JPH11262087A - 音響変換装置 - Google Patents
音響変換装置Info
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- JPH11262087A JPH11262087A JP10374410A JP37441098A JPH11262087A JP H11262087 A JPH11262087 A JP H11262087A JP 10374410 A JP10374410 A JP 10374410A JP 37441098 A JP37441098 A JP 37441098A JP H11262087 A JPH11262087 A JP H11262087A
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- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
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- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
- G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
- G10K9/13—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using electromagnetic driving means
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- Electromagnetism (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Audible-Bandwidth Dynamoelectric Transducers Other Than Pickups (AREA)
- Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気機械変換器、それと結合された円形のた
わみ振動子板およびこの振動子板の音響放射に作用を与
える手段が設けられた音響変換装置において、良好な指
向性を有し、かつ障害ノイズ、汚れ、付着物形成および
アグレッシブな媒体の作用に対し著しく強くなるように
構成する。 【解決手段】 たわみ振動子板は、システム動作周波数
により励振されて高次のたわみ振動状態となり、その状
態において振動板上に節線が形成され、それらの間に交
互に逆相に振動する第１および第２の振動波腹が生じ
る。音響放射を制御するため、伝達媒体とは反対側のた
わみ振動板裏面であって互いに同相であり第１の振動波
腹に対しては逆相で振動する第２の波腹のところに、そ
れぞれ質量体リングが振動板中心に関して同心に取り付
けられている。
わみ振動子板およびこの振動子板の音響放射に作用を与
える手段が設けられた音響変換装置において、良好な指
向性を有し、かつ障害ノイズ、汚れ、付着物形成および
アグレッシブな媒体の作用に対し著しく強くなるように
構成する。 【解決手段】 たわみ振動子板は、システム動作周波数
により励振されて高次のたわみ振動状態となり、その状
態において振動板上に節線が形成され、それらの間に交
互に逆相に振動する第１および第２の振動波腹が生じ
る。音響放射を制御するため、伝達媒体とは反対側のた
わみ振動板裏面であって互いに同相であり第１の振動波
腹に対しては逆相で振動する第２の波腹のところに、そ
れぞれ質量体リングが振動板中心に関して同心に取り付
けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気機械変換器
と、該電気機械変換器と結合されている円形のたわみ振
動子板と、該たわみ振動子板の音響放射に作用を与える
手段とが設けられており、前記たわみ振動子板は、シス
テム動作周波数により励振されて高次のたわみ振動状態
となるよう構成されており、該振動状態においてたわみ
振動子板に節線が形成され、該節線の間に交互に逆相で
振動する第１の振動波腹と第２の振動波腹が位置して、
前記たわみ振動子板によりその一方の面に接する伝達媒
体中に音波が放射され、または前記たわみ振動子板は、
伝達媒体から到来する音波により励振されてたわみ振動
状態となる、音響変換装置に関する。
と、該電気機械変換器と結合されている円形のたわみ振
動子板と、該たわみ振動子板の音響放射に作用を与える
手段とが設けられており、前記たわみ振動子板は、シス
テム動作周波数により励振されて高次のたわみ振動状態
となるよう構成されており、該振動状態においてたわみ
振動子板に節線が形成され、該節線の間に交互に逆相で
振動する第１の振動波腹と第２の振動波腹が位置して、
前記たわみ振動子板によりその一方の面に接する伝達媒
体中に音波が放射され、または前記たわみ振動子板は、
伝達媒体から到来する音波により励振されてたわみ振動
状態となる、音響変換装置に関する。
【０００２】この種の音響変換装置はたとえば、音響知
法による距離測定のための音響送信機および／または音
響受信機として用いられる。この場合、音響送信機から
放射される音波が反射物体に至るまでの伝播時間と、そ
の物体から反射して音響受信機に戻るまでの伝播時間が
測定される。音速が既知であれば、この伝播時間は測定
すべき距離に対する尺度となる。音波の周波数は可聴領
域であってもよいし、あるいは超音波領域であってもよ
い。たいていの事例において、距離測定はパルス伝播時
間方式に従って行われ、これによれば短い音響パルスが
送信され、物体で反射したエコーパルスが受信される。
この場合、同じ音響変換システムを、交互に音響送信機
および音響受信機として用いることができる。
法による距離測定のための音響送信機および／または音
響受信機として用いられる。この場合、音響送信機から
放射される音波が反射物体に至るまでの伝播時間と、そ
の物体から反射して音響受信機に戻るまでの伝播時間が
測定される。音速が既知であれば、この伝播時間は測定
すべき距離に対する尺度となる。音波の周波数は可聴領
域であってもよいし、あるいは超音波領域であってもよ
い。たいていの事例において、距離測定はパルス伝播時
間方式に従って行われ、これによれば短い音響パルスが
送信され、物体で反射したエコーパルスが受信される。
この場合、同じ音響変換システムを、交互に音響送信機
および音響受信機として用いることができる。
【０００３】音波を用いたこのような距離測定が普及し
ている適用分野は、充填レベル測定である。この目的で
音響変換装置は、被測定充填物の上方であって最高充填
レベルよりも高いところに、音波が下向きに充填物へ向
かって放射され、充填物表面で上向きに反射したエコー
音波が受信されるように取り付けられる。この場合、測
定された音波伝播時間は音響変換装置から充填物表面ま
での間隔を表し、音響変換装置の組み込まれた高さが既
知であれば、この間隔から被測定充填レベルを計算でき
る。
ている適用分野は、充填レベル測定である。この目的で
音響変換装置は、被測定充填物の上方であって最高充填
レベルよりも高いところに、音波が下向きに充填物へ向
かって放射され、充填物表面で上向きに反射したエコー
音波が受信されるように取り付けられる。この場合、測
定された音波伝播時間は音響変換装置から充填物表面ま
での間隔を表し、音響変換装置の組み込まれた高さが既
知であれば、この間隔から被測定充填レベルを計算でき
る。
【０００４】音波を用いた距離測定において長い到達距
離を達成するためには、受信したエコー信号が評価のた
めに十分な強度を保持したままであるようにする目的
で、効率のよい高性能の音響変換装置が必要である。こ
こで効率は主として２つの要因に依存する： １．伝達媒体のインピーダンスへの音響変換装置の整合 ２．音波送／受信時の音響変換装置の指向性 インピーダンス整合のためには、公知の音響変換装置に
おいて使用されているたわみ振動子板が用いられる。充
填レベル測定において音波のための伝達媒体は気体であ
りたとえば空気であって、同じことは他の多くの適用分
野についてもあてはまる。慣用の電気機械変換器たとえ
ば圧電変換器、磁歪変換器等は一般に、空気または他の
ガス状伝達媒体の音響インピーダンスとは著しく異なる
音響インピーダンスを有している。したがって公知の音
響変換装置の場合にはそれらは、本来の音響送信機また
は音響受信機を成し空気または他のガス状伝達媒体に対
する良好なインピーダンス整合を生じさせる大面積のた
わみ振動子板を励振するためにしか用いられない。
離を達成するためには、受信したエコー信号が評価のた
めに十分な強度を保持したままであるようにする目的
で、効率のよい高性能の音響変換装置が必要である。こ
こで効率は主として２つの要因に依存する： １．伝達媒体のインピーダンスへの音響変換装置の整合 ２．音波送／受信時の音響変換装置の指向性 インピーダンス整合のためには、公知の音響変換装置に
おいて使用されているたわみ振動子板が用いられる。充
填レベル測定において音波のための伝達媒体は気体であ
りたとえば空気であって、同じことは他の多くの適用分
野についてもあてはまる。慣用の電気機械変換器たとえ
ば圧電変換器、磁歪変換器等は一般に、空気または他の
ガス状伝達媒体の音響インピーダンスとは著しく異なる
音響インピーダンスを有している。したがって公知の音
響変換装置の場合にはそれらは、本来の音響送信機また
は音響受信機を成し空気または他のガス状伝達媒体に対
する良好なインピーダンス整合を生じさせる大面積のた
わみ振動子板を励振するためにしか用いられない。
【０００５】所望の指向性を得ることに関しても大面積
のたわみ振動子板は有利である。なぜならば周知のよう
に、放射面の広がりが波長に比べて大きくなるにつれ
て、放射ローブ束が狭くなるからである。しかし、高次
のたわみ振動状態におかれるたわみ振動子板を備えた音
響変換システムの場合に妨げとなる問題点は、交互に逆
位相で振動する振動波腹によって逆位相の音波が放射さ
れ、それらが互いに干渉し合うことである。
のたわみ振動子板は有利である。なぜならば周知のよう
に、放射面の広がりが波長に比べて大きくなるにつれ
て、放射ローブ束が狭くなるからである。しかし、高次
のたわみ振動状態におかれるたわみ振動子板を備えた音
響変換システムの場合に妨げとなる問題点は、交互に逆
位相で振動する振動波腹によって逆位相の音波が放射さ
れ、それらが互いに干渉し合うことである。
【０００６】このような望ましくない放射パターンを回
避する目的で、雑誌 "The Journalof the Acoustical S
ociety of America", Vol.51, No.3 (Part 2), p.953 -
P.959 によれば、振動波腹に対応する振動たわみ板領
域を交互にそれぞれ異なる厚さにして形成することが公
知である。厚さの差は、いっそう厚い領域から放射され
た音波に１８０゜の相回転が与えられるように選定され
る。このようにすることで、すべての振動波腹から放射
される音波が同相になり、その結果、放射パターンは軸
線方向で鋭く束ねられたローブのかたちに形成された最
大放射を有するようになる。しかしながら、このような
たわみ振動子板の製造は複雑でありコストがかかる。し
かも、このようなたわみ振動子板を備えた音響変換装置
はきわめて狭帯域である。それというのも、１８０゜の
相回転はたわみ振動子板の構造により定まるまったく特
定的な周波数に対してしか発生しないからである。
避する目的で、雑誌 "The Journalof the Acoustical S
ociety of America", Vol.51, No.3 (Part 2), p.953 -
P.959 によれば、振動波腹に対応する振動たわみ板領
域を交互にそれぞれ異なる厚さにして形成することが公
知である。厚さの差は、いっそう厚い領域から放射され
た音波に１８０゜の相回転が与えられるように選定され
る。このようにすることで、すべての振動波腹から放射
される音波が同相になり、その結果、放射パターンは軸
線方向で鋭く束ねられたローブのかたちに形成された最
大放射を有するようになる。しかしながら、このような
たわみ振動子板の製造は複雑でありコストがかかる。し
かも、このようなたわみ振動子板を備えた音響変換装置
はきわめて狭帯域である。それというのも、１８０゜の
相回転はたわみ振動子板の構造により定まるまったく特
定的な周波数に対してしか発生しないからである。
【０００７】ヨーロッパ特許出願 EP-PS 0 039 986 に
より公知の音響変換装置によれば、交互の波腹に対応す
るたわみ振動子板領域がやはり、１つおきの振動波腹か
ら発生する音波に１８０゜の相回転が与えられるように
形成されており、その結果、すべての振動波腹から照射
する音波が実質的に同相になる。この目的で、たわみ振
動子板の放射面における該当領域に、損失の僅かな音響
的伝播材料が取り付けられており、その厚さは所望の相
回転が達成されるように選定されている。この目的のた
めに用いられる低損失の音響的伝播材料として、閉じた
セル状の発泡プラスチックまたは非発泡プラスチックが
提案されている。このような材料を振動波腹の形状に応
じてカットして、たわみ振動子板上に接着しなければな
らない。このため、音響変換装置が動作中、殊に充填レ
ベル測定の場合に該当するように機械的な応力や化学的
な作用に晒されたとき、問題が生じることになる。接着
されたプラスチック部材は容易に損傷する可能性があ
り、しかも化学的にアグレッシブな多くの媒体に対し僅
かな耐性しかない。さらに、機能性を損なう塵埃状、粉
末状または粘着性の充填物による付着物形成のリスクが
大きくなる。
より公知の音響変換装置によれば、交互の波腹に対応す
るたわみ振動子板領域がやはり、１つおきの振動波腹か
ら発生する音波に１８０゜の相回転が与えられるように
形成されており、その結果、すべての振動波腹から照射
する音波が実質的に同相になる。この目的で、たわみ振
動子板の放射面における該当領域に、損失の僅かな音響
的伝播材料が取り付けられており、その厚さは所望の相
回転が達成されるように選定されている。この目的のた
めに用いられる低損失の音響的伝播材料として、閉じた
セル状の発泡プラスチックまたは非発泡プラスチックが
提案されている。このような材料を振動波腹の形状に応
じてカットして、たわみ振動子板上に接着しなければな
らない。このため、音響変換装置が動作中、殊に充填レ
ベル測定の場合に該当するように機械的な応力や化学的
な作用に晒されたとき、問題が生じることになる。接着
されたプラスチック部材は容易に損傷する可能性があ
り、しかも化学的にアグレッシブな多くの媒体に対し僅
かな耐性しかない。さらに、機能性を損なう塵埃状、粉
末状または粘着性の充填物による付着物形成のリスクが
大きくなる。
【０００８】ドイツ連邦共和国特許出願 DE-PS 36 02 3
51 から公知の音響変換装置の場合、音響放射を制御す
るために音響放射成形器が設けられており、これは音波
を通さない音波遮断部材を有している。この部材はたわ
み振動子板から間隔をおいて配置され、さらにそれと音
響的に分離されて互いに同相に振動する振動波腹の前に
配置されている一方、それらの波腹に対し逆相で振動す
る残りの振動波腹の前には、音波を通過させる領域が位
置している。この音響放射成形器によって、湾曲振動子
板から同相の音波だけを放射させる一方、それとは逆相
の音波は音波遮断部材により抑圧される作用が得られ
る。
51 から公知の音響変換装置の場合、音響放射を制御す
るために音響放射成形器が設けられており、これは音波
を通さない音波遮断部材を有している。この部材はたわ
み振動子板から間隔をおいて配置され、さらにそれと音
響的に分離されて互いに同相に振動する振動波腹の前に
配置されている一方、それらの波腹に対し逆相で振動す
る残りの振動波腹の前には、音波を通過させる領域が位
置している。この音響放射成形器によって、湾曲振動子
板から同相の音波だけを放射させる一方、それとは逆相
の音波は音波遮断部材により抑圧される作用が得られ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、冒頭で述べた形式の音響変換装置において、良好
な指向性を有し、かつ障害ノイズ、汚れ、付着物形成お
よびアグレッシブな媒体の作用に対し著しく強くなるよ
うに構成することである。
題は、冒頭で述べた形式の音響変換装置において、良好
な指向性を有し、かつ障害ノイズ、汚れ、付着物形成お
よびアグレッシブな媒体の作用に対し著しく強くなるよ
うに構成することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、伝達媒体とは反対側のたわみ振動子板裏面上であっ
て互いに同相であり第１の振動波腹とは逆相で振動する
第２の振動波腹のところに、それぞれ１つの質量体リン
グが前記たわみ振動子板の中心点に関して同心に取り付
けられていることにより解決される。
は、伝達媒体とは反対側のたわみ振動子板裏面上であっ
て互いに同相であり第１の振動波腹とは逆相で振動する
第２の振動波腹のところに、それぞれ１つの質量体リン
グが前記たわみ振動子板の中心点に関して同心に取り付
けられていることにより解決される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明による音響変換装置の場
合、同相で振動する第２の振動波腹に取り付けられた質
量体リングによる作用によって、その振動波腹は振幅が
小さくなって振動するようになる一方、この第２の振動
波腹に対し逆相で振動する第１の振動波腹の振動振幅は
大きくなる。このため、互いに逆相であり干渉し合うこ
とになる交互の振動波腹から放射される音波は、それぞ
れ著しく異なる振幅を有するようになり、その結果、弱
くなった音波が抑圧され、著しく高い強度の同相の音波
だけが主放射方向においてたわみ振動子板に対し垂直に
伝播するようになる。そしてこのことによって、指向性
をもつ放射パターンが主放射方向に生じることになる。
その際、周囲の影響に晒される音響変換装置の端面は、
もっぱらたわみ振動子板において滑らかで平坦な前面部
分によって形成され、他方、音響放射を制御する手段は
すべて、たわみ振動子板において周囲の影響から守られ
た裏面に配置されている。このことで、汚れや付着物形
成さらにはアグレッシブな媒体の作用に対し、音響変換
装置がきわめて強いものとなる。それゆえこの音響変換
装置は、殊に工業的な適用事例において見受けられるよ
うな厳しい周囲条件のもとで使用するのにきわめて適し
ている。
合、同相で振動する第２の振動波腹に取り付けられた質
量体リングによる作用によって、その振動波腹は振幅が
小さくなって振動するようになる一方、この第２の振動
波腹に対し逆相で振動する第１の振動波腹の振動振幅は
大きくなる。このため、互いに逆相であり干渉し合うこ
とになる交互の振動波腹から放射される音波は、それぞ
れ著しく異なる振幅を有するようになり、その結果、弱
くなった音波が抑圧され、著しく高い強度の同相の音波
だけが主放射方向においてたわみ振動子板に対し垂直に
伝播するようになる。そしてこのことによって、指向性
をもつ放射パターンが主放射方向に生じることになる。
その際、周囲の影響に晒される音響変換装置の端面は、
もっぱらたわみ振動子板において滑らかで平坦な前面部
分によって形成され、他方、音響放射を制御する手段は
すべて、たわみ振動子板において周囲の影響から守られ
た裏面に配置されている。このことで、汚れや付着物形
成さらにはアグレッシブな媒体の作用に対し、音響変換
装置がきわめて強いものとなる。それゆえこの音響変換
装置は、殊に工業的な適用事例において見受けられるよ
うな厳しい周囲条件のもとで使用するのにきわめて適し
ている。
【００１２】従属請求項には本発明の有利な実施形態が
示されている。
示されている。
【００１３】次に、図面を参照しながら実施例に基づき
本発明について詳細に説明する。
本発明について詳細に説明する。
【００１４】
【実施例】図１に示されている音響変換装置１０は、管
状部分１２をもつケーシング１１２を有している。その
一方の端部は底部１３により密閉されており、反対の開
放された端部において拡開部１４につながっていて、こ
の部分はリム１５をもつ浅い皿状になっている。底部１
３の開口部にはケーブル貫通口１６が設けられている。
ケーシング１１全体はその軸Ａ−Ａに関して回転対称で
あり、したがって拡開部１４のリム１５は円形である。
状部分１２をもつケーシング１１２を有している。その
一方の端部は底部１３により密閉されており、反対の開
放された端部において拡開部１４につながっていて、こ
の部分はリム１５をもつ浅い皿状になっている。底部１
３の開口部にはケーブル貫通口１６が設けられている。
ケーシング１１全体はその軸Ａ−Ａに関して回転対称で
あり、したがって拡開部１４のリム１５は円形である。
【００１５】管状部分１２内には電気機械変換器２０が
配置されており、これは図示の実施例では圧電変換器で
ある。この変換器は２つのピエゾ素子２１，２２から成
り、この場合、２つの外側電極２４，２５の間に中間電
極２３がサンドウィッチ状に挿入されて配置されてい
る。ピエゾ素子２１，２２と電極２３，２４，２５から
成るサンドウィッチブロックは、支持部材２６と結合部
材２７の間に締着されている。両方の外側電極２４，２
５は、１つの共通の接続リード線２８と電気的に接続さ
れている。中間電極２３は第２の接続リード線２９と接
続されている。したがって、両方のピエゾ素子２１，２
２は機械的には直列に接続されているのに対し、それら
は電気的には並列に接続されている。
配置されており、これは図示の実施例では圧電変換器で
ある。この変換器は２つのピエゾ素子２１，２２から成
り、この場合、２つの外側電極２４，２５の間に中間電
極２３がサンドウィッチ状に挿入されて配置されてい
る。ピエゾ素子２１，２２と電極２３，２４，２５から
成るサンドウィッチブロックは、支持部材２６と結合部
材２７の間に締着されている。両方の外側電極２４，２
５は、１つの共通の接続リード線２８と電気的に接続さ
れている。中間電極２３は第２の接続リード線２９と接
続されている。したがって、両方のピエゾ素子２１，２
２は機械的には直列に接続されているのに対し、それら
は電気的には並列に接続されている。
【００１６】平坦な拡開部１４には、薄い円形のたわみ
振動子板３０が配置されており、これはロッド３１を介
して電気機械変換器２０と機械的に接続されている。ロ
ッド３１は、たわみ振動子板３０の中央に取り付けられ
たブシュ３２における軸線方向の孔を通って突出してお
り、その際、ロッド３１はブシュ３２とたとえばねじ止
め、押し込み、溶接またははんだ付けなどの適切なやり
方よって、位置固定されて連結されている。たわみ振動
子板３０は、ケーシングの拡開部１４の底部から間隔を
おいて配置されている。その直径はリム１５の内径より
もいくらか大きく、リム１５の端面に形成された開口部
３３の内径よりもいくらか小さい。そしてこの開口部３
３において、たわみ振動子板３０の周縁部が保持リング
３４によって２つのＯリング３５，３６の間に締着され
ている。なお、保持リング３４は、任意の適切なやり方
でリム１５に取り付けることができ、たとえばねじ止め
や溶融、はんだ付け、あるいは接着により行うことがで
きる。Ｏリング３５，３６は、たわみ振動子板３０とケ
ーシング１１との間の固体中伝播音響を分離するために
用いられ、さらにそれらによって同時に、たわみ振動子
板３０の周囲を取りまく望ましくない未知の物質がケー
シング１１の内部に入り込むのが防止される。
振動子板３０が配置されており、これはロッド３１を介
して電気機械変換器２０と機械的に接続されている。ロ
ッド３１は、たわみ振動子板３０の中央に取り付けられ
たブシュ３２における軸線方向の孔を通って突出してお
り、その際、ロッド３１はブシュ３２とたとえばねじ止
め、押し込み、溶接またははんだ付けなどの適切なやり
方よって、位置固定されて連結されている。たわみ振動
子板３０は、ケーシングの拡開部１４の底部から間隔を
おいて配置されている。その直径はリム１５の内径より
もいくらか大きく、リム１５の端面に形成された開口部
３３の内径よりもいくらか小さい。そしてこの開口部３
３において、たわみ振動子板３０の周縁部が保持リング
３４によって２つのＯリング３５，３６の間に締着され
ている。なお、保持リング３４は、任意の適切なやり方
でリム１５に取り付けることができ、たとえばねじ止め
や溶融、はんだ付け、あるいは接着により行うことがで
きる。Ｏリング３５，３６は、たわみ振動子板３０とケ
ーシング１１との間の固体中伝播音響を分離するために
用いられ、さらにそれらによって同時に、たわみ振動子
板３０の周囲を取りまく望ましくない未知の物質がケー
シング１１の内部に入り込むのが防止される。
【００１７】伝達媒体（たとえば空気、これに対し音波
が放射されたりそこから音波が受信される）に触れてい
るたわみ振動子板３０の前面３０ａは、完全に滑らかか
つ平坦である。これに対し、たわみ振動子板３０におい
て伝達媒体とは反対側でありケーシング拡開部１４内に
ある裏面３０ｂには、同心の円形質量体リング４０が取
り付けられており、これは図１では断面図として、図２
では平面図として示されている。質量体リング４０は任
意の適切なやり方で、たわみ振動子板３０と接続するこ
とができる。これは図１の実施例に描かれているよう
に、中央のブシュ３２と同様、たわみ振動子板３０と一
体的に製造することができ、たとえばソリッドな金属板
から切削して製造することができる。しかしこれを別個
の部材として製造することもでき、その場合にはたわみ
振動子板３０上にたとえば溶接、はんだ付けまたは接着
により取り付けることができる。この場合にも、質量体
リング４０が金属から成るようにするのがよい。たわみ
振動子板３０の裏面３０ｂにおいてブシュ３２と質量体
リング４０の設けられていない部分は、発泡プラスチッ
ク材料４１によって覆われており、その厚さは質量体リ
ング４０の高さよりも小さい。ケーシング１１における
その他の内部空間全体は、高減衰性プラスチックから成
る注封材料４２によって充填されており、その中に発泡
プラスチック材料４１から成る質量体リング４０の部分
も埋め込まれている。発泡プラスチック材料４１によ
り、注封材料４２がたわみ振動子板４０と接触してしま
うのが防止される。発泡プラスチック材料４１は、たと
えばポリエチレンまたはポリブタジエンから成るように
構成できる。また、注封材料４２について、商標”Naft
uran”として知られているポリウレタンベースの２成分
注型用樹脂を用いることもできるし、あるいは商標”Ec
cosil”として知られているシリコンゴムを用いること
もできる。
が放射されたりそこから音波が受信される）に触れてい
るたわみ振動子板３０の前面３０ａは、完全に滑らかか
つ平坦である。これに対し、たわみ振動子板３０におい
て伝達媒体とは反対側でありケーシング拡開部１４内に
ある裏面３０ｂには、同心の円形質量体リング４０が取
り付けられており、これは図１では断面図として、図２
では平面図として示されている。質量体リング４０は任
意の適切なやり方で、たわみ振動子板３０と接続するこ
とができる。これは図１の実施例に描かれているよう
に、中央のブシュ３２と同様、たわみ振動子板３０と一
体的に製造することができ、たとえばソリッドな金属板
から切削して製造することができる。しかしこれを別個
の部材として製造することもでき、その場合にはたわみ
振動子板３０上にたとえば溶接、はんだ付けまたは接着
により取り付けることができる。この場合にも、質量体
リング４０が金属から成るようにするのがよい。たわみ
振動子板３０の裏面３０ｂにおいてブシュ３２と質量体
リング４０の設けられていない部分は、発泡プラスチッ
ク材料４１によって覆われており、その厚さは質量体リ
ング４０の高さよりも小さい。ケーシング１１における
その他の内部空間全体は、高減衰性プラスチックから成
る注封材料４２によって充填されており、その中に発泡
プラスチック材料４１から成る質量体リング４０の部分
も埋め込まれている。発泡プラスチック材料４１によ
り、注封材料４２がたわみ振動子板４０と接触してしま
うのが防止される。発泡プラスチック材料４１は、たと
えばポリエチレンまたはポリブタジエンから成るように
構成できる。また、注封材料４２について、商標”Naft
uran”として知られているポリウレタンベースの２成分
注型用樹脂を用いることもできるし、あるいは商標”Ec
cosil”として知られているシリコンゴムを用いること
もできる。
【００１８】図１に描かれている音響変換装置１０は、
電気的な振動を軸Ａ−Ａの方向で送出される音波へ変換
する目的のために、あるいはその方向で到来する音波を
電気的な振動へ変換する目的のために用いられる。図１
の場合、送／受信装置は音響変換装置の下に垂直に位置
しており、これは音響変換装置が充填レベル測定のため
音響測深方式に従って用いられるならば、通常の組み込
み方に相応するものである。この適用事例の場合、音響
変換装置は最高充填レベルよりも上に取り付けられてお
り、その際、音波は空気を通り下へ向かって充填物表面
にあたるまで進み、そこにおいて反射して、その結果、
エコー信号として音響変換装置へ戻ってくる。そして音
波の伝播時間から充填物表面と音響変換装置との間隔が
得られ、さらにこの間隔から充填レベルを計算すること
ができる。伝播時間測定のため音波は通常、短いパルス
として送出され、エコーパルスが到来するまでの期間が
測定される。この場合、図示の音響変換装置は交互に音
響送信機および音響受信機として利用できる。
電気的な振動を軸Ａ−Ａの方向で送出される音波へ変換
する目的のために、あるいはその方向で到来する音波を
電気的な振動へ変換する目的のために用いられる。図１
の場合、送／受信装置は音響変換装置の下に垂直に位置
しており、これは音響変換装置が充填レベル測定のため
音響測深方式に従って用いられるならば、通常の組み込
み方に相応するものである。この適用事例の場合、音響
変換装置は最高充填レベルよりも上に取り付けられてお
り、その際、音波は空気を通り下へ向かって充填物表面
にあたるまで進み、そこにおいて反射して、その結果、
エコー信号として音響変換装置へ戻ってくる。そして音
波の伝播時間から充填物表面と音響変換装置との間隔が
得られ、さらにこの間隔から充填レベルを計算すること
ができる。伝播時間測定のため音波は通常、短いパルス
として送出され、エコーパルスが到来するまでの期間が
測定される。この場合、図示の音響変換装置は交互に音
響送信機および音響受信機として利用できる。
【００１９】なお、たとえば距離測定など他の使用目的
のために、この音響変換装置をどのような方向において
も作動させることができるのはいうまでもない。
のために、この音響変換装置をどのような方向において
も作動させることができるのはいうまでもない。
【００２０】すべての事例において、大きな到達距離を
できるかぎり良好な効率で実現するためには、つまり受
信するのに十分に強いエコー信号をできるかぎり僅かな
送信出力で得られるようにするためには、２つの要件を
満たさなければならない。すなわち、 １．音響変換装置を伝達媒体たとえば空気などの音響イ
ンピーダンスに良好に整合させる。
できるかぎり良好な効率で実現するためには、つまり受
信するのに十分に強いエコー信号をできるかぎり僅かな
送信出力で得られるようにするためには、２つの要件を
満たさなければならない。すなわち、 １．音響変換装置を伝達媒体たとえば空気などの音響イ
ンピーダンスに良好に整合させる。
【００２１】２．望ましい伝達方向つまり軸Ａ−Ａの方
向において、音波束（音波ビーム）をできるかぎり鋭く
集束する。
向において、音波束（音波ビーム）をできるかぎり鋭く
集束する。
【００２２】第１の要件を満たすため、たわみ振動子板
３０は音響放射器として用いられる。接続リード線２
８，２９を介して電極２３，２４，２５へ交流電圧が印
加されると、ピエゾ素子２１，２２は厚み振動を実行
し、この振動により部材２６，２７に対し同調された結
合共振器が励振され長手方向の共振振動状態になり、さ
らにこの振動がロッド３１に伝達され、その結果、これ
は軸線Ａ−Ａの方向で長手方向振動を行うようになる。
システム動作周波数すなわち交流電圧周波数つまりは圧
電変換器により発せられた機械振動の周波数は、たわみ
振動子板３０のたわみ振動固有周波数よりも著しく高
く、したがってたわみ振動子板３０はロッド３１により
励振され、高次のたわみ振動状態になる。高次のたわみ
振動状態にされた大面積のたわみ振動子板３０により、
伝達媒体である空気あるいは他のガス状の伝達媒体に対
する良好なインピーダンス整合が得られる。
３０は音響放射器として用いられる。接続リード線２
８，２９を介して電極２３，２４，２５へ交流電圧が印
加されると、ピエゾ素子２１，２２は厚み振動を実行
し、この振動により部材２６，２７に対し同調された結
合共振器が励振され長手方向の共振振動状態になり、さ
らにこの振動がロッド３１に伝達され、その結果、これ
は軸線Ａ−Ａの方向で長手方向振動を行うようになる。
システム動作周波数すなわち交流電圧周波数つまりは圧
電変換器により発せられた機械振動の周波数は、たわみ
振動子板３０のたわみ振動固有周波数よりも著しく高
く、したがってたわみ振動子板３０はロッド３１により
励振され、高次のたわみ振動状態になる。高次のたわみ
振動状態にされた大面積のたわみ振動子板３０により、
伝達媒体である空気あるいは他のガス状の伝達媒体に対
する良好なインピーダンス整合が得られる。
【００２３】第２の要件を満たすために、たわみ振動子
板３０の裏面３０ｂに取り付けられた質量体リング４０
が用いられる。次にこの質量体リング４０の機能ならび
にそれによって達成される効果について、図３と図４を
参照しながら説明する。
板３０の裏面３０ｂに取り付けられた質量体リング４０
が用いられる。次にこの質量体リング４０の機能ならび
にそれによって達成される効果について、図３と図４を
参照しながら説明する。
【００２４】図３には、高次のたわみ振動状態となるよ
う励振された従来の形式によるたわみ振動子板の一部分
による振動特性が描かれている。従来の形式によるこの
振動板は、両面が滑らかかつ平坦で均一の厚さを有する
薄い金属板によって構成されている。直線Ｍは、静止位
置におけるたわみ振動子板の中央平面を表す。励振され
た状態においてたわみ振動子板上に同心の節線Ｋが形成
され、これは振動中、中央平面Ｍ上の静止位置にとどま
る。節線Ｋの間隔は、システム動作周波数によって定ま
るものである。つまりすべての節線は互いに等しい間隔
λ／２をもっており、これはシステム動作周波数におい
てたわみ振動子板３０上に形成される発生するたわみ波
の半波長に相応する。各節線Ｋの間にリング状のダイア
フラム部分が位置しており、それらによって交互に第１
の振動波腹Ｂ１と第２の振動波腹Ｂ２が形成される。す
べての第１の振動波腹Ｂ１は互いに同相で振動する。す
べての第２の振動波腹Ｂ２も同様に互いに同相で振動す
るが、第１の振動波腹Ｂ１とは逆相である。図３によれ
ば、一方の方向での最大偏移に対応する時点における振
動波腹Ｂ１およびＢ２の振動状態が実線で描かれている
のに対し、逆方向つまり１８０゜位相のずらされた最大
偏移に対応する時点における振動状態が破線で描かれて
いる。この場合、偏移の振幅は振動波腹Ｂ１とＢ２とで
同じ大きさであるが、ここでは明確に示すため誇張され
た大きさで描かれている。
う励振された従来の形式によるたわみ振動子板の一部分
による振動特性が描かれている。従来の形式によるこの
振動板は、両面が滑らかかつ平坦で均一の厚さを有する
薄い金属板によって構成されている。直線Ｍは、静止位
置におけるたわみ振動子板の中央平面を表す。励振され
た状態においてたわみ振動子板上に同心の節線Ｋが形成
され、これは振動中、中央平面Ｍ上の静止位置にとどま
る。節線Ｋの間隔は、システム動作周波数によって定ま
るものである。つまりすべての節線は互いに等しい間隔
λ／２をもっており、これはシステム動作周波数におい
てたわみ振動子板３０上に形成される発生するたわみ波
の半波長に相応する。各節線Ｋの間にリング状のダイア
フラム部分が位置しており、それらによって交互に第１
の振動波腹Ｂ１と第２の振動波腹Ｂ２が形成される。す
べての第１の振動波腹Ｂ１は互いに同相で振動する。す
べての第２の振動波腹Ｂ２も同様に互いに同相で振動す
るが、第１の振動波腹Ｂ１とは逆相である。図３によれ
ば、一方の方向での最大偏移に対応する時点における振
動波腹Ｂ１およびＢ２の振動状態が実線で描かれている
のに対し、逆方向つまり１８０゜位相のずらされた最大
偏移に対応する時点における振動状態が破線で描かれて
いる。この場合、偏移の振幅は振動波腹Ｂ１とＢ２とで
同じ大きさであるが、ここでは明確に示すため誇張され
た大きさで描かれている。
【００２５】各振動波腹により、接する伝達媒体中を伝
播する音波が発せられる。しかし、所期の指向性につい
てみると、隣り合う振動波腹から形成された音波はそれ
ぞれ互いに逆相となる問題点が生じる。この場合、図３
に示されている従来技術の音響変換装置であると、交互
に逆相となるそれらの音波は同じ振幅を有しており、そ
の結果、たわみ振動子板の平面Ｍに対し垂直である望ま
しい伝播方向において音波は互いに相殺されてしまう。
このような音波の分布であると、たわみ振動子板に対し
垂直に位置する軸線方向に形成される指向性が得られな
い。むしろ指向性パターンは、上記の軸線方向に対し同
心に位置する強い放射サイドローブと、それよりも弱い
その他のサブブリップを有するものとなる。このように
指向性が悪い結果として測定距離がかなり長い場合であ
ると殊に、送出した音響エネルギーの大部分が音響変換
装置へ戻ることなく損失してしまう。音響変換装置は受
信にあたっても、送信の場合と同じ指向性パターンを有
する。
播する音波が発せられる。しかし、所期の指向性につい
てみると、隣り合う振動波腹から形成された音波はそれ
ぞれ互いに逆相となる問題点が生じる。この場合、図３
に示されている従来技術の音響変換装置であると、交互
に逆相となるそれらの音波は同じ振幅を有しており、そ
の結果、たわみ振動子板の平面Ｍに対し垂直である望ま
しい伝播方向において音波は互いに相殺されてしまう。
このような音波の分布であると、たわみ振動子板に対し
垂直に位置する軸線方向に形成される指向性が得られな
い。むしろ指向性パターンは、上記の軸線方向に対し同
心に位置する強い放射サイドローブと、それよりも弱い
その他のサブブリップを有するものとなる。このように
指向性が悪い結果として測定距離がかなり長い場合であ
ると殊に、送出した音響エネルギーの大部分が音響変換
装置へ戻ることなく損失してしまう。音響変換装置は受
信にあたっても、送信の場合と同じ指向性パターンを有
する。
【００２６】図４には、質量体リング４０の設けられた
図１によるたわみ振動子板３０の振動特性が示されてい
る。質量体リング４０は以下のように配置されている。
すなわち、システム動作周波数による振動時、それぞれ
１つの質量体リング４０が１つおきの振動波腹Ｂ２の各
々の中央に位置するようにし、他方、第１の振動波腹Ｂ
１には質量体リング４０はない。付加的な質量体が設け
られていることから、第２の振動波腹Ｂ２はたわみ振動
子板３０の中央平面Ｍを中心に振幅が抑えられて振動す
る。間に質量体リング４０の設けられた第２の振動波腹
Ｂ２が位置する２つの節線Ｋ間の間隔はλ／２−Δに減
少し、間に第１の振動波腹Ｂ１が位置する２つの節線Ｋ
間の間隔は相応にλ／２＋Δに増大する。そしてこの結
果、第１の振動波腹Ｂ１は第２の振動波腹よりも著しく
大きな振幅で振動することになり、それに応じて第１の
振動波腹Ｂ１により発せられる音波は、第２の振動波腹
Ｂ２により発せられる音波よりも著しく大きい振幅をも
つことになる。したがって互いに平行な逆相の音波はも
はや完全には互いには相殺不可能であり、つまり第１の
振動波腹Ｂ１からの音波は僅かにしか弱められず、他
方、第２の振動波腹Ｂ２からの音波は完全に抑圧され
る。このことで図１の音響装置に関して、軸線Ａ−Ａの
方向すなわちたわみ振動子板３０の平面に対し垂直な方
向に形成された指向性を伴って、音響放射が得られるよ
うになる。
図１によるたわみ振動子板３０の振動特性が示されてい
る。質量体リング４０は以下のように配置されている。
すなわち、システム動作周波数による振動時、それぞれ
１つの質量体リング４０が１つおきの振動波腹Ｂ２の各
々の中央に位置するようにし、他方、第１の振動波腹Ｂ
１には質量体リング４０はない。付加的な質量体が設け
られていることから、第２の振動波腹Ｂ２はたわみ振動
子板３０の中央平面Ｍを中心に振幅が抑えられて振動す
る。間に質量体リング４０の設けられた第２の振動波腹
Ｂ２が位置する２つの節線Ｋ間の間隔はλ／２−Δに減
少し、間に第１の振動波腹Ｂ１が位置する２つの節線Ｋ
間の間隔は相応にλ／２＋Δに増大する。そしてこの結
果、第１の振動波腹Ｂ１は第２の振動波腹よりも著しく
大きな振幅で振動することになり、それに応じて第１の
振動波腹Ｂ１により発せられる音波は、第２の振動波腹
Ｂ２により発せられる音波よりも著しく大きい振幅をも
つことになる。したがって互いに平行な逆相の音波はも
はや完全には互いには相殺不可能であり、つまり第１の
振動波腹Ｂ１からの音波は僅かにしか弱められず、他
方、第２の振動波腹Ｂ２からの音波は完全に抑圧され
る。このことで図１の音響装置に関して、軸線Ａ−Ａの
方向すなわちたわみ振動子板３０の平面に対し垂直な方
向に形成された指向性を伴って、音響放射が得られるよ
うになる。
【００２７】質量体リング４０は等しい間隔で配置する
必要があり、これはその間に位置する第１の振動波腹Ｂ
１のリング状のダイヤフラム部分を等しい共振周波数で
同相に振動させるためである。共振周波数は、リング間
隔とパターンの厚さによって変化させることができる。
さらに付言しておくと、振動波腹の中心間隔は空気中の
音波の波長よりも小さい。それというのも、さもないと
個々の振動波腹からの音波の構造的干渉により指向性特
性において付加的な副次的最大値が生じてしまうからで
ある。
必要があり、これはその間に位置する第１の振動波腹Ｂ
１のリング状のダイヤフラム部分を等しい共振周波数で
同相に振動させるためである。共振周波数は、リング間
隔とパターンの厚さによって変化させることができる。
さらに付言しておくと、振動波腹の中心間隔は空気中の
音波の波長よりも小さい。それというのも、さもないと
個々の振動波腹からの音波の構造的干渉により指向性特
性において付加的な副次的最大値が生じてしまうからで
ある。
【００２８】個々のリング状ダイヤフラム部分の調整を
僅かにずらすことにより、放射状の振幅分布つまりは指
向性特性を所定の要求に整合させることができる。指向
性特性における副次的最大値を低減するため、分布をた
とえばガウス分布またはカイザーベッセル（Kaiser-Bes
sel）分布に合わせることができる。
僅かにずらすことにより、放射状の振幅分布つまりは指
向性特性を所定の要求に整合させることができる。指向
性特性における副次的最大値を低減するため、分布をた
とえばガウス分布またはカイザーベッセル（Kaiser-Bes
sel）分布に合わせることができる。
【００２９】パルス音響知法による距離測定の場合、既
述のように音響変換装置は交互に送信および受信機とし
て用いられる。音響パルスが送出されるたびに生じる事
後振動に起因して、音響変換装置はただちに受信機とし
て動作することはできず、したがって近い目標物からの
エコーパルスが受信不能となる不感時間が存在すること
になる。測定可能な最短距離のことをブロック距離ない
しは区間距離と称する。この区間距離を縮めるために
は、事後振動をできるかぎり短く抑える必要があり、こ
のことはそれ相応の減衰によって達成可能である。図１
に示した音響変換装置の場合、このような減衰は有利に
は、たわみ振動子板３０の裏面３０ｂに取り付けられた
質量体リング４０を部分的に高減衰性の注封材料４２中
に埋め込むことによって達成される。これにより、音響
変換装置のパルス特性が改善され、事後振動が著しく低
減される。
述のように音響変換装置は交互に送信および受信機とし
て用いられる。音響パルスが送出されるたびに生じる事
後振動に起因して、音響変換装置はただちに受信機とし
て動作することはできず、したがって近い目標物からの
エコーパルスが受信不能となる不感時間が存在すること
になる。測定可能な最短距離のことをブロック距離ない
しは区間距離と称する。この区間距離を縮めるために
は、事後振動をできるかぎり短く抑える必要があり、こ
のことはそれ相応の減衰によって達成可能である。図１
に示した音響変換装置の場合、このような減衰は有利に
は、たわみ振動子板３０の裏面３０ｂに取り付けられた
質量体リング４０を部分的に高減衰性の注封材料４２中
に埋め込むことによって達成される。これにより、音響
変換装置のパルス特性が改善され、事後振動が著しく低
減される。
【００３０】図５には、図１に示した音響変換装置の変
形実施形態が描かれている。この場合、図１による音響
変換装置と異なる点は第１に、電気機械変換器２０がた
わみ振動子板３０とその中心に取り付けられたブシュを
介して結合されているのではなく、最も内側の質量体リ
ング４０を介して結合されていることである。この目的
で、ロッド３１の端部に結合部材４８が取り付けられて
おり、この部材は最も内側の質量体リング４０において
たわみ振動子板３０とは反対側の端面と接続されてい
る。このためたわみ振動子板３０の励振は第２の振動波
腹Ｂ２において行われ、図１の実施形態のように第１の
振動波腹Ｂ１では行われない。第２の振動波腹Ｂ２は第
１の振動波腹Ｂ１よりも小さい振幅で振動するので、こ
のような形式の励振によれば自ずと音響変換装置の振幅
変換が生じ、つまりは音響変換装置の著しく高い効率が
得られる。すべての質量体リング４０は同相かつ同じ振
幅で振動するので、電気機械変換器２０を結合部材４８
を介して複数の質量体リング４０と接続することも可能
である。
形実施形態が描かれている。この場合、図１による音響
変換装置と異なる点は第１に、電気機械変換器２０がた
わみ振動子板３０とその中心に取り付けられたブシュを
介して結合されているのではなく、最も内側の質量体リ
ング４０を介して結合されていることである。この目的
で、ロッド３１の端部に結合部材４８が取り付けられて
おり、この部材は最も内側の質量体リング４０において
たわみ振動子板３０とは反対側の端面と接続されてい
る。このためたわみ振動子板３０の励振は第２の振動波
腹Ｂ２において行われ、図１の実施形態のように第１の
振動波腹Ｂ１では行われない。第２の振動波腹Ｂ２は第
１の振動波腹Ｂ１よりも小さい振幅で振動するので、こ
のような形式の励振によれば自ずと音響変換装置の振幅
変換が生じ、つまりは音響変換装置の著しく高い効率が
得られる。すべての質量体リング４０は同相かつ同じ振
幅で振動するので、電気機械変換器２０を結合部材４８
を介して複数の質量体リング４０と接続することも可能
である。
【００３１】図５による実施形態において図１の実施形
態とのさらに別の相違点は、たわみ振動子板３０の裏面
３０ｂにおいて１番目の振動波腹にもそれぞれ質量体リ
ング５０が取り付けられていることであり、これは中央
の振動波腹では縮まって質量体ディスク５１となってい
る。これらの質量体リング５０および質量体ディスク５
１の質量は、質量体リング４０各々の質量よりも著しく
小さい。これら付加的な小さい質量体部材５０，５１に
よって、第１の振動波腹を成すリング状のダイヤフラム
部分における共振周波数の整合調整が可能となる。
態とのさらに別の相違点は、たわみ振動子板３０の裏面
３０ｂにおいて１番目の振動波腹にもそれぞれ質量体リ
ング５０が取り付けられていることであり、これは中央
の振動波腹では縮まって質量体ディスク５１となってい
る。これらの質量体リング５０および質量体ディスク５
１の質量は、質量体リング４０各々の質量よりも著しく
小さい。これら付加的な小さい質量体部材５０，５１に
よって、第１の振動波腹を成すリング状のダイヤフラム
部分における共振周波数の整合調整が可能となる。
【００３２】図１の実施形態との相違点を成す図５の実
施形態の上記の両方の構成は、それぞれ互いに独立した
ものである。つまり、質量体リング４０を介したたわみ
振動子板３０の励振は、質量体部材５０，５１が設けら
れていない場合でも適用可能であるし、他方、質量体リ
ング５０の形式による質量体リングを図１の実施形態に
おいて取り付けることも可能である。
施形態の上記の両方の構成は、それぞれ互いに独立した
ものである。つまり、質量体リング４０を介したたわみ
振動子板３０の励振は、質量体部材５０，５１が設けら
れていない場合でも適用可能であるし、他方、質量体リ
ング５０の形式による質量体リングを図１の実施形態に
おいて取り付けることも可能である。
【００３３】すべての事例においてこの音響変換装置の
特筆すべき点は、周囲の影響に晒される音響変換装置端
面は、たわみ振動子板３０においてもっぱら滑らかで平
坦な前面部分によって形成されている一方、音響放射を
制御する手段はすべて、たわみ振動子板３０において周
囲の影響から守られている裏面に配置されていることで
ある。それゆえ本発明による音響変換装置は、汚れや付
着物形成さらにはアグレッシブな媒体の作用に対しきわ
めて強い。
特筆すべき点は、周囲の影響に晒される音響変換装置端
面は、たわみ振動子板３０においてもっぱら滑らかで平
坦な前面部分によって形成されている一方、音響放射を
制御する手段はすべて、たわみ振動子板３０において周
囲の影響から守られている裏面に配置されていることで
ある。それゆえ本発明による音響変換装置は、汚れや付
着物形成さらにはアグレッシブな媒体の作用に対しきわ
めて強い。
【図１】本発明による音響変換装置を示す図である。
【図２】図１の音響変換装置において伝達媒体とは反対
側のたわみ振動板裏面を示す平面図である。
側のたわみ振動板裏面を示す平面図である。
【図３】公知の形式の音響変換装置におけるたわみ振動
子板の動作を説明するための図である。
子板の動作を説明するための図である。
【図４】図１による音響変換装置におけるたわみ振動子
板の動作を説明するための図である。
板の動作を説明するための図である。
【図５】図１による音響変換装置の変形実施形態を示す
図である。
図である。
１０ 音響変換装置 １１ ケーシング １２ 管状部分 １３ 底部 １３ 拡開部分 １５ リム １６ ケーブル貫通口 ２１，２２ 圧電素子 ２３ 中間電極 ２４，２５ 外側電極 ２６ 支持部材 ２７ 結合部材 ３０ たわみ振動子板 ３２ ブシュ ４０，５０ 質量体リング ４１ 発泡プラスチック材料 ４２ 注封材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘルムート プファイファー ドイツ連邦共和国 シュタイネン キルヒ シュトラーセ 26 (72)発明者 ゲロルト クローツ−エンクマン ドイツ連邦共和国 マオルブルク イン デア ブルネンシュトゥーベ 16 (72)発明者 カール フレーゲル ドイツ連邦共和国 ショプフハイム ブラ シシュトラーセ 42
Claims (8)
- 【請求項１】 電気機械変換器と、該電気機械変換器と
結合されている円形のたわみ振動子板と、該たわみ振動
子板の音響放射に作用を与える手段とが設けられてお
り、 前記たわみ振動子板は、システム動作周波数により励振
されて高次のたわみ振動状態となるよう構成されてお
り、 該振動状態においてたわみ振動子板に節線が形成され、
該節線の間に交互に逆相で振動する第１の振動波腹と第
２の振動波腹が位置して、前記たわみ振動子板によりそ
の一方の面に接する伝達媒体中に音波が放射され、 または前記たわみ振動子板は、伝達媒体から到来する音
波により励振されてたわみ振動状態となる、 音響変換装置において、 伝達媒体とは反対側のたわみ振動子板裏面上であって互
いに同相であり第１の振動波腹とは逆相で振動する第２
の振動波腹のところに、それぞれ１つの質量体リングが
前記たわみ振動子板の中心点に関して同心に取り付けら
れていることを特徴とする、 音響変換装置。 - 【請求項２】 伝達媒体とは反対側のたわみ振動子板裏
面上であって第１の振動波腹のところに、前記たわみ振
動子板の中心点に関して同心であるそれぞれ１つの質量
体が取り付けられており、該質量体は第２の振動波腹に
取り付けられた各質量体リングの質量よりも著しく小さ
い、請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記質量体リングは金属から成る、請求
項１または２記載の装置。 - 【請求項４】 前記質量体リングはたわみ振動子板と一
体的に形成されている、請求項３記載の装置。 - 【請求項５】 たわみ振動子板裏面に続く空間が高減衰
性の注封材料により充填されており、該注封材料中に第
２の振動波腹に取り付けられた質量体リングが少なくと
も部分的に埋め込まれている、請求項１〜４のいずれか
１項記載の装置。 - 【請求項６】 たわみ振動子板裏面において質量体リン
グで覆われていない部分は発泡プラスチック材料によっ
て覆われており、該発泡プラスチック材量の厚さは質量
体リングよりも小さく、該発泡プラスチック材料によ
り、前記注封材料がたわみ振動子板とじかに接触しない
ように構成されている、請求項５記載の装置。 - 【請求項７】 前記電気機械変換器は、たわみ振動子板
とその中央でダイレクトに結合されている、請求項１〜
６のいずれか１項記載の装置。 - 【請求項８】 前記電気機械変換器は、複数の質量体リ
ングの少なくとも１つを介してたわみ振動子板と結合さ
れている、請求項１〜６のいずれか１項記載の装置。
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