JPH0116391B2 - - Google Patents
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- JPH0116391B2 JPH0116391B2 JP449182A JP449182A JPH0116391B2 JP H0116391 B2 JPH0116391 B2 JP H0116391B2 JP 449182 A JP449182 A JP 449182A JP 449182 A JP449182 A JP 449182A JP H0116391 B2 JPH0116391 B2 JP H0116391B2
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- Japan
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- ultrasonic
- annular
- radius
- transducer
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 238000003491 array Methods 0.000 claims 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- QNZFKUWECYSYPS-UHFFFAOYSA-N lead zirconium Chemical compound [Zr].[Pb] QNZFKUWECYSYPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/521—Constructional features
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、異周波の超音波信号を同時に水中
に送波してその差周波の受波信号を検出するパラ
メトリツク送受波器に関する。
に送波してその差周波の受波信号を検出するパラ
メトリツク送受波器に関する。
水中に異周波の超音波を送波するとき、超音波
信号の信号レベルがあるレベル以上になると、送
信信号中に各周波の超音波の差周波成分が発生す
ることが知られている。この場合、送波される各
周波の超音波信号は指向特性ができるだけ同じで
あることが望ましい。
信号の信号レベルがあるレベル以上になると、送
信信号中に各周波の超音波の差周波成分が発生す
ることが知られている。この場合、送波される各
周波の超音波信号は指向特性ができるだけ同じで
あることが望ましい。
この発明は、指向特性が同じである異周波の超
音波信号を送信してその差周波信号を受波する超
音波送受波器を実現する。
音波信号を送信してその差周波信号を受波する超
音波送受波器を実現する。
出願人は、特願昭53−79165（特開昭55−5570
号）において、環状配列した振動子群を複数組同
心円状に配置した超音波送受波器を提供した。こ
の超音波送受波器は、同心円状に配列する複数組
の環状振動子群の配列半径、各組の環状配列振動
子の送波出力比あるいは受波時の合成比率を適宜
設定することにより、送受波指向特性の副極を極
力抑圧し得るようにしたものである。そして、こ
の超音波送受波器は、各組の環状配列振動子の間
に他の環状配列振動子を配置することにより、同
一指向特性の２周波の送受波器を得ることができ
る。
号）において、環状配列した振動子群を複数組同
心円状に配置した超音波送受波器を提供した。こ
の超音波送受波器は、同心円状に配列する複数組
の環状振動子群の配列半径、各組の環状配列振動
子の送波出力比あるいは受波時の合成比率を適宜
設定することにより、送受波指向特性の副極を極
力抑圧し得るようにしたものである。そして、こ
の超音波送受波器は、各組の環状配列振動子の間
に他の環状配列振動子を配置することにより、同
一指向特性の２周波の送受波器を得ることができ
る。
この発明は上記の超音波送受波器を利用してパ
ラメトリツク送受波器を実現するものである。
ラメトリツク送受波器を実現するものである。
以下この発明の実施例について説明する。
第１図において、Z1乃至Z6は環状配列された振
動子群を示し、それぞれの配列半径はD1、D2、
D3、D4、D5、D6に設定されている。そして、環
状配列振動子群Z1乃至Z6のうち、Z1、Z3、Z5は周
波数f1の超音波信号を送受波する送受波器を構成
し、合成指向特成が上記特願昭53−79165（特開昭
55−5570号）のごとくなるように配列半径D1、
D3、D5並びに送受波出力がそれぞれ設定されて
いる。同様に、環状配列振動子Z2、Z4、Z6は周波
数f2の超音波信号を送受波する送受波器を構成
し、合成指向特性が上記送受波器Z1、Z3、Z5と同
様になるようにそれぞれの配列半径、送受波出力
が設定されている。
動子群を示し、それぞれの配列半径はD1、D2、
D3、D4、D5、D6に設定されている。そして、環
状配列振動子群Z1乃至Z6のうち、Z1、Z3、Z5は周
波数f1の超音波信号を送受波する送受波器を構成
し、合成指向特成が上記特願昭53−79165（特開昭
55−5570号）のごとくなるように配列半径D1、
D3、D5並びに送受波出力がそれぞれ設定されて
いる。同様に、環状配列振動子Z2、Z4、Z6は周波
数f2の超音波信号を送受波する送受波器を構成
し、合成指向特性が上記送受波器Z1、Z3、Z5と同
様になるようにそれぞれの配列半径、送受波出力
が設定されている。
上記において、環状配列振動子D1乃至D6のそ
れぞれの配列半径並びに送受波出力は、特願昭53
−79165（特開昭55−5570号）と同様に求めること
ができる。すなわち、周波数f1の超音波送受波器
Z1、Z3、Z5において、環状振動子群Z2の配列半径
D3を基準にして、環状振動子群Z1、Z3の配列半
径D1、D5はそれぞれ0.6D3、1.5D3で表わされ、
送受信時の各環状振動子群の合成比率は、環状振
動子群Z3の送受信出力W3を基準にして環状振動
子群Z1、Z5の送受信出力はいずれも0.9W3で表わ
される。又、周波数f2の超音波器Z2、Z4、Z6にお
いても同様に、環状振動子群Z4の配列半径D4、
送受信出力W4を基準にして環状振動子群Z2、Z4、
の配列半径、送受信時の合成比率が決定される。
れぞれの配列半径並びに送受波出力は、特願昭53
−79165（特開昭55−5570号）と同様に求めること
ができる。すなわち、周波数f1の超音波送受波器
Z1、Z3、Z5において、環状振動子群Z2の配列半径
D3を基準にして、環状振動子群Z1、Z3の配列半
径D1、D5はそれぞれ0.6D3、1.5D3で表わされ、
送受信時の各環状振動子群の合成比率は、環状振
動子群Z3の送受信出力W3を基準にして環状振動
子群Z1、Z5の送受信出力はいずれも0.9W3で表わ
される。又、周波数f2の超音波器Z2、Z4、Z6にお
いても同様に、環状振動子群Z4の配列半径D4、
送受信出力W4を基準にして環状振動子群Z2、Z4、
の配列半径、送受信時の合成比率が決定される。
従つて、環状振動子群Z1、Z3、Z5で構成される
周波数f1の超音波送受波器と環状振動子群Z2、
Z4、Z6で構成される超音波送受波器は全く同一の
指向性で超音波信号を送受波する。そして、各送
受波器の指向角θ（半減半角）と上記基準にした
環状振動子群の配列半径Ｄは Ｄ＝0.459λ／sinθ×１／２ ……(1) で表わされる。但し、λは送受波信号の波長を示
す。又、第２図は、上記の基準となる環状振動子
群と他の環状振動子群に配列半径の比率を表わ
し、基準の環状振動子群の配列半径を直線X1で
表わすとき、他の環状振動子群の配列半径は、直
線X1の傾きに対して0.6の傾きを有する直線X2と
1.5の傾きを有する直線X3とで表わされる。そし
て、各々の環状振動子群の配列半径は直線X1、
X2、X3と縦軸と平行な直線との交点で表わされ
る。
周波数f1の超音波送受波器と環状振動子群Z2、
Z4、Z6で構成される超音波送受波器は全く同一の
指向性で超音波信号を送受波する。そして、各送
受波器の指向角θ（半減半角）と上記基準にした
環状振動子群の配列半径Ｄは Ｄ＝0.459λ／sinθ×１／２ ……(1) で表わされる。但し、λは送受波信号の波長を示
す。又、第２図は、上記の基準となる環状振動子
群と他の環状振動子群に配列半径の比率を表わ
し、基準の環状振動子群の配列半径を直線X1で
表わすとき、他の環状振動子群の配列半径は、直
線X1の傾きに対して0.6の傾きを有する直線X2と
1.5の傾きを有する直線X3とで表わされる。そし
て、各々の環状振動子群の配列半径は直線X1、
X2、X3と縦軸と平行な直線との交点で表わされ
る。
従つて、上記(1)式と第２図を用いることによ
り、周波数f1、f2の各超音波送受波器の配列半径
を決定することができる。例えば、環状振動子群
Z1、Z3、Z5で30KHzの送受波器を形成する場合、
その指向角（半減半角）を12゜に設定すると、
30KHzの超音波の水中波長は約５cmであるから、
環状振動子群Z3の配列半径D3は(1)式を用いて D3＝0.459×５／sin12゜×１／２ ≒5.5（cm） と求めることができる。
り、周波数f1、f2の各超音波送受波器の配列半径
を決定することができる。例えば、環状振動子群
Z1、Z3、Z5で30KHzの送受波器を形成する場合、
その指向角（半減半角）を12゜に設定すると、
30KHzの超音波の水中波長は約５cmであるから、
環状振動子群Z3の配列半径D3は(1)式を用いて D3＝0.459×５／sin12゜×１／２ ≒5.5（cm） と求めることができる。
又、環状振動子群Z1、Z5のそれぞれの配列半径
D1、D5は D1＝0.6D3 ＝3.3（cm） D5＝1.5D3 ≒8.3（cm） と求めることができる。
D1、D5は D1＝0.6D3 ＝3.3（cm） D5＝1.5D3 ≒8.3（cm） と求めることができる。
第２図において、上記各半径D1、D3、D5は、
直線P1、P3、P5で表わされ、点P1、P3、P5の延
長線と横軸との交点をH1とするとき、原点０か
らH1までの長さOH1が超音波の波長５cmに相当
する。
直線P1、P3、P5で表わされ、点P1、P3、P5の延
長線と横軸との交点をH1とするとき、原点０か
らH1までの長さOH1が超音波の波長５cmに相当
する。
従つて、周波数f2の超音波を送受波する環状振
動子群Z2、Z4、Z6の配列半径D2、D4、D6は、第
２図の直線X2、X1、X3上において、上記設定点
P1、P3、P5と一致しない点を選出すればよい。
例えば、縦軸と平行な直線Ｌと直線X2、X1、X3
との交点P2、P4、P6をそれぞれ選出すると、点
P2より環状振動子群Z2の配列半径D2は4.2cm、点
P4より環状振動子群Z4の配列半径D4は７cm、点
P6より環状振動子群Z6の配列半径D6は10.6cmと決
定される。そして、このとき送受波信号の波長λ
は(1)式において、 Ｄ＝７cm を適用することにより、 λ＝sin12゜／0.459×２×７ ≒＝6.34（cm） 従つて、送受波周波数f2は f2＝1500／λ×102 ＝1500／634×102 ≒＝23.6（ＫHz） と求められる。
動子群Z2、Z4、Z6の配列半径D2、D4、D6は、第
２図の直線X2、X1、X3上において、上記設定点
P1、P3、P5と一致しない点を選出すればよい。
例えば、縦軸と平行な直線Ｌと直線X2、X1、X3
との交点P2、P4、P6をそれぞれ選出すると、点
P2より環状振動子群Z2の配列半径D2は4.2cm、点
P4より環状振動子群Z4の配列半径D4は７cm、点
P6より環状振動子群Z6の配列半径D6は10.6cmと決
定される。そして、このとき送受波信号の波長λ
は(1)式において、 Ｄ＝７cm を適用することにより、 λ＝sin12゜／0.459×２×７ ≒＝6.34（cm） 従つて、送受波周波数f2は f2＝1500／λ×102 ＝1500／634×102 ≒＝23.6（ＫHz） と求められる。
従つて、第１図の送受波器において、それぞれ
の配列半径を上記のように決定した場合、この送
受波器は、30KHzと23.6KHzの２周波の超音波を
同じ指向特性で送受波することができる。そし
て、この２周波信号を送波するとき、送波出力を
強めていくと、その差周波信号、すなわち 30−23.6＝6.4（ＫHz） の超音波を等価的に送波することができる。
の配列半径を上記のように決定した場合、この送
受波器は、30KHzと23.6KHzの２周波の超音波を
同じ指向特性で送受波することができる。そし
て、この２周波信号を送波するとき、送波出力を
強めていくと、その差周波信号、すなわち 30−23.6＝6.4（ＫHz） の超音波を等価的に送波することができる。
第３図は、第１図の環状振動子群Z1乃至Z6のう
ちZ4を円筒振動子で形成したものを示す。円筒振
動子は、円筒の厚み方向、高さ方向、径方向の振
動を行なうことができる。従つて、厚みあるいは
高さ方向の共振周波数が環状振動子群Z2、Z6と同
じ周波数になるように厚みあるいは高さを設定し
て、他の環状振動子群Z2、Z6と合成して用いる
と、上記と同様な指向特性の送受波器を得ること
ができる。
ちZ4を円筒振動子で形成したものを示す。円筒振
動子は、円筒の厚み方向、高さ方向、径方向の振
動を行なうことができる。従つて、厚みあるいは
高さ方向の共振周波数が環状振動子群Z2、Z6と同
じ周波数になるように厚みあるいは高さを設定し
て、他の環状振動子群Z2、Z6と合成して用いる
と、上記と同様な指向特性の送受波器を得ること
ができる。
他方、円筒振動子の径方向の共振周波数は例え
ばジルコンサン鉛の材質の場合直径１ｍのとき
0.98KHzの共振周波数を有し、直径に反比例して
共振周波数が変化することが知られている。従つ
て、上記差周波数6.4KHzの共振周波数を得るた
めにはその直径を 100×0.98／6.4≒15.3（cm） にすればよい。
ばジルコンサン鉛の材質の場合直径１ｍのとき
0.98KHzの共振周波数を有し、直径に反比例して
共振周波数が変化することが知られている。従つ
て、上記差周波数6.4KHzの共振周波数を得るた
めにはその直径を 100×0.98／6.4≒15.3（cm） にすればよい。
この直径15.3cmは、第１図の環状振動子群Z4の
配列半径D4とほぼ一致する。従つて、環状振動
子群Z4を第３図のように、円筒振動子Z7に置き換
えてその厚み振動を他の環状振動子群Z2、Z4に一
致させて用いると第１図と同様な指向特性の送受
波器を得ることができる。そして、径方向の振動
周波数を抽出すると、上記差周波数6.4KHzで送
波された超音波信号の反射波を受波することがで
きる。
配列半径D4とほぼ一致する。従つて、環状振動
子群Z4を第３図のように、円筒振動子Z7に置き換
えてその厚み振動を他の環状振動子群Z2、Z4に一
致させて用いると第１図と同様な指向特性の送受
波器を得ることができる。そして、径方向の振動
周波数を抽出すると、上記差周波数6.4KHzで送
波された超音波信号の反射波を受波することがで
きる。
以上のようにこの発明によると、異周波の超音
波信号を同一指定特性で送受波することが可能に
なり、かつ、送受波器の一部を共用して異周波の
差周波信号を受波することができるから、極めて
小型の送受波器を用いてパラメトリツク送受信を
行なうことができる。
波信号を同一指定特性で送受波することが可能に
なり、かつ、送受波器の一部を共用して異周波の
差周波信号を受波することができるから、極めて
小型の送受波器を用いてパラメトリツク送受信を
行なうことができる。
なお上記においては、30KHzと23.6KHzの２周
波を送受波する場合について説明したが、送受波
周波数は環状振動子群の配列半径によつて決定さ
れるから、使用周波数に応じて配列半径を設定す
ればよい。同時に、いずれかの配列半径がパラメ
トリツク送受信を行なうときの、差周波信号で径
方向振動を行なう円筒振動子に置き換え得るよう
に設定すればよい。又、第１図あるいは第３図に
おいて、環状振動子群を構成する個々の振動子は
それぞれの送受波器として設定された送受波周波
信号の共振周波数を有することはいうまでもな
い。
波を送受波する場合について説明したが、送受波
周波数は環状振動子群の配列半径によつて決定さ
れるから、使用周波数に応じて配列半径を設定す
ればよい。同時に、いずれかの配列半径がパラメ
トリツク送受信を行なうときの、差周波信号で径
方向振動を行なう円筒振動子に置き換え得るよう
に設定すればよい。又、第１図あるいは第３図に
おいて、環状振動子群を構成する個々の振動子は
それぞれの送受波器として設定された送受波周波
信号の共振周波数を有することはいうまでもな
い。
第１図はこの発明を説明するための振動子の配
置例、第２図はこの発明に用いる振動子の配列半
径を算出するための図、第３図はこの発明の実施
例を示す。
置例、第２図はこの発明に用いる振動子の配列半
径を算出するための図、第３図はこの発明の実施
例を示す。
Claims (1)
- １ 一点に対して描かれる複数の同心円上にそれ
ぞれ複数の振動子を環状配列して第１の超音波信
号ｆ１を送信する第１の超音波送波器を構成する
とともに、上記一点に対して描かれる上記複数の
同心円の半径と異なる半径を有する複数の同心円
上にそれぞれ複数の振動子を環状配列して第２の
超音波信号ｆ２を送信する第２の超音波送波器を
構成し、かつ上記第１、第２の超音波送波器はそ
れぞれの指向特性がほぼ同一になるように上記複
数の環状配列半径の比率、上記複数環状配列のそ
れぞれの環状配列振動子の送信出力の比率が設定
され、さらに、上記第１、第２の超音波送波器の
複数組の環状配列振動子群のうち、配列半径が上
記第１超音波信号ｆ１と第２超音波信号ｆ２の差
周波数の径方向振動を有する円筒形振動子の半径
と一致する環状配列振動子を円筒形振動子で形成
したことを特徴とする水中探知用パラメトリツク
超音波送受波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57004491A JPS58122478A (ja) | 1982-01-14 | 1982-01-14 | 水中探知用パラメトリツク超音波送受波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57004491A JPS58122478A (ja) | 1982-01-14 | 1982-01-14 | 水中探知用パラメトリツク超音波送受波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58122478A JPS58122478A (ja) | 1983-07-21 |
| JPH0116391B2 true JPH0116391B2 (ja) | 1989-03-24 |
Family
ID=11585550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57004491A Granted JPS58122478A (ja) | 1982-01-14 | 1982-01-14 | 水中探知用パラメトリツク超音波送受波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58122478A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61144582A (ja) * | 1984-12-18 | 1986-07-02 | Satoru Tabata | 多周波数超音波送受波器 |
| JPS62271600A (ja) * | 1986-05-19 | 1987-11-25 | Agency Of Ind Science & Technol | 圧電型指向性音波発生装置 |
| JPH0413676Y2 (ja) * | 1986-08-27 | 1992-03-30 | ||
| EP1779784B1 (en) * | 2004-06-07 | 2015-10-14 | Olympus Corporation | Electrostatic capacity type ultrasonic transducer |
| KR100781467B1 (ko) * | 2006-07-13 | 2007-12-03 | 학교법인 포항공과대학교 | 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파트랜스듀서 |
| CN112904345B (zh) * | 2021-01-19 | 2023-03-31 | 鹏城实验室 | 定位系统及定位方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5634321B2 (ja) * | 1973-11-16 | 1981-08-10 |
-
1982
- 1982-01-14 JP JP57004491A patent/JPS58122478A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58122478A (ja) | 1983-07-21 |
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