JPS60106294A - 超音波トランスデュ−サアレイ - Google Patents
超音波トランスデュ−サアレイInfo
- Publication number
- JPS60106294A JPS60106294A JP21542583A JP21542583A JPS60106294A JP S60106294 A JPS60106294 A JP S60106294A JP 21542583 A JP21542583 A JP 21542583A JP 21542583 A JP21542583 A JP 21542583A JP S60106294 A JPS60106294 A JP S60106294A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- horn
- ultrasonic transducer
- transducer array
- horns
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- 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
- G10K11/32—Sound-focusing or directing, e.g. scanning characterised by the shape of the source
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はスピーカに関し特に展示場の説明や駅ホームの
案内放送等に有効な超指向性スピーカ用超音波トランス
デユーサアレイに関するものである０ 従来例の構成とその問題点 近年、超音波の非線形パラメトリック作用を用いた可聴
音波用スピーカは超指向性が得られることから新しい方
式のスピーカとして注目されている。しかしこの方式を
用いて通常の導電型スピーカで得られるような音圧１例
えば９０ ｄ Ｂ ／ ｍを得るためには１６５ ｄＢ
／ｍ；［度の極めて強力な超音波を放射するトランスデ
ユーサが必要である。
案内放送等に有効な超指向性スピーカ用超音波トランス
デユーサアレイに関するものである０ 従来例の構成とその問題点 近年、超音波の非線形パラメトリック作用を用いた可聴
音波用スピーカは超指向性が得られることから新しい方
式のスピーカとして注目されている。しかしこの方式を
用いて通常の導電型スピーカで得られるような音圧１例
えば９０ ｄ Ｂ ／ ｍを得るためには１６５ ｄＢ
／ｍ；［度の極めて強力な超音波を放射するトランスデ
ユーサが必要である。
第１図は従来の超音波トランスデユーサアレイの構成図
である。第１図において、１は圧電素子のバイモルフ構
造を用いた超音波振動子（トランスデユーサ）で、外径
１６＋１１１１１．能率は約１１２ｄＢ／ｍである。
パラメトリック作用を起こすため、バッフル板２に超音
波振動子１を多数平面状に並べ、アレイ化して用いてい
る。第２図はこのようにして得られたアレイの軸上１ｍ
の距離を隔てた受聴点での超音波振動子１の個数と音圧
との関係を示す図で、超音波振動子１の個数が６１個の
時に最大音圧１３２ｄＢが得られる。
である。第１図において、１は圧電素子のバイモルフ構
造を用いた超音波振動子（トランスデユーサ）で、外径
１６＋１１１１１．能率は約１１２ｄＢ／ｍである。
パラメトリック作用を起こすため、バッフル板２に超音
波振動子１を多数平面状に並べ、アレイ化して用いてい
る。第２図はこのようにして得られたアレイの軸上１ｍ
の距離を隔てた受聴点での超音波振動子１の個数と音圧
との関係を示す図で、超音波振動子１の個数が６１個の
時に最大音圧１３２ｄＢが得られる。
しかしながら、それ以上個数を増しても音圧は上からな
い。この原因はアレイの直径が大きくなると受聴点にお
いて各超音波振動子１からの位相が合わなくなるためで
ある。したがって、位相を合わすために各超音波振動子
１にゲインコントロール付きの位相整合器を介して位相
を正確に調整しなければならず、このため個数の増加に
伴ないその調整に大変な手数を要するはかりか超音波振
動子１の破壊による故障の度合が高くなると言う欠点を
有していた。
い。この原因はアレイの直径が大きくなると受聴点にお
いて各超音波振動子１からの位相が合わなくなるためで
ある。したがって、位相を合わすために各超音波振動子
１にゲインコントロール付きの位相整合器を介して位相
を正確に調整しなければならず、このため個数の増加に
伴ないその調整に大変な手数を要するはかりか超音波振
動子１の破壊による故障の度合が高くなると言う欠点を
有していた。
発明の目的
本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、超音波振動子
を取付けたホーンが放射方向に焦点を結ぶようにアレイ
化することにより超音波撮動子の個数を少なくして高い
音圧を得ると共により鋭い指向性を実現する超音波トラ
ンスデユーサアレイを提供することを目的とする。
を取付けたホーンが放射方向に焦点を結ぶようにアレイ
化することにより超音波撮動子の個数を少なくして高い
音圧を得ると共により鋭い指向性を実現する超音波トラ
ンスデユーサアレイを提供することを目的とする。
発明の構成
上記目的を達するため本発明の超音波トランスデユーサ
アレイは、超音波振動子が取り付けられた複数個のホー
ンを有し、各ホーンの中心軸が放射方向に焦点を結ぶよ
うに、かつ超音波振動子の音波放射中心が１つの球面状
の一部を形成するように各ホーンを配列した構成となっ
てｐ５、これにより受聴点での音圧を高め鋭い指向性を
実現することができる。
アレイは、超音波振動子が取り付けられた複数個のホー
ンを有し、各ホーンの中心軸が放射方向に焦点を結ぶよ
うに、かつ超音波振動子の音波放射中心が１つの球面状
の一部を形成するように各ホーンを配列した構成となっ
てｐ５、これにより受聴点での音圧を高め鋭い指向性を
実現することができる。
実施例の説明
第３図は本発明の一実施例の超音波トランスデユーサア
レイの構成図である。
レイの構成図である。
第３図において、３は超音波振動子であり、その音波放
射面がホーン４の放物面の焦点にくるように取付けられ
ている０６は１９個のホーン４を音波放射面の軸上０．
５ｍの位置に焦点を結ぶように取付ける球面状の支持枠
で、支持枠６は木製のバッフル６に取付けられている。
射面がホーン４の放物面の焦点にくるように取付けられ
ている０６は１９個のホーン４を音波放射面の軸上０．
５ｍの位置に焦点を結ぶように取付ける球面状の支持枠
で、支持枠６は木製のバッフル６に取付けられている。
各超音波振動子３には、増幅器７、主として超音波振動
子３の製造上のバラツキによる位相調整を行う位相整合
器８を介して音声信号で変調された交流信号が引加され
る。９は各位相整合器８に接続された変調器。
子３の製造上のバラツキによる位相調整を行う位相整合
器８を介して音声信号で変調された交流信号が引加され
る。９は各位相整合器８に接続された変調器。
１０は変調器９の変調波の信号源である。
以上のように構成したことにより、１個のホーン４から
放射される軸上０．６ｍでの音圧は１３０ｄＢ／ｍとな
り、ホーン４のない状態の超音波振を子１の音圧より１
４ｄＢ向上させることができる〇また。１９個の超音波
振動子３を並列にして駆動した場合軸上０．５１１１で
の音圧は１５５ｄＢ／ｍ’ｉ得る。これは従来のように
ホーン４を用いず超音波振動子１で同じ音圧を得ようと
すれば、超音波振動子を球面状に配列したうえに、約７
０個の超音波振動子１を必要とし、かつ位相を完全に合
わせねばならずその調整に大変手間かがかるというもの
であった。
放射される軸上０．６ｍでの音圧は１３０ｄＢ／ｍとな
り、ホーン４のない状態の超音波振を子１の音圧より１
４ｄＢ向上させることができる〇また。１９個の超音波
振動子３を並列にして駆動した場合軸上０．５１１１で
の音圧は１５５ｄＢ／ｍ’ｉ得る。これは従来のように
ホーン４を用いず超音波振動子１で同じ音圧を得ようと
すれば、超音波振動子を球面状に配列したうえに、約７
０個の超音波振動子１を必要とし、かつ位相を完全に合
わせねばならずその調整に大変手間かがかるというもの
であった。
次に本発明の他の実施例について第４図を参照しながら
説明する。第４図において、１１はパラポリツクホーン
、１２は超音波振動子、１３は超音波振動子１２の支持
体であり、７個の超音波振動子１２を球面状に支持体１
３に取付け１球面の中心をパラボラの焦点Ｆに一致させ
た構成となっている。これにより、焦点Ｆにおける音圧
は、超音波振動子１２を１個用いた場合よりも約８ｄＢ
高くなり、これを第３図のように多数並べたホーンアレ
イとした時の合成音圧も一層高くすることができる。又
、この様に１個のバラポリツクホーン１１内に複数個の
超音波撮動子１２を用いてもその大きさはホーン開口よ
りも小さく収めることができ、全体の大きさが大きくな
ることはない。
説明する。第４図において、１１はパラポリツクホーン
、１２は超音波振動子、１３は超音波振動子１２の支持
体であり、７個の超音波振動子１２を球面状に支持体１
３に取付け１球面の中心をパラボラの焦点Ｆに一致させ
た構成となっている。これにより、焦点Ｆにおける音圧
は、超音波振動子１２を１個用いた場合よりも約８ｄＢ
高くなり、これを第３図のように多数並べたホーンアレ
イとした時の合成音圧も一層高くすることができる。又
、この様に１個のバラポリツクホーン１１内に複数個の
超音波撮動子１２を用いてもその大きさはホーン開口よ
りも小さく収めることができ、全体の大きさが大きくな
ることはない。
以上のように本実施例によれば、超音波振動子＋＊Ｖ付
けたホーンの中心軸が放射方向に焦点を結ぶようにそれ
ぞれのホーン開口により１つの球面の一部を形成するよ
うに配列しているので、少ない超音波振動子で高い音圧
を発生させることができ、又、超音波振動子が少ないた
め、位相整合器等の回路部も少なくて済み調整に要する
時間も大幅に短縮できる。また超音波振動子のみを並べ
て配列した場合に比べ指向角特性が狭くなり、より超指
向性を実現できる。さらに１個のホーンに複数の超音波
振動子をドライバとして取付けることにより更に高い音
圧を得ることができる〇発明の効果 以上のように本発明の超音波トランスデユーサアレイに
よれば、超音波振動子を取り付けたホーンの中心軸が放
射方向に焦点を結ぶようにそれぞれのホーンの音波放射
中心が１つの１ｍ状の一部を形成して、焦点での波長が
同一になるｆうに配列しているので、少ない超音波振動
子で高い音圧を発生させることができ、又超音波振動子
が少ないため位相整合器等の回路部も少なくて済み調整
に要する時間も大幅に短縮でき、さらに指向角特性が狭
くなり、より超指向性を実現でき、その効果は大なるも
のがある。
けたホーンの中心軸が放射方向に焦点を結ぶようにそれ
ぞれのホーン開口により１つの球面の一部を形成するよ
うに配列しているので、少ない超音波振動子で高い音圧
を発生させることができ、又、超音波振動子が少ないた
め、位相整合器等の回路部も少なくて済み調整に要する
時間も大幅に短縮できる。また超音波振動子のみを並べ
て配列した場合に比べ指向角特性が狭くなり、より超指
向性を実現できる。さらに１個のホーンに複数の超音波
振動子をドライバとして取付けることにより更に高い音
圧を得ることができる〇発明の効果 以上のように本発明の超音波トランスデユーサアレイに
よれば、超音波振動子を取り付けたホーンの中心軸が放
射方向に焦点を結ぶようにそれぞれのホーンの音波放射
中心が１つの１ｍ状の一部を形成して、焦点での波長が
同一になるｆうに配列しているので、少ない超音波振動
子で高い音圧を発生させることができ、又超音波振動子
が少ないため位相整合器等の回路部も少なくて済み調整
に要する時間も大幅に短縮でき、さらに指向角特性が狭
くなり、より超指向性を実現でき、その効果は大なるも
のがある。
第１図は従来の超音波トランスデユーサアレイの構成図
、第２図は同超音波振動子の個数と音圧との関係を示す
図、第３図は本発明の一実施例の超音波トランスデユー
サアレイの構成図、第４図は本発明の他の実施例の超音
波トランスデユーサアレイの構成図である。 ３．１２・・・・・・超音波振動子、４・・・・・・ホ
ーン、１１・・・・・・パラポリツクホーン。
、第２図は同超音波振動子の個数と音圧との関係を示す
図、第３図は本発明の一実施例の超音波トランスデユー
サアレイの構成図、第４図は本発明の他の実施例の超音
波トランスデユーサアレイの構成図である。 ３．１２・・・・・・超音波振動子、４・・・・・・ホ
ーン、１１・・・・・・パラポリツクホーン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）超音波振動子が取り付けられた複数個のホーンを
有し、各ホーンの中心軸が放射方向に焦点を結ぶように
、かつ超音波振動子の音波放射中心が１つの球面状の一
部を形成するように各ホーンを配列してなる超音波トラ
ンスデユーサアレイ。 （２）ホーンがバラポリツクホーンであり、超音波−珈
動子の音波放射面の中心が前記パラポリツクホーンのパ
ラボラの焦点に一致してなる特許請求の範囲第１項記載
の超音波トランスデユーサアレイ０ （３）複数の超音波振動子をその音波放射面が球面状に
なるようにバラポリツクホーン内に配列し、球面の中心
とパラポリツクホーンのパラボラの焦点とが一致してな
る特許請求の範囲第１項記載の超音波トランスデユーサ
アレイ。 （４）超音波振動子のそれぞれに位相整合器と増幅器と
を介して交流信号を加えてなる特許請求の範囲第１項乃
至第３項記載の超音波トランスデユーサアレイ０ （６）超音波振動子に音声信号で変調された交流信号を
加えてなる特許請求の範囲第１項乃至第４項記載の超音
波トランスデユーサアレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21542583A JPS60106294A (ja) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | 超音波トランスデュ−サアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21542583A JPS60106294A (ja) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | 超音波トランスデュ−サアレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60106294A true JPS60106294A (ja) | 1985-06-11 |
Family
ID=16672120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21542583A Pending JPS60106294A (ja) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | 超音波トランスデュ−サアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60106294A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63258195A (ja) * | 1987-04-15 | 1988-10-25 | Matsushita Electric Works Ltd | 超音波アレイセンサ |
| EP0718596A2 (de) * | 1994-12-23 | 1996-06-26 | Giesecke & Devrient GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Bestimmung der Dicke und/oder des Flächengewichts von bewegtem Messgut |
| US6556687B1 (en) | 1998-02-23 | 2003-04-29 | Nec Corporation | Super-directional loudspeaker using ultrasonic wave |
-
1983
- 1983-11-15 JP JP21542583A patent/JPS60106294A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63258195A (ja) * | 1987-04-15 | 1988-10-25 | Matsushita Electric Works Ltd | 超音波アレイセンサ |
| EP0718596A2 (de) * | 1994-12-23 | 1996-06-26 | Giesecke & Devrient GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Bestimmung der Dicke und/oder des Flächengewichts von bewegtem Messgut |
| EP0718596A3 (de) * | 1994-12-23 | 1998-03-18 | Giesecke & Devrient GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Bestimmung der Dicke und/oder des Flächengewichts von bewegtem Messgut |
| US6556687B1 (en) | 1998-02-23 | 2003-04-29 | Nec Corporation | Super-directional loudspeaker using ultrasonic wave |
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