JP2003344536A - Ultrasonic inspection equipment - Google Patents

Ultrasonic inspection equipment

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Publication number
JP2003344536A
JP2003344536A JP2002150852A JP2002150852A JP2003344536A JP 2003344536 A JP2003344536 A JP 2003344536A JP 2002150852 A JP2002150852 A JP 2002150852A JP 2002150852 A JP2002150852 A JP 2002150852A JP 2003344536 A JP2003344536 A JP 2003344536A
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JP
Japan
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water bottom
ultrasonic
signal
distance
reflection
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002150852A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Yokobori
弘幸 横堀
Kageyoshi Katakura
景義 片倉
Takaya Matsuse
隆哉 松瀬
Hideki Endo
日出樹 遠藤
Kazuhiro Moriguchi
和弘 森口
Kenji Miyajima
健司 宮嶋
Naomi Matsuki
奈緒美 松木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koden Electronics Co Ltd
Original Assignee
Koden Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koden Electronics Co Ltd filed Critical Koden Electronics Co Ltd
Priority to JP2002150852A priority Critical patent/JP2003344536A/en
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic inspection equipment which can grasp more accurate states in water and of a water bottom by distinguishing an object in water from the water bottom and displaying distances and azimths of these reflecting objects and the water bottom, while keeping a merit that the constitution is simple and low in cost. <P>SOLUTION: The ultrasonic inspection equipment is provided with: a transmitting part for transmitting an ultrasonic wave signal; a receiving part provided with receiving elements for receiving a reflected wave of the transmitted signal from the object and outputting a received signal; an azimuth detecting part for detecting an azimuth of the object from arrangement of the receiving elements and phase difference of received signals output from the receiving elements; a distance and reflection intensity detecting part for detecting a distance from the object and reflection intensity, from an appearing time and an amplitude of the received signal; a display processing part for displaying the object on an image plane wherein the detected azimuth, distance and reflection intensity are used as data for display; and a water bottom judging part for judging the water bottom, on the basis of reflected signal intensity output from the reflection intensity detecting part. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、魚体などの反射物
体の二次元的または三次元的位置を検知可能な超音波探
査装置に関するものであり、特に、簡易・安価な構成を
保ったまま、水底および水中の物体の検出の精度と分解
能の向上を図った超音波探査装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic probe device capable of detecting a two-dimensional or three-dimensional position of a reflective object such as a fish body, and particularly, while maintaining a simple and inexpensive structure, The present invention relates to an ultrasonic probing apparatus that improves the accuracy and resolution of detection of water bottoms and objects in water.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の簡易な魚群探知機は、船底などに
取り付けた超音波トランスジューサから水中(本明細書
においては、以後、水中を海中とも記述する。)に超音
波を放射し、魚体など水中の反射物体で生じた反射波を
受信し、送信から受信までに要した時間、すなわち超音
波の往復の伝搬所要時間から反射物体までの距離を検出
している。この簡易な魚群探知機では、反射波の到来方
向、すなわち、反射物体の方位を検出できないため、反
射物体が全て船舶の真下にあるかのように取り扱ってい
る。以上を第1従来技術という。
2. Description of the Related Art A conventional simple fish finder emits ultrasonic waves into water (hereinafter, water is also referred to as undersea) from an ultrasonic transducer attached to the bottom of a ship or the like to detect a fish body or the like. The reflected wave generated by the underwater reflecting object is received, and the time required from transmission to reception, that is, the time required for the ultrasonic wave to make a round trip is detected from the distance to the reflecting object. Since this simple fish finder cannot detect the arrival direction of the reflected wave, that is, the azimuth of the reflecting object, all the reflecting objects are treated as if they were right under the ship. The above is called the first conventional technology.

【0003】反射物体までの距離だけでなくその方位も
検出するには、多数の超音波トランスジューサを配列し
ておき配列順に順次動作させるという電子走査を行う
か、あるいは、単一の超音波トランスジューサの向きを
変化させるという機械走査を行うことが必要になる。上
記電子走査の構成では多数の超音波トランスジューサが
必要になり、このため、装置が複雑・高価になる。ま
た、上記機械走査の構成では、機械的な走査機構が必要
になるので、やはり装置が複雑・高価になる。
In order to detect not only the distance to the reflecting object but also its direction, a large number of ultrasonic transducers are arrayed and sequentially operated in the order of arrangement, or electronic scanning is performed, or a single ultrasonic transducer is used. It is necessary to perform a mechanical scan in which the orientation is changed. The electronic scanning arrangement described above requires a large number of ultrasonic transducers, which makes the device complex and expensive. Further, in the above mechanical scanning configuration, a mechanical scanning mechanism is required, so that the device is also complicated and expensive.

【0004】本出願人の先願(特開平2001−999
31号公報)には、少数の超音波トランスジューサを用
いて海中の魚体などの反射物体の二次元的または三次元
的位置を検知できるようにした超音波探査装置が開示さ
れている。この超音波探査装置は、送信された超音波の
反射波を複数の受信素子で受信し、各受信素子の形状と
配置で定まる方位関数と、各受信素子の受信信号の位相
差とから、反射波を発生させた物体の方位を検出する方
位検出部を備えている。また、この装置は、超音波を送
信してから反射波を受信するまでの所要時間と受信した
反射波の振幅とから反射物体までの距離と反射強度とを
検出する距離検出部と、上記各検出部で検出済みの方位
と距離とを組合せて二次元または三次元表示する表示部
とを備えている。このように、従来の反射物体までの距
離と受信強度に加えて、反射物体の方位を検出すること
により、反射物体の多次元的な位置が検知される。以上
を第2従来技術という。
The applicant's prior application (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-999
No. 31) discloses an ultrasonic probing apparatus capable of detecting the two-dimensional or three-dimensional position of a reflecting object such as a fish body in the sea by using a small number of ultrasonic transducers. This ultrasonic exploration device receives the reflected waves of the transmitted ultrasonic waves by a plurality of receiving elements and reflects them from the azimuth function determined by the shape and arrangement of each receiving element and the phase difference of the received signal of each receiving element. The azimuth detector is provided to detect the azimuth of the object that generated the wave. In addition, this device includes a distance detection unit that detects a distance to a reflecting object and a reflection intensity from a time required for transmitting the ultrasonic wave to receiving the reflected wave and the amplitude of the received reflected wave, and each of the above. The display unit includes a display unit that two-dimensionally or three-dimensionally displays a combination of the azimuth and the distance detected by the detection unit. As described above, the multidimensional position of the reflective object is detected by detecting the azimuth of the reflective object in addition to the distance to the reflective object and the reception intensity of the related art. The above is referred to as the second related art.

【0005】この第2従来技術の超音波探査装置では、
例えば、図4に示すように、x軸方向(船舶の舷側)に
矩形状の超音波トランスジューサTD1、TD2が距離
Lだけ離して船底などに配置される。超音波トランスジ
ューサTD1、TD2から同時に同一の送信信号が放射
される。一方のトランスジューサTD1の中心からR離
れた方位角θXの方向に反射物体Wが存在するものとす
る。他方の超音波トランスジューサTD2と反射物体W
との距離をR+δRとすれば、δR=LsinθXで与
えられる。反射物体Wで発生した超音波の伝搬速度をc
とおき、一方の超音波トランスジューサTD1が反射波
を受信してから他方の超音波トランスジューサTD2が
反射波を受信するまでの時間差δtとすれば、δt=δ
R/c=LsinθX/cを得る。
In this second prior art ultrasonic probe,
For example, as shown in FIG. 4, rectangular ultrasonic transducers TD1 and TD2 are arranged in the x-axis direction (the port side of the ship) at a distance L from the bottom of the ship. The ultrasonic transmitters TD1 and TD2 radiate the same transmission signal at the same time. It is assumed that the reflecting object W exists in the direction of the azimuth angle θ X , which is R away from the center of the transducer TD1. The other ultrasonic transducer TD2 and the reflecting object W
If the distance between and is R + δR, then δR = Lsin θ X. C is the propagation velocity of the ultrasonic wave generated in the reflecting object W.
If the time difference δt from when one ultrasonic transducer TD1 receives the reflected wave to when the other ultrasonic transducer TD2 receives the reflected wave, then δt = δ
We obtain R / c = Lsin θ X / c.

【0006】上記時間差δtが超音波受信信号の半周期
よりも小さくなるように、距離Lや超音波信号の周波数
をあらかじめ設定しておくことにより、上記受信時点の
時間差をそれぞれの超音波トランスジューサの受信信号
の位相差から検出できる。送信信号としては、数十kH
z乃至数百kHzの超音波帯域の正弦波の搬送波が数十
サイクルにわたって持続するバースト状の波形などが使
用される。反射物体の多次元表示は、例えば船舶の場
合、舷側方向をx軸、深度方向をy軸、船舶の進行方向
をz軸(時間軸t)とすると、x−y断面、t−y断
面、一定深度のt−x断面などによって表示される。
By setting the distance L and the frequency of the ultrasonic signal in advance so that the time difference δt becomes smaller than the half cycle of the ultrasonic wave received signal, the time difference at the time of the reception can be adjusted by each ultrasonic transducer. It can be detected from the phase difference between the received signals. As a transmission signal, several tens of kHz
A burst-like waveform in which a sinusoidal carrier wave in the ultrasonic band of z to several hundred kHz lasts for several tens of cycles is used. In the case of a ship, for example, in the case of a ship, the multi-dimensional display of the reflecting object is such that, when the port side direction is the x axis, the depth direction is the y axis, and the traveling direction of the ship is the z axis (time axis t), the xy section, the ty section, It is displayed by a tx section or the like having a constant depth.

【0007】上記第2従来技術の超音波探査装置によれ
ば、最小限2個の超音波トランスジューサを用いて舷側
方向などのある角度範囲にわたって反射物体の二次元あ
るいは三次元的な位置を検出することができる。
According to the above-described ultrasonic probe of the second prior art, the two-dimensional or three-dimensional position of the reflecting object is detected over a certain angle range such as the port side direction by using at least two ultrasonic transducers. be able to.

【0008】図5は、図4に示すような上記第2従来技
術の超音波探知装置の構成における3次元表示画面の例
である。直交三軸として船舶の舷側方向にx軸、深度方
向にy軸、船舶の進行方向にz軸または時間軸tがそれ
ぞれ設定される。左上の表示画面a)は船舶のt−y断
面、右上の表示画面b)はx−y断面、左下の表示画面
c)はt−x断面である。各断面中のa1、b1、c1
は、現在の時点で検出された同一の反射物体であり、a
4、b4は海底を示している。
FIG. 5 is an example of a three-dimensional display screen in the configuration of the ultrasonic detecting device of the second prior art as shown in FIG. As the three orthogonal axes, the x-axis is set in the port side direction of the ship, the y-axis is set in the depth direction, and the z-axis or the time axis t is set in the traveling direction of the ship. The upper left display screen a) is a ty cross section of the ship, the upper right display screen b) is an xy cross section, and the lower left display screen c) is a tx cross section. A1, b1, c1 in each section
Is the same reflective object detected at the current time point, and a
4 and b4 indicate the seabed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記第1従来技術の超
音波探査装置では、反射物体の方位を検出することがで
きないため、反射物体が全て船舶の真下にあるかのよう
に取り扱われ、水中の反射物体の正確な位置を表示する
ことができない。このため、漁船で操業する際に投網位
置と実際に魚群のいる方向が若干ずれて、網にかかる魚
が予想より少なくなり、漁獲高が上がらないという問題
がある。
Since the ultrasonic probe of the above-mentioned first prior art cannot detect the direction of the reflecting object, the reflecting object is treated as if it were right underneath the ship, and the underwater is detected. It is not possible to display the exact position of the reflective object. For this reason, there is a problem in that when fishing boats are operated, the position of the fishing net and the actual direction of the school of fish are slightly displaced, the number of fish caught on the net is smaller than expected, and the catch cannot be increased.

【0010】また、反射物体までの距離だけでなくその
方位も検出するには、多数の超音波トランスジューサを
配列しておき配列順に順次動作させるという電子走査を
行うか、あるいは、単一の超音波トランスジューサの向
きを変化させるという機械走査を行うことが必要にな
る。上記電子走査の構成では多数の超音波トランスジュ
ーサが必要になり、このため、装置が複雑・高価にな
る。また、上記機械走査の構成では、機械的な走査機構
が必要になるので、やはり装置が複雑・高価になるとい
う問題がある。
Further, in order to detect not only the distance to the reflecting object but also its direction, a large number of ultrasonic transducers are arranged and are sequentially operated in the order of arrangement, or electronic scanning is performed, or a single ultrasonic wave is used. It is necessary to perform a mechanical scan that changes the orientation of the transducer. The electronic scanning arrangement described above requires a large number of ultrasonic transducers, which makes the device complex and expensive. Further, in the above mechanical scanning configuration, since a mechanical scanning mechanism is required, there is also a problem that the device becomes complicated and expensive.

【0011】上記第2従来技術の超音波探査装置では、
超音波信号を送信し、反射物体で生じた反射信号を2個
の超音波トランスジューサで受信するという超音波信号
の送受信動作を1回だけ行うことにより、ある角度範囲
にわたる広い空間から2次元の位置データが取得され
る。ところで、上記第2従来技術の超音波探査装置での
水底表示は、水底からの反射信号強度に対応した色での
表示ではなく、水底の底質を判別しにくいという問題が
ある。
In the second prior art ultrasonic probe,
The ultrasonic signal is transmitted and received by the two ultrasonic transducers, and the ultrasonic signal is transmitted and received once by the two ultrasonic transducers to transmit and receive the ultrasonic signal only once. The data is acquired. By the way, the water bottom display in the ultrasonic probe of the second prior art is not a display in a color corresponding to the intensity of the reflection signal from the water bottom, and there is a problem that it is difficult to determine the bottom quality of the water bottom.

【0012】従って、本発明の目的は、構成が簡易・安
価であるという利点を保ったまま、水中における反射物
体と水底とを区別し、かつ、これら反射物体および水底
の距離と方位を表示させることで、より正確な水中およ
び水底の状態を把握出来る超音波探査装置を提供するこ
とにある。
Therefore, an object of the present invention is to distinguish between a reflecting object in water and the bottom of the water, and to display the distance and direction of the reflecting object and the bottom of the water, while maintaining the advantage that the structure is simple and inexpensive. Therefore, it is to provide an ultrasonic probing apparatus capable of more accurately grasping the state of water and the bottom of the water.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の超音波探知装置
は、超音波信号を送信する送信素子を備えた送信部と、
この送信された超音波信号の物体による反射波を受信し
受信信号を出力する複数の受信素子を備えた受信部と、
複数の受信素子の配置と各受信素子から出力される受信
信号の位相差とから物体の方位を検出する方位検出部
と、受信信号の出現時点および振幅から物体の距離およ
び反射強度を検出する距離・反射強度検出部と、検出さ
れた方位、距離および反射強度を表示用データとして物
体を画面表示する表示処理部とを備えた超音波探査装置
であって、距離・反射強度検出部から出力される反射信
号の強度にもとづいて、水底の判定をする水底判定部と
を備えた構成となっている。
An ultrasonic detecting apparatus of the present invention comprises a transmitting section having a transmitting element for transmitting an ultrasonic signal,
A receiving unit including a plurality of receiving elements that receive a reflected wave of the transmitted ultrasonic signal from the object and output a received signal,
An azimuth detecting unit that detects the azimuth of an object from the arrangement of a plurality of receiving elements and the phase difference of the received signals output from each receiving element, and a distance that detects the distance to the object and the reflection intensity from the output time and amplitude of the received signal. An ultrasonic exploration device including a reflection intensity detection unit and a display processing unit that displays an object on the screen using the detected azimuth, distance, and reflection intensity as display data, which is output from the distance / reflection intensity detection unit. The bottom of the water is determined based on the intensity of the reflected signal.

【0014】さらに請求項2の発明は、表示処理部は、
水底判定部により水底と判定された反射信号を特定の色
にして表示する構成になっている。また、請求項3の発
明は、表示処理部は、水底判定部により水底と判定され
た反射信号を水底深度に対応した色で表示する構成にな
っている。
Further, according to the invention of claim 2, the display processing section comprises:
The reflection signal determined to be the water bottom by the water bottom determination unit is displayed in a specific color. Further, in the invention of claim 3, the display processing unit is configured to display the reflection signal determined as the water bottom by the water bottom determination unit in a color corresponding to the water bottom depth.

【0015】そして、請求項4の発明は、表示処理部
は、水底判定部により水底と判定された反射信号を拡大
表示する構成となっている。
In the invention of claim 4, the display processing unit is configured to magnify and display the reflection signal determined to be the water bottom by the water bottom determination unit.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を実施例に
基づき説明する。図1は、本発明の一実施例の超音波探
査装置の構成を示すブロック図である。この超音波探査
装置は、制御部CNT、送信部TX、単行回路IS1,
IS2、超音波トランスジューサTD1,TD2、増幅
回路AMP1,AMP2、サンプリング回路SPL1,
SPL2、複素信号合成回路CMPX1,CMPX2、
位相差検出回路ARG、加算回路ADD、絶対値回路A
BS、水底判定回路BTM、ディジタル・シグナル・プ
ロセッサDSP、表示装置DISを備えている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described based on examples. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic probe device according to an embodiment of the present invention. This ultrasonic survey apparatus includes a control unit CNT, a transmission unit TX, a single circuit IS1,
IS2, ultrasonic transducers TD1 and TD2, amplifier circuits AMP1 and AMP2, sampling circuit SPL1,
SPL2, complex signal synthesis circuits CMPX1, CMPX2,
Phase difference detection circuit ARG, addition circuit ADD, absolute value circuit A
It is equipped with a BS, a water bottom determination circuit BTM, a digital signal processor DSP, and a display device DIS.

【0017】制御部CNTの制御のもとに送信部TXで
超音波の送信信号が発生される。この送信信号は、数十
kHz乃至数百kHzの超音波帯域の正弦波の搬送波が
数十サイクルにわたって持続するバースト状の波形を有
する。この超音波送信信号は、信号を一方向にだけ伝達
する単行回路IS1,IS2を通過して2個の超音波ト
ランスジューサTD1,TD2のそれぞれに供給され、
それぞれから同時に外部の海中などに放射される。海中
に放射されて海中の魚体などで生じた反射波は、送受共
用の超音波トランスジューサTD1,TD2のそれぞれ
に受信され、増幅回路AMP1,AMP2で増幅され
る。
Under the control of the control unit CNT, the transmission unit TX generates an ultrasonic transmission signal. This transmission signal has a burst-like waveform in which a sine wave carrier in the ultrasonic band of several tens of kHz to several hundreds of kHz lasts for several tens of cycles. The ultrasonic transmission signal is supplied to each of the two ultrasonic transducers TD1 and TD2 after passing through the single-circuit circuits IS1 and IS2 that transmit the signal only in one direction.
They are simultaneously emitted to the outside sea and the like. Reflected waves radiated into the sea and generated by a fish body in the sea are received by the ultrasonic transducers TD1 and TD2 which are commonly used for transmission and reception, and are amplified by the amplifier circuits AMP1 and AMP2.

【0018】増幅回路AMP1,AMP2で増幅された
受信反射信号a1,a2は、サンプリング回路SPL1,
SPL2において、第1、第2のサンプリング信号sp
i,spqによってサンプリングされ、ディジタル信号に
変換される。第1のサンプリング回路SPL1から出力
されるディジタル受信信号p1,q1は後段の複素信号合
成回路CMPX1においてディジタル複素信号r1=p1
+jq1に変換され、位相差検出回路ARGと加算回路
ADDとに供給される。同様に、第2のサンプリング回
路SPL2から出力されるディジタル受信信号p2,q2
は後段の複素信号合成回路CMPX2においてディジタ
ル複素信号r2=p2+jq2に変換され、位相差検出回
路ARGと加算回路ADDとに供給される。
The reception reflection signals a 1 and a 2 amplified by the amplifier circuits AMP1 and AMP2 are converted into sampling circuits SPL1 and SPL1, respectively.
In SPL2, the first and second sampling signals sp
It is sampled by i , sp q and converted into a digital signal. The digital reception signals p 1 and q 1 output from the first sampling circuit SPL1 are digital complex signals r 1 = p 1 in the complex signal synthesis circuit CMPX1 in the subsequent stage.
It is converted to + jq 1 and supplied to the phase difference detection circuit ARG and the addition circuit ADD. Similarly, the digital reception signals p 2 , q 2 output from the second sampling circuit SPL2
Is converted into a digital complex signal r 2 = p 2 + jq 2 in the complex signal synthesizing circuit CMPX2 in the subsequent stage and supplied to the phase difference detecting circuit ARG and the adding circuit ADD.

【0019】位相差検出回路ARGでは、ディジタル複
素信号r1とr2との複素共役積r1・r2 *から受信反射
信号a1,a2の偏角gが算定され、ディジタル・シグナ
ル・プロセッサDSPに供給される。加算回路ADDで
は、ディジタル複素信号r1とr2が加算され、この加算
値hの絶対値sが絶対値回路ABSで算定され、水底判
定回路BTMとディジタル・シグナル・プロセッサDS
Pとに供給される。
In the phase difference detection circuit ARG, the deviation angle g of the received reflection signals a 1 and a 2 is calculated from the complex conjugate product r 1 · r 2 * of the digital complex signals r 1 and r 2, and the digital signal It is supplied to the processor DSP. In the adder circuit ADD, the digital complex signals r 1 and r 2 are added, the absolute value s of the added value h is calculated by the absolute value circuit ABS, and the water bottom determination circuit BTM and the digital signal processor DS are added.
And P.

【0020】水底判定回路BTMでは、ディジタル・シ
グナル・プロセッサDSPに供給される絶対値sが、海
底からの反射信号によるものであるかを判定し、海底信
号検出フラグkをディジタル・シグナル・プロセッサD
SPに供給する。ディジタル・シグナル・プロセッサD
SPは、絶対値sとその出現時点、偏角gと海底信号検
出フラグ信号kから二次元の表示データを作成し、表示
部DISに供給し、表示させる。
In the water bottom judgment circuit BTM, it is judged whether or not the absolute value s supplied to the digital signal processor DSP is due to the reflected signal from the sea bottom, and the sea bottom signal detection flag k is set to the digital signal processor D.
Supply to SP. Digital signal processor D
The SP creates two-dimensional display data from the absolute value s, the current point in time, the deflection angle g, and the seabed signal detection flag signal k, and supplies the display data to the display unit DIS for display.

【0021】受信信号a1,a2の包絡線振幅をA
(t)、搬送波の角周波数をω、位相をそれぞれφ1
φ2とおくと、 a1=A(t)cos(ωt+φ1) a2=A(t)cos(ωt+φ2) となる。
Let the envelope amplitude of the received signals a 1 and a 2 be A
(T), the angular frequency of the carrier wave is ω, and the phase is φ 1 , respectively.
If φ 2 is set, a 1 = A (t) cos (ωt + φ 1 ) a 2 = A (t) cos (ωt + φ 2 ).

【0022】受信信号a1を、サンプリング回路SPL
1において、標本化信号spiと、遅延回路DLYによ
り、標本化信号spiよりもτだけ遅延させた標本化信
号spqとによって標本化する。時刻tに出現する標本
化信号spiによる標本化受信信号p1(t)と、時刻t
=t+τに出現する標本化信号による標本化受信信号q
(t)は、 p1(t)=A(t)cos(ωt+φ1) q1(t)=a1(t+τ) =A(t+τcos〔ω(t+τ)+φ1〕 ≒A(t)cos〔ω(t+τ)+φ1〕 となる。ここで、τを、 ωτ=π/2 とすると、 q1(t)≒A(t)cos〔(ωt+φ1)+ π/2〕 =−A(t)sin(ωt+φ1) となる。
The received signal a 1 is sent to the sampling circuit SPL.
1, the sampling is performed using the sampling signal sp i and the sampling signal sp q delayed by τ from the sampling signal sp i by the delay circuit DLY. The sampled received signal p 1 (t) by the sampled signal sp i appearing at time t and the time t
= Sampled received signal q by the sampled signal appearing at t + τ
(T) is, p 1 (t) = A (t) cos (ωt + φ 1) q 1 (t) = a 1 (t + τ) = A (t + τcos [ω (t + τ) + φ 1 ] ≒ A (t) cos [ ω (t + τ) + φ 1 ]. Here, when τ is ωτ = π / 2, q 1 (t) ≈A (t) cos [(ωt + φ 1 ) + π / 2] = -A (t ) Sin (ωt + φ 1 ).

【0023】複素信号合成回路CMPX1において、p
1(t)を実部とし、q1(t)を虚部とする複素数r1
が合成される。すなわち、この複素数r1は、 r1=p1(t)−jq1(t) =A(t)cos(ωt+φ1)+jA(t)sin(ωt+φ1) =A(t)exp〔j(ωt+φ1)〕 である。r1は受信信号a1の位相角(ωt+φ1)を偏
角とする複素数となっている。
In the complex signal synthesis circuit CMPX1, p
Complex number r 1 where 1 (t) is the real part and q 1 (t) is the imaginary part
Is synthesized. That is, the complex number r 1 is r 1 = p 1 (t) -jq 1 (t) = A (t) cos (ωt + φ 1 ) + jA (t) sin (ωt + φ 1 ) = A (t) exp [j ( ωt + φ 1 )]. r 1 is a complex number whose argument is the phase angle (ωt + φ 1 ) of the received signal a 1 .

【0024】同様に、 r2=p2(t)−jq2(t) =A(t)cos(ωt+φ2)+jA(t)sin(ωt+φ2) =A(t)exp〔j(ωt+φ2)〕 となる。r2は受信信号a2の位相角(ωt+φ2)を偏角
とする複素数となっている。
Similarly, r 2 = p 2 (t) -jq 2 (t) = A (t) cos (ωt + φ 2 ) + jA (t) sin (ωt + φ 2 ) = A (t) exp [j (ωt + φ 2). )] r 2 is a complex number whose argument is the phase angle (ωt + φ 2 ) of the received signal a 2 .

【0025】従って、位相角計算部ARGにより、この
複素数r1とr2の複素共役積を計算し、その偏角gを計
算すると、ARGの出力gは、 g=Arg〔r1・r2 *〕 =φ1−φ2 =Δφ となる。このように、受信信号a1,a2間の位相差Δφ
が求まると、トランスジューサからみた魚体の方位角θ
Xが判明する。
Therefore, by the phase angle calculation unit ARG,
Complex number r1And r2Compute the complex conjugate product of
When calculated, the output g of ARG is g = Arg [r1・ R2 *] = Φ12 = Δφ Becomes Thus, the received signal a1, A2Phase difference between
Is obtained, the azimuth angle θ of the fish seen from the transducer
XTurns out.

【0026】加算回路ADDによる加算結果は、 h=r1+r2 =A(t)〔exp j(ωt+φ1)+exp j(ωt+φ2)〕 となる。The addition result of the addition circuit ADD is   h = r1+ R2     = A (t) [exp j (ωt + φ1) + Exp j (ωt + φ2)] Becomes

【0027】水底判定回路BTMでは、絶対値回路AB
Sで算定された絶対値sに対して、ある閾値(すなわち
海底からの反射信号と同等の強度)を設け、絶対値sと
この閾値とを比較し、連続して絶対値sが大きい場合の
み、ディジタル・シグナル・プロセッサDSPに供給さ
れる絶対値sが、海底からの受信反射信号と判断して、
海底信号検出フラグkをディジタル・シグナル・プロセ
ッサDSPに出力する。ディジタル・シグナル・プロセ
ッサDSPは、絶対値sとその出現時点、偏角gと海底
信号検出フラグkから二次元の表示データを作成し、表
示部DISに供給し、表示させる。
In the water bottom determination circuit BTM, the absolute value circuit AB
A certain threshold value (that is, the intensity equivalent to the reflection signal from the seabed) is set for the absolute value s calculated in S, and the absolute value s is compared with this threshold value, and only when the absolute value s is continuously large. , The absolute value s supplied to the digital signal processor DSP is judged to be the reflected signal received from the seabed,
The seabed signal detection flag k is output to the digital signal processor DSP. The digital signal processor DSP creates two-dimensional display data from the absolute value s, its output time, the deflection angle g and the seabed signal detection flag k, and supplies it to the display unit DIS for display.

【0028】図2は、本実施例の超音波探査装置での多
次元表示画面の一例である。図5と符号が同一なものに
ついては、説明を省略する。図2の左上にある船舶のt
−y断面の表示画面a)と、図2の右上にあるx−y断
面の表示画面b)は、図5のa)とb)と同様の表示に
なっている。しかし、水底判定回路BTMから海底信号
検出フラグkが、ディジタル・シグナル・プロセッサD
SPに供給されることにより、任意の深度y1における
t−y断面図において、c1、c3の反射物体以外にも
海底も表示することができる。そして、図2の左下にあ
るt−y断面の表示画面c)のように海底からの反射信
号と、反射物体c1、c3を区別して表示できる。ま
た、海底の表示色と反射物体の表示色がかさならないよ
うに、海底の表示色を暗色にして表示したり、逆に反射
物体の表示を白抜きに表示するのも良い。
FIG. 2 is an example of a multi-dimensional display screen in the ultrasonic survey apparatus of this embodiment. Description of the same reference numerals as those in FIG. 5 will be omitted. The t of the ship in the upper left of FIG.
The display screen a) of the -y cross section and the display screen b) of the xy cross section in the upper right of FIG. 2 have the same display as the screens a) and b) of FIG. However, the seabed signal detection flag k from the seabed determination circuit BTM indicates that the digital signal processor D
By being supplied to the SP, the seabed can be displayed in addition to the reflecting objects of c1 and c3 in the ty cross-sectional view at an arbitrary depth y1. Then, the reflection signal from the seabed and the reflection objects c1 and c3 can be displayed separately as in the display screen c) of the yy section in the lower left of FIG. In addition, the display color of the seabed may be displayed in a dark color so that the display color of the seabed and the display color of the reflective object do not overlap, or conversely, the display of the reflective object may be displayed in white.

【0029】図2のc)に海底深度情報を表示に加える
ことで、任意の深度y1におけるt−x断面図は、図2
d)のように海底深度に対応した色で海底を表示でき
る。図では例示していないが、深度y1の断面に反射物
体があれば、図2d)にこの反射物体の表示も重畳する
こともできる。
By adding the seafloor depth information to the display in c) of FIG. 2, a tx sectional view at an arbitrary depth y1 is shown in FIG.
The seabed can be displayed in a color corresponding to the depth of the seabed as in d). Although not illustrated in the figure, if there is a reflecting object in the cross section at the depth y1, the display of this reflecting object can also be superimposed on FIG. 2d).

【0030】図3は、本実施例の超音波探査装置での多
次元表示画面の別の一例である。図5と符号が同一なも
のについては、説明を省略する。図3の左上にある船舶
のt−y断面の表示画面a)のz1は、海底拡大範囲を
示すマークである。図3a’)は、図3a)に示されて
いる海底拡大範囲を示すマークz1の範囲のみを海底拡
大して表示した例である。図3b’)は、図3b)に示
されている海底拡大範囲を示すマークz1の範囲のみを
海底拡大して表示した例である。海底からの反射強度
(海底映像の色)の変化と尾引きの長さから海底の底質
判断できるので、これら図3a’)、図3b’)による
海底拡大表示で、より一層、海底からの反射強度を比較
しやすくなり、海底の底質判断をおこなえる。
FIG. 3 shows another example of the multi-dimensional display screen in the ultrasonic survey apparatus of this embodiment. Description of the same reference numerals as those in FIG. 5 will be omitted. Z1 of the display screen a) of the ty cross section of the ship in the upper left of FIG. 3 is a mark indicating the seabed expansion range. FIG. 3a ′) is an example in which only the range of the mark z1 indicating the seabed expansion range shown in FIG. 3a) is displayed by enlarging the seabed. FIG. 3b ′) is an example in which only the range of the mark z1 indicating the seabed expansion range shown in FIG. 3b) is displayed by enlarging the seabed. Since it is possible to judge the bottom sediment quality from the change in the reflection intensity (color of the bottom image) from the bottom and the length of the tailing, the enlarged bottom view shown in these Figures 3a ') and 3b') shows even more It becomes easier to compare the reflection intensity, and it is possible to judge the bottom sediment quality.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の超
音波探査装置は、受信信号の位相差から水中における反
射物体の方位を検出し、受信信号の強度にもとづいて、
水中における反射物体と水底との受信信号を区別出来る
構成であるから、水中の反射物体の方位や位置を正確な
把握でき、また、海底拡大することで、水底の底質判断
がしやすくなるので、容易に正確な水中および水底の状
態を把握できる効果を奏する。
As described in detail above, the ultrasonic probe of the present invention detects the direction of a reflecting object in water from the phase difference of the received signals, and based on the intensity of the received signals,
Since it is a configuration that can distinguish the received signal of the reflection object and the bottom of the water, it is possible to accurately grasp the direction and position of the reflection object in the water, and by expanding the seabed, it becomes easier to judge the bottom quality of the bottom. , The effect of easily grasping the accurate underwater and bottom conditions can be achieved.

【0032】また、図3b)のようなx−y断面の表示
画面を海底拡大し図3b’)のように表示することで、
従来の魚群探知機では、困難だったx−y断面の海底拡
大表示も可能となる。
Further, the display screen of the xy cross section as shown in FIG. 3b) is enlarged on the seabed and displayed as shown in FIG. 3b ').
With the conventional fish finder, it is possible to display the enlarged seabed in the xy section, which was difficult.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の超音波探査装置の構成を示
すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例の超音波探査装置による多次元的
な表示画面の例。
FIG. 2 is an example of a multidimensional display screen by the ultrasonic survey apparatus of the embodiment of FIG.

【図3】図1の実施例の超音波探査装置による海底拡大
の表示を含んだ多次元的な表示画面の例。
FIG. 3 is an example of a multi-dimensional display screen including a display for expanding the seabed by the ultrasonic probe of the embodiment of FIG.

【図4】2個の受信信号の位相差にもとづく反射物体の
方位角の検出の原理を説明するための概念図。
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a principle of detecting an azimuth angle of a reflecting object based on a phase difference between two reception signals.

【図5】従来の超音波探査装置による多次元的な表示画
面の一例。
FIG. 5 is an example of a multi-dimensional display screen by a conventional ultrasonic probe.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

CNT 制御部 TX 送信部 IS1,IS2 単行回路 TD1,TD2 超音波トランスジューサ AMP1,AMP2 増幅回路 SPL1,SPL2 サンプリング回路 CMPX1,CMPX2 複素合成回路 ARG 位相差検出回路 ADD 加算回路 ABS 絶対値回路 BTM 水底判定回路 DSP ディジタル・シグナル・プロ
セッサ DIS 表示装置 DLY 遅延回路
CNT control section TX transmission section IS1, IS2 single circuit TD1, TD2 ultrasonic transducer AMP1, AMP2 amplification circuit SPL1, SPL2 sampling circuit CMPX1, CMPX2 complex synthesis circuit ARG phase difference detection circuit ADD addition circuit ABS absolute value circuit BTM water bottom determination circuit DSP Digital signal processor DIS Display device DLY Delay circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森口 和弘 神奈川県横浜市緑区長津田7−2−6 (72)発明者 宮嶋 健司 東京都八王子市明神町3−11−2 コート プラザ八王子 206 (72)発明者 松木 奈緒美 東京都八王子市千人町3−14−19光ハイム 403号 Fターム(参考) 5J083 AA02 AB01 AB06 AC29 AC32 AD06 AD17 AE04 AE06 AF16 BE17 BE38 CA01 CA12 EA28 EA47    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kazuhiro Moriguchi             7-2-6 Nagatsuda, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa (72) Inventor Kenji Miyajima             3-11-2 Myojincho, Hachioji City, Tokyo Court             Plaza Hachioji 206 (72) Inventor Naomi Matsuki             3-14-19 Sennincho, Hachioji City, Tokyo Hikari Heim             No. 403 F-term (reference) 5J083 AA02 AB01 AB06 AC29 AC32                       AD06 AD17 AE04 AE06 AF16                       BE17 BE38 CA01 CA12 EA28                       EA47

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】超音波信号を送信する送信素子を備えた送
信部と、この送信された超音波信号の物体による反射波
を受信し受信信号を出力する複数の受信素子を備えた受
信部と、前記複数の受信素子の配置と各受信素子から出
力される受信信号の位相差とから前記物体の方位を検出
する方位検出部と、前記受信信号の出現時点および振幅
から物体の距離および反射強度を検出する距離・反射強
度検出部と、前記検出された方位、距離および反射強度
を表示用データとして前記物体を画面表示する表示処理
部とを備えた超音波探査装置であって、 前記距離・反射強度検出部から出力される反射信号の強
度にもとづいて、水底の判定をする水底判定部とを備え
た超音波探査装置。
1. A transmission section having a transmission element for transmitting an ultrasonic signal, and a reception section having a plurality of reception elements for receiving reflected waves of an object of the transmitted ultrasonic signal and outputting reception signals. An azimuth detecting unit that detects the azimuth of the object from the arrangement of the plurality of receiving elements and the phase difference of the received signals output from the respective receiving elements, and the distance and the reflection intensity of the object from the output current time and the amplitude of the received signal. An ultrasonic exploration device comprising: a distance / reflection intensity detection unit for detecting the object, and a display processing unit that displays the object on the screen using the detected azimuth, distance, and reflection intensity as display data. An ultrasonic probing apparatus comprising a water bottom determination unit that determines the water bottom based on the intensity of a reflection signal output from a reflection intensity detection unit.
【請求項2】前記表示処理部は、前記水底判定部により
水底と判定された反射信号を特定の色にして表示するこ
とを特徴とする請求項1記載の超音波探査装置。
2. The ultrasonic probing apparatus according to claim 1, wherein the display processing unit displays the reflection signal determined to be the water bottom by the water bottom determination unit in a specific color.
【請求項3】前記表示処理部は、前記水底判定部により
水底と判定された反射信号を水底深度に対応した色で表
示することを特徴とする請求項1記載の超音波探査装
置。
3. The ultrasonic probing apparatus according to claim 1, wherein the display processing unit displays the reflection signal determined to be the water bottom by the water bottom determination unit in a color corresponding to the depth of the water bottom.
【請求項4】前記表示処理部は、前記水底判定部により
水底と判定された反射信号を拡大表示することを特徴と
する請求項1記載の超音波探査装置。
4. The ultrasonic probing apparatus according to claim 1, wherein the display processing unit magnifies and displays the reflection signal determined to be the water bottom by the water bottom determination unit.
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