JPH0320689A - 反響探知機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、音波や、電波のような波動をパルスとして
送波し、その反射波を受信して反射物を探知する反響探
知機に関する。

「従来技術」 従来この種の反響探知機としての、例えば魚群探知機に
おいては、第Ｉ図Ａに示すように送信トリガーパルスを
発生し、これより超音波パルスを水中に放射し、その反
射波を受波するが、その受渡信号を増幅するための増幅
器の利得を、第ｌ図Ｂに示すように、送信トリガーバル
スの発生と同時に抑圧し、そのトリガーパルスの後縁よ
り直ちに、その利得を徐々に回復、つまり上昇する。遠
方からの反射波はその伝搬途中における減衰量が、多く
なるが、その減衰量が多くなる程、その反射波は大きな
利得で増幅され、反射物での反射強度が同一ならば距離
に関係なく、一様なレベルで受信できるようにされてい
た。このような利得制御は一般にＳＴＣ　（感度時間制
御）といわれている。

ところで、例えば水底の下の地中に入射し、その水底内
の埋設物や水底下の伝搬損失の状態を探知する場合は、
水底までの距離が比較的長い為、その水底下よりの反射
波を受波するときには受信増幅器の利得を上昇する作用
がなくなった状態となっており、水底下の内部からの反
射波を充分検出出来ない。或いは比較的浅い水底におい
ても、受信増幅器はすでにある程度利得が上昇している
ため、その利得の上昇出来る範囲が狭くなっており、こ
の点で充分な利得上昇が出来ない。特に水中における音
波の伝搬損失に対し、水底下の地中内における音波の減
衰は更に大きい為、水底内部からの反響信号を受信する
状態においては、水中からの反響信号を受信する状態よ
りも速く利得上昇させることが望ましい。しかし従来の
ＳＴＣにおいては、先に述べたように、水底下の反射信
号を受信する状態では既に利得の上昇が終わって、最大
利得となってしまっていたり、利得が上昇出来る範囲が
狭い状態となっており、その水底下内の状態を充分探知
することは困難であった。

この発明の目的は、例えば水底内部からの反射波を充分
に検知することを可能とした反響探知機を提供するもの
である。

「発明の構威」 この発明によれば、波動パルスの送彼から受信増幅器の
利得を抑圧し、波動伝搬特性境界からの反射波の受信時
点の近傍まで、その受信増幅器の利得を抑圧状態とし、
その後、利得上昇を開始させる。従って例えば水底の下
を探知する場合において、その水底反射波、いわゆる底
信号の受信時点の附近から受信増幅器の利得が上昇しは
しめ、従ってその利得上昇範囲を広く、且つ、上昇速度
を速くすることが出来、水底下における波動の急速な減
衰に対応して十分な利得で水底下からの反射信号を受信
することが出来る。

「実施例」 次にこの発明による反響探知機の一例として、水中探知
機を図面を参照して説明しよう。第２図において、制御
回路１ｌから第１図Ａに示したように、トリガーバルス
が発生され、そのトリガーパルスは送信機１２に与えら
れ、送信機ｌ２から超音波搬送周波数パルス信号が送受
切替回路１３を通じて送受波器１４に与えられ、送受波
器１４が励振され、これより水中内に超音波パルスが、
この例においては、水底１５に向って放射される。

水中等からの反射信号は送受波器１４で受波され、電気
信号に変換されて送受切替回路１３を通じて受信１！ａ
ｌ６にて受信される。

その反射信号は例えば第■図Ｃに示すように、トリガー
パルスに対応する、いわゆる発信信号１７、更に、例え
ば魚群等の水中の途中に存在する物からの反射信号ｌ８
、続いて水底１５からの大きなレベルの反射信号（底信
号）１９が受信され、更に水底１５の下（内部）におい
て、その地質や埋設物に応じた反射信号２１が、続いて
受信される。

この反射受信信号は、Ａ−Ｄ変換器２２でデジタル信号
に変換されて、バッファメモリ２３に記憶され、そのバ
ッファメモリ２３に記憶された反射信号は主メモリ２４
に転送される。主メモリ２４は繰返し読み出され、その
各超音波パルスごとの反射信号は一本の表示線として走
査形表示器２５に表示される。走査形表示器２５は主走
査及び副走査によって方形表示面を水平垂直走査するも
ので、例えばテし・ビジゴン受像機と同様なものが使用
される。その表示面に、各反射信号による表示線が古い
ものの順に順次平行に配列表示される。

ＳＴＣ信号発生器２６が設げられＳＴＣ．信号発生器２
６の出力によって、受信機１６内の受信増幅器の利得が
制御される。ＳＴＣ信号発生器２６は、例えば第３図に
示すように、電源端子２７に抵抗器２８の一端が接続さ
れ、抵抗器２８の他端はコンデンサ２９を通して接地さ
れる。そのコンデンサ２９と並列に、トランジスタ３１
が接続され、トランジスタ３１のヘースは入力端子３２
に接続され、これに高レベルが与えられて、トランジス
タ３１が導通状態にある時は、コンデンサ２９の電圧は
Ｏであり、端子３２が低レベルになり、トランジスタ３
ｌが不導通になると端子２７から、抵抗器２８及びコン
デンサ２９の特定数に応じて、コンデンサ２９の電圧が
上昇し、この電圧が端子３３よりＳＴＣ信号として第２
図の受信機１６内の増幅器へ供給され、その利得がＩｌ
ｌｌされる。

この実施例においては、波動パルス（超音波パルス）の
送波から、波動伝搬特性境界、即ち、この例では、水中
と、水底の地質との境界である水底１５からの反射信号
、いわゆる底信号１９（第１図Ｃ）を受信する時点の近
傍までの間、受信機ｌ６における増幅器の利得上昇を抑
圧し、底信号１９を受信する時点の近傍からＳＴＣ信号
発生器２６よりのＳＴＣ信号により受信機■６の利得上
昇を開始させる。

例えば、第２図において利得抑圧回路として単安定マル
チバイブレーク３７が設けられ、この単安定マルチバイ
ブレーク３７は制御回路］１からの送波時点信号として
のトリガーバルスによりトリガされる。単安定マルチハ
イブレーク３７からそのトリガより時定数で決る期間高
レヘルが出力され、この高レベル出力は利得抑圧信号と
してＳＴＣ信号発生器２６に供給される。この利得印圧
信号の終りは底信号１９の検出時点の近傍とされている
．従って単安定マルチバイブレーク３７から第１図Ｄに
示すような利得抑圧信号が発生し７、これがＳＴＣ信号
発生器２６の例えば第３図における端子３２に専えられ
る。．この利得抑圧信号が発生している間、トランジス
タ３ｌは導通状態となって、端子３３は、ほぼ接地レベ
ルに近い値とされ、受信機１６の増幅器の利得は抑圧さ
れた小さな値とされる。

底信号１９の検出時点近傍でＳＴＣＯ即圧が解除され、
これよりＳＴＣ信号発生器２６から第１図Ｅに示すよう
に、利得を上昇させる信号が徐々に大となり、つまり第
３図のコンデンサ２９に充電される電圧が上昇し、この
ＳＴＣ信号によっで受信機１６の増幅利得が上昇される
。

この構或によれば、水底１５からの反射信号１９が得ら
れる時点の近傍から利得が上昇し、この利得を大幅に上
昇させることができ、かつ急速に、上昇させることが出
来る。従って水底１５内、つまり水底よりも下の地質内
からの反射信号２ｌは、その水底からの距離に応じて、
急速に減衰されるが、これに応して受信機１６の利得を
急速に上昇させることが出来る． この場合、単安定マルチバイブレータ３７の時定数を手
動調整して、受信状況に応して利得抑圧終了時点を好ま
しい時点に自由に設定することができる。この時定数の
調整は表示器２５の表示を見て行う。

このため第４図に示すようにＡ，−Ｄ変換器２２の出力
をバッファ回路３８を通して転送用バノファ回路３９に
供給するようにすると共に、Ａ．　−　Ｄ変換器２２の
出力を遅延回路４】を通して転送用バッファ回路３９に
供給するようにする。転送用バッファ回路３９は、例え
ばランダムアクセスメモリ、いわゆるＲＡＭであって、
表示器２５の１本の表示線の画素数が２５６であるどす
る時、その半分の１２８画素分をそれぞれ転送用ハノフ
ァ回路３９中の部分３９ａ，３９ｂに記憶するようにす
る。Ａ−Ｄ変換器２２よりバッファ回路３８を通じて制
御回路１１から低速度で反射受信信号（第１図Ｃ）を領
域３９ａに書込み、その書込みは水底反射波■９が必ず
得られるまでの適当な設定期間Ｔ１の終りまで行い、そ
の書込みサンプル数は１２８である。

一方底信号の検出から直ちに遅延回路４ｌの出力を転送
用バッファメモリの領域３９ｂに、高速度パルスで、一
定期間Ｔ２の間を１２８のサンプル数として取り込む。

遅延回路４１の遅延量はバツファ回路３８の出力に対し
、僅か遅れ、底信号も領域３９ｂに取り込まれて表示面
に水底が表示されるようにする。このようにして転送用
バッファメモリ３９に普通表示用の朋間Ｔ１における１
２８画素分のデータと、水底内の表示用の期間Ｔ２にお
ける１２８画素分のデータとが得られると、これらデー
タを主メモリ２４に１本の表示線データとして転送する
。その結果、第５図に示すように表示器２５の表示面４
３には、その上半部分に発信線信号１７に対応した発信
線４４が、魚群反射信号１８に対応した魚群像４５が、
底信号１９に対応した水底線４６がそれぞれ表示される
。表示面４３の下半部には、底検出による底信号Ｉ９に
対応した水底線４７が、又水廐の下における地中内の媒
質変化或いは埋設物等に対応した反射信号２１に対応し
た像４９が表示される。この表示面４３の上半における
普通表示の水底線４６の深さを見ながら第２図における
単安定マルチバイブレーク３７の時定数をｉＰ１整し、
その出力パルス（利得抑圧信号）の幅を適当な値にする
。

「発明の効果」 以上述べたようにこの発明によれば、例えば水中探知機
に適用して、水底下の反射状態、つまり地質や埋設物等
の状態を検知する場合に、水底より下の弱い反射信号を
、充分感度を上げて、つまり利得を上げて検出すること
ができる。しかもこの場合、水底より下の地中部分は水
中よりも更に減衰量が大きいので、ＳＴＣ信号発生回路
２６の時定数を小さくして受信機利得上昇速度を大とす
ることが出来る。例えば従来の水中探知におけるＳＴＣ
の利得上昇速度の３倍〜６倍程度に速くすることが出来
、つまり第３図における時定数を】／６〜１／３程度小
さくする。又、水底より下の部分の探知範囲は、その下
の部分が、ヘドロであったり、堅い岩であったりしてそ
の探知範囲が異なり、その状態に応じて探知範囲を設定
することが出来、例えば１０ｍ〜４０ｍ程度に設定され
る。よってその設定探知範囲内において利得上昇が最高
値になるようにすれば良い。

更にこの発明では表示器に普通表示、つまり超音波パル
スの送波から底信号受信までの反射信号を表示して、こ
れを見て利得抑圧信号の抑圧終了時点を調整することが
でき、状況に応じた利得抑圧解除を行うことができる。

なお、この発明は、このような音波による反響探知機の
みならず、例えば、いわゆる地中レーダーにおいても、
たくさん積った雪の上から地中に向って電波を放射して
地中内からの反射波を受信探知する場合においても、雪
と地中との境界即ち波動伝搬特性の界面からの反射が受
信される近くまでは利得上昇を抑圧し、そのあとに、利
得上昇が行われるようにする等、その他の反響探知機に
も適用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

タイムチャート、第２図は、この発明を水中探知機に適
用した例を示すブロック図、第３図は、ＳＴＣ信号発生
回路の一例を示す接続図、第４図は普通表示と水底下の
表示とを行う為のデータの取り込み部分を示すブロック
図、第５図は普通表示と水底下の表示の例を示す図であ
る。 １１；制御回路、１２：送信機、工３：送受切替回路、
１４：送受波器、１５：水底、工６：受信機、２２：Ａ
−Ｄ変換Ｒｉｊ，２３：バッファメモリ、２４：主メモ
リ、２５；表示器、２　６　：　ＳＴＣ信号発生回路、
３７：利得抑圧圓路としての単安定マルチバイプレーク
、３９：転送用バッファ回路、４１：遅延回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）波動パルスの送波により得られる反射波を前記波
   動パルスの波動伝搬特性境界を越えた部分まで受波して
   得られた受信信号を、時間感度制御による利得上昇を行
   う増幅器により、増幅した信号にもとづいて表示信号を
   得、その表示信号をＡ−Ｄ変換器でデジタル信号に変換
   し、そのデジタル信号を転送用バッファ回路に一時記憶
   し、１つの波動パルスの送波にもとずく一連の受信信号
   を記憶した後、１つの表示線信号として主メモリへ転送
   し、その主メモリを走査形表示器の走査と同期して読出
   し、その読出した信号をその走査形表示器へ表示信号と
   して供給し、前記１つの表示線信号を１本の表示線とし
   て表示し、かつその表示線を古い順に平行にならべて表
   示し、前記波動伝搬特性境界を越えた部分の状況を探知
   する反響探知機において、 前記転送用バッファ回路の一半部に、前記波動パルスの
   送波から、少くとも前記波動伝搬特性境界よりの反射波
   が得られるまで前記Ａ−Ｄ変換器の出力を記憶する手段
   と、 前記Ａ−Ｄ変換器の出力を遅延する遅延回路と、前記波
   動伝搬特性境界よりの反射波を検出すると、前記転送用
   バッファ回路の一半部への記憶よりも速い速度で前記遅
   延回路の出力を前記転送用バッファ回路の他半部へ記憶
   する手段と、 前記波動パルスを発生するための信号にもとづいて前記
   送波の時点に相当する送波時点信号を得る手段と、 前記送波時点信号にもとづいて、この信号から前記波動
   伝搬特性境界の反射波の受信時点の近傍までの可変時間
   の間、利得抑圧信号を得て、その利得抑圧信号により、
   前記利得上昇を抑圧した後、前記利得上昇を行わせる手
   段と、 を具備することを特徴とする反響探知機。