JPS631798B2 - - Google Patents
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- JPS631798B2 JPS631798B2 JP55001369A JP136980A JPS631798B2 JP S631798 B2 JPS631798 B2 JP S631798B2 JP 55001369 A JP55001369 A JP 55001369A JP 136980 A JP136980 A JP 136980A JP S631798 B2 JPS631798 B2 JP S631798B2
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- vibrator
- elastic body
- electrostrictive
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- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0611—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile
- B06B1/0618—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile of piezo- and non-piezoelectric elements, e.g. 'Tonpilz'
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波用縦型振動子を用いた超音波送
受波器の構造に関するものである。
受波器の構造に関するものである。
一般に、水中超音波送受波器の超音波用振動子
としては振動姿態が比較的単純な縦型振動子が多
く利用されている。従来このような縦型振動子と
しては1/2波長共振振動子が使用されるが、振動
子の両端面が振動自由端となり、中央部が振動の
節となる。このため水中へ片端負荷で音波を送受
波する場合、振動子の支持は振動子の中央部で支
持するか、超音波放射面と対向した振動自由端面
を固有音響インピーダンスが空気に近い材料を介
して支持していた。ところが、振動子中央部で支
持する場合には、振動子を振動子収納筐体に取り
付けるための金属等からなる支持板を振動子中央
部に設けなければならない。このため振動子の構
造が複雑になるとともに電気音響変換体に発生す
る応力が小さくなり電気音響変換能率を高くとる
ことができない欠点があつた。又、振動自由端面
をコルク入りゴム材、オニオンスキンペーパー等
の固有音響インピーダンスが空気に近い材料を介
して振動子収納筐体にねじ止め、接着により支持
する場合には、振動子の共振周波数が変化した
り、水圧によるインピーダンス、送受波感度の特
性変化を生じる欠点があつた。
としては振動姿態が比較的単純な縦型振動子が多
く利用されている。従来このような縦型振動子と
しては1/2波長共振振動子が使用されるが、振動
子の両端面が振動自由端となり、中央部が振動の
節となる。このため水中へ片端負荷で音波を送受
波する場合、振動子の支持は振動子の中央部で支
持するか、超音波放射面と対向した振動自由端面
を固有音響インピーダンスが空気に近い材料を介
して支持していた。ところが、振動子中央部で支
持する場合には、振動子を振動子収納筐体に取り
付けるための金属等からなる支持板を振動子中央
部に設けなければならない。このため振動子の構
造が複雑になるとともに電気音響変換体に発生す
る応力が小さくなり電気音響変換能率を高くとる
ことができない欠点があつた。又、振動自由端面
をコルク入りゴム材、オニオンスキンペーパー等
の固有音響インピーダンスが空気に近い材料を介
して振動子収納筐体にねじ止め、接着により支持
する場合には、振動子の共振周波数が変化した
り、水圧によるインピーダンス、送受波感度の特
性変化を生じる欠点があつた。
本発明の目的は上述したような1/2波長共振振
動子を用いた超音波送受波器の欠点を除去するこ
とにあり、高能率で水圧特性変化が小さく支持構
造が簡単な超音波送受波器を提供することにあ
る。
動子を用いた超音波送受波器の欠点を除去するこ
とにあり、高能率で水圧特性変化が小さく支持構
造が簡単な超音波送受波器を提供することにあ
る。
本発明によれば、1/2波長共振振動子を用いた
超音波送受波器において、該1/2波長共振振動子
の超音波放射面と対向した端面に1/4波長弾性体
の一端面を接合するとともに該1/4波長弾性体の
他端面（節部）を振動固定端とすることによつて
構成した3/4波長共振振動子を備えた超音波送受
波器が得られる。
超音波送受波器において、該1/2波長共振振動子
の超音波放射面と対向した端面に1/4波長弾性体
の一端面を接合するとともに該1/4波長弾性体の
他端面（節部）を振動固定端とすることによつて
構成した3/4波長共振振動子を備えた超音波送受
波器が得られる。
次に本発明の実施例について図面を参照して説
明する。第１図は本発明の第１の実施例で第１図
ａは構造断面図、第１図ｂは振動変位分布図であ
る。本実施例は1/2波長共振振動子としてランジ
ユバン型振動子を使用した場合の実施例である。
１／２波長共振のランジユバン型振動子は、厚み方
向に分極された電歪材料の電歪円板１，２の両面
に電極５，６，７，８を蒸着、焼き付け等の方法
で設け、接着により金属弾性体３，４を電歪円板
に第１図ａに示すように接合することにより構成
される。金属弾性体３と電歪円板１とは、また金
属弾性体４と電歪円板２とは、それぞれ使用周波
数で1/4波長共振するように寸法、断面積比が決
定される。例えば金属からなる1/4波長弾性体９
と上述したランジユバン型振動子とは金属弾性体
４に1/4波長弾性体９の一端をねじ込むことによ
り接合する。この接合は接合部の振動発生応力が
接着強度よりも小さい場合には接着でもできる。
一体接合された振動子は1/4波長弾性体９の他端
部に設けられたねじ山１０で送受波器筐体１１に
固定する。電極５と７及び電極６と８をそれぞれ
電気的に短絡するようにリード線にて取り出した
両端子間に使用周波数の電圧を加えると1/4波長
弾性体９の他端部１０が振動固定端となるため第
１図ｂに示すような振動変位分布を有する3/4波
長共振振動子が実現できる。超音波は金属弾性体
３のＡ−A′端面より音響窓１２を透過して放射
される。
明する。第１図は本発明の第１の実施例で第１図
ａは構造断面図、第１図ｂは振動変位分布図であ
る。本実施例は1/2波長共振振動子としてランジ
ユバン型振動子を使用した場合の実施例である。
１／２波長共振のランジユバン型振動子は、厚み方
向に分極された電歪材料の電歪円板１，２の両面
に電極５，６，７，８を蒸着、焼き付け等の方法
で設け、接着により金属弾性体３，４を電歪円板
に第１図ａに示すように接合することにより構成
される。金属弾性体３と電歪円板１とは、また金
属弾性体４と電歪円板２とは、それぞれ使用周波
数で1/4波長共振するように寸法、断面積比が決
定される。例えば金属からなる1/4波長弾性体９
と上述したランジユバン型振動子とは金属弾性体
４に1/4波長弾性体９の一端をねじ込むことによ
り接合する。この接合は接合部の振動発生応力が
接着強度よりも小さい場合には接着でもできる。
一体接合された振動子は1/4波長弾性体９の他端
部に設けられたねじ山１０で送受波器筐体１１に
固定する。電極５と７及び電極６と８をそれぞれ
電気的に短絡するようにリード線にて取り出した
両端子間に使用周波数の電圧を加えると1/4波長
弾性体９の他端部１０が振動固定端となるため第
１図ｂに示すような振動変位分布を有する3/4波
長共振振動子が実現できる。超音波は金属弾性体
３のＡ−A′端面より音響窓１２を透過して放射
される。
第２図は本発明の第２の実施例を示す構造断面
図である。本例は、厚み方向の両面に電極１５，
１６及び１７，１８を有し、厚み方向に分極され
た電歪材料からなる電歪円筒１３，１４に金属弾
性体１９，２０をボルト２１で締め付けてボルト
締めランジユバン型振動子を構成するとともに、
ボルト２１の余長ｄを1/4波長弾性体とした実施
例である。本実施例においては1/4波長弾性体端
部を送受波器筐体１１に固定するためのねじ山は
端部のみでなく金属弾性体２０を締め付けること
にも共用できるように端部より金属弾性体２０の
締め付けができる箇所まで設けられている。金属
弾性体１９と電歪円筒１３とは、また金属弾性体
２０と電歪円筒１４とは、それぞれ使用周波数で
１／４波長共振するように寸法、断面積比が決定さ
れる。電極の取り出し方法は第１図ａで示した実
施例の場合と同一である。1/4波長弾性体端部の
送受波器筐体１１への固定は第１図の実施例のよ
うに送受波器筐体１１にねじ込む方法でも、本実
施例のように送受波器筐体１１にナツト２２によ
り取り付ける方法でも良い。又1/4波長弾性体を
送受波器筐体に接着により接合しても良い。
図である。本例は、厚み方向の両面に電極１５，
１６及び１７，１８を有し、厚み方向に分極され
た電歪材料からなる電歪円筒１３，１４に金属弾
性体１９，２０をボルト２１で締め付けてボルト
締めランジユバン型振動子を構成するとともに、
ボルト２１の余長ｄを1/4波長弾性体とした実施
例である。本実施例においては1/4波長弾性体端
部を送受波器筐体１１に固定するためのねじ山は
端部のみでなく金属弾性体２０を締め付けること
にも共用できるように端部より金属弾性体２０の
締め付けができる箇所まで設けられている。金属
弾性体１９と電歪円筒１３とは、また金属弾性体
２０と電歪円筒１４とは、それぞれ使用周波数で
１／４波長共振するように寸法、断面積比が決定さ
れる。電極の取り出し方法は第１図ａで示した実
施例の場合と同一である。1/4波長弾性体端部の
送受波器筐体１１への固定は第１図の実施例のよ
うに送受波器筐体１１にねじ込む方法でも、本実
施例のように送受波器筐体１１にナツト２２によ
り取り付ける方法でも良い。又1/4波長弾性体を
送受波器筐体に接着により接合しても良い。
なお、以上の実施例における振動子はランジユ
バン型振動子としたが1/2波長共振振動子であれ
ば他の様式の振動子であつても良い。
バン型振動子としたが1/2波長共振振動子であれ
ば他の様式の振動子であつても良い。
本発明は以上説明したように1/2波長共振の振
動子に1/4波長弾性体の一端を接合するとともに、
1/4波長弾性体の他端部を振動固定端とする構造
の3/4波長共振振動子を構成することにより、支
持、固定が容易にできるとともに、高電気音響変
換能率でかつ水圧による電気音響性能の変化を非
常に小さくできる効果がある。つまり振動子の支
持が3/4波長共振振動子を送受波器筐体にねじ込
むかナツトで締め付けるか、あるいは接着するこ
とにより容易にできるため、従来の1/2波長共振
振動子の中央部の振動の節に金属等の支持板を設
けて支持する場合と比較して支持部の構造を著し
く簡単にできる。特に50KHz以上の高い周波数で
は振動子の寸法が小さく取付け構造に苦労する
が、本発明によれば容易に設計することができ
る。さらに支持板を電歪材料の中間に接合する必
要がないため発生応力が最大となる節の部分に電
歪材料を位置することができ、電気音響変換能率
を高くできる。
動子に1/4波長弾性体の一端を接合するとともに、
1/4波長弾性体の他端部を振動固定端とする構造
の3/4波長共振振動子を構成することにより、支
持、固定が容易にできるとともに、高電気音響変
換能率でかつ水圧による電気音響性能の変化を非
常に小さくできる効果がある。つまり振動子の支
持が3/4波長共振振動子を送受波器筐体にねじ込
むかナツトで締め付けるか、あるいは接着するこ
とにより容易にできるため、従来の1/2波長共振
振動子の中央部の振動の節に金属等の支持板を設
けて支持する場合と比較して支持部の構造を著し
く簡単にできる。特に50KHz以上の高い周波数で
は振動子の寸法が小さく取付け構造に苦労する
が、本発明によれば容易に設計することができ
る。さらに支持板を電歪材料の中間に接合する必
要がないため発生応力が最大となる節の部分に電
歪材料を位置することができ、電気音響変換能率
を高くできる。
さらに本発明による構造の振動子はコルク入り
ゴム板、オニオンスキンペーパー等の水圧による
固有音響インピーダンスが変化する材料を使用し
て支持する必要がないため、電歪材料定数の水圧
変化のみとすることができ、一般に使用される数
百ｍ以下の水圧による材料定数の変化は非常に小
さいことから、振動子としての電気音響特性の変
化も非常に小さくすることができる。
ゴム板、オニオンスキンペーパー等の水圧による
固有音響インピーダンスが変化する材料を使用し
て支持する必要がないため、電歪材料定数の水圧
変化のみとすることができ、一般に使用される数
百ｍ以下の水圧による材料定数の変化は非常に小
さいことから、振動子としての電気音響特性の変
化も非常に小さくすることができる。
第１図ａ及びｂはそれぞれ本発明による第１の
実施例の構造断面図及び振動変位分布図である。
第２図は本発明の他の実施例を示す構造断面図で
ある。 １，２……電歪円板、３，４……金属弾性体、
５，６，７，８……電極、９……1/4波長弾性体、
１０……ねじ山、１１……送受波器筐体、１２…
…音響窓、１３，１４……電歪円筒、１５，１
６，１７，１８……電極、１９，２０……金属弾
性体、２１……ボルト、２２……ナツト、ｄ……
１／４波長弾性体となるボルト２１の余長。
実施例の構造断面図及び振動変位分布図である。
第２図は本発明の他の実施例を示す構造断面図で
ある。 １，２……電歪円板、３，４……金属弾性体、
５，６，７，８……電極、９……1/4波長弾性体、
１０……ねじ山、１１……送受波器筐体、１２…
…音響窓、１３，１４……電歪円筒、１５，１
６，１７，１８……電極、１９，２０……金属弾
性体、２１……ボルト、２２……ナツト、ｄ……
１／４波長弾性体となるボルト２１の余長。
Claims (1)
- １ 1/2波長共振振動子を用いた超音波送受波器
において、該1/2波長共振振動子の超音波放射面
と対向した端面に1/4波長弾性体の一端面を接合
するとともに該1/4波長弾性体の他端面を振動固
定端とすることによつて構成した3/4波長共振振
動子を備えた超音波送受波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP136980A JPS5698995A (en) | 1980-01-11 | 1980-01-11 | Ultrasonic-wave transmitter-receiver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP136980A JPS5698995A (en) | 1980-01-11 | 1980-01-11 | Ultrasonic-wave transmitter-receiver |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5698995A JPS5698995A (en) | 1981-08-08 |
| JPS631798B2 true JPS631798B2 (ja) | 1988-01-14 |
Family
ID=11499572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP136980A Granted JPS5698995A (en) | 1980-01-11 | 1980-01-11 | Ultrasonic-wave transmitter-receiver |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5698995A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100299928B1 (ko) * | 1998-11-23 | 2001-10-29 | 황해웅 | 파우어초음파트랜스듀서 |
| ES2339626B1 (es) * | 2007-11-06 | 2010-12-03 | Zunibal, S.L. | Transductor ultrasonico perfeccionado. |
| RU2543684C1 (ru) * | 2013-08-08 | 2015-03-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный федеральный университет" | Способ возбуждения гидроакустического волноводного преобразователя и его устройство |
| CN109201439A (zh) * | 2018-08-06 | 2019-01-15 | 东南大学 | 一种医疗超声换能器阻抗匹配方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5721160A (en) * | 1980-07-14 | 1982-02-03 | Hitachi Ltd | Facsimile automatic original feeder |
-
1980
- 1980-01-11 JP JP136980A patent/JPS5698995A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5721160A (en) * | 1980-07-14 | 1982-02-03 | Hitachi Ltd | Facsimile automatic original feeder |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5698995A (en) | 1981-08-08 |
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