JPH02269988A - Correction control of ultralow frequncy sonar - Google Patents
Correction control of ultralow frequncy sonarInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、可聴上音の水中聴音器の訂正制御に関し、そ
して特に誤り訂正の方法及び装置に関する。この誤りは
、水中聴音器の垂直方向の加速が引き起こす圧力変動に
よって生じ、可聴下音周波数領域でその水中聴音器の性
能を著しく劣化するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the correction control of suprasound hydrophones, and more particularly to error correction methods and apparatus. This error is caused by pressure fluctuations caused by vertical acceleration of the hydrophone and significantly degrades the performance of the hydrophone in the subaudible frequency range.
測定しようとする音響信号は圧力の信号であり、垂直方
向の加速度は圧力信号も発生する。そして、例えば水中
聴音器を海上の上に浮いているソノブイからつるすと、
測定しようとする水中聴音器は波の運動によって加速度
を受ける。The acoustic signal to be measured is a pressure signal, and vertical acceleration also generates a pressure signal. For example, if you hang a hydrophone from a sonobuoy floating above the sea,
The hydrophone that is attempting to make measurements is accelerated by the movement of the waves.
本発明の目的は、そのような加速度によって生じる誤り
を訂正することである。訂正は、音響圧力から遮断され
ているピエゾセラミック素子のような加速度計を用いる
ことによって行なわれる。The purpose of the invention is to correct errors caused by such accelerations. Correction is performed by using an accelerometer, such as a piezoceramic element, which is insulated from acoustic pressure.
この加速度計からの信号は、その後、訂正のため電子装
置を介して可聴下音信号に与えられる。The signal from this accelerometer is then applied to the subaudible signal via electronics for correction.
本発明による水中聴音器の訂正制御方法は、所定の深さ
で浮揚手段によって海中に音響センサーをつり下げ、こ
の音響センサーで音響信号を受け取り、加速度センサで
波の運動による音響センサーの垂直方向の運動を記録し
、そしてその加速度センサーの信号を音響センサーの信
号に与えて波の運動による音響センサーの変動を除去す
ることから成る。In the correction control method for a hydrophone according to the present invention, an acoustic sensor is suspended in the sea by a floating means at a predetermined depth, an acoustic signal is received by the acoustic sensor, and an acceleration sensor is used to detect the vertical direction of the acoustic sensor due to wave motion. It consists of recording the motion and applying the acceleration sensor signal to the acoustic sensor signal to remove acoustic sensor fluctuations due to wave motion.
このように、本発明の方法は、加速度に関係する圧力記
録手段を水中聴音器に組み入れ、その水中聴音器の出力
信号から加速度圧力記録手段の信号をキャンセルするこ
とから成る。Thus, the method of the invention consists of incorporating acceleration-related pressure recording means into a hydrophone and canceling the signal of the acceleration pressure recording means from the output signal of the hydrophone.
そこで、超低周波の水中調音器の補正制御装置は、浮遊
手段から海中内の選択された深さにおいて支持されるよ
うになった音響センサと、波の動きにつれて音響センサ
が上下動するときにその音響センサとともに上下動する
ように結合された垂直加速度センサと、音響信号から上
記加速度センサを遮蔽する手段と、加速度センサからの
信号を音響センサからの信号に加えて音響センサ出力に
よる加速度効果を除去する手段とから構成される。Therefore, a correction control device for an ultra-low frequency underwater articulator consists of an acoustic sensor that is supported at a selected depth in the sea from a floating means, and an acoustic sensor that is moved up and down as the waves move. a vertical acceleration sensor coupled to move up and down with the acoustic sensor; means for shielding the acceleration sensor from acoustic signals; and means for removing.
従来、その装置は、垂直加速度のみを読み取るために音
響圧力信号から遮蔽される加速度センサを支持するハウ
ジングを有する音波透過性のカプセル材料で構成されて
いた。Traditionally, the device has been constructed of an acoustically transparent encapsulant having a housing supporting an acceleration sensor that is shielded from acoustic pressure signals to read only vertical acceleration.
そこで、本発明は、音響圧力センサを構成する水中調音
器で構成され、その出力信号がその水中調音器における
垂直加速度に関係した流体静水圧により引き起こされる
エラー信号を含む水中調音器装置において、その水中調
音器において加速度圧力を検出する手段と、水中調音器
の出力信号から加速度に関係した圧力を除去する手段と
が設けられたことを特徴とする。The present invention therefore provides an underwater articulator device comprising an underwater articulator constituting an acoustic pressure sensor, the output signal of which includes an error signal caused by fluid hydrostatic pressure related to vertical acceleration in the underwater articulator. The underwater articulator is characterized in that means for detecting acceleration pressure and means for removing acceleration-related pressure from the output signal of the underwater articulator are provided.
実際の方法および装置は、もちろん、本発明の思想の範
囲内であれば大幅に変更できるが、本発明の特徴を十分
に理解できるように、以下本発明の実施例について図面
を参照しながら説明する。Although the actual method and apparatus may, of course, be significantly modified within the scope of the spirit of the invention, embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings so that the characteristics of the invention can be fully understood. do.
第１図は本発明の詳細な説明しており、以下の公式は関
連する原理を示している。FIG. 1 provides a detailed description of the invention and the following formulas illustrate the principles involved.
Ｐ＝ｐｇｈ＝１）２００ Ｐｈ−静水圧信号ｐ −水
の密度
ｓＺ ｇ −重合定数
ｈ −瞬間深さ
（資） −水中調音器の加速度
Ｓ −ラプラス複素変数
１／ｓ２因子は、極めて低い（可聴下）周波数で影響が
大きく、４０ｄＢ／周波数１桁で揺れ動くことを示して
いる。P=pgh=1) 200 Ph - hydrostatic pressure signal p - density of water sZ g - polymerization constant h - instantaneous depth (factor) - acceleration of underwater articulator S - Laplace complex variable 1/s2 factor is extremely low ( The effect is significant at sub-audible) frequencies, with fluctuations of 40 dB/frequency in the single digits.
第２図は、本発明の構成を図示している。音波検出器１
は２において、全般的な圧力信号を発生する。この全般
的な圧力信号は、静水圧成分を含む電圧信号であり、加
速検出器３は静水圧成分を４において生成する。この静
水圧は５において一般的な電圧信号から引かれ、プリア
ンプ６に通過されて修正信号を与える。FIG. 2 illustrates the configuration of the present invention. Sound wave detector 1
generates a general pressure signal at 2. This general pressure signal is a voltage signal that includes a hydrostatic pressure component, and the acceleration detector 3 generates the hydrostatic pressure component at 4. This hydrostatic pressure is subtracted from the general voltage signal at 5 and passed to a preamplifier 6 to provide a modified signal.
静水圧キャンセル水中調音器７は、音波検出器１用音波
透過静カプセル８を有する。ハウジング１０内にシール
ドされているのは、加速度検出器３であり、加速度のみ
を検出し音速圧は検出されないようになっている。The hydrostatic pressure canceling underwater articulator 7 has a sound-transmitting static capsule 8 for the sound wave detector 1 . Shielded within the housing 10 is the acceleration detector 3, which detects only acceleration and does not detect sonic pressure.
プリアンプ６に含まれる修正ユニットは装置の拡張部分
内に収めることができる。静水圧キャンセル水中調音器
７は海中の所望の深さに位置するソノブイ１１等から吊
るされる様に構成される。The modification unit included in the preamplifier 6 can be housed in an extended part of the device. The hydrostatic pressure canceling underwater articulator 7 is configured to be suspended from a sonobuoy 11 or the like located at a desired depth in the sea.
第４図の回路は音波検出器１および加速度検出器３から
の信号を処理し、修正信号を発生することができる回路
を示している。The circuit of FIG. 4 shows a circuit capable of processing the signals from the acoustic wave detector 1 and the acceleration detector 3 and generating correction signals.
以上から理解されるように、品質低下の可聴下周波信号
の問題に対する解決は実際の信号相殺にあり、そしてハ
イドロホンの垂直加速を測定するのにどのように加速度
計を使用するかを示す。As can be seen from the above, the solution to the problem of degraded subaudio signals lies in the actual signal cancellation and shows how the accelerometer is used to measure the vertical acceleration of the hydrophone.
加速センサー３からのこの信号を濾波し、そして増幅し
て適正レベルを与え、そしてハイドロホンが測定した実
際の圧力信号から差し引かれる。This signal from the acceleration sensor 3 is filtered and amplified to give the correct level and subtracted from the actual pressure signal measured by the hydrophone.
すなわち、もし測定圧力信号ｐ、＝＝ｐゎ＋Ｐ１（ここ
で、Ｐ、は所要信号であり、Ｐｈはハイドロスタティッ
ク・コンタミネーション）であると、Ｐｈは加速センサ
から得られ、そしてＰ、から差し引かれて所要信号Ｐ１
をつくる。これを第２図に図として示す。That is, if the measured pressure signal p, ==pゎ+P1 (where P is the desired signal and Ph is the hydrostatic contamination), then Ph is obtained from the acceleration sensor and subtracted from P. required signal P1
Create. This is illustrated diagrammatically in FIG.
中心ピエゾ・セラミック素子の形の加速センサ３は説明
したように、加速針として働き、そして音圧から遮蔽さ
れている。音響センサ１は、−緒になって音響センサ１
として働く２個の外部ピエゾ−セラミック屈撓素子を備
え、それらの出力を組み合わせて内部加速感度を最小と
し、そして圧力感度を最大とする。The acceleration sensor 3 in the form of a central piezoceramic element serves as an acceleration needle as explained and is shielded from sound pressure. The acoustic sensor 1 is - together with the acoustic sensor 1.
It has two external piezo-ceramic flexure elements that act as flexural elements and combine their outputs to minimize internal acceleration sensitivity and maximize pressure sensitivity.
増幅と濾波とを行うに必要な電子回路は図に示すように
同じハウジング内にパンケージされ、第４図に示すよう
に、−２０ｄＢ／デケードを採用する適当な回路構成が
結果の信号へのプレエンファシスを実施する。The electronic circuitry necessary to perform the amplification and filtering is packaged in the same housing as shown, and appropriate circuitry employing -20 dB/decade is applied to the resulting signal, as shown in Figure 4. Implement emphasis.
第１図は本発明の概要を示す概略図、
第２図は本発明の装置を示すブロック図、第３図は本発
明を用いる水中調音器を示す概略断面図、及び
第４図は本発明の典型的な用途を示す回路図である。
１・・・・・・圧力センサ、
３．１１・・・・・・加速センサ、
６・・・・・・前置増幅器、
９・・・・・・音響センサ、
１２・・・・・・プリーアンプ。
屯
図面の浄潜（内容に変更なし）
ト
手続補正帯（方式）
２．４．２４
平成 年 月 日
■、事件の表示 平成１年特許願第３１６３３８号
３、補正をする者
事件との関係 出願人
４代理人
−ζＱ仄−FIG. 1 is a schematic diagram showing an overview of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an apparatus of the present invention, FIG. 3 is a schematic sectional view showing an underwater articulator using the present invention, and FIG. 4 is a schematic diagram showing an underwater articulator using the present invention. 1 is a circuit diagram showing a typical application of 1...Pressure sensor, 3.11...Acceleration sensor, 6...Preamplifier, 9...Acoustic sensor, 12... Preamp. Purification of the tun drawing (no change in content) Procedure amendment band (method) 2.4.24 1998 Date, Month, Day ■, Indication of the case 1999 Patent Application No. 316338 3, Relationship with the person making the amendment case Applicant 4 Agent -ζQ仄-
Claims (11)
せて流体静力学のキャンセル水中聴音器（７）を形成す
るようにすること、及び、水中聴音器の出力から音響セ
ンサの流体静力学の圧力信号をキャンセルすること、を
含む超低周波の水中聴音器の訂正コントロールの方法。(1) combining the acceleration sensor (3) with the acoustic sensor (1) to form a hydrostatic canceling hydrophone (7); and determining the hydrostatic properties of the acoustic sensor from the output of the hydrophone; A method of corrective control of an infrasound hydrophone, including canceling the pressure signal of the infrasound.
サ（１）をつり下げること、音響センサ（１）の圧力信
号を受け取ること、加速センサ（３）により波の動きに
よる音響センサ（１）の垂直移動を測定すること、及び
、加速センサ（３）の信号を音響センサ（１）の信号に
与えて波の動きによる音響センサ（１）の上昇及び下降
の影響をキャンセルするようにすること、を含む超低周
波の水中聴音器の訂正コントロールの方法。(2) suspending the acoustic sensor (1) by floating means at a selected depth in the ocean, receiving the pressure signal of the acoustic sensor (1), accelerating the acoustic sensor (1) by means of wave movement; ) and applying the signal of the acceleration sensor (3) to the signal of the acoustic sensor (1) so as to cancel the influence of the rise and fall of the acoustic sensor (1) due to wave movement. A method of corrective control of infrasound hydrophones, including:
１）は、音響的に通過させるカプセル（８）内に収容さ
れ、そして、加速センサ（３）は、加速力により作動さ
れるが音響信号からシールドされるカプセル（８）内の
ハウジング（１０）内に保持されている方法。(3) In the method according to claim (2), the acoustic sensor (
1) is housed in an acoustically passing capsule (8), and the acceleration sensor (3) is actuated by the acceleration force but shielded from the acoustic signal by a housing (10) within the capsule (8). The way it is held within.
１）及び加速センサ（３）からの信号は、電子手段（６
）に通過させられ、音響センサの信号から加速に関連し
た圧力信号を引くようにする方法。(4) In the method according to claim (3), the acoustic sensor (
1) and the acceleration sensor (3) are transmitted to electronic means (6).
) to subtract the acceleration-related pressure signal from the acoustic sensor signal.
音器訂正コントロールにおいて、水中聴音器で加速に関
連した圧力により引き起こされる誤差信号を含むであろ
う一般の圧力信号（２）を出力として有する音響圧力セ
ンサ（１）と、水中聴音器の流体静力学成分を検出する
加速センサ（３）と、及び、水中聴音器の出力信号から
流体静力学の成分に関連した圧力をキャンセルする手段
と、を含むことを特徴とする訂正コントロール。(5) In an improved hydrophone correction control including a hydrophone and flotation means, as output a general pressure signal (2) which will contain an error signal caused by pressure associated with acceleration in the hydrophone. an acoustic pressure sensor (1) having an acceleration sensor (3) for detecting the hydrostatic component of the hydrophone; and means for canceling the pressure associated with the hydrostatic component from the output signal of the hydrophone. A correction control characterized by comprising:
のハイドロスタチック消去水中聴音機に実施した水中聴
音機補正制御装置。(6) A hydrophone correction control device implemented in the hydrostatic cancellation hydrophone according to claim (5), which is suspended from a sonar buoy.
響センサ（１）と、該音響センサを前記選択された路に
支持するための浮き手段と、前記音響センサ（１）内に
収納されていて垂直加速度を記録するための加速度セン
サ（３）と、該加速度センサを音響信号に対して遮蔽す
るためのハウジング（１０）と、ハイドロスタチック消
去水中聴音機（７）を形成すべく、前記加速度センサ（
３）からの信号を前記音響センサ（１）からの信号へ加
えて、前記音響センサ（１）の出力信号に対する加速度
の影響を打ち消すようにする手段とを備えることを特徴
とする可聴下水中聴音機補正制御装置。(7) an acoustic sensor (1) adapted to be supported on a selected path in the ocean, flotation means for supporting the acoustic sensor on said selected path; an enclosed acceleration sensor (3) for recording vertical acceleration, a housing (10) for shielding the acceleration sensor from acoustic signals, and forming a hydrostatic cancellation hydrophone (7). Therefore, the acceleration sensor (
3) to the signal from the acoustic sensor (1) so as to cancel the effect of acceleration on the output signal of the acoustic sensor (1). Machine correction control device.
、前記音響センサ（１）および前記ハウジング（１０）
の中空内の加速度センサ（３）を収納する音響を透過す
る包囲体（８）を備えていて、前記加速度センサは、加
速度のみを測定し、音響圧力を測定しない請求項（７）
記載の水中聴音機補正制御装置。(8) The hydrostatic cancellation hydrophone (7) includes the acoustic sensor (1) and the housing (10).
Claim 7, further comprising an acoustically transparent enclosure (8) housing an acceleration sensor (3) in a hollow space, said acceleration sensor measuring only acceleration and not acoustic pressure.
The hydrophone correction control device described.
ラミックベンダー素子を備えており、前記加速度センサ
は、加速力の下で撓むように支持されたピエゾ−セラミ
ック素子である請求項（８）記載の水中聴音機補正制御
装置。(9) The acoustic sensor (1) comprises at least a piezo-ceramic bender element, and the acceleration sensor is a piezo-ceramic element supported to flex under acceleration force. Hydrophone correction control device.
小とするように配置された１対のピエゾ−セラミックベ
ンダー素子を備える請求項（９）記載の水中聴音機補正
制御装置。(10) The hydrophone correction control device according to claim (9), wherein the acoustic sensor (1) comprises a pair of piezo-ceramic bender elements arranged to minimize inertial acceleration sensitivity.
出力信号のみを発生するように、増巾およびフィルタリ
ングおよび減算を行なう電子回路を収納している請求項
（８）記載の水中聴音機補正制御装置。(11) The hydroacoustic system according to claim 8, wherein the acoustically transparent enclosure (8) houses an electronic circuit for amplifying, filtering and subtracting so as to generate only an acoustic pressure output signal. Machine correction control device.
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