JPS63260298A - 水中超音波送受波器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水中において用いられる音響整合層を備えた超
音波送受波器に関するもので、特に超音波の感度周波数
特性を広帯域化するだめの圧電磁器の構造に関する。

〔従来の技術〕

第３図は音響整合層を備えた従来の水中超音波送受波器
の内部構成例を示す一部破断面図である。

図において１は所定の厚みを有する円板形の圧電磁器、
２はこの圧電磁器１の片面に接着して設けられている音
響整合層で、この音響整合層２は水と圧電磁器１の中間
のインピーダンスを持つ材料から成り、前記圧電磁器１
と同寸法の円板形で、その厚さは１／４　波長となるよ
う整合されている。

３は前記圧電磁器１及び音響整合層２を収納し得る形状
でかつ片面を解放した吸音材、４はさらにこの吸音材３
の外形に見合う形状の収納体で、前記圧電磁気１の片面
が吸音材３と接するように、音響整合層２と共に該吸音
材３内に収納し、さらにこの吸音材３を収納体４内に間
隙のないよう密着させて収納する。これによシ音響整合
層２の片面、吸音材３及び収納体４の端面は同一平面と
なるよう構成されている。

５はケーブルで、前記収納体５の後方より圧電磁器１に
接続し、図示しない電源から電気信号を入出力する。

６はゴム等のモールド材で、このモールド材６は前記圧
電磁器１、音響整合層２、吸音材３、収納体４及びケー
ブル５を覆って一体にモールドし、水中超音波送受波器
を形成している。

第４図は上述した音響整合層２を設けた水中超１波送受
波器の感度周波数特性を示すグラフで、実線は音響整合
層２を設けた状態、破線は音響整合層２を設けていない
状態を示している。

この図に見られるように破線は急傾斜の曲線を示してお
り、これと比べて実線は頂上部が台形状の曲線となって
いることから音響整合層２を設けることにより感度周波
数特性が広帯域化されることが明らかとなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上述した従来の技術によると、異なったイ
ンピーダンスを持つ材料により予じめ形成された複数の
音響整合層のうち、使用する際の条件に適当する音響整
合層を選んで用いるが、感度周波数特性の広帯域化には
限度があった。

このため、よシ広帯域化を行うためには複数の異なった
インピーダンスを持つ音響整合層を組合わせて積層し、
多層化するという手段を用いていたが、水中超音波送受
波器が使用されている環境は深海等の厳しい条件下であ
るため、音響整合層の破損あるいは性能の劣化等の悪念
が大きく、音響整合層を多層化することは、さらに耐環
境性が悪化されるのを助長することになってしまうとい
う問題があった。

また、音響整合層を多層化する場合、インピーダンスの
異なる複数の音響整合層の材料を用いることとなるため
、広帯域化を得るだめの最適なインピーダンスを持つ材
料を選び出す作業が困難であるという問題もある。

そこで１本発明は前記問題点を解決するためになされた
ものであシ、音響整合層を多層化することなく、よシ広
帯域な感度周波数特性を得ることのできる水中超音波送
受波器を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

円形の圧電磁器の音響整合層が接着されている平担面の
反対側の面に凹面部を形成して圧電磁器をプラノコンケ
ーブ状としたものである。

〔作　用〕

上述した構成の凹面部を有するプラノコンケーブ状の圧
電磁器を、音響整合層とともに吸音材内に収納し、さら
にこの吸音材を収納した収納体と、圧電磁器に通電を行
うケーブルとをモールド材により一体にモールドするこ
とによシボ中超音波送受波器を形成する。

これにより音響整合層を多層化しなくとも、安定した広
帯域な感度周波数特性を得ることが可能となり、従来に
比較して耐環境性を向上することができると共に、使用
条件下に適したインピーダンスを持つ材料を選び出す作
業をしなくとも良い。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の水中超音波送受波器の実施例を示す一
部破断面図である。

図において７は円形の圧電磁器で、この圧電磁器７は片
面を平担面とし、この平担面の反対側に凹面部７ａを形
成したプラノコンケーブ状で、かつその周辺部及び中心
部の厚さは、共振周波数がｆｌからｆ２　までとなるよ
うに所定の厚さに定められている。

前記圧電磁器７の平担面を音の放射面として、この平担
面側には、従来で述べたと同様に音響整合層２が接着さ
れておシ、この音響整合層２はやはシ従来と同様、圧電
磁器７の平担面と同寸法の円形で、その厚さは１／４　
　波長となるよう整合されていて、水と圧電磁器の中間
のインピーダンスを持つ材料により形成されている。

３は前記圧電磁器７及び音響整合層２を収納し得る形状
でかつ片面を開放した吸音材、４はさらにこの吸音材３
の外形に見合う形状の収納体で、前記圧電磁気７の凹面
部７ａ側が吸音材と接するように音響整合層２と共に該
吸音材３内に収納し、さらにこの吸音材を収納体４内に
間隙のないよう密着させて収納する。

これによシ音響整合層２の片面、吸音材３及び収納体４
の端面は同一平面となるよう構成されている。

５はケーブルで、このケーブル５は前記収納体４の後方
より吸音材３を経て圧電磁器７に接続し、図示しない電
源から電気信号を該圧電磁器７に入出力するものである
。

６はゴム等のモールド材で、このモールド材６によシ上
述した圧電磁器１、音響整合層２、吸音材３、収納体４
及びケーブル５をモールド材６により覆って一体にモー
ルドし、水中超音波送受波器を形成している。

第２図は本実施例の水憾音波送受波器の送波感度特性を
示すグラフで、同図囚はプラノコンケーブ状の圧電磁器
７を用いているが音響整合層２が用いられていない状態
、同図（８）は（６）と同様プラノコンケーブ状の圧電
磁器１を用い、かつ第１図に示すようにこの圧電磁器７
の平担面側に音響整合層２−を設けた状態を示している
。

この第２図囚及び（Ｅ）に見られるように、（ト）にお
いては共振周波数の感度を示す線はｆｌから１２間で凹
凸が激しく、（Ｂ）においては凹凸の幅のちいさい、比
較的なだらかな曲線となっていることがわかる。

つまり、凹面部７ａを有するプラノコンケーブ状の圧電
磁器７を用いても音響整合層２が接着されていなければ
安定した送波感度特性は得られず、同様の圧電磁器７の
平担面側に従来と同様に広帯域化するだめの音響整合層
２を接着して用いることにより安定した広帯域な送波及
び受波感度特性が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、円形の圧電磁器の
音響整合層を接着した平担面の反対側に凹面部を形成し
てプラノコンケーブ状の圧電磁器としたので、安定した
広帯域な水中超音波送受波器の送波及び受波感度特性を
得ることができる。

従って、従来行っていたように比較的ゆるやかな環境下
において音響整合層を複数用い多層化することによって
得ていた広帯域な感度特性の結果を音響整合層の層の数
が少なくても同等の結果を得ることができることとなり
、また前記圧電磁器を用い、かつ音響整合層を多層化す
れば、より広帯域な感度特性を得ることも可能である。

さらに深海等の厳しい環境条件下にあっても、音響整合
層を多層化しなくとも良いので、耐環境性を向上した水
中超音波送受波器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す水中超音波送受波器の一
部分破断面図、第２図（Ａ）ＣＢ）は本実施例の送波感
度特性を示すグラフ、第３図は従来の水中超音波送受波
器の一部分破断面図、第４図は従来の送波感度特性を示
すグラフである。 ２・・・音響整合層　３・・・吸音材　４・・・収納体
　５・・・ケーブル　６・・・モールド材　７・・・圧
電磁器７ａ・・・凹面部 ６モールド材 本実施例の一部破断面図 麺　１　ニ 従来例の一部破断面図 閣　３− 従来の送波感度特性を示すグラフ 輪　４［ｉＤ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の厚さを有する円板形の圧電磁器と、この圧電
   磁器の片面に接着された音響整合層と、 この音響整合層が外側となるように圧電磁器を収納した
   吸音材と、 前記圧電磁器に通電を行うケーブルとをモールド材によ
   り一体にモールドした水中超音波送受波器において、 前記圧電磁器の音響整合層が接着されている面の反対側
   の面に凹面部を形成して、圧電磁器をプラノコンケーブ
   状としたことを特徴とする水中超音波送受波器。