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JPH05344582A - Low frequency underwater transmitter - Google Patents

Low frequency underwater transmitter

Info

Publication number
JPH05344582A
JPH05344582A JP14702892A JP14702892A JPH05344582A JP H05344582 A JPH05344582 A JP H05344582A JP 14702892 A JP14702892 A JP 14702892A JP 14702892 A JP14702892 A JP 14702892A JP H05344582 A JPH05344582 A JP H05344582A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active
disk
transmitter
frequency
vibration
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.)
Granted
Application number
JP14702892A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2985509B2 (en
Inventor
Mitsuru Yamamoto
山本満
Yoshinori Hama
浜芳典
Takeshi Inoue
武志 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP4147028A priority Critical patent/JP2985509B2/en
Publication of JPH05344582A publication Critical patent/JPH05344582A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2985509B2 publication Critical patent/JP2985509B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a miniaturized and light-weight low frequency underwater transmitter capable of attaining high power radiation. CONSTITUTION:An active disk body 30 formed by a circular piezo-electric unit polarized in the thickness direction generates diameter expanding vibration by applied voltage and an integrated system consisting of the body 30 and metallic disks 31 generates curvature vibration due to the displacement of the body 30. In order to energize the curvature vibration in a state supporting a pin end as close as possible, an O-ring is inserted into a joint part between the two metallic disks 31. Consequently the drop of frequency and the increment of a volume speed can easily be attained. In addition, the body 30 is arranged on the outer surface side of the disks 31 so that tensile stress is not applied to the body 30 under hydrostatic pressure and the size of the body 30 is designed so that the body 30 is arranged on the inside of a conversion point changing compression stress into tensile stress.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は遠距離ソーナー、海洋資
源探査などに使用される低周波帯でハイパワーの水中送
波器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low-frequency high-power underwater transmitter used for long-distance sonar, marine resource exploration and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】水中において低周波の超音波は高周波の
それと比較して伝搬損失が少なく、より遠方まで到達す
ることができるために、ソーナー、海洋資源探査、海流
の調査などの分野で低周波の超音波を利用することは数
々の長所がある。従来から水中において強力超音波を放
射する送波器として動電形送波器と圧電形送波器が知ら
れている。動電形送波器は大きな変位がとりうる反面、
発生力が小さいことにより低周波で小型のトランスジュ
ーサを得ることは極めて困難である。また、圧電形送波
器は、電気機械エネルギー変換材料としてジルコンチタ
ン酸鉛系圧電磁器が用いられている。圧電磁器それ自身
は水に比べて約20倍以上も音響インピーダンスが大き
いために発生力は極めて大きいという利点があるものの
音響放射において媒質排除に必要な変位をとることがで
きないという欠点がある。低周波になるに従い単位放射
面積当たりの音響放射インピーダンスが極めて小さくな
ることを考慮すると、低周波で効率の良い音響放射を行
うためには、圧電磁器の変位をより一層拡大させて音響
放射を行う必要がある。
2. Description of the Related Art Ultrasonic waves of low frequency in water have less propagation loss than those of high frequency waves and can reach farther. Therefore, low frequency ultrasonic waves are used in fields such as sonar, ocean resource exploration, and ocean current research. The use of ultrasound has a number of advantages. BACKGROUND ART Conventionally, an electrodynamic wave transmitter and a piezoelectric wave transmitter are known as wave transmitters that emit intense ultrasonic waves in water. Although an electrodynamic wave transmitter can take a large displacement,
It is extremely difficult to obtain a small-sized transducer at a low frequency because the generated force is small. Further, the piezoelectric wave transmitter uses a lead zircon titanate-based piezoelectric ceramic as an electromechanical energy conversion material. The piezoelectric ceramic itself has an advantage that the generated force is extremely large because the acoustic impedance is about 20 times or more larger than that of water, but there is a drawback that the displacement necessary for removing the medium cannot be taken in acoustic radiation. Considering that the acoustic radiation impedance per unit radiation area becomes extremely small as the frequency becomes low, in order to perform efficient acoustic radiation at low frequencies, the displacement of the piezoelectric ceramic is further expanded to perform acoustic radiation. There is a need.

【0003】従来、低周波数帯(3kHz以下)におけ
るハイパワー送波器として、例えばジャーナル・オブ・
アコースティカル・ソサイアティー・オブ・アメリカ
(J.Acoust.Soc.Am.、vol.68、
No.4、pp1046−1052(1980.1
0))に記載されているように、図5に示す楕円形シェ
ルを用いた屈曲伸び送波器が知られている。
Conventionally, as a high power transmitter in a low frequency band (3 kHz or less), for example, a journal of
Acoustic Society of America (J.Acoust.Soc.Am., Vol.68,
No. 4, pp1046-1052 (1980.1
As described in (0)), a bending-extension transmitter using an elliptical shell shown in FIG. 5 is known.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図5に示した屈曲伸び
送波器は圧電磁器からなるアクティブ柱状体20が長軸
方向に伸び変位をしたときに、楕円シェル21が図中の
矢印で示すように柱状体20の倍数の変位で収縮する一
種の変位拡大機構を有する送波器である。(楕円シェル
の4分の1部分だけ矢印で示す。)このような屈曲伸び
送波器の共振周波数は、アクティブ柱状体20のスチフ
ネスがシェルのそれに比べて相当大きいために、楕円シ
ェル21自身の共振周波数の2倍かそれ以上の値とな
る。即ち、一定寸法を有する楕円シェル21自身の屈曲
伸びモードに関する共振周波数を相当低下させることな
しには、屈曲伸び送波器の低周波小型化は達成されない
わけであり、屈曲伸び送波器においてシェル自身の共振
周波数の一層の低下が望まれている。しかしながら以下
に述べる理由により、この楕円シェル自身の低周波小型
化は極めて困難である。
In the bending-extension transmitter shown in FIG. 5, the elliptical shell 21 is indicated by an arrow in the figure when the active columnar body 20 made of a piezoelectric ceramic is extended and displaced in the major axis direction. Thus, it is a wave transmitter having a kind of displacement magnifying mechanism that contracts with a multiple displacement of the columnar body 20. (Only a quarter portion of the elliptical shell is indicated by an arrow.) The resonance frequency of such a bending and extending transmitter has a stiffness of the active columnar body 20 that is considerably larger than that of the shell. The value is twice the resonance frequency or more. That is, the low frequency miniaturization of the flexural extension transmitter cannot be achieved without considerably reducing the resonance frequency of the elliptical shell 21 itself having a constant dimension with respect to the flexural extension mode. It is desired to further reduce the resonance frequency of itself. However, it is extremely difficult to miniaturize the low frequency of the elliptical shell itself for the reasons described below.

【0005】この楕円シェルの動作を説明するために、
楕円シェルの長軸をx軸、短軸をy軸に、奥行方向をz
軸に対応させて、楕円シェルの4分の1部分を図6に示
す。楕円シェルの肉厚の中心とx軸とが交わる点を
(a,0)、またy軸と交わる点を(0,b)とする。
即ち楕円シェルの長径をa、短径をbとする。いま、ア
クティブ柱状体20が伸びてP点を+x方向にξだけ変
位させたとき、楕円シェル自身のもつ変位拡大機構によ
り、Q点において−y方向にξの数倍の変位が現れるわ
けで、シェル全体として媒質を引き込むことになる。こ
れに対して、アクティブ柱状体が収縮したときシェル全
体としては媒質を排除する方向に働くわけである。この
場合、楕円シェルをx軸で切った断面はx軸に平行に、
あたかもローラーをはいたかのように、並進変位するだ
けでz軸廻りの回転変位は零である。したがって、z軸
廻りの回転を許さない分だけ、シェルの動きに関する拘
束が大きくなり、シェルの共振周波数が高くなる。屈曲
伸び送波器は、楕円シェル自身の共振周波数が、以上の
ような理由により低下しにくいために低周波小型化は極
めて困難であった。
In order to explain the operation of this elliptical shell,
The major axis of the elliptical shell is the x-axis, the minor axis is the y-axis, and the depth direction is z.
Corresponding to the axis, a quarter of the elliptical shell is shown in FIG. The point where the center of the wall thickness of the elliptical shell intersects the x axis is (a, 0), and the point where it intersects the y axis is (0, b).
That is, the major axis of the elliptical shell is a and the minor axis is b. Now, when the active columnar body 20 extends and displaces the point P by ξ in the + x direction, the displacement magnifying mechanism of the elliptical shell itself causes a displacement of several times ξ in the −y direction at the point Q. The medium as a whole will pull in the medium. On the other hand, when the active columnar body contracts, the shell as a whole works in the direction of eliminating the medium. In this case, the cross section of the elliptical shell cut along the x-axis is parallel to the x-axis,
The translational displacement is zero, and the rotational displacement about the z-axis is zero, as if the roller were worn. Therefore, since the rotation about the z axis is not allowed, the constraint on the movement of the shell is increased and the resonance frequency of the shell is increased. In the flexural extension wave transmitter, the resonance frequency of the elliptical shell itself is difficult to decrease for the above reasons, and it is extremely difficult to downsize the low frequency wave.

【0006】一方、楕円シェルの形状を変えた場合、b
/aを大きくしていって円に近づけて行くほど確かにシ
ェル共振周波数は低下する。しかしこの場合、b/aを
大きくするほど周波数低下に比べて変位拡大率が大幅に
減少してしまうために形状を変えて小型化をはかるメリ
ットはなくなる。また、シェルの肉厚を小さくした場合
にも、共振周波数が低下することが認められる。しか
し、この場合、シェルの媒質排除能力が低下するばかり
か、耐水圧特性も著しく劣化するという欠点があった。
On the other hand, when the shape of the elliptical shell is changed, b
The shell resonance frequency surely decreases as / a is increased and approaches a circle. However, in this case, as b / a is increased, the displacement enlargement ratio is significantly reduced as compared with the frequency reduction, and therefore there is no merit of changing the shape and reducing the size. It is also recognized that the resonance frequency is lowered when the thickness of the shell is reduced. However, in this case, there is a drawback in that not only the medium excluding ability of the shell is lowered but also the water pressure resistance characteristic is significantly deteriorated.

【0007】そこでこのような従来のトランスジューサ
の欠点を克服した小型な送波器として図2に示すような
構造を考えることは容易である。図2に示した送波器で
は、主面を窪ませた金属ディスク41に圧電磁器からな
るアクティブ円板体40をはめ込んだ円板状振動体を2
枚用意し、それらをアクティブ円板体40が互いに外表
面側になるようにボルト締め42ではり合わせた構造と
なっている。この送波器の駆動原理としては、アクティ
ブ円板体40が径方向に変位する径ひろがり振動を利用
し、その振動をアクティブ円板体40とそれをはめ込ん
だ金属ディスク41からなる円板状振動体の屈曲振動に
変換することで変位の拡大を図る方式をとる。この送波
器構造では、耐水圧特性を劣化させることなく薄型軽量
化が容易に可能であるという利点をもつ。しかし、金属
ディスクの周辺が固定されているため、低周波化及びハ
イパワー化には限界があり、さらなる低周波化及びハイ
パワー化には改良が必要である。
Therefore, it is easy to consider the structure shown in FIG. 2 as a small-sized transmitter that overcomes the drawbacks of the conventional transducer. In the wave transmitter shown in FIG. 2, a disc-shaped vibrating body in which an active disc body 40 made of a piezoelectric ceramic is fitted in a metal disc 41 having a depressed main surface is used.
A single piece is prepared, and the active disk bodies 40 are bolted together so that they are on the outer surface side of each other. As a driving principle of this wave transmitter, radial expansion vibration in which the active disc body 40 is displaced in the radial direction is used, and the vibration is a disc-shaped vibration composed of the active disc body 40 and a metal disc 41 into which the vibration is carried. The system is designed to expand the displacement by converting it into bending vibration of the body. This wave transmitter structure has an advantage that it can be easily made thin and lightweight without deteriorating the water pressure resistance characteristic. However, since the periphery of the metal disk is fixed, there is a limit to lowering the frequency and increasing the power, and further improvement is required for lowering the frequency and increasing the power.

【0008】本発明は小型軽量でハイパワー特性に優れ
た無指向性の低周波送波器を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an omnidirectional low frequency transmitter which is compact and lightweight and has excellent high power characteristics.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の送波器は、円形
の圧電磁器を用いたアクティブ円板体と、このアクティ
ブ円板体をはめ込んだディスクとからなる円板状振動体
2個を高強度材料でできたリングを介してアクティブ円
板体が互いに外表面側となるように結合させたことを特
徴とする低周波水中送波器である。
A wave transmitter according to the present invention comprises two disk-shaped vibrating bodies each including an active disk body using a circular piezoelectric ceramic and a disk in which the active disk body is fitted. It is a low-frequency underwater transmitter characterized in that active disk members are connected to each other via a ring made of a high-strength material so that they are on the outer surface side.

【0010】[0010]

【作用】本発明の送波器は上記構造とすることにより従
来技術の問題点を改善している。以下図面に従って説明
する。
The wave transmitter according to the present invention has the above-mentioned structure to solve the problems of the prior art. The following is a description with reference to the drawings.

【0011】図1は本発明の送波器の一例を示したもの
である。図1の送波器の動作原理について詳細に説明す
る。図1において30は円形の圧電磁器を用いたアクテ
ィブ円板体である。このアクティブ円板体30は厚み方
向に分極されており、その分極方向に沿って電圧を入力
することにより径ひろがり振動が励振されるものであ
る。さらにこのアクティブ円板体は強力接着剤により、
高張力鋼などの機械的強度の大きな材料からできた金属
ディスク31の窪み内部に接着されている。図1では、
このようなアクティブ円板体がはめ込まれた金属ディス
クを2枚用意し、高強度な材料でできたOリング32を
介して端面のバネバンド35により接合されている。さ
らにその外形廻りを保護板33を介して、ウレタン樹脂
34等でモールドされている。
FIG. 1 shows an example of the wave transmitter of the present invention. The operating principle of the transmitter of FIG. 1 will be described in detail. In FIG. 1, reference numeral 30 is an active disk body using a circular piezoelectric ceramic. The active disk body 30 is polarized in the thickness direction, and the radial expansion vibration is excited by inputting a voltage along the polarization direction. In addition, this active disk body is a strong adhesive,
It is bonded inside the recess of the metal disk 31 made of a material having high mechanical strength such as high-strength steel. In Figure 1,
Two metal disks in which such an active disc body is fitted are prepared and joined by a spring band 35 on the end face via an O-ring 32 made of a high-strength material. Further, the outer periphery thereof is molded with urethane resin 34 or the like via a protective plate 33.

【0012】アクティブ円板体がξ1 だけ径方向に変位
すると、2枚の金属ディスクの接合部分すなわちOリン
グ部分が支持端となって、アクティブ円板体と金属ディ
スク一体の系はξ2 だけ中心軸方向に変位する。このと
き、ξ2 はξ1 に比べ拡大されていてξ2 >ξ1 とな
る。これが繰り返され、アクティブ円板体と金属ディス
ク一体の系は屈曲振動をとることになる。
When the active disc body is displaced by ξ 1 in the radial direction, the joint portion of the two metal discs, that is, the O-ring portion becomes the supporting end, and the system of the active disc body and the metal disc is only ξ 2. Displaces in the central axis direction. At this time, xi] 2 becomes ξ 2> ξ 1 have been expanded compared to xi] 1. This is repeated, and the system in which the active disk body and the metal disk are integrated undergoes bending vibration.

【0013】本発明の送波器では、2枚の金属ディスク
の間に高強度な材料でできたOリング32を挟み込むこ
とにより金属ディスク周辺部の角度変位をfreeに近
い状態(pin端支持)にすることができ、アクティブ
円板体と金属ディスクとが一体となって振動する方式を
とるので、薄型・軽量化、低周波化及びハイパワー化が
容易に可能である。図3(a)、(b)にOリング32
がある場合とない場合との振動モードを示す(軸対称、
2分の1のモデルで示している。)。なお、図3
(a)、(b)それぞれにおいて実線はモーダル解析に
よる構造変位図を、破線は構造原型図を示し、また
θa 、θb はそれぞれの場合の角度変位を示している。
Oリング32を挿入することにより、アクティブ円板体
と金属ディスク一体の系の屈曲振動は、その支持部がp
in端支持に近い状態で行われることになり、低周波化
が図れる。さらに図3で示されているようにθa >θb
と振動モードの振幅も大きくとれ、すなわち媒質排除量
も多くなるため、大音圧を出すことが可能である。
In the wave transmitter of the present invention, by sandwiching an O-ring 32 made of a high-strength material between two metal disks, the angular displacement of the metal disk peripheral portion is close to free (pin end support). Since the active disc body and the metal disk vibrate integrally, it is possible to easily reduce the thickness and weight, reduce the frequency, and increase the power. The O-ring 32 is shown in FIGS.
Indicates vibration modes with and without (axial symmetry,
It is shown with a model of one half. ). Note that FIG.
In each of (a) and (b), a solid line shows a structural displacement diagram by modal analysis, a broken line shows a structural prototype diagram, and θ a and θ b show angular displacement in each case.
By inserting the O-ring 32, the bending vibration of the system in which the active disk body and the metal disk are integrated causes p
Since it is performed in a state close to the in-end support, the frequency can be lowered. Furthermore, as shown in FIG. 3, θ a > θ b
Since the amplitude of the vibration mode can be made large, that is, the amount of excluded medium also becomes large, it is possible to produce a large sound pressure.

【0014】本発明の送波器で用いているアクティブ円
板体は引張応力にはやや脆い傾向にあるが、本発明では
図1に示すようにアクティブ円板体30を2枚の金属デ
ィスクの外表面にはめ込み、さらに有限要素法による応
力解析によりアクティブ円板体30の直径を送波器全体
の直径の60〜75%程度に決定することで、静水圧下
でアクティブ円板体30に対し、圧縮応力のみがかかる
ようにすることができる。よって、本発明に基づく低周
波水中送波器は耐水圧性に優れ、深々度(水深500m
程度)での使用が可能である。なお、本発明においてア
クティブ体の外形は簡易性に優れる点では円板が望まし
いが、これに限定されない。例えば、圧電磁器の縦効果
縦振動を積極的に利用するため、図4(a)、(b)に
示すように圧電磁器セグメントを多数、中心から放射状
に配列した構造も有効である。
Although the active disc body used in the wave transmitter of the present invention tends to be slightly fragile in tensile stress, in the present invention, as shown in FIG. 1, the active disc body 30 is composed of two metal discs. By fitting to the outer surface and determining the diameter of the active disk 30 to be about 60 to 75% of the diameter of the entire transmitter by stress analysis by the finite element method, the active disk 30 is It is possible to apply only compressive stress. Therefore, the low-frequency underwater transmitter according to the present invention is excellent in water pressure resistance and has a deep depth (water depth of 500 m).
It is possible to use the In the present invention, the outer shape of the active body is preferably a disc in terms of excellent simplicity, but the outer shape is not limited to this. For example, in order to positively utilize the longitudinal effect longitudinal vibration of the piezoelectric ceramic, a structure in which a large number of piezoelectric ceramic segments are radially arranged from the center as shown in FIGS. 4A and 4B is also effective.

【0015】図4(a)、(b)を参照して請求項3の
発明について詳細に説明する。図4(a)、(b)にお
いて50はアクティブ体なる圧電磁器セグメント群であ
る。各セグメントは送波器の径方向に分極されており、
さらに隣合うセグメントの分極方向は逆向きとなってい
る。その分極方向に沿って電圧を入力することにより、
縦効果縦振動(33モード)が励振されるものである。
このアクティブセグメント群は強力接着剤により、高張
力鋼などの機械的強度の大きな材料からできた金属ディ
スク51の窪み内部に接着されている。図4(a)、
(b)では、このようなアクティブセグメント群がはめ
込まれた金属ディスクを2枚用意し、高強度な材料でで
きたOリング52を介してバネバンド55により接合さ
れている。さらにその外形廻りを保護板53を介して、
ウレタン樹脂54等でモールドされている。
The invention of claim 3 will be described in detail with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b). In FIGS. 4A and 4B, 50 is a piezoelectric ceramic segment group which is an active body. Each segment is polarized in the radial direction of the transmitter,
Furthermore, the polarization directions of adjacent segments are opposite. By inputting a voltage along the polarization direction,
Vertical effect Vertical vibration (33 mode) is excited.
This active segment group is bonded to the inside of the recess of the metal disk 51 made of a material having high mechanical strength such as high-strength steel by a strong adhesive. FIG. 4 (a),
In (b), two metal disks in which such an active segment group is fitted are prepared and joined by a spring band 55 via an O-ring 52 made of a high-strength material. In addition, the outer periphery of the
It is molded with urethane resin 54 or the like.

【0016】本発明の送波器では、変換効率の高い縦効
果縦振動(33モード)を積極的に利用することを特徴
としている。そのため圧電磁器によるアクティブ体部分
は、径方向に分極されたセグメントを中心から放射状に
はり合わせることで形成し、各セグメントごとに径方向
に電圧を入力するようになっている。この際、入力電圧
は消費電力および圧電磁器の電界強度の兼ね合いから、
各セグメントの電極間距離を適当にすることで調整可能
である。また各セグメントには常に圧縮応力がかかるよ
うに、テーパー状にしたスペーサー58を介して送波器
中央部のボルト締め57により圧力補償が施されている
ことも特徴である。
The wave transmitter of the present invention is characterized by positively utilizing the longitudinal effect longitudinal vibration (33 mode) having high conversion efficiency. For this reason, the active body portion of the piezoelectric ceramic is formed by radially attaching segments polarized in the radial direction from the center, and a voltage is input to each segment in the radial direction. At this time, the input voltage is a combination of power consumption and electric field strength of the piezoelectric ceramic,
It can be adjusted by making the distance between the electrodes of each segment appropriate. Another feature is that each segment is pressure-compensated by a bolt 57 in the central portion of the wave transmitter via a tapered spacer 58 so that a compressive stress is always applied.

【0017】[0017]

【実施例1】本発明の一実施例を図1を参照に説明す
る。図1においてアクティブ円板体30の直径を104
mmφ、厚さ7mm、金属ディスク31の直径を160
mmφ、厚さを厚いところで14mm、薄いところで7
mm、挿入Oリング32の内径を140mmφ、太さ8
mmφ、2枚の振動体のギャップを4mmと設計した。
従って、モールド前の段階で送波器全体の寸法は160
mmφ×32mmとなる。アクティブ円板体30にはジ
ルコンチタン酸鉛系圧電磁器、金属ディスク31にはア
ルミニウム合金A7075−T6、挿入Oリング32に
はマルエージ鋼を適用している。本送波器の空気中での
共振周波数は3125Hzである。アクティブ円板体の
径方向変位に対し、アクティブ円板体と金属ディスク一
体の系の中央部分すなわち送波器の中心軸上では約1
7.1倍の変位が得られる。
[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the diameter of the active disc body 30 is set to 104
mmφ, thickness 7 mm, diameter of metal disk 31 is 160
mmφ, 14 mm thick, 7 thick
mm, the insertion O-ring 32 has an inner diameter of 140 mmφ, and a thickness of 8
mmφ, the gap between the two vibrators was designed to be 4 mm.
Therefore, the size of the whole transmitter is 160 before molding.
It becomes mmφ × 32 mm. A lead zirconate titanate-based piezoelectric ceramic is applied to the active disk body 30, an aluminum alloy A7075-T6 is applied to the metal disk 31, and maraging steel is applied to the insertion O-ring 32. The resonance frequency of this transmitter in air is 3125 Hz. The radial displacement of the active disk body is about 1 at the central part of the system where the active disk body and the metal disk are integrated, that is, on the central axis of the transmitter.
A displacement of 7.1 times is obtained.

【0018】次にこの送波器の水槽中での特性では、音
響放射面から1m離れた点における音圧は2500Hz
において202dBre1μPaの音圧が得られる。ま
た水中でのQ値も5.1程度のかなり低い値を得ること
ができる。指向性については、ほとんど無指向性であ
る。
Next, according to the characteristics of this transmitter in the water tank, the sound pressure at a point 1 m away from the acoustic radiation surface is 2500 Hz.
At, a sound pressure of 202 dBre 1 μPa is obtained. Also, the Q value in water can be as low as about 5.1. As for directivity, it is almost omnidirectional.

【0019】[0019]

【実施例2】次に図4(a)、(b)を参照して本発明
の実施例を説明する。図4においてアクティブセグメン
ト群50の対角線の長さを180mm、厚さ7mm、金
属ディスク51の直径を200mmφ、厚さを厚いとこ
ろで14mm、薄いところで7mm、挿入リング52の
内径を180mmφ、太さ8mmφ、2枚の振動体ギャ
ップを4mmと設計した。従って、送波器全体の寸法は
約200mmφ×32mmとなる。尚、図1ではアクテ
ィブセグメント群50の外形を八角形で構成している
が、必ずしも八角形に限るわけでなく正多角形であれば
良い。アクティブセグメント群50にはジルコンチタン
酸鉛系圧電磁器、金属ディスク51にはアルミニウム合
金A7075−T6、挿入リング52にはマルエージ鋼
を適用している。本送波器の空気中での共振周波数は2
579Hzである。
Second Embodiment Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b). In FIG. 4, the diagonal length of the active segment group 50 is 180 mm, the thickness is 7 mm, the diameter of the metal disk 51 is 200 mmφ, the thick portion is 14 mm, the thin portion is 7 mm, the inner diameter of the insertion ring 52 is 180 mmφ, and the thickness is 8 mmφ. The two vibrating body gaps were designed to be 4 mm. Therefore, the overall size of the wave transmitter is about 200 mmφ × 32 mm. Although the active segment group 50 has an octagonal outer shape in FIG. 1, it is not necessarily limited to an octagon and may be a regular polygon. A lead zircon titanate-based piezoelectric ceramic is applied to the active segment group 50, an aluminum alloy A7075-T6 is applied to the metal disk 51, and maraging steel is applied to the insertion ring 52. The resonance frequency of this transmitter in air is 2
It is 579 Hz.

【0020】次にこの送波器の水槽での特性について
は、音響放射面から1m離れた点における音圧は、20
00Hzにおいて205dBre1μPaの音圧が得ら
れる。水中でのQ値も5.6程度で、また指向性につい
てはほとんど無指向性である。
Next, regarding the characteristics of this transmitter in the water tank, the sound pressure at a point 1 m away from the acoustic radiation surface is 20
A sound pressure of 205 dBre1 μPa is obtained at 00 Hz. The Q value in water is about 5.6, and the directivity is almost omnidirectional.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、小型軽量
で音響放射効率の優れた無指向性のハイパワー低周波送
波器を得ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an omnidirectional high-power low-frequency transmitter that is small in size, lightweight, and has excellent acoustic radiation efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の送波器の構造例を示す部分断面斜視図
である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view showing a structural example of a wave transmitter of the present invention.

【図2】従来構造を改良した送波器の基本構造の部分断
面斜視図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view of the basic structure of a wave transmitter with an improved conventional structure.

【図3】本発明の送波器の振動モードを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing vibration modes of the wave transmitter of the present invention.

【図4】本発明の送波器の他の例を示す断面図及び平面
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view and a plan view showing another example of the wave transmitter of the present invention.

【図5】従来の屈曲伸び送波器を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional bending and stretching wave transmitter.

【図6】従来の屈曲伸び送波器に用いられる楕円シェル
を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an elliptical shell used in a conventional bending and stretching wave transmitter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 アクティブ柱状体 21 楕円シェル 30 アクティブ円板体 31 金属ディスク 32 高強度材料Oリング 33 保護板 34 ウレタン樹脂 35 バネバンド 36 ボルト 40 アクティブ円板体 41 金属ディスク 42 ボルト 50 アクティブ円板体 51 金属ディスク 52 高強度材料Oリング 53 保護板 54 ウレタン樹脂 55 バネバンド 56 ボルト 57 圧力補償用ボルト 58 テーパー付きスペーサー 20 Active Columnar Body 21 Elliptical Shell 30 Active Disc Body 31 Metal Disc 32 High Strength Material O-ring 33 Protective Plate 34 Urethane Resin 35 Spring Band 36 Bolt 40 Active Disc Body 41 Metal Disc 42 Bolt 50 Active Disc Body 51 Metal Disc 52 High-strength material O-ring 53 Protective plate 54 Urethane resin 55 Spring band 56 Bolt 57 Pressure compensation bolt 58 Tapered spacer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 円形の圧電磁器を用いたアクティブ円板
体と、このアクティブ円板体をはめ込んだディスクとか
らなる円板状振動体2個を高強度材料でできたリングを
介してアクティブ円板体が互いに外表面側となるように
結合させたことを特徴とする低周波水中送波器。
1. An active disk comprising two disk-shaped vibrating bodies, each of which is composed of an active disk body using a circular piezoelectric ceramic and a disk in which the active disk body is fitted, and a ring made of a high-strength material. A low-frequency underwater transmitter characterized in that the plates are connected to each other on the outer surface side.
【請求項2】 2個の円板状振動体はそれらの外周部に
おいて結合されている請求項1記載の低周波水中送波
器。
2. The low-frequency underwater transmitter according to claim 1, wherein the two disk-shaped vibrating bodies are connected at their outer peripheral portions.
【請求項3】 前記振動体について、主面に正多角形状
に凹部を形成したディスクの該凹部にアクティブ体なる
圧電磁器セグメントを多数、中心から外周部へ向かって
放射状に配列し円板状振動体としたことを特徴とする請
求項1記載の低周波水中送波器。
3. A disk-shaped vibrating body in which a large number of piezoelectric ceramic segments that are active bodies are radially arranged from the center to the outer peripheral portion of a disk having a regular polygonal concave portion formed on the main surface of the vibrating body. The low-frequency underwater transmitter according to claim 1, which is a body.
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