JP6317614B2 - Ultrasonic transmitter and underwater detector - Google Patents

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Description

本発明は、超音波波形を生成するための駆動信号を生成する駆動信号生成部を有する超音波送波器、及び超音波送波器を備えた水中探知装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic transmitter having a drive signal generation unit that generates a drive signal for generating an ultrasonic waveform, and an underwater detection device including the ultrasonic transmitter.

従来より、パルス状に形成された駆動信号のパルス幅を制御することにより（すなわち、ＰＷＭ制御することにより）、超音波のエンベロープを制御することが知られている。例えば、特許文献１では、ＰＷＭ制御されたデジタル制御信号（駆動信号）に基づき、振動子を振動させて超音波を発生させるための送波信号が生成される。この駆動信号は、特許文献１の段落（００５４）及び図４に開示されるように、鋸歯状に形成されたＲＡＭＰ信号とアナログ制御信号（送波信号）との比較に基づいて設定される。   Conventionally, it is known to control the envelope of an ultrasonic wave by controlling the pulse width of a drive signal formed in a pulse shape (that is, by PWM control). For example, in Patent Document 1, a transmission signal for generating an ultrasonic wave by vibrating a vibrator is generated based on a PWM-controlled digital control signal (drive signal). This drive signal is set based on a comparison between a RAMP signal formed in a sawtooth shape and an analog control signal (transmitted signal), as disclosed in paragraph (0054) of Patent Document 1 and FIG.

特許第４１１６９３０号Japanese Patent No. 4116930

一方、デジタル方式の駆動信号を生成する場合、以下のような方法も考えられる。図２０は、一例として示す駆動信号生成部１００の構成を示すブロック図であり、図２１は、駆動信号生成部１００によって生成された駆動信号の波形の形状について説明するための図である。この例では、図２０及び図２１を参照して、カウンタ１０１が、サンプリング周期毎に任意のステップ値が加算されるとともに所定値を超えると該所定値の超過分の数値となるカウンタ値を順次、駆動信号生成部１００に出力する。   On the other hand, when generating a digital drive signal, the following method is also conceivable. FIG. 20 is a block diagram illustrating a configuration of the drive signal generation unit 100 shown as an example, and FIG. 21 is a diagram for describing the shape of the waveform of the drive signal generated by the drive signal generation unit 100. In this example, referring to FIG. 20 and FIG. 21, the counter 101 adds an arbitrary step value every sampling period, and sequentially outputs a counter value that becomes a numerical value exceeding the predetermined value when the predetermined value is exceeded. And output to the drive signal generation unit 100.

駆動信号生成部１００は、２つの比較部１０２ａ及び１０２ｂと、論理積演算部１０３とを備えている。   The drive signal generation unit 100 includes two comparison units 102 a and 102 b and an AND operation unit 103.

各比較部１０２ａ，１０２ｂは、カウンタ１０１から入力されるカウンタ値と閾値とを比較し、その比較結果を論理積演算部１０３に出力する。具体的には、一方の比較部１０２ａは、閾値Ｔｈｒ_Ａとカウンタ値とを比較し、カウンタ値が閾値Ｔｈｒ_Ａ未満の場合、２進数の０で表されるオフ信号を出力する一方、カウンタ値が閾値Ｔｈｒ_Ａ以上の場合、２進数の１で表されるオン信号を出力する。また、他方の比較部１０２ｂは、閾値Ｔｈｒ_Ｂ（＞Ｔｈｒ_Ａ）とカウンタ値とを比較し、カウンタ値が閾値Ｔｈｒ_Ｂを超える場合、２進数の０で表されるオフ信号を出力する一方、カウンタ値が閾値Ｔｈｒ_Ｂ以下の場合、２進数の１で表されるオン信号を出力する。   Each of the comparison units 102 a and 102 b compares the counter value input from the counter 101 with a threshold value, and outputs the comparison result to the logical product operation unit 103. Specifically, one comparison unit 102a compares the threshold value Thr_A with the counter value, and outputs an off signal represented by binary 0 when the counter value is less than the threshold value Thr_A, while the counter value is the threshold value. When it is equal to or greater than Thr_A, an ON signal represented by a binary number 1 is output. The other comparator 102b compares the threshold value Thr_B (> Thr_A) with the counter value, and outputs an off signal represented by binary 0 when the counter value exceeds the threshold value Thr_B. When the threshold value is Thr_B or less, an ON signal represented by a binary number 1 is output.

論理積演算部１０３は、各比較部１０２ａ，１０２ｂから出力された比較結果の論理積を演算する。論理積演算部３３での演算結果が１となるのは、各比較部１０２ａ，１０２ｂでの比較結果が共に１の場合である。これは、図２１を参照して説明すると、カウンタ値が、閾値Ｔｈｒ_Ａ以上且つ閾値Ｔｈｒ_Ｂ以下となる場合である。これにより、論理積演算部１０３から出力される駆動信号は、図２１に示すように、カウンタ値が閾値Ｔｈｒ_Ａ以上且つ閾値Ｔｈｒ_Ｂ以下となってから閾値Ｔｈｒ_Ｂを超えるまでの間にオン状態となり、それ以外の場合にオフ状態となる。   The logical product operation unit 103 calculates the logical product of the comparison results output from the comparison units 102a and 102b. The operation result in the logical product operation unit 33 is 1 when the comparison results in the comparison units 102a and 102b are both 1. This will be described with reference to FIG. 21 when the counter value is not less than the threshold value Thr_A and not more than the threshold value Thr_B. As a result, as shown in FIG. 21, the drive signal output from the AND operation unit 103 is turned on until the counter value exceeds the threshold Thr_A and exceeds the threshold Thr_B until it exceeds the threshold Thr_B. In other cases, it is turned off.

ところで、上述した駆動信号生成部１００で生成される駆動信号のパルス幅は、カウンタ値の数値が離散的であることに起因し、図２１に示すように変動する場合がある。そうなると、図２２に示すように、超音波波形のエンベロープの振幅が脈動してしまい、エンベロープが不安定となってしまう可能性がある。   Incidentally, the pulse width of the drive signal generated by the drive signal generation unit 100 described above may vary as shown in FIG. 21 due to the numerical value of the counter value being discrete. Then, as shown in FIG. 22, the amplitude of the envelope of the ultrasonic waveform may pulsate, and the envelope may become unstable.

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、超音波波形のエンベロープを安定化することである。   The present invention is for solving the above-described problems, and an object thereof is to stabilize an envelope of an ultrasonic waveform.

（１）上記課題を解決するため、本発明のある局面に係る超音波送波器は、超音波振動子を駆動するための駆動信号を生成して、前記超音波振動子から所望の振幅値を有する超音波を送波させる超音波送波器であって、初期値からサンプリング周期毎に任意のステップ値でカウントアップされ所定値を超えると該所定値の超過分の数値となるカウンタ値である第１カウンタ値、又は、初期値からサンプリング周期毎に任意のステップ値でカウントダウンされ、所定値未満になると、該所定値を下回った分の数値が前記初期値から減算された数値となるカウンタ値である第２カウンタ値、を順次出力するカウンタと、前記カウンタから順次出力される前記カウンタ値を閾値と順次比較し、前記第１カウンタ値が前記閾値を超えたとき、又は前記第２カウンタ値が前記閾値未満になったときにオン状態となり、該オン状態になってから設定時間経過後にオフ状態となる第１駆動信号を生成する第１駆動信号生成部と、前記第１駆動信号に基づいて駆動された前記超音波振動子から前記超音波を送波させる送波部と、を備えている。   (1) In order to solve the above-described problem, an ultrasonic transmitter according to an aspect of the present invention generates a drive signal for driving an ultrasonic transducer, and generates a desired amplitude value from the ultrasonic transducer. An ultrasonic transmitter that transmits an ultrasonic wave having a counter value that is counted up at an arbitrary step value every sampling period from an initial value and exceeds a predetermined value, and becomes a numerical value exceeding the predetermined value. A counter that counts down from a certain first counter value or an initial value by an arbitrary step value every sampling period and becomes less than a predetermined value, and a numerical value that falls below the predetermined value becomes a numerical value that is subtracted from the initial value A counter that sequentially outputs a second counter value that is a value, and the counter value that is sequentially output from the counter is sequentially compared with a threshold, and when the first counter value exceeds the threshold, or A first drive signal generating unit that generates a first drive signal that is turned on when a counter value is less than the threshold value and that is turned off after a set time has elapsed since the counter value is turned on; and the first drive A wave transmission unit that transmits the ultrasonic wave from the ultrasonic transducer driven based on the signal.

（２）好ましくは、上記超音波送波器は、前記設定時間を制御することにより前記第１駆動信号のパルス幅を制御するパルス幅制御部、を更に備えている。   (2) Preferably, the ultrasonic wave transmitter further includes a pulse width control unit that controls the pulse width of the first drive signal by controlling the set time.

（３）更に好ましくは、上記超音波送波器は、前記パルス幅制御部によって制御される前記パルス幅に応じて前記閾値を制御する閾値制御部、を更に備えている。   (3) More preferably, the ultrasonic wave transmitter further includes a threshold control unit that controls the threshold according to the pulse width controlled by the pulse width control unit.

（４）更に好ましくは、前記パルス幅制御部は、前記超音波のエンベロープの立ち上がり時に、時間の経過に応じて前記設定時間を長くする制御を行い、前記閾値制御部は、前記カウンタが前記第１カウンタ値を出力する場合における前記超音波のエンベロープの立ち上がり時に、時間の経過に応じて前記閾値を小さくする制御を行い、又は、前記カウンタが前記第２カウンタ値を出力する場合における前記超音波のエンベロープの立ち上がり時に、時間の経過に応じて前記閾値を大きくする制御を行う。   (4) More preferably, the pulse width control unit performs control to increase the set time according to the elapse of time when the ultrasonic envelope rises, and the threshold value control unit is configured such that the counter At the time of rising of the envelope of the ultrasonic wave when outputting one counter value, control is performed to decrease the threshold according to the passage of time, or the ultrasonic wave when the counter outputs the second counter value When the envelope rises, control is performed to increase the threshold according to the passage of time.

（５）好ましくは、前記パルス幅制御部は、前記超音波のエンベロープの立ち下がり時に、時間の経過に応じて前記設定時間を短くする制御を行い、前記閾値制御部は、前記カウンタが前記第１カウンタ値を出力する場合における前記超音波のエンベロープの立ち下がり時に、時間の経過に応じて前記閾値を大きくする制御を行い、又は、前記カウンタが前記第２カウンタ値を出力する場合における前記超音波のエンベロープの立ち下がり時に、時間の経過に応じて前記閾値を小さくする制御を行う。   (5) Preferably, the pulse width control unit performs control to shorten the set time according to the elapse of time when the ultrasonic envelope falls, and the threshold value control unit is configured such that the counter is the first counter. When the envelope of the ultrasonic wave falls when the counter value is output, control is performed to increase the threshold according to the passage of time, or when the counter outputs the second counter value, When the envelope of the sound wave falls, control is performed to reduce the threshold value with the passage of time.

（６）好ましくは、上記超音波送波器は、少なくとも２つの前記第１駆動信号生成部を更に備え、前記閾値は、第１閾値と、該第１閾値よりも大きい第２閾値と、を含み、一方の前記第１駆動信号生成部は、前記カウンタ値を前記第１閾値と比較し、他方の前記第１駆動信号生成部は、前記カウンタ値を前記第２閾値と比較し、前記超音波振動子は、一方の前記第１駆動信号生成部で生成された第１駆動信号、及び他方の前記第１駆動信号生成部で生成された第１駆動信号、の双方によって駆動される。   (6) Preferably, the ultrasonic wave transmitter further includes at least two first drive signal generation units, and the threshold value includes a first threshold value and a second threshold value larger than the first threshold value. One of the first drive signal generation units compares the counter value with the first threshold value, and the other first drive signal generation unit compares the counter value with the second threshold value, The sonic transducer is driven by both the first drive signal generated by one of the first drive signal generation units and the first drive signal generated by the other first drive signal generation unit.

（７）好ましくは、上記超音波送波器は、前記カウンタから出力された前記カウンタ値と、下限閾値及び上限閾値とを比較し、該カウンタ値が前記下限閾値以上且つ前記上限閾値以下の場合はオン状態となり、該カウンタ値が前記下限閾値未満又は前記上限閾値を超える場合はオフ状態となる第２駆動信号、を生成する第２駆動信号生成部、を更に備え、前記超音波の前記振幅値が所定値未満の場合には、前記送波部は、前記第１駆動信号に基づいて駆動された前記超音波振動子から前記超音波を送波し、前記超音波の前記振幅値が前記所定値以上の場合には、前記送波部は、前記第２駆動信号に基づいて駆動された前記超音波振動子から前記超音波を送波する。   (7) Preferably, the ultrasonic transmitter compares the counter value output from the counter with a lower limit threshold and an upper limit threshold, and the counter value is not less than the lower limit threshold and not more than the upper limit threshold. Further includes a second drive signal generating unit that generates a second drive signal that is turned on and turned off when the counter value is less than the lower threshold or exceeds the upper threshold, and the amplitude of the ultrasonic wave When the value is less than a predetermined value, the wave transmission unit transmits the ultrasonic wave from the ultrasonic transducer driven based on the first drive signal, and the amplitude value of the ultrasonic wave is When the value is equal to or greater than the predetermined value, the wave transmitting unit transmits the ultrasonic wave from the ultrasonic transducer driven based on the second drive signal.

（８）好ましくは、上記超音波送波器は、前記カウンタから出力された前記カウンタ値と、下限閾値及び上限閾値とを比較し、該カウンタ値が前記下限閾値以上且つ前記上限閾値以下の場合はオン状態となり、該カウンタ値が前記下限閾値未満又は前記上限閾値を超える場合はオフ状態となる第２駆動信号、を生成する第２駆動信号生成部、を更に備え、
前記超音波のエンベロープの立ち上がり時及び立ち下がり時には、前記送波部は、前記第２駆動信号に基づいて駆動された前記超音波振動子から前記超音波を送波し、前記超音波のエンベロープが立ち上がった後であって該エンベロープが立ち下がるまでの間は、前記送波部は、前記第１駆動信号に基づいて駆動された前記超音波振動子から前記超音波を送波する。 (8) Preferably, the ultrasonic transmitter compares the counter value output from the counter with a lower limit threshold and an upper limit threshold, and the counter value is not less than the lower limit threshold and not more than the upper limit threshold. Further includes a second drive signal generating unit that generates a second drive signal that is turned on and is turned off when the counter value is less than the lower threshold or exceeds the upper threshold,
At the time of rising and falling of the ultrasonic envelope, the transmitting unit transmits the ultrasonic wave from the ultrasonic transducer driven based on the second drive signal, and the ultrasonic envelope is After the rise and until the envelope falls, the wave transmission unit transmits the ultrasonic wave from the ultrasonic transducer driven based on the first drive signal.

（９）好ましくは、前記第１駆動信号生成部は、前記カウンタから順次出力される前記カウンタ値を前記閾値と順次比較し、その比較結果を順次出力する比較部と、直近で入力された前記比較部からの比較結果を記憶するとともに、前記比較部から次の比較結果が入力されるとそれまで記憶していた比較結果を出力するレジスタと、前記比較部から出力された比較結果と、前記レジスタから出力された比較結果を反転した値と、の論理和を演算する論理和演算部と、を有している。   (9) Preferably, the first drive signal generation unit sequentially compares the counter value sequentially output from the counter with the threshold value, and sequentially outputs the comparison result. The comparison result from the comparison unit is stored, and when the next comparison result is input from the comparison unit, the register that outputs the comparison result stored until then, the comparison result output from the comparison unit, A logical sum operation unit that computes a logical sum of a value obtained by inverting the comparison result output from the register;

（１０）また、上記課題を解決するため、本発明のある局面に係る水中探知装置は、上述したいずれかの超音波送波器を備え、該超音波送波器から送波された超音波のエコー信号に基づいて水中の物標を探知する。   (10) Moreover, in order to solve the said subject, the underwater detection apparatus which concerns on a certain situation of this invention is equipped with one of the ultrasonic transmitters mentioned above, and the ultrasonic wave transmitted from this ultrasonic transmitter Underwater targets are detected based on the echo signal.

本発明によれば、超音波波形のエンベロープを安定化することができる。   According to the present invention, the envelope of an ultrasonic waveform can be stabilized.

本発明の実施形態に係る水中探知装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the underwater detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図１に示す超音波送波器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ultrasonic transmitter shown in FIG. （Ａ）は、超音波振動子から送波される超音波波形の一例を示す図であり、（Ｂ）は、超音波波形を生成するための送波信号の基となる駆動信号の一例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of the ultrasonic waveform transmitted from an ultrasonic transducer | vibrator, (B) is an example of the drive signal used as the basis of the transmission signal for producing | generating an ultrasonic waveform. FIG. 周期可変カウンタから随時、出力されるカウンタ値と、これらのカウンタ値に基づいて生成される駆動信号との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the counter value output at any time from a period variable counter, and the drive signal produced | generated based on these counter values. （Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ、エンベロープの立ち上がり時に閾値が徐々に小さくなる場合の、カウンタ値、駆動信号、送信波形、及び基本波形である。(A) to (D) are a counter value, a drive signal, a transmission waveform, and a basic waveform, respectively, when the threshold value gradually decreases when the envelope rises. （Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ、エンベロープの立ち上がり時に閾値が一定である場合の、カウンタ値、駆動信号、送信波形、及び基本波形である。(A) to (D) are a counter value, a drive signal, a transmission waveform, and a basic waveform, respectively, when the threshold value is constant at the rising edge of the envelope. （Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ、エンベロープの立ち下がり時に閾値が徐々に大きくなる場合の、カウンタ値、駆動信号、送信波形、及び基本波形である。(A) to (D) are a counter value, a drive signal, a transmission waveform, and a basic waveform when the threshold value gradually increases when the envelope falls. （Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ、エンベロープの立ち下がり時に閾値が一定である場合の、カウンタ値、駆動信号、送信波形、及び基本波形である。(A) to (D) are a counter value, a drive signal, a transmission waveform, and a basic waveform when the threshold value is constant when the envelope falls. 送波信号生成部の回路構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit structure of a transmission signal generation part. 変形例に係る水中探知装置の超音波送波器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ultrasonic transmitter of the underwater detection apparatus which concerns on a modification. 図１０に示す送信制御部によって生成される駆動信号の生成過程を説明するための図であって、（Ａ）は周期可変カウンタから出力されるカウンタ値と閾値との関係を示すグラフ、（Ｂ）は第１パルス波の波形図、（Ｃ）は第２パルス波の波形図、（Ｄ）は第１パルス波及び第２パルス波の合成波の波形図、である。It is a figure for demonstrating the production | generation process of the drive signal produced | generated by the transmission control part shown in FIG. 10, Comprising: (A) is a graph which shows the relationship between the counter value output from a period variable counter, and a threshold value, (B ) Is a waveform diagram of the first pulse wave, (C) is a waveform diagram of the second pulse wave, and (D) is a waveform diagram of a synthesized wave of the first pulse wave and the second pulse wave. 変形例に係る水中探知装置の超音波送波器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ultrasonic transmitter of the underwater detection apparatus which concerns on a modification. 図１２に示す第２駆動信号生成部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 2nd drive signal production | generation part shown in FIG. 周期可変カウンタから随時、出力されるカウンタ値と、これらのカウンタ値に基づいて生成される第２駆動信号との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the counter value output at any time from a period variable counter, and the 2nd drive signal produced | generated based on these counter values. （Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ、エンベロープの立ち上がり時におけるカウンタ値、第２駆動信号、第２駆動信号に基づく送信波形、及び基本波形である。(A) to (D) are a counter value, a second drive signal, a transmission waveform based on the second drive signal, and a basic waveform, respectively, at the rise of the envelope. （Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ、エンベロープの立ち下がり時におけるカウンタ値、第２駆動信号、第２駆動信号に基づく送信波形、及び基本波形である。(A) to (D) are a counter value, a second drive signal, a transmission waveform based on the second drive signal, and a basic waveform when the envelope falls, respectively. 変形例に係る水中探知装置の超音波送波器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ultrasonic transmitter of the underwater detection apparatus which concerns on a modification. 図２に示す超音波送波器において、周期可変カウンタのステップ値を徐々に大きくすることにより生成される駆動信号の波形を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a waveform of a drive signal generated by gradually increasing a step value of a period variable counter in the ultrasonic transmitter shown in FIG. 2. 変形例に係る周期可変カウンタから随時、出力されるカウンタ値と、これらのカウンタ値に基づいて生成される駆動信号との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the counter value output at any time from the period variable counter which concerns on a modification, and the drive signal produced | generated based on these counter values. 比較例に係る駆動信号生成部の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the drive signal generation part which concerns on a comparative example. 図２０に示す駆動信号生成部で生成される駆動信号の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the drive signal produced | generated by the drive signal production | generation part shown in FIG. 図２０に示す駆動信号生成部で生成される駆動信号と、この駆動信号に基づいて生成される超音波波形のエンベロープとを対応させて示す図である。FIG. 21 is a diagram showing a drive signal generated by a drive signal generation unit shown in FIG. 20 and an envelope of an ultrasonic waveform generated based on the drive signal in association with each other.

以下、本発明に係る超音波送波器を有する水中探知装置１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。水中探知装置１は、主に魚及び魚群等の物標を探知するためのものであって、漁船などの船舶の船底において、海中に露出するように固定されている。   Hereinafter, an embodiment of an underwater detection device 1 having an ultrasonic wave transmitter according to the present invention will be described with reference to the drawings. The underwater detection device 1 is mainly for detecting a target such as a fish and a school of fish, and is fixed on the bottom of a ship such as a fishing boat so as to be exposed in the sea.

［水中探知装置の全体構成］
図１は、本発明の実施形態に係る水中探知装置１の構成を示すブロック図である。水中探知装置１は、図１に示すように、送受波部２と、送受信装置３と、信号処理部４と、操作・表示装置５（表示部）とを備えている。 [Overall configuration of underwater detector]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an underwater detection device 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the underwater detection device 1 includes a transmission / reception unit 2, a transmission / reception device 3, a signal processing unit 4, and an operation / display device 5 (display unit).

送受波部２は、複数の超音波振動子２ａを有している。送受波部２では、各超音波振動子２ａが、電気信号（送波信号）から変換された超音波を所定のタイミング毎に水中へ送信するとともに、受信した超音波を電気信号に変換する。   The transmission / reception unit 2 has a plurality of ultrasonic transducers 2a. In the transmission / reception unit 2, each ultrasonic transducer 2a transmits the ultrasonic wave converted from the electric signal (transmitted signal) into the water at every predetermined timing, and converts the received ultrasonic wave into an electric signal.

送受信装置３は、送受切替部６と、送信制御部７と、受信部８とを備えている。送受切替部６は、送信時には、送信制御部７から送受波部２に送波信号が送られる接続に切り替える。また、送受切替部６は、受信時には、送受波部２によって超音波から変換された電気信号が送受波部２から受信部８に送られる接続に切り替える。   The transmission / reception device 3 includes a transmission / reception switching unit 6, a transmission control unit 7, and a reception unit 8. The transmission / reception switching unit 6 switches to a connection in which a transmission signal is transmitted from the transmission control unit 7 to the transmission / reception unit 2 at the time of transmission. The transmission / reception switching unit 6 switches to a connection in which an electrical signal converted from an ultrasonic wave by the transmission / reception unit 2 is transmitted from the transmission / reception unit 2 to the reception unit 8 at the time of reception.

送信制御部７は、操作・表示装置５において設定された条件に基づいて生成した送波信号を、送受切替部６を介して送受波部２に対して出力する。なお、送信制御部７は、後述する超音波送波器１０の一部を構成している。送信制御部７の構成については、詳しくは後述する。   The transmission control unit 7 outputs a transmission signal generated based on the conditions set in the operation / display device 5 to the transmission / reception unit 2 via the transmission / reception switching unit 6. Note that the transmission control unit 7 constitutes a part of an ultrasonic transmitter 10 to be described later. The configuration of the transmission control unit 7 will be described later in detail.

受信部８は、送受波部２が受信した信号を増幅し、増幅した受信信号をＡ／Ｄ変換する。その後、受信部８は、デジタル信号に変換された受信データを、信号処理部４に対して出力する。   The receiving unit 8 amplifies the signal received by the transmission / reception unit 2 and A / D converts the amplified received signal. Thereafter, the reception unit 8 outputs the reception data converted into the digital signal to the signal processing unit 4.

信号処理部４は、受信部８から出力される受信データを処理し、物標の映像信号を生成する処理を行う。   The signal processing unit 4 processes the reception data output from the reception unit 8 and generates a target video signal.

操作・表示装置５は、信号処理部４から出力された映像信号に応じた映像を表示画面に表示する。ユーザは、当該表示画面を見て、自船周囲における海中の状態（単体魚、魚群の有無等）を推測することができる。また、操作・表示装置５は、種々の入力キー等の入力手段を備えており、音波の送受信、信号処理、又は映像表示に必要な種々の設定又は種々のパラメータ等を入力できるように構成されている。   The operation / display device 5 displays a video corresponding to the video signal output from the signal processing unit 4 on the display screen. The user can guess the state in the sea around the ship (the presence or absence of a single fish, school of fish, etc.) by looking at the display screen. The operation / display device 5 includes input means such as various input keys, and is configured to input various settings or various parameters necessary for transmission / reception of sound waves, signal processing, or video display. ing.

［送受波器の構成］
図２は、図１に示す超音波送波器１０の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る水中探知装置１は、超音波送波器１０を備えている。超音波送波器１０は、上述した送受波部２と送信制御部７とを有している。なお、図２は、図１に示す送受切替部６によって送受波部２と送信制御部７とが接続された状態を図示している。 [Configuration of transducer]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the ultrasonic transmitter 10 shown in FIG. The underwater detection device 1 according to this embodiment includes an ultrasonic transmitter 10. The ultrasonic wave transmitter 10 includes the above-described transmission / reception unit 2 and the transmission control unit 7. 2 illustrates a state in which the transmission / reception unit 2 and the transmission control unit 7 are connected by the transmission / reception switching unit 6 illustrated in FIG.

図３（Ａ）は、超音波振動子２ａから送信される超音波波形の一例を示す図である。また、図３（Ｂ）は、超音波波形を生成するための送波信号の基となる駆動信号（第１駆動信号）の一例を示す図である。超音波振動子２ａからは、図３（Ａ）に示すような超音波が送波される。そして、送信制御部７は、超音波振動子２ａから送波される超音波波形のエンベロープ（図３（Ａ）参照）を制御するように構成されている。やや詳しくは、送信制御部７は、超音波波形を生成するための送波信号の基となるパルス状の駆動信号（図３（Ｂ）参照）のパルス波の幅を制御することにより、エンベロープの振幅を制御する。   FIG. 3A is a diagram illustrating an example of an ultrasonic waveform transmitted from the ultrasonic transducer 2a. FIG. 3B is a diagram illustrating an example of a drive signal (first drive signal) that is a basis of a transmission signal for generating an ultrasonic waveform. An ultrasonic wave as shown in FIG. 3A is transmitted from the ultrasonic transducer 2a. And the transmission control part 7 is comprised so that the envelope (refer FIG. 3 (A)) of the ultrasonic waveform transmitted from the ultrasonic transducer | vibrator 2a may be controlled. More specifically, the transmission control unit 7 controls the width of the pulse wave of the pulse-shaped drive signal (see FIG. 3B) that is the basis of the transmission signal for generating the ultrasonic waveform, thereby controlling the envelope. Control the amplitude of

送信制御部７は、図２に示すように、周期可変カウンタ１１と、駆動信号生成部２０（第１駆動信号生成部）と、エンベロープ制御部１２と、送波信号生成部１５と、を有している。   As shown in FIG. 2, the transmission control unit 7 includes a variable period counter 11, a drive signal generation unit 20 (first drive signal generation unit), an envelope control unit 12, and a transmission signal generation unit 15. doing.

図４は、周期可変カウンタ１１から随時、出力されるカウンタ値Ａｎ（ｎ＝１，２，…）と、これらのカウンタ値Ａｎに基づいて生成される駆動信号との関係を示すグラフである。周期可変カウンタ１１は、図４に示すように、初期値（本実施形態の場合、ゼロ）からサンプリング周期毎に任意のステップ値でカウントアップされ（すなわち、任意のステップ値が加算され）所定値Ａを超えると該所定値Ａの超過分の数値となるカウンタ値（第１カウンタ値）、を出力するように構成されている。周期可変カウンタ１１では、サンプリング周期及びステップ値を変更することができる。 4, from time to time from the period variable counter 11, a graph showing the counter value A n (n = 1,2, ... ) to be output, the relationship between the drive signal generated based on these counter values A n is there. As shown in FIG. 4, the cycle variable counter 11 counts up from an initial value (zero in this embodiment) at an arbitrary step value every sampling cycle (that is, an arbitrary step value is added) to a predetermined value. When A exceeds A, a counter value (first counter value) which is a numerical value exceeding the predetermined value A is output. In the cycle variable counter 11, the sampling cycle and the step value can be changed.

駆動信号生成部２０は、図２に示すように、第１比較部２１（比較部）と、レジスタ２２と、論理積演算部２３と、タイマー２６と、を備えている。   As shown in FIG. 2, the drive signal generation unit 20 includes a first comparison unit 21 (comparison unit), a register 22, an AND operation unit 23, and a timer 26.

第１比較部２１は、周期可変カウンタ１１から順次出力されるカウンタ値Ａｎと閾値Ｔｈｒとを比較し、その比較結果Ｂｎ（ｎ＝１，２，…）を順次、出力する。具体的には、第１比較部２１は、カウンタ値Ａｎが閾値Ｔｈｒ以下の場合、２進数の０で表されるオフ信号を出力する一方、カウンタ値が閾値Ｔｈｒを超えている場合、２進数の１で表されるオン信号を出力する。第１比較部２１での比較結果Ｂｎ（０又は１）は、レジスタ２２及び論理積演算部２３に出力される。 The first comparator 21 compares the count value A n and the threshold Thr sequentially output from the variable-cycle counter 11, the comparison result B n (n = 1,2, ... ) sequentially outputs. Specifically, when the counter value An is equal to or smaller than the threshold value Thr, the first comparison unit 21 outputs an off signal represented by binary 0, while when the counter value exceeds the threshold value Thr, 2 is output. An ON signal represented by a decimal number 1 is output. The comparison result B n (0 or 1) in the first comparison unit 21 is output to the register 22 and the AND operation unit 23.

レジスタ２２は、順次入力される第１比較部２１からの比較結果のうち直近で入力された比較結果を、一時的に記憶するように構成されている。また、レジスタ２２は、比較結果Ｂｎが新たに入力されると、それまで記憶していた比較結果Ｂｎ−１を論理積演算部２３に出力する。すなわち、レジスタ２２は、その時点における最新の比較結果を記憶するとともに、次の比較結果Ｂｎが入力されると、それまで記憶していた比較結果Ｂｎ−１を論理積演算部２３に出力する。 The register 22 is configured to temporarily store a comparison result input most recently among the comparison results from the first comparison unit 21 sequentially input. In addition, when the comparison result B n is newly input, the register 22 outputs the comparison result B n−1 stored so far to the logical product operation unit 23. That is, the register 22 stores the latest comparison result at that time, and when the next comparison result B n is input, outputs the comparison result B n−1 stored so far to the AND operation unit 23. To do.

論理積演算部２３は、第１比較部２１から出力された比較結果Ｂｎと、レジスタ２２から出力された比較結果Ｂｎ−１を反転した値との論理積を演算する。具体的には、論理積演算部２３は、第１比較部２１から出力された直近の比較結果Ｂｎと、レジスタ２２から出力された１つ前の比較結果Ｂｎ−１を反転した値との論理積を演算し、当該演算結果（０又は１）をダウンカウンタ２４に出力する。 The AND operation unit 23 calculates a logical product of the comparison result B n output from the first comparison unit 21 and a value obtained by inverting the comparison result B n−1 output from the register 22. Specifically, the AND operation unit 23 inverts the latest comparison result B n output from the first comparison unit 21 and the previous comparison result B n−1 output from the register 22. And the operation result (0 or 1) is output to the down counter 24.

論理積演算部２３での演算結果が１となるのは、第１比較部２１からの出力値が１であり、且つレジスタ２２からの出力値が０の場合である。これは、図４を参照して説明すると、第１比較部２１に入力されたカウンタ値（例えばＡｍ）が、閾値Ｔｈｒを超えた（またいだ）場合である。すなわち、閾値Ｔｈｒ以下であったカウンタ値Ａｍ−１の次のカウンタ値Ａｍが閾値Ｔｈｒを超えた場合に、論理積演算部２３の演算結果が１となる。それ以外の場合は、論理積演算部２３での演算結果は０になる。 The operation result in the AND operation unit 23 is 1 when the output value from the first comparison unit 21 is 1 and the output value from the register 22 is 0. This will be described with reference to FIG. 4 when the counter value (for example, A m ) input to the first comparison unit 21 exceeds (crosses) the threshold value Thr. That is, when the next counter value A m of not more than the threshold value Thr counter value A m-1 exceeds the threshold value Thr, the operation result of the AND operation unit 23 becomes 1. In other cases, the operation result in the AND operation unit 23 is 0.

タイマー２６は、ダウンカウンタ２４と、第２比較部２５とを有している。   The timer 26 includes a down counter 24 and a second comparison unit 25.

ダウンカウンタ２４は、設定値からサンプリング周期毎に任意のステップ値ずつ減算されるとともに、ゼロに到達した後はゼロとなるカウンタ値を、第２比較部２５に出力する。具体的には、論理積演算部２３からダウンカウンタ２４に１が入力されると、設定値がカウンタ値としてセットされ、当該カウンタ値を第２比較部２５に出力する。それから、論理積演算部２３から０が入力される毎に、所定のステップ値ずつ減算されたカウンタ値が、第２比較部２５に出力される。   The down counter 24 subtracts an arbitrary step value from the set value every sampling period, and outputs a counter value that becomes zero after reaching zero to the second comparison unit 25. Specifically, when 1 is input from the AND operation unit 23 to the down counter 24, the set value is set as the counter value, and the counter value is output to the second comparison unit 25. Then, every time 0 is input from the AND operation unit 23, a counter value obtained by subtracting a predetermined step value is output to the second comparison unit 25.

第２比較部２５は、ダウンカウンタ２４から順次出力されたカウンタ値と比較対象値（本実施形態の場合は、ゼロ）とを比較した比較結果に基づき、駆動信号を生成する。具体的には、第２比較部２５は、ダウンカウンタ２４の値が０でない場合には駆動信号をオン状態にし、ダウンカウンタ２４の値が０の場合には駆動信号をオフ状態にする。これにより、第２比較部２５からは、図４に示すように、周期可変カウンタ１１のカウンタ値が閾値Ｔｈｒを超えたときからオンとなり、設定したパルス幅に対応する時間経過後にオフとなる駆動信号が出力される。   The second comparison unit 25 generates a drive signal based on the comparison result obtained by comparing the counter value sequentially output from the down counter 24 with the comparison target value (zero in the present embodiment). Specifically, the second comparison unit 25 turns the drive signal on when the value of the down counter 24 is not zero, and turns the drive signal off when the value of the down counter 24 is zero. Thereby, as shown in FIG. 4, the second comparison unit 25 is turned on when the counter value of the period variable counter 11 exceeds the threshold value Thr, and is turned off after the lapse of time corresponding to the set pulse width. A signal is output.

エンベロープ制御部１２は、閾値制御部１３及びパルス幅制御部１４を備えている。   The envelope control unit 12 includes a threshold control unit 13 and a pulse width control unit 14.

閾値制御部１３は、周期可変カウンタ１１から出力されるカウンタ値の比較対象となる閾値Ｔｈｒの数値を制御するためのものである。閾値制御部１３は、エンベロープの立ち上がり時には、時間経過とともに値が小さくなるように閾値Ｔｈｒを制御し、エンベロープの立ち下がり時には、時間経過とともに値が大きくなるように閾値Ｔｈｒを制御する。また、閾値制御部１３は、エンベロープの立ち上がり後であってエンベロープが立ち下がるまでの間は、閾値Ｔｈｒを一定に維持する（図４参照）。なお、エンベロープの立ち上がり時とは、エンベロープの振幅の増加が開始してから該エンベロープの振幅が一定になるまでの間の時間であって、図３（Ａ）に示す立ち上がり部の長さに対応する。また、エンベロープの立ち下がり時とは、エンベロープの振幅が減少し始めてから該エンベロープがゼロになるまでの間の時間であって、図３（Ａ）に示す立ち下がり部の長さに対応する。   The threshold control unit 13 is for controlling the numerical value of the threshold Thr to be compared with the counter value output from the cycle variable counter 11. The threshold value control unit 13 controls the threshold value Thr so that the value decreases with the passage of time when the envelope rises, and controls the threshold value Thr so that the value increases with the passage of time when the envelope falls. Further, the threshold control unit 13 keeps the threshold Thr constant until the envelope falls after the rise of the envelope (see FIG. 4). The time when the envelope rises is the time from when the amplitude of the envelope starts to increase until the amplitude of the envelope becomes constant, and corresponds to the length of the rising portion shown in FIG. To do. The time when the envelope falls is the time from when the amplitude of the envelope starts to decrease until the envelope becomes zero, and corresponds to the length of the falling portion shown in FIG.

図５の（Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ、エンベロープの立ち上がり時におけるカウンタ値、駆動信号、送信波形（超音波振動子２ａから送波される超音波の波形）、及び基本波形である。一方、図６の（Ａ）から（Ｄ）は、本実施形態とは異なり、それぞれ、エンベロープの立ち上がり時において閾値Ｔｈｒが一定の場合のカウンタ値、駆動信号、送信波形、及び基本波形、である。なお、基本波形とは、図５（Ｃ）及び図６（Ｃ）に示す送信波形の比較基準となる波形であって、周波数が一定の正弦波である。   5A to 5D are a counter value, a drive signal, a transmission waveform (a waveform of an ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transducer 2a), and a basic waveform, respectively, at the rise of the envelope. On the other hand, (A) to (D) in FIG. 6 are counter values, drive signals, transmission waveforms, and basic waveforms when the threshold value Thr is constant when the envelope rises, unlike the present embodiment. . The basic waveform is a waveform that serves as a reference for comparison of the transmission waveforms shown in FIGS. 5C and 6C, and is a sine wave having a constant frequency.

例えば、図６に示すように、エンベロープの立ち上がり時において閾値Ｔｈｒを一定にすると、駆動信号の周波数が徐々に長くなり、基本波形の周波数に対して徐々にずれていってしまう。これは、駆動信号が立ち上がるタイミングの周期が概ね一定となる一方で、駆動信号のパルス幅が徐々に大きくなるためである。   For example, as shown in FIG. 6, if the threshold value Thr is made constant at the time of the rise of the envelope, the frequency of the drive signal becomes gradually longer and gradually deviates from the frequency of the basic waveform. This is because the pulse width of the drive signal gradually increases while the cycle of the timing at which the drive signal rises is substantially constant.

これに対して、閾値制御部１３は、上述のように、エンベロープの立ち上がり時には、閾値Ｔｈｒを徐々に小さくする処理を行う。これにより、駆動信号が立ち上がるタイミングの周期を徐々に短くできるため、送信波形の周波数を一定に保つことができる。   On the other hand, as described above, the threshold control unit 13 performs a process of gradually decreasing the threshold Thr when the envelope rises. Thereby, since the cycle of the timing when the drive signal rises can be gradually shortened, the frequency of the transmission waveform can be kept constant.

図７の（Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ、エンベロープの立ち下がり時におけるカウンタ値、駆動信号、送信波形、及び基本波形である。一方、図８の（Ａ）から（Ｄ）は、本実施形態とは異なり、それぞれ、エンベロープの立ち下がり時において閾値Ｔｈｒが一定の場合のカウンタ値、駆動信号、送信波形、及び基本波形、である。   7A to 7D are a counter value, a drive signal, a transmission waveform, and a basic waveform when the envelope falls, respectively. On the other hand, (A) to (D) of FIG. 8 are different from the present embodiment in that the counter value, drive signal, transmission waveform, and basic waveform when the threshold value Thr is constant at the fall of the envelope are respectively shown. is there.

例えば、図８に示すように、エンベロープの立ち下がり時において閾値Ｔｈｒを一定にすると、駆動信号の周波数が徐々に短くなり、基本波形の周波数に対して徐々にずれていってしまう。これは、駆動信号が立ち上がるタイミングの周期が概ね一定となる一方で、駆動信号のパルス幅が徐々に小さくなるためである。   For example, as shown in FIG. 8, if the threshold value Thr is made constant at the time of falling of the envelope, the frequency of the drive signal is gradually shortened and gradually deviated from the frequency of the basic waveform. This is because the pulse width of the drive signal gradually decreases while the cycle of the timing at which the drive signal rises is substantially constant.

これに対して、閾値制御部１３は、上述のように、エンベロープの立ち下がり時には、閾値Ｔｈｒを徐々に大きくする処理を行う。これにより、駆動信号が立ち下がるタイミングの周期を徐々に長くできるため、送信波形の周波数を一定に保つことができる。   On the other hand, as described above, the threshold control unit 13 performs a process of gradually increasing the threshold Thr when the envelope falls. Thereby, since the cycle of the timing when the drive signal falls can be gradually increased, the frequency of the transmission waveform can be kept constant.

パルス幅制御部１４は、駆動信号のパルス幅を制御するためのものである。具体的には、パルス幅制御部１４は、ダウンカウンタ２４に設定する設定値の数値を変更することにより、駆動信号のパルス幅を制御する。パルス幅制御部１４は、エンベロープの立ち上がり時には、時間経過とともにパルス幅を徐々に大きくする（すなわち、設定値を徐々に大きくする）制御を行う一方、エンベロープの立ち下がり時には、時間経過とともにパルス幅を徐々に小さくする（すなわち、設定値を徐々に小さくする）制御を行う。また、パルス幅制御部１４は、エンベロープの立ち上がり後であってエンベロープが立ち下がるまでの間は、パルス幅を一定に維持する。このようにパルス幅を制御することにより、エンベロープの振幅を制御することができる。また、パルス幅制御部１４は、送信したい超音波のパワーに応じて、駆動信号のパルス幅（すなわち、設定値）を制御するようにも構成されている。   The pulse width control unit 14 is for controlling the pulse width of the drive signal. Specifically, the pulse width control unit 14 controls the pulse width of the drive signal by changing the numerical value of the set value set in the down counter 24. The pulse width control unit 14 performs control to gradually increase the pulse width with time when the envelope rises (that is, gradually increase the set value), whereas when the envelope falls, the pulse width controller 14 increases the pulse width with time. Control to gradually decrease (that is, to gradually decrease the set value) is performed. Further, the pulse width control unit 14 maintains the pulse width constant after the envelope rises and until the envelope falls. By controlling the pulse width in this way, the amplitude of the envelope can be controlled. The pulse width control unit 14 is also configured to control the pulse width (that is, the set value) of the drive signal in accordance with the power of the ultrasonic wave to be transmitted.

図９は、送波信号生成部１５の回路構成の一例を示す図である。送波信号生成部１５は、図９に示すように、ＮＯＴ演算部１５ａと、２つのＦＥＴ１５ｂ，１５ｃと、コンデンサ（図示省略）等を有する回路部１５ｄと、を有している。送波信号生成部１５では、該送波信号生成部１５に入力される駆動信号に応じてＦＥＴ１５ｂ，１５ｃがスイッチングして所定のパルス信号が出力され、当該パルス信号が回路部１５ｄによって正弦波状の送波信号に変換された後、送受波部２に出力される。そして、送受波部２は、送波信号によって駆動され、当該送波信号に対応する波形を有する所望の振幅値の超音波を送波する。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the transmission signal generation unit 15. As shown in FIG. 9, the transmission signal generation unit 15 includes a NOT calculation unit 15a, two FETs 15b and 15c, and a circuit unit 15d including a capacitor (not shown). In the transmission signal generation unit 15, the FETs 15b and 15c are switched according to the drive signal input to the transmission signal generation unit 15 to output a predetermined pulse signal, and the pulse signal is converted into a sinusoidal waveform by the circuit unit 15d. After being converted into a transmission signal, it is output to the transmission / reception unit 2. The transmission / reception unit 2 is driven by the transmission signal and transmits an ultrasonic wave having a desired amplitude value having a waveform corresponding to the transmission signal.

［効果］
以上のように、本実施形態に係る水中探知装置１の超音波送波器１０では、駆動信号生成部２０が、カウンタ値Ａｎが閾値Ｔｈｒを超えてから所定時間が経過するまでオン状態となる駆動信号を生成する。これにより、駆動信号のオン時間を一定にできるため、駆動信号のオン時間が変動することに伴う超音波波形のエンベロープの変動を抑制することができる。 [effect]
As described above, the ultrasonic wave transmitter 10 of the underwater detection system 1 according to this embodiment, the drive signal generation unit 20, and the ON state from the counter value A n exceeds the threshold value Thr until a predetermined time elapses A drive signal is generated. Thereby, since the ON time of a drive signal can be made constant, the fluctuation | variation of the envelope of an ultrasonic waveform accompanying the ON time of a drive signal changing can be suppressed.

従って、超音波送波器１０では、超音波波形のエンベロープを安定化できる。   Therefore, in the ultrasonic transmitter 10, the envelope of the ultrasonic waveform can be stabilized.

また、超音波送波器１０では、パルス幅制御部１４が、駆動信号のオン時間を制御することにより該駆動信号のパルス幅を制御する。これにより、超音波振動子２ａから送信される超音波のエンベロープを適切に制御することができる。   Further, in the ultrasonic transmitter 10, the pulse width control unit 14 controls the pulse width of the drive signal by controlling the ON time of the drive signal. Thereby, the envelope of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transducer 2a can be appropriately controlled.

また、超音波送波器１０では、駆動信号のパルス幅に応じて閾値の数値が制御される。これにより、駆動信号の周波数を適切に調整することができる。   Moreover, in the ultrasonic transmitter 10, the threshold value is controlled according to the pulse width of the drive signal. Thereby, the frequency of the drive signal can be adjusted appropriately.

また、超音波送波器１０では、超音波のエンベロープの立ち上がり時に、閾値が徐々に小さくなる制御が行われる。これにより、エンベロープの立ち上がり時において、超音波の周波数を一定に保つことができる。   In the ultrasonic transmitter 10, control is performed so that the threshold value is gradually reduced when the ultrasonic envelope rises. Thereby, the frequency of the ultrasonic wave can be kept constant when the envelope rises.

更に、超音波送波器１０では、超音波のエンベロープの立ち下がり時に、閾値が徐々に大きくなる制御が行われる。これにより、エンベロープの立ち下がり時において、超音波の周波数を一定に保つことができる。   Further, the ultrasonic transmitter 10 performs control such that the threshold value gradually increases when the ultrasonic envelope falls. Thereby, the frequency of the ultrasonic wave can be kept constant when the envelope falls.

また、超音波送波器１０では、第１駆動信号生成部２０を、第１比較部２１、レジスタ２２、及び論理積演算部２３等で構成している。これにより、カウンタ値が閾値をまたいだときにオン状態となる駆動信号を適切に生成することができる。   In the ultrasonic transmitter 10, the first drive signal generation unit 20 includes a first comparison unit 21, a register 22, an AND operation unit 23, and the like. Thereby, it is possible to appropriately generate a drive signal that is turned on when the counter value crosses the threshold value.

また、本実施形態によれば、エンベロープが安定化された超音波を送波可能な水中探知装置を構成することができる。   Moreover, according to this embodiment, the underwater detection apparatus which can transmit the ultrasonic wave with which the envelope was stabilized can be comprised.

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 [Modification]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various change is possible unless it deviates from the meaning of this invention.

（１）図１０は、変形例に係る水中探知装置の超音波送波器１０ａの構成を示すブロック図である。本変形例の超音波送波器１０ａは、周期可変カウンタ１１と、第１パルス波生成部２０ａ及び第２パルス波生成部２０ｂと、エンベロープ制御部１２と、論理和演算部１６と、送波信号生成部１５と、送受波部２と、を備えている。これらのうち、周期可変カウンタ１１、送波信号生成部１５、及び送受波部２については、上記実施形態の場合と構成が同じであるため、説明を省略する。   (1) FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic transmitter 10a of an underwater detection device according to a modification. The ultrasonic transmitter 10a of this modification includes a cycle variable counter 11, a first pulse wave generation unit 20a and a second pulse wave generation unit 20b, an envelope control unit 12, an OR operation unit 16, and a transmission wave. A signal generation unit 15 and a transmission / reception unit 2 are provided. Among these, the variable period counter 11, the transmission signal generation unit 15, and the transmission / reception unit 2 have the same configurations as those in the above embodiment, and thus the description thereof is omitted.

第１パルス波生成部２０ａ及び第２パルス波生成部２０ｂは、それぞれ、上記実施形態の駆動信号生成部２０と構成が同じである。しかし、各パルス波生成部２０ａ，２０ｂでは、互いに異なる第１閾値Ｔｈｒ１及び第２閾値Ｔｈｒ２が設定されていて、第１パルス波生成部２０ａの第１比較部では、カウンタ値と第１閾値Ｔｈｒ１とが比較され、第２パルス波生成部２０ｂの第１比較部では、カウンタ値と第２閾値Ｔｈｒ２とが比較される。   The first pulse wave generation unit 20a and the second pulse wave generation unit 20b have the same configuration as the drive signal generation unit 20 of the above embodiment. However, different first threshold values Thr1 and second threshold values Thr2 are set in the pulse wave generation units 20a and 20b, and the counter value and the first threshold value Thr1 are set in the first comparison unit of the first pulse wave generation unit 20a. And the counter value and the second threshold value Thr2 are compared in the first comparison unit of the second pulse wave generation unit 20b.

図１１は、超音波送波器１０ａの送信制御部７ａによって生成される駆動信号の生成過程を説明するための図である。具体的には、図１１（Ａ）は、周期可変カウンタ１１から出力されるカウンタ値と各閾値Ｔｈｒ１，Ｔｈｒ２との関係を示すグラフであり、図１１（Ｂ）は、第１パルス波生成部２０ａで生成されるパルス波（第１パルス波、第１駆動信号）の波形図であり、図１１（Ｃ）は、第２パルス波生成部２０ｂで生成されるパルス波（第２パルス波、第１駆動信号）の波形図であり、図１１（Ｄ）は、第１パルス波及び第２パルス波の合成波の波形図である。   FIG. 11 is a diagram for explaining a generation process of a drive signal generated by the transmission control unit 7a of the ultrasonic transmitter 10a. Specifically, FIG. 11A is a graph showing the relationship between the counter value output from the cycle variable counter 11 and the threshold values Thr1 and Thr2, and FIG. 11B shows the first pulse wave generator. FIG. 11C is a waveform diagram of a pulse wave (first pulse wave, first drive signal) generated in 20a, and FIG. 11C is a pulse wave generated by the second pulse wave generation unit 20b (second pulse wave, FIG. 11D is a waveform diagram of a combined wave of the first pulse wave and the second pulse wave.

本実施形態では、閾値制御部１３は、第１閾値Ｔｈｒ１よりも第２閾値Ｔｈｒ２の方が大きな値となるように、各閾値Ｔｈｒ１，Ｔｈｒ２の値を設定する（図１１参照）。具体的には、閾値制御部１３は、第１パルス波の周期をＴとした場合に、第１パルス波に対する第２パルス波の遅延がＴ／４となるように、各閾値Ｔｈｒ１，Ｔｈｒ２の値を設定する。   In the present embodiment, the threshold control unit 13 sets the values of the thresholds Thr1 and Thr2 so that the second threshold Thr2 is larger than the first threshold Thr1 (see FIG. 11). Specifically, the threshold value controller 13 sets the threshold values Thr1 and Thr2 so that the delay of the second pulse wave with respect to the first pulse wave becomes T / 4, where T is the period of the first pulse wave. Set the value.

論理和演算部１６は、第１パルス波と第２パルス波との論理和を演算して合成波（図１１（Ｄ）参照）を生成する。これにより、送受波部２からは、当該合成波に基づいて生成される超音波が送信される。以上のように、互いに位相がずれた２つのパルス波（第１パルス波及び第２パルス波）の合成波に基づいて超音波を送波することで、超音波に含まれる２次高調波成分を低減することができる。なお、第１パルス波に対する第２パルス波の遅延を、Ｔ／２ｋ（ｋ＝２，３，４，…）とすることで、駆動信号におけるｋ次高調波成分を取り除くことができる。また、本変形例では、互いの位相が異なる２つのパルス波を例に挙げて説明したが、これに限らず、互いの位相が異なる３以上のパルス波の合成波を用いて超音波振動子２ａを駆動させてもよい。   The OR operation unit 16 calculates a logical sum of the first pulse wave and the second pulse wave to generate a synthesized wave (see FIG. 11D). Thereby, the ultrasonic wave generated based on the synthesized wave is transmitted from the wave transmitting / receiving unit 2. As described above, the second harmonic component included in the ultrasonic wave is transmitted by transmitting the ultrasonic wave based on the combined wave of two pulse waves (first pulse wave and second pulse wave) that are out of phase with each other. Can be reduced. Note that by setting the delay of the second pulse wave with respect to the first pulse wave to T / 2k (k = 2, 3, 4,...), The k-order harmonic component in the drive signal can be removed. In this modification, two pulse waves having different phases are described as examples. However, the present invention is not limited to this, and an ultrasonic transducer using a composite wave of three or more pulse waves having different phases. 2a may be driven.

また、所望のレベルだけ出力を低減したい場合のパルス幅τは、最大振幅で規格化した振幅α（≦１）を用いて、以下の式（１）で表すことができる。   The pulse width τ when the output is desired to be reduced by a desired level can be expressed by the following equation (1) using the amplitude α (≦ 1) normalized by the maximum amplitude.

Figure 0006317614
Figure 0006317614

（２）図１２は、変形例に係る水中探知装置の超音波送波器１０ｂの構成を示すブロック図である。本変形例の超音波送波器１０ｂは、周期可変カウンタ１１と、第１駆動信号生成部２０及び第２駆動信号生成部３０と、エンベロープ制御部１２と、駆動信号選択部１７と、送波信号生成部１５と、送受波部２と、を備えている。これらのうち、周期可変カウンタ１１、送波信号生成部１５、及び送受波部２については、上記実施形態の場合と構成が同じであるため、説明を省略する。また、第１駆動信号生成部２０は、上記実施形態の駆動信号生成部２０と構成が同じであるため、説明を省略する。   (2) FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of the ultrasonic transmitter 10b of the underwater detection device according to the modification. The ultrasonic wave transmitter 10b of the present modification includes a cycle variable counter 11, a first drive signal generation unit 20, a second drive signal generation unit 30, an envelope control unit 12, a drive signal selection unit 17, and a wave transmission. A signal generation unit 15 and a transmission / reception unit 2 are provided. Among these, the variable period counter 11, the transmission signal generation unit 15, and the transmission / reception unit 2 have the same configurations as those in the above embodiment, and thus the description thereof is omitted. In addition, the first drive signal generation unit 20 has the same configuration as the drive signal generation unit 20 of the above-described embodiment, and thus description thereof is omitted.

図１３は、第２駆動信号生成部３０の構成を示すブロック図である。第２駆動信号生成部３０は、第３比較部３１と、第４比較部３２と、論理積演算部３３と、を有している。   FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of the second drive signal generation unit 30. The second drive signal generation unit 30 includes a third comparison unit 31, a fourth comparison unit 32, and an AND operation unit 33.

図１４は、周期可変カウンタ１１から随時、出力されるカウンタ値と、これらのカウンタ値に基づき第２駆動信号生成部３０によって生成される第２駆動信号と、の関係を示すグラフである。上記実施形態の場合と同様、周期可変カウンタ１１は、サンプリング周期毎に任意のステップ値が加算されるとともに所定値Ａを超えると該所定値Ａの超過分の数値となるカウンタ値Ａｎ、を出力するように構成されている。 FIG. 14 is a graph showing the relationship between the counter values output from the period variable counter 11 as needed and the second drive signals generated by the second drive signal generation unit 30 based on these counter values. As in the above embodiment, variable-cycle counter 11, the counter value A n as the numerical value of the excess of the predetermined value A exceeds the predetermined value A with any step value for each sampling period is added It is configured to output.

第３比較部３１は、周期可変カウンタ１１から順次出力されるカウンタ値Ａｎと、閾値制御部１３によって設定された上限閾値Ｔｈｒ_Ｈ（図１４参照）とを比較し、その比較結果を順次、出力する。具体的には、第３比較部３１は、カウンタ値Ａｎが上限閾値Ｔｈｒ_Ｈを超える場合、２進数の０で表されるオフ信号を出力する一方、カウンタ値Ａｎが上限閾値Ｔｈｒ_Ｈ以下の場合、２進数の１で表されるオン信号を出力する。 The third comparator unit 31, and the counter value A n sequentially output from variable-cycle counter 11 is compared with the upper threshold Thr_H set by the threshold value control unit 13 (see FIG. 14), the comparison result sequentially output To do. Specifically, the third comparator unit 31, if the counter value A n exceeds the upper threshold Thr_H, while outputting an OFF signal represented by binary 0 if the counter value A n is equal to or smaller than the upper threshold Thr_H An ON signal represented by a binary number 1 is output.

第４比較部３２は、周期可変カウンタ１１から順次出力されるカウンタ値Ａｎと、閾値制御部１３によって設定された下限閾値Ｔｈｒ_Ｌ（図１４参照）とを比較し、その比較結果を順次、出力する。具体的には、第４比較部３２は、カウンタ値Ａｎが下限閾値Ｔｈｒ_Ｌ未満の場合、２進数の０で表されるオフ信号を出力する一方、カウンタ値Ａｎが下限閾値Ｔｈｒ_Ｌ以上の場合、２進数の１で表されるオン信号を出力する。 Fourth comparison unit 32, and the counter value A n sequentially output from variable-cycle counter 11 is compared with the lower threshold Thr_L set by the threshold value control unit 13 (see FIG. 14), the comparison result sequentially output To do. Specifically, when the counter value An is less than the lower limit threshold Thr_L, the fourth comparison unit 32 outputs an off signal represented by binary 0, while the counter value An is greater than or equal to the lower limit threshold Thr_L. An ON signal represented by a binary number 1 is output.

論理積演算部３３は、第３比較部３１から出力された比較結果と、第４比較部３２から出力された比較結果との論理積を演算する。論理積演算部３３での演算結果が１となるのは、第３比較部３１での比較結果及び第４比較部３２での比較結果が、共に１の場合である。これは、図１４を参照して説明すると、第３比較部３１及び第４比較部３２の双方に入力されたカウンタ値Ａｎが、下限閾値Ｔｈｒ_Ｌ以上且つ上限閾値Ｔｈｒ_Ｈ以下となる場合である。これにより、論理積演算部３３から出力される駆動信号は、図１４に示すように、カウンタ値が下限閾値Ｔｈｒ_Ｌ以上且つ上限閾値Ｔｈｒ_Ｈ以下となってから上限閾値Ｔｈｒ_Ｈを超えるまでの間にオン状態となり、それ以外の場合にオフ状態となる。 The AND operation unit 33 calculates a logical product of the comparison result output from the third comparison unit 31 and the comparison result output from the fourth comparison unit 32. The operation result in the AND operation unit 33 is 1 when the comparison result in the third comparison unit 31 and the comparison result in the fourth comparison unit 32 are both 1. This is explained with reference to FIG. 14, both the input counter value A n of the third comparator 31 and the fourth comparison unit 32, a case where more than the lower limit threshold Thr_L and equal to or less than the upper threshold Thr_H. Thereby, as shown in FIG. 14, the drive signal output from the AND operation unit 33 is in an ON state between the time when the counter value exceeds the upper limit threshold Thr_H and exceeds the upper limit threshold Thr_H. Otherwise, it is turned off.

図１５の（Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ、エンベロープの立ち上がり時におけるカウンタ値、第２駆動信号、第２駆動信号に基づく送信波形、及び基本波形である。また、図１６の（Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ、エンベロープの立ち下がり時におけるカウンタ値、第２駆動信号、第２駆動信号に基づく送信波形、及び基本波形である。   15A to 15D are a counter value at the time of rising of the envelope, a second drive signal, a transmission waveform based on the second drive signal, and a basic waveform, respectively. Further, (A) to (D) in FIG. 16 are a counter value, a second drive signal, a transmission waveform based on the second drive signal, and a basic waveform at the time of falling of the envelope, respectively.

閾値制御部１３は、図１５に示すように、エンベロープの立ち上がり時には、上限閾値Ｔｈｒ_Ｈを徐々に大きくするとともに、下限閾値Ｔｈｒ_Ｌを徐々に小さくする制御を行う。これにより、第２駆動信号のパルス波の周期を一定に維持しつつ、時間の経過とともにパルス幅を徐々に大きくできる。   As shown in FIG. 15, the threshold control unit 13 performs control to gradually increase the upper limit threshold Thr_H and gradually decrease the lower limit threshold Thr_L when the envelope rises. As a result, the pulse width can be gradually increased as time passes while the period of the pulse wave of the second drive signal is kept constant.

また、閾値制御部１３は、図１６に示すように、エンベロープの立ち下がり時には、上限閾値Ｔｈｒ_Ｈを徐々に小さくするとともに、下限閾値Ｔｈｒ_Ｌを徐々に大きくする制御を行う。これにより、第２駆動信号のパルス波の周期を一定に維持しつつ、時間の経過とともにパルス幅を徐々に小さくできる。   Further, as shown in FIG. 16, the threshold control unit 13 performs control to gradually decrease the upper limit threshold Thr_H and gradually increase the lower limit threshold Thr_L when the envelope falls. As a result, the pulse width can be gradually reduced as time passes while the period of the pulse wave of the second drive signal is kept constant.

駆動信号選択部１７は、超音波振動子２ａから送信される超音波の振幅値を検出するように構成されている。そして、駆動信号選択部１７は、その振幅値に応じて、いずれか一方の駆動信号（第１駆動信号又は第２駆動信号）を選択し、当該選択した駆動信号を送波信号生成部１５に出力する。具体的には、駆動信号選択部１７は、超音波の振幅値が所定値未満の場合は第１駆動信号を選択する一方、超音波の振幅値が所定値以上の場合は第２駆動信号を選択する。   The drive signal selection unit 17 is configured to detect the amplitude value of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transducer 2a. Then, the drive signal selection unit 17 selects one of the drive signals (first drive signal or second drive signal) according to the amplitude value, and sends the selected drive signal to the transmission signal generation unit 15. Output. Specifically, the drive signal selection unit 17 selects the first drive signal when the amplitude value of the ultrasonic wave is less than a predetermined value, while selecting the second drive signal when the amplitude value of the ultrasonic wave is greater than or equal to the predetermined value. select.

第２駆動信号には、カウンタ値の数値が離散的であることに起因し、パルス幅が異なる２種類のパルスが含まれることがある。例えば一例として、図１４に示す例の場合、パルスＰ２のパルス幅の方が、パルスＰ１及びパルスＰ３のパルス幅よりも、やや長くなっている。よって、超音波の振幅値が大きい場合には、その２種類のパルスの出現率を制御することで、エンベロープ制御を細かく行うことができる。しかし、超音波の振幅値が小さい場合には、上述した２種類のパルスのパルス幅の差異が大きくなるため、エンベロープが大きく変動してしまう（図２２参照）。 The second drive signal may include two types of pulses having different pulse widths due to the discrete value of the counter value. For example, as an example, in the example shown in FIG. 14, the direction of the pulse width of the pulse P 2, than the pulse width of the pulse P 1 and the pulse P 3, it is somewhat longer. Therefore, when the amplitude value of the ultrasonic wave is large, the envelope control can be performed finely by controlling the appearance rate of the two types of pulses. However, when the amplitude value of the ultrasonic wave is small, the difference between the pulse widths of the two types of pulses described above becomes large, so that the envelope varies greatly (see FIG. 22).

一方、第１駆動信号に含まれるパルスのパルス幅は一定であるため、超音波の振幅値が小さい場合であっても、エンベロープの変動を抑制することができる。しかし、第１駆動信号は、上述のようにパルス幅が一定であるため、超音波の振幅値が大きい場合に、第２駆動信号の場合と異なり、細かいエンベロープ制御を行うことができない。   On the other hand, since the pulse width of the pulse included in the first drive signal is constant, fluctuations in the envelope can be suppressed even when the amplitude value of the ultrasonic wave is small. However, since the pulse width of the first drive signal is constant as described above, fine envelope control cannot be performed when the amplitude value of the ultrasonic wave is large, unlike the case of the second drive signal.

これに対して、本実施形態に係る駆動信号選択部１７は、超音波の振幅値が大きい場合には第２駆動信号を選択する。これにより、エンベロープ制御を細かく行うことができる。一方、駆動信号選択部１７は、超音波の振幅値が小さい場合には第１駆動信号を選択する。これにより、エンベロープが大きく変動するのを抑制できる。すなわち、本変形例では、超音波の振幅値に応じて適切な制御信号（第１制御信号又は第２制御信号）が選択される。   On the other hand, the drive signal selection unit 17 according to the present embodiment selects the second drive signal when the amplitude value of the ultrasonic wave is large. Thereby, envelope control can be performed finely. On the other hand, the drive signal selection unit 17 selects the first drive signal when the amplitude value of the ultrasonic wave is small. Thereby, it can suppress that an envelope changes greatly. That is, in the present modification, an appropriate control signal (first control signal or second control signal) is selected according to the amplitude value of the ultrasonic wave.

（３）図１７は、変形例に係る水中探知装置の超音波送波器１０ｃの構成を示すブロック図である。本変形例の超音波送波器１０ｃは、図１２に示す超音波送波器１０ｂと比べて、駆動信号選択部の構成及び動作が異なっている。具体的には、本変形例の駆動信号選択部１７ａは、超音波波形のエンベロープの立ち上がり部及び立ち下がり部（図３（Ａ）参照）を検出するように構成されている。そして、駆動信号選択部１７ａは、超音波波形のエンベロープの立ち上がり時及び立ち下がり時には、第２駆動信号を選択する。一方、駆動信号選択部１７ａは、エンベロープが立ちあがった後であってエンベロープが立ち下がるまでの間は、第１駆動信号を選択する。   (3) FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of the ultrasonic transmitter 10c of the underwater detection device according to the modification. The ultrasonic transmitter 10c of the present modification is different in the configuration and operation of the drive signal selection unit from the ultrasonic transmitter 10b shown in FIG. Specifically, the drive signal selection unit 17a of the present modification is configured to detect a rising portion and a falling portion (see FIG. 3A) of the envelope of the ultrasonic waveform. And the drive signal selection part 17a selects a 2nd drive signal at the time of the rise and fall of the envelope of an ultrasonic waveform. On the other hand, the drive signal selection unit 17a selects the first drive signal after the envelope rises and until the envelope falls.

図６を参照して、エンベロープの立ち上がり時に閾値Ｔｈｒを一定に維持する場合、第１駆動信号の周期は、時間の経過に応じて徐々に長くなる。また、図８を参照して、エンベロープの立ち下がり時に閾値Ｔｈｒを一定に維持する場合、第１駆動信号の周期は、時間の経過に応じて徐々に短くなる。そうなると、送信波形の周期が徐々に変化する。一方、エンベロープの値が一定のとき（エンベロープが立ち上がった後であってエンベロープが立ち下がるまでの間）には、第１駆動信号の周期は一定となるため、時間経過に伴う送信波形の周期の変動は発生しない。   Referring to FIG. 6, when the threshold value Thr is kept constant at the time of rising of the envelope, the period of the first drive signal becomes gradually longer as time passes. Referring to FIG. 8, when the threshold value Thr is kept constant at the time of the fall of the envelope, the cycle of the first drive signal gradually becomes shorter as time passes. When this happens, the period of the transmission waveform gradually changes. On the other hand, when the envelope value is constant (after the envelope has risen and until the envelope has fallen), the period of the first drive signal is constant. There will be no fluctuations.

一方、図１５を参照して、第２駆動信号において、エンベロープの立ち上がり時に、上限閾値Ｔｈｒ_Ｈを徐々に大きくし且つ下限閾値Ｔｈｒ_Ｌを徐々に小さくする制御を行うと、送信波形の周波数を一定に維持することができる。また、図１６を参照して、第２駆動信号において、エンベロープの立ち下がり時に、上限閾値Ｔｈｒ_Ｈを徐々に小さくし且つ下限閾値Ｔｈｒ_Ｌを徐々に大きくする制御を行うと、送信波形の周波数を一定に維持することができる。   On the other hand, referring to FIG. 15, in the second drive signal, when the envelope rises, when the control is performed to gradually increase the upper limit threshold Thr_H and gradually decrease the lower limit threshold Thr_L, the frequency of the transmission waveform is kept constant. can do. Referring to FIG. 16, in the second drive signal, when the control is performed such that the upper limit threshold Thr_H is gradually decreased and the lower limit threshold Thr_L is gradually increased when the envelope falls, the frequency of the transmission waveform is kept constant. Can be maintained.

よって、本実施形態に係る駆動信号選択部１７ａのように、エンベロープの立ち上がり時及び立ち下がり時に第２駆動信号を選択し、且つエンベロープの振幅値が一定のときに第１駆動信号を選択することで、送信波形の周波数ずれを適切に抑制することができる。   Therefore, like the drive signal selection unit 17a according to the present embodiment, the second drive signal is selected at the time of rising and falling of the envelope, and the first drive signal is selected when the amplitude value of the envelope is constant. Thus, it is possible to appropriately suppress the frequency shift of the transmission waveform.

（４）図１８は、図２に示す超音波送波器１０において、周期可変カウンタ１１のステップ値を徐々に大きくことにより生成される駆動信号の波形を説明するための図である。これにより、送受波部２から、いわゆるチャープ波形を有する超音波を送波することができる。そして、そのチャープ波形の各パルスのパルス幅の変動を、上記実施形態の場合と同様、抑制することができる。   (4) FIG. 18 is a diagram for explaining the waveform of the drive signal generated by gradually increasing the step value of the period variable counter 11 in the ultrasonic transmitter 10 shown in FIG. Thereby, an ultrasonic wave having a so-called chirp waveform can be transmitted from the transmission / reception unit 2. And the fluctuation | variation of the pulse width of each pulse of the chirp waveform can be suppressed like the case of the said embodiment.

（５）上記実施形態では、周期可変カウンタ１１は、初期値からサンプリング周期毎に任意のステップ値でカウントアップされ所定値Ａを超えると該所定値Ａの超過分の数値となるカウンタ値（第１カウンタ値）、を出力したが、これに限らない。本変形例に係る周期可変カウンタ（図示省略）は、初期値からサンプリング周期毎に任意のステップ値でカウントダウンされ、所定値未満（ここでは、０未満）になると、該所定値を下回った分の数値が前記初期値から減算された数値となるカウンタ値（第２カウンタ値）、を出力する（図１９参照）。そして、本変形例に係る第１駆動信号生成部（図示省略）は、カウンタ値が閾値Ｔｈｒ未満となったときにオン状態となり、該オン状態になってから設定時間経過後にオフ状態となる第１駆動信号を生成する（図１９参照）。これにより、上述した実施形態及び各変形例の場合と同様、パルス幅が一定の駆動信号を適切に生成することができる。   (5) In the above-described embodiment, the cycle variable counter 11 counts up at an arbitrary step value from the initial value every sampling cycle and exceeds a predetermined value A. 1 counter value) is output, but is not limited thereto. The variable cycle counter (not shown) according to this modification is counted down at an arbitrary step value every sampling cycle from the initial value, and when it becomes less than a predetermined value (here, less than 0), the amount below the predetermined value A counter value (second counter value) that is a numerical value obtained by subtracting the initial value from the initial value is output (see FIG. 19). The first drive signal generation unit (not shown) according to the present modification is turned on when the counter value becomes less than the threshold value Thr, and is turned off after a set time has elapsed since the turn-on state. One drive signal is generated (see FIG. 19). As a result, as in the case of the above-described embodiments and modifications, it is possible to appropriately generate a drive signal having a constant pulse width.

（６）上述した実施形態及び各変形例では、本発明に係る超音波送波器を、水中探知装置に適用する例を挙げて説明したが、これに限らない。具体的には、本発明に係る超音波送波器を、例えば一例として、人体の内部に送波された超音波のエコー信号に基づいて人体内部の状態を診断する超音波診断装置に適用することもできる。   (6) In the above-described embodiment and each modification, the ultrasonic wave transmitter according to the present invention has been described as an example applied to an underwater detection device, but the present invention is not limited to this. Specifically, the ultrasonic transmitter according to the present invention is applied to, for example, an ultrasonic diagnostic apparatus that diagnoses a state inside a human body based on an ultrasonic echo signal transmitted inside the human body. You can also.

本発明は、超音波送波器、及び超音波送波器を備えた水中探知装置として広く適用できる。   The present invention can be widely applied as an ultrasonic transmitter and an underwater detection device including the ultrasonic transmitter.

１ 水中探知装置
２ 送受波部（送波部）
２ａ 超音波振動子
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 超音波送波器
１１ 周期可変カウンタ（カウンタ）
２０ａ 駆動信号生成部、第１パルス波生成部（第１駆動信号生成部）
２０ｂ 第２パルス波生成部（第１駆動信号生成部） 1 Underwater detector 2 Transmitter / receiver unit (transmitter unit)
2a Ultrasonic transducer 10, 10a, 10b, 10c Ultrasonic transmitter 11 Period variable counter (counter)
20a Drive signal generator, first pulse wave generator (first drive signal generator)
20b Second pulse wave generator (first drive signal generator)

Claims (8)

初期値からサンプリング周期毎に任意のステップ値で、単調増加又は単調減少を繰り返すカウンタ値、を順次出力するカウンタと、
前記カウンタ値を閾値と順次比較して、オン状態となるタイミングを決定し、該タイミングでそれぞれ設定された所定のパルス幅を有する第１駆動信号を生成する第１駆動信号生成部と、
前記閾値を時間的に変化させることにより、互いに隣接する二つの前記第１駆動信号の前記パルス幅の時間間隔で決まる周波数を一定にするエンベロープ制御部と、
前記第１駆動信号に基づいて駆動された超音波振動子から超音波を送波させる送波部と、
を備えていることを特徴とする、超音波送波器。 In optional step value for each sampling period from the initial period value, a counter for sequentially outputting the counter value, repeating the monotonically increasing or decreasing,
Sequentially comparing the pre-Symbol counter value to a threshold to determine when turned on, a first drive signal generator for generating a first drive signal having a predetermined pulse width which is set respectively at the time,
An envelope control unit for making the frequency determined by the time interval of the pulse width of the two adjacent first drive signals constant by changing the threshold over time;
A wave transmitter for transmitting ultrasonic wave oscillator or et ultrasound driven based on the first drive signal,
An ultrasonic transmitter characterized by comprising: 請求項１に記載の超音波送波器において、
前記エンベロープ制御部は、前記超音波のエンベロープの立ち上がり時に、前記カウンタが前記単調増加を繰り返す場合には、時間の経過に応じて前記閾値を小さくする制御を行い、又は、前記カウンタが前記単調減少を繰り返す場合には、時間の経過に応じて前記閾値を大きくする制御を行うことを特徴とする、超音波送波器。 The ultrasonic transmitter according to claim 1 ,
The envelope control unit, the at the rising edge of the ultrasound envelope, if the previous SL counter repeats the monotonic increase performs control to decrease the threshold value in accordance with lapse of time, or the counter the monotonous when repeating the reduction, and performs control to increase the threshold value in accordance with lapse of time, the ultrasonic wave transmitter. 請求項１又は請求項２に記載の超音波送波器において、
前記エンベロープ制御部は、前記超音波のエンベロープの立ち下がり時に、前記カウンタが前記単調増加を繰り返す場合には、時間の経過に応じて前記閾値を大きくする制御を行い、又は、前記カウンタが前記単調減少を繰り返す場合には、時間の経過に応じて前記閾値を小さくする制御を行うことを特徴とする、超音波送波器。 In the ultrasonic transmitter according to claim 1 or 2 ,
The envelope control unit, the at the time of the fall of the ultrasound envelope, if the previous SL counter repeats the monotonic increase performs control to increase the threshold value in accordance with lapse of time, or the counter wherein when repeating the monotonous decrease, and performing control to reduce the threshold in accordance with the elapse of time, the ultrasonic wave transmitter. 請求項１に記載の超音波送波器において、
少なくとも２つの前記第１駆動信号生成部を更に備え、 前記閾値は、第１閾値と、該第１閾値よりも大きい第２閾値と、を含み、
一方の前記第１駆動信号生成部は、前記カウンタ値を前記第１閾値と比較し、
他方の前記第１駆動信号生成部は、前記カウンタ値を前記第２閾値と比較し、
前記超音波振動子は、一方の前記第１駆動信号生成部で生成された前記第１駆動信号、及び他方の前記第１駆動信号生成部で生成された前記第１駆動信号、の双方によって駆動されることを特徴とする、超音波送波器。 The ultrasonic transmitter according to claim 1 ,
And further comprising at least two first drive signal generation units, wherein the threshold includes a first threshold and a second threshold greater than the first threshold;
One of the first drive signal generators compares the counter value with the first threshold,
The other first drive signal generator compares the counter value with the second threshold value,
The ultrasonic transducer is driven by both of one of the first drive signal generated by the first drive signal generation unit, and the first drive signal generated by the other of the first drive signal generation unit, Ultrasonic transmitter characterized by being made. 請求項１に記載の超音波送波器において、
前記カウンタ値と、下限閾値及び上限閾値とを比較し、該カウンタ値が前記下限閾値以上且つ前記上限閾値以下の場合はオン状態となり、該カウンタ値が前記下限閾値未満又は前記上限閾値を超える場合はオフ状態となる第２駆動信号、を生成する第２駆動信号生成部、を更に備え、
前記超音波の振幅値が所定値未満の場合には、前記送波部は、前記第１駆動信号に基づいて駆動された前記超音波振動子から前記超音波を送波し、
前記超音波の振幅値が前記所定値以上の場合には、前記送波部は、前記第２駆動信号に基づいて駆動された前記超音波振動子から前記超音波を送波することを特徴とする、超音波送波器。 The ultrasonic transmitter according to claim 1 ,
Before Symbol counter value is compared with the lower threshold and the upper threshold, if the counter value is less than the lower limit threshold value or more and the upper limit threshold turned on, the counter value exceeds the lower threshold value or less than the upper threshold A second drive signal generating unit for generating a second drive signal that is turned off in the case,
Wherein when the amplitude value of the ultrasonic is less than the predetermined value, the transmitting unit may transmit the ultrasonic wave from the ultrasonic vibrator is driven based on the first drive signal,
Wherein when the amplitude value of the ultrasonic is the predetermined value or more, the transmitting unit, for transmitting the ultrasonic wave from the ultrasonic vibrator is driven based on the second driving signal And an ultrasonic transmitter. 請求項１に記載の超音波送波器において、
前記カウンタ値と、下限閾値及び上限閾値とを比較し、該カウンタ値が前記下限閾値以上且つ前記上限閾値以下の場合はオン状態となり、該カウンタ値が前記下限閾値未満又は前記上限閾値を超える場合はオフ状態となる第２駆動信号、を生成する第２駆動信号生成部、を更に備え、
前記超音波のエンベロープの立ち上がり時及び立ち下がり時には、前記送波部は、前記第２駆動信号に基づいて駆動された前記超音波振動子から前記超音波を送波し、
前記超音波のエンベロープが立ち上がった後であって該エンベロープが立ち下がるまでの間は、前記送波部は、前記第１駆動信号に基づいて駆動された前記超音波振動子から前記超音波を送波することを特徴とする、超音波送波器。 The ultrasonic transmitter according to claim 1 ,
Before Symbol counter value is compared with the lower threshold and the upper threshold, if the counter value is less than the lower limit threshold value or more and the upper limit threshold turned on, the counter value exceeds the lower threshold value or less than the upper threshold A second drive signal generating unit for generating a second drive signal that is turned off in the case,
At the time of rising and falling of the envelope of the ultrasonic wave, the transmission unit transmits the ultrasonic wave from the ultrasonic transducer driven based on the second drive signal,
The transmitter transmits the ultrasonic wave from the ultrasonic transducer driven based on the first drive signal after the ultrasonic envelope rises and until the envelope falls. An ultrasonic transmitter characterized by wave. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超音波送波器において、
前記第１駆動信号生成部は、
前記カウンタから順次出力される前記カウンタ値を前記閾値と順次比較し、その比較結果を順次出力する比較部と、
直近で入力された前記比較部からの比較結果を記憶するとともに、前記比較部から次の比較結果が入力されるとそれまで記憶していた比較結果を出力するレジスタと、
前記比較部から出力された比較結果と、前記レジスタから出力された比較結果を反転した値と、の論理和を演算する論理和演算部と、
を有していることを特徴とする、超音波送波器。 The ultrasonic transmitter according to any one of claims 1 to 6 ,
The first drive signal generator is
A comparison unit that sequentially compares the counter value sequentially output from the counter with the threshold value, and sequentially outputs the comparison result;
A register that stores the comparison result from the comparison unit that was input most recently, and that outputs the comparison result that has been stored until then when the next comparison result is input from the comparison unit;
A logical sum operation unit for calculating a logical sum of the comparison result output from the comparison unit and a value obtained by inverting the comparison result output from the register;
An ultrasonic transmitter characterized by comprising: 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の超音波送波器を備え、該超音波送波器から送波された超音波のエコー信号に基づいて水中の物標を探知することを特徴とする、水中探知装置。 An ultrasonic transmitter according to any one of claims 1 to 7 is provided, and an underwater target is detected based on an ultrasonic echo signal transmitted from the ultrasonic transmitter. An underwater detection device.
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