JPH07294631A - ソナー装置用送波器 - Google Patents

ソナー装置用送波器

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JPH07294631A
JPH07294631A JP9026994A JP9026994A JPH07294631A JP H07294631 A JPH07294631 A JP H07294631A JP 9026994 A JP9026994 A JP 9026994A JP 9026994 A JP9026994 A JP 9026994A JP H07294631 A JPH07294631 A JP H07294631A
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JP
Japan
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wave
transmitting
transmitter
elements
wave transmission
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Withdrawn
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JP9026994A
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English (en)
Inventor
Masayuki Tanno
雅之 丹野
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NEC Engineering Ltd
Original Assignee
NEC Engineering Ltd
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Publication date
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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各送波素子の相互干渉の状態が常時安定し、
周波数や位相の変化に対しても送信音波を安定して放射
し得る耐久性の優れたソナー装置用送波器を提供するこ
と。 【構成】 送波器1では、それぞれ隣接したもの同士の
中心点の距離が送信音波の波長λの半分であるλ/2に
等しくなるように、正六角形の送波面を有する複数の送
波素子2がλ/2ピッチでハニカム状(蜂の巣状)に配
列されて円筒形を成している。ここで、各送波素子2に
おける送波面は一辺が約λ/(2×31/2)となってお
り、各送波面における各辺部に関しての相対的な間隔は
等しくなっている。この送波器1の場合、特定の送波素
子2の中心点に着目したとき、これと隣接する周囲の送
波素子2の中心点とが全てλ/2の距離間隔となり、各
送波素子2の相互干渉が理想状態となって安定した送信
音波が確保される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水中等で音波等の送波
を目標物体へ放射し、目標物体から反射される受波の受
信結果を映像表示化することで目標物体に対する捜索,
検出を行うアクティブ型ソナー装置に備えられる送波器
に関し、詳しくは複数の送波素子を互いに非接触に配列
して成ると共に、各送波素子の共振点近傍の周波数で駆
動されるソナー装置用送波器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のソナー装置用送波器とし
ては、図3(a)に外観斜視図,同図(b)にその側面
局部100aにおける部分拡大図を示す構成のものが例
示される。
【0003】この送波器100では、送波面積を最大と
して効率的な送波を行うために、矩形状の送波面を有す
る複数の送波素子200が格子状に配列されて円筒形を
成している。又、この送波器100では、各送波素子2
00における隣接するもの同士の上下左右(縦横)方向
における相対的な中心点の距離がこれらの相互干渉を最
も少なくする波長,即ち、送信音波の波長λの半波長に
相当する約λ/2となっており、又斜め方向における各
送波素子200の相対的な中心点の距離が約(21/2 ×
λ)/2となっている。但し、厳密には各送波素子20
0の左右方向における相対的な中心点の距離はλ/2で
あるが、各送波素子200の上下方向における相対的な
中心点の距離はλ/2よりも若干小さくなっている。
【0004】この送波器100は船底等に装備される大
出力用のもので、このタイプでは送信音波として特定方
向に鋭いビームを指向させた上で時間経過に従ってビー
ムを回転させる機能が要求されるため、各送波素子20
0は図示のように円筒形に構成される。
【0005】このような送波器100では、各送波素子
200にそれぞれ電力増幅器が接続され、各送波素子が
それぞれ電力増幅器によって駆動されるが、このとき各
送波素子から発生する送信音波の位相が所定の方向に対
して揃うように、その励振信号に位相差をつけて送信パ
ルス毎にこれを制御するRDT(RotatingDi
rectional Transmissin)送信を
行っている。
【0006】ところで、一般に複数の送波素子を配列し
た構成の送波器では、各送波素子をそれぞれ独立した電
力増幅回路で駆動すると、その負荷である送波素子のイ
ンピーダンスによって送波音波が影響を被る。
【0007】例えば、2つの送波素子a,bが配列ピッ
チdで配置され、これらの各送波素子a,bがそれぞれ
入力信号Xa,Xbで駆動された場合を仮定すると、各
送波素子a,bにおけるそれぞれのインピーダンス
a ,Zb はZa =Ra +jωXa +Mab,Zb =Rb
+jωXb +Mabなる関係で表わされる。
【0008】但し、ここで(Ra +jωXa )は単独で
駆動されたときの送波素子aに関するインピーダンス、
(Rb +jωXb )は単独で駆動されたときの送波素子
aに関するインピーダンス、ωは角周波数、Mabは送波
素子a,b間の相互放射インピーダンス、jは電流値を
示す。
【0009】ここで、相互放射インピーダンスMabは各
送波素子a,b相互間の中心点までの距離で表わされる
配列ピッチdとの関係でd/λ,即ち、一方の送波素子
による送信音波が他方の送波素子に到達する位相によっ
て決まる。又、入力信号Xa,Xb が同一周波数の同一
位相であるとすると、配列ピッチdはd=nλ/2
(n:1,3,5…)のときに最小となる。これは、他
方の送波素子からの干渉音が逆位相となるために一方の
送波素子の振動に対して負荷とならないためである。従
って、通常の送波器では、送波素子における矩形状の送
波面の寸法を一辺約λ/2とし、且つ各送波素子の配列
ピッチをλ/2とする構成が採用される。
【0010】因みに、周知なソナー装置に関連する技術
としては、実開昭57−76197号公報に開示された
船舶におけるソナートランスデューサー用遮音装置や特
開平2−154184号公報に開示されたソナー用受波
器等が挙げられる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した図3(a)及
び(b)に示した送波器の場合、各送波素子の斜め方向
における相対的な中心点の距離が約(21/2 ×λ)/2
であり、送信音波の周波数を変化させた場合や、各送波
素子を駆動する周波数の位相を変化させて所定の方向に
ビームを指向させたい場合、各送波素子の相互干渉の状
態が変化するため、安定した送信音波が得られないとい
う問題がある。
【0012】具体的に云えば、上述したRDT送信状態
において、現実的には入力信号Xa,Xb の周波数は同
一でも位相が異なったり、或いは干渉するのは隣接した
送波素子間のみでなく、距離が相違しても全ての送波素
子間であること等の理由により、干渉波は複雑に変化
し、これに伴って各送波素子のインピーダンスも複雑に
変化する。このように、各送波素子のインピーダンスが
変化すると、これらを駆動する電力増幅器においても、
通常使用される定電圧出力型のものでは出力電力が変化
し、この結果、各送波素子から送波される送信音波の音
圧も変化する。
【0013】従って、各送波素子の相互干渉の状態が変
化する送波器では、全体としての送信音波の性能が安定
しなくなるばかりでなく、過振によって各送波素子が破
損されたり、或いは過電力によって電力増幅器が破損す
る等の危険性がある。
【0014】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたもので、その技術的課題は、各送波素子の相互干渉
の状態が常時安定し、周波数や位相の変化に対しても送
信音波を安定して放射し得る耐久性の優れたソナー装置
用送波器を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
送波素子をそれぞれ非接触に配列して成るソナー装置用
送波器において、複数の送波素子の隣接したもの同士の
間隔内には配列面と直角を成すように遮音板が配置さ
れ、該遮音板は該複数の送波素子における相互干渉を最
も少なくする高さに調整されたソナー装置用送波器が得
られる。
【0016】又、本発明によれば、複数の送波素子をそ
れぞれ非接触に配列して成るソナー装置用送波器におい
て、複数の送波素子は、それぞれ隣接したもの同士の中
心点の距離が等しくなるようにハニカム状に配列された
ソナー装置用送波器が得られる。
【0017】更に、本発明によれば、上記ソナー装置用
送波器において、複数の送波素子は、それぞれ正六角形
の送波面を有するソナー装置用送波器が得られる。
【0018】加えて、本発明によれば、上記何れかのソ
ナー装置用送波器において、複数の送波素子の各辺部に
おける間隔内には配列面と直角を成すように遮音板がハ
ニカム状に配置され、該遮音板は該複数の送波素子にお
ける相互干渉を最も少なくする高さに調整されたソナー
装置用送波器が得られる。
【0019】
【作用】本発明のソナー装置用送波器では、複数の送波
素子の送波面を正六角形とすると共に,それぞれ隣接し
たもの同士の中心点の距離が等しくなるように各送波素
子をハニカム状に配列している。これにより、各送波素
子の相互干渉の状態が安定化されるため、周波数や位相
の変化に対しても送信音波が安定する。
【0020】又、本発明のソナー装置用送波器では、更
に、各送波素子の各辺部における間隔内に配列面と直角
を成すように遮音板をハニカム状に配置し、この遮音板
の高さを各送波素子における相互干渉を最も少なくする
ように調整している。この構成では、隣接した各送波素
子同士の干渉波の伝搬経路長が各送波素子の相互干渉に
よる状態変化の影響を強制的に少なくする距離となる。
【0021】
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明のソナー装置用
送波器について、図面を参照して詳細に説明する。
【0022】図1は、本発明の一実施例に係る送波器1
の基本構成を示したもので、同図(a)はその外観の斜
視図であり、同図(b)はその側面局部1aにおける部
分拡大図である。
【0023】この送波器1では、それぞれ隣接したもの
同士の中心点の距離が送信音波の波長λの半分であるλ
/2に等しくなるように、正六角形の送波面を有する複
数の送波素子2がλ/2ピッチでハニカム状(蜂の巣
状)に配列されて円筒形を成している。ここで、各送波
素子2における送波面は一辺が約λ/(2×31/2 )と
なっており、各送波面における各辺部に関しての相対的
な間隔は等しくなっている。
【0024】この送波器1の場合、図1(a)に示すよ
うに、特定の送波素子2の中心点に着目したとき、これ
と隣接する周囲の送波素子2の中心点とが全てλ/2の
距離間隔となるため、上述した理由により理想状態にな
って各送波素子2の相互干渉の状態が安定化される。こ
の結果、周波数や位相の変化に対しても安定した送信音
波が確保される。
【0025】因みに、各送波素子2における送波面の形
状を円形等のその他の形状のものにし、これらの各送波
素子を同様にハニカム状に配列した構成においても、特
定の送波素子の中心点に着目したとき、これと隣接する
周囲の送波素子の中心点とが全てλ/2の距離間隔とな
るが、このような構成による送波器は送波器全体の面積
に対する有効振動面積が低下するので、各送波素子2の
送波面は正六角形である場合が最適となる。
【0026】図2は、本発明の他の実施例に係る送波器
10の基本構成を示したもので、同図(a)はその外観
の斜視図であり、同図(b)はその側面局部10aにお
ける部分拡大図であり、同図(c)は同図(b)に示す
A−B線方向における側面断面図である。
【0027】この送波器10では、先の実施例の送波器
1と比べて、正六角形の送波面20aを有する複数の送
波素子20の各辺部における間隔内に配列面と直角を成
すように遮音板30がハニカム状に配置されている。こ
の遮音板30の高さは、各送波素子20における相互干
渉を最も少なくするように調整されている。この送波器
10においては、送信周波数が低くなって送信音波の波
長λが長くなった場合においても、送波面20aの振動
モードを安定させるため、送波面20aの一辺を約λ/
(4×31/2 )とし、各送波素子20をλ/4ピッチで
ハニカム状に配列して円筒形を成している。
【0028】ところで、この送波器10の場合、特定の
送波素子20の中心点に着目したとき、これと隣接する
周囲の送波素子20の中心点とが全てλ/4の距離間隔
となって理想状態のλ/2でなくなる。そこで、この実
施例では各送波素子20間に配列面とは直角に高さλ/
(4×21/2 )の遮音板30を配置し、遮音板30の前
端を経由した各送波素子20間の音波伝搬経路を図3
(c)に示すように理想状態のλ/2としている。この
結果、各送波素子20の相互干渉の状態が安定化され、
周波数や位相の変化に対しても安定した送信音波が確保
される。
【0029】因みに、この実施例の場合のように各送波
素子間に遮音板を設置すれば、各送波素子の配列ピッチ
やその送波面の形状等の制約に余り拘らずに各送波素子
間の音波伝搬経路長を理想状態のλ/2にすることがで
きる。従って、例えば図3に示したような矩形状の送波
面を有する複数の送波素子を格子状に配列して成る送波
器等に対してもこの構成を適用させることができる。
【0030】尚、上述した各実施例では各送波素子がハ
ニカム状に配列されて円筒形を成す構成の送波器を説明
したが、これらの各送波素子は平面的に配列されたり、
或いは所定の曲率を持って配列されても良い。又、各実
施例では送波器単体について説明したが、送波と受波と
を同一素子で兼用可能な送受波素子を備えた送受波器に
ついても、本発明は適用可能である。従って、本発明は
上述した各実施例に限定されない。
【0031】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のソナー
装置用送波器によれば、複数の送波素子の送波面を正六
角形とし、各送波素子をそれぞれ隣接したもの同士の中
心点の距離が等しくなるようにハニカム状に配列して各
送波素子の相互干渉の状態を安定化させたり、或いは各
送波素子の隣接したもの同士の間隔内に配列面と直角を
成すように遮音板を配置し、この遮音板の高さを各送波
素子における相互干渉を最も少なくするように調整する
ことによって、各送波素子の配列ピッチやその送波面の
形状等の制約に余り拘らずに各送波素子の相互干渉の状
態を安定化させ得る構成としているので、周波数や位相
の変化に対しても安定した送信音波が確保され、耐久性
が向上されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る送波器の基本構成を示
したもので、(a)はその外観を示す斜視図であり、
(b)はその側面局部における部分拡大図である。
【図2】本発明の他の実施例に係る送波器の基本構成を
示したもので、(a)はその外観を示す斜視図であり、
(b)はその側面局部における部分拡大図であり、
(c)は(b)に示すA−B線方向における側面断面図
である。
【図3】従来の送波器の基本構成を示したもので、
(a)はその外観を示す斜視図であり、(b)はその側
面局部における部分拡大図である。
【符号の説明】
1,10,100 送波器 2,20,200 送波素子 20a 送波面 30 遮音板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の送波素子をそれぞれ非接触に配列
    して成るソナー装置用送波器において、前記複数の送波
    素子の隣接したもの同士の間隔内には配列面と直角を成
    すように遮音板が配置され、該遮音板は該複数の送波素
    子における相互干渉を最も少なくする高さに調整されて
    いることを特徴とするソナー装置用送波器。
  2. 【請求項2】 複数の送波素子をそれぞれ非接触に配列
    して成るソナー装置用送波器において、前記複数の送波
    素子は、それぞれ隣接したもの同士の中心点の距離が等
    しくなるようにハニカム状に配列されたことを特徴とす
    るソナー装置用送波器。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のソナー装置用送波器にお
    いて、前記複数の送波素子は、それぞれ正六角形の送波
    面を有することを特徴とするソナー装置用送波器。
  4. 【請求項4】 請求項2又は3記載のソナー装置用送波
    器において、前記複数の送波素子の各辺部における間隔
    内には配列面と直角を成すように遮音板がハニカム状に
    配置され、該遮音板は該複数の送波素子における相互干
    渉を最も少なくする高さに調整されていることを特徴と
    するソナー装置用送波器。
JP9026994A 1994-04-27 1994-04-27 ソナー装置用送波器 Withdrawn JPH07294631A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006208107A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Furuno Electric Co Ltd 超音波送受波器および水中探知装置
JP2006308409A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Ono Sokki Co Ltd 音響計測装置
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JP2017509863A (ja) * 2013-12-20 2017-04-06 タレス ディッピングソナー用小型全方向性アンテナ

Cited By (5)

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Effective date: 20010703