JPH08201511A

JPH08201511A - 水中音響センサ

Info

Publication number: JPH08201511A
Application number: JP1276095A
Authority: JP
Inventors: Koji Goto; 光二後藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-01-30
Filing date: 1995-01-30
Publication date: 1996-08-09
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JP2713201B2

Abstract

(57)【要約】【目的】どのような角度に敷設されても音波の到来す
る方位を精度良く検出することのできる水中音響センサ
を提供する。【構成】音波を受信する受波部４１と設置された方位
を検出する方位検出部４２および重力の作用する方向を
検出する重力方向検出手段４３は一体的に取りつけられ
ている。また、これらはその重心よりも受波部４１側に
設けらた回転軸４５を中心に回動自在になっている。回
転軸４５はロールテーブル３６に固定されている。ロー
ルテーブル３６は支持軸３７を中心に回動可能になって
いる。回転軸４５を中心とした重力の作用による回転
と、検出した重力方向を基にして支持軸３７を駆動部４
６で回転させて受波部４１を水平にしている。水平にす
ることで正常な指向特性が得られ、精度よく音波の到来
方位を検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中を伝搬して来る音
波を受信する水中音響センサに係わり、特に音波の到来
する方位を検知することのできる水中音響センサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】水中音響センサは水中を伝搬してくる音
波を受信するための装置である。たとえば受信した音波
の中から船舶に特有の周波数成分を識別することで、近
くに船舶が存在していることを検出するようになってい
る。船舶に積み込まれた５０ヘルツや６０ヘルツの交流
電源を用いる機器を動作させるために、この周波数の発
電機が船舶内で稼働していることが多い。そこで、５０
あるいは６０ヘルツの音波を検出することによって船舶
の存在を把握することが行われている。

【０００３】図１１は、従来から用いられている水中音
響センサの構造を表わしたものである。水中音響センサ
１０の本体部１１は円筒形状をしているが、図では内部
の構造を表わすためにその一部を切り欠いた状態を示し
てある。水中音響センサの本体部１１の中央部付近の内
側には、円筒状の受波部１２が配置されている。受波部
１２の両端にはこれらと接するようにそれぞれ円板状の
仕切り壁１３、１４が配置され、本体部１１の内部を３
つの領域に仕切っている。手前の仕切り板１３の他の面
にはこれと接するように増幅器１５が設置されている。
増幅部１５と受波部１２との間には信号線１６が接続さ
れている。受信した水中の音波に対応する電気信号は信
号線１６を通じて増幅部１５に入力される。水中音響セ
ンサ１０と、海上に設置されたこの図では示していない
監視装置との間には信号ケーブル１７が接続されてい
る。信号ケーフル１７を介して監視装置から電力が供給
されるようになっている。また、増幅部１５で増幅され
た後の音響信号は信号ケーブル１７を通じて監視装置に
送られるようになっている。

【０００４】図１２は、図１１に示した水中音響センサ
を用いた水中音検出システムの電気的な構成を表わした
ものである。水中音検出システムは海上あるいは地上に
配置される監視装置２１と、水中音響センサ２２と、こ
れらの間で信号を伝送する信号ケーブル１７によって構
成されている。このうち、水中音響センサ２２は受波部
１２と増幅部１５を備えている。受波部１２の指向特性
は、無指向性になっている。これは海底に水中音響セン
サが敷設されたとき、受波部１２がどのような向きにな
っても、到来する音波を受信できるようにするためであ
る。

【０００５】受波部を無指向性にすると、船舶などが近
くに存在しているかどうかを検出することはできるが、
その存在する方位を把握することはできない。そこで、
受波部に指向性を持たせ、音波の到来する方位を検出す
るようにした水中音響センサが提案されている。

【０００６】特開平１−１１８７８５号公報には、同一
円周上に８つ以上の受波器を等しい角度ずつずらして放
射状に配置した水中音響センサが開示されている。この
水中音響センサでは、これらの受波器の出力する信号の
振幅の大きさとその位相差によって到来する音波の方位
を検出するようになっている。

【０００７】また特開平３−１７２７８４号公報には、
指向性を有する受波部と敷設された方角の検出を行うコ
ンパスを備えた水中音響センサが開示されている。コン
パスを用いて音波の到来する絶対的な方位を検出するよ
うになっている。

【０００８】通常、音波の到来する方位は受波部の出力
する信号のレベルや位相を基に演算される。このとき、
受波器の指向特性は円形や８の字型の理想的な形である
ことを前提としている。これは、指向特性が円形や８の
字型をしていれば三角関数を用いて音波の到来する方位
を容易に算出できるからである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】受波部に指向性が無い
場合には、音波の到来する方位を検出することができな
いが、特開平１−１１８７８５号公報に開示されている
ように受波部に指向性を持たせれば、音波の到来する方
位を検出できる。また、特開平３−１７２７８４号公報
に開示されているように、コンパスを用いて音波の到来
する絶対的な方位を検出することもできる。しかしなが
ら、方位を求める演算において前提とした指向特性は音
波が所定の平面内から到来した場合にだけ得られるもの
である。このため、前提とした指向特性の得られる平面
と異なる向きから音波が到来している場合には、演算に
よって求めた方位と実際に音波の到来した方位の間に誤
差が生じてしまう。特にケーブルを伸ばして水中音響セ
ンサを海底に敷設するような場合、海底の凸凹により水
平に設置できないことが多く、正確な方位を検出するこ
とができないという問題がある。

【００１０】そこで本発明の目的は、どのような角度に
敷設されても音波の到来する方位を精度良く検出するこ
とのできる水中音響センサを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、受信した音波の到来する方位を求めるための指向特
性を所定の平面上に有しこの平面上の基準方向に対して
受信した音波の到来する角度を検出する音波受信手段
と、方位を求めるための指向特性の得られる所定の平面
が水平になるように音波受信手段の角度を設定する受信
部角度設定手段と、この受信部角度設定手段によって所
定の平面が水平になった状態で音波受信手段の検出した
角度を絶対的な方位に変換するために基準方向の方位を
検出する方位検出手段とを水中音響センサに具備させて
いる。

【００１２】すなわち請求項１記載の発明では、方位を
求めるための指向特性の得られる平面が水平になるよう
に音波受信手段の角度を設定している。たとえば、水中
音響センサが傾いた状態で海底に設置された場合であっ
ても、方位を求めるための指向特性の得られる平面が水
平になるので、音波の到来する方位を少ない誤差で求め
ることが可能になる。また、音波の到来する方向を基準
方向に対する相対的な角度として求めるとともに、方位
検出手段によって基準方向の絶対的な方位を求めてい
る。これら２つの情報から音波受信手段の求めた相対的
な角度を絶対的な方位に変換することができる。

【００１３】請求項２記載の発明では、受信部角度設定
手段は重力の作用する方向を検出する重力方向検出手段
を備え、検出された重力の作用する方向を基に音波受信
手段の角度を設定するようになっている。

【００１４】すなわち請求項２記載の発明では、重力の
作用する方向を検出し、この方向を基準に音波受信手段
の角度を設定している。

【００１５】請求項３記載の発明では、受信部角度設定
手段は音波受信部を回転自在に支持するとともに、その
回転中心が音波受信手段の重心から方位を求めるための
指向特性の得られる所定の平面に下ろした垂線上に設け
られている。

【００１６】すなわち請求項３記載の発明では、回転中
心を音波受信手段の重心から方位を求めるための指向特
性の得られる平面に下ろした垂線上に設けることで、重
力の作用を利用してこの平面を水平にしている。特に重
心よりも音波受信手段側に回転中心を設けているので、
たとえば海底に設置された場合に重力の作用により音波
受信手段を海底と反対方向に向けることができる。

【００１７】請求項４記載の発明では、受信部角度設定
手段は音波受信部を回転自在に支持するとともに、所定
の平面を水平にするために必要な回転角の少ない方向に
音波受信手段を回転させてその角度を設定するようにな
っている。

【００１８】すなわち請求項４記載の発明では、回転量
の少なくなる方向に音波受信手段を回転させて角度の設
定を行っている。

【００１９】請求項５記載の発明では、方位検出手段は
音波受信手段とともにその角度が設定されるように音波
受信手段に固定されている。

【００２０】すなわち請求項５記載の発明では、方位検
出手段は音波検出手段と一体となってその角度が変化す
るようになっている。方位を求めるための指向特性の得
られる平面を水平にしたとき、方位検出手段も同時に水
平に保持することができ、基準方向の方位の検出精度を
向上させることができる。

【００２１】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００２２】図１は、本発明の一実施例における水中音
響センサの構造を表わしたものである。図１１と同様に
内部の構造を表わすために水中音響センサの一部を切り
欠いた状態を示してある。水中音響センサの本体部３１
は中空円筒形状をしており、その内部は仕切り板３２、
３３によって３つの領域に区切られている。これらの仕
切り板３２、３３にはそれぞれころがり軸受３４、３５
が配置されている。中空円筒状の２本の支持軸３７、３
８がそれらの中心軸を共通にして、これらのころがり軸
受３４、３５に支持されている。図で左側に配置された
支持軸３７の左端部には歯車５１が取りつけられてお
り、これと歯合した歯車４９から回転力が伝達されるよ
うになっている。

【００２３】この支持軸３７の右端部と他方の支持軸３
８の左端部の間には、これらに挟持されるようにロール
テーブル３６が配置されている。ロールテーブル３６
は、円形の底板３６Ａとこの周囲にリング状に配置され
た側壁３６Ｂから成る。２つの支持軸３７、３８の中心
軸を含む平面内で底板３６Ａの中心から垂直に延びた線
が交わる点を回動中心点４０とすると、この回動中心点
４０を含んで前記した中心軸と直交する線が中心軸とな
るように回転軸４５が側壁３６Ｂの対向する２点に取り
つけられている。

【００２４】音波の検出を行う音波検出部３９は、その
円柱状の支持柱４４が回転軸４５のほぼ中央位置に回動
自在に配置されている。支持柱４４の下側には方位の検
出を行う方位検出部４２と、重力方向を検出する重力方
向検出部４３が取りつけられており、上側には円板状の
受波部４１が取りつけられている。このような配置構造
となっているので、音波検出部３９は２つの互いに直交
する軸方向に回動自在に配置されていることになる。ま
た、音波検出部３９は回動中心点４０よりも下の部分が
上の部分よりも重くなっているので、重力方向検出部４
３は、回動中心点４０から見て常に重力方向に配置され
るようになっている。

【００２５】仕切り板３２によって区切られた手前の領
域には、各種回路装置が配置されている。このうち仕切
り板３２と接して設けられている駆動部４６は、ロール
テーブル３６を回転させる力を発生する動力源である。
駆動部４６に隣接して配置されている回転制御部４７
は、ロールテーブル３６を回転させる回転量を制御する
回路装置である。回転制御部４７の手前側に配置された
増幅部４８は、受波部４１および方位検出部４２の出力
する電気信号を増幅する回路である。

【００２６】受波部４１、方位検出部４２および重力方
向検出部４３と仕切り板３２の手前の領域に配置されて
いる各種回路装置の間には支持軸３７の内部空隙を通し
て信号線５２が接続されている。信号線５２は、その長
さに幾分余裕を持たせてあり、受波部４１の近傍で所定
のたるみが生じるようになっている。また、信号線５２
は多少伸縮自在になっている。伸縮性とたるみによって
ロールテーブル３６の回転および回転軸４５を中心とし
た音波検出部３９の回転が妨げられないようになってい
る。増幅部４８で増幅された電気信号は、信号ケーブル
５３を通じてこの図では示していない監視装置に送られ
る。また、信号ケーブル５３を介して監視装置から電力
が供給されるようになっている。

【００２７】海上あるいは陸上の監視装置から駆動部４
６に給電が行われない状態では、歯車４９は回転せず固
定されるようになっている。そのためロールテーブル３
６は給電の停止された時点の状態で固定されるようにな
っている。

【００２８】図２は、図１に示した水中音響センサの回
路構成の概要を表わしたものである。音波を受信する受
波部３１は、無指向性受波器と、８字型の指向特性を備
えた第１、第２の指向性受波器とから構成されている。
これら３つの受波器を備えた受波部３１の出力信号は増
幅部４８に入力されている。方位検出部４２は、図１に
示した支持軸３７の左端部の向く方向を基準として北の
方角との角度差を表わした設置方位信号を出力するよう
になっている。重力方向検出部４３は、支持柱４４の軸
方向と重力方向との角度差を検出するようになってい
る。重力方向検出部４３の出力は回転制御部４７に入力
されている。回転制御部４７は、重力方向検出部４３で
検出された角度差を“０”にするために必要な支持軸３
７、３８の回転角を求めるようになっている。この際、
角度差を“０”にするための回転量の少なくなる回転方
向が選択されるようになっている。

【００２９】増幅部４８で増幅された信号は、信号ケー
ブルを通じて海上あるいは地上の監視装置２１に送られ
る。方位検出部４２の出力する設置方位信号も増幅され
監視装置２１に送られる。また、信号ケーブルを通じて
監視装置２１から電力が供給されるようになっている。

【００３０】図３は、受波部の指向特性を表わしたもの
である。この図では無指向性受波器と第１および第２の
指向性受波器の指向特性を重ねて表示してある。無指向
性受波器の指向特性６１は円形をしている。これは音波
の到来する方向に係わらず、受信した音波の強さに応じ
た信号が出力されることを表わしている。第１の指向性
受波器は２つの円形な特性６２、６３を組み合わせた８
の字型の指向特性を備えている。実線で示した特性６２
の方向から音波を受信した場合と、破線で示した特性６
３の方向から音波を受信した場合では、出力される信号
の位相が反転するようになっている。第２の指向性受波
器も２つの円形な特性６４、６５を組み合わせた８の字
型の指向特性を備えている。第１および第２の指向性受
波器はその指向特性が直交するように配置されている。
この図に示した指向特性は、図１の受波部４１の円板状
の部分と平行な平面内で得られるようになっている。

【００３１】それでは、このような３つの受波器を用い
て音波の到来する方位を算出する方法について説明す
る。

【００３２】今、図３において音波が矢印６６の示す方
角から到来したものとする。音波の到来した方位は軸６
７に対する角度θで表わすことにする。また、原点を
“Ｏ”とし、これと矢印６６を結ぶ直線６８と、第１の
指向性受波器の特性６２との交点を“Ａ”とする。また
第２の指向性受波器の特性６４との交点を“Ｂ”とす
る。さらに、無指向性受波器の指向特性６１との交点を
“Ｃ”とする。角度θから到来する音波を受信したと
き、それぞれの受波器から出力される信号のレベルと位
相は以下の式で表わされる。ＯＡ＝Ｋ１｜ｓｉｎθ｜（１）ａ＝ｓｉｎθ／｜ｓｉｎθ｜（２）ＯＢ＝Ｋ１｜ｃｏｓθ｜（３）ｂ＝ｃｏｓθ／｜ｃｏｓθ｜（４）ＯＣ＝Ｋ２（５）ｃ＝＋１（６）ここで、Ｋ１は、第１の指向性受波器および第２の指向
性受波器の最大受信感度値を表わしている。Ｋ２は、無
指向性受波器の受信感度値を表わしている。ＯＡは第１
の指向性受波器の信号レベルを、ａは第１の指向性受波
器の信号位相を表わしている。また、ＯＢは第２の指向
性受波器の信号レベルを、ｂは第２の指向性受波器の信
号位相をそれぞれ表わしている。ＯＣは無指向性受波器
の信号レベルを、ｃは無指向性受波器の信号位相を表わ
している。

【００３３】（２）式あるいは（４）式より、第１、第
２の指向性受波器の信号位相ａ、ｂは＋１あるいは−１
のいずれかの値をとることが分かる。無指向性受波器の
信号位相ｃは＋１に固定されているので、ａあるいはｂ
の値が＋１のとき無指向性受波器の信号位相と同位相で
あると表わすことにする。また、第１、第２の指向性受
波器の信号位相ａ、ｂの値が−１のとき逆位相であると
表わすことにする。

【００３４】図４は、音波の到来する方向と受波器の出
力する信号位相との関係を表わしたものである。図３か
ら分かるように、第１象限あるいは第２象限から音波が
到来したときは、角度θの値は０度から１８０度の間に
あり、（２）式より第１の指向性受波器の出力する信号
位相は＋１で同位相になる。第３象限あるいは第４象限
から音波が到来したときには角度θの値は１８０度から
３６０度の間にあるので、（２）式よりａの値は−１に
なり逆位相となる。

【００３５】一方、第２の指向性受波器では、（４）式
より第１象限および第４象限から音波が到来したとき同
位相になる。また第２象限および第３象限から音波が到
来したときには逆位相になる。図４に示したように、第
１および第２の指向性受波器から出力される信号位相の
組み合わせによって、音波がどの４象限の方角から到来
したかを判別することができる。たとえば、第１象限か
ら音波が到来したときには、第１の指向性受波器と第２
の指向性受波器の双方から無指向性受波器と同位相の信
号位相が出力される。

【００３６】図５は、無指向性受波器の出力する信号波
形の一例を表わしたものである。縦軸は、信号レベルと
しての振幅を、横軸は信号の位相を表わしている。ここ
では、正弦波の音波を受信した際に無指向性受波器から
出力される波形７１を示してある。

【００３７】図６は、第１の指向性受波器の出力する信
号波形の一例を表わしたものである。図５の波形７１と
位相の一致している波形７２や、約１００度ほど位相の
ずれた波形７３は共に（２）式より同位相と判別され
る。この位相差が０度から１８０度までの間は（２）式
より無指向性受波器の出力と同位相と判別される。

【００３８】図７は、第１の指向性受波器の出力する信
号波形の他の一例を表わしたものである。図５に示した
波形７１に対して位相差が１８０度の波形７４および位
相差が３００度ほどある波形７５は共に逆位相と判別さ
れる。位相差が１８０度以上で３６０度以下の場合には
（２）式より全て逆位相になる。図６、図７は第１の指
向性受波器について示したが第２の指向性受波器につい
ても同様である。

【００３９】次に、各象限内において音波の到来する角
度を算出する方法について説明する。音波の到来する方
位は、第１および第２の指向性受波器の信号レベルの大
きさの比によって識別することができる。たとえば、第
１象限において第１の指向性受波器の信号レベルよりも
第２の指向性受波器の信号レベルが大きくなれば、それ
だけ角度θの値が“０”に近い方角から音波が到来して
いることが分かる。音波の到来する角度は次式で表わす
ことができる。 θ ＝｜ｔａｎ^-1（ＯＡ／ＯＢ）｜＋９０（象限数−１）（７）ここで、ＯＡ、ＯＢは第１の指向性受波器、第２の指向
性受波器の信号レベルをそれぞれ表わしている。また象
限数は、図４に示した表によって求めた値とする。

【００４０】このようにして求めた音波の到来する角度
“θ”は、相対的な角度であるので、これを絶対的な方
位に補正する必要がある。また、図３に示した指向特性
は受波部４１の円板状の部分と平行な平面において得ら
れるものであるので、水中音響センサが海底に設置され
た後、受波部４１を水平にする必要がある。そこで、水
中音響センサが海底に設置されてから、受波部４１が水
平になるまでの動作および絶対的な方位の補正方法につ
いて説明する。

【００４１】図８は、水中音響センサを海底に設置した
状態で本体部の一端側から音波検出部を見たときの様子
を表わしたものである。図中、矢印８１で示した方向が
重力の作用する方向であるものとする。支持柱４４の軸
方向と重力方向とはθ₁だけの角度差がある。海底に設
置された後、監視装置から電力が供給されると、重力方
向検出部４３はこの角度差θ₁を検出する。図１に示し
た回転制御部４７は、角度差を“０”にするために支持
軸３７を回転させるべき方向および回転角を求める。す
なわち、回転角が１８０度以内となるように回転方向と
回転角を求める。図８ではθ₁は１８０度よりも大きい
ので、紙面上左回りに（３６０−θ₁）度だけ回転させ
る指示が駆動部４６に与えられる。駆動部４６は指示さ
れた方向および回転角だけ支持軸３７を回転させる。

【００４２】図９は、海底に設置された水中音響センサ
をその本体部の横側から見たときの様子を表わしたもの
である。水中音響センサと海上の監視装置との間には連
結ケーブル８２が設けられている。海底の凸凹によって
本体部は水平な面に対してθ ₂度だけ傾いた状態になっ
ている。図１に示した音波検出部３９は、回転軸４５を
中心に自在に回動可能な、いわば振子のような状態にな
っているので、重力の作用によってこの傾きθ₂は補正
される。したがって、支持軸３７を中心とした回動によ
り受波部４１は重力方向と反対側を向くとともに回転軸
４５を中心に重力の作用を基に回動することで、受波部
４１は水平な状態になる。その結果、受波部４１の理想
的な指向特性の得られる平面も水平になるので、検出誤
差の少ない方位を求めることができる。

【００４３】監視装置は、受波部４１が水平になった
後、駆動部４６への給電は停止されロールテーブル３６
が固定される。音波の検出を行っている間に駆動部４６
が動作すると音響的なノイズが発生してしまう。また、
一旦、海底に設置されると相当大きな力が加わらない限
り、水中音響センサの向きが変化することはない。そこ
で、水平になった後、駆動部４６への給電を停止するよ
うにしている。

【００４４】図１０は、海底に設置された水中音響セン
サを真上から見たときの様子を表わしたものである。支
持軸３７の方向９１と北の方角９２との角度差は、θ₃
度だけ存在している。このとき、北に対してθ₄度の方
角から音波を受信したものとする。支持軸３７の方向９
１を基準に考えると、受波部４１は（θ₄−θ₃）の角
度から音波を受信したことになる。したがって、増幅部
４８で増幅されて地上あるいは海上の監視装置に送られ
る信号レベルは次式のようになる。ＯＡ＝Ｋ１｜ｓｉｎ（θ₄−θ₃）｜（８）ＯＢ＝Ｋ１｜ｃｏｓ（θ₄−θ₃）｜（９）ＯＣ＝Ｋ２（１０）

【００４５】さらに各信号位相の関係を図４に示した表
と対比することで音波の到来する象限数を求める。
（８）式、（９）式で求めたＯＡ、ＯＢの値および象限
数を（７）式に代入することで支持軸３７の方向９１を
基準とした場合における音波の到来方向を求めるとがで
きる。これをθ₅度とする。方位検出部４３は、支持軸
３７と北の方角との間の角度差θ₃を表わした設置方位
信号を出力する。そして、この信号は増幅部４８で増幅
されて監視装置に送られてくる。監視装置は、先に求め
たθ₅と設置方位信号の表わすθ₃を基に次式によって
北の方角に対して音波の到来した角度を表わしたθ₄を
求めることができる。 θ₄＝θ₅−θ₃ （１１）このようにして、方位検出部４３から得た水中音響セン
サの設置された方位と北の方位との角度差情報を基にし
て、音波の到来する絶対的な方位を求めることができ
る。

【００４６】以上説明した実施例では、駆動部によって
支持軸を回動させるようにしているが、この方向の回動
を重力の作用によって行わせてもよい。この場合には、
重力方向検出部は不要となり、装置の構成の簡略化を図
ることができる。但し、海底への設置を何度も行うと、
支持軸が数回転してしまい信号線が絡まってしまうよう
な事態の発生も考えられる。そこで、重力の作用によっ
て回転させる場合には回転角度を制限するための機構を
設けると良い。

【００４７】また、受波部では、１つの無指向性受波器
と２つの８の字型の指向性を有する指向性受波器を組み
合わせて、音波の到来する方向を検出するようにしてい
るが、音波の到来する方位を検出できるものであれば受
波部の構成はこれに限られない。たとえば、受波器を円
周上に均等に８個以上配置したものであっても良いこと
は言うまでもない。

【００４８】

【発明の効果】このように請求項１記載の発明によれ
ば、方位を求めるための指向特性の得られる平面が水平
になるように音波受信手段の角度を設定しているので、
たとえば水中音響センサが海底に傾いた状態で設置され
た場合であっても、音波の到来する方位を少ない誤差で
求めることができる。また、基準方向に対して音波の到
来する相対的な角度を求めるとともに、基準方向の絶対
的な方位を求めているので、これら２つの情報を用いれ
ば相対的な角度を絶対的な方位に変換することができ
る。

【００４９】また請求項２記載の発明によれば、重力の
作用する方向を検出してこの方向を基準に音波受信手段
の角度を設定しているので、水中音響センサが傾いて設
置されても容易に音波受信手段を水平にすることができ
る。

【００５０】さらに請求項３記載の発明によれば、重力
の作用を利用して方位を求めるための指向特性の得られ
る所定の平面を水平にしているので、角度を設定するた
めの回路や駆動系が不要になり装置の簡略化を図ること
ができる。また重心よりも音波受信手段側に回転軸を設
けているので、たとえば海底に設置された場合に重力の
作用により音波受信手段を海底と反対方向に向けること
ができ、音波を効率よく受信することができる。

【００５１】また請求項４記載の発明によれば、回転量
の少なくなる方向に音波受信手段を回転させて角度の設
定を行っているので、水平にするまでに要する時間を短
くすることができる。

【００５２】また請求項５記載の発明によれば、方位検
出手段は受信部支持手段に回転自在に支持された音波検
出手段と一体となって回転する。これにより、方位を求
めるための指向特性の得られる平面を水平にしたとき方
位検出手段も同時に水平に保持することができ、基準方
向の絶対的な方位の検出精度を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における水中音響センサの一
部を切り欠いた状態を表わした斜視図である。

【図２】図１に示した水中音響センサの回路構成の概要
を表わしたブロック図である。

【図３】受波部の指向特性を表わした特性図である。

【図４】音波の到来する方向と受波器の出力する信号の
位相との関係を表わした一覧表である。

【図５】無指向性受波器の出力する信号波形の一例を表
わした波形図である。

【図６】第１の指向性受波器の出力する信号波形の一例
を表わした波形図である。

【図７】第１の指向性受波器の出力する信号波形の他の
一例を表わした波形図である。

【図８】水中音響センサを海底に設置した状態で本体部
の一端側から音波検出部を見たときの様子を表わした説
明図である。

【図９】海底に設置された水中音響センサをその本体部
の横側から見たときの様子を表わした説明図である。

【図１０】海底に設置された水中音響センサを真上から
見たときの様子を表わした説明図である。

【図１１】従来から用いられている水中音響センサの一
部を切り欠いた状態を表わした斜視図である。

【図１２】従来から用いられている水中音響センサを用
いた水中音検出システムの電気的な構成を表わしたブロ
ック図である。

【符号の説明】

３１本体部３４、３５ころがり軸受３６ロールテーブル３７、３８支持軸３９音波検出部４１受波部４２方位検出部４３重力方向検出部４４支持柱４５回転軸４６駆動部４７回転制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受信した音波の到来する方位を求めるた
めの指向特性を所定の平面上に有しこの平面上の基準方
向に対して受信した音波の到来する角度を検出する音波
受信手段と、方位を求めるための指向特性の得られる前記所定の平面
が水平になるように前記音波受信手段の角度を設定する
受信部角度設定手段と、この受信部角度設定手段によって前記所定の平面が水平
になった状態で前記音波受信手段の検出した角度を絶対
的な方位に変換するために前記基準方向の方位を検出す
る方位検出手段とを具備することを特徴とする水中音響
センサ。
【請求項２】前記受信部角度設定手段は、重力の作用
する方向を検出する重力方向検出手段を備え、検出され
た重力の作用する方向を基に前記音波受信手段の角度を
設定することを特徴とする請求項１記載の水中音響セン
サ。
【請求項３】前記受信部角度設定手段は、前記音波受
信部を回転自在に支持するとともに、その回転中心が音
波受信手段の重心から方位を求めるための指向特性の得
られる前記所定の平面に下ろした垂線上に設けられてい
ることを特徴とする請求項１記載の水中音響センサ。
【請求項４】前記受信部角度設定手段は、前記音波受
信部を回転自在に支持するとともに、前記所定の平面を
水平にするために必要な回転角の少ない方向に前記音波
受信手段を回転させてその角度を設定することを特徴と
する請求項１記載の水中音響センサ。
【請求項５】前記方位検出手段は前記音波受信手段と
ともにその角度が設定されるように音波受信手段に固定
されていることを特徴とする請求項１記載の水中音響セ
ンサ。