JP2009147871A - Sound pressure stabilizing method and device for underwater sound source - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、長時間使用や環境条件の変化によらず音圧レベルが安定すると共に、振動板間のアンバランスがない水中音源の音圧安定化方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for stabilizing the sound pressure of an underwater sound source in which the sound pressure level is stabilized regardless of long-term use or changes in environmental conditions and there is no unbalance between diaphragms.
海洋・湖沼・河川などにおいて音響を用いて、様々の学術・技術的調査を行うことができる。例えば、水中で音波を放射したとき反射して返ってくる音波を測定して水底の地形や水底を構成する物質の性状を調べることができる。 Various academic and technical surveys can be conducted using sound in the ocean, lakes, rivers, etc. For example, it is possible to investigate the topography of the bottom of the water and the properties of the substances constituting the bottom by measuring the sound waves that are reflected and returned when the sound waves are emitted in water.
この目的に使用される音源は、水中音源と呼ばれ、エンクロージャの開口部に振動板を取り付け、エンクロージャの内部には振動板を加振する油圧式アクチュエータを設け、水中において振動板を振動させることで水中に音波を放射する。音波の周波数が低周波である場合、水中においてこのような低周波で振動板を加振するために、油圧式アクチュエータには油圧で往復運動するものが使用される。 The sound source used for this purpose is called an underwater sound source, and a diaphragm is attached to the opening of the enclosure, and a hydraulic actuator that vibrates the diaphragm is installed inside the enclosure to vibrate the diaphragm in water. To emit sound waves into the water. When the frequency of the sound wave is low, in order to vibrate the diaphragm at such a low frequency in water, a hydraulic actuator that reciprocates hydraulically is used.
特許文献１の水中音源は、上記構成の水中音源において、振動板から水中に放射された音波の音圧を水中に配置したハイドロホンで検出し、その音圧検出信号と油圧サーボ回路への入力信号とを比較して、音圧検出信号が入力信号と同じになるよう油圧式アクチュエータに与える信号の振幅を増減させることで、入力信号に応じた音圧が得られるようにしたものである。 The underwater sound source of Patent Document 1 detects the sound pressure of a sound wave radiated from a diaphragm into water under the above-described underwater sound source with a hydrophone arranged in water, and inputs the sound pressure detection signal and a hydraulic servo circuit. The sound pressure corresponding to the input signal is obtained by comparing the signal and increasing or decreasing the amplitude of the signal applied to the hydraulic actuator so that the sound pressure detection signal is the same as the input signal.
特許文献２の水中音源は、出力音波を強力にするために、スピーカ（振動板と油圧式アクチュエータ）を２個設置して両スピーカ共通の信号を入力するようにしたものにおいて、両スピーカの音圧波形の誤差を検出し、その誤差が小さくなるよう一方のスピーカの入力信号に対する伝達関数を適応アルゴリズム器で調整することにより、音圧波形を一致させるものである。ただし、２つのスピーカの音圧を水中で測定すると互いに混信するので、音圧を水中では測定せず、各々の振動板の加速度又は変位を検出して誤差を検出している。 In the underwater sound source of Patent Document 2, in order to strengthen the output sound wave, two speakers (diaphragm and hydraulic actuator) are installed and a signal common to both speakers is input. By detecting an error in the pressure waveform and adjusting the transfer function for the input signal of one speaker with an adaptive algorithm unit so as to reduce the error, the sound pressure waveforms are matched. However, when the sound pressures of the two speakers are measured in water, they interfere with each other. Therefore, the sound pressure is not measured in water, and the acceleration or displacement of each diaphragm is detected to detect an error.
ところで、従来の水中音源は、油圧式アクチュエータのピストンロッドに直結した振動板を振動させるために、ピストンロッドの変位をフィードバックする油圧サーボ系が構成されている。音波を発生させる振動板は、油圧サーボ系への入力信号により駆動される。このような油圧式の水中音源は、油圧機器の発熱の程度、水温による冷却能力の変化などによって、作動油の温度が変化する。また、一定の条件で音波を発生させていても、エンクロージャ内の雰囲気温度の影響により、粘度などの油の性状や油圧機器の特性が変化することは避けられない。このような、作動油の温度変化や性状変化、油圧機器の特性変化の結果として、音圧レベルが変化する。これらの環境条件の変化は時間的にゆっくりとしているので、音圧レベルも時間的にゆっくりと変化する。 By the way, the conventional underwater sound source includes a hydraulic servo system that feeds back the displacement of the piston rod in order to vibrate the diaphragm directly connected to the piston rod of the hydraulic actuator. The diaphragm that generates sound waves is driven by an input signal to the hydraulic servo system. In such a hydraulic underwater sound source, the temperature of the hydraulic oil changes depending on the degree of heat generation of the hydraulic equipment, the change in cooling capacity due to the water temperature, and the like. Even if sound waves are generated under certain conditions, it is inevitable that the properties of the oil such as viscosity and the characteristics of the hydraulic equipment will change due to the influence of the ambient temperature in the enclosure. The sound pressure level changes as a result of such changes in temperature and properties of the hydraulic oil and changes in the characteristics of the hydraulic equipment. Since these environmental conditions change slowly, the sound pressure level also changes slowly.
また、従来の水中音源は、油圧サーボ系においてピストンロッドの変位をサーボ弁にフィードバックすることで、有限のストローク内で定位性を保ちながら振動板を振動させているが、振動の周波数が数百Ｈｚまでに及ぶため、音圧や加速度を、直接、サーボ弁にフィードバックすることは油圧サーボ系の限界を超えており、困難である。従って、従来の水中音源は、音に関してはオープンループの制御（音圧はフィードバックしない制御）を行っている。このため、作動油の温度変化や性状変化、油圧機器の特性変化などの影響が音圧レベルに変化を及ぼすことが避けられない。 The conventional underwater sound source vibrates the diaphragm while maintaining the localization within a finite stroke by feeding back the displacement of the piston rod to the servo valve in the hydraulic servo system. Since it extends to Hz, it is difficult to directly feed back the sound pressure and acceleration to the servo valve because it exceeds the limit of the hydraulic servo system. Therefore, the conventional underwater sound source performs open loop control (control without feedback of sound pressure) with respect to sound. For this reason, it is inevitable that the influence of changes in temperature and properties of hydraulic oil, changes in characteristics of hydraulic equipment, etc. will affect the sound pressure level.
例えば、特許文献１の水中音源は、水中のハイドロホンで検出した音圧検出信号と油圧サーボ回路への入力信号とを比較した結果で入力信号の振幅を調整して油圧式アクチュエータに与える信号を得ているが、水中における音圧と入力信号との関係が明確に把握できていないので、実際に音圧が目標とする音圧に達しているかどうか不明である。よって、前述のような作動油の温度変化や性状変化、油圧機器の特性変化などによって音圧レベルが変化した場合に、音圧レベルを本来の所望する値に安定させることができない。 For example, the underwater sound source of Patent Document 1 adjusts the amplitude of the input signal based on the result of comparing the sound pressure detection signal detected by the underwater hydrophone and the input signal to the hydraulic servo circuit, and provides a signal to be supplied to the hydraulic actuator. Although the relationship between the sound pressure in the water and the input signal is not clearly understood, it is unclear whether the sound pressure actually reaches the target sound pressure. Therefore, when the sound pressure level changes due to the temperature change or property change of the hydraulic fluid as described above, the characteristic change of the hydraulic equipment, etc., the sound pressure level cannot be stabilized to the original desired value.
しかしながら、水中音源は学術・技術的調査における計測器として使用されるのであるから、長時間使用しても音圧レベルが安定していることが望まれる。 However, since the underwater sound source is used as a measuring instrument in academic and technical investigations, it is desirable that the sound pressure level be stable even when used for a long time.
また、特許文献１の水中音源のようにハイドロホンを振動板の近傍の水中に設置する技術を特許文献２のように振動板を２枚設けるものに適用しようとすると、ハイドロホンの設置個数や設置場所に困る。 Further, if the technology for installing hydrophones in the water near the diaphragm as in the underwater sound source of Patent Document 1 is applied to an apparatus in which two diaphragms are provided as in Patent Document 2, the number of installed hydrophones, We are troubled with setting place.
また、複数の振動板を備えた水中音源による音圧を水中のハイドロホンで検出すると、複数の振動板から放射された音波を総合した音圧レベルが検出される。従って、振動板ごとに音圧レベルのばらつきがあっても、それは知ることができない。例えば、１つの振動板からの音波の音圧レベルが非常に大きく、他の振動板からの音波の音圧レベルが小さくても、総合的には大きな音圧レベルが検出される。このように振動板ごとの音圧レベルがばらついていると、水中音源が理想的な無指向性点音源でなくなってしまう。 Further, when the sound pressure from the underwater sound source having a plurality of diaphragms is detected by an underwater hydrophone, a sound pressure level that combines the sound waves radiated from the plurality of diaphragms is detected. Therefore, even if there is a variation in sound pressure level for each diaphragm, it cannot be known. For example, even if the sound pressure level of a sound wave from one diaphragm is very large and the sound pressure level of a sound wave from another diaphragm is small, a large sound pressure level is detected comprehensively. When the sound pressure level varies from diaphragm to diaphragm as described above, the underwater sound source is not an ideal omnidirectional point sound source.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、長時間使用や環境条件の変化によらず音圧が安定すると共に、振動板間のアンバランスがない水中音源の音圧安定化方法及び装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, stabilize the sound pressure regardless of long-term use or change in environmental conditions, and stabilize the sound pressure of an underwater sound source without unbalance between diaphragms. Is to provide.
上記目的を達成するために本発明の方法は、複数の開口部を有するエンクロージャと、各開口部を塞ぐ複数の振動板と、上記エンクロージャ内で同じ信号入力器からの入力信号に基づいて各振動板を加振する複数のアクチュエータとを備えた水中音源において、上記エンクロージャ外で音波センサにより音波を検出し、該音波センサが検出した音波の音圧レベルが所定の目標音圧レベルと異なるとき上記複数のアクチュエータに与える信号の振幅を増減させて上記音波センサが検出する音波の音圧が上記所定の目標音圧レベルと同じになるよう調整するものである。 To achieve the above object, the method of the present invention includes an enclosure having a plurality of openings, a plurality of diaphragms closing each opening, and each vibration based on an input signal from the same signal input device in the enclosure. In an underwater sound source including a plurality of actuators that vibrate a plate, when a sound wave is detected by a sound wave sensor outside the enclosure and the sound pressure level of the sound wave detected by the sound wave sensor is different from a predetermined target sound pressure level, The amplitude of the signal applied to the plurality of actuators is increased or decreased to adjust the sound pressure of the sound wave detected by the sound wave sensor to be the same as the predetermined target sound pressure level.
また、本発明の方法は、複数の開口部を有するエンクロージャと、各開口部を塞ぐ複数の振動板と、上記エンクロージャ内で同じ信号入力器からの入力信号に基づいて各振動板を加振する複数のアクチュエータとを備えた水中音源において、各振動板の加速度をそれぞれ加速度センサで検出し、各加速度センサが検出した加速度の加速度レベル同士が異なるとき、１つ以上のアクチュエータに与える信号の振幅を増減させて上記加速度センサが検出する加速度の加速度レベル同士が同じになるよう調整するものである。 Also, the method of the present invention vibrates each diaphragm based on an input signal from the same signal input device in the enclosure, an enclosure having a plurality of openings, a plurality of diaphragms closing each opening, and the enclosure. In an underwater sound source equipped with a plurality of actuators, when the acceleration of each diaphragm is detected by an acceleration sensor and the acceleration levels of the accelerations detected by each acceleration sensor are different, the amplitude of a signal given to one or more actuators is The acceleration level detected by the acceleration sensor is adjusted so that the acceleration levels are the same.
また、本発明の方法は、複数の開口部を有するエンクロージャと、各開口部を塞ぐ複数の振動板と、上記エンクロージャ内で同じ信号入力器からの入力信号に基づいて各振動板を加振する複数のアクチュエータとを備えた水中音源において、上記エンクロージャ外で上記複数の振動板の振動による音波を音波センサで検出し、該音波センサが検出した音波の音圧レベルが所定の目標音圧レベルと異なるとき上記複数のアクチュエータに与える信号の振幅を増減させて上記音波センサが検出する音波の音圧が上記所定の目標音圧レベルと同じになるよう調整し、各振動板の加速度をそれぞれ加速度センサで検出し、各加速度センサが検出した加速度の加速度レベル同士が異なるとき、１つ以上のアクチュエータに与える信号の振幅を増減させて上記加速度センサが検出する加速度の加速度レベル同士が同じになるよう調整し、各振動板の変位をそれぞれ変位センサで検出し、当該振動板を加振するアクチュエータに与える信号に当該振動板の変位センサが検出した変位の信号を加算してアクチュエータに与えるものである。 Also, the method of the present invention vibrates each diaphragm based on an input signal from the same signal input device in the enclosure, an enclosure having a plurality of openings, a plurality of diaphragms closing each opening, and the enclosure. In an underwater sound source including a plurality of actuators, sound waves generated by vibrations of the plurality of diaphragms are detected by a sound wave sensor outside the enclosure, and a sound pressure level of the sound waves detected by the sound wave sensor is a predetermined target sound pressure level. When different, the amplitude of the signal applied to the plurality of actuators is increased / decreased to adjust the sound pressure of the sound wave detected by the sound wave sensor to be the same as the predetermined target sound pressure level, and the acceleration of each diaphragm is respectively measured by the acceleration sensor When the acceleration levels detected by each acceleration sensor are different from each other, increase or decrease the amplitude of the signal given to one or more actuators. The acceleration sensor detects that the acceleration levels of the accelerations are the same, detects the displacement of each diaphragm with a displacement sensor, and outputs the vibration sensor to the actuator that vibrates the diaphragm. The displacement signals detected by are added to the actuator.
本発明の装置は、複数の開口部を有するエンクロージャと、各開口部を塞ぐ複数の振動板と、上記エンクロージャ内で同じ信号入力器からの入力信号に基づいて各振動板を加振する複数のアクチュエータと、上記エンクロージャ外で音波を検出する音波センサと、該音波センサが検出した音波の音圧レベルが所定の目標音圧レベルと異なるとき上記複数のアクチュエータに与える信号の振幅を増減させて上記音波センサが検出する音波の音圧が上記所定の目標音圧レベルと同じになるよう調整する音圧調整手段とを備えたものである。 The apparatus of the present invention includes an enclosure having a plurality of openings, a plurality of diaphragms that block the openings, and a plurality of diaphragms that vibrate each diaphragm based on an input signal from the same signal input device in the enclosure. An actuator, a sound wave sensor for detecting a sound wave outside the enclosure, and increasing or decreasing an amplitude of a signal given to the plurality of actuators when a sound pressure level of the sound wave detected by the sound wave sensor is different from a predetermined target sound pressure level. Sound pressure adjusting means for adjusting the sound pressure of the sound wave detected by the sound wave sensor to be equal to the predetermined target sound pressure level is provided.
また、本発明の装置は、複数の開口部を有するエンクロージャと、各開口部を塞ぐ複数の振動板と、上記エンクロージャ内で同じ信号入力器からの入力信号に基づいて各振動板を加振する複数のアクチュエータと、各振動板の加速度を検出する複数の加速度センサと、各加速度センサが検出した加速度の加速度レベル同士が異なるとき、１つ以上のアクチュエータに与える信号の振幅を増減させて上記加速度センサが検出する加速度の加速度レベル同士が同じになるよう調整する加速度調整手段とを備えたものである。 Further, the apparatus of the present invention vibrates each diaphragm based on an input signal from the same signal input device in the enclosure, an enclosure having a plurality of openings, a plurality of diaphragms closing each opening, and the enclosure. When the acceleration levels of the accelerations detected by each of the plurality of actuators, the plurality of acceleration sensors that detect the acceleration of each diaphragm, and the acceleration detected by each acceleration sensor are different, the amplitudes of the signals given to the one or more actuators are increased or decreased. And an acceleration adjusting means for adjusting the acceleration levels of the accelerations detected by the sensor to be the same.
また、本発明の装置は、複数の開口部を有するエンクロージャと、各開口部を塞ぐ複数の振動板と、上記エンクロージャ内で同じ信号入力器からの入力信号に基づいて各振動板を加振する複数のアクチュエータと、上記エンクロージャ外で上記複数の振動板の振動による音波を検出する音波センサと、該音波センサが検出した音波の音圧レベルが所定の目標音圧レベルと異なるとき上記複数のアクチュエータに与える信号の振幅を増減させて上記音波センサが検出する音波の音圧が上記所定の目標音圧レベルと同じになるよう調整する音圧調整手段と、各振動板の加速度を検出する複数の加速度センサと、各加速度センサが検出した加速度の加速度レベル同士が異なるとき、１つ以上のアクチュエータに与える信号の振幅を増減させて上記加速度センサが検出する加速度の加速度レベル同士が同じになるよう調整する加速度調整手段と、各振動板の変位を検出する複数の変位センサと、当該振動板を加振するアクチュエータに与える信号に当該振動板の変位センサが検出した変位の信号を加算してアクチュエータに与える変位帰還手段とを備えたものである。 Further, the apparatus of the present invention vibrates each diaphragm based on an input signal from the same signal input device in the enclosure, an enclosure having a plurality of openings, a plurality of diaphragms closing each opening, and the enclosure. A plurality of actuators, a sound wave sensor for detecting sound waves generated by vibrations of the plurality of diaphragms outside the enclosure, and the plurality of actuators when the sound pressure level of the sound waves detected by the sound wave sensor is different from a predetermined target sound pressure level A sound pressure adjusting means for adjusting the sound pressure of the sound wave detected by the sound wave sensor to be the same as the predetermined target sound pressure level by increasing or decreasing the amplitude of the signal applied to the sound signal, and a plurality of accelerations for detecting the acceleration of each diaphragm When the acceleration level of the acceleration detected by each acceleration sensor is different from that of the acceleration sensor, the amplitude of the signal applied to one or more actuators is increased or decreased to Acceleration adjustment means for adjusting the acceleration levels of the accelerations detected by the degree sensor to be the same, a plurality of displacement sensors for detecting the displacement of each diaphragm, and a signal given to an actuator for exciting the diaphragm Displacement feedback means for adding the displacement signals detected by the plate displacement sensor and giving them to the actuator is provided.
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。 The present invention exhibits the following excellent effects.
（１）長時間使用や環境条件の変化によらず音圧が安定する。 (1) Sound pressure is stable regardless of long-term use or changes in environmental conditions.
（２）振動板間のアンバランスがない。 (2) There is no unbalance between diaphragms.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１に示されるように、本発明に係る水中音源の音圧安定化装置１は、複数の開口部２を有するエンクロージャ３と、各開口部２を塞ぐ複数の振動板４と、エンクロージャ３内で同じ信号入力器５が供給する入力信号に基づいて各振動板４を加振する複数のアクチュエータ６と、エンクロージャ３外で上記複数の振動板４の振動による音波を検出する音波センサ７と、音波センサ７が検出した音波から音圧レベルを演算する音圧レベル演算器８と、その音圧レベルと目標値設定器９で設定した所定の目標音圧レベルとを比較する音圧レベル比較器１０と、上記音圧レベルと目標音圧レベルが異なるとき上記複数のアクチュエータ６に与える信号の振幅を増減させて音波センサ７が検出する音波の音圧が上記目標音圧レベルと同じになるよう調整する音圧調整手段１１と、各振動板４の加速度を検出する複数の加速度センサ１２と、各加速度センサ１２が検出した加速度から加速度レベルを演算する加速度レベル演算器１３と、各加速度レベルを相互に比較する加速度レベル比較器１４と、これらの加速度レベル同士が異なるとき、１つ以上のアクチュエータ６に与える信号の振幅を増減させて各加速度センサ１２が検出する加速度の加速度レベル同士が同じになるよう調整する加速度調整手段１５と、各振動板４の変位を検出する複数の変位センサ１６と、当該振動板４を加振するアクチュエータ６に与える信号に当該振動板４の変位センサ１６が検出した変位の信号を加算してアクチュエータ６に与える加算器からなる変位帰還手段１７と、最終的にアクチュエータ６に与える信号を増幅するサーボ増幅器１８とを備える。 As shown in FIG. 1, the sound pressure stabilization device 1 for an underwater sound source according to the present invention includes an enclosure 3 having a plurality of openings 2, a plurality of diaphragms 4 that close the openings 2, and an enclosure 3. A plurality of actuators 6 that vibrate each diaphragm 4 based on an input signal supplied by the same signal input device 5; a sound wave sensor 7 that detects sound waves generated by vibrations of the plurality of diaphragms 4 outside the enclosure 3; A sound pressure level calculator 8 for calculating the sound pressure level from the sound wave detected by the sound wave sensor 7, and a sound pressure level comparator for comparing the sound pressure level with a predetermined target sound pressure level set by the target value setter 9. 10. When the sound pressure level and the target sound pressure level are different, the sound pressure of the sound wave detected by the sound wave sensor 7 by increasing or decreasing the amplitude of the signal applied to the plurality of actuators 6 is the same as the target sound pressure level. Key Sound pressure adjusting means 11, a plurality of acceleration sensors 12 for detecting the acceleration of each diaphragm 4, an acceleration level calculator 13 for calculating an acceleration level from the acceleration detected by each acceleration sensor 12, and each acceleration level. When these acceleration levels are different from those of the acceleration level comparator 14 to be compared, the acceleration levels of the accelerations detected by the respective acceleration sensors 12 are made the same by increasing / decreasing the amplitude of the signal applied to one or more actuators 6. The displacement sensor 16 of the diaphragm 4 detects a signal given to the acceleration adjusting means 15 for adjusting the displacement, a plurality of displacement sensors 16 for detecting the displacement of each diaphragm 4, and the actuator 6 for exciting the diaphragm 4. Displacement feedback means 17 composed of an adder that adds the displacement signals and gives them to the actuator 6, and finally gives the signals to the actuator 6. To amplify and a servo amplifier 18.
本実施形態における水中音源の音圧安定化装置１は、振動板４を２枚備えるものである。これに合わせて、エンクロージャ３は、ほぼ円筒状に形成され、両端に開口部２を有する。各開口部２の振動板４は、開口部２の径より径が小さく形成され、振動板４の外周と開口部２の内周の間に配置されたダイヤフラムにより、振動自在かつ水密に保持されている。 The sound pressure stabilization device 1 for an underwater sound source according to this embodiment includes two diaphragms 4. In accordance with this, the enclosure 3 is formed in a substantially cylindrical shape and has openings 2 at both ends. The diaphragm 4 of each opening 2 is formed with a diameter smaller than the diameter of the opening 2, and is freely vibrated and watertight by a diaphragm disposed between the outer periphery of the diaphragm 4 and the inner periphery of the opening 2. ing.
アクチュエータ６は、振動板４の内面に一端（固定端）が固定されたピストンロッド２１と、このピストンロッド２１の途中に取り付けられたピストンヘッド２２と、このピストンヘッド２２を摺動自在に収容するシリンダ２３と、このシリンダ２３のピストンヘッド２２の片面側室及び反対面側室への動作油給排を調節するサーボ弁２４と、図示しない動作油源とを備え、サーボ増幅器１８によってサーボ弁２４を調節することでピストンロッド２１に往復方向の運動、すなわち変位、速度、加速度を与えることができる。 The actuator 6 includes a piston rod 21 having one end (fixed end) fixed to the inner surface of the diaphragm 4, a piston head 22 attached in the middle of the piston rod 21, and a slidably received piston head 22. A cylinder 23, a servo valve 24 for adjusting the supply and discharge of working oil to and from the one-side chamber and the opposite-side chamber of the piston head 22 of the cylinder 23, and a working oil source (not shown) are provided. By doing so, movement in the reciprocating direction, that is, displacement, speed, and acceleration can be given to the piston rod 21.
加速度センサ１２と変位センサ１６は、例えば、シリンダ２３を突き抜けて出ているピストンロッド２１の自由端に取り付けられる。 The acceleration sensor 12 and the displacement sensor 16 are attached to, for example, the free end of the piston rod 21 protruding through the cylinder 23.
２つのアクチュエータ６は、エンクロージャ３の中心軸を共通の動作軸とし、この動作軸にピストンロッド２１、ピストンヘッド２２、シリンダ２３の中心軸が一致している。双方のアクチュエータ６は、互いに背中合わせ配置されている。すなわち、一方のアクチュエータ６はエンクロージャ３の一端に置かれた振動板４からエンクロージャ３の反対端に向けてピストンロッド２１が延びており、他方のアクチュエータ６はエンクロージャ３の反対端に置かれた振動板４からエンクロージャ３の一端に向けてピストンロッド２１が延びており、ピストンロッド２１の自由端同士が向き合っている。 The two actuators 6 have the central axis of the enclosure 3 as a common operating axis, and the central axes of the piston rod 21, piston head 22, and cylinder 23 coincide with this operating axis. Both actuators 6 are arranged back to back. That is, one actuator 6 has a piston rod 21 extending from a diaphragm 4 placed at one end of the enclosure 3 toward the opposite end of the enclosure 3, and the other actuator 6 is a vibration placed at the opposite end of the enclosure 3. A piston rod 21 extends from the plate 4 toward one end of the enclosure 3, and the free ends of the piston rod 21 face each other.
このアクチュエータ配置は、２つのアクチュエータ６が互いの反力を打ち消し合うようにしたものである。すなわち、一方のアクチュエータ６において振動板４を外へ突き出すように押したとき、他方のアクチュエータ６においても振動板４を外へ突き出すように押し、一方のアクチュエータ６において振動板４を内へ凹むように引いたとき、他方のアクチュエータ６においても振動板４を内へ凹むように引くという反対向きの動作をさせることで、２つのアクチュエータ６が互いの反力を打ち消し合うことができる。 This actuator arrangement is such that the two actuators 6 cancel each other's reaction forces. That is, when one of the actuators 6 pushes the diaphragm 4 so as to protrude outward, the other actuator 6 also pushes the diaphragm 4 so as to protrude outward, and the one actuator 6 causes the diaphragm 4 to be recessed inward. When the second actuator 6 is pulled in the opposite direction, the other actuator 6 also pulls the diaphragm 4 so as to be recessed, so that the two actuators 6 can cancel each other's reaction force.
音波センサ７は、例えば、ハイドロホンからなる。音波センサ７は、エンクロージャ３の外周に、エンクロージャ３の両端の中央に配置させて取り付けられる。 The sound wave sensor 7 is made of a hydrophone, for example. The sound wave sensor 7 is attached to the outer periphery of the enclosure 3 so as to be arranged at the center of both ends of the enclosure 3.
本実施形態では、振動板４が２枚であるため、加速度調整手段１５は、一方のアクチュエータ６に与える信号のみ振幅を増減させるよう、一方のアクチュエータ６に与える信号の経路のみに設けられている。 In the present embodiment, since there are two diaphragms 4, the acceleration adjusting means 15 is provided only in the path of the signal applied to one actuator 6 so as to increase / decrease the amplitude of only the signal applied to one actuator 6. .
以下、水中音源の音圧安定化装置１の動作を説明する。 Hereinafter, the operation of the sound pressure stabilization device 1 for an underwater sound source will be described.
エンクロージャ３内に互いの反力を打ち消し合うよう配置された２つのアクチュエータ６がそれぞれピストンロッド２１を往復動作させることにより振動板４を加振する。振動板４が振動することにより、水中に音波が放射される。 Two actuators 6 arranged in the enclosure 3 so as to cancel each other's reaction force reciprocate the piston rod 21 to vibrate the diaphragm 4. As the diaphragm 4 vibrates, sound waves are emitted into the water.
このとき、それぞれのアクチュエータ６においては、ピストンロッド２１に取り付けられた変位センサ１６が振動板４の変位を検出する。変位の信号は、変位帰還手段１７においてアクチュエータ６に与える信号に加算される。双方の信号は逆符号であるため、変位の信号とアクチュエータ６に与える信号との差が得られ、その差の信号がサーボ増幅器１８で増幅されてアクチュエータ６のサーボ弁２４に与えられる。このことにより、変位を負帰還したサーボ系が構成される。 At this time, in each actuator 6, the displacement sensor 16 attached to the piston rod 21 detects the displacement of the diaphragm 4. The displacement signal is added to the signal given to the actuator 6 in the displacement feedback means 17. Since both signals have opposite signs, a difference between the displacement signal and the signal applied to the actuator 6 is obtained. The difference signal is amplified by the servo amplifier 18 and applied to the servo valve 24 of the actuator 6. This constitutes a servo system that negatively feeds back the displacement.
水中に放射された音波は音波センサ７で検出される。音波センサ７がエンクロージャ３の両端の中央に配置されているので、双方の振動板４から出力された音波の合成された音波を双方の振動板４から均等な距離において検出することができる。 The sound wave radiated into the water is detected by the sound wave sensor 7. Since the sound wave sensor 7 is arranged at the center of both ends of the enclosure 3, the synthesized sound wave output from both diaphragms 4 can be detected at an equal distance from both diaphragms 4.
音圧レベル演算器８は、音波センサ７が検出した音波から音圧レベルを演算する。一方、目標値設定器９は、あらかじめ設定されている所定の目標音圧レベルを出力する。音圧レベル比較器１０において、音波センサ７が検出した音波の音圧レベルと目標音圧レベルとを比較する。音圧レベル比較器１０は、音圧レベルと目標音圧レベルの差の信号を生成する。 The sound pressure level calculator 8 calculates the sound pressure level from the sound wave detected by the sound wave sensor 7. On the other hand, the target value setter 9 outputs a predetermined target sound pressure level set in advance. The sound pressure level comparator 10 compares the sound pressure level of the sound wave detected by the sound wave sensor 7 with the target sound pressure level. The sound pressure level comparator 10 generates a signal indicating the difference between the sound pressure level and the target sound pressure level.
音圧調整手段１１は、信号入力器５が供給する入力信号をアクチュエータ６に与えるが、音圧レベルと目標音圧レベルに差がある場合には、この差の信号に応じてアクチュエータ６に与える信号の振幅を増減させる。具体的には、音波センサ７が検出した音波の音圧レベルが目標音圧レベルより高いときには、アクチュエータ６に与える信号の振幅を小さくすることで音圧レベルが下がるようにし、音波センサ７が検出した音波の音圧レベルが目標音圧レベルより低いときには、アクチュエータ６に与える信号の振幅を大きくすることで音圧レベルが上がるようにする。この制御は、音圧レベルと目標音圧レベルとが同じになるよう調整することに相当する。 The sound pressure adjusting means 11 gives the input signal supplied from the signal input device 5 to the actuator 6. If there is a difference between the sound pressure level and the target sound pressure level, the sound pressure adjusting means 11 gives it to the actuator 6 according to this difference signal. Increase or decrease the amplitude of the signal. Specifically, when the sound pressure level of the sound wave detected by the sound wave sensor 7 is higher than the target sound pressure level, the sound pressure level is lowered by reducing the amplitude of the signal applied to the actuator 6, and the sound wave sensor 7 detects the sound pressure level. When the sound pressure level of the sound wave is lower than the target sound pressure level, the sound pressure level is increased by increasing the amplitude of the signal applied to the actuator 6. This control corresponds to adjusting the sound pressure level and the target sound pressure level to be the same.
それぞれのアクチュエータ６において、ピストンロッド２１に取り付けられた加速度センサ１２が振動板４の加速度を検出する。加速度レベル演算器１３は、検出された振動板４の加速度から加速度レベルを演算する。２つの振動板４の加速度の加速度レベルが加速度レベル比較器１４において比較される。加速度レベル同士が異なると、その差の信号が加速度調整手段１５に出力される。加速度調整手段１５は、アクチュエータ６に与える信号の振幅を増減させて各加速度センサ１２が検出する加速度の加速度レベル同士が同じになるよう調整する。具体的には、加速度調整手段１５が信号の経路に置かれているアクチュエータ６の加速度レベルが他方のアクチュエータ６の加速度レベルより大きいときは、加速度調整手段１５が信号の経路に置かれているアクチュエータ６に与える信号の振幅を小さくし、加速度調整手段１５が信号の経路に置かれているアクチュエータ６の加速度レベルが他方のアクチュエータ６の加速度レベルより小さいときは、加速度調整手段１５が信号の経路に置かれているアクチュエータ６に与える信号の振幅を大きくする。 In each actuator 6, the acceleration sensor 12 attached to the piston rod 21 detects the acceleration of the diaphragm 4. The acceleration level calculator 13 calculates an acceleration level from the detected acceleration of the diaphragm 4. The acceleration levels of the accelerations of the two diaphragms 4 are compared in the acceleration level comparator 14. If the acceleration levels are different, a signal indicating the difference is output to the acceleration adjusting means 15. The acceleration adjusting means 15 adjusts the acceleration levels of the accelerations detected by the respective acceleration sensors 12 to be the same by increasing or decreasing the amplitude of the signal applied to the actuator 6. Specifically, when the acceleration level of the actuator 6 in which the acceleration adjusting means 15 is placed in the signal path is higher than the acceleration level of the other actuator 6, the actuator in which the acceleration adjusting means 15 is placed in the signal path When the acceleration level of the actuator 6 in which the acceleration adjusting means 15 is placed in the signal path is smaller than the acceleration level of the other actuator 6, the acceleration adjusting means 15 is placed in the signal path. The amplitude of the signal given to the placed actuator 6 is increased.
本発明によれば、長時間使用や環境条件変化によらず音圧が安定する。環境条件の変化、すなわち作動油の温度変化や性状変化、油圧機器の特性変化が生じると、従来は、音圧を安定させることができながったが、本発明では、検出した音波の音圧レベルと所望の目標音圧レベルとを比較しているので、音圧レベルを本来の所望する値に安定させることができる。 According to the present invention, the sound pressure is stabilized regardless of long-term use or changes in environmental conditions. When changes in environmental conditions, that is, changes in the temperature and properties of hydraulic oil, and changes in the characteristics of hydraulic equipment occur, the sound pressure could not be stabilized in the past. Since the pressure level is compared with the desired target sound pressure level, the sound pressure level can be stabilized at the original desired value.
本発明によれば、双方のアクチュエータ６の加速度レベルを比較して、加速度差がなくなる方向に入力信号に差を付けるようにしたので、２つの振動板４から放射される音波の音圧レベルを同じにすることができる。このようにして、２つの振動板４から放射される音波の音圧レベルが揃うと、前述の音圧レベルの安定と相まって、安定で理想的な無指向性点音源が実現される。 According to the present invention, the acceleration levels of the two actuators 6 are compared, and the input signal is differentiated in the direction in which the acceleration difference disappears, so the sound pressure levels of the sound waves emitted from the two diaphragms 4 are Can be the same. Thus, when the sound pressure levels of the sound waves radiated from the two diaphragms 4 are aligned, a stable and ideal omnidirectional point sound source is realized in combination with the stability of the sound pressure level described above.
なお、加速度レベルと音圧レベルは比例関係にある。本明細書で言う音圧レベル、加速度レベルとは、振動板を正弦波で駆動したときの音圧や加速度の基本波の大きさ（振幅）を指す。一般に、音圧レベルはｄＢの単位で呼ばれる。 The acceleration level and the sound pressure level are in a proportional relationship. The sound pressure level and acceleration level referred to in this specification refer to the magnitude (amplitude) of the fundamental wave of sound pressure and acceleration when the diaphragm is driven with a sine wave. Generally, the sound pressure level is referred to in dB.
１ 音圧安定化装置
２ 開口部
３ エンクロージャ
４ 振動板
５ 信号入力器
６ アクチュエータ
７ 音波センサ
８ 音圧レベル演算器
９ 目標値設定器
１０ 音圧レベル比較器
１１ 音圧調整手段
１２ 加速度センサ
１３ 加速度レベル演算器
１４ 加速度レベル比較器
１５ 加速度調整手段
１６ 変位センサ
１７ 変位帰還手段
１８ サーボ増幅器
２１ ピストンロッド
２２ ピストンヘッド
２３ シリンダ
２４ サーボ弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sound pressure stabilization apparatus 2 Opening part 3 Enclosure 4 Diaphragm 5 Signal input device 6 Actuator 7 Sound wave sensor 8 Sound pressure level calculator 9 Target value setting device 10 Sound pressure level comparator 11 Sound pressure adjustment means 12 Acceleration sensor 13 Acceleration Level calculator 14
Claims (6)
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2007
- 2007-12-18 JP JP2007325912A patent/JP2009147871A/en active Pending
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