JPS5823904B2 - 指向性超音波送受波器 - Google Patents
指向性超音波送受波器Info
- Publication number
- JPS5823904B2 JPS5823904B2 JP52035079A JP3507977A JPS5823904B2 JP S5823904 B2 JPS5823904 B2 JP S5823904B2 JP 52035079 A JP52035079 A JP 52035079A JP 3507977 A JP3507977 A JP 3507977A JP S5823904 B2 JPS5823904 B2 JP S5823904B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- wavefront
- transducer
- equal
- transducers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、複数個の超音波振動子の送受波信号を合成
して、所望方向の合成指向特性を得る超音波送受波器に
関する。
して、所望方向の合成指向特性を得る超音波送受波器に
関する。
例えば第１図において、超音波振動子Ｚ Ｏｒ Ｚ １
ｔＺ２．・・・・・・ＺＢを同一平面Ｆｏ上に一定距
離ｄ毎に配置して、θ方向に超音波信号を送波したい場
合、振動子Ｚ １． ＋ Ｚ ３ ＋ Ｚ ５の各励振
信号の位相を振動子Ｚｏを基準にして ２πｄ −ｓｉｎθ ・・・・・ ・・・・・・・
（１）λ ずつ順に遅らせばよい。
ｔＺ２．・・・・・・ＺＢを同一平面Ｆｏ上に一定距
離ｄ毎に配置して、θ方向に超音波信号を送波したい場
合、振動子Ｚ １． ＋ Ｚ ３ ＋ Ｚ ５の各励振
信号の位相を振動子Ｚｏを基準にして ２πｄ −ｓｉｎθ ・・・・・ ・・・・・・・
（１）λ ずつ順に遅らせばよい。
又、振動子Ｚ２．Ｚ４．Ｚ６２πｄ
は、逆に□ｓｉｎθずつ位相を進ませばよい。
なλ
お、λは送信超音波の波長を示す。
上記において、各振動子励振信号を移相させる場合、従
来は遅延線のような遅延装置を用いて励振信号を移相さ
せる方法が多く用いられている。
来は遅延線のような遅延装置を用いて励振信号を移相さ
せる方法が多く用いられている。
この発明は、上記のような遅延装置を用いることなく所
望方向に合成指向特性を得ることのできる超音波送受波
器を実現する。
望方向に合成指向特性を得ることのできる超音波送受波
器を実現する。
以下この発明について説明すると、第２図において、Ｚ
ＡＩＺＢは一対の超音波振動子を示す。
ＡＩＺＢは一対の超音波振動子を示す。
そして、超音波振動子ＺＡとＺＢはＤ１方向に対しては
振動子ＺＡ、ＺＢから送受波される超音波の半波λ 長−だけ異なる位置に配置され、Ｄ２方向に対しては等
位相波面Ｆ３上に位置するように配置されている。
振動子ＺＡ、ＺＢから送受波される超音波の半波λ 長−だけ異なる位置に配置され、Ｄ２方向に対しては等
位相波面Ｆ３上に位置するように配置されている。
上記位置関係にある振動子ＺＡとｚＢを互いに逆相関係
にある励振信号で励振した場合、振動子ｚＢから送出さ
れる超音波信号は等位相波面Ｆ２上において振動子ＺＡ
から送出される超音波信号と同相で合成されるから、Ｄ
２方向に対しては各振動子の超音波が互いに強め合つそ
送出される。
にある励振信号で励振した場合、振動子ｚＢから送出さ
れる超音波信号は等位相波面Ｆ２上において振動子ＺＡ
から送出される超音波信号と同相で合成されるから、Ｄ
２方向に対しては各振動子の超音波が互いに強め合つそ
送出される。
又、Ｄ２方向に対しては振動子Ｚ Ａ ｔ Ｚ Ｂの各
々から送波される超音波信号が互いに打ち消し合うから
、Ｄ２方向には超音波信号は送波されない。
々から送波される超音波信号が互いに打ち消し合うから
、Ｄ２方向には超音波信号は送波されない。
従って、振動子ｚＡとＺＢの位置関係を特定の位置関係
に設定すると、それぞれの振動子を位相が互いに逆相関
係にある信号で励振するだけで、特定方向に指向性を有
する超音波を送信することかできる。
に設定すると、それぞれの振動子を位相が互いに逆相関
係にある信号で励振するだけで、特定方向に指向性を有
する超音波を送信することかできる。
又、受波時は、各振動子Ｚ Ａ ＋ Ｚ Ｂの各受波信
号を互いに逆相関係で合成すればよい。
号を互いに逆相関係で合成すればよい。
第３図は上記原理に基づいてθ方向に合成指向特性を形
成する超音波送受波器の実施例を示す。
成する超音波送受波器の実施例を示す。
第３図において、等位相波面ＦＯ上に超音波振動子Ｚｏ
、Ｚ３．Ｚ４が配置され、又、等位相波面ＦＯから距離
りだげ異なる等位相波面Ｆｏ′上には超音波振動子Ｚ１
’ｌＺ２’、Ｚ５’、Ｚ６’が配列されている。
、Ｚ３．Ｚ４が配置され、又、等位相波面ＦＯから距離
りだげ異なる等位相波面Ｆｏ′上には超音波振動子Ｚ１
’ｌＺ２’、Ｚ５’、Ｚ６’が配列されている。
そして、各々の振動子は、一方の等位相波面上の振動子
間の中点に他方の等位相波面上の振動子が位置するよう
に配列されている。
間の中点に他方の等位相波面上の振動子が位置するよう
に配列されている。
さらに、等位相波面ＦｏとＦ□’ｌの各振動子は、振動
子ＺｏとＺ １ ’ 、Ｚ ３とＺ ５’ ＋ Ｚ ４
とＺ２′の各々がθ方向の等位相波面Ｆ１．Ｆ２．Ｆ３
上にそれぞれ位置し、かつ、振動子Ｚｏと２２’ ＋
Ｚ ４とＺ６’、Ｚ３とＺ１′の各々が一θ方向の等位
相波面” １′ｌ Ｆ ２’ ｔ Ｆ ３’ｌにそれぞ
れ位置するように配置されている。
子ＺｏとＺ １ ’ 、Ｚ ３とＺ ５’ ＋ Ｚ ４
とＺ２′の各々がθ方向の等位相波面Ｆ１．Ｆ２．Ｆ３
上にそれぞれ位置し、かつ、振動子Ｚｏと２２’ ＋
Ｚ ４とＺ６’、Ｚ３とＺ１′の各々が一θ方向の等位
相波面” １′ｌ Ｆ ２’ ｔ Ｆ ３’ｌにそれぞ
れ位置するように配置されている。
従って、等位相波面Ｆ Ｏ、Ｆ Ｏ’上の各振動子の配
列間隔を２ｄとすると、間隔ｄ毎に等位相波面ＦＯ上の
振動子と等位相波面Ｆｏ′上の振動子が交互に配置され
る。
列間隔を２ｄとすると、間隔ｄ毎に等位相波面ＦＯ上の
振動子と等位相波面Ｆｏ′上の振動子が交互に配置され
る。
又、等位相波面ＦｏとＦｏ′の距離差ｈｏは
ｈＯ＝ ｄ ｔａｎθ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・ （１）より求められ
る。
・・・・・・・・・・・・・・・ （１）より求められ
る。
今、上記において、振動子間隔ｄを
λ １
ｄニー□ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・ （２）４ ｓｉｎθ に設定した場合、θ方向の等位相波面Ｆ１．Ｆ２゜Ｆ３
の距離差ｈ １． ＋ ）１２は ｈｌ ＝ｈ２ ＝２ ｄ ｓｉｎθ λ １ ＝ ２ Ｘ −−ｓｉｎθ ４ ｓｉｎθ ４ 同様にして、等位相波面Ｆ １’ 、 Ｆ ２’ 、
Ｆ ３’ｏ距離差ｈ １’ ｒ ｈ ２’は１ 、ｈ １’＝ ｈ ２’＝ ２ ｄ ｓｉｎθλ
１ ＝ ２ Ｘ −−ｓｉｎθ ４ ｓｉｎθ ４ として求められる。
・・・・・・・・・・ （２）４ ｓｉｎθ に設定した場合、θ方向の等位相波面Ｆ１．Ｆ２゜Ｆ３
の距離差ｈ １． ＋ ）１２は ｈｌ ＝ｈ２ ＝２ ｄ ｓｉｎθ λ １ ＝ ２ Ｘ −−ｓｉｎθ ４ ｓｉｎθ ４ 同様にして、等位相波面Ｆ １’ 、 Ｆ ２’ 、
Ｆ ３’ｏ距離差ｈ １’ ｒ ｈ ２’は１ 、ｈ １’＝ ｈ ２’＝ ２ ｄ ｓｉｎθλ
１ ＝ ２ Ｘ −−ｓｉｎθ ４ ｓｉｎθ ４ として求められる。
この状態において、等位相波面Ｆｏ上の振動子のうち、
振動子Ｚｏに対して振動子Ｚ３とＺ４を逆位相で励振し
、かつ、等位相波面Ｆｏ′上の振動子のうち、振動子Ｚ
１′を振動子Ｚｏと同相で、又、振動子Ｚ５′を振動子
Ｚ３と同相、又、振動子２２′を振動子Ｚ４と同相でそ
れぞれ励振するものとする。
振動子Ｚｏに対して振動子Ｚ３とＺ４を逆位相で励振し
、かつ、等位相波面Ｆｏ′上の振動子のうち、振動子Ｚ
１′を振動子Ｚｏと同相で、又、振動子Ｚ５′を振動子
Ｚ３と同相、又、振動子２２′を振動子Ｚ４と同相でそ
れぞれ励振するものとする。
従って、振動子ＺｏとＺ １’ ＋ Ｚ ３とＺ ５’
＋ Ｚ ４とＺ２′の各々はθ方向に互いに強め合っ
て超音波信号を送出する。
＋ Ｚ ４とＺ２′の各々はθ方向に互いに強め合っ
て超音波信号を送出する。
さらに、等位相波面”１ ＋Ｆ２＋Ｆ３は半波長の距離
差を有し、等位相波面Ｆ２上の振動子Ｚ ３ ＋ ２５
’に対して等位相波面Ｆ１上の振動子ＺＯ＋７１′は逆
相で、又、等位相波面Ｆ３上の振動子Ｚ ４ ｔ Ｚ
２’は同相で励振される。
差を有し、等位相波面Ｆ２上の振動子Ｚ ３ ＋ ２５
’に対して等位相波面Ｆ１上の振動子ＺＯ＋７１′は逆
相で、又、等位相波面Ｆ３上の振動子Ｚ ４ ｔ Ｚ
２’は同相で励振される。
従って、等位相波面Ｆ １ ＋ Ｆ ３上から送出され
た超音波は等位相波面Ｆ２上において同相で合成される
結果、θ方向に合成指向特性を有する超音波が送出され
る。
た超音波は等位相波面Ｆ２上において同相で合成される
結果、θ方向に合成指向特性を有する超音波が送出され
る。
次に、−θ方向について見ると、等位相波面Ｆ１′上の
振動子ＺｏとＺ２′は互いに逆位相で励振されるから−
θ力方向は各振動子の送出信号が互いに打ち消し合う。
振動子ＺｏとＺ２′は互いに逆位相で励振されるから−
θ力方向は各振動子の送出信号が互いに打ち消し合う。
同様に、等位相波面Ｆ ２’ 、 Ｆ ３’上の振動子
Ｚ４とＺ ６’ ＋ ’Ｚ ３とＺ１′もθ方向に対し
てそれぞれの送出信号が打ち消し合う。
Ｚ４とＺ ６’ ＋ ’Ｚ ３とＺ１′もθ方向に対し
てそれぞれの送出信号が打ち消し合う。
さらに、等位相波面Ｆ１’、Ｆ２’、Ｆ３’は半波長ず
つ距離が異なり、振動子ＺｏとＺ１’＋Ｚ４とＺ ２’
＋ Ｚ ３とＺ５′の各々は同相で励振されるから、
振動子Ｚｏからθ方向に送出される超音波信号は振動子
Ｚ１′の出力信号によって打ち消される。
つ距離が異なり、振動子ＺｏとＺ１’＋Ｚ４とＺ ２’
＋ Ｚ ３とＺ５′の各々は同相で励振されるから、
振動子Ｚｏからθ方向に送出される超音波信号は振動子
Ｚ１′の出力信号によって打ち消される。
同様に、振動子Ｚ４からθ方向に送出される超音波信号
は振動子Ｚ２′の出力によって打ち消され、又、振動子
Ｚ３からθ方向に送出される音波は振動子Ｚ５′によっ
て打ち消される。
は振動子Ｚ２′の出力によって打ち消され、又、振動子
Ｚ３からθ方向に送出される音波は振動子Ｚ５′によっ
て打ち消される。
従って、各振動子からθ方向に送出される超音波信号が
互いに弱め合う結果、−θ方向には超音波信号は送出さ
れない。
互いに弱め合う結果、−θ方向には超音波信号は送出さ
れない。
以上のように、この発明においては、複数個の振動子が
千鳥配置され、かつ、その千鳥配置が、互いに逆相関係
で励振される隣り合う振動子がθ方向にはλ／２だげ隔
てて、又、−θ方向には等位相波面上に配置されている
。
千鳥配置され、かつ、その千鳥配置が、互いに逆相関係
で励振される隣り合う振動子がθ方向にはλ／２だげ隔
てて、又、−θ方向には等位相波面上に配置されている
。
従って、正弦波（余弦波）の同相あるいは逆相で各振動
子を励振するだけで、あらかじめ定めた所望方向に合成
指向特性を得ることができる。
子を励振するだけで、あらかじめ定めた所望方向に合成
指向特性を得ることができる。
なお、第３図においては、送信の場合について説明した
が、受信の場合は各振動子の受波信号を上記と同様な位
相関係になるように合成すれば、同様にして合成指向特
性を形成することができる。
が、受信の場合は各振動子の受波信号を上記と同様な位
相関係になるように合成すれば、同様にして合成指向特
性を形成することができる。
同相、逆相の正弦波は、反転増巾器を用いて生成しても
よいが、振動子が磁歪振動子の場合は、各振動子の励磁
コイルを正方向、逆方向にそれぞれ巻回するだけで、同
相、逆相の各正弦波で励振することができる。
よいが、振動子が磁歪振動子の場合は、各振動子の励磁
コイルを正方向、逆方向にそれぞれ巻回するだけで、同
相、逆相の各正弦波で励振することができる。
従って、遅延回路を用いることな（、単一の励振信号で
所望方向に指向性をもたせることができるから、回路構
成を非常に簡素化することができる。
所望方向に指向性をもたせることができるから、回路構
成を非常に簡素化することができる。
又、各振動子は平面方向に配列されるだけであるから、
水中探知用送受波器として船底に装備する場合、振動子
取付平面が船底と平行になるから、取付構造上非常に有
利である。
水中探知用送受波器として船底に装備する場合、振動子
取付平面が船底と平行になるから、取付構造上非常に有
利である。
第１図は従来装置の例を示し、第２図はこの発明の原理
図、第３図はこの発明の実施例を示す。
図、第３図はこの発明の実施例を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数個の振動子の送受波出力を互いに合成して特定
方向に超音波信号を送受波する指向性超音波送受波器に
おいて、 互いに平行な第１、第２の等位相波面上に複数個の振動
子をそれぞれ配置１ル、各等位相波面上の振動子は、他
方の等位相波面上の振動子に対して互いに中点に位置す
るように配置されると同時に上記特定方向に対する各振
動子の距離変位が上記送受波する超音波の半波長だけ異
なるように配列され、かつ、各等位相波面上の隣り合う
振動子の送受波出力が互いに逆相関係で合成されると同
時に上記第１の等位相波面の振動子と上記第２の等位相
波面上の振動子のうち上記特定方向に対する距離変位が
上記送受波する超音波の半波長だけ異なる振動子の送受
波出力が互いに逆相関係で合成されてなる指向性超音波
送受波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52035079A JPS5823904B2 (ja) | 1977-03-28 | 1977-03-28 | 指向性超音波送受波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52035079A JPS5823904B2 (ja) | 1977-03-28 | 1977-03-28 | 指向性超音波送受波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5415771A JPS5415771A (en) | 1979-02-05 |
| JPS5823904B2 true JPS5823904B2 (ja) | 1983-05-18 |
Family
ID=12431968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52035079A Expired JPS5823904B2 (ja) | 1977-03-28 | 1977-03-28 | 指向性超音波送受波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5823904B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5860708U (ja) * | 1981-10-17 | 1983-04-23 | ドラ−フタイト工業株式会社 | コンクリ−ト壁体のスリツト充填体 |
| JPS60117909U (ja) * | 1984-01-19 | 1985-08-09 | 畑中 豊 | 目地材 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6265596A (ja) * | 1985-09-17 | 1987-03-24 | Furuno Electric Co Ltd | 超音波送受波器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5041453A (ja) * | 1973-08-09 | 1975-04-15 |
-
1977
- 1977-03-28 JP JP52035079A patent/JPS5823904B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5041453A (ja) * | 1973-08-09 | 1975-04-15 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5860708U (ja) * | 1981-10-17 | 1983-04-23 | ドラ−フタイト工業株式会社 | コンクリ−ト壁体のスリツト充填体 |
| JPS60117909U (ja) * | 1984-01-19 | 1985-08-09 | 畑中 豊 | 目地材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5415771A (en) | 1979-02-05 |
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