JPH02126177A - Ultrasonic-wave transmitter-receiver - Google Patents
Ultrasonic-wave transmitter-receiverInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、魚群探知機等に用いられる超音波送受波器
に関し、特に光ファイバーを用いた送受波器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an ultrasonic transducer used in a fish finder or the like, and particularly relates to a transducer using an optical fiber.
［従来の技術］
一般に用いられている魚群探知機の概略構成を第４図に
示している。[Prior Art] FIG. 4 shows a schematic configuration of a commonly used fish finder.
超音波送受信機４１より出力された超音波の電気信号は
、超音波トランスデユーサ４３により超音波に変換され
水中に放射される。放射された超音波は水中の物体４４
で反射し、その反射波は超音波トランスデユーサ４３で
受波されることにより、電気信号に変換され、超音波送
受信機４１で所定の信号に処理される。The ultrasonic electrical signal output from the ultrasonic transceiver 41 is converted into an ultrasonic wave by the ultrasonic transducer 43 and radiated into the water. The emitted ultrasonic waves hit underwater objects 44
The reflected wave is received by the ultrasonic transducer 43, converted into an electrical signal, and processed into a predetermined signal by the ultrasonic transceiver 41.
このような装置であれば、超音波トランスデユーサ４３
で受信された微弱な信号が、比較的長いケーブル４２を
介して伝送されるため、その間に電磁ノイズを受は易く
、Ｓ／Ｎ比が低下する。In such a device, the ultrasonic transducer 43
Since the weak signal received by the cable 42 is transmitted through a relatively long cable 42, it is easily susceptible to electromagnetic noise during that time, reducing the S/N ratio.
［発明が解決しようとする課題］
第５図は、上記のケーブル伝送によるＳ／Ｎ比の低下を
防止するため光ファイバーを用いたンステムを示してい
る。[Problems to be Solved by the Invention] FIG. 5 shows a system using optical fibers to prevent the S/N ratio from decreasing due to the above cable transmission.
レーザ光源５１よりのレーザ光（周波数［。）が、超音
波光変調器５２において、発振器５３よりの信号（周波
数ｆｂ）で変調される。この超音波光変調器５２よりの
透過光（周波数ｒ０）は、物体光として、コイル状に巻
いた光ファイバーケーブル（光フアイバーセンサと称す
る）５４及び光フアイバーカプラー５５を介して受光素
子５６に入射それる。Laser light (frequency [.) from the laser light source 51 is modulated by a signal (frequency fb) from the oscillator 53 in the ultrasonic light modulator 52. The transmitted light (frequency r0) from this ultrasonic light modulator 52 enters a light receiving element 56 as object light via a coiled optical fiber cable (referred to as an optical fiber sensor) 54 and an optical fiber coupler 55. Ru.
そして、超音波光変調器５２よりの変調光（周波数（ｒ
、 ＋ ｆｂ））は、光ファイバーケーブル５７を介し
て前記先ファイバーカプラー５５に直接入射される。Then, the modulated light (frequency (r
, +fb)) are directly incident on the first fiber coupler 55 via the optical fiber cable 57.
この先ファイバーセンサ５４に、物体４４で反射した超
音波送波器５８よりの超音波（周波数ｆｓ）を入射させ
ると、前記物体光が光フアイバーセンサ５４において変
調されるので、光フアイバーカプラー５５において、こ
の変調された物体光と、前記参照光とが干渉して、周波
数（ｆｂ−ｒｓ）の干渉信号が得られる。この干渉信号
は、受光素子５６にて電気信号に変換され、そして信号
処理回路５９において所定の信号に処理され、表示器６
０に、前記物体４４の深度情報が表示される。When the ultrasonic wave (frequency fs) from the ultrasonic transmitter 58 reflected by the object 44 is made incident on the fiber sensor 54, the object light is modulated in the optical fiber sensor 54, so the optical fiber coupler 55 This modulated object light and the reference light interfere, and an interference signal of frequency (fb-rs) is obtained. This interference signal is converted into an electric signal by the light receiving element 56, and then processed into a predetermined signal by the signal processing circuit 59.
0, the depth information of the object 44 is displayed.
このようなシステムであれば、光フアイバーセンサ５４
で検知された信号は、光信号にて受光素子５６に入射さ
れるので、電磁ノイズを受ける恐れはなくなるが、この
光フアイバーセンサ５４からは超音波の放射は行えず、
超音波送波器５８を別途設ける必要があった。In such a system, the optical fiber sensor 54
The detected signal is incident on the light receiving element 56 as an optical signal, so there is no risk of receiving electromagnetic noise, but the optical fiber sensor 54 cannot emit ultrasonic waves.
It was necessary to separately provide an ultrasonic wave transmitter 58.
この発明は、上述した問題点をなくすためになされたも
のであり、光フアイバーセンサを用いた送受波器にて超
音波の送信及び受信が行える超音波送受波器を提供する
ことを目的とする。This invention was made to eliminate the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide an ultrasonic transducer that can transmit and receive ultrasonic waves using an optical fiber sensor. .
［課題を解決するための手段１
この発明の超音波送受波器は、超音波の送受信を行うた
めの超音波送受波器であって、送波器としての振動子の
面上に受波器として、所定長の先ファイバーケーブルを
設け、該光ファイバーケーブルを伝わる光に生じた変調
量から前記振動子で放射した超音波の反射信号を検出す
ることを特徴とする。[Means for Solving the Problems 1] The ultrasonic transducer of the present invention is an ultrasonic transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves. The present invention is characterized in that a fiber-optic cable of a predetermined length is provided, and a reflected signal of the ultrasonic wave emitted by the vibrator is detected from the amount of modulation that occurs in the light transmitted through the optical fiber cable.
［実施例］
第１図に、この発明の超音波送受波器の一実施例を適用
した魚群探知機のシステム図を示している。尚、第５図
の従来例と同一の部分には同一の符号を付している。[Embodiment] FIG. 1 shows a system diagram of a fish finder to which an embodiment of the ultrasonic transducer of the present invention is applied. Note that the same parts as in the conventional example shown in FIG. 5 are given the same reference numerals.
ｌが、この発明に係わる送受波器の一例を示している。1 shows an example of a transducer according to the present invention.
内外面が励振用電極となる円筒状振動子にてなるボビン
振動子ＩＡの周囲に、光ファイバーケーブルＺを巻回し
た先ファイバーセンサＩＢが装荷される。光ファイバー
ケーブルＺの巻数としては数千ないし数千ターンである
。前記ボビン振動子ＩＡの内周面及び外周面には、銅薄
等よりなる適当なバブドＱを介してリード線２が電気的
に接続され、このリード線２の他端は、切替スイッチ３
を介して送信機４あるいは受信機５に接続される。光フ
アイバーセンサＩＢの両端は、従来例と同様に、それぞ
れ、変調器５２と、光フアイバーカプラー５５を介し受
光素子５６とに接続される。又、光フアイバーセンサ！
Ｂは、温度によるドリフトが大きいので、信号処理回路
５９よりの検出信号は、校正回路６において、送信器４
よりの送信信号によって校正されるようになっている。A fiber sensor IB, in which an optical fiber cable Z is wound, is loaded around a bobbin vibrator IA, which is a cylindrical vibrator whose inner and outer surfaces serve as excitation electrodes. The number of turns of the optical fiber cable Z is several thousand to several thousand turns. A lead wire 2 is electrically connected to the inner and outer peripheral surfaces of the bobbin vibrator IA through a suitable barbed Q made of thin copper or the like, and the other end of this lead wire 2 is connected to a changeover switch 3.
It is connected to the transmitter 4 or the receiver 5 via. Both ends of the optical fiber sensor IB are connected to a modulator 52 and a light receiving element 56 via an optical fiber coupler 55, respectively, as in the conventional example. Also, optical fiber sensor!
B has a large drift due to temperature, so the detection signal from the signal processing circuit 59 is sent to the transmitter 4 in the calibration circuit 6.
It is designed to be calibrated using the transmitted signal from
次に上記構成の装置の動作を説明する。Next, the operation of the apparatus having the above configuration will be explained.
送信時、切替スイッチ３は送信機４側に切り替えられ、
送信機４より出力された超音波信号（周波数ｆｓ）は、
ボビン振動子ＩＡに印加され、該ボビン振動子ＩＡより
超音波が放射される。この超音波出力後、切替スイッチ
３は受信側に切り替えられ、前記超音波による物体４４
からの反射波は、ボビン振動子ＩＡによって受波され、
得られた受信信号は、切替スイッチ３を介して受信機５
に入力される。受信機５に人力された信号は、第４図に
示した装置と同様に所定の信号に処理される。When transmitting, the selector switch 3 is switched to the transmitter 4 side,
The ultrasonic signal (frequency fs) output from the transmitter 4 is
The ultrasonic wave is applied to the bobbin transducer IA, and the ultrasonic wave is emitted from the bobbin transducer IA. After outputting this ultrasonic wave, the changeover switch 3 is switched to the receiving side, and the object 44 due to the ultrasonic wave is
The reflected wave from is received by the bobbin oscillator IA,
The obtained received signal is sent to the receiver 5 via the changeover switch 3.
is input. The signal input to the receiver 5 is processed into a predetermined signal in the same way as the device shown in FIG.
一方、前記反射波が光フアイバーセンサＩＢにも入射す
るため、変調器５２よりの物体光（周波数ｒｏ）が超音
波信号（周波数ｆｓ）によって変調を受け、その変調信
号と、光ファイバーケーブル５７を介した変調器５２よ
りの参照光（周波数（ｆ、 ＋ ｆｂ））とが光フアイ
バーカプラー５５に入射するため、受光素子５６には、
それらの干渉信号（周波数（ｆｂ「Ｓ））が入射する。On the other hand, since the reflected wave also enters the optical fiber sensor IB, the object light (frequency ro) from the modulator 52 is modulated by the ultrasonic signal (frequency fs), and the modulated signal and the optical fiber cable 57 Since the reference light (frequency (f, + fb)) from the modulator 52 is incident on the optical fiber coupler 55, the light receiving element 56 has
Those interference signals (frequency (fb "S)) are incident.
受光素子５６に入射された信号は、信号処理回路５９で
所定の信号に処理され、校正回路６に入力される。校正
時であれば、この校正回路６において、送信機４より入
力された送信信号でもって、前記受信信号が校正され、
その後の検出動作においては、校正された受信信号に居
づき表示器６０で物体４４の深度情報が表示される。The signal incident on the light receiving element 56 is processed into a predetermined signal by the signal processing circuit 59 and input to the calibration circuit 6. At the time of calibration, the received signal is calibrated in the calibration circuit 6 using the transmission signal input from the transmitter 4,
In the subsequent detection operation, depth information of the object 44 is displayed on the display 60 based on the calibrated received signal.
尚、上述した装置では、光フアイバーセンサｌＢを受波
器として用いるので、受信機５は特に不要である。Incidentally, in the above-mentioned apparatus, since the optical fiber sensor IB is used as a receiver, the receiver 5 is not particularly necessary.
第２図は、この発明の送受波器の別の実施例を示してい
る。FIG. 2 shows another embodiment of the transducer of the present invention.
方彩をなす板状の振動子２１の一方の面上に、光フアイ
バーセンサとして、先ファイバーケーブルＺがジグザグ
状に載置され、そして、図中黒丸で示したように、適当
な箇所に接着剤Ｓ等にて板状振動子２１に固定される。A fiber optic cable Z is placed in a zigzag pattern as an optical fiber sensor on one surface of the square plate-shaped vibrator 21, and is glued at an appropriate location as shown by the black circle in the figure. It is fixed to the plate-shaped vibrator 21 with a material S or the like.
又、板状振動子２１を励振させるために、リード線２が
銅薄等のパッドＱを介して板状振動子２１のそれぞれの
面に電気的に接続される。In order to excite the plate-shaped vibrator 21, lead wires 2 are electrically connected to each surface of the plate-shaped vibrator 21 via pads Q made of thin copper or the like.
第３図は、この発明の更に別の実施例を示している。FIG. 3 shows yet another embodiment of the invention.
はぼ正方形の板状振動子３１の一方の面上に、光フアイ
バーセンサとして、光ファイバーケーブルＺが適当なピ
ッチでもって高巻状に載置され、適当な箇所に接着剤Ｓ
等にて板状振動子３１に固定される。又、前実施例と同
様に、該板状振動子３１の両面には、パッドＱを介して
リード線２が接続される。On one surface of the roughly square plate-shaped vibrator 31, an optical fiber cable Z is placed as an optical fiber sensor in a high coil shape with an appropriate pitch, and an adhesive S is applied at an appropriate location.
It is fixed to the plate-shaped vibrator 31 by etc. Further, as in the previous embodiment, lead wires 2 are connected to both surfaces of the plate-like vibrator 31 via pads Q.
第２図及び第３図で示した超音波送受波器は、光フアイ
バーセンサとして光ファイバーケーブルＺを設けた面を
測定したい方向に向けて用いる。The ultrasonic transducer shown in FIGS. 2 and 3 is used as an optical fiber sensor with the surface on which the optical fiber cable Z is provided facing the direction in which measurement is desired.
［発明の効果］
以上説明したように、この発明は、超音波を放射する振
動子上に、受波器として作用する光ファイバーケーブル
にてなる光フアイバーセンサを設け、振動子で放射した
超音波の反射波を光フアイバーセンサにより光信号とし
て検出するようにしたので、従来のシステムのように電
磁ノイズを受ける恐れはなく、Ｓ ／ Ｎ比が向上する
。又、送波器と受波器とを一体構成としたのでシステム
の小型化が図れる。[Effects of the Invention] As explained above, the present invention provides an optical fiber sensor made of an optical fiber cable that acts as a receiver on a transducer that emits ultrasonic waves, and detects the ultrasonic waves emitted by the transducer. Since the reflected wave is detected as an optical signal by an optical fiber sensor, there is no risk of receiving electromagnetic noise as in conventional systems, and the S/N ratio is improved. Furthermore, since the transmitter and receiver are integrated, the system can be made smaller.
第１図はこの発明の超音波送受波器の一実施例を適用し
た魚群探知機の一例を示す制御ブロック図、第２図及び
第３図は、それぞれこの発明の超、音波送受波器の別の
実施例を示す、斜視図及び平面図、第４図及び第５図は
、従来の魚群探知機のブロック図である。
１・・・送受波器、ＩＡ・・・ボビン振動子、目３・・
・光フアイバーセンサ、２・・・リード線、３・・・切
替スイッチ、４・・・送信機、５・・・受信機、６・・
・校正回路、２１．３１・・・板状振動子、５１・・・
レーザー光源、５２・・・超音波光変調器、５３・・・
発振器、５５・・・先ファイバーカプラー、５６・・・
受光素子、５７−・・光ファイバーケーブル、５９信号
処理回路、６０・・・表示器、Ｚ・先ファイバーケーブ
ル、Ｓ・・・接着剤。
特許出願人 古野電気株式会社
代理人 弁理士 前出 葆 外１８
第 １ 図
第２図
寓３図
第４図
第５図FIG. 1 is a control block diagram showing an example of a fish finder to which an embodiment of the ultrasonic transducer of the present invention is applied, and FIGS. 2 and 3 show the ultrasonic and sonic transducers of the present invention, respectively. A perspective view and a plan view showing another embodiment, FIGS. 4 and 5, are block diagrams of a conventional fish finder. 1... Transducer/receiver, IA... Bobbin vibrator, Eye 3...
・Optical fiber sensor, 2... Lead wire, 3... Selector switch, 4... Transmitter, 5... Receiver, 6...
・Calibration circuit, 21.31... Plate vibrator, 51...
Laser light source, 52... Ultrasonic light modulator, 53...
Oscillator, 55... Fiber coupler, 56...
Light receiving element, 57--optical fiber cable, 59 signal processing circuit, 60--indicator, Z-end fiber cable, S--adhesive. Patent Applicant: Furuno Electric Co., Ltd. Agent, Patent Attorney, Patent Attorney, above.
Claims (3)
って、送波器としての振動子の面上に受波器として、所
定長の光ファイバーケーブルを設け、該光ファイバーケ
ーブルを伝わる光に生じた変調量から前記振動子で放射
した超音波の反射信号を検出することを特徴とする超音
波送受波器。(1) An ultrasonic transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves, in which an optical fiber cable of a predetermined length is provided as a receiver on the surface of a transducer as a transmitter, and light transmitted through the optical fiber cable An ultrasonic transducer characterized in that a reflected signal of an ultrasonic wave emitted by the vibrator is detected from an amount of modulation generated in the transducer.
イバーケーブルを所定ターン巻回したことを特徴とする
請求項１記載の超音波送受波器。(2) The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the vibrator has a cylindrical body, and an optical fiber cable is wound in a predetermined number of turns around the outer periphery of the cylindrical body.
の面上に所定長の光ファイバーケーブルをジグザグ状も
しくは渦巻状に設けたことを特徴とする請求項１記載の
超音波送受波器。(3) The ultrasonic wave according to claim 1, wherein the vibrator is plate-shaped, and an optical fiber cable of a predetermined length is provided on one surface of the plate-shaped vibrator in a zigzag shape or a spiral shape. Transducer/receiver.
Priority Applications (1)
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| JP63280036A JP2714063B2 (en) | 1988-11-02 | 1988-11-02 | Ultrasonic transducer |
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Publications (2)
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010071741A (en) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Toshiba Corp | Piping thickness measurement method and device |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109814108B (en) * | 2018-12-27 | 2020-12-11 | 杭州华能工程安全科技股份有限公司 | Underwater moving target monitoring system applied to water area security protection |
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1988
- 1988-11-02 JP JP63280036A patent/JP2714063B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2010071741A (en) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Toshiba Corp | Piping thickness measurement method and device |
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| JP2714063B2 (en) | 1998-02-16 |
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