JP2001281329A - 水中探知装置 - Google Patents

水中探知装置

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JP2001281329A JP2000097519A JP2000097519A JP2001281329A JP 2001281329 A JP2001281329 A JP 2001281329A JP 2000097519 A JP2000097519 A JP 2000097519A JP 2000097519 A JP2000097519 A JP 2000097519A JP 2001281329 A JP2001281329 A JP 2001281329A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 送受信号を選別するためのトラップ回路は共
振タイプであるため、その共振周波数と送受波器の運用
周波数とが合致しなくてはならない。 【解決手段】 送受波器、超音波信号を作成する送信
部、送信部よりの送信信号を送受波器へ供給し、送受波
器よりの受信信号を取り出すトラップ回路、トラップ回
路よりの信号を増幅するプリアンプ、プリアンプ出力を
所定の周波数に変換するミキサー、そのミキサー出力か
ら所定周波数の信号を選出するフィルタ、フィルタ出力
を増幅するメインアンプ、メインアンプ出力をデジタル
変換するＡ／Ｄ変換器、Ａ／Ｄ変換器出力をモニターに
て表示するための表示回路を備える水中探知装置におい
て、トラップ回路をＬＣ共振回路を持たない広帯域特性
とし、かつプリアンプのゲインを抑えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自船直下の水中断
面を探査する魚群探知機などの水中探知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、１チャンネルの送受信系からな
る従来の魚群探知機５１の概略ブロック図を示してい
る。トラップ回路１は、送信部２よりの５０ＫＨｚの送
信バースト信号Ｓを送受波器３ａへ供給するとともに、
その送受波器３よりの受信信号をプリアンプ４に供給す
る。
【０００３】５０ＫＨｚ成分の受信信号は次にミキサー
５において、３００ＫＨｚのローカル信号と混合され、
これにより得られる周波数変換信号から差周波数２５０
ＫＨｚの受信信号のみがフィルタ６より選出され、メイ
ンアンプ７で増幅されてからＡ／Ｄ変換器８にてアナロ
グからデジタルに変換される。そのデジタルの受信信号
は、表示回路９内において、表示に適したビデオ信号に
変換され、ビデオＲＡＭに記憶される。そのビデオＲＡ
Ｍに記憶されたビデオ信号はアナログ信号に戻されてか
らモニター１０に供給され、進行方向における水中の垂
直断面図が表示される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ここでトラップ回路１
は、ＬおよびＣからなる共振回路をなし単一の共振周波
数を持つ。そのため送受波器３ａの運用周波数が５０Ｋ
Ｈｚの場合は前記共振周波数も５０ＫＨｚとなるように
選定される。従って一つのトラップ回路には、その共振
周波数に合致する一つの送受波器３ａしか接続できず、
運用周波数の異なる、例えば２００ＫＨｚの送受波器３
ａに交換したような場合には、魚群探知機本体を取替え
なくてはならない。
【０００５】又、同一の個所に対して、異なる２つの周
波数で探査して、それによる両探査結果を比較すれば、
魚群Ｘの魚種判定や海底識別が容易になるという利点が
ある。そこで従来は２周波の探査を行うために図２に示
すように、送受信系を２チャンネルとし、各チャンネル
にそれぞれ送受波器３ａ、３ｂを備え、１台のモニター
９の表示画面を左右に分割し、両探査結果を並べて表示
している。
【０００６】しかしながら、１台の魚群探知機に２チャ
ンネルの送受信系を備えると、装置が大型化して価格も
高価となった。
【０００７】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、広範囲の運用周波数に対応でき、
即ち、魚群探知機本体を取替えることなく、異なる周波
数信号で駆動される複数の送受波器の中から必要とされ
る周波数の送受波器を選択使用することができ、かつ、
１チャンネル構成で２周波の送受信をも可能にした魚群
探知機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に係わる発明
は、超音波の送受を行う送受波器と、超音波信号を生成
する送信部と、送信部よりの送信信号を送受波器へ供給
し、送受波器よりの受信信号を取り出すトラップ回路
と、トラップ回路よりの受信信号を増幅するプリアンプ
と、プリアンプよりの受信信号を所定の周波数に変換す
るミキサーと、そのミキサーからの出力から所定周波数
の信号を選出するフィルタと、フィルタからの受信信号
を増幅するメインアンプと、メインアンプよりの受信信
号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器よ
りの信号をモニターにて表示するための表示回路とを備
える魚群探知機において、前記トラップ回路をコイルま
たは抵抗並びにダイオードで構成し、共振回路を持たな
い。
【０００９】トラップ回路は共振回路を持たないことで
周波数に依存せず、広帯域特性を持つ。そのため送信部
の単一の周波数に限定されることはなく、送受波器の運
用周波数に応じて送信部の周波数を設定できるし、送信
部の送信周波数を自由に変更できるのであれば、随意の
運用周波数の送受波器を使用することができる。
【００１０】請求項２に係わる発明は、請求項１と同様
な広帯域のトラップ回路を用い、さらに、そのトラップ
回路に、ローパスフィルタを介して第１の送受波器とハ
イパスフィルタを介して第２の送受波器とを並列接続す
るとともに、前記送信部での送信周波数を、前記第１の
送受波器および第２の送受波器の運用周波数Ｆ１,Ｆ２
へ交互に切りかえるようにし、かつ、前記両運用周波数
Ｆ１,Ｆ２に対して一定の変換周波数が得られるよう
に、ミキサーへ供給する局部発振信号の周波数を所定の
周波数へ交互に切りかえることを特徴とする。
【００１１】トラップ回路が広帯域であるがために、運
用周波数の異なる２つの第１および第２の送受波器を接
続することもでき、その場合には、各送受波器に対応す
るローパスフィルタおよびハイパスフィルタを接続する
とともに、送信部で２周波Ｆ１,Ｆ２を交互に出力で
き、かつ、前記両運用周波数Ｆ１,Ｆ２に対して一定の
変換周波数が得られるように、ミキサーへ供給する局部
発振信号の周波数を所定の周波数へ交互に切りかえる。
【００１２】請求項３に記したように、上記第１の送受
波器は運用周波数Ｆ１では低インピーダンスであるが運
用周波数Ｆ２では高インピーダンスとなる特性を有し、
他方、上記第２の送受波器は、運用周波数Ｆ２では低イ
ンピーダンスであるが運用周波数Ｆ１では高インピーダ
ンスとなる特性を持たせれば、上記ローパスフィルタお
よびハイパスフィルタを省略できるので２つの送受波器
を並列接続できる。
【００１３】又、請求項４に記したように、２つの共振
特性を持ち、２つの運用周波数Ｆ１,Ｆ２で使用できる
一つの送受波器を上記トラップ回路に接続して用いるこ
ともできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図３は、本発明の第１実施形態を
示した魚群探知機５２の制御ブロック図であり、図１と
共通する要素に対しては共通の符号を付している。ここ
で採用したトラップ回路１１は、２本のラインＬ上に接
続点Ｐ、Ｎがあり、接続点Ｐには、ダイオードＤ１、Ｄ
２のアノードが接続され、接続点Ｎには、ダイオードＤ
３、Ｄ４のカソードが接続される。
【００１５】ダイオードＤ１のカソード端及びダイオー
ドＤ３のアノード端の間にはコイルＬ１が接続されると
ともに両端部には、送信部２および送受波器３ａが接続
される。又、ダイオードＤ２のカソード端及びダイオー
ドＤ４のアノード端の間にはコイルＬ２および逆並列を
なす２つのダイオードＤ５、Ｄ６が接続される。
【００１６】前記ダイオードＤ２のカソード端及びダイ
オードＤ４のアノード端はそれぞれコンデンサＣを介し
て次段のプリアンプ１４の入力部に接続される。
【００１７】接続点Ｐ、Ｎにはそれぞれ抵抗を通じて＋
５Ｖ、−５Ｖが供給されるため、 ダイオードＤ１→コイルＬ１→ダイオードＤ３ ダイオードＤ２→コイルＬ２→ダイオードＤ４ のそれぞれのルートで１０ｍＡ程度の電流が流れる。こ
こで、送受波器３ａからの受信信号がコイルＬ１に印加
されると、このコイルＬ１に流れていた電流に受信信号
が重畳(変調)される。この結果、接続点Ｐ、Ｎ間には、
受信信号の成分を含む電圧が生じ、その電圧がダイオー
ドＤ２、Ｄ４を通じて取り出され、そしてコンデンサＣ
で直流成分がカットされてからプリアンプ１４に供給さ
れる。ダイオードＤ５およびＤ６は、送信時の過大信号
をクリップするための保護用のものである。
【００１８】ここでコンデンサＣは単なる直流阻止用の
ものであり、コイルＬとは少なくとも運用周波数の帯域
(数十ＫＨｚ〜数百ＫＨｚ)で共振しない容量を選定す
る。かかる回路構成のトラップ回路１１は共振回路を持
たないため広帯域特性を有し、そのため送受波器３ａの
運用周波数は５０ＫＨｚに限定されることはなく、幅広
い運用が可能となる。
【００１９】ただし、図１の従来の魚群探知機５１にお
けるトラップ回路１に、ここのトラップ回路１１を交換
しただけでは以下のような不具合が新たに生じることも
ある。
【００２０】即ち、図４は、送受波器の取り付け個所で
測定されたノイズ分布を示している。低周波域のノイズ
は、走航雑音や海状雑音によるノイズであり、周波数の
２乗に反比例して急増することがわかっている。このよ
うなノイズは受信信号に混ざって受信され、ここでトラ
ップ回路１１が広帯域であるがために、それらのノイズ
成分もそのまま次段のプリアンプ１４へ供給されてしま
う。
【００２１】ここでリアンプ１４のゲインが図１にある
ようなプリアンプ４と同じように高ゲインであるとリニ
アリティがよくないことにより、高入力となる低周波ノ
イズが飽和してしまい、第３次高調波および第５次高調
波が発生する。それらの高調波の周波数が受信周波数の
５０ＫＨｚであると、受信信号にノイズが混ざってしま
うために所望の探査結果が得られなくなる。
【００２２】尚、図１の従来の魚群探知機においては、
トラップ回路１は５０ＫＨｚの信号しか通さないため、
ここで述べたような不具合は生じない。
【００２３】そこで本発明では、プリアンプ１４に１０
ｄｂ程度の低ゲインのものを用い、アンプのリニアリテ
ィ特性を改善することで相互変調の発生を抑えている。
プリアンプ１４でのゲイン低下分はメインアンプ１７で
稼ぐようにしている。又、ここで用いたフィルタ６に
は、通過帯域幅が１ＫＨｚ〜５ＫＨｚの狭帯域のものを
使用する。
【００２４】この実施形態では、送受波器の３ａの運用
周波数が５０ＫＨｚであったために送信部２の送信周波
数を５０ＫＨｚとしたが、送信周波数が随意に変更可能
ならば、随意の運用周波数の送受波器を選択的に使用す
ることができる。即ち、図５に示すように、１５ＫＨ
ｚ、５０ＫＨｚおよび２００ＫＨｚの発振回路２５ａ、
２５ｂ、２５ｃを備え、それらの発振回路からいずれか
一つをスイッチ２４で選択して送信部２３に供給すれ
ば、選択した周波数に対応する送受波器を選択的に使用
することができる。
【００２５】この場合、いずれの送信周波数を用いた場
合でもミキサー５よりの変換周波数が一定の２５０ＫＨ
ｚとなるように、選択した発振回路２５ａ、２５ｂ、２
５ｃに対応して２６５ＫＨｚ、３００ＫＨｚおよび４５
０ＫＨｚの局部発振回路２８ａ、２８ｂ、２８ｃのいず
れかをスイッチ２７で選択する。これらのスイッチ２４
および２７は制御部３０により駆動される。
【００２６】尚、この図面では、発振回路２５および局
部発振回路２８を複数個記載しているが、実際の一つの
回路で随意の周波数を発振できるようになっており、回
路構成が複雑になる訳ではない。又、上記図３では送受
波器３およびトラップ回路１１については２線式の回路
(平衡回路)で記したのに対し、図５(以下の図面も同じ)
では図面の簡略化のために単線図で表したが、送受波器
２に係わる結線は図３の場合と全く同じである。
【００２７】図６は、本発明の第２実施形態を示した魚
群探知機５３の制御ブロック図であり、図３と共通の要
素には共通の符号を付している。運用周波数が例えば１
５ＫＨｚおよび５０ＫＨｚの２つの送受波器３ｂ、３ａ
をそれぞれローパスフィルタ２１およびハイパスフィル
タ２２を介して広帯域のトラップ回路１１に並列的に接
続している。これらのローパスフィルタ２１およびハイ
パスフィルタ２２は図７に示すように典型的なＬＣ回路
によるものである。
【００２８】送信部２３に対してはスイッチ２４を介し
て発振回路２５および発振回路２６よりの５０ＫＨｚお
よび１５ＫＨｚの信号が交互に供給されることにより、
送信信号Ｓには１５ＫＨｚのものと５０ＫＨｚのものが
含まれるが、それらはローパスフィルタ２１およびハイ
パスフィルタ２２で振り分けられ、１５ＫＨｚの送受波
器２には１５ＫＨｚの送信信号が供給され、５０ＫＨｚ
の送受波器２には５０ＫＨｚの送信信号が供給され、両
送受波器２から交互に送信される。
【００２９】又、ミキサー５に対してはスイッチ２７を
介して局部発振回路２９および局部発振回路２９よりの
３００ＫＨｚおよび２６５ＫＨｚの信号が交互に供給さ
れる。５０ＫＨｚの送信に伴う受信信号を処理するタイ
ミングでは、ミキサー５に３００ＫＨｚの局部発振信号
を供給し、１５ＫＨｚの送信に伴う受信信号を処理する
タイミングでは、ミキサー５に２６５ＫＨｚの局部発振
信号を供給できるように、スイッチ２４および２７が制
御部３０によって制御される。これにより、ミキサー５
からの差周波数信号は常に２５０ＫＨｚとなる。
【００３０】この回路構成では、トラップ回路１１が広
帯域のため、１５ＫＨｚおよび５０ＫＨｚの異なる受信
信号をプリアンプ１４に供給でき、１チャンネル構成で
２周波の送受信が可能となる。従って図２に示したよう
に１台のモニター９に、異なる周波数による探査結果を
並べて表示することができる。尚、このような表示をす
るには、モニターの水平スキャン時において、０〜５０
％のスキャン区間で一方の探査信号を取り込み、残りの
５１〜１００％のスキャン区間で他方の探査信号を取り
込む。
【００３１】図８は、本発明の第３実施形態を示した魚
群探知機５４の制御ブロック図であり、図６と共通の要
素には共通の符号を付している。ここでは図６に示した
ようなローパスフィルタ２１およびハイパスフィルタ２
２を省略して１５ＫＨｚの送受波器３ｃと５０ＫＨｚの
送受波器３ｄとを互いに並列接続して広帯域トラップ回
路１１につないでいる。
【００３２】ここで、送受波器３ｃは、１５ＫＨｚの運
用周波数では低インピーダンスであるが５０ＫＨｚに対
しては高インピーダンスとなる特性を有し、他方、送受
波器３ｄは、５０ＫＨｚの運用周波数では低インピーダ
ンスであるが１５ＫＨｚに対しては高インピーダンスと
なる特性を有している。
【００３３】従って、図６の場合と同様に、１５ＫＨｚ
と５０ＫＨｚの信号を交互に含む送信信号が広帯域トラ
ップ回路１１を通じて送受波器３ｃおよび３ｄへ供給さ
れたとき、１５ＫＨｚの送信信号は、この送信周波数で
低インピーダンスとなっている送受波器３ｃに主に入力
され、５０ＫＨｚの送信信号は、この送信周波数で低イ
ンピーダンスとなっている送受波器３ｄに主に入力され
るので図６の魚群探知機５３と同様に２周波の送受信が
行える。
【００３４】図９は、本発明の第４実施形態を示した魚
群探知機５５の制御ブロック図であり、ここでは単に一
つの送受波器３ｅを用いている。この送受波器３ｅは、
１５ＫＨｚおよび５０ＫＨｚの２つの共振周波数を持っ
ている。１５ＫＨｚと５０ＫＨｚの信号を交互に含む送
信信号が広帯域トラップ回路１１を通じてこの送受波器
３ｅへ供給されたとき、１５ＫＨｚの送信信号が供給さ
れたときは、１５ＫＨｚの周波数で共振して超音波を発
振し、５０ＫＨｚの送信信号が供給されたときは、５０
ＫＨｚで共振して超音波を発振する。
【００３５】尚、図６の魚群探知機５３において、１５
ＫＨｚと５０ＫＨｚの中間周波数で運用する送受波器と
その中間周波数をパスさせるミッドパスフィルタを設
け、更に発振回路および局部発振回路にそれに対応する
ものを備えれば、１チャンネルで３周波の送受信が可能
となる。
【００３６】又、図８の魚群探知機５４および図９の魚
群探知機５５においてもそれぞれの要求に合致すれば同
様に複数周波の送受信が可能となる。尚、以上の各実施
形態で用いた１５ＫＨｚや５０ＫＨｚの運用周波数は例
示的に示したものであり、これらの周波数に限定される
ことはない。更に、本発明は、魚群探知機の例を用いて
説明したが、本発明の特徴的機構は、ＰＰＩソナーやス
キャニングソナーに対しても適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、トラッ
プ回路に広帯域なものとし、又、必要に応じ、高調波ノ
イズの発生をなくすベく、プリアンプをリニアリティの
優れた低ゲインとしたため、種々の運用周波数を持つ送
受波器を接続することができ、また、異なる運用周波数
の送受波器を用い、１チャンネルの送受信系で複数周波
の送受信も可能となり、高機能な魚群探知機を安価かつ
小型で提供出きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の魚群探知機の制御ブロック図
【図２】 ２チャンネル構成の要部を示した図
【図３】 本発明の第１実施形態を示した制御ブロック
図
【図４】 海中下で測定されるノイズの分布を示したグ
ラフ
【図５】 前記第１実施形態の変形例を示した制御ブロ
ック図
【図６】 本発明の第２実施形態を示した制御ブロック
図
【図７】 図６におけるローパスフィルタおよびハイパ
スフィルタの回路図
【図８】 本発明の第３実施形態を示した制御ブロック
図
【図９】 本発明の第４実施形態を示した制御ブロック
図
【符号の説明】
２ 送信部 ３ 送受波器 ５ ミキサー ６ フィルタ ８ Ａ/Ｄ変換器 １１ 広帯域トラップ回路 １４ プリアンプ １７ メインアンプ ２１ ローパスフィルタ ２２ ハイパスフィルタ ２３ 送信部 ２４,２７ スイッチ ２５ 発振回路 ２８ 局部発振回路 ３０ 制御部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波の送受を行う送受波器と、超音波
    信号を生成する送信部と、送信部よりの送信信号を送受
    波器へ供給し、送受波器よりの受信信号を取り出すトラ
    ップ回路と、トラップ回路よりの受信信号を増幅するプ
    リアンプと、プリアンプよりの受信信号を所定の周波数
    に変換するミキサーと、そのミキサーからの出力から所
    定周波数の信号を選出するフィルタと、フィルタからの
    受信信号を増幅するメインアンプと、メインアンプより
    の受信信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ
    変換器よりの信号をモニターにて表示するための表示回
    路とを備える水中探知装置において、 前記トラップ回路をコイルまたは抵抗並びにダイオード
    で構成し、共振回路を持たないことを特徴とする水中探
    知装置。
  2. 【請求項２】 超音波の送受を行う送受波器と、超音波
    信号を生成する送信部と、送信部よりの送信信号を送受
    波器へ供給し、送受波器よりの受信信号を取り出すトラ
    ップ回路と、トラップ回路よりの受信信号を増幅するプ
    リアンプと、プリアンプよりの受信信号を所定の周波数
    に変換するミキサーと、そのミキサーからの出力から所
    定周波数の信号を選出するフィルタと、フィルタからの
    受信信号を増幅するメインアンプと、メインアンプより
    の受信信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ
    変換器よりの信号をモニターにて表示するための表示回
    路とを備える水中探知装置において、 前記トラップ回路をコイルまたは抵抗並びにダイオード
    で構成し、そのトラップ回路に、ローパスフィルタを介
    して第１の送受波器とハイパスフィルタを介して第２の
    送受波器とを並列接続するとともに、前記送信部での送
    信周波数を、前記第１の送受波器および第２の送受波器
    の運用周波数Ｆ１,Ｆ２へ交互に切りかえるようにし、
    かつ、前記両運用周波数Ｆ１,Ｆ２に対して一定の変換
    周波数が得られるように、ミキサーへ供給する局部発振
    信号の周波数を所定の周波数へ交互に切りかえることを
    特徴とする水中探知装置。
  3. 【請求項３】 上記第１の送受波器は運用周波数Ｆ１で
    は低インピーダンスであるが運用周波数Ｆ２では高イン
    ピーダンスとなる特性を有し、他方、上記第２の送受波
    器は、運用周波数Ｆ２では低インピーダンスであるが運
    用周波数Ｆ１では高インピーダンスとなる特性を持たせ
    ることで、上記ローパスフィルタおよびハイパスフィル
    タの設置を省略した請求項２記載の水中探知装置。
  4. 【請求項４】 上記送受波器に替え、２つの共振特性を
    持ち、２つの運用周波数Ｆ１,Ｆ２で使用できる送受波
    器を上記トラップ回路に接続した請求項２記載の魚群探
    知機。
  5. 【請求項５】 上記トラップ回路は、ダイオードを通じ
    てコイルに電流を流しておき、そのコイルの両端部に送
    受波器からの受信信号を重畳することにより、前記電流
    に受信信号で変調させ、その変調成分を受信信号として
    取り出すものである請求項１〜４のいずれかに記載の水
    中探知装置。
  6. 【請求項６】 上記プリアンプのゲインを１０ｄＢ程度
    の低ゲインとし、これによるゲイン不足分はメインアン
    プにて補償する請求項１〜５のいずれかに記載の水中探
    知装置。
  7. 【請求項７】 超音波の送受を行う一つもしくは複数の
    送受波器と、 前記一つもしくは複数の送受波器のそれぞれを駆動する
    一つもしくは複数の周波数の送信信号を生成する送信信
    号生成部と、 送信信号生成部からの送信信号を、上記複数の送受波器
    の内の選択装備される少なくとも一つの送受波器へ供給
    し、該送受波器よりの受信信号を取り出す広帯域のトラ
    ップ回路と、 トラップ回路よりの受信信号を増幅するプリアンプと、 プリアンプよりの上記複数の周波数の受信信号を所定の
    周波数に変換するミキサー手段と、 そのミキサー手段からの出力から所定周波数の信号を選
    出するフィルタとを具備することを特徴とする水中探知
    装置。
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