JPH11146476A - Vibration source for echo sounder transmitter - Google Patents

Vibration source for echo sounder transmitter

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JPH11146476A
JPH11146476A JP30225897A JP30225897A JPH11146476A JP H11146476 A JPH11146476 A JP H11146476A JP 30225897 A JP30225897 A JP 30225897A JP 30225897 A JP30225897 A JP 30225897A JP H11146476 A JPH11146476 A JP H11146476A
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piezoelectric
vibrator
vibration source
transmitter
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Hideki Ohira
英樹 大平
Yoshinori Hama
芳典 濱
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide satisfactory acoustic radiation efficiency and to improve the degree of freedom in submarine use. SOLUTION: This vibration source is composed of two inner and outer piezoelectric vibrators 5 and 6 respectively having mutually perpendicular polarizing directions, and the piezoelectric vibrator 5 located inside between both these piezoelectric vibrators 5 and 6 has a piezoelectric constant and Poisson ratio larger than that of the piezoelectric vibrator 6 located outside and is formed from the piezoelectric vibrator having a polarizing direction perpendicular with the non-adhesive plane of the vibrator.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水中に音波を放射
する電気音響変換器に使用して好適な送波器用振動源に
関する。
The present invention relates to a vibration source for a transmitter suitable for use in an electroacoustic transducer that emits sound waves into water.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、電気音響変換器には、例えばジ
ルコニア酸・チタン酸鉛系の圧電材からなる圧電振動子
を有する送波器用振動源を備えたものが知られている。
この送波器用振動源の圧電振動子には、例えば図6に示
すように圧電定数(d33)およびポアソン比の比較的
大きいリード線51付きの圧電振動子52が用いられて
いる。
2. Description of the Related Art In general, there is known an electroacoustic transducer provided with a vibration source for a transmitter having a piezoelectric vibrator made of, for example, a zirconia acid / lead titanate piezoelectric material.
As the piezoelectric vibrator of the vibration source for the transmitter, for example, as shown in FIG. 6, a piezoelectric vibrator 52 with a lead wire 51 having a relatively large piezoelectric constant (d33) and Poisson's ratio is used.

【0003】このような送波器用振動源においては、圧
電振動子52にリード線51から電圧が印加されると、
同図に二点鎖線で示すように縦方向に伸長するととも
に、横方向に収縮する。このため、圧電振動子52の上
下方向に放射される振動音のもつ位相と逆の位相をもつ
振動音が両側方に放射され、音響放射効率が悪い。
In such a vibration source for a transmitter, when a voltage is applied to a piezoelectric vibrator 52 from a lead wire 51,
As shown by a two-dot chain line in the same drawing, it expands in the vertical direction and contracts in the horizontal direction. For this reason, a vibration sound having a phase opposite to the phase of the vibration sound radiated in the vertical direction of the piezoelectric vibrator 52 is radiated to both sides, and the sound radiation efficiency is poor.

【0004】また、このような送波器用振動源において
は、圧電定数(d31)およびポアソン比が比較的小さ
い圧電振動子を備えることにより、圧電振動子の両側方
に逆位相の振動音が殆ど放射されないようにすることが
考えられるが、この場合上下方向への放射音も小さくな
り、圧電定数(d33)およびポアソン比が比較的大き
い圧電振動子と同様に音響放射効率が悪い。
Further, such a vibration source for a transmitter includes a piezoelectric vibrator having a relatively small piezoelectric constant (d31) and Poisson's ratio. It is conceivable to prevent radiation, but in this case, the sound radiated in the vertical direction is also small, and the sound radiation efficiency is poor as in the case of a piezoelectric vibrator having a relatively large piezoelectric constant (d33) and Poisson's ratio.

【0005】そこで、良好な音響放射効率を得るため
に、従来より図7(a),(b)および図8(a),
(b)に示すような送波器用振動源が採用されている。
これら送波器用振動源につき、同図を用いて説明する。
先ず、図7(a)および(b)に示す送波器用振動源に
ついて説明すると、同図において、符号61で示す送波
器用振動源は、圧電振動子62および金属カバー63を
備えている。圧電振動子62は、全体が円柱状の圧電振
動子によって形成されている。
Therefore, in order to obtain good sound radiation efficiency, conventionally, FIGS. 7A and 7B and FIGS.
A transmitter vibration source as shown in FIG.
These vibration sources for the transmitter will be described with reference to FIG.
First, the vibration source for the transmitter shown in FIGS. 7A and 7B will be described. In FIG. 7, the vibration source for the transmitter indicated by reference numeral 61 includes a piezoelectric vibrator 62 and a metal cover 63. The piezoelectric vibrator 62 is formed entirely of a columnar piezoelectric vibrator.

【0006】金属カバー63は、両開口端面に内フラン
ジ63a,63bを有し軸線両方向に開口する円筒体か
らなり、圧電振動子62の外周面に取り付けられてい
る。金属カバー63の内周面と圧電振動子62の外周面
との間には、音響吸収用の空気層64が形成されている
か、あるいはコルク等の音響吸収(遮断)用部材(図示
せず)が充填されている。
The metal cover 63 is formed of a cylindrical body having inner flanges 63a and 63b on both open end faces and opening in both axial directions, and is attached to the outer peripheral surface of the piezoelectric vibrator 62. A sound absorbing air layer 64 is formed between the inner peripheral surface of the metal cover 63 and the outer peripheral surface of the piezoelectric vibrator 62, or a sound absorbing (blocking) member such as cork (not shown). Is filled.

【0007】次に、図8(a)および(b)に示す送波
器用振動源について説明すると、同図において、符号7
1で示す送波器用振動源は、図7(a)および(b)に
示す送波器用振動源61と同様に、圧電振動子72と金
属カバー73とを備えている。圧電振動子72は、全体
が横長の矩形断面形状をもつ圧電振動子によって形成さ
れている。
Next, the vibration source for the transmitter shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b) will be described.
1 includes a piezoelectric vibrator 72 and a metal cover 73, similarly to the transmitter vibration source 61 shown in FIGS. 7A and 7B. The piezoelectric vibrator 72 is formed of a piezoelectric vibrator having a horizontally long rectangular cross-sectional shape as a whole.

【0008】金属カバー73は正面縦長の外形寸法をも
つ断面コ字状の二つのカバーエレメント73a,73b
からなり、これら各カバーエレメント73a,73bが
圧電振動子72の両側面に接着されている。各カバーエ
レメント73a,73bの横寸法は圧電振動子72の横
寸法より十分に小さい寸法に設定され、その縦寸法は圧
電振動子72の縦寸法と同一の寸法に設定されている。
各カバーエレメント73a,73bと圧電振動子72と
の間には、音響吸収用の空気層74が形成されている
か、あるいはコルク等の音響吸収(遮断)用部材(図示
せず)が充填されている。
The metal cover 73 is composed of two cover elements 73a and 73b having a U-shaped cross section and having a vertically long outer dimension.
The cover elements 73a and 73b are bonded to both side surfaces of the piezoelectric vibrator 72. The lateral dimensions of each of the cover elements 73 a and 73 b are set to be sufficiently smaller than the lateral dimensions of the piezoelectric vibrator 72, and the vertical dimensions thereof are set to be the same as the vertical dimensions of the piezoelectric vibrator 72.
A sound absorbing air layer 74 is formed between each of the cover elements 73a and 73b and the piezoelectric vibrator 72, or a sound absorbing (blocking) member (not shown) such as cork is filled. I have.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の送波
器用振動源においては、金属カバー63,73と圧電振
動子62,72との間に空気層64,74あるいは音響
吸収用部材(図示せず)が介在する構造であるため、水
深位置が相当深い位置で使用する場合に水圧によって発
生する応力が大きくなると、金属カバー63,73等が
破損し、水中使用上の自由度が低下するという問題があ
った。
However, in a conventional vibration source for a transmitter, air layers 64 and 74 or a member for acoustic absorption (shown in the drawing) are provided between the metal covers 63 and 73 and the piezoelectric vibrators 62 and 72. In the case where the water depth position is used at a considerably deep position, if the stress generated by water pressure increases, the metal covers 63, 73, etc. are damaged, and the degree of freedom in underwater use is reduced. There was a problem.

【0010】また、従来の送波器用振動源においては、
単一の圧電振動子を使用するものであるため、圧電定数
およびポアソン比が比較的大きい場合には圧電振動子か
ら逆位相をもつ振動音が放射され、一方圧電定数および
ポアソン比が比較的小さい場合には所定の振動面から小
さい振動音しか放射されず、共に良好な音響放射効率を
得ることができないという問題もあった。
In a conventional vibration source for a transmitter,
Since a single piezoelectric vibrator is used, when the piezoelectric constant and Poisson's ratio are relatively large, vibration sounds having opposite phases are emitted from the piezoelectric vibrator, while the piezoelectric constant and Poisson's ratio are relatively small In such a case, only a small vibration sound is emitted from a predetermined vibration surface, and there is also a problem that good sound radiation efficiency cannot be obtained.

【0011】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、水中使用上の自由度を得ることができるととも
に、良好な音響放射効率を得ることができる送波器用振
動源の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a vibration source for a transmitter capable of obtaining a degree of freedom in underwater use and obtaining good acoustic radiation efficiency. And

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項1記載の送波器用振動源は、それぞ
れが互いに内外において接着されかつそれぞれに独立し
て印加可能な電気信号によって振動する主副二つの圧電
振動子を備え、これら各圧電振動子が互いに直角な分極
方向をもつ圧電振動子からなり、これら両圧電振動子の
うち内側に位置する主圧電振動子が、外側に位置する副
圧電振動子より大きい圧電定数およびポアソン比をも
ち、かつ振動子非接着面と直角な方向に分極方向をもつ
圧電振動子によって形成されている構成としてある。し
たがって、主副二つの圧電振動子に同位相の電気信号を
印加して主圧電振動子を振動子非接着面と直角な方向に
振動させると、ポアソン比に応じて主圧電振動子が振動
子非接着面方向に収縮するとともに、副圧電振動子が主
圧電振動子の収縮分を補うように伸長し、主圧電振動子
における振動子非接着面方向の収縮が見かけ上無くな
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a vibration source for a transmitter, wherein the vibration sources are respectively bonded inside and outside of each other and can be applied independently of each other. And two piezoelectric vibrators vibrated by the piezoelectric vibrators, each of which comprises a piezoelectric vibrator having a polarization direction perpendicular to each other. Is formed by a piezoelectric vibrator having a piezoelectric constant and a Poisson's ratio larger than that of the sub-piezoelectric vibrator located in the direction indicated by the arrow and having a polarization direction perpendicular to the vibrator non-adhesive surface. Therefore, when an in-phase electric signal is applied to the two main and sub piezoelectric vibrators to vibrate the main piezoelectric vibrator in a direction perpendicular to the non-adhesive surface of the vibrator, the main vibrator vibrates according to the Poisson's ratio. While contracting in the direction of the non-bonding surface, the sub-piezoelectric vibrator expands to compensate for the contraction of the main piezoelectric vibrator, and contraction of the main piezoelectric vibrator in the direction of the non-bonding surface of the vibrator disappears apparently.

【0013】請求項2記載の発明は、請求項1記載の送
波器用振動源において、主圧電振動子が円柱部材によっ
て形成され、副圧電振動子が軸線両方向に開口する円筒
部材によって形成されている構成としてある。したがっ
て、主副二つの圧電振動子に同位相の電気信号を印加し
て主圧電振動子を振動子軸線方向に振動させると、ポア
ソン比に応じて主圧電振動子が振動子径方向に収縮する
とともに、副圧電振動子が主圧電振動子の収縮分を補う
ように伸長し、主圧電振動子における振動子径方向の収
縮が見かけ上無くなる。
According to a second aspect of the present invention, in the vibration source for a transmitter according to the first aspect, the main piezoelectric vibrator is formed by a cylindrical member, and the sub-piezoelectric vibrator is formed by a cylindrical member opened in both axial directions. There is a configuration. Therefore, when the same phase electric signal is applied to the two main and sub piezoelectric vibrators to vibrate the main piezoelectric vibrator in the vibrator axial direction, the main piezoelectric vibrator contracts in the vibrator radial direction according to the Poisson's ratio. At the same time, the sub piezoelectric vibrator extends so as to compensate for the contraction of the main piezoelectric vibrator, so that the main piezoelectric vibrator does not apparently contract in the vibrator radial direction.

【0014】請求項3記載の発明は、請求項2記載の送
波器用振動源において、副圧電振動子が周方向に並列す
る多数の振動子エレメントからなる構成としてある。し
たがって、主副二つの圧電振動子に同位相の電気信号を
印加して各振動子エレメントを振動子非接着面と直角な
方向に振動させると、ポアソン比に応じて各振動子エレ
メントが振動子非接着面方向に収縮するとともに、副圧
電振動子が各振動子エレメントの収縮分を補うように伸
長し、各振動子エレメントにおける振動子非接着面方向
の収縮が見かけ上無くなる。
According to a third aspect of the present invention, in the vibration source for a transmitter according to the second aspect, the auxiliary piezoelectric vibrator includes a plurality of vibrator elements arranged in parallel in a circumferential direction. Therefore, when an electric signal having the same phase is applied to the two main and sub piezoelectric vibrators to vibrate each vibrator element in a direction perpendicular to the vibrator non-adhesive surface, each vibrator element is vibrated according to the Poisson's ratio. While contracting in the direction of the non-bonding surface, the sub-piezoelectric vibrator extends to compensate for the contraction of each vibrator element, and contraction in the vibrator non-bonding surface direction in each vibrator element is apparently eliminated.

【0015】請求項4記載の発明は、請求項1記載の送
波器用振動源において、主圧電振動子が単一の角形部材
によって形成され、副圧電振動子が主圧電振動子を挟持
する二つの角形部材によって形成されている構成として
ある。したがって、主副二つの圧電振動子に同位相の電
気信号を印加して主圧電振動子を振動子厚さ方向に振動
させると、ポアソン比に応じて主圧電振動子が振動子幅
方向に収縮するとともに、副圧電振動子が主圧電振動子
の収縮分を補うように伸長し、主圧電振動子における振
動子幅方向の収縮が見かけ上無くなる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the vibration source for a transmitter according to the first aspect, the main piezoelectric vibrator is formed by a single rectangular member, and the sub piezoelectric vibrator sandwiches the main piezoelectric vibrator. This is a configuration formed by two square members. Therefore, when an in-phase electric signal is applied to the two main and sub piezoelectric vibrators to vibrate the main piezoelectric vibrator in the vibrator thickness direction, the main piezoelectric vibrator contracts in the vibrator width direction according to the Poisson's ratio. At the same time, the sub piezoelectric vibrator extends so as to compensate for the contraction of the main piezoelectric vibrator, and the main piezoelectric vibrator does not apparently contract in the vibrator width direction.

【0016】請求項5記載の発明は、請求項4記載の送
波器用振動源において、主圧電振動子が分極方向と直角
な方向に並列する多数の振動エレメントからなる構成と
してある。したがって、主副二つの圧電振動子に同位相
の電気信号を印加して各振動子エレメントを分極方向に
振動させると、ポアソン比に応じて各振動子エレメント
が分極方向と直角な方向に収縮するとともに、副圧電振
動子が各振動子エレメントの収縮分を補うように伸長
し、各振動子エレメントにおける分極方向と直角な方向
の収縮が見かけ上無くなる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the vibration source for a transmitter according to the fourth aspect, the main piezoelectric vibrator comprises a number of vibrating elements arranged in parallel in a direction perpendicular to the polarization direction. Therefore, when the same phase electric signal is applied to the two main and sub piezoelectric vibrators to vibrate each vibrator element in the polarization direction, each vibrator element contracts in a direction perpendicular to the polarization direction according to the Poisson's ratio. At the same time, the sub-piezoelectric vibrator expands to compensate for the contraction of each vibrator element, and the contraction of each vibrator element in the direction perpendicular to the polarization direction is apparently eliminated.

【0017】請求項6記載の発明は、請求項1〜5のう
ちいずれか一記載の送波器用振動源において、各圧電振
動子が音響変換器の圧電振動子である構成としてある。
したがって、音響変換器における主副二つの圧電振動子
に同位相の電気信号を印加して主圧電振動子を振動子非
接着面と直角な方向に振動させると、ポアソン比に応じ
て主圧電振動子が振動子非接着面方向に収縮するととも
に、副圧電振動子が主圧電振動子の収縮分を補うように
伸長し、主圧電振動子における振動子非接着面方向の収
縮が見かけ上無くなる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the vibration source for a transmitter according to any one of the first to fifth aspects, each piezoelectric vibrator is a piezoelectric vibrator of an acoustic transducer.
Therefore, when an in-phase electric signal is applied to the two main and sub piezoelectric vibrators in the acoustic transducer to cause the main piezoelectric vibrator to vibrate in a direction perpendicular to the non-adhesive surface of the vibrator, the main piezoelectric vibrator responds to the Poisson's ratio. The vibrator contracts in the direction of the non-adhesive surface of the vibrator, and the auxiliary piezoelectric vibrator extends so as to compensate for the contraction of the main piezoelectric vibrator, so that the contraction of the main piezoelectric vibrator in the non-adherent surface of the vibrator disappears.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
図面を参照して説明する。図1(a)および(b)は本
発明の第一実施形態に係る送波器用振動源の使用例を示
す外観斜視図とそのb−b局部断面図、図2は同じく本
発明の第一実施形態に係る送波器用振動源を示す断面図
である。同図において、符号1で示す電気音響変換器
は、送波器用振動源2とバッフル台3とケース4とを備
えている。送波器用振動源2は、圧電振動子5,6とリ
ード線7,8とを有している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
This will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are an external perspective view and a bb local sectional view showing an example of use of a vibration source for a transmitter according to a first embodiment of the present invention, and FIG. It is sectional drawing which shows the vibration source for transmitters concerning embodiment. In FIG. 1, the electroacoustic transducer denoted by reference numeral 1 includes a transmitter vibration source 2, a baffle table 3, and a case 4. The transmitter vibration source 2 has piezoelectric vibrators 5 and 6 and lead wires 7 and 8.

【0019】圧電振動子5は、円柱状の主圧電振動子か
らなり、バッフル台3の上面に接着されている。そし
て、圧電振動子5は、全体が軸線方向に分極方向(図2
において矢印a方向)をもち、かつ比較的大きい圧電定
数(d33)およびポアソン比をもつ例えばジルコン酸
・チタン酸鉛系の圧電材料(「N−6材」)によって形
成されている。
The piezoelectric vibrator 5 is composed of a columnar main piezoelectric vibrator and is adhered to the upper surface of the baffle table 3. The piezoelectric vibrator 5 is entirely polarized in the axial direction (FIG. 2).
, And has a relatively large piezoelectric constant (d33) and Poisson's ratio, for example, a zirconate / lead titanate piezoelectric material (“N-6 material”).

【0020】圧電振動子6は、軸線両方向に開口する円
筒状の副圧電振動子からなり、バッフル台3の上面およ
び圧電振動子5の外周面に接着されている。そして、圧
電振動子6は、全体が径方向に分極方向(図2において
矢印b方向)をもち、かつ圧電振動子5の圧電定数およ
びポアソン比より小さい圧電定数(d33)およびポア
ソン比をもつ例えばチタン酸鉛系の圧電材料(「N−2
200材)によって形成されている。
The piezoelectric vibrator 6 is composed of a cylindrical auxiliary piezoelectric vibrator that opens in both axial directions, and is bonded to the upper surface of the baffle table 3 and the outer peripheral surface of the piezoelectric vibrator 5. The piezoelectric vibrator 6 has a polarization direction in the radial direction as a whole (the direction of arrow b in FIG. 2), and has a piezoelectric constant (d33) and a Poisson ratio smaller than the piezoelectric constant and Poisson's ratio of the piezoelectric vibrator 5, for example. Lead titanate-based piezoelectric materials ("N-2
200 materials).

【0021】リード線7は、二つのリード線からなり、
圧電振動子5の上下各端面(軸線方向各端面)に接続さ
れている。リード線8は、二つのリード線からなり、圧
電振動子6の内外各周面に接続されている。これによ
り、各圧電振動子5、6には、電気信号が各リード線
7,8から独立して印加される。
The lead 7 comprises two leads,
The piezoelectric vibrator 5 is connected to upper and lower end faces (end faces in the axial direction). The lead wire 8 is composed of two lead wires and is connected to each of the inner and outer peripheral surfaces of the piezoelectric vibrator 6. Thus, an electric signal is applied to each of the piezoelectric vibrators 5 and 6 independently of each of the lead wires 7 and 8.

【0022】バッフル台3は、全体がアルミニウム等の
平面円形状の金属板によって形成されている。これによ
り、送波器用振動源2からの振動音の下方への放射が阻
止される。
The baffle table 3 is entirely formed of a plane circular metal plate such as aluminum. Thus, downward emission of the vibration sound from the transmitter vibration source 2 is prevented.

【0023】ケース4は、バッフル台3の上面に配設さ
れ、かつ両圧電振動子5,6に被冠されており、全体が
ウレタン等の合成樹脂からなる有頭円筒体によって形成
されている。これにより、ケース内4の水密性が保た
れ、両圧電振動子5,6およびリード線7,8の一部が
保護される。
The case 4 is disposed on the upper surface of the baffle base 3 and is covered by the two piezoelectric vibrators 5 and 6, and is entirely formed by a headed cylinder made of a synthetic resin such as urethane. . Thereby, the watertightness of the case 4 is maintained, and both the piezoelectric vibrators 5 and 6 and a part of the lead wires 7 and 8 are protected.

【0024】次に、このように構成された電気音響変換
器の音響放射時における圧電振動子の動作につき、図3
(a)および(b)を用いて説明する。図3(a)およ
び(b)は本発明の第一実施形態に係る送波器用振動源
における圧電振動子の振動前状態と振動時の状態を示す
断面図である。すなわち、同図(a)に示す振動前の状
態から圧電振動子5,6に縦モード振動が同位相となる
電気信号を印加して圧電振動子5を振動子非接着面と直
角な方向(軸線方向)に振動させるとともに、圧電振動
子6を振動子非接着面方向(径方向)に振動させると、
ポアソン比に応じて同図(b)に示すように圧電振動子
5が振動子非接着面方向(径方向)に径方向寸法D1a
から径方向寸法D1bに収縮するとともに、圧電振動子
6が圧電振動子5の収縮分を補うように径方向寸法D2
aから径方向寸法D2bに伸長する。
Next, the operation of the piezoelectric vibrator at the time of acoustic radiation of the electroacoustic transducer configured as described above will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to (a) and (b). FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views showing a state before and after vibration of the piezoelectric vibrator in the vibration source for a transmitter according to the first embodiment of the present invention. That is, from the state before the vibration shown in FIG. 6A, an electric signal having the same longitudinal mode vibration is applied to the piezoelectric vibrators 5 and 6 to move the piezoelectric vibrator 5 in a direction perpendicular to the vibrator non-adhesion surface ( When the piezoelectric vibrator 6 is vibrated in the direction of the vibrator non-adhesive surface (radial direction),
According to the Poisson's ratio, the piezoelectric vibrator 5 has a radial dimension D1a in the direction of the vibrator non-adhesive surface (radial direction) as shown in FIG.
To the radial dimension D1b, and the radial dimension D2 so that the piezoelectric vibrator 6 compensates for the contraction of the piezoelectric vibrator 5.
a to a radial dimension D2b.

【0025】このとき、各圧電振動子5,6に印加する
電圧が制御されているため、圧電振動子全体(送波器用
振動源)の振動前径方向寸法(D1a+2×D2a)と
振動時径方向寸法(D1b+2×D2b)とが同一の寸
法である。
At this time, since the voltage applied to each of the piezoelectric vibrators 5 and 6 is controlled, the radial dimension (D1a + 2 × D2a) of the entire piezoelectric vibrator (vibration source for a transmitter) and the vibration time The direction dimension (D1b + 2 × D2b) is the same dimension.

【0026】なお、同図(a)および(b)において、
符号Dは送波器用振動源2の径方向寸法(圧電振動子5
の振動前径方向寸法D1aと圧電振動子6の振動前径方
向寸法2×D2aとを加算した寸法あるいは圧電振動子
5の振動時径方向寸法D1bと圧電振動子6の振動時径
方向寸法2×D2bとを加算した寸法)を示す。
It should be noted that, in FIGS.
Symbol D represents the radial dimension of the vibration source 2 for the transmitter (the piezoelectric vibrator 5).
The sum of the radial dimension D1a before vibration D1a and the radial dimension 2 × D2a before vibration of the piezoelectric vibrator 6, or the radial dimension D1b of the piezoelectric vibrator 5 during vibration and the radial dimension 2 of the piezoelectric vibrator 6 during vibration 2 × D2b).

【0027】したがって、本実施形態においては、送波
器用振動源2の径方向収縮が見かけ上無くなるから、送
波器用振動源2の径方向振動を抑制して良好な音響放射
効率を得ることができる。この場合、送波器用振動源2
の径方向振動を抑制するために、各圧電振動子5,6に
印加する電圧および位相等を制御したが、圧電振動子5
の径方向寸法を変更してもよい。
Therefore, in this embodiment, since the radial contraction of the transmitter vibration source 2 is apparently eliminated, it is possible to suppress the radial vibration of the transmitter vibration source 2 and obtain a good acoustic radiation efficiency. it can. In this case, the transmitter vibration source 2
The voltage and phase applied to each of the piezoelectric vibrators 5 and 6 were controlled in order to suppress the radial vibration of the piezoelectric vibrator 5.
May be changed in the radial direction.

【0028】また、本実施形態においては、良好な音響
放射効率を得るために従来必要としたコルク等が不要と
なるから、水深が相当深い位置でも使用することがで
き、使用上の自由度を高めることができる。
Further, in the present embodiment, cork or the like conventionally required for obtaining good acoustic radiation efficiency is not required, so that it can be used even in a position where the water depth is considerably deep, and the degree of freedom in use can be improved. Can be enhanced.

【0029】さらに、本実施形態においては、横モード
の振動(径方向振動)が小さくなるから、バッフル効果
によって音響放射面が圧電振動子5上のみの均一な振動
面となり、良好な音響放射上の指向性を得ることができ
る。
Further, in the present embodiment, since the vibration (radial vibration) in the transverse mode is reduced, the sound radiating surface becomes a uniform vibration surface only on the piezoelectric vibrator 5 due to the baffle effect. Can be obtained.

【0030】なお、本実施形態においては、圧電振動子
6が軸線両方向に開口する円筒体からなる場合について
説明したが、周方向に並列する多数の振動子エレメント
からなるものでも実施形態と同様の効果を奏する。
In the present embodiment, the case where the piezoelectric vibrator 6 is formed of a cylindrical body that opens in both directions of the axis has been described. It works.

【0031】次に、本発明の第二実施形態につき、図4
(a)および(b)を用いて説明する。図4(a)およ
び(b)は本発明の第二実施形態に係る送波器用振動源
の使用例を示す外観斜視図とそのb−b断面図である。
同図において、符号11で示す電気音響変換器は、送波
器用振動源12と、バッフル台13とケース14とを備
えている。送波器用振動源12は、圧電振動子15,1
6とリード線17,18とを有している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to (a) and (b). 4A and 4B are an external perspective view and an bb cross-sectional view showing an example of use of a vibration source for a transmitter according to a second embodiment of the present invention.
In the figure, an electroacoustic transducer denoted by reference numeral 11 includes a vibration source 12 for a transmitter, a baffle table 13 and a case 14. The transmitter vibration source 12 includes piezoelectric vibrators 15 and 1.
6 and lead wires 17 and 18.

【0032】圧電振動子15は、角形状の主圧電振動子
からなり、バッフル台13の上面に接着されている。そ
して、圧電振動子15は、全体が振動子非接着面と直角
な方向に分極方向をもち、かつ比較的大きい圧電定数
(d33)およびポアソン比をもつ例えばジルコン酸・
チタン酸鉛系の圧電材料(「N−6材」)によって形成
されている。
The piezoelectric vibrator 15 is composed of a square main piezoelectric vibrator, and is bonded to the upper surface of the baffle table 13. The piezoelectric vibrator 15 has a polarization direction which is perpendicular to the vibrator non-bonding surface and has a relatively large piezoelectric constant (d33) and Poisson's ratio.
It is formed of a lead titanate-based piezoelectric material (“N-6 material”).

【0033】圧電振動子16は角形状の二つの副圧電振
動子からなり、それぞれがバッフル台13の上面および
圧電振動子15の各側面に接着されている。そして、圧
電振動子6は、全体が振動子非接着面方向に分極方向を
もち、かつ圧電振動子15の圧電定数およびポアソン比
より小さい圧電定数(d31)およびポアソン比をもつ
例えばチタン酸鉛系の圧電材料(「N−2200材」)
によって形成されている。
The piezoelectric vibrator 16 is composed of two rectangular sub-piezoelectric vibrators, each of which is bonded to the upper surface of the baffle table 13 and to each side surface of the piezoelectric vibrator 15. The piezoelectric vibrator 6 has, for example, a lead titanate-based material having a piezoelectric direction (d31) and a Poisson ratio smaller than the piezoelectric constant and the Poisson ratio of the piezoelectric vibrator 15 as a whole, having a polarization direction in the direction of the non-adhesive surface of the vibrator. Piezoelectric material ("N-2200 material")
Is formed by

【0034】リード線17は、二つのリード線からな
り、圧電振動子15の上下各端面に接続されている。リ
ード線18は、二対のリード線からなり、各圧電振動子
16の内外側面に接続されている。これにより、圧電振
動子15,16には、電気信号が各リード線17,18
から独立して印加される。
The lead wire 17 is composed of two lead wires and is connected to the upper and lower end faces of the piezoelectric vibrator 15. The lead wires 18 include two pairs of lead wires, and are connected to the inner and outer surfaces of each piezoelectric vibrator 16. As a result, electric signals are applied to the piezoelectric vibrators 15 and 16 by the respective lead wires 17 and 18.
Is applied independently of the

【0035】バッフル台13は、全体がアルミニウム等
の平面角形状の金属板によって形成されている。これに
より、送波器用振動源12からの振動音の下方への放射
が阻止される。
The entire baffle table 13 is formed of a flat rectangular metal plate such as aluminum. As a result, downward emission of the vibration sound from the transmitter vibration source 12 is prevented.

【0036】ケース14は、バッフル台13の上面に配
設され、かつ両圧電振動子15,16に被冠されてお
り、全体がウレタン等の合成樹脂からなる有頭角箱体に
よって形成されている。これにより、ケース内14の水
密性が保たれ、両圧電振動子15,16およびリード線
17,18が保護される。
The case 14 is disposed on the upper surface of the baffle table 13 and is covered by the two piezoelectric vibrators 15 and 16, and is formed entirely of a headed box made of synthetic resin such as urethane. . Thereby, the water tightness of the inside 14 of the case is maintained, and both the piezoelectric vibrators 15 and 16 and the lead wires 17 and 18 are protected.

【0037】このように構成された電気音響変換器にお
いて、音響放射時に送波器用振動源12の振動子非接着
面方向収縮が見かけ上無くなるから、送波器用振動源1
2の振動子非接着面方向振動を抑制して良好な音響放射
効率が得られることおよび使用上の自由度が高められる
ことは、第一実施形態と同様である。
In the electroacoustic transducer configured as described above, the contraction of the transmitter vibration source 12 in the direction of the non-adhesive surface of the transmitter during the sound radiation is apparently eliminated.
As in the first embodiment, it is possible to obtain a good acoustic radiation efficiency by suppressing the vibration in the direction of the non-adhesive surface of the vibrator 2 and to increase the degree of freedom in use.

【0038】また、本実施形態においては、第一実施形
態と同様に、横モードの振動(振動子非接着面方向振
動)が小さくなるから、良好な音響放射上の指向性を得
ることができる。
Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, the vibration in the transverse mode (vibration in the direction of the non-adhesion surface of the vibrator) is reduced, so that good directivity in acoustic radiation can be obtained. .

【0039】なお、本実施形態においては、圧電振動子
が単一の圧電振動子からなる場合について説明したが、
本発明はこれに限定されず、第三実施形態として図5
(a)および(b)に示すように圧電振動子21が分極
方向と直角な方向に並列する多数の振動エレメント21
aからなるものでも実施形態と同様の効果を奏する。
In this embodiment, the case where the piezoelectric vibrator is constituted by a single piezoelectric vibrator has been described.
The present invention is not limited to this.
As shown in (a) and (b), a large number of vibrating elements 21 in which the piezoelectric vibrators 21 are arranged in parallel in a direction perpendicular to the polarization direction.
The same effects as those of the embodiment can be obtained even with a.

【0040】また、本発明における圧電振動子の材質
は、前述した実施形態に限定されるものでないことは勿
論である。
The material of the piezoelectric vibrator according to the present invention is not limited to the above-described embodiment.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、そ
れぞれが互いに直角な分極方向をもつ圧電振動子からな
り、これら両圧電振動子のうち内側に位置する主圧電振
動子が、外側に位置する副圧電振動子より大きい圧電定
数およびポアソン比をもち、かつ振動子非接着面と直角
な方向に分極方向をもつ圧電振動子によって形成されて
いるので、主副二つの圧電振動子に同位相の電気信号を
印加して主圧電振動子を振動子非接着面と直角な方向に
振動させると、ポアソン比に応じて主圧電振動子が振動
子非接着面方向に収縮するとともに、副圧電振動子が主
圧電振動子の収縮分を補うように伸長し、主圧電振動子
における振動子非接着面方向の収縮が見かけ上無くな
る。
As described above, according to the present invention, the piezoelectric vibrators each having a polarization direction perpendicular to each other are formed, and the main piezoelectric vibrator located inside the two piezoelectric vibrators is moved outward. It is formed of a piezoelectric vibrator that has a larger piezoelectric constant and Poisson's ratio than the sub piezoelectric vibrator located and has a polarization direction perpendicular to the non-adhesive surface of the vibrator. When the main piezoelectric vibrator is vibrated in a direction perpendicular to the non-adhesive surface of the transducer by applying a phase electric signal, the main piezoelectric vibrator contracts in the non-adhesive surface direction of the vibrator according to the Poisson's ratio, and The vibrator expands so as to compensate for the contraction of the main piezoelectric vibrator, and the main piezoelectric vibrator apparently does not contract in the direction of the non-adhesive surface of the vibrator.

【0042】したがって、圧電振動子の振動子非接着面
方向振動を抑制して良好な音響放射効率を得ることがで
きる。
Accordingly, vibration in the direction of the non-adhesive surface of the piezoelectric vibrator in the vibrator non-bonding surface can be suppressed, and good acoustic radiation efficiency can be obtained.

【0043】また、良好な音響放射効率を得るために従
来必要としたコルク等が不要となるから、水深が相当深
い位置でも使用することができ、使用上の自由度を高め
ることができる。
In addition, since cork or the like conventionally required for obtaining good sound radiation efficiency is not required, it can be used even at a position where the water depth is considerably deep, and the degree of freedom in use can be increased.

【0044】さらに、振動子非接着面方向の振動を抑制
できることは、バッフル効果によって音響放射面が均一
な振動面となり、良好な音響放射上の指向性を得ること
もできる。
Further, the ability to suppress vibration in the direction of the non-adhesive surface of the vibrator allows the sound radiating surface to be a uniform vibrating surface due to the baffle effect, thereby obtaining good directivity in sound radiation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)および(b)は本発明の第一実施形態に
係る送波器用振動源の使用例を示す外観斜視図とそのb
−b局部断面図である。
FIGS. 1A and 1B are external perspective views showing an example of use of a vibration source for a transmitter according to a first embodiment of the present invention, and FIGS.
It is a -b local sectional view.

【図2】本発明の第一実施形態に係る送波器用振動源を
示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a vibration source for a transmitter according to the first embodiment of the present invention.

【図3】(a)および(b)は本発明の第一実施形態に
係る送波器用振動源における圧電振動子の振動前状態と
振動時状態を示す断面図である。
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating a state before vibration and a state during vibration of a piezoelectric vibrator in a vibration source for a transmitter according to a first embodiment of the present invention.

【図4】(a)および(b)は本発明の第二実施形態に
係る送波器用振動源の使用例を示す外観斜視図とそのb
−b断面図である。
FIGS. 4A and 4B are external perspective views showing an example of use of a vibration source for a transmitter according to a second embodiment of the present invention, and FIGS.
It is -b sectional drawing.

【図5】(a)および(b)は本発明の第三実施形態に
係る送波器用振動源の使用例を示す外観斜視図とそのb
−b断面図である。
FIGS. 5A and 5B are external perspective views showing an example of use of a vibration source for a transmitter according to a third embodiment of the present invention, and FIGS.
It is -b sectional drawing.

【図6】圧電振動子における電圧印加時の動作について
説明するために示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the operation of the piezoelectric vibrator when applying a voltage.

【図7】(a)および(b)は従来の送波器用振動源
(1)を示す外観斜視図とb−b断面図である。
7 (a) and 7 (b) are an external perspective view and a bb cross-sectional view showing a conventional vibration source (1) for a transmitter.

【図8】(a)および(b)は従来の送波器用振動源
(2)を示す外観斜視図とb−b断面図である。
8 (a) and 8 (b) are an external perspective view and a bb sectional view showing a conventional vibration source (2) for a transmitter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電気音響変換器 2 送波器用振動源 3 バッフル台 4 ケース 5,6 圧電振動子 7,8 リード線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electroacoustic transducer 2 Vibration source for transmitter 3 Baffle table 4 Case 5, 6 Piezoelectric vibrator 7, 8 Lead wire

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 それぞれが互いに内外において接着さ
れ、かつそれぞれに独立して印加可能な電気信号によっ
て振動する主副二つの圧電振動子を備え、 これら各圧電振動子が互いに直角な分極方向をもつ圧電
振動子からなり、 これら両圧電振動子のうち内側に位置する主圧電振動子
が、外側に位置する副圧電振動子より大きい圧電定数お
よびポアソン比をもち、かつ振動子非接着面と直角な方
向に分極方向をもつ圧電振動子によって形成されている
ことを特徴とする送波器用振動源。
1. Two main and sub piezoelectric vibrators which are adhered to each other inside and outside and vibrate by electric signals which can be applied independently of each other, and each of these piezoelectric vibrators has a polarization direction perpendicular to each other. The main piezoelectric vibrator located inside the two piezoelectric vibrators has a larger piezoelectric constant and Poisson's ratio than the sub piezoelectric vibrator located outside, and is perpendicular to the non-adhesive surface of the vibrator. A vibration source for a transmitter, comprising a piezoelectric vibrator having a polarization direction in a direction.
【請求項2】 前記主圧電振動子が円柱部材によって形
成され、前記副圧電振動子が軸線両方向に開口する円筒
部材によって形成されていることを特徴とする請求項1
記載の送波器用振動源。
2. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the main piezoelectric vibrator is formed by a cylindrical member, and the sub-piezoelectric vibrator is formed by a cylindrical member that opens in both axial directions.
The vibration source for the transmitter according to the above.
【請求項3】 前記副圧電振動子が周方向に並列する多
数の振動子エレメントからなることを特徴とする請求項
2記載の送波器用振動源。
3. The vibration source for a transmitter according to claim 2, wherein the sub-piezoelectric vibrator comprises a number of vibrator elements arranged in a circumferential direction.
【請求項4】 前記主圧電振動子が単一の角形部材によ
って形成され、前記副圧電振動子が前記主圧電振動子を
挟持する二つの角形部材によって形成されていることを
特徴とする請求項1記載の送波器用振動源。
4. The main piezoelectric vibrator is formed by a single rectangular member, and the sub piezoelectric vibrator is formed by two rectangular members sandwiching the main piezoelectric vibrator. 2. The vibration source for a transmitter according to 1.
【請求項5】 前記主圧電振動子が分極方向と直角な方
向に並列する多数の振動エレメントからなることを特徴
とする請求項4記載の送波器用振動源。
5. The vibration source for a transmitter according to claim 4, wherein said main piezoelectric vibrator comprises a number of vibration elements arranged in parallel in a direction perpendicular to a polarization direction.
【請求項6】 前記各圧電振動子が音響変換器の圧電振
動子であることを特徴とする請求項1〜5のうちいずれ
か一記載の送波器用振動源。
6. The vibration source for a transmitter according to claim 1, wherein each of the piezoelectric vibrators is a piezoelectric vibrator of an acoustic transducer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010258746A (en) * 2009-04-24 2010-11-11 Nec Tokin Corp Flexural-radial vibration combination type transducer
DE102018121601A1 (en) * 2018-09-05 2020-03-05 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Ultrasonic transducer with separately controllable transducer arrangements, method for its production and ultrasonic transducer system
WO2023042754A1 (en) * 2021-09-14 2023-03-23 日清紡ホールディングス株式会社 Piezoelectric device

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