JP5275833B2 - Oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、音波等の圧力波を発する発振器に関し、特に、圧力波の発振方向や発振範囲を変更するのに好適な発振器に関する。 The present invention relates to an oscillator that generates a pressure wave such as a sound wave, and more particularly, to an oscillator suitable for changing the oscillation direction and oscillation range of a pressure wave.
従来、海洋工事や土木工事において、距離測定等のために音波等を計測に応用することはしばしば行われている。特に、水中での位置決めに音波を使用する例は多い(例えば、特許文献1)。また、水中での音波の発生器としては、セラミック発振器や水中スピーカー等が挙げられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in offshore construction and civil engineering work, it is often performed to apply sound waves or the like for measurement for distance measurement or the like. In particular, there are many examples of using sound waves for positioning in water (for example, Patent Document 1). Examples of the sound wave generator in water include a ceramic oscillator and an underwater speaker.
しかしながら、上述した市販の音波発生器は設計仕様に即して製作されるため、音波を発振する方向や範囲は固定され、工事現場の状況に応じて容易に変更することはできない。例えば、対象物の位置決めの範囲が当初の予定より広い範囲になった場合等には音波の放射範囲を広げる必要が生じるが、現状では別途、新たな音波発振器を製作し、設置しなければならない。また、ボーリング孔などの細い孔に挿入して孔の側面(周方向)に音波を発振したい場合等、音波発振器が長いと横に入れることができない等の問題もある。 However, since the above-described commercially available sound wave generator is manufactured according to the design specifications, the direction and range in which the sound wave is oscillated is fixed and cannot be easily changed according to the situation of the construction site. For example, if the object positioning range is wider than originally planned, it will be necessary to expand the radiation range of the sound wave. However, at present, a new sound wave oscillator must be manufactured and installed separately. . In addition, there is a problem that when a sound wave oscillator is long, it cannot be put sideways when it is inserted into a thin hole such as a boring hole and a sound wave is oscillated on the side surface (circumferential direction) of the hole.
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、圧力波発生器等から発振される圧力波の発振方向や発振範囲を任意に変えたり、圧力波発生器を設置して直接測定することのできない場所を測定したい場合に圧力波を測定箇所まで導波して測定する発振器を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, the present invention can arbitrarily change the oscillation direction and the oscillation range of the pressure wave oscillated from the pressure wave generator or the like, or can directly measure by installing the pressure wave generator. An object of the present invention is to provide an oscillator that guides and measures a pressure wave to a measurement location when it is desired to measure a location where it cannot be performed.
上記課題を解決するために、本発明は、圧力波を発振する圧力波発振手段と、発振された前記圧力波を、非圧縮性液体を介して伝搬させる伝搬手段と、伝搬してきた前記圧力波を外部に発する振動手段と、を備え、前記圧力波発振手段と前記振動手段とにおける前記圧力波の発振方向は異なる方向であることを特徴とする発振器を提案する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a pressure wave oscillating means for oscillating a pressure wave, a propagation means for propagating the oscillated pressure wave through an incompressible liquid, and the pressure wave that has propagated. And an oscillating means for emitting the pressure wave to the outside, and an oscillator characterized in that the oscillation directions of the pressure waves in the pressure wave oscillating means and the oscillating means are different directions .
ここで、空気などの気体は圧縮性であり、密閉した容器にいれて圧力をかけると縮む性質を持つが、油などの液体は非圧縮性であり、圧力をかけてもほとんど縮まない性質を持つ。本発明の発振器はこのような非圧縮性物質の性質を利用するものであり、圧力波発振手段から発振された圧力波を、非圧縮性液体を介して伝搬させ、振動手段から外部に発振する。 Here, gas such as air is compressible and has the property of shrinking when put in a sealed container and applying pressure, but liquid such as oil is incompressible and has the property of hardly shrinking even when pressure is applied. Have. The oscillator according to the present invention utilizes such a property of the incompressible substance, and propagates the pressure wave oscillated from the pressure wave oscillating means through the incompressible liquid and oscillates externally from the oscillating means. .
この構成により、圧力波発生器等から発振された圧力波の発振方向や発振範囲を変えたり、圧力波発生器を設置して直接測定することのできない場所まで圧力波を導波して測定すること等が可能である。 This configuration changes the oscillation direction and range of the pressure wave oscillated from the pressure wave generator, etc. or guides the pressure wave to a place where it cannot be measured directly by installing the pressure wave generator. It is possible.
また、前記圧力波発振手段と前記振動手段とにおける圧力波の発振方向として、例えば、両方向を互いに直交する方向とすることができる。 In addition, as an oscillation direction of the pressure wave in the pressure wave oscillation unit and the oscillation unit , for example, both directions can be orthogonal to each other.
この構成により、工事現場の状況等に応じて、圧力波発生器等から発振された圧力波の発振方向を変えること等が可能である。 With this configuration, it is possible to change the oscillation direction of the pressure wave oscillated from the pressure wave generator or the like according to the situation at the construction site.
また、前記圧力波発振手段は、マグネチック型発振器により構成されるようになっていてもよい。 The pressure wave oscillating means may be constituted by a magnetic oscillator.
この構成により、従来のマグネチック型発振器から発振された圧力波の発振方向を変えたり、マグネチック型発振器を設置して直接測定することのできない場所を測定すること等が可能である。 With this configuration, it is possible to change the oscillation direction of the pressure wave oscillated from the conventional magnetic type oscillator, or to measure a place that cannot be directly measured by installing the magnetic type oscillator.
また、前記発振器は、筐体を有し、前記筐体は、その内部に前記非圧縮性液体を収容し、さらに、前記圧力波発振手段及び前記振動手段が固定されていてもよい。 The oscillator may include a casing, the casing may contain the incompressible liquid therein, and the pressure wave oscillation unit and the vibration unit may be fixed.
この構成により、圧力波発生器等から発振された圧力波の発振方向や発振範囲を変えたり、圧力波発生器を設置して直接測定することのできない場所まで圧力波を導波して測定すること等が可能である。 This configuration changes the oscillation direction and range of the pressure wave oscillated from the pressure wave generator, etc. or guides the pressure wave to a place where it cannot be measured directly by installing the pressure wave generator. It is possible.
また、前記筐体は、球形状であってもよい。 The casing may be spherical.
この構成により、圧力波発生器等から発振された圧力波の発振方向を全方向(無指向性)に変えること等が可能である。 With this configuration, it is possible to change the oscillation direction of the pressure wave oscillated from the pressure wave generator or the like in all directions (nondirectionality).
また、前記筐体は、多面体形状であってもよい。 Further, the casing may have a polyhedral shape.
この構成により、圧力波発生器から発振された圧力波の発振方向を、異なる方向に変えること等が容易になる。つまり、多面体の一面から圧力波を入力し、その入力された圧力波は筐体内部の非圧縮性液体を伝搬し、そして、他の面から外部に発振することにより、圧力波の発振方向を容易に変えることが可能である。 With this configuration, it becomes easy to change the oscillation direction of the pressure wave oscillated from the pressure wave generator to a different direction. In other words, a pressure wave is input from one surface of the polyhedron, the input pressure wave propagates through the incompressible liquid inside the housing, and oscillates from the other surface to the outside, thereby changing the oscillation direction of the pressure wave. It can be easily changed.
また、前記筐体は、金属で構成されていてもよい。 Moreover, the said housing | casing may be comprised with the metal.
この構成により、圧力波発振手段にて発振された圧力波が減衰しにくく、振動手段まで伝搬しやすくなる。 With this configuration, the pressure wave oscillated by the pressure wave oscillating means is difficult to attenuate and easily propagates to the oscillating means.
以上説明したように、本発明によれば、圧力波発生器等から発振された圧力波の発振方向や発振範囲を変えたり、圧力波発生器を設置して直接測定することのできない場所を測定したい場合に、圧力波発生器から発生された圧力波を測定箇所まで導波して測定すること等が可能である。 As described above, according to the present invention, the location of the pressure wave oscillated from the pressure wave generator or the like cannot be directly measured by changing the oscillation direction or range of the pressure wave or installing the pressure wave generator. When it is desired, the pressure wave generated from the pressure wave generator can be guided to the measurement location and measured.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る発振器を示す図である。また、図1(a)は発振器の外観を示す図であり、図1(b)は発振器の縦断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an oscillator according to the first embodiment. FIG. 1A is a view showing the appearance of the oscillator, and FIG. 1B is a longitudinal sectional view of the oscillator.
図1(a)及び(b)に示すように、本実施形態に係る発振器は、円筒形の筐体11を備え、その筐体11の周面の一部に形成された穴11aを塞ぐようにゴム板13が固定されるとともに、筐体11の上面には振動板113が固定されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the oscillator according to the present embodiment includes a
そして、その振動板113を挟んで筐体11とは逆側に、マグネチック型発振器14が設けられている。
A
なお、筐体11の内部は油12で充たされており、ゴム板13と振動板113は、筐体11に液密に取り付けられている。
Note that the inside of the
また、マグネチック型発振器14は一般的なものであり、その内部にコイル111を互いに相対変位可能に隙間を空けて巻きつけた磁石112が収納されており、磁石112がマグネチック発信器14の内底面に固定されるとともに、コイル111が振動板113に固定されている。
The
そして、電源114から供給された電流が駆動回路115を介してコイル111に流れると、フレミングの左手の法則に従って、振動板113に対して垂直方向の力が発生し、これにより振動板113が振動する。この振動は油12を介してゴム板13まで伝搬され、ゴム板13が振動して外部に音波が発振される。
When the current supplied from the
以上のような仕組みにより、マグネチック型発振器14から垂直方向に発振された音波の発振方向を、ゴム板13にて水平方向に変化させることができる。
With the mechanism as described above, the oscillation direction of the sound wave oscillated in the vertical direction from the
また、振動板113は、一般的なスピーカー等の振動板と同様、軽量であり剛性が高く、適度な内部損失があり、圧力波の伝搬速度が高い素材であることが理想である。具体的には、木材パルプ、合成樹脂素材、チタンやアルミ等の金属素材、等が挙げられる。
The
また、ゴム板13は、油12を介して伝搬してくる音波により振動することで外部に音波を発する役目を果たす。よって、ゴム板13に代えて、振動板113と同様に、軽量であり剛性が高く、適度な内部損失があり、圧力波の伝搬速度が高い素材のものにしてもよい。具体的には、木材パルプ、合成樹脂素材、チタンやアルミ等の金属素材のものが挙げられる。
Further, the
また、筐体11は剛性の高い材質であることが好ましく、例えば鉄などの金属から構成されていてもよい。これにより、マグネチック型発振器14から発振された圧力波が減衰しにくく、ゴム板13まで伝搬しやすくなる。
Moreover, it is preferable that the housing |
また、本実施形態に係る発振器は、水中や土中などで使用される場合を想定しているため、筐体11、マグネチック型発振器14の外面、及びゴム板13は、防水加工や耐水加工が施されていることが望ましい。
Further, since the oscillator according to the present embodiment is assumed to be used in water or in the soil, the
また、発振器の内部は非圧縮性液体である油12で充たされているため、原理的には、水深の制限なく使用可能である。
Further, since the inside of the oscillator is filled with
(第2の実施形態)
図2は、第2の実施形態に係る発振器を示す図である。また、図2(a)は発振器の外観を示す図であり、図2(b)は発振器の縦断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram illustrating an oscillator according to the second embodiment. FIG. 2A is a view showing the appearance of the oscillator, and FIG. 2B is a longitudinal sectional view of the oscillator.
図2(a)及び(b)に示すように、本実施形態に係る発振器は、円板21aとその円板21aの周縁部に設けられた複数本の支柱21bとからなる筐体21を備え、その円板21aを底面として円筒形状をなすようにゴム板23が支柱21bの内側で周面を成すとともに、その円筒形状の上面には振動板113が固定されている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the oscillator according to the present embodiment includes a
そして、その振動板113を挟んで筐体21とは逆側に、マグネチック型発振器14が設けられている。また、筐体21の支柱21bの逆端部は、マグネチック型発信器14に固定されている。
A
また、発振器の筐体21の円板21aとゴム板23とで囲まれた領域は油22で充たされており、ゴム板23と振動板113は、筐体21に液密に取り付けられている。なお、マグネチック型発振器14の構成と動作の仕組みは、図1に示したマグネチック型発振器と同様である。
The region surrounded by the
本実施形態に係る発振器は、円柱形状の周面全体がゴム板23で構成されているため、ゴム板23に伝搬された振動により、音波が周方向に発振される。
In the oscillator according to this embodiment, since the entire cylindrical peripheral surface is constituted by the
(第3の実施形態)
図3は、第3の実施形態に係る発振器を示す図である。また、図3(a)は発振器の外観を示す図であり、図3(b)は発振器の横断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a diagram illustrating an oscillator according to the third embodiment. FIG. 3A is an external view of the oscillator, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the oscillator.
図3(a)及び(b)に示すように、本実施形態に係る発振器は、円筒形の筐体31を備え、その筐体31の周面の一部に設けられた開口部31aを塞ぐようにゴム板33が固定されている。また、発振器の筐体31の内部は油32で充たされており、ゴム板33は、筐体31に液密に取り付けられている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the oscillator according to this embodiment includes a
また、マグネチック型発振器14は、発振器の筐体31の内部に収納されており、マグネチック型発振器14から発振された音波は、油32を介して伝搬されてゴム板33が振動する。なお、図3(a)においては、電源114及び駆動回路115は発振器の筐体31の外部に設置されているが、筐体31の内部に収納されていてもよい。また、マグネチック型発振器14の構成と動作の仕組みは、図1に示したマグネチック型発振器と同様である。
The
本実施形態に係る発振器は、ゴム板33が、円柱形状の筐体31の周面の半周部分に限定されている。これにより、マグネチック型発振器14から発振された振動は油32を介して伝搬され、ゴム板33が設けられている周方向の半周部分からのみ音波が外部に発振される。
In the oscillator according to the present embodiment, the
(第4の実施形態)
図4は、第4の実施形態に係る発振器の縦断面図である。図4(a)に示す発振器は振動板113とゴム板43の振動方向が同じ方向であり、図4(b)に示す発振器は振動板113とゴム板43の振動方向が互いに直交する方向となっている。
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of an oscillator according to the fourth embodiment. In the oscillator shown in FIG. 4A, the vibration directions of the
図4(a)及び(b)に示すように、本実施形態に係る発振器は、筐体41を備え、その筐体41の一部に設けられた穴41aを塞ぐようにゴム板43が固定されている。また、筐体41は、マグネチック型発振器14と、一体となるように接続されており、振動板113はマグネチック型発振器14の内部に固定されている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the oscillator according to the present embodiment includes a
そして、その振動板113を挟んで筐体41とは逆側に、コイル111を互いに相対変位可能に隙間を空けて巻きつけた磁石112が収納されており、磁石112がマグネチック発信器14の内底面に固定されるとともに、コイル111が振動板113に固定されている。
On the opposite side of the
なお、発振器の筐体41の内部は油42で充たされており、ゴム板43と振動板113は、筐体41に液密に取り付けられている。
The inside of the
図4(a)及び図4(b)に示す発振器は、振動板113とゴム板43との間に相当の距離を持たせるように構成されている。このような構成により、例えばマグネチック型発振器等を直接設置するスペースがないような測定箇所であっても、ゴム板43の部分を測定箇所に当たるように本実施形態に係る発振器を設置することで、音波による距離測定等が可能となる。
The oscillator shown in FIGS. 4A and 4B is configured to have a considerable distance between the
さらに、図4(b)に示す発振器は、振動板113とゴム板43の振動方向が異なるように構成されている。このため、例えば、ボーリング孔などの細い孔に挿入して孔の側面(周方向)に音波を発振したい場合等には、筐体41をボーリング孔に挿入し、測定したい箇所にゴム板43の部分が当たるように発振器を設置すればよい。
Furthermore, the oscillator shown in FIG. 4B is configured such that the vibration directions of the
なお、上記の実施形態において、マグネチック型発振器14は、本発明における「圧力波発振手段」に対応する。また、ゴム板13、23、33、及び43は、本発明における「振動手段」に対応する。
In the above embodiment, the
なお、上記の実施形態において、油12、22、32、及び42は、本発明における「非圧縮性液体」に対応する。
In the above embodiment, the
(他の実施の形態)
また、上記の実施形態においては、非圧縮性液体として油12等を利用する場合を示したが、水銀などの他の非圧縮性液体であってもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the case where the
また、発振器の形状は、球形状、半球形状、多面体形状などであってもよい。例えば、発振器が球形状であって全円周面がゴム素材で構成されており、その内部に圧力波発生器が備えられているような場合には、圧力波発生器から発振された圧力波の発振方向を全方向(無指向性)に変えることが可能である。 The shape of the oscillator may be a spherical shape, a hemispherical shape, a polyhedral shape, or the like. For example, when the oscillator has a spherical shape and the entire circumferential surface is made of a rubber material, and a pressure wave generator is provided inside the oscillator, the pressure wave oscillated from the pressure wave generator The oscillation direction can be changed to all directions (omnidirectional).
(まとめ)
以上説明したように、本発明によれば、圧力波発生器等から発振された圧力波の発振方向や発振範囲を変えたり、圧力波発生器を設置して直接測定することのできない場所を測定したい場合に、圧力波発生器から発生された圧力波を測定箇所まで導波して測定すること等が可能である。また、本発明に係る発振器は、構造的にシンプルであり、特殊な材料を使用しなくとも構成可能であり、低コストで実現できる。
(Summary)
As described above, according to the present invention, the location of the pressure wave oscillated from the pressure wave generator or the like cannot be directly measured by changing the oscillation direction or range of the pressure wave or installing the pressure wave generator. When it is desired, the pressure wave generated from the pressure wave generator can be guided to the measurement location and measured. Further, the oscillator according to the present invention is structurally simple, can be configured without using a special material, and can be realized at low cost.
11、21、31、41 筐体
12、22、32、42 油
13、23、33、43 ゴム板
14 マグネチック型発振器
11a、41a 穴
111 コイル
112 磁石
113 振動板
114 電源
115 駆動回路
21a 円板
21b 支柱
31a 開口部
11, 21, 31, 41
Claims (6)
発振された前記圧力波を、非圧縮性液体を介して伝搬させる伝搬手段と、
伝搬してきた前記圧力波を外部に発する振動手段と、を備え、
前記圧力波発振手段と前記振動手段とにおける前記圧力波の発振方向は異なる方向であることを特徴とする発振器。 Pressure wave oscillating means for oscillating a pressure wave;
Propagation means for propagating the oscillated pressure wave through the incompressible liquid;
Vibrating means for emitting the pressure wave that has propagated to the outside, and
An oscillator characterized in that the pressure wave oscillating means and the oscillating means have different directions of oscillation of the pressure wave .
前記筐体は、その内部に前記非圧縮性液体を収容し、さらに、前記筐体に、前記圧力波発振手段及び前記振動手段が固定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の発振器。 The oscillator has a housing,
Wherein the housing accommodates the non-compressible liquid therein, further, the in the housing, according to claim 1 or 2, wherein the pressure wave oscillation means and said oscillation means is characterized in that it is fixed Oscillator.
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