JPH0125031B2 - - Google Patents
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- JPH0125031B2 JPH0125031B2 JP58176369A JP17636983A JPH0125031B2 JP H0125031 B2 JPH0125031 B2 JP H0125031B2 JP 58176369 A JP58176369 A JP 58176369A JP 17636983 A JP17636983 A JP 17636983A JP H0125031 B2 JPH0125031 B2 JP H0125031B2
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- receiver
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- receiver array
- receivers
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- G01S3/802—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/808—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using transducers spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は水中において使用される水平直線形受
波器アレーに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD The present invention relates to horizontal linear receiver arrays for use underwater.
複数の受波器を水中で水平に展長して直線配列
構成とする従来の水平直線形受波器アレーでは、
デイレーライン等で整相してマルチビームを造
り、各ビーム出力に信号検出器を接続して聴音す
るので、測定目標である音源が存在する方位のビ
ーム出力ではS/N比を向上して聴音することが
できる。このときのビーム出力の指向性パターン
は、アレー軸に対称な円錘形を形成する。
In the conventional horizontal linear receiver array, which consists of multiple receivers extended horizontally underwater to form a linear arrangement,
Multi-beams are created by phasing with a delay line, etc., and a signal detector is connected to each beam output for listening, so the S/N ratio is improved for the beam output in the direction where the sound source, which is the measurement target, exists. Can be heard. The directivity pattern of the beam output at this time forms a conical shape symmetrical to the array axis.
このような水平直線形受波器アレーを第6図に
示す。 Such a horizontal linear receiver array is shown in FIG.
この図に示したように受波器アレー28を直線
状に水平に展長させ、ビームを例えば60゜方向に
向けた場合、その指向性は中心の受波器aを頂点
とする円錘形(ホーン状)となり、この円錘の底
面の円周上の方向にある音源をすべて探知する。 As shown in this figure, when the receiver array 28 is extended horizontally in a straight line and the beam is directed, for example, in a 60° direction, the directivity is a conical shape with the central receiver a as the apex. (horn-shaped) and detects all sound sources in the circumferential direction of the bottom of this cone.
例えば、A点に音源がある場合、これを探知す
る。 For example, if there is a sound source at point A, this is detected.
しかしながら、このA点を探知しても、これに
対する虚音源としてB点が存在するため、A点と
B点のどちらが真の音源か判定することはできな
い。 However, even if this point A is detected, since point B exists as a false sound source for this point, it is not possible to determine which of point A and point B is the true sound source.
そこで、前記受波器アレー28を船舶で曳航し
ている場合は、この船舶の進路を変えることで、
音の音源方位を求めることが必要となる。 Therefore, when the receiver array 28 is being towed by a ship, by changing the course of the ship,
It is necessary to find the direction of the sound source.
第7図は船舶の進路変更により音源方位を求め
る場合の説明図である。 FIG. 7 is an explanatory diagram when determining the direction of a sound source by changing the course of a ship.
この図において、船舶29がイの位置で受波器
アレー28により音源AとBを探知し、次に船舶
29の進路を例えば直角方向に変更して受波器ア
レー28の展長方向を変え、ロの位置で音源Aと
Cを探知すれば、この2回の探知に現れた方位の
音源Aが真の音源であると判定することができ
る。 In this figure, a ship 29 detects sound sources A and B with a receiver array 28 at position A, and then changes the course of the ship 29 to, for example, a right angle direction to change the extension direction of the receiver array 28. , B. If sound sources A and C are detected at positions B, it can be determined that sound source A in the direction that appears in these two detections is the true sound source.
しかしながら従来の受波器アレー28では、上
述したように船舶で曳船する場合は、真の音源の
方位を測定できるものの、水上に係留したブイか
ら吊下し、海流を利用して展長させるという使用
方法においては、受波器アレー28の展長方向を
変えることができず、そのため真の音源の方位を
測定することができないという欠点を有してい
る。 However, although the conventional receiver array 28 can measure the true direction of the sound source when towed by a ship as described above, it is suspended from a buoy moored on the water and expanded using ocean currents. The method of use has the disadvantage that the direction of extension of the receiver array 28 cannot be changed and therefore the true direction of the sound source cannot be measured.
本発明は上述した従来技術の欠点を解決するた
めになされたもので、水上に係留したブイから吊
下して、海流により展長させた場合でも正確に真
の音源の方位を測定することができると共に、精
度のよい測定値が得られる水平直線形受波器アレ
ーを実現することを目的とするものである。
The present invention was made to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and it is possible to accurately measure the true direction of a sound source even when suspended from a buoy moored above water and expanded by ocean currents. The object of the present invention is to realize a horizontal linear receiver array that can be used to measure data with high accuracy.
上述した目的を達成するため、本発明は無指向
性受波器による受波器アレーの音響中心位置にコ
サイン及びサインパターンを持つ指向性受波器を
アレー軸に対して直角と並行にそれぞれ配置した
ものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention arranges directional receivers having cosine and sine patterns at the acoustic center position of a receiver array using omnidirectional receivers, respectively, at right angles and parallel to the array axis. This is what I did.
第1図は本発明による水平直線形受波器アレー
の一実施例を示す側面図で、図において1〜17
は無指向性受波器、18は受波器信号を送る多芯
ケーブルである。19は該多芯ケーブル18の末
尾に設けられたドローグで、前記無指向性受波器
1〜17とこれを取り付けた多芯ケーブル18か
ら成る受波器アレーを海流によつて水平にかつ直
線状に展長させる抵抗体である。
FIG. 1 is a side view showing an embodiment of a horizontal linear receiver array according to the present invention.
1 is an omnidirectional receiver, and 18 is a multicore cable for transmitting receiver signals. Reference numeral 19 denotes a drogue provided at the end of the multicore cable 18, which allows the receiver array consisting of the omnidirectional receivers 1 to 17 and the multicore cable 18 attached thereto to be moved horizontally and in a straight line by ocean currents. It is a resistor that expands into a shape.
20は受波器アレーの終端を構成する電子回
路、21は受波器アレーを水面下数100mに吊下
すると共に受波器アレー信号を水面上まで伝送す
るケーブル、22は受波器アレーのアレー軸に対
して直角に設置されたダイポール指向性受波器、
23はアレー軸に対して並行に設置されたダイポ
ール指向性受波器、24はコンパスである。 20 is an electronic circuit that constitutes the terminal end of the receiver array, 21 is a cable that suspends the receiver array several hundred meters below the water surface and transmits the receiver array signal to the surface of the water, and 22 is the cable that connects the receiver array to the surface of the water. a dipole directional receiver placed perpendicular to the array axis;
23 is a dipole directional receiver installed parallel to the array axis, and 24 is a compass.
この構成において1〜21までは従来の水平直
線形受波器アレーと同じであるが、本発明は受波
器アレーの音響中心位置すなわち無指向性受波器
9の位置に、コサインパターンを持つダイポール
指向性受波器22と、サインパターンを持つダイ
ポール指向性受波器23及びコンパス24を設置
して、方位測定を行うようにしたものである。 In this configuration, 1 to 21 are the same as the conventional horizontal linear receiver array, but the present invention has a cosine pattern at the acoustic center position of the receiver array, that is, at the position of the omnidirectional receiver 9. A dipole directional receiver 22, a dipole directional receiver 23 having a sine pattern, and a compass 24 are installed to measure direction.
すなわち、無指向性受波器1〜17及びダイポ
ール指向性受波器22,23の音響信号及びコン
パス24の信号は、終端回路20に集められて多
重化され、ケーブル21を通して送出される。観
測局では、この多重化信号を分離復調し、無指向
性受波器1〜17の受波信号を整相してビームを
造つて聴音し、最もS/N比よく聴音できるビー
ム出力とダイポール指向性受波器22,23の信
号を用いて方位計算を行う。この場合、多重化伝
送及びビーム形成等に伴つて生じる位相シフト
は、補正されるべきものとする。また、コンパス
24の信号はアレー軸に沿つた方位角を、絶対的
方位角に変換するために使われる。 That is, the acoustic signals of the omnidirectional receivers 1 to 17 and the dipole directional receivers 22 and 23 and the signal of the compass 24 are collected in the termination circuit 20, multiplexed, and sent out through the cable 21. At the observation station, this multiplexed signal is separated and demodulated, and the received signals of omnidirectional receivers 1 to 17 are phased to create a beam for listening. Direction calculation is performed using the signals from the directional receivers 22 and 23. In this case, phase shifts caused by multiplexed transmission, beam forming, etc. should be corrected. The compass 24 signal is also used to convert the azimuth along the array axis to an absolute azimuth.
第2図は受波器アレーを上方から眺めたときの
指向性を表す図で、方位はアレー軸に直角な方向
を0゜とし、ビーム出力は+60゜方向が最大S/N
比と想定した。 Figure 2 shows the directivity when looking at the receiver array from above. The direction perpendicular to the array axis is 0°, and the beam output has the maximum S/N in the +60° direction.
It was assumed that the ratio was
第3図は受波器アレーの音響中心位置における
受波器構造を示す斜視図で、多芯ケーブル18は
容器25に接続され、この容器25内に無指向性
受波器9とコンパス24が設置されている。そし
て、この容器25から3本のゴム26を介して容
器27が吊下されており、この容器27内に2個
の振動数がコサイン、サイン用のダイポール指向
性受波器22,23としてアレー軸に対して直角
及び並行に置かれた状態で収容されている。 FIG. 3 is a perspective view showing the receiver structure at the acoustic center position of the receiver array. The multicore cable 18 is connected to a container 25, and the omnidirectional receiver 9 and the compass 24 are installed in the container 25. is set up. A container 27 is suspended from this container 25 via three rubber pieces 26, and inside this container 27, two frequencies are arranged as dipole directional receivers 22 and 23 for cosine and sine. It is housed in a position perpendicular to and parallel to the axis.
この構成は、水中において容器27に加わる音
圧差によつて該容器27が振動し、その振動がダ
イポール指向性受波器22,23によりピツクア
ツプされる。 In this configuration, the container 27 vibrates due to a sound pressure difference applied to the container 27 underwater, and the vibrations are picked up by the dipole directional receivers 22 and 23.
ダイポール指向性受波器22,23はその軸方
向にのみ感度があり、第2図に示すコサイン、サ
インの8の字パターンの指向性を有している。 The dipole directional receivers 22 and 23 are sensitive only in their axial directions, and have directivity in a cosine-sine figure-eight pattern as shown in FIG.
第4図は前記ダイポール指向性受波器22,2
3の構造を示す断面図である。 FIG. 4 shows the dipole directional receivers 22, 2.
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of No. 3;
図において、30は両端を閉止した円筒状の筐
体、31及び32は円板状の振動板、33及び3
4はセラミツク等による円板状の圧電子、35は
鉛等による円柱状の内部材、36は油等の粘性液
体を示している。 In the figure, 30 is a cylindrical housing with both ends closed, 31 and 32 are disc-shaped diaphragms, and 33 and 3 are disc-shaped diaphragms.
4 is a disk-shaped piezoelectric element made of ceramic or the like, 35 is a cylindrical internal material made of lead or the like, and 36 is a viscous liquid such as oil.
ここで、前記内部材35はその両端がそれぞれ
圧電子33,34を貼着した振動板31,32に
支持され、筐体30内の中央部に配置されてい
る。そして、前記振動板31,32の周縁部は筐
体30の内壁に接着剤等により固定され、この振
動板31,32間に前記粘性液体36が充填され
ている。 Here, the internal member 35 is supported at both ends by diaphragms 31 and 32 to which piezoelectric elements 33 and 34 are attached, respectively, and is disposed in the center of the housing 30. The peripheral edges of the diaphragms 31 and 32 are fixed to the inner wall of the housing 30 with an adhesive or the like, and the viscous liquid 36 is filled between the diaphragms 31 and 32.
このように構成されたダイポール指向性受波器
22,23は、筐体30が前述した容器27と同
一に振動し、その振動が振動板31,32を介し
て内部材35に伝えられ、筐体30と内部材35
の動きの差が圧電子11,12を屈曲させて出力
電圧を生じさせる。 In the dipole directional receivers 22 and 23 configured in this way, the casing 30 vibrates in the same manner as the container 27 described above, and the vibration is transmitted to the internal member 35 via the diaphragms 31 and 32, and the casing Body 30 and internal material 35
The difference in movement causes the piezoelectric elements 11, 12 to bend and produce an output voltage.
次に、上述した構成による本実施例の水平直線
形受波器アレーの方位測定について説明する。 Next, azimuth measurement of the horizontal linear receiver array of this embodiment with the above-described configuration will be explained.
前述したように受波器アレーの音響中心位置に
第2図に示すコサイン、サインの指向性を有する
ダイポール指向性受波器22,23を配置する。
このダイポール指向性受波器22,23によるコ
サイン、サインの指向性出力はビーム出力の位相
を基準として、実線方向のときは同位相、点線方
向のときは反位相(180゜反転)となる特性に設定
されている。 As described above, dipole directional receivers 22 and 23 having cosine and sine directivity shown in FIG. 2 are placed at the acoustic center of the receiver array.
The cosine and sine directional outputs from the dipole directional receivers 22 and 23 have the characteristic that, with the phase of the beam output as a reference, they are in phase when in the direction of the solid line, and in antiphase (180° inversion) when in the direction of the dotted line. is set to .
各々の出力は次のように示される。 The output of each is shown as follows.
ビーム出力=Kei〓t コサイン出力=A・Kcosθ・ei〓t サイン出力=A・Ksinθ・ei〓t ここで1/4象限内の方位は、 θ=tan-1サイン出力/コサイン出力 で求めることができる。 Beam output = Ke i 〓 tCosine output = A・Kcosθ・e i 〓 tSine output=A・Ksinθ・e i 〓 tHere , the direction within the 1/4 quadrant is θ=tan -1 sine output/cosine output It can be found by
更に、象限を決定するには第5図に示すよう
に、ビーム出力、コサイン出力、サイン出力を比
較すればよい。 Furthermore, to determine the quadrant, the beam output, cosine output, and sine output may be compared as shown in FIG.
例えば、第2図に示したように60゜方向に音源
があつたとき、ビーム出力により60゜と120゜の2
方向が求められるので、更にコサイン出力とサイ
ン出力から上記の方法により60゜が真の音源方位
として求めることができる。そして、この後コン
パス24の出力でアレー軸を補正すれば、真の音
源の絶対方位を求めることができる。 For example, as shown in Figure 2, when the sound source is in the 60° direction, the beam output will cause the sound to move between 60° and 120°.
Since the direction is determined, 60° can be determined as the true sound source direction using the above method from the cosine output and the sine output. Then, by correcting the array axis using the output of the compass 24, the true absolute direction of the sound source can be determined.
尚、第1図では無指向性受波器を17個配列した
例を示して説明したが、17個に限定されるもので
はなく、一般的にはこれより多数の無指向性受波
器が用いられる。また、第1図において無指向性
受波器を音響中心に近づく程間隔を小さくして配
列しているのは、広い音響周波数帯をカバーする
ためである。 Although Fig. 1 shows an example in which 17 omnidirectional receivers are arranged, it is not limited to 17, and in general, a larger number of omnidirectional receivers are arranged. used. Furthermore, in FIG. 1, the omnidirectional receivers are arranged at smaller intervals as they approach the acoustic center in order to cover a wide acoustic frequency band.
以上説明したように、本発明は受波器アレーの
音響中心位置にコサイン及びサインパターンを持
つ指向性受波器をアレー軸に対して直角及び平行
に設置することにより、方位測定のための基準信
号として無指向性出力ではなく、水平アレーのビ
ーム出力を用いるようにしているので、音源から
の水中音のS/N比が低い場合でも精度のよい測
定値が得られるという効果がある。
As explained above, the present invention provides a reference for azimuth measurement by installing directional receivers having cosine and sine patterns at the acoustic center position of the receiver array at right angles and parallel to the array axis. Since the beam output of the horizontal array is used as the signal instead of the omnidirectional output, there is an effect that accurate measurement values can be obtained even when the S/N ratio of underwater sound from the sound source is low.
また、上述したように一対の指向性受波器を設
けることにより、受波器アレーの展長方向を変え
ることなく正確に真の音源の方位を測定すること
ができるので、ブイから吊下して海流により水平
に展長することができる。 In addition, by providing a pair of directional receivers as described above, it is possible to accurately measure the true direction of the sound source without changing the direction of extension of the receiver array. It can be expanded horizontally by ocean currents.
第1図は本発明による水平直線形受波器アレー
の一実施例を示す側面図、第2図は本発明で用い
る指向性パターンの説明図、第3図は受波器アレ
ーの音響中心位置における受波器構造を示す斜視
図、第4図はダイポール指向性受波器の構造を示
す断面図、第5図は方位測定時の象限を決定する
ための各出力の位相例を示す図、第6図は従来の
水平直線形受波器アレーを示す平面図、第7図は
従来の方位測定例を示す説明図である。
1〜17……無指向性受波器、18……多芯ケ
ーブル、19……ドローグ、20……終端回路、
21……伝送ケーブル、22,23……ダイポー
ル指向性受波器、24……コンパス、25……容
器、26……ゴム、27……容器、30……筐
体、31,32……振動板、33,34……圧電
子、35……内部材、36……粘性液体。
Fig. 1 is a side view showing an embodiment of a horizontal linear receiver array according to the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of the directivity pattern used in the present invention, and Fig. 3 is an acoustic center position of the receiver array. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a dipole directional receiver; FIG. 5 is a diagram showing an example of the phase of each output for determining the quadrant during azimuth measurement; FIG. 6 is a plan view showing a conventional horizontal linear receiver array, and FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of conventional azimuth measurement. 1 to 17... Omnidirectional receiver, 18... Multicore cable, 19... Drogue, 20... Termination circuit,
21... Transmission cable, 22, 23... Dipole directional receiver, 24... Compass, 25... Container, 26... Rubber, 27... Container, 30... Housing, 31, 32... Vibration Plate, 33, 34... piezoelectric, 35... internal material, 36... viscous liquid.
Claims (1)
数の無指向性受波器から成る受波器アレーの音響
中心位置に、コサイン及びサインパターンを持つ
指向性受波器をアレー軸に対して直角及び並行に
設置したことを特徴とする水平直線形受波器アレ
ー。 2 指向性受波器と同位置にコンパスを併設した
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の水
平直線形受波器アレー。[Claims] 1. A directional receiver having cosine and sine patterns is placed at the acoustic center of a receiver array consisting of a plurality of omnidirectional receivers extending horizontally and linearly underwater. A horizontal linear receiver array characterized by being installed perpendicular to and parallel to the array axis. 2. The horizontal linear wave receiver array according to claim 1, characterized in that a compass is provided at the same position as the directional wave receiver.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58176369A JPS6069576A (en) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | Horizontal linear type receiver array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58176369A JPS6069576A (en) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | Horizontal linear type receiver array |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6069576A JPS6069576A (en) | 1985-04-20 |
| JPH0125031B2 true JPH0125031B2 (en) | 1989-05-16 |
Family
ID=16012411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58176369A Granted JPS6069576A (en) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | Horizontal linear type receiver array |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6069576A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0524218U (en) * | 1991-08-06 | 1993-03-30 | 三菱マテリアル株式会社 | Drilling tool |
-
1983
- 1983-09-26 JP JP58176369A patent/JPS6069576A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6069576A (en) | 1985-04-20 |
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