JP2004093271A

JP2004093271A - Ultrasonic search apparatus and ultrasonic transmitting/receiving device

Info

Publication number: JP2004093271A
Application number: JP2002253296A
Authority: JP
Inventors: Takaya Matsuse; 松瀬　隆哉; Hiroyuki Yokobori; 横堀　弘幸; Kazuhiro Moriguchi; 森口　和弘; Hideki Endo; 遠藤　日出樹; Kageyoshi Katakura; 片倉　景義
Original assignee: Koden Electronics Co Ltd
Current assignee: Koden Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an ultrasonic transmitting/receiving device which outputs, as information, the characteristic or the model number of an ultrasonic transmitting/receiving element such as a resonance frequency, permissible input power, transmitting/receiving sensitivity, impedance, and so forth, to provide an ultrasonic search apparatus which transmits/receives in the optimum state for the ultrasonic transmitting/receiving element in the ultrasonic transmitting/receiving device, by setting a transmitting/receiving condition on the basis of the information, and to solve the problems. <P>SOLUTION: In the ultrasonic transmitting/receiving device which transmits an ultrasonic wave into water and which receives the reflected wave, a storage part for storing the information on the ultrasonic transmitting/receiving device is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、水中に超音波を送信し、魚体などの水中の物体の反射波を受信して得られた反射波の反射信号にもとづき、水中の魚体や水底などの情報を映像として表示する超音波探査装置及びこの超音波探査装置の超音波送受波器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水深の計測や水中の魚群を探知する超音波探査装置として、魚群探知機が一般的に利用されている。魚群探知機は、超音波送受波器、表示器、操作パネル、送受信機等で構成されており、表示器に水中の状況を断面図で表示する装置である。魚群探知機は数多くの種類の送受信周波数や送信出力が使用されており、例えば、シラスなどのように、深度が浅い場所に生息し、体長の小さい魚を探知する場合、分解能や反射率が高い２００ｋＨｚの送受信周波数を使用している。また、金目鯛のように深度の深い場所に生息している魚を探知する場合、送信出力を大きくし、水中での超音波減衰が低い２８ｋＨｚの送受信周波数を使用している。このように魚群探知機の送受信周波数や送信出力は探知する魚の大きさや水中の深度に応じて使い分けられており、その数は少なくない。従って、魚群探知機を構成する要素である超音波送受波器や送受信機は、魚群探知機の送受信周波数や送信出力に応じて数多くの種類が必要であった。
【０００３】
送受信機はシンセサイザ方式による送信機やスーパーヘテロダイン方式による受信機を用いることにより、一つの送受信機で様々な送受信周波数に対応可能となったが、超音波送受波器内の超音波送受波素子は、送受信周波数や送信出力によって、超音波送受波素子の特性である共振周波数、許容入力電力、送受信感度およびインピーダンス等が、それぞれ異なり一つの超音波送受波器では対応不可能である。このため、使用者は、超音波送受波素子の共振周波数、許容入力電力、送受信感度およびインピーダンス等を調べて、送受信機の送受信条件を手動で設定している。
【０００４】
また、魚群探知機における超音波送受波器は、通常船底に取り付けられている。その為、既設の超音波送受波器に新規の送受信機を接続する場合、送受信機の送信条件等を設定するため、船底に取り付けられている超音波送受波器内の超音波送受波素子の共振周波数、許容入力電力、送受信感度およびインピーダンス等を調べなければならない。これらの情報を調べるには、別途測定器などにより、該当する超音波送受波器内の超音波送受波素子を測定する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、超音波送受波器内の超音波送受波素子に対して、最適な送受信を行なうため、上述のように超音波送受波器内の超音波送受波素子の共振周波数、許容入力電力、送受信感度およびインピーダンス等を調べ、手動で送受信機の送受信条件を設定しなければならず、手間がかかる。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決し、共振周波数、許容入力電力、送受信感度およびインピーダンス等の超音波送受波素子の特性または型番を情報として出力する超音波送受波器を実現し、この情報をもとに送受信条件を設定することで、超音波送受波器内の超音波送受波素子に対して、最適な送受信をおこなう超音波探査装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、水中に超音波を送信し、その反射波を受信する超音波送受波器において、超音波送受波器に関する情報を記憶する記憶部を具備している。
【０００８】
次に、請求項２の発明では、前記記憶部は、受動素子で構成されている。また、請求項３の発明では、前記記憶部は、メモリ素子で構成されている。
【０００９】
また、請求項４の発明では、前記記憶部に記憶されている情報は、前記超音波送受波素子の共振周波数、許容入力電力、送受信感度およびインピーダンス等の前記超音波送受波素子の特性である。請求項５の発明では、前記記憶部から出力される情報は、前記超音波送受波器に接続される超音波信号電路を兼用して信号出力される。
【００１０】
さらに、請求項６の発明では、前記記憶部から出力される信号は、前記超音波送受波素子の送受信周波数とは異なる周波数の信号である。また、請求項７の発明では、前記記憶部から出力される信号は、電磁的結合手段または静電的結合手段を用いて、前記超音波送受波素子を介して出力されている。
【００１１】
さらに、請求項８の発明では、前記記憶部から出力される信号は、前記超音波送受波素子の送受信周波数と一致した周波数の信号である。
【００１２】
さらに、請求項９の発明では、前記超音波送受波素子に関する情報にもとづき、前記超音波送受波素子の送受信条件を設定する送受信条件設定部と、前記送受信条件設定部からの制御信号により前記超音波送受波素子に送受信をおこなう送受信回路とを具備している。
【００１３】
さらに、請求項１０の発明では、超音波送受波器内の超音波送受波素子に関する情報を記憶する記憶部と、前記記憶部の情報にもとづき、送受信回路の送受信条件を設定する送受信条件設定部とを具備している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態に関し図面に基づき説明する。図１は、本発明の第１実施例の構成を説明する図である。１０は送受波器、２０は超音波送受波素子、２０ａは超音波信号電路、３０は記憶部、３０ａは情報信号電路、４０は送受信制御・表示部、４１は送受信条件設定部、４２は送受信回路、４３は制御回路、４４は表示器である。送受波器１０は、超音波送受波素子２０と記憶部３０とから構成されている。送受信制御・表示部４０は、送受信条件設定部４１、送受信回路４２、制御回路４３と表示器４４とから構成されている。
【００１５】
送受波器１０が接続されている水中探査装置、例えば、魚群探知機の電源が入ると、制御回路４３からの制御信号により、記憶部３０から情報の信号が、情報信号電路３０ａを通じて、送受信条件設定部４１に供給される。この情報の信号には、送受波器１０内にある超音波送受波素子２０の特性を示す共振周波数、許容入力電力、送受波感度およびインピ−ダンスと型番等の情報が含まれている。送受信条件設定部４１では、供給された情報の信号をもとに、接続されている超音波送受波素子２０に最適な送受信条件を設定するために、制御信号として、送受信条件を送受信回路４２に出力する。送受信回路４２では、送受信条件設定部４１からの制御信号により、超音波信号電路２０ａを介して、超音波送受波素子２０に最適な送信パルス信号を供給し、超音波送受波素子２０から海中へ超音波パルス信号を放射する。
【００１６】
海中に放射され、海中の魚体（魚群）などの反射物や海底で反射した反射波は、超音波送受波素子２０で受信され、超音波信号電路２０ａを介して、送受信回路４２に供給される。送受信回路４２は、送受信条件設定部４１で設定された受信条件の制御信号により、供給された反射波に対して、最適な受信信号処理を行い、制御回路４３に出力する。制御回路４３では、この最適な信号処理が行なわれた受信信号をＢスコープ映像化し、表示器４４に出力する。そして、表示器４４で海中の魚体（魚群）などの反射物や海底の探知映像を表示する。
【００１７】
図２は、記憶部３０に抵抗器を使用した例である。制御回路４３からの制御信号により、送受信条件設定部４１を介して、抵抗器の抵抗値が情報の信号として、情報信号電路３０ａを通じて、送受信条件設定部４１に読み取られる。この抵抗器の抵抗値は、送受波器１０内にある超音波送受波素子２０の特性を示す共振周波数、許容入力電力、送受波感度およびインピ−ダンスの情報ではなく、超音波送受波素子２０の型番に対応した値となっている。送受信条件設定部４１は、供給された情報の信号による超音波送受波素子２０の型番の情報をもとに、この超音波送受波素子２０の共振周波数や許容入力電力を図示しないメモリなど記憶回路を検索し、型番に適合した送受信条件を設定し、制御信号として、送受信回路４２に出力する。送受信回路４２は、送受信条件設定部４１からの制御信号により、超音波信号電路２０ａを介して、超音波送受波素子２０の特性に適合した最適な送信パルス信号を供給し、超音波送受波素子２０から海中へ超音波パルス信号を放射する。また、海中に放射され、海中の魚体（魚群）などの反射物や海底で反射した反射波は、超音波送受波素子２０で受信され、超音波信号電路２０ａを介して、送受信回路４２に供給されるが、ここでも超音波送受波素子２０の特性に適合した最適な受信信号処理が行われる。
【００１８】
このように記憶部３０に抵抗器を使用した場合、記憶部３０に対して別途電源供給をする必要がなく、情報信号電路３０ａの本数も少なくなる。また、抵抗器を可変抵抗器にすることにより、抵抗値を連続的に変化させることができ、型番の情報に応じた抵抗値を自由に設定できるので、数多くの超音波送受波素子２０の型番に割り当て可能であるが、その数は送受信条件設定部４１での読み取り分解能で制限される。
【００１９】
図３は、記憶部３０にディジタル・エンコーダ・スイッチを使用した例である。制御回路４３からの制御信号により、送受信条件設定部４１を介して、超音波送受波素子の型番に対応したディジタル・エンコーダ・スイッチのディジタル値（図３では、Ｄ０〜Ｄ３）が情報の信号として、情報信号電路３０ａを通じて、送受信条件設定部４１に読み取られる。この場合も前述した記憶部３０に抵抗器を使用した場合と同様に、ディジタル・エンコーダ・スイッチのディジタル値は、送受波器１０内にある超音波送受波素子２０の特性を示す共振周波数、許容入力電力、送受波感度およびインピーダンスの情報ではなく、超音波送受波素子２０の型番に対応した値となっている。送受信条件設定部４１は、供給された情報の信号による超音波送受波素子２０の型番の情報をもとに、この超音波送受波素子２０の共振周波数や許容入力電力を図示しないメモリなど記憶回路を検索し、型番に適合した送受信条件を設定し、制御信号として、送受信回路４２に出力する。送受信回路４２は、送受信条件設定部４１からの制御信号により、超音波信号電路２０ａを介して、超音波送受波素子２０の特性に適合した最適な送信パルス信号を供給し、超音波送受波素子２０から海中へ超音波パルス信号を放射する。また、海中に放射され、海中の魚体（魚群）などの反射物や海底で反射した反射波は、超音波送受波素子２０で受信され、超音波信号電路２０ａを介して、送受信回路４２に供給されるが、ここでも超音波送受波素子２０の特性に適合した最適な受信信号処理が行われる。
【００２０】
このように記憶部３０にディジタル・エンコーダ・スイッチを使用した場合も、記憶部３０に対して別途電源供給をする必要がない。また、情報信号電路３０ａの本数は増えるが、ディジタル符号を増やすことで、前述した記憶部３０に抵抗器を使用した場合のような、送受信条件設定部４１での読み取り分解能による制限はなく、確実に数多くの超音波送受波素子２０の型番に対応可能である。
【００２１】
図４は、記憶部３０にフラッシュメモリを使用した例である。３１はシリアルデータ受信回路、３２は受信コード判定回路、３３はメモリ書き込み制御回路、３４はフラッシュメモリ、３５はメモリ読み出し制御回路、３６はシリアルデータ送信回路である。
【００２２】
制御回路４３からの制御信号が、送受信条件設定部４１を介してシリアルデータ信号として、記憶部３０のシリアルデータ受信回路３１に供給される。この制御信号は、調歩同期式のシリアルデータからなる信号である。シリアルデータ受信回路３１は、供給された制御信号のスタートビットを検出し、このスタートビットに続く８ビットのコードを受信し、受信コード判定回路３２へ出力する。受信コード判定回路３２は、入力されたコード信号が、超音波送受波素子２０の様々な情報を含んだ情報の信号の送信を要求しているのか、または、フラッシュメモリ３４へ超音波送受波素子２０の様々な情報の書き込みを要求しているのかを判定する。
【００２３】
受信コード判定回路３２に供給されたコード信号が、超音波送受波素子２０の様々な情報を含んだ情報の信号の送信を要求している場合について説明する。受信コード判定回路３２は、メモリ読み出し制御回路３５を制御し、フラッシュメモリ３４に記憶されている超音波送受波素子２０の型番、共振周波数、許容入力電力、インピーダンス、送受信感度等の情報を読み出す。そして、フラッシュメモリ３４から読み出された情報は、メモリ読み出し制御回路３５を介して、シリアルデータ送信回路３６へ供給される。シリアルデータ送信回路３６は、この供給された情報にスタートビットを付加し、調歩同期式のシリアルデータとして、送受信条件設定部４１に出力する。
【００２４】
次に、受信コード判定回路３２に供給されたコード信号が、フラッシュメモリ３４へ超音波送受波素子２０の様々な情報の書き込みを要求している場合について説明する。受信コード判定回路３２は、メモリ書き込み制御回路３３を制御し、コード信号に続いて送られてくる情報の信号を、フラッシュメモリ３４の所定アドレスに書き込むことにより、超音波送受波素子２０の型番、ならびに共振周波数、許容入力電力、インピーダンス、送受信感度等の情報を更新する。
【００２５】
図５は、本発明の第２実施例の構成を説明する図である。図１と対応する部分に同一符号をつけてある。４５は送受信制御・表示部４０内にある信号分離回路、５０は送受波器１０内にある信号分離回路である。本実施例では、送受波器１０と送受信制御・表示部４０とが、超音波信号電路２０ａのみで接続されている。記憶部３０から送受信条件設定部４１に供給される情報の信号は、送受波器１０内の信号分離回路５０から超音波信号と重畳して、送受信制御・表示部４０内の信号分離回路４５に供給される。
送受信制御・表示部４０では、超音波信号電路２０ａに重畳されている記憶部３０からの情報の信号を信号周波数の違いを利用して、信号分離回路４５で分離する。そして、信号分離回路４５では、情報の信号のみを送受信条件設定部４１に出力する。送受信条件設定部４１は、供給された情報の信号による超音波送受波素子２０の情報をもとに、前述のように送受信条件を設定し、制御信号として、送受信回路４２に出力する。送受信回路４２は、送受信条件設定部４１からの制御信号により、超音波信号電路２０ａを介して、超音波送受波素子２０に最適な送信パルス信号を供給し、超音波送受波素子２０から海中へ超音波パルス信号を放射する。その後の処理は、第１実施例と同じなので省略する。
また、本第２実施例における送受波器１０内にある記憶部３０としては、前述の図４に示すような回路構成とすることができる。
【００２６】
図６は、本発明の第２実施例における送受波器１０内の信号分離回路５０の構成例である。図１と対応する部分に同一符号をつけてある。５１はローパスフィルタ、５２はバンドパスフィルタ、５３はハイパスフィルタである。送受波器１０内の信号分離回路５０は、ローパスフィルタ５１、バンドパスフィルタ５２とハイパスフィルタ５３とから構成されている。
【００２７】
以下の説明では、記憶部３０は、図４の構成となっている。
送受信制御・表示部４０内の信号分離回路４５は、記憶部３０の電源用信号、シリアルデータ信号と超音波送信パルス信号等を重畳して、送受波器１０内の信号分離回路５０に出力する。信号分離回路５０に入力された重畳信号は、各フィルタにより、電源信号、シリアルデータ信号、超音波送信パルス信号の各信号の周波数ごとに濾波され、送受波１０内の超音波送受波素子２０または記憶部３０に供給される。
【００２８】
ローパスフィルタ５１は、低周波数の信号である記憶部３０の電源信号のみを通過させるようになっている。ここを通過した信号が記憶部３０に電源を供給する。バンドパスフィルタ５２は、記憶部３０の入力信号であるシリアルデータ信号の周波数のみを濾波する。シリアルデータ信号が記憶部３０に供給され、また、情報の信号の周波数はバンドパスフィルタ５２を通過できる周波数となっているので、情報の信号は、記憶部３０からバンドパスフィルタ５２を通過し、送受信制御・表示部４０内の信号分離回路４５へ出力される。
ハイパスフィルタ５３は、通常使用される送受信制御・表示部４０内の送受信回路４２で処理される超音波周波数の最低周波数である２８ｋＨｚ以上の周波数が通過できるように設計されている。超音波送信信号は、ハイパスフィルタ５３を通過し、超音波送受波素子２０から送信される。そして、超音波送受波素子２０で受信された超音波受信信号は、ハイパスフィルタ５３を通過し、送受信制御・表示部４０内の信号分離回路４５へ出力される。本実施例では、最低周波数を２８ｋＨｚとしたが、この周波数は探査目的により適宜変更されることは言うまでもない。
【００２９】
バンドパスフィルタ５２を通過できるシリアルデータ信号の周波数は、４８００Ｈｚであり、ハイパスフィルタ５３を通過できる超音波送受信信号の周波数は、２８ｋＨｚから２００ｋＨｚなので、簡単なフィルタ構成で分離可能である。また、ハイパスフィルタ５３は、送受波器１０内の超音波送受波素子２０が、フェライト（磁性酸化物）などの磁歪振動子の場合、必要とされる。しかし、チタバリ（チタン酸バリウム）などの電歪振動子である場合、直流やシリアルデータ信号の周波数領域では、これらの電歪振動子が高インピーダンスであるため、ハイパスフィルタ５３は、省略可能であり、回路構成をより簡単にすることができる。
【００３０】
送受信制御・表示部４０内にある信号分離回路４５も、図６に示すように送受波器１０内にある信号分離回路５０と同様の構成となっている。なお、送受信回路４２の送受信端子が、コンデンサで結合されている場合、ハイパスフィルタ５３は省略可能であり、回路構成をより簡単にすることができる。
【００３１】
図７は、本発明の第２実施例における送受波器１０内の信号分離回路５０の他の構成例である。図６と対応する部分に同一符号をつけてある。６０は、信号結合部である。送受波器１０内の信号分離回路５０は、ローパスフィルタ５１のみで構成されている。ローパスフィルタ５１は、低周波数の信号である記憶部３０の電源信号のみを通過させるようになっている。ここを通過した信号が、記憶部３０に電源を供給する。記憶部３０は、信号結合部６０を介して、超音波送受波素子２０と電気・磁気的に結合した状態となっている。この信号結合部６０により、記憶部３０へ供給するシリアルデータ信号や記憶部３０から出力される情報の信号は、超音波信号電路２０ａに重畳される。
【００３２】
信号結合部６０は、超音波送受波素子２０がフェライト（磁性酸化物）などの磁歪振動子である場合、本来ある巻き線に補助巻き線を追加することで、記憶部３０と磁気結合させる。また、超音波送受波素子２０がチタバリ（チタン酸バリウム）などの電歪振動子である場合、絶縁した金属板を電歪振動子に接触させることで、記憶部３０と容量結合させている。
【００３３】
図７の実施において、送受信制御・表示部４０内にある信号分離回路４５は、図６に示すように送受波器１０内にある信号分離回路５０と同様の構成となっている。しかし、記憶部３０へ供給するシリアルデータ信号、記憶部３０から出力される情報の信号の周波数を超音波送受波素子２０の送受信信号の周波数と同じ周波数にすれば、信号分離回路４５は、図７と同じ回路構成にできる。このような回路構成にすれば、記憶部３０から出力される情報の信号は、送受信制御・表示部４０内の送受信回路４２を介して、送受信条件設定部４１に供給されるので、微弱な信号でも処理できる。したがって、記憶部３０の消費電力を少なくすることが可能である。
【００３４】
尚、第１の実施例と第２の実施例の送受波器１０内の記憶部３０において、シリアル通信を用いた方法で構成した例を説明したが、記憶部３０内のフラッシュメモリ３４のＲＯＭとして、送受波器１０内の記憶部３０への電源後、一定時間経過してから、情報の信号を出力するように記憶部３０を設計すれば、送受信条件設定部４１は図示しないシリアルデータ送信回路部分が不要となる。また、記憶部３０のシリアルデータ受信回路３１も不要となり、より安価な構成とすることができる。
【００３５】
本実施例では、記憶部３０を送受波器１０内に具備した例を説明した。しかし、送受波器１０の外部に記憶部３０を設置した場合でも、本発明の実施が可能である。また、外部のパソコン装置等の入力装置で、超音波送受波素子２０の型番の情報だけあるいは、共振周波数、許容入力電力、インピーダンス、送受信感度と型番等の情報を入力することで、記憶部３０を削除しても、本発明の実施が可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の超音波送受波器は、超音波探査装置及び共振周波数、送受信感度、インピーダンスならびに許容入力電力等の超音波送受波器の情報を出力し、この情報をもとに送受信条件を設定することで、超音波送受波器内の超音波送受波素子に対して、最適な送受信をおこなえる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の構成を説明する図である。
【図２】本発明の第１実施例における記憶部３０に抵抗器を用いた例である。
【図３】本発明の第１実施例における記憶部３０にディジタル・エンコーダー・スイッチを用いた例である。
【図４】本発明の第１実施例における記憶部３０にフラッシュメモリを使用した例である。
【図５】本発明の第２実施例の構成を説明する図である。
【図６】本発明の第２実施例における送受波器１０内の信号分離回路５０の構成例である。
【図７】本発明の第２実施例における送受波器１０内の信号分離回路５０の他の構成例である。
【符号の説明】
１０　　　送受波器
２０　　　超音波送受波素子
２０ａ　　超音波信号電路
３０　　　記憶部
３０ａ　　情報信号電路
３１　　　シリアルデータ受信回路
３２　　　受信コード判定回路
３３　　　メモリ書き込み制御回路
３４　　　フラッシュメモリ
３５　　　メモリ読み出し制御回路
３６　　　シリアルデータ送信回路
４０　　　送受信制御・表示部
４１　　　送受信条件設定部
４２　　　送受信回路
４３　　　制御回路
４４　　　表示器
４５　　　信号分離回路
５０　　　信号分離回路
５１　　　ローパスフィルタ
５２　　　バンドパスフィルタ
５３　　　ハイパスフィルタ
６０　　　信号結合部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is directed to an ultrasonic wave transmitting apparatus that transmits ultrasonic waves into water and receives reflected waves of an underwater object such as a fish body based on a reflected signal of the reflected wave, and displays information on an underwater fish body and the bottom of the water as an image. The present invention relates to an ultrasonic probe and an ultrasonic transducer of the ultrasonic probe.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A fish finder is generally used as an ultrasonic sounding device for measuring the depth of water and detecting a school of fish in water. The fish finder includes an ultrasonic transducer, a display, an operation panel, a transceiver, and the like, and is a device that displays a state of underwater on a display in a cross-sectional view. Fish finder uses many kinds of transmission / reception frequency and transmission output.For example, when detecting small fish, such as shirasu, which lives in a shallow place and has high resolution and reflectance. A transmission / reception frequency of 200 kHz is used. In addition, when detecting a fish that lives in a deep place such as a golden bream, the transmission output is increased, and a transmission / reception frequency of 28 kHz with low ultrasonic attenuation in water is used. As described above, the transmission / reception frequency and transmission output of the fish finder are properly used according to the size of the fish to be detected and the depth in the water, and the number thereof is not small. Therefore, there are many types of ultrasonic transducers and transceivers that constitute the fish finder, depending on the transmission / reception frequency and transmission output of the fish finder.
[0003]
By using a transmitter based on a synthesizer system and a receiver based on a superheterodyne system, a single transceiver can support various transmission and reception frequencies, but the ultrasonic transducer in the ultrasonic transducer is The resonance frequency, allowable input power, transmission / reception sensitivity, impedance, and the like, which are characteristics of the ultrasonic wave transmitting / receiving element, are different depending on the transmission / reception frequency and the transmission output, and cannot be handled by one ultrasonic wave transmitter / receiver. For this reason, the user manually sets the transmission / reception conditions of the transceiver by checking the resonance frequency, allowable input power, transmission / reception sensitivity, impedance, and the like of the ultrasonic wave transmission / reception element.
[0004]
The ultrasonic transducer in a fish finder is usually mounted on the bottom of a ship. Therefore, when connecting a new transceiver to an existing ultrasonic transducer, the ultrasonic transducer in the ultrasonic transducer attached to the bottom of the ship must be set in order to set the transmission conditions of the transceiver. The resonance frequency, allowable input power, transmission / reception sensitivity, impedance, and the like must be checked. In order to check such information, it is necessary to separately measure the ultrasonic wave transmitting / receiving element in the corresponding ultrasonic wave transmitting / receiving device using a measuring device or the like.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned conventional technology, in order to perform optimal transmission / reception with respect to the ultrasonic wave transmitting / receiving element in the ultrasonic wave transmitting / receiving apparatus, as described above, the resonance frequency of the ultrasonic wave transmitting / receiving element in the ultrasonic wave transmitting / receiving element, Input power, transmission / reception sensitivity, impedance, and the like must be checked, and transmission / reception conditions of the transceiver must be manually set, which is troublesome.
[0006]
An object of the present invention is to solve the above problems and realize an ultrasonic transducer that outputs as characteristics information or a model number of an ultrasonic transducer element such as a resonance frequency, an allowable input power, transmission / reception sensitivity, and impedance. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic probe that performs optimal transmission and reception with respect to an ultrasonic wave transmitting / receiving element in an ultrasonic wave transmitter / receiver by setting transmission / reception conditions based on the above.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an ultrasonic transducer for transmitting ultrasonic waves into water and receiving a reflected wave thereof includes a storage unit for storing information on the ultrasonic transducer. ing.
[0008]
Next, in the invention according to claim 2, the storage section is configured by a passive element. Further, in the invention according to claim 3, the storage unit is configured by a memory element.
[0009]
In the invention according to claim 4, the information stored in the storage unit is a characteristic of the ultrasonic wave transmitting / receiving element such as a resonance frequency of the ultrasonic wave transmitting / receiving element, an allowable input power, transmission / reception sensitivity, and impedance. . According to the fifth aspect of the present invention, the information output from the storage section is output as a signal using an ultrasonic signal circuit connected to the ultrasonic transducer.
[0010]
Further, in the invention according to claim 6, the signal output from the storage unit is a signal having a frequency different from the transmission / reception frequency of the ultrasonic wave transmitting / receiving element. In the invention according to claim 7, the signal output from the storage unit is output via the ultrasonic wave transmitting / receiving element using an electromagnetic coupling unit or an electrostatic coupling unit.
[0011]
Further, in the invention according to claim 8, the signal output from the storage unit is a signal having a frequency that matches a transmission / reception frequency of the ultrasonic wave transmitting / receiving element.
[0012]
Further, in the invention according to claim 9, a transmission / reception condition setting unit for setting transmission / reception conditions of the ultrasonic transmission / reception element based on information on the ultrasonic transmission / reception element, and the ultrasonic transmission / reception element according to a control signal from the transmission / reception condition setting unit. A transmission / reception circuit for transmitting / receiving the sound wave transmitting / receiving element.
[0013]
Further, in the invention according to claim 10, a storage unit for storing information on an ultrasonic wave transmitting / receiving element in an ultrasonic wave transmitter / receiver, and a transmission / reception condition setting unit for setting transmission / reception conditions of a transmission / reception circuit based on the information in the storage unit Is provided.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the first embodiment of the present invention. 10 is a transducer, 20 is an ultrasonic transducer, 20a is an ultrasonic signal path, 30 is a storage section, 30a is an information signal path, 40 is a transmission / reception control / display section, 41 is a transmission / reception condition setting section, and 42 is transmission / reception. A circuit, 43 is a control circuit, and 44 is a display. The transducer 10 includes an ultrasonic transducer 20 and a storage unit 30. The transmission / reception control / display unit 40 includes a transmission / reception condition setting unit 41, a transmission / reception circuit 42, a control circuit 43, and a display 44.
[0015]
When the power of the underwater exploration device to which the transducer 10 is connected, for example, a fish finder, is turned on, the control signal from the control circuit 43 causes the information signal from the storage unit 30 to be transmitted and received through the information signal circuit 30a. It is supplied to the setting unit 41. The information signal includes information such as the resonance frequency, the allowable input power, the transmission / reception sensitivity, the impedance, and the model number indicating the characteristics of the ultrasonic transmission / reception element 20 in the transmitter / receiver 10. The transmission / reception condition setting unit 41 sends the transmission / reception conditions to the transmission / reception circuit 42 as a control signal in order to set the optimum transmission / reception conditions for the connected ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 based on the supplied information signal. Output. In the transmission / reception circuit 42, an optimal transmission pulse signal is supplied to the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 via the ultrasonic signal electric path 20a according to the control signal from the transmission / reception condition setting unit 41, and the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 enters the sea. Emit an ultrasonic pulse signal.
[0016]
A reflected object such as a fish (a school of fish) in the sea and a reflected wave reflected on the sea floor are received by the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 and supplied to the transmission / reception circuit 42 via the ultrasonic signal circuit 20a. . The transmission / reception circuit 42 performs optimal reception signal processing on the supplied reflected wave based on the control signal of the reception condition set by the transmission / reception condition setting unit 41, and outputs the signal to the control circuit 43. The control circuit 43 converts the received signal subjected to the optimal signal processing into a B-scope image and outputs the image to the display 44. Then, the display 44 displays a reflection object such as a fish body (a school of fish) in the sea and a detection image of the seabed.
[0017]
FIG. 2 is an example in which a resistor is used for the storage unit 30. In response to a control signal from the control circuit 43, the resistance value of the resistor is read as an information signal via the transmission / reception condition setting unit 41 and is read by the transmission / reception condition setting unit 41 via the information signal circuit 30a. The resistance value of the resistor is not the information of the resonance frequency, the allowable input power, the transmission / reception sensitivity and the impedance indicating the characteristics of the ultrasonic transmission / reception element 20 in the transmission / reception apparatus 10, but the information of the ultrasonic transmission / reception element 20. The value corresponds to the model number. The transmission / reception condition setting unit 41 stores the resonance frequency and the allowable input power of the ultrasonic transmission / reception element 20 based on the model number information of the ultrasonic transmission / reception element 20 based on the supplied information signal, such as a storage circuit such as a memory (not shown). And sets transmission and reception conditions suitable for the model number, and outputs the control signal to the transmission and reception circuit 42 as a control signal. The transmission / reception circuit 42 supplies an optimal transmission pulse signal suitable for the characteristics of the ultrasonic transmission / reception element 20 via the ultrasonic signal electric path 20a by the control signal from the transmission / reception condition setting unit 41, An ultrasonic pulse signal is radiated from 20 to the sea. Further, a reflected object such as a fish (a school of fish) in the sea and a reflected wave reflected on the sea floor are received by the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 and supplied to the transmission / reception circuit 42 via the ultrasonic signal electric circuit 20a. However, also in this case, optimal reception signal processing suitable for the characteristics of the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 is performed.
[0018]
When a resistor is used for the storage unit 30 in this way, there is no need to separately supply power to the storage unit 30, and the number of information signal paths 30a is reduced. Further, by using a variable resistor as the resistor, the resistance value can be continuously changed, and the resistance value can be freely set according to the information on the model number. , But the number is limited by the reading resolution in the transmission / reception condition setting unit 41.
[0019]
FIG. 3 shows an example in which a digital encoder switch is used for the storage unit 30. According to the control signal from the control circuit 43, the digital value (D0 to D3 in FIG. 3) of the digital encoder switch corresponding to the model number of the ultrasonic wave transmitting / receiving element is transmitted as an information signal via the transmission / reception condition setting unit 41. Are read by the transmission / reception condition setting unit 41 via the information signal circuit 30a. Also in this case, similarly to the case where a resistor is used for the storage unit 30 described above, the digital value of the digital encoder switch is determined by the resonance frequency indicating the characteristic of the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 in the transmitter / receiver 10, the allowable frequency, The value is not information on the input power, transmission / reception sensitivity and impedance, but a value corresponding to the model number of the ultrasonic transmission / reception element 20. The transmission / reception condition setting unit 41 stores the resonance frequency and the allowable input power of the ultrasonic transmission / reception element 20 based on the model number information of the ultrasonic transmission / reception element 20 based on the supplied information signal, such as a storage circuit such as a memory (not shown). And sets transmission and reception conditions suitable for the model number, and outputs the control signal to the transmission and reception circuit 42 as a control signal. The transmission / reception circuit 42 supplies an optimal transmission pulse signal suitable for the characteristics of the ultrasonic transmission / reception element 20 via the ultrasonic signal electric path 20a by the control signal from the transmission / reception condition setting unit 41, An ultrasonic pulse signal is radiated from 20 to the sea. Further, a reflected object such as a fish (a school of fish) in the sea and a reflected wave reflected on the sea floor are received by the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 and supplied to the transmission / reception circuit 42 via the ultrasonic signal electric circuit 20a. However, also in this case, optimal reception signal processing suitable for the characteristics of the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 is performed.
[0020]
Thus, even when the digital encoder switch is used for the storage unit 30, it is not necessary to separately supply power to the storage unit 30. Further, although the number of information signal paths 30a increases, by increasing the number of digital codes, there is no limitation due to the reading resolution in the transmission / reception condition setting section 41 as in the case where a resistor is used for the storage section 30 described above. It is possible to correspond to many model numbers of the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20.
[0021]
FIG. 4 is an example in which a flash memory is used for the storage unit 30. 31 is a serial data receiving circuit, 32 is a received code judging circuit, 33 is a memory write control circuit, 34 is a flash memory, 35 is a memory read control circuit, and 36 is a serial data transmitting circuit.
[0022]
A control signal from the control circuit 43 is supplied to the serial data receiving circuit 31 of the storage unit 30 as a serial data signal via the transmission / reception condition setting unit 41. This control signal is a signal composed of start-stop synchronous serial data. The serial data receiving circuit 31 detects a start bit of the supplied control signal, receives an 8-bit code following the start bit, and outputs the code to the received code determination circuit 32. The reception code determination circuit 32 determines whether the input code signal requests transmission of a signal of information including various information of the ultrasonic transmission / reception element 20, or transmits the ultrasonic transmission / reception element to the flash memory 34. It is determined whether writing of 20 types of information is requested.
[0023]
A case where the code signal supplied to the reception code determination circuit 32 requests transmission of a signal of information including various information of the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 will be described. The reception code determination circuit 32 controls the memory read control circuit 35 to read information such as the model number, resonance frequency, allowable input power, impedance, and transmission / reception sensitivity of the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 stored in the flash memory 34. Then, the information read from the flash memory 34 is supplied to the serial data transmission circuit 36 via the memory read control circuit 35. The serial data transmission circuit 36 adds a start bit to the supplied information and outputs the information to the transmission / reception condition setting unit 41 as start-stop synchronous serial data.
[0024]
Next, a case where the code signal supplied to the reception code determination circuit 32 requests writing of various information of the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 to the flash memory 34 will be described. The reception code determination circuit 32 controls the memory write control circuit 33 to write a signal of information transmitted subsequent to the code signal to a predetermined address of the flash memory 34, so that the model number of the ultrasonic transmission / reception element 20, Also, information such as the resonance frequency, the allowable input power, the impedance, and the transmission / reception sensitivity is updated.
[0025]
FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of the second embodiment of the present invention. Parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Reference numeral 45 denotes a signal separating circuit in the transmission / reception control / display unit 40, and reference numeral 50 denotes a signal separating circuit in the transmitter / receiver 10. In this embodiment, the transmitter / receiver 10 and the transmission / reception control / display unit 40 are connected only by the ultrasonic signal electric circuit 20a. The information signal supplied from the storage unit 30 to the transmission / reception condition setting unit 41 is superimposed on the ultrasonic signal from the signal separation circuit 50 in the transmitter / receiver 10 and transmitted to the signal separation circuit 45 in the transmission / reception control / display unit 40. Supplied.
In the transmission / reception control / display unit 40, the signal of the information from the storage unit 30 superimposed on the ultrasonic signal electric path 20a is separated by the signal separation circuit 45 using the difference in the signal frequency. Then, the signal separation circuit 45 outputs only the information signal to the transmission / reception condition setting unit 41. The transmission / reception condition setting unit 41 sets transmission / reception conditions as described above based on the information of the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 based on the supplied information signal, and outputs the transmission / reception circuit 42 to the transmission / reception circuit 42 as a control signal. The transmission / reception circuit 42 supplies an optimal transmission pulse signal to the ultrasonic transmission / reception element 20 via the ultrasonic signal electric path 20a by the control signal from the transmission / reception condition setting unit 41, and from the ultrasonic transmission / reception element 20 to the sea. Emit an ultrasonic pulse signal. Subsequent processing is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
Further, the storage unit 30 in the transducer 10 in the second embodiment can have a circuit configuration as shown in FIG. 4 described above.
[0026]
FIG. 6 is a configuration example of the signal separation circuit 50 in the transducer 10 in the second embodiment of the present invention. Parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. 51 is a low-pass filter, 52 is a band-pass filter, and 53 is a high-pass filter. The signal separation circuit 50 in the transmitter / receiver 10 includes a low-pass filter 51, a band-pass filter 52, and a high-pass filter 53.
[0027]
In the following description, the storage unit 30 has the configuration shown in FIG.
A signal separation circuit 45 in the transmission / reception control / display unit 40 superimposes a power signal, a serial data signal, an ultrasonic transmission pulse signal, and the like in the storage unit 30 and outputs the signal to the signal separation circuit 50 in the transducer 10. . The superimposed signal input to the signal separation circuit 50 is filtered by each filter for each frequency of a power signal, a serial data signal, and an ultrasonic transmission pulse signal, and the ultrasonic transmission / reception element 20 in the transmission / reception wave 10 or The data is supplied to the storage unit 30.
[0028]
The low-pass filter 51 allows only the power signal of the storage unit 30 that is a low-frequency signal to pass. The signal passing through this supplies power to the storage unit 30. The band-pass filter 52 filters only the frequency of the serial data signal which is the input signal of the storage unit 30. Since the serial data signal is supplied to the storage unit 30 and the frequency of the information signal is a frequency that can pass through the band-pass filter 52, the information signal passes from the storage unit 30 through the band-pass filter 52, The signal is output to the signal separation circuit 45 in the transmission / reception control / display unit 40.
The high-pass filter 53 is designed to pass a frequency of 28 kHz or more, which is the lowest ultrasonic frequency processed by the transmission / reception circuit 42 in the transmission / reception control / display unit 40 which is normally used. The ultrasonic transmission signal passes through the high-pass filter 53 and is transmitted from the ultrasonic transmission / reception element 20. Then, the ultrasonic reception signal received by the ultrasonic transmission / reception element 20 passes through the high-pass filter 53 and is output to the signal separation circuit 45 in the transmission / reception control / display unit 40. In the present embodiment, the lowest frequency is set to 28 kHz, but it goes without saying that this frequency is appropriately changed depending on the purpose of exploration.
[0029]
The frequency of the serial data signal that can pass through the band-pass filter 52 is 4800 Hz, and the frequency of the ultrasonic transmission / reception signal that can pass through the high-pass filter 53 is 28 kHz to 200 kHz. Therefore, the signals can be separated by a simple filter configuration. The high-pass filter 53 is required when the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 in the transmitter / receiver 10 is a magnetostrictive vibrator such as ferrite (magnetic oxide). However, in the case of an electrostrictive vibrator such as titanium (barium titanate), the high-pass filter 53 can be omitted because these electrostrictive vibrators have high impedance in the frequency domain of a DC or serial data signal. Thus, the circuit configuration can be simplified.
[0030]
The signal separation circuit 45 in the transmission / reception control / display unit 40 has the same configuration as the signal separation circuit 50 in the transducer 10 as shown in FIG. When the transmitting and receiving terminals of the transmitting and receiving circuit 42 are coupled by a capacitor, the high-pass filter 53 can be omitted, and the circuit configuration can be further simplified.
[0031]
FIG. 7 is another configuration example of the signal separation circuit 50 in the transducer 10 in the second embodiment of the present invention. Parts corresponding to those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals. Reference numeral 60 denotes a signal coupling unit. The signal separating circuit 50 in the transmitter / receiver 10 includes only a low-pass filter 51. The low-pass filter 51 allows only the power signal of the storage unit 30 that is a low-frequency signal to pass. The signal passing through this supplies power to the storage unit 30. The storage unit 30 is electrically and magnetically coupled to the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 via the signal coupling unit 60. By the signal coupling unit 60, a serial data signal supplied to the storage unit 30 and a signal of information output from the storage unit 30 are superimposed on the ultrasonic signal electric circuit 20a.
[0032]
When the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 is a magnetostrictive vibrator such as ferrite (magnetic oxide), the signal coupling unit 60 magnetically couples with the storage unit 30 by adding an auxiliary winding to an original winding. When the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 is an electrostrictive vibrator such as titanium (barium titanate), the storage unit 30 is capacitively coupled by bringing an insulated metal plate into contact with the electrostrictive vibrator.
[0033]
In the embodiment of FIG. 7, the signal separation circuit 45 in the transmission / reception control / display unit 40 has the same configuration as the signal separation circuit 50 in the transducer 10 as shown in FIG. However, if the frequency of the serial data signal supplied to the storage unit 30 and the frequency of the information signal output from the storage unit 30 are set to be the same as the frequency of the transmission / reception signal of the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20, the signal separation circuit 45 7 can have the same circuit configuration. According to such a circuit configuration, the information signal output from the storage unit 30 is supplied to the transmission / reception condition setting unit 41 via the transmission / reception circuit 42 in the transmission / reception control / display unit 40, so that a weak signal But it can be processed. Therefore, it is possible to reduce the power consumption of the storage unit 30.
[0034]
In the first embodiment and the second embodiment, an example has been described in which the storage unit 30 in the transducer 10 is configured by a method using serial communication, but the ROM of the flash memory 34 in the storage unit 30 has been described. If the storage unit 30 is designed to output a signal of information after a certain period of time has elapsed after the power supply to the storage unit 30 in the transducer 10, a transmission / reception condition setting unit 41 can transmit serial data (not shown). The circuit part becomes unnecessary. Further, the serial data receiving circuit 31 of the storage unit 30 is not required, so that a more inexpensive configuration can be achieved.
[0035]
In the present embodiment, an example in which the storage unit 30 is provided in the transducer 10 has been described. However, the present invention can be implemented even when the storage unit 30 is installed outside the transducer 10. Further, by inputting only the model number of the ultrasonic wave transmitting / receiving element 20 or information such as the resonance frequency, the allowable input power, the impedance, the transmission / reception sensitivity and the model number using an input device such as an external personal computer device, the storage unit 30 is provided. The present invention can be implemented even if is deleted.
[0036]
【The invention's effect】
As described in detail above, the ultrasonic transducer of the present invention outputs information of the ultrasonic transducer such as an ultrasonic probe and a resonance frequency, transmission / reception sensitivity, impedance and allowable input power, and outputs this information. By setting the transmission / reception conditions based on the above, an effect is obtained that the optimum transmission / reception can be performed with respect to the ultrasonic wave transmitting / receiving element in the ultrasonic wave transmitter / receiver.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an example in which a resistor is used for the storage unit 30 in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an example in which a digital encoder switch is used for the storage unit 30 in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an example in which a flash memory is used for the storage unit 30 in the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration example of a signal separation circuit 50 in a transducer 10 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is another configuration example of the signal separation circuit 50 in the transducer 10 in the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Transceiver 20 Ultrasonic wave transmitting / receiving element 20a Ultrasonic signal circuit 30 Storage unit 30a Information signal circuit 31 Serial data receiving circuit 32 Receive code judgment circuit 33 Memory write control circuit 34 Flash memory 35 Memory read control circuit 36 Serial data transmission circuit 40 transmission / reception control / display unit 41 transmission / reception condition setting unit 42 transmission / reception circuit 43 control circuit 44 display 45 signal separation circuit 50 signal separation circuit 51 low-pass filter 52 band-pass filter 53 high-pass filter 60 signal coupling unit

Claims

An ultrasonic transducer that transmits ultrasonic waves into water and receives reflected waves thereof,
An ultrasonic transducer, comprising: a storage unit that stores information on an ultrasonic transducer in the ultrasonic transducer.

The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the storage unit is configured by a passive element.

The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the storage unit is configured by a memory element.

The information stored in the storage unit includes characteristics of the ultrasonic wave transmitting / receiving element, such as a resonance frequency of the ultrasonic wave transmitting / receiving element, transmission / reception sensitivity, allowable input power, and impedance. An ultrasonic transducer according to any of the preceding claims.

The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the signal output from the storage unit is output to an electric circuit connected to the ultrasonic transducer.

The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the signal output from the storage unit is a signal having a frequency different from a transmission / reception frequency of the ultrasonic transducer.

2. The ultrasonic transmitting and receiving apparatus according to claim 1, wherein the signal output from the storage unit is output through the ultrasonic transmitting and receiving element using an electromagnetic coupling unit or an electrostatic coupling unit. vessel.

The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the signal output from the storage unit is a signal having a frequency that matches a transmission / reception frequency of the ultrasonic transducer.

A transmission / reception condition setting unit that sets transmission / reception conditions of the ultrasonic transmission / reception element based on information on the ultrasonic transmission / reception element,
An ultrasonic probe, comprising: a transmission / reception circuit for transmitting / receiving to / from the ultrasonic transmission / reception element according to a control signal from the transmission / reception condition setting unit.

A storage unit that stores information about the ultrasonic wave transmitting / receiving element in the ultrasonic wave transmitter / receiver,
An ultrasonic search device, comprising: a transmission / reception condition setting unit that sets transmission / reception conditions of a transmission / reception circuit based on information in the storage unit.