JP3583838B2 - 超音波水中探知装置 - Google Patents

超音波水中探知装置 Download PDF

Info

Publication number
JP3583838B2
JP3583838B2 JP25573895A JP25573895A JP3583838B2 JP 3583838 B2 JP3583838 B2 JP 3583838B2 JP 25573895 A JP25573895 A JP 25573895A JP 25573895 A JP25573895 A JP 25573895A JP 3583838 B2 JP3583838 B2 JP 3583838B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
angle
water
distance
ultrasonic
reflected echo
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP25573895A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0980147A (ja
Inventor
秀春 ▲そり▼町
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.)
Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio 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 Japan Radio Co Ltd filed Critical Japan Radio Co Ltd
Priority to JP25573895A priority Critical patent/JP3583838B2/ja
Publication of JPH0980147A publication Critical patent/JPH0980147A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3583838B2 publication Critical patent/JP3583838B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は水中に超音波を送信して反射エコーを受信し水中を探知する超音波水中探知装置、特に広範囲角且つ遠距離までの探知が可能な超音波水中探知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は、従来のこの種の超音波水中探知装置の構成の一例を示す図であり、図において、1a〜1eは受波素子、2a〜2eは増幅器、3a〜3eは位相制御回路、4は俯角制御回路、5は位相制御用ROM、6は合成回路、7はフィルタ回路、8は増幅器、9は表示装置である。
なお超音波水中探知装置としては、図4に示す回路の他に送信系の回路が必要であるが、本発明とは直接関係はないので図4では省略してある。
【0003】
次に動作について説明する。送信系の回路から水中へ送信された超音波パルスの反射エコーは探知距離L に比例する時間的遅れを伴って受波素子1a〜1eで受信され、電気信号に変換されて増幅器2で増幅され、位相制御回路3を介して合成回路6で合成された受信信号となり、フィルタ回路7、増幅器8を介して表示装置9に探知映像が表示される。
また、俯角θ を設定する場合には、俯角制御回路4に所望する俯角を設定することで、位相制御用のROM5からその俯角の位相制御量が数値として読み出されて各位相制御回路3a〜3eへ送られ、各信号の位相τを、受波素子間隔をdとした場合、τa=0、τb=d・sinθ、τc=2d・sinθ・・・というように規則正しく遅延させて俯角θ の設定が行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の超音波水中探知装置では、受信ビームの俯角θ は制御できても指向角(広がり角)θ が制御できないために、遠距離までの探知を行おうとすると指向角を狭くする必要があるため、その探知範囲が狭くなってしまうという問題点があった。
図5は魚群探知用ソナーとして使用する場合を示す図であるが、海面および海底(水面および水底も含む総称とする)からの反射エコーの影響を受けないようにするためには、探知距離(反射エコーの到達距離)L が遠距離になるに従って受信ビームの指向角θ を小さしてやる必要がある。従って探知距離L が遠距離になると、魚群Aは探知できるが、同じ水深で近距離にいる魚群Bは探知できなくなり、また海底近くにいる魚群Cも探知できなくなる。
【0005】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、広範囲角且つ遠距離までの探知が可能な超音波水中探知装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる超音波水中探知装置は、反射エコーを受信する時間の経過に伴って受信ビームの俯角θ および指向角θ の両方を連動させて変化させることを特徴とする。
【0007】
また、水底水深をH、水中の音速をv、超音波パルスを送信してからの経過時間をtとした場合、
sin{θ +(θ /2)}=H/L ・・・式(1)
を用いて受信ビームが水底に到達するまでの距離(水底到達距離)L を算出する手段、
2L =v×t・・・式(2)
を用いて時刻tにおける受信ビームの探知距離(反射エコーの到達距離)L を算出する手段、
水底からの反射エコーが受信される(L =L となる)直前に、上記受信ビームの俯角θ および指向角θ の両方を連動させて減少させ、水底からの反射エコーを受信しない範囲で探知距離L に応じて順次段階的に指向角θ が小さくなる受信ビームを形成して行く手段を備えたことを特徴とする。
【0008】
さらに、俯角θ および指向角θ の両方を連動させて変化させる動作は、上記複数の受波素子からの信号の位相制御および振幅制御で行うこととし、反射エコーを受信する時間の経過に伴ってこれらの制御量を段階的に切り換えて行うことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図1は本実施形態の動作を説明するための図である。水中から受信する反射エコーは、その時間tの経過と共に近距離からのものから遠距離からのものへと推移する。すなわち時間tの経過と共にその探知距離L (反射エコーの到達距離)が長くなる。
従って広範囲角且つ遠距離までの探知を可能にするためには、図1に示すように時間の経過と共に、受信ビームをBM1〜BM4のように変形させて行けば海面および海底からの反射エコーの影響を受けることなく広範囲角且つ遠距離までの探知が可能となり、魚群A,B,Cの全てを探知できることになる。
【0010】
そして、時間の経過と共に受信ビームをBM1〜BM4のように変形させるためには、受信ビームの探知距離L が、水底に達する水底到達距離L となる直前に、俯角θ および受信ビームの指向角(広がり角)θ の両方を連動させて変化させ、一段階小さい俯角θ および指向角θ にしてやれば良い。
これを数段回繰り返すことで、図1のBM1〜BM4へと変化させることができ、海面および海底からの反射エコーの影響を受けることなく、広範囲角且つ遠距離までの探知が可能となる。
本発明は、反射コーを受信する時間の経過に伴って受信ビームの俯角θ および受信ビームの指向角(広がり角)θ の両方を連動させて変化させることを第1の特徴とする。
【0011】
また、図2から明らかなように、受信ビームの探知距離L が水底に達するまでの距離、すなわち水底到達距離L は、俯角をθ 、受信ビームの指向角(広がり角)の半角をθ /2、水底までの水深をHとした場合、
sin{θ +(θ /2)}=(H/L )・・・式(1)で表すことができる。
従ってsin{θ +(θ /2)}<(H/L )の間であれば、水底からの反射エコーを拾うことはない。
一方、受信ビームの探知距離L は、超音波を送信してから反射エコーを受信するまでの時間tと、水中における音速vとにより、
2L =v×t ・・・式(2)として表すことができる。
【0012】
従ってこの式(2)で推定される探知距離L が、式(1)の関係が成立する直前に、すなわちL =L となる直前に、俯角θ および受信ビームの指向角(広がり角)θ を一段階小さくしてやる(例えば、1°づつ小さくしてやる)動作を繰り返すことで、図1に示す動作を行わせることができる。
なお、水底水深Hの測定は、例えば垂直下に超音波パルスを送信し、その反射エコーを受信する時間で測定する、あるいは測深機を用いて測定する、さらにはメジャーを用いてマニアルで測定する等、何れの方法を用いても良い。
また、受信ビームの指向角(広がり角)θ の制御は、後述するように各受波素子1a〜1eで受信したそれぞれの信号の振幅を制御することで行うことができる。
【0013】
図3は、装置構成の一実施例を示すブロック図であり、図において、図4と同一符号は同一または相当する部分を示し、10a〜10eはそれぞれ振幅制御回路、20はパルスカウンタ、21,22はそれぞれ演算回路、23は比較回路、24は俯角制御回路、25は重み付け制御回路、26〜29はそれぞれROM、30,31はそれぞれラッチ回路である。
【0014】
次に図3に示す装置の動作について説明する。送信トリガがパルスカウンタ20に入力されると、このパルスカウンタ20が送信からの経過時間tを演算回路21へ出力し、演算回路21がその時間tにおける受信ビームの探知距離L を、上述の式(2)を用いて、
=750m/s×t により算出し、この距離情報L を比較回路23へ送る。
【0015】
一方、外部から与えられた水底水深情報Hmおよびそのときの俯角
θ と指向角θ とにより、演算回路22は受信ビームの水底到達距離L を、上述の式(1)を用いて、
=H/sin{θ +(θ /2)}により算出し、この距離情報L を比較回路23へ送る。
比較回路23では、L とL とを比較し、受信ビームの探知距離L が水底到達距離L に達する直前に、ROM28から読み出されている俯角情報を、一段階小さい俯角とした(θ =θ −1)俯角情報に切り換える。
切り換えられた俯角情報は俯角制御回路24および重み付け制御回路25へ送られ、これらの回路24,25は切り換えられた俯角情報に基づきROM26およびROM27から、それぞれ新たな位相制御信号および振幅制御信号を読み出し、それぞれラッチ回路30および31へ送出する。
そして、これらの信号は俯角θ の切り換えに合わせてラッチされてそれぞれ位相制御回路3a〜3eおよび振幅制御回路10a〜10eへ制御信号として入力される。
【0016】
本実施形態における超音波水中探知装置は以上のような動作を連続して行うことにより、受波素子1a〜1eから入力された信号は、増幅器2a〜2eで増幅された後、反射エコーを受信する時間tの経過に伴って、位相制御回路3a〜3eで俯角θ を、振幅制御回路10a〜10eで指向角θ を連動させて変化させ、図1に示すような受信ビームBM1〜BM4を連続的に形成し、海面および海底からの反射エコーの影響を受けることなく、広範囲角且つ遠距離までの探知を行うことができるようになる。
【0017】
なお上述の実施例では、受信ビームの形状を変形させる段数を4段階として説明しているが、この段数が4段階に限定されるものではないのは言うまでもなく、また俯角θ および指向角θ の段階的な制御量は、探知目的等によって決定されるものである。
【0018】
【発明の効果】
本発明の超音波水中探知装置は以上説明したように、反射エコーを受信する時間の経過に伴って受信ビームの俯角および指向角の両方を連動させて同時に段階的に所定条件で減少させることとしたので、広範囲且つ遠距離までの探知が可能な装置が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の動作を説明するための図である。
【図2】本発明の動作を説明するための図である。
【図3】本発明の装置構成の一実施形態を示す図である。
【図4】従来の装置の構成の一例を示す図である。
【図5】従来の装置の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
1a〜1e 受波素子
3a〜3e 位相制御回路
10a〜10e 振幅制御回路
20 パルスカウンタ
21,22 それぞれ演算回路
23 比較回路
24 俯角制御回路
25 重み付け制御回路
26〜29 それぞれROM
30,31 それぞれラッチ回路

Claims (2)

  1. 水中に超音波パルスを送信し複数の受波素子を用いて所定形状の受信ビームで反射エコーを受信する超音波水中探知装置において、
    反射エコーを受信する時間の経過に伴って受信ビームの俯角θF および指向角(広がり角)θB の両方を連動させて変化させることを特徴とし、
    水底水深をH、水中の音速をv、超音波パルスを送信してからの経過時間をtとした場合、
    sin{θ F +(θ B /2)}=H/L 2 ・・・式(1)
    を用いて受信ビームが水底に到達するまでの距離(水底到達距離)L 2 を算出する手段、
    2L 1 =v×t・・・式(2)
    を用いて時刻tにおける受信ビームの探知距離(反射エコーの到達距離)L 1 を算出する手段、
    水底からの反射エコーが受信される(L 1 =L 2 となる)直前に、上記受信ビームの俯角θ F および指向角θ B の両方を連動させて減少させ、水底からの反射エコーを受信しない範囲で探知距離L 1 に応じて順次段階的に指向角θ B が小さくなる受信ビームを形成して行く手段、
    を備えたことを特徴とする超音波水中探知装置 。
  2. 上記俯角θ F および指向角θ B の両方を連動させて変化させる動作は、上記複数の受波素子からの信号の位相制御および振幅制御で行うこととし、反射エコーを受信する時間の経過に伴ってこれらの制御量を段階的に切り換えて行うことを特徴とする請求項1に記載の超音波水中探知装置。
JP25573895A 1995-09-08 1995-09-08 超音波水中探知装置 Expired - Fee Related JP3583838B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25573895A JP3583838B2 (ja) 1995-09-08 1995-09-08 超音波水中探知装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25573895A JP3583838B2 (ja) 1995-09-08 1995-09-08 超音波水中探知装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0980147A JPH0980147A (ja) 1997-03-28
JP3583838B2 true JP3583838B2 (ja) 2004-11-04

Family

ID=17282951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25573895A Expired - Fee Related JP3583838B2 (ja) 1995-09-08 1995-09-08 超音波水中探知装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3583838B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4801332B2 (ja) * 2004-06-30 2011-10-26 酒井重工業株式会社 建設車両の障害物検知装置
JP4936655B2 (ja) * 2004-10-07 2012-05-23 古野電気株式会社 スキャニングソナー
JP6179973B2 (ja) * 2013-02-15 2017-08-16 古野電気株式会社 信号処理装置、水中探知装置、信号処理方法、及びプログラム
JP6922262B2 (ja) * 2017-03-03 2021-08-18 日本電気株式会社 ソーナー画像処理装置、ソーナー画像処理方法およびソーナー画像処理プログラム

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0980147A (ja) 1997-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4270191A (en) Doppler current meter for use at great depths
JPH0221258B2 (ja)
US5476098A (en) Partially coherent imaging for large-aperture phased arrays
JP3583838B2 (ja) 超音波水中探知装置
US7128712B2 (en) Adaptive ultrasound imaging system
JPS59107285A (ja) 海底地形表示装置
US4627290A (en) Method and apparatus for detecting acoustic homogeneity of object
JP3528580B2 (ja) 物体計測装置
JP2948092B2 (ja) 魚の周波数特性測定装置
JP3202969B2 (ja) 波動受信装置
JPH069563B2 (ja) 超音波診断装置
JP3535271B2 (ja) ソナー
US5127418A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
JP2572647B2 (ja) 魚群探知機
JPS6365898B2 (ja)
JPS6239336Y2 (ja)
JPH01170885A (ja) ソーナー装置
JP2765317B2 (ja) ソーナー装置
JP3040614B2 (ja) 超音波潮流分布測定装置
JP2982765B2 (ja) 送波レベル計測装置
JPS597260A (ja) 超音波探傷方法および装置
JPS6352715B2 (ja)
JPH01227982A (ja) 魚群探知機
JPS60158367A (ja) アクテイブソ−ナ−装置
JP2001264437A (ja) 潮流分布測定システム、潮流分布測定装置、潮流分布測定方法、水中探知システム

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040428

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132

Effective date: 20040511

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040701

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040727

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040730

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080806

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090806

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100806

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110806

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110806

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120806

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees