JP2001343450A

JP2001343450A - 水中探知装置

Info

Publication number: JP2001343450A
Application number: JP2000165606A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Iino; 博司飯野; Yasushi Nishimori; 靖西森; Kenichi Watanabe; 健一渡辺
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2001-12-14
Anticipated expiration: 2020-06-02
Also published as: JP4771575B2

Abstract

(57)【要約】【課題】遮音材を不要にして小型かつ安価に製作できる
とともに、球形のような特殊な形状をした送受波器にも
適用が可能な水中探知装置を提供する。【解決手段】周方向に多数の振動子Ｋ（１），Ｋ
（２），…Ｋ（Ｎ）が所定の方位を向いて配列された超
音波送波器を備えた水中探知装置において、各振動子に
加わる送信信号の位相をΔθずつずらせて、一周で３６
０°変化するように周方向の位相制御を行なう。円周上
の対向する１対の振動子に加わる送信信号は、位相差が
１８０°となって打ち消しあうので、水底方向に発生す
るサイドローブを低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水中を広域に探知
するための水中探知装置に関し、特に、回転体からなる
本体の表面に多数の振動子が所定の方位を向いて周方向
に配列された超音波送受波器を用いて水中を探知する装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１５は、このような水中探知装置を用
いて、魚群や潮流などの水中情報を探知する原理を示し
ている。図において、Ａは船舶Ｓに搭載された水中探知
装置、Tは水中探知装置Ａに備えられた超音波送受波
器、Ｂｓは超音波送受波器Tから発射される送信ビー
ム、Ｂｒは送信ビームＢｓが水中で反射して帰来するエ
コービームを受信する受信ビーム、Ｚは水面である。送
信ビームＢｓは水中の全方位へ向けて一斉に発射され、
傘形のビームを形成する。一方、受信ビームＢｒは、超
音波送受波器Ｔが円周方向に電気的もしくは機械的に走
査されて形成される所定の指向性をもったビームであ
る。そして、受信ビームＢｒによって受信されたエコー
信号を解析することによって、魚群や潮流などに関する
水中情報を求める。

【０００３】図１６は、上記水中探知装置Ａに備えられ
た超音波送受波器Ｔの概略図である。５０は円筒形をし
た本体であって、この本体５０の表面には、多数の振動
子５１が所定の方位を向いて円周方向に配列されてい
る。各振動子５１に送信信号が印加されると、各振動子
５１が振動して超音波送受波器Ｔから送信ビームが水中
に発射されるとともに、水中で反射して帰来するビーム
が振動子５１で受信され、エコー信号が検出される。こ
こで、振動子５１に加わる送信信号は正弦波信号であ
り、同一円周上にある全ての振動子５１に対して、同一
振幅で同一位相の送信信号が与えられる。したがって、
超音波送受波器Ｔからは、どの方向にも同じ信号レベル
の送信ビームＢｓが発射され、これによって無指向な音
場が形成される。

【０００４】超音波送受波器Ｔから水平方向ｘへ送信さ
れる超音波の指向特性は、ｘ方向のメインビーム５２
と、ｘ方向に対して鉛直方向に生じるサイドローブ５
３，５４とに分かれる。メインビーム５２は、本来の水
中探知用ビームであって、その発射方向は、振動子５１
に加わる送信信号を位相制御しなければ図の実線のよう
に水平方向ｘとなるが、振動子５１に加わる送信信号を
鉛直方向に位相制御することにより、図の破線のように
任意の角度γ（ティルト角）に設定することができる。
すなわち、図１７に示すように、超音波送受波器Ｔから
の送信ビーム５０１の波面５０２が角度γの方向ｘ’に
対して直角となるように、振動子５１に加わる送信信号
の位相を鉛直方向に少しずつずらせて位相制御する。

【０００５】一方、サイドローブ５３，５４は水中探知
には不要な信号であり、このうち上側のサイドローブ５
３については悪影響は少ないが、下側のサイドローブ５
４は有害な信号として問題となる。すなわち、サイドロ
ーブ５４は水底方向に向かって生じるため、水中の反射
体（特に水底）からの反射エコーがメインビーム５２に
与える影響を大きくし、これが原因となってメインビー
ム５２による本来のエコー信号が正しく検出できなくな
るおそれがある。

【０００６】特に、図１６のように円周上に振動子が配
列された超音波送受波器Ｔでは、同一円周上にある各振
動子５１から水底までの距離が等しいことから、従来の
ようにそれらの振動子５１に加わる送信信号が同位相で
あると、水底方向については各振動子５１から発射され
た超音波が重なって強め合うために、高レベルのサイド
ローブ５４が発生する。この結果、サイドローブ５４に
よる水底からの反射エコーが増大して、メインビーム５
２によるエコー信号を、サイドローブ５４によるエコー
信号と区別することができなくなり、魚群等の正確な水
中情報が得られなくなる。したがって、何らかの手段に
より、水底方向に生じるサイドローブ５４をできるだけ
少なくする必要がある。

【０００７】この対策として、図１８に示すような遮音
構造の超音波送受波器Ｔが従来から採用されている。図
において５０は送受波器の本体、５１は振動子で、これ
らは図１６に示したものと同じである。５５は本体５０
を覆うウレタンゴム等からなる筐体、５６は筐体５５の
下面に設けられた遮音用のスポンジであって、たとえば
クロロプレンゴムをスポンジ状にしたものからなる。５
７はスポンジ５６を外側から覆うように設けられたスポ
ンジカバーであって、スポンジ５６はこのスポンジカバ
ー５７と筐体５５の下面との間に挟着される。５８はス
ポンジカバー５７を筐体５５に取り付けるための固定部
材、５９は振動子５１と電気的に接続されているケーブ
ルである。

【０００８】このような構造によれば、図１６で示した
水底方向へのサイドローブ５４は、遮音材であるスポン
ジ５６によって吸収されるため、サイドローブ５４によ
る水中からの反射エコーが減少して、メインビーム５２
によるエコー信号を正確に抽出することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１８
の構造によると遮音材としてのスポンジ５６やスポンジ
カバー５７が必要となり、部品数が増えてコストが高く
なるとともに、組立工数も増え、形状も大型化するとい
う欠点がある。また、超音波送受波器Ｔには、図１９で
示すように、球状の本体６０の表面に形成した多数の孔
６１に振動子（図示省略）を収納した球形の送受波器が
あるが、このものでは本体６０の底部にも孔６１が存在
するため、上述したスポンジ５６を設けることができな
いという問題がある。

【００１０】そこで本発明は、遮音材を不要にして小型
かつ安価に製作できるとともに、球形のような特殊な形
状をした送受波器にも適用が可能な水中探知装置を提供
することを課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る水中探知装置は、回転体からなる本体
の表面に多数の振動子が周方向に配列され、各振動子に
加わる送信信号の位相が回転体の周方向に変化するよう
に位相制御を行なうものである。ここで回転体とは、平
面図形がこれと同一平面上にある一つの直線を軸として
回転した結果生ずる立体をいう。また、周方向とは回転
体の回転方向を意味する。たとえば、球は円がその直径
を軸として回転することにより生じる回転体である。本
発明の回転体には、球や円筒体のほか、円錐、回転楕円
体などが含まれる。

【００１２】このような位相制御を行なうことで、各振
動子から送波される超音波の位相は、周方向に少しずつ
ずれたものとなり、全周についてみると相互に打ち消し
あう位相関係にあるものが存在することになる。したが
って、この相殺により水底方向に発生するサイドローブ
を抑制することができ、全方位に向けて同位相で送信す
る場合に比べて、サイドローブによる水中からの反射エ
コーが減少する。その結果、この反射エコーがメインビ
ームに与える影響を小さくして、メインビームによるエ
コー信号を正確に抽出することができるため、従来のよ
うに遮音材を設ける必要がなくなる。また、遮音材が不
要になることから、球形のような特殊形状の送受波器に
も適用が可能となる。

【００１３】位相制御の方法としては、各振動子に加わ
る送信信号の位相が回転体の周方向に一周で３６０°×
η（ηは自然数）リニアに変化するように位相制御を行
なうことが考えられる。たとえば、η＝１とし、１６個
の振動子を円周方向に等間隔で配列した場合は、送信信
号の位相は円周方向に２２．５°ずつ変化し、一周で３
６０°変化する。そして、対向する１対の振動子に加わ
る送信信号の位相差は１８０°となる。したがって、こ
の場合には、各振動子から送波される超音波の位相は、
それぞれ対向する振動子から送波される超音波の位相に
対して逆相となるため、水底方向についてはそれらが全
周にわたって打ち消しあうことでサイドローブが著しく
減少する。その結果、サイドローブによる水底からの反
射エコーの影響を極力小さくすることができ、水中情報
をより正確に探知することができる。

【００１４】送信信号の位相を変化させるには種々の方
法があるが、たとえば信号発生器で生成された信号を各
振動子の方位角に対応して所定の位相角だけ移相する複
数の移相回路を設け、それぞれの移相回路からの出力を
送信信号として振動子に供給することが考えられる。ま
た、移相回路に代えて、信号発生器で生成された信号を
各振動子の方位角に対応して所定の時間だけ遅延させる
複数の遅延回路を用いてもよい。さらに、信号発生器と
複数の移相回路あるいは遅延回路を設ける代わりに、各
振動子の方位角に対応した所定の位相角あるいは所定の
遅延時間を持った信号を独立して生成する複数の信号発
生器を設けてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
図を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明が適用
される超音波送受波器の一例を示し、図１９に示したも
のと同じ球形の送受波器である。図において、１は超音
波送受波器、２は球からなる本体、５は本体２から外部
に引き出されたケーブルであって、本体２の表面には多
数の孔３が形成されている。これらの孔３には、図１
（ｂ）に示すような超音波振動子４がそれぞれ収納され
ている。そして、孔３に収納された超音波振動子４は所
定の方位を向いて周方向に配列されている。

【００１６】６は超音波送受波器１から水平方向ｘへ送
波された水中探知用のメインビーム、７は水底方向へ生
じるサイドローブ、８は水底方向と反対方向へ生じるサ
イドローブである。これらは図１６に示したメインビー
ム５２およびサイドローブ５３，５４と同様のものであ
り、メインビームの発射方向は、振動子４に加わる送信
信号の位相を図１７と同じ原理によって鉛直方向に制御
することにより、図１６の場合と同様に任意のティルト
角γに設定することができる。

【００１７】図１６の円筒状の超音波送受波器Ｔは、傘
形のビームを形成して水中の広い範囲を探知できる一方
で、船の真下には探知ビームを送波できないので、船下
の魚群を探知することができないが、図１のような球状
の超音波送受波器１では、底部にも振動子が存在するの
で、傘形のビームを形成できることはもちろん、船の真
下方向へ扇形の探知ビームを送波して船下の魚群を探知
することもできる。

【００１８】振動子４は図１（ｂ）のように、電極を兼
ねるヘッドマス４１およびテールマス４２と、これらに
よって挟着された圧電素子４３と、リード線４４，４５
とを備えた公知のランジュバン振動子からなる。ヘッド
マス４１はアルミニウム等から形成されており、本体２
の孔３から外部に臨むように配置されて、超音波を所定
の方位へ送波するとともに、水中からのエコーを受波す
る。圧電素子４３はたとえば圧電セラミックからなり、
リード線４４，４５を介して送信信号電圧を印加するこ
とによって振動し、この振動がヘッドマス４１に伝達さ
れて超音波が送波される。また、水中で反射したエコー
を受波するときには、ヘッドマス４１の振動が圧電素子
４３に伝達されて電圧に変換され、リード線４４，４５
から電気信号として取り出される。なお、上記のような
振動子４に代えて、フェライトにコイルを巻回した構造
の磁歪素子を用いてもよい。

【００１９】図２は、上記のような球形の超音波送受波
器１を用いて位相制御を行なう場合の原理図である。図
２において、Ｋ（１），Ｋ（２），…Ｋ（Ｎ）は、図１
（ａ）を上から見た場合の円周上に配列された振動子４
を示しており、各振動子４は所定の方位を向いてΔθの
角度ピッチでＮ個配列されている。本例ではＮ＝１６で
あり、したがってΔθ＝３６０°÷１６＝２２．５°と
なっている。そして、各振動子４に対しては、その方位
角φに応じて、図３に示すような制御位相角βをもった
送信信号が個別に与えられる。

【００２０】すなわち、振動子Ｋ（１）は方位角がφ＝
２２．５°であるから、β＝２２．５°の制御位相角を
もった送信信号が与えられる。振動子Ｋ（２）は方位角
がφ＝４５°であるから、β＝４５°の制御位相角をも
った送信信号が与えられる。同様にして、一般に振動子
Ｋ（ｎ）については、方位角がφ＝ｎ・Δθとなるか
ら、β＝ｎ・Δθの制御位相角をもった送信信号が与え
られる。そして、振動子Ｋ（Ｎ）は方位角がφ＝３６０
°であるから、β＝３６０°（つまり０°）の制御位相
角をもった送信信号が与えられる。このようにして、送
信信号の位相が振動子４の配列方向に沿って２２．５°
ずつ変化し、一周で３６０°変化するようなリニアな位
相制御が行なわれる。

【００２１】以上のような位相制御を行なうと、各振動
子４に加わる送信信号の位相がΔθずつずれているた
め、従来のように同一円周上にある全ての振動子４を同
位相で駆動する場合に比べて、水底方向のサイドローブ
が減少する。すなわち、図２において、たとえば振動子
Ｋ（１）と、これに対向する振動子Ｋ（９）とを考えた
場合、振動子Ｋ（１）の送信信号の位相角はβ＝Δθ、
振動子Ｋ（９）の送信信号の位相角はβ＝（１８０°＋
Δθ）であるから、両者の位相差は１８０°となって逆
相の関係にある。同様に、振動子Ｋ（２）と、これに対
向する振動子Ｋ（１０）とを考えた場合、振動子Ｋ
（２）の送信信号の位相角はβ＝２Δθ、振動子Ｋ（１
０）の送信信号の位相角はβ＝（１８０°＋２Δθ）で
あるから、両者の位相差は１８０°となって、やはり逆
相の関係にある。こうして、円周上に配列された全ての
振動子４についてみた場合、対向する振動子の送信信号
の位相が逆相となるため、水底方向では各振動子４から
の超音波が打ち消しあい、この相殺効果によって水底方
向へ生じるサイドローブ７を低減することができる。し
たがって、サイドローブ７による水底からの反射エコー
が減少し、この反射エコーがメインビームに与える影響
を極力小さくできる。

【００２２】図４は、位相制御された送信信号の波形図
を示している。送信信号は正弦波であって、各振動子Ｋ
（１），Ｋ（２），…Ｋ（ｎ）に与えられる信号の位相
はΔθずつずれており、上述したように対向する振動子
Ｋ（１）およびＫ（９）の位相差は１８０°となって、
逆相の関係にあることがわかる。

【００２３】図５は、図４のような送信信号を生成する
ための駆動回路９の一例を示すブロック図である。図に
おいて、１０は正弦波信号を発生する信号発生器、１１
は信号発生器１０で生成された正弦波信号を各振動子４
の方位角に対応して所定の位相角だけ移相する複数の移
相回路、１２は各移相回路１１から出力される送信信号
を増幅して各振動子４に供給するパワーアンプである。

【００２４】移相回路１１はΔθずつ位相角がずれた信
号を発生するようになっており、移相回路Ｐ（１）から
の出力はパワーアンプ１２で増幅されて、図４（ａ）の
送信信号として振動子Ｋ（１）に与えられる。同様に、
移相回路Ｐ（２）からの出力はパワーアンプ１２で増幅
されて、図４（ｂ）の送信信号として振動子Ｋ（２）に
与えられ、移相回路Ｐ（３）からの出力はパワーアンプ
１２で増幅されて、図４（ｃ）の送信信号として振動子
Ｋ（３）に与えられる。

【００２５】信号発生器１０で生成される正弦波信号をＳ＝ａ（ｔ）ｓｉｎ（２πｆｔ）で表したとき、振動子Ｋ（ｎ）に対応する移相回路Ｐ
（ｎ）から出力される送信信号は、次式で表すことがで
きる。Ｓ（ｎ，ｔ）＝ａ（ｔ）ｓｉｎ（２πｆｔ＋ｎ・Δθ）｜ｔ｜≦Ｔ／２ここで、ｆは送信信号の周波数、Ｔは送信信号の時間
幅、ａ（ｔ）は送信信号のエンベロープである。

【００２６】図６は、駆動回路９の他の例を示すブロッ
ク図である。図６では各振動子４の方位角に対応した所
定の位相角Δθ，２Δθ，…ｎΔθを持った信号を独立
して生成する複数の信号発生器１３を設け、各信号発生
器１３からの出力をパワーアンプ１２を介して、送信信
号として振動子４に供給するようにしている。

【００２７】図７は、以上のような周方向の位相制御を
行なった場合の送信指向特性と、周方向の位相制御を行
わない場合の送信指向特性とを比較して示したもので、
横軸は水平方向を０°とした場合の鉛直方向の傾斜角度
（図１（ａ）のγ）を表し、縦軸は送信信号のレベル
（ｄＢ）を表している。ここでは、γ＝３０°として超
音波を送波した場合について比較している。図中、Ｍは
メインビームを、ＳＬはサイドローブをそれぞれ示して
いる。送信信号に対して周方向の位相制御を行わない場
合は、図７（ａ）のように＋９０°方向（水底方向）に
−１８ｄＢ程度の強いサイドローブＳＬ₉₀が発生してい
るが、周方向の位相制御を行なった場合には、＋９０°
方向のサイドローブは−３０ｄＢ以下のレベルまで減少
し、図７（ｂ）には表れなくなっている。なお、−９０
°側のサイドローブも減少しているが、これは水底と反
対方向のサイドローブであるから、本発明においてはあ
まり意味がない。

【００２８】ところで、水中を広域に探知するために
は、図１６でも述べたように、どの方向にも同じレベル
の超音波を発射して無指向な音場を形成する必要がある
が、本発明のように周方向の位相制御を行なった場合で
も、この要求を満たすことができる。以下、これを図８
により説明する。図８は円周上に無数の点音源（振動
子）が配列された連続モデルを表している。

【００２９】図８において、方位角φの点Ｑ１における
振動子の制御位相角βはβ＝φ、点Ｑ１から角度α離れ
た点Ｑ２における振動子の制御位相角βは、β＝φ＋α
である。また、点Ｑ１から十分遠方の点で超音波を受信
した場合の、点Ｑ１から発射された超音波の伝播距離
と、点Ｑ２から発射された超音波の伝播距離との差は、
図よりｒ（１−ｃｏｓα）であるから、これより両者の
位相差を求めると、 −ｋ・ｒ（１−ｃｏｓα）となる。ここで、ｋは波数であって、ｋ＝２π／λ（λ
は波長）で定義される。

【００３０】したがって、点音源の指向特性を±π／２
の範囲で考えた場合、一般に方位角φの点における指向
性関数Ｄ（φ）は、次のように表すことができる。

【式１】上式より、指向性関数Ｄ（φ）の絶対値がφに依存しな
いことから、指向特性は無指向となることがわかる。

【００３１】図９は、以上のような連続モデルで周方向
の位相制御を行なって、超音波を送信した場合の波面
（すなわち等位相面）を示しており、波面１６はらせん
状となることがわかる。

【００３２】以上においては、送信信号に対する周方向
の位相制御につき説明したが、振動子４の鉛直配列方向
に対しては、傾斜角度γに対応して各振動子４に加わる
送信信号の位相を少しずつずらせるような位相制御が行
なわれる。その原理は図１７と同様であり、送信ビーム
の波面がγの方向に対して直角となるように、送信信号
の位相を鉛直方向に制御する。したがって、鉛直方向に
位相制御されたそれぞれの送信信号に対して、さらに周
方向の位相制御が行なわれることになる。

【００３３】図１０は、水中探知装置の電気的構成を示
したブロック図であり、たとえばスキャニングソナーと
して構成した例である。図において、１は図１で示した
球状の超音波送受波器、２１は送受波器１に送信信号を
与える送信部、２２は送受波器１からエコー信号を受信
する受信部、２３は送受波器１の動作を送信側と受信側
とに切り換える送受切換部である。送信部２１には、図
５または図６で示した駆動回路９が設けられる。２４は
送受信制御や表示制御などを行なう制御部、２５は受信
部２２が受信したエコー信号を解析して演算を行なう演
算処理部であって、制御部２４および演算処理部２５
は、たとえばマイクロコンピュータから構成される。２
６は設定や操作を行なうための操作部、２７は演算処理
部２５で演算されたデータを表示する表示部である。

【００３４】上記構成からなるスキャニングソナーにお
いて、制御部２４から送信部２１に送信指令が与えられ
ると、送信部２１に備えられた駆動回路９（図５または
図６）から、前述した位相制御された送信信号が出力さ
れ、送信側に切り換えられた送受切換部２３を介して、
送受波器１から超音波が送信される。この超音波は水中
の魚群や水底において反射し、そのエコー信号が送受波
器１で受信される。このエコー信号は、受信側に切り換
えられた送受切換部２３を介して受信部２２で受信さ
れ、演算処理部２５に与えられる。演算処理部２５で
は、エコー信号を解析して魚群等を検出するとともに水
深値などを演算する。それらの結果は液晶ディスプレイ
等からなる表示部２７に表示される。

【００３５】本発明は、上述した以外にも種々の実施形
態を採用することができる。たとえば、図５において
は、位相制御を行なう手段として複数の移相回路１１を
備えた駆動回路９を例に挙げたが、移相回路に代えて遅
延回路を用いることも可能である。図１１は、この場合
の駆動回路９の一例を示すブロック図であり、図５と同
一部分には同一符号を付してある。１０は正弦波信号を
発生する信号発生器、１４は信号発生器１０で生成され
た正弦波信号を各振動子４の方位角に対応して所定の時
間だけ遅延させる複数の遅延回路、１２は各遅延回路１
４から出力される送信信号を増幅して各振動子４に供給
するパワーアンプである。図１３は、図１１の駆動回路
９によって位相制御された送信信号の波形図を示してい
る。なお、図１１および図１３において、Ｄはオフセッ
トディレイであって、図１３の場合（Ｎ＝１８）はＤ＝
１８τとなる。

【００３６】遅延回路１４はτずつ時間がずれた信号を
発生するようになっており、遅延回路D（１）からの出
力はパワーアンプ１２で増幅されて、図１３（ａ）の送
信信号として振動子Ｋ（１）に与えられる。同様に、遅
延回路D（２）からの出力はパワーアンプ１２で増幅さ
れて、図１３（ｂ）の送信信号として振動子Ｋ（２）に
与えられ、遅延回路D（１０）からの出力はパワーアン
プ１２で増幅されて、図１３（ｃ）の送信信号として振
動子Ｋ（１０）に与えられる。対向する振動子Ｋ（１）
およびＫ（１０）の位相差は１８０°となって、逆相の
関係にあることがわかる。

【００３７】図１２は、駆動回路９の他の例を示すブロ
ック図である。図１２では各振動子４の方位角に対応し
た所定の遅延時間τ，２τ，…ｎτを持った信号を独立
して生成する複数の信号発生器１５を設け、各信号発生
器１５からの出力をパワーアンプ１２を介して、送信信
号として振動子４に供給するようにしている。

【００３８】なお、本発明における位相制御の手段とし
ては、以上のような移相回路や遅延回路などを用いたも
ののほかにも、マイクロコンピュータを用いてソフトウ
エア処理によって位相制御を行なう方法を採用すること
ができる。

【００３９】また、以上の実施形態では、送信信号の位
相を周方向に一周で３６０°リニアに変化するように制
御しているが、一周で３６０°×ηリニアに変化するよ
うに制御してもよい。ここで、ηは自然数（１，２，
３，…）である。たとえばη＝３の場合は、一例として
図１４に示すように、方位角１２０°につき位相が３６
０°リニアに変化するような位相制御となる。なお、η
の値が振動子の数と同じであると、振動子間の位相差が
３６０°で同相となり、打ち消しが行なわれなくなるの
で、ηの値は振動子の数と同じにならないように設定さ
れる。また、図２では各振動子４が同一円周上に等ピッ
チ（Δθ）で規則正しく並んで配列されているが、本発
明では振動子４は必ずしも同一の円周上に並んでいる必
要はなく、また、振動子４の配列間隔も一定である必要
はない。

【００４０】また、以上の実施形態では、超音波送受波
器１として球状のものを例に挙げたが、本発明の送受波
器は、回転体からなる本体の表面に多数の振動子が所定
の方位を向いて周方向に配列されたものであればよく、
図１６のような円筒状の送受波器にも適用することがで
きる。この場合は、図１８に示したスポンジ５６やスポ
ンジカバー５７を設ける必要がなくなり、構造が簡略化
される。また、球や円筒以外の、たとえば円錐や回転楕
円体などからなる送受波器、あるいは上部が円筒状で下
部が半球状であるような送受波器にも、本発明は適用が
可能である。

【００４１】さらに、上記実施形態においては、水中探
知装置としてスキャニングソナーを例に挙げたが、本発
明はスキャニングソナーに限らず、潮流計などにも適用
することができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、各振動子に加わる送信
信号の位相が周方向に変化するように位相制御を行なう
ことにより、水底方向のサイドローブが減少するので、
水底からの反射エコーがメインビームに与える影響を小
さくして、信頼性の高い水中探知装置を実現することが
できる。また、遮音材が不要であるため、部品を削減し
て安価に製作できるとともに、特殊形状をした送受波器
の場合でも適用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した球形の超音波送受波器と振動
子の概略図である。

【図２】本発明の原理を説明する図である。

【図３】位相制御を説明する図である。

【図４】振動子に与えられる送信信号の波形図である。

【図５】駆動回路のブロック図である。

【図６】駆動回路の他の例を示すブロック図である。

【図７】送信指向特性を示す図である。

【図８】位相制御を行なった場合の無指向性を説明する
図である。

【図９】波面を示す図である。

【図１０】水中探知装置の電気的構成を示すブロック図
である。

【図１１】駆動回路の他の例を示すブロック図である。

【図１２】駆動回路の他の例を示すブロック図である。

【図１３】振動子に与えられる送信信号の波形図であ
る。

【図１４】位相制御の他の例を示す図である。

【図１５】水中探知の原理を示す図である。

【図１６】円筒形の超音波送受波器の概略図である。

【図１７】鉛直方向の位相制御を説明する図である。

【図１８】遮音材を設けた従来の超音波送受波器の断面
図である。

【図１９】球形の超音波送受波器の概略図である。

【符号の説明】

１超音波送受波器２本体３孔４振動子６メインビーム７，８サイドローブ９駆動回路１０信号発生器１１移相回路１３信号発生器１４遅延回路１５信号発生器 φ 方位角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺健一兵庫県西宮市芦原町９番52号古野電気株式会社内Ｆターム(参考） 5J083 AA02 AB01 AB20 AC15 AC32 AD01 AE04 AF15 BB03 BB15 BB20 BD05 BD12 EB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転体からなる本体の表面に多数の振動子
が所定の方位を向いて周方向に配列された超音波送受波
器と、前記各振動子に送信信号を与えて超音波を送信さ
せる駆動回路とを備え、前記駆動回路は、各振動子に加わる送信信号の位相が前
記周方向に変化するように位相制御を行なうことを特徴
とする水中探知装置。
【請求項２】各振動子に加わる送信信号の位相が前記周
方向に一周で３６０°×η（ηは自然数）リニアに変化
するように位相制御を行なう請求項１に記載の水中探知
装置。
【請求項３】前記駆動回路は、信号発生器と、この信号
発生器で生成された信号を各振動子の方位角に対応して
所定の位相角だけ移相する複数の移相回路とを有し、各
移相回路からの出力を送信信号として振動子に供給する
請求項１または２に記載の水中探知装置。
【請求項４】前記駆動回路は、各振動子の方位角に対応
した所定の位相角を持った信号を独立して生成する複数
の信号発生器を有し、各信号発生器からの出力を送信信
号として振動子に供給する請求項１または２に記載の水
中探知装置。
【請求項５】前記駆動回路は、信号発生器と、この信号
発生器で生成された信号を各振動子の方位角に対応して
所定の時間だけ遅延させる複数の遅延回路とを有し、各
遅延回路からの出力を送信信号として振動子に供給する
請求項１または２に記載の水中探知装置。
【請求項６】前記駆動回路は、各振動子の方位角に対応
した所定の遅延時間を持った信号を独立して生成する複
数の信号発生器を有し、各信号発生器からの出力を送信
信号として振動子に供給する請求項１または２に記載の
水中探知装置。
【請求項７】送信ビームの鉛直方向の傾斜角度に対応し
て、各振動子に加わる送信信号の位相を鉛直方向に制御
する請求項１ないし６のいずれかに記載の水中探知装
置。