JPH0832106B2 - 水中用圧電送受波シ−ト - Google Patents
水中用圧電送受波シ−トInfo
- Publication number
- JPH0832106B2 JPH0832106B2 JP61062992A JP6299286A JPH0832106B2 JP H0832106 B2 JPH0832106 B2 JP H0832106B2 JP 61062992 A JP61062992 A JP 61062992A JP 6299286 A JP6299286 A JP 6299286A JP H0832106 B2 JPH0832106 B2 JP H0832106B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- piezoelectric plate
- plate
- wave transmitting
- receiving sheet
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、海底地震探査機や魚群探知機などのよう
に、水中に音波または超音波を被検知物体に向けて放射
したり、あるいは被検知物体により反射して戻ってくる
反射波を受信する水中用圧電送受波シートに関するもの
である。
に、水中に音波または超音波を被検知物体に向けて放射
したり、あるいは被検知物体により反射して戻ってくる
反射波を受信する水中用圧電送受波シートに関するもの
である。
＜従来技術＞ ポリ弗化ビニリデン，ポリ弗化ビニール，ポリ塩化ビ
ニリデン，ポリ塩化ビニール，ナイロン等の圧電性有機
物もしくは合成ゴムや合成樹脂の有機物中にチタン酸ジ
ルコン酸鉛，チタン酸塩等の強誘電セラミック粒子を混
合してなる圧電性有機セラミック複合物等の圧電可撓性
シートは、音響インピーダンスが水の音響インピーダン
スに近似する特性を有し、このため、これを圧電トラン
デューサとして水中を伝播する音響波を受波するのに用
いられる。
ニリデン，ポリ塩化ビニール，ナイロン等の圧電性有機
物もしくは合成ゴムや合成樹脂の有機物中にチタン酸ジ
ルコン酸鉛，チタン酸塩等の強誘電セラミック粒子を混
合してなる圧電性有機セラミック複合物等の圧電可撓性
シートは、音響インピーダンスが水の音響インピーダン
スに近似する特性を有し、このため、これを圧電トラン
デューサとして水中を伝播する音響波を受波するのに用
いられる。
これ以外に、圧電磁器板にあっても、圧電トランデュ
ーサとして用いられるものがある。
ーサとして用いられるものがある。
さらにまた圧電可撓性シート，圧電磁器板は音波また
は超音波を被検知物体に向けて放射する送波器としても
用いられる。
は超音波を被検知物体に向けて放射する送波器としても
用いられる。
この圧電可撓性シート，圧電磁器等の圧電板を使用し
た水中用圧電送受波シートの従来構成は、第８図に示す
ように、前記圧電材料よりなる圧電板ａの上下面に電極
b,cを設け、電極b,c間に所定の直流電圧を印加して圧電
板ａを厚み方向に分極してなり、これを水中に浸漬し
て、電極b,cに交番電圧を印加して音波または超音波を
発振したり、電極b,c間から出力信号を取出して水中を
伝播する音響波を受信するようにしている。
た水中用圧電送受波シートの従来構成は、第８図に示す
ように、前記圧電材料よりなる圧電板ａの上下面に電極
b,cを設け、電極b,c間に所定の直流電圧を印加して圧電
板ａを厚み方向に分極してなり、これを水中に浸漬し
て、電極b,cに交番電圧を印加して音波または超音波を
発振したり、電極b,c間から出力信号を取出して水中を
伝播する音響波を受信するようにしている。
＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、前記構成による圧電板は、受波にもちいら
れる場合にあっては、静水圧力下における音を検知する
ものであり、この感度は受波感度を示す圧電定数ghによ
って定まる。このghは次の式により与えられる。
れる場合にあっては、静水圧力下における音を検知する
ものであり、この感度は受波感度を示す圧電定数ghによ
って定まる。このghは次の式により与えられる。
gh＝g33＋2g31 ここで定数g33は厚み方向（分極方向）の圧力p1に対
する感度を示し、定数g31は面方向（分極軸に垂直な方
向）の圧力p2に対する感度を示す。
する感度を示し、定数g31は面方向（分極軸に垂直な方
向）の圧力p2に対する感度を示す。
ところでg31は負の値であるため、gh＜g33となり、前
記従来構成にあってはghの値は、g33の1/2〜1/5でしか
なく、低感度であった。
記従来構成にあってはghの値は、g33の1/2〜1/5でしか
なく、低感度であった。
このことは、送波の場合においても同じであり、面方
向から水圧により、圧電定数dhが低下する欠点があっ
た。
向から水圧により、圧電定数dhが低下する欠点があっ
た。
本発明は、面方向（分極軸に垂直な方向）の圧力p2を
可及的に除去することにより、圧電定数g31を見掛け上
ゼロとし、定数ghとg33とを等しくして受波感度を向上
させ、同じく圧電定数d31を見掛け上ゼロとし、送波感
度を示す圧電定数dhを高めて送波性能を向上させ得る水
柱用圧電送受波シートの提供を目的とするものである。
可及的に除去することにより、圧電定数g31を見掛け上
ゼロとし、定数ghとg33とを等しくして受波感度を向上
させ、同じく圧電定数d31を見掛け上ゼロとし、送波感
度を示す圧電定数dhを高めて送波性能を向上させ得る水
柱用圧電送受波シートの提供を目的とするものである。
＜問題点を解決するための手段＞ 本願の第一の発明は、上下に電極が形成され、かつ厚
み方向に分極された圧電板の外周縁を、該圧電板と略同
厚の周縁枠体で囲んで、前記圧電板周縁と枠体内縁間
に、空気層，発泡材層等の緩衝周域を生じさせ、さらに
前記枠体と圧電板との上下外面を樹脂で覆ってなること
を特徴とするものである。
み方向に分極された圧電板の外周縁を、該圧電板と略同
厚の周縁枠体で囲んで、前記圧電板周縁と枠体内縁間
に、空気層，発泡材層等の緩衝周域を生じさせ、さらに
前記枠体と圧電板との上下外面を樹脂で覆ってなること
を特徴とするものである。
また第二の発明は、前記発明において、圧電板の外周
縁を、間隔保持爪を介して、該圧電板と略同厚の周縁枠
体で囲むことにより、間隔保持爪によって、圧電板周囲
に、緩衝周域となる所定間隔の空気層を形成するように
したものである。
縁を、間隔保持爪を介して、該圧電板と略同厚の周縁枠
体で囲むことにより、間隔保持爪によって、圧電板周囲
に、緩衝周域となる所定間隔の空気層を形成するように
したものである。
さらにまた第三の発明は、前記発明において、緩衝周
域となる空気層の上下位置に、剛性板を差し渡し状に配
設したものである。
域となる空気層の上下位置に、剛性板を差し渡し状に配
設したものである。
＜作用＞ 前記構成にあって、圧電送受波シートの周縁から面方
向（分極軸に垂直な方向）の圧力p2が作用した場合にあ
って、緩衝周域により、前記圧力p2は、圧電板周縁への
影響を除去される。このため、受波器として用いる場合
には面方向の受波感度を示す圧電定数g31は見掛け上ゼ
ロとなる。同様に圧電定数d31も見掛け上ゼロとなる。
向（分極軸に垂直な方向）の圧力p2が作用した場合にあ
って、緩衝周域により、前記圧力p2は、圧電板周縁への
影響を除去される。このため、受波器として用いる場合
には面方向の受波感度を示す圧電定数g31は見掛け上ゼ
ロとなる。同様に圧電定数d31も見掛け上ゼロとなる。
また第二の発明にあっては、間隔保持爪により圧電板
と周縁枠体間の空気層の幅は一定に保持される。このた
め、圧電送受波シートの形成過程で、前記圧電板と周縁
枠体との配置関係が一方に偏って、その接触が生じるよ
うなことはなくなり、組付けが容易となり、空気層によ
る緩衝効果を安定して生じさせ得ることとなる。
と周縁枠体間の空気層の幅は一定に保持される。このた
め、圧電送受波シートの形成過程で、前記圧電板と周縁
枠体との配置関係が一方に偏って、その接触が生じるよ
うなことはなくなり、組付けが容易となり、空気層によ
る緩衝効果を安定して生じさせ得ることとなる。
さらにまた、第三の発明にあっては、空気層の上下位
置に、剛性板が差し渡されている。これは圧電受波シー
トを水中深く浸漬したとき、その大きな水圧によって前
記空気層の上下にある樹脂層を陥没させ、圧電板の周縁
に面方向の分力を生じ、感度を低下させる恐れがある。
そこで、前記剛性板により、面方向の分力の発生を阻止
するようにしたものである。
置に、剛性板が差し渡されている。これは圧電受波シー
トを水中深く浸漬したとき、その大きな水圧によって前
記空気層の上下にある樹脂層を陥没させ、圧電板の周縁
に面方向の分力を生じ、感度を低下させる恐れがある。
そこで、前記剛性板により、面方向の分力の発生を阻止
するようにしたものである。
＜実施例＞ 第1,2図について、１は圧電ゴム等の圧電可撓性シー
トや圧電磁器からなる矩形状の圧電板１であって、厚み
方向に分極され、その上下面には電極2,2が形成され、
リード線3,3により電極2,2間から信号を取出し得るよう
にしている。前記圧電板１は、ハイドロフォン定数の大
きい、例えばチタン酸鉛（PbTiO3）系材料により形成さ
れ得る。
トや圧電磁器からなる矩形状の圧電板１であって、厚み
方向に分極され、その上下面には電極2,2が形成され、
リード線3,3により電極2,2間から信号を取出し得るよう
にしている。前記圧電板１は、ハイドロフォン定数の大
きい、例えばチタン酸鉛（PbTiO3）系材料により形成さ
れ得る。
前記圧電板１の外周縁には、該圧電板１と略同厚の矩
形状枠体10が矩形間隔11を置いて外嵌される。前記矩形
状枠体10は、金属あるいはプラスチック等の剛性の高い
（縦弾性係数の大きい）材料を使用し、水圧及び検知す
る音圧レベルに最適なようにその強度及び板厚が選定さ
れる。
形状枠体10が矩形間隔11を置いて外嵌される。前記矩形
状枠体10は、金属あるいはプラスチック等の剛性の高い
（縦弾性係数の大きい）材料を使用し、水圧及び検知す
る音圧レベルに最適なようにその強度及び板厚が選定さ
れる。
次に、前記圧電板１と、矩形状枠体10の上下面にはウ
レタン樹脂モールド等が施されて、樹脂層12,12が形成
される。樹脂層12,12は、前記矩形間隔11内に流入しな
いようにし、矩形間隔11を緩衝周域となる空気相13とす
る。而て、かかる構成により、圧電送受波シートが構成
され、その周縁から圧力P2がかかっても、空気層13によ
り緩衝されて、圧電板１の外周縁にはその作用が及ばな
いこととなる。
レタン樹脂モールド等が施されて、樹脂層12,12が形成
される。樹脂層12,12は、前記矩形間隔11内に流入しな
いようにし、矩形間隔11を緩衝周域となる空気相13とす
る。而て、かかる構成により、圧電送受波シートが構成
され、その周縁から圧力P2がかかっても、空気層13によ
り緩衝されて、圧電板１の外周縁にはその作用が及ばな
いこととなる。
これを確かめるために、圧電板１を、形状が縦100mm
−横59mm−厚3mm（うち圧電材料2mm）とし、その特性が
静電容量1173P,F,tanδ＝5.9％であるものを使用し、間
隔11を1mmとして、第２図のもの構成し、同じ圧電板１
を使用した第８図の従来構成のものと比較したところ、
本発明の受波感度は−193.9dBであり、従来のものは−2
01.6dBであった。すなわち本発明のものは、受波感度が
7.7dBも改善されることが解った。
−横59mm−厚3mm（うち圧電材料2mm）とし、その特性が
静電容量1173P,F,tanδ＝5.9％であるものを使用し、間
隔11を1mmとして、第２図のもの構成し、同じ圧電板１
を使用した第８図の従来構成のものと比較したところ、
本発明の受波感度は−193.9dBであり、従来のものは−2
01.6dBであった。すなわち本発明のものは、受波感度が
7.7dBも改善されることが解った。
さらに、かかる構成のものに100Kg/cm2までのの圧力
を順次加えて受波感度性能を調べた結果、第３図のよう
になり、安定した感度を得るものであることが解った。
を順次加えて受波感度性能を調べた結果、第３図のよう
になり、安定した感度を得るものであることが解った。
第４図ように、前記矩形間隔11内に発泡ゴム等の発泡
材を充填することにより発泡材層20を形成するようにし
てもよい。この構成にあっては、圧電板１と矩形間隔11
の配置関係を適正に保持でき、圧電板１周囲の緩衝周域
を整一に形成することが可能となる。
材を充填することにより発泡材層20を形成するようにし
てもよい。この構成にあっては、圧電板１と矩形間隔11
の配置関係を適正に保持でき、圧電板１周囲の緩衝周域
を整一に形成することが可能となる。
第５図は、前記矩形状枠体10の内周面に、前記矩形間
隔11の幅と等しい突出度の間隔保持爪30を複数突成した
ものである。かかる構成にあっては保持爪30により圧電
板１と矩形間隔11の配置関係を適正に保持できる。しか
も、保持爪30は圧電板１の外周に、その鋭角端を接触す
るものであるから、面方向の圧力伝播は微小である。
隔11の幅と等しい突出度の間隔保持爪30を複数突成した
ものである。かかる構成にあっては保持爪30により圧電
板１と矩形間隔11の配置関係を適正に保持できる。しか
も、保持爪30は圧電板１の外周に、その鋭角端を接触す
るものであるから、面方向の圧力伝播は微小である。
前記間隔保持爪30は、圧電板１の外周面に突成しても
よく、また圧電板１の外周面と、矩形状枠体10の内周面
の両方に、食い違い状等にして設けるようにしてもよ
い。
よく、また圧電板１の外周面と、矩形状枠体10の内周面
の両方に、食い違い状等にして設けるようにしてもよ
い。
第６図は、前記矩形間隔11の上下に矩形環状の金属平
板40を差渡したものである。
板40を差渡したものである。
すなわち、前記平板40がない場合にあっては、第７図
のように、上下外面に作用する厚み方向の圧力p1の圧力
により樹脂層12,12が陥没し、圧電板１の外周縁への面
方向分力を生じることとなる。このため、圧電送受波シ
ートの感度が低下する。しかるに、前記平板40により、
樹脂層12,12の陥没が阻止され、前記弊害が除去され
る。
のように、上下外面に作用する厚み方向の圧力p1の圧力
により樹脂層12,12が陥没し、圧電板１の外周縁への面
方向分力を生じることとなる。このため、圧電送受波シ
ートの感度が低下する。しかるに、前記平板40により、
樹脂層12,12の陥没が阻止され、前記弊害が除去され
る。
尚、前記平板40は、矩形間隔11の上下位置で、樹脂層
12,12内に埋入させるようにしてもよい。
12,12内に埋入させるようにしてもよい。
＜発明の効果＞ 本発明は前記の説明によって明らかにしたように、圧
電板の周縁に作用する面方向の圧力を減少させるように
したから、受波にあっては定数g31を見掛け上ゼロとな
って受波感度を示す圧電定数ghが向上し、高感度を生じ
得るとともに、送波にあっては同様に圧電定数d31も見
掛け上ゼロとなり、送波感度を示す圧電定数dhが高まっ
て送波性能が向上する優れた効果がある。
電板の周縁に作用する面方向の圧力を減少させるように
したから、受波にあっては定数g31を見掛け上ゼロとな
って受波感度を示す圧電定数ghが向上し、高感度を生じ
得るとともに、送波にあっては同様に圧電定数d31も見
掛け上ゼロとなり、送波感度を示す圧電定数dhが高まっ
て送波性能が向上する優れた効果がある。
第１図は本発明の第一実施例に用いる圧電板１と矩形状
枠体10の分離斜視図、第２図は第一実施例の縦断側面
図、第３図は第一実施例の受波感度性能を示すグラフ、
第４図は第一実施例の変形例の一部の縦断側面図、第５
図は第二実施例の圧電板１と矩形状枠体10の斜視図、第
６図は第三実施例の縦断側面図、第７図は平板40のない
場合の一部の縦断側面図、第８図は従来例の縦断側面図
である。 1;圧電板、10;矩形状枠体、11;矩形間隔、12;樹脂、13;
空気層、20;発泡材層、30;間隔保持爪、40;平板
枠体10の分離斜視図、第２図は第一実施例の縦断側面
図、第３図は第一実施例の受波感度性能を示すグラフ、
第４図は第一実施例の変形例の一部の縦断側面図、第５
図は第二実施例の圧電板１と矩形状枠体10の斜視図、第
６図は第三実施例の縦断側面図、第７図は平板40のない
場合の一部の縦断側面図、第８図は従来例の縦断側面図
である。 1;圧電板、10;矩形状枠体、11;矩形間隔、12;樹脂、13;
空気層、20;発泡材層、30;間隔保持爪、40;平板
Claims (6)
- 【請求項１】上下に電極が形成され、かつ厚み方向に分
極された圧電板の外周縁を、該圧電板と略同厚の周縁枠
体で囲んで、前記圧電板周縁と枠体内縁間に緩衝周域を
生じさせ、さらに前記枠体と圧電板との上下外面を樹脂
で覆ってなることを特徴とする水中用圧電送受波シー
ト。 - 【請求項２】前記緩衝周域が空気層であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の水中圧電送受波シー
ト。 - 【請求項３】前記緩衝周域が発泡材層であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の水中用圧電送受波シ
ート。 - 【請求項４】上下に電極が形成され、かつ厚み方向に分
極された圧電板の外周縁を、間隔保持爪を介して、該圧
電板と略同厚の周縁枠体で囲み、前記間隔保持爪によっ
て、圧電板周囲に所定間隔の空気層を形成し、さらに前
記枠体と圧電板との上下外面を樹脂で覆ってなることを
特徴とする水中用圧電送受波シート。 - 【請求項５】前記間隔保持爪を、圧電板の外周縁と、周
縁枠体の内縁のいずれか一方又は両方に突設したことを
特徴とする特許請求の範囲第４項記載の水中用圧電送受
波シート。 - 【請求項６】上下に電極が形成され、かつ厚み方向に分
極された圧電板の外周縁を、該圧電板と略同厚の周縁枠
体で囲んで、前記圧電板周縁と枠体内縁間に空気層を生
じさせ、前記枠体と圧電板との上下外面を樹脂で覆って
なるものにおいて、前記空気層の上下位置に、剛性板を
差し渡し状に配設したことを特徴とする水中用圧電送受
波シート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61062992A JPH0832106B2 (ja) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | 水中用圧電送受波シ−ト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61062992A JPH0832106B2 (ja) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | 水中用圧電送受波シ−ト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62220099A JPS62220099A (ja) | 1987-09-28 |
| JPH0832106B2 true JPH0832106B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=13216373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61062992A Expired - Lifetime JPH0832106B2 (ja) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | 水中用圧電送受波シ−ト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0832106B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5626397U (ja) * | 1979-08-02 | 1981-03-11 | ||
| JPS5829670U (ja) * | 1981-08-14 | 1983-02-25 | 松下電工株式会社 | 人体局部洗浄体の水洗便器への取付構造 |
| JPS6024054U (ja) * | 1983-07-27 | 1985-02-19 | 日本電子株式会社 | Ｘ線発生装置 |
-
1986
- 1986-03-20 JP JP61062992A patent/JPH0832106B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62220099A (ja) | 1987-09-28 |
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