JP2918277B2 - 水中超音波受波器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は水中音響機器に用いられる水中超音波受波
器、特にその構造に関する。

［従来の技術］ 第３図は従来の水中超音波受波器の一構成例を示す断
面図である。

図に於いて、（１）は圧電素子で、水中からの音響音
（超音波等）を受波して電圧に変換する。（2a）は支持
金具で、受波器（後述説明）内を支持する。（３）は緩
衝材で、水中に於ける衝撃を緩和させる為に、圧電素子
（１）と支持金具（２）との間に設ける。（4A）は受波
器で、圧電素子（１）、支持金具（2a）及び緩衝材
（３）から構成され、水中で受波された音響音（超音波
等）を電圧変換し、その変換された信号を２芯キャプタ
イヤケーブル（後述説明）へ出力する。

（44）は２芯キャプタイヤケーブル（出力ケーブル）
で、圧電素子（１）で電圧に変換された信号を受信装置
（図示せず）へ出力する。（55）はモールドゴムで、圧
電素子（１）、支持金具（２）及び緩衝材（３）全体を
モールドし、２芯キャプタイヤケーブル（44）が屈曲に
耐えられるように、出力ケーブル（44）の出口部に応力
緩和の為のモールドゴムテーパ部（55a）を設けてい
る。そして、そのゴムモールドテーパ部（55a）は受波
器（4A）のゴムモールド径の約２倍の長さを有して屈曲
に耐える様にしている。

従来の水中超音波受波器は上記のように構成されてい
るので、例えば、上記水中超音波受波器を集めてアレイ
構成にする場合、上記受波器（4A）の間隔が測定対象の
上限周波数（fH）に於ける波長（λ）の1/2以下に配列
することが必要であるが、上限周波数（fH）が10KHz程
度以上になると、従来の構造の受波器（4A）では、上記
出力ケーブル（44）の出口部のモールドゴムテーパ部
（56）と出力ケーブル（44）自身の許容最小曲げ半径
（出力ケーブル径の約５倍）部とが受波器のモールドゴ
ム（55）に対して干渉していた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の水中超音波受波器でアレイ構成す
る場合、出力ケーブル部のモールドゴムテーパ部と出力
ケーブル自身の許容最小曲げ半径部とが受波器のモール
ドゴムと干渉し、受波器の長さと出力ケーブルの最小曲
げ半径との和がアレイ配列による最小の間隔となり、そ
れ以上は密な配列が出来ないという問題点があった。

また、配列架台等にアレイ配列して装着する場合、各
受波器の出力ケーブルは配列数が多くなるほど束線固縛
箇所の終端部では多くなり、その束線した出力ケーブル
が受波器の音響視野に入り指向性が乱れるという問題点
があった。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、高密度な配列が可能となる受波器を構成し、且
つ、指向性が得られる水中超音波受波器を得ることを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る水中超音波受波器は、中心部を支持棒で
支持しその支持棒の周りを緩衝材で覆い該緩衝材に圧電
素子を設けてなる受波器がモールドされ、その受波器の
圧電素子から細径の出力リード線が出力され、上記受波
器が測定対象の上限周波数の1/2以下の高密度の間隔で
複数に配列されたアレイ受波器と、上記圧電素子からの
細径の出力リード線をガイドする為の切り欠き部と上記
受波器の配置空間部とを有して上記アレイ受波器を収納
する第１のゴム部材と、その第１のゴム部材の切り欠き
部より上記出力リード線を端子板へ出力し、その端子板
から多芯キャプタイヤケーブルへ出力するケーブル接続
部と、上記第１のゴム部材を水密構造で密閉して覆う第
２のゴム部材とを有し、上記受波器の配置空間部に音響
油を充填したものである。又、円筒の配列架台の外周面
に上記水中超音波受波器を配置して面アレイを構成した
ものである。

［作 用］ 本発明に於いては、細径の出力リード線を有した受波
器をモールドし、その受波器が測定対象の上限周波数の
1/2以下の高密度の間隔で複数に配列されたアレイ受波
器を第１のゴム部材で収納し、更に、第２のゴム部材で
密閉して覆い、上記受波器の配置空間部に音響油を充填
し、上記出力リード線よりケーブル接続部を介して多芯
キャプタイヤケーブルへ出力することにより、強度性及
び耐水性を保ち、音響の指向性を工場させ、且つ、キャ
プタイヤケーブルの束線固縛箇所を減少させる。又、円
筒の配列架台を外周面に上記水中超音波受波器を配置し
て面アレイ構成することにより、更に、指向性を向上さ
せ、測定目標対象に対して受波ビームをつくることがで
き、且つ、束線固縛箇所を減少させる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例に係る水中超音波受波器を
示す断面図であり、（１），（３）は上記と同一のもの
である。

図に於いて、（２）支持棒で、各受波器（後述説明）
の内部を金棒等で支持する。（4a）は受波器で、圧電素
子（１）、支持棒（２）及び緩衝材（３）から構成さ
れ、中心部の支持棒（２）の周りを緩衝材で覆い、その
緩衝材に圧電素子（１）が配置されている。（４）はア
レイ受波器で、上記受波器（4a）を複数個所定の配置間
隔（ピッチ間隔）に配置して構成されている。（５）は
モールドゴムで、ウレタンゴム等で各受波器（4a）をモ
ールドして覆う。（６）は受波器リード線で、各受波器
（4a）から細径のリード線を使用して多芯キャプタイヤ
ケーブル（後述説明）へ接続される。

（７）は第１のゴム部材で、スポンジ又はネオプレン
（デュポン社，商品名）等が用いられ、断面図に見られ
るように上記アレイ受波器（４）を収納し、各受波器
（4a）からの受波器リード線（６）をガイドする為に切
り欠き部の溝を設け、各受波器（4a）の配置空間部を有
している。上記切り欠き部の溝に沿って受波器リード線
（６）が配線され多芯キャプタイヤケーブル（後述説
明）に接続される。

（８）は第２のゴム部材（ゴムブーツ）で、クロロプ
レンゴム等が用いられ、上記モールドされた各受波器
（4a）及び第１のゴム部材（７）を水密構造で密閉して
覆う。（９）は音響油で、上記第２のゴム部材（７）で
密閉して覆われた各受波器（4a）の配置空間部に音響油
（９）が充填され、その音響油（９）の媒体を介して各
受波器（4a）へ水中からの音響音を伝搬させている。

（10）はガラス端子板で、受波器リード線（６）と多
芯キャプタイヤケーブルとを接続する端子板である。
（11）はケーブル接続部で、ガラス端子板（10）による
受波器リード線（６）と多芯キャプタイヤケーブル（後
述説明）との接続状態を示している。（12）は多芯キャ
プタイヤケーブルで、各受波器（４）からの電圧変換さ
れた信号を多芯キャプタイヤケーブル（12）を介して受
信装置（図示せず）へ出力する。（13）は水中超音波受
波器である。

尚、上記受波器リード線（６）はキャプタイヤケーブ
ルに比べて強度性及び耐水性に劣る為、上記の様に複数
個モールドされた受波器（4a）を第１のゴム部材（７）
で収納し、更に、第２のゴム部材（８）が密閉して覆
い、内部には音響油（９）を充填して、上記強度性及び
耐水性を保つようにしている。

上記のように構成された水中超音波受波器に於いて
は、出力ケーブルの出口部のモールドゴムテーパ部を削
除し、その代わりに、十分細い受波器リード線（６）を
有した各受波器（4a）が測定対象の上限周波数（fH）の
1/2以下の間隔に設けられ、上記アレイ構成による高密
度の配列によるアレイ受波器（４）と音響油（９）とに
より、水中から音響音（又は超音波）を各受波器（4a）
の圧電素子（１）で電圧変換され、その圧電素子（４）
から出力信号が受波器リード線（６）を介してケーブル
接続部（11）から多芯キャプタイヤケーブル（12）へ出
力される。

その為、受波器（4a）の配列間隔が圧電素子（１）を
支持する長さと同等となり、受波器（4a）を高密度化し
てアレイ構成によるアレイ受波器（４）が形成され、且
つ、細径のリード線に変更したのでキャプタイヤケーブ
ル束による音響視野による障害を除去することも可能と
なり指向性を向上させている。

又、各受波器（4a）からの出力信号は多芯キャプタイ
ヤケーブル（12）で一括伝送されるので配列架台等へ艤
装する上で束線固縛の箇所が減少し、作業を容易するこ
とができる。

第２図は他の実施例に係る面アレイ構成に水中超音波
受波器を示す構成図である。

図に於いて、（13）は水中超音波受波器、（14）は円
筒の配列架台であり、円筒の配列架台の周面に対して垂
直に各水中超音波受波器（13）を設置し配列して面アレ
イを構成する。

上記のように面アレイを構成した水中超音波受波器
（13）は、各アレイ受波器（４）の高密度化により、音
響の指向性を向上させ、測定目標対象に対して受波ビー
ムをつくることが可能となり、且つ、束線固縛の箇所が
減少し、作業を容易にすることができる。尚、受波ビー
ムは従来の遅延回路等の構成により十分対応することが
可能である（図示せず）。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、細径の出力リード線を
有した受波器をモールドし、その受波器が測定対象の上
限周波数の1/2以下の高密度の間隔で複数に配列された
アレイ受波器を構成して第１のゴム部材で収納し、更
に、第２のゴム部材で水密構造で密封し、その内部に音
響油を充填したことにより、強度性及び耐水性を保つこ
とができるという効果が得られている。

又、従来のモールドテーパ部及び２芯キャプタイヤケ
ーブルを取り除き、上記音響油を介して上記アレイ受波
器からの信号を上記出力リード線よりケーブル接続部か
ら多芯キャプタイヤケーブルへ出力することにより、音
響の指向性を向上させ、且つ、多芯キャプタイヤケーブ
ルの束線固縛箇所を減少させ作業効率を向上させること
ができるという効果が得られている。

更に、円筒の配列架台の外周面に水中超音波受波器を
設けて面アレイを構成することにより、更に、音響の指
向性を向上させ、測定目標対象に対して受波ビームをつ
くることが可能となり、且つ、束線固縛箇所を減少させ
作業効率を向上させることができるという効果が得られ
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る水中超音波受波器を示
す断面図、第２図は他の実施例に係る面アレイ構成によ
る水中超音波受波器の構成図、第３図は従来の水中超音
波受波器の一構成例を示す断面図である。 図に於いて、（１）は圧電素子、（２）は支持棒、
（３）は緩衝材、（４）はアレイ受波器、（５）はモー
ルドゴム、（６）は受波器リード線、（７）は第１のゴ
ム部材、（８）は第２のゴム部材、（９）は音響油、
（10）はガラス端子板、（11）はケーブル接続部、（1
2）は多芯キャプタイヤケーブル、（13）は水中超音波
受波器である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中心部を支持棒で支持し該支持棒の周りを
   緩衝剤で覆い該緩衝材に圧電素子を設けてなる受波器が
   モールドされ、該受波器の圧電素子から細径の出力リー
   ド線が出力され、前記受波器が測定対象の上限周波数の
   1/2以下の高密度の間隔で複数に配列されたアレイ受波
   器と、 前記圧電素子からの細径の出力リード線をガイドする為
   の切り欠き部と前記受波器の配置空間部とを有して前記
   アレイ受波器を収納する第１のゴム部材と、 該第１のゴム部材の切り欠き部より前記出力リード線を
   端子板へ出力し、該端子板から多芯キャプタイヤケーブ
   ルへ出力するケーブル接続部と、 前記第１のゴム部材を水密構造で密閉して覆う第２のゴ
   ム部材とを有し、 前記受波器の配置空間部に音響油を充填したことを特徴
   とする水中超音波受波器。
2. 【請求項２】円筒の配列架台の外周面に請求項１記載の
   水中超音波受波器を配置して面アレイを構成したことを
   特徴とする水中超音波受波器。