JP4332199B2 - Underwater exploration equipment - Google Patents

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

Description

本発明は超音波により水中を探知する装置において、その送受波器を非共振周波数帯域の受波器として兼用して使用し、水中音を聴音する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for detecting underwater sound in an apparatus for detecting underwater using ultrasonic waves, using the transmitter / receiver also as a receiver in a non-resonant frequency band.

従来、水中の魚群の探知や、水深の計測などを目的とする魚群探知機が知られている。この種の魚群探知機は、送信部で繰り返し発生させた電気パルス信号を超音波送受波器に入力し、超音波パルスを水中に送信する。送信された超音波は水底や水中の魚群で反射されて送受波器に帰ってくる。送受波器では再び微弱な電気信号に変換され、受信部で増幅・検波された信号を送信時点から、ある一定時間間隔でサンプルし記憶することで、1回の送信に対する水中の反射信号が時系列で得られることになる。   2. Description of the Related Art Conventionally, fish finders are known for the purpose of detecting fish schools in water and measuring water depth. This type of fish detector inputs an electric pulse signal repeatedly generated by a transmission unit to an ultrasonic transducer and transmits the ultrasonic pulse into water. The transmitted ultrasonic waves are reflected at the bottom of the water and underwater fish schools and return to the transducer. In the transmitter / receiver, the signal that has been converted into a weak electrical signal again and amplified and detected by the receiver is sampled and stored at a certain time interval from the time of transmission, so that an underwater reflected signal for one transmission can be obtained. It will be obtained in series.

この時系列信号を送信毎に並べてLCD表示器やCRT表示器または記録紙上に表示することで、Bスコ−プ表示と言われる、水中の状況を示す断面図が表示される。現在の主流は、カラ−のLCD表示器やCRT表示器に色彩で表示するカラ−魚群探知機が知られており、価格も安価となり、プロの漁船ばかりでなく、レジャ−ボ−トにも普及している。   By arranging the time series signals for each transmission and displaying them on an LCD display, a CRT display, or a recording sheet, a cross-sectional view showing an underwater condition called a B-scope display is displayed. The current mainstream is known as a color fish finder that displays colors on color LCD and CRT displays, making the price cheaper, not only for professional fishing boats, but also for recreational boats. It is popular.

魚の中には、独特の声や捕食音を発するものがある。従って、魚群探知機と水中聴音装置の双方を併用することにより、今まで経験と熟練者のカンに頼っていた魚種判別が可能となる。また、最近では観光としてホエ−ル・ウオッチングが盛んであるが、ただ単に鯨を眺めるだけでなく、鯨の声やイルカの会話などを聞かせることも面白い趣向となる。   Some fish produce unique voices and predatory sounds. Therefore, by using both the fish finder and the hydrophone, it is possible to discriminate the fish species that have been relied on by experience and skilled cans. Recently, whale watching is popular as a sightseeing spot, but it is also interesting to listen to whale voices and dolphin conversations, not just watching whales.

水中音を聴取する目的で、水中マイクロフォンとアンプとスピ−カで構成される水中聴音装置が知られている。これは、水中の可聴音を水中マイクロフォンで受信し、その出力信号を増幅してスピ−カから音声出力させて聞くための装置である。このように、魚群探知機と水中聴音装置とを併用することは、魚群を探知すると同時に、その魚群の魚種が判別できる可能性があり、漁業の発展につながる。また、水中の魚の声を聞くことができれば、更に観光産業の発展につながることになる。   For the purpose of listening to underwater sound, an underwater sound device comprising an underwater microphone, an amplifier, and a speaker is known. This is a device for receiving underwater audible sound with an underwater microphone, amplifying the output signal, and outputting the sound from a speaker for listening. Thus, the combined use of a fish finder and an underwater hearing device can detect a fish school and at the same time identify the fish species of the fish school, leading to the development of the fishery. If you can hear the voices of fish underwater, it will lead to further development of the tourism industry.

しかしながら、上記水中聴音装置を構成する水中マイクロフォンは、防水性と耐圧性を要求されることや、さらに需要が少ないこととあいまって高価である。このため、この種の水中マイクロフォンは、従来、海洋生物の研究用や潜水艦探知のための軍用という特殊な目的に限られてしまい、漁船やレジャ−ボ−トなどの民生用としては利用されていない。このように、水中聴音装置は高価であるだけでなく、レジャーボートなどの小型船舶の装備スペ−スも狭いので2台の装置となると、なかなか普及しない。従って、本発明の第1の目的は、小型・安価な構成のもとで水中聴音機能を兼ね備える水中探査装置を実現することにある。   However, the underwater microphone constituting the underwater hearing device is expensive in combination with demand for waterproofness and pressure resistance, and further, there is less demand. For this reason, this type of underwater microphone is conventionally limited to special purposes such as marine life research and military use for submarine detection, and is used for civilian purposes such as fishing boats and recreational boats. Absent. As described above, the underwater sound device is not only expensive, but also has a small equipment space for a small boat such as a leisure boat, so it becomes difficult to use two devices. Accordingly, a first object of the present invention is to realize an underwater exploration device having a hydrophone function with a small and inexpensive configuration.

また、船舶は推進のための大きなエンジン音やスクリュー音や波きり音などの騒音が発生する。このような大きな騒音環境のもとで、魚の鳴き声や捕食音のようなかすかな音を聞き取るのは至難の技である。従って、本発明の第2の目的は、大きな騒音環境のもとでも自然の微弱な可聴音を聴取可能な水中可聴音聴取機能を実現することにある。   In addition, the ship generates noises such as loud engine noise, screw noise and wave noise for propulsion. Under such a loud noise environment, it is extremely difficult to hear faint sounds such as fish calls and predatory sounds. Accordingly, a second object of the present invention is to realize an underwater audible sound listening function capable of listening to a natural weak audible sound even under a large noise environment.

さらに、鯨やイルカの発する声は人間の可聴音よりも高い周波数で、しかもパルス音が多い。従って、本発明の他の目的は、このような音をも聴取可能な機能を実現することにある。   Furthermore, the voices of whales and dolphins have a higher frequency than human audible sounds, and many pulse sounds. Accordingly, another object of the present invention is to realize a function capable of listening to such a sound.

上記従来の課題を解決する本発明の水中探査装置は、水中に超音波を送波する超音波送波器を有する超音波送信部と、物体からの反射信号を受波する単一または複数の送受共用もしくは専用の超音波受波器を有する超音波受信部と、この超音波受信部が受信した反射超音波信号を処理して水中の反射物体として表示する表示部とを含む超音波探査部に加えて、超音波受波器が受波した可聴音信号を増幅する可聴音増幅器と、この増幅された可聴音信号を音響出力する水中可聴音出力手段とを含む可聴音聴取部を備えている。   The underwater exploration device of the present invention that solves the above-described conventional problems includes an ultrasonic transmitter having an ultrasonic transmitter that transmits ultrasonic waves in water, and a single or a plurality of reflected signals from an object. An ultrasonic exploration unit including an ultrasonic reception unit having a transmission / reception or dedicated ultrasonic receiver, and a display unit that processes a reflected ultrasonic signal received by the ultrasonic reception unit and displays it as a reflection object in water In addition, an audible sound amplifier that amplifies the audible sound signal received by the ultrasonic receiver and an underwater audible sound output means that outputs the amplified audible sound signal acoustically is provided. Yes.

さらに、本発明の水中探査装置は、水中可聴音聴取部が受信した水中可聴音を分析する音響分析手段とこの分析結果を表示部に表示する分析結果表示手段とを備えたことと、この分析結果表示手段が水中可聴音の分析結果を水中の反射物体の表示位置に対応する位置に表示する手段を備えたことと、超音波探査部の表示部が魚群の出現を検出して水中可聴音聴取部の動作を有効化する水中可聴音聴取部・有効化手段を備えている。   Further, the underwater exploration device of the present invention includes acoustic analysis means for analyzing the underwater audible sound received by the underwater audible sound listening section, and analysis result display means for displaying the analysis result on the display section, and this analysis. The result display means includes means for displaying the analysis result of the underwater audible sound at a position corresponding to the display position of the reflective object in the water, and the display part of the ultrasonic exploration part detects the appearance of the school of fish and detects the underwater audible sound. An underwater audible sound listening unit / validating means for activating the operation of the listening unit is provided.

本発明の水中探査装置は、魚群探知機に最小限の構成を付加して水中聴音機能を実現する構成であるから、簡易で安価な小型の水中聴音装置を実現できる。この結果、漁船員やレジャーボートの釣り人が魚種を判定したり、ホエ−ル・ウオッチングなどの観光客に鯨やイルカの声を楽しむことができる。   Since the underwater exploration device of the present invention is configured to realize the underwater hearing function by adding a minimum configuration to the fish finder, a simple and inexpensive small underwater sounding device can be realized. As a result, fishermen and anglers of leisure boats can determine the species of fish and enjoy the voices of whales and dolphins for tourists such as whale watching.

さらに、本発明の水中探査装置によれば、水中可聴音聴取部が、受信した水中可聴音を分析する音響分析手段と、この分析結果を表示部に表示する分析結果表示手段を備えると共に、分析結果表示手段が、水中可聴音の分析結果を水中の反射物体の表示位置に対応する位置に表示する手段を備える構成であるから、超音波レーダで得た魚影と、可聴音とにより、漁船の船員やレジャーボートの釣り人による魚種の判定が、一層容易かつ正確になる。   Furthermore, according to the underwater exploration device of the present invention, the underwater audible sound listening unit includes an acoustic analysis unit that analyzes the received underwater audible sound, and an analysis result display unit that displays the analysis result on the display unit. Since the result display means includes means for displaying the analysis result of the underwater audible sound at a position corresponding to the display position of the reflecting object in the water, the fishing boat uses the fish shadow obtained by the ultrasonic radar and the audible sound. This makes it easier and more accurate for fishermen and leisure boat anglers to determine fish species.

本発明の一つの好適な実施の形態によれば、超音波受波器を、超音波探査部と水中可聴音聴取部とに選択的に接続する選択接続手段を備えることにより、スイッチやリレ−などの簡易・安価な部品で実現可能な選択接続手段を利用して超音波による魚群探知機能と水中可聴音聴取機能とを分離できるように構成されている。このため、従来の魚群探知装置に高価な水中マイクロフォンを追加することなく水中可聴音聴取機能を実現するために、本来の魚群探知用として設置される超音波受波器が水中可聴音聴取のための水中マイクロフォンとして兼用される。 According to one preferred embodiment of the present invention, a switch or relay is provided by including selective connection means for selectively connecting the ultrasonic receiver to the ultrasonic exploration section and the underwater audible sound listening section. The fish detection function using ultrasonic waves and the underwater audible sound listening function can be separated using a selective connection means that can be realized with simple and inexpensive parts such as the above. Therefore, in order to realize the underwater audible sound listening function without adding an expensive underwater microphone to the conventional fish finder, the ultrasonic receiver installed for the original fish finder is for underwater audible sound listening. It is also used as an underwater microphone.

一般に、魚群探知機で使用されている超音波受波器は、圧電セラミック素子で構成されている。この種の圧電素子は、応力を加えて歪みを与えると電圧を発生する効果と、逆に、電圧を印加すると歪や応力を発生する機能がある。この機能が、超音波の周波数帯の送波器や受波器として利用される。複数の送受波器を持つ多周波型魚群探知機やソナ−に、この方法を用いて水中聴音機能を付加することにより、水中の魚群位置を立体的に計測することが可能となる。また、水中音を高度に処理することができ、水中生物の研究用途にも役立つことも可能となる。   In general, an ultrasonic receiver used in a fish finder is composed of a piezoelectric ceramic element. This type of piezoelectric element has the effect of generating a voltage when a strain is applied by applying stress, and conversely has a function of generating a strain or stress when a voltage is applied. This function is used as a transmitter or receiver in the ultrasonic frequency band. By adding a hydrophone function to a multi-frequency fish finder or sonar having a plurality of transducers using this method, it is possible to measure the position of a fish school in water in three dimensions. Moreover, it can process underwater sound at a high level, and can be useful for research use of aquatic organisms.

さらに、圧電セラミック素子の機械的共振周波数を、魚群探知用に送受波する超音波の周波数帯域に合わせることで高い変換効率を得ている。しかしながら、共振周波数以外でも圧電効果の機能は発揮される。超音波の共振周波数以外の水中可聴音の周波数領域で受波器として使用する場合でも、変換効率こそ劣るが、これを補う増幅器を設置することで十分に対応できる。さらに、超音波帯域の共振周波数以外では変換効率の周波数依存性が小さいため、平坦な周波数特性をもつ受波器となる。この結果、広い周波数範囲にわたる水中の可聴音を受信するのにかえって好都合になる。   Furthermore, high conversion efficiency is obtained by matching the mechanical resonance frequency of the piezoelectric ceramic element with the frequency band of ultrasonic waves transmitted and received for fish school detection. However, the function of the piezoelectric effect is exhibited at other than the resonance frequency. Even when used as a receiver in the frequency range of underwater audible sound other than the ultrasonic resonance frequency, the conversion efficiency is inferior, but it can be adequately handled by installing an amplifier to compensate for this. Furthermore, since the frequency dependence of the conversion efficiency is small except for the resonance frequency in the ultrasonic band, the receiver has a flat frequency characteristic. This makes it more convenient to receive underwater audible sounds over a wide frequency range.

また、本発明の更に好適な実施の形態によれば、超音波受波器で受波した反射超音波信号と可聴音信号とを両者の周波数の違いを利用して互いに分離し、それぞれを超音波探査部と水中可聴音聴取部とに供給する信号分離手段を備えることにより、超音波による魚群探知機能と水中可聴音聴取機能とを同時に実現することができる。 According to a further preferred embodiment of the present invention, the reflected ultrasonic signal and the audible sound signal received by the ultrasonic receiver are separated from each other by utilizing the difference in frequency between the two, By providing the signal separation means to be supplied to the sound wave exploration section and the underwater audible sound listening section, it is possible to simultaneously realize the fish detection function and the underwater audible sound listening function using ultrasonic waves.

本発明の他の好適な実施の形態によれば、可聴音増幅器は、船舶の推進に伴って超音波受波器に受波される各種の水中可聴音を除去する水中可聴音濾波手段を備えることにより、船舶の推進に伴う機関音や推進器音などの人工的な水中可聴音を除去し、自然の水中可聴音だけを聴取可能にするように構成されている。 According to another preferred embodiment of the present invention, the audible sound amplifier includes underwater audible sound filtering means for removing various underwater audible sounds received by the ultrasonic receiver as the ship is propelled. Thus, it is configured to remove artificial underwater audible sounds such as engine sound and propulsion device sound accompanying the propulsion of the ship, and to listen to only natural underwater audible sounds.

本発明のさらに他の好適な実施の形態によれば、、ディジタル信号処理によって信号の時間軸を伸長し、周波数を低下させる手段を付加することにより、イルカなどが発する人間の可聴範囲よりも高周波数のパルス音を聴取可能にするように構成されている。   According to still another preferred embodiment of the present invention, by adding a means for extending the time axis of the signal and reducing the frequency by digital signal processing, it is higher than the human audible range emitted by dolphins and the like. It is configured to be able to listen to a frequency pulse sound.

図1は、本発明の第1の実施例に係わる水中探査装置の構成を示す機能ブロック図である。この第1の実施例の水中探査装置は、1周波型魚群探知機に最小限の構成を付加して水中聴音機能を付加したものである。この装置は、魚群探知機能を実現する超音波探査部の構成要素として、タイミング制御回路10、バ−スト信号発生回路11、送信増幅回路12、単行回路13、送受波器14、受信増幅回路15、A/D変換器16、Bスコ−プ映像化処理回路17、ビデオ変換器18およびLCD表示器19を備えている。また、この装置は、水中可聴音聴取部の構成要素として、切換回路30、プリアンプ31a、フィルタ32、メインアンプ33a、スピ−カ34およびフィルタ制御回路35を備えている。   FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the underwater exploration apparatus according to the first embodiment of the present invention. The underwater exploration apparatus according to the first embodiment is a one-frequency type fish finder added with a minimum configuration and an underwater hearing sound function. This apparatus includes a timing control circuit 10, a burst signal generation circuit 11, a transmission amplifier circuit 12, a single circuit 13, a transmitter / receiver 14, and a reception amplifier circuit 15 as constituent elements of an ultrasonic exploration unit that realizes a fish detection function. , An A / D converter 16, a B-scope image processing circuit 17, a video converter 18, and an LCD display 19. In addition, this device includes a switching circuit 30, a preamplifier 31a, a filter 32, a main amplifier 33a, a speaker 34, and a filter control circuit 35 as components of the underwater audible sound listening unit.

超音波探査部のタイミング制御回路10は発振器から構成され、魚群の探知範囲で定まる周期の送信開始信号10aを発生する。この魚群の探知範囲として、例えば0 〜100 m(メートル)を想定すると、水中の音速から133msec 以上の繰り返し周期が必要となる。タイミング制御回路10は、これに後処理時間を加算して、200msec 程度の周期で1msec の時間幅の送信開始信号10aを繰り返し発生する。バ−スト信号発生回路11は、魚群探知のための周波数(例えば、50kHz )の矩形波の信号を発生する発振器と振幅変調器とから成り、50kHz の信号を被変調信号、送信開始信号10aを変調信号とする振幅変調が行われ、1msec の時間幅の50kHz のト−ンバ−スト信号を発生する。   The timing control circuit 10 of the ultrasonic exploration unit is composed of an oscillator, and generates a transmission start signal 10a having a period determined by the fish detection range. Assuming, for example, 0 to 100 m (meters) as the detection range of the fish school, a repetition cycle of 133 msec or more is required from the sound speed in water. The timing control circuit 10 adds the post-processing time to this, and repeatedly generates a transmission start signal 10a having a time width of 1 msec with a period of about 200 msec. The burst signal generation circuit 11 includes an oscillator and an amplitude modulator that generate a rectangular wave signal having a frequency (for example, 50 kHz) for fish school detection. The 50 kHz signal is used as a modulated signal and a transmission start signal 10a. Amplitude modulation is performed as a modulation signal, and a 50 kHz toast burst signal having a time width of 1 msec is generated.

送信増幅回路12は電力増幅器から成り、バースト信号発生回路11から供給されるト−ンバ−スト信号を増幅し、通常1000Vp−p程度の50kHz の高電圧ト−ンバ−スト信号を発生させ出力する。単行回路13はダイオ−ド等で構成されており、送信増幅回路12からの高電圧ト−ンバ−スト信号を切換回路30を介して送受波器14に伝達すると共に、この高電圧ト−ンバ−スト信号が受信増幅回路15に伝達されるのを阻止する。高電圧ト−ンバ−スト信号が存在しない時間帯は、送受波器14で受けた1V以下の微弱受信信号が、単行回路13を通して受信増幅回路15だけに伝達される。この単行回路13の機能により、受信信号が送信増幅回路12へ伝達されて損失となることがなく効率良く受信増幅回路15に伝達される。切換回路30は、スイッチやリレ−で構成される。   The transmission amplifier circuit 12 is composed of a power amplifier, amplifies the tornast signal supplied from the burst signal generating circuit 11, and generates and outputs a high-voltage tornast signal of 50 kHz, usually about 1000 Vp-p. . The single-row circuit 13 is composed of a diode or the like, and transmits a high-voltage storm signal from the transmission amplifier circuit 12 to the transmitter / receiver 14 via the switching circuit 30, and this high-voltage tuner circuit. Blocking the transmission of the strike signal to the reception amplifier circuit 15 During a time period when there is no high-voltage tornast signal, a weak reception signal of 1 V or less received by the transducer 14 is transmitted only to the reception amplification circuit 15 through the single line circuit 13. With the function of the single line circuit 13, the received signal is transmitted to the transmission amplifier circuit 12 and is efficiently transmitted to the reception amplifier circuit 15 without loss. The switching circuit 30 is composed of a switch and a relay.

この装置を魚群探知のための超音波探査に使用するときは切替回路30内の切換操作によって送受波器14と単行回路13とが接続される。また、この装置を水中可聴音聴取に使用するときは、切替回路30内の切換操作によって送受波器14とプリアンプ31aとが接続される。送受波器14はチタン酸バリウムなどの圧電セラミック素子からなり、切換回路30で単行回路13と接続されると、送信増幅回路12から供給される50kHz の高電圧ト−ンバ−スト信号で駆動される。送受波器14の共振周波数が予め50kHz の近傍に設定されているため、大きな励振効率が実現され、水中に強力な超音波のト−ンバ−スト波が送信される。送信された超音波のト−ンバ−スト波の一部は、水中の魚群などの反射物体で反射されて再び送受波器14に戻り、電気信号に変換され、切換回路30と単行回路13を経て受信増幅回路15に供給される。   When this apparatus is used for ultrasonic survey for fish school detection, the transducer 14 and the single circuit 13 are connected by a switching operation in the switching circuit 30. When this device is used for listening to underwater audible sound, the transducer 14 and the preamplifier 31 a are connected by a switching operation in the switching circuit 30. The transmitter / receiver 14 is composed of a piezoelectric ceramic element such as barium titanate. When the switch 14 is connected to the single-line circuit 13 by the switching circuit 30, it is driven by a 50 kHz high voltage toast burst signal supplied from the transmission amplifier circuit 12. The Since the resonance frequency of the transmitter / receiver 14 is set in the vicinity of 50 kHz in advance, a large excitation efficiency is realized, and a powerful ultrasonic torn wave is transmitted in water. A part of the transmitted ultrasonic toast burst wave is reflected by a reflecting object such as an underwater school of fish and returned to the transmitter / receiver 14 to be converted into an electrical signal. Then, it is supplied to the reception amplification circuit 15.

このように送受波器14では、共振周波数での効率的な励振が行われ、水中に強力なト−ンバ−スト信号が送信されると共に、水中の魚群などの反射物体からの反射波の効率的な受信が行われる。同時に、この送受波器14は、水中の微弱な可聴音を受信しており、切換回路30を通してプリアンプ31aと接続されている状態では、この水中の可聴音信号がプリアンプ31aに伝達される。   As described above, the transducer 14 performs efficient excitation at the resonance frequency, transmits a strong tornast signal in the water, and the efficiency of the reflected wave from the reflecting object such as a fish school in the water. Reception is performed. At the same time, the transmitter / receiver 14 receives weak audible sound in water, and when connected to the preamplifier 31a through the switching circuit 30, the underwater audible signal is transmitted to the preamplifier 31a.

受信増幅回路15は中心周波数50kHz の狭帯域の増幅器であり、送受波器14で受信した水中の魚群などの反射物体からの反射信号を増幅する。通常、100〜120dBの範囲の増幅度を持つが、通常よく行われるように、必要に応じて水中の反射物体の反射率に対して増幅度が可変される。A/D変換器16は、受信増幅回路15から出力するアナログ信号の振幅値を、例えば8段階に分類し3ビットのデジタル信号として、Bスコ−プ映像化処理回路17に伝達する。   The reception amplifier circuit 15 is a narrow-band amplifier having a center frequency of 50 kHz, and amplifies a reflected signal from a reflecting object such as an underwater fish school received by the transducer 14. Usually, it has an amplification factor in the range of 100 to 120 dB, but the amplification factor can be varied with respect to the reflectance of the reflecting object in the water as necessary, as is usually done. The A / D converter 16 classifies the amplitude value of the analog signal output from the reception amplifier circuit 15 into, for example, eight stages and transmits it to the B-scope image processing circuit 17 as a 3-bit digital signal.

Bスコ−プ映像化処理回路17は、二次元アドレス構成のメモリと、このメモリのアドレスをアクセスして読み書きを行うための制御回路で構成される。この二次元アドレス構成のメモリは、図2に示すように、探知回数アドレスと、深度アドレスによってアクセスされるメモリ素子から構成される。このメモリのアドレスは、LCD表示器19の表示画素数に対応しており、例えば縦×横が640×480の表示画素数に対応して、1〜640番地の探知回数アドレスと1〜480番地の深度アドレスを持つ。また、LCD表示器19の表示色数、例えば8色に対応して各メモリ素子のデ−タ長は3ビットである。   The B-scope image processing circuit 17 includes a memory having a two-dimensional address configuration and a control circuit for accessing and reading the address of the memory. As shown in FIG. 2, the memory having the two-dimensional address configuration includes a memory element accessed by a detection count address and a depth address. The address of this memory corresponds to the number of display pixels of the LCD display 19. For example, the number of detection times of 1 to 640 and the address of 1 to 480 correspond to the number of display pixels of 640 × 480 in the vertical and horizontal directions. With a depth address of. The data length of each memory element is 3 bits corresponding to the number of display colors of the LCD display 19, for example, 8 colors.

この二次元アドレス構成メモリへの書き込みは次のように行われる。まず、探知回数アドレスの最も古い探知信号の記憶位置のメモリ列に、タイミング制御回路10から供給される送信開始信号10aを開始時点として、深度アドレスの1番地から、所定の繰り返し周期で、深度アドレスが1番地づつ増加され、A/D変換器16から供給される3ビット構成のデジタル受信信号がデ−タとしてメモリ素子に書き込まれる。このアドレス増加の周期は、例えば、魚群探知機の探知範囲を0〜100m、LCD表示器の深度方向へのピクセル数を480と想定すると、100mは水中の音速から133m秒の時間となるので、133÷480=約0.277msec となる。この受信信号の書き込みは、480番地まで行われると停止される。   Writing to the two-dimensional address configuration memory is performed as follows. First, in the memory string of the storage position of the detection signal with the oldest detection frequency address, the depth address is determined at a predetermined repetition period from the first address of the depth address, starting from the transmission start signal 10a supplied from the timing control circuit 10. Is incremented by one address, and a 3-bit digital reception signal supplied from the A / D converter 16 is written to the memory element as data. For example, assuming that the detection range of the fish detector is 0 to 100 m and the number of pixels in the depth direction of the LCD display is 480, 100 m is a time of 133 msec from the sound speed in water. 133 ÷ 480 = about 0.277 msec. The writing of the reception signal is stopped when it is performed up to address 480.

この書き込みが停止した時点で、このメモリ列のデ−タは最新の探知デ−タを記憶したことになるので、探知回数アドレスの最新の探知信号の記憶位置と最古の探知信号の記憶位置は、図2において左に1列ずれることになる。次に、上記と同様の書き込みを、送信開始信号10aの周期に応じて連続的に行うことで、この二次元アドレス構成のメモリには、常に現時点から一定時間(送信周期×640)だけ逆上った、水面から水中100mの深度範囲の受信反射信号が探知信号として8段階の強弱分類で記憶されることになる。   When the writing is stopped, the data in this memory column has stored the latest detection data. Therefore, the storage position of the latest detection signal and the storage position of the oldest detection signal at the detection frequency address. Is shifted one column to the left in FIG. Next, the same writing as described above is continuously performed according to the cycle of the transmission start signal 10a, so that the memory of this two-dimensional address configuration is always reversed for a certain time (transmission cycle × 640) from the present time. In other words, the received reflection signal in the depth range of 100 m from the water surface is stored as a detection signal in eight levels of strength classification.

LCD表示器19の表示画像の一例を図3に示す。この表示画像の例は魚群探知機の最も一般的なBスコ−プ表示であり、表示画面は640×480個の画素で構成されている。縦方向の画素列は、1回の送信で得られた0〜100mの深度範囲の探知信号を、各探知信号の強弱を1画素の色彩や濃淡などの属性に置き換えて表示したものであり、右端の画素列は最新の探知信号を表示しており、左端の画素列は最古の探知信号を表示している。1回の送信毎に左へスクロ−ルして行くので、現時点から一定時間分過去(送信周期×640)の、水面から水中100mの深度範囲の探知状況が表示される。   An example of a display image of the LCD display 19 is shown in FIG. An example of this display image is the most common B-scope display of a fish finder, and the display screen is composed of 640 × 480 pixels. The vertical pixel row is obtained by displaying the detection signal in the depth range of 0 to 100 m obtained by one transmission by replacing the strength of each detection signal with attributes such as the color and shading of one pixel, The rightmost pixel column displays the latest detection signal, and the leftmost pixel column displays the oldest detection signal. Since it scrolls to the left for each transmission, the detection status in the depth range from the water surface to 100 m underwater for a certain period of time in the past (transmission cycle × 640) is displayed.

この表示画像では、画像の上端に送信時の単行回路13からの漏れ込みと水面付近に存在する気泡などからの反射信号が表示されている。これは、通常、発振線と呼ばれる。また、表示画像の下側には水底からの反射信号が、その水深を変化させながら表示されている。また、水中には魚群からの反射信号が、二度にわたって表示されている。各反射信号は、A/D変換器16において8段階の振幅値に分類される。一例として、反射信号の強さに応じた8色の色彩が付されて表示される。   In this display image, a leak signal from the single circuit 13 at the time of transmission and a reflection signal from bubbles or the like existing near the water surface are displayed at the upper end of the image. This is usually called an oscillation line. In addition, a reflected signal from the water bottom is displayed below the display image while changing the water depth. In addition, reflected signals from the school of fish are displayed twice in the water. Each reflected signal is classified into eight stages of amplitude values in the A / D converter 16. As an example, eight colors corresponding to the strength of the reflected signal are added and displayed.

図2と図3の対比から解るように、Bスコ−プ映像化処理回路17内の二次元アドレス構成のメモリに記憶した内容とLCD表示器19で表示されている画像内容は一致している。ただ、異なるところは二次元構成のメモリでは、最新の探知信号の記憶位置と最古の探知信号の記憶位置が送信開始信号10aによって、1列づつ移動するのであるが、LCD表示器19の表示画像では常に最新の探知信号が右端に、最古の探知信号が左端に、それぞれ固定して表示されていることである。   As understood from the comparison between FIG. 2 and FIG. 3, the content stored in the memory of the two-dimensional address configuration in the B-scope image processing circuit 17 and the image content displayed on the LCD display 19 match. . However, the difference is that in the memory of the two-dimensional configuration, the storage position of the latest detection signal and the storage position of the oldest detection signal are moved one column at a time by the transmission start signal 10a. In the image, the latest detection signal is always displayed at the right end and the oldest detection signal is displayed at the left end.

従って、Bスコ−プ映像化処理回路17内の二次元アドレス構成のメモリを読み出す際に次のような工夫が必要となる。すなわち、二次元アドレス構成のメモリの読み出しは、LCD表示器19の水平、垂直同期信号19aに同期して読み出すわけであるが、常に水平同期信号の最初に読み出す探知回数アドレスを最古の探知信号の記憶位置のアドレスから開始し、順に、図2の左方向へ読み出すようにアドレス制御を行うことで、LCD表示器19の表示画面では水平同期信号ごとに左から右方向に走査され表示されるので、左端が最古の探知信号となって表示されることになる。   Therefore, when reading the memory having the two-dimensional address configuration in the B-scope image processing circuit 17, the following device is required. That is, the memory of the two-dimensional address configuration is read in synchronism with the horizontal and vertical synchronization signals 19a of the LCD display 19, but the detection frequency address that is always read first in the horizontal synchronization signal is the oldest detection signal. The address control is performed so as to start reading from the address of the storage position and sequentially read out to the left in FIG. 2, so that the display screen of the LCD display 19 is scanned and displayed from left to right for each horizontal synchronizing signal. Therefore, the left end is displayed as the oldest detection signal.

また、深度アドレスは垂直同期信号の最初の水平同期信号時は1番地に固定しておいて、次の水平同期信号で順次、番地を増加していくようにアドレス制御を行うことで、LCD表示器19の表示画面では上端が深度0mとなり、下端に向けて深度が増加し、下端が深度100mとなって表示される。   In addition, the depth address is fixed to address 1 at the time of the first horizontal synchronizing signal of the vertical synchronizing signal, and address control is performed so that the address is sequentially increased by the next horizontal synchronizing signal, so that the LCD display On the display screen of the device 19, the upper end is displayed with a depth of 0 m, the depth increases toward the lower end, and the lower end is displayed with a depth of 100 m.

このように、LCD表示器19の水平・垂直同期信号19aに同期して二次元アドレス構成のメモリは常に読み出され、表示画面全体に探知信号を表示している。一方、送信開始信号10aごとに二次元アドレス構成のメモリは最古の探知信号を最新の探知信号に書き換えられているので、表示画面の左端の最古の探知信号は消えて最古の探知信号より1回の送信ぶん新しい探知信号が左端に表示され、同時に表示画面全体も同様の表示更新が起こるので、映像全体が右から左方向にスクロ−ルして見えることになる。   As described above, the memory having the two-dimensional address configuration is always read out in synchronization with the horizontal / vertical synchronizing signal 19a of the LCD display 19, and the detection signal is displayed on the entire display screen. On the other hand, since the memory having the two-dimensional address configuration is rewritten with the latest detection signal for each transmission start signal 10a, the oldest detection signal at the left end of the display screen disappears and the oldest detection signal is displayed. A new detection signal that is transmitted once more is displayed at the left end, and at the same time, the same display update occurs on the entire display screen, so that the entire image appears to scroll from right to left.

ビデオ変換器18はLCD表示器19のRGBアナログ入力に対応した3つのD/A変換器からなる。Bスコ−プ映像化処理回路17内の2次元アドレス構成メモリの記憶内容が8段階の振幅値毎に分類されているので、その8段階を8色の色彩画像に相当するRGB配分、または8段階の濃淡画像に相当するRGB配分のアナログ信号に変換してLCD表示器19に伝達する事で、任意の色彩表示や濃淡表示に対応する。   The video converter 18 includes three D / A converters corresponding to RGB analog inputs of the LCD display 19. Since the storage contents of the two-dimensional address configuration memory in the B-scope image processing circuit 17 are classified for each of the eight amplitude values, the eight steps are RGB distribution corresponding to eight color images, or 8 By converting the analog signal of RGB distribution corresponding to the gradation image at the stage and transmitting it to the LCD display 19, it is possible to cope with arbitrary color display and gradation display.

次に、この第1の実施例の水中探査装置の水中聴音機能に関する部分の動作を説明する。プリアンプ31aは20Hz〜20kHz の可聴音帯域を増幅する高入力インピ−ダンスの低雑音増幅器で構成される。このプリアンプ31aは、送受波器14で受信した水中の可聴音周波数帯域の信号を切換回路30を通して受信し、増幅する。フィルタ回路32は、複数のハイパス・フィルタと、複数のロ−パス・フィルタと、複数のノッチ・フィルタ回路で構成される。そして、これら各フィルタの中心周波数、遮断周波数、減衰量等のフィルタ性能諸元は、フィルタ制御回路35を介して手動操作で変更され、あるいは、フィルタ制御回路35に入力するエンジン回転数信号の周波数などに応じて自動的に変更される。   Next, the operation of the portion related to the underwater hearing function of the underwater exploration device of the first embodiment will be described. The preamplifier 31a is a low noise amplifier with a high input impedance that amplifies an audible sound band of 20 Hz to 20 kHz. The preamplifier 31a receives and amplifies an underwater audible frequency band signal received by the transducer 14 through the switching circuit 30. The filter circuit 32 includes a plurality of high-pass filters, a plurality of low-pass filters, and a plurality of notch filter circuits. The filter performance specifications such as the center frequency, cutoff frequency, and attenuation amount of each filter are manually changed via the filter control circuit 35, or the frequency of the engine speed signal input to the filter control circuit 35. It is automatically changed according to

このような各種のフィルタは、この実施例の水中探査装置で水中音を聴音するときに、目的とする水中音以外の騒音を除去する為に使用される。ここでは、この実施例の装置を船舶に実際に装備して水中聴音装置として使用したときに受音される水中騒音について説明する。   Such various filters are used to remove noise other than the target underwater sound when listening to underwater sound with the underwater exploration apparatus of this embodiment. Here, the underwater noise received when the apparatus of this embodiment is actually installed on a ship and used as a hydrophone is described.

この第1の実施例の水中探査装置が搭載された船舶は水上に浮かんでいるので波やうねりによって常に揺れており、その船舶の上下動や左右の揺れに対して船底に設置した送受波器に加わる水圧が変動する。この結果、その変動周期に応じた極めて低い周波数の大きな騒音に相当する受信信号が送受波器に発生する。   Since the ship equipped with the underwater exploration device of the first embodiment floats on the water, it is constantly shaken by waves and swells. The water pressure applied to the fluctuates. As a result, a reception signal corresponding to a large noise having a very low frequency corresponding to the fluctuation period is generated in the transducer.

また、船舶は走行のための機関とスクリューなどの推進器を持っている。機関は推進器軸を動かす主機と発電器等の補機からなり、主機は、通常、内燃機関である。この内燃機関は、燃焼周期に応じた特定周波数の騒音を発生するが補機や減速装置の騒音と相まって周波数帯域が比較的広い騒音となる。これら広帯域の騒音は船体を通じて水中に放射され、それが船底に設置した送受波器で受波される。また、推進器は、それ自体が送波器のような物であり、その回転数と翼数に応じた特定周波数の騒音を発生し水中に放射し、それが送受波器で受信される。   In addition, the ship has a propulsion device such as an engine for driving and a screw. The engine is composed of a main machine that moves the propeller shaft and an auxiliary machine such as a generator, and the main machine is usually an internal combustion engine. This internal combustion engine generates noise of a specific frequency corresponding to the combustion cycle, but becomes a noise having a relatively wide frequency band in combination with noise of an auxiliary machine and a reduction gear. These broadband noises are radiated into the water through the hull and received by a transducer installed on the bottom of the ship. Further, the propulsion unit itself is like a transmitter, generates noise of a specific frequency corresponding to the number of rotations and the number of blades, and radiates it into the water, which is received by the transmitter / receiver.

このような騒音のスペクトラム分布の典型的な一例は図4に示すようなものとなる。極めて低い周波数領域に幅をもつスペクトラム分布は、船舶の動揺により発生する騒音である。また、中間の周波数領域に幅をもつスペクトラム分布は、船舶の機関から発生する騒音である。さらに、特定の周波数に線スペクトラム状に存在するのが船舶の推進器から発生する騒音であり、数次の高調波を持っている。   A typical example of such a noise spectrum distribution is as shown in FIG. The spectrum distribution having a width in a very low frequency region is noise generated by the vibration of the ship. Further, the spectrum distribution having a width in the intermediate frequency region is noise generated from a ship engine. Furthermore, noise that is generated from the propulsion device of a ship is present in a line spectrum at a specific frequency, and has several harmonics.

このような特徴のスペクトラム分布をもつ騒音を、フィルタで除去または軽減する。各雑音の中心周波数と周波数の広がりに応じて、フィルタ特性を調整することにより、これらの雑音を除去できる。例えば、船舶の動揺によって発生し受信される騒音成分については、フィルタ回路32のハイパス・フィルタのフィルタ性能諸元を、フィルタ制御回路35を介して手動操作で調整することにより、除去または軽減することができる。   Noise having such a characteristic spectrum distribution is removed or reduced by a filter. These noises can be removed by adjusting the filter characteristics according to the center frequency of each noise and the spread of the frequency. For example, noise components generated and received due to ship motion are removed or reduced by manually adjusting the filter performance specifications of the high-pass filter of the filter circuit 32 via the filter control circuit 35. Can do.

また、船舶の機関から発生する騒音に対しては、フィルタ回路32のハイパス・フィルタとロ−パス・フィルタのフィルタ性能諸元を、フィルタ制御回路35を介して手動操作で調整することにより、除去し、軽減することができる。さらに、船舶の推進器から発生する騒音については、線スペクトラム状の周波数帯域でしかも高調波を持っているので、複数のノッチフィルタ回路のフィルタ性能諸元を、フィルタ制御回路35を介して手動操作で調整することにより、除去または軽減することができる。   Further, noise generated from a ship engine is removed by manually adjusting the filter performance specifications of the high-pass filter and the low-pass filter of the filter circuit 32 via the filter control circuit 35. Can be reduced. Further, since the noise generated from the propulsion device of the ship has harmonics in the frequency band of the line spectrum, the filter performance specifications of the plurality of notch filter circuits are manually operated via the filter control circuit 35. By adjusting with, it can be removed or reduced.

さらに、推進器から発生する騒音に関しては推進器の回転数と翼数に応じた特定周波数の騒音であるので、推進器の回転数の元になるエンジン回転数を示す信号をフィルタ制御回路35に入力し、そのエンジン回転数に比例して複数のノッチフィルタ回路のフィルタ性能諸元を自動設定することによっても、種々の回転数に応じて自動除去することもできる。   Further, since the noise generated from the propulsion device is noise having a specific frequency corresponding to the rotation number of the propulsion device and the number of blades, a signal indicating the engine rotation number that is the basis of the rotation number of the propulsion device is sent to the filter control circuit 35. Either by inputting and automatically setting the filter performance specifications of the plurality of notch filter circuits in proportion to the engine rotational speed, it is possible to automatically remove according to various rotational speeds.

図1のメインアンプ33aは、可聴音周波数帯域を電力増幅する増幅器であり、そこで水中の可聴音信号を増幅し、スピ−カ34を鳴らす。もちろん、スピ−カの代わりにレシ−バでも構わない。   The main amplifier 33a of FIG. 1 is an amplifier that amplifies the power of the audible sound frequency band, and amplifies the audible sound signal in the water and sounds the speaker 34. Of course, a receiver may be used instead of the speaker.

以上が、1周波型魚群探知機に最小限の構成を付加して水中聴音機能を付加した本発明の第1の実施例に係わる水中探査装置の構成と動作の説明である。この実施例の装置では、送受波器を切り換えて使用するため、魚群探知機能と水中聴音機能とを同時に実現することができない。そこで、両機能を同時に実現できるようにした水中探査装置を本発明の第2の実施例として以下に説明する。   The above is the description of the configuration and operation of the underwater exploration device according to the first embodiment of the present invention in which the minimum configuration is added to the single-frequency type fish finder to add the underwater hearing sound function. In the apparatus of this embodiment, since the transmitter / receiver is switched and used, the fish finder function and the underwater sound function cannot be realized simultaneously. Therefore, an underwater exploration device that can realize both functions simultaneously will be described below as a second embodiment of the present invention.

図5は、上記本発明の第2の実施例の水中探査装置の構成を示す機能ブロック図である。魚群探知機能を実現するための超音波探査部の構成要素として、図1と同様のタイミング制御回路10、バ−スト信号発生回路11、送信増幅回路12、単行回路13、送受波器14、受信増幅回路15、A/D変換器16、Bスコ−プ映像化処理回路17、ビデオ変換器18およびLCD表示器19を備えている。さらに、図1に示した第1の実施例の装置にはない魚群検出回路20が新たに追加されている。   FIG. 5 is a functional block diagram showing the configuration of the underwater exploration device according to the second embodiment of the present invention. As components of the ultrasonic exploration unit for realizing the fish detection function, a timing control circuit 10, a burst signal generation circuit 11, a transmission amplification circuit 12, a single circuit 13, a transducer 14 and a reception similar to those in FIG. An amplifying circuit 15, an A / D converter 16, a B-scope image processing circuit 17, a video converter 18 and an LCD display 19 are provided. Furthermore, a fish school detection circuit 20 that is not included in the apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1 is newly added.

また、水中可聴音聴取部の構成要素として、図1と同様の構成のフィルタ32、スピ−カ34およびフィルタ制御回路35と、図1のものとは異なる構成のプリアンプ31bおよびメインアンプ33bと、図1のものにはない新たに追加された分離回路36とを備えている。なお、この第2の実施例の水中探査装置中、図1と同一の参照符号を付した構成要素は図1の対応の参照符号を有する構成要素と同一であるから、これらについては重複する説明を省略する。   Further, as components of the underwater audible sound listening unit, a filter 32, a speaker 34, and a filter control circuit 35 having the same configuration as in FIG. 1, a preamplifier 31b and a main amplifier 33b having a configuration different from that in FIG. 1 and a newly added separation circuit 36 not included in FIG. In addition, in the underwater exploration apparatus of the second embodiment, the constituent elements having the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same as the constituent elements having the corresponding reference numerals in FIG. Is omitted.

この第2の実施例の水中探査装置では、魚群探知機能と水中可聴音聴取機能とを同時に実現するために、図1の装置に設置された切換回路30が除去され、送受波器14と単行回路13とが常時接続される構成となっている。送受波器14が受信した水中の魚群などからの反射信号に水中の可聴音信号が重畳された信号が、単行回路13を経て、新たに追加された分離回路36に供給される。分離回路36は中心周波数50kHz のバンドパス・フィルタと、遮断周波数20kHz のロ−パス・フィルタとからなり、水中の魚群などからの反射超音波信号はバンド・パスフィルタを通過して受信増幅回路15に伝達される。また、水中の可聴音信号はロ−パス・フィルタを通過してプリアンプ31bに伝達される。   In the underwater exploration device of the second embodiment, the switching circuit 30 installed in the device of FIG. 1 is removed to realize the fish detection function and the underwater audible sound listening function at the same time. The circuit 13 is always connected. A signal obtained by superimposing an underwater audible sound signal on a reflected signal from an underwater fish school or the like received by the transmitter / receiver 14 is supplied to a newly added separation circuit 36 via the single circuit 13. The separating circuit 36 is composed of a bandpass filter having a center frequency of 50 kHz and a lowpass filter having a cutoff frequency of 20 kHz. The reflected ultrasonic signal from the fish school in the water passes through the bandpass filter and is received and amplified by the receiving amplifier circuit 15. Is transmitted to. Also, the underwater audible sound signal passes through the low-pass filter and is transmitted to the preamplifier 31b.

プリアンプ31bは、20Hz〜20kHz の可聴音帯域を増幅する高入力インピ−ダンスの低雑音増幅器で構成され、送受波器14が受信した水中の可聴音周波数帯域の信号を分離回路36を通して受信し、これを増幅する。この増幅対象の可聴音周波数帯域の信号には、魚群探知機の送信信号に周期して送信増幅回路12が発生した高電圧ト−ンバ−スト信号に起因する大振幅の低調波成分が含まれている。この不要成分は、分離回路36による分離が不十分なためプリアンプ31bに漏れ込んでくる。この不要漏れ成分を含む信号をそのまま増幅すると、周期的なパルス騒音が発生する。   The preamplifier 31b is composed of a low noise amplifier having a high input impedance for amplifying an audible sound band of 20 Hz to 20 kHz, and receives a signal of an audible sound frequency band in water received by the transmitter / receiver 14 through a separation circuit 36. This is amplified. The signal of the audible sound frequency band to be amplified includes a large-amplitude subharmonic component caused by the high-voltage tornast signal generated by the transmission amplifier circuit 12 periodically with the transmission signal of the fish detector. ing. This unnecessary component leaks into the preamplifier 31b because the separation by the separation circuit 36 is insufficient. If the signal including this unnecessary leakage component is amplified as it is, periodic pulse noise is generated.

この不要漏れ成分を除去するために、プリアンプ31bの低雑音増幅器の入力部分には図6に示すようなアナログスイッチSWが設置される。このアナログスイッチSWに、タイミング制御回路10で周期的に発生される1msec 時間幅の送信開始信号10aが切換信号として入力される。送信増幅回路12で高電圧ト−ンバ−スト信号が発生されるときは、アナログスイッチSWの入力側が切換信号によって接地側に切換えられ、出力信号として低調波成分が伝達されない。もちろん、アナログスイッチSWの代わりに、プリアンプ31bの初段増幅器の動作点を決めているバイアス電圧を瞬間的に制御し、増幅器の増幅率を制御することにより不要漏れ信号を除去することも可能である。   In order to remove this unnecessary leakage component, an analog switch SW as shown in FIG. 6 is installed at the input portion of the low-noise amplifier of the preamplifier 31b. A transmission start signal 10a having a 1 msec time width periodically generated by the timing control circuit 10 is input to the analog switch SW as a switching signal. When the transmission amplifier circuit 12 generates a high-voltage toast burst signal, the input side of the analog switch SW is switched to the ground side by the switching signal, and the subharmonic component is not transmitted as the output signal. Of course, instead of the analog switch SW, it is possible to instantaneously control the bias voltage that determines the operating point of the first-stage amplifier of the preamplifier 31b, thereby removing the unnecessary leakage signal by controlling the amplification factor of the amplifier. .

プリアンプ31bからの可聴音周波数帯域の信号はフィルタ回路32を介してメインアンプ33bに伝達される。ここで、フィルタ回路32とフィルタ制御回路35は、図1の装置と全く同じ機能を果たすので、重複する説明は省略する。メインアンプ33bは、可聴音周波数帯域を電力増幅する増幅器であり、そこで水中の可聴音信号が増幅され、スピ−カ34に供給される。   The signal of the audible sound frequency band from the preamplifier 31b is transmitted to the main amplifier 33b via the filter circuit 32. Here, the filter circuit 32 and the filter control circuit 35 perform exactly the same functions as those of the apparatus shown in FIG. The main amplifier 33 b is an amplifier that amplifies the power of the audible sound frequency band, where the audible sound signal in water is amplified and supplied to the speaker 34.

メインアンプ33bの内部にはスイッチが付加されている。このスイッチに対する切換信号は、後述する魚群検出回路20からの魚群検出信号20aであり、魚群探知機能で魚群を探知している時間内はオンとなる信号である。この信号がオンの期間内だけ増幅した可聴音信号がスピ−カへ供給される。この魚群検出信号20aがオフの期間内は、増幅された可聴音信号がスピ−カへ供給されないようにスイッチが切換えられる。この結果、魚群が探知されると自動的に魚の声を含む水中音がスピーカから出力される。このようにすると、水中音を聞くために長時間にわたって神経を集中させ、疲労を招くことなく、必要なときだけ判断に集中できる。   A switch is added inside the main amplifier 33b. A switching signal for this switch is a fish detection signal 20a from a fish detection circuit 20 to be described later, and is a signal that is turned on during the time when the fish detection function detects the fish school. An audible signal amplified only during a period in which this signal is on is supplied to the speaker. While the fish school detection signal 20a is off, the switch is switched so that the amplified audible sound signal is not supplied to the speaker. As a result, when a school of fish is detected, an underwater sound including the voice of the fish is automatically output from the speaker. In this way, the nerves can be concentrated for a long time in order to hear the underwater sound, and it is possible to concentrate on the judgment only when necessary without causing fatigue.

魚群検出回路20は、Bスコ−プ映像化処理回路17内の二次元アドレス構成のメモリ内の最新の探知信号の記憶位置のメモリ列に記憶されている探知信号の振幅値を使用する。このメモリ列には、最新の探知信号が時系列で深度アドレスに沿って探知信号の振幅値として記憶されており、手動操作で設定された深度範囲に該当する深度アドレス内の探知信号の振幅値と、やはり手動設定で設定された魚群の振幅値を比較して、探知信号の振幅値の方が大きければ、その探知信号を魚群と判断して魚群検出信号20aをオン状態とする。   The fish school detection circuit 20 uses the amplitude value of the detection signal stored in the memory string at the storage position of the latest detection signal in the memory of the two-dimensional address configuration in the B scope imaging processing circuit 17. In this memory column, the latest detection signal is stored in time series as the amplitude value of the detection signal along the depth address, and the amplitude value of the detection signal in the depth address corresponding to the depth range set by manual operation If the amplitude value of the detection signal is larger than the amplitude value of the fish school set by manual setting, the detection signal is determined to be the fish school and the fish detection signal 20a is turned on.

以上、魚群探知機能と水中聴音機能を同時に実現するために、1周波型魚群探知機に最小限の構成を付加して水中聴音機能を実現した本発明の第1,第2の実施例に係わる水中探査装置の構成と動作とを説明した。上記本発明の第1,第2の実施例に係わる水中探査装置は、いずれも1周波型魚群探知機を用いた構成であった。次に、2周波型魚群探知機に最小限の構成を加えて水中聴音装置を実現した本発明の第3の実施例に係わる水中探査装置を説明する。   As described above, in order to realize the fish detection function and the underwater hearing sound function simultaneously, the first and second embodiments of the present invention in which the minimum structure is added to the single frequency type fish detector to realize the underwater sound function. The configuration and operation of the underwater exploration device were explained. The underwater exploration devices according to the first and second embodiments of the present invention each have a configuration using a single-frequency type fish finder. Next, an underwater exploration apparatus according to a third embodiment of the present invention in which a underwater sounding apparatus is realized by adding a minimum configuration to a two-frequency type fish finder will be described.

図7は、本発明の第3の実施例に係わる水中探査装置の構成を示す機能ブロック図である。魚群探知機能を実現するための構成要素として2周波・送受信処理部40と、第1の周波数送受波器41、第2の周波数送受波器42、ビデオ変換器18、LCD表示器19が設置されている。また、水中聴音機能を実現するための構成要素として、第1の可聴音処理部43、第1のスピ−カ44、第2の可聴音処理部45および第2のスピ−カ46が設置されている。   FIG. 7 is a functional block diagram showing the configuration of the underwater exploration apparatus according to the third embodiment of the present invention. As a component for realizing the fish detection function, a two-frequency / transmission / reception processing unit 40, a first frequency transducer 41, a second frequency transducer 42, a video converter 18, and an LCD display 19 are installed. ing. In addition, a first audible sound processing unit 43, a first speaker 44, a second audible sound processing unit 45, and a second speaker 46 are installed as components for realizing the underwater hearing sound function. ing.

2周波・送受信処理部40は、第1,第2の実施例の水中探査装置に関して説明したものと同一のバ−スト信号発生回路11、送信増幅回路12、単行回路13、受信増幅回路15およびA/D変換器16から構成される送受信系を2つと、Bスコ−プ映像化処理回路17とを備えている。この2周波・送受信処理部40は、2周波、例えば50kHz と200kHz の二つの周波数での送信が、タイミング制御回路10で発生する送信開始信号10aに同期して同時に行う機能を備える。   The dual frequency / transmission / reception processing unit 40 includes the same burst signal generation circuit 11, transmission amplification circuit 12, single-row circuit 13, reception amplification circuit 15 and the same as those described for the underwater exploration devices of the first and second embodiments. Two transmission / reception systems each including an A / D converter 16 and a B-scope image processing circuit 17 are provided. The two-frequency / transmission / reception processing unit 40 has a function of simultaneously performing transmission at two frequencies, for example, two frequencies of 50 kHz and 200 kHz, in synchronization with the transmission start signal 10 a generated by the timing control circuit 10.

そして、各周波数の超音波の送受信によって探知した水中の魚群や水底などの探知信号は、それぞれの受信系統を経て、送信毎にBスコ−プ映像化処理回路17内の2次元アドレス構成メモリに書き込まれ、LCD表示器の水平・垂直同期信号19aに同期して読み出され、ビデオ変換器18を介してLCD表示器19に表示される。この時、2次元アドレス構成メモリは、探知回数アドレスが二つの周波数に対応した領域に分割使用される。   Then, detection signals such as underwater fish swarms and water bottoms detected by transmitting and receiving ultrasonic waves of each frequency pass through the respective receiving systems and are transmitted to the two-dimensional address configuration memory in the B scope imaging processing circuit 17 for each transmission. The data is written, read out in synchronization with the horizontal / vertical synchronizing signal 19a of the LCD display, and displayed on the LCD display 19 via the video converter 18. At this time, the two-dimensional address configuration memory is divided and used in an area in which the detection frequency address corresponds to two frequencies.

2周波型魚群探知機能による表示画面の一例を図8に示す。表示画面の左側半分が50kHz 、右半分が200kHz の周波数系統の表示画像である。表示画面では、各画像の上端には、発振線といわれる送信時の単行回路13からの漏れ込みと水面付近の気泡等の反射信号が表示されている。また、表示画像の下側には水底の反射信号が、その水深を変化させながら表示されている。また、水中には魚群の反射信号が表示されている。   An example of the display screen by the dual frequency type fish detection function is shown in FIG. The left half of the display screen is a display image of a frequency system of 50 kHz and the right half is 200 kHz. On the display screen, a reflection signal such as a leak from the single circuit 13 at the time of transmission and bubbles near the water surface is displayed at the upper end of each image. Further, a reflected signal of the bottom of the water is displayed below the display image while changing the depth of the water. In addition, a reflection signal of the school of fish is displayed in the water.

これら反射信号は図1のA/D変換器16に対応するA/D変換器で、8段階の振幅値毎に分類され、振幅の大小に応じた8色の色彩映像で表示される。しかし、表示画像の左側と右側半分では表示が異なっている。例えば、発振線や水底の反射信号は右側の200kHz 系の方が短く表示されている。また、魚群(f1〜f3)においては左側に表示されて右側に表示されない魚群(f2)や、その反対の魚群(f1)、左右共に表示される魚群(f3)がある。これら魚群表示の周波数による違いは、魚の体長による超音波の反射率が周波数によって異なることから生ずる。この表示画面上での差を利用すると、魚の体長を推定することが可能となり、2周波型魚群探知機を使用する利点となっている。   These reflected signals are classified by 8 amplitude values by an A / D converter corresponding to the A / D converter 16 of FIG. 1, and are displayed in eight color images according to the magnitude of the amplitude. However, the display is different between the left and right half of the display image. For example, the reflected signal of the oscillation line or the bottom of the water is displayed shorter in the right 200 kHz system. In addition, in the school of fish (f1 to f3), there is a school of fish (f2) displayed on the left side and not displayed on the right side, the opposite school of fish (f1), and the school of fish (f3) displayed on both sides. The difference depending on the frequency of the fish school display is caused by the fact that the reflectance of the ultrasonic wave due to the body length of the fish differs depending on the frequency. By utilizing the difference on the display screen, it is possible to estimate the body length of the fish, which is an advantage of using a two-frequency fish finder.

第1の送受波器41は200kHz の共振周波数を、第2の送受波器42は50kHz の共振周波数を持つ圧電セラミックス素子からなる送受波器である。送受波器41、42は、各周波数での水中への超音波の送信と受信とを行うが、同時に水中の可聴音も受信する。送受波器41,42からの可聴音信号は、2周波・送受信処理部40内にある、第1,第2の実施例の装置に関して説明した切換回路30や分離回路36に該当する回路を通して、第1の可聴音処理部43と第2の可聴音処理部45に伝達される。   The first transducer 41 is a transducer composed of a piezoelectric ceramic element having a resonance frequency of 200 kHz, and the second transducer 42 is a resonance frequency of 50 kHz. The transducers 41 and 42 perform transmission and reception of ultrasonic waves in water at each frequency, but also receive audible sounds in water at the same time. The audible sound signals from the transducers 41 and 42 pass through the circuits corresponding to the switching circuit 30 and the separation circuit 36 described in relation to the devices of the first and second embodiments in the dual frequency / transmission / reception processing unit 40. It is transmitted to the first audible sound processing unit 43 and the second audible sound processing unit 45.

第1の可聴音処理部43と第2の可聴音処理部45は、第1,第2の実施例の装置で説明したプリアンプ31、フィルタ32、メインアンプ33およびフィルタ制御回路35などから構成される。そして、第1の可聴音処理部43では、第1の送受波器41が受信した水中の可聴音信号に対して、周波数領域でのフィルタリングと増幅とが行われ、第1のスピ−カ44を鳴動せしめられる。同様に、第2の可聴音処理部45では、第2の送受波器42で受信した水中の可聴音信号に対して、周波数領域でのフィルタリングと増幅が行われ、第2スピ−カ46が鳴動せしめられる。   The first audible sound processing unit 43 and the second audible sound processing unit 45 are composed of the preamplifier 31, the filter 32, the main amplifier 33, the filter control circuit 35, and the like described in the apparatuses of the first and second embodiments. The Then, the first audible sound processing unit 43 performs filtering and amplification in the frequency domain on the underwater audible sound signal received by the first transducer 41, and the first speaker 44. Can be sounded. Similarly, the second audible sound processing unit 45 performs filtering and amplification in the frequency domain on the underwater audible sound signal received by the second transmitter / receiver 42, and the second speaker 46 It is made to ring.

これら第1のスピ−カ44と第2のスピ−カ46からの可聴音を左右の耳で聴音することで、ただ単に水中の可聴音を聞くだけでなく、第1の送受波器41と第2の送受波器42の設置位置を工夫することで、ステレオ効果により水中の音源の方向も推定できることになる。   By listening to the audible sound from the first speaker 44 and the second speaker 46 with the left and right ears, not only the audible sound in the water but also the first transducer 41 and By devising the installation position of the second transducer 42, the direction of the underwater sound source can also be estimated by the stereo effect.

以上が2周波型魚群探知機に最小限の構成を加えて水中聴音機能を実現した第3の実施例に係わる水中探査装置の構成と動作である。さらに、この第3の実施例に係わる水中探査装置を応用して、多周波型魚群探知機やソナ−等が有する多数の送受波器を利用して水中聴音を行い、水中の音源位置を3次元計測することも可能となる。   The above is the configuration and operation of the underwater exploration apparatus according to the third embodiment that realizes the underwater hearing function by adding a minimum configuration to the dual-frequency fish finder. Furthermore, by applying the underwater exploration apparatus according to the third embodiment, underwater sound is heard using a large number of transducers possessed by a multi-frequency type fish finder, sonar, etc. Dimensional measurement is also possible.

上記第3の実施例では、異なる超音波周波数の2種類の超音波を送受信する2周波型魚群探知機の場合を例示した。しかしながら、同一周波数の超音波を送受信して、複数の受信素子の配置と各受信素子の受信信号の位相差とから反射物体の方位角を検出するために、複数の受信素子が設置される位相差検出方式の超音波探査装置に本実施例を適用することも勿論可能である。   In the said 3rd Example, the case of the 2 frequency type fish finder which transmits / receives two types of ultrasonic waves of a different ultrasonic frequency was illustrated. However, in order to transmit and receive ultrasonic waves of the same frequency and detect the azimuth angle of the reflecting object from the arrangement of the plurality of receiving elements and the phase difference of the reception signals of each receiving element, the position where the plurality of receiving elements are installed is used. It is of course possible to apply the present embodiment to a phase difference detection type ultrasonic survey apparatus.

これまでの実施例は、魚群探知機能の実現に必要な構成に対して最小限の構成要素を付加することにより水中可聴音聴取機能を実現する例である。次に、水中可聴音聴取機能を高度化した第4の実施例に係わる水中探査装置の構成と動作を説明する。   The embodiments so far are examples in which the underwater audible sound listening function is realized by adding the minimum components to the configuration necessary for realizing the fish finder function. Next, the configuration and operation of the underwater exploration apparatus according to the fourth embodiment in which the underwater audible sound listening function is advanced will be described.

図9は、本発明の第4の実施例に係わる水中探査装置の構成を示す機能ブロック図である。魚群探知機能を実現する超音波探査部の構成要素として、送受信処理部50、送受波器51、ビデオ変換器18およびLCD表示器19が設置されている。また、水中可聴音聴取部の構成要素として、可聴音処理部53およびスピ−カ54が設置されている。さらに、この水中可聴音聴取部の機能の高度化を実現するための構成要素として、パソコン60、A/D変換器61、D/A変換器62、ス−パ−インポ−ズ回路63および表示領域発生回路64が設置されている。   FIG. 9 is a functional block diagram showing the configuration of the underwater exploration apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. A transmission / reception processor 50, a transmitter / receiver 51, a video converter 18 and an LCD display 19 are installed as components of the ultrasonic probe that realizes the fish detection function. In addition, an audible sound processing unit 53 and a speaker 54 are installed as components of the underwater audible sound listening unit. Further, as components for realizing the advanced functions of the underwater audible sound listening unit, a personal computer 60, an A / D converter 61, a D / A converter 62, a super impose circuit 63 and a display. An area generation circuit 64 is provided.

送受信処理部50は、第1,第2の実施例で説明したタイミング制御回路10、バ−スト信号発生回路11、送信増幅回路12、単行回路13、受信増幅回路15、A/D変換器16およびBスコ−プ映像化処理回路17を内蔵している。タイミング制御回路10で発生する送信開始信号10aに同期して超音波信号を送信し、水中の魚群や水底などからの反射超音波信号が探知信号として受信され、送信のたびにBスコ−プ映像化処理回路17内の二次元アドレス構成のメモリに書き込まれる。このメモリに書き込まれた探知信号は、LCD表示器の水平・垂直同期信号19aに同期して読み出され、ビデオ変換器18を介してス−パ−インポ−ズ回路63を経てLCD表示器19に表示される。   The transmission / reception processing unit 50 includes the timing control circuit 10, the burst signal generation circuit 11, the transmission amplification circuit 12, the single row circuit 13, the reception amplification circuit 15, and the A / D converter 16 described in the first and second embodiments. And a B-scope imaging processing circuit 17 is incorporated. An ultrasonic signal is transmitted in synchronization with a transmission start signal 10a generated by the timing control circuit 10, and a reflected ultrasonic signal from a fish school or the bottom of the water is received as a detection signal. Is written in the memory of the two-dimensional address configuration in the processing circuit 17. The detection signal written in the memory is read out in synchronization with the horizontal / vertical synchronizing signal 19a of the LCD display, passed through the video converter 18 and the superimpose circuit 63, and then the LCD display 19. Is displayed.

送受波器51は、50kHz の共振周波数を持つ圧電セラミックス素子から構成され、この共振点付近の周波数の超音波信号を水中に送信して、水中からの反射波を受信する。この送受波器51は、同時に水中の可聴音も受信している。この送受波器51が受信した可聴音信号は、送受信処理部50内にある、第1,第2の実施例で説明した切換回路30や分離回路36を通して可聴音処理部53に伝達される。可聴音処理部53は、第1,第2の実施例で説明したプリアンプ31、フィルタ32、メインアンプ33およびフィルタ制御回路35などから構成されている。そして、可聴音処理部53では、送受波器51で受信した水中の可聴音信号に対して、周波数領域での濾波と増幅とが行われ、スピ−カ54を鳴動させる。   The transducer 51 is composed of a piezoelectric ceramic element having a resonance frequency of 50 kHz, and transmits an ultrasonic signal having a frequency in the vicinity of the resonance point into the water, and receives a reflected wave from the water. The transducer 51 also receives underwater audible sounds. The audible sound signal received by the transducer 51 is transmitted to the audible sound processing unit 53 through the switching circuit 30 and the separation circuit 36 described in the first and second embodiments in the transmission / reception processing unit 50. The audible sound processing unit 53 includes the preamplifier 31, the filter 32, the main amplifier 33, the filter control circuit 35, and the like described in the first and second embodiments. In the audible sound processing unit 53, the underwater audible sound signal received by the transducer 51 is filtered and amplified in the frequency domain to cause the speaker 54 to ring.

以上、本発明の第4の実施例に係わる水中探査装置において魚群探知機能の実現のための超音波探査部に、水中可聴音聴取機能を付加するため構成について説明した。次に、この第4の実施例における特徴的な水中可聴音聴取機能の高度化に関する部分について、詳細に説明する。   The configuration for adding the underwater audible sound listening function to the ultrasonic sounding unit for realizing the fish school detecting function in the underwater sounding apparatus according to the fourth embodiment of the present invention has been described above. Next, the part related to the advancement of the characteristic underwater audible sound listening function in the fourth embodiment will be described in detail.

パソコン60は、入力インターフェイスと出力インターフェイスにそれぞれA/D変換器61とD/A変換器62とを備えており、送受波器51で受信した水中可聴音信号を、送受信処理部50とA/D変換器61とを介して、デジタル信号で取り込む。パソコン60は、このディジタル信号に対してソフトウエアでの各種の信号処理を行い、その結果を、D/A変換器62で再びアナログ信号にしてスピ−カ54を鳴動させる。また、ソフトウエアでの各種のデジタル信号処理の結果を、文字・図形によるグラフィック表示画像とし、グラフィックビデオ信号60aとして出力する。   The personal computer 60 includes an A / D converter 61 and a D / A converter 62 at the input interface and the output interface, respectively, and the underwater audible sound signal received by the transducer 51 is transmitted to the transmission / reception processing unit 50 and the A / A. A digital signal is taken in via the D converter 61. The personal computer 60 performs various kinds of signal processing by software on the digital signal, and the result is again converted into an analog signal by the D / A converter 62 to cause the speaker 54 to ring. In addition, the result of various digital signal processing by software is converted into a graphic display image by characters / graphics and output as a graphic video signal 60a.

ス−パ−インポ−ズ回路63は、ビデオ信号に対するスイッチで構成され、表示領域発生回路64で発生する表示領域信号64aの極性に応じて、ビデオ変換器18から供給される魚探ビデオ信号18aと、パソコン60から供給されるグラフィック・ビデオ信号60aのうちの一方を選択してLCD表示器19へ供給する。   The superimpose circuit 63 is composed of a switch for the video signal, and the fish finder video signal 18a supplied from the video converter 18 according to the polarity of the display area signal 64a generated by the display area generating circuit 64. Then, one of the graphic video signals 60 a supplied from the personal computer 60 is selected and supplied to the LCD display 19.

表示領域発生回路64は、同期信号19aを計数し、この計数回数に基づいてLCD表示器19の表示領域を決定する。例えば、LCD表示器の表示画素数を、縦480×横640とするならば、表示領域を上下均等分割するには水平同期信号を240回計数した時点が表示領域の切り換える時点となる。また、表示領域を左右均等分割するには毎回の水平同期信号において画素クロックを320回計数した時点が表示領域の切り換える時点となる。この例では、上下または左右半分の分割を揚げたが、計数回数を変えることで任意の表示領域に切り換えられることは言うまでもない。   The display area generation circuit 64 counts the synchronization signal 19a and determines the display area of the LCD display 19 based on the number of counts. For example, if the number of display pixels of the LCD display is 480 vertical × horizontal 640, the horizontal sync signal is counted 240 times to switch the display area in order to divide the display area into upper and lower equal parts. Further, in order to divide the display area equally in the left and right directions, the time when the pixel clock is counted 320 times in each horizontal synchronization signal is the time when the display area is switched. In this example, the upper and lower or left and right half are divided, but it goes without saying that the display area can be switched to an arbitrary display area by changing the number of counts.

以上のような構成を用いて、送受波器51で受信した信号をデジタル信号として取り込み、パソコン60でソフトウエアによるディジタル信号処理を行った結果を文字・図形によるグラフィック表示画像としてLCD表示器19に表示した画像の一例を図10に示す。図10において、上半分の画像は50kHz での水中の魚群探知(超音波探査)映像であり、下半分は現時点の水中可聴音をディジタル処理のフ−リエ変換して周波数分析した結果をグラフで示している。このグラフ表示を見ながら、前述したフィルタ制御回路35を手動操作することができ、エンジン回転音などの不要な水中騒音を速やかに除去することができる。   Using the configuration as described above, the signal received by the transmitter / receiver 51 is captured as a digital signal, and the result of digital signal processing by software in the personal computer 60 is displayed on the LCD display 19 as a graphic display image using characters and figures. An example of the displayed image is shown in FIG. In FIG. 10, the upper half image is an underwater fish detection (ultrasonic exploration) image at 50 kHz, and the lower half is a graph showing the result of frequency analysis of the current underwater audible sound by Fourier transform of digital processing. Show. While viewing this graph display, the above-described filter control circuit 35 can be manually operated, and unnecessary underwater noise such as engine rotation noise can be quickly removed.

また、図11において、上半分の画像は50kHz での水中の魚群探知映像である。下半分は、可聴音を周波数分析し、その結果を、横軸を時間、縦軸を周波数、信号の強度を線の太さ、濃淡あるいは色彩で表示したものである。音声分析のソナグラフと同様の表現手法である。こうすることにより、上半分の魚群探知映像と同期して分析結果が移動し、上半分の魚群の画像と下半分の分析結果が対応した位置に表示され、魚種判別を容易になる。なお、信号処理のソフトウエアを変更することにより、魚群探知映像と合わせて表示する信号分析結果の表示を多種類にできることは言うまでもない。   In FIG. 11, the upper half image is an underwater fish finder image at 50 kHz. In the lower half, the audible sound is subjected to frequency analysis, and the result is displayed with time on the horizontal axis, frequency on the vertical axis, and signal strength in line thickness, shading, or color. It is an expression method similar to the sound analysis sonograph. By doing so, the analysis result moves in synchronization with the upper half fish detection image, and the upper half fish school image and the lower half analysis result are displayed at corresponding positions, thereby facilitating fish type discrimination. Needless to say, by changing the signal processing software, a variety of signal analysis results can be displayed together with the fish detection video.

次に、送受波器51で受信した可聴音信号をデジタル信号として取り込み、パソコン60でソフトウエアによるディジタル信号処理を行い、その結果を再びアナログ信号にしてスピ−カ54を鳴らしたときの波形例を図12に示す。図12において、原音は1msec のパルス音であった。それをパソコン60内のメモリ列に書き込み、その後、書き込み周期の1000倍の周期で読み出すと言うソフトウエアによるディジタル信号処理を行って、1秒の時間幅の伸長音にしている。このような時間軸伸長処理を行うことにより、通常に聞いても判別できないパルス音の特徴を耳で把握できるようになる。   Next, an audible sound signal received by the transmitter / receiver 51 is taken in as a digital signal, digital signal processing by software is performed by the personal computer 60, and the result is converted to an analog signal again, and the example of the waveform when the speaker 54 is sounded. Is shown in FIG. In FIG. 12, the original sound was a 1 msec pulse sound. This is written into a memory string in the personal computer 60, and then is subjected to digital signal processing by software that is read out at a cycle 1000 times as long as the write cycle, thereby producing an extended sound with a time width of 1 second. By performing such a time axis extension process, it becomes possible to grasp the characteristics of the pulse sound that cannot be discriminated normally even by hearing.

なお、ディジタル信号処理のソフトウエアを変更することにより、水中の信号を可聴音領域に周波数変換して聴取することも可能にできる。   Note that by changing the digital signal processing software, it is possible to change the frequency of an underwater signal to an audible sound region and listen to it.

以上、水中聴音機能の高度化を実現した第4の実施例の構成と動作を説明した。この実施例ではディジタル信号処理を汎用のパソコンで行っているが、専用のハ−ドウエア構成で実現してもよいことは勿論である。特に、現在の魚群探知機は探知信号を表示すると共に、探知範囲のスケ−ル表示、水深値の数値表示、グラフ表示などを探知信号に重畳して表示を行っており、これらの表示のために付加されたグラフィック表示機能と制御機能を使うことにより可能である。
It has been described a fourth embodiment of the configuration and operation with a high degree of hydrophone function. In this embodiment, the digital signal processing is performed by a general-purpose personal computer, but it is needless to say that it may be realized by a dedicated hardware configuration. In particular, the current fish finder displays the detection signal, and also displays the scale display of the detection range, the numerical value display of the water depth value, and the graph display superimposed on the detection signal. This is possible by using the graphic display function and the control function added to.

以上、送受共用の超音波トランスジューサを設置する構成を例示した。しかしながら、送信専用のトランスジューサと一つまたは複数の受信専用のトランスジューサとを個別に設置し、受信専用の超音波トランスジューサが受信した水中可聴音を処理して聴取する構成を採用することもできる。   In the above, the structure which installs the ultrasonic transducer shared for transmission / reception was illustrated. However, it is also possible to employ a configuration in which a transmission-dedicated transducer and one or a plurality of reception-dedicated transducers are individually installed, and the underwater audible sound received by the reception-dedicated ultrasonic transducer is processed and listened to.

本発明の第1の実施例に係わる水中探査装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing composition of an underwater exploration device concerning the 1st example of the present invention. 図1のBスコ−プ映像化処理回路18内の二次元アドレス構成のメモリの構成と動作を説明するための概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the configuration and operation of a memory having a two-dimensional address configuration in the B-scope imaging processing circuit 18 of FIG. 1. 図1のLCD表示器19に表示される1周波型魚群探知機の表示画像の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the display image of the 1 frequency type fish finder displayed on the LCD display 19 of FIG. 図1の送受波器14に受信される水中雑音の周波数分布の典型的な一例を示す周波数特性図である。It is a frequency characteristic figure which shows a typical example of the frequency distribution of the underwater noise received by the transducer 14 of FIG. 本発明の第2の実施例に係わる水中探査装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the underwater exploration apparatus concerning the 2nd Example of this invention. 図5中のプリアンプ31b内に設置される受信信号の切換スイッチSWの構成を示す機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram showing a configuration of a reception signal selector switch SW installed in the preamplifier 31b in FIG. 5; 本発明の第3の実施例に係わる水中探査装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the underwater exploration apparatus concerning the 3rd Example of this invention. 上記図7のLCD表示器19に表示される2周波型魚群探知機の表示画面の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the display screen of the 2 frequency type fish finder displayed on the LCD display 19 of the said FIG. 本発明の第4の実施例に係わる水中探査装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the underwater exploration apparatus concerning the 4th Example of this invention. 図9内のLCD表示器19に表示される重ね合わせ画像の一例を示す概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating an example of a superimposed image displayed on the LCD display 19 in FIG. 9. 図9内のLCD表示器19に表示される重ね合わせ画像の他の一例を示す概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating another example of a superimposed image displayed on the LCD display 19 in FIG. 9. 図9内のパソコン60によにディジタル信号処理によって時間軸が伸長されたパルス音の波形の一例を示す波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing an example of a waveform of a pulse sound whose time axis is expanded by digital signal processing by the personal computer 60 in FIG. 9.

符号の説明Explanation of symbols

10 タイミング制御回路
11 バ−スト信号発生回路
12 送信増幅回路
13 単行回路
14 送受波器
15 受信増幅回路
16 A/D変換器
17 Bスコ−プ映像化処理回路
18 ビデオ変換器
19 LCD表示器
20 魚群検出回路
30 切換回路
31a,31b プリアンプ
32 フィルタ
33a,33b メインアンプ
34 スピ−カ
35 フィルタ制御回路
36 分離回路
40 2周波送受信処理部
41,42 第1, 第2の送受波器
43,45 第1, 第2の可聴音処理部
44,46 第1, 第2のスピ−カ
50 送受信処理部
51 送受波器
53 可聴音処理部
54 スピ−カ
60 パソコン
61 A/D変換器
62 D/A変換器
63 スパ−インポ−ズ回路
64 表示領域発生回路
10 Timing control circuit
11 Burst signal generator
12 Transmission amplifier circuit
13 Single circuit
14 Transceiver
15 Receive amplifier circuit
16 A / D converter
17 B-scope image processing circuit
18 Video converter
19 LCD display
20 Fish detection circuit
30 switching circuit
31a, 31b preamplifier
32 filters
33a, 33b Main amplifier
34 Speaker
35 Filter control circuit
36 Separation circuit
40 Dual frequency transmission / reception processor
41,42 First and second transducers
43,45 1st and 2nd audible sound processor
44,46 First and second speakers
50 Transmission / reception processor
51 Transceiver
53 Audible sound processor
54 Speaker
60 PC
61 A / D converter
62 D / A converter
63 Spur Impose Circuit
64 Display area generator

Claims (9)

水中に超音波を送波する超音波送波器を有する超音波送信部と、物体からの反射信号を受波する送受共用または専用の単一もしくは複数の超音波受波器を有する超音波受信部と、この超音波受信部が受信した反射超音波信号を処理して水中の反射物体として表示する表示部と、前記反射超音波信号の振幅値と所定の値に設定された魚群の振幅値を比較して前記反射超音波信号の振幅値が大きければ魚群検出信号を出力する魚群検出回路とを含む超音波探査部と、
前記単一もしくは複数の超音波受波器が受波した可聴音信号を増幅する単一もしくは複数の可聴音増幅器と、この増幅された単一もしくは複数の可聴音信号を音響出力する単一もしくは複数の可聴音出力手段とを含む水中可聴音聴取部とを備えたことと、
前記水中可聴部聴取部が、受信した水中可聴音を分析する音響分析手段と、この分析結果を表示部に表示する分析結果表示手段を備えたことと、
前記分析結果表示手段が、前記水中可聴音の分析結果を水中の反射物体の表示位置に対応する異なる位置に表示する手段を備えたことと
前記超音波探査部の表示部は、前記魚群検出回路から出力された魚群検出信号に基づき、前記可聴音出力手段の動作を有効にし、前記水中可聴音を出力させる水中可聴音聴取部・有効化手段を備えたこととを特徴とする水中探査装置。
Ultrasonic transmitter having an ultrasonic transmitter for transmitting ultrasonic waves in water and an ultrasonic receiver having a single or plural ultrasonic receivers for transmission / reception for receiving reflected signals from an object. Unit, a display unit that processes the reflected ultrasonic signal received by the ultrasonic receiving unit and displays it as an underwater reflecting object, and the amplitude value of the reflected ultrasonic signal and the fish school amplitude value set to a predetermined value An ultrasonic exploration unit including a fish detection circuit that outputs a fish detection signal if the amplitude value of the reflected ultrasonic signal is large ,
A single or a plurality of audible sound amplifiers for amplifying the audible sound signal received by the single or a plurality of ultrasonic receivers, and a single or a plurality of audible sound signals for outputting the amplified single or a plurality of audible sound signals. An underwater audible sound listening section including a plurality of audible sound output means ;
The underwater audible part listening unit includes an acoustic analysis unit that analyzes the received underwater audible sound, and an analysis result display unit that displays the analysis result on a display unit;
The analysis result display means includes means for displaying the analysis result of the underwater audible sound at a different position corresponding to the display position of the reflecting object in water, and the display unit of the ultrasonic exploration unit includes the fish school detection circuit. An underwater exploration apparatus comprising: an underwater audible sound listening unit / validating unit that validates the operation of the audible sound output means based on a fish school detection signal output from, and outputs the underwater audible sound .
請求項1において、
前記音響分析手段が、受信した水中可聴音をフーリエ変換して周波数スペクトルを作成する手段を備えたことを特徴とする水中探査装置。
In claim 1,
The underwater exploration apparatus, wherein the acoustic analysis means includes means for Fourier-transforming the received underwater audible sound to create a frequency spectrum.
請求項1または2のいずれか一方において、
前記単一または複数の超音波受波器を、前記超音波探査部と前記水中可聴音聴取部とに選択的に接続する選択接続手段を備えたことを特徴とする水中探査装置。
In either one of claims 1 or 2,
An underwater exploration apparatus comprising a selective connection means for selectively connecting the single or plural ultrasonic receivers to the ultrasonic exploration unit and the underwater audible sound listening unit.
請求項1または2のいずれか一つにおいて、
前記単一または複数の超音波受波器で受波した反射超音波信号と可聴音信号とを両者の周波数の違いを利用して互いに分離し、それぞれを前記超音波探査部と前記水中可聴音聴取部とに供給する信号分離手段を備えたことを特徴とする水中探査装置。
In any one of Claim 1 or 2,
The reflected ultrasonic signal and the audible sound signal received by the single or plural ultrasonic receivers are separated from each other by using the difference in frequency between the two, and each is separated from the ultrasonic exploration unit and the underwater audible sound. An underwater exploration device comprising signal separation means for supplying to a listening unit.
請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
前記超音波送信部から供給される送信タイミング信号に同期して前記可聴音増幅器の機能を無効にする増幅機能・無効化手段を更に備えたことを特徴とする水中探査装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
An underwater exploration apparatus further comprising an amplification function / invalidating unit that invalidates a function of the audible sound amplifier in synchronization with a transmission timing signal supplied from the ultrasonic transmission unit.
請求項1乃至5のいずれか一つにおいて、
前記可聴音増幅器は、船舶の推進に伴って前記超音波受波器に受波される各種の水中可聴音を除去する水中可聴音濾波手段を備えたことを特徴とする水中探査装置。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The underwater exploration apparatus, wherein the audible sound amplifier includes underwater audible sound filtering means for removing various underwater audible sounds received by the ultrasonic wave receiver as a ship is propelled.
請求項6において、
前記水中可聴音濾波手段の濾波特性を手動操作に従って変更する手段を備えたことを特徴とする水中探査装置。
In claim 6,
An underwater exploration device comprising means for changing the filtering characteristics of the underwater audible sound filtering means according to a manual operation.
請求項6または7のいずれか一つにおいて、
前記水中可聴音濾波手段の濾波特性を船舶のエンジン回転数に応じて自動的に変更する手段を備えたことを特徴とする水中探査装置。
In any one of Claim 6 or 7,
An underwater exploration apparatus comprising means for automatically changing the filtering characteristics of the underwater audible sound filtering means according to the engine speed of a ship.
請求項1乃至8のいずれか一つにおいて、
前記水中可聴音聴取部が、ディジタル処理に基づく時間軸の伸長によって水中の非可聴音を可聴音化して前記可聴音出力手段から出力させる可聴音化手段を備えたことを特徴とする水中探査装置。
In any one of Claims 1 to 8,
The underwater audible sound listening section comprises an audible sound generating means for making an inaudible sound in water audible by extending a time axis based on digital processing and outputting the audible sound from the audible sound output means. .
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