JPS5853873B2 - フェイズド・アレイ・ソ−ナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フエイズド・アレイ・ソーナに関するもので
ある。

フエイズド・アレイ・ソーナに釦いては、超音波信号の
送受波用にアレイ・トランスデユーサが用いられる。

アレイ・トランスデユーサは複数の電歪素子の集合から
なり、これらの素子は送受波のスケジュールに従って超
音波の放射釦よび反射波の受信に使用される。

従来のアレイ・トランスデユーサに釦いては、電歪板の
片面に素子ごとの個別電極群が設けらへ他の片面には共
通電極が設けられて、送受波のスケジュールに従って、
個別電極群に対して送波エネルギーの印加または入感信
号の検知が行われ、その際、共通電極は永続的に接地さ
れる。

このような状態においては送受波の特性はアレイ・トラ
ンスデユーサにち−ける個別電極の配列によって決定さ
れるが、個別電極の配列は１通りなので、送波と受波の
電気音響学的特性は少くともアレイの構造に関する要素
は同一になる。

したがって、送波と受波の特性は良いところも悪いとこ
ろも一致してかり、アレイの構造それ自身によって一方
の欠点を他方によって補いつつ総合的な特性を向上させ
るということはできない。

本発明の目的は、アレイ・トランスデユーサの固有の送
波と受波の特性を異ならせることにより、総合的指向特
性の向上ができるフエイズド・アレイ・ソーナを提供す
ることにある。

本発明は、電歪板の両面にそれぞれ独自な配列の電極群
を設け、一方を送波用、他方を受波用としたアレイ・ト
ランスデユーサを用いるようにしたものである。

以下、図面によって本発明を説明する。

第１図は、本発明の要部をなすアレイ・トランスデユー
サの概念的構成図である。

第１図において、１は電歪板であって、その両面にはそ
れぞれ独自のピッチで電極群２，２′が設けられかつ各
電極にはリード３，３′がそれぞれ設けられる。

電極２同志の間ち・よび電極２伺志の間にはそれぞれ適
宜の深さに溝を切ってもよい。

このように構成されたアレイ・トランスデユーサに釦い
て、例えば、上面の電極群２は受波用、下面の電極群２
′は送波用として用いられる。

ここで、一方９面の電極群がその用途に用いられている
とき他方の面の電極群は接地されるようになっている。

これによって、送波と受波は、それぞれの電極配列によ
って定する特性に従って行なわれるので、両電極群の配
列を、例えば、それぞれによる送波オたは受波の指向性
のサイドロープむよび零点が互いに相殺されるようなも
のにすると、総合的に指向性の優れたフエイズド・アレ
イ・ソーナを得ることができる。

このようなアレイ・トランスデユーサを用いたフエイズ
ド・アレイ・ソーナの概念的構成を第２図に示す。

第２図に釦いて、ＴＤはアレイ・トランスデユーサで、
その送波用電極群２′には駆動増幅器群Ａｄを介してデ
ィジタル・タイミング発生器ＴＭからの、駆動パルスが
与えられ、また、受波用電極群２には可変ディレィ・ラ
イン群ＤＬを介して受信増幅器Ａｒが接続されるように
なっている。

ディジタル・タイミング発生器ＴＭと可変ディレィ・ラ
インＤＬは制御回路ＣＮＴによって送受波のスケジュー
ルに基づいて制御される。

駆動増幅器群Ａｄは、出力インピーダンスが充分小さく
、かつ充分に低雑音のものである。

これによって、送波時以外は送波用電極群２′は実質的
に接地される。

また、可変ディレィ・ラインＤＬの入力端にはダイオー
ドを用いたクランプ回路群ＣＬが設けられてかり、この
クランプ回路群ＣＬは、駆動増幅器Ａｄが駆動パルスを
アレイ・トランスデユーサＴＤに印加したとき専用して
、ディレィ・ライン群ＤＬ群ＤＬの入力端すなわち受波
用電極群２を低インピーダンスで接地する。

これにより、受波用電極群２は送波時に実質的に接地さ
れる。

なおこのような接地手段は各電極毎に半導体スイッチ等
を用いて構成してもよい。

このように構成されたフエイズド・アレイ・ソーナの動
作は次のとお・りである。

制御回路ＣＮＴの指令に従って、ディジタル・タイ□ン
グ器ＴＭは駆動増幅器群Ａｄを通じて駆動パルスをアレ
イ・トランスデユーサＴＤに与え、１つの方向に向けて
超音波ビームを放射させる。

このときクランプ回路群ＣＬの働きにより受波用電極群
２は実質的に接地される。

次に、超音波ビームに対する反射波がアレイ・トランス
デユーサＴＤに入感すると、入感信号は受波用電極群２
によってピック・アップされ、可変ディレィ・ライン群
ＤＬによって受波されるべき波面の方向づけがなされ、
受信増幅器Ａｒによって受波信号の合成が行なわれる。

この間、送波用電極群２牡実質的に接地されている。

送波と受波の特性は、それぞれ電極群２′と２の配列に
よって決するが、両電極群の配列は、互いの欠点を補う
ようなものにしであるので、総合的に良好な特性が得ら
れる。

１つの方向の送受波が終ったら、制御回路ＣＮＴはディ
ジタル・タイミング発生器ＴＭと可変ディレィ・ライン
ＤＬを制御して次の方向における送受波を行なわせ、以
下同様に順次方向を切換えて送受波を行なわせる、この
ように、本発明は、電歪板の両面にそれぞれ独自な配列
の電極群を設け、一方を送波用、他方を受波用としたア
レイ・トランスデユーサラ用いるようにした。

このため、アレイ・トランスデユーサの送波と受波の特
性を異ならせることにより、総合的指向特性を向上させ
たフエイズド・アレイ・ソーナが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の要部をなすアレイ・トランスデユー
サの概念図、第２図は、本発明実施例の概念構成図であ
る。 １・・・電歪板、２．２′・・・電極群、３，３′・・
・リード、ＴＭ・・・ディジタル・タイミング回路、Ａ
ｄ・・・駆動増幅器、ＴＤ・・・アレイ・トランスデユ
ーサ、ＤＬ・・・可変ディレィ・ライン、Ａｒ・・・受
信増幅器、ＣＮＴ・・・制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電歪板の両面に複数の電極がそれぞれ独自の配列で
   設けられてなるアレイ・トランスデユーサ、とのアレイ
   ・トランスデユーサの両面の電極群にそれぞれ接続され
   たともに移相量制御手段を有する駆動パルス供給装置と
   反射波信号受信装置、および、アレイ・トランスデユー
   サの両面の電極群にそれぞれ接続され、駆動パルス供給
   装置がアクテ゛イブのときは反射波信号受信装置が接続
   されているほうの電極群を実質的に接地し、反射波信号
   受信装置がアクティブのときは駆動パルス供給装置が接
   続されているほうの電極群を実質的に接地する手段を具
   備したフエイズド・アレイ・ソーナ。