JP2011059108A - アクティブ・ソナーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、アクティブ・ソナーシステムに関し、特にカーボンナノチューブを利用したアクティブ・ソナーシステムに関するものである。
【解決手段】本発明のアクティブ・ソナーシステムは、少なくとも一つの送信装置と、少なくとも一つの受信装置と、電気キャビネットと、を含む。前記送信装置は、少なくとも一つの送信トランスデューサを含む。前記送信トランスデューサは、少なくとも一つの第一電極と、少なくとも一つの第二電極と、音響素子と、を含む。前記音響素子はカーボンナノチューブ構造体を含む。該カーボンナノチューブ構造体は、前記第一電極及び第二電極に電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクティブ・ソナーシステムに関し、特にカーボンナノチューブを利用したアクティブ・ソナーシステムに関するものである。

ソナー（ＳＯＮＡＲ、Ｓｏｕｎｄ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｇｉｎｇ）は、水中音波を使って水上船舶や潜水艦、水中の物体を捜索、探知、測距する装置である。超音波探信儀とも呼ばれるソナーは、船舶航法装置であり、水中測的のための音波発信装置と聴音装置の組み合わせで、振動子や検知器を中心とした探知システム全体を指す。通常は超音波を使い、水中の物体からの反射によって距離や方位を探知するが、反射ではなく水中の物体から発する音を探知するものもある。

動作原理により、ソナーは、アクティブ・ソナー及びパッシブ・ソナーの二種に分類される。アクティブ・ソナーの原理は、装置自体から音を出し、その音が反射して戻って来て、その音が聞こえるまでの時間差から目標までの距離を知ることである。

従来のアクティブ・ソナーは、送信装置と、受信装置と、電気キャビネットと、補助装置と、を備えている。前記送信装置は、連続的に音信号を送信するための送信トランスデューサを備え、前記受信装置は、目標物体から反射して戻った音を受信するための受信トランスデューサを備えている。前記電気キャビネットの中には、センサーと、ディスプレイと、中央処理コンピューターと、が設置されている。前記補助装置は、電源やキャリア、ケーブル、回転装置などを含む。

前記送信トランスデューサは、機械エネルギー、電気エネルギー又は磁気エネルギーを音響エネルギーに変換することができる。前記送信トランスデューサは、圧電性セラミックからなる圧電トランスデューサ、希土類合金からなる超磁歪トランスデューサ、又は強誘電体からなる電歪トランスデューサである。

Ｋａｉｌｉ Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ Ｆａｎ、"Ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｙａｒｎｓ"、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１

しかし、従来の送信トランスデューサは、電場又は磁場で動作するので、電場又は磁場を発生するための装置が必要である。従って、従来のソナーシステムの構造が複雑であるという課題がある。また、セラミック又は希土類合金からなる送信トランスデューサの重量が重いという課題もある。

本発明は、前記課題を解決するためのアクティブ・ソナーシステムを提供する。

本発明のアクティブ・ソナーシステムは、少なくとも一つの送信装置と、少なくとも一つの受信装置と、電気キャビネットと、を含む。前記送信装置は、少なくとも一つの送信トランスデューサを含む。前記送信トランスデューサは、少なくとも一つの第一電極と、少なくとも一つの第二電極と、音響素子と、を含む。前記音響素子はカーボンナノチューブ構造体を含む。該カーボンナノチューブ構造体は、前記第一電極及び第二電極に電気的に接続されている。

前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造を有する。

従来の技術と比べて、本発明のアクティブ・ソナーシステムは次の優れた点がある。第一は、本発明のアクティブ・ソナーシステムにおいて、カーボンナノチューブ構造体を送信トランスデューサとして利用するので、従来の電場又は磁場を発生するための装置が省略でき、アクティブ・ソナーシステムの構造は簡単であり、軽量化及び小型化が可能である。第二に、カーボンナノチューブ構造体を送信トランスデューサとして利用して、該カーボンナノチューブ構造体で周辺の媒介を加熱して音波を発生するので、音波の方向性が向上して、本発明のアクティブ・ソナーシステムの定位性が精確になる。

本発明の実施例１におけるアクティブ・ソナーシステムの模式図である。 本発明の実施例１におけるアクティブ・ソナーシステムの平板型ＣＮＴ送信トランスデューサの模式図である。 本発明のドローン構造カーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。 本発明のドローン構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブセグメントの模式図である。 本発明のカーボンナノチューブワイヤのＳＥＭ写真である。 本発明のねじれ状カーボンナノチューブワイヤのＳＥＭ写真である。 本発明の実施例１における、気体環境での平板型ＣＮＴ送信トランスデューサの周波数応答曲線である。 本発明の実施例１における、液体環境での平板型ＣＮＴ送信トランスデューサの周波数応答曲線である。 本発明の実施例１におけるアクティブ・ソナーシステムの立体ＣＮＴ送信トランスデューサの模式図である。 本発明の実施例１におけるアクティブ・ソナーシステムが電気キャビネットに収容された構成を示す図である。 本発明の実施例２におけるアクティブ・ソナーシステムの模式図である。 本発明の実施例２におけるアクティブ・ソナーシステムの送信トランスデューサアレイの模式図である。 図１２の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿った、本発明の実施例２におけるアクティブ・ソナーシステムの送信トランスデューサアレイの断面図である。

（実施例１）
図１を参照すると、本実施例のアクティブ・ソナーシステム３０は、少なくとも一つの送信装置３０６と、少なくとも一つの受信装置３０８と、電気キャビネット３０２と、を備えている。前記送信装置３０６及び受信装置３０８は、ケーブル（図示せず）により前記電気キャビネット３０２に接続されている。さらに、前記アクティブ・ソナーシステム３０は、水中用キャリア３０４を備えることができる。該水中用キャリア３０４は、前記送信装置３０６と、受信装置３０８と、電気キャビネット３０２とを収容するために利用される。

前記送信装置３０６は、少なくとも一つの送信トランスデューサ（図示せず）を含む。前記送信装置３０６が、複数の送信トランスデューサを含む場合、該複数の送信トランスデューサは、アレイ状に配列され、送信トランスデューサアレイを構成している。該送信トランスデューサは、電気信号を音響信号に変換して、該音響信号を放射する。前記送信トランスデューサは、カーボンナノチューブを含む。

図２を参照すると、本実施例の前記送信トランスデューサ４０は平板型であり、第一電極４０２と、第二電極４０４と、音響素子４０６と、を備えている。前記第一電極４０２及び第二電極４０４は、所定の距離で離れるように設置されている。前記音響素子４０６は、前記第一電極４０２及び第二電極４０４に電気的に接続されている。さらに、前記送信トランスデューサ４０は、支持体４１０を備える。前記第一電極４０２と、第二電極４０４と、音響素子４０６とは、全て前記支持体４１０に設置されることができる。

前記音響素子４０６は、カーボンナノチューブ構造体からなる。該カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブのみからなり、自立構造を有するものである。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態のことである。すなわち、前記カーボンナノチューブ構造体を対向する両側から支持して、前記カーボンナノチューブ構造体の構造を変化させずに、前記カーボンナノチューブ構造体を懸架させることができることを意味する。前記カーボンナノチューブ構造体には、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分散されている。前記複数のカーボンナノチューブは分子間力で接続されて、ネット状の構造体に形成されている。

本発明のカーボンナノチューブ構造体としては、以下のものが挙げられる。

（一）ドローン構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、図３に示す、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム１４３ａを含む。このカーボンナノチューブフィルムはドローン構造カーボンナノチューブフィルム（ｄｒａｗｎ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、超配列カーボンナノチューブアレイ（非特許文献１を参照）から引き出して得られたものである。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、分子間力で長さ方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。図３及び図４を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ１４５を含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメント１４３ｂにおいて、前記複数のカーボンナノチューブ１４５の長さが同じである。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａを有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの靭性及び機械強度を高めることができる。有機溶剤に浸漬された前記カーボンナノチューブフィルムの単位面積当たりの熱容量が低くなるので、その熱音響効果を高めることができる。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの幅は１００μｍ〜１０ｃｍに設けられ、厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍに設けられる。

前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数の前記カーボンナノチューブフィルムを含むことができる。この場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ０°〜９０°の角度で交差している。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが０°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体に複数の微孔が形成される。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、隙間なく並列されることもできる。

前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、前記超配列カーボンナノチューブアレイを提供する第一ステップと、ピンセットなどの工具を利用して前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも、一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす第二ステップと、を含む。

（二）カーボンナノチューブワイヤ
前記カーボンナノチューブ構造体は少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤを含む。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの熱容量は、０（０は含まず）〜２×１０^−４Ｊ／ｃｍ^２・Ｋであり、５×１０^−５Ｊ／ｃｍ^２・Ｋであることが好ましい。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は４．５ｎｍ〜１ｃｍである。図５を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。この場合、一本のカーボンナノチューブワイヤ（非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ）は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント（図示せず）を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。図６を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤをねじり、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。前記カーボンナノチューブ構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなる。

前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、カーボンナノチューブアレイから引き出してなるカーボンナノチューブフィルムを利用する。前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、次の三種がある。第一種では、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長手方向に沿って、前記カーボンナノチューブフィルムを所定の幅で切断し、カーボンナノチューブワイヤを形成する。第二種では、前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させて、前記カーボンナノチューブフィルムを収縮させてカーボンナノチューブワイヤを形成することができる。第三種では、前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工（例えば、紡糸工程）してねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成する。詳しく説明すれば、まず、前記カーボンナノチューブフィルムを紡糸装置に固定させる。次に、前記紡糸装置を動作させて前記カーボンナノチューブフィルムを回転させ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成する。

前記カーボンナノチューブ構造体が複数のカーボンナノチューブワイヤを含む場合、前記複数のカーボンナノチューブワイヤは平行に並列され、又は交叉して織られ、又はねじれていることができる。

前記第一電極４０２及び第二電極４０４は、それぞれ前記音響素子４０６に電気的に接続されている。短絡を防止するために、前記第一電極４０２及び第二電極４０４を電気絶縁状態に保持することが必要である。前記第一電極４０２及び第二電極４０４は、フィルム状、棒状、ワイヤ状又はブロック状に形成されている。前記第一電極４０２及び第二電極４０４は金属、導電接着剤、カーボンナノチューブ、ＩＴＯのいずれかの導電材料からなる。図２を参照すると、本実施例において、前記第一電極４０２及び第二電極４０４は、それぞれフィルム状の銅製電極であり、相互に平行して配列されている。

前記送信トランスデューサ４０は、気体又は液体の環境で動作できる。前記送信トランスデューサ４０の前記音響素子４０６は、カーボンナノチューブ構造体を含み、該カーボンナノチューブ構造体の比表面積が大きく、その単位面積当たりの熱容量が小さいので、前記送信トランスデューサ４０へ信号を送信すると、信号強度及び／又は信号によって前記カーボンナノチューブ構造体に熱が生じる。前記カーボンナノチューブ構造体で生じた温度波により周辺の媒体に圧力振動を発生させることができる。温度波の拡散により、周辺の空気が熱膨張されて音が生じる。前記入力信号が電気信号である場合、前記送信トランスデューサ４０は、電気―熱―音の変換方式によって作動するが、前記入力信号が光学信号である場合、前記送信トランスデューサ４０は、光―熱―音の変換方式によって作動する。前記光学信号のエネルギーは前記送信トランスデューサ４０で吸収されて、熱として放射される。

前記送信トランスデューサ４０が、気体雰囲気において作動する場合、前記音響素子４０６の周波数応答範囲は、１Ｈｚ〜１００ＫＨｚである。本実施例において、前記音響素子４０６は一枚の前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含み、該ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの長さ及び幅がそれぞれ３０ｍｍである。前記送信トランスデューサ４０から５ｃｍ離れた距離で、一つのマイクロフォン（図示せず）が設置されている。該マイクロフォンは、前記送信トランスデューサ４０の性能を測定するために利用される。図７を参照すると、前記送信トランスデューサ４０に、気体の環境で、５Ｖの電圧を印加した後、前記送信トランスデューサ４０の音圧レベルは６５ｄＢ〜１０５ｄＢに達し、前記送信トランスデューサ４０の周波数応答範囲は、１００Ｈｚ〜１００ＫＨｚに達することができる。前記送信トランスデューサ４０の高調波歪みは非常に小さく、例えば、５００Ｈｚ〜４０ＫＨｚの範囲においてわずか３％未満である。従って、前記送信トランスデューサ４０により、周波数が１０ＫＨｚ以上の超音波を送信することができる。

前記送信トランスデューサ４０を液体の中に浸漬して作業させることができる。十分な電―熱変換エネルギーを保持するために、該液体の電気抵抗は、２×１０^−２Ω×Ｍより高い必要がある。例えば、前記液体は非電解質溶液、純水、海水、有機溶剤又はそれらの混合物である。本実施例において、前記液体の電気抵抗は、１．５×１０^７Ω×Ｍである。前記音響素子４０６は十六枚の前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含み、単一の前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの長さ及び幅がそれぞれ３０ｍｍである。前記十六枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、同じ方向に沿って配列されている。前記十六枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムは、純水の深さが１ｍｍの場所まで浸漬されている。純水は、カーボンナノチューブ構造体で生じた熱を速く吸収することができる。前記送信トランスデューサ４０には、交替的に４０Ｖ、５０Ｖ、６０Ｖの電圧を印加する。前記送信トランスデューサ４０から５ｃｍ離れた距離で、一つの前記マイクロフォン（図示せず）が設置されている。図８を参照すると、前記送信トランスデューサ４０には、気体の環境で、５Ｖの電圧を印加した後、前記送信トランスデューサ４０の音圧レベルは７５ｄＢ〜９５ｄＢに達し、前記送信トランスデューサ４０の周波数応答範囲は、１Ｈｚ〜１００ＫＨｚに達することができる。

前記送信トランスデューサ４０は、回転装置（図示せず）に固定することができる。該回転装置を回転させることにより、前記送信トランスデューサ４０を異なる方向に向けることができる。

前記送信トランスデューサ４０は、複数の前記第一電極４０２及び複数の前記第二電極４０４を含む場合、前記複数の第一電極４０２及び複数の第二電極４０４は、交替的に配列されている。前記複数の第一電極４０２は平行して接続され、前記複数の第二電極４０４は平行して接続される。これにより、前記送信トランスデューサ４０の抵抗が低く、該送信トランスデューサ４０に印加する電圧が低くなる。

勿論、前記複数の第一電極４０２及び複数の第二電極４０４は、異なる平面に配置することができる。図９を参照すると、送信トランスデューサ５０は、二つの第一電極５０２と、二つの第二電極５０４と、音響素子５０６と、を含む。前記四つの電極は棒状であり、それぞれ所定の距離で分離して設置されている。前記音響素子５０６は前記四つの電極を囲むように、前記四つの電極に電気的に接続されている。さらに、前記二つの第一電極５０２は並列接続され、前記二つの第二電極５０４は並列接続されている。

前記受信装置３０８は、少なくとも一つの受信トランスデューサ（図示せず）を含む。前記受信装置３０８が、複数の受信トランスデューサを含む場合、該複数の受信トランスデューサは、アレイ状に配列され、受信トランスデューサアレイを構成する。前記受信装置３０８は、圧電性セラミックからなる圧電トランスデューサ、希土類合金からなる超磁歪トランスデューサ、又は強誘電体からなる電歪トランスデューサである。前記受信トランスデューサアレイは、線状又はマトリックスである。本実施例において、前記受信装置３０８は、８×８のマトリックスに配列された複数の受信トランスデューサを含む。前記受信装置３０８は、圧電性セラミックからなる。前記受信装置３０８の周波数応答範囲は、３０ＫＨｚ〜１２００ＫＨｚである。前記受信装置３０８は、反射した音響信号を受信して、該音響信号を電気信号に変換する。

図１０を参照すると、前記電気キャビネットは、コンピューターと、ハードディスクと、センサーと、入力／出力コントローラーと、プロセッサと、Ａ／Ｄ変換器と、発生器と、回路変換器と、を含む。前記Ａ／Ｄ変換器は、マルチチャネルＡ／Ｄ変換器である。前記センサーは、姿勢センサー又は／及び温度センサーである。前記発生器は、前記送信装置３０６に接続されている。前記回路変換器は、前記受信装置３０８に接続されている。前記発生器及び回路変換器は、前記入力／出力コントローラーによって前記コンピューターに接続されている。前記回路変換器は、前記Ａ／Ｄ変換器によって前記回路変換器に接続されている。前記ハードディスクは、前記コンピューターに接続されている。前記センサーは、前記入力／出力コントローラーに接続されている。前記アクティブ・ソナーシステム３０が水中で作業する場合、前記アクティブ・ソナーシステム３０はイーサネット（登録商標）により水上のコンピューターに接続されている。

前記アクティブ・ソナーシステム３０が作動する場合、前記コンピューターからのゲート信号は、前記入力／出力コントローラーにより前記発生器に転送される。前記発生器は該ゲート信号を受信した後、前記発生器は高パワーの電気パルス信号を発生するので、前記送信装置３０６は、該高パワーの電気パルス信号で駆動されて音響パルス信号を送信する。この後、前記コンピューターは、前記プロセッサへ前記Ａ／Ｄ変換器の開始の指示を送信する。同時に、前記コンピューターは、前記入力／出力コントローラーにより減衰補正（ｔｉｍｅ ｇａｉｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，ＴＧＣ）信号を発送する。前記音響パルス信号は標的３１０で反射して、音響エコーとして前記受信装置３０８で検出される。前記受信装置３０８で検出された音響エコーは、増幅させ、フィルターを通し、前記回路変換器で復調された後、前記Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号を変換して前記プロセッサへ送信する。前記プロセッサで前記デジタル信号を処理して得るデータは、前記コンピューターへ送信して前記ハードディスクに記録される。前記センサーはある信号を受信すると、該センサーは前記コンピューターへ該信号に対応するデータを送信する。該信号は、前記ハードディスクに記録される。さらに、前記コンピューターは、前記センサーからの信号データを分析してゲート信号を発送することができる。

（実施例２）
本実施例のアクティブ・ソナーシステム１０は、実施例１のアクティブ・ソナーシステム３０と比べて、次の異なる点がある。図１１を参照すると、本実施例のアクティブ・ソナーシステム１０は、第一送信装置１０６と、第二送信装置１１０と、第一受信装置１０４と、第二受信装置１０８と、電気キャビネット１０２と、水中用キャリア１００と、を備えている。前記第一送信装置１０６と、第二送信装置１１０と、第一受信装置１０４と、第二受信装置１０８と、は、それぞれ前記水中用キャリア１００の中に収容されている。前記第一送信装置１０６及び第二送信装置１１０は、それぞれ図１２に示されたカーボンナノチューブを含む送信トランスデューサアレイ２０を備えている。

図１２及び図１３を参照すると、前記送信トランスデューサアレイ２０は、基板２０２と、複数の第一電極導線２０４と、複数の第二電極導線２０６と、複数の送信トランスデューサアレイ２２０と、を含む。前記基板２０２は、セラミック、ガラス、樹脂、石英のような電気絶縁材料からなる。前記複数の第一電極導線２０４は、平行して前記基板２０２に設置され、前記複数の第二電極導線２０６は、平行して前記基板２０２に設置されている。前記複数の第一電極導線２０４と、複数の第二電極導線２０６と、は、１０°〜９０°で交叉して設置されている。隣接する前記第一電極導線２０４及び第二電極導線２０６は、一つのセル２１４を形成する。本実施例において、前記複数の第一電極導線２０４と、複数の第二電極導線２０６と、は、９０°で交叉している。前記複数の第一電極導線２０４は、等距離で配置され、隣接する前記第一電極導線２０４の間の距離は、５０μｍ〜２ｃｍである。前記複数の第二電極導線２０６は、等距離で配置され、隣接する前記第一電極導線２０４の間の距離は、５０μｍ〜２ｃｍである。前記第一電極導線２０４及び第二電極導線２０６の幅は、３０μｍ〜１００μｍであり、その厚さは１０μｍ〜５０μｍである。

本実施例において、前記複数の第一電極導線２０４及び複数の第二電極導線２０６は、それぞれ金属又は導電スラリーの導電材料からなる。本実施例において、前記複数の第一電極導線２０４及び複数の第二電極導線２０６は、前記基板２０２に導電スラリーを印刷して形成したものである。該導電スラリーは、ガラス粉末と、金属粉末と、バインダーと、からなる。前記バインダーは、テルピネオール又はエチルセルロースである。前記導電スラリーは、５０ｗｔ％〜９０ｗｔ％の金属粉末と、２ｗｔ％〜１０ｗｔ％のガラス粉末と、８ｗｔ％〜４０ｗｔ％のバインダーと、からなる。本実施例において、前記金属粉末は、銀粉末である。

さらに、前記送信トランスデューサアレイ２０において、前記第一電極導線２０４及び第二電極導線２０６が交叉した場所には、それぞれ絶縁部２１６が設置されている。該絶縁部２１６は、前記第一電極導線２０４及び第二電極導線２０６の間に挟まれている。本実施例において、前記絶縁部２１６は、誘電絶縁体である。

図１３を参照すると、前記送信トランスデューサ２２０は、第一電極２１０と、第二電極２１２と、音響素子２０８と、を備えている。前記第一電極２１０及び第二電極２１２の間の距離は、１０μｍ〜２ｃｍである。前記音響素子２０８は、前記第一電極２１０及び第二電極２１２の間に設置され、該第一電極２１０及び第二電極２１２に電気的に接続されている。前記音響素子２０８で生じた熱が、前記基板２０２で吸収されることを防止するために、前記音響素子２０８を前記基板２０２と所定の距離で離隔するように設置することが好ましい。前記音響素子２０８及び前記基板２０２の間の距離は、１０μｍ〜２ｃｍである。本実施例において、前記音響素子２０８及び前記基板２０２の間の距離は、１ｍｍである。

前記送信トランスデューサ２２０の第一電極２１０は、前記第一電極導線２０４に電気的に接続されている。前記送信トランスデューサ２２０の第二電極２１２は、前記第二電極導線２０６に電気的に接続されている。単一の前記第一電極２１０の長さは、２０μｍ〜１５ｍｍであり、その幅が３０μｍ〜１０ｍｍであり、その厚さが１０μｍ〜５００μｍである。単一の前記第二電極２１２の長さは、２０μｍ〜１５ｍｍであり、その幅が３０μｍ〜１０ｍｍであり、その厚さが１０μｍ〜５００μｍである。本実施例において、前記第一電極２１０の長さは、１００μｍ〜７００μｍであり、その幅が５０μｍ〜５００μｍであり、その厚さが２０μｍ〜１００μｍである。前記前記第二電極２１２の長さは、１００μｍ〜７００μｍであり、その幅が５０μｍ〜５００μｍであり、その厚さが２０μｍ〜１００μｍである。

さらに、前記送信トランスデューサアレイ２０において、前記第一電極２１０及び第二電極２１２に、固定素子２２４が設置されている。該固定素子２２４により、前記音響素子２０８は前記第一電極２１０及び第二電極２１２に固定されている。本実施例において、前記固定素子２２４の材料、形状及び寸法は、前記第二電極２１２と同じである。

本実施例において、前記基板２０２は石英からなり、その厚さが１ｍｍであり、その長さが４８ｍｍである。前記送信トランスデューサ２２０は、８×８のマトリックス（一行が８個、一列が８個）に配列している。前記音響素子２０８は実施例１の音響素子４０６と同じである。本実施例において、前記音響素子２０８の長さが８００μｍであり、その幅が３００μｍである。

さらに、前記複数の第一電極導線２０４及び複数の第二電極導線２０６と、前記第一電極２１０及び第二電極２１２と、前記音響素子２０８と、を覆うように、前記基板２０２の一つの表面にシェル設置する。該シェルは、金属、合金又はガラスからなる。音響信号を効率に送信するために、前記シェルに複数の孔を形成することができる。

前記送信トランスデューサアレイ２０の音響素子２０８は、駆動回路で制御されて、音響信号を送信することができる。前記送信トランスデューサアレイ２０の送信トランスデューサ２２０により、同じ行又は列に沿って異なる位相の音波を送信することができる。複数の前記送信トランスデューサ２２０を同時に作動させれば、前記送信トランスデューサアレイ２０のパワーを増加させることができる。

１０ アクティブ・ソナーシステム
１００ 水中用キャリア
１０２ 電気キャビネット
１０４ 第一受信装置
１０６ 第一送信装置
１０８ 第二受信装置
１１０ 第二送信装置
１４３ａ カーボンナノチューブフィルム
１４３ｂ カーボンナノチューブセグメント
２０ 送信トランスデューサアレイ
２０４ 第一電極導線
２０６ 第二電極導線
２０８ 音響素子
２１０ 第一電極
２１２ 第二電極
２１４ セル
２１６ 絶縁部
２２０ 送信トランスデューサ
２２４ 固定素子
３０ アクティブ・ソナーシステム
３０２ 電気キャビネット
３０４ 水中用キャリア
３０６ 送信装置
３０８ 受信装置
３１０ 標的
４０ 送信トランスデューサ
４０２ 第一電極
４０４ 第二電極
４０６ 音響素子
４１０ 支持体
５０ 送信トランスデューサ
５０２ 第一電極
５０４ 第二電極
５０６ 音響素子

Claims (2)

1. 少なくとも一つの送信装置と、少なくとも一つの受信装置と、電気キャビネットと、を含み、
   前記送信装置は、少なくとも一つの送信トランスデューサを含み、
   前記送信トランスデューサは、少なくとも一つの第一電極と、少なくとも一つの第二電極と、音響素子と、を含み、
   前記音響素子はカーボンナノチューブ構造体を含み、
   該カーボンナノチューブ構造体は、前記第一電極及び第二電極に電気的に接続されていることを特徴とするアクティブ・ソナーシステム。
2. 前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造を有することを特徴とする、請求項１に記載のアクティブ・ソナーシステム。