JP2000125388A - 水中受波器 - Google Patents
水中受波器Info
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- JP2000125388A JP2000125388A JP10298117A JP29811798A JP2000125388A JP 2000125388 A JP2000125388 A JP 2000125388A JP 10298117 A JP10298117 A JP 10298117A JP 29811798 A JP29811798 A JP 29811798A JP 2000125388 A JP2000125388 A JP 2000125388A
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- Japan
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- diaphragm
- hole
- underwater
- sensing element
- piezoelectric element
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 静水圧時の受感素子の劣化を無くした水中受
波器を提供しようとする課題があった。 【解決手段】 水中受波器１００は、フランジ４と振動
板２とで圧電子３を取り付けた振動板１を挟み込み、振
動板２の穴２ａをＯリング１２で目止めして蓋１１で塞
ぎ、それぞれをボルト６，８で締結し、前記振動板１と
前記振動板２との間には間隙Ｘを形成し、振動板１の孔
１０とフランジ４の孔４ａとを介して間隙Ｘが外部に連
通した構造を有している。
波器を提供しようとする課題があった。 【解決手段】 水中受波器１００は、フランジ４と振動
板２とで圧電子３を取り付けた振動板１を挟み込み、振
動板２の穴２ａをＯリング１２で目止めして蓋１１で塞
ぎ、それぞれをボルト６，８で締結し、前記振動板１と
前記振動板２との間には間隙Ｘを形成し、振動板１の孔
１０とフランジ４の孔４ａとを介して間隙Ｘが外部に連
通した構造を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水中に伝搬する音
波を受信するための水中受波器に関する。
波を受信するための水中受波器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の水中受波器としては、円筒型圧電
子の上下に蓋をしてその内側に空気室を配置した円筒型
受波器や、円板型圧電子を振動板に接合した圧電振動板
の背面に容器を接合してその内側に空気室を配置した屈
曲型受波器等の構造のものが知られている。これらは、
いずれも空気室が圧電子の受感素子と機械的に結合して
いて振動し易いため、高感度の受波器を設計するのに適
している。なお、受感素子としては、圧電子の他に磁歪
材や光ファイバ等が用いられる。これらの場合にも空気
室と受感素子とが機械的に結合して使用される。
子の上下に蓋をしてその内側に空気室を配置した円筒型
受波器や、円板型圧電子を振動板に接合した圧電振動板
の背面に容器を接合してその内側に空気室を配置した屈
曲型受波器等の構造のものが知られている。これらは、
いずれも空気室が圧電子の受感素子と機械的に結合して
いて振動し易いため、高感度の受波器を設計するのに適
している。なお、受感素子としては、圧電子の他に磁歪
材や光ファイバ等が用いられる。これらの場合にも空気
室と受感素子とが機械的に結合して使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したいず
れの構造の水中受波器でも、円筒型圧電子や円板型圧電
子等の受感素子が外部の音響媒質と空気室とを隔てる圧
力隔壁としても働き、使用中に屈曲による大きな応力を
受けてしまうため、深度によって受波感度の特性が変化
したり、応力が常時又は繰り返し加わり、空気室と機械
的に結合する圧電子等の受感素子が劣化する問題点があ
る。
れの構造の水中受波器でも、円筒型圧電子や円板型圧電
子等の受感素子が外部の音響媒質と空気室とを隔てる圧
力隔壁としても働き、使用中に屈曲による大きな応力を
受けてしまうため、深度によって受波感度の特性が変化
したり、応力が常時又は繰り返し加わり、空気室と機械
的に結合する圧電子等の受感素子が劣化する問題点があ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の水中受波器は、
受感素子を取り付けて流通孔を備えた振動板と、この振
動板に連結する緩衝体との間に隙間を設け、静水圧時は
前記流通孔から流体を行き来させ、受信時はヘルムホル
ツ共振系の効果により前記流通孔の流体の行き来が止ま
り、振動板の両側で圧力差が生じることで水中に伝搬す
る音波を受信するようにしたことを構成上の特徴とす
る。なお、静水圧時に受感素子から出力される電気信号
を相殺するように結線するのが好ましい。
受感素子を取り付けて流通孔を備えた振動板と、この振
動板に連結する緩衝体との間に隙間を設け、静水圧時は
前記流通孔から流体を行き来させ、受信時はヘルムホル
ツ共振系の効果により前記流通孔の流体の行き来が止ま
り、振動板の両側で圧力差が生じることで水中に伝搬す
る音波を受信するようにしたことを構成上の特徴とす
る。なお、静水圧時に受感素子から出力される電気信号
を相殺するように結線するのが好ましい。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。なお、これによりこの発明が限
定されるものではない。第１の実施の形態図１は水中受
波器の断面構造図である。この水中受波器１００は、フ
ランジ４と振動板２とで圧電子３を取り付けた振動板１
を挟み込み、振動板２の穴２ａをＯリング１２で目止め
して蓋１１で塞ぎ、それぞれをボルト６，８で締結した
構造を有している。前記振動板１と前記振動板２との間
には間隙Ｘを形成しており、振動板１の孔１０とフラン
ジ４の孔４ａとを介して間隙Ｘは外部に連通している。
また、前記振動板１と前記圧電子３からは、それぞれリ
ード線１３を引き出しており、音波を電気信号として取
り出せるようになっている。
実施の形態を説明する。なお、これによりこの発明が限
定されるものではない。第１の実施の形態図１は水中受
波器の断面構造図である。この水中受波器１００は、フ
ランジ４と振動板２とで圧電子３を取り付けた振動板１
を挟み込み、振動板２の穴２ａをＯリング１２で目止め
して蓋１１で塞ぎ、それぞれをボルト６，８で締結した
構造を有している。前記振動板１と前記振動板２との間
には間隙Ｘを形成しており、振動板１の孔１０とフラン
ジ４の孔４ａとを介して間隙Ｘは外部に連通している。
また、前記振動板１と前記圧電子３からは、それぞれリ
ード線１３を引き出しており、音波を電気信号として取
り出せるようになっている。
【０００６】図２は水中受波器の分解斜視図である。こ
の水中受波器１００は、フランジ４と、圧電子３を半田
接合した振動板１と、振動板２と、Ｏリング１２と、蓋
１１とをそれぞれ重ね、４本のボルト５〜８と図示しな
いナットで締結した構造を有している。前記振動板１
は、円形の中央部を両面から切削加工して周辺部両面に
円環状の縁を付けて成形し、その一部に孔１０を設けて
あり、片面に円板型の圧電子３を半田接合してある。上
述したように振動板１と圧電子３のそれぞれには、リー
ド線１３を半田付けしてある。振動板２は、アルミ等の
剛性を持つ板材で、片側から中央部を円形に切削して穴
２ａを成形し振動板を形成させ、四隅にはボルト締めす
るための孔２ｂを設けてある。なお、穴２ａは蓋１１と
で空気室を形成する（以下、穴２ａが空気室として働く
場合には、空気室２ａと表記して説明する）。前記フラ
ンジ４は、振動板１よりも半径が短い穴４ａを設け、四
隅にはボルト締めするための孔４ａを設けてある。前記
Ｏリング１２は、穴４ａの半径よりも長い大きさが好ま
しい。前記蓋１１にも四隅にボルト締めするための孔１
１ａを設けてある。
の水中受波器１００は、フランジ４と、圧電子３を半田
接合した振動板１と、振動板２と、Ｏリング１２と、蓋
１１とをそれぞれ重ね、４本のボルト５〜８と図示しな
いナットで締結した構造を有している。前記振動板１
は、円形の中央部を両面から切削加工して周辺部両面に
円環状の縁を付けて成形し、その一部に孔１０を設けて
あり、片面に円板型の圧電子３を半田接合してある。上
述したように振動板１と圧電子３のそれぞれには、リー
ド線１３を半田付けしてある。振動板２は、アルミ等の
剛性を持つ板材で、片側から中央部を円形に切削して穴
２ａを成形し振動板を形成させ、四隅にはボルト締めす
るための孔２ｂを設けてある。なお、穴２ａは蓋１１と
で空気室を形成する（以下、穴２ａが空気室として働く
場合には、空気室２ａと表記して説明する）。前記フラ
ンジ４は、振動板１よりも半径が短い穴４ａを設け、四
隅にはボルト締めするための孔４ａを設けてある。前記
Ｏリング１２は、穴４ａの半径よりも長い大きさが好ま
しい。前記蓋１１にも四隅にボルト締めするための孔１
１ａを設けてある。
【０００７】図３に、使用状態を示す。水中受波器１０
０は、音響透過性の良いゴムブーツ９に脱気したひまし
油等の液体Ｙ（以下「油Ｙ」という。）と共に収納し、
栓１５とバンド１４を使って密封してある。栓１５には
水密コネクタ等が取り付けられ内部からリード線１３が
引き出される。この使用状態では、上述した前記振動板
１と振動板２とで囲まれた間隙Ｘには、振動板１に空け
られた孔１０からゴムブーツ９内の油Ｙがゆっくりと移
動できるようになっている。図４は、その様子を示す模
式図で、（１）は静水圧時の様子、（２）は音波の受信
時の様子を示している。
０は、音響透過性の良いゴムブーツ９に脱気したひまし
油等の液体Ｙ（以下「油Ｙ」という。）と共に収納し、
栓１５とバンド１４を使って密封してある。栓１５には
水密コネクタ等が取り付けられ内部からリード線１３が
引き出される。この使用状態では、上述した前記振動板
１と振動板２とで囲まれた間隙Ｘには、振動板１に空け
られた孔１０からゴムブーツ９内の油Ｙがゆっくりと移
動できるようになっている。図４は、その様子を示す模
式図で、（１）は静水圧時の様子、（２）は音波の受信
時の様子を示している。
【０００８】（１）静水圧に対する挙動 振動板１は、油Ｙが孔１０を通り両面で圧力が同一にな
るため、屈曲は生じない。振動板２は、空気室との差圧
に応じた屈曲が生じるが塑性変形しないように設計して
おけばよい。 （２）周波数の高い圧力に対する挙動 振動板１、振動板２及び油で形成されるキャビティの音
響的なスティフネスと振動板の孔１０による音響的なマ
スによるヘルムホルツ共振系の効果が発生し、周波数が
高くなると油Ｙは振動板の孔１０を行き来できなくな
る。したがって、振動板１の両面に圧力差が生じ、圧電
子が屈曲するため電気出力が得られる。
るため、屈曲は生じない。振動板２は、空気室との差圧
に応じた屈曲が生じるが塑性変形しないように設計して
おけばよい。 （２）周波数の高い圧力に対する挙動 振動板１、振動板２及び油で形成されるキャビティの音
響的なスティフネスと振動板の孔１０による音響的なマ
スによるヘルムホルツ共振系の効果が発生し、周波数が
高くなると油Ｙは振動板の孔１０を行き来できなくな
る。したがって、振動板１の両面に圧力差が生じ、圧電
子が屈曲するため電気出力が得られる。
【０００９】振動板２は、キャビティの油Ｙが密閉状態
になるため、振動板１の変形による圧力は油Ｙを介して
伝えられ、一緒に振動する。したがって、従来と同様に
空気室の柔らかさを利用して、水中受波器としての機能
を実現できる。上記第１の実施の形態によると、静水圧
または穏やかに変動する圧力に対しては圧電子、磁歪材
や光ファイバ等の受感素子に屈曲を与えることがなく、
この他の周波数の圧力変動に対しては受感素子に屈曲が
起こり電気出力が得られる。また、振動板１は、油と振
動板２を介して空気室２ａに振動が結合されるため、高
感度受波器を実現できる。
になるため、振動板１の変形による圧力は油Ｙを介して
伝えられ、一緒に振動する。したがって、従来と同様に
空気室の柔らかさを利用して、水中受波器としての機能
を実現できる。上記第１の実施の形態によると、静水圧
または穏やかに変動する圧力に対しては圧電子、磁歪材
や光ファイバ等の受感素子に屈曲を与えることがなく、
この他の周波数の圧力変動に対しては受感素子に屈曲が
起こり電気出力が得られる。また、振動板１は、油と振
動板２を介して空気室２ａに振動が結合されるため、高
感度受波器を実現できる。
【００１０】第２の実施の形態 本形態では、静水圧時に受感素子から出力される電気信
号を相殺するように結線したものである。以下、上記第
１の実施の形態と相違する点を説明する。図５に、水中
受波器の説明図を示す。この水中受波器は、上記第１の
実施の形態の振動板１の両面に圧電子２０，２１を半田
２２，２３で接合した構造を有する。キャビティ内の圧
電子２０，２１からのリード線２４は振動板１の縁を一
部切削して外に引き出した後エポキシで目止めする。な
お、リード線２４は、圧電子２０，２１の分極にしたが
って結線１，２のように配線する。
号を相殺するように結線したものである。以下、上記第
１の実施の形態と相違する点を説明する。図５に、水中
受波器の説明図を示す。この水中受波器は、上記第１の
実施の形態の振動板１の両面に圧電子２０，２１を半田
２２，２３で接合した構造を有する。キャビティ内の圧
電子２０，２１からのリード線２４は振動板１の縁を一
部切削して外に引き出した後エポキシで目止めする。な
お、リード線２４は、圧電子２０，２１の分極にしたが
って結線１，２のように配線する。
【００１１】（１）結線１ 振動板１と圧電子２０，２１をグランドに接続し、圧電
子２１から信号を出力するようにした。これにより、静
水圧に対しては両側の圧電子２０，２１がいずれも圧縮
され、２つの圧電子２０，２１の陽極側は反対の電荷が
発生し電気出力はキャンセルされる。屈曲モードに対し
ては、２個の圧電子２０，２１がそれぞれ圧縮と引っ張
りが生じるため陽極は同電位となり電気出力を取り出す
ことができる。
子２１から信号を出力するようにした。これにより、静
水圧に対しては両側の圧電子２０，２１がいずれも圧縮
され、２つの圧電子２０，２１の陽極側は反対の電荷が
発生し電気出力はキャンセルされる。屈曲モードに対し
ては、２個の圧電子２０，２１がそれぞれ圧縮と引っ張
りが生じるため陽極は同電位となり電気出力を取り出す
ことができる。
【００１２】（２）結線２ 振動板１をグランドに接続し、圧電子２０又は圧電子２
１から信号を出力するようにした。これにより、静水圧
に対しては両側の圧電子２０，２１がいずれも圧縮され
るため、陽極と陰極が同電位になり電気出力はキャンセ
ルされる。屈曲モードに対しては２個の圧電子２０，２
１にそれぞれ圧縮と引っ張りが生じ陽極と陰極で反対の
電荷が発生し電気出力を取り出すことができる。
１から信号を出力するようにした。これにより、静水圧
に対しては両側の圧電子２０，２１がいずれも圧縮され
るため、陽極と陰極が同電位になり電気出力はキャンセ
ルされる。屈曲モードに対しては２個の圧電子２０，２
１にそれぞれ圧縮と引っ張りが生じ陽極と陰極で反対の
電荷が発生し電気出力を取り出すことができる。
【００１３】この他の構成及び動作は、上記第１の実施
の形態と同様であるので説明を省略する。上記第２の実
施の形態によると、圧電子に加わる圧縮応力による出力
を電気的にキャンセルすることができる。また、従来の
屈曲型では、振動板の両面に圧電子を貼ることができな
かったが、静水圧による大きな変形を阻止できるため実
現できるようになる。これにより、圧電子の実装密度を
上げることができ、高感度、低雑音の小型受波器を実現
できる。
の形態と同様であるので説明を省略する。上記第２の実
施の形態によると、圧電子に加わる圧縮応力による出力
を電気的にキャンセルすることができる。また、従来の
屈曲型では、振動板の両面に圧電子を貼ることができな
かったが、静水圧による大きな変形を阻止できるため実
現できるようになる。これにより、圧電子の実装密度を
上げることができ、高感度、低雑音の小型受波器を実現
できる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の水中受波器
によると、円筒型圧電子や円板型圧電子等の受感素子が
外部の音響媒質と空気室とを隔てる圧力隔壁として働く
のを抑え、使用中に屈曲による応力を抑えることができ
る効果が得られる。このため、深度による受波感度の特
性の変化や、静水圧時の応力を抑えるられ、空気室と機
械的に結合する圧電子等の受感素子の劣化を防止するこ
とができる効果が期待できる。
によると、円筒型圧電子や円板型圧電子等の受感素子が
外部の音響媒質と空気室とを隔てる圧力隔壁として働く
のを抑え、使用中に屈曲による応力を抑えることができ
る効果が得られる。このため、深度による受波感度の特
性の変化や、静水圧時の応力を抑えるられ、空気室と機
械的に結合する圧電子等の受感素子の劣化を防止するこ
とができる効果が期待できる。
【図１】第１の実施の形態の水中受波器の断面構造図
【図２】第１の実施の形態の水中受波器の分解斜視図
【図３】使用状態の説明図
【図４】動作説明図
【図５】第２の実施の形態の水中受波器の説明図
１００ 水中受波器 １，２ 振動板 ３ 圧電子 ４ フランジ Ｘ 間隙
Claims (2)
- 【請求項１】 受感素子を取り付けて流通孔を備えた振
動板と、この振動板に連結する緩衝体との間に隙間を設
け、静水圧時は前記流通孔から流体を行き来させ、受信
時はヘルムホルツ共振系の効果により前記流通孔の流体
の行き来が止まり、振動板の両側で圧力差が生じること
で水中に伝搬する音波を受信するようにしたことを特徴
とする水中受波器。 - 【請求項２】 請求項１において、静水圧時に受感素子
から出力される電気信号を相殺するように結線したこと
を特徴とする水中受波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10298117A JP2000125388A (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 水中受波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10298117A JP2000125388A (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 水中受波器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000125388A true JP2000125388A (ja) | 2000-04-28 |
Family
ID=17855399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10298117A Pending JP2000125388A (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 水中受波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000125388A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009005241A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Nec Tokin Corp | 振動子組立体および同時双方向型送受波装置 |
-
1998
- 1998-10-20 JP JP10298117A patent/JP2000125388A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009005241A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Nec Tokin Corp | 振動子組立体および同時双方向型送受波装置 |
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