JPH0117551B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0117551B2 JPH0117551B2 JP4315982A JP4315982A JPH0117551B2 JP H0117551 B2 JPH0117551 B2 JP H0117551B2 JP 4315982 A JP4315982 A JP 4315982A JP 4315982 A JP4315982 A JP 4315982A JP H0117551 B2 JPH0117551 B2 JP H0117551B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- pulse train
- ultrasonic
- ultrasonic transducers
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 15
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/523—Details of pulse systems
- G01S7/524—Transmitters
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/34—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
- G10K11/341—Circuits therefor
- G10K11/346—Circuits therefor using phase variation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は水中は超音波ビームを送波する超音
波送信装置、特に超音波の指向方向を電子的に切
換え得る超音波送信装置に関する。
波送信装置、特に超音波の指向方向を電子的に切
換え得る超音波送信装置に関する。
複数個の直線状に配列された超音波振動子から
放射する超音波ビームの方向を変えるには個々の
超音波振動子を励振する信号の位相を変えるか、
または励振波を一定時間ずつ遅延させて（結果的
に位相が変わる）各々の超音波振動子に加えるこ
とにより実現できる。例えば、直線上に配列され
た複数の超音波振動子を同じ位相の信号で励振す
ると各振動子から放射する音波の位相は振動子の
配列と直角方向（中心軸方向）でそろい、その合
成波はビームを形成し、その指向方向は中心軸方
向となる。合成指向方向を配列の中心軸からθ方
向に向けるには各振動子の励振波（周波数）の
位相を2πlsinθ／Ｃまたは時間lsinθ／Ｃずつ遅延
させて励振すればよい。但し、ｌは振動子の配列
間隔、Ｃは音速である。このようにすると各振動
子から放射する超音波の位相はθ方向でそろい、
ビームはθ方向に形成される。従つてこの位相ま
たは遅延量を変えることにより、任意の方向にビ
ームが形成することができる。
放射する超音波ビームの方向を変えるには個々の
超音波振動子を励振する信号の位相を変えるか、
または励振波を一定時間ずつ遅延させて（結果的
に位相が変わる）各々の超音波振動子に加えるこ
とにより実現できる。例えば、直線上に配列され
た複数の超音波振動子を同じ位相の信号で励振す
ると各振動子から放射する音波の位相は振動子の
配列と直角方向（中心軸方向）でそろい、その合
成波はビームを形成し、その指向方向は中心軸方
向となる。合成指向方向を配列の中心軸からθ方
向に向けるには各振動子の励振波（周波数）の
位相を2πlsinθ／Ｃまたは時間lsinθ／Ｃずつ遅延
させて励振すればよい。但し、ｌは振動子の配列
間隔、Ｃは音速である。このようにすると各振動
子から放射する超音波の位相はθ方向でそろい、
ビームはθ方向に形成される。従つてこの位相ま
たは遅延量を変えることにより、任意の方向にビ
ームが形成することができる。
従来、励振波の位相を電子的に制御する方式が
種々考案されているが、位相を制御する方式で
は、振動子を励振する時間が比較的短かく、その
時間内に励振波の波数が数個しかないようなパル
ス送信を使用する場合、個々の超音波の位相は指
向方向で揃うが、超音波の時間はずれるため、合
成波は尖頭エネルギの小さいかつ持続時間の延び
た波となる欠点がある。また励振波の時間遅延を
変えるには、あらかじめ指向方向に対応する遅延
時間を与える遅延回路を用意しておき、指向方向
に応じて、遅延回路を切換える方式があり、上記
の位相を制御する方式の欠点はないが、指向方向
を細かく制御しようとすると遅延回路の切換回路
が多くなり、切換回路が複雑となる欠点がある。
種々考案されているが、位相を制御する方式で
は、振動子を励振する時間が比較的短かく、その
時間内に励振波の波数が数個しかないようなパル
ス送信を使用する場合、個々の超音波の位相は指
向方向で揃うが、超音波の時間はずれるため、合
成波は尖頭エネルギの小さいかつ持続時間の延び
た波となる欠点がある。また励振波の時間遅延を
変えるには、あらかじめ指向方向に対応する遅延
時間を与える遅延回路を用意しておき、指向方向
に応じて、遅延回路を切換える方式があり、上記
の位相を制御する方式の欠点はないが、指向方向
を細かく制御しようとすると遅延回路の切換回路
が多くなり、切換回路が複雑となる欠点がある。
本発明の目的は、上記欠点を鑑み、指向方向の
制御を時間遅延で行い、且つ簡単な回路構成で実
現できる超音波送信装置を提供するにある。
制御を時間遅延で行い、且つ簡単な回路構成で実
現できる超音波送信装置を提供するにある。
本発明の超音波送信装置は、一定の位置間隔ｌ
で直線状に配列してあつてそれぞれ同じ共振周波
数を有するｍ個（ｍは正の整数）の超音波振動子
と、周波数が前記共振周波数の高調波に当る第１
のパルス列を発生する第１のパルス発生器と、前
記超音波振動子が放射する超音波の合成ビームを
指向させるべき方向に対して前記超音波振動子の
配列方向に直交する方向がなす各θ、超音波の速
度Ｃ及び前記超音波振動子の前記一定の位置間隔
ｌにより定まる値lsinθ／Ｃとするようにパルス
繰り返し周期を変え得る第２のパルス列を発生す
る第２のパルス発生器と、パルス幅が前記超音波
振動子それぞれの励振持続時間と同じである第３
のパルス列を発生する第３のパルス発生器と、前
記第２のパルス列のパルス繰り返し周期ずつ異な
る時間遅延を前記第３のパルス列にそれぞれ与え
たパルス列を各段が出力するｍ段のシフトレジス
タと、これらｍ段のシフトレジスタの出力パルス
列をそれぞれ受けこの受けたパルス列のパルス持
続時間だけ前記第１のパルス列を通過させるｍ個
のゲートと、これらゲートの出力をそれぞれ受け
前記共振周波数に分周しこの分周出力を前記ｍ個
の超音波振動子それぞれに加えるｍ個の分周器と
からなる。
で直線状に配列してあつてそれぞれ同じ共振周波
数を有するｍ個（ｍは正の整数）の超音波振動子
と、周波数が前記共振周波数の高調波に当る第１
のパルス列を発生する第１のパルス発生器と、前
記超音波振動子が放射する超音波の合成ビームを
指向させるべき方向に対して前記超音波振動子の
配列方向に直交する方向がなす各θ、超音波の速
度Ｃ及び前記超音波振動子の前記一定の位置間隔
ｌにより定まる値lsinθ／Ｃとするようにパルス
繰り返し周期を変え得る第２のパルス列を発生す
る第２のパルス発生器と、パルス幅が前記超音波
振動子それぞれの励振持続時間と同じである第３
のパルス列を発生する第３のパルス発生器と、前
記第２のパルス列のパルス繰り返し周期ずつ異な
る時間遅延を前記第３のパルス列にそれぞれ与え
たパルス列を各段が出力するｍ段のシフトレジス
タと、これらｍ段のシフトレジスタの出力パルス
列をそれぞれ受けこの受けたパルス列のパルス持
続時間だけ前記第１のパルス列を通過させるｍ個
のゲートと、これらゲートの出力をそれぞれ受け
前記共振周波数に分周しこの分周出力を前記ｍ個
の超音波振動子それぞれに加えるｍ個の分周器と
からなる。
次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図はその各部信号のタイミング図である。３
はパルス列発生器でそのパルス列２２の周期Ｔは
合成ビームをθ方向に向けるときlsinθ／Ｃであ
り、あらかじめ与えられたθにより周期は制御で
きるパルス列発生器である。ここでｌは振動子の
間隔でＣは音速である。４はｍ段のシフトレジス
タで、その段数は超音波振動子１の個数ｍと一致
しており、送信パルス発生器７から送信パルス２
３を第１段に受ける。２は高調波パルス発生器
で、その出力である高調波パルス２１の周波数は
超音波振動子１から放射する超音波の周波数の
ｎ倍である。
第２図はその各部信号のタイミング図である。３
はパルス列発生器でそのパルス列２２の周期Ｔは
合成ビームをθ方向に向けるときlsinθ／Ｃであ
り、あらかじめ与えられたθにより周期は制御で
きるパルス列発生器である。ここでｌは振動子の
間隔でＣは音速である。４はｍ段のシフトレジス
タで、その段数は超音波振動子１の個数ｍと一致
しており、送信パルス発生器７から送信パルス２
３を第１段に受ける。２は高調波パルス発生器
で、その出力である高調波パルス２１の周波数は
超音波振動子１から放射する超音波の周波数の
ｎ倍である。
送信パルス２３はシフトレジスタ４に入力さ
れ、パルス列２２によりシフトされ、遅延送信パ
ルス２４―１〜２４―ｍが各段からそれぞれ生成
される。第２の遅延送信パルス２４―２は第１の
遅延送信パルス２４―１よりパルス列２２の周期
Ｔ＝lsinθ／Ｃ時間遅れて生成され、同様に第ｍ
の遅延送信パルス２４―ｍは第１の遅延送信パル
ス２４―１から（ｍ―１）Ｔ時間遅れて生成され
る。
れ、パルス列２２によりシフトされ、遅延送信パ
ルス２４―１〜２４―ｍが各段からそれぞれ生成
される。第２の遅延送信パルス２４―２は第１の
遅延送信パルス２４―１よりパルス列２２の周期
Ｔ＝lsinθ／Ｃ時間遅れて生成され、同様に第ｍ
の遅延送信パルス２４―ｍは第１の遅延送信パル
ス２４―１から（ｍ―１）Ｔ時間遅れて生成され
る。
遅延送信パルス２４―１〜ｍはそれぞれゲート
５―１〜ｍの一方の入力となり他方には高調波パ
ルス２１が供給され、ゲート５―１〜ｍの出力は
遅延送信パルス２４―１〜ｍの区間だけ高調波パ
ルスが存在する高調波パルス２５―１〜２５―ｍ
となる。高調波パルス２５―１〜２５―ｍは分周
器（カウンタで構成）６で１／ｎに分周され、遅
延送信パルス２４―１〜ｍの区間、周波数のパ
ルスが存在する基本波２６となる。基本波２６は
遅延送信パルス２４―１〜ｍの区間、超音波振動
子１の各段から放射する超音波の周波数を有
し、その周波数の開始時間はそれぞれlsinθ／
Ｃづつ遅れている。このようにして超音波の合成
ビームはθ方向に形成される。合成ビームを−θ
方向に形成するには、送信パルス２３をシフトレ
ジスタ４の第ｍ段に加えればよい。
５―１〜ｍの一方の入力となり他方には高調波パ
ルス２１が供給され、ゲート５―１〜ｍの出力は
遅延送信パルス２４―１〜ｍの区間だけ高調波パ
ルスが存在する高調波パルス２５―１〜２５―ｍ
となる。高調波パルス２５―１〜２５―ｍは分周
器（カウンタで構成）６で１／ｎに分周され、遅
延送信パルス２４―１〜ｍの区間、周波数のパ
ルスが存在する基本波２６となる。基本波２６は
遅延送信パルス２４―１〜ｍの区間、超音波振動
子１の各段から放射する超音波の周波数を有
し、その周波数の開始時間はそれぞれlsinθ／
Ｃづつ遅れている。このようにして超音波の合成
ビームはθ方向に形成される。合成ビームを−θ
方向に形成するには、送信パルス２３をシフトレ
ジスタ４の第ｍ段に加えればよい。
以上詳述したように、本発明によれば、簡単な
回路構成で時間遅延方式の指向方向制御を可能に
した超音波送信装置を提供できるという効果があ
る。
回路構成で時間遅延方式の指向方向制御を可能に
した超音波送信装置を提供できるという効果があ
る。
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図はその動作を説明するための各部信号のタ
イミング図である。 １…超音波振動子、２…高周波パルス発生器、
３…パルス発生器、４…シフトレジスタ、５…ゲ
ート、６…分周器、７…送信パルス発生器。
第２図はその動作を説明するための各部信号のタ
イミング図である。 １…超音波振動子、２…高周波パルス発生器、
３…パルス発生器、４…シフトレジスタ、５…ゲ
ート、６…分周器、７…送信パルス発生器。
Claims (1)
- １ 一定の位置間隔ｌで直線状に配列してあつて
それぞれ同じ共振周波数を有するｍ個（ｍは正の
整数）の超音波振動子と、周波数が前記共振周波
数の高調波に当る第１のパルス列を発生する第１
のパルス発生器と、前記超音波振動子が放射する
超音波の合成ビームを指向させるべき方向に対し
て前記超音波振動子の配列方向に直交する方向が
なす各θ、超音波の速度Ｃ及び前記超音波振動子
の前記一定の位置間隔ｌにより定まる値lsinθ／
Ｃとするようにパルス繰り返し周期を変え得る第
２のパルス列を発生する第２のパルス発生器と、
パルス幅が前記超音波振動子それぞれの励振持続
時間と同じである第３のパルス列を発生する第３
のパルス発生器と、前記第２のパルス列のパルス
繰り返し周期ずつ異なる時間遅延を前記第３のパ
ルス列にそれぞれ与えたパルス列を各段が出力す
るｍ段のシフトレジスタと、これらｍ段のシフト
レジスタの出力パルス列をそれぞれ受けこの受け
たパルス列のパルス持続時間だけ前記第１のパル
ス列を通過させるｍ個のゲートと、これらゲート
の出力をそれぞれ受け前記共振周波数に分周しこ
の分周出力を前記ｍ個の超音波振動子それぞれに
加えるｍ個の分周器とからなることを特徴とする
超音波送信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4315982A JPS58160877A (ja) | 1982-03-18 | 1982-03-18 | 超音波送信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4315982A JPS58160877A (ja) | 1982-03-18 | 1982-03-18 | 超音波送信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58160877A JPS58160877A (ja) | 1983-09-24 |
| JPH0117551B2 true JPH0117551B2 (ja) | 1989-03-30 |
Family
ID=12656080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4315982A Granted JPS58160877A (ja) | 1982-03-18 | 1982-03-18 | 超音波送信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58160877A (ja) |
-
1982
- 1982-03-18 JP JP4315982A patent/JPS58160877A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58160877A (ja) | 1983-09-24 |
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