中空球体圧電素子シリーズ
全方向性超音波の生成と検出のために設計された特殊な中空球体圧電素子。当社の球面PZTトランスデューサシリーズは、半径方向結合係数Kr 0.4と30〜320 kHzの周波数を備えた独自の半球形状を特長としています。5mmから50mmの直径と複数の静電容量配合（P-33、P-52、P-81）で利用可能なこれらの中空球体は、水中音響、ハイドロフォンアレイ、および均一な放射パターンを必要とする球面波場アプリケーションで優れています。
主な用途と独自の利点
- •水中ハイドロフォン＆ソナー: パッシブリスニングおよびアクティブソナー用途に理想的な全方向性感度パターン。SΦ5mm（320 kHz）からSΦ50mm（30 kHz）までのサイズで全周波数スペクトルをカバー
- •音響校正源: 球面波伝搬は、超音波測定機器やトランスデューサを校正するための既知の基準場を提供します
- •医療超音波研究: 球面素子は、組織ファントムにおける全方向性治療用超音波送達と音響場マッピングを可能にします
- •水中通信: 広い放射角により、ポイントツーマルチポイント音響データ伝送システムにおけるビームステアリングの必要性がなくなります
- •音響メタマテリアル研究: 中空球体は、フォノニック結晶や音響クローキング構造の構成要素として機能します
中空球体圧電素子技術仕様
球面圧電トランスデューサの完全な電気機械的パラメータ。3つの標準PZT材料配合（P-33、P-52、P-81）の静電容量値。
| モデル | 球体直径 | 開口部直径 | 壁厚 | f (kHz) | Kr | C (nF) P-33 | C (nF) P-52 | C (nF) P-81 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SΦ5 | SΦ5 | Φ1.5 | 0.5 | 320 | 0.4 | 1.8 | 3.5 | |
| SΦ10 | SΦ10 | Φ3 | 0.8 | 160 | 0.4 | 4.7 | 8.8 | |
| SΦ15 | SΦ15 | Φ4 | 1 | 113 | 0.4 | 9.2 | 17.3 | |
| SΦ20 | SΦ20 | Φ5 | 1~1.5 | 77 | 0.4 | 17.0 | 32.0 | |
| SΦ25 | SΦ25 | Φ5 | 1~1.5 | 61 | 0.4 | 17.4 | 32.8 | |
| SΦ30 | SΦ30 | Φ6 | 1.5~3 | 50 | 0.4 | 23.5 | 44.3 | |
| SΦ40 | SΦ40 | Φ7 | 2~4 | 38 | 0.4 | 34.3 | 64.6 | |
| SΦ50 | SΦ50 | Φ8 | 2~4 | 30 | 0.4 | 54.8 | 103.2 | |
| SR12.5 | SR12.5 | Φ3.5 | 2~5 | 83 | 6.2 | 3.7 | ||
| SR25 | SR25 | Φ8 | 2~5 | 26.2 | 15.6 | |||
| SR37.5 | SR37.5 | Φ10 | 2~5 | 17.7 | ||||
| SR50 | SR50 | Φ12 | 3~6 | 25.5 |
中空球体圧電製造能力
球面形状精度
特殊な成形および加工プロセスにより、壁厚均一性±0.05mm、同心度±0.1mmの真球シェルを製造します。開口部直径は、音響性能を損なうことなく、取り付けや配線アクセスのために正確に制御されます。
材料配合
3つの標準PZT組成が利用可能です：P-33（ソフトPZT-5Hタイプ、高感度）、P-52（中程度の特性）、P-81（ハードPZT-8タイプ、高出力）。温度安定性や特定の結合要件向けのカスタム配合も可能です。
水中定格構造
中空球体は、深海用途での圧力補償のためにポリウレタンまたはシリコーン封止で供給できます。300m深度までの静水圧試験が可能です。海水環境向けの耐腐食性電極材料。
整合セット＆アレイ
ハイドロフォンアレイおよびフェーズドアレイシステム向けに、±1%の公差で周波数整合および感度整合セットを提供します。ターンキー統合のためのプリアンプ内蔵配線済みアセンブリも利用可能です。
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中空球体圧電動作の理解
厚さまたは半径方向モードで主に振動する平坦なディスクまたはリング圧電素子とは異なり、中空球体トランスデューサは、シェル全体が半径方向に膨張および収縮する球面呼吸モードで動作します。これにより、全方向に均一な強度を持つモノポール放射パターンが生成されます。
0.4の半径方向電気機械結合係数（Kr）は、この球面膨張モードにおける電気エネルギーと機械エネルギー間の効率的な変換を示しています。共振周波数は壁厚と球体直径によって決定され、関係式は f ≈ v / (2πr) です。ここで、vはセラミック内の音速（〜4000 m/s）です。
複数の静電容量オプション（P-33、P-52、P-81）は、感度、電力処理、温度安定性、および経年劣化特性の間のトレードオフを提供する異なるPZT材料配合を表しています。P-33は受信機用途に最高の電荷係数を提供し、P-81は高出力送信機に優れた安定性を提供します。
導入・調達メモ
導入判断と調達条件の整理
圧電セラミック素子の調達では、材料グレード、形状、共振条件、実装方式の整理が、試作スピードと量産性に直結します。
用途適合
- •ディスク、リング、チューブ、矩形、中空球体、球面キャップの選定比較
- •周波数、機械強度、感度、形状自由度のバランスを見たい案件
- •OEM装置向けに材料選定と形状設計を同時に進めたい案件
調達条件
- •試作では寸法、公差、電極仕様、ターゲット周波数の共有が重要です。
- •量産前に焼結条件に関わる仕様を固めると見積もりが安定します。
- •標準形状とカスタム形状ではリードタイムが変わるため、早めの条件共有がおすすめです。
カスタマイズ / 図面対応
- •材料グレード、形状、電極、極性、追加加工の相談が可能です。
- •図面や要求特性があれば、近い実績形状から比較提案できます。
- •サンプル評価から量産移行まで、段階ごとの条件整理を支援できます。