JP2887376B2 - 水中探知装置 - Google Patents
水中探知装置Info
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- JP2887376B2 JP2887376B2 JP15345690A JP15345690A JP2887376B2 JP 2887376 B2 JP2887376 B2 JP 2887376B2 JP 15345690 A JP15345690 A JP 15345690A JP 15345690 A JP15345690 A JP 15345690A JP 2887376 B2 JP2887376 B2 JP 2887376B2
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、広範囲方向に超音波を送受波するスキャン
ニングソナーなどの水中探知装置に関する。
ニングソナーなどの水中探知装置に関する。
＜従来の技術＞ 広範囲方向に超音波を送受波する水中探知装置、たと
えば全周旋回型のスキャンニングソナーでは、超音波振
動子を機械的あるいは電気的に旋回走査することにより
全周方向から到来する超音波エコーを受波する。この場
合、水平面に沿った二次元情報だけでは、魚群の三次元
分布を十分に探知することができない。そのため、従来
技術では、超音波を送受波する場合にティルト角を変化
させることにより、深さ方向の情報も得られるようにし
ている。
えば全周旋回型のスキャンニングソナーでは、超音波振
動子を機械的あるいは電気的に旋回走査することにより
全周方向から到来する超音波エコーを受波する。この場
合、水平面に沿った二次元情報だけでは、魚群の三次元
分布を十分に探知することができない。そのため、従来
技術では、超音波を送受波する場合にティルト角を変化
させることにより、深さ方向の情報も得られるようにし
ている。
＜発明が解決しようとする課題＞ ところで、従来の水中探知装置においては、超音波振
動子を円環状に配列した場合に生じる超音波エコーの到
来時間の差を補正して指向特性を向上させた受波ビーム
を得るために、たとえば、局部発振器、移相器、混合回
路を組み合わせて位相合成回路を構成したものが提供さ
れている（たとえば、特公昭56−54590号参照）。
動子を円環状に配列した場合に生じる超音波エコーの到
来時間の差を補正して指向特性を向上させた受波ビーム
を得るために、たとえば、局部発振器、移相器、混合回
路を組み合わせて位相合成回路を構成したものが提供さ
れている（たとえば、特公昭56−54590号参照）。
ところが、従来は、ティルト角が変化した場合におけ
る位相合成回路での位相ずれの影響については全く考慮
されておらず、超音波を送受波する際にティルト角が変
化しても移相量は固定されたままであった。すなわち、
従来、受信信号を位相合成するための移相量は、ティル
ト角が０度の場合に固定して設定されており、そのた
め、ティルト角が大きくなると、受信感度が低下する、
ビーム幅が広がって十分な指向特性が得られない、サイ
ドローブの発生が顕著になる等の不具合を生じていた。
る位相合成回路での位相ずれの影響については全く考慮
されておらず、超音波を送受波する際にティルト角が変
化しても移相量は固定されたままであった。すなわち、
従来、受信信号を位相合成するための移相量は、ティル
ト角が０度の場合に固定して設定されており、そのた
め、ティルト角が大きくなると、受信感度が低下する、
ビーム幅が広がって十分な指向特性が得られない、サイ
ドローブの発生が顕著になる等の不具合を生じていた。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、受信信号を位相合成のための移相量を設定される
ティルト角に応じて変化させるようにして、従来の上述
した不具合を解消するものである。
って、受信信号を位相合成のための移相量を設定される
ティルト角に応じて変化させるようにして、従来の上述
した不具合を解消するものである。
そのため、本発明は、円環状に配列された多数の超音
波振動子と、これらの各超音波振動子で超音波を送受波
するティルト角を設定するティルト角設定器と、前記超
音波振動子により前記ティルト角で超音波エコーが受波
されて得られる各受信信号を位相合成する位相合成回路
とを備えた水中探知装置において、 ティルト角設定器で設定されるティルト角βに応じて
前記位相合成回路における各受信信号の移相量Δψ
（β）を、ティルト角が０度の場合の移相量Δψ（０）
にcosβを乗じた値、すなわち、 Δψ（β）＝Δψ（０）・cosβ に補正する移相量補正手段を設けている。
波振動子と、これらの各超音波振動子で超音波を送受波
するティルト角を設定するティルト角設定器と、前記超
音波振動子により前記ティルト角で超音波エコーが受波
されて得られる各受信信号を位相合成する位相合成回路
とを備えた水中探知装置において、 ティルト角設定器で設定されるティルト角βに応じて
前記位相合成回路における各受信信号の移相量Δψ
（β）を、ティルト角が０度の場合の移相量Δψ（０）
にcosβを乗じた値、すなわち、 Δψ（β）＝Δψ（０）・cosβ に補正する移相量補正手段を設けている。
＜作用＞ 上記構成によれば、ティルト角設定器によって超音波
を送受波する際のティルト角βが設定されると、このテ
ィルト角βに応じて移相量補正手段は、位相合成回路に
おける各々の受信信号の移相量がΔψ（０）・cosβと
なるように補正する。
を送受波する際のティルト角βが設定されると、このテ
ィルト角βに応じて移相量補正手段は、位相合成回路に
おける各々の受信信号の移相量がΔψ（０）・cosβと
なるように補正する。
このため、受信信号の移相量がティルト角βに応じて
常に補償されるので、受信感度や指向特性の向上、サイ
ドローブの抑制が図られる。
常に補償されるので、受信感度や指向特性の向上、サイ
ドローブの抑制が図られる。
＜実施例＞ 本発明の実現のための原理について説明する。
第１図に示すように、ｘ軸、ｙ軸の直交座標系を設定
し、この直交座標系の平面内において、交点Ｏを原点と
した円周上に超音波振動子が等間隔で配列されているも
のとする。ここで、ｘ軸上の点P1に振動子が、これから
所定の角度θだけ離れた点P2に次の振動子がそれぞれ位
置したものとする。そして、両点P1、P2の各超音波振動
子に到来する超音波エコーの位相差を考える。
し、この直交座標系の平面内において、交点Ｏを原点と
した円周上に超音波振動子が等間隔で配列されているも
のとする。ここで、ｘ軸上の点P1に振動子が、これから
所定の角度θだけ離れた点P2に次の振動子がそれぞれ位
置したものとする。そして、両点P1、P2の各超音波振動
子に到来する超音波エコーの位相差を考える。
いま、ｘ軸に沿いかつティルト角が０度の方向から超
音波エコーが到来した場合を想定すると、点P1、P2の各
超音波振動子で受波される超音波エコーの位相差Δψ
（０）は、次式で与えられる。
音波エコーが到来した場合を想定すると、点P1、P2の各
超音波振動子で受波される超音波エコーの位相差Δψ
（０）は、次式で与えられる。
Δψ（０）＝ｋ・QP2 ＝ｋ・ｒ（１−cosθ） （１） ここに、ｋ＝２π／λ（ｋは波数、λは超音波エコーの
波長）、ｒは円周の半径である。
波長）、ｒは円周の半径である。
次に、ｘ軸に沿いかつティルト角がβ度の方向から超
音波エコーが到来した場合を想定すると、点P1、P2の路
程差は、P1点から直線▲▼に対して垂線を降ろし
たときの交点位置ＨとP2点との距離 であるから、点P1、P2の各超音波振動子で受波される超
音波エコーの位相差Δψ（β）は、 一方、Ｈ点とＱ点とを結ぶ直線DPは直線AEに直交す
る。したがって、 よって、（１）、（２）、（３）式から、 Δψ（β）＝ｋ・ｒ（１−cosθ）・cosβ ＝Δψ（０）・cosβ （４） （４）式により、ティルト角がβ度である場合の位相
差Δψ（Ｂ）は、ティルト角が０度の場合の位相差Δψ
（０）にcosβを乗じたものとなる。これにより、ティ
ルト角βが大きくなる程、位相差は小さくなることが分
かる。ティルト角αは予め別個に設定されるものであっ
て既知であるから、各超音波振動子で得られる受信信号
を位相合成する際に、各受信信号の移相量を上記の
（４）式によって補正すれば、適正な受波ビームを形成
することができる。
音波エコーが到来した場合を想定すると、点P1、P2の路
程差は、P1点から直線▲▼に対して垂線を降ろし
たときの交点位置ＨとP2点との距離 であるから、点P1、P2の各超音波振動子で受波される超
音波エコーの位相差Δψ（β）は、 一方、Ｈ点とＱ点とを結ぶ直線DPは直線AEに直交す
る。したがって、 よって、（１）、（２）、（３）式から、 Δψ（β）＝ｋ・ｒ（１−cosθ）・cosβ ＝Δψ（０）・cosβ （４） （４）式により、ティルト角がβ度である場合の位相
差Δψ（Ｂ）は、ティルト角が０度の場合の位相差Δψ
（０）にcosβを乗じたものとなる。これにより、ティ
ルト角βが大きくなる程、位相差は小さくなることが分
かる。ティルト角αは予め別個に設定されるものであっ
て既知であるから、各超音波振動子で得られる受信信号
を位相合成する際に、各受信信号の移相量を上記の
（４）式によって補正すれば、適正な受波ビームを形成
することができる。
第２図は本発明の実施例に係る水中探知装置のブロッ
ク図である。同図において、符号１は水中探知装置の全
体を示し、２は超音波振動子、４は各超音波振動子に個
別に接続されたプリアンプである。本例では３つの超音
波振動子２が縦列に積層されて１ブロックとなり、各ブ
ロック6a〜6nが所定の間隔でもって円環状に配列されて
全周旋回型の超音波送受波器が構成されている。
ク図である。同図において、符号１は水中探知装置の全
体を示し、２は超音波振動子、４は各超音波振動子に個
別に接続されたプリアンプである。本例では３つの超音
波振動子２が縦列に積層されて１ブロックとなり、各ブ
ロック6a〜6nが所定の間隔でもって円環状に配列されて
全周旋回型の超音波送受波器が構成されている。
8a〜8nは各ブロック6a〜6n内の超音波振動子４で得ら
れる受信信号の垂直方向の位相を揃えて出力する垂直位
相合成回路であって、各ブロック6a〜6nに個別的に対応
して設けられている。
れる受信信号の垂直方向の位相を揃えて出力する垂直位
相合成回路であって、各ブロック6a〜6nに個別的に対応
して設けられている。
10は水平方向の位相合成を行う対象となる１群（本例
ではｍ個）の受信信号を選択するために切り換え走査さ
れる切換回路である。
ではｍ個）の受信信号を選択するために切り換え走査さ
れる切換回路である。
12は切換回路10で選択された１群（ｍ個）の受信信号
の水平方向の位相を揃える位相合成回路である。この位
相合成回路12は、本例では、一定の発振周波数をもつ基
準信号を出力する局部発振器14と、この局部発振器14か
らの基準信号出力をそれぞれに移相させる移相器16a〜1
6mと、切換回路10で選定された１群の受信信号と各移相
器16a〜16mからの出力信号とを個別に混合する混合器18
a〜18mとから構成されている。
の水平方向の位相を揃える位相合成回路である。この位
相合成回路12は、本例では、一定の発振周波数をもつ基
準信号を出力する局部発振器14と、この局部発振器14か
らの基準信号出力をそれぞれに移相させる移相器16a〜1
6mと、切換回路10で選定された１群の受信信号と各移相
器16a〜16mからの出力信号とを個別に混合する混合器18
a〜18mとから構成されている。
19は各混合器18a〜18nで位相が揃えられて得られる受
信信号に含まれる周波数和と周波数差の信号成分の内、
周波数差の信号成分のみの信号を通過するバンドパスフ
ィルタ、20はバンドパスフィルタ19を通った受信信号を
検波する検波器である。また、22はティルト角を設定す
るティルト角設定器、24はティルト角設定器22からの出
力に基づいて各垂直位相合成回路8a〜8nの移相量を制御
することにより受波ビームのティルト角を制御するティ
ルト角制御部である。
信信号に含まれる周波数和と周波数差の信号成分の内、
周波数差の信号成分のみの信号を通過するバンドパスフ
ィルタ、20はバンドパスフィルタ19を通った受信信号を
検波する検波器である。また、22はティルト角を設定す
るティルト角設定器、24はティルト角設定器22からの出
力に基づいて各垂直位相合成回路8a〜8nの移相量を制御
することにより受波ビームのティルト角を制御するティ
ルト角制御部である。
26はティルト角設定器22で設定されるティルト角βに
応じて位相合成回路12における各受信信号の移相量Δψ
（β）を上記の（４）式に基づいて補正する移相量補正
手段である。この移相量補正手段26は、たとえば、各移
相器16a〜16mがCR回路からなる場合には、そのコンデン
サ容量あるいは抵抗値を（４）式に従って変化させる制
御回路で構成される。
応じて位相合成回路12における各受信信号の移相量Δψ
（β）を上記の（４）式に基づいて補正する移相量補正
手段である。この移相量補正手段26は、たとえば、各移
相器16a〜16mがCR回路からなる場合には、そのコンデン
サ容量あるいは抵抗値を（４）式に従って変化させる制
御回路で構成される。
次に、上記構成の水中探知装置の動作について説明す
る。
る。
この水中探知装置１では、ティルト角設定器22でティ
ルト角βが設定されると、ティルト角制御部24は、この
ティルト角βに基づいて各垂直位相合成回路8a〜8nの移
相量を制御する。これにより、各超音波振動子２からは
所定のティルト角βの方向に超音波が送波される一方、
目的物で反射した超音波エコーは、再び超音波振動子２
で受波され、これにより得られた受信信号がプリアンプ
４を介して垂直位相合成回路8a〜8nに加えられる。そし
て、１つの方位に関する受波ビーム形成のために、各垂
直位相合成回路8a〜8nで垂直方向の位相を揃えて出力さ
れた受信信号の内の１群（ｍ個）の受信信号が切換回路
10で選択され、これらの各受信信号が位相合成回路12の
各混合器18a〜18mに送出される。
ルト角βが設定されると、ティルト角制御部24は、この
ティルト角βに基づいて各垂直位相合成回路8a〜8nの移
相量を制御する。これにより、各超音波振動子２からは
所定のティルト角βの方向に超音波が送波される一方、
目的物で反射した超音波エコーは、再び超音波振動子２
で受波され、これにより得られた受信信号がプリアンプ
４を介して垂直位相合成回路8a〜8nに加えられる。そし
て、１つの方位に関する受波ビーム形成のために、各垂
直位相合成回路8a〜8nで垂直方向の位相を揃えて出力さ
れた受信信号の内の１群（ｍ個）の受信信号が切換回路
10で選択され、これらの各受信信号が位相合成回路12の
各混合器18a〜18mに送出される。
一方、ティルト角設定器22によって超音波を送受波す
る際のティルト角βが設定されると、このティルト角β
に応じて移相量補正手段26は、局部発振器14から与えら
れる基準信号の移相量が（４）式に従って変化するよう
に各移相器16a〜16mを制御する。そして、各移相器16a
〜16mからの出力がそれぞれ個別に混合器18a〜18mに加
えられる。
る際のティルト角βが設定されると、このティルト角β
に応じて移相量補正手段26は、局部発振器14から与えら
れる基準信号の移相量が（４）式に従って変化するよう
に各移相器16a〜16mを制御する。そして、各移相器16a
〜16mからの出力がそれぞれ個別に混合器18a〜18mに加
えられる。
これにより、各混合器18a〜18mは、切換回路10からの
受信信号と移相器16a〜16mからの出力とを個別に混合す
る。その結果、各混合器18a〜18mからは、ティルト角β
に応じて全て位相が揃った受信信号が出力され、これが
加算されてバンドパスフィルタ19で周波数差成分のみを
もつ受信信号が通過され、次いで、検波器20で検波され
る。
受信信号と移相器16a〜16mからの出力とを個別に混合す
る。その結果、各混合器18a〜18mからは、ティルト角β
に応じて全て位相が揃った受信信号が出力され、これが
加算されてバンドパスフィルタ19で周波数差成分のみを
もつ受信信号が通過され、次いで、検波器20で検波され
る。
なお、上記の実施例における位相器16a〜16mと位相量
補正手段26に代えてROM等のメモリで構成することも可
能である（特公平１−21472号参照）。
補正手段26に代えてROM等のメモリで構成することも可
能である（特公平１−21472号参照）。
＜発明の効果＞ 本発明によれば、ティルト角の変化に対応して位相ず
れが補正される。その結果、ティルト角が大きくなって
も移相量が補償されて常に良好な受信感度を維持するこ
とができ、また、十分な指向特性が得られ、さらに、サ
イドローブの発生も抑えられる等の優れた効果も発揮さ
れる。
れが補正される。その結果、ティルト角が大きくなって
も移相量が補償されて常に良好な受信感度を維持するこ
とができ、また、十分な指向特性が得られ、さらに、サ
イドローブの発生も抑えられる等の優れた効果も発揮さ
れる。
第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の実施例
に係る水中探知装置のブロック図である。 １……水中探知装置、２……超音波振動子、12……位相
合成回路、22……ティルト角設定器、26……移相量補正
手段。
に係る水中探知装置のブロック図である。 １……水中探知装置、２……超音波振動子、12……位相
合成回路、22……ティルト角設定器、26……移相量補正
手段。
Claims (1)
- 【請求項１】円環状に配列された多数の超音波振動子
と、これらの各超音波振動子で超音波を送受波するティ
ルト角βを設定するティルト角設定器と、前記超音波振
動子により前記ティルト角βで超音波エコーが受波され
て得られる各受信信号を位相合成する位相合成回路とを
備えた水中探知装置において、 前記ティルト角設定器で設定されるティルト角βに応じ
て前記位相合成回路における各受信信号の移相量Δψ
（β）を、ティルト角が０度の場合の移相量Δψ（０）
にcosβを乗じた値である、 Δψ（β）＝Δψ（０）・cosβ に補正する移相量補正手段を設け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 |
|---|---|---|---|
| JP15345690A JP2887376B2 (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | 水中探知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15345690A JP2887376B2 (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | 水中探知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0450684A JPH0450684A (ja) | 1992-02-19 |
| JP2887376B2 true JP2887376B2 (ja) | 1999-04-26 |
Family
ID=15562957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15345690A Expired - Fee Related JP2887376B2 (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | 水中探知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2887376B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5005125B2 (ja) * | 2000-10-18 | 2012-08-22 | ホーユー株式会社 | 二剤吐出装置 |
| EP2345360B1 (en) | 2008-10-17 | 2013-06-19 | Saraya Co., Ltd. | Fluid container unit |
-
1990
- 1990-06-12 JP JP15345690A patent/JP2887376B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0450684A (ja) | 1992-02-19 |
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Legal Events
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Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100219 |
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