JPH099385A - 水中受波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吊下状態で使用される水中受波器において、
潮流等の流体の流れによって生ずる雑音を低減する。 【構成】 電気音響変換素子２１を音響センサとして有
し、水中に吊下げた状態で使用される水中受波器であっ
て、内部に電気音響変換素子２１が配設された中空状の
剛体からなるケース２３の電気音響変換素子２１と対向
する位置に音響入射口２５を設け、ケース２３の内部を
構成する中空部を音響透過性の弾性物質例えばゴム弾性
体等の防水ゴム２４で充填したもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水中受波器に関し、特に
海洋における音響計測のために使用され、潮流等の流体
の流れによって生ずる雑音を低減するようにした水中受
波器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２に従来の吊下用の水中受波器を模式
断面図によって示す。図は回転対称形（回転体）の断面
を示している。吊下用の水中受波器は電気音響変換素子
が例えば海面又は海中等の所定位置から吊下げられた状
態で使用されるものである。図２において、１１はＰＺ
Ｔ（チタン酸・ジルコン酸鉛）等の圧電磁器（圧電セラ
ミックス）を音響センサ材料として形成した電気音響変
換素子である。１２は吊下ケーブルを兼ねた信号ケーブ
ルであり、ケーブル内の信号線が電気音響変換素子１１
の電極（図示せず）に接続されている。１３は信号ケー
ブル１２の先端をクランプし、電気音響変換素子１１を
保持するケースである。１４は電気音響変換素子１１の
電気的絶縁を保つためにモールドした防水ゴムである。

【０００３】上述の構成になる水中受波器において、水
中受波器に到来してくる音波は、防水ゴム１４を透過
し、電気音響変換素子１１で音波の強度に比例した電気
信号に変換され、信号ケーブル１２の信号線を経由して
検出されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の水中受波器では、実際の計測環境において
例えば潮流による流体の流れがあり、水中受波器は、こ
のような流体の流れを受波器前面に受けるので、その波
圧が電気音響変換素子に加わるので、雑音となってい
た。その理由は、音波が入射する面積が大きいことによ
るものであり、つまり流体の振動を受ける面積が大きい
ことにより、雑音が大きくなるということが避けられな
いという問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る水中受波器
は、電気音響変換素子を音響センサとして有し、水中に
吊下げた状態で使用される水中受波器であって、内部に
電気音響変換素子が配設された中空状の剛体からなる殻
に音響入射口を有し、殻の内部を構成する中空部を音響
透過性の弾性物質で充填したものである。ここで、殻に
設けられた音響入射口は電気音響変換素子と対向する位
置に設けられていることが好ましく、さらに、上記の弾
性物質はゴム弾性体等の防水ゴムを使用することが好適
である。

【０００６】

【作用】本発明においては、内部に電気音響変換素子が
配設された中空状の剛体からなる殻に音響入射口を設
け、殻の中空部を音響透過性の弾性物質で充填して水中
受波器を構成しているから、流体の流れが受波器にあた
り、常時受波器表面に不規則性の圧力が加わっても、そ
の圧力は硬いケース表面に作用するので、直接電気音響
変換素子にはほとんどその圧力の影響を及ぼさない。そ
のために受波器を水中に吊下げた場合、到来する音波は
音響入射口を介して電気音響変換素子に達し、正常に検
波されるが、受波器を水中に吊下げた場合の流体の流れ
による圧力は受波器の雑音（バックグランド）として計
測されることはなくなり、計測のＳ／Ｎが向上する。

【０００７】

【実施例】図１は本発明による吊下用の水中受波器の一
実施例を示す模式断面図である。図は回転対称形（回転
体）の断面を示している。図１において、２１はＰＺＴ
（チタン酸・ジルコン酸鉛）等の圧電磁器（圧電セラミ
ックス）を音響センサ材料として形成した電気音響変換
素子である。２２は吊下ケーブルを兼ねた信号ケーブル
であり、内部に信号線を有し、信号線が電気音響変換素
子２１の電極（図示せず）に接続されている。２３は信
号ケーブル２２の先端をクランプし、電気音響変換素子
２１を保持するケースである。そして、ケース２３は音
響入射口２５を有する剛性の殻を形成している。２４は
電気音響変換素子２１の電気的絶縁を保つために、ケー
ス２３内に充填した防水ゴムである。

【０００８】本発明による水中受波器は、図１の実施例
にみられるように、電気音響変換素子２１を中空の剛性
の殻によって構成されている一見閉鎖体状のケース２３
の中に配置したことを特徴とするものである。そして、
この閉鎖体状のケース２３は電気音響変換素子２１の設
置場所に対向する位置に、開口状の音響入射口２５を備
えたものとなっている。また、ケース２３の内部にはゴ
ム弾性体である防水ゴム２４が充填され、ケース２３の
中空部分（内部の空間）は音波の波長に対して十分小さ
な寸法で形成されている。

【０００９】ケース２３は、原理的によく知られている
ヘルムホルツ共鳴器としての働きを有している。ただ
し、この場合のヘルムホルツ共鳴器の共振周波数は、弾
性体である防水ゴム２４のスチフネス（剛性）と音響入
射口２５の実効質量によって決定される。そして、共振
周波数は、使用（検出）する周波数帯域よりも高くなる
ように、かつ最小の大きさになるように、音響入射口２
５の寸法が設定されている。

【００１０】本実施例の水中受波器において、水中受波
器に到来してくる音波は、ケース２３の音響入射口２５
から入射し、防水ゴム２４を透過して電気音響変換素子
２１に達し、ここで音波の強度に比例した電気信号に変
換される。この電気信号は、信号ケーブル２２の信号線
を経由して、図示しない外部回路で検出されるようにな
っている。

【００１１】ここで、ケース２３による雑音低減の作用
について説明する。水中受波器の実際の計測環境では、
常時潮流等による必ずしも周期性のない流体の流れがあ
り、このような流体が受波器表面に衝突するために、衝
突による圧力が発生する。本実施例の場合、ケース２３
がその圧力を受けることとなるので、電気音響変換素子
２１に直接その圧力が作用しなくなる。このようにし
て、音響入射口２５から入射してきた音波による音圧は
防水ゴム２４を介して電気音響変換素子２１に作用し、
ここで電気変換されて計測されるが、潮流の圧力は内部
に対してケース２３でカット（シールド）される形とな
り、電気音響変換素子２１には潮流による圧力が作用し
なくなる。このため、潮流による雑音Ｎは著しく低減す
るので、Ｓ／Ｎの優れた高感度の水中受波器が構成され
る。

【００１２】以上のように本実施例によれば、音響入射
口から入射してきた音圧は防水ゴムを介して電気音響変
換素子に作用し、ここで電気変換されて正常に計測にか
かるが、潮流の圧力は内部に対してケースでカットされ
る形となり、電気音響変換素子には潮流による圧力が作
用しなくなる効果がある。このため、潮流による雑音Ｎ
は著しく低減して、Ｓ／Ｎの優れた高感度の水中受波器
が構成される。

【００１３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、内部に電気音響変換素子が配設された中空状の剛体
からなる殻に音響入射口を設け、殻の中空部を音響透過
性の弾性物質で充填して水中受波器を構成しているか
ら、受波器を水中に吊下げた場合流体の流れが受波器に
あたり、常時受波器表面に不規則性の圧力が加わって
も、その圧力は硬いケース表面に作用するので、直接電
気音響変換素子にはほとんどその圧力の影響を及ぼさな
くなる。そのために、到来する音波は音響入射口を介し
て電気音響変換素子に達して正常に検波されるが、流体
の流れによる圧力は受波器の雑音として計測されること
はないので、雑音が大きく低減され、水中受波器の感度
の著しい向上が達成される効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による吊下用の水中受波器の一実施例を
示す模式断面図である。

【図２】従来の吊下用の水中受波器を示す模式断面図で
ある。

【符号の説明】

１１，２１ 電気音響変換素子 １２，２２ 信号ケーブル １３，２３ ケース １４，２４ 防水ゴム ２５ 音響入射口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気音響変換素子を音響センサとして有
   し、水中に吊下げた状態で使用される水中受波器におい
   て、 内部に前記電気音響変換素子が配設された中空状の剛体
   からなる殻に音響入射口を有し、 前記殻の前記内部を構成する中空部を音響透過性の弾性
   物質で充填したことを特徴とする水中受波器。
2. 【請求項２】 前記殻に設けられた前記音響入射口は前
   記電気音響変換素子と対向する位置に設けられているこ
   とを特徴とする請求項１記載の水中受波器。
3. 【請求項３】 前記弾性物質はゴム弾性体の防水ゴムで
   あることを特徴とする請求項１又は２記載の水中受波
   器。