JPH08280088A

JPH08280088A - 水中音源制御装置

Info

Publication number: JPH08280088A
Application number: JP8056195A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Muto; 満武藤
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1995-04-05
Filing date: 1995-04-05
Publication date: 1996-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】環境に左右されず音圧が安定する水中音源制
御装置を提供する。【構成】油圧サーボ回路に入力信号を入力し、その油
圧サーボ回路によって往復駆動されるアクチュエータ６
に振動板５を取り付け、この振動板５より水中に音波を
放射する水中音源の制御装置１において、その音圧を検
出するハイドロホン２２を水中に配し、この音圧検出信
号と入力信号ｉとを比較し、入力信号ｉに応じた音圧と
なるように上記アクチュエータ６の駆動を制御する制御
回路２３を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧サーボを用いた水
中音源に係り、特に、環境に左右されず音圧が安定する
水中音源制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】海洋、河川、池などの水中を探査するた
めに音響が用いられることがある。光や電磁波が水中で
は遠くまで届かないのとは逆に、音響は空中よりも水中
でよく伝搬し、遠隔からの探査に向いている。音響のな
かでも可聴帯域からそれ以下の低周波が近年着目されて
いるが、長距離に到達させるべく低周波を高音圧で発生
させる音源が必要となる。

【０００３】この目的で開発された水中音源装置は、油
圧サーボ回路に入力信号を入力し、その油圧サーボ回路
によって往復駆動されるアクチュエータに振動板を取り
付け、この振動板より水中に音波を放射するものであ
る。例えば、水中に片面を臨ませた剛体板と、この剛体
板の反対面側を囲み剛体板の水中方向への往復運動を許
容するエンクロージャと、エンクロージャに封入された
圧縮気体と、剛体板を水中方向に押すための第一の油圧
室と、これを逆に戻すための第二の油圧室と、これら第
一・第二の油圧室間で動作油を相互に給排するサーボ弁
とを設けた水中音源装置は、動作油の給排によって剛体
板を往復運動させることができる。剛体板の往復運動は
低周波の振動と見なすことができるので、以下、剛体板
を振動板という。このエンクロージャを水中に置いて振
動板の往復運動により水中に音響を送出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、水中音源装
置は、自然環境中で使用されるため、さまざまの環境の
変化の影響を受ける。例えば、水温が低いところで使用
すると油圧動作油の温度が低下し、その粘度が高くな
る。このように油圧動作油の粘度が変化すると、油圧サ
ーボによって駆動されるアクチュエータの動作特性に影
響する。この結果、振動板より水中に放射される音波の
音圧が変化する。

【０００５】一方、水中探査にあっては、音圧は目標の
音圧レベルに安定維持させる必要がある。音圧が変化し
て目標の音圧レベルを維持できないと、探査が不正確に
なったり、支障が生じたりする。

【０００６】従来の空中で用いられる音源装置では環境
の変化が小さく、こうした音圧の変化は、あまり問題と
はならない。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、環境に左右されず音圧が安定する水中音源制御装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、油圧サーボ回路に入力信号を入力し、その
油圧サーボ回路によって往復駆動されるアクチュエータ
に振動板を取り付け、この振動板より水中に音波を放射
する水中音源の制御装置において、その音圧を検出する
ハイドロホンを水中に配し、この音圧検出信号と上記入
力信号とを比較し、目標の音圧となるように上記アクチ
ュエータの駆動を制御する制御回路を設けたものであ
る。

【０００９】上記入力信号が正弦波であり、上記制御回
路が音圧検出信号の振幅と入力信号の振幅とを比較し、
その比較結果に応じて振幅を調整した入力信号を油圧サ
ーボ回路に入力してもよい。

【００１０】

【作用】上記構成により、アクチュエータの駆動制御
に、検出した音圧がフィードバックされることになる。
環境の変化があっても音圧は入力信号に応じた目標の音
圧レベルに安定維持される。

【００１１】入力信号が正弦波であれば、音圧検出信号
もほぼ正弦波となるので、振幅の比較と調整により目標
の音圧レベルが得られる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。

【００１３】図１に示されるように、水中音源装置１
は、水中を曳航されるか又は自力航行する潜水ハウジン
グ２に中空のガスチャンバ３が組み込まれている。ガス
チャンバ３は筒状に形成されており、この一側は潜水ハ
ウジング２外に開口している。この開口部は可撓性を有
する薄膜からなる振動透過膜４で覆われている。潜水中
は振動透過膜４が水との境界になる。ガスチャンバ３内
には振動透過膜４に面して振動板５が設けられている。
従って、振動板５は振動透過膜４を介して水中に片面を
臨ませ、その反対面側がガスチャンバ３で囲まれている
ことになる。また、振動板５の大きさはガスチャンバ３
の内径にほぼ等しく、振動板５の周囲部をガスチャンバ
３の内壁部に沿わせて摺動させることによる振動板５の
水中方向への往復運動が許容されている。振動透過膜４
と振動板５との間には、音響インピーダンスが水と等し
い振動伝達油が封入されている。また、ガスチャンバ３
には圧縮気体が封入され、ガスチャンバ３の内圧が水圧
に均衡している。

【００１４】振動板５は、アクチュエータ６に取り付け
られている。アクチュエータ６は、ガスチャンバ３外に
設けられた油圧シリンダ７と、この油圧シリンダ７内を
油圧によって往復移動されるピストン８と、このピスト
ンと一体になったロッド９と、動作油を給排するサーボ
弁１０とからなる。ロッド９は油圧シリンダ７を貫通
し、ガスチャンバ３内にて振動板５の中央に固定されて
いる。油圧シリンダ７内は、ピストン８によって第一油
圧室１１と第二油圧室１２とに区画されている。第一油
圧室１１は振動板５を水中方向に押すためのものであ
り、第二油圧室１２は逆に振動板５を戻すためのもので
ある。第一・第二の油圧室間はサーボ弁１０を介して連
なっており、サーボ弁１０により第一・第二の油圧室間
で動作油を相互に給排することができる。このアクチュ
エータ６は、サーボ弁１０による給排動作を低周波で切
り換えて第一・第二の油圧室間で動作油を移動させ、こ
れによるピストン８の往復運動を振動板５に伝えるもの
である。

【００１５】本発明の水中音源制御装置２１は、主に、
潜水ハウジング２の外側に取り付けたハイドロホン２２
と、潜水ハウジング２に搭載した制御回路２３とからな
る。ハイドロホン２２は、水中における音響センサであ
り、振動板５から振動透過膜４を介して水中に放射され
た音波の音圧を検出するべく適宜な位置関係に配置され
る。図１ではガスチャンバ３の開口部周辺に配されてい
るが、この限りではない。制御回路２３は、ハイドロホ
ン２２の音圧検出信号の振幅を検出する振幅検出回路２
４と、入力信号ｉの振幅を検出する振幅検出回路２５
と、両者の振幅を比較する比較器２６と、その比較結果
に応じて入力信号の振幅を調整する振幅調整器２７と、
振幅が調整された入力信号ｊでサーボ弁１０を駆動する
ドライバ２８とからなる。入力信号ｉは、図示されない
設定装置よりこの水中音源制御装置２１に対し目標の音
圧レベル、波形及び周波数を与えるものである。ドライ
バ２８は、サーボ弁１０及びロッド９と共にサーボ回路
を形成しており、その入力信号ｊに応じてサーボ弁１０
の動作油の給排方向及び給排量を制御すると共にロッド
９の変位等をフィードバックして油圧サーボを行うこと
ができる。

【００１６】制御回路２３の具体的な回路例が図２に示
されている。音圧検出信号の振幅を検出する振幅検出回
路２４及び入力信号ｉの振幅を検出する振幅検出回路２
５の出力は減算器（一方の符号を反転した加算器）３１
に入力され、その出力が比例・積分等により制御量を演
算する演算器３２に入力されている。演算器３２からの
制御量は入力信号ｉとの積を得るべく掛算器３３に入力
されている。この積と入力信号ｉとが加算器３４に入力
され、その和が入力信号ｊとしてドライバ２８に出力さ
れている。減算器３１は比較器２６に相当し、演算器３
２・掛算器３３・加算器３４が振幅調整器２７に相当す
る。この回路例では、制御回路２３は、目標の音圧レベ
ルと実際の音圧レベルとの差に比例する制御量を入力信
号ｉに加減するものである。

【００１７】また、本実施例では片面駆動型の音源につ
いて述べたが、実用においては、音源２台を用い、振動
板の駆動反力を打ち消すように配置するなど、本発明の
範囲は、この実施例に限定されるものではない。

【００１８】次に実施例の作用を述べる。

【００１９】図示されない設定装置より水中音源制御装
置２１に対し目標音圧レベル、波形及び周波数を示す正
弦波の入力信号ｉが与えられる。環境の影響がなけれ
ば、ドライバ２８は、入力信号ｉに等しい入力信号ｊに
応じてサーボ弁１０の動作油の給排方向及び給排量を制
御すると共にロッド９の変位等をフィードバックして油
圧サーボを行う。入力信号ｉが正弦波であるため、第一
・第二の油圧室間で動作油が相互に給排され、動作油の
油圧に応じてピストン８が往復運動する。ピストン８の
往復運動に伴いロッド９、そして振動板５が往復運動す
る。この振動板５の往復運動、即ち低周波の振動は、振
動伝達油、振動透過膜４を介し音波として水中に放射さ
れる。この音波の音圧、波形及び周波数は環境の影響が
なければ設定した目標どおりになる。

【００２０】環境の変化、例えば、水温が低下すると油
圧動作油の温度が低下し、その粘度が高くなるためアク
チュエータの動作が変化し、その結果、音圧が変化す
る。潜水ハウジング２の外側に取り付けたハイドロホン
２２は、この音波の音圧を検出する。振幅検出回路２４
は音圧検出信号の振幅を検出し、振幅検出回路２５は入
力信号ｉの振幅を検出する。減算器３１で求めた差に基
づき演算器３２で比例・積分等により制御量が演算され
る。掛算器３３及び加算器３４により、目標の音圧レベ
ルと実際の音圧レベルとの差に比例する制御量が入力信
号ｉに加減される。例えば実際の音圧レベルが目標の音
圧レベルより低いときには、正の制御量が入力信号ｉに
加えられ、振幅が増大される。このようにして振幅が増
大された入力信号ｊがドライバ２８に出力されるため、
ドライバ２８が入力信号ｊに応じて油圧サーボを行う
と、振動板５の往復運動の振幅が増大し、音圧が高ま
る。

【００２１】このようにして、環境の変化があっても音
圧は入力信号に応じた目標の音圧レベルに安定維持さ
れ、水中探査に適した一定音圧レベルの音波が放射され
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００２３】（１）環境に左右されず音圧が安定するの
で、水中音源装置の利用環境に制約がなくなると共に水
中探査の精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す水中音源装置及び水中
音源制御装置の構成図である。

【図２】本発明の水中音源制御装置の制御回路の一実施
例を示す回路図である。

【符号の説明】

５振動板６アクチュエータ１０サーボ弁２２ハイドロホン２３制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】油圧サーボ回路に入力信号を入力し、そ
の油圧サーボ回路によって往復駆動されるアクチュエー
タに振動板を取り付け、この振動板より水中に音波を放
射する水中音源の制御装置において、その音圧を検出す
るハイドロホンを水中に配し、この音圧検出信号と上記
入力信号とを比較し、目標の音圧となるように上記アク
チュエータの駆動を制御する制御回路を設けたことを特
徴とする水中音源制御装置。
【請求項２】上記入力信号が正弦波であり、上記制御
回路が音圧検出信号の振幅と入力信号の振幅とを比較
し、その比較結果に応じて振幅を調整した入力信号を油
圧サーボ回路に入力することを特徴とする請求項１記載
の水中音源制御装置。