JP3133860B2 - 超音波藻計測装置 - Google Patents

超音波藻計測装置

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JP3133860B2 JP05093677A JP9367793A JP3133860B2 JP 3133860 B2 JP3133860 B2 JP 3133860B2 JP 05093677 A JP05093677 A JP 05093677A JP 9367793 A JP9367793 A JP 9367793A JP 3133860 B2 JP3133860 B2 JP 3133860B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波により海底に繁
茂する藻の高さと量を自動的に計測する超音波藻計測装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、魚群探知機の表示画面に
海底の表面近傍の超音波反射エコーを表示させ観測する
と、藻からの反射エコーレベルと海底からの反射エコー
レベルとのレベル差は相当に大きいので、藻の存在を識
別できる。しかし、藻は海底に着定しているため藻から
の反射エコーと海底からの反射エコーとは連続し境界が
明瞭ではないことから、魚群探知機では藻からの反射エ
コーのみを藻信号として取り出すことができない。
【0003】このような事情から従来では、魚群探知機
の表示画面に海底の表面近傍の超音波反射エコーを表示
させて海底に繁茂する藻の状況を観測識別し、藻の高さ
と量を計測する必要のある場合は観測者が、表示を見な
がら藻からの反射エコーと想定される部分、即ち、藻信
号を抽出し、実際に演算を実行して求めるようにしてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、観測者の経験
に頼る従来の計測方法では不便であり、また正確な計測
が困難であることから計測の自動化が望まれている。そ
の際に、反射エコーからどのようにして藻信号のみを抽
出するかが問題となる。
【0005】本発明は、このような従来の要請に応える
べくなされたもので、その目的は、海底信号を基準に形
成したゲート信号により藻信号のみの抽出を可能とし、
以て藻の高さと量を自動的に計測できる超音波藻計測装
置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の超音波藻計測装置は、次の如き構成を有す
る。即ち、本発明の超音波藻計測装置は、送信パルス信
号を出力する送信回路と;前記送信パルス信号を受けて
海底に向けて超音波パルスを送波し海中からの反射波を
受けて受信信号を出力する送受波器と; 前記受信信号
を増幅する増幅回路と; 前記増幅回路の出力信号に対
し伝搬減衰の補正を行うTVG回路と;前記TVG回路
の出力信号を包絡線検波する検波回路と; 前記検波回
路が出力する各種信号の前縁と後縁をそれぞれ検出する
前後縁検出回路と; 前記検波回路が出力する各種信号
から海底信号を検出しその検出した海底信号の時間位置
を基準に所定時間幅の藻抽出ゲート信号を形成出力する
藻抽出ゲート回路と; 前記前後縁検出回路が出力する
前縁と後縁とを示す信号であって前記藻抽出ゲート信号
の時間幅内に存する前縁信号と後縁信号の各時間位置の
間を通過時間幅とする藻出力用ゲート信号を形成しその
藻出力用ゲート信号により前記検波回路が出力する各種
信号から藻信号を取り出す藻出力回路と; 前記藻出力
回路が出力する藻信号の時間幅と振幅とにより藻の高さ
と量を算出する演算回路と; を備えたことを特徴とす
るものである。
【0007】
【作用】次に、前記の如く構成される本発明の超音波藻
計測装置の作用を説明する。本発明では、包絡線検波信
号に含まれる各種の信号について、前縁と後縁をそれぞ
れ検出すると共に、海底信号を検出しその検出した海底
信号の時間位置を基準に所定時間幅の藻抽出ゲート信号
を形成し、その藻抽出ゲート信号の時間幅内に存する前
縁信号と後縁信号の各時間位置の間を通過時間幅とする
藻出力用ゲート信号を形成しそれにより包絡線検波信号
に含まれる各種信号から藻信号を取り出し、その取り出
した藻信号の時間幅と振幅とにより藻の高さと量を算出
するようにしてある。
【0008】従って、藻の高さと量の自動計測を精度良
く行うことが可能となり、広範囲の藻場計測が短時間で
実施できることとなる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の一実施例に係る超音波藻計測装
置を示す。この超音波藻計測装置は、送受波器1と送信
回路5と前置増幅回路6とTVG回路7と検波回路8と
微分回路9と藻抽出ゲート10と藻出力回路11と演算
回路12とを基本的に備える。
【0010】送受波器1は、送信回路5からのバースト
状送信信号により励振され超音波パルスを海底に向けて
送波し、水中からの反射エコーを受波し電気変換して前
置増幅回路6に受信信号として与えるが、この送受波器
1は、例えば図2に示すように、船底に取り付けられ、
一定の指向角θの超音波パルスビーム2を船底直下の海
底4に向けて形成し藻3や海底4からの反射エコーを含
む各種の反射エコーを受波する。
【0011】なお、図2では、反射エコーレベルがT
S 、高さがH[cm]の藻が超音波パルスビーム2内にn
本存在する場合を示す。従って、この場合の反射エコー
レベルの総量(藻の量)は、√n・TS となる。
【0012】前置増幅回路6で適宜レベルまで増幅され
た受信信号は、TVG回路7に入力する。
【0013】TVG回路7は、入力した受信信号につい
ての伝搬減衰の補正を行うが、藻の場合は超音波パルス
ビーム内に一様に分布している場合が多いので、この場
合の補正は式1に従って行う。なお、式1において、R
は伝搬距離、αは吸収係数である。
【0014】
【数1】TVG=20logR+2αR
【0015】このTVG回路7の出力信号は反射強度に
比例した振幅値を持つ信号であるが超音波パルスビーム
内の藻の反射エコーレベルと量とが一定である場合は、
受信信号レベルは深度と無関係に一定レベルとなる。
【0016】検波回路8は、TVG回路7の出力信号を
包絡線検波し、その検波信号aを微分回路9と藻抽出ゲ
ート回路10と藻出力回路11とに与える。この検波信
号には、図3(a)に示すように、魚信号イ、藻信号
ロ、海底信号ハ等の各種の信号が含まれる。なお、藻信
号ロの前縁部分の立ち上がり時間位置はT1、海底信号
ハの前縁部分の立ち上がり時間位置はT2としてある。
【0017】微分回路9は、検波信号aを微分しそれに
含まれる魚信号イ、藻信号ロ、海底信号ハ等の各種の信
号の前縁と後縁の検出信号bを出力する。具体的には、
図3(b)に示すように、イ、ロ、ハの各信号について
前縁部分の立ち上がり位置で正の微分パルスを、後縁部
分の立ち下がり位置で負の微分パルスをそれぞれ出力す
る。この検出信号bは藻出力回路11に制御信号の1つ
として与えられる。
【0018】一方、藻抽出ゲート回路10は、図3
(a)に示すように、適宜レベルのスレショールド値と
検波信号aのレベルとを比較し、検波信号aがスレショ
ールド値を越えた時間位置T3(図3(c))を暫定的
に海底深度に対応する時間位置と定め、つまり、時間位
置T3を海底信号ハの発生時間位置とし、図3(c)に
示すように、藻の高さの2倍から3倍程度の伝搬時間に
対応する時間位置T0を設定する。従って、T0、T
1、T2、T3の時間位置関係はT0<T1<T2<T
3となっている。そして、時間位置T0と同T3の間を
通過時間幅とする藻抽出ゲート信号cを藻出力回路11
に制御信号の1つとして出力する。
【0019】藻出力回路11は、検出信号bの中から藻
抽出ゲート信号cの時間幅(T0〜T3)内に存する藻
信号ロの立ち上がり時間T1の検出信号と海底信号ハの
立ち上がり時間T2の検出信号とを取り出し(図3
(d))、時間位置T1と同T2の間を通過時間幅とす
る藻出力用ゲート信号を形成し(図3(e))、検波信
号bに対し藻出力ゲート処理を行って藻信号ロのみを取
り出し(図3(f))、取り出した藻信号fを演算回路
12に出力する。
【0020】演算回路12では、入力した藻信号fから
その時間幅|T2−T1|及び信号レベルVを検出し、
藻の高さHと藻の量√n・TS を算出する。
【0021】即ち、高さHは、時間幅|T2−T1|を
用いた式2で与えられる。
【0022】
【数2】H=75・|T2−T1|
【0023】また、藻の量√n・TS は、藻の体積散乱
強度SV[dB]に比例することから、藻の体積散強度
SVを式3の演算を実行して求め適宜な比例定数を掛け
て藻の量を算出する。
【0024】
【数3】 SV=20 logV −(SL+ER+G0 +10 log(Cτ/2)+10 logφ)
【0025】なお式3において、Vは藻の反射信号電圧
[V]、SLは送波超音波のレベル[dB/μPa]、
ERは受信感度[dB/μPa]、G0 は固定利得[d
B]Cは音速[m/秒]、τはパルス幅[ミリ秒]、φ
は等価指向角である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波藻
計測装置では、包絡線検波信号に含まれる各種の信号に
ついて、前縁と後縁をそれぞれ検出すると共に、海底信
号を検出しその検出した海底信号の時間位置を基準に所
定時間幅の藻抽出ゲート信号を形成し、その藻抽出ゲー
ト信号の時間幅内に存する前縁信号と後縁信号の各時間
位置の間を通過時間幅とする藻出力用ゲート信号を形成
しそれにより包絡線検波信号に含まれる各種信号から藻
信号を取り出し、その取り出した藻信号の時間幅と振幅
とにより藻の高さと量を算出するようにしたので、藻の
高さと量の自動計測を精度良く行うことが可能となり、
広範囲の藻場計測が短時間で実施できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る超音波藻計測装置の構
成ブロック図である。
【図2】超音波パルスビームにより藻信号を取得する様
子を示す模式図である。
【図3】本発明の超音波藻計測装置の動作を説明するタ
イムチャートである。
【符号の説明】
1 送受波器 2 超音波パルスビーム 3 藻 4 海底 5 送信回路 6 前置増幅回路 7 TVG回路 8 検波回路 9 微分回路 10 藻抽出ゲート回路 11 藻出力回路 12 演算回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−49376(JP,A) 特開 平7−49375(JP,A) 特開 昭60−85381(JP,A) 特開 昭59−147257(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信パルス信号を出力する送信回路と;
    前記送信パルス信号を受けて海底に向けて超音波パル
    スを送波し海中からの反射波を受けて受信信号を出力す
    る送受波器と; 前記受信信号を増幅する増幅回路と;
    前記増幅回路の出力信号に対し伝搬減衰の補正を行う
    TVG回路と; 前記TVG回路の出力信号を包絡線検
    波する検波回路と; 前記検波回路が出力する各種信号
    の前縁と後縁をそれぞれ検出する前後縁検出回路と;
    前記検波回路が出力する各種信号から海底信号を検出し
    その検出した海底信号の時間位置を基準に所定時間幅の
    藻抽出ゲート信号を形成出力する藻抽出ゲート回路と;
    前記前後縁検出回路が出力する前縁と後縁とを示す信
    号であって前記藻抽出ゲート信号の時間幅内に存する前
    縁信号と後縁信号の各時間位置の間を通過時間幅とする
    藻出力用ゲート信号を形成しその藻出力用ゲート信号に
    より前記検波回路が出力する各種信号から藻信号を取り
    出す藻出力回路と; 前記藻出力回路が出力する藻信号
    の時間幅と振幅とにより藻の高さと量を算出する演算回
    路と; を備えたことを特徴とする超音波藻計測装置。
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