超音波が聞きたい
超音波を直接聞きたい。
イルカの出す超音波がどのようなものか。
メーターの変化、デジタル数値やオシロスコープの波形ではなくて実感したい。
もちろん普通の人には20kHz以上の超音波は聴くことはできません。ではどうすれば良いでしょうか？。そこで、はじめに考えたのは以下の２つの方法です。
ビート音を利用する方法
目的の超音波に近い周波数の信号と混合しその可聴領域に当たる周波数差成分のうなり(ビート音)を取り出す。実際には局部発振器を用い非直線素子で混合後、フィルターを通す。この方法では、発振周波数によりかなり違って聞こえることが予想されましたが、波形や周波数変化を実感するには良いと考えました。
周波数を分周する方式
目的周波数を1/nに分周し、可聴周波数帯域とする。実際には、分周用ICを用い1/4 - 1/32に分周する。この方式は広い周波数領域の検出が可能と考えられますが、実現性のある安価な分周用ICでは、クリック音の集まりとなってしまう可能性が高いと考えました。
テープに録音し、再生スピードを遅くしたり、デジタル録音し、Ｆ変換することも考えられましたが、今回は、簡単にその場で使いたいと考え、また実感を大切にしたいのでうなりを利用する方法の装置を作ることにしました。
次に問題となったのはどのようにして超音波を受信するか、すなわち「超音波センサー」でした。そこで、「超音波」をインターネット検索しました。調査した結果、超音波距離計やオートメ用の超音波式近接センサー用の圧電型の超音波マイクが比較的安価に入手できることがわかりました。さらに、大変参考になるＨＰ分野に出会いました。それは「バットディテクター」です。コウモリウォッチングのために開発された物で、既に市販品もありました。その原理は「ビート音を利用する方法」のと同じ様で私たちの考えもまんざらではないと思いました。
さらに、装置に要求される機能、要望事項を具体化し装置の設計を行いました。要望としては、(1)屋外で使いたい：小型、電池で動作、軽い、等、(2)いろいろな超音波を聞きたい：受信周波数が変えられる、イルカ、コウモリ、虫、その他、(3)録音したい：テープ、ＭＤ等へ接続。
要望はたくさんありましたが、まず作ってみて使ってみることを第一優先として、なるべく簡単で小型のものを作ることにしました。乾電池で長時間使えるようにC-MOSのＩＣを使い、周波数を固定し機能を減らして簡単な回路にしました。
実際に完成した第一号機は、６個のインバーターが入ったC-MOS ICのMC14069BP用いて、超音波マイクで拾った信号を２段増幅した後、３個のインバーターで40kHz付近の局部発振させた信号とトランジスタで混合しうなり信号を得ます。さらにローパスフィルターを通し、低周波一段増幅後、クリスタルイヤホンを鳴らす構成です。さらにバットディテクター関連のＨＰの中から回路構成が近いものを参考にさせていただき、超音波センサーの後にトランジスタの一段増幅を追加し、混合もダイオードに変更し高感度になりました。
出来上がった物は超音波空中戦を見てください。次回は回路や作り方を紹介したいと思います。
e-mail : mixseeds@seaple.icc.ne.jp
平成１０年9月27日 ペ−ジ制作：が−