JPH0529200B2 - - Google Patents
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- JPH0529200B2 JPH0529200B2 JP8644287A JP8644287A JPH0529200B2 JP H0529200 B2 JPH0529200 B2 JP H0529200B2 JP 8644287 A JP8644287 A JP 8644287A JP 8644287 A JP8644287 A JP 8644287A JP H0529200 B2 JPH0529200 B2 JP H0529200B2
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- electrode
- piezoelectric vibrator
- electrodes
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は電歪現象を利用して超音波を発生する
圧電振動子に関し、一層詳細には、直方体圧電振
動子の対向する二面に電極パターンを適切に形成
し、その両電極間に交流電圧を印加することによ
り超音波の放射パターンに関連して発生するサイ
ドローブを著しく抑圧することを可能とする圧電
振動子に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a piezoelectric vibrator that generates ultrasonic waves using an electrostrictive phenomenon. The present invention relates to a piezoelectric vibrator that can significantly suppress side lobes generated in connection with an ultrasonic radiation pattern by appropriately forming a pattern and applying an alternating current voltage between both electrodes of the piezoelectric vibrator.
[発明の背景]
圧電振動子は電気信号を音波信号に変換し、ま
たは音波信号を電気信号に変換する、所謂、送受
波機能を有する電気音響変換素子である。その
中、超音波を発生する圧電振動子は超音波が液体
中、特に、水中でその信号減衰が比較的少ないこ
と、あるいは波長に比べて音源の寸法を大きく選
択することが比較的容易であり音波の指向性が鋭
くすることが可能であること等から音響測深機、
特に、魚群探知機に広く採用されている。[Background of the Invention] A piezoelectric vibrator is an electroacoustic transducer that converts an electric signal into a sonic signal, or converts a sonic signal into an electric signal, and has a so-called wave transmitting/receiving function. Among these, piezoelectric vibrators that generate ultrasonic waves have relatively low signal attenuation in liquids, especially underwater, and it is relatively easy to select the size of the sound source to be large compared to the wavelength. Acoustic sounders, because the directivity of sound waves can be sharpened, etc.
In particular, it is widely used in fish finders.
ここで、音波の指向特性とは送受波機能を有す
る圧電振動子から音波がどの範囲に送信され、ま
た、どの範囲の音波が受信されるかの特性を表現
するもので、魚群探知機を実用性に鑑み極めて重
要なフアクターであると謂えよう。 Here, the directional characteristics of sound waves express the characteristics of the range in which sound waves are transmitted from a piezoelectric vibrator that has a wave transmitting and receiving function, and the range in which sound waves are received. It can be said that this is an extremely important factor considering gender.
第1図に圧電振動子から発生する音波の指向特
性についての例を示す。図から容易に諒解される
ように、圧電振動子2に直交する方向の中心軸4
上の音圧が最も強く、中心軸4からの変位角θの
増加と共に音圧が減少する。この場合、中心軸4
上の音波ビームをメインローブMと称し、側方の
音波ビームをサイドローブSと称する。また、同
じ圧電振動子を使用して送受信を行う場合には、
指向特性倍が二乗にきくのでメインローブMの中
で音圧が中心軸4の値より3dB減少する角度θ-3dB
も指向特性を表す指標として重要である。 FIG. 1 shows an example of the directional characteristics of sound waves generated from a piezoelectric vibrator. As can be easily understood from the figure, the central axis 4 is perpendicular to the piezoelectric vibrator 2.
The upper sound pressure is the strongest, and the sound pressure decreases as the displacement angle θ from the central axis 4 increases. In this case, the central axis 4
The upper sound wave beam is called the main lobe M, and the side sound wave beams are called the side lobes S. Also, when transmitting and receiving using the same piezoelectric vibrator,
Since the directivity multiplier is squared, the angle θ -3dB at which the sound pressure in the main lobe M decreases by 3dB from the value at the central axis 4
is also important as an index representing directional characteristics.
ところで、第1図に示す音波の指向特性の中、
サイドローブSの存在は前記音波を発生する圧電
振動子を魚群探知機に採用した時に、サイドロー
ブSに係る反射信号、例えば、魚群等からの反射
信号がメインローブMからの反射信号であると錯
誤する場合が生じる。この場合、魚群探知機のデ
イスプレイ上に表示された魚群の方位を信頼し
て、すなわち、魚群の方位を誤認した状態で投網
を開始しても当該投網域には魚群は存在せず操業
効率を低下させる欠点が指摘されている。 By the way, among the directional characteristics of sound waves shown in Figure 1,
The existence of side lobes S means that when a piezoelectric vibrator that generates the sound waves is used in a fish finder, the reflected signal related to the side lobe S, for example, the reflected signal from a school of fish, is the reflected signal from the main lobe M. Mistakes may occur. In this case, even if you trust the direction of the school of fish displayed on the display of the fish finder, that is, start casting the net with a misperception of the direction of the school of fish, there will be no school of fish in the casting area, which will reduce operational efficiency. It has been pointed out that there are drawbacks that reduce the
この不要なサイドローブSを抑圧するため、直
方体超音波圧電振動子の対向する面の電極パター
ンを特別な形状に形成する方式が知られている。 In order to suppress this unnecessary side lobe S, a method is known in which electrode patterns on opposing surfaces of a rectangular parallelepiped ultrasonic piezoelectric vibrator are formed into a special shape.
この方式に係る従来の技術思想について述べる
前にその従来技術の問題点の所在を一層明確にす
るため、先ず、圧電振動子の基本的な電極パター
ンとその電極パターンに付随して発生するサイド
ローブSの大きさとの関係について述べる。 Before discussing the conventional technical ideas related to this method, in order to further clarify the problems of the conventional technology, we will first explain the basic electrode pattern of a piezoelectric vibrator and the side lobes that occur along with the electrode pattern. The relationship with the size of S will be described.
通常、サイドローブSの抑圧量はサイドローブ
抑圧比R;R=20log B/Aとして表現される。
ここで、参照符号AはメインローブMの最大音圧
レベルであり、参照符号BはサイドローブSの最
大音圧レベルである(第1図参照)。今、直方体
圧電振動子6の電極パターンが、第2図に示すよ
うに、対向する二面の全面が電極パターン8a,
8bである最も基本的な場合に、その直方体圧電
振動子6の超音波輻射面Usの表面においては、
第3図aに示すように、発生する音圧レベルが長
軸lに対して等振幅である振幅特性曲線が得られ
る。そして、この場合のサイドローブ抑圧比Rは
略13.5dBとなることが知られている。なお、こ
のサイドローブ抑圧比Rを無限大にするためには
前記音圧に係る振幅特性曲線を、例えば、第3図
bに示すように、略cos二乗特性曲線に相似した
特性曲線にすればよいことが解明されている。 Usually, the amount of suppression of the sidelobe S is expressed as a sidelobe suppression ratio R; R=20log B/A.
Here, reference numeral A is the maximum sound pressure level of the main lobe M, and reference numeral B is the maximum sound pressure level of the side lobe S (see FIG. 1). Now, as shown in FIG. 2, the electrode pattern of the rectangular parallelepiped piezoelectric vibrator 6 has electrode patterns 8a,
8b, on the surface of the ultrasonic radiation surface U s of the rectangular parallelepiped piezoelectric vibrator 6,
As shown in FIG. 3a, an amplitude characteristic curve is obtained in which the generated sound pressure level has equal amplitude with respect to the long axis l. It is known that the sidelobe suppression ratio R in this case is approximately 13.5 dB. In order to make this sidelobe suppression ratio R infinite, the amplitude characteristic curve related to the sound pressure should be made similar to the cos square characteristic curve, for example, as shown in FIG. 3b. Good things have been revealed.
次に、この観点から従来技術に係る電極パター
ンの形成例について説明しよう。この技術的思想
は、例えば、特公昭第58−32558号に開示されて
いる。すなわち、この例では、第4図に示すよう
に、直方体圧電振動子の対向する二面の電極パタ
ーンの中、一方の面の電極パターンを斜めの方向
に切断して励振電極10aと制振電極12a,1
2bとに絶縁溝14a,14bにより区分し両端
部においてその振動エネルギが抑圧されるよう前
記制振電極12a,12bと他方の面の励振電極
10bとを接続すると共に、交流電源Eaを供給
するよう構成している。そのため、超音波輻射面
Usから放射される超音波は輻射面Usの中央部か
ら最も強く放射され、制振電極12a,12bの
作用により端部に近づくに従つて徐々に弱まる如
く放射されると記述されている。 Next, from this point of view, an example of forming an electrode pattern according to the prior art will be described. This technical idea is disclosed, for example, in Japanese Patent Publication No. 58-32558. That is, in this example, as shown in FIG. 4, among the electrode patterns on two opposing sides of the rectangular parallelepiped piezoelectric vibrator, the electrode pattern on one side is cut diagonally to form the excitation electrode 10a and the damping electrode. 12a,1
2b are separated by insulating grooves 14a, 14b, and the damping electrodes 12a, 12b are connected to the excitation electrode 10b on the other side so that the vibration energy is suppressed at both ends, and an AC power source E a is supplied. It is configured as follows. Therefore, the ultrasonic radiation surface
It is described that the ultrasonic waves radiated from U s are most intensely radiated from the center of the radiation surface U s and gradually weaken as they approach the ends due to the action of the damping electrodes 12a and 12b. .
然しながら、この場合において、そのパターン
形状を精細に検討すれば明らかなように、励振電
極10aと制振電極12a,12bの配置形状が
直線的であるので、直方体超音波圧電振動子に係
るサイドローブSを抑制する効果が不十分とな
る。すなわち、この従来技術においては、前記音
圧に係る振幅特性曲線の形状が略二等辺三角形の
形状となるので、サイドローブ抑圧比Rは略
20dBであり、サイドローブSに係る魚群等の反
射信号をメインローブMに係る反射信号として誤
認する虞は解消されるに至つていない。 However, in this case, as is clear from a detailed examination of the pattern shape, the arrangement shape of the excitation electrode 10a and the damping electrodes 12a, 12b is linear, so the side lobe related to the rectangular parallelepiped ultrasonic piezoelectric vibrator The effect of suppressing S becomes insufficient. That is, in this prior art, since the shape of the amplitude characteristic curve related to the sound pressure is approximately an isosceles triangular shape, the sidelobe suppression ratio R is approximately
20 dB, and the possibility that a reflected signal from a school of fish or the like related to the side lobe S may be mistaken as a reflected signal related to the main lobe M has not yet been eliminated.
さらに、この発明に開示された圧電振動子の電
極パターン形状は振動子の中心に対して上下左右
対称な条件が満足されていないため不必要な振動
を惹起し、放射パターンに乱れが生ずる虞を内含
すると共に電気・超音波変換効率が低下するとい
う種々の欠点を露呈している。 Furthermore, the shape of the electrode pattern of the piezoelectric vibrator disclosed in the present invention does not satisfy the condition of vertical and horizontal symmetry with respect to the center of the vibrator, which may cause unnecessary vibrations and cause disturbances in the radiation pattern. However, it also exposes various drawbacks such as a decrease in the electrical/ultrasonic conversion efficiency.
さらにまた、第5図に示す電気結線図からも容
易に諒解されるように、励振電極10aと制振電
極12a,12b間に存在する絶縁溝14a,1
4bには高電圧が印加されるために、その沿面距
離を十分に確保する必要があり、圧電振動子の利
用効率が低下するという欠点も指摘されている。 Furthermore, as can be easily understood from the electrical wiring diagram shown in FIG.
Since a high voltage is applied to the piezoelectric vibrator 4b, it is necessary to ensure a sufficient creeping distance, and it has been pointed out that the piezoelectric vibrator has a disadvantage in that the utilization efficiency of the piezoelectric vibrator is reduced.
その上、このような駆動電圧の印加構成は励振
電極10aと制振電極12a,12bとの間に電
荷が貯留されるので、これに起因して電気・超音
波変換効率が低下するという欠点も内在してい
る。 Furthermore, such a driving voltage application configuration has the disadvantage that electric charges are accumulated between the excitation electrode 10a and the vibration damping electrodes 12a and 12b, which reduces the electric-ultrasonic conversion efficiency. It is inherent.
[発明の目的]
本発明は前記の不都合を悉く克服するためにな
されたものであつて、直方体圧電振動子の対向す
る二面に電極パターンを上下対称に、しかも、例
えば、略cos二乗曲線に従う形状に配置した励振
電極と制振電極とを配設している。このため、そ
の両電極間に交流電圧を印加することにより超音
波の放射パターンに発生するサイドローブSを略
零に抑圧することが可能となり、その上、製造上
も電極の形成が極めて容易な超音波圧電振動子を
提供することを目的とする。[Object of the Invention] The present invention has been made in order to overcome all of the above-mentioned disadvantages, and is to provide electrode patterns on two opposing surfaces of a rectangular parallelepiped piezoelectric vibrator vertically symmetrically, and moreover, for example, to approximately follow a cos square curve. Excitation electrodes and damping electrodes are arranged in a shape. Therefore, by applying an alternating current voltage between the two electrodes, it is possible to suppress the side lobe S that occurs in the ultrasonic radiation pattern to almost zero, and in addition, it is extremely easy to form the electrodes in terms of manufacturing. The purpose of the present invention is to provide an ultrasonic piezoelectric vibrator.
[目的を達成するための手段]
前記の目的を達成するために、本発明は超音波
を発生する直方体形状の圧電振動子において、相
対向する電極面を、互いに実質的に合同形状であ
つて且つ夫々の面の中心を直交する軸に対して上
下左右対称な1個の励振電極と一対の制振電極と
を含む電極形状に形成し、夫々の面の長手方向の
単位長あたりの励振電極の面積を中央部から両端
部に指向して徐々に狭小となるように形成すると
共に、長手方向の単位長あたりの制振電極の面積
を両端部から中央部に指向して徐々に狭小となる
ように形成し、さらに、一方の面の制振電極とこ
の制振電極と対向する他の電極面側の制振電極と
を電気的に接続し且つ前記2つの制振電極に抵抗
を接続し当該抵抗を励振電極に接続される駆動電
圧源に接続するよう構成することを特徴とする。[Means for Achieving the Object] In order to achieve the above object, the present invention provides a rectangular parallelepiped piezoelectric vibrator that generates ultrasonic waves, in which opposing electrode surfaces have substantially congruent shapes with each other. In addition, the electrodes are formed in an electrode shape including one excitation electrode and a pair of vibration damping electrodes that are vertically and horizontally symmetrical with respect to an axis orthogonal to the center of each surface, and the excitation electrode per unit length in the longitudinal direction of each surface is The area of the damping electrode is formed so that it gradually becomes narrower from the center to both ends, and the area of the damping electrode per unit length in the longitudinal direction becomes gradually narrower from both ends to the center. Further, a damping electrode on one surface is electrically connected to a damping electrode on the other electrode surface facing this damping electrode, and a resistor is connected to the two damping electrodes. It is characterized in that the resistor is configured to be connected to a drive voltage source connected to the excitation electrode.
[実施態様]
次に、本発明に係る圧電振動子について好適な
実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下
詳細に説明する。なお、第1図乃至第5図に示す
構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を
付し、その詳細な説明は省略する。[Embodiments] Next, preferred embodiments of the piezoelectric vibrator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Components that are the same as those shown in FIGS. 1 to 5 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.
第6図において、参照符号20は本発明に係る
電気回路駆動部を含む直方体形状の圧電振動子を
示す。この圧電振動子20の形状は正確には薄肉
の直方体形状であつて、その対向する二面に略合
同図形的に電極パターンが形成されている。この
場合、図中、正面部22および背面部24には、
その全面に亘つてその面の中央部を中心として両
端部まで延在する夫々1個の励振電極26,28
と両端部から中央部に指向して延在する二対の制
振電極30a,30bと32a,32bとが配設
され、励振電極26,28と制振電極30a,3
0bと32a,32bの接周面は相互に絶縁溝3
1a,31bと33a,33bにより絶縁される
ように形成されている。 In FIG. 6, reference numeral 20 indicates a rectangular parallelepiped-shaped piezoelectric vibrator including an electric circuit driving section according to the present invention. The shape of this piezoelectric vibrator 20 is precisely a thin rectangular parallelepiped shape, and electrode patterns are formed on two opposing surfaces in a substantially congruent shape. In this case, in the figure, the front part 22 and the back part 24 have
One excitation electrode 26, 28 each extends over the entire surface from the center of the surface to both ends.
and two pairs of damping electrodes 30a, 30b and 32a, 32b extending from both ends toward the center, excitation electrodes 26, 28 and damping electrodes 30a, 3.
The circumferential surfaces of 0b, 32a, and 32b are mutually insulating groove 3.
It is formed so as to be insulated by 1a, 31b and 33a, 33b.
この場合において、励振電極26,28の長手
方向の単位長あたりの電極面積は中央部を原点と
するとその両端部に指向してcos二乗曲線に対応
した徐々に減少する面積配分に画成されると共
に、制振電極30a,30bと32a,32bの
長手方向の単位長あたりの電極面積は両端部から
中央部に指向して(1−cos二乗)の曲線に比例
して徐々に減少する面積配分として形成されてい
る。なお、夫々の電極はシルクスクリーン方法に
よつて印刷形成することが可能であり、そのた
め、曲線形状の正確性を保持しつつ且つ量産性に
適した電極形状とすることが出来る。 In this case, the electrode area per unit length in the longitudinal direction of the excitation electrodes 26, 28 is defined in an area distribution that gradually decreases corresponding to a cos square curve, with the center as the origin and directed toward both ends. At the same time, the electrode area per unit length in the longitudinal direction of the damping electrodes 30a, 30b and 32a, 32b has an area distribution that gradually decreases from both ends to the center in proportion to a curve of (1-cos squared). It is formed as. Note that each electrode can be printed and formed by a silk screen method, and therefore, the accuracy of the curved shape can be maintained and the electrode shape can be made suitable for mass production.
このような構成において、制振電極30a,3
0bおよび32a,32bは共通に接続されると
共に、その共通接続点34a,34bから、例え
ば、100kΩ程度以上の高抵抗R1、R2が夫々励振
電極26,28と接続される、そして、高抵抗
R1、R2と励振電極26,28の共通接続点36
a,36b間には交流電源Eaが接続されている。
ここで、交流電源Eaは圧電振動子20から発生
する超音波に共振する周波数を有する電圧源であ
る。なお、前記の接続の説明に係る電気回路結線
図は第7図に示される。 In such a configuration, the damping electrodes 30a, 3
0b and 32a, 32b are connected in common, and from the common connection point 34a, 34b, high resistances R 1 and R 2 of, for example, about 100 kΩ or more are connected to the excitation electrodes 26 and 28, respectively. resistance
Common connection point 36 between R 1 , R 2 and excitation electrodes 26 and 28
An AC power source E a is connected between a and 36b.
Here, the AC power source E a is a voltage source having a frequency that resonates with the ultrasonic waves generated from the piezoelectric vibrator 20 . Incidentally, an electric circuit wiring diagram related to the above-mentioned connection explanation is shown in FIG.
本発明に係る直方体圧電振動子は基本的には以
上のように構成されるものであり、次にその作用
並びに効果について説明する。 The rectangular parallelepiped piezoelectric vibrator according to the present invention is basically constructed as described above, and its operation and effects will be explained next.
共振周波数に係る交流電源Eaの印加によつて
前記圧電振動子20は輻射面Usから上方または
輻射面Usの対向する面から下方に向けて超音波
を放射する。この場合、超音波の指向特性は圧電
振動子20の長手方向の両端部側に同電位の制振
電極30a,30bと32a,32bが相対向し
て存在するため、圧電振動子20はその端部側に
おいては制振され長手方向に指向して中央部にい
くに従い強く励振されるように動作する。そし
て、この場合、前記したように、励振電極26,
28の単位長あたりの電極面積を、例えば、略
cos二乗特性に比例するように形成しているので、
輻射面Usから放射される超音波は、殆ど、サイ
ドローブのない放射パターンとすることが出来
る。なお、その際、メインローブMの指向特性パ
ターンを第2図に示す基本的な電極構成の圧電振
動子と略同一のθ-3dB角とするためには、短手方
向の長さl2が前記基本圧電振動子と同一という条
件のもとで、その長手方向の長さl1をl1>lと形
成することが好適である。 By applying an alternating current power source E a having a resonant frequency, the piezoelectric vibrator 20 emits ultrasonic waves upward from the radiation surface U s or downward from the opposing surface of the radiation surface U s . In this case, the directivity of the ultrasonic wave is such that the vibration damping electrodes 30a, 30b and 32a, 32b of the same potential are located opposite to each other at both ends of the piezoelectric vibrator 20 in the longitudinal direction. The vibration is damped on the side of the shaft, directed in the longitudinal direction, and the vibration is more strongly excited toward the center. In this case, as described above, the excitation electrode 26,
For example, the electrode area per unit length of 28 is approximately
Since it is formed to be proportional to the cos square characteristic,
The ultrasonic waves radiated from the radiation surface U s can have a radiation pattern with almost no side lobes. In this case, in order to make the directivity pattern of the main lobe M have approximately the same θ -3 dB angle as that of the piezoelectric vibrator with the basic electrode configuration shown in Fig. 2, the length l 2 in the transverse direction must be Under the condition of being the same as the basic piezoelectric vibrator, it is preferable that the length l 1 in the longitudinal direction is set such that l 1 >l.
一方、第7図に示す電気回路図から容易に諒解
されるように、制振電極30a,30bと32
a,32bの共通接続点34a,34bには抵抗
R1、R2(R1=R2)の分圧作用下にEa/2[V]の
電圧が印加されるに過ぎないので、その結果、絶
縁溝31a,31bと33a,33bに係る絶縁
耐力は従来に比較して半分の値の耐力を有するよ
うに形成すればよい。すなわち、その沿面距離は
略半分の値とすることが可能となる。 On the other hand, as is easily understood from the electrical circuit diagram shown in FIG.
There is a resistor at the common connection point 34a, 34b of a, 32b.
Since only a voltage of E a /2 [V] is applied under the partial voltage action of R 1 and R 2 (R 1 = R 2 ), as a result, The dielectric strength may be formed to have half the dielectric strength of the conventional one. In other words, the creepage distance can be reduced to approximately half the value.
さらに、励振電極26と制振電極30a,30
b間に貯留される電荷および励振電極28と制振
電極32a,32b間に貯留される電荷は交流電
源Eaの一サイクル毎に抵抗R1、R2を通じて放電
される構成であるため、電荷貯留に係る電気・超
音波変換効率の低下を防止することも可能とな
る。 Furthermore, the excitation electrode 26 and the damping electrodes 30a, 30
Since the electric charge stored between B and the electric charge stored between the excitation electrode 28 and the damping electrodes 32a and 32b is discharged through the resistors R1 and R2 every cycle of the AC power source Ea , the electric charge It is also possible to prevent a decrease in electric/ultrasonic conversion efficiency related to storage.
第8図に本発明に係る圧電振動子の他の実施態
様を示す。第8図において、参照符号40は正面
部22に配置された励振電極であり、参照符号4
2a,42bは制振電極である。この場合、背面
部24には正面部22と略合同図形的に励振電極
44と制振電極46a,46bが形成されてい
る。そして、電気的には制振電極42a,42b
と46a,46bは共通に接続されると共にその
共通接続点48a,48bから高抵抗R1、R2が
夫々励振電極40,44と接続される。そこで、
前記高抵抗R1、R2と励振電極40,44の共通
接続点48a,48b間に駆動電源Eaが接続さ
れることにより輻射面Usから超音波が放射可能
である。この場合においても、励振電極40,4
4の長手方向の単位長あたりの電極面積を長手方
向中央の点を原点として両端部側に指向して略
cos二乗曲線に比例する面積区分とし、一方、制
振電極42a,42bと46a,46bにあつて
は長手方向の両端部側から中央部に指向して(1
−cos二乗)曲線に比例する面積配分を持つ形状
とすることによりサイドローブの抑圧可能な超音
波放射パターンを得ることが出来る。 FIG. 8 shows another embodiment of the piezoelectric vibrator according to the present invention. In FIG. 8, reference numeral 40 is an excitation electrode arranged on the front part 22, and reference numeral 4
2a and 42b are vibration damping electrodes. In this case, an excitation electrode 44 and damping electrodes 46a and 46b are formed on the back surface 24 in a shape substantially congruent with the front surface 22. And, electrically, vibration damping electrodes 42a, 42b
and 46a, 46b are commonly connected, and high resistances R 1 and R 2 are connected to excitation electrodes 40, 44, respectively, from their common connection points 48a, 48b. Therefore,
By connecting the driving power source E a between the high resistances R 1 and R 2 and the common connection points 48 a and 48 b of the excitation electrodes 40 and 44, ultrasonic waves can be radiated from the radiation surface U s . Also in this case, the excitation electrodes 40, 4
The electrode area per unit length in the longitudinal direction of 4 is approximately oriented toward both ends with the center point in the longitudinal direction as the origin.
The damping electrodes 42a, 42b and 46a, 46b are divided into areas proportional to the cos square curve.
An ultrasonic radiation pattern in which side lobes can be suppressed can be obtained by creating a shape with an area distribution proportional to the -cos squared) curve.
[発明の効果]
以上のように、本発明によれば、圧電振動子の
対向する二面に実質的に合同図形に配設される励
振電極と制振電極とを上下左右対称の電極パター
ンに形成し、しかもその電極面積をcos二乗曲線
に従うパターン形状に形成した上で制振電極に高
抵抗を接続して供給電源により駆動する構成とし
ている。そのため、下記に列記する種々の効果が
得られる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the excitation electrodes and the damping electrodes, which are arranged in substantially congruent shapes on two opposing surfaces of a piezoelectric vibrator, are arranged in vertically and horizontally symmetrical electrode patterns. Furthermore, the electrode area is formed in a pattern shape that follows a cos square curve, and a high resistance is connected to the vibration damping electrode to drive it by a supplied power source. Therefore, various effects listed below can be obtained.
放射される超音波の指向特性が鋭くなり、超
音波の放射パターンに発生するサイドローブを
略零に抑圧することが可能となる。 The directional characteristics of the emitted ultrasonic waves become sharper, and it becomes possible to suppress side lobes generated in the ultrasonic radiation pattern to approximately zero.
電極の形成方法はシルクスクリーン印刷方法
等を行えば製造コストを上昇させることなしに
複雑な形状の電極パターンの形成も極めて容易
に実現することが可能である。 If the electrode is formed by a silk screen printing method or the like, it is possible to extremely easily form an electrode pattern with a complicated shape without increasing the manufacturing cost.
励振電極と制振電極間の沿面距離を従来の略
1/2とすることが可能となり圧電振動子の利用
効率が向上する。 It is possible to reduce the creepage distance between the excitation electrode and the damping electrode to approximately 1/2 of that of the conventional one, and the utilization efficiency of the piezoelectric vibrator is improved.
抵抗によつて電荷の放電されるサイクルが確
保出来るため、電荷貯留に起因する電気・超音
波変換効率の劣化は軽減される。 Since a cycle in which the charge is discharged by the resistor can be ensured, deterioration of the electric/ultrasonic conversion efficiency due to charge accumulation is reduced.
励振電極と制振電極間に印加される電圧値が
1/2になるため電歪作用に起因して圧電振動子
自体にクラツクの発生する虞が解消する。 Since the voltage value applied between the excitation electrode and the damping electrode is reduced to 1/2, the possibility of cracks occurring in the piezoelectric vibrator itself due to electrostrictive action is eliminated.
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて
説明したが、本発明はこの実施態様に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の改良並びに設計の変更が可能なこと
は勿論である。 Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various improvements and changes in design are possible without departing from the gist of the present invention. Of course.
第1図は圧電振動子から発生する超音波の指向
特性の説明図、第2図は従来の基本的電極形状を
有する直方体圧電振動子の斜視説明図、第3図a
は第2図に示す圧電振動子に係る振幅特性曲線
図、第3図bはcos二乗振幅特性曲線図、第4図
は従来技術に係る圧電振動子の斜視説明図、第5
図は第4図に係る電気回路結線図、第6図は本発
明に係る電気回路駆動部を含む直方体圧電振動子
の斜視説明図、第7図は第6図に係る電気回路結
線図、第8図は本発明に係る直方体圧電振動子の
他の実施態様を示す斜視説明図である。
20……圧電振動子、22……正面部、24…
…背面部、26,28……励振電極、30a,3
0b,32a,32b……制振電極、Ea……交
流電源、M……メインローブ、S……サイドロー
ブ、Us……超音波輻射面。
Fig. 1 is an explanatory diagram of the directional characteristics of ultrasonic waves generated from a piezoelectric vibrator, Fig. 2 is a perspective explanatory diagram of a rectangular parallelepiped piezoelectric vibrator having a conventional basic electrode shape, and Fig. 3 a
is an amplitude characteristic curve diagram related to the piezoelectric vibrator shown in FIG. 2, FIG. 3b is a cos square amplitude characteristic curve diagram, FIG.
6 is a perspective explanatory diagram of a rectangular parallelepiped piezoelectric vibrator including an electric circuit drive unit according to the present invention; FIG. 7 is an electric circuit connection diagram according to FIG. 6; FIG. 8 is a perspective explanatory view showing another embodiment of the rectangular parallelepiped piezoelectric vibrator according to the present invention. 20...Piezoelectric vibrator, 22...Front part, 24...
... Back part, 26, 28 ... Excitation electrode, 30a, 3
0b, 32a, 32b... vibration damping electrode, E a ... AC power supply, M... main lobe, S... side lobe, U s ... ultrasonic radiation surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8644287A JPS63251000A (en) | 1987-04-07 | 1987-04-07 | Piezo-electric vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8644287A JPS63251000A (en) | 1987-04-07 | 1987-04-07 | Piezo-electric vibrator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63251000A JPS63251000A (en) | 1988-10-18 |
| JPH0529200B2 true JPH0529200B2 (en) | 1993-04-28 |
Family
ID=13887032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8644287A Granted JPS63251000A (en) | 1987-04-07 | 1987-04-07 | Piezo-electric vibrator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63251000A (en) |
-
1987
- 1987-04-07 JP JP8644287A patent/JPS63251000A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63251000A (en) | 1988-10-18 |
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