JPH0240192B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、音の伝搬してくる方向の探知に係わ
る。 これまでに提案された音の伝搬してくる方向の
探知装置はマイクロホンの受信開口を狭めるの
に、ホーンまたは放物面鏡のようなリフレクタま
たはデフレクタに依存している。従つて装置が最
大集音方向として指摘する方向が、音の伝搬して
くる方向を指示する。別の提案は電磁波用の干渉
計に類する技術に係わり、この提案では位相の比
較によつて方向が見積もられる。しかしこのよう
な装置は、音の波長がメートル級であるために、
精確を期すれば通常大型となる。 本発明は、音の方向を探知し得る改良された装
置の提供を目的とする。 本発明によつて媒質中での音の方向を探知する
装置が提供され、この装置は入射する音エネルギ
に応答して撓み、自身の形状を動揺させる構造体
と、構造体の形状の動揺を検出して１本または複
数本の動揺の軸を指示する手段とを含み、該構造
体は（リングまたは半球のような）円形対称性を
有する薄いシエルを含み、上記動揺はこのシエル
の直径方向寸法を異なる地点で様々に変え、その
際直径方向軸上の外側最大運動振幅は音の方向に
関係する。 シエルは、円形の開口部を具えた半球形、円筒
形または円錐形であれば有利である。好ましく
は、検出される動揺は上記の円形開口部の動揺で
ある。円筒はその長さが直径よりも短い、即ちリ
ング状であり得る。 形状の動揺は検出する手段はひずみ計であり得
る。この手段は半導体型などの電気的なものであ
つても、あるいはシエルの表面パターンに応答す
る光学的なものであつてもよい。 構造体は波の、圧力に差を生じる傾斜する力成
分に応答し、撓みモードは実際上制限は受けるが
傾斜圧力と同じ空間位相を有するであろう。撓み
モードの位相と入射エネルギ成分の位相が一致す
ることにより、音の方向は、シエル上の既知の地
点を規準にしてその位置が指示され得る外側最大
振幅軸との合致または相関関係から確認され得
る。 本発明装置の重要な用途に、油井の竪穴用ドリ
ルの刃先や同様のカツタなど地下の音源の方向の
探知がある。装置は、好ましくは隣接する竪穴内
に降ろされ、ドリル刃先の方向をこの刃先が発生
する騒音から指示し得、即ち掘削されている竪穴
の掘削ラインが描かれること及び必要であれだこ
のラインが所望の経路へと制御されることを可能
にする。 装置は掘削されている竪穴内でも使用され得る
が、その場合にはドリル刃先の後方に離隔して用
いられる。 装置は複数で使用され得、それらの装置の出力
は組合わされて、位置のより精確な情報をもたら
す。音の方向についての情報を三次元的に得るた
めに２個またはそれ以上のシエルが使用され、こ
れらの指示は相関される。 本発明装置の一形態において、構造体は、円筒
形、円錐形、半球形または他の円形対称形のシエ
ルである真鍮製ボデーであり、シエルの撓みにさ
して影響しない懸架部材によつて支持される。ボ
デーは半球形または円錐形のシエルであることが
有利であり、このシエルは極において、または円
錐形の場合頂点において、撓み得るようにして支
持される。一例として、シエルは真鍮を旋盤に掛
けて製作された直径100mmほどの半球であり、そ
の厚みは縁の１mmから緯度45゜における0.7mmまで
漸減している。シエルは、音響カツプリング流体
によつて囲繞され得る。 真鍮以外の材料も使用可能であり、音の周波数
の値及びスペクトル、並びに音が伝搬される物質
乃至媒質を考慮して選択される。 本発明の具体例を、添付図面に即して以下に詳
述する。 まず第１図において符号１は真鍮製の半球形シ
エルを示し、このシエルの直径は数センチメート
ル、厚みは約１ミリメートルである。接続基部乃
至懸架アーム１０がシエル１の極（この図からは
看取されない）から適当な支持部まで伸延してい
る。接続基部を半球の極に取付ける際には、振動
パターンを乱し得るシエルの変形乃至抑圧の一切
を回避するべく多大な注意が払われなければなら
ない。懸架ケーブルなどの他の支持部材も使用に
適し得る。 図示の如く、ひずみ計２１，２２がシエル１の
外側表面１１に取付けられる。このようなひずみ
計数個が表面１１の上に離隔して配置されること
が有利であろう。規準マーカー１２は、後述する
シエルを利用した測定のための任意の規準（ゼ
ロ）を示す。ひずみ計は半球の内側表面に設置さ
れても好ましく、またはるかに多数であり得る。
少なくとも８個または16個のひずみ計が使用され
得、信号処理に関してより多くの情報を提供す
る。 ひずみ計の出力は、信号処理及び表示ユニツト
３０に接続される。 矢印Ａは、シエルのマーカー１２は通過する口
径１３に対して角φで入射する音エネルギ波を示
す。 この装置の動作及び機能を次に述べる。 円筒の端部乃至リングまたは円錐もしくは半球
の開口のような円形横断面を有するシエルは様々
なモードで振動し得る。直径数センチメートル、
及び厚み１ミリメートルほどのシエルでは、この
ような振動の周波数は100〜5000Hzの帯域内にあ
る。振動モードの一つはいわゆる“ブリージング
（breathing）”モードであり、このモードでは円
形横断面の周囲がその円の形状を保ちつつ伸縮す
る。通常高周波数かつ小振幅であるこのモード
は、この点からこれ以上考慮されない。重要なモ
ードは撓みモードであり、このモードにおいて円
周の形状は直径方向に、典型的にはほぼ楕円形と
なるまで動揺する。円周の曲率は変わるが、その
長さはほとんど変わらない。 入射する音のエネルギ波はシエルを励振して、
“ブリージング”モードと”撓み”モードの両方
で振動させ得る。撓みモードにおけるシエルが音
のエネルギ波の入射方向に係わる振動を呈すると
いうことが、本発明の重要な特徴である。（シエ
ルは１個または複数個のリング状部分から成ると
見做され得る。） 第２図は撓みモードでの、第二調波の直径方向
振幅及びこの振幅の省エネルギ波の入射方向との
関係を極方向から描いたグラフを示す。シエルが
撓みモードに励振されると、第二調波において、
均等に離隔した４個の波腹が出現し、一方の波腹
対を通過するシエルの直径は音源の方向を示し、
他方の波腹対を通過する直径は第一の直径に対し
直角をなす。第２図に、また第１図にも示される
ように、音源はシエル開口の平面内にありかつシ
エル上の規準マーカー１２に対して角φをなすと
仮定され、従つてひずみ計２１，２２………によ
つて発生される信号から、波腹の軸の規準マーカ
ーに対する方向が決定され得る。直交する４方向
のうちのどれが音源を示しているか決定し得ない
かもしれないので、この決定を行なうには別の情
報が必要とされ得る。 ここに考慮される撓みモードは、方程式； ｒ＝Ｒ＋vcos2φ ……(1) によつて表わされ、この式でφはシエル断面の動
揺した半径ｖの半径角（radial angle）であり、
Ｒは動揺しない半径である。ひずみは10^-4〜10^-5
が典型的であり、従つて振幅ｖは、典型的には可
視光の波長のオーダにある。 方程式； Ｐ＝P_pcos（kX−ωt） ……(2) は、伝達媒質中を伝搬される音の平面波を表わ
す。P_pは圧力振幅であり、ｘは伝搬方向に沿つた
座標である。音響周波数はω（秒当たりのラジア
ン）であり、波数ｋは、波長がメートルで表わさ
れる場合約５ｍ^-1である。 座標ｘの原点をシエルの、半径Ｒである円形正
面の中心とし、かつ伝搬方向がφ＝０である時、 方程式； ｘ＝Rcosφ ……(3) によつて円形正面の平面内におけるｘの値が得ら
れる。式(3)を式(2)に代入すると方程式； ＰP_pcosωt＋P_pkRcosφsinωt−１／2P_p（kR）²cos²
φcosωt……(4) が得られ、ここでkRは１よりも非常に小さい。
即ち音の波長よりもはるかに小さいと思われ、三
番目の項ではkRは無視される。 式(4)の第一の項は波の、“ブリージング”モー
ドを惹起する作業に係わり、このモードではシエ
ル全体が伸張されかつ圧縮される。第二の項は波
の、シエルの各リング状部分をそれ自体の平面内
へ、これら各部分の形状を変えることなく戻す作
業に関連する。因数Ｒは、生起するシエルの“律
動する（swinging）”モード各々とのカツプリン
グを表わす。選択は、共振を通じて起こる。第三
の項は直径方向での撓みモードに該当し、この項
はR²d²P／dx²に比例する、僅かな傾斜圧力を表
わす。因数cos²φは（１＋cos2φ）／２と書かれ
得、式(1)の直径方向での撓みモードを表わす項の
ものに匹敵するφ従属性を示す。この基本モード
に加えて他に多くの、各々特徴的な周波数及びＲ
従属性を有するモードが存在する。ここでR²は
カツプリングを表わし、選択はやはり共振を通じ
て起こる。撓みモードの動的レスポンスは、方向
探知の実行に利用される。波の有効な撓み惹起力
はfcos2φと表わされ得、 1/2P_p（kR）²cos2φ＝fcos2φ ……(5)、 この力は、式(1)からvcos2φと求められる振幅
（ｒ−Ｒ）と同じ位相を有する。このことは、波
腹がφ＝０、φ＝πの時に音の伝搬方向沿いとな
ることを意味する。これは“共振空間位相”レス
ポンスの指向原理を表わすものである。 即ち“共振空間位相“レスポンスは、容易に解
消される瞹昧さを伴いはするが、構造体へ入射す
る音エネルギの方向について情報を提供する。構
造体は対称性のシエルの形状を有し、このシエル
は上記の分析のために特に、例えば円筒、リン
グ、円錐または半球であり得る。 実際には、予想される一致は構造体における不
均衡及びシエルを支持する必要によつて妨げられ
得る。しかし有用な成果を実際の装置によつて得
ることは可能である。 第３図に示されたような時間を平均化されたホ
ログラムを、ひずみ計使用上の問題点を回避する
べく使用した。これらのホログラムは、振動の振
幅が可視光の約１波長でしかないにもかかわらず
波腹の位置を明瞭に示した。共振子４４は音源４
１からの音によつて励磁され、かつレーザ４８か
らの光によつて照射される。レーザビームは、半
分銀めつきされたミラー４９によつて物体ビーム
と参照ビームとに形成される。物体ビームはミラ
ー４３に達し、ビームエクスパンダ４２を経てリ
ング状の共振子４４を照射し、この共振子は振動
する表面から感光プレート４５へと光を反射す
る。参照ビームもビームエクスパンダ４７によつ
て拡張され、ミラー４６によつてプレート４５へ
と向けられる。ビーム間の干渉はプレート４５上
に記録され、再生されたホログラムの暗い縞は振
動が約四分の一波長超過する部分を示し、即ち振
動するリング上での波腹の位置を指示する。図示
された装置は、設計及び製造の段階での試験機器
として使用するためのものである。しかし、ホロ
グラフイー、または付着もしくはエツチングされ
た光学パターンのような表面構造の検査などの光
学技術に基づく装置がひずみ計と同様にして、当
該分野での方向測定にも使用され得ることは明白
である。 第１図を参照して説明した半球形のシエルは、
１本の軸に関して円形対称性を有する構造体であ
り、従つてシエルの自由端部（開口）においてリ
ングにごく類似した特性を呈示する。 本発明装置の一例の形態を、次に詳述する。直
径98±0.1mmの真鍮製シエルが、固体材料を旋盤
に掛けて製作される。シエルの厚みは縁の1.0±
0.01mmから緯度45゜における0.7±0.02mmまで漸減
する。シエルは真鍮の長いボルトによつて、シエ
ルの極または頂点に位置する小穴を通して保持さ
れる。 シエルの撓みから入射方向を決定するには、振
動の振幅は少なくとも同一緯度の２点において測
定されなければならない。モード数ｍが２である
振動モードにおいて、波節の軸と波腹の軸とは
45゜離隔する。従つて、最も単純な振動感知装置
としては、45゜離して配置された２個のひずみ計
が必要とされる。 ひずみ計の型は注意して選択されなければなら
ない。ひずみ計は、それ自体においてもあるいは
その固定によつてもシエルに過大な重みを加えて
はならず、接続用リード線はできるだけ軽くなけ
ればならない。特に、リード線における雑音の
“ピツクアツプ”は最小限に留められるべきであ
る。低インピーダンスのひずみ計は、高インピー
ダンス型よりも良好な結果を示した。即ち半導体
ひずみ計の方が二フツ化ポリビニル製のものより
適していることが判明した。 ひずみ計は、“Durafix”（RTM）などの接着
剤で取付けられる。加重を減じるため、ひずみ計
は１mmの長さでしかなく、その質量は１mgに満た
ない。小型のひずみ計はまた分解能を改善する。 小型（直径85mm）のスピーカを懸架されたシエ
ルから約150mm離して設置し、スピーカは100ｍｗ
（電気的入力）で作動させた。また、複数個の音
源を整列させ、シエルからは更に離して設置し使
用したところ、スピーカに類似の結果を得た。こ
のことは、上述の分析は半球の開口平面に対して
平行に伝搬する平面波に関するものではあるが、
音源としてスピーカが最適であることを示唆して
いた。シエルの直径は約10ゼンメートルであつた
が、ひずみ計及びそのワイヤはシエルへの取付け
の際問題を惹起した。 撓みモードにおけるシエルの基本共振周波数
は、0.08Hz／min.で変更される発振器によつて励
振された場合241.0Hzであると判明した。撓みモ
ードはそれぞれ0.1Hzよりも小である成分によつ
て中断され、このような成分はシエル形共振子に
おける対称性からの僅かな逸れに由来して生じ
た。シエルの空気中でのＱは4000であつたため、
発振器周波数は緩やかに変更される必要がある。 ひずみ計２１，２２からの信号は、加重を減少
するべく被覆されていない。可能な限り細いワイ
ヤから成るリード線２５によつて運ばれ、適当な
増幅器及びフイルタ３１へと与えられる。シエル
支持部上の前置増幅器が使用されてもよい。装置
内における望ましくない電気的または機械的結合
を回避するべく注意が払われる。増幅されたひず
み計信号はユニツト３１内の、通過帯域100〜
1000Hzの帯域フイルタを通過後チヤートレコーダ
３２において表示される。 ひずみ計の形態は、それがシエルの振動に及ぼ
し得る影響の故に最も重要である。接着されたひ
ずみ計により余分な質量が局所に集中するのを避
けるために、シエルへ直接蒸着されたひずみ計を
用いることが可能である。例えばシリコン酸化物
から成る絶縁層がまずシエル表面に付着され、次
いで金属または半導体または他のひずみ計材料が
該層上に付着される。接続は、絶縁層上にテポジ
ツトされた導体によつてもなされ得、あるいはま
たシエル自体が、絶縁層を貫通してもしくはこの
層を囲んで設けられる接続により一つの導体たり
得る。 別の形態の表示デバイスが本発明装置の様々な
適用に関して使用され得ることは明らかであり、
信号は要求される提供方法に即して処理され得
る。 第５図は本発明装置の信号処理及び表示部分の
一例を詳細に示しており、この例ではｎ個のひず
み計が使用される。信号処理は“曲線の当嵌め
（curve−fitting）”に基づき、この方法はまずシ
エルにおける実際の振動パターンを見出し、次に
このパターンを、個別の入射方向の値を表わす
個々のパターンか、あるいは入射方向の値の実質
上連続的な変化を表わす、実質的に連続して変更
され得るパターンを規準に比較することによつて
入射音の方向を確認するというものであり、入射
方向は実際のパターンと規準パターンとの最良の
“適合（fit）”に関する方向として確認される。
曲線当嵌め法は公知であり、これ以上の説明は省
略する。 図では８個のひずみ計信号が発生しているが、
“ｎ”は必要な確度及び許容可能な信号処理コス
トに従い８より大きくても小さくてもよい。ひず
み計信号は個々の入力端子I₁〜I_oに与えられる。
（これらの信号は先に“前置増幅器”を通過済み
であり得る。）各入力端子は、多重ユニツトへ続
く個々のチヤネルの一部である。ｎ個のチヤネル
は各々、増幅器Ａ、帯域フイルタＦ及び整流器Ｒ
を含み、これら３者はそれぞれ下付き文字によつ
て区別して図示されている。増幅器Ａからの信号
は、100Hzを中心として約30Hzの通過帯域を有す
るフイルタＦに与えられる。この通過帯域によつ
て、信号処理がシエルの共振周波数における変化
を“追跡（track）”することが可能となる。波
された信号は整流されて、時分割マルチプレクサ
TMPXにもたらされる。これらの信号は未だア
ナログ型ANのままである。信号はデジタル型で
比較する方が有利であるので、マルチプレクサの
出力はＡ−Ｄ変換器Ａ／Ｄに与えられる。タイミ
ング信号TSも、同期を維持するべくマルチプレ
クサ及び変換器に与えられる。即ち、変換器Ａ／
Ｄの出力は時間に基づいて列を成す一連の、この
例では８個で１グループのデジタル数DNであ
り、この出力はシエル周囲の振動の振幅を表わし
ている。曲線当嵌めユニツトCFにおいてこれら
の数は、音の既知の入射方向を表わす数のグルー
プと比較され、この方向に関して最良の“適合”
に対応する値を作成する。この値は方向信号DS
であり、適当な表示デバイスDISPに示される。
無論、規準の方向が必要である。この規準は例え
ば、チヤネル１のひずみ計の位置であり得る。 上記の値を作成する一方法は、各チヤネルにつ
いて数個の数の平均値を累算すること、及びそれ
らの値を全チヤネルに、“最小二乗（least
square）”法によつて適合させてみることを含
む。 曲線の当嵌めはマイクロプロセツサかまたは同
様のデバイスを用いて行なうことが有利であり、
その結果情報が適宜速かに提供される。 前述のように、理論的には撓みモードは音のエ
ネルギ波の入射方向に“固定される”であろう
が、実際には共振子の不整がその共振子に重みを
掛け、それによつてモード位置を不測の位置に固
定してしまう恐れがある。不整は、共振子の１個
または複数個の接続基部、センサの取付け及び共
振子自体の欠陥によつて生起され得る。 自由なシエルの振動は、項cos mφ及びsin mφ
によつて表わされる様々なモード状態を含み、こ
こでｍ＝１，２，３，……である。ｍ＝２の場合
波節軸は45゜であり、音波が重みを加えられてい
ないシエルへφ＝０で入射する時、偶数の余弦モ
ードが励磁される一方、奇数の正弦モードが衰退
する。 シエルが前述の種々の加重によつて均衡を失う
と、三つの結果が現出する。； １） 偶数／奇数モードの衰退が排除され、共振
の中断が生じる。 ２） 波節軸が加重による非対称性に関して固定
される。 ３） 奇数モードと偶数モードの両方が、Ｑ及び
配向に依つて励振され得る。 このような加重による固定にも拘らず、正確な
測定が可能であることを示すため、上述の共振子
を慎重に加重した。“加重固定”によつて撓みモ
ードの位置が固定されると、その結果該位置は入
射の角度に従属しなくなる。この状況に適応する
べく、加重固定によつて設定された波腹の位置を
音の方向の測定規準とする。即ち角φは依然とし
て、直径方向での振動の波腹（今や、“固定”さ
れている）とシエル上の、例えばセンサ２１に位
置する任意の規準１２との間の角である。そこで
音波の入射角はαによつて表わされ、角αは“固
定”方向から反時計回りに測定される。（規準１
２と音の方向とのなす角は従つて（φ−α）であ
る。）小さくはあるが、未知の本来的な加重を掩
蔽するには十分な重りをセンサ２２の位置に、即
ちφ＝45゜で設置した。重りの質量は55mgであつ
た。音の方向が変更され、ゼンサ２１及び２２の
出力が記録された。αの様々な値に関してセンサ
から得られると予想される出力は、後述のように
計算された。装置は、それに関して計算値が観測
値に最も近く対応する方向を指示した。実際の方
向と装置によつて指示された方向との比較を表に
示す。φ＝22.5゜の位置、即ちゼンサ２１と２２
の中間に重りを設置して行なつた同様の試験の結
果も、表に示す。 方程式； ａ＝ｆcos2αcos（ωt＋δ′）／［（Ω′²−ω²）²
＋（γΩ）²］^1/2……(6)、 及び ｂ＝ｆsin2αcos（ωt＋δ″）／［（Ω″²−ω²）²
＋（γΩ）²］^1/2……(7) は、（反時計回りに測定される）αを勘案した場
合の結果と、奇数及び偶数モードが存在する場合
の結果とを示している。相対的質量変化ｇが小さ
い値である場合について、自由な偶数及び奇数第
二調波振動状態の時間に従属する振幅がａ及びｂ
で示され、これらは式(6)及び(7)にように表わされ
得る。これらの方程式において、振動周波数Ωは
二つの成分Ω′及びΩ″に分割され、γは減衰係数
であり、δ′，δ″は位相角である。Ω′とΩ″の差は
ｇ
に比例し、数値としては、この例では約0.1Hzで
ある。 方程式； Ｕ（φ）＝acos2φ＋bsin2φ ……(8) は、センサから得られると予想される出力Ｕを、
上記によつて得られる係数ａ及びｂを用いて計算
するための基本式を示す。この計算が、前述の比
較のための基礎を提供する。 表からは、上述のような実験的装置によつてさ
え、全体として誤差２度程度の確度が達成され得
ることが知見される。 第４図は本発明具体例の、地中の竪穴内で作業
をしているドリル刃先乃至カツタからの音の方向
を見出して、ドリル刃先の動き、従つて竪穴の方
向を監視することへの適用を示す。 監視されるべきドリル刃先及び竪穴を総括的に
付号５０によつて示し、また土を削るドリル刃先
によつて発生される騒音から周囲の土５２の中を
伝搬されている音波を符号５１によつて示す。本
発明の具体例である音の方向を探知する装置は、
その全体を符号６０で示す。 装置６０は、監視されるべきドリル刃先５０に
よつて形成されつつある竪穴に隣接する竪穴５９
内に降ろされる。竪穴５９は通常のケーシングを
有し得、このケーシングは、必要であれば外側へ
のグラウチング等によつて周囲の土５２と接触状
態となる。竪穴５９は掘削泥水または同様の物質
５３によつて少なくとも装置６０の周囲まで満た
され、それによつて装置６０と土５２との間に音
波５１を伝搬するための音響カツプリングが提供
される。装置６０は適当な部材５４によつて懸架
され、この部材の中を通つて導電体を含むケーブ
ル５５が装置にまで達している。装置は竪穴５９
内でスペーサ５６，５７によつて配置され、これ
らのスペーサは各々有利に３本アームの“スパイ
ダ”であつて、該アームは竪穴５９に接触し、穴
の中で装置６０を中心位に保持する。スペーサ
は、必要であれば（図示されない）電気的または
油圧式またはその手段によつて地表から制御され
得る。 装置６０は強靭なハウジング６２を含み、この
ハウジングはシエル６１及び電子ユニツト５８を
保護し、また中に電気的に絶縁性の音響カツプリ
ング流体６３が満たされ、この流体中にシエル６
１が浸漬されている。（流体は、ひずみ計との相
互干渉を避けるべく電気的に絶縁性である。）シ
エル６１と電子ユニツト５８は前述した通常の形
態のものである。電子ユニツトの出力は第５図の
記号DNに一致するデジタル情報であり、この点
は、この信号がケーブル５５に沿つた伝送の間干
渉及び劣化に対して耐性を有することから有利で
ある。 図には１個の信号シエル６１が示されているが
２個以上のシエルも使用され得、それらのシエル
は、音波の二つ以上の入射平面における情報を提
供するように配置され得る。即ち、直交軸上の３
個のシエルは、三次元空間における音源の方向が
そこから探知され得る情報を提供し得る。そのよ
うな探知を達成するための解決法は容易に明らか
であり、ここでは説明しない。 シエル６１の音波５１に対するカツプリングが
装置の有効な機能にとつて重要であることは明白
である。気体に比べ液体及び固体では伝達損失が
より大であることに起因する音の強さの低下は総
て、液体媒質及び固体媒質によつて達成されるよ
り良好なカツプリングにより相殺されると考えら
れる。 本装置は非常に精確に音源の方向を指示し得る
ものであり、空気以外のカツプリング媒質を用い
ても有効であることが判明した。装置は、それ自
体海底に位置する竪穴の中に降ろされた場合で
も、あるいはまた、例えば井戸の竪穴内における
作業中のドリルまたは“吹出し（blow−out）”
の音のような地下の音の方向を指示するために水
中に沈められた場合でも有効である。従つて本発
明装置は、特別の方向へ竪穴を掘るべきドリルを
案内する情報の提供に使用され得る。本発明装置
のその他の適用には、潜水艦における航行上の目
的での使用が含まれる。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は入射音エネルギに応答して撓む、半球
形シエルの形態の構造体の概略的説明図、第２図
は音エネルギの、例えば第１図の構造体のような
円形開口への所与の入射角に関する撓み振動の振
幅を極方向から見て描いたグラフ、第３図は第１
図に示されたような構造体の振動の検出にホログ
ラフイーを用いる、シエルの試験に有用な方法の
説明図、第４図は竪穴の方向を掘削中監視する装
置の説明図、第５図はひずみ計信号の処理装置の
変形例の説明図である。 １……半球形シエル、１０……接続基部、１１
……外側表面、１２……規準マーカー、１３……
シエルの口径、２１，２２……ひずみ計、２５…
…リード線、３０……信号処理及び表示ユニツ
ト、３１……増幅器及びフイルタ、３２……チヤ
ートレコーダ、４１……音源、４２，４７……ビ
ームエクスパンダ、４３，４６，４９……ミラ
ー、４４……共振子、４５……感光プレート、４
８……レーザ、５０……ドリル刃先及び竪穴、５
１……音波、５２……土、５３……掘削泥水、５
４……懸架部材、５５……ケーブル、５６，５７
……スペーサ、５８……電子ユニツト、５９……
竪穴、６０……音の方向を探知する装置、６１…
…シエル、６２……ハウジング、６３……音響カ
ツプリング流体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円形対象性をもつ形状の薄いシエル構造体を
   包囲している音に透過性の保護用のハウジングを
   含み、前記構造体は、媒質から入射する音エネル
   ギに応答して横断方向の撓みモードで撓み且つ自
   身の形状を動揺させるように構成されており、さ
   らに、前記モードで撓むことにより薄いシエル構
   造体の形状の動揺を検出し、それによつて入射す
   る音エネルギの方向を指示する手段を含む、媒質
   中での音の方向を探知する装置。