JPH0416098A - 指向性受波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野　〕 本発明は小型にして高感度の指向性受波器に関するもの
である。

〔従来の技術　］ 従来のこの種の指向性受波器として、例えば特公昭５８
−５１４７８号公報に開示されたものがあり、これを第
４図を用いて説明する。

第４図は従来の指向性受波器の斜視図で、この指向性受
波器は、複数本の吊下ゴム１により支持された金属また
はプラスチック等による円筒状のケース２内に、複数個
の振動計３を隣接するもの同士直角の方向を向くように
配置することにより構成されている。

この構成は、水中で到来音波によりケース２に加わる音
圧差によって該ケース２が振動し、その振動を振動計３
でピックアップするもので、各振動計３はその軸方向の
振動に対してのみ怒度があリ、前記ケース２内において
相対向する振動計３の出力を直列に接続することで、二
対の８の字パターンの指向性を持つ受波器となる。

ここで、前記ケース２の受音形式は圧力傾度型であり、
吊下ゴム１により質量制御領域で作動しているので音圧
に対する振動速度の応答は使用周波数帯域内で一定とな
る。

一方、振動計３は振動加速度に反応するので、低周波で
は６　ｄＢｌｏｃｔの傾斜を持ち、水中雑音の周波数ス
ペクトルの逆特性となり、等価器が不要となるので、後
段の回路が簡単になる等の長所を有している。

〔発明が解決しようとする課題　〕

しかしながら、このような従来の指向性受波器では、前
記の如く到来音波によってケースに加わる音圧差すなわ
ち圧力傾度で該ケースを振動させ、その振動を振動計で
振動加速度出力として受音することを原理としているこ
とから、外部擾乱による振動ノイズに対して弱いという
問題がある。

例えば、ケースの側面にあたる潮流によって、該ケース
が不規則に振動を始めると、その振動は振動計によって
軸方向出力として検出されることになる。

また、吊下ゴムの上端が固定されているブイ等の水中構
造体が波浪等で振動したとき、その振動を吊下ゴムの制
御機能で防ぎ切れない場合は、やはりケースが不規則に
振動を始め、その振動が振動計によって軸方向出力とし
て検出されることになる。

従って、吊下ゴムの制御機能は経験を基礎として極めて
高度な技術が要求され、水中での潮流をケースが受けな
いようにするための水中構造体の条件も厳しく制躍され
るものであった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたも
ので、波浪や潮流などの外的要因によるノイズ出力を防
止し、水中構造体等の条件を緩和することができる小型
の指向性受波器を提供することを目的とするものである
。

［課題を解決するための手段　〕 この目的を達成するため、本発明は振動加速度感度が小
さく音圧にのみ反応する複数個の無指向性の受波素子を
、対の受波素子同士が相対向するようにケースの周面に
固定し、その相対向する受波素子の出力差をとる差動増
幅器を有する構成としたものである。

そして、前記差動増幅器は他の電子回路と共にケースの
内部に収納するものとし、また受波素子は振動板とその
片面に接着した圧電振動子から成る構成とすると共に、
ケースの周面に凹部を設けて、この凹部内に受波素子を
ケースの表面から突出しないよう固定し、かつ隣接する
受波素子が直角方向となるように配置したものである。

〔作用〕

上述した構成を有する本発明は、従来の指向性受波器の
ように到来音波によってケースに加わる音圧差で該ケー
スを振動させ、振動計で振動加速度出力として受音する
ことを原理とせず１．受波素子が振動出力が小さく音圧
にのみ反応するものであるため、水中での到来音波を受
けたときのみ、その音正に比例した出力を生じるので、
差動増幅器により相対向する受波素子の出力差をとるこ
とにより８の字パターンの指向性と６　ｄＢｌｏｃｔの
傾斜が実現される。

従ってこれによれば、波浪や潮流などの外的要因による
ノイズ出力が防止できると共に、ケースを吊下ゴムで支
持することを必要な要件としないので水中構造体等の条
件も緩和することができる小型の指向性受波器の実現が
可能となる。

［実施例〕 以下図面を参照して実施例を説明する。

第１図は本発明による指向性受波器の一実施例を示す構
造図で、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は図（ａ）の
Ａ−Ａ線断面図、同図（Ｃ）は図（ｂ）における受波素
子部分の拡大図である。

この図に見られるように本実施例の指向性受波器は、ケ
ース４の周面に４個の無指向性の受波素子５を９０度お
きに設け、その相対向する受波素子５同士の出力差をと
るための差動増幅器６を前記ケース４の内部に収納する
ことにより構成している。

さらに詳しく述べると、前記受波素子５は図（Ｃ）に示
したように円板状の振動板５ａと、その片面に接着され
た同じく円板状の圧電振動子５ｂとで構成されている。

そして、この受波素子５は、圧電振動子５ｂを外側にし
て振動板５ａの周縁を支持する形で予めケース４に設け
られた窪み４ａに埋め込まれていて、ケース４の表面か
ら突出しないよう固定されており、その表面は水密を保
持するためにゴムモールド材７でモールドされ、これに
より相対向する受波素子５同士は波浪や潮流に関わらず
ケース４のほぼ直径骨だけ常にその受波素子間隔を維持
するものとなっている。

このように本実施例における各受波素子５は、振動板５
ａと圧電振動子５ｂとで構成されているために小型で軽
量であり、かつ前述した従来の振動計３とは逆に振動加
速度感度が小さい壱のであるから、ケース４が振動して
もこれにほとんど反応することはなく、水中で音波が到
来したとき振動板５ａと圧電振動子５ｂが一体となって
屈曲振動して音圧に比例した電気出力を発生することが
でき、その応答性は使用周波数帯域内で一定である。

第２図は上述した構成の回路接続図、第３図は作用を示
す図で、次にこの両図により作用について説明する。

まず、第２図に示したように相対向する受波素子５−１
．５−ｚの間隔とケース４の直径ｄを等しいものとし、
一方の受波素子５−１の位置での音圧をＰＩ、また他方
の受波素子５−２の位置での音圧をＰ２としたとき、 音圧Ｐ１は、 Ｐ　＋　＝　Ｐｅｘｐｊ（ωｔ　十ｋｄ／２ｃｏｓθ）
音圧Ｐ２は、 Ｐ２　＝Ｐｅｘｐｊ（ωｔ　−ｋｄ／２ｃｏｓ　θ）と
表すことができる。

ここでＰは音圧の振幅、ωは角圓波数、ｔは時間、ｋは
波数、θは角度である。

この雨音圧Ｐ、　とＰ２の差を取ると、Ｐ＋−Ｐｚ＝ｊ
２Ｐ　ｅｘｐｊ（ωｔ）　５ｉｎ（ｋｄ／２　ｃｏｓ　
θ）となるから、ｋｄ／２が小さい場合 Ｐ＋−Ｐｚ＝ｊＰ　ｅｘｐｊ（ωｔ）　ｋｄ　ｃｏｓ　
θとなる。

そして、受波素子出力の差をとる差動増幅器６の出力は
ＰＩ−Ｐ２に比例するから、ｃｏｓ　θの形の指向性、
つまり第３図に示す８の字パターンの指向性を持つこと
になり、従って、直交するように配置された２組の受波
素子対で２対の８の字パターンの指向性を実現できる。

また、受波素子出力は波数ｋに比例するから、この出力
は周波数に比例した６　ｄＢｌｏｃｔの応答特性を持つ
ことになる。

受波素子５は従来の受波器における振動計３のような複
雑な構成ではなく、前記のように小型２軽量であり、ケ
ース４もそれ自体が音圧で振動する機能を要求されず、
受波素子５を固定する間隔を保てばよいので、他の条件
でその大きさを決めることができる。

例えば、前記差動増幅器６を収納するほか用途に応じた
各種の電子回路やセンサを内蔵させることができ、従っ
て指向性受波器そのものを従来よりも更に小型化できる
だけでなく、他の機能も含めてインチグレート化して小
型化することができる。

また、前記の如く加速度感度が小さいので、従来例で使
用されていた吊下ゴム１　（第４図参照）によりケース
４を吊下することは本発明の指向性受波器の性能を維持
する上で必ずしも必要不可欠ではなく、ケース４に加わ
る振動が極めて大きい場合に必要に応じて設ければよい
。

［発明の効果　］ 以上説明したように本発明は、振動加速度感度が小さく
音圧にのみ反応する複数個の無指向性の受波素子を、対
の受波素子同士が相対向するようにケースの周面に固定
し、その相対向する受波素子の出力差をとる差動増幅器
を有する構成とし、そして前記差動増幅器は他の電子回
路と共にケースの内部に収納するものとして、更に受波
素子は振動板とその片面に接着した圧電振動子から成る
構成とすると共に、ケースの周面に設けた凹部内に受波
素子をケースの表面から突出しないよう固定し、かつ隣
接する受波素子が直角方向となるように配置するように
している。

これにより、従来の指向性受波器のように到来音波によ
ってケースに加わる音圧差で該ケースを振動させ、振動
計で振動加速度出力として受音することを原理とせず、
水中での到来音波を受けたときのみ、その音圧に比例し
た出力を生じさせ、差動増幅器により相対向する受波素
子の出力差をとることにより８の字パターンの指向性と
６ｄＢ１０ｃｔの傾斜を実現するようにしている。

従ってこれによれば、波浪や潮流などの外的要因による
ノイズ出力が防止できると共に、ケースを吊下ゴムで支
持することを必要な要件としないので水中構造体等の条
件も緩和することができる小型の指向性受波器の実現が
可能になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による指向性受波器の一実施例を示す構
造図、第２図は第１図の実施例の回路接読図、第３図は
実施例の作用を示す図、第４図は従来の指向性受波器の
斜視図である。 ４：ケース　　　　　５：受波素子 ５ａ二振動板　　　　５ｂ＝圧電振動子６；作動ス　　
　　　７：ゴムモールド材特許出願人　沖電気工業株式
会社

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動加速度感度が小さく音圧にのみ反応する複数
   個の無指向性の受波素子を、対の受波素子同士が相対向
   するようにケースの周面に固定し、その相対向する受波
   素子の出力差をとる差動増幅器を有することを特徴とす
   る指向性受波器。
2. （２）差動増幅器を含む電子回路をケースの内部に収納
   したことを特徴とする請求項（１）記載の指向性受波器
   。
3. （３）振動板とその片面に接着した圧電振動子から成る
   受波素子を用いたことを特徴とする請求項（１）記載の
   指向性受波器。
4. （４）ケースの周面に凹部を設けて、この凹部内に受波
   素子をケースの表面から突出しないよう固定したことを
   特徴とする請求項（１）記載の指向性受波器。
5. （５）隣接する受波素子が直角方向となるように配置し
   たことを特徴とする請求項（１）記載の指向性受波器。