JP2022166745A - ultrasonic sensor - Google Patents

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Abstract

To provide an ultrasonic sensor that can increase reception sensitivity while reducing cost.SOLUTION: An ultrasonic sensor 1 comprises: an oscillator 6 that transmits ultrasonic waves; a plurality of receivers 7 that is arranged on a circumference of a circle centered on the oscillator 6 and receives the ultrasonic waves; and a plurality of sound collection walls 13 in a rotation elliptic arc shape that is arranged around the plurality of receivers 7 and converge the ultrasonic waves toward the plurality of receivers 7. The plurality of sound collection walls 13 is arranged such that an interval d1 between a central axis O2 of the sound collection wall 13 and a side face of the oscillator 6 becomes smaller than the opening maximum radius r of the sound collection wall 13, and an interval d2 between the central axes O2 of the adjacent sound collection walls 13 becomes smaller than twice the opening maximum radius r of the sound collection wall 13, and has a structure trimmed to avoid interference between the sound collection wall 13 and the oscillator 6 and interference between the adjacent sound collection walls 13.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、発振器及び複数の受振器を備えた超音波センサに関する。 The present invention relates to an ultrasonic sensor with an oscillator and a plurality of geophones.

非特許文献１は、超音波を送信する発振器と、発振器を中心とした円周上に配置され、超音波（詳細には、反乱波や散乱波など）を受信する複数の受振器（詳細には、水中で使用されるハイドロフォン）とを備えた超音波センサを開示する。 Non-Patent Document 1 describes an oscillator that transmits ultrasonic waves, and a plurality of geophones (in particular, discloses an ultrasonic sensor with a hydrophone for use in water.

Yan, et al., “Optimal array pattern synthesis for broadband arrays”, The Journal of the Acoustical Society of America, 2007, Vol.122, No.5, p.2686-2696Yan, et al., “Optimal array pattern synthesis for broadband arrays”, The Journal of the Acoustical Society of America, 2007, Vol.122, No.5, p.2686-2696

海洋調査では、光や電波と比べて超音波が水中を伝播しやすいことから、超音波センサを用いた計測技術が発展している。この計測技術により、海底下構造の可視化や、水中の障害物又は構造物の探知を可能とする。 In marine surveys, ultrasonic waves propagate more easily in water than light or radio waves, so measurement techniques using ultrasonic sensors are being developed. This measurement technology enables visualization of subseafloor structures and detection of underwater obstacles and structures.

超音波センサから遠距離の範囲を計測するためには、超音波センサの受信感度を高める必要がある。非特許文献１の超音波センサを用いて海底下構造の可視化を行う場合を例にとって説明する。一般的に、発振器より送信された超音波は、最初は平面波として伝播するが、近距離音場限界距離を目安として、それ以遠では、球面波として距離に応じて拡散していく。超音波は水中を伝播し、海底の岩盤上に堆積された堆積物の表面にて反射波と透過波に分かれる。透過波は、堆積物中の砂の粒子やその他の埋設物で散乱されつつ伝播し、岩盤の表面にて反射波と透過波に分かれる。このように超音波が遠方へ伝播すればするほど、球面波としての距離に応じた拡散や、反射、透過、及び散乱などの影響を受ける。そのため、超音波センサから遠距離にある物体で反射されて超音波センサの受振器に到達した超音波は、微弱になる。したがって、超音波センサの受信感度を高める必要がある。 In order to measure a long range from the ultrasonic sensor, it is necessary to increase the reception sensitivity of the ultrasonic sensor. A case of visualizing a subseafloor structure using the ultrasonic sensor of Non-Patent Document 1 will be described as an example. In general, an ultrasonic wave transmitted from an oscillator initially propagates as a plane wave, but after the short-range sound field limit distance is used as a guideline, it spreads as a spherical wave according to the distance. Ultrasonic waves propagate through water and are divided into reflected waves and transmitted waves on the surface of sediments deposited on the bedrock of the seabed. The transmitted wave propagates while being scattered by sand particles and other buried objects in the sediment, and is divided into reflected and transmitted waves on the surface of the bedrock. In this way, the farther the ultrasonic wave propagates, the more the ultrasonic wave is affected by diffusion, reflection, transmission, scattering, etc. according to the distance as a spherical wave. Therefore, an ultrasonic wave that is reflected by an object at a long distance from the ultrasonic sensor and reaches the geophone of the ultrasonic sensor becomes weak. Therefore, it is necessary to increase the reception sensitivity of the ultrasonic sensor.

超音波センサの受信感度を高める方法の一つとして、受振器のサイズを大きくするか、若しくは、受振器の個数を増やすことが考えられるものの、コストが増加する。 As one method of increasing the reception sensitivity of the ultrasonic sensor, increasing the size of the geophone or increasing the number of geophones is conceivable, but this increases the cost.

本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストの低減を図りながら、受信感度を高めることができる超音波センサを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor capable of increasing reception sensitivity while reducing costs.

上記目的を達成するために、本発明は、超音波を送信する発振器と、前記発振器を中心とした円周上に配置され、超音波を受信する複数の受振器とを備えた超音波センサにおいて、前記複数の受振器の周囲にそれぞれ配置され、前記複数の受振器にそれぞれ向かって超音波を収束させる複数の回転楕円弧形状の集音壁を備え、前記複数の集音壁は、前記集音壁の中心軸と前記発振器の側面の間の間隔ｄ１が前記集音壁の開口最大半径ｒより小さくなるように且つ隣り合う前記集音壁の中心軸の間の間隔ｄ２が前記集音壁の開口最大半径ｒの２倍より小さくなるように配置されて、前記集音壁と前記発振器の干渉及び隣り合う前記集音壁の干渉を回避するようにトリミングされた構造である。 In order to achieve the above object, the present invention provides an ultrasonic sensor comprising an oscillator that transmits ultrasonic waves and a plurality of geophones that are arranged on a circle around the oscillator and receive the ultrasonic waves. , a plurality of sound collecting walls arranged around the plurality of geophones and configured to converge ultrasonic waves toward the plurality of geophones, respectively; The space d1 between the central axis of the wall and the side surface of the oscillator is smaller than the maximum radius r of the opening of the sound collecting wall, and the space d2 between the central axes of the adjacent sound collecting walls is the sound collecting wall. The structure is arranged to be smaller than twice the maximum aperture radius r and is trimmed to avoid interference between the sound collecting wall and the oscillator and between adjacent sound collecting walls.

本発明によれば、コストの低減を図りながら、超音波センサの受信感度を高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the receiving sensitivity of an ultrasonic sensor can be improved, reducing cost.

本発明の一実施形態における海洋調査方法を表す図である。It is a figure showing the ocean survey method in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における超音波計測装置の構成を表すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic measuring device according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態における超音波センサの構造を表す側面図である。1 is a side view showing the structure of an ultrasonic sensor in one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態における超音波センサの構造を表す下面図である。It is a bottom view showing the structure of the ultrasonic sensor in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における超音波センサの集音壁の断面形状を表す図である。It is a figure showing the cross-sectional shape of the sound collection wall of the ultrasonic sensor in one Embodiment of this invention. 第１及び第２の比較例における超音波センサの構造を表す下面図である。It is a bottom view showing the structure of the ultrasonic sensor in a 1st and 2nd comparative example. 本発明の一実施形態における超音波センサの受信感度を、第１及び第２の比較例における超音波センサの受信感度と共に表す図である。FIG. 4 is a diagram showing the reception sensitivity of an ultrasonic sensor in one embodiment of the present invention together with the reception sensitivity of ultrasonic sensors in first and second comparative examples; 本発明の一変形例における超音波センサの構造を表す下面図である。It is a bottom view showing the structure of the ultrasonic sensor in one modification of the present invention. 本発明の他の変形例における超音波センサの集音壁の断面形状を表す図である。It is a figure showing the cross-sectional shape of the sound collection wall of the ultrasonic sensor in other modifications of this invention.

超音波計測装置を用いて海底下構造の可視化を行う場合を例にとり、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example a case of visualizing a subseafloor structure using an ultrasonic measurement device.

図１は、本実施形態における海洋調査方法を表す図である。図２は、本実施形態における超音波計測装置の構成を表すブロック図である。 FIG. 1 is a diagram showing a marine survey method according to this embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic measurement apparatus according to this embodiment.

本実施形態の超音波計測装置は、超音波センサ１、送信制御装置２、受信処理装置３、コンピュータ４、及び表示装置５を備える。 The ultrasonic measurement apparatus of this embodiment includes an ultrasonic sensor 1 , a transmission control device 2 , a reception processing device 3 , a computer 4 and a display device 5 .

送信制御装置２、受信処理装置３、コンピュータ４、及び表示装置５は、例えば海上の船１００に搭載されている。コンピュータ４は、ケーブルを介し送信制御装置２及び受信処理装置３に接続されている。コンピュータ４は、プログラムに基づいて処理を実行するプロセッサと、プログラムやデータを記憶するメモリとを有する。 The transmission control device 2, the reception processing device 3, the computer 4, and the display device 5 are mounted, for example, on a ship 100 at sea. The computer 4 is connected to the transmission control device 2 and the reception processing device 3 via cables. The computer 4 has a processor that executes processing based on programs, and a memory that stores programs and data.

超音波センサ１は、水中に配置されると共に、ケーブルを介し送信制御装置２及び受信処理装置３に接続されている。超音波センサ１は、発振器６と、複数（図２では、便宜上、２つのみ示す）の受振器７を備える。受振器７は、例えば、水中で使用されるハイドロフォンである。 An ultrasonic sensor 1 is placed underwater and connected to a transmission control device 2 and a reception processing device 3 via cables. The ultrasonic sensor 1 includes an oscillator 6 and a plurality of geophones 7 (only two are shown in FIG. 2 for convenience). The geophone 7 is, for example, a hydrophone used underwater.

送信制御装置２は、コンピュータ４からの指令に応じてパルス信号を出力するパルサ８と、パルス信号を増幅する増幅器９と、超音波センサ１の発振器６と増幅器９のインピーダンスを整合する整合回路１０とを備える。パルサ８からのパルス信号は、増幅器９及び整合回路１０を介し超音波センサ１の発振器６へ出力される。超音波センサ１の発振器６は、圧電素子を有する。この圧電素子は、パルス信号によって発振し、水中へ超音波を送信する。 The transmission control device 2 includes a pulser 8 that outputs a pulse signal according to a command from the computer 4, an amplifier 9 that amplifies the pulse signal, and a matching circuit 10 that matches the impedances of the oscillator 6 of the ultrasonic sensor 1 and the amplifier 9. and A pulse signal from the pulser 8 is output to the oscillator 6 of the ultrasonic sensor 1 via the amplifier 9 and matching circuit 10 . The oscillator 6 of the ultrasonic sensor 1 has a piezoelectric element. This piezoelectric element oscillates with a pulse signal and transmits ultrasonic waves into water.

超音波センサ１の発振器６より送信された超音波は、最初は平面波として伝播するが、近距離音場限界距離を目安として、それ以遠では、球面波として距離に応じて拡散していく。超音波は水中を伝播し、海底の岩盤１０１上に堆積された堆積物１０２の表面にて反射波と透過波に分かれる。透過波は、堆積物１０２中の砂の粒子やその他の埋設物で散乱されつつ伝播し、岩盤１０１の表面にて反射波と透過波に分かれる。 The ultrasonic waves transmitted from the oscillator 6 of the ultrasonic sensor 1 propagate as plane waves at first, but after the short-range sound field limit distance is used as a guideline, they spread as spherical waves according to the distance. Ultrasonic waves propagate through water and are divided into reflected waves and transmitted waves on the surface of sediment 102 deposited on bedrock 101 on the seabed. The transmitted wave propagates while being scattered by sand particles and other buried objects in the sediment 102 and is divided into a reflected wave and a transmitted wave on the surface of the bedrock 101 .

超音波センサ１の各受振器７は、圧電素子を有する。この圧電素子は、例えば岩盤１０１の表面にて反射された反射波などを受信し、波形信号に変換して受信処理装置３へ出力する。受信処理装置３は、複数の受振器７にそれぞれ対応する複数組の増幅器１１及びＡ／Ｄ変換器１２を備える。各増幅器１１は、波形信号を増幅する。各Ａ／Ｄ変換器１２は、波形信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換してコンピュータ４へ出力する。 Each geophone 7 of the ultrasonic sensor 1 has a piezoelectric element. This piezoelectric element receives, for example, a reflected wave reflected by the surface of the rock 101 , converts it into a waveform signal, and outputs the waveform signal to the reception processing device 3 . The reception processing device 3 includes a plurality of sets of amplifiers 11 and A/D converters 12 respectively corresponding to the plurality of geophones 7 . Each amplifier 11 amplifies the waveform signal. Each A/D converter 12 converts the waveform signal (analog signal) into a digital signal and outputs the digital signal to the computer 4 .

コンピュータ４は、各受振器７の識別番号と関連付けて、各受振器７の波形信号を保存する。コンピュータ４は、例えば、複数の受振器７の波形信号に基づいて岩盤１０１の表面位置を演算する。そして、岩盤１０１の表面位置を示す画像を生成し、表示装置５（例えばディスプレイ）に表示させる。 The computer 4 stores the waveform signal of each geophone 7 in association with the identification number of each geophone 7 . The computer 4 calculates the surface position of the rock 101 based on the waveform signals of the plurality of geophones 7, for example. Then, an image indicating the surface position of the rock 101 is generated and displayed on the display device 5 (for example, a display).

次に、本実施形態の要部である超音波センサ１の構造について説明する。 Next, the structure of the ultrasonic sensor 1, which is the main part of this embodiment, will be described.

図３は、本実施形態における超音波センサの構造を表す側面図である。図４は、本実施形態における超音波センサの構造を表す下面図である。図５は、本実施形態における超音波センサの集音壁の断面形状を表す図である。 FIG. 3 is a side view showing the structure of the ultrasonic sensor in this embodiment. FIG. 4 is a bottom view showing the structure of the ultrasonic sensor in this embodiment. FIG. 5 is a diagram showing the cross-sectional shape of the sound collecting wall of the ultrasonic sensor in this embodiment.

本実施形態の超音波センサ１は、発振器６と、発振器６の中心軸Ｏ１を中心とした円周上に等間隔で配置された複数（本実施形態では６つ）の受振器７と、複数の受振器７の周囲にそれぞれ配置された複数の集音壁１３とを備える。 The ultrasonic sensor 1 of this embodiment includes an oscillator 6, a plurality of (six in this embodiment) geophones 7 arranged at equal intervals on a circle around a central axis O1 of the oscillator 6, and a plurality of and a plurality of sound collecting walls 13 respectively arranged around the geophones 7 of the.

超音波センサ１の発振器６は、その超音波送信面（図３の下側の端面）から超音波を送信する。例えば岩盤１０１の表面で反射された超音波は、超音波センサ１に戻ってくる。超音波センサ１の各集音壁１３は、各受振器７の中心軸と同じである中心軸Ｏ２を有し、中心軸Ｏ２の回りに楕円弧を３６０度回転して形成された回転楕円弧形状（本実施形態では、楕円球冠形状）である。これにより、各受振器７の超音波受信面（図３及び図５の上側の端面）に向かって超音波を収束させる。各受振器７は、各集音壁１３で収束された超音波を受信する。これにより、超音波受信面の面積を疑似的に拡大することができる。したがって、受振器７のサイズを大きくするか若しくは受振器７の個数を増やすことなく、すなわち、コストの低減を図りながら、受信感度を高めることができる。 The oscillator 6 of the ultrasonic sensor 1 transmits ultrasonic waves from its ultrasonic transmission surface (lower end surface in FIG. 3). For example, ultrasonic waves reflected by the surface of the rock 101 return to the ultrasonic sensor 1 . Each sound collecting wall 13 of the ultrasonic sensor 1 has a central axis O2 that is the same as the central axis of each geophone 7, and is formed in a rotating elliptical arc shape ( In this embodiment, it is an oval crown shape). As a result, the ultrasonic waves are converged toward the ultrasonic wave receiving surface of each geophone 7 (the upper end surface in FIGS. 3 and 5). Each geophone 7 receives ultrasonic waves converged by each sound collecting wall 13 . As a result, the area of the ultrasonic wave receiving surface can be enlarged in a pseudo manner. Therefore, it is possible to increase the reception sensitivity without increasing the size of the geophone 7 or increasing the number of geophones 7, that is, while reducing the cost.

複数の集音壁１３は、集音壁１３の中心軸Ｏ２と発振器６の側面の間の間隔ｄ１が、集音壁１３の中心軸Ｏ２を中心とした集音壁１３の開口最大半径ｒより小さくなるように、且つ、隣り合う集音壁１３の中心軸Ｏ２の間の間隔ｄ２が、集音壁１３の開口最大半径ｒの２倍より小さくなるように配置されている。そして、集音壁１３と発振器６の干渉及び隣り合う集音壁１３の干渉を回避するようにトリミングされた構造である。その効果を、比較例を用いて説明する。 In the plurality of sound collecting walls 13, the distance d1 between the central axis O2 of the sound collecting wall 13 and the side surface of the oscillator 6 is larger than the maximum opening radius r of the sound collecting wall 13 centered on the central axis O2 of the sound collecting wall 13. The space d2 between the central axes O2 of the adjacent sound collecting walls 13 is smaller than twice the maximum opening radius r of the sound collecting walls 13. As shown in FIG. The structure is trimmed to avoid interference between the sound collecting wall 13 and the oscillator 6 and interference between adjacent sound collecting walls 13 . The effect will be described using a comparative example.

図６（ａ）は、第１の比較例における超音波センサの構造を表す下面図であり、図６（ｂ）は、第２の比較例における超音波センサの構造を表す下面図である。図７は、本実施形態における超音波センサの受信感度を、第１及び第２の比較例における超音波センサの受信感度と共に表す図である。図７の横軸は、集音壁の中心軸と発振器の側面の間の間隔であり、縦軸は、受信感度である。 6A is a bottom view showing the structure of the ultrasonic sensor in the first comparative example, and FIG. 6B is a bottom view showing the structure of the ultrasonic sensor in the second comparative example. FIG. 7 is a diagram showing the reception sensitivity of the ultrasonic sensor in this embodiment together with the reception sensitivity of the ultrasonic sensors in the first and second comparative examples. The horizontal axis of FIG. 7 is the distance between the center axis of the sound collecting wall and the side surface of the oscillator, and the vertical axis is the reception sensitivity.

第１の比較例の超音波センサは、本実施形態の超音波センサ１と同様、発振器６、複数の受振器７、及び複数の集音壁１３を備える。そして、本実施形態の超音波センサ１に対して、発振器６、受振器７、及び集音壁１３のサイズが同じであるものの、受振器７及び集音壁１３の配置が異なっている。詳細には、図６（ａ）で示すように、集音壁１３の中心軸Ｏ２と発振器６の側面の間の間隔ｄ１が、集音壁１３の開口最大半径ｒより大きくなるように、且つ、隣り合う集音壁１３の中心軸Ｏ２の間の間隔ｄ２が、集音壁１３の開口最大半径ｒの２倍より大きくなるように配置されている。 The ultrasonic sensor of the first comparative example includes an oscillator 6, a plurality of geophones 7, and a plurality of sound collecting walls 13, like the ultrasonic sensor 1 of the present embodiment. Although the sizes of the oscillator 6, the geophone 7, and the sound collecting wall 13 are the same as those of the ultrasonic sensor 1 of this embodiment, the arrangement of the geophone 7 and the sound collecting wall 13 is different. Specifically, as shown in FIG. 6A, the distance d1 between the central axis O2 of the sound collecting wall 13 and the side surface of the oscillator 6 is larger than the maximum opening radius r of the sound collecting wall 13, and , the interval d2 between the central axes O2 of the adjacent sound collecting walls 13 is larger than twice the maximum opening radius r of the sound collecting walls 13. As shown in FIG.

第２の比較例の超音波センサは、本実施形態の超音波センサ１と同様、発振器６、複数の受振器７、及び複数の集音壁１３を備える。そして、本実施形態の超音波センサ１に対して、発振器６、受振器７、及び集音壁１３のサイズが同じであるものの、受振器７及び集音壁１３の配置が異なっている。詳細には、図６（ｂ）で示すように、集音壁１３の中心軸Ｏ２と発振器６の側面の間の間隔ｄ１が、集音壁１３の開口最大半径ｒと同じになるように、且つ、隣り合う集音壁１３の中心軸Ｏ２の間の間隔ｄ２が、集音壁１３の開口最大半径ｒの２倍とほぼ同じになるように配置されている。 The ultrasonic sensor of the second comparative example includes an oscillator 6, a plurality of geophones 7, and a plurality of sound collecting walls 13, like the ultrasonic sensor 1 of the present embodiment. Although the sizes of the oscillator 6, the geophone 7, and the sound collecting wall 13 are the same as those of the ultrasonic sensor 1 of this embodiment, the arrangement of the geophone 7 and the sound collecting wall 13 is different. Specifically, as shown in FIG. 6B, the distance d1 between the central axis O2 of the sound collecting wall 13 and the side surface of the oscillator 6 is the same as the maximum opening radius r of the sound collecting wall 13. Further, the sound collecting walls 13 are arranged such that the distance d2 between the central axes O2 of the adjacent sound collecting walls 13 is approximately twice the maximum radius r of the opening of the sound collecting walls 13 .

これに対し、本実施形態の超音波センサ１は、集音壁１３の中心軸Ｏ２と発振器６の側面の間の間隔ｄ１が、集音壁１３の開口最大半径ｒより小さくなるように、且つ、隣り合う集音壁１３の中心軸Ｏ２の間の間隔ｄ２が、集音壁１３の開口最大半径ｒの２倍より小さくなるように配置されている。ここで、超音波センサ１に戻ってくる反射波は、発振器６に近いほど強く、発振器６から離れるほど弱い。そのため、図７で示すように、本実施形態の超音波センサ１の受信感度Ｓは、第１の比較例の超音波センサの受信感度Ｓ’及び第２の比較例の超音波センサの受信感度Ｓ”と比べ、高めることができる。また、本実施形態の超音波センサ１は、第１の比較例の超音波センサ及び第２の比較例の超音波センサと比べ、小型化を図ることができる。 On the other hand, in the ultrasonic sensor 1 of the present embodiment, the distance d1 between the central axis O2 of the sound collecting wall 13 and the side surface of the oscillator 6 is smaller than the maximum opening radius r of the sound collecting wall 13, and , the interval d2 between the central axes O2 of the adjacent sound collecting walls 13 is smaller than twice the maximum opening radius r of the sound collecting walls 13. As shown in FIG. Here, the reflected wave returning to the ultrasonic sensor 1 is stronger as it is closer to the oscillator 6 and weaker as it is farther from the oscillator 6 . Therefore, as shown in FIG. 7, the reception sensitivity S of the ultrasonic sensor 1 of the present embodiment is the reception sensitivity S′ of the ultrasonic sensor of the first comparative example and the reception sensitivity of the ultrasonic sensor of the second comparative example. In addition, the ultrasonic sensor 1 of the present embodiment can be made smaller than the ultrasonic sensors of the first comparative example and the ultrasonic sensor of the second comparative example. can.

また、本実施形態の超音波センサ１は、発振器６の超音波送信面が複数の集音壁１３よりも超音波の送信先側（図３の下側）に位置するので、発振器６からの超音波が集音壁１３へ直接伝播するのを防ぐことができる。これにより、波形信号の近距離ノイズを低減することができる。なお、例えば図８で示す変形例のように、発振器６と複数の集音壁１３の間に円筒状の遮音材１４を設けることにより、発振器６からの超音波が集音壁１３へ直接伝播するのを防いでもよい。 Further, in the ultrasonic sensor 1 of the present embodiment, since the ultrasonic transmission surface of the oscillator 6 is located on the ultrasonic transmission destination side (lower side in FIG. 3) than the plurality of sound collecting walls 13, It is possible to prevent ultrasonic waves from directly propagating to the sound collecting wall 13 . As a result, short-range noise in the waveform signal can be reduced. For example, as in the modified example shown in FIG. may prevent it from doing so.

なお、上記一実施形態において、集音壁１３の回転楕円弧形状は、楕円球冠形状（詳細には、楕円球面を１つの平面で切り取った部分の形状）である場合を例にとって説明したが、これに限られない。例えば、集音壁１３の回転楕円弧形状は、楕円球帯形状（詳細には、楕円球面を平行な２つの平面で切り取った部分の形状）でもよい。あるいは、例えば図９で示すように、中心軸Ｏ２の回りに楕円弧を１８０度以上３６０度未満回転して形成される回転楕円弧形状でもよい。 In the above embodiment, the elliptical arc shape of the sound collecting wall 13 is an elliptical crown shape (more specifically, the shape of a portion obtained by cutting an elliptical sphere along one plane). It is not limited to this. For example, the spheroidal arc shape of the sound collecting wall 13 may be an elliptical zone shape (specifically, a shape of a portion obtained by cutting an elliptical surface with two parallel planes). Alternatively, for example, as shown in FIG. 9, a spheroidal arc shape formed by rotating an elliptical arc by 180 degrees or more and less than 360 degrees around the central axis O2 may be used.

また、上記一実施形態において、超音波センサ１は、水中で使用される場合を例にとって説明したが、これに限られず、気中で使用されてもよい。すなわち、超音波センサ１の受振器７は、水中で使用されるハイドロフォンに代えて、気中で使用されるものでもよい。また、上記一実施形態において、超音波センサ１の発振器６は、圧電方式である場合を例にとって説明したが、これに限られず、ピストン方式、磁歪方式、放電方式、又は化学的な爆発による方式などでもよい。 Moreover, in the above-described embodiment, the ultrasonic sensor 1 has been described as being used in water, but it is not limited to this and may be used in the air. That is, the geophone 7 of the ultrasonic sensor 1 may be used in the air instead of the hydrophone used in water. In the above-described embodiment, the oscillator 6 of the ultrasonic sensor 1 is of piezoelectric type. etc.

１ 超音波センサ
６ 発振器
７ 受振器
１３ 集音壁
１４ 遮音材 1 Ultrasonic Sensor 6 Oscillator 7 Geophone 13 Sound Collecting Wall 14 Sound Insulating Material

Claims (3)

超音波を送信する発振器と、前記発振器を中心とした円周上に配置され、超音波を受信する複数の受振器とを備えた超音波センサにおいて、
前記複数の受振器の周囲にそれぞれ配置され、前記複数の受振器にそれぞれ向かって超音波を収束させる複数の回転楕円弧形状の集音壁を備え、
前記複数の集音壁は、前記集音壁の中心軸と前記発振器の側面の間の間隔ｄ１が前記集音壁の開口最大半径ｒより小さくなるように且つ隣り合う前記集音壁の中心軸の間の間隔ｄ２が前記集音壁の開口最大半径ｒの２倍より小さくなるように配置されて、前記集音壁と前記発振器の干渉及び隣り合う前記集音壁の干渉を回避するようにトリミングされた構造であることを特徴とする超音波センサ。 An ultrasonic sensor comprising an oscillator that transmits ultrasonic waves and a plurality of geophones that are arranged on a circle around the oscillator and receive ultrasonic waves,
A plurality of spheroidal arc-shaped sound collecting walls arranged around the plurality of geophones and configured to converge ultrasonic waves toward the plurality of geophones, respectively;
The plurality of sound collecting walls are arranged such that the distance d1 between the central axis of the sound collecting wall and the side surface of the oscillator is smaller than the maximum opening radius r of the sound collecting wall and the central axes of the adjacent sound collecting walls. is arranged so that the interval d2 between the An ultrasonic sensor characterized by having a trimmed structure. 請求項１に記載の超音波センサにおいて、
前記発振器の超音波送信面は、前記複数の集音壁よりも超音波の送信先側に位置することを特徴とする超音波センサ。 The ultrasonic sensor according to claim 1,
The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein an ultrasonic wave transmission surface of the oscillator is located closer to an ultrasonic wave transmission destination side than the plurality of sound collecting walls. 請求項１に記載の超音波センサにおいて、
前記発振器と前記複数の集音壁の間に配置された遮音材を備えたことを特徴とする超音波センサ。 The ultrasonic sensor according to claim 1,
An ultrasonic sensor comprising a sound insulating material arranged between the oscillator and the plurality of sound collecting walls.
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