JPH02224598A

JPH02224598A - 靜的圧力変動に感応しない圧力感知器

Info

Publication number: JPH02224598A
Application number: JP1334642A
Authority: JP
Inventors: Claude Beauducel; クロード　ボデュセル
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1990-09-06
Also published as: DE68902311T2; NO895169D0; CA2006565A1; US4996675A; CN1019444B; NO895169L; NO174490C; NO174490B; FR2641155A1; CN1043845A; EP0378021B1; FR2641155B1; DE68902311D1; EP0378021A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、設置される場所をとりまく媒体を支配する
静的圧力の変動には不感で動的な信号のみ感知する信号
感知器に関する。

このような信号感知器は、音響信号の測定をしようとす
るどのような媒体の中でも使用出来るもので、特に水中
で使用されることが多い。それは海洋学において海中で
の検知を行うのに適しており、例えば海中地震探知に使
われる多感知器受信装置を形成する感知器として適して
いる。

フランス特許第２，１２２．８７５号には２つの円形板
から成る水中感音器が開示されている。この円板のうち
少なくとも１つには圧電セラミック円板をもつ感知素子
が固着されており、２つの対向すル円［の夫々に電極が
ついている。この２つの円板の回りは補強され、固定し
ている。２つの円板は向き合ってこの補強材にとりつけ
られ、中は空気の充満した空洞になっている。測定しよ
うとする地震波信号はこの２つの面の中央の可視部分を
変形する。この屈曲作用をうけて感知素子が働き、高い
感度を示す。水中に沈める深さに伴って増大する静的圧
力はこの可視部を函の内側へ折し曲げる。従ってこの装
置は静的圧力のために可視面に起こり得る変形が復元出
来る範囲に止まるように設計されている。それ故この２
つの面の間の間隔は、圧力による変形が復元出来なくな
る程大きくなる前に、両面が接触してしまうように選ば
れている。

このような水中感音器は与えられた範囲の深さに対して
適している。

２つの対向する面を厚くすることによって、この水中感
音器の動作する深さの範囲を広くすることが出来るが、
そうすると感度が犠牲になる。屈曲によって動作する感
知素子の電気容量が屈曲変形の量によって変化してしま
うことも注意しなければならない。この水中感音器の周
波数特性は深さによって変わることになる。

フランス特許第１．５５１Ｅ　、９７１号には、固い国
体に固定されている薄い可視面に感知素子をとりつけた
水中感音器が開示されている。この国体は細い管を通し
てつながっている２つの空気を充満した空洞をもってい
る。第１の空洞は外部の媒体との間を可撓膜によって隔
てられている。即ち可撓膜の外面は測定しようとする圧
力にさらされているわけである。第２の空洞の中で優勢
な圧力は、その内側の面に対して加えられるものである
。外部の圧力の変化は可撓膜の変形によって第１の空洞
の中に伝達されるが、細い管が高域濾波器として働くた
め、圧力を測定するための第２の空洞へは静的圧力が伝
達されない。その結果動的圧力のみを測定することが出
来る。

このような構造によって、水中感音器の動作する深さの
範囲をかなり増加させることが出来る。

しかし限界は膜が外部の静的圧力の変化を、その変形に
よって補償出来る範囲によって限定される。

又細管によって動的変化を濾波する効果はその細管の長
さによって変わることも注意すべきことである。この水
中感音器は通過帯域を低い周波数の方へ出来るだけ広げ
ようとすると非常に長い細管を使わなければならない。

実際、そのような解決法は、例えば地震の流れの形を観
測するために非常に小さな感音器を大量に使うような構
成についての要求を溝足させることは難しい。

この発明による感知器は上記の欠点を除去するものであ
る。本発明の圧力感知器は少なくとも１つの可撓板を含
み、この板に感知素子がとりつけられており、更に上記
の板の１つの面を媒体の圧力の動的変動から遮断するフ
ィルタ手段を含む。

本圧力感知器ではフィルタ手段は吸収材として多量のほ
ぼ非圧縮性の物質を含んでいて前記遮断面に媒体の動的
圧力変動は伝えず、静的圧力変動のみ伝達するようにし
ている。

ほぼ非圧縮性の吸収材は、例えば媒体に対して開放面を
もつ箱の中に収められている。

ほぼ非圧縮性の吸収材は例えば固い物質から作った繊維
とか、所謂多孔性物質とか、固い物質、例えばガラス等
から作ったボールが、紐杖のものに囲まれていたり、流
体の中に浸っていたりするとかで形成されている。

この発明の感知器の一例では、夫々が感知素子をもつ少
なくとも１対の可撓板と、この板の夫々の片側を媒体中
の圧力の動的変化から遮断するためのほぼ非圧縮性の吸
収材とを含む。

可撓板は例えば緩衝材を内包し、且つ開口面をもつ普通
の函の壁であり、この函は例えば格子状の形態で内部を
蔽う部分があり、その中に例えばガラス球のようなもの
を充滴している。

緩衝材が充分凝集力があって、ブロック状に切っても形
を保てる場合には、水素の感知器は、ブロック状に切っ
た緩衝材少なくとも１枚の可視板をとりつけ、そこに感
知素子をとりつけることによって構成することが出来る
。（第５図参照）ほぼ非圧縮性の材料は、それが固体で
あっても、流体の中に充満したものであっても、媒体の
静的圧力の変動を伝達するので、それぞれの可視板の両
面は同じ強さの静的圧力にさらされてることになる。従
って、開示された特許で、媒体の静的圧力の増加によ−
うて生じる欠陥乃至は制限はここでは全面的に克服され
る。

使用する吸収材はほぼ非圧縮性なので、水素の感知器は
大量の圧縮力に耐えることが出来る。このため、圧電セ
ラミックを使用することが出来る。

これは大へん薄い可撓性の強い板に”とりつけら″れる
ので、相対的にこわれ易いけれども、高い音響−電気変
換効率をもっている。

水素の感知器を形成するどんな具体例をとって見ても、
吸収材が外部の媒体と同じ静的圧力にあること、成る場
合には媒体そのものの中に侵されていること等のために
構造は非常に簡単になる。

感知器の函の中の媒体を密閉して隔離することに伴う困
難はここでは起こり得ない。

開口面をもち、例えば格子状の部分で蔽って吸収材を充
満する函の構造は、非常に作り易いものである。従って
、非常に感度がよく、大きさの小さい感知器を低価格で
得ることが出来る。

（実施例の説明）どの感知器も第１図に示す感知素子（りを１乃至複数個
使用する。この感知素子は、例えば圧電材料から出来て
いる板（２）から形成され、その板の両面には集電電極
となる２つの導体膜（３，４）がとりつけられている。

導体（５）が、この電極゛を周知のように整合増巾器（
図示していない）に接続する。

第２図に示す実施例においては、感知器は環状のフラン
ジ（７）をもつ薄くて可撓性の円板（８）にとりつけら
れている感知素子（りを主構成要素とする。このフラン
ジ付き円板（６，７）は固い円管型の［（８）の片方の
端に固定されている。この筒（８）の他方の端は、例え
ば格子状の開口面（９）によって閉じられている。従っ
てこの開口面（９）によって筒（８）の内部が外部の媒
体と通じ合えるようになっている。この筒の内部には外
部圧力の動的変動を非常に低い周波数だけ濾波すること
が出来るように選ばれた緩衝材（１０）で充たされてい
る。

緩衝材としてはいろいろの物質が使える。例えばガラス
繊維や爆心を織ったもののような繊維性物質も選ぶこと
が出来る。このような繊維性の材料は動作時に圧力感知
器がその中におがれている流体を泌み込ませることが出
来る。それ故流体の静的圧力は感知素子・（１）をのせ
ている板（６）の両面に加わることになる。緩衝材（ｉ
ｏ）のもっている濾波作用のために流体圧の動的変動は
可撓板（６）の片側（外側）だけに加えられる。感知素
子（１）はこの板の変化をピック・アップして、それを
電気信号に変換する。

第３図の実施例では、感知器は側壁にたくさんの穴（１
１）を明けられている筒（８）の対向する端部をふさぐ
２枚の同様の板（６，７）のそれぞれにとりつけられて
いる２個の感知素子（１）を含んでいる。

筒（８）の内部は穴（１１）を通して自由に通り抜けら
れる流体に侵されることが出来る繊維性の材料や、多孔
性の物質からなる同様の緩衝材で充たされている。前の
例と同様にこの緩衝材は２つの板（８，７）の内側の面
に対して媒体の動的変動を阻止し静的変動のみを伝える
ように働く。２つの感知素子（１）は、加速度の電気的
な補償を行うように、周知のように（図示していない導
体によって）電気的に相互接続されている。

緩衝材として所謂合成ゴみのような合成物質を使うこと
もできる。

第４図に示す実施例では、２つの可視フランジ板（６，
７）が格子状の側面をもつ筒（１２）の両端をふさいで
いる。内部は前と同様の繊維性又は多孔性の緩衝材又は
数ミリ・メートルの直径のガラスの粒子又は球（１３）
から成る緩衝材が充滴している。

これらの球はエポキシ、レジンのような連結材（１４）
の中にはめ込まれている。

ガラスの音響インピーダンスは連結するレジンのそれに
よって、大きく異なる。含まれる球の高い密度と、ガラ
ス／エポキシ間のインタフェイスのために、この複合材
料は板（Ｇ、？）の内側の面に対して、いろいろな音波
を吸収する。然し乍ら外部の静的圧力変動はこれらの面
（Ｂ、？）の内面に伝えられる。この実施例においても
外部媒体の静的圧力の如何に拘らず感知器は動作するこ
とが出来る。ここに使う球や粒としては、その音響イン
ピーダンスが、その隙間を埋める物質のそれと異なる、
どのような固形物質からでも作ることが出来る。

１つの変形として、これらの球の間の隙間を埋める物質
として感知器が置かれている流体そのもので置き換えて
もよい。

第５図の実施例では、緩衝材が充分の凝集力をもってい
るので、ブロック（１５）の形に切ることが出来る。両
面を支える板（Ｌ７）　　は直接ブロック（！５）の面
にとりつけることが出来るので、板（ｆｉ、？）の内側
の面は、この物質によって動的圧力の変動が吸収される
ことによって、それから遮断される。

第２図から第５図の実施例の中の１つの感知器を地震ス
トリーマ（！６）の中に入れて使うことが出来る。この
測定器は一般に例えば油やケロシンを充滴した非常に長
い可撓性の外管（１７）を含んでいて、この管の全長に
亘って、その中に多数の圧力感知器（！８）を間隔をお
いて並べである。各感知器の側面（８）に作っである開
口のために、緩衝材はそれが繊維性であれ、多孔性であ
れ、測定器の管（１Ｂ）の中を満たしている流体が侵み
こんでいる。

外部圧力の変動は静的なものでも動的なものでも、外管
（！７）を通して内部の流体に伝えられる。しかし、こ
こでも圧力の動的変動だけが各々の感知素子によって測
定される。

上述した以外の実施例でその中に感知器を置く流体を隙
問うめの流体（ガラス球の場合）又は浸透流体（多孔性
又は繊維性材料の場合）として使うことが出来る。例え
ば水中感音器として感知器を使う場合には、この流体は
水でもよい。しかし乍ら、音響信号に対する緩衝効果と
しては流体が粘性のある場合の方がよいということは注
意しておくべきである。地震ストリーマを充している流
体は、この例に属する。

本願特許請求の範囲を逸脱しないものとして、感知器の
函が外部の媒体から完全に隔離されている場合も考えら
れる。この場合、函の中の流体は何らかの平衡をとる手
段によって、外部媒体と等しい静的圧力に保たれる。こ
の場合の流体は緩衝媒体と共に最適の音響吸収体を形成
するようにその物理的性質の関数として選ばれる。

同様に本願特許請求の範囲内にあるものとして、例えば
第２図から第４図に示す開口を持っている函を静的圧力
変動に対して透明な性格をもつ焼結された材料から作ら
れる函でおき代えることが出来る。これに適する材料と
しては例えば小さな球を多数−緒に高い圧力の下で圧縮
することによって得られる。粒子間隔の大きさはもとの
球の大きさに依存する。成る場合には、また少なくとも
成る周波数帯においては焼結された材料から作った函も
動的圧力変動を減衰させる。この函は、函の内部に伝達
される動的変動を吸収するために、単独でも、或いは上
述したような音響吸収材と組み合わせてでも、使うこと
が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は感知素子の構造を示し、第２図は１枚の可撓板
をもつ感知器の第１の実施例、第３図は２枚の可撓板を
もつ感知器の第２の実施例、第４図は第２の実施例の１
つの変型、第５図は本発明の感知器の第３の実施例、第
６図は地震ストリーマの内部に設置された感知器の１つ
の使用例を示す。１・・・・・・・・・・・・感知素子２・・・・・・・・・・・・圧電材料から作った円板３
．４・・・・・・導体膜５・・・・・・・・・・・・導体６・・・・・・・・・・・・可撓性円板７・・・………
フランジ８・・・・・・・・・・・・円筒９・・・・・・・・・・・・開口面０・・・・・・・・・・・・緩衝材ｌ・・・・・・・・・・・・部側面の穴２・・・・・・
・・・・・・格子状の側面をもつ筒３・・・・・・・・
・・・・粒子又はボール４・・・・・・・・・・・・連
結材１５・・・・・・・・・・・・ブロック１Ｇ・・・・・
・・・・・・・地震ストリーマ１７・・・・・・・・・
・・・外管１８・・・・・・・・・・・・圧力感知器特許出願代理
人　弁理士間　根　秀　太ヘ寸

Claims

【特許請求の範囲】

（１）設置される媒体の中で支配的な静的圧力の変動に
無感度な圧力感知器において、該感知器は、中央部分が可撓性を持つ少なくとも１枚の板と、この板の一面にとりつけられる板状の感知素子と、前記の板の反対側の面を前記媒体の圧力の動的変動から遮断するためのフィルタ手段とを含み、該フィルタ手段は、媒体の静的圧力変動を、
前記板の反対側の面に伝えるようになっているほぼ非圧
縮性の吸収材を含んでいることを特徴とする圧力検知器
（２）前記第（１）項に記載の圧力感知器において、前
記ほぼ非圧縮性の吸収材が前記媒体に対して開口をもつ
固い函に収納されていることを特徴とする圧力感知器。
（３）前記第（１）項又は第（２）項に記載の圧力感知
器におて、前記ほぼ非圧縮性の吸収剤が固い物質の繊維から作られていることを特徴とする圧力
感知器。
（４）前記第（１）項又は第（２）項に記載の圧力感知
器において、前記ほぼ非圧縮性の吸収材が多孔性物質か
ら作られていることを特徴とする圧力感知器。
（５）前記第（１）項又は第（２）項に記載の圧力感知
器において、前記ほぼ非圧縮性の吸収材が合成ゴムのよ
うな物質から作られていることを特徴とする圧力感知器
。
（６）前記第（５）項に記載の圧力感知器において、前
記ほぼ非圧縮性の吸収材が、連結材と混合した固体粒子
から作られていることを特徴とする圧力感知器。
（７）前記第（１）項に記載の圧力感知器において、各
々が感知素子をもつ少なくとも１対の可撓性の板と、各
々の板の反対側を前記媒体の圧力の動的変動から遮断す
るためのほぼ非圧縮性の吸収材とを含んでいることを特
徴とする圧力感知器。
（８）前記第（７）項に記載の圧力感知器において、前
記２枚の可撓性の板が、ほぼ非圧縮性の吸収材を内包す
ると共に、開口をもつ函の壁であることを特徴とする圧
力感知器。
（９）前記第（８）項に記載の圧力感知器において、前
記函が少なくとも一部に格子状の部分をもつことを特徴
とする圧力感知器。
（１０）前記第（７）項に記載の圧力感知器において、
前記函が流体の中に浸された固体物質の粒子で充満され
ていることを特徴とする圧力感知器。
（１１）前記第（１）項又は第（７）項に記載の圧力感
知器において、前記ほぼ非圧縮性の吸収材が媒体の静的
圧力と等しい圧力にあるブロックをなしていて、前記の
各々の板が該ブロックの面にとりつけられていることを
特徴とする圧力感知器。
（１２）前記第（１１）項に記載の圧力感知器において
、前記ブロックがガラスの粒子を充填材の中に埋設する
ことによって形成されていることを特徴とする圧力感知
器。
（１３）前記第（１）項に記載の圧力感知器において、
前記フィルタ手段が焼結された材料から作られた函を含
むことを特徴とする圧力感知器。
（１４）前記第（２）項に記載の圧力感知器において、
前記固い函が地震ストリーマの中におかれていることを
特徴とする圧力感知器。