JPS6373800A - 高感度圧電水中聴音器 - Google Patents

高感度圧電水中聴音器

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JPS6373800A
JPS6373800A JP62214107A JP21410787A JPS6373800A JP S6373800 A JPS6373800 A JP S6373800A JP 62214107 A JP62214107 A JP 62214107A JP 21410787 A JP21410787 A JP 21410787A JP S6373800 A JPS6373800 A JP S6373800A
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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］ 本発明は高感度の圧電水中聴音器に関する。
圧電水中聴音器は一般に、圧電性を有する基体で形成さ
れる１つ以上の感知要素と、各側に配設される２つの電
極とを有する。
〔従来技術〕
基体は、吸音波を通す１つ以上の面を有する剛性ケース
に含まれる、比較的小さい寸法を有するセラミック・デ
ィスク状である。米国特許第３．７６３，４６４号は、
各々が電極を備えた１つ、なるべく２つのセラミックデ
ィスクが互いに対面する２つの可撓板に固定される、圧
電水中聴音器の構造を示している。これら可撓板の少な
くとも一方には、他方に当接する厚い剛性円周部を備え
ている。
基体はまた、処理により圧電性が与えられる合成プラス
チック材により作られるリボンまたは可撓板状である。
材料は一般にＰＶＤＦ　（ポリ弗化ビニリデン）、ポリ
エチレン、ＰＴＦＥ（ポリテトラクルオライド・エチレ
ン）等が使用される。
可撓性感知要素は、円筒状コアを中心にらせん状に巻か
れる平坦支持体に配設されるリボンまたは条片状でよく
使用される。それらは一般に対で結合される。それらを
、反対極性を有する支持体の各側に配設しかつ、それら
を電気的に接続することによって、支持体の曲げと加速
により生ずる寄生電圧が補償される。可撓条片を使用し
、連続水中聴音器は、波数フィルターリングを生ずる比
較的長大に形成される。船舶に引かれる地震テープに組
込まれて、それらは特定の寄生者をろ過し、引き源によ
り出される地震波に応答して、水中下層土の不連続性に
よる信号の受信を容易にする。
この形式の感知要素は、米国特許 第２，７９８．４７４号に対応するフランス特許第２，
１４５，０９９号、およびフランス特許出願ＥＮ第８８
１０９，８８０号に記載されている。
感知要素は、感度が比較的小さく、一般にＩＶ／バール
（１バールは１０５Ｐａ）以下の約１０数分の１μ国の
小さい厚みのリボンによりよく形成される。このような
感知要素により形成されるセンサーの感度を高めるため
、それらのいくつかを電気的に結合しなければならず、
高価となり製造が複雑になる。
［発明の構成〕 本発明は、各面が、電極を形成する均一等電薄膜と連動
する合成プラスチック材で作られる薄膜を含む感知要素
で形成される高感度水中聴音器に関する。
本発明はさらに、少なくとも１表面に良好に局部化した
空胴を配分した圧電材より作られる局部的に剛性な支持
体を含み、感知要素は前記表面にたいし配設される圧電
水中聴音器を含む。
なるべく、中空部の寸法は、加えられる応力の影響によ
り内方への感知要素による変形を、使用される薄膜の特
性に匹敵する値に制限するように選ばれる。
空胴の配分はハチの巣構造を使用し、材料を除去し、打
抜き等により形成できる。
不等面支持体の使用とは、中空部の高さで、薄膜が曲げ
または延伸されることを意味する。
これらは、感知要素の感度が、それらが面に直角な平圧
線をうける通常の場合よりもかなり高い作動態様である
。
中空部の寸法を慎重に選択することによって、感知要素
の不変更変形が回避でき、このように構成したセンサー
はきびしい使用条件に耐える。
本発明による水中聴音器の他の特徴および利益は、添付
図面について、非限定的実施例により記載される以下の
数実施例の説明より明らかとなる。
〔実施例］ 第１図に示す感知要素は、たとえばＰＶＤＦ等の材料に
より作られ処理して圧電性を付与した薄膜２を含む。こ
の形式の薄膜は幅が１センチ以上のリボン状で得られる
ことが多い。薄膜の各側に、加えた応力に応答して薄膜
２の変形により生ずる電荷を集合する２つの電極３，４
が配設される。
感知要素１は、少なくとも１面に規則的に分配された中
空部６を備える局部的に剛性な支持体５に付設される（
第２図）。この支持体はたとえばＰＴＦＥ型の合成材料
により作られる。
その局部的剛性は、かなりの変形なしに、その面に対し
て直角な感知要素に加えられる応力に十分耐えるが、巻
かれるに十分な可撓性を有する。
表面が不等な支持体に施与される感知要素の感度は支持
体の表面が平滑な場合の感度よりもかなり大きいことが
観察される。測定によれば、感度は４または５およびそ
れ以上の因数が容易に掛けられる。感度が増すのは、圧
電薄膜が支持体の中空部名々に反対する曲り状態で働く
ことによる。センサーの感度を高めるため、なるべく、
中空部の全表面ができるだけ大きい支持体が使用される
。このことは中空部の単位面または表面の単位体当りの
密度を増大することによって達成される。具体例（第３
図）において、表面がポケット７（ハチの巣構造）で得
られる周囲に大きい中空部密度と十分な剛性とを共に与
える支持体５が使用される。
しかし機械的強さに匹敵する感知要素の感度について所
望の最高活用性を留保しなければならない。
薄膜の曲げｄのモジュラスは次の関係式で表わされる。
ここでＥとαは夫々、ヤング率とポアソン係数で、ｈは
薄膜の厚みである。
関係式（１）を考察すると、矢ｆ１すなわち、半径ａの
円穴の内側の薄膜の貫通は次の関係式％式％ ここでＫは比例係数である。
薄膜が中空状に曲ったとき薄膜が受ける半径方向および
接線方向応力はその厚み、中空部の直径および加えられ
る圧力に依存し、中心から周囲へ変化する。
たとえば、中心から距Ｆｆｔｒで、半径ａの中空部の周
囲に固定される薄膜が受ける半径方向応力ＣＲと接線方
向応力ＣＴはつぎの関係式で表わされる。
ここで、Ｋｉ　、　Ｋ２　、　Ｋ　３は比例係数で、Ｐ
は加えられる圧力である。
薄膜の機械的特性を考慮すると、破断を生ずる最大応力
は既知であるため安全性と匹敵する最大応力を決めるこ
とができる。従って、感知要素を形成するセンサーの作
動範囲と共に中空部が有すべき最大寸法を決めることが
できる。
水中聴音器にとって、最大浸漬深さおよび（または）測
定圧力の変化動力が決定される。
空胴の深さはなるべく、感知要素がその安全限度以下で
作動するように選択される。それ以上になると、感知膜
は中空部の底部に当接し、損傷なしに過度の応力に耐え
る。
面の１つがレリーフの凹凸を有する平坦支持体は、成形
、孔あけまたは打抜き、製織または編組、フォトエツチ
ング等周知の方法により、または、均質分配等による自
然に面凹凸を有する物質を使用することによって製造で
きる。第４図に示す実施例において、水中聴音器は２つ
の感知要素８，９を、対向面がレリーフの凹凸を有する
平坦支持体１０の各側に配設して形成される。支持体の
各側の中空部は互いに分離てきる。支持体の厚みｅが、
感知要素が曲げ時に受ける最大臼りよりも小さいかまた
は等しければ、平坦リボンはこの目的のため通孔または
送り穴と共に使用できる。応力の影響により、２つの感
知要素８，９は互い方向に中空となる。変形が過度であ
れば、２つの感知要素は互いに当接する。
上記フランス特許第２，１４５，０９９号よりすでに周
知の構成において、２つの感知要素は反対極性を有する
支持体の各側に配設される。従って、支持体の曲りによ
り生じた電荷は打消される。
感知要素は導電接着剤を使用して接着によって支持体に
施与できる。処理方法は２つある。
第１の方法は、感知要素のみを周囲に接着して各中空部
の周囲で自由にさせることより成る。
第２の方法は感知要素をその全表面にわたり接着して、
感知要素がすべての空胴の周囲に保持されるようにする
ことより成る。感知要素のみを周囲に接着させることは
簡単であるが、各中空部の高さで薄膜に加えられる応力
を増大する。
表面全体に接着する場合、応力は小さく、安全限界を延
ばす。さらに、導電接着剤は電気連続性と良好に維持す
るので、センサーは、変形のため生ずる機械的損傷にた
いする感度が小さくなる。
第５図に示す実施例において、平坦支持体に円筒形状で
ある。２つの感知要素８．９と連動する穴明き支持体１
０は、縁から縁へ溶接される接合ターンと共にそれ自身
を中心にらせん状に巻かれる。この構成は特別優れた効
果を与え曲げおよび加速度を補償する。
第６図に示す実施例において、支持体は、軸線に沿い主
として変形できる小環またはみぞ１１に配置されるチュ
ーブより形成される。
少なくとも１つの感知要素１２は接合または非接合ター
ンでらせん状に巻かれる。上記引用フランス特許出願Ｅ
Ｎ第８６１０９．１１８０号に記載の構成では、反対方
向にらせんに巻かれた２つの感知要素もリング付支持体
１１に重ねられて曲げを良好に補償するようにする。こ
のように形成されたセンサーは、その主変形方向に加え
られる応力にきわめて感知しやすい。らせん巻きは全方
向への感知要素の延伸を助長しセンサーの感度を高める
。この構成は特に、応力ゲージの構成に適する。
本発明の精神から逸脱しないで、表面がたとえばレリー
フ凹凸を有する円筒形支持体等異なる形状を有する他の
形式の支持体を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は感知要素を断面で示し、第２図は表面に不規則
に空胴を分配した支持体に施与された感知要素を示しく
第３図は支持体の表面を７１、チの巣状にした第１図の
変型を示し、第４図は対向面にも空胴を備えかつ２つの
感知要素を施与した支持体を厚み方向で示し、第５図は
第２図に示すように感知アセンブリを巻回して得られる
円筒形センサーの一実施例を示し、第６図は感知要素の
支持体が小環に配置される一実施例を示す。 １、　８．　９．１２・・・・・・感知要素、２・・・
・・・薄膜、３．４・・・・・・電極、５・・・・・・
支持体、６・・・・・・中空部１１・・・・・・小環。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）各面が、電極を形成する均一等電薄膜と連動する
    合成プラスチック材で作られる薄膜により形成される少
    なくとも１つの感知要素を含み、さらに、少なくとも１
    表面に良好に局部化した空胴を配分した圧電材より作ら
    れる局部的に剛性な支持体を含み、感知要素は前記表面
    にたいし配設される、圧電水中聴音器。
  2. （２）前記局部化空胴の寸法は、応力が加えられるとこ
    れら空胴の内側の方へ感知要素により生ずる変形を、使
    用される薄膜の特性に匹敵する値に制限するように選ば
    れる、特許請求の範囲第１項に記載の水中聴音器。
  3. （３）支持体の前記表面に中空部が規則的に配分される
    特許請求の範囲第１項または第２項に記載の水中聴音器
    。
  4. （４）支持体の前記表面はハチの巣状である特許請求の
    範囲第３項に記載の水中聴音器。
  5. （５）支持体の前記表面には、材料の除去により形成さ
    れる空胴が規則的に配分される、特許請求の範囲第３項
    に記載の水中聴音器。
  6. （６）支持体には打抜きにより形成される空胴が規則的
    に配分される特許請求の範囲第５項に記載の水中聴音器
    。
  7. （７）前記支持体はハチの巣構造である、特許請求の範
    囲第４項に記載の水中聴音器。
  8. （８）前記支持体は接合ターンでらせん状に巻かれる前
    記各特許請求の範囲のいずれかに記載の水中聴音器。
  9. （９）前記空胴の深さは、各々により各感知要素に施与
    される変形を制限するように選ばれる特許請求の範囲第
    １項に記載の水中聴音器。
  10. （１０）夫々、同支持体の面と接触するよう配設される
    ２つの感知要素をさらに含み、前記支持体は穴明けされ
    、その厚みは、加えられる応力が一定限界値を超えると
    感知要素が互いに当接するように選ばれる、特許請求の
    範囲第１項または第８項に記載の水中聴音器。
JP62214107A 1986-08-27 1987-08-27 高感度圧電水中聴音器 Granted JPS6373800A (ja)

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