JPH0326465Y2 - - Google Patents

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JPH0326465Y2
JPH0326465Y2 JP3845186U JP3845186U JPH0326465Y2 JP H0326465 Y2 JPH0326465 Y2 JP H0326465Y2 JP 3845186 U JP3845186 U JP 3845186U JP 3845186 U JP3845186 U JP 3845186U JP H0326465 Y2 JPH0326465 Y2 JP H0326465Y2
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hydrophone
acoustic
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sound
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、船舶の水中雑音を計測するための3
次元水中音響インテンシテイ計測装置に関する。
〔従来の技術とその問題点〕
音響インテンシテイ法は、従来の音圧計測法
が、音の強さだけを測定して音源の評価を行つて
いるのに対し、エネルギ流れを直接計測し、その
強さと方向から音源の評価を行うものであり、音
場の情報を正確に解析できるという特徴がある。
この手法を用いて音源を囲む適当な面を測定
し、その面での音の強度分布を求めれば、音源の
放射状態や音源の放射パワーを知ることができ、
また音が放射されている空間に対して計測すれば
音の伝播状況を知ることができる。
ところで、従来から広く採用されている停泊時
の船舶の水中雑音計測は、第10図に示すよう
に、舷側50から複数のハイドロホン(水中音受
波器)51を吊下げ、各点の音圧を計測し、音源
レベルの評価や指向特性の評価を行つている。
なお、ハイドロホン51は、第11図に示すよ
うに、カバー52により覆われており、またカバ
ー52の下端には、ロープ53を介して錘55が
吊下げられている。
上記船舶の水中雑音計測では、音源の指向性、
海面の反射、海域の伝播特性などの影響を受けて
音場が複雑なものとなつている。このため、音の
強さだけから音源特性を評価することが難しい。
そこで、音源からのエネルギ流れに注目した上
記音響インテンシテイ法を水中雑音計測に適用す
ることが考えられる。しかし、音響インテンシテ
イ法は、音の強さと方向から音源の評価を行うも
のであり、そのためには、音源と計測点との位置
関係および計測方向を正確に設定する必要があ
る。したがつて、計測点の固定および移動が容易
に行える空気音におけるインテンシテイ法を、水
中雑音計測に適用するに際しては、波浪によりイ
ンテンシテイ計測装置が揺れ易く、音源と計測点
との位置関係、および計測方向を正確に設定する
ことが困難であるという問題があつた。
ここで音響インテンシテイ法について説明する
と、音響インテンシテイは、音圧pと粒子速度v
の積pvで表わされ、任意位置における音響エネ
ルギ流れを示すベクトル量である。
1次元のインテンシテイを計測する方法として
は、近接した2個のマイクロホンを用いたものが
知られている。これは、近接した2点のマイクロ
ホンの音圧勾配を求め、Eulerの方程式の関係か
ら粒子速度を計測している。この粒子速度は、第
12図に示すように2個のマイクロホン56,5
8の音響中心を通る軸の速度成分を表わしてお
り、同図において、インテンシテイベクトルが
存在するとき、プローブ軸60への方向余弦成分
xが計測され、x=||cosαで表わされる。
ここで||はインテンシテイベクトルの大き
さを表わし、αはベクトルの方向である。
これを平面上のインテンシテイベクトルの計測
に拡張するには、直交する2軸成分にインテンシ
テイ計測を行い、インテンシテイベクトルのX成
分、Y成分を求めればよい。第13図に示す直交
座標系において、X軸のベクトル成分をx、Y
軸のベクトル成分をyとし、合成ベクトルの大
きさを||、その方向をαとすると、合成ベク
トルは、 ||=√zz、α=tan-(y/x)
の関係から容易に求められる。なお、第13図に
おいて、61,62,63はマイクロホンであ
る。
さらに、3次元(空間)のインテンシテイベク
トルの計測に拡張するには、直交するX軸、Y
軸、Z軸に対してインテンシテイベクトルの各軸
成分を計測すればよい。第14図に示す直交座標
系において、X軸のベクトル成分をxY軸のベ
クトル成分をy、Z軸のベクトル成分をz
し、合成ベクトルの大きさを||、合成ベクト
ルがXY平面に投影されたY軸成分とY軸成分
との合成ベクトルxyがX軸とのなす角をα、
合成ベクトルと合成ベクトルxyのなす角を
βとすると、合成ベクトルは =√zzz、α=tan-(y/
x)、β=tan-(z/√zz)の関係から
容易に求められる。なお、第14図において、6
5,66,68,69はマイクロホンである。
第15図は3次元インテンシテイブローブを用
いた従来の音響インテンシテイ計測装置の原理図
を示したものであり、X軸、Y軸、Z軸の音響イ
ンテンシテイを効率よく計測するには、計測座標
である原点OおよびX軸、Y軸、Z軸に、マイク
ロホン65,66,68,69がそれぞれ設定さ
れており、マイクロホン65のプローブ軸は原点
Oに、マイクロホン66,68,69の各プロー
ブ軸はX軸、Y軸、Z軸にそれぞれ一致するよう
に配置されている。
たとえば第16図および第17図に示すよう
に、支持脚75に固定された支持台76に4個の
マイクロホン70,71,72,73をプローブ
の原点、およびX軸、Y軸、Z軸に3次元上に配
置した音響インテンシテイ計測装置は、計測時に
座標軸とプローブ軸とを一致させることは容易で
あるが、原点とX軸および原点とY軸のマイクロ
ホンの受音面の方向と、原点とZ軸のマイクロホ
ンの受音面の方向が合つていないとマイクロホン
の高周波での指向特性が異なるため、音波がX軸
およびY軸に入射する特性と、Z軸に入射する特
性とが異なり、計測誤差が発生するという問題が
あつた。
本考案は、上記問題点を解決するためになされ
たもので、その目的は、インテンシテイ計測法を
利用して水中雑音を計測する場合に、計測装置の
固定および座標軸の方向の設定が正確に行なえか
つ、容易に移動できる3次元水中音響インテンシ
テイ計測装置を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本考案の3次元水
中音響インテンシテイ計測装置は、T字型の平板
の横方向をY軸とし、このY軸に3本のパイプが
一直線上になるように配置し、さらに中央のパイ
プにT字型の平板上でY軸に直角となる方向に1
本を配置し、合計4本の各パイプが平行になるよ
うに、T字型の平板に垂直になるように立て、各
パイプの先端に円筒型ハイドロホンを挿入し、中
央のハイドロホンの音響中心を音響上の原点、Y
軸上の他の2本の内1本のハイドロホンの音響中
心を音響上のX軸、他1本のハイドロホンの音響
中心を音響上のY軸、Y軸に直角なハイドロホン
の音響中心を音響上のZ軸を通るように配置し、
X軸とX軸を通るハイドロホンの中心線とのなす
角は、Z軸を中心に時計回りに45゜とし、Y軸と
Y軸を通るハイドロホンの中心線とのなす角はZ
軸を中心に反時計回りに45゜とし、原点のハイド
ロホンとZ軸を通るハイドロホン間の間隔に、原
点のハイドロホンとX軸を通るハイドロホン間の
間隔、並びに原点のハイドロホンとY軸を通るハ
イドロホン間の間隔を等しく取つた。
〔作用〕
上記の構成によると、X軸とY軸へ入射する音
場の相互の干渉が対称となり、ハイドロホンの指
向性が消去できる。また、計測点の固定および座
標軸の方向の設定が精度よく行なわれ、波浪によ
つて計測装置が揺動しないので計測点が移動する
ことなく、音源と計測点との距離が常に一定に保
持される。
〔実施例〕
以下、本考案を図面に示す実施例に基いて説明
する。
本考案に係る3次元水中音響インテンシテイ計
測装置1は、3次元インテンシテイプローブ2
と、ハイドロホンスタンド3とを備えている。
第1図から第3図に示すように、3次元インテ
ンシテイプローブ2は、支持台5に直立して設け
られ切り込み9A,9B,9C,9D,9Eを入
れたパイプ6A,6B,6D,6Eにそれぞれ挿
入されたハイドロホン8A,8B,8D,8Eか
ら成つており、各ハイドロホン8A,8B,8
D,8Eの音響中心OA、OB,OD,OEは原点Oお
よびX軸、Y軸、Z軸上に位置するように配置さ
れている。支持台5の一端部には、ハイドロホン
スタンド3に取付けるための切欠き部5aおよび
ピン孔5bが形成されている。
第4図、第5図および第8図に示すように、ハ
イドロホンスタンド3は、外周部を気孔入りゴム
10で囲まれたステンレスパイプ11で形成され
ており、三角形状のトラス構造の底部12と、該
底部12の各頂点から直立する直立部13と、各
直立部13の頂部を連結する連結部15と、該連
結部15に底部12に向かつて直立して一体的に
形成されたプローブ取付け部16とから成つてい
る。該プローブ2の支持台5が取付けられるよう
になつており、この場合、第4図および第5図に
示すX軸、Y軸およびZ軸は、3次元インテンシ
テイプローブ2のプローブ軸と一致するように設
定されている。
ハイドロホンスタンド3の底部12の各頂点か
ら直立部13と反対方向に直立する取付け部18
には、第6図に示すように自在継手20が取付け
られており、該自在継手20は、船体外板21
(第7図参照)に吸着されるマグネツトベース2
2に防振ゴム23を介して連結されている。
第7図および第9図に示すように、インテンシ
テイ計測位置に対応する位置に船体マーキング2
5が表示されており、マーキング点25A,25
B,25Dは、ハイドロホンスタンド3の底部1
2の頂点12A,12B,12Dに対向するよう
になつている。第9図において、L−1はハイド
ロスタンド3の中心、即ち計測点である。
船体外板21に取付けられたハイドロホンスタ
ンド3に固定された3次元インテンシテイプロー
ブ2は、第7図に示すように、計測船30の計測
室31にハイドロホーンケーブル32により接続
されている。
つぎに、本考案の実施例の作用を説明する。
船体マーキングをドツグ入船時に行い、計測時
にダイバーが、船体マーキング25位置に3次元
インテンシテイプローブ2を取付けたハイドロホ
ンスタンド3をマグネツトベース22により固定
する。これにより計測点の固定および座標軸の方
向の設定が精度よく行なうことがき、波浪によつ
て計測装置が動揺しないので計測点が移動するこ
となく、音源と計測点を常に等距離にすることが
できる。また船体に船体マーキング25が表示さ
れているので、ハイドロホンスタンド3の取付け
が容易となる。
3次元インテンシテイプローブ2は、切り込み
9を入れたパイプ6によりハイドロホンケーブル
31を邪魔することなく市販のハイドロホン8を
パイプ6に挿入するだけで容易に音響中心に一致
するように組立てられ構造が簡単で安価である。
ハイドロホン8A,8B,8D,8Eの間隔は、
パイプ6A,6B,6D,6Eの取付け位置の精
度で決まるので、通常の加工で高精度にすること
ができる。またハイドロホン8取付け部がパイプ
構造で突起物がないので、ハイドロホン8近傍に
おける音場の乱れが少ない。またX軸とY軸へ入
射する音場の相互の干渉は、対称となつている。
ハイドロホンスタンド3の主構造は、ステンレ
スパイプ11で形成されており、かつ底部12が
三角形状のトラス構造となつているので、軽量で
剛性が高い。またステンレスパイプ11の外周部
を囲む気孔入りゴム10により浮力を得るととも
に吸音することにより、ハイドロスタンド3構造
からの反射波が、3次元インテンシテイプローブ
2近傍の音場を乱す影響を小さくしている。ハイ
ドロホンスタンド3は、マグネツトベース22お
よび自在継手20を使用して船体外板21に取付
けられており、船体外板21に曲率があつても容
易に取付けられる。また防振ゴム23により船体
振動が吸収され、ハイドロホンスタンド3伝達さ
れない。
〔考案の効果〕
上述のとおり、本考案によれば、市販のハイド
ロホンを使用した3次元インテンシテイプローブ
を固定したハイドロホンスタンドを船体外板に取
付け取外して水中雑音を計測するようにしたの
で、波浪によつて計測装置が動揺しないので計測
点が移動することなく、精度の高い水中雑音の計
測を行なうことができる。また構造が簡単でコス
トを大幅に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図から第9図は本考案の実施例に係り、第
1図は3次元インテンシテイプローブの概略正面
図、第2図は第1図の矢視側面図、第3図は第
1図の矢視平面図、第4図はハイドロホンスタ
ンドの正面図、第5図は第4図の矢視平面図、
第6図はハイドロホンスタンドの取付け状態を示
す正面図、第7図は本考案に係る装置を装着した
計測船の斜視図、第8図は船体マーキング位置に
固定されたハイドロホンスタンドの斜視図、第9
図は船体マーキングの正面図、第10図はハイド
ロホンを装着した船舶の斜視図、第11図は第1
0図のA部拡大図、第12図は1次元音響インテ
ンシテイ法のベクトル図、第13図は2次元音響
インテンシテイ法のベクトル図、第14図は3次
元音響インテンシテイ法のベクトル図、第15図
は従来例の3次元音響インテンシテイ計測装置の
原理図、第16図は他の従来例の3次元音響イン
テンシテイ計測装置の正面図、第17図は第16
図に示すものの側面図である。 1……3次元水中音響インテンシテイ計測装
置、2……3次元インテンシテイプローブ、3…
…ハイドロホンスタンド、8A,8B,8D,8
E……ハイドロホン、21……船体外板、30…
…船舶、0……原点。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. T字型の平板の横方向をY軸とし、このY軸に
    3本のパイプが一直線上になるように配置し、さ
    らに中央のパイプにT字型の平板上でY軸に直角
    となる方向に1本を配置し、合計4本の各パイプ
    が平行になるように、T字型の平板に垂直になる
    ように立て、各パイプの先端に円筒型ハイドロホ
    ンを挿入し、中央のハイドロホンの音響中心を音
    響上の原点、Y軸上の他の2本の内1本のハイド
    ロホンの音響中心を音響上のX軸、他の1本のハ
    イドロホンの音響中心を音響上のY軸、Y軸に直
    角なハイドロホンの音響中心を音響上のZ軸を通
    るように配置し、X軸とX軸を通るハイドロホン
    の中心線とのなす角は、Z軸を中心に時計回りに
    45゜とし、Y軸とY軸を通るハイドロホンの中心
    線とのなす角はZ軸を中心に反時計回りに45゜と
    し、原点のハイドロホンとZ軸を通るハイドロホ
    ン間の間隔に、原点のハイドロホンとX軸を通る
    ハイドロホン間の間隔、並びに原点のハイドロホ
    ンとY軸を通るハイドロホン間の間隔を等しく取
    つた3次元水中音響インテンシテイ計測装置。
JP3845186U 1986-03-17 1986-03-17 Expired JPH0326465Y2 (ja)

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JP3845186U JPH0326465Y2 (ja) 1986-03-17 1986-03-17

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JP4193041B2 (ja) * 2002-01-31 2008-12-10 学校法人 芝浦工業大学 3次元インテンシティプローブ、同プローブを用いた3次元音源方向検知装置及び3次元音源方向対面制御装置

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