JP2642759B2 - 水中探知装置 - Google Patents
水中探知装置Info
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- JP2642759B2 JP2642759B2 JP2040716A JP4071690A JP2642759B2 JP 2642759 B2 JP2642759 B2 JP 2642759B2 JP 2040716 A JP2040716 A JP 2040716A JP 4071690 A JP4071690 A JP 4071690A JP 2642759 B2 JP2642759 B2 JP 2642759B2
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- reflected wave
- ultrasonic transducer
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- ultrasonic
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Description
【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、潮流計やドップラーソナーあるいは魚群
探知機などに適用される水中探知装置に関する。
探知機などに適用される水中探知装置に関する。
（ｂ）従来の技術 従来より、潮流を測定して魚網の投網、揚網および操
船を援助する漁撈電子機器として超音波式の潮流計が用
いられている。
船を援助する漁撈電子機器として超音波式の潮流計が用
いられている。
上記潮流計は、水平指向方向が互いに120度づつ離れ
た方向で一定の俯角で超音波の送受波を行い、海底反射
波のドップラーシフト量によって船の移動方向と移動速
度を求め、また設定した深度からの反射波のドップラー
シフト量からその深度における潮流の流向と流速を測定
するものである。その際、超音波送受波器の指向方向の
鉛直線との成す角度をθｍとすれば、上記ドップラーシ
フト量はsinθｍに比例するため、θｍを30゜に設定し
て超音波の進行方向の速度変化と水平方向成分の速度変
化との比を整数比（2:1）にして、水平方向の船速また
は潮流の容易に求められるようにするか、あるいは速度
分解能を高めるため、表層の気泡などの影響を受けない
範囲で上記θｍがなるべく大きくなるように超音波送受
波器の取付角度を設定するようにしていた。
た方向で一定の俯角で超音波の送受波を行い、海底反射
波のドップラーシフト量によって船の移動方向と移動速
度を求め、また設定した深度からの反射波のドップラー
シフト量からその深度における潮流の流向と流速を測定
するものである。その際、超音波送受波器の指向方向の
鉛直線との成す角度をθｍとすれば、上記ドップラーシ
フト量はsinθｍに比例するため、θｍを30゜に設定し
て超音波の進行方向の速度変化と水平方向成分の速度変
化との比を整数比（2:1）にして、水平方向の船速また
は潮流の容易に求められるようにするか、あるいは速度
分解能を高めるため、表層の気泡などの影響を受けない
範囲で上記θｍがなるべく大きくなるように超音波送受
波器の取付角度を設定するようにしていた。
（ｃ）発明が解決しようとする課題 ところが、従来の潮流計においては次に述べる点で解
決すべき技術的課題があった。
決すべき技術的課題があった。
超音波の送受波器としては、音響素子とともに圧電素
子がモールド材中に収納されたものが用いられるが、こ
のような超音波送受波器の指向特性は圧電素子の分割振
動などの影響により、送受波器の法線方向にメインロー
ブを有し、法線から一定角度傘状に開いたサイドロープ
を有するものとなる。この超音波送受波器は水中の所定
深度および水底からの反射波のドップラーシフトを検出
するためにその指向方向が一定の俯角をもって装備され
る。そのため、後述するように超音波送受波器の受波信
号はメインローブによる受波信号にサイドローブによる
受波信号が加算されたものとなって、正しい受波信号を
検出できない場合がある。
子がモールド材中に収納されたものが用いられるが、こ
のような超音波送受波器の指向特性は圧電素子の分割振
動などの影響により、送受波器の法線方向にメインロー
ブを有し、法線から一定角度傘状に開いたサイドロープ
を有するものとなる。この超音波送受波器は水中の所定
深度および水底からの反射波のドップラーシフトを検出
するためにその指向方向が一定の俯角をもって装備され
る。そのため、後述するように超音波送受波器の受波信
号はメインローブによる受波信号にサイドローブによる
受波信号が加算されたものとなって、正しい受波信号を
検出できない場合がある。
従来の超音波受波器の指向特性と装備の例およびその
受波信号の波形例を第５図および第６図に示す。
受波信号の波形例を第５図および第６図に示す。
第５図において１は船舶、２はその船底に装備された
超音波送受波器である。また、MLは送受波器２のメイン
ローブ、SLはメインローブMLを中心としてφだけ開いた
位置にある傘状のサイドローブを表している。この例で
はサイドローブSLの一部が水底に対し法線方向に超音波
の送受波を行う関係となっている。
超音波送受波器である。また、MLは送受波器２のメイン
ローブ、SLはメインローブMLを中心としてφだけ開いた
位置にある傘状のサイドローブを表している。この例で
はサイドローブSLの一部が水底に対し法線方向に超音波
の送受波を行う関係となっている。
第６図は送受波器の受波信号の波形であり、Ａは送波
信号、ＢはメインローブMLによる水底反射波、Ｃはサイ
ドローブSLによる水底反射波である。このようにサイド
ローブSLがメインローブMLより早く水底反射波を受波す
るため、メインローブMLによる水底直前の層からの反射
波にサイドローブによる水底反射波Ｃが重畳される。そ
の結果第５図に示すハッチング部分の潮流（底潮）測定
や物体検知については正確に行うことはできず、専らこ
れより上層についてのみ潮流測定や物体検知が行われて
いた。
信号、ＢはメインローブMLによる水底反射波、Ｃはサイ
ドローブSLによる水底反射波である。このようにサイド
ローブSLがメインローブMLより早く水底反射波を受波す
るため、メインローブMLによる水底直前の層からの反射
波にサイドローブによる水底反射波Ｃが重畳される。そ
の結果第５図に示すハッチング部分の潮流（底潮）測定
や物体検知については正確に行うことはできず、専らこ
れより上層についてのみ潮流測定や物体検知が行われて
いた。
例えば、巻網漁法の場合、一般に巻網下縁部の沈子が
海底直前に達するまで網全体を下ろし、包囲した魚群が
巻網の下部から逸脱しないように下縁の輪に通した索を
締めるか、下縁を繰り上げなければならない。しかしな
がら、海底直前の深層潮流（底潮）の影響によって巻網
の下縁部が大きく変形し、網の絡みや捩などにより破網
するおそれがあった。このように操網の上でも水底直前
の潮流を正確に測定する必要があった。
海底直前に達するまで網全体を下ろし、包囲した魚群が
巻網の下部から逸脱しないように下縁の輪に通した索を
締めるか、下縁を繰り上げなければならない。しかしな
がら、海底直前の深層潮流（底潮）の影響によって巻網
の下縁部が大きく変形し、網の絡みや捩などにより破網
するおそれがあった。このように操網の上でも水底直前
の潮流を正確に測定する必要があった。
また、第５図に示したようにサイドローブSLの指向方
向はメインローブMLの指向方向に比較して、水底に対し
より法線方向に近いため、水底の反射率が高く、サイド
ローブによる水底反射波の強度が無視できない程高くな
る。このため、このサイドローブによる水底反射波を実
際の水底反射波として誤検知して誤った対地船速を求め
てしまうという問題もあった。
向はメインローブMLの指向方向に比較して、水底に対し
より法線方向に近いため、水底の反射率が高く、サイド
ローブによる水底反射波の強度が無視できない程高くな
る。このため、このサイドローブによる水底反射波を実
際の水底反射波として誤検知して誤った対地船速を求め
てしまうという問題もあった。
そこで、従来は、サイドローブの発生の少ない超音波
送受波器を選定したり、船底に対する超音波送受波器の
取り付け方を工夫していたが、サイドローブを充分抑圧
することは困難であった。
送受波器を選定したり、船底に対する超音波送受波器の
取り付け方を工夫していたが、サイドローブを充分抑圧
することは困難であった。
この発明の目的は、水底直前の層における潮流や物体
検知を可能とし、また水底反射波を正確に抽出できるよ
うにした水中探知装置を提供することにある。
検知を可能とし、また水底反射波を正確に抽出できるよ
うにした水中探知装置を提供することにある。
（ｄ）課題を解決するための手段 この発明は、水中の斜め下方向に対する超音波の送波
および水中または水底からの超音波の受波を行う超音波
送受波器を用いて、超音波のドップラーシフトを検出し
て水中を探知する水中探知装置において、 上記超音波送受波器を該超音波送受波器のメインロー
ブの指向方向と鉛直線とのなす角度が０度ではなく且
つ、上記超音波送受波器の主要なサイドローブの指向方
向と鉛直線とのなす最も小さな角度より小さくなる向き
に固定したことを特徴とする。
および水中または水底からの超音波の受波を行う超音波
送受波器を用いて、超音波のドップラーシフトを検出し
て水中を探知する水中探知装置において、 上記超音波送受波器を該超音波送受波器のメインロー
ブの指向方向と鉛直線とのなす角度が０度ではなく且
つ、上記超音波送受波器の主要なサイドローブの指向方
向と鉛直線とのなす最も小さな角度より小さくなる向き
に固定したことを特徴とする。
（ｅ）作用 この発明の構成例を第１図に示す。同図において、１
は船舶、２はその船底に装備されている超音波送受波器
である。また、MLはその指向特性のメインローブ、SLは
サイドローブである。メインローブMLの指向方向と鉛直
線とのなす角度θｍが、主要なサイドローブSLの指向方
向と鉛直線とのなす角度θｓより小さくなるように装備
されている。このため、メインローブMLの指向方向にお
ける送受波器と水底間の直線距離は、サイドローブSLの
指向方向における送受波器と水底間の直線距離より短く
なる。したがって、サイドローブによる水底反射波はメ
インローブによる水底反射波より時間的に後に帰来し、
第５図に示したように、水底直前の深層からの反射波に
サイドローブの水底反射波が重畳されず、水面付近から
水底まで広範囲にわたって水中探知を行うことができ
る。また、サイドローブによる送波信号はメインローブ
による送波信号に比較して水底に対し、浅い（鉛直線と
のなす角度が大きい）角度で入射されるため、水底での
反射率も低くなり、サイドローブによる水底反射波の強
度がより小さくなる。このため、実際の（メインローブ
による）水底反射波を正確に抽出することが可能とな
る。
は船舶、２はその船底に装備されている超音波送受波器
である。また、MLはその指向特性のメインローブ、SLは
サイドローブである。メインローブMLの指向方向と鉛直
線とのなす角度θｍが、主要なサイドローブSLの指向方
向と鉛直線とのなす角度θｓより小さくなるように装備
されている。このため、メインローブMLの指向方向にお
ける送受波器と水底間の直線距離は、サイドローブSLの
指向方向における送受波器と水底間の直線距離より短く
なる。したがって、サイドローブによる水底反射波はメ
インローブによる水底反射波より時間的に後に帰来し、
第５図に示したように、水底直前の深層からの反射波に
サイドローブの水底反射波が重畳されず、水面付近から
水底まで広範囲にわたって水中探知を行うことができ
る。また、サイドローブによる送波信号はメインローブ
による送波信号に比較して水底に対し、浅い（鉛直線と
のなす角度が大きい）角度で入射されるため、水底での
反射率も低くなり、サイドローブによる水底反射波の強
度がより小さくなる。このため、実際の（メインローブ
による）水底反射波を正確に抽出することが可能とな
る。
（ｆ）実施例 この発明の実施例である潮流計の構成を第３図に示
す。
す。
第３図において、30は潮流計の制御回路部、その他の
ブロックは通常ディジタル計算機の演算処理により行わ
れる部分である。送信信号発生回路１は水中に送波すべ
き超音波の信号を発生し、送信回路2,3および４はその
送信信号によって送受波器5,6および７を駆動する。こ
れらの送受波器5,6および７は水平指向方向が互いに120
度づつ離れた方向で、一定の俯角で超音波の送受波を行
う。増幅回路8,9および10は超音波送受波器5,6および７
の受波信号を増幅し、周波数検出回路11,12および13は
受波信号のドップラーシフトを検出する。サンプルゲー
ト信号発生回路14は設定された深度からの反射波を抽出
するゲート信号および海底反射波を抽出するゲート信号
をそれぞれ発生する。また、同図においてブロック15,1
6および17はそれぞれ設定深度からの反射波の周波数FW
および海底反射波の周波数FGを記憶する。ブロック18で
は、３方向の受波信号の周波数から自船の船首を基準と
するX,Y座標系の対地速度（VXG,VYG）と設定深度に対す
る対水速度（VXW,VYW）をそれぞれ求める。また、ブロ
ック19では、自船の船首を基準とするX,Y座標系の速度
データとコンパス方位とに基づいて南北方向と東西方向
について、それぞれ対地速度（NSG,EWG）と対水速度（N
SW,UWW）を求める。更にブロック20では、対水速度と対
地速度との差から潮流の南北方向の速度NSCおよび東西
方向の速度EWCを求める。なお、潮流の流速は（NSC2＋E
WC2）1/2として求められ、流向はtan-1（EWC/NSC）とし
て求められる。
ブロックは通常ディジタル計算機の演算処理により行わ
れる部分である。送信信号発生回路１は水中に送波すべ
き超音波の信号を発生し、送信回路2,3および４はその
送信信号によって送受波器5,6および７を駆動する。こ
れらの送受波器5,6および７は水平指向方向が互いに120
度づつ離れた方向で、一定の俯角で超音波の送受波を行
う。増幅回路8,9および10は超音波送受波器5,6および７
の受波信号を増幅し、周波数検出回路11,12および13は
受波信号のドップラーシフトを検出する。サンプルゲー
ト信号発生回路14は設定された深度からの反射波を抽出
するゲート信号および海底反射波を抽出するゲート信号
をそれぞれ発生する。また、同図においてブロック15,1
6および17はそれぞれ設定深度からの反射波の周波数FW
および海底反射波の周波数FGを記憶する。ブロック18で
は、３方向の受波信号の周波数から自船の船首を基準と
するX,Y座標系の対地速度（VXG,VYG）と設定深度に対す
る対水速度（VXW,VYW）をそれぞれ求める。また、ブロ
ック19では、自船の船首を基準とするX,Y座標系の速度
データとコンパス方位とに基づいて南北方向と東西方向
について、それぞれ対地速度（NSG,EWG）と対水速度（N
SW,UWW）を求める。更にブロック20では、対水速度と対
地速度との差から潮流の南北方向の速度NSCおよび東西
方向の速度EWCを求める。なお、潮流の流速は（NSC2＋E
WC2）1/2として求められ、流向はtan-1（EWC/NSC）とし
て求められる。
次に、超音波送受波器の指向特性と装備例を第１図お
よび第４図に示す。
よび第４図に示す。
上記３つの超音波送受波器5,6および７は第４図中の
矢印に示すように船首方向と、船首方向から左右に120
度離れた方向とをそれぞれ指向するように設けられてい
る。第１図は船首方向を指向する超音波送受波器の指向
特性と指向方向を表していて、この超音波送受波器２は
サイドローブ角度φが45度方向にあり、鉛直線に対する
メインローブの指向方向θｍが15度、従って鉛直線に対
するサイドローブの指向方向θｓが30度となる関係で超
音波送受波器２が設置されている。右舷後方または左舷
方向に指向する他の超音波送受波器についても第１図に
示したのと同様の関係で設置されている。
矢印に示すように船首方向と、船首方向から左右に120
度離れた方向とをそれぞれ指向するように設けられてい
る。第１図は船首方向を指向する超音波送受波器の指向
特性と指向方向を表していて、この超音波送受波器２は
サイドローブ角度φが45度方向にあり、鉛直線に対する
メインローブの指向方向θｍが15度、従って鉛直線に対
するサイドローブの指向方向θｓが30度となる関係で超
音波送受波器２が設置されている。右舷後方または左舷
方向に指向する他の超音波送受波器についても第１図に
示したのと同様の関係で設置されている。
なお、水中または水底からの反射波のドップラーシフ
ト量は次式で表される。
ト量は次式で表される。
Δｆ＝（2fo・Ｖ・sinθｍ）/C ここで fo:送波周波数 V:送受波器に対する水平方向の相対移動速度 C:水中音速 である。
従来の潮流計の超音波送受波器に比較すれば、鉛直線
に対する指向角度θｍが小さく、sinθｍが小さくなっ
て速度分解能が低下するが、その分送波信号の周波数fo
を高くすれば十分な速度分解能が維持できる。
に対する指向角度θｍが小さく、sinθｍが小さくなっ
て速度分解能が低下するが、その分送波信号の周波数fo
を高くすれば十分な速度分解能が維持できる。
第２図は上記３つの超音波送受波器のうち１つの超音
波送受波器の受波信号の波形図である。同図においてＡ
は送波信号、Ｂは水底反射波の信号、さらにＣはサイド
ローブによる水底反射波の信号である。このように、サ
イドローブによる水底反射波Ｃがメインローブによる水
底反射波Ｂより時間的に後に表れるため、超音波信号を
送波してから水底反射波Ｂが受波されるまての時間toの
全深度について水中探知を行うことができる。また、サ
イドローブによる水底反射波Ｃの強度がメインローブに
よる水底反射波Ｂの強度より十分小さいため、実際の水
底反射波Ｂを正しく抽出することができる。
波送受波器の受波信号の波形図である。同図においてＡ
は送波信号、Ｂは水底反射波の信号、さらにＣはサイド
ローブによる水底反射波の信号である。このように、サ
イドローブによる水底反射波Ｃがメインローブによる水
底反射波Ｂより時間的に後に表れるため、超音波信号を
送波してから水底反射波Ｂが受波されるまての時間toの
全深度について水中探知を行うことができる。また、サ
イドローブによる水底反射波Ｃの強度がメインローブに
よる水底反射波Ｂの強度より十分小さいため、実際の水
底反射波Ｂを正しく抽出することができる。
なお、実施例では所定深度の水中および水底からの反
射波のドップラーシフトによって船の対地速度および船
の移動方向を測定するとともに、所定深度の潮流を測定
する例であったが、魚群探知機と同様の目的で、水面か
ら水底直前の深度に亘って水中物体を検知する装置にも
適用することができる。
射波のドップラーシフトによって船の対地速度および船
の移動方向を測定するとともに、所定深度の潮流を測定
する例であったが、魚群探知機と同様の目的で、水面か
ら水底直前の深度に亘って水中物体を検知する装置にも
適用することができる。
（ｇ）発明の効果 この発明によれば、超音波送受波器のサイドローブに
よる水底反射波が本来のメインローブによる水底反射波
の後に低い強度で表れるため、水底反射波直前の層から
反射する信号にサイドローブの水中反射波の信号が重畳
されず、水底直前の深層における潮流や水中物体を確実
に検知することができる。また、メインローブによる実
際の水底反射波を確実に抽出して対地船速などを正確に
求めることができる。
よる水底反射波が本来のメインローブによる水底反射波
の後に低い強度で表れるため、水底反射波直前の層から
反射する信号にサイドローブの水中反射波の信号が重畳
されず、水底直前の深層における潮流や水中物体を確実
に検知することができる。また、メインローブによる実
際の水底反射波を確実に抽出して対地船速などを正確に
求めることができる。
第１図はこの発明の構成例およびこの発明の実施例であ
る潮流計に用いられる超音波送受波器の指向特性および
装備例を表す図である。第２図は第１図に示した超音波
送受波器の受波信号の波形図である。第３図は、この発
明の実施例である潮流計の構成図である。第４図は同潮
流計に用いられる超音波送受波器の水平指向方向を示す
図である。第５図および第６図は従来の潮流計における
超音波送受波器の構成および受波信号の波形図である。 １……船舶、２……超音波送受波器、 ML……メインローブ、 SL……サイドローブ。
る潮流計に用いられる超音波送受波器の指向特性および
装備例を表す図である。第２図は第１図に示した超音波
送受波器の受波信号の波形図である。第３図は、この発
明の実施例である潮流計の構成図である。第４図は同潮
流計に用いられる超音波送受波器の水平指向方向を示す
図である。第５図および第６図は従来の潮流計における
超音波送受波器の構成および受波信号の波形図である。 １……船舶、２……超音波送受波器、 ML……メインローブ、 SL……サイドローブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 眞次 兵庫県西宮市芦原町９番52号 古野電機 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−173182（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−76069（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】水中の斜め下方向に対する超音波の送波お
よび水中または水底からの超音波の受波を行う超音波送
受波器を用いて、超音波のドップラーシフトを検出して
水中を探知する水中探知装置において、 上記超音波送受波器を該超音波送受波器のメインローブ
の指向方向と鉛直線とのなす角度が０度ではなく且つ、
上記超音波送受波器の主要なサイドローブの指向方向と
鉛直線とのなす最も小さな角度より小さくなる向きに固
定したことを特徴とする水中探知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2040716A JP2642759B2 (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 水中探知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2040716A JP2642759B2 (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 水中探知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03242583A JPH03242583A (ja) | 1991-10-29 |
| JP2642759B2 true JP2642759B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=12588314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2040716A Expired - Fee Related JP2642759B2 (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 水中探知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2642759B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0534453A (ja) * | 1991-07-30 | 1993-02-09 | Nec Corp | ドツプラーソナー |
| JP4771575B2 (ja) * | 2000-06-02 | 2011-09-14 | 古野電気株式会社 | 水中探知装置 |
| JP6403669B2 (ja) * | 2013-06-11 | 2018-10-10 | 古野電気株式会社 | 潮流計 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5558473A (en) * | 1978-10-26 | 1980-05-01 | Marine Instr Co Ltd | Depth sonar |
| JPS5896262A (ja) * | 1981-12-04 | 1983-06-08 | Furuno Electric Co Ltd | 水平ソナーにおける旋俯仰動装置 |
| JPS61173182A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-04 | Furuno Electric Co Ltd | 広範囲角水中探知装置に用いる指向性ビ−ム形成方法 |
-
1990
- 1990-02-20 JP JP2040716A patent/JP2642759B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03242583A (ja) | 1991-10-29 |
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