JPH08178740A - 音響変換効率測定法および測定装置 - Google Patents
音響変換効率測定法および測定装置Info
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- JPH08178740A JPH08178740A JP32190394A JP32190394A JPH08178740A JP H08178740 A JPH08178740 A JP H08178740A JP 32190394 A JP32190394 A JP 32190394A JP 32190394 A JP32190394 A JP 32190394A JP H08178740 A JPH08178740 A JP H08178740A
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- Japan
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- conversion efficiency
- underwater
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】船体等の被測定体の各点の加振力が水中音波に
変換され、水中音波を水中を伝搬し水中音波受信器のノ
イズに変換されるときの音響変換効率ηt を固体伝搬と
分離して高精度に求める。 【構成】水中音源３１から放射された水中音波の音圧を
水中マイクロホン３３でピックアップし、その水中音に
起因する船体の測定点の振動を振動センサでピックアッ
プし、その水中音に起因する水中音波受信器２の受信信
号を測定する。
変換され、水中音波を水中を伝搬し水中音波受信器のノ
イズに変換されるときの音響変換効率ηt を固体伝搬と
分離して高精度に求める。 【構成】水中音源３１から放射された水中音波の音圧を
水中マイクロホン３３でピックアップし、その水中音に
起因する船体の測定点の振動を振動センサでピックアッ
プし、その水中音に起因する水中音波受信器２の受信信
号を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水中音波受信器が搭載
され、少なくとも一部が水中に配置された被測定体、例
えば水中測深機を搭載した海洋観測船や超音波魚群探知
器を搭載した漁船の船体への加振が、搭載された水中測
深機、超音波魚群探知器等の水中音波受信器で受信され
る信号にどのように影響等を及ぼすかを表わす、加振力
の受信信号への変換効率を、被測定体の各点毎に測定す
る音響変換効率測定方法およびその方法の実施に用いる
音響変換効率測定装置に関する。
され、少なくとも一部が水中に配置された被測定体、例
えば水中測深機を搭載した海洋観測船や超音波魚群探知
器を搭載した漁船の船体への加振が、搭載された水中測
深機、超音波魚群探知器等の水中音波受信器で受信され
る信号にどのように影響等を及ぼすかを表わす、加振力
の受信信号への変換効率を、被測定体の各点毎に測定す
る音響変換効率測定方法およびその方法の実施に用いる
音響変換効率測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９は、船体の外観図、図１０は船体を
伝搬する振動や水中を伝播する音の流れを示した模式図
である。船体１の前端下部には、水中音波送受信器２が
備えられており、この水中音波送受信器２から船体１の
下方もしくは前方に向けて水中に音波が送信され、海底
又は魚群等で反射して戻ってきた音波が再度この水中音
波送受信器２で受信され、これが画面上に表示されて海
底又は魚群等の位置が確認される。尚、図９における、
船体の外壁に描かれた等高線模様については後述する。
伝搬する振動や水中を伝播する音の流れを示した模式図
である。船体１の前端下部には、水中音波送受信器２が
備えられており、この水中音波送受信器２から船体１の
下方もしくは前方に向けて水中に音波が送信され、海底
又は魚群等で反射して戻ってきた音波が再度この水中音
波送受信器２で受信され、これが画面上に表示されて海
底又は魚群等の位置が確認される。尚、図９における、
船体の外壁に描かれた等高線模様については後述する。
【０００３】ところが、この船体１に搭載されたエンジ
ンやモータ等（これらを代表して図１０にモータ３が示
されている）が稼動することにより船体に振動が発生
し、その振動は、図１０に示すように、船体自身を経由
（固体伝搬）したり、船体の外壁を通じて水中に音波と
して放射されその音波が水中を経由（水中伝搬）したり
して水中音波送受信器２に受信され、それがノイズとな
ってこの水中音波送受信器２の探知性能を劣化させる恐
れがある。その影響は、船体自身を経由してきた振動よ
りも水中を経由してきた音波の方がかなり大きい。
ンやモータ等（これらを代表して図１０にモータ３が示
されている）が稼動することにより船体に振動が発生
し、その振動は、図１０に示すように、船体自身を経由
（固体伝搬）したり、船体の外壁を通じて水中に音波と
して放射されその音波が水中を経由（水中伝搬）したり
して水中音波送受信器２に受信され、それがノイズとな
ってこの水中音波送受信器２の探知性能を劣化させる恐
れがある。その影響は、船体自身を経由してきた振動よ
りも水中を経由してきた音波の方がかなり大きい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】船体に搭載された水中
音波受信器のＳ／Ｎを向上させるためには船体の振動を
防止する施策が望まれるが、現在では、船体のどの部分
に防振対策を施すと水中音波送受信器のノイズが軽減で
きるか必ずしも明らかではなく、やみくもに防振対策を
施すのではそのための費用が莫大なものとなってしまう
という問題がある。
音波受信器のＳ／Ｎを向上させるためには船体の振動を
防止する施策が望まれるが、現在では、船体のどの部分
に防振対策を施すと水中音波送受信器のノイズが軽減で
きるか必ずしも明らかではなく、やみくもに防振対策を
施すのではそのための費用が莫大なものとなってしまう
という問題がある。
【０００５】ノイズの大きな原因となる水中伝搬を引き
起こすノイズ音源を探査するには、船体の各点を加振し
たときに、その加振力が水中音波送受信器にどの程度の
ノイズとしてあらわれるかを表わす、加振力の、ノイズ
への変換効率ηt を船体の各点について測定し、例えば
図９に示すように変換効率ηt の等高線分布を求めるこ
とにより、変換効率ηt の大きい部分を見い出すことが
有効である。このようにして変換効率ηt の大きい部分
を見つけ、その部分に防振対策を施すことにより、水中
音波送受信器のノイズを効果的に低減することが可能と
なる。
起こすノイズ音源を探査するには、船体の各点を加振し
たときに、その加振力が水中音波送受信器にどの程度の
ノイズとしてあらわれるかを表わす、加振力の、ノイズ
への変換効率ηt を船体の各点について測定し、例えば
図９に示すように変換効率ηt の等高線分布を求めるこ
とにより、変換効率ηt の大きい部分を見い出すことが
有効である。このようにして変換効率ηt の大きい部分
を見つけ、その部分に防振対策を施すことにより、水中
音波送受信器のノイズを効果的に低減することが可能と
なる。
【０００６】この目的から、従来、船体の各点を加振し
その加振により生じる振動の測定等が行なわれてきた
が、水中伝搬に起因するノイズと固体伝播に起因するノ
イズとを分離することができず、ノイズの発生原因や上
記変換効率ηt が大きい部分を特定することが困難であ
った。本発明は、上記事情に鑑み、船体等の被測定体の
各点の加振力が水中音波に変換されて水中を伝搬し、さ
らに水中音波受信器のノイズに変換されるときの音響音
波効率ηt を、固体伝搬とは分離して高精度に求めるこ
とのできる音響変換効率測定法、およびその測定法の実
施に好適な測定装置を提供することを目的とする。
その加振により生じる振動の測定等が行なわれてきた
が、水中伝搬に起因するノイズと固体伝播に起因するノ
イズとを分離することができず、ノイズの発生原因や上
記変換効率ηt が大きい部分を特定することが困難であ
った。本発明は、上記事情に鑑み、船体等の被測定体の
各点の加振力が水中音波に変換されて水中を伝搬し、さ
らに水中音波受信器のノイズに変換されるときの音響音
波効率ηt を、固体伝搬とは分離して高精度に求めるこ
とのできる音響変換効率測定法、およびその測定法の実
施に好適な測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の音響変換効率測定法は、水中音波受信器が搭載さ
れ、少なくとも一部が水中に配置された被測定体の各点
への加振力の、上記水中音波受信器で受信される信号へ
の変換効率を、上記被測定体の各点毎に測定する音響変
換効率測定法であって、 水中に音源を配置して、その音源から放射された音の音
圧、その音に起因する被測定体の所定点の振動、および
その音に起因する上記信号の信号レベルを測定し、それ
ら音圧、振動および信号レベルに基づいて上記所定点の
上記変換効率を求めることを特徴とするものである。
明の音響変換効率測定法は、水中音波受信器が搭載さ
れ、少なくとも一部が水中に配置された被測定体の各点
への加振力の、上記水中音波受信器で受信される信号へ
の変換効率を、上記被測定体の各点毎に測定する音響変
換効率測定法であって、 水中に音源を配置して、その音源から放射された音の音
圧、その音に起因する被測定体の所定点の振動、および
その音に起因する上記信号の信号レベルを測定し、それ
ら音圧、振動および信号レベルに基づいて上記所定点の
上記変換効率を求めることを特徴とするものである。
【０００８】ここで、上記本発明の音響変換効率測定法
において、上記音圧を測定するための音センサと、上記
振動を測定するための振動センサを、上記音源から互い
に略等距離に配置して、それぞれ、音圧と振動を測定す
ることが好ましい。また、上記本発明の音響変換効率測
定法では、上記音圧をｐ′、上記振動の加速度をα、上
記信号レベルをｖ、上記変換効率をηt としたとき、変
換効率ηtは、式 ηt ＝Ｃ・＜α2 ＞・＜ｖ2 ＞／＜ｐ′2 ＞2 …（１） 但し、Ｃは定数、＜…＞は…の平均的な値を表わす に従って求めることができる。
において、上記音圧を測定するための音センサと、上記
振動を測定するための振動センサを、上記音源から互い
に略等距離に配置して、それぞれ、音圧と振動を測定す
ることが好ましい。また、上記本発明の音響変換効率測
定法では、上記音圧をｐ′、上記振動の加速度をα、上
記信号レベルをｖ、上記変換効率をηt としたとき、変
換効率ηtは、式 ηt ＝Ｃ・＜α2 ＞・＜ｖ2 ＞／＜ｐ′2 ＞2 …（１） 但し、Ｃは定数、＜…＞は…の平均的な値を表わす に従って求めることができる。
【０００９】また本発明の音響変換効率測定装置は、水
中音波受信器が搭載され、少なくとも一部が水中に配置
された被測定体の各点への加振力の、水中音波受信器で
受信される信号への変換効率を、被測定体の各点毎に測
定する音響変換効率測定装置であって、 （１） 水中に音を放射する音源 （２）被測定体の各点の振動を検出する振動センサ （３）音の水中における音圧を検出する音センサ （４）振動センサの出力、音センサの出力、および水中
音波受信器の出力に基づいて上記変換効率を求める変換
効率演算部 を備えたことを特徴とするものである。
中音波受信器が搭載され、少なくとも一部が水中に配置
された被測定体の各点への加振力の、水中音波受信器で
受信される信号への変換効率を、被測定体の各点毎に測
定する音響変換効率測定装置であって、 （１） 水中に音を放射する音源 （２）被測定体の各点の振動を検出する振動センサ （３）音の水中における音圧を検出する音センサ （４）振動センサの出力、音センサの出力、および水中
音波受信器の出力に基づいて上記変換効率を求める変換
効率演算部 を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】上記本発明の音響変換効率測定装置におい
て、上記被測定体の各点に当接される当接面を有し、そ
の当接面を被測定体の所定点に当接させたときにその所
定点と音源との間の距離および音源と音センサとの間の
距離が互いに略等距離となるように音源および音センサ
が固定される測定ヘッドを備えることが好ましい。
て、上記被測定体の各点に当接される当接面を有し、そ
の当接面を被測定体の所定点に当接させたときにその所
定点と音源との間の距離および音源と音センサとの間の
距離が互いに略等距離となるように音源および音センサ
が固定される測定ヘッドを備えることが好ましい。
【００１１】
【作用】ここでは、一例として、図９に示すような船体
１を本発明にいう被測定体、船体１に装備された水中音
波送受信器２を例として、本発明の測定原理について説
明する。図１は、船体の所定点の加振と水中音波受信器
のノイズとの関係を表わした図、図２は、その水中伝播
系をモデル化して示した図である。
１を本発明にいう被測定体、船体１に装備された水中音
波送受信器２を例として、本発明の測定原理について説
明する。図１は、船体の所定点の加振と水中音波受信器
のノイズとの関係を表わした図、図２は、その水中伝播
系をモデル化して示した図である。
【００１２】船体１のある点を加振力＜Ｆ2 ＞（＜…＞
は…の平均を表わす）で加振し、この加振により水中に
音圧＜Ｐ2 ＞の音が放射され、その音が水中を伝搬して
水中音波送受信器２に入り込み、水中音波送受信器２で
音圧信号（ノイズ）＜ｖ2 ＞が受信されるものとする。
このとき、図２に示すように、加振力＜Ｆ2 ＞の音圧＜
Ｐ2 ＞への変換効率をηrad 、音圧＜Ｐ2 ＞の信号＜ｖ
2 ＞への変換効率をη s としたときに、加振力＜Ｆ2 ＞
の、信号＜ｖ2 ＞へのトータルの変換効率ηtは、 ηt ＝ηrad ・ηs …（２） で表わされる。
は…の平均を表わす）で加振し、この加振により水中に
音圧＜Ｐ2 ＞の音が放射され、その音が水中を伝搬して
水中音波送受信器２に入り込み、水中音波送受信器２で
音圧信号（ノイズ）＜ｖ2 ＞が受信されるものとする。
このとき、図２に示すように、加振力＜Ｆ2 ＞の音圧＜
Ｐ2 ＞への変換効率をηrad 、音圧＜Ｐ2 ＞の信号＜ｖ
2 ＞への変換効率をη s としたときに、加振力＜Ｆ2 ＞
の、信号＜ｖ2 ＞へのトータルの変換効率ηtは、 ηt ＝ηrad ・ηs …（２） で表わされる。
【００１３】そこで原理的には船体の各点を所定の加振
力＜Ｆ2 ＞で加振し、そのときの水中音波送受信器２の
信号＜ｖ2 ＞を観測すればトータルの変換効率ηt が求
められそうではあるが、この原理を用いると船体の各点
をかなり強い加振力で加振する必要があり、そうすると
水中に音波が放射されるとともにかなり大きな固体振動
も同時に生じてしまい、その固体振動が船体を伝搬して
水中音波送受信器２に入り込むこととなる。これが従
来、水中伝播と固体伝搬とが分離できなかった所以であ
る。
力＜Ｆ2 ＞で加振し、そのときの水中音波送受信器２の
信号＜ｖ2 ＞を観測すればトータルの変換効率ηt が求
められそうではあるが、この原理を用いると船体の各点
をかなり強い加振力で加振する必要があり、そうすると
水中に音波が放射されるとともにかなり大きな固体振動
も同時に生じてしまい、その固体振動が船体を伝搬して
水中音波送受信器２に入り込むこととなる。これが従
来、水中伝播と固体伝搬とが分離できなかった所以であ
る。
【００１４】引き続き、船体を直接加振する加振法の原
理についてさらに詳細に説明し、その後本発明における
測定原理について説明する。図３は、従来の加振法によ
る音響変換効率の測定原理説明図である。弾性材料１０
を例えばハンマー等で叩いてその弾性材料１０に力Ｆを
加え、その力Ｆをハンマーに取付けたロードセルや弾性
材料１０に取付けた加速度センサ（図示せず）で検出す
ると共に、その弾性材料１０を叩いたことによりその弾
性材料１０から放射された音の音圧ｐをマイクロホンで
検出する。
理についてさらに詳細に説明し、その後本発明における
測定原理について説明する。図３は、従来の加振法によ
る音響変換効率の測定原理説明図である。弾性材料１０
を例えばハンマー等で叩いてその弾性材料１０に力Ｆを
加え、その力Ｆをハンマーに取付けたロードセルや弾性
材料１０に取付けた加速度センサ（図示せず）で検出す
ると共に、その弾性材料１０を叩いたことによりその弾
性材料１０から放射された音の音圧ｐをマイクロホンで
検出する。
【００１５】ところで、音響変換効率ηrad は、Ｗacを
音響パワー、Ｗvibrを加振力のパワーとしたとき、 ηrad ＝Ｗac／Ｗvibr …（３） で定義される。ここで音響パワーＷacは、音圧ｐを検出
するマイクロフォンまでの距離をｒとすると、
音響パワー、Ｗvibrを加振力のパワーとしたとき、 ηrad ＝Ｗac／Ｗvibr …（３） で定義される。ここで音響パワーＷacは、音圧ｐを検出
するマイクロフォンまでの距離をｒとすると、
【００１６】
【数１】
【００１７】ただしρo は音響媒体の密度 Ｃo は音響媒体中を伝搬する縦波の速度 で表わされる。一方、加振力のパワーＷvibrは、＜Ｖ2
＞を材料の表面波速度の２乗平均値、Ｚｉを船体の機械
インピーダンスとすると、
＞を材料の表面波速度の２乗平均値、Ｚｉを船体の機械
インピーダンスとすると、
【００１８】
【数２】
【００１９】であるから（Ｄ．Ｒｏｓｓ，Ｍｅｃｈａｎ
ｉｃｓ ｏｆ ＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＮｏｉｓｅ，Ｐｅ
ｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ，（１９７６），１３５−１
４０．参照）、これらを式（３）に代入すると、
ｉｃｓ ｏｆ ＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＮｏｉｓｅ，Ｐｅ
ｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ，（１９７６），１３５−１
４０．参照）、これらを式（３）に代入すると、
【００２０】
【数３】
【００２１】が導かれる。従って上述のようにして検出
した力Ｆと音圧ｐを（６）式に代入することにより、音
響変換効率ηrad が求められる。図４は、音響可逆則の
説明図であり、材料１０の近傍の音源２０から放射され
た音により材料１０の表面に振動が発生している状態を
示している。図において、Ｕは音源の強さ、Ｖは入射音
により材料１０に生ずる表面波速度である。
した力Ｆと音圧ｐを（６）式に代入することにより、音
響変換効率ηrad が求められる。図４は、音響可逆則の
説明図であり、材料１０の近傍の音源２０から放射され
た音により材料１０の表面に振動が発生している状態を
示している。図において、Ｕは音源の強さ、Ｖは入射音
により材料１０に生ずる表面波速度である。
【００２２】このＵとＶは、図３に示すＦとＰとの間
に、音響可逆則に基づく以下に示す関係がある（例え
ば、「Ｔ．ｔｅｎ Ｗｏｌｄｅ，Ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔ
ｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｎ
ｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｓｏｕｎｄ ｉｎ ｓｈｉｐ
ｓ，Ｐｈ．Ｄ．ｔｈｅｓｉｓ．Ｔｅｃｈ．Ｕｎ．Ｄｅｌ
ｆｔ．Ｐｕｂｉ．Ｈｏｏｇｌｏｎｄ ＆ Ｗａｌｔｍａ
ｎ，Ｄｅｌｆｔ，（１９７３）」、「Ｈ．Ｆ．Ｓｔｅｅ
ｎｈｏｅｋ，Ｔ．ｔｅｎ Ｗｏｌｄｅ，“Ｔｈｅｒｅｃ
ｉｐｒｏｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍｅ
ｃｈａｎｉｃａｌ−ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓ
ｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ”，Ａｃｏｕｓｔｉｃａ，
Ｖｏｌ．２３，（１９７０），３０１−３０５．」、
「Ｔ．ｔｅｎＷｏｌｄｅ，Ｏｎｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔ
ｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｃｉ
ｐｒｏｃｉｔｙ ｉｎ ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ，ｍｅｃ
ｈａｎｏ−ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ
ｄｙｎａｍｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ，Ａｃｏｕｓｔ
ｉｃａｌ，Ｖｏｌ．２８，（１９７３），２３−３
２．」、「Ｔ．ｔｅｎ Ｗｏｌｄｅ，Ｊ．Ｗ．Ｖｅｒｈ
ｅｉｊ，Ｈ．Ｆ．Ｓｔｅｅｎｈｏｅｋ，Ｒｅｃｉｐｒｏ
ｃｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍｅａｓｕ
ｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｏ−ａｃｏｕｓｔｉ
ｃａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，Ｊｏ
ｕｒｎ．Ｓｏｕｎｄ ＆ Ｖｉｂｒ．，Ｖｏｌ．４２，
（１９７５），４９−５５．」参照）。
に、音響可逆則に基づく以下に示す関係がある（例え
ば、「Ｔ．ｔｅｎ Ｗｏｌｄｅ，Ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔ
ｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｎ
ｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｓｏｕｎｄ ｉｎ ｓｈｉｐ
ｓ，Ｐｈ．Ｄ．ｔｈｅｓｉｓ．Ｔｅｃｈ．Ｕｎ．Ｄｅｌ
ｆｔ．Ｐｕｂｉ．Ｈｏｏｇｌｏｎｄ ＆ Ｗａｌｔｍａ
ｎ，Ｄｅｌｆｔ，（１９７３）」、「Ｈ．Ｆ．Ｓｔｅｅ
ｎｈｏｅｋ，Ｔ．ｔｅｎ Ｗｏｌｄｅ，“Ｔｈｅｒｅｃ
ｉｐｒｏｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍｅ
ｃｈａｎｉｃａｌ−ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓ
ｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ”，Ａｃｏｕｓｔｉｃａ，
Ｖｏｌ．２３，（１９７０），３０１−３０５．」、
「Ｔ．ｔｅｎＷｏｌｄｅ，Ｏｎｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔ
ｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｃｉ
ｐｒｏｃｉｔｙ ｉｎ ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ，ｍｅｃ
ｈａｎｏ−ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ
ｄｙｎａｍｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ，Ａｃｏｕｓｔ
ｉｃａｌ，Ｖｏｌ．２８，（１９７３），２３−３
２．」、「Ｔ．ｔｅｎ Ｗｏｌｄｅ，Ｊ．Ｗ．Ｖｅｒｈ
ｅｉｊ，Ｈ．Ｆ．Ｓｔｅｅｎｈｏｅｋ，Ｒｅｃｉｐｒｏ
ｃｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍｅａｓｕ
ｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｏ−ａｃｏｕｓｔｉ
ｃａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，Ｊｏ
ｕｒｎ．Ｓｏｕｎｄ ＆ Ｖｉｂｒ．，Ｖｏｌ．４２，
（１９７５），４９−５５．」参照）。
【００２３】 （ｐ／Ｆ）U=0 ＝（Ｖ／Ｕ）F=0 …（７） ここでＵ＝０は周囲に音源がないことを表わし、Ｆ＝０
はその材料１０への加振力がないことを表わしている。
ここで、表面波加速度をα、そのときの角周波数をω、
材料１０の表面波速度ＶをＶ＝Ｖ0 ・ｅｘｐ（−ｊω
ｔ）とすると、α＝−ｊωＶであるから、式（７）は、 （ｐ／Ｆ）U=0 ＝−（α／ｊω・Ｕ）F=0 …（８） となる。この関係から、図４の場合における音響放射効
率ηacが以下のようにして求められる。
はその材料１０への加振力がないことを表わしている。
ここで、表面波加速度をα、そのときの角周波数をω、
材料１０の表面波速度ＶをＶ＝Ｖ0 ・ｅｘｐ（−ｊω
ｔ）とすると、α＝−ｊωＶであるから、式（７）は、 （ｐ／Ｆ）U=0 ＝−（α／ｊω・Ｕ）F=0 …（８） となる。この関係から、図４の場合における音響放射効
率ηacが以下のようにして求められる。
【００２４】音響の可逆則の式（８）、および音源２０
から距離ｒ′だけ離れた位置で測定した音圧ｐ′と音源
の強さＵとの関係式（Ｒ．Ｄ．Ｆｏｒｄ，Ｉｎｔｒｏｄ
ｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｅｌｓｅｖ
ｉｅｒ Ｐｕｂｌ．Ｃｏ．Ｌｔｄ．，（１９７０）．参
照） ｊωＵ＝（４πｒ′／ρo ）ｐ′ …（９） より、音響変換効率ηrad は、
から距離ｒ′だけ離れた位置で測定した音圧ｐ′と音源
の強さＵとの関係式（Ｒ．Ｄ．Ｆｏｒｄ，Ｉｎｔｒｏｄ
ｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｅｌｓｅｖ
ｉｅｒ Ｐｕｂｌ．Ｃｏ．Ｌｔｄ．，（１９７０）．参
照） ｊωＵ＝（４πｒ′／ρo ）ｐ′ …（９） より、音響変換効率ηrad は、
【００２５】
【数４】
【００２６】として表わすことができる。このとき、式
（１０）を簡略化するためｒ＝ｒ′とすると、音響変換
効率ηrad は、
（１０）を簡略化するためｒ＝ｒ′とすると、音響変換
効率ηrad は、
【００２７】
【数５】
【００２８】となり、音圧ｐと材料の表面で計測した表
面加速度αから音響変換効率ηrad を計算することがで
きる。図５は本発明の測定原理図である。水中に音源を
配置し、その水中音源の水中音圧＜ｐ′2 ＞を測定す
る。また、それとともに船体の振動＜α2 ＞を測定し、
上述した音響可逆則に基づいて船体の音響変換効率η
rad を求める。また、水中音波受信器の信号レベル＜ｖ
2 ＞も測定しておき、水中音圧＜ｐ′2 ＞に対する信号
レベル＜ｖ2 ＞の音響変換効率ηs （図２参照）も求め
ることができ、これにより、トータルの音響変換効率η
t が求められる。具体的には、（２）式に（１１）式を
代入し、
面加速度αから音響変換効率ηrad を計算することがで
きる。図５は本発明の測定原理図である。水中に音源を
配置し、その水中音源の水中音圧＜ｐ′2 ＞を測定す
る。また、それとともに船体の振動＜α2 ＞を測定し、
上述した音響可逆則に基づいて船体の音響変換効率η
rad を求める。また、水中音波受信器の信号レベル＜ｖ
2 ＞も測定しておき、水中音圧＜ｐ′2 ＞に対する信号
レベル＜ｖ2 ＞の音響変換効率ηs （図２参照）も求め
ることができ、これにより、トータルの音響変換効率η
t が求められる。具体的には、（２）式に（１１）式を
代入し、
【００２９】
【数６】
【００３０】となる。この（１２）式に、測定された水
中音圧＜ｐ′2 ＞、振動＜α2 ＞、信号レベル＜ｖ2 ＞
を代入することによりトータルとしての音響変換効率η
t を求めることができる。このような測定を船体の各点
について行なうことにより、図９に示すような音響変換
効率ηt の等高線を描くことができる。音響変換効率η
t の大きい部分に防振対策を施すことにより、水中音波
受信器のノイズを効果的に低減することができる。
中音圧＜ｐ′2 ＞、振動＜α2 ＞、信号レベル＜ｖ2 ＞
を代入することによりトータルとしての音響変換効率η
t を求めることができる。このような測定を船体の各点
について行なうことにより、図９に示すような音響変換
効率ηt の等高線を描くことができる。音響変換効率η
t の大きい部分に防振対策を施すことにより、水中音波
受信器のノイズを効果的に低減することができる。
【００３１】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。図６
は本発明の音響変換効率測定装置の一実施例の構成図、
図７は、図６に示す音響変換効率測定装置を用いて船体
の音響変換効率を測定している様子を示す模式図であ
る。
は本発明の音響変換効率測定装置の一実施例の構成図、
図７は、図６に示す音響変換効率測定装置を用いて船体
の音響変換効率を測定している様子を示す模式図であ
る。
【００３２】図６に示す音響変換効率測定装置３０に
は、水中音源３１が備えられており、この水中音源３１
は発振器３２により駆動され水中に音波を放射する。ま
た、この音響変換効率測定装置３０には、水中音源３１
から放射された水中音波の音圧ｐ′をピックアップする
水中マイクロホン３３、および水中音源３１から放射さ
れた水中音波による船体振動を検出する複数の振動ピッ
クアップ３４，…，３４が備えられている。これら複数
の振動ピックアップ３４，…，３４は、図７に示すよう
に、船体の各測定点の振動をピックアップするようにそ
れらの各測定点に取り付けられる。水中マイク３３でピ
ックアップされた水中音波の音圧ｐ′は直接に計測器３
５に入力され、また振動ピックアップ３４，…，３４で
検出された船体の振動αは切換え器３６を経由して計測
器３５に入力される。また、水中音波送受信器２（図７
参照）の受信信号ｖも計測器３５に入力される。水中音
源３１および水中マイクロホン３３を、順次各測定点近
傍に配置し、これとともにその測定点の振動ピックアッ
プ３４の検出信号が測定器３５に入力されるように切換
え器３６を順次切り換えながら各測定点について測定を
行なう。計測器３５ではその各測定点について、前述し
た（１２）式に基づいて音響変換効率ηt が求められ
る。
は、水中音源３１が備えられており、この水中音源３１
は発振器３２により駆動され水中に音波を放射する。ま
た、この音響変換効率測定装置３０には、水中音源３１
から放射された水中音波の音圧ｐ′をピックアップする
水中マイクロホン３３、および水中音源３１から放射さ
れた水中音波による船体振動を検出する複数の振動ピッ
クアップ３４，…，３４が備えられている。これら複数
の振動ピックアップ３４，…，３４は、図７に示すよう
に、船体の各測定点の振動をピックアップするようにそ
れらの各測定点に取り付けられる。水中マイク３３でピ
ックアップされた水中音波の音圧ｐ′は直接に計測器３
５に入力され、また振動ピックアップ３４，…，３４で
検出された船体の振動αは切換え器３６を経由して計測
器３５に入力される。また、水中音波送受信器２（図７
参照）の受信信号ｖも計測器３５に入力される。水中音
源３１および水中マイクロホン３３を、順次各測定点近
傍に配置し、これとともにその測定点の振動ピックアッ
プ３４の検出信号が測定器３５に入力されるように切換
え器３６を順次切り換えながら各測定点について測定を
行なう。計測器３５ではその各測定点について、前述し
た（１２）式に基づいて音響変換効率ηt が求められ
る。
【００３３】測定器３５で求められた各測定点の音響変
換効率ηt はコンピュータ３７に入力され、コンピュー
タ３７では、音響変換効率ηt の等高線が求められ、そ
の等高線がＣＲＴディスプレイ３８に表示される。これ
により、船体の音響変換効率ηt の分布を知ることがで
きる。図８は、水中音源と水中マイクロホンが固定され
た測定ヘッドを示した図である。
換効率ηt はコンピュータ３７に入力され、コンピュー
タ３７では、音響変換効率ηt の等高線が求められ、そ
の等高線がＣＲＴディスプレイ３８に表示される。これ
により、船体の音響変換効率ηt の分布を知ることがで
きる。図８は、水中音源と水中マイクロホンが固定され
た測定ヘッドを示した図である。
【００３４】この測定ヘッド４０には水中音源３１と水
中マイクロホン３３が固定されており、この測定ヘッド
４０はロープ４１で吊り下げられており、甲板上からそ
のロープ４１を操作することにより測定ヘッド４０が各
測定点に移動される。またこの測定ヘッド４０は、測定
時には必ず一定の当接面４２が船体に当接され、その状
態で、水中音源３１と船体の測定点との間の距離と、水
中音源３１と水中マイクロホン３３との間の距離が等し
くなるように構成されている。これにより、（１１）式
を求めるにあたり仮定されたｒ＝ｒ′が保証され、（１
０）式に代わり（１１）式を用いて音響変換効率ηrad
を求めることができる。ただし水中音源３１と船体の測
定点との間の距離と、水中音源３１と水中マイクロホン
３３との間の距離が異なっていてもそれらの距離を測定
しておくことにより、（１０）式に基づいて音響変換効
率を求めることもできる。
中マイクロホン３３が固定されており、この測定ヘッド
４０はロープ４１で吊り下げられており、甲板上からそ
のロープ４１を操作することにより測定ヘッド４０が各
測定点に移動される。またこの測定ヘッド４０は、測定
時には必ず一定の当接面４２が船体に当接され、その状
態で、水中音源３１と船体の測定点との間の距離と、水
中音源３１と水中マイクロホン３３との間の距離が等し
くなるように構成されている。これにより、（１１）式
を求めるにあたり仮定されたｒ＝ｒ′が保証され、（１
０）式に代わり（１１）式を用いて音響変換効率ηrad
を求めることができる。ただし水中音源３１と船体の測
定点との間の距離と、水中音源３１と水中マイクロホン
３３との間の距離が異なっていてもそれらの距離を測定
しておくことにより、（１０）式に基づいて音響変換効
率を求めることもできる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被測定体の各点の加振力に対する、水中音波受信器で受
信される信号への水中伝搬の影響のみの変換効率ηt を
求めることができ、これにより水中音波受信器のノイズ
低減のための効果的な防振対策を施すことができる。
被測定体の各点の加振力に対する、水中音波受信器で受
信される信号への水中伝搬の影響のみの変換効率ηt を
求めることができ、これにより水中音波受信器のノイズ
低減のための効果的な防振対策を施すことができる。
【図１】船体の所定点の加振と水中音波受信器のノイズ
との関係を表わした図である。
との関係を表わした図である。
【図２】水中伝搬系をモデル化して示した図である。
【図３】従来の加振法による音響放射効率の測定原理説
明図である。
明図である。
【図４】音響可逆則の説明図である。
【図５】本発明の測定原理図である。
【図６】本発明の音響変換効率測定装置の一実施例の構
成図である。
成図である。
【図７】図６に示す音響変換効率測定装置を用いて船体
の音響変換効率を測定している様子を示す模式図であ
る。
の音響変換効率を測定している様子を示す模式図であ
る。
【図８】水中音源と水中マイクロホンが固定された測定
ヘッドを示した図である。
ヘッドを示した図である。
【図９】船体の外観図である。
【図１０】船体を伝搬する振動や水中を伝搬する音の流
れを示した模式図である。
れを示した模式図である。
１ 船体 ２ 水中音波受信器 ３０ 音響変換効率測定装置 ３１ 水中音源 ３２ 発振器 ３３ 水中マイクロホン ３４ 振動ピックアップ ３５ 測定器 ３６ 切換え器 ３７ コンピュータ ３８ ＣＲＴディスプレイ ４０ 測定ヘッド
フロントページの続き (72)発明者 高嶋 睦男 神奈川県横浜市港北区新吉田町781番地 ジェイ・アール・シー特機株式会社内 (72)発明者 安部 勲 香川県高松市屋島中町436 (72)発明者 篠原 昭 長野県長野市中御所４−９−18
Claims (5)
- 【請求項１】 水中音波受信器が搭載され、少なくとも
一部が水中に配置された被測定体の各点への加振力の、
前記水中音波受信器で受信される信号への変換効率を、
前記被測定体の各点毎に測定する音響変換効率測定法で
あって、 水中に音源を配置して、該音源から放射された音の音
圧、該音に起因する被測定体の所定点の振動、および該
音に起因する前記信号の信号レベルを測定し、 それら音圧、振動および信号レベルに基づいて前記所定
点の前記変換効率を求めることを特徴とする音響変換効
率測定法。 - 【請求項２】 前記音圧を測定するための音センサと、
前記振動を測定するための振動センサを、前記音源から
互いに略等距離に配置して、それぞれ、前記音圧と前記
振動を測定することを特徴とする請求項１記載の音響変
換効率測定法。 - 【請求項３】 前記音圧をｐ′、前記振動の加速度を
α、前記信号レベルをｖ、前記変換効率をηt としたと
き、該変換効率ηt を、式 ηt ＝Ｃ・＜α2 ＞・＜ｖ2 ＞／＜ｐ′2 ＞2 但し、Ｃは定数、＜…＞は…の平均的な値を表わす に従って求めることを特徴とする請求項１記載の音響変
換効率測定法。 - 【請求項４】 水中音波受信器が搭載され、少なくとも
一部が水中に配置された被測定体の各点への加振力の、
前記水中音波受信器で受信される信号への変換効率を、
前記被測定体の各点毎に測定する音響変換効率測定装置
であって、 水中に音を放射する音源と、 前記被測定体の各点の振動を検出する振動センサと、 前記音の水中における音圧を検出する音センサと、 前記振動センサの出力、前記音センサの出力、および前
記水中音波受信器の出力に基づいて前記変換効率を求め
る変換効率演算部とを備えたことを特徴とする音響変換
効率測定装置。 - 【請求項５】 前記被測定体の各点に当接される当接面
を有し、該当接面を前記被測定体の所定点に当接させた
ときに該所定点と前記音源との間の距離および前記音源
と前記音センサとの間の距離が互いに略等距離となるよ
うに前記音源および前記音センサが固定される測定ヘッ
ドを備えたことを特徴とする請求項４記載の音響変換効
率測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6321903A JP2730870B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 音響変換効率測定法および測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6321903A JP2730870B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 音響変換効率測定法および測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08178740A true JPH08178740A (ja) | 1996-07-12 |
| JP2730870B2 JP2730870B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=18137698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6321903A Expired - Fee Related JP2730870B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 音響変換効率測定法および測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2730870B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100338190B1 (ko) * | 1999-10-16 | 2002-05-24 | 김징완 | 워터터널의 소음 계측기 |
| KR100338191B1 (ko) * | 1999-10-16 | 2002-05-24 | 김징완 | 워터터널의 소음 계측방법 |
| WO2008126916A1 (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-23 | Hitachi, Ltd. | 音源分離装置および音源分離方法 |
| CN102464087A (zh) * | 2010-11-09 | 2012-05-23 | 中国舰船研究设计中心 | 大型水声测量试验船多个功能测量区域设计方法 |
| CN106828802A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-06-13 | 广东雨嘉水产食品有限公司 | 腥味诱鱼的滚轮式捕鱼船 |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP6321903A patent/JP2730870B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100338190B1 (ko) * | 1999-10-16 | 2002-05-24 | 김징완 | 워터터널의 소음 계측기 |
| KR100338191B1 (ko) * | 1999-10-16 | 2002-05-24 | 김징완 | 워터터널의 소음 계측방법 |
| WO2008126916A1 (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-23 | Hitachi, Ltd. | 音源分離装置および音源分離方法 |
| JP2008261688A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Hitachi Ltd | 音源分離装置および音源分離方法 |
| JP4584951B2 (ja) * | 2007-04-11 | 2010-11-24 | 株式会社日立製作所 | 音源分離装置および音源分離方法 |
| US8094828B2 (en) | 2007-04-11 | 2012-01-10 | Hitachi, Ltd. | Sound source separating apparatus and sound source separating method |
| CN102464087A (zh) * | 2010-11-09 | 2012-05-23 | 中国舰船研究设计中心 | 大型水声测量试验船多个功能测量区域设计方法 |
| CN106828802A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-06-13 | 广东雨嘉水产食品有限公司 | 腥味诱鱼的滚轮式捕鱼船 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2730870B2 (ja) | 1998-03-25 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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