JPH0417519B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気音響トランスジユーサ、特に音響
信号を送信したり、受信したりするための円筒構
造の改良整相アレイトランスジユーサに関するも
のである。

各々が円筒状をしている電気音響トランスジユ
ーサ素子を例えば軸線方向に整列して配置し、所
定の放射およびレスポンスパターンを呈するよう
にした電気音響トランスジユーサ−アレイは周知
であり、これらは能動および受動的の双方の態様
でソナーおよびソノブイ装置に大いに用いられて
いる。斯種の装置には、垂直平面、即ちアレイの
長手方向軸線を含む平面内にて指向音響放射およ
びレスポンスパターンを呈すべく作用するトラン
スジユーサ−アレイが有利に用いられる。その理
由は、これらのアレイはアレイの横方向、即ちア
レイ軸線にほぼ垂直の方向での音響エネルギーの
放射を大きくすることができると共に上記方向で
の受信感度も向上させることができ、これに伴な
い検出信号の対雑音比も向上するからである。横
垂直方向の指向パターンを持たせることによつ
て、アレイを作用させる海水のような海面と海底
とから伝送されたり、受信されたりする音響反射
によつて生ずる不所望な影響も低減させることが
できる。

横型音響ビーム形成用の基本的な基準は当業者
に周知であり、一般に、所定距離離間されて、所
定の相対的振幅値および位相で作動して、所望な
指向性を呈するようにする個々能動的に作動する
トランスジユーサ素子を所定数必要とする。従来
のインラインまたは積み重ね多素子アレイでは、
素子の物理的な間隔を所定値に維持しながら電気
回路によつて個々のトランスジユーサ素子の相対
的な振幅値および位相を調整するのが普通であ
る。圧電トランスジユーサ素子を用いる斯種の従
来アレイでは素子の振幅制御または振幅シエージ
ングを、種々の素子の電極面積を調整することに
よつても行なつている。

垂直および水平指向パターンの双方を呈する電
気音響トランスジユーサ素子アレイを利用する水
中検出装置は多数ある。斯種従来のトランスジユ
ーサ−アレイの或るものは指向および全方向の水
平パターンと相俟つて、垂直の指向性も呈し、こ
れは個々垂直に積み重ねた中空円筒状の圧電材料
製電気音響トランスジユーサ部分即ち素子を多数
具えている。これらの個々の素子の内の所定数の
素子を成極すると共にこれらの素子に電極を設け
て、水平指向パターンを呈するようにし、また他
の素子も適当に成極して電極を設けて、水平全方
向パターンを呈するようにする。斯かる従来のも
のでは、各個々の指向および全方向トランスジユ
ーサ素子の電気的な位相および物理的な間隔を適
当に制御することによつて横垂直指向性を得てい
る。

これら従来アレイの指向パターンを対称とする
には、圧電材料の同質性および物理的寸法だけで
なく、アレイに使用される個々のトランスジユー
サ素子の各々に付随する製造工程も正確に均一と
する必要がある。アレイからの電気出力信号を用
いて情報を担持しているターゲツトを算出する検
出装置に用いられる横垂直指向パターンと、全方
向および正弦−余弦的水平指向パターンとの双方
を呈する多素子アレイでは、個々の圧電素子につ
いて上述したような要求を適えさせることは特に
臨界的である。さらに、同じタイプの多数の個々
のトランスジユーサ−アレイ間を均等とする必要
がある場合には、これらの制御および整合の問題
は一層厳しいものとなる。これら従来の多素子積
み重ねアレイに係わる斯かる固有の整合要件およ
び単一トランスジユーサ−アレイを製造するのに
必要な圧電材料の量が相当多いことからして、ア
レイの単価は相当高くなつている。これら従来の
多素子アレイを消耗的で、しかも高価に設計され
るソノブイに用いた場合、アレイのコストはソノ
ブイ全体のコストの大部分を占めることになる。
また、多数の圧電素子を必要とするために、アレ
イの重量が相当重くなると云う欠点もある。

本発明の目的は従来の多素子トランスジユーサ
−アレイのコストに較べて廉価に製造し得る横垂
直指向性を呈する整相アレイ電気音響トランスジ
ユーサを提供することにある。

本発明の多の目的は前述した目的のアレイに
て、能動電気音響トランスジユーサ素子と音響結
合ポートと組合わせて、ポートをアレイにおける
能動素子として有効に作用させることにある。

本発明の他の目的は中空の円筒または管状の構
造体および複数個の音響接合ポートを有している
整相アレイトランスジユーサおよびポートと一緒
に作動して横垂直指向パターンを呈する単一電気
音響トランスジユーサ素子を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は水中音響信号受信用のハイ
ドロホンとして、および水中音響信号送信用投射
器として使用するのに特に適している横垂直指向
性を呈する改良型整相アレイ電気音響トランスジ
ユーサを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は軽量で、パツケージ
し易く、引出しも容易で、しかもソノブイに使用
するのに好適な整相アレイトランスジユーサを提
供することにある。

さらに本発明の目的は、パーホーマンスが静水
圧によつて影響されない整相アレイ水中トランス
ジユーサを提供することにある。

本発明の他の目的は単一能動トランスジユーサ
素子を用いて、垂直平面内では強化された横指向
レスポンスパターンを呈し、水平面内では全方向
および指向レスポンスパターンの双方またはいず
れか一方を呈する整相アレイトランスジユーサを
提供することにある。

さらに本発明の目的は音響波を移相制御する少
なくとも１個の有孔平板を有しているフイルター
を提供することにある。

本発明の他の目的は細長管を有し、該管内に電
気音響トランスジユーサ素子および音響結合ポー
トを管の長手方向に交互に位置させた整相電気音
響トランスジユーサを提供することにある。

本発明による整相トランスジユーサの１つは、
両端に壁部を有している細長管の中間に支持され
る単一電気音響トランスジユーサ素子を具えてい
る。この素子は外部伝送媒体に直接音響波を伝搬
する第１振動面と、管内部の伝送媒体に直接音響
波を伝搬する第２振動面とを有している。細長管
は内部と外部伝送媒体との間を音響的に結合させ
る複数個の環状ポートを有している。これらのポ
ートはトランスジユーサ素子および管の端壁から
長手方向に離間されている。細長管の内部には音
響伝送路を設けて、各ポートとトランスジユーサ
素子の第２振動面との間を連通させる。ポートの
物理的な間隔、ポートの孔の面積、内部伝送路の
有効音響波長および管の端壁の音響インピーダン
スは適当に規定して、トランスジユーサ素子の第
２振動面と各ポートに直接隣接する外部伝送媒体
との間での音響波の移相量、振幅減衰量または音
響伝送特性を所定なものとする。

作動に際し、各ポートは横垂直指向性を呈する
従来の多素子アレイの個々の能動トランスジユー
サ素子と同様に作用する。音響波の伝送に際し、
トランスジユーサ素子の第２振動面によつて発生
され、各ポートに現われて、そこから放射される
内部音響波はトランスジユーサ素子の第１、即ち
外部振動面から放射される音響波と外部伝送媒体
中にて結合して、アレイまたは管の長手方向軸線
に対し横方向の音響放射を強化、または最大とす
ると共に、アレイ軸線とほぼ一直線を成す方向の
放射を最小にする。遠方の空間的音響源から放射
される音響波の受信に際しては、上述した結合処
理とは反対の作動が成され、トランスジユーサ素
子からの合成出力信号は、アレイの長手方向軸線
に対し横方向に位置する音響源から到来する音響
波に対しては最大となり、アレイ軸線と一直線を
成す方向に位置する音響源から到来する音響波に
対しては最小となる。トランスジユーサ素子は、
音響波送／受信用にアレイの長手方向軸線にほぼ
垂直な平面では所定のプレーナタイプの正弦／余
弦的および全方向放射兼レスポンスパターンを呈
するようにして、遠隔空間音響源から放射される
音響波の受信時には水平面内の所定の指向パター
ンに対して音響波到来方向の関数として変化する
トランスジユーサ素子からの合成出力信号を得る
ことのできるようにすることもできる。

水中で作用させる本発明トランスジユーサの一
例によれば、細長形の中空円筒管の両端部を閉成
し、この管の壁部には複数対のほぼ環状の孔、即
ちポートを管の長手方向に沿つて離間して設け
る。これらのポートは管の浸水時に外部、即ち水
の音響伝送媒体を管の内部に充満させ、また管の
内部伝送媒体と管の外部伝送媒体とを音響的に結
合させる。管の結合ポート対間における管の中間
部には内側および外側振動壁部に電極を有し、放
射モードで振動すべく成極された中空円筒状の圧
電トランスジユーサ素子を設ける。このトランス
ジユーサ素子の内側および外側振動壁部は内部お
よび外部伝送媒体とそれぞれ音響的に連通する。
各ポートはトランスジユーサ素子および管の両端
部から所定距離離間させて設け管の横方向の外部
伝送媒体中の放射音響エネルギーが強化されるよ
うにする。

本発明の他の例では、細長形の円筒管を垂直姿
正で水中に懸垂させ、円筒状圧電トランスジユー
サ素子の表面に複数個の電極を離間させて取付け
て、水平面内での正弦／余弦的および全方向パタ
ーンを追加的に得るようにする。円筒状トランス
ジユーサ素子の内部には仕切り用バツフルを設け
て、その内部容積を（パイ状に）直径的に４等分
し、その各容積部分を管内の伝送媒体と音響的に
連通させると共に、各容積部分を正弦／余弦的指
向パターンの各コドラントに物理的に関連させ
る。仕切り用バツフルを用いることによつて、ア
レイの水平方向の指向パターンが改善されるのと
相俟つて、音響的負荷および素子の内部伝送媒体
への音響的結合が改善される。

さらに本発明によれば、円筒状トランスジユー
サ素子を保管、つまりパツケージ位置から円筒管
に対する作動位置まで引出すための引出し手段を
設ける。

本発明の好適例によれば、トランスジユーサ素
子と管の端部に最も近いポートとの間の内部音響
伝送路の長さを、管内でリム付きの煙突状バツフ
ルを軸方向に変位させることによつて長くする。
このようにすることによつて、トランスジユーサ
に対するポートの物理的な配置に影響を及ぼすこ
となく内部伝送路の音響波経路長および合成移相
量を調整することができる。同様なバツフルは他
のポートに関連する内部伝送路にも用いることが
できる。

さらに本発明の他の例によれば、リム付きの煙
突状バツフルの代りに、平坦で、しかもそれぞれ
薄い円形の有孔バツフル平板を複数個用い、各平
板の複数の小孔の寸法を、これらの孔を通過する
音響波の波長よりも遥かに小さくする。各平板の
外側周縁部を細長形の円筒管の内側面に取付ける
が、この際隣接する所定対のポート間における内
部音響波伝送路内に離間して取付ける。上述した
ような平板は低減通過の音響波フイルターを成
し、トランスジユーサ−アレイの作動周波数範囲
内の選択周波数にて隣接するポート間での移相量
を十分に低減させる。

本発明は、横垂直指向性を得るのに、個々の能
動トランスジユーサを複数個用いる従来のアレイ
について前述したのと同じような基本的な規準、
即ちトランスジユーサ素子を所定の間隔とし、か
つこれらの素子を所定の位相および振幅で作動さ
せると云う規準事項を利用する。これらの従来の
アレイでは、トランスジユーサ素子の相対的移相
量および振幅を一般に電気回路手段によつて制御
するが、本発明では単一トランスジユーサ素子お
よびポートが従来アレイの能動トランスジユーサ
素子とほぼ同等の作用をして垂直指向性を呈する
ビームを送／受信し、しかも位相および振幅の制
御を音響的な手段によつてするようにする。本発
明では、トランスジユーサと各ポートとの間の音
響通路を有効的な音響路長に調整して、各音響路
の移相量を制御することができる。音響波の経路
長はバツフルまたは他の手段によつて調整するこ
とができ、また内部伝送媒体またはその幾つかの
部分を選択して、伝送路内の音響波の伝搬速度、
従つて例えばトランスジユーサと所定のポートと
の間での移相量を変えることができる。内部と外
部の伝送媒体が異なる流体の場合には、各ポート
を音響的に透過性の膜によつて被覆して、内部媒
体と外部媒体とを透過的に分離せしめるようにす
る。内部伝送路の移相特性を斯様に変化させるこ
とによつてポートによる位相調整を可能とし、ま
たポートをトランスジユーサ素子の位置に対して
管の長手方向に沿つて所望に位置付けることがで
きる。所定ポートでの移相量および振幅は、移相
量制御用有孔平板、バツフル壁、管端部壁の長手
方向の適当な変位によつて、および端部壁の吸音
または反射特性、従つて管内部の定在波を制御す
る管端部壁の音響表面インピーダンスを選択する
ことによつて調整することができる。各ポートの
孔の面積は、実際にはポートで振幅制御する内部
と外部の伝送媒体間での有効音響結合を制御する
大きさに調整することができる。一般に、トラン
スジユーサ素子からポートの外側面に到達し、そ
こにて放射される内部音響波はトランスジユーサ
素子の外部表面から放射される音響波と結合させ
るのが望ましい。これらの放射波の相対的振幅値
は従来アレイと同様に調整して、ポートが所望な
シエージングを呈して、アレイの軸線に沿う方向
の放射またはレスポンスを低減、即ち、アレイの
垂直平面内の主ビームのサイドロープを低減させ
る。

本発明はアレイが能動電気音響トランスジユー
サ素子と音響結合ポートとの組合わせを有してい
る横形パターンを呈する整相アレイ電気音響トラ
ンスジユーサも提供するものであり、本発明の好
適例によれば能動素子および受動ポートを管の長
手方向に沿つて能動素子として作用するポートと
交互に配置する。

図面につき本発明を説明する。

下記の説明および図面中で、同一部分および同
様な機能を果す部分には同様な符号を付して示し
てある。

本発明は主として水中音響信号、即ち水中音波
を送信したり、受信したり、或いは送／受信する
ものであるが、本発明は他の用途にも使用し得る
ことは明らかである。本発明はトランスジユーサ
−アレイに関するもので、これは単一の電気音響
トランスジユーサ素子と、長手方向軸線および複
数個の環状音響ポートを有している細長形の円筒
包囲体、または管を具えて、前記長手方向軸線に
垂直な平面内では第７図に示すような指向または
全方向のいずれか一方または双方の音響（フイー
ルド）パターンを呈し、前記軸線に平行またはそ
の軸線を含む平面内では第８図に示すような強化
指向パターンを呈するようにしたものである。な
お、第７および８図については後に詳述する。第
７および８図のパターンは、トランスジユーサ−
アレイを水中信号の送信または受信或いは送／受
信用ソノブイ−ハイドロホンとして使用する場合
に代表的な作動態様となり得るような、アレイ包
囲体、即ち管の長手方向軸線が垂直となる場合に
おける水平および垂直のプレーナパターンにそれ
ぞれ対応するものである。これらのパターンがト
ランスジユーサ−アレイの送信および受信指向特
性の双方を表わすことは明らかである。その理由
は、本発明によるトランスジユーサ−アレイはそ
の動作が両方向性のものであるからである。な
お、本明細書中にて使用するハイドロホンとは音
響信号を送信したり、受信したり、或いはその音
響信号を送／受信したりするトランスジユーサの
ことを意味し、従つてこの用法は投射器およびハ
イドロホンの双方についても云えることである。

第１，２および３図は本発明による整相トラン
スジユーサ−アレイ１０の斜視図、側面図および
頂面図である。トランスジユーサ−アレイ１０は
金属または硬質プラスチツクの如き適当な材料製
の細長形円筒管１２を具えており、しかもその管
はトランスジユーサ−アレイ１０を構成するため
の所望な音響周波数範囲と、所望なビームパター
ンとに依存する適当な長さおよび直径寸法を有し
ている。管１２の材料は音響透過率が低く、音響
振動に対し高い不感応性を呈し、しかも吸音率が
低いものとするのが好適である。そこで、本例で
は管材料としてアルミニウムを用いた。管１２は
その上側と下側端に終端部１４ａ，１４ｂを有し
ており、しかもその管の壁部に長さ方向に沿つて
所定の長さ離間した位置に形成されるほぼ環状の
複数個の開口、即ちポート１６ａ，１６ｂ，１６
ｃ，１６ｄを有している。これらの各開口は管１
２の内部における内部伝送媒体１５と管１２の外
部における外部伝送媒体１７との間の音響結合ポ
ートを成す。各ポート１６ａ〜１６ｄは縦支柱、
即ちリブ１８によつて分離された同形の４個の弓
形開口から成り、リブ１８はポート１６ａ〜１６
ｄの上下の管部分を連結して、管１２を長手方向
に一体構造にする。リブ１８はその円周方向に厚
さをできるだけ薄くするも、管１２の構造上の剛
性は維持するように形成するのが好適である。ま
た、リブ１８はそれらに関連する各ポートの円周
部のまわりに等間隔に離間させて、音響波のパタ
ーンが対称となるようにするのが好適である。リ
ブ１８の円周方向の幅は、管１２を構造的に一体
として、この管１２での逆共振を減結合させる手
段となるようにするのに十分な幅とする必要があ
る。しかし、その幅は伝送媒体中の音響波の波長
に較べて小さくして、リブ１８がポート開口部を
通る音響波の伝送を制限せず、しかもトランスジ
ユーサ−アレイ１０がＸ−Ｙ平面内で正弦および
余弦的な指向パターンを受信したり、そのような
パターンを形成する場合に、到来波を妨げないよ
うにすべきである。例えばリブの幅と伝送媒体中
の音響波の波長との比は１：15とするのが好適で
ある。また、管１２の円周の1/4の長さに対する
リブの幅の比は１：６とするのが好適であること
を確めた。これらの比率は音響パーホーマンスお
よび管１２の構造上の一体化の両面から見て良好
な結果を持たらす値である。管１２は上側の細長
形部分１２ａと下側の細長形部分１２ｂとを具え
ている。中空の円筒状またはリング状の電気音響
トランスジユーサ素子２０を上記上側部分１２ａ
と下側部分１２ｂとの間にて支持する。

第４および５図を参照するに、トランスジユー
サ素子２０は、放射モードで振動すべく成極した
圧電材料の如き電気音響材料製の中空円筒、即ち
リング２２を具えている。なお、電気音響トラン
スジユーサ材料の振動モードおよびタイプは別の
ものを用いることもできる。代表的な圧電材料は
ジルコニウム酸チタン酸鉛である。素子２０はそ
のまわりに鋳造または成型し得るエラストマーま
たは高分子材料の如き適当な封入材２４中に埋設
またはカプセル封止する。この封入材２４内には
素子２０と同心的に、しかもリング２２の各両端
部から長さ方向に離間して位置付けられる円筒状
の装着リングブラケツト２６も埋設し、これらの
ブラケツト２６をリベツト２８または例えば小ね
じ或いはエポキシ接着剤の如き他の適当な固定手
段によつて上側部分１２ａと下側部分１２ｂに固
定させる。封入材２４は、トランスジユーサ素子
２０に対する機械的な支持体を成すと共に、音響
的に透過性で、素子２０と伝送媒体１５，１７と
の間の音響結合を比較的良好とし、しかも素子２
０と管部分１２ａ，１２ｂとの間にトランスジユ
ーサ−アレイのパーホーマンスを劣下させる音響
振動が直接伝送されるのを最小限に抑えるのにも
役立つ。ブラケツト２６には長手方向に間隔をあ
けて、素子２０へ向けて、および素子２０からの
音波を伝送する窓領域、即ちポート２７を設け
る。本発明は主として水中にて用いるものである
ため、トランスジユーサ素子２０および後述する
この素子２０の電極を周囲のものから保護するこ
とは重要なことであり、その保護は封入材２４に
よつて行なう。封入材２４は種々の材料層または
種々の材料の化合物で構成し、上述したような特
性を呈するものとすることができる。

図面の明瞭化のために封入材２４を省いてある
第５図を参照するに、圧電リング２２は振動性の
外側面３０と振動性の内側面３２を有している。
リング２２は、外側面３０に慣例の方法で固定さ
れる外側電極４２，４４，４６，４８および内側
面３２に慣例の方法でそれぞれ固定される内側電
極５０，５２，５４，５６を有しているコドラン
ト（四分円形部分）３４，３６，３８，４０で構
成される。電極対４２，５０はコドラント３４
に、電極対４４，５２はコドラント３６に、電極
対４６，５４はコドラント３８に、電極対４８，
５６はコドラント４０にある。各電極はそれに関
連する各コドラントを殆どすべて覆い、しかも各
電極は弓形の両側部にて隣接する電極とは離間さ
れて、他の電極と電気的な通信を行なわないよう
にする。電極４２〜５６は蒸着の如き既知の方法
で各振動性の表面３０，３２に被着する。また、
電極の材料は銀の如き導電材料とする。電極４
２，５０，４４，５２，４６，５４，４８，５６
には電気的なリード線５８，６０，６２，６４，
６６，６８，７０，７２をそれぞれ接続する。電
極４２〜５６は封入材２４内に封入させる。リー
ド線５８〜７２は各電極と利用する外部回路との
間を接続する。

トランスジユーサ−アレイ１０の受信モードで
は、第５Ａ〜５Ｃ図につき説明するように結線す
ることによつて受信音響信号の指向性決定用の平
面レスポンスパターンを形成し得ることは当業者
にとつて自明なことである。対向コドラント３
４，３６に対する電極対からの相対的出力信号の
差によつて素子２０間に直径的に存在する音響圧
力傾度の大きさが与えられ、それはＸ−軸に沿う
方向の音響波面の伝送路に対しては最大となり、
Ｙ−軸に沿う方向の波面伝送路に対しては最小と
なり、従つて第７図に破線７６で示すような余弦
的な指向パターンを提供する。同様に、対向コド
ラント３８，４０に対する電極対の出力信号の差
によつて第７図に実線７８で示すような正弦的な
パターンが提供され、これはＹ−軸に沿う方向の
受信波面に対して最大となり、Ｘ−軸に沿う受信
波面に対して最小となる。なお、正弦および余弦
的パターンのことを“正弦”および“余弦”パタ
ーンとも表示する。その理由は、得られる実際の
パターンは正に正弦波のパターンおよび余弦波の
パターンから変化したものであるからである。

４つのすべてのコドラント３４，３６，３８，
４０からの４つのすべての電極対からの出力信号
を加算したり、平均をとつたりすることにより第
７図に実線８０で示すような全方向性の（フイー
ルド）パターンを得るようにする。カージオイド
パターンの如き当業者に既知の他のパターンを得
ることもできる。トランスジユーサ−アレイ１０
の送信モードでは、適当に位相調整（整相）した
電気信号を素子２０の対応するコドラント電極対
に供給して、所望な全方向または指向音響波パタ
ーンを発生させることができる。種々の電極は、
例えば一緒に接続または結合させて、単一の連続
した外側電極を形成し、同様に内側電極も共通に
接続、または単一の連続した内側電極を形成する
ようにすることができる。

なお、整相アレイトランスジユーサによつて送
信および受信音響波信号の双方に対して水平方向
の指向特性（指向パターン）を得ることができる
が、トランスジユーサ−アレイを代表的なソノブ
イの用途に用いる場合には、指向伝送特性は一般
に不必要である。例えば、音響信号を受信する作
用しかしない受動タイプのソノブイでは、通常ト
ランスジユーサ−アレイは受信モードで作動し
て、所望な水平方向の指向受信パターンおよび全
方向の受信パターンのいずれか一方または双方の
パターンを呈するようにする。音響信号を送信し
たり、受信したりする能動タイプのソノブイで
は、通常トランスジユーサ−アレイは、送信モー
ドでは全方向性のパターンを呈し、受信モードで
は所望な指向性および全方向性のいずれか一方ま
たは双方の水平方向パターンを呈すべく作動させ
るのが普通である。

第５Ａ図はトランスジユーサ素子２０の出力信
号またはその素子への入力信号を電気的に結合さ
せる回路を示し、第５Ｂ図は素子２０の電極およ
びリード線の断面図であり、第５Ｃ図はトランス
ジユーサ素子２８０の素子部分およびその素子の
電極とリード線の断面図である。第５Ａ図は送／
受信リレー５７を有して正弦的、余弦的および全
方向的受信パターンを呈すると共に全方向的の送
信パターンを呈する接続図である。正弦および余
弦パターンは第５Ａ図の回路にて増幅器を逆にし
て、リレー５７の適当な結線を変えて、送信信号
を端子７５ａ，７５ｂ，７９ａ，７９ｂに供給す
ることによつて送信し得ることは明らかである。
なお、第５Ａ図に（＋）および（−）にて示す記
号はトランスジユーサの各コドラントが所定の同
一の機械的動き、即ち応力を別々に受ける場合に
おける相対的な電圧極性を示したものである。第
５Ａ図の結合回路は、トランスジユーサ素子の
個々のコドラント出力を数学的に結合し、かつ平
均化して、余弦的、正弦的および全方向的なパタ
ーン信号を同時に発生する。

電極リード線６０，６４，６８，７２（第５Ｂ
図）はそれぞれ前述したように各電極に接続する
と共に送／受信リレー５７に各々結合させる。電
極リード線５８，６２，６６，７０は電力増幅器
５９の端子５９ａおよび各増幅器６１，６３，６
５，６７，６９，７１，７３および７５の共通入
力端子に共通バス５９ｄによつて電気的に結合さ
せる。第５Ｃ図の電極リード線５８′〜７２′は、
第２１図の接線方向に成極したトランスジユーサ
素子２８０につき後に詳述する各電極２８４，２
８６に電気的に接続する。素子２８０を用いる場
合には、リード線６０，６４，６８，７２の代り
に各リード線６０′，６４′，６８′，７２′をリレ
ー５７に接続すると共にリード線５８，６２，６
６，７０の代りにリード線５８′，６２′，６６′，
７０′を共通バス５９ｄに接続する。

電力増幅器５９の端子５９ｂはリレー５７の送
信バス５５ａに電気的に結合させる。リレー５７
の単極二段スイツチ５５ｂ〜５５ｅの各ポールは
リード線６４，６０，７２，６８にそれぞれ電気
的に結合させる。リレー５７の各スイツチ５５ｂ
〜５５ｅは受信端子Ｒと送信端子Ｔを有してい
る。リレースイツチ５５ｂ〜５５ｅのブレードは
まとめて機械的に連結し、ソレノイドまたは電磁
コイル５５によつて作動させる。図示のスイツチ
ブレードはリレーコイル５５が不作動状態の場合
を示している。コイル５５を作動させると各ブレ
ードは受信端子Ｒから送信端子Ｔへと電気的に切
り換えられる。なお、リレー５７の代りに固体ス
イツチング装置の如き他の手段を用いることもで
きる。

増幅器６１，６３，６７，６９，７１，７５は
本来ゼロ移相増幅器とし、増幅器６５，７３は本
来180°移相増幅器とするか、或いはその逆とす
る。各増幅器の利得は、周知の如く信号増幅およ
び信号レベル補償の両目的またはその一方の目的
のために所望されるように、１以上または１以下
とすることができる。トランスジユーサのすべて
のコドラントの感度を同一とする場合には、すべ
ての増幅器の利得を同じとするのが好適である。
しかし、これらの各増幅器の利得は、トランスジ
ユーサのコドラントの感度の相違をいずれも補償
するために可調整、即ち可変とする。スイツチ５
５ｂの受信端子Ｒは増幅器６１，６３の＋端子
に、スイツチ５５Ｃの受信端子Ｒは増幅器６５，
６７の＋端子に、スイツチ５５ｄの端子Ｒは増幅
器６９，７１の＋端子に、スイツチ５５ｅの端子
Ｒは増幅器７３，７５の＋端子にそれぞれ電気的
に結合させる。

各スイツチ５５ｂ〜５５ｅの送信端子Ｔはバス
５５ａに電気的に接続する。各増幅器６１〜７５
の−入力端子は共通バス５５ｄに電気的に結合さ
せ；増幅器６１の＋出力端子およびインバータ増
幅器６５の−出力端子は余弦（信号）出力端子７
５ａに電気的に結合させ；インバータ増幅器６５
の＋出力端子および増幅器６１の−出力端子は余
弦（信号）出力端子７５ｂに電気的に結合させ；
増幅器６９の＋出力端子およびインバータ増幅器
７３の−出力端子は正弦（信号）出力端子７９ａ
に電気的に結合させ；増幅器６９の−出力端子お
よび増幅器７３の＋出力端子は正弦（信号）出力
端子７９ｂに電気的に結合させ；増幅器６３，６
７，７１，７５の各＋出力端子は全方向（信号）
出力端子８３ａに電気的に結合させ；増幅器６
３，６７，７１，７５の各−出力端子は全方向
（信号）出力端子８３ｂに電気的に結合させる。
余弦出力端子７５ａと７５ｂとの間には抵抗７７
を電気的に接続し；正弦出力端子７９ａと７９ｂ
との間には抵抗８１を電気的に接続し；全方向出
力端子８３ａと８３ｂとの間には抵抗８５を電気
的に接続する。抵抗７７，８１および８５はこれ
らの抵抗が関連する増幅器に抵抗性の出力負荷を
与える。

各電極リード線５８〜７２に関連する各電気音
響トランスジユーサのコドラントからの電気出力
信号は、第５Ａ図に示す結合回路への入力信号と
して供給される。リレー５７が図示のような受信
状態にある場合には各リード線５８〜７２に発生
するハイドロホン出力信号が前述したように、そ
れらの対応する増幅器の入力端子に供給される。
増幅器６３，６７，７１，７５の出力端子は並列
に接続して、全方向信号出力端子８３ａ，８３ｂ
に接続する。増幅器６３，６７，７１，７５の出
力端子を並列に接続することによつて素子２０の
すべてのコドラントからの出力信号の平均をとつ
て、全方向出力信号を端子８３ａ，８３ｂに供給
する。全方向出力信号を所望しない場合には、増
幅器６３，６７，７１，７５を省くことができ
る。

Ｙ軸（第５Ｂ，５Ｃ図）に沿つて位置付けられ
るような、トランスジユーサ素子２０の内の直径
的に対向して位置付けられる電極リード線７２，
６８に関連するトランスジユーサ素子２０のコド
ラントからの出力信号は増幅器６９，７３への入
力信号としてそれぞれ供給する。同様に、電極リ
ード線６４，６０に関連するトランスジユーサ素
子２０のコドラントの出力信号は増幅器６１，６
５への入力信号としてそれぞれ供給する。増幅器
６９，７３の出力端子は並列接続すると共に、正
弦指向性出力端子７９ａ，７９ｂに接続する。こ
のような接続とすることによつて増幅器６９，７
３はリード線７２，６８に関連するトランスジユ
ーサ素子のコドラントからの出力信号を代数的に
は加算したり、または減算したりして、正弦的指
向性パターンの出力信号を端子７９ａ，７９ｂに
供給する。増幅器６１，６５も同様に、Ｘ−軸に
沿つて位置付けられる電極リード線６４，６０に
関連するトランスジユーサ素子２０の対向するコ
ドラントからの出力信号を用いて、端子７５ａ，
７５ｂに余弦的指向パターンの出力信号を供給す
る。

全方向性信号の送信を望む場合には、リレー５
７のスイツチブレードをＴ端子に動かすようにリ
レー５７を動作させる。増幅器５９の入力端子に
信号が供給されると、この信号は増幅されて端子
５９ａ，５９ｂに供給され、これらの増幅信号は
バス５９ｄおよびリレースイツチ５５ｂ〜５５ｅ
を経てリード線５８〜７２に供給される。これら
のリード線に供給される信号はそれぞれトランス
ジユーサ素子２０の関連するコドラントを駆動さ
せて、媒体中に音響波を送信せしめる。正弦およ
び余弦パターンの音響波のいずれか一方または双
方の音響波を送信したい場合には、増幅器６１，
６５，６９，７３の増幅方向を逆とし、かつ余弦
端子７５ａ，７５ｂまたは正弦端子７９ａ，７９
ｂのいずれか一方または双方に入力信号を供給す
る際には、これらの入力信号の利得および電力レ
ベルを十分高めるように増幅して、トランスジユ
ーサ素子２０のコドラントを駆動させて、伝送媒
体中に音響信号を送信せしめるようにする。送信
および受信モードの期間中各増幅器の入力および
出力端子またはリード線を適当に切換えるべく第
５Ａ図に示す回路を変更して、正弦または余弦送
信パターンのいずれか一方または双方を得るよう
にすることができることは当業者に明らかなこと
である。

軸線Ｘ、Ｙからそれぞれ45°シフトされる軸線
X′、Y′に対する送受信信号を得るためには、電
極リード線５８〜７２を例えばつぎのように接続
することができる。即ち、第１半部に対しては電
極リード線６２，６４を電極リード線６６，６８
と並列に接続すると共に、第２半部に対しては電
極リード線７０，７２を電極リード線５８，６０
と並列に接続し、かつ上記両半部を直列に接続し
て、各半部の信号出力を合成して差信号を得て、
X′軸に沿う余弦レスポンスを得るようにする。
同様に、第３半部に対する電極リード線６２，６
４を電極リード線７０，７２と並列に接続すると
供に、第４半部に対する電極リード線６６，６８
を電極リード線５８，６０にそれぞれ並列に接続
し、かつ上記第３および第４半部を直列に接続し
て、各半部の信号出力を合成して差信号を得て、
Y′軸（第５図）に沿う正弦レスポンスを得るよ
うにする。第１半部と第２半部および第３半部と
第４半部をそれぞれ結合させる上述した結線は時
系列的に行なつて、最初は余弦パターンを、つい
で正弦パターンを得るように、交互に各パターン
を得るようにすることができることは明らかであ
る。

つぎに第１〜８図を参照してトランスジユーサ
−アレイ１０の作動につき説明する。トランスジ
ユーサ−アレイ１０は両方向性のもの、即ちこれ
は電気入力信号から伝送媒体中に音響波を送信し
たり、または伝送媒体中の音響波を受信して、こ
れらの受信波を電気出力信号に変換したりするこ
とができる。なお、以下の説明ではトランスジユ
ーサ−アレイ１０の受信モードにつき説明する
が、送信モードの作動は受信モードの場合の逆で
あり、図示の（フイールド）パターンおよび説明
はトランスジユーサ−アレイ１０の送信および受
信特性の双方を表わすものである。

トランスジユーサ−アレイ１０をハイドロホン
として使用する場合には、このアレイ１０は伝送
媒体（水）中に懸垂されるため、このアレイの縦
軸Ｚは水面に対して垂直となる。音響波面Ｗの伝
送方向が、水平面内の軸線Ｘに対して角度βでト
ランスジユーサ−アレイ１０に入射する方向の場
合には、その音響波は素子２０の外側面に衝突
し、かつポート１６ａ〜１６ｄにも入り、これら
のポート１６ａ〜１６ｄに入る音響波は位相シフ
トされて、素子２０の内側面に入り、素子２０の
外側面に到来した音響波Ｗによる振動作用を補強
せしめる。従つて、信号対雑音比が相当高い電気
出力信号がトランスジユーサ−アレイ１０によつ
て得られる。信号対雑音比が高くなるのは、垂直
平面内でのローブ８４が相当狭く（第８図）、こ
れによりサイドローブ９０が抑圧されて、主ロー
ブ方向以外の方向からのレスポンスが拒否される
からである。

送信モードでは、上述した状態と反対の状態が
生じ、電気信号がトランスジユーサ素子２０に伝
送され、表面３０，３２を振動させ、かつ伝送媒
体中に音響波を発生せしめる。内側面３２からの
音響波は管１２の内部を走行し、かつポート１６
ａ〜１６ｄにて位相および振幅が補強されて、外
側面３０から所望な方向へと送信される。

従来の多素子トランスジユーサ−アレイの個々
の素子について位相、増幅度およびそれら素子の
間隔を相対的に所望な値に調整して、横幅の広い
所望な指向パターンを得るようにすることは周知
であり、このようなことについては例えば、
John Willey＆Sonsから1962年に再版された
KinslerおよびFrey著による“Fundamentals of
Acoustics”；McGraw−Hill社により1968年に発
行されたMorseおよびIngard著による
“Theoretical Acoustics”およびMcGraw−Hill
社により1975年に発行されたUrick著による
“Principles of Underwater Sound”に記載さ
れている。このような従来の理論を本発明のポー
ト付き単一素子トランスジユーサ−アレイに適用
する。従つて、従来の多素子電気音響トランスジ
ユーサ−アレイの利点が、単一電気音響トランス
ジユーサ素子と複数個のポートとを有するか、ま
たはこのような素子とポートを交互に有する本発
明トランスジユーサ−アレイでも得られる。

一般に、ポート１６ａ〜１６ｄにおける音響波
の粒子速度はポートの開口部の面積、即ち直径が
所定の管における環状の開口部の長さ方向寸法に
応じて逆に変化する。開口部における音響波の粒
子速度は従来の多素子トランスジユーサ−アレイ
のセラミツク振動素子の表面速度に類似してい
る。ポート１６ａ〜１６ｄにおける内部の音響波
の位相は音響波の周波数、内部伝送媒体の特性お
よび各ポートと振動性の内側面３２との間の音響
伝送路の有効長さに依存する。或る周波数帯域の
音響波を送信する場合には、その帯域の中心周波
数を音響波の周波数として用い、かつポートと振
動性の表面との間の距離を、それらの各長さ方向
の中間点間の距離を測定した値とするのが有利で
ある。

振動性の内側面３２は外側３０とは180°位相が
ずれて振動する。これがため、表面３０，３２か
らポート１６ａ〜１６ｄを通る音響波を同相とな
るように補強したい場合には、ポート１６ｂおよ
び１６ｃの各有効音響経路の長さが表面３２から
の波長のほぼ1/2の長さとなり、しかもポート１
６ａ，１６ｄの各有効音響経路の等さがポート１
６ｂ，１６ｃからの波長のほぼ１波長分の長さと
なるようにする必要があるが、当業者に既知のよ
うに位相シエージングを得るために音響経路の長
さを多少相違させるのが望ましい。管１２に追加
の各ポートを形成する場合には、これらの各ポー
トの有効音響経路の長さは、上述したと同じよう
なシエージングを除けば、そのポートにおける同
相の波長に対し直ぐ隣りのポートから振動性の表
面３２への音響波の波長のほぼ１波長分の長さと
なるようにする。実質上音響波が同相となるポー
トの数を増大させれば、垂直平面内におけるロー
ブ８４（第８図）のビーム幅は狭くなる。所定長
さの管１２におけるポートの数を増やすと、垂直
ビーム幅が狭くなり、これらポートでの音響信号
の振幅および位相シエージングを制御してサイド
ローブを短縮させることができる。

上述した例ではポート１６ａ〜１６ｄをトワン
スジユーサ素子２０から長手方向に離間させて、
ほぼ対称に位置付けるようにしている。このよう
な対称的な間隔とすることによつて第８図に示す
ように、Ｚ−軸に対してほぼ垂直の方向にローブ
８４を得る。ポート１６ａ〜１６ｄを管１２の長
手方向軸線に沿つて素子２０のまわりに物理的に
非対称とすることによつてローブ８４はＺ−軸に
対し垂直即ち横方向から所望角度上側または下側
に傾斜させることができる。従来の多素子アレイ
のように、本発明では各ポート１６ａ〜１６ｄに
漸次位相遅れを与えることによつてビームを傾斜
させることができ、所定ポートの位相遅れは、そ
のポートとトランスジユーサ素子２０の振動内側
面３２との間の内部音響波を移相させる。

管１２の内部音響波の走行長さ、即ち経路の長
さについて用いた“有効”長さとは、管１２のポ
ートと内側面３２との間にて音響波が実際に走行
する長さのことであり、この長さはポートと内側
面３２との間の実際の物理的間隔とは相違させる
ことができる。

ポート１６ａ〜１６ｄにおける音響波の位相お
よび振幅に影響を及ぼす要因には、音響波が走行
する伝送媒体、管１２内でポートと内側面３２と
の間を走行する音響波の有効走行長、ポートの開
口寸法および端部壁の如きいずれかの反射面の音
響インピーダンスがある。

一般に、ポート開口の寸法が小さくなるにつれ
て、そのポート個所における音響波粒子速度は大
きくなる。所定の対称横形（broadside）パター
ンを得るために、本発明の一実施例ではポート１
６ｂと１６ｃの開口寸法を等しくし、ポート１６
ａと１６ｄの開口寸法を等しくする。ポート１６
ａ，１６ｄの開口寸法はポート１６ｂ，１６ｃの
開口寸法よりも大きくする。さらに、ポート１６
ｂ，１６ｃの各開口寸法は素子２０の表面３０の
面積よりも小さくし、この表面３０の全領域は外
部伝送媒体に音響的に露出させる。

本発明によるトランスジユーサ−アレイでは概
して、トランスジユーサ素子２０の外側面および
ポート１６ａ〜１６ｄの表面部から放射される音
響波がほぼ同相となり、しかも隣接するポート間
および素子２０と隣接ポートとの間の物理的間隔
が、変動する公称音響作動周波数の波長の約1/2
となるようにして、所望な指向パターンおよびス
プリアスなレスポンス減衰度を呈するようにす
る。例えば、第９図に示すような本発明の一例で
は、管１２をアルミニウム材料製とし、その直径
を4.625インチ（１インチ≒2.54cm）とし、壁厚
を0.062インチとする。トランスジユーサ素子２
０の長手方向の寸法は約2.0インチとし、この素
子の外側面は管１２の内側面とほぼ同一平面とな
るようにする。素子２０の壁厚は約3/16インチと
する。ポート１６ｂ，１６ｃの面積は同じとし、
これらのポートを素子２０のまわりに対称に位置
させ；同様にポート１６ａ，１６ｄの面積も同じ
とし、これらを素子２０のまわりに対称に位置さ
せる。各ポート１６ｂ，１６ｃの長手方向（縦）
の寸法は0.75インチとし、かつポート１６ａ，１
６ｄの各縦の寸法は1.5インチとする。素子２０
の長さ方向の中心点と各ポート１６ｂ，１６ｃの
長さ方向の中心点との間の縦の間隔は約4.525イ
ンチとし、ポート１６ａ，１６ｂの中心間隔に対
するこれらポートの長さ方向の中心点の距離およ
びポート１６ｃ，１６ｄの中心間隔に対するこれ
らポートの長さ方向の中心点の距離を約4.205イ
ンチとする。第９図に示すように、移相制御用に
音響波を屈曲させるバツフル９２，９４を用い
て、ポート１６ａと１６ｂとの間での内部音響波
の移相量をほぼゼロとし、かつポート１６ｃと１
６ｄとの間での移相量もほぼゼロとする。各ポー
ト１６ａおよび１６ｄとその各端部１０４および
１０６との間の長手方向の間隔は約1.67インチと
する。上記端部１０４および１０６はアルミニウ
ム材料製とし、その厚さは約0.625インチとする。
上述したような寸法を有するアレイの公称作動周
波数は約9kHzである。各ポート１６ａ，１６ｄ
の各端部１０４，１０６からの長手方向の間隔は
それらの端部と管内に得られる定在波とによつて
形成される音響インピーダンスに影響を及ぼす。
本発明の他の例では、端部平板の内側に気泡タイ
プの音響材を接着して、管端部における成端イン
ピーダンスを所望な値とする。

垂直平面内における音響ビームの幅はポート１
６ａ〜１６ｄの個数およびそれらの間隔によつて
制御され、ポートの個数が増えるにつれて垂直方
向におけるビームの幅は狭くなる。なお、サイド
ロープは粒子速度または振幅シエージング比か、
或いは位相シエージング比のいずれか一方か、ま
たは双方によつて抑圧され、各ポート個数の粒子
速度に対する能動素子２０の個所の粒子速度の比
率が、従来の多素子アレイの各能動素子での相対
速度に対するものであることは当業者に既知であ
る。ポート１６ａ〜１６ｄの個所の粒子速度はそ
れらポートの開口面積並びにポート開口間の音響
伝送路によつて制御され、素子２０は管１２の内
側に音響エネルギーを発生する。

図示の素子２０は４つのコドラントに電極を設
けた単一の圧電リング２２で構成しているが、素
子２０は４個別々に半径方向に成極した圧電材料
製のコドラント区分（セクター）で構成し、これ
らの各セクターに電極対を設けたり、或いは各セ
クターを任意数に分けて電極対を設けたりして、
所望な結果を得るようにすることができることは
明らかである。

管１２はその両端部の一方または双方を開放さ
せることができる。端部の音響波インピーダンス
を管の音響波インピーダンスにほぼ整合させれ
ば、反射波および定在波は最小となる。図示のよ
うな構成のバツフル９２，９４はポートで音響波
を所望通りに移相させるのにも有効である。

第６Ａ図の管１２は、第１〜４図の例における
ポート１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに対応
し、しかもそれらのポートに構造および機能が類
似している環状のポート１７ａ，１７ｂ，１７
ｃ，１７ｄを有している。これらポート１７ａ〜
１７ｄの縁部には音響的に透過性の膜１９ａ，１
９ｂ，１９ｃ，１９ｄを付着して管１２を封止
し、それらのポートから内部の伝送媒体１５が流
出しないで、管１２内に媒体１５が封じられるよ
うにする。媒体１５は、その音響波速度特性が所
定周波数の音響波の波長および移相量に影響を及
ぼすものを選定する。このような媒体１５は所望
な音響特性を呈するシリコーン油または他の材料
とすることができる。波長は音響波速度と全く同
様に変化し、間隔が所定のポート１７ａ〜１７ｄ
に対して相対音響波速度が変化すると、それらポ
ート個所での内部音響波は対応した移相を呈する
ようになる。

ポート個所における内部音響波の移相量は管１
２内の有効音響波経路長を変えることによつても
変化させることができる。内部音響波の伝送路を
折り曲げることによつて、管１２の長さを長くし
ないでも音響波の伝送経路長は長くなる。また、
折り曲げ音響路を使用することによつて、トラン
スジユーサ素子２０の各ポート１６ａ〜１６ｄと
振動性の外側面３０との間の物理的、即ち実際の
長手方向の間隔をそれ相当に選定して、垂直方向
の指向パターンを所望なものとし、かつ従来の多
素子アレイの能動素子間の相対間隔に対して当業
者に既知のように、サイドローブ９０を第８図に
示すように狭くすることができる。サイドローブ
を狭くすると、横形主ローブ８４の音響強度が増
大し、しかも水面または海面からの音響波の反射
によつて生ずるスプリアス信号のレスポンスが最
小となる。

素子２０の表面３２と選定ポートとの間に内部
音響波の折り曲げ伝送路を得るには、管１２の内
側に音響波を曲げて案内するバツフルを使用する
方法がある。第９図に示すように、管１２には上
側のバツフル９２と、下側のバツフル９４を設け
る。バツフル９２はポート１６ａと１６ｂとの間
に、バツフル９４はポート１６ｃと１６ｄとの間
にそれぞれ設ける。バツフル９２，９４は同様な
構造をしており、しかも円筒管１２の部分１２ａ
と１２ｂの内壁にそれぞれ固定されるブロツキン
グリム９６，９８を有している。煙突部１００は
ポート１６ａを越えて延在し、かつ端壁１０４の
方を向いている。煙突部１０２もポート１６ｄを
越して延在し、端壁１０６の方を向いている。従
つて、素子２０の内側面３２とポート１６ａ，１
６ｄとの間またはポート１６ａと６ｂとの間およ
びポート１６ｃと１６ｄとの間での音響波の直接
的な伝達はバツフル９２，９４によつてそれぞれ
阻止される。しかし、音響波は折り曲げ伝送路８
９ａ，８９ｂによつて上述したような各間に伝達
される。ポート１６ａ，１６ｄにて所望な位相が
得られるように音響波には端壁１０４，１０６か
らの反射波も加えることができる。従つて、ポー
ト間の実際の物理的間隔を増大させなくても音響
波の有効経路長は増大し、また、ポート１６ａ，
１６ｄにおける音響波の位相は、管部分１２ａ，
１２ｂの各端部１０４，１０６のそれ相当の変位
および折り曲げ伝送路８９ａ，８９ｂの実際の長
さによつて調整することができる。折り曲げ伝送
路の長さが煙突部１００，１０２の長手方向の寸
法の関数となることは勿論である。バツフル９
２，９４の使用によつて管１２の全体の長さを短
くし、しかもポート１６ａ〜１６ｄ間の物理的間
隔を接近させて、端部またはサイドロープを抑圧
して、垂直方向に所望な指向パターンを得ること
ができる。バツフル９２，９４は図示のポート間
での使用のみに限定されるものでなく、任意所望
なポート間に用いて、ポート間またはいずれかの
ポートとトランスジユーサ素子２０の内側面３２
との間にて音響波を適当に移相させることができ
る。

バツフル９２，９４は素子２０から長手方向に
対称的に離間させるのが好適であるが、特定ポー
トにおける位相状態を特殊なものとするために非
対称な間隔とすることもできる。バツフル９２，
９４は音響的に非透過性のものとするのが好適で
あり、これらは第１２図に示すように空気閉じ込
め材またはメツシユ製の中間圧力解放層１１２の
まわりに層１０８，１１０の如き丈夫な層をサン
ドウイツチ状にして構成することができる。バツ
フル９２，９４用の層１０８，１１０は黄銅シム
（夾金）素材とすることができ、層１１２は発泡
プラスチツクとすることができる。さらに、煙突
部１００，１０２は折り畳み可能な蛇腹または望
遠鏡的な構造として、後述するようにトランスジ
ユーサ−アレイ１０を未引出し状態にし得る構造
とすることができる。

音響波の位相および振幅は端壁１０４，１０６
の反斜面の音響表面インピーダンスを調整するこ
とによつても調整することができる。第９図の端
壁１０４，１０６は表面３２とポート１６ａ，１
６ｂとの間の音響波伝送路に対する反斜面として
それぞれ作用する。端壁１０４，１０６の音響特
性は、これら端壁を通る音響波の伝送に影響を及
ぼすと共に、円筒管１２に与えられる音響インピ
ーダンスによる内部定在波にも影響を及ぼし、斯
かる端壁によつて反射音響波の量および音響波の
吸収、即ち減衰量が決定される。端壁１０４，１
０６の材料としては所望なインピーダンスを呈す
るものを選定する。図示の例では端壁１０４，１
０６を表面８２から長手方向に対称に位置させて
いるが、これらの端壁は所望な音響パターンを得
るために非対称に位置させることもできる。さら
に、図示の例では管１２が端壁１０４，１０６を
有しているが、本発明の教示にならつて管の両端
は開放させて使用することもできることは明らか
である。

本発明はトランスジユーサ素子２０と内部伝送
媒体との間の結合を改善するバツフルの構成を提
供することにもある。第１０および１１図に示す
ように、トランスジユーサ素子２０の内壁によつ
て画成される空胴、即ち中央空所内には空胴バツ
フル１１４を装着する。空胴バツフル１１４は中
心軸１１６と半径方向に延在する隔壁（仕切り）
１１８，１２０，１２２，１２４とを有してお
り、これらの隔壁はいずれもリング２２の内壁３
２の方へ延在しているが、その内壁とは直接接触
しないように離間されている。上記隔壁の各端部
は例えばポリウレタンの如き弾性材料を用いて内
壁３２に固着させることができる。隔壁の端部と
リング２２とは音響的に分離させて、リングと隔
壁との間に音響振動が伝達しないようにするのが
望ましい。他の材料、方法および構造によつて空
胴バツフル１１４をトランスジユーサ素子２０の
内側に取付けることもできる。隔壁１１８は電極
５２と５４との間；隔壁１２０は電極５４と５０
との間に；隔壁１２２は電極５０と５６との間
に；隔壁１２４は電極５６と５２との間にそれぞ
れ位置させる。正弦および余弦的水平フイールド
パターンが望まれる一般的な場合には、隔壁の数
を第１０図に示すように電極対の数に等しくす
る。同様に、空胴バツフルは、例えば第２１図に
示す素子２８０のような他の構造のトランスジユ
ーサ素子に使用することもできる。

いずれにせよ、トランスジユーサ素子２０で第
７図に示すような水平指向パターンを得る場合に
は、Ｘ、Ｙ軸の中間の直径ラインに沿つて、また
はその直径ライン上に直径的隔壁を位置させるよ
うにする。第７図の余弦パターン７６のような単
一の余弦または正弦パターンを得るためのトラン
スジユーサ素子を有する本発明によるトランスジ
ユーサ−アレイでは、Ｙ軸に沿つて直径的に延在
する単一の隔壁を使用することができる。同様
に、正弦波パターンのレスポンス７８を得る場合
には、隔壁をＸ軸に沿つて設けるようにする。一
般に、バツフルの隔壁（１個または複数）は指向
パターンの理論上の主要最小レスポンス点と交差
する軸線に沿つて位置付ける。隔壁は素子２０の
長手方向に同じ幅を有するようにして、素子２０
の長手方向、即ち軸線方向の制限領域内にて、こ
れらの仕切られた部分間にて音響波が直接横方
向、即ち弦方向に伝搬しないようにする。バツフ
ル１１４の端部は開放させて、管１２の長手方向
に音響波が殆ど妨害されずに伝送されるようにす
る。

受信モードにおけるように、リング空胴、即ち
中央開口部の音響信号圧をそのリングの作動に利
用する場合、空胴バツフル１１４は素子２０のセ
ラミツクリング２２に対する有効圧力勾配を増大
させる。バツフル１１４は素子２０のリング２２
内の空胴の共振周波数も高める。さらにバツフル
１１４によつて水平面内における音響波の正弦的
および余弦的指向性も改善される。バツフル１１
４の隔壁の音響波の伝達性は低く、これらは前述
したように第１２図に示すような構成とし；層１
０８，１１０をアルミニウム製とし、層１１２を
空気含有スクリーンメツシユ製とすることができ
る。

音響波の伝送経路長を一層正確に決定すれば、
種々の境界条件を伴なう管内の音響波に対し、当
業者に既知で、しかも例えば前記文献にても取扱
われている等式を解決することになる。斯かる境
界条件には素子２０の内側壁３２での粒子速度、
素子２０の空胴の寸法、この空胴の境界面におけ
る管１２の音響インピーダンスおよび各ポートの
長手方向位置における管１２の音響インピーダン
スが含まれ、後者の音響インピーダンスはポート
の放射インピーダンスと、ポートを越して延在す
る管の音響インピーダンスの関数となる。一般
に、素子２０のインピーダンスを管部分１２ａ，
１２ｂに対して整合させることによつて音響波エ
ネルギーが一層有効に転送されるようになる。境
界条件は素子２０を管１２に取付ける方法に応じ
て変化する。また、管１２と素子２０との間での
逆向きの振動伝搬は音響波パターンの指向性を劣
化させる。素子２０を管１２に取付ける際には振
動が互に伝わらないようにして、機械的な振動が
交差結合しないようにする。

第１３〜１６図を参照するに、細長管１４２は
上側の細長部分１４４と下側の細長部分１４６と
を有している。上側細長部分１４４には環状ポー
ト１４８，１５０を形成し、下側細長部分１４６
には環状ポート１５２，１５４を形成する。管を
支持するためにポート１４８〜１５４には弓形の
間隔縦リブ１５６を位置させる。細長部分１４
４，１４６は前述した例における部分１２ａ，１
２ｂに；ポート１４８，１５０，１５２，１５４
はポート１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに；リ
ブ１５６はリブ１８にそれぞれ対応する。これら
の対応する部分は同じような構造をしており、し
かも同じような機能をする。

中空の円筒状カラー（継ぎ輪）１５８は環状ポ
ート１６０を有しており、このポートには弓形の
間隔縦リブ１６１を形成する。カラー１５８の内
側に形成したポケツトに前述したトランスジユー
サ素子２０を位置させると共に、その素子をカラ
ー１５８の下側端に挿入した抑止リング１６２に
よつてポケツト内に固定させる。上側および下側
のリングガスケツト１５９ａ，１５９ｂはそれぞ
れコープレーン（Corprene）またはゴムの如き
適当な材料製のものとして、素子２０をカラー１
５８および抑止リング１６２から音響的に分離さ
せる。カラー１５８、リング１６２は金属または
プラスチツクの如き適当な材料製のものとするこ
とができる。トランスジユーサ素子２０は保護被
覆、即ち被膜（図示せず）によつてその作動環境
から保護することは勿論である。カラー１５８は
その上側および下側端からそれぞれ延在している
上側の環状フランジ１６４と下側の環状フランジ
１６６を有している。管部分１４４はフランジ１
６４の内側に確実に据えると共に、管部分１４６
もフランジ１６６の内側に確実に据える。抑止リ
ンク１６２のカラー１５８への取付け、カラー１
５８の上側および下側管部分への取付けは、接
着、機械的なねじ、またはリベツトのような任意
の適当な固着手段（図示せず）によつて行なうこ
とができる。

第１３〜１６図の例のトランスジユーサは第１
〜６図の例のものと同様に作動する。この第１３
〜１６図の例にもバツフル９２，９４および１１
４を同様な目的で利用するのが有利である。ま
た、管部分１４４，１４６に端壁１０４，１０６
を設けて、前述したように内部音響波に対して振
幅および移相量の所望な調整を行なうことができ
る。

第１７〜２０Ａはトランスジユーサ−アレイの
未引出し（非展開）および引出し（展開）状態を
示したものであり、このトランスジユーサ−アレ
イは第１〜６図の例のアレイ１０に対応するが、
第１７図ではポートの断面は示してない。非展開
状態ではトランスジユーサ管１７６に電子キヤニ
スター１７０を押し込む。トランスジユーサは使
用前には第１７図に示すように占有面積を小さく
して、荷造、輸送および保管時にトランスジユー
サを保護し、使用時には第１８，１９図に示すよ
うにトランスジユーサを展開状態に引伸ばすよう
にする。

細長形の円筒状キヤニスター１７０に内蔵させ
る電子パツケージには、トランスジユーサ−アレ
イが受信モードにあるか、送信モードにあるかに
応じて素子２０から電気信号を受信したり、素子
２０に電気信号を送信したり、或いは素子２０で
送／受信したりするためにケーブル１９４を経て
素子２０のリード線５８〜７２（第１７〜２０Ａ
図では図示せず）に結合させる。電気信号を送／
受信するキヤニスター１７０の上側端から表面に
浮かせる電子キヤニスター（図示せず）まで信号
ケーブル１７４を延在させ、斯かる表面に浮かせ
るキヤニスターには無線送信機またはトランシー
バおよび関連するアンテナを内蔵させるのが普通
である。ケーブル１７４には水中で展開トランス
ジユーサ−アレイ１７２に懸垂するための懸垂ケ
ーブルも設けることができる。素子２０にはその
内部に前述したような方法で、しかも同様な目的
のためにバツフル１１４を挿入する。

電子キヤニスター１７０は、その上側端からは
離間して、かつ下側端にはそのまゝそれぞれ設け
られ、そのキヤニスターから外方に延在する環状
の案内フランジ１８４，１８８を有している。環
状フランジ１８８は非展開状態と展開状態との間
の移行中に管１７６の内壁に沿つて摺動すること
ができる。管１７６はその上側端に環状の内側フ
ランジ１７８を有しており、非展開状態と展開状
態との間の移行中にキヤニスター１７０の外壁は
上記フランジ１７８に沿つて摺動し得る。フラン
ジ１７８とフランジ１８４との共同作用によつて
管１７６内でのキヤニスター１７０の長手方向の
相対的な走行距離を制限する。非展開状態ではフ
ランジ１８４がフランジ１７８に押し付けられ、
キヤニスター１７０はそれ以上管１７６内に入れ
なくなる。管１７６の底部とキヤニスター１７０
の底端部との間にはトランスジユーサ２０、信号
ケーブル１９４およびトランスジユーサ素子懸垂
用ケーブル１９６を蓄積する空所を形成する。展
開状態ではフランジ１８８がフランジ１７８に押
し当り、キヤニスター１７０はそれ以上は管１７
６から引き出せなくなる。円筒管１７６はその下
側端に端壁１８０を有している。この端壁１８０
の内側にはそれと同じ大きさの音響波インピーダ
ンスデイスク１８２を付着する。キヤニスター１
７０の下側端１９０の下側面にも音響波インピー
ダンスデイスク１９２を設ける。展開状態におい
て、端壁１８０とデイスク１８２との組合せ、お
よびキヤニスターの下側端１９０とデイスク１９
２との組合せによるインピーダンスは、第９図に
示す前述したような端壁１０６および１０４とそ
れぞれ同じような機能をする。デイスク１８２，
１９２はトランスジユーサ−アレイ１７２のポー
ト付き管１７６の成端インピーダンスを成す。

電極リード線５８〜７２は可撓性のケーブル１
９４でキヤニスター１７０に接続する。素子２０
は複数本可撓性のコード１９６でキヤニスター１
７０の端壁１９０から懸垂させ、これらコードの
下側端は封入材２４内に成型するか、或いは素子
２０に取付ける。コード１９６の上側端は適当な
手段によつてキヤニスターの下側端壁１９０に取
付ける。ケーブル１９４およびコード１９６は非
展開状態で折り畳まれる。コード１９６は展開状
態ではその長さ全体にわたり伸びて、素子２０が
管１７６に形成した環状ポート１９８に対向して
位置付けられるような長さとなる。前例のポート
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄにそれぞれ対応
する長手方向に離間される環状ポート２００，２
０２，２０４，２０６を管１７６に形成する。こ
れらの各ポートもリブ１８に対応する長手方向の
支承リブ２０８を有している。これらの各対応す
る部分の構成および機能は前述した例の場合と同
様である。本発明によるトランスジユーサ−アレ
イは必ずしも図示のように電子キヤニスターに取
付けたり、または電子キヤニスターから懸垂した
りする必要はなく、所要に応じ適当な表面または
サブ表面部材からアレイを懸垂させることもでき
ることは明らかである。

第２０，２０Ａ図に示すように、リング２２の
上側および下側端には空気閉じ込め材またはメツ
シユの如き圧力解放材料製の環状の端部シールド
２１０，２１２をそれぞれ設けて、リング２２の
端部から管１７６内への音響放射を低減させる。

各シールド２１０，２１２の上および下にはそ
れぞれ扁平な環状支持体２１４，２１６をそれぞ
れ設け、これらの支持体２１４，２１６にはボル
ト２２２によつて環状の保持リング２１８，２２
０を固定させる。保持リング２１８，２２０の外
周は封入材２４の外壁を越して半径方向に延在さ
せ、弾性的な音響絶縁リング２２４，２２６にそ
れぞれ衝合させる。リング２２４，２２６はエポ
キシ系接着剤のようなもので環状保持リング２１
８，２２０にそれぞれ付着する。リング２２４，
２２６はコープレーン材、ゴムまたは他の弾性材
料製とすることができ、これらを音響封止体とし
て作用させて、素子２０の外側面と管１７６の内
部との間にて音響波の漏洩通路ができないように
する。リング２２４，２２６は保持リング２１
８，２２０の環状条溝（図示せず）内に嵌合され
る適当な“Ｏ”リングをもつて構成することもで
きる。

第１７〜２０図の例の作動に当つては、管１７
６をキヤニスター１７０から下方に摺動させフラ
ンジ１７８と１８８とが衝合するようにトランス
ジユーサ−アレイ１７２を第１７図の非展開状態
から展開させる。素子２０はコード１９６がぴん
と張るまで管１７６内を摺動して、ポート１９８
に対向する。電気音響トランスジユーサの作動は
前述した例の場合と同じである。管１７６内で、
素子２０の上方および下方にはそれぞれバツフル
９２，９４を位置させることができ、これらは折
り畳めたり、または望遠鏡のように伸び縮みする
煙突部１００，１０２を有するようなものとし
て、非展開状態ではキヤニスター１７０とトラン
スジユーサ１７２との長さ寸法が最小となり、展
開状態では煙突部１００，１０２が完全に伸びる
ようにする。トランスジユーサの展開は当業者に
既知のように、手動または自動的に行なうことが
できる。バツフル９２，９４はコード１９６と同
様な可撓性のコードによつて懸垂させるのが好適
であり、これらコードの長さはバツフル９２，９
４をポート２００〜２０６に対して適当に位置付
ける長さとして、管１７６内での音響波の走行長
さを所望なものとするのが好適である。煙突状バ
ツフル９２，９４の代りに、第２３〜２５図につ
き後に詳述するような平板３０４，３０６，３０
８の如き適当なバツフル板を用いることもでき、
これらをコード１９６に似た適当な長さの可撓性
のコードによつて同様に懸垂して、ポート２００
〜２０６に対して適当に位置付けることによりポ
ート間での内部音響波の走行路の長さを所望なも
のとし、従つて内部音響波を適当に移相させるこ
とができる。

第２１図は他の電気音響トランスジユーサ素子
２８０を示し、この素子は前述した本発明による
例の素子２０の代りに用いることができる。素子
２８０はリング２２につき前述したような、電気
音響的、即ち圧電材料製の弓形セグメント２８２
から成る円筒リングとする。各セグメント２８２
は接線方向に成極して、一方の円周端部２８２ａ
が正極となり、反対側の円周端部２８２ｂが負極
となり、電気信号に対して円周方向の膨張および
収縮が互いに反対に変化するようにする。セグメ
ント２８２の各円周方向の垂直縁部２８２ａ，２
８２ｂはそれぞれ細長い導電性の電極２８４，２
８６に電気的に結合させると共に接着する。各電
極２８４は２つの隣接するセグメント２８２の正
極縁２８２ａに連結し、各電極２８６は２つの隣
接セグメント２８２の負極縁２８２ｂに連結す
る。第２１図に示すようなトランスジユーサ素子
２８０は互換性のあるものであり、これによつて
前述した素子２０と同じような正弦的、余弦的お
よび全方向的指向パターンを得ることができ、こ
の第２１図に示す構造のトランスジユーサ素子２
８０は非常に大きな音響出力レベルで作動させる
ことができ、これは例えばトランスジユーサ−ア
レイを音響信号送信用に使用する場合に好適であ
る。この後者の例は能動タイプのソノブイ装置に
トランスジユーサ−アレイを用いるような場合で
あり、この場合には先づ音響信号を全方向パター
ンで送信して放射させ、その後アレイの水平指向
特性を用いてソノブイを受信モードに切り換え
て、遠方の物体により反射されたり、受信される
音響エネルギーの相対的な方向を決定する。

電極２８４，２８６は全方向、正弦、余弦また
は他の所望パターンを得るように接続することが
できる。電極２８４を第１共通リード線に、電極
２８６を第２共通リード線に接続すると全方向の
指向性パターンが得られる。リード線を前述した
ように対向するコドラントの電極に接続すると正
弦および余弦的指向パターンが得られる。素子２
８０は前述した例の素子２０と同様にポート付き
の管内に取付けることができ、この素子の内側面
２８８は管の内側の音響波伝送媒体と連通し、素
子の外側面２９０は管の外側の音響波伝送媒体と
連通する。

第２２図は整相トランスジユーサ−アレイ３０
０の長手方向の断面図であり、これは管１２が３
つの部分１２ｃ，１２ｄ，１２ｅを有し、しかも
この管内に２個の電気音響素子２０ａ，２０ｂを
取付けている点以外は第１〜４図に示すアレイ１
０に類似するものである。素子２０ａは管部分１
２ｃと１２ｄとの間（ポート１６ｂ）に取付け、
素子２０ｂは部分１２ｄと１２ｅとの間（ポート
１６ｃ）に取付ける。各素子２０ａ，２０ｂは前
述したような、例えば第１０図に示すような円筒
構造のものとすることができ、これらを素子２０
と同様に構成し、かつアレイ１０の管部分１２ａ
と１２ｂとの間に取付けるのと同様な方法で各管
部分の間に取付けることができる。アレイ１０の
各管部分にポート１６ａ〜１６ｄを形成するのと
同様な方法で管部分１２ｄにもポート２７を形成
し、これらのポートにもポート１６ａ〜１６ｄに
つき述べたのと同様な構成のリブ１８を設ける。
第２２図のアレイ３００は第１図のアレイ１０と
同様なポート１６ａ〜１６ｄも有している。アレ
イ３００におけるポート１６ａ，２７，１６ｄは
能動トランスジユーサ素子として有効に作用し、
ポート１６ａとポート１６ｂにおける素子２０ａ
との間の長手方向、即ち軸線方向の物理的な間隔
は、アレイ３００に対する作動周波数帯域内の公
称音響波の波長の約1/2の長さとする。同様に、
ポート１６ｄは素子２０ｂの下方に1/2波長分長
手方向に離間させ、ポート２７は素子２０ａと２
０ｂとの間にて長手方向に互いに1/2波長分離間
させる。この例の場合には音響波の指向パターン
を補強したり、整形したりするのにポートが既に
所望な間隔になつているため、ポート１６ａ，２
７，１６ｄにて所望なパターン補強をするための
内部移相制御部材は不要である。さらに、素子２
０ａ，２０ｂは互いに１波長分離間させるため、
これらの素子はポート２７にて指向パターンを互
いに強化する。追加のポートおよび素子は既存の
ポート−素子に長手方向に1/2波長の間隔で交互
に付加することができる。

第２３〜２５図は他の例の内部移相制御部材３
０２を示し、これを第１〜３図に示すアレイ１０
にならつて説明する。第２３図に部分断面にて示
すアレイ１０の管部分１２ａに取付ける移相制御
部材３０２はポート１６ａと１６ｂとの間に図示
のように長手方向に離間される円形の有孔バツフ
ル、または平板３０４，３０６，３０８を具えて
いる。これらの有孔平板は互いに同じ構造をして
おり、これらは管状の円筒３１０内に長手方向に
等間隔で取付けられ、円筒３１０の外側面は管部
分１２ａの内壁に例えば接着のような手段によつ
て付着する。各平板３０４，３０６，３０８は、
アレイ１０に望まれる周波数帯域内の公称周波数
の波長の約1/8の波長だけ隣接する平板から長手
方向に離間させる。平板３０４，３０６，３０８
はそれらの円周部をエポキシ系の接着剤または他
の固着手段によつて円筒３１０の内壁に接着す
る。平板３０４，３０６，３０８はそれらの各周
縁部をエポキシ系のセメントのような接着剤で管
部分１２ａの内壁面に直接確実に付着することも
できる。平板３０４，３０６，３０８はこれらの
振動が最小となるように取付けることは重要なこ
とである。平板３０４，３０６，３０８は別の方
法でも取付けることができる。第２３Ａ図に示す
ように、移相制御部材３０２と同様な制御部材を
管部分１２ｂのポート１６ｃと１６ｄとの間に同
じように取付けることもできる。移相制御部材３
０２の例では、バツフル平板３０４，３０６およ
び３０８を孔の寸法が0.062インチの有孔アルミ
ニウム平板製とし、かつ9KHzの公称作動周波数
での開−閉比を約40％とした。

第２３Ａ図に示す例のアレイ１０は第１〜５図
のアレイに類似するものであり、これはポート１
６ａと１６ｂとの間に取付けられる移相制御部材
３０２と、ポート１６ｃと１６ｄとの間に取付け
られる移相制御部材３０２ａとを有している。移
相制御部材３０２ａは円筒３１０ａに取付けられ
る平板３０４ａ，３０６ａおよび３０８ａを有し
ており、これらの平板は円筒３１０に取付ける平
板３０４，３０６，３０８と同様な構造をしてお
り、しかも同じような作用をする。

つぎに、第２４，２５図を参照して有孔平板３
０４につき説明する。各有孔平板の間隔は、孔３
１２の直径、平板の枚数、各平板における孔の個
数、各平板における孔の総面積に応じて変えるこ
とができるが、平板間の長手方向の離間間隔は前
述した公称周波数の波長の1/8以下とするのが好
適である。

移相制御部材３０２はその長手方向の両端部間
での音響波の移相量を最小または十分に低減させ
るべく作用する。移相制御部材３０２にはさらに
多くの平板、またはより少ない平板３０４，３０
６，３０８を用いることができる。

移相制御部材３０２はトランスジユーサの円筒
管１２のポート１６ａと１６ｂとの間の位相を制
御する。特に、この移相制御部材３０２は音響波
が管１２の軸線に沿つて伝搬する際に、その音響
波を低い移相量、即ち最小の移相量で伝搬する。
従つて音響波の位相は音響的伝送ラインと見なし
得る管１２の音響的に作用する長さ方向に沿つて
制御部材３０２により局部的に制御される。局部
的な移相量制御用の移相制御部材がないと、音響
波は管の配分特性によつて制御されてしまい、短
い長さの管で移相が生じてしまう。そこで、管の
適当な隣接するポート間の長さ方向に沿う制御部
材３０２によつて移相量を制御して、これらの隣
接するポートから放射される音響波を相対的に所
望量移相させて満足なものとする。この相対的移
相量は所望な垂直方向の指向パターンを得るため
の必要条件から決定する。

制御部材３０２の各平板３０４，３０６，３０
８は孔３１２を有しており、これらの平板を用い
て遮断周波数を有する低減通過音響フイルターを
形成する。トランスジユーサ管１２内の内部音響
波の周波数が低減通過フイルターの遮断周波数よ
りもずつと低い場合には、制御部材３０２を通過
する音響波の移相量はごく僅かであるか、または
最小であり、音響波の減衰量もごく僅かである
か、または最小である。0°の移相は360°の移相と
等価であることは明らかである。制御部材３０２
が音響波の位相を完全に360°移相しなくても、伝
送経路長を追加させるような他の手段で音響波を
追加的に移相させて、360°の移相を達成すること
ができる。

フイルター３０２の各有孔平板３０４，３０
６，３０８はトランスジユーサ管１２の軸線に垂
直に取付ける。各平板３０４，３０６，３０８の
孔３１２は互いに並列な等価回路構造である音響
質量となる。隣接する平板間に形成される各チヤ
ンバー３０５，３０７は音響的なコンプライアン
ス、即ちスチフネスを形成する。

各平板３０４，３０６，３０８の孔３１２によ
つて形成される音響的な全質量は管１２の軸線に
沿つて走行する音響波に直列に作用する。隣接す
る平板間の各コンプライアントなチヤンバー３０
５，３０７は“音響接地”に対するコンプライア
ントなリアクタンスを形成する。音響波の伝搬方
向の最終平板は管１２の残りの長さの音響インピ
ーダンスによつて成端される。等価音響回路は、
低減通過フイルター構造に対する遮断周波数を規
定する回路素子としての音響質量およびコンプラ
イアントなチヤンバーを有するラダー回路網とな
る。

フイルターはその遮断周波数がトランスジユー
サ１０の作動音響周波数よりもずつと高くなるよ
うに設計することができる。フイルター３０２間
での移相量が低いのは、低減通過フイルターの遮
断周波数が低いと云う斯かる特性のためと、音響
質量およびコンプライアンスでの音響エネルギー
がランプ（集中）回路素子のように作用するから
である。従つて、音響波のエネルギーは低移相量
でフイルターに沿つて通過する。

隣接する平板３０４，３０６，３０８間の間
隔、従つてコンプライアントなチヤンバー３０
５，３０７の寸法は管１２内の内部伝送媒体１５
中における音響波の公称作動周波の波長よりも十
分短く、代表的にはその波長の1/8以下として、
各コンプライアントなチヤンバー３０５，３０７
をランプ素子と見なし得るようにする。また、有
孔金属平板３０４，３０６，３０８の孔３１２は
所望な遮断周波数が得られる正しい音響質量を呈
するように設計し、しかも適当な音響抵抗も呈す
るよう小さ過ぎないようにする。換言するに、孔
３１２の質量リアクタンスは平板３０４，３０
６，３０８のインピーダンスの抵抗性成分よりも
遥かに大きくすべきである。

平板３０４，３０６，３０８の必要枚数は、内
部音響波に対して最小量の移相が望まれる管１２
の長さに依存する。例えば、移相制御が望まれる
管１２の部分が長くなれば、コンプライアントな
チヤンバー３０５，３０７をランプ素子として見
なせるように、チヤンバーの寸法を1/8以下の波
長分の長さとするためにより多くの平板３０４，
３０６，３０８が必要となる。このように、平板
の枚数を変える場合には、各平板の孔３１２の寸
法も変えて、トランスジユーサ１０の作動周波数
に対して同じ遮断周波数を維持せしめるようにす
る。

低減通過フイルターは、別に割り当てられるパ
ラメータの音響“伝送ライン”管１２に沿う特定
位置での内部音響波の位相を制御する管１２（音
響伝送ライン）に有効な構造をしている。

フイルター３０２は管１２の各部分間を或る程
度分離する作用もし、隣接するポート１６ａ〜１
６ｄの不所望な内部相互作用を多少回避する。フ
イルター３０２はそれを折り畳める構造とするこ
とにより簡単にパツケージされ、しかも機械的に
逆に展開するのも容易である。フイルター理論に
ついては米国ニユージヤージー州プリンストン所
在のVan Nostrand社の再版のWarren P.Mason
著による“Electromechanical Transducers
and Wave filters”を参照することができる。

アレイ１０のパーホーマンスに影響を及ぼす要
因には、ポート１６ａ〜１６ｄの数、間隔、対称
性や、内部媒体１５および外部媒体１７の相対的
な音響特性や、リブ１８の円周方向の幅や、管１
２の終端部や、バツフル９２，９４の数、配置お
よび寸法や、バツフル部材３０２における平板の
数、間隔、孔の大きさおよび孔の面積などが含ま
れる。

本発明は種々の変更を備え得るものであり、例
えば各ポートの開口部におけるリブの配置および
方位；ポート１６ａ〜１６ｄの数および配置；素
子２０の数および配置；移相量制御バツフル９
２，９４，３０２のタイプおよび配置；素子２０
およびバツフル９２，９４，１１４，３０２をそ
れぞれ管または素子の壁部に取付ける方法；リン
グ２２へ取付ける電極の数、構造、配置およびそ
の取付法；管１２の端部１４ａ，１４ｂおよびバ
ツフル９２，９４，１１４，３０２に対する材
料；内部媒体１５の特性；水平平面内で所望なパ
ターンを得るために素子２０への電気信号および
素子２０からの電気信号を処理する方法において
種々変更を加えることができる。また、リング２
２を全体的に圧電材料で作る代りに、金属、プラ
スチツクまたは他の比較的廉価な材料から成る円
筒を用い、この円筒の内外両側面またはいずれか
一方の面に圧電トランスジユーサ材料製の弓形部
品を付着して、所望なパターンおよびレスポンス
を得るようにすることもできる。このようにすれ
ば、トランスジユーサ２０を相当廉価に形成する
ことができる。

さらに本発明は上述した例のみに限定されるも
のでなく、特許請求の範囲の記載を逸脱すること
なく、幾多の変更を加え得ること勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による整相アレイトランスジユ
ーサの一例を示す斜視図；第２図は第１図の側面
図；第３図は第１図の頂面図；第４図は第３図の
４−４線上におけるトランスジユーサ素子部分を
拡大して示す断面図；第５図は第４図の５−５線
上でのトランスジユーサ素子の断面図；第５Ａ図
は正弦、余弦および全方向性の音響波パターンを
得るために第５および２１図のトランスジユーサ
素子のリード線を接続するための結線図；第５Ｂ
図は第５図に類似するトランスジユーサ素子の電
極部分の断面図；第５Ｃ図は第２１図のトランス
ジユーサ素子の簡略断面図；第６図は第２図の整
相アレイトランスジユーサの６−６線に沿い、円
筒トランスジユーサ素子と円筒管の環状壁部分と
の間の関係を示す断面図；第６Ａ図は音響的に透
過性の膜によつて環状ポートを覆うようにした第
６図に類似する断面図；第７図は本発明によるト
ランスジユーサによりＸおよびＹ軸線を含む平面
内にて得ることのできる正弦／余弦指向パターン
および全方向パターンの代表的なものを示す特性
図；第８図は、同じく本発明によるトランスジユ
ーサにより第７図のパターンと共に得ることがで
き、Ｚ軸線を含む平面内にてこのＺ軸線に対して
横方向に発生される代表的な指向パターンを示す
特性図；第９図は第６図の整相アレイトランスジ
ユーサに類似し、円筒管の内部に音響波の内部伝
送経路長を増大させる移相制御導波管バツフルを
有しているトランスジユーサの断面図；第１０図
は本発明による円筒状電気音響トランスジユーサ
素子とコドラント電気音響トランスジユーサ素子
バツフルとを組合わせた斜視図；第１１図は第１
０図の平面図；第１２図は第１１図に示すバツフ
ルの１２−１２線上での断面図；第１３図は円筒
状トランスジユーサ素子の他の取付法を用いる本
発明による整相アレイトランスジユーサの他の例
を示す斜視図；第１４図は第１３図の側面図；第
１４Ａ図は第１３および１４図の頂面図；第１５
図は第１４図の１５−１５線上での拡大断面図；
第１６図は第１５図の１６−１６線上における整
相アレイのトランスジユーサ素子部分の拡大断面
図；第１７図はソノブイに使用するのに好適な引
出し前の整相アレイトランスジユーサを示す斜視
図；第１８図は第１７図のトランスジユーサの引
出し後の状態を示す斜視図；第１９図は円筒状ト
ランスジユーサ素子と円筒管の壁部における環状
ポートとの関係を示す第１８図の状態における整
相アレイトランスジユーサの長手方向の簡略断面
図；第２０図は第１７〜１９図に示す例の電気音
響トランスジユーサ素子部分を拡大して示す断面
図；第２０Ａ図は引出し状態における第１７〜２
０図の例のトランスジユーサ素子と円筒管との装
着関係を部分的に拡大して示す断面図；第２１図
は接線方向に成極され、本発明による整相アレイ
に使用し得る円筒状の電気音響トランスジユーサ
素子の他の例を示す斜視図；第２２図はポートと
トランスジユーサ素子を交互に有している本発明
整相アレイトランスジユーサの長手方向断面図；
第２３図は円筒管の内部に複数個の円形有孔板か
ら成る他の例の移相制御部材を有している本発明
による整相アレイトランスジユーサの長手方向の
拡大断面図；第２３Ａ図は第２３図に示す種類の
２個の移相制御部材を円筒管に取付けたトランス
ジユーサ−アレイの長手方向の簡略断面図；第２
４図は第２３図の例に用いる有孔平板の１枚を示
す斜視図；第２５図は第２４図の有孔平板の一部
を拡大して示す断面図である。 １０……トランスジユーサ−アレイ、１２……
円筒管、１４ａ，１４ｂ……終端部、１５……内
部伝送媒体、１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ…
…ポート、１７……外部伝送媒体、１８……リ
ブ、１９ａ〜１９ｄ……膜、２０……トランスジ
ユーサ素子、２２……圧電材料製リング、２４…
…封入材料、２６……装着リングブラケツト、２
７……ポート、２８……リベツト、３０……振動
外側面、３２……振動内側面、３４〜４０……コ
ドランド、４２〜４８……外側電極、５２〜５６
……内側電極、５７……送／受信リレー、５８，
６０，６２，６４，６６，６８，７０，７２……
リード線、５９……電力増幅器、６１，６３，６
５，６７，６９，７１，７３，７５……増幅器、
７５ａ，７５ｂ……余弦信号出力端子、７９ａ，
７９ｂ……正弦信号出力端子、８３ａ，８３ｂ…
…全方向信号出力端子、８９ａ，８９ｂ……折り
曲げ伝送路、９２，９４……バツフル、９６，９
８……ブロツキングリム、１００，１０２……バ
ツフル煙突部、１０４……管端壁、１１４……空
胴バツフル、１１８，１２０，１２２，１２４…
…隔壁（仕切り）、１４２……細長管、１４８〜
１５４……環状ポート、１５６……リブ、１５８
……中空円筒カラー、１５９ａ，１５９ｂ……ガ
スケツト、１６０……ポート、１６１……リブ、
１６２……抑止リング、１６４……環状フラン
ジ、１７０……キヤニスター、１７２……トラン
スジユーサ−アレイ、１７４……信号ケーブル、
１７６……トランスジユーサ管、１７８……フラ
ンジ、１８０……端壁、１８２，１９２……音響
インピーダンスデイスク、１８４，１８８……環
状フランジ、１９４……信号ケーブル、１９６…
…素子懸垂用ケーブル、１９８〜２０６……環状
ポート、２０８……リブ、２１０，２１２……シ
ールド、２１４，２１６……環状支持体、２１
８，２２０……保持リング、２２２……ボルト、
２２４，２２６……音響絶縁リング、２８０……
トランスジユーサ素子、２８２……弓形セグメン
ト、２８４，２８６……電極、３０２……移相制
御部材、３０４〜３０８……バツフル板、３０
５，３０７……チヤンバー、３１０……円筒、３
１２……孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液状の外部伝送媒体中に音響波を伝送した
   り、または前記媒体中の音響波を受信するための
   円筒状整相アレイトランスジユーサが： 少なくとも第１および第２振動面を有し、これ
   らの振動面にそれぞれ結合される伝送媒体中に音
   響波を放射したり、該伝送媒体中の音響波に応答
   し得る第１電気音響トランスジユーサ素子と； 長手方向軸線を有し、かつ第１および第２軸方
   向端部と、円筒状壁部と、該壁部に少なくともほ
   ぼ環状の第１および第２の音響ポート対を複数個
   有している細長形の円筒管であつて、該管の内部
   に内部音響通路を形成すべく内部音響伝送媒体を
   充満させて、前記第２振動面と前記環状ポート対
   との間に音響伝送路を形成し、前記ポートが液状
   の外部伝送媒体と前記内部伝送媒体との間を音響
   結合させるようにした細長形の円筒管と； 前記ポート対の各ポートから前記長手方向軸線
   に沿つて離間した位置にて前記トランスジユーサ
   素子を前記円筒管に対して支持すると共に、前記
   トランスジユーサ素子の前記第１振動面を液状の
   外部媒体中に音響的に結合させる第１手段； とを具え、トランスジユーサの作動周波数帯域内
   にて前記音響伝送路の実効長さによつて、前記ポ
   ート対からの前記長手方向軸線に対し横方向の放
   射と、前記トランスジユーサ素子の第１振動面か
   らの放射とを強化するように合成することによ
   り、前記長手方向軸線に対し横方向にて液状の外
   部伝送媒体中での音響波の放射が最大となり、該
   媒体中での音響波に対するレスポンスが最大とな
   るようにしたことを特徴とする整相アレイトラン
   スジユーサ。 ２ 第２電気音響トランスジユーサ素子を具え、
   前記第１および第２素子の各々が第１および第２
   振動面を有し、かつこれらの各素子を、前記第１
   振動面が前記外部伝送媒体に音響的に結合される
   と共に前記第２振動面が前記内部伝送媒体に音響
   的に結合されるように前記細長形の管内にて支持
   し； 第３のほぼ環状のポートを、前記第２ポート対
   が前記第１ポート対と前記第３ポートとの間に位
   置するように前記管内に設け； 前記第１手段が、前記第１ポート対の一方のポ
   ートと第３ポートとの間の軸線方向位置にて前記
   第１素子を前記管に対して軸線方向に位置付ける
   と共に支持するようにし； 前記第１ポート対の他方のポートと第３ポート
   との間に前記第２手段と同様な第２手段によつて
   前記第２素子を前記管に対して支持すると共に軸
   線方向に位置付けるようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲１記載の整相アレイトランスジユ
   ーサ。 ３ 前記トランスジユーサ素子が、前記軸線にほ
   ぼ垂直の平面内の音響波に対する音響波放射パタ
   ーンまたはレスポンスパターンを制御し、かつ前
   記ポートが、前記軸線の平面内の音響波放射パタ
   ーンまたはレスポンスパターンの制御に供するよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲１記載
   の整相アレイトランスジユーサ。 ４ 前記各トランスジユーサ素子が、前記軸線に
   ほぼ垂直の平面内の音響波に対する音響波パター
   ンまたはレスポンスパターンを制御し、かつ前記
   ポートが、前記軸線の平面内の音響波パターンま
   たはレスポンスパターンの制御に供するようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲２記載の整相
   アレイトランスジユーサ。 ５ 前記各トランスジユーサ素子が、正弦的およ
   び余弦的のいずれか一方または双方の横形パター
   ンを発生し、かつ前記ポートが、前記軸線に平行
   な前記横形パターンの寸法を決める制御フアクタ
   ーとなるようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲３または４記載の整相アレイトランスジユー
   サ。 ６ 前記各トランスジユーサ素子が、内側および
   外側面を有している圧電リングを具え；前記第１
   振動面が前記リングの外側面から成り、かつ前記
   第２振動面が前記リングの内側面から成るように
   し；前記リングが４つの円周方向のコドラントを
   有し；前記リングが前記４つの各コドラントに電
   極対を有し；各電極対の一方の電極を前記リング
   の外側面に導電的に取付けると共に、他方の電極
   を前記リングの内側面に導電的に取付けたことを
   特徴とする特許請求の範囲５記載の整相アレイト
   ランスジユーサ。 ７ 前記各ポートを前記トランスジユーサ素子の
   第２振動面から所定距離離間させて、前記内部通
   路に所定周波数の約1/2の波長の音響波伝送路を
   形成するようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲１記載の整相アレイトランスジユーサ。 ８ 前記第２ポート対における第１ポートを前記
   第１ポート対における前記第１ポートから第１軸
   線方向に離間させると共に、前記第２ポート対に
   おける第２ポートを前記第１ポート対における前
   記第２ポートから前記第１軸線方向に対し反対の
   第２軸線方向に離間させたことを特徴とする特許
   請求の範囲３記載の整相アレイトランスジユー
   サ。 ９ 前記ポートを前記トランスジユーサ素子から
   対称的に離間させたことを特徴とする特許請求の
   範囲８記載の整相アレイトランスジユーサ。 １０ 前記第１ポート対における各ポートが第１
   ポート開口部を有し；前記第２ポート対における
   各ポートが第２ポート開口部を有し；前記第１ポ
   ート開口部の面積を前記第２ポート開口部の面積
   よりも小さくし；前記第１ポート開口部の面積を
   前記第１振動面の面積よりも小さくしたことを特
   徴とする特許請求の範囲８記載の整相アレイトラ
   ンスジユーサ。 １１ 前記第１および第２ポート対のポートを前
   記管にて前記トランスジユーサ素子から対称的に
   離間させたことを特徴とする特許請求の範囲８記
   載の整相アレイトランスジユーサ。 １２ 前記各トランスジユーサ素子が、内側およ
   び外側面に有している電気音響トランスジユーサ
   リングを具え、前記内側面がリングの空胴を画成
   し；前記リングの外側面が前記第１振動面を形成
   し；前記リング空胴内に空胴バツフル手段を設け
   て、前記トランスジユーサ素子の前記リングの内
   壁に対する音響波の圧力勾配を改善せしめるよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲１または
   ２に記載の整相アレイトランスジユーサ。 １３ 前記内部通路における音響波の位相を偏移
   させて、前記音響的ビームパターンおよび音響波
   に対するレスポンスを変化させる移相手段を前記
   ポートに設けたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１、２、３、４または８のいずれか１つに記載
   の整相アレイトランスジユーサ。 １４ 前記位相手段が前記内部通路内に挿入され
   る音響波屈曲用バツフル手段を具え、該手段によ
   り前記第２振動面と前記ポートとの間にて音響波
   伝送路中の音響波を屈曲させて、前記内部媒体中
   の音響波の経路長を所定量増大させることによ
   り、音響波の位相を前記ポート個所にてそれ相当
   に変化させるようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲１３記載の整相アレイトランスジユー
   サ。 １５ 前記管の前記第１および第２軸方向端部を
   閉成すると共に、前記移相手段が前記内部通路内
   の前記閉成端部の少なくとも一方に反射面を具
   え；前記バツフル手段が前記内部通路の音響波を
   前記反射面から反射せしめるようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲１４記載の整相アレイト
   ランスジユーサ。 １６ 前記各ポートを前記トランスジユーサ素子
   の第２振動面付近から所定距離離間させて、前記
   内部通路にトランスジユーサの作動周波数帯域幅
   内における所定周波数の約1/2の波長分の音響波
   伝送路を形成するようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲１４記載の整相アレイトランスジユ
   ーサ。 １７ 前記第１ポート対のポートを前記トランス
   ジユーサ素子の第２振動面から軸線方向に離間さ
   せて、前記第１ポート対の前記各ポートと前記第
   ２振動面との間に前記第２音響伝送路に沿つて、
   所定の音響周波数の約1/2の波長分の音響伝送路
   を形成するようにし；前記第２ポート対の各ポー
   トを前記トランスジユーサ素子の第２振動面から
   軸線方向に離間させて、前記第２ポート対の前記
   各ポートと前記第２振動面との間に前記第２音響
   伝送路に沿つて、前記所定周波数の約1.5波長分
   の音響伝送路を形成するようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲１１記載の整相アレイトラン
   スジユーサ。 １８ 前記管が複数個の管部分を具え、或る管部
   分を隣接するポート間に位置させ； 前記トランスジユーサ素子が前記管に対して固
   定的に支持される圧電材料製の円筒リングから成
   り；該リングの外側面が前記トランスジユーサ素
   子の第１振動面を成し、かつ前記リングの内側面
   が前記トランスジユーサ素子の第２振動面を成す
   ようにし； 前記第１および第２ポート対の各ポートのまわ
   りに弓形の等しい増分値で離間させた複数個の縦
   リブによつて前記各ポートの両側にて管部分を固
   定的に支持するようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲５記載の整相アレイトランスジユー
   サ。 １９ 前記管が第１および第２区分を具え；該第
   １区分を前記リングの第１長手方向端部に対して
   同心的にかつ隣接させると共に、前記第２区分を
   前記リングの第２長手方向端部に対し同心的に、
   かつ隣接させるようにし； 第１円筒ブラケツトを前記第１区分および前記
   リングの前記第１端部に取付け；第２円筒ブラケ
   ツトを前記第２区分および前記リングの前記第２
   端部に取付けたことを特徴とする特許請求の範囲
   １８記載の整相アレイトランスジユーサ。 ２０ 前記各トランスジユーサ素子を封入してト
   ランスジユーサ素子を周囲の環境から保護する封
   入手段を具えるようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲１または２に記載の整相アレイトラン
   スジユーサ。 ２１ 前記管が、各々第１および第２軸方向端部
   を有している同心的な第１および第２の長手方向
   区分を具え； 前記管と同心的な円筒状カラーの軸方向の第１
   端部を前記管の第１区分の軸方向端部に取付ける
   と共に、前記カラーの第２端部を前記管の第２区
   分の軸方向端部に取付け； 前記リングを前記カラーに確実に支持せしめる
   手段を設け； ほぼ環状のポートを有している前記カラーを前
   記リングの外側面とほぼ同じ広がりとして、前記
   リングの外側面と伝送媒体との間をほぼ完全に音
   響的に結合させるようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲１８記載の整相アレイトランスジユ
   ーサ。 ２２ 前記トランスジユーサ素子が未引出し状態
   と引出し状態とをとり；前記内部通路を細長形と
   し；前記管内にて前記トランスジユーサ素子を前
   記内部通路内にて長手方向に動かすように支持す
   る支持手段を設けて、トランスジユーサ素子を未
   引出し状態では前記管の第２端部に隣接して保管
   でき、かつ引出し状態では前記素子を前記支持手
   段によつて中間位置まで長手方向に移動させ、か
   つ前記内部通路の中間に前記支持手段によつて支
   持し得るようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲１記載の整相アレイトランスジユーサ。 ２３ 前記管の第１端部に、および該端部から望
   遠鏡的に摺動移動すべく取付けた細長形のキヤニ
   スターを具え；該キヤニスターを未引出し状態で
   は前記内部通路内にて前記第２端部の方へと摺動
   可能とし、引出し状態では前記第２端部から第１
   端部の方へと摺動可能とし；前記支持手段を可撓
   性とすると共に前記キヤニスターに接続して、前
   記キヤニスターを前記通路から引出すと、前記支
   持手段がぴんと張つて、前記トランスジユーサ素
   子が前記通路の中間位置まで動いて支持されるよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲２２記
   載の整相アレイトランスジユーサ。 ２４ 前記リングが前記内側面に離間して取付け
   られる弓形の電極を複数個有し；前記空胴バツフ
   ル手段が、前記リングの内側面に対して位置付け
   られて、前記電極の少なくとも１個を他の電極と
   は弦方向にて仕切つて、分離させかつ前記内部通
   路にて前記電極と前記ポートの間に音響的に殆ど
   支障のない長手方向通路を形成する仕切り手段を
   具えるようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲１２記載の整相アレイトランスジユーサ。 ２５ 前記仕切り手段が前記各電極を他の各電極
   から弦方向にて仕切つて、互いに分離させるよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲２４記載
   の整相アレイトランスジユーサ。 ２６ 各仕切り手段が、音響波の伝達を低減させ
   る圧力釈放中間層によつて分離される相当堅牢な
   ２つの外側層を具えるようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲２４または２５記載の整相アレ
   イトランスジユーサ。 ２７ 電極数を４個とし、各電極が前記内側面の
   １つのコドラントをほぼ覆うようにし；前記仕切
   り手段がＸ−状の横断面を有すると共に前記軸線
   に平行な４つの長手方向の縁部を有し；これらの
   仕切り手段の縁部が前記電極間の弓形の〓間に接
   触するようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲２４記載の整相アレイトランスジユーサ。 ２８ 前記音響波屈曲用バツフル手段１２が、横
   方向の音響波を阻止するリムを有している導波管
   を具え、前記リムが内側および外側周縁部を有し
   ており、該リムの外側周縁部を前記リングの第２
   振動面と前記ポートの内の１つのポートとの間の
   前記内部通路の内側壁に取付け；第１および第２
   開放端を有しているダクトの第１開放端を前記リ
   ムの内側周縁部に取付けると共に前記１つのポー
   トを越して前記管の第１端部の方へと延在させ
   て、前記リングの第２振動面と前記１つのポート
   との間の音響波伝送路を前記ダクトの前記第２端
   部の方へと折り曲げるようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲１４記載の整相アレイトランス
   ジユーサ。 ２９ 前記導波管から成る移相手段が、前記管の
   第１および第２端部の少なくとも一方に反射面を
   具え；前記バツフル手段が前記内部通路の音響波
   を前記反射面から反射せしめるようにし； 前記反射面が、その面から反射される音響波の
   位相および振幅を調整する音響インピーダンス面
   を有するようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲２８記載の整相アレイトランスジユーサ。 ３０ 前記位相手段が少なくとも１個の音響波フ
   イルタ手段を具え；該フイルター手段が前記内部
   通路内にて前記軸線に対し垂直に前記管の内部に
   取付けられる第１有孔平板を具え；該有孔平板の
   孔を十分小さくして、これらの孔が、トランスジ
   ユーサの作動周波数帯域幅内の公称周波数を有す
   る音響波に対する音響質量を成すようにするも、
   前記有孔平板の孔を、前記音響波に対しては比較
   的小さな音響抵抗を呈するには十分な程度に大き
   くして、前記平板の孔の質量リアクタンス成分が
   抵抗性成分よりもまさるようにして、前記平板が
   比較的小さな移相を呈する音響的な低域通過フイ
   ルターとして作用するようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲１３記載の整相アレイトランス
   ジユーサ。 ３１ 前記平板を前記トランスジユーサ素子と前
   記ポートの内の１つのポートとの間にて軸線方向
   に位置させたことを特徴とする特許請求の範囲３
   ０記載の整相アレイトランスジユーサ。 ３２ 前記フイルター手段が前記内部通路内にて
   前記軸線に対し垂直に前記管の内部に取付けられ
   る第２有孔平板を具え；該第２有孔平板をトラン
   スジユーサの作動周波数帯域幅内の公称周波数を
   有する音響波に対する波長の所定数分の１に相当
   する距離だけ前記第１平板から軸方向に離間させ
   て、前記両平板間に音響コンプライアンスを呈す
   る音響的にコンプライアントなチヤンバーを形成
   して、前記音響質量とチヤンバーにおける音響エ
   ネルギーがランプ回路素子のように作用するよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲３０記載
   の整相アレイトランスジユーサ。 ３３ 前記内部通路内にて前記軸線に対して垂直
   に前記管内部に取付けられる第３の有孔平板を具
   え、該第３平板を前記波長の所定数分の１の距離
   だけ前記第２平板から軸線方向に離間させて、前
   記第２平板を前記第１と第３平板との間に軸線方
   向に、かつこれらの平板から軸線方向に前記所定
   数分の１だけ離間させて設けて、前記第２と第３
   平板との間に前記第１チヤンバーと同様に作用す
   る第２の音響的にコンプライアントなチヤンバー
   を形成するようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲３２記載の整相アレイトランスジユーサ。 ３４ 前記所定数分の１の長さが前記波長のほぼ
   １／８に等しいか、それ以下となるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲３２または３３に記
   載の整相アレイトランスジユーサ。 ３５ 前記内部通路の音響波の位相を制御する移
   相手段を具え； 前記移相手段が、前記第１および第２ポート対
   の前記各第１ポート間に位置する第１音響フイル
   ター区分を具え；該第１フイルター区分が、前記
   管内で前記軸線に対し垂直に取付けられる第１、
   第２および第３の軸線方向に離間した平坦な有孔
   平板を具え、前記フイルター区分における連続す
   る平板間の軸線方向の間隔を前記トランスジユー
   サの作動周波数帯域幅内の公称周波数に対応する
   波長の所定数分の１の長さとし； 前記フイルター区分と同一の第２フイルター区
   分を前記第１および第２ポート対の各第２ポート
   間に軸方向に位置させ； 前記各有孔平板の孔を十分小さくしてこれらの
   孔が、トランスジユーサの作動周波数帯域幅内の
   公称周波数を有する音響波に対する所定の音響質
   量を成すと共に、前記有孔平板の孔が、前記音響
   波に対して比較的小さな音響抵抗を呈するのには
   十分な大きさを有して、前記孔の質量リアクタン
   ス成分が抵抗性成分よりもまさるようにして、前
   記平板が比較的小さな移相を呈する低域通過フイ
   ルターとして作用するようにし； 前記各第１および第２フイルター区分における
   隣接する有孔平板を、トランスジユーサの作動周
   波数帯域幅内の公称周波数を有する音響波に対応
   する波長の所定数分の１に相当する距離だけ軸線
   方向に離間させて、前記隣接平板間に音響コンプ
   ライアンスを呈する音響的にコンプライアントな
   チヤンバーを形成して、前記音響装置と音響チヤ
   ンバーにおける音響エネルギーがランプ回路素子
   のように作用するようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲８記載の整相アレイトランスジユー
   サ。 ３６ 前記第１フイルター区分が前記第１ポート
   間の前記音響波の移相量を制御し、かつ前記第２
   フイルター区分が前記第２ポート間の前記音響波
   の移相量を制御するようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲３５記載の整相アレイトランスジ
   ユーサ。 ３７ 前記各有孔平板の孔の総面積を平板の周縁
   部によつて画成される面積の約40％としたことを
   特徴とする特許請求の範囲３０，３１，３２，３
   ３，３４，３５または３６のいずれか１つに記載
   の整相アレイトランスジユーサ。 ３８ 少なくとも１個の追加の電気音響トランス
   ジユーサ素子を具え；これらの各追加のトランス
   ジユーサ素子が第１および第２振動面を有し；前
   記各追加の素子を前記管に対して第２支持手段で
   支持して、前記第１振動面を前記外部伝送媒体に
   音響的に結合させると共に前記第２振動面を前記
   内部通路に音響的に結合させ； 複数個のほぼ環状の音響ポートが、前記管に形
   成される前記第１および第２ポートを含み； 前記素子およびポートを、軸線方向に順にポー
   トと素子とが交互するように前記管の軸線方向に
   順に離間させるように位置付けたことを特徴とす
   る特許請求の範囲１記載の整相アレイトランスジ
   ユーサ。 ３９ 前記素子およびポートの前記軸線方向への
   配列順序の各軸方向端部にポートが位置するよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲３８記載
   の整相アレイトランスジユーサ。 ４０ 前記素子とポートとの間の前記軸線方向の
   間隔を前記トランスジユーサの作動周波数帯域幅
   内の公称周波数を有する音響波の波長の約1/2と
   したことを特徴とする特許請求の範囲３８または
   ３９に記載の整相アレイトランスジユーサ。 ４１ 前記リングが第１および第２開放端と、縦
   軸線を有し；前記空胴バツフル手段が、前記軸線
   に対して垂直の平面内にて弦方向に前記リングの
   内壁セグメントを互いに分離させるための音響的
   にほぼ非透過性の長手方向に整列させた仕切りを
   具え；該仕切りの長手方向の端部を開放させて、
   前記仕切りの長手方向に音響波伝送路を形成する
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲２記
   載の整相アレイトランスジユーサ。