KR102617901B1 - 음파 탐지 장치 및 이를 포함하는 소노부이 시스템 - Google Patents

음파 탐지 장치 및 이를 포함하는 소노부이 시스템 Download PDF

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Abstract

다양한 실시 예들에 따른 음파 탐지 장치는, 내부 하우징 면 및 외부 하우징 면을 갖는 하우징, 상기 내부 하우징 면에 형성되고 제 1 면 및 상기 제 1 면에 반대되는 제 2 면을 포함하는 제 1 지지부, 상기 제 1 면에 위치된 제 1 압전 요소, 및 상기 제 2 면에 위치된 제 2 압전 요소를 포함하고, 상기 제 1 압전 요소 및 상기 제 2 압전 요소는 상기 하우징의 제 1 방향으로 배열된, 제 1 센서, 및 상기 내부 하우징 면에 형성되고 제 3 면 및 상기 제 3 면에 반대되는 제 4 면을 포함하는 제 2 지지부, 상기 제 3 면에 위치된 제 3 압전 요소, 및 상기 제 4 면에 위치된 제 4 압전 요소를 포함하고, 상기 제 3 압전 요소 및 상기 제 4 압전 요소는 상기 제 1 방향에 교차하는 상기 하우징의 제 2 방향으로 배열된, 제 2 센서를 포함할 수 있다.

Description

음파 탐지 장치 및 이를 포함하는 소노부이 시스템{DEVICE FOR DETECTING WAVE AND SONOBUOY SYSTEM COMPRISING THE SAME}
아래의 다양한 실시 예들은 음파 탐지 장치 및 이를 포함하는 소노부이 시스템에 관한 것이다.
소노부이 시스템을 구성하는 DIFAR 센서(dirctional frequency analysis and recoding sensor)는 수중에서 음원으로부터 발생되는 음향 신호를 분석하여 음원의 위치를 추정하도록 구성된다. 예를 들면, 미국특허공보 제5,949,742호는 DIFAR 센서를 개시한다.
다양한 실시 예들에 따르면, 외부 음원의 위치를 탐지하는 음파 탐지 장치 및 이를 포함하는 소노부이 시스템을 제공하는 것이다.
다양한 실시 예들에 따른 음파 탐지 장치는, 내부 하우징 면 및 외부 하우징 면을 갖는 하우징, 상기 내부 하우징 면에 형성되고 제 1 면 및 상기 제 1 면에 반대되는 제 2 면을 포함하는 제 1 지지부, 상기 제 1 면에 위치된 제 1 압전 요소, 및 상기 제 2 면에 위치된 제 2 압전 요소를 포함하고, 상기 제 1 압전 요소 및 상기 제 2 압전 요소는 상기 하우징의 제 1 방향으로 배열된, 제 1 센서, 및 상기 내부 하우징 면에 형성되고 제 3 면 및 상기 제 3 면에 반대되는 제 4 면을 포함하는 제 2 지지부, 상기 제 3 면에 위치된 제 3 압전 요소, 및 상기 제 4 면에 위치된 제 4 압전 요소를 포함하고, 상기 제 3 압전 요소 및 상기 제 4 압전 요소는 상기 제 1 방향에 교차하는 상기 하우징의 제 2 방향으로 배열된, 제 2 센서를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제 1 센서는, 상기 제 1 압전 요소에 연결된 제 1 웨이트, 및 상기 제 2 압전 요소에 연결된 제 2 웨이트를 더 포함하고, 상기 제 2 센서는, 상기 제 3 압전 요소에 연결된 제 3 웨이트, 및 상기 제 4 압전 요소에 연결된 제 4 웨이트를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제 1 지지부는 상기 내부 하우징 면으로부터 상기 제 2 방향으로 연장하고, 상기 제 2 지지부는 상기 내부 하우징 면으로부터 상기 제 1 방향으로 연장할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향은 직교할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 내부 하우징 면은, 제 1 내부 하우징 면, 상기 제 1 내부 하우징 면에 반대되는 제 2 내부 하우징 면, 및 상기 제 1 내부 하우징 면 및 상기 제 2 내부 하우징 면 사이의 사이드 하우징 면을 포함하고, 상기 제 1 지지부 및 상기 제 2 지지부는 상기 사이드 하우징 면에 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제 2 내부 하우징 면에 위치된 제 5 압전 요소를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제 1 압전 요소, 상기 제 2 압전 요소, 상기 제 3 압전 요소 및 상기 제 4 압전 요소는 각각 두께 부분을 가지며 상기 두께 부분의 두께 방향을 따라 진동하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 소노부이 시스템은, 음파 탐지 장치로서, 내부 하우징 면 및 외부 하우징 면을 갖는 하우징, 상기 내부 하우징 면에 형성되고 제 1 면 및 상기 제 1 면에 반대되는 제 2 면을 포함하는 제 1 지지부, 상기 제 1 면에 위치된 제 1 압전 요소, 및 상기 제 2 면에 위치된 제 2 압전 요소를 포함하고, 상기 제 1 압전 요소 및 상기 제 2 압전 요소는 상기 하우징의 제 1 방향으로 배열된, 제 1 센서, 및 상기 내부 하우징 면에 형성되고 제 3 면 및 상기 제 3 면에 반대되는 제 4 면을 포함하는 제 2 지지부, 상기 제 3 면에 위치된 제 3 압전 요소, 및 상기 제 4 면에 위치된 제 4 압전 요소를 포함하고, 상기 제 3 압전 요소 및 상기 제 4 압전 요소는 상기 제 1 방향에 교차하는 상기 하우징의 제 2 방향으로 배열된, 제 2 센서를 포함하는, 상기 음파 탐지 장치, 및 상기 제 1 방향으로 입사되는 음파에 의해 상기 제 1 압전 요소에 출력되는 전기 신호 및 외부 환경에 의해 발생되는 전기 신호, 상기 제 1 방향으로 입사되는 음파에 의해 제 1 압전 요소에 출력되는 전기 신호와 반대 위상을 가지는 상기 제 2 압전 요소에 출력되는 전기 신호 및 외부 환경에 의해 발생되는 전기 신호를 포함하는 제 1 센싱 신호, 및 상기 제 2 방향으로 입사되는 음파에 의해 상기 제 3 압전 요소에 출력되는 전기 신호 및 외부 환경에 의해 발생되는 신호, 상기 제 2 방향으로 입사되는 음파에 의해 제 3 압전 요소에 출력되는 전기 신호와 반대 위상을 가지는 상기 제 4 압전 요소에 출력되는 전기 신호 및 외부 환경에 의해 발생되는 전기 신호를 포함하는 제 2 센싱 신호를 이용하여 상기 제 1 센싱 신호에 포함된 외부 환경 요인에 의한 신호 및 상기 제 2 센싱 신호에 포함된 상기 외부 환경 요인에 의한 신호를 제거하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 음파 탐지 장치 및 이를 포함하는 소노부이 시스템은 심장형 모드 빔 패턴을 구현할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른 음파 탐지 장치는 소형화 된 구조를 달성할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른 음파 탐지 장치 및 이를 포함하는 소노부이 시스템은 외부 환경의 영향을 보정할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른 음파 탐지 장치 및 이를 포함하는 소노부이 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 소노부이 시스템의 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 음파 탐지 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 음파 탐지 장치를 3-3 라인을 따라 바라본 단면도이다.
도 4는 도 2의 음파 탐지 장치를 4-4 라인을 따라 바라본 단면도이다.
도 5는 도 2의 음파 탐지 장치를 5-5 라인을 따라 바라본 단면도이다.
도 6은 도 2의 음파 탐지 장치를 6-6 라인을 따라 바라본 단면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 제 1 센서 및 제 2 센서에 의한 빔 패턴(beam pattern)의 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 제 3 센서에 의한 빔 패턴의 도면이다.
도 9는 도 7의 빔 패턴 및 도 8의 빔 패턴을 통합한 심장형 모드(cardioid mode)의 빔 패턴의 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시 예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리범위가 이러한 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시 예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시 예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1을 참조하면, 다양한 실시 예들에 따른 소노부이 시스템(100)은 수중 대상체(106)를 탐지하도록 구성될 수 있다. 소노부이 시스템(100)은, 제 1 소노부이(102), 제 2 소노부이(104) 및 모니터링 장치(108)를 포함할 수 있다. 제 1 소노부이(102)는 음파를 발생시키도록 구성될 수 있다. 제 1 소노부이(102)는, 수면 상의 제 1 부이(110), 제 1 부이(110)에 매달린 적어도 하나의 제 1 앵커(112), 음파(116)를 발생시키도록 구성된 제 1 트랜스듀서(114), 및 제 1 부이(110), 제 1 앵커(112) 및 제 1 트랜스듀서(114)를 연결하는 제 1 케이블(115)을 포함할 수 있다. 제 2 소노부이(104)는, 수면 상의 제 2 부이(118), 제 2 부이(118)에 매달린 적어도 하나의 제 2 앵커(120), 대상체(106)로부터 반사된 음파(124)를 수신하도록 구성된 제 2 트랜스듀서(122), 및 제 2 부이(118), 제 2 앵커(120) 및 제 2 트랜스듀서(122)를 연결하도록 구성된 제 2 케이블(123)을 포함할 수 있다. 제 2 소노부이(104)는, 제 2 부이(118)에 위치되고 모니터링 장치(108)와 통신하도록 구성된 통신부(미도시)를 포함할 수 있다. 모니터링 장치(108)는 수중 대상체(106)의 위치에 관한 정보를 모니터링하도록 구성된 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다. 프로세서는, 통신부로부터 수신된 신호에 기초하여 대상체(106)의 위치를 결정할 수 있다. 모니터링 장치(108)는, 예를 들면, 비행체(예: 헬리콥터)를 포함할 수 있다. 한편, 프로세서는 도시된 바와 같은 모니터링 장치(108)에 포함될 수 있지만, 반드시 이에 제한되지 아니하고 모니터링 장치(108)와 다른 장치에 포함될 수도 있다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 음파 탐지 장치(222)(예: 도 1의 제 2 트랜스듀서(122))는 하우징(224)을 포함할 수 있다. 하우징(224)은, 제 1 인클로저(226)(예: 상부 인클로저), 제 2 인클로저(228)(예: 하부 인클로저), 및 제 1 인클로저(226)의 가장자리 및 제 2 인클로저(228)의 가장자리에 연결되고 제 1 인클로저(226) 및 제 2 인클로저(228)와 함께 내부 공간을 형성하는 사이드 인클로저(230)를 포함할 수 있다. 제 1 인클로저(226)는, 제 1 외부 면(226A), 및 제 1 외부 면(226A)에 반대되는 제 1 내부 면(226B)을 가질 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 인클로저(226)는 실질적으로 원형의 단면을 가질 수 있다. 제 2 인클로저(228)는, 제 2 외부 면(228A), 및 제 2 외부 면(228A)에 반대되는 제 2 내부 면(228B)을 가질 수 있다. 일 실시 예에서, 제 2 인클로저(228)는 실질적으로 원형의 단면을 가질 수 있다. 사이드 인클로저(230)는, 사이드 외부 면(230A), 및 사이드 외부 면(230A)에 반대되는 사이드 내부 면(230B)을 가질 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 인클로저(226), 제 2 인클로저(228) 및 사이드 인클로저(230)는 실질적으로 원통형 구조를 형성할 수 있다.
음파 탐지 장치(222)는, 제 1 센서(232), 제 2 센서(234), 및 제 3 센서(236)를 포함할 수 있다.
제 1 센서(232)는, 일 방향(예: +/-Y 방향, 제 2 방향)의 압력(P1)을 감지하도록 구성될 수 있다. 제 1 센서(232)는, 제 1 지지부(238), 제 1 압전 요소(240), 및 제 2 압전 요소(242)를 포함할 수 있다.
제 1 지지부(238)는, 제 1 압전 요소(240) 및 제 2 압전 요소(242)를 지지하도록 구성될 수 있다. 제 1 지지부(238)는, 하우징(224)의 내부 공간 내에서, 사이드 내부 면(230B)으로부터 일 방향(예: +/-Y 방향)으로 연장할 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 지지부(238)는 하우징(224)의 중심부를 향해 연장할 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 지지부(238)는, 제 1 인클로저(226)의 제 1 내부 면(226B)에 인접한 사이드 내부 면(230B)의 제 1 부분(예: 상부)에 위치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 지지부(238)는, 예를 들면, 캔틸레버 형상을 가질 수 있다. 제 1 지지부(238)는, 제 1 면(238A), 및 제 1 면(238A)에 반대되는 제 2 면(238B)을 가질 수 있다.
제 1 압전 요소(240) 및 제 2 압전 요소(242)는 제 1 방향(예: +/-X 방향)의 압력(P1)을 감지하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 압전 요소(240) 및 제 2 압전 요소(242)는 제 1 방향을 따라 실질적으로 일렬로 배열될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 압전 요소(240)는 제 1 면(238A) 상에 위치되고, 제 2 압전 요소(242)는 제 2 면(238B) 상에 위치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 압전 요소(240) 및 제 2 압전 요소(242)는 두께 부분을 각각 가지고, 두께 부분의 두께 방향으로 진동(예: 33 모드의 진동)할 수 있다.
하우징(224)에 제 1 방향(예: +X 방향)의 압력(P1)이 인가될 때, 제 1 압전 요소(240)에는 입사되는 음파에 의해 발생되는 전기 신호 VA 및 온도 등에 의한 외부 환경에 의해 발생되는 전기 신호 VE로 인해 최종적으로 제 1 전기 신호(V1)(예: 제 1 포텐셜)가 발생하고, 제 2 압전 요소(242)는 제 1 압전 요소(240)와 동일한 분극 방향을 가지므로 제 1 압전 요소(240)에서 발생되는 전기 신호 VA와 위상이 반대인 전기 신호 -VA 및 외부 환경에 의해 발생되는 전기 신호 VE로 인해 제 2 전기 신호(V2)(예: 제 2 포텐셜)가 발생할 수 있다. 예를 들면, 제 1 전기 신호(V1) 및 제 2 전기 신호(V2)는 다음과 같은 수학식에 의해 표현될 수 있다.
수학식 1
수학식 2
여기서, VA는 제 1 방향 또는 제 1 방향에 반대되는 방향의 포텐셜의 크기이고, VE는 음파 탐지 장치(222)의 외부 환경의 영향(예: 외란)에 의한 포텐셜의 크기를 말한다.
제 1 전기 신호(V1) 및 제 2 전기 신호(V2)는 음파 탐지 장치(222)의 외부(예: 프로세서)에 전달될 수 있고, 제 1 전기 신호(V1) 및 제 2 전기 신호(V2)를 이용(예: 제 1 전기 신호(V1)로부터 제 2 전기 신호(V2)를 마이너스)함으로써 제 1 방향에 대한 음파 탐지 장치(222)의 외부 환경의 영향이 제거될 수 있다. 이를 통해 제 1 방향에서 입사되는 음파에 대해 가장 큰 감도를 가지는 쌍극자 모드 빔 패턴을 구현할 수 있다.
일 실시 예에서, 제 1 센서(232)는, 제 1 압전 요소(240)에 연결된 제 1 웨이트(244), 및 제 2 압전 요소(242)에 연결된 제 2 웨이트(246)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 웨이트(244)는 제 1 압전 요소(240) 상에 위치되고, 제 2 웨이트(246)는 제 2 압전 요소(242) 상에 위치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 웨이트(244) 및 제 2 웨이트(246)는 제 1 방향을 따라 배열될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 웨이트(244)의 단면의 면적은 제 1 압전 요소(240)의 단면의 면적보다 클 수 있다. 일 실시 예에서, 제 2 웨이트(246)의 단면의 면적은 제 2 압전 요소(242)의 단면의 면적보다 클 수 있다.
제 2 센서(234)는, 타 방향(예: +/-X 방향, 제 1 방향)의 압력(P2)을 감지하도록 구성될 수 있다. 제 2 센서(234)는, 제 2 지지부(248), 제 3 압전 요소(250), 및 제 4 압전 요소(252)를 포함할 수 있다.
제 2 지지부(248)는, 제 3 압전 요소(250) 및 제 4 압전 요소(252)를 지지하도록 구성될 수 있다. 제 2 지지부(248)는, 하우징(224)의 내부 공간 내에서, 사이드 내부 면(230B)으로부터 일 방향(예: +/-X 방향)으로 연장할 수 있다. 일 실시 예에서, 제 2 지지부(248)는 하우징(224)의 중심부를 향해 연장할 수 있다. 일 실시 예에서, 제 2 지지부(248)는, 제 2 인클로저(228)의 제 2 내부 면(228B)에 인접한 사이드 내부 면(230B)의 제 2 부분(예: 하부)에 위치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 2 지지부(248)는, 예를 들면, 캔틸레버 형상을 가질 수 있다. 제 2 지지부(248)는, 제 3 면(248A), 및 제 3 면(248A)에 반대되는 제 4 면(248B)을 가질 수 있다. 일 실시 예에서, 제 2 지지부(248)의 연장 방향은 제 1 지지부(238)의 연장 방향과 다를 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 지지부(238) 및 제 2 지지부(248)는 서로 만나지 않을 수 있다.
제 3 압전 요소(250) 및 제 4 압전 요소(252)는 제 2 방향(예: +/-Y 방향)의 압력(P2)을 감지하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 3 압전 요소(250) 및 제 4 압전 요소(252)는 제 2 방향을 따라 실질적으로 일렬로 배열될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 3 압전 요소(250)는 제 3 면(248A) 상에 위치되고, 제 4 압전 요소(252)는 제 4 면(248B) 상에 위치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 3 압전 요소(250) 및 제 4 압전 요소(252)는 두께 부분을 각각 가지고, 두께 부분의 두께 방향으로 진동(예: K33 모드의 진동)할 수 있다.
하우징(224)에 제 2 방향(예: -Y 방향)의 압력(P2)이 인가될 때, 제 3 압전 요소(250)에는 입사되는 음파에 의해 발생되는 전기 신호 VB 및 온도 등에 의한 외부 환경에 의해 발생되는 전기 신호 VE로 인해 최종적으로 제 3 전기 신호(V3)(예: 제 3 포텐셜)가 발생하고, 제 4 압전 요소(252)는 제 3 압전 요소(250)와 동일한 분극 방향을 가지므로 제 3 압전 요소(250)에서 발생되는 전기 신호 VB와 위상이 반대인 전기 신호 -VB 및 외부 환경에 의해 발생되는 전기 신호 VE로 인해 제 4 전기 신호(V4)(예: 제 4 포텐셜)가 발생할 수 있다. 예를 들면, 제 3 전기 신호(V3) 및 제 4 전기 신호(V4)는 다음과 같은 수학식에 의해 표현될 수 있다.
수학식 3
수학식 4
여기서, VB는 제 2 방향 또는 제 2 방향에 반대되는 방향의 포텐셜의 크기이고, VE는 음파 탐지 장치(222)의 외부 환경의 영향(예: 외란)에 의한 포텐셜의 크기를 말한다.
제 3 전기 신호(V3) 및 제 4 전기 신호(V4)는 음파 탐지 장치(222)의 외부(예: 프로세서)에 전달될 수 있고, 제 3 전기 신호(V3) 및 제 4 전기 신호(V4)를 이용(예: 제 3 전기 신호(V3)로부터 제 4 전기 신호(V4)를 마이너스)함으로써 제 2 방향에 대한 음파 탐지 장치(222)의 외부 환경의 영향이 제거될 수 있다. 이를 통해 제 2 방향에서 입사되는 음파에 대해 가장 큰 감도를 가지는 쌍극자 모드 빔 패턴을 구현할 수 있다.
일 실시 예에서, 제 2 센서(234)는, 제 3 압전 요소(250)에 연결된 제 3 웨이트(254), 및 제 4 압전 요소(252)에 연결된 제 4 웨이트(256)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제 3 웨이트(254)는 제 3 압전 요소(250) 상에 위치되고, 제 4 웨이트(256)는 제 4 압전 요소(252) 상에 위치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 3 웨이트(254) 및 제 4 웨이트(256)는 제 2 방향을 따라 배열될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 3 웨이트(254)의 단면의 면적은 제 3 압전 요소(250)의 단면의 면적보다 클 수 있다. 일 실시 예에서, 제 4 웨이트(256)의 단면의 면적은 제 4 압전 요소(252)의 단면의 면적보다 클 수 있다.
제 3 센서(236)는 제 1 방향(예: +/-X 방향) 및 제 2 방향(예: +/-Y 방향)이 형성하는 평면(예: XY 평면) 상의 임의의 방향의 압력을 감지하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 3 센서(236)는, 제 2 내부 면(228B) 상에 위치된 제 5 압전 요소(237)를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 제 5 압전 요소(237)는 제 1 내부 면(226B) 상에 위치될 수도 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 음파 탐지 장치(예: 도 1의 제 2 트랜스듀서(122) 또는 도 2 내지 도 6의 음파 탐지 장치(222))의 지향성 요소들(예: 도 2 내지 도 6의 제 1 센서(232) 및 제 2 센서(234))에 의해 구현된 쌍극자 모드 지향성 빔 패턴을 나타내고, 도 8은 일 실시 예에 따른 음파 탐지 장치(예: 도 1의 제 2 트랜스듀서(122) 또는 도 2 내지 도 6의 음파 탐지 장치(222))의 무지향성 요소(omnidirectional element)(예: 도 2 내지 도 6의 제 3 센서(236))에 의해 구현된 무지향성 모드 빔 패턴을 나타낸다. 일 실시 예에 따른 소노부이 시스템(예: 도 1의 소노부이 시스템(100)의 프로세서)은, 도 7의 쌍극자 모드 지향성 빔 패턴 및 도 8의 무지향성 모드 빔 패턴을 결합(예: 플러스)함으로써, 도 9에 도시된 바와 같은 심장형 모드(cardioid mode) 빔 패턴을 구현하고, 외부 음원(예: 도 1의 대상체(106))의 위치를 탐지할 수 있다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (8)

  1. 내부 하우징 면 및 외부 하우징 면을 갖는 하우징으로서, 상기 내부 하우징 면은, 제 1 내부 하우징 면, 상기 제 1 내부 하우징 면에 반대되는 제 2 내부 하우징 면, 및 상기 제 1 내부 하우징 면 및 상기 제 2 내부 하우징 면 사이의 사이드 하우징 면을 포함하고, 상기 사이드 하우징 면은 제 1 부분 및 상기 제 1 부분과 다른 제 2 부분을 포함하는, 상기 하우징;
    상기 내부 하우징 면에 형성되고 제 1 면 및 상기 제 1 면에 반대되는 제 2 면을 포함하고 상기 제 1 부분으로부터 상기 하우징의 제 2 방향으로 연장하는 제 1 지지부, 상기 제 1 면에 위치된 제 1 압전 요소, 및 상기 제 2 면에 위치된 제 2 압전 요소를 포함하고, 상기 제 1 압전 요소 및 상기 제 2 압전 요소는 상기 제 2 방향에 교차하는 상기 하우징의 제 1 방향으로 배열된, 제 1 센서; 및
    상기 내부 하우징 면에 형성되고 제 3 면 및 상기 제 3 면에 반대되는 제 4 면을 포함하고 상기 제 2 부분으로부터 상기 제 1 방향으로 연장하는 제 2 지지부, 상기 제 3 면에 위치된 제 3 압전 요소, 및 상기 제 4 면에 위치된 제 4 압전 요소를 포함하고, 상기 제 3 압전 요소 및 상기 제 4 압전 요소는 상기 제 2 방향으로 배열된, 제 2 센서;
    를 포함하는 음파 탐지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 센서는, 상기 제 1 압전 요소에 연결된 제 1 웨이트, 및 상기 제 2 압전 요소에 연결된 제 2 웨이트를 더 포함하고, 상기 제 2 센서는, 상기 제 3 압전 요소에 연결된 제 3 웨이트, 및 상기 제 4 압전 요소에 연결된 제 4 웨이트를 더 포함하는 음파 탐지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 웨이트는 상기 제 1 압전 요소 상에 위치되고, 상기 제 2 웨이트는 상기 제 2 압전 요소 상에 위치되고, 상기 제 1 웨이트 및 상기 제 2 웨이트는 상기 제 1 방향을 따라 배열되고,
    상기 제 3 웨이트는 상기 제 3 압전 요소 상에 위치되고, 상기 제 4 웨이트는 상기 제 4 압전 요소 상에 위치되고, 상기 제 3 웨이트 및 상기 제 4 웨이트는 상기 제 2 방향을 따라 배열되는 음파 탐지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향은 직교하는 음파 탐지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향이 형성하는 평면 상의 임의의 방향의 압력을 감지하도록 구성된 제 3 센서를 더 포함하는 음파 탐지 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 3 센서는 상기 제 2 내부 하우징 면에 위치된 제 5 압전 요소를 더 포함하는 음파 탐지 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 압전 요소, 상기 제 2 압전 요소, 상기 제 3 압전 요소 및 상기 제 4 압전 요소는 각각 두께 부분을 가지며 상기 두께 부분의 두께 방향을 따라 진동하도록 구성된 음파 탐지 장치.
  8. 음파 탐지 장치로서,
    내부 하우징 면 및 외부 하우징 면을 갖는 하우징으로서, 상기 내부 하우징 면은, 제 1 내부 하우징 면, 상기 제 1 내부 하우징 면에 반대되는 제 2 내부 하우징 면, 및 상기 제 1 내부 하우징 면 및 상기 제 2 내부 하우징 면 사이의 사이드 하우징 면을 포함하고, 상기 사이드 하우징 면은 제 1 부분 및 상기 제 1 부분과 다른 제 2 부분을 포함하는, 상기 하우징;
    상기 내부 하우징 면에 형성되고 제 1 면 및 상기 제 1 면에 반대되는 제 2 면을 포함하고 상기 제 1 부분으로부터 상기 하우징의 제 2 방향으로 연장하는 제 1 지지부, 상기 제 1 면에 위치된 제 1 압전 요소, 및 상기 제 2 면에 위치된 제 2 압전 요소를 포함하고, 상기 제 1 압전 요소 및 상기 제 2 압전 요소는 상기 제 2 방향에 교차하는 상기 하우징의 제 1 방향으로 배열된, 제 1 센서; 및
    상기 내부 하우징 면에 형성되고 제 3 면 및 상기 제 3 면에 반대되는 제 4 면을 포함하고 상기 제 2 부분으로부터 상기 제 1 방향으로 연장하는 제 2 지지부, 상기 제 3 면에 위치된 제 3 압전 요소, 및 상기 제 4 면에 위치된 제 4 압전 요소를 포함하고, 상기 제 3 압전 요소 및 상기 제 4 압전 요소는 상기 제 2 방향으로 배열된, 제 2 센서;
    를 포함하는, 상기 음파 탐지 장치; 및
    상기 제 1 방향으로 입사되는 음파에 의해 상기 제 1 압전 요소에 출력되는 전기 신호 및 외부 환경에 의해 발생되는 전기 신호, 및 상기 제 1 방향으로 입사되는 음파에 의해 제 1 압전 요소에 출력되는 전기 신호와 반대 위상을 가지는 상기 제 2 압전 요소에 출력되는 전기 신호 및 외부 환경에 의해 발생되는 전기 신호를 포함하는 제 1 센싱 신호, 및 상기 제 2 방향으로 입사되는 음파에 의해 상기 제 3 압전 요소에 출력되는 전기 신호 및 외부 환경에 의해 발생되는 신호, 및 상기 제 2 방향으로 입사되는 음파에 의해 제 3 압전 요소에 출력되는 전기 신호와 반대 위상을 가지는 상기 제 4 압전 요소에 출력되는 전기 신호 및 외부 환경에 의해 발생되는 전기 신호를 포함하는 제 2 센싱 신호를 이용하여 상기 제 1 센싱 신호에 포함된 외부 환경 요인에 의한 신호 및 상기 제 2 센싱 신호에 포함된 상기 외부 환경 요인에 의한 신호를 제거하도록 구성된 프로세서;
    를 포함하는 소노부이 시스템.
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