JP2019535164A - ハイドロフォンとエネルギー変換方法及び複合ハイドロフォン - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はハイドロフォンの技術分野に属し、具体的には、ハイドロフォン、エネルギー変換方法及び複合ハイドロフォンに関わる。
本発明の実施例は以下の形態で実現する。
したがって、以下の図面が提供した本発明の実施例の詳細な説明は、保護しようとする本発明の範囲を限定しようとするものではなく、本発明の選択実施例を示すに過ぎない。本発明の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働なしに得られた他のすべての実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属する。
留意すべきものは、類似した符号及び文字は、以下の図面で類似なものを示すため、一度ある図面において定義されると、その後の図面からさらに定義したり、解釈する必要はない。
図1に示すように、本発明の実施例はハイドロフォン100を提供し、ハイドロフォン100は、少なくとも一つのストリップ状エネルギー変換素子110、外殻120、第1の音響透過密封シート(sound−permeable sealing sheet)130、第2の音響透過密封シート140及び導線150を備える。
図3に示すように、図3は、本発明の実施例が提供するエネルギー変換方法のフロー図を示す。前記方法は、ステップS100とステップS200とを含む。
図10は、本発明の実施例が提供する、ハイドロフォンのセンサ300を包み込む構造の概略図を示す。前記ハイドロフォン300は、少なくとも一つのストリップ状エネルギー変換素子311を有するセンサ310を備える。前記ストリップ状エネルギー変換素子311は例えば、鉛系リラクサー固溶体圧電単結晶素子のような、比較的に高い横方向圧電係数を有しかつ自由振動モードで動作する圧電単結晶素子であってもよい。このようにして、ハイドロフォン300の感度をより高めることができる。
本発明の実施例は複合ハイドロフォンをさらに提供し、前記複合ハイドロフォンは支持体及び設置方向が異なる少なくとも二つのセンサを備える。
本実施例において、ハイドロフォンの殻は様々の構造であってもよい。例えば、殻は柱状構造であってもよい。
また例えば、ハイドロフォンの殻は一つの環状構造及び該環状構造の外縁に設置された少なくとも二つの突出部を有することができる。
110(311)−ストリップ状エネルギー変換素子
120−外殻
121−音響抵抗外殻
122−保護カバー
130−第1の音響透過密封シート
140−第2の音響透過密封シート
150(313)−導線
200(400、500)−複合ハイドロフォン
210−本体
220−チャンバ
310−センサ
312−側面
320−第1の外殻
330−第2の外殻
341−第1の音響透過密封構造
342−第2の音響透過密封構造
410(510)−支持体
411−第3の端部
412−第2の端部
413(513)−柱状チャンバ
511−突出部
520−音響透過密封ユニット
Claims (21)
- 少なくとも一つのストリップ状エネルギー変換素子と、
少なくとも一つの前記ストリップ状エネルギー変換素子に外挿する管状構造である外殻と、
前記外殻の一端に外挿する第1の音響透過密封シートと、
前記外殻のもう一端に外挿する第2の音響透過密封シートと、
少なくとも一つの前記ストリップ状エネルギー変換素子の両端を外部負荷に結合する導線とを備え、
前記第1の音響透過密封シート及び前記第2の音響透過密封シートは、いずれも各々の前記ストリップ状エネルギー変換素子を外部環境から隔離させ、水中の音響信号を各々の前記ストリップ状エネルギー変換素子に伝送するように構成され、
各前記ストリップ状エネルギー変換素子は、前記ストリップ状エネルギー変換素子の一端が前記第1の音響透過密封シートによって入力される前記音響信号を受信し、及び、前記ストリップ状エネルギー変換素子のもう一端が前記第2の音響透過密封シートによって入力されるる前記音響信号を受信し、前記音響信号を電気信号に転換させて前記外部負荷に出力するように配置される
ことを特徴とするハイドロフォン。 - 前記ストリップ状エネルギー変換素子は複数であり、
ストリップ状エネルギー変換素子は、実際の応用状況に応じて、並列または直列に電気的接続する
請求項1に記載のハイドロフォン。 - 前記ストリップ状エネルギー変換素子は複数であり、
ストリップ状エネルギー変換素子の軸線は、実際の応用状況に応じて、平行するか、または、一定の角度をなす
請求項1または2に記載のハイドロフォン。 - 各前記ストリップ状エネルギー変換素子は、亜鉛ニオブ酸鉛―チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛―チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛―チタン酸ジルコン酸鉛、インジウムニオブ酸鉛―マグネシウムニオブ酸鉛―チタン酸鉛またはその派生成分のリラクサー強誘電体単結晶を含む
請求項1ないし3のいずれかに記載のハイドロフォン。 - 各々の前記エネルギー変換素子は、いずれも鉛系リラクサー単結晶素子の横振動モードで動作し、前記鉛系リラクサー単結晶素子は[011]結晶方向に分極し、[100]または[0−11]結晶方向を感知方向にする
請求項1ないし4のいずれかに記載のハイドロフォン。 - 前記外殻は、
各々の前記ストリップ状エネルギー変換素子に、両端の感知面を除いて外挿する音響抵抗外殻と、
前記音響抵抗外殻に外挿する保護カバーとを備える
請求項1ないし5のいずれかに記載のハイドロフォン。 - 前記音響抵抗外殻と前記保護カバーはいずれも管状構造である
請求項6に記載のハイドロフォン。 - 殻と、
前記本体を貫通する複数のチャンバと、
前記チャンバ内に設置される複数の、請求項1ないし7のいずれかに記載のハイドロフォン素子とを備え、
各々のチャンバと隣接する前記チャンバとは、夾角をなす
ことを特徴とする複合ハイドロフォン。 - 各々の前記チャンバの形状や大きさは、前記ハイドロフォン素子の形状や大きさにマッチする
請求項8に記載の複合ハイドロフォン。 - 前記殻は柱状構造であり、
各々の前記チャンバは、前記本体の一端と前記本体のもう一端との間に順次設置され、且つ隣接する前記チャンバと夾角をなす
請求項8または9に記載のハイドロフォン。 - 請求項1ないし7のいずれかに記載のハイドロフォンに応用されるエネルギー変換方法であって、
前記方法は、
前記第1の音響透過密封シートと前記第2の音響透過密封シートとが、前記ストリップ状エネルギー変換素子を外部環境から隔離させ、水中の音響信号を各々の前記ストリップ状エネルギー変換素子に伝送するステップと、
各々の前記ストリップ状エネルギー変換素子が、前記第1の音響透過密封シートと前記第2の音響透過密封シートが入力する前記音響信号を受信し、前記音響信号を電気信号に転換させて外部負荷に出力するステップとを含む
ことを特徴とするエネルギー変換方法。 - 少なくとも一つの鉛系リラクサー固溶体圧電単結晶素子であるストリップ状エネルギー変換素子を有しかつ側面と両端を有するセンサを備え、
前記四つの側面は、第1の外殻と前記第1の外殻に外挿する第2の外殻とに包み込まれており、前記第1の外殻は軟性で高抵抗な材料で製造され、前記第2の外殻は多層高抵抗材料で製造され、
前記両端はそれぞれ導線を通じて外部負荷に結合し、前記両端にはそれぞれ第1の音響透過密封構造と第2の音響透過密封構造が設置され、前記第1の音響透過密封構造と前記第2の音響透過密封構造は、前記センサを外部環境から隔離させ、水中の音響信号を前記センサに伝送し、前記センサが受信した音響信号を電気信号に転換させて前記外部負荷に出力するように構成される
ことを特徴とするハイドロフォン。 - 前記鉛系リラクサー固溶体圧電単結晶素子は、[011]結晶方向に分極し、[100]または[0−11]結晶方向を感知方向にする鉛系リラクサー固溶体圧電単結晶素子である
請求項12に記載のハイドロフォン。 - 前記鉛系リラクサー固溶体圧電単結晶素子の構成部分は、
亜鉛ニオブ酸鉛―チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛―チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛―チタン酸ジルコン酸鉛、インジウムニオブ酸鉛―マグネシウムニオブ酸鉛―チタン酸鉛またはその派生成分を含む
請求項12または13に記載のハイドロフォン。 - 前記センサは複数の前記ストリップ状エネルギー変換素子を備え、
前記ストリップ状エネルギー変換素子は、実際の応用状況に応じて、並列、直列または一部が並列で一部が直列に電気的接続する
請求項12ないし14のいずれかに記載のハイドロフォン。 - 鉛系リラクサー固溶体圧電単結晶素子であるストリップ状エネルギー変換素子を有し、かつ軟性で高抵抗な材料で製造された第1の外殻及び第2の外殻に包み込まれる四つの側面と両端とを有する、設置方向が異なる少なくとも二つのセンサと、
軟性で高抵抗な外殻に包み込まれた一つのセンサが内蔵されかつ軸線方向が異なる少なくとも二つの柱状チャンバが開設されているハイドロフォンの殻とを備え、
各々の柱状チャンバは前記殻の横断面を貫通し、該柱状チャンバ内に設置されているセンサの両端が外部環境に接触するようにする
ことを特徴とする複合ハイドロフォン。 - 前記鉛系リラクサー固溶体圧電単結晶素子は、[011]結晶方向に分極し、[100]または[0−11]結晶方向を感知方向にする鉛系リラクサー固溶体圧電単結晶素子である
請求項16に記載の複合ハイドロフォン。 - 前記鉛系リラクサー固溶体圧電単結晶素子の構成部分は、
亜鉛ニオブ酸鉛―チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛―チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛―チタン酸ジルコン酸鉛、インジウムニオブ酸鉛―マグネシウムニオブ酸鉛―チタン酸鉛またはその派生成分を含む
請求項16または17に記載の複合ハイドロフォン。 - 前記殻は柱状構造であり、
各前記柱状チャンバは、支持体の二つの端部の間に既定間隔をおいて順次開設され、且つ隣接する二つの前記柱状チャンバの軸線は夾角を成す
請求項16ないし18のいずれかに記載の複合ハイドロフォン。 - 前記ハイドロフォンの殻は、
環状構造と、
内に少なくとも一つの前記柱状チャンバが開設され、かつ等角間隔で前記環状構造の外縁に設置される少なくとも二つの突出部とを有する
請求項16ないし18のいずれかに記載の複合ハイドロフォン。 - 各々の前記突出部内には、軸線が互いに平行する少なくとも二つの前記柱状チャンバが開設される
請求項20に記載の複合ハイドロフォン。
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