JPH0137706B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0137706B2 JPH0137706B2 JP59077440A JP7744084A JPH0137706B2 JP H0137706 B2 JPH0137706 B2 JP H0137706B2 JP 59077440 A JP59077440 A JP 59077440A JP 7744084 A JP7744084 A JP 7744084A JP H0137706 B2 JPH0137706 B2 JP H0137706B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- wavelength
- vibrating
- elements
- transducer
- 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
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ソナーや魚群探知機などに用いる超
音波送受波器に係り、特に振動素子の配列構造に
関する。
音波送受波器に係り、特に振動素子の配列構造に
関する。
一般にソナーや魚群探知機等に用いられる送受
波器は、平面又は円筒面上に多数個の振動素子を
縦・横それぞれの方向に整然とならべて配列し、
これらに適当な振巾、位相をもつ電気信号を与え
て所望の音波指向特性、音圧等を得るべく構成さ
れている。ところでこれらの振動素子は一般に
（Ｑが高い為）広帯域化をはかることが困難であ
る。従つて送受波器の使用周波数は振動素子の共
振周波数である単一周波数で使用する場合がほと
んどである。
波器は、平面又は円筒面上に多数個の振動素子を
縦・横それぞれの方向に整然とならべて配列し、
これらに適当な振巾、位相をもつ電気信号を与え
て所望の音波指向特性、音圧等を得るべく構成さ
れている。ところでこれらの振動素子は一般に
（Ｑが高い為）広帯域化をはかることが困難であ
る。従つて送受波器の使用周波数は振動素子の共
振周波数である単一周波数で使用する場合がほと
んどである。
しかし使用周波数が単一周波数しかないという
ことは非常に不便であるため、各振動素子の２倍
調波や３倍調波の周波数でも超音波が送受信でき
る様に工夫されたものもある。また、一般に振動
素子の輻射面寸法は送受信する超音波の目的方向
以外の音波ビーム（以下サイドローブと呼ぶこと
とする）を抑圧するためλ／２（λは周波数に
おける音波の波長）に選択される。例えば今共振
周波数が0と20の２つの周波数で使用可能な送
受波器の場合について考えると、振動素子の音波
輻射面寸法は共振周波数に拘らず一定であるから
今、輻射面寸法を上記周波数0の1/2波長である
λ0／２に選んだとすると20の周波数で使用する
ときは、その寸法は使用周波数の１波長の長さに
相当するものとなりサイドローブ抑圧が不充分と
なつて不都合である。そこでこの様な場合は第１
図の従来例に示す様に周波数0のときに輻射面寸
法がλ0／２の振動素子群３からなる送受波器１の
他に、周波数20のとき1/2波長の寸法であるλ0／
４の振動素子群４からなる送受波器２の両方をも
つ必要があるため、大型化する形状面だけでな
く、サイドローブの抑圧の点でも不都合があつ
た。
ことは非常に不便であるため、各振動素子の２倍
調波や３倍調波の周波数でも超音波が送受信でき
る様に工夫されたものもある。また、一般に振動
素子の輻射面寸法は送受信する超音波の目的方向
以外の音波ビーム（以下サイドローブと呼ぶこと
とする）を抑圧するためλ／２（λは周波数に
おける音波の波長）に選択される。例えば今共振
周波数が0と20の２つの周波数で使用可能な送
受波器の場合について考えると、振動素子の音波
輻射面寸法は共振周波数に拘らず一定であるから
今、輻射面寸法を上記周波数0の1/2波長である
λ0／２に選んだとすると20の周波数で使用する
ときは、その寸法は使用周波数の１波長の長さに
相当するものとなりサイドローブ抑圧が不充分と
なつて不都合である。そこでこの様な場合は第１
図の従来例に示す様に周波数0のときに輻射面寸
法がλ0／２の振動素子群３からなる送受波器１の
他に、周波数20のとき1/2波長の寸法であるλ0／
４の振動素子群４からなる送受波器２の両方をも
つ必要があるため、大型化する形状面だけでな
く、サイドローブの抑圧の点でも不都合があつ
た。
本発明は、かかる従来技術の欠点を解消するも
のであつて、或る共振周波数に対して用いる振動
素子の複数個を並列接続することによつて、それ
らの振動素子を他の共振周波数に対しても使用可
能とし、振動素子を複数の共振周波数で共用する
ことによつて送受波器の外形寸法を小型のものに
構成し得る、複数周波数用超音波送受波器を提供
するものである。
のであつて、或る共振周波数に対して用いる振動
素子の複数個を並列接続することによつて、それ
らの振動素子を他の共振周波数に対しても使用可
能とし、振動素子を複数の共振周波数で共用する
ことによつて送受波器の外形寸法を小型のものに
構成し得る、複数周波数用超音波送受波器を提供
するものである。
以下図面に示す本発明実施例につき詳説する。
第２図は本発明の実施例を示すもので、第２図
イは輻射面の一辺の寸法がｂの振動素子の多数個
からなる送受波器４を示す。今、仮にこの振動素
子の共振周波数がであり、かつこの２倍調波で
ある2にも共振周波数をもつものとする。このよ
うな振動素子を周波数2で使用する場合は、輻射
面寸法ｂを周波数2における波長λ＝Ｃ／2（但
し、Ｃは音速）の1/2であるλ／２＝Ｃ／4にと
り、各々の振動素子に適当な振巾、位相をもつ電
気信号を与えることによつてサイドローブの少な
い送信音波ビームを形成することができ、逆に
各々の振動素子の受波音圧を適当な電気信号レベ
ルに増巾し位相制御することにより受波ビームを
形成することが可能である。
イは輻射面の一辺の寸法がｂの振動素子の多数個
からなる送受波器４を示す。今、仮にこの振動素
子の共振周波数がであり、かつこの２倍調波で
ある2にも共振周波数をもつものとする。このよ
うな振動素子を周波数2で使用する場合は、輻射
面寸法ｂを周波数2における波長λ＝Ｃ／2（但
し、Ｃは音速）の1/2であるλ／２＝Ｃ／4にと
り、各々の振動素子に適当な振巾、位相をもつ電
気信号を与えることによつてサイドローブの少な
い送信音波ビームを形成することができ、逆に
各々の振動素子の受波音圧を適当な電気信号レベ
ルに増巾し位相制御することにより受波ビームを
形成することが可能である。
一方、共振周波数で使用する時は、使用周波
数での1/2波長を振動素子の一辺の長さとして輻
射面寸法を定めればよいのであるから例えば第２
図ロに示す様に一辺の長さがＣ／4の振動素子を
縦・横両方向に２個づつ（合計４個）並列に接続
して構成することにより一辺がＣ／2の振動素子
を得ることができる。このように一辺の長さがｂ
の振動素子４を４個並列に接続された振動素子３
はその一辺がｂの２倍のものとなり、振動素子４
で用いる周波数2の半分の周波数を用いること
が可能となる。このようにして、２種類の周波数
のいずれにおいてもサイドローブの少ない送受波
器がその外形寸法を大きくすることなく実現され
るものである。
数での1/2波長を振動素子の一辺の長さとして輻
射面寸法を定めればよいのであるから例えば第２
図ロに示す様に一辺の長さがＣ／4の振動素子を
縦・横両方向に２個づつ（合計４個）並列に接続
して構成することにより一辺がＣ／2の振動素子
を得ることができる。このように一辺の長さがｂ
の振動素子４を４個並列に接続された振動素子３
はその一辺がｂの２倍のものとなり、振動素子４
で用いる周波数2の半分の周波数を用いること
が可能となる。このようにして、２種類の周波数
のいずれにおいてもサイドローブの少ない送受波
器がその外形寸法を大きくすることなく実現され
るものである。
もし基本周波数の他にその３倍周波である3
の周波数に共振周波数をもつ送受波器が望まれる
場合には、第２図ロで示すような一辺がｂ（＝
Ｃ／4）の振動素子４の代りに、一辺がＣ／6の
素子を縦および横方向のそれぞれに各３個づつ並
べたもの、すなわち合計９個の振動素子４を並列
接続することによつて実現されるものである。
の周波数に共振周波数をもつ送受波器が望まれる
場合には、第２図ロで示すような一辺がｂ（＝
Ｃ／4）の振動素子４の代りに、一辺がＣ／6の
素子を縦および横方向のそれぞれに各３個づつ並
べたもの、すなわち合計９個の振動素子４を並列
接続することによつて実現されるものである。
送受信する音波ビームの巾（ビーム巾）は周波
数、振動素子１個の素子寸法、それらの素子間隔
（素子中心間隔）及び素子数から一義的に定まる
ことは衆知のことである。また、本発明において
は素子寸法を使用周波数の1/2波長、素子間隔も
使用周波数の1/2波長にとるものとして説明して
きたので、使用周波数と2（又は3）において
音波のビーム巾を同じくする為にはそれぞれの周
波数での使用素子数を同じにしなければならな
い。
数、振動素子１個の素子寸法、それらの素子間隔
（素子中心間隔）及び素子数から一義的に定まる
ことは衆知のことである。また、本発明において
は素子寸法を使用周波数の1/2波長、素子間隔も
使用周波数の1/2波長にとるものとして説明して
きたので、使用周波数と2（又は3）において
音波のビーム巾を同じくする為にはそれぞれの周
波数での使用素子数を同じにしなければならな
い。
このような、複数の周波数において音波ビーム
巾を同一にしたいという要求に対しては、第３図
に示すように、送受波器全体の中央部（又は端
部）に、2（又は3）に共振周波数をもち一辺が
Ｃ／4（又はＣ／6）の振動素子４を配置すれば
良い。この場合、共振周波数において使用する
素子数と2（又は3）で使用する素子数とを同一
にすることは勿論である。
巾を同一にしたいという要求に対しては、第３図
に示すように、送受波器全体の中央部（又は端
部）に、2（又は3）に共振周波数をもち一辺が
Ｃ／4（又はＣ／6）の振動素子４を配置すれば
良い。この場合、共振周波数において使用する
素子数と2（又は3）で使用する素子数とを同一
にすることは勿論である。
以上の説明においては振動素子は一平面上に並
べられるものとして述べたが、本発明はこれに限
定されず、円筒面又は球面上に配列しても全く差
支えないものである。また共振周波数について
も、、2、3はあくまでも例示したに過ぎない
ものである。
べられるものとして述べたが、本発明はこれに限
定されず、円筒面又は球面上に配列しても全く差
支えないものである。また共振周波数について
も、、2、3はあくまでも例示したに過ぎない
ものである。
以上説明した様に、本発明によれば超音波送受
波器の寸法を大きくすることなく複数の共振周波
数で使用できかつサイドローブの少ない超音波ビ
ームを得ることが可能な送受波器が提供され、ま
たそれら複数の使用周波数で音波ビームの巾を同
一にすることが可能な送受波器を容易に構成でき
るという利点を有する。
波器の寸法を大きくすることなく複数の共振周波
数で使用できかつサイドローブの少ない超音波ビ
ームを得ることが可能な送受波器が提供され、ま
たそれら複数の使用周波数で音波ビームの巾を同
一にすることが可能な送受波器を容易に構成でき
るという利点を有する。
第１図は従来の送受波器の振動素子配列を示す
平面図、第２図イ，ロは本発明の一実施例を示し
イは振動素子配列を示す平面図、ロはその一部を
拡大して示す平面図、および第３図は本発明の別
実施例を示す平面図である。 １……輻射面寸法が1/2波長の振動子群から成
る送受波器、２……輻射面寸法が1/4波長の振動
子群から成る送受波器、３……輻射面寸法が1/2
波長の振動素子、４……輻射面寸法が1/4波長の
振動素子。
平面図、第２図イ，ロは本発明の一実施例を示し
イは振動素子配列を示す平面図、ロはその一部を
拡大して示す平面図、および第３図は本発明の別
実施例を示す平面図である。 １……輻射面寸法が1/2波長の振動子群から成
る送受波器、２……輻射面寸法が1/4波長の振動
子群から成る送受波器、３……輻射面寸法が1/2
波長の振動素子、４……輻射面寸法が1/4波長の
振動素子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一つの基本周波数の他にその複数倍調周波数
を共振周波数とする振動素子群からなる超音波送
受波器において、各振動素子の輻射面の一辺の寸
法を使用する最大倍調周波数の1/2波長に設定し、
前記振動素子を前記最大倍調周波数と前記基本周
波数との比から定まる整数個ずつ縦横方向に並列
接続して、前記最大倍調周波数の場合には前記振
動素子の各々を独立に使用し、前記基本周波数の
場合には前記並列接続された振動素子が使用され
ることを特徴とする複数周波数用超音波送受波
器。 ２ 特許請求の範囲第１項の超音波送受器におい
て、その一部分の振動素子群を前記最大倍調周波
数の1/2波長の長さを一辺とする振動素子で構成
し、他の部分を前記基本周波数の1/2波長の長さ
を一辺とする振動素子で構成することにより、い
ずれの使用周波数においても合成される超音波の
ビーム幅が実質的に等しくなることを特徴とする
複数周波数用超音波送受波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7744084A JPS60220881A (ja) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | 複数周波数用超音波送受波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7744084A JPS60220881A (ja) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | 複数周波数用超音波送受波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60220881A JPS60220881A (ja) | 1985-11-05 |
| JPH0137706B2 true JPH0137706B2 (ja) | 1989-08-09 |
Family
ID=13634082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7744084A Granted JPS60220881A (ja) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | 複数周波数用超音波送受波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60220881A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0419896U (ja) * | 1990-05-31 | 1992-02-19 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5832555B2 (ja) * | 1979-04-20 | 1983-07-13 | 古野電気株式会社 | 超音波送受波器 |
| JPS58124394A (ja) * | 1982-01-19 | 1983-07-23 | Furuno Electric Co Ltd | 多周波用超音波送受波器 |
| JPS6437706A (en) * | 1987-08-01 | 1989-02-08 | Sony Corp | Magnetic head |
-
1984
- 1984-04-17 JP JP7744084A patent/JPS60220881A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60220881A (ja) | 1985-11-05 |
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