JPH0786530B2 - 水中探知装置の送受波器 - Google Patents

水中探知装置の送受波器

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JPH0786530B2
JPH0786530B2 JP60063049A JP6304985A JPH0786530B2 JP H0786530 B2 JPH0786530 B2 JP H0786530B2 JP 60063049 A JP60063049 A JP 60063049A JP 6304985 A JP6304985 A JP 6304985A JP H0786530 B2 JPH0786530 B2 JP H0786530B2
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JP
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signal
transducer
amplitude
axis
transformer
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豊喜 笹倉
保彦 遠藤
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Furuno Electric Co Ltd
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Furuno Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H04R17/04Gramophone pick-ups using a stylus; Recorders using a stylus
    • H04R17/08Gramophone pick-ups using a stylus; Recorders using a stylus signals being recorded or played back by vibration of a stylus in two orthogonal directions simultaneously

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  • 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、改善された指向特性を有する水中探知装置
の送受波器に関する。この送受波器は、所定角度内にお
ける信号強度をほぼ一定にすることができるように探知
信号を発射し、また所定角度内から到来する信号をほぼ
一定の感度にて受信することができる。
〔従来の技術〕
従来の送受波器の指向特性は、第5図に示され、指向角
内における信号強度が一定になるように探知信号を発射
することができず、また指向角内から到来する信号を一
定の感度にて受信することができなかった。従来の送受
波器は、例えば振動子の電極全面に渡って同じ振幅の探
知信号を印加していた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第5図に示すような指向特性を有する従来の送受波器
を、例えば水中探知装置に用いる場合には、この送受波
器を用いて捕捉した被探知物体からの反射信号を表示器
に表示すると像の周囲が明確に表示されず不明瞭に表示
される。また、捕捉された反射信号を増幅する増幅度を
変化させると像の大きさが変化し被探知物体の大きさを
正確に知ることができないという不具合があった。
〔問題点を解決するための手段〕
ビームの送受方向に対して直角方向となる軸上に、該軸
に平行な一対の電極を夫々有する複数の振動子を配置
し、該振動子の電極にトランスの複数の二次巻線を接続
するものであって、 前記各振動子に接続される夫々の二次巻線の極性を考慮
した巻数値が、振動子列の中央を原点とした各振動子の
軸上の位置の関数として、振動子列の中央に腹を、また
軸上の振動子列の両端及び両端内に少なくとも2点に節
を有するとともに、振動子列の中央からの距離に対して
反比例する正弦波カーブで定まる値となるように選定
し、 前記トランスの一次巻線に高周波信号を印加した場合
に、上記各振動子からの出力が合成されることにより形
成され送出される送波ビームが、指向方向に略均一に形
成されるとともに、 振動子が振動を受け、各振動子により生起される電気信
号が合成されてトランスの一次巻線に出力される場合に
は、各振動子が一体で形成する指向特性がビームの受入
方向に対して略均一となるように構成した水中探知装置
の送受波器である。
〔実施例〕
第1図は、この発明の実施例を示す。
第2図は、第1図に示す振動子の電極に印加される信号
または振動子の電極から取り出される信号と、振動子の
指向特性との関係を示す。
第3図は、この発明の他の実施例を示す。
第4図は、第3図に示す振動子に供給される信号または
振動子から取り出される信号を示す。
第1図において、圧電気振動子1,2,3,4は、同一仕様の
ものであり、直線上に等間隔に配置される。トランス5
の一次側には、搬送周波数が例えば50KHzの一定振幅で
振幅変調されたパルス信号が供給される。トランス5の
二次側巻線6の一端は、振動子2及び3の上側の電極8,
9に接続され、その他端は振動子1及び4の上側の電極
7,10に接続され、その中間端子16は、振動子1,2,3,4の
下側電極11,12,13,14に共通に接続される。
第2図(A)は、送受波器を構成する各振動子1,2,3,4
の配置と其に印加する振幅信号を示し、第2図(B)は
送受波器の指向特性を示す。第2図(A)において、ビ
ームの送受方向に対して直角方向となるx軸上に、x軸
に平行な一対の電極を有する振動子1,2,3,4がy軸に対
して対称となるように等間隔で配列された状態を示して
いる。このような配置の振動子1,2,3,4に対して、図示
の信号カーブで定まる振幅を有する信号が印加される。
この信号カーブは、y=sin x/xで表わされるように、
振動子列1〜4の中央である原点から距離に反比例する
振幅を有する正弦波カーブである。ここでxは円周角を
単位とする軸であるが、20,21,22,23点は、それぞれl/
λ,2l/λ,−l/λ,−2l/λに相当する点となってい
る。ここでlは振動子の電極の長さであり、λは波長で
ある。l/λは振動子の大きさを表す無次元数であり、周
波数に対して不変化すると共に波長の何倍かを示す慣用
的な表示である。
y=sin x/xの信号カーブは、y軸上及び振動子1,4の中
央に腹を有しており、振動子1,2と振動子3,4の境(点2
0,22相当)及び振動子1,4の両端(点21,23相当)に節を
有している。なお、xは円周角を単位とし、l/λは無次
元数であり、スケールが異なるが、単位を合わせると、
xとl/λとの関係はy=sin x/x=sin〔2π(λ/2l)
x′〕/〔2π(λ/2l)x′〕で表される。例えば
x′にl/λを代入すると、y=sinπ/π=0となっ
て、l/λ相当位置に節を有するものになる。
結局、第1図と対比すると、トランス5の中間端子16か
ら基準振幅信号aが振動子の各電極11,12,13,14に供給
される。信号カーブにおけるbの振幅を有する信号が振
動子2,3の電極8,9に供給され、信号カーブにおけるcの
振幅を有する信号が振動子1,4の電極7,10に供給され
る。すなわち第1図に示される如く、振動子1,2,3,4と
二次側巻線6の接続関係は、プラス又はマイナスの極性
を振り分け、コイルの巻数値で振幅が決まるような位置
関係になっている。
この結果、各振動子1,2,3,4には図示の信号カーブに近
似するものが供給され、所定角度θ内において送受波
器から発射された信号の強度が略一定となり、すなわち
第2図(B)に示すような指向特性が得られることが実
験においても確認された。なお、角度θは、振動子1,
2,3,4が形成する指向角を示す。また、第2図(A)の
振幅信号から第2図(B)の指向特性への変換はフーリ
エ変換を経て行われ、y=sin x/xの振幅信号であれ
ば、所定角度θ内の立上がり及び立下りが急唆な指向
特性となり、所定角度θ内で指向特性が略均一とな
る。
次に、到来信号を受信する場合につき説明する。振動子
1,2,3,4より同じ振幅の到来信号が受信されると、振動
子2及び3により捕捉された信号に基づいて第2図
(A)に示す振幅bの信号がトランス5の一次側巻線15
に送出され、また振動子1及び4により捕捉された信号
に基づいて同図の振幅cの信号がトランス5の一次側15
へ伝送され、各振動子の電極11,12,13,14の出力信号に
基づいて同図の振幅aの信号がトランス5の一次側へ伝
送される。その結果、第2図(B)に示す指向特性を有
する受波ビームによって捕捉された到来信号がトランス
5の一次側から出力されることになる。
第3図において、圧電気振動子30〜37は、同一仕様のも
のであり、直線上に等間隔に配置される。トランス38の
一次側には、搬送周波数が例えば50KHzの一定振幅のパ
ルスで振幅変調されたパルス信号が供給される。トラン
ス38の二次側巻線39の一端は、振動子33及び34の上側電
極43,44に接続され、その他端は振動子32及び35の上側
電極に接続され、中間端子60は、振動子31及び36の上側
電極に接続され、中間端子61は振動子30及び37の上側電
極に接続され、他の中間端子62は、送受波器を構成する
振動子30〜37の下側電極50〜57に共通に接続される。
第4図に示される信号カーブは、sin x/xで表わされ
る。70,71,72,73,74,75,76,77は、それぞれl/λ,2l/λ,
3l/λ,4l/λ,−l/λ,−2l/λ,−3l/λ,−4l/λに相
当する点となっている。y=sin x/xは、y軸上及び振
動子30,31,32,35,36,37の中央に腹を有しており、振動
子30,31と振動子31,32と振動子32,33と振動子34,35と振
動子35,36と振動子36,37との境(点76,75,74,70,71,72
相当)及び振動子30,37の両端(点77,73相当)に節を有
している。
結局、第3図と対比すると、トランス38の中間端子62か
ら基準振幅信号aが振動子30〜37の下側電極50〜57に供
給される。信号カーブにおけるbの振幅を有する信号が
振動子33及び34の上側電極に供給され、信号カーブにお
けるcの振幅を有する信号が振動子32及び35の上側電極
に供給され、信号カーブにおけるdの振幅を有する信号
が振動子31及び36の上側電極に供給され、正弦波カーブ
におけるeの振幅を有する信号が振動子30及び37の上側
電極に供給される。すなわち第3図に示される如く、振
動子30〜37と二次側巻線39の接続関係は、プラス又はマ
イナスの極性を振り分け、コイルの巻数値で振幅が決ま
るような位置関係になっている。
この結果、各振動子31〜37には図示の信号カーブにより
近似するものが供給され、第2図(B)に示すような、
所定角度θ内において送受波器から発射された信号の
強度を略一定とすることができる指向特性を得ることが
できる。この実施例によれば、第2図(B)に示す指向
特性に比べて立上がり及び立下がりがより急唆な指向特
性を得ることができる。
次に、到来信号を受信する場合につき説明する。送受波
器を構成する各振動子30〜37により同じ振幅の到来信号
が受信されると、振動子33及び34により捕捉された信号
に基づいて第4図に示す振幅bの信号がトランス38の一
次側巻線80に送出され、また振動子32及び35により受信
された信号に基づいて同図の振幅cの信号が、また振動
子31及び36により捕捉された信号に基づいて同図の振幅
dを有する信号が、また振動子30及び37により受信され
た信号に基づいて同図の振幅eの信号が、また各振動子
30〜37の下側電極50〜57の出力信号に基づいて同図の振
幅aの信号がトランス38の一次側へ伝送される。その結
果、第2図(B)に示すような指向特性を有する受波ビ
ームによって捕捉された到来信号がトランス38の一次側
から出力されることになる。
この実施例においては、8個の圧電気振動子を用いた
が、この数に限定されるものではなく、振動子数4個以
上の偶数個であればよい。そして、送信時には、各振動
子の位置とsin x/xの信号カーブによって定まる振幅の
信号を供給し、受信時には、これらの振幅を有する信号
を各振動子から取り出せばよい。
なお、第3図に示される振動子30〜37の各々に所定振幅
の信号を印加したり取り出したりする場合に、振動子33
及び34に第4図に示す振幅hを有する信号を振動子32お
よび35に同図に示す振幅iの信号を、また振動子30,31,
35および37に振幅jの信号をトランスを介して供給する
ことにより送波ビームを形成したり、逆に振幅h,i又は
jを有する信号を対応する所定の振動子30〜37から取り
出して合成することにより受波ビームを形成することも
可能である。この場合には、第2図(B)に示すものに
比べてより理想的な指向特性を得ることができる。
なお、上記実施例においては、電歪振動子を用いたが、
磁歪振動子を用いても同一目的を達成し同じ効果を得る
ことができる。
〔発明の効果〕
上述のように、この発明の水中探知装置の送受波器にあ
っては、指向角内の信号強度を略一定にするように探知
信号を発射し、かつこの指向角内から到来する信号を一
定の感度にて受信するので、被探知物からの反射信号を
表示器に表示しても像の周囲が不明確にならず大きさも
正確に知ることができる。
さらに、トランスの二次側捲線の一端、他端及び中間端
子と電極を接続するという簡単な構成によって、中間端
子に対する他端又は一端などで振幅の正副が得られ、振
幅の大小も各端間の巻数で得られることから、信号強度
が略一定の探知信号の発射と同じく信号強度が略一定に
なるように到来信号を受信することができるので、高性
能の送受波器を安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の実施例である。第2図は、第1図
に示す振動子の電極に印加される信号または振動子の電
極から取り出される信号と、振動子の指向特性との関係
を示す図である。第3図は、この発明の他の実施例であ
る。第4図は、第3図に示す振動子に供給される信号ま
たは振動子から取り出される信号を示す図である。第5
図は、従来の送受波器の指向特性である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−184091(JP,A) 特開 昭48−40393(JP,A) 特開 昭55−11271(JP,A) 特開 昭57−168232(JP,A) 特公 平4−26278(JP,B2) 特公 平4−81400(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ビームの送受方向に対して直角方向となる
    軸上に、該軸に平行な一対の電極を夫々有する複数の振
    動子を配置し、該振動子の電極にトランスの複数の二次
    巻線を接続するものであって、 前記各振動子に接続される夫々の二次巻線の極性を考慮
    した巻数値が、振動子列の中央を原点とした各振動子の
    軸上の位置の関数として、振動子列の中央に腹を、また
    軸上の振動子列の両端及び両端内に少なくとも2点に節
    を有するとともに、振動子列の中央からの距離に対して
    反比例する正弦波カーブで定まる値となるように設定
    し、 前記トランスの一次巻線に高周波信号を印加した場合
    に、上記各振動子からの出力が合成されることにより形
    成され送出される送波ビームが、指向方向に略均一に形
    成されるとともに、 振動子が振動を受け、各振動子により生起される電気信
    号が合成されてトランスの一次巻線に出力される場合に
    は、各振動子が一体で形成する指向特性がビームの受入
    方向に対して略均一となることを特徴とする水中探知装
    置の送受波器。
JP60063049A 1985-02-08 1985-03-27 水中探知装置の送受波器 Expired - Lifetime JPH0786530B2 (ja)

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JP60063049A JPH0786530B2 (ja) 1985-03-27 1985-03-27 水中探知装置の送受波器
GB8602730A GB2173068B (en) 1985-02-08 1986-02-04 Beam forming device
US06/826,413 US4780860A (en) 1985-02-08 1986-02-05 Beam forming device
NO860442A NO168794C (no) 1985-02-08 1986-02-07 Straalebuntformende innretning.

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JPS61222398A JPS61222398A (ja) 1986-10-02
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