Nova Patents
EP0450191A2

Transducer arrangement.

Abstract

2.1 Directional characteristics of transducer arrangements having a multiplicity of transducer elements, which are arranged at equidistant intervals greater than half the wavelength, have so-called grating lobes of equal sensitivity in addition to the main lobe. If the transducer elements are distributed randomly, the grating lobes are attenuated such that incorrect bearings are prevented. However, to generate a plurality of directional characteristics or a directional characteristic which can be pivoted, individual propagation time compensation or phase compensation must be provided for each direction and each transducer element. 2.2 In order to simplify the circuit complexity for directivity formation, the multiplicity of transducer elements is split, according to the invention, into groups, the transducer elements within the group being arranged at the same intervals and being arranged from group to group at 1.5 times the value of the interval. The groups have identical or different numbers of transducers which reduce from the centre outwards, as a result of which the received energy from the grating lobe direction is greatly attenuated. 2.3 The transducer arrangement can be used advantageously in underwater sound technology for broadband or narrowband passive or active systems, especially for reception. <IMAGE>

EP0450191A2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 29

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8 claims: 1 independent, 7 dependent

  1. 1
    Wandleranordnung mit einer Vielzahl an Wandlerelementen zum Senden und/oder Empfangen von Wellen in einem vorgebbaren Frequenzbereich, deren Abstand zueinander größer als die halbe Wellenlänge der höchsten Frequenz des Frequenzbereichs ist, für mehrere oder eine schwenkbare Richtcharakteristik mit vorgegebenem Öffnungswinkel und gedämpften Grating-Lobes, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerelemente gleich sind und in Gruppen (21, 22, 23, 24 bzw. 110, 111, ..., 129) längs einer Linie und symmetrisch zur Mitte (11) der Wandleranordnung angeordnet sind, daß Abstände (d) der Wandlerelemente in jeder Gruppe (21, ..., 24 bzw. 110, ..., 129) untereinander gleich sind und von Gruppe zu Gruppe (21/22, ..., bzw. 110/111, 111/112, ...) gleich dem 1,5fachen Wert (1,5d) sind.
  2. 2
    Wandleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linie eine Gerade (10) ist.
  3. 3
    Wandleranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl (q) der Gruppen (21, 22, 23, 24 bzw. 110, 111, ..., 129) für die Vielzahl (N) der Wandlerelemente abhängig vom geforderten Dämpfungsabstand zwischen Hauptkeule (30) und zersplitterten Grating-Lobes (31, 32) wählbar ist.
  4. 4
    Wandleranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen (22/23, 21/24 bzw. 110/129;111/128;..., 119/120), die symmetrisch zur Mitte (11) angeordnet sind, gleiche Wandlerzahlen (z) aufweisen, daß die Wandlerzahlen (z) benachbarter Gruppen (21/22, ..., 23/24 bzw. 110/111, ..., 119/120, ..., 128/129) gleich oder unterschiedlich und von der Mitte zum Rand der Wandleranordnung hin abnehmend gewählt sind.
  5. 5
    Wandleranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerzahlen (z) je Gruppe (110, ..., 129) so gewählt sind, daß die Gruppen (110, 112, 114, ..., 128 bzw. 111, 113, ..., 129) längs der Geraden (10) vom Rand ausgehend über die Mitte (11) hinweg bis zum anderen Rand jeweils eine Gruppe (111, 113, ... bzw. 112, 114, ...) überschlagend zwei ineinander verschachtelte, jeweils vom Rand her gleich aufgebaute Teilbasen (200, 300) bilden und jede Teilbasis (200, 300) eine Rasterung des Abstands (d) der Wandlerelemente und deren Vielfache aufweist und die Rasterung der beiden Teilbasen (200, 300) gegeneinander um den halben Abstand (d) der Wandlerelemente verschoben ist.
  6. 6
    Wandleranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerzahlen z der Gruppen (110, ..., 128 bzw. 111, ..., 129) so gewählt sind, daß für jede Teilbasis (200, 300) die Summen der Distanzen zwischen der Mitte (11) der Wandleranordnung und jedem Wandlerelement je Seite gleich sind.
  7. 7
    Wandleranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerzahlen (z) der Gruppen (110, ..., 128 bzw. 111, ..., 129) so gewählt sind, daß für jede Teilbasis (200, 300) die Summen der Produkte aus den Distanzen zwischen der Mitte (11) der Wandleranordnung und jedem Wandlerelement multipliziert mit einem Amplitudenbewertungsfaktor, mit dem ein Empfangssignal des jeweiligen Wandlerelements bewertet ist, je Seite gleich sind.
  8. 8
    Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Pulsbetrieb die Anzahl (q) der Gruppen (110, ..., 129) und die mittlere Wandlerzahl (z) abhängig von der Pulsdauer (Δ t) so gewählt sind, daß die mittlere Länge (1) zweier benachbarter Gruppen (119/120) ungefähr gleich der Pulsdauer (Δ t) multipliziert mit der Schallgeschwindigkeit (c) und dividiert durch den Sinus eines maximalen Schwenkwinkels (ζ max ) zuzüglich des Grating-Lobe-Winkels (β) ist.