JPS6351638B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、圧電ケーブルの圧電体部分の中間
に遮音材を用いて、この圧電ケーブルを内層と外
層とに分離するとともに、これら内外層の出力端
子を逆極性に接続させて、内層側に生じた出力と
外層側に生じた出力との差電圧を取出すことによ
り、この圧電ケーブルに加速度が加わつた場合に
も、水中音にもとづく出力電圧のみが得られる圧
電ケーブルを受波部に用いた水中用受波器に関す
るものである。

水上あるいは海上を航行する船舶などにおいて
は水中用受波器により水中の音波を電気信号に変
換して取出せるようにしたものがある。

第１図はこのような船舶に設けられる水中用受
波器の一例を示す一部裁断側面図である。この図
において、１はこの水中用受波器２のケースであ
り、このケース１内には圧電ケーブル３，３……
が設けられている。各圧電ケーブル３，３……は
ケース１内に満たされた絶縁性液体（例えば、絶
縁油など）４を介してケース１に加わつた音波な
どを受波するものであり、第２図に示すようにこ
れらの圧電ケーブル３，３……は各々中心導体５
と、外部導体６と、これらの中心導体５と外部導
体６との間に設けられる圧電ゴム（あるいは、他
の圧電材）７とから構成され、これらの圧電ケー
ブル３，３……に加えられている圧力の変動に応
じた電圧を発生してケース１内の前置増幅器８に
供給する。前置増幅器８は前記圧電ケーブル３，
３……の出力を個々に増幅するものであり、この
前置増幅器８の出力はケース１の一端側に設けら
れたケーブル９を介して図示せぬ信号処理装置に
供給される。

このように、従来の水中用受波器２において
は、ケース１によつて受波された音波を絶縁性液
体４を介して圧電ケーブル３，３……に伝達し、
ここでこれを対応する電気信号に変換させた後に
前記増幅器８で増幅して後段回路に供給するよう
になつている。

ところで、このような水中用受波器２において
は、水中音を計測する際に風波や水流または船舶
自体の動揺などによる振動がケーブルを介して受
波器に伝わり、この振動が受感部である圧電ケー
ブル３，３……に伝達されて、これらの圧電ケー
ブル３，３……が加速度出力電圧を発生してしま
い、水中音の正確な計測を困難にさせてしまうと
いう欠点があつた。

この発明は上記の点に鑑み、風波や水流または
船舶自体の動揺などによつて水中用受波器に不要
な振動による加速度が伝わり、加わつた場合にお
いても、水中音にもとづく出力電圧のみを取出す
ことができる水中用受波器を提供することを目的
とするものである。

そしてこの発明による水中用受波器において
は、第１の圧電体部と第２の圧電体部とを同心状
に配置し、かつこれら第１の圧電体部と第２の圧
電体部との間に遮音層を設けると共に、これら第
１の圧電体部と第２の圧電体部とを逆極性に直列
に接続してなる圧電ケーブルによつて水中の音波
を電気信号に変換して取出すようにしたことを特
徴としている。

以下この発明を図面に示す一実施例にもとづい
て説明する。

第３図はこの発明による水中用受波器に用いら
れる圧電ケーブルの一実施例を示す断面図であ
り、第４図はこの圧電ケーブルの内層部と外層部
との接続例を示す回路図である。第３図におい
て、１０は圧電ケーブルであり、この圧電ケーブ
ル１０は同心状に配置された外層部１１と、内層
部１２と、これらの間に形成された遮音層１３と
から構成されている。

以下これら外層部１１、内層部１２、遮音層１
３を順次説明する。

まず、外層部１１は円筒形の外部導体１４と、
この外部導体１４に対して同心状に配置される円
筒形の第１の中間導体１５と、これらの間に設け
られた第１の圧電ゴム１６とから構成されるもの
であり、第４図に示すように、この外層部１１の
外部導体１４は一方の出力端子１７に接続され、
かつ第１の中間導体１５は中間端子１８に接続さ
れている。

また、前記内層部１２は前記外層部１１と同様
な円筒形状を有する第２の中間導体１９と、この
第２の中間導体１９の中心軸上に配置される中心
導体２０と、これらの間に設けられた第２の圧電
ゴム２１とから構成されるものであり、この内層
部１２の中心導体２０は前記中間端子１８に接続
され、かつ第２の中間導体１９は他方の出力端子
２２に接続されている。

また前記遮音層１３は紙テープ、布などの空気
を多量に含むものあるいは空気そのものによつて
構成されるものであり、圧電ケーブル１０によつ
て受波された水中音はこの遮音層１３によつて遮
断され、この遮音層１３の内側にある内層部１２
に伝達されないようになつている。

次に以上の構成になるこの圧電ケーブル１０の
水中音の検出動作について説明する。

まず、圧電ケーブル１０によつて水中音のみが
受波されている時には、遮音層１３によつてこの
水中音がカツトされこの遮音層１３の内側にある
内層部１２には供給されないから、この場合には
外層部１１のみが音波に応じた出力電圧Esを発
生し、これを出力端子１７，２２から出力して図
示せぬ信号処理回路に供給する。次いでこの状態
において、この圧電ケーブル１０に前記水中音と
共に、船の動揺や風波などに起因する振動が加え
られた時には、この振動により、圧電ゴム１６及
び２１には振動加速度による電圧（加速度電圧）
が発生する。水中音は上述した場合と同様に遮音
層１３でカツトされるから、この場合外層部１１
は水中音による出力電圧Esと振動加速度による
電圧（加速度電圧）Eαとを加算した電圧Es＋Eα
を出力し、内層部１２は振動加速度のみによる加
速度電圧−Eαを出力し、この結果出力端子１７，
２２間からこれらの電圧Es＋Eαと加速度電圧−
Eαとを加算した電圧、すなわち水中音のみの時
と同じ電圧Esが出力される。

このようにこの電圧ケーブル１０においては、
遮音層１３によつて音波を遮断することにより、
外層部１１と内層部１２との間にこの音波による
差電圧を発生させてこれを取出すようにしたの
で、この圧電ケーブル１０に水中音以外の振動に
よつて生じた加速度電圧を打消し合わせて零にす
ることができる。

次にこのような構成になる圧電ケーブルを用い
た水中用受波器の具体的な実施例について説明す
る。

第５図はこの発明による水中用受波器の第１実
施例を示す一部裁断側面図である。この図におい
て、２４はこの水中用受波器２５の外筐をなす外
側の円筒ケース（例えば、ゴム、ビニールなどの
円筒ケース）であり、この円筒ケース２４の内面
にはテンシヨンメンバ（繊維製円筒状織布）２６
が設けられ、かつこれら円筒ケース２４およびテ
ンシヨンメンバ２６からなる外筒部２７の一端は
締付けバンド２８，２９によつて止め栓部３０で
閉じられ、他端は締付けバンド３１，３２によつ
てケーブル接続部３３で閉じられ、これにより形
成された密閉空間３４内には内筒部３５が配置さ
れている。内筒部３５はその外側と内側とを貫通
させる多数の孔を有する円筒ケース（例えば、ビ
ニールホースなど）３６と、この円筒ケース３６
の両端部を各々閉じる止め金具３７，３８と、こ
の円筒ケース３６内に配置される短円筒形のクツ
シヨンゴム３９ａ〜３９ｄと、これらの各クツシ
ヨンゴム３９ａ〜３９ｄによつて各々挾持される
前置増幅器４０および前記圧電ケーブル１０をコ
イル状に巻いた各圧電ケーブル４１ｂ〜４１ｄと
から構成されるものである。そして、この円筒部
３５の円筒ケース３６は前記外筒部２７の内面に
当接するように設けられた短円筒形のクツシヨン
ゴム４２ａ〜４２ｄによつて挾持され、かつこの
内筒部３５の一方の止め金具３７は前記ケーブル
接続部３３に設けられた伸縮性ロープ４３によつ
て左方（図において左方）に引張られると共に、
他方の止め金具３８は前記止め栓部３０に取付け
られた伸縮性ロープ４４によつて右方に引張ら
れ、内筒部３５に軸方向のテンシヨンがかけられ
ている。また前記外筒部２７内は絶縁性油などの
絶縁性液体OILによつて満たされ、水中用受波器
２５によつて受波された音波が前記圧電ケーブル
４１ｂ〜４１ｄに伝達され易くなつている。

しかして、この水中用受波器２５が吊下あるい
はえい航されている場合水中音および船の動揺や
風波などによつてケーブル４７を介して伝わる振
動の両方が外筒部２７を通してクツシヨンゴム４
２ｂ〜４２ｄ、円筒ケース３６および前記クツシ
ヨンゴム４２ｂ〜４２ｄと各々対応するように配
置された各クツシヨンゴム３９ｂ〜３９ｄや絶縁
性液体OILの各々の音響媒体を介して各圧電ケー
ブル４１ｂ〜４１ｂに伝達される。これにより、
これらの各圧電ケーブル４１ｂ〜４１ｄの外層部
と内層部とで、これらの音響信号や機械的振動に
応じた電圧信号を発生し、機械的振動による加速
度出力電圧を打ち消して音響出力電圧のみを各信
号線４５ｂ〜４５ｄを各々介して前置増幅器４０
に供給し、ここで増幅された信号は信号線４６、
ケーブル４７を順次介して図示せぬ信号処理装置
に供給される。

このようにこの実施例においては、圧電ケーブ
ル４１ｂ〜４１ｄを所定間隔毎に配置して外筒部
２７で受波された水中音および振動ノイズを圧電
ケーブル４１ｂによつて検出させ、これらの圧電
ケーブル４１ｂ〜４１ｄから出力される各信号の
位相差を検出すれば、この検出結果から水中音の
方向を判別することができる。さらにこの場合、
各圧電ケーブル４１ｂ〜４１ｄはコイル状に巻い
て各点における実装密度を高め静電容量を大きく
し、Ｓ／Ｎ（信号対雑音）比の向上を図つている。

次に、第６図を参照してこの発明による水中用
受波器の第２実施例について説明する。なおこの
図に示す水中用受波器４９においては、その両端
部分は第５図に示す水中用受波器２５と同様であ
るからその中央部のみ示し、さらに第５図に示す
各部と同一なものには同一の符号が付してある。
この図において、５０は外筒部２７の内面に当接
するように設けられた短円筒形状の多孔性クツシ
ヨンゴム（例えば、スポンジなど）５１ｂ〜５１
ｅによつて挾持される内筒部であり、この内筒部
５０は多数の孔を有する内筒ケース３６と、この
内筒ケース３６の内面に当接するように設けられ
る円筒形状の多孔性クツシヨンゴム５２，５２…
…と、これらの多孔性クツシヨンゴム５２，５２
……によつて挾持される直線状の圧電ケーブル５
３から構成されている。

このようにこの水中用受波器４９においては、
直線状に形成された圧電ケーブル５３を用いてい
るので、水中音または船の動揺や風波によるケー
ブル振動が外筒部２７に到達すれば、これらは外
筒部２７内に満たされた絶縁性液体OILによつて
圧電ケーブル５３に伝達され、ここで対応する電
気信号に変換された後に第５図に示すような前置
増幅器およびケーブルを順次介して信号処理装置
に供給される。

第７図はこの発明による水中用受波器の第３実
施例を示す一部裁断側面図である。なおこの図に
おいても第５図の各部と対応する部分には同一の
符号が付してある。この図において、５５，５５
……は外筒部２７内に配置される直線状の圧電ケ
ーブルであり、これらの各圧電ケーブル５５，５
５……は外筒部２７の内面に当接する円筒形状の
多孔性クツシヨンゴム５６，５６……によつて挾
持されている。

このようにこの水中用受波器５７においては、
直線状に形成された圧電ケーブル５５を複数本束
ねるようにしたので、外筒部２７の振動を多孔性
クツシヨンゴム５６，５６……に含浸させた絶縁
性液体OILを介して各圧電ケーブル５５，５５…
…に伝達し、これを同一な複数の電気信号に変換
することができる。

したがつてこの場合には、これら圧電ケーブル
５５，５５……の出力を加算させることができ、
微小な水中音をより効果的に検出することができ
る。

また上述した各実施例においては、各圧電ケー
ブル４１ｂ〜４１ｄ，５３，５５の外層部と内層
部とに発生した電圧をそのまま反転して各々加算
するようにしているが、この外層部に発生した加
速度電圧と内層部に発生した加速度電圧とが設計
上の都合などにより等しくできない場合には、ゲ
イン調整器を用いてこれらを等しくすることは勿
論である。

以上説明したようにこの発明による水中用受波
器は、２つの圧電部を同心状に配置すると共にこ
れらの間に遮音層を形成した圧電ケーブルによつ
て水中音を受波するようにしたので、船の動揺や
風波などによるケーブル振動に基因する振動ノイ
ズが激しい場合においてもこれらの圧電部間に水
中音のみに応じた電圧を発生させることができる
と共に、これらの圧電部を減極性に接続されるよ
うにしたので前記振動ノイズによる加速度電圧を
キヤンセルさせて、水中音に基づく電圧のみを取
り出すことができ、これにより風波や水流または
船舶自体の動揺などによつてケーブルを介して伝
わる振動によつて水中用受波器が振動している場
合においても微小な水中音を高精度で計測するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の水中用受波器の一例を示す一部
裁断側面図、第２図はこのような水中用受波器に
用いられている従来の圧電ケーブルの断面図、第
３図はこの発明による水中用受波器に用いられる
圧電ケーブルの断面図、第４図は第３図に示す圧
電ケーブルの外層部１１と内層部１２との接続例
を示す回路図、第５図はこの発明による水中用受
波器の第１実施例を示す一部裁断側面図、第６図
はこの発明による水中用受波器の第２実施例を示
す一部裁断側面図、第７図はこの発明による水中
用受波器の第３実施例を示す一部裁断側面図であ
る。 １０……圧電ケーブル、１１……外層部（第１
の圧電体部）、１２……内層部（第２の圧電体
部）、１３……遮音層、２５，４９，５７……水
中用受波器、４１ｂ〜４１ｄ，５３，５５……圧
電ケーブル（感音部）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同軸ケーブルの絶縁体部分が圧電体によつて
   構成される圧電ケーブルを用いて水中の音波を電
   気信号に変換して取出す水中用受波器において、
   第１の圧電体部と第２の圧電体部とを同心状に配
   置し、かつこれら第１の圧電体部と第２の圧電体
   部との間に遮音層を設けると共に、これら第１の
   圧電体部と第２の圧電体部とを逆極性に直列に接
   続してなる圧電ケーブルによつて水中の音波を電
   気信号に変換して取出すようにしたことを特徴と
   する水中用受波器。 ２ 前記圧電ケーブルは長さ方向に分割された少
   なくとも１つ以上の感音部からなり、かつこの感
   音部はコイル状または直線状に形成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の水中
   用受波器。