒４０
は中心軸方向にガラス繊維を配したガラス繊維強化樹脂
（Ｇ−ＦＲＰ）からなるもので、厚さ０．５mmのＧ−Ｆ
ＲＰのシートを１０重に巻いたものである。このとき、
円筒状圧電磁器３１、３２に圧縮バイアス応力が加わる
ように、Ｇ−ＦＲＰシートの内側にエポキシ系接着剤を
塗布して、シートに張力を加えながら強固に巻かれてい
る。
図３を参照に説明する。図３において円筒状圧電磁器３
１及び３２は、円周方向に分極され、かつ隣り合うもの
どうしの分極方向が互いに逆向きな４個の圧電磁器３０
を導電性の強力接着剤にて接合して円筒４分の１サイズ
を構成し、さらにその圧電磁器群４組より円筒を形成し
たものである。各圧電磁器３０の電極は互いの接合部に
形成されているが、このとき円筒状圧電磁器３１及び３
２が４分の１区切りごとに電気的に独立して駆動するよ
うに４分の１区間ごとに絶縁体であるアルミナ３３の挿
入を図っている。また円筒状圧電磁器３１、３２は同形
状でかつ分極方向が同一になる位置に配置し、同相で駆
動されるものである。さらにその円筒状圧電磁器１１、
１２の内側面側に高強度アルミニウム合金の円筒１３
（１cm厚）を強力接着剤により接合している。円筒４０
は中心軸方向にガラス繊維を配したガラス繊維強化樹脂
（Ｇ−ＦＲＰ）からなるもので、厚さ０．５mmのＧ−Ｆ
ＲＰのシートを１０重に巻いたものである。このとき、
円筒状圧電磁器３１、３２に圧縮バイアス応力が加わる
ように、Ｇ−ＦＲＰシートの内側にエポキシ系接着剤を
塗布して、シートに張力を加えながら強固に巻かれてい
る。
【００２０】円筒状圧電磁器３１、３２の寸法は外径φ
１２cm、内径φ１０cm、高さ３cmである。送波器の高さ
は１２cm、外径はφ１３cmである。図３には示していな
いが、実際の送波器では水密を保つために、送波器の上
下面をＦＲＰ円板で蓋をして、さらに全体をウレタン樹
脂でモールドを施している。
１２cm、内径φ１０cm、高さ３cmである。送波器の高さ
は１２cm、外径はφ１３cmである。図３には示していな
いが、実際の送波器では水密を保つために、送波器の上
下面をＦＲＰ円板で蓋をして、さらに全体をウレタン樹
脂でモールドを施している。
【００２１】水中において本送波器は中心周波数１０．
６ｋＨｚで動作し、送波レベル１９６ｄＢｒｅ１μＰａ
の音圧が得られ、しかも４０％を越える比帯域幅を実現
することができる。指向性は実施例１に示したものと同
様に図４のようなダイポール放射パターンが得られた。
６ｋＨｚで動作し、送波レベル１９６ｄＢｒｅ１μＰａ
の音圧が得られ、しかも４０％を越える比帯域幅を実現
することができる。指向性は実施例１に示したものと同
様に図４のようなダイポール放射パターンが得られた。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明の送波器は、このよ
うな方式をとることで、駆動システムとして簡易性に優
れたダイポール放射パターンをもつ、ハイパワー放射の
可能な広帯域小型低周波水中送波器を得ることができ
る。
うな方式をとることで、駆動システムとして簡易性に優
れたダイポール放射パターンをもつ、ハイパワー放射の
可能な広帯域小型低周波水中送波器を得ることができ
る。
【図１】本発明送波器の構造例を示す断面図及び平面図
である。
である。
【図２】本発明送波器に用いる繊維強化樹脂を示す図で
ある。
ある。
【図３】本発明送波器の他の構造例を示す断面図及び平
面図である。
面図である。
【図４】本発明送波器の放射特性を示す図である。
１０ ４分の１円筒圧電磁器 １０′ ４分の１円筒圧電磁器 １１ 円筒状圧電磁器 １２ 円筒状圧電磁器 １３ 金属円筒 ２０ 繊維強化樹脂円筒 ２１ 繊維強化樹脂シート ３０ 圧電磁器 ３１ 円筒状圧電磁器 ３２ 円筒状圧電磁器 ３３ 絶縁アルミナ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｒ 1/44 Ｇ
Claims (2)
- 【請求項１】内側面から外側面方向と外側面から内側面
方向という異なる方向に分極を施された円筒４分の１サ
イズの圧電磁器４つを円筒状に配置し、その内側面に金
属円筒を配し、さらに外周を繊維が一方向に配された繊
維強化樹脂で被覆したことを特徴とするダイポール放射
型低周波水中送波器。 - 【請求項２】円周方向に分極され、かつ隣同士で逆方向
に分極されている複数の圧電磁器よりなる圧電磁器群４
つを、各々の群の間に絶縁体を挟み円筒状に配置し、そ
の内側面に金属円筒を配し、さらに外周を繊維が一方向
に配された繊維強化樹脂で被覆したことを特徴とするダ
イポール放射型低周波水中送波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7063194A JPH07284197A (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | ダイポール放射型低周波水中送波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7063194A JPH07284197A (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | ダイポール放射型低周波水中送波器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07284197A true JPH07284197A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13437184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7063194A Pending JPH07284197A (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | ダイポール放射型低周波水中送波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07284197A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150134913A (ko) * | 2014-05-23 | 2015-12-02 | 국방과학연구소 | 관성형 벡터 수중 청음기 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5839200A (ja) * | 1981-09-01 | 1983-03-07 | Nec Corp | 送受波器 |
| JPS62254667A (ja) * | 1986-04-28 | 1987-11-06 | Murata Mfg Co Ltd | 円筒型圧電振動子の支持構造 |
| JPS6313498A (ja) * | 1986-07-02 | 1988-01-20 | Nec Corp | 無指向性水中超音波トランスジユ−サ |
| JPH0518199B2 (ja) * | 1984-03-14 | 1993-03-11 | Nippon Electric Co |
-
1994
- 1994-04-08 JP JP7063194A patent/JPH07284197A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5839200A (ja) * | 1981-09-01 | 1983-03-07 | Nec Corp | 送受波器 |
| JPH0518199B2 (ja) * | 1984-03-14 | 1993-03-11 | Nippon Electric Co | |
| JPS62254667A (ja) * | 1986-04-28 | 1987-11-06 | Murata Mfg Co Ltd | 円筒型圧電振動子の支持構造 |
| JPS6313498A (ja) * | 1986-07-02 | 1988-01-20 | Nec Corp | 無指向性水中超音波トランスジユ−サ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150134913A (ko) * | 2014-05-23 | 2015-12-02 | 국방과학연구소 | 관성형 벡터 수중 청음기 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970121 |