JP2012500555A - スワッスビーム用音響変換器 - Google Patents
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Abstract
Description
好ましくは、能動音響要素は、凹状半円筒放射面の周囲に配置され、各要素は、円筒軸から半径分等しく間隔をあけている。
好ましくは、能動音響要素の配列は、実質的に連続する放射面を提供するように配置される。
好ましくは、能動音響要素は、支持構造体内において、相互に音響的に隔離されている。
本発明の第2及び第3の態様は、本発明の第1の態様に関して述べられたいずれか一つの又はそれより多い特徴を有していてもよい。
名詞につづいてここで用いられる「(s)」は、名詞の複数及び/又は単数の形態を意味する。
本発明は、前述にあり、さらに、後述が例示のみである構成を認識する。
本発明の好ましい実施形態が例示のみとして、以下の図面を参照して説明される。
本発明は、音響スワッスビームを生成及び/又は受信する音響変換器に関する。本記載に関して、スワッスビームは、典型的には、一つの方向について広角をカバーし、その垂直方向について狭い又は代わりに制御可能な幅又は焦点を有する遠方音響ビームである。この文脈における遠方は、一般的には、変換器の大きさ及び動作周波数の波長よりもかなり大きい距離である。音響変換器は、例えば可聴範囲又は超音波の周波数を含む、所望の動作周波数で音波を生成し、受信するように構成される。
各能動音響要素104は、音響ビームを生成するように駆動され、全域にわたる遠方スワッスビーム108は個々の音響ビームすべての重ね合わせであることが理解される。図示されるように、スワッスビーム108は、変換器の長手軸に垂直な面において広角又は広視野(FOV:Field of View)である。変換器100のFOVは、音響能動要素104により形成される音響孔の開口の大きさに依存する。好ましい形態では、音響変換器は、FOV内で実質的に均一の遠方音響強度を有するスワッスビームを発射可能である。
図3A及び3Bを参照して、第1の好ましい形態の単一チャネル音響変換器200が説明される。第1の好ましい形態において、音響変換器200は、音響スワッスビームを防止及び/又は受信するための細長状凹状放射面206を提供するように配置された複数の能動音響要素204の配列を支持する支持構造体202を備える。好ましくは、能動音響要素204は、所定の動作周波数又は動作周波数範囲のための所定の直径を有する凹状円筒放射面を提供するように、凹状円筒配置の状態にある。支持構造体は、適切な既知の変換器配列支持素材又は所定位置に能動音響要素の配列を支持するための機械システムのいかなる形態であってもよい。第1の好ましい形態において、支持構造体は、能動音響要素204を互いに音響的に隔離するように、能動音響要素204の中又は周りに提供される。支持構造体は、当業者によって理解されるいかなる遮音素材を備える。例示のみとして、支持構造体は、硬質多孔性ポリマー素材で形成されてもよい。
図4A及び4Bを参照して、第2の好ましい形態における音響変換器300が説明される。第2の好ましい形態の音響変換器300は、第一の好ましい形態における音響変換器200と構造において実質的に同一であり、同様の部品には、同様の参照番号が付されている。主要な相違点は、音響変換器300は、以下に詳述するビーム操縦及び可変スワッスビーム幅制御方式の電子ビーム制御機能を有する多チャネル変換器であることである。
本発明の音響変換器の凹状細長状放射面は、代わりに、凹状又は好ましくは円筒凹状の放射面に合致する能動音響要素の他の配列の配置又は構成により形成されてもよい。能動音響要素は、好ましくは、連続又は実質的に連続的な放射面を集合的に形成することが理解される。しかしながら、所定の用途に最適な設計でなくとも、音響変換器は、集合的な放射面を形成する能動要素の配列の前面間の間隔をあけてもなお動作してもよい。
本発明の音響変換器は、好ましくは、小孔を介して高出力スワッスビームを生成及び/又は受信するように構成される。このタイプの音響変換器は、水中音波探知機、又は他のいかなる水中音響装置又は用途に用いることができる。加えて、音響変換器は、水又は空気を含むいかなる音響媒体内で動作することができる。例えば、音響変換器は、音声用途における空気音響効果用広角音響変換器として用いることができる。
前述した本発明は、その好ましい形態を含む。以下の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲から逸脱することなく本発明に対する変更がなされてもよい。
Claims (23)
- 音響スワッスビームを発射及び/又は受信するスワッスビーム音響変換器において、
関連する音響孔を有する細長状凹状放射面を集合的に提供するように構成される能動音響要素の配列を備え、前記能動音響要素の配列は、前記放射面を介して、スワッスビームを発射及び/又は受信するように動作可能である、
ことを特徴とするスワッスビーム音響変換器。 - 前記放射面は、半円筒の周外面に実質的に一致する凹状円筒放射面である、
請求項1に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 前記能動音響要素は、前記凹状半円筒放射面の周囲に配置され、各要素は、前記円筒軸から半径分等しく間隔をあけている、
請求項2に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 前記能動音響要素の配列は、実質的に連続する放射面を提供するように配置される、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 各能動音響要素は、電気的に励振可能な電極間に結合される能動音響素材を備える音響変換器要素である、
請求項1ないし4のいずれか1項に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 各音響要素は、能動音響素材に直接的又は間接的に結合される一つ又はそれより多い整合層を備え、前記整合層は、前記変換器と音響ビームが伝搬する音響媒体との間のインピーダンス整合を提供するように構成される、
請求項5に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 各能動音響要素は、前記放射面と前記能動音響素材との間に位置している整合層を備える、
請求項6に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 前記能動音響要素は、支持構造体内において、相互に音響的に隔離されている、
請求項1ないし7のいずれか1項に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 前記能動音響要素のそれぞれと電気的に接続し且つ前記能動音響要素のそれぞれを駆動するための電気駆動信号を生成し、それにより、前記放射面から全スワッスビームを発射し、又は代わって、前記放射面によって受信されるスワッスビームに応答して生成される前記能動音響要素からの電気信号を受信及び処理する制御システムを備える、
請求項1ないし8のいずれか1項に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 前記配列内の各能動音響要素は、まっすぐ且つ細長状である、
請求項9に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 各能動音響要素の長さは、実質的に前記放射面の全長にわたって延びる、
請求項10に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 前記変換器は、前記放射面の長手軸の方向について、実質的に固定された幅を有するスワッスビームを生成するように構成される、
請求項11に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 各まっすぐ且つ細長状の能動音響要素は、前記変換器の長さに沿って、互いから音響的及び電気的に隔離されるライン状の複数の個々の能動音響要素から集合的に形成される、
請求項11に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 前記ライン状の個々の能動音響要素は、前記変換器の長さに沿って、互いに整列して並べられ、それにより、前記変換器の長さに沿った能動音響要素の一連の選択的に動作可能な凹状配列セグメントを提供する、
請求項13に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 前記制御システムは、能動音響要素の一つ又はそれより多い前記凹状配列セグメントのいずれかを活性化又は非活性化するように動作可能であり、それにより、前記放射面の有効長さ、その結果、前記放射面の長手軸方向における伝搬されるスワッスビームの幅を制御する、
請求項14に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 前記制御システムは、能動音響要素の前記凹状配列セグメントに差動位相駆動信号を加えるように動作可能であり、それにより、前記放射面の長手軸を横切る軸の周囲の所望の方向に、伝搬されるスワッスビームを操縦する、
請求項14に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 前記能動音響要素の配列は、前記変換器の長手軸に垂直な面における広視野を有し、前記遠方音響強度は、前記視野内で実質的に均一である音響スワッスビームを発射するように動作可能である、
請求項1ないし16のいずれか1項に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 前記能動音響要素は、所定の動作周波数で動作され、前記能動音響要素の配列は、前記放射面の周囲の隣接する音響要素間の中心間距離が前記動作周波数の波長の約1/2より大きくないように配置される、
請求項1ないし17のいずれか1項に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 前記放射面は、一つ又はそれより多い保護層を介して、前記発射又は受信された音響スワッスビームを伝搬する音響媒体に間接的に露出している、
請求項1ないし18のいずれか1項に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 前記放射面は、音響スワッスビームが発射され又は受信される音響孔を形成し、一つ又はそれより多い前記保護層は、前記音響孔を少なくとも部分的に充填するように配置される、
請求項19に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 前記保護層は、前記変換器が水中で動作可能とするために、水中で音響的透明となるように作成されたゴムから形成される、
請求項19又は20に記載のスワッスビーム音響変換器。 - 音響スワッスビームを発射及び/又は受信する音響変換器において、
動作可能な音響変換器要素の凹状円筒配列を備える、
ことを特徴とする音響変換器。 - 音響スワッスビームを発射する方法において、
スワッスビームを発射する動作可能な音響変換器要素の凹状円筒配列を駆動することを備える、
ことを特徴とする方法。
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