JPH03216578A - ドップラー式速度検出装置 - Google Patents
ドップラー式速度検出装置Info
- Publication number
- JPH03216578A JPH03216578A JP1215390A JP1215390A JPH03216578A JP H03216578 A JPH03216578 A JP H03216578A JP 1215390 A JP1215390 A JP 1215390A JP 1215390 A JP1215390 A JP 1215390A JP H03216578 A JPH03216578 A JP H03216578A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- period
- cycle
- echo signal
- pulse
- 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.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 19
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 37
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は、水中を伝播する超音波に生じたドップラー
効果から潮流等の速度を検出する装置に関する。
効果から潮流等の速度を検出する装置に関する。
船底に取り付けた送受波器から超音波を発射し、これに
より、プランクトンや微小なゴミ等の水中の浮遊物ある
いは海底から得られるエコー信号は、ドップラー効果に
よりドップラーシフト周波数を有しており、このドップ
ラーシフト周波数を測定することにより、潮流速度ある
いは当該船の船速を求めることができる。 例えば、船速を求める場合には、第３図に示すように、
送受波器から斜め下方向（角度θ）に超音波（周波数ｆ
。）を発射すると、海底からのエコー信号の持つドップ
ラーシフト周波数ｆｄは、ｆｄ＃２Ｖ−ｆ．−ｃｏｓθ
／Ｃ となる。ここで、■は船速、Ｃは音速である。従って、
■−．Ｃ−ｆｄ／ （２ ｆ ｏ’ｃＯｓθ）の式から
船速Ｖを求めることができる。そのためには、エコー信
号からドップラーシフト周波数ｆｄを検出する必要があ
り、その手法として次の３つ方式が考えられる。 ■周波数追尾方式 測定装置内に可変周波数発振器を持ち、エコー信号の周
波数との差がＯとなるよう制御し、このとき変化させた
周波数からエコー信号の周波数を求める方式。 この方式では、発振器は、ＰＬＬ方式等を採用した慢雑
な回路構成となり、又、周波数追尾速度や範囲に制限が
あり、送受信１回のエコー信号で精度良くドノブラーシ
フト周波数を求めるのは困難である。 ■パルス計数方式 第４図に示すように、１ｏから［Ｉまでのある測定時間
を設定し、この時間内に検出したエコー信号のパルス数
をカウントする方式であり、周波数は、１秒間の波数（
パルス数）で示されることから、測定時間をΔｔ、この
間にカウントしたパルス数をｎとすれば、ｎ／Δｔから
ドップラーソフト周波数を求めることができる。 但し、精度の高い周波数検出を行うためには、測定時間
を長くとる必要があり、このことは、時刻ｔ。からｔ１
に対応する測定層厚（第３図図示）を大きくすることに
なり、深度方向の分解能が悪くなる結果、所望の深度か
らのドップラーシフト周波数の測定が困難となる。 ■周期検出方式 ■の方式とは逆にエコー信号を所定数ｎのパルスをカウ
ントするのに要した時間Δｔを求めることにより、エコ
ー信号の１パルス当たりの平均周期Ｔ（一Δ
より、プランクトンや微小なゴミ等の水中の浮遊物ある
いは海底から得られるエコー信号は、ドップラー効果に
よりドップラーシフト周波数を有しており、このドップ
ラーシフト周波数を測定することにより、潮流速度ある
いは当該船の船速を求めることができる。 例えば、船速を求める場合には、第３図に示すように、
送受波器から斜め下方向（角度θ）に超音波（周波数ｆ
。）を発射すると、海底からのエコー信号の持つドップ
ラーシフト周波数ｆｄは、ｆｄ＃２Ｖ−ｆ．−ｃｏｓθ
／Ｃ となる。ここで、■は船速、Ｃは音速である。従って、
■−．Ｃ−ｆｄ／ （２ ｆ ｏ’ｃＯｓθ）の式から
船速Ｖを求めることができる。そのためには、エコー信
号からドップラーシフト周波数ｆｄを検出する必要があ
り、その手法として次の３つ方式が考えられる。 ■周波数追尾方式 測定装置内に可変周波数発振器を持ち、エコー信号の周
波数との差がＯとなるよう制御し、このとき変化させた
周波数からエコー信号の周波数を求める方式。 この方式では、発振器は、ＰＬＬ方式等を採用した慢雑
な回路構成となり、又、周波数追尾速度や範囲に制限が
あり、送受信１回のエコー信号で精度良くドノブラーシ
フト周波数を求めるのは困難である。 ■パルス計数方式 第４図に示すように、１ｏから［Ｉまでのある測定時間
を設定し、この時間内に検出したエコー信号のパルス数
をカウントする方式であり、周波数は、１秒間の波数（
パルス数）で示されることから、測定時間をΔｔ、この
間にカウントしたパルス数をｎとすれば、ｎ／Δｔから
ドップラーソフト周波数を求めることができる。 但し、精度の高い周波数検出を行うためには、測定時間
を長くとる必要があり、このことは、時刻ｔ。からｔ１
に対応する測定層厚（第３図図示）を大きくすることに
なり、深度方向の分解能が悪くなる結果、所望の深度か
らのドップラーシフト周波数の測定が困難となる。 ■周期検出方式 ■の方式とは逆にエコー信号を所定数ｎのパルスをカウ
ントするのに要した時間Δｔを求めることにより、エコ
ー信号の１パルス当たりの平均周期Ｔ（一Δ
【／ｎ）を
算出し、この逆数（１／Ｔ）からドノブラーソフト周波
数を求める方式であり、この方式は、第５図に示したご
とく、エコー信号の周波数に比して極めて高い周波数の
計数クロツクにてｎパルス分のエコー信号の検出時間を
測定するため、■の方式よりも高精度にドップラーンフ
ト周波数を求めることが可能である。 しかし、プランクトン等の氷塊で反射されるエコー信号
は非常に微弱であり、Ｓ／Ｎ比もあまり良くないのが普
通であり、それ故、カウントしていたパルスが途切れた
場合には測定時間が長引き、又、エコー信号に含まれる
雑音等の影響で異常な周波数（周期）を持つパルスが含
まれ、この異常パルスをカウントしたときは測定時間が
太き《変動し、検出するドップラーシフト周波数の精度
が低下する。更には■の方式で述べたように所望の深度
のエコーを正確に限定できな《なる（第３図における時
刻【，が変化する）という問題点がある。 【発明が解決しようとする課題】 以上述べたことからわかるようにドップラーンフト周波
数を正確に検出し、複数の測定層の場合に対応させるた
めにには、 ｉ）１回の送受信でドップラーシフト周波数の検出が可
能、 ｉ）ハードウェアを増大させることなく、測定層数に依
存しない多点連続測定の実施、１１１）測定層厚（測定
時間）を小さ《して深度方向に対する測定分解能の向上
、 ｉｖ）雑音の影響等による異常な周期を持つ受信エコー
のデータを削除、 以上の各項目を満たすことが重要な課題となる。 この発明は、上記の事項を満たすことにより精度のよい
ドップラーシフト周波数を検出できる装置を提供するこ
とを目的とする。
算出し、この逆数（１／Ｔ）からドノブラーソフト周波
数を求める方式であり、この方式は、第５図に示したご
とく、エコー信号の周波数に比して極めて高い周波数の
計数クロツクにてｎパルス分のエコー信号の検出時間を
測定するため、■の方式よりも高精度にドップラーンフ
ト周波数を求めることが可能である。 しかし、プランクトン等の氷塊で反射されるエコー信号
は非常に微弱であり、Ｓ／Ｎ比もあまり良くないのが普
通であり、それ故、カウントしていたパルスが途切れた
場合には測定時間が長引き、又、エコー信号に含まれる
雑音等の影響で異常な周波数（周期）を持つパルスが含
まれ、この異常パルスをカウントしたときは測定時間が
太き《変動し、検出するドップラーシフト周波数の精度
が低下する。更には■の方式で述べたように所望の深度
のエコーを正確に限定できな《なる（第３図における時
刻【，が変化する）という問題点がある。 【発明が解決しようとする課題】 以上述べたことからわかるようにドップラーンフト周波
数を正確に検出し、複数の測定層の場合に対応させるた
めにには、 ｉ）１回の送受信でドップラーシフト周波数の検出が可
能、 ｉ）ハードウェアを増大させることなく、測定層数に依
存しない多点連続測定の実施、１１１）測定層厚（測定
時間）を小さ《して深度方向に対する測定分解能の向上
、 ｉｖ）雑音の影響等による異常な周期を持つ受信エコー
のデータを削除、 以上の各項目を満たすことが重要な課題となる。 この発明は、上記の事項を満たすことにより精度のよい
ドップラーシフト周波数を検出できる装置を提供するこ
とを目的とする。
この発明のドップラー式速度検出装置は、水中伝播する
超音波エコー信号に生じたドップラーシフト周波数を検
出することにより、潮流もしくは船速等を検出するドッ
プラー式速度検出装置であって、 所定の測定時間に対し、上記エコー信号における各パル
ス毎の周期を検出する周期検出手段と、前記周期検出手
段で検出された周期が正常と判定される周期範囲内にあ
るか否かを判定する周期判定手段と、 前記周期判定手段で正常と判定された複数の周期から平
均周期を演算する平均周期演算手段と、を備え、前記平
均周期演算手段で演算された平均周期の逆数値からドッ
プラーシフト周波数を求めることを特徴とする。
超音波エコー信号に生じたドップラーシフト周波数を検
出することにより、潮流もしくは船速等を検出するドッ
プラー式速度検出装置であって、 所定の測定時間に対し、上記エコー信号における各パル
ス毎の周期を検出する周期検出手段と、前記周期検出手
段で検出された周期が正常と判定される周期範囲内にあ
るか否かを判定する周期判定手段と、 前記周期判定手段で正常と判定された複数の周期から平
均周期を演算する平均周期演算手段と、を備え、前記平
均周期演算手段で演算された平均周期の逆数値からドッ
プラーシフト周波数を求めることを特徴とする。
上記の各項目を実行できる方法を検討する。まず、（ｉ
）項を満足させるには、前述した周波数を追尾する方式
■では不可能であり、パルス計数方式■あるいは周期検
出方式■を適用する必要がある。又、（ ｉｉｉ ）項
より、短時間測定でドップラーシフト周波数の検出精度
を高くできるのは周期検出方式■である。それ故、周期
検出方式■にて、上記の他の要求項目（ｉｉ ）， （
ｉｖ）を実現かできれば良いことになる。そのための周
期検出方式として、第６図に示したようなブロック構成
が考えられる。 即ち、エコー信号からｎ個のパルスを計時するのに、第
７図に示すように、ｎ分周器６１にて分周して得たｌパ
ルスの周期における始めと終わりとに対してパルス発生
器６２から出力される、スタートパルスとエンドパルス
との間にカウンタ６３で計数した計数用クロノクの個数
から求めるものである。 しかし、この回路構成のままでは、（ｉｖ）項に記した
異常周期パルスがｎ分周器６ｌにて分周されてしまう恐
れがある。そこで、（ｉｉ）項を満足させた上でエコー
信号を１パルス毎に連続して確実に周期検出できる方法
として第８図に示した回路構成が考えられる。カウンタ
８ｌとしては、計数用クロックでカウントアップを続け
るフリーランニングカウンタを用いており、計数用クロ
ックの周波数をｆｃ、カウンタ８１のビット数をｋビッ
トとすると、このカウンタは、計数用クロックを０〜２
’−１の範囲内でカウントアップを繰り返し、カウント
出力は、計数用クロックを２１〜２ｋ分周した信号とな
る。このカウンタ値を、ラッチ回路８２にて、エコー信
号の立ち上がりエッジ毎にラッチさせ、そのラッチ出力
を一定周期にてメモリ等に順次アドレスを変えながら書
き込み、測定層の測定開始深度から測定終了深度に対応
するアドレスからデータを読み出すようにすれば、求め
ようとする測定層に対するドノブラーシフト周波数が得
られる。この回路構成では、第９図に示すように、ある
エコー信号の１パルス目のエッジでラッチされたカウン
ト値をＸｌ、次の１パルスによるラッチ出力がＸ，であ
ったとすると、この間のエコー信号ｌバルス分の周期τ
は、 τ一（ＸＩ−Ｘｔ）×計数用クロックの周期一（ Ｘ
＋ Ｘ ｔ）／ ｆ ｃ テ表される。１／τを計算することにより、エコー信号
の１パルスからドップラーシフト周波数を検出でき、か
つ、前記ラッチ出力が、エコー信号の１パルス毎に出力
されるので送信開始時点より連続してドップラーシフト
周波数の検出が可能となり、ハードウエアを変更するこ
となく、任意の測定深度からド，ブラーンフト周波数を
求めることができる。 ところで、検出するドノブラーシフト周波数は、ある帯
域範囲を予想できるので、エコー信号の１パルス毎に検
出された前記周期τに対して帯域範囲を設定することに
より、１パルス毎に検出した周期τの良否判定か可能と
なり、前述の（Ｉｖ）項を満足できる。 更には、１パルスの周期からの周波数検出に所望の分解
能が得られない場合には、数パルス分の周期検出値より
平均周期を求めることにより、検出周波数の分解能を向
上させることができる。この場合のエコー信号の数パル
ス分を検出する時間は、ある測定深度からの測定幅に相
当するので、測定時間を加減することにより、随意の測
定幅とすることができる。しかるに、第６図で述べたよ
うな、エコー信号のパルスをｎ分周してしまう方法では
、エコー信号の周期そのものが未知であるためｎパルス
を検出するのに要した測定時間は未知であり、それ故、
測定幅も未知であり、所望の測定時間（測定幅）で検出
したものとはいえない。 従ってこの発明は、所望の測定時間に対するエコー信号
の各パルス毎にその周期を求め、求めた周期が正常な周
期であるか否かを判定し、そして、周波数検出分解能を
上げるために、正常と判定された複数の周期からドップ
ラーシフト周波数を検出するものであり、具体的な実施
方法は以下の実施例にて詳細に示す。
）項を満足させるには、前述した周波数を追尾する方式
■では不可能であり、パルス計数方式■あるいは周期検
出方式■を適用する必要がある。又、（ ｉｉｉ ）項
より、短時間測定でドップラーシフト周波数の検出精度
を高くできるのは周期検出方式■である。それ故、周期
検出方式■にて、上記の他の要求項目（ｉｉ ）， （
ｉｖ）を実現かできれば良いことになる。そのための周
期検出方式として、第６図に示したようなブロック構成
が考えられる。 即ち、エコー信号からｎ個のパルスを計時するのに、第
７図に示すように、ｎ分周器６１にて分周して得たｌパ
ルスの周期における始めと終わりとに対してパルス発生
器６２から出力される、スタートパルスとエンドパルス
との間にカウンタ６３で計数した計数用クロノクの個数
から求めるものである。 しかし、この回路構成のままでは、（ｉｖ）項に記した
異常周期パルスがｎ分周器６ｌにて分周されてしまう恐
れがある。そこで、（ｉｉ）項を満足させた上でエコー
信号を１パルス毎に連続して確実に周期検出できる方法
として第８図に示した回路構成が考えられる。カウンタ
８ｌとしては、計数用クロックでカウントアップを続け
るフリーランニングカウンタを用いており、計数用クロ
ックの周波数をｆｃ、カウンタ８１のビット数をｋビッ
トとすると、このカウンタは、計数用クロックを０〜２
’−１の範囲内でカウントアップを繰り返し、カウント
出力は、計数用クロックを２１〜２ｋ分周した信号とな
る。このカウンタ値を、ラッチ回路８２にて、エコー信
号の立ち上がりエッジ毎にラッチさせ、そのラッチ出力
を一定周期にてメモリ等に順次アドレスを変えながら書
き込み、測定層の測定開始深度から測定終了深度に対応
するアドレスからデータを読み出すようにすれば、求め
ようとする測定層に対するドノブラーシフト周波数が得
られる。この回路構成では、第９図に示すように、ある
エコー信号の１パルス目のエッジでラッチされたカウン
ト値をＸｌ、次の１パルスによるラッチ出力がＸ，であ
ったとすると、この間のエコー信号ｌバルス分の周期τ
は、 τ一（ＸＩ−Ｘｔ）×計数用クロックの周期一（ Ｘ
＋ Ｘ ｔ）／ ｆ ｃ テ表される。１／τを計算することにより、エコー信号
の１パルスからドップラーシフト周波数を検出でき、か
つ、前記ラッチ出力が、エコー信号の１パルス毎に出力
されるので送信開始時点より連続してドップラーシフト
周波数の検出が可能となり、ハードウエアを変更するこ
となく、任意の測定深度からド，ブラーンフト周波数を
求めることができる。 ところで、検出するドノブラーシフト周波数は、ある帯
域範囲を予想できるので、エコー信号の１パルス毎に検
出された前記周期τに対して帯域範囲を設定することに
より、１パルス毎に検出した周期τの良否判定か可能と
なり、前述の（Ｉｖ）項を満足できる。 更には、１パルスの周期からの周波数検出に所望の分解
能が得られない場合には、数パルス分の周期検出値より
平均周期を求めることにより、検出周波数の分解能を向
上させることができる。この場合のエコー信号の数パル
ス分を検出する時間は、ある測定深度からの測定幅に相
当するので、測定時間を加減することにより、随意の測
定幅とすることができる。しかるに、第６図で述べたよ
うな、エコー信号のパルスをｎ分周してしまう方法では
、エコー信号の周期そのものが未知であるためｎパルス
を検出するのに要した測定時間は未知であり、それ故、
測定幅も未知であり、所望の測定時間（測定幅）で検出
したものとはいえない。 従ってこの発明は、所望の測定時間に対するエコー信号
の各パルス毎にその周期を求め、求めた周期が正常な周
期であるか否かを判定し、そして、周波数検出分解能を
上げるために、正常と判定された複数の周期からドップ
ラーシフト周波数を検出するものであり、具体的な実施
方法は以下の実施例にて詳細に示す。
第１図は、この発明の装置の一実施例を示す制御ブロッ
ク図である。 ｌは、超音波を送波するとともに送波した超音波のエコ
ー信号を検出する送受波器であり、２は、送受波器ｌに
印加する送信電力を出力する送信器である。３は、送受
波器１よりの受信エコーを増幅する受信器であり、Ｓは
、送信と受信とを切り替えるための送受切換器である。 ４は、受信器３より出力されるエコー信号の各パルスに
対する周期を検出する周期検出部であり、５は、同エコ
ー信号のパルス数を計数するパルス数計数部である。 ６は、周期検出部４及びパルス数検出部５より出力され
る周期及びパルス数を記憶するメモリであり、７は、周
期検出部４及びメモリ６に対してそれぞれ計数用クロッ
ク及びサンプリングクロックを与える発振器である。８
は、演算部であり、この演算部８に対して設定された、
測定開始深度（第５図における時刻ｔ。）及び測定幅（
第５図における時刻ｔ。ないしｔＪに対し、メモリ６よ
り読み出したデータに基づき周期を求め、ドップラーシ
フト周波数を演算する演算部であり、内部には、求めた
周期が正常であるか否かを判定する判定部８Ａを備える
。 第２図は、周期検出部４，パルス数計数器５及びメモリ
６部の詳細回路図を示している。周期検出部４は、ｋビ
ットのカウンタ４Ａ及びフリップフロツブ回路４Ｂから
なり、パルス数計数部５は、ｅビノトのカウンタにてな
る。又、メモリ６は、ｋビットのフリップフロップ回路
６Ａとｅビットのフリップフロップ回路６Ｂとからなる
。 次に上記構成の装置の動作を説明する。 送受波器ｌより超音波が送波され、そのエコー信号が送
受波器１で検出され、受信器３よの所定のエコー信号が
出力されると、周期検出部４にて、エコー信号の各パル
スの周期が計数用クロツクに基づいて検出されるととも
に、パルス計数部５においては、エコー信号のパルス数
が計数され、これらの検出された周期及びパルス数は、
サンプリングクロノクに基ついてメモリ６に取り込まれ
、演算部８へ送出され、演算部８には、以下に示すよう
なサンプリング出力が人力される。 周波数検出部４の サンプリング出力 Ｘｉ−， Ｘ １１ ＸＩ ＸＩ争１ Ｘ １や！ パルス数計数部５ サンプリング出力 ｙＩ−！ Ｙ ＋−＋ ｙＩ ｙ１＊１ Ｙ １２ Ｘ Ｊ−ｔ ｘ Ｊ−． ｘＪ ＸＪ＊１ Ｙ ．ｈ−ｔ ｙＪ−１ ｙＪ ｙＪＩＩ 上記一連のデータにおいて、ＸＩ及びｙｌを測定開始深
度（時刻ｔ。に相当）に対応する時刻のデータ、Ｘ，及
びｙ，を測定終了深度（時刻１，に相当）に対応する時
刻のデータであるとすると、周期検出部４よりのｘ１な
いしＸ，及び、パルス計数部５よりのｙＩないしｙ，か
測定幅（測定時間）内のデータとなる。従って上記サン
プリング周期内におけるパルスの時間幅ΔＸｓ及び計数
パルス数Δｙ７は、次式で表される。 （ｆｃは計数用クロノク周波数） 従って、上記の測定時間内で上式の各々の総和をとれば
、測定時間内の全パルス数Ｙ及び全パルス数に要した時
間Ｘが得られる。 ｌ二１ これより、測定時間内での平均周波数ｆは、ｆ＝Ｙ／Ｘ
で求まるが、（１）式で得られるデータをそのまま採用
したのでは、既述したように、異常周期のデータを含ん
でしまうので、演算部８にて以下に述べる処理が行われ
る。 即ち、この種の装置には、通常、速度検出範囲が仕様上
で決められているので、これにより、エコー信号のドッ
プラーシフトによる周波数帯域幅も決めることができ、
従って周波数帯域幅からパルスの周期の範囲も設定でき
る。又、船舶等は急激に速度を変化させることはあまり
ないので、速度の変動、言い換えればドップラーシフト
周波数及び周期の変動量にもある範囲を設定できる。こ
れより、演算部８に対して正常な周期の範囲Δτｗｉｎ
〜ΔτＷａＸを設定しておくことで、（１）式より得ら
れる、エコー信号の１パルスに対する瞬時周期Δτ（一
ΔＸ ，／Δｙ．）が下記の（３）式を満足しているか
否かによって検出した周期が正常なパルスによるものか
否かを判定できる。 ΔｒＩＩｌｉｎ≦Δτ≦Δｒ ｒａａｘ （３
）このように、１バルス毎に上記の判定が行われ、正常
であった周期τのΔＸ．、Δｙ．の各々の総相Ｘ゜、Ｙ
゜を求める。 この後は、次の（５）式から正常周期に基づく平均ドッ
プラーシフト周波数ｆを求めることができる。 ｆ＝Ｙ’／Ｘ’ （５） 尚、ドップラーソナーや潮流計では船体動揺による影響
を軽減するために主に３ないし４ビーム方式が採用され
ており、ビーム数が増加した場合、第１図の構成におい
て、各ビーム毎に周期検出部４及びパルス数計数部５を
設けるだけで良《、周波数追尾方式のように各ビーム、
各測定層単位に必要となるものではないので、ハードウ
ェアの簡略化及び部品点数の削減が可能である。
ク図である。 ｌは、超音波を送波するとともに送波した超音波のエコ
ー信号を検出する送受波器であり、２は、送受波器ｌに
印加する送信電力を出力する送信器である。３は、送受
波器１よりの受信エコーを増幅する受信器であり、Ｓは
、送信と受信とを切り替えるための送受切換器である。 ４は、受信器３より出力されるエコー信号の各パルスに
対する周期を検出する周期検出部であり、５は、同エコ
ー信号のパルス数を計数するパルス数計数部である。 ６は、周期検出部４及びパルス数検出部５より出力され
る周期及びパルス数を記憶するメモリであり、７は、周
期検出部４及びメモリ６に対してそれぞれ計数用クロッ
ク及びサンプリングクロックを与える発振器である。８
は、演算部であり、この演算部８に対して設定された、
測定開始深度（第５図における時刻ｔ。）及び測定幅（
第５図における時刻ｔ。ないしｔＪに対し、メモリ６よ
り読み出したデータに基づき周期を求め、ドップラーシ
フト周波数を演算する演算部であり、内部には、求めた
周期が正常であるか否かを判定する判定部８Ａを備える
。 第２図は、周期検出部４，パルス数計数器５及びメモリ
６部の詳細回路図を示している。周期検出部４は、ｋビ
ットのカウンタ４Ａ及びフリップフロツブ回路４Ｂから
なり、パルス数計数部５は、ｅビノトのカウンタにてな
る。又、メモリ６は、ｋビットのフリップフロップ回路
６Ａとｅビットのフリップフロップ回路６Ｂとからなる
。 次に上記構成の装置の動作を説明する。 送受波器ｌより超音波が送波され、そのエコー信号が送
受波器１で検出され、受信器３よの所定のエコー信号が
出力されると、周期検出部４にて、エコー信号の各パル
スの周期が計数用クロツクに基づいて検出されるととも
に、パルス計数部５においては、エコー信号のパルス数
が計数され、これらの検出された周期及びパルス数は、
サンプリングクロノクに基ついてメモリ６に取り込まれ
、演算部８へ送出され、演算部８には、以下に示すよう
なサンプリング出力が人力される。 周波数検出部４の サンプリング出力 Ｘｉ−， Ｘ １１ ＸＩ ＸＩ争１ Ｘ １や！ パルス数計数部５ サンプリング出力 ｙＩ−！ Ｙ ＋−＋ ｙＩ ｙ１＊１ Ｙ １２ Ｘ Ｊ−ｔ ｘ Ｊ−． ｘＪ ＸＪ＊１ Ｙ ．ｈ−ｔ ｙＪ−１ ｙＪ ｙＪＩＩ 上記一連のデータにおいて、ＸＩ及びｙｌを測定開始深
度（時刻ｔ。に相当）に対応する時刻のデータ、Ｘ，及
びｙ，を測定終了深度（時刻１，に相当）に対応する時
刻のデータであるとすると、周期検出部４よりのｘ１な
いしＸ，及び、パルス計数部５よりのｙＩないしｙ，か
測定幅（測定時間）内のデータとなる。従って上記サン
プリング周期内におけるパルスの時間幅ΔＸｓ及び計数
パルス数Δｙ７は、次式で表される。 （ｆｃは計数用クロノク周波数） 従って、上記の測定時間内で上式の各々の総和をとれば
、測定時間内の全パルス数Ｙ及び全パルス数に要した時
間Ｘが得られる。 ｌ二１ これより、測定時間内での平均周波数ｆは、ｆ＝Ｙ／Ｘ
で求まるが、（１）式で得られるデータをそのまま採用
したのでは、既述したように、異常周期のデータを含ん
でしまうので、演算部８にて以下に述べる処理が行われ
る。 即ち、この種の装置には、通常、速度検出範囲が仕様上
で決められているので、これにより、エコー信号のドッ
プラーシフトによる周波数帯域幅も決めることができ、
従って周波数帯域幅からパルスの周期の範囲も設定でき
る。又、船舶等は急激に速度を変化させることはあまり
ないので、速度の変動、言い換えればドップラーシフト
周波数及び周期の変動量にもある範囲を設定できる。こ
れより、演算部８に対して正常な周期の範囲Δτｗｉｎ
〜ΔτＷａＸを設定しておくことで、（１）式より得ら
れる、エコー信号の１パルスに対する瞬時周期Δτ（一
ΔＸ ，／Δｙ．）が下記の（３）式を満足しているか
否かによって検出した周期が正常なパルスによるものか
否かを判定できる。 ΔｒＩＩｌｉｎ≦Δτ≦Δｒ ｒａａｘ （３
）このように、１バルス毎に上記の判定が行われ、正常
であった周期τのΔＸ．、Δｙ．の各々の総相Ｘ゜、Ｙ
゜を求める。 この後は、次の（５）式から正常周期に基づく平均ドッ
プラーシフト周波数ｆを求めることができる。 ｆ＝Ｙ’／Ｘ’ （５） 尚、ドップラーソナーや潮流計では船体動揺による影響
を軽減するために主に３ないし４ビーム方式が採用され
ており、ビーム数が増加した場合、第１図の構成におい
て、各ビーム毎に周期検出部４及びパルス数計数部５を
設けるだけで良《、周波数追尾方式のように各ビーム、
各測定層単位に必要となるものではないので、ハードウ
ェアの簡略化及び部品点数の削減が可能である。
以上説明したように、この発明は、エコー信号における
各パルス毎の周期を求め、この求めた周期から正常なも
ののみを採取するようにしたので、異常周期等が除外さ
れ検出精度が向上し、又、複数の正常な周期からドップ
ラーシフト周波数を求めるようにしたので更に検出精度
の向上を図れる。
各パルス毎の周期を求め、この求めた周期から正常なも
ののみを採取するようにしたので、異常周期等が除外さ
れ検出精度が向上し、又、複数の正常な周期からドップ
ラーシフト周波数を求めるようにしたので更に検出精度
の向上を図れる。
第１図はこの発明のドップラー式速度検出装置の一実施
例を示す制御ブロック図、第２図は、第１図の装置にお
ける主要部の詳細構成を示すブロック図、第３図は、船
速の測定法を説明するために用いた図、第４図及び第５
図は、エコー信号からドップラーシフト周波数を検出す
るのに用いられるパルス計数方式及び周期検出方式を動
作を示すタイムチャート、第６図は、上記周期検出方式
を改良した周期検出回路のブロック図、第７図は、第６
図のブロック図の動作を示すタイムチャート、第８図は
、第６図の周期検出を更に改良した周期検出回路のブロ
ソク図、第９図は、第８図のブロソク図の動作を示すタ
イムチャートである。 １・・・送受波器、２・・・送信器、 ３・・・受信器、Ｓ・・・送受切換器、４・・・周期検
出部、５・・・パルス数計数部、６・・・メモリ、７・
・・発振器、 ８・・・演算部、８ａ・・・判定部。
例を示す制御ブロック図、第２図は、第１図の装置にお
ける主要部の詳細構成を示すブロック図、第３図は、船
速の測定法を説明するために用いた図、第４図及び第５
図は、エコー信号からドップラーシフト周波数を検出す
るのに用いられるパルス計数方式及び周期検出方式を動
作を示すタイムチャート、第６図は、上記周期検出方式
を改良した周期検出回路のブロック図、第７図は、第６
図のブロック図の動作を示すタイムチャート、第８図は
、第６図の周期検出を更に改良した周期検出回路のブロ
ソク図、第９図は、第８図のブロソク図の動作を示すタ
イムチャートである。 １・・・送受波器、２・・・送信器、 ３・・・受信器、Ｓ・・・送受切換器、４・・・周期検
出部、５・・・パルス数計数部、６・・・メモリ、７・
・・発振器、 ８・・・演算部、８ａ・・・判定部。
Claims (1)
- （１）水中伝播する超音波エコー信号に生じたドップラ
ーシフト周波数を検出することにより、潮流もしくは船
速等を検出するドップラー式速度検出装置であって、 所定の測定時間に対し、上記エコー信号における各パル
ス毎の周期を検出する周期検出手段と、前記周期検出手
段で検出された周期が正常と判定される周期範囲内にあ
るか否かを判定する周期判定手段と、 前記周期判定手段で正常と判定された複数の周期から平
均周期を演算する平均周期演算手段と、を備え、前記平
均周期演算手段で演算された平均周期の逆数値からドッ
プラーシフト周波数を求めることをを特徴とするドップ
ラー式速度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1215390A JP2837484B2 (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | ドップラー式速度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1215390A JP2837484B2 (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | ドップラー式速度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03216578A true JPH03216578A (ja) | 1991-09-24 |
| JP2837484B2 JP2837484B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=11797524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1215390A Expired - Lifetime JP2837484B2 (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | ドップラー式速度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2837484B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016125987A (ja) * | 2015-01-08 | 2016-07-11 | ローム株式会社 | 超音波センサ及びバースト信号の制御方法 |
-
1990
- 1990-01-22 JP JP1215390A patent/JP2837484B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016125987A (ja) * | 2015-01-08 | 2016-07-11 | ローム株式会社 | 超音波センサ及びバースト信号の制御方法 |
| WO2016111102A1 (ja) * | 2015-01-08 | 2016-07-14 | ローム株式会社 | 超音波センサ及びバースト信号の制御方法 |
| CN107110961A (zh) * | 2015-01-08 | 2017-08-29 | 罗姆股份有限公司 | 超声波传感器和猝发信号控制方法 |
| EP3244230A4 (en) * | 2015-01-08 | 2018-10-17 | Rohm Co., Ltd. | Ultrasonic sensor and burst signal control method |
| US10852404B2 (en) | 2015-01-08 | 2020-12-01 | Rohm Co., Ltd. | Ultrasonic sensor, and method for controlling a burst signal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2837484B2 (ja) | 1998-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101238387B1 (ko) | 초음파를 이용한 빙해수조 얼음두께 계측 시스템 및 그 계측 방법 | |
| WO1991014953A1 (en) | Device for measuring speed of moving body | |
| US3388372A (en) | Determination of ocean sound velocity profiles | |
| US3795893A (en) | Doppler speed log | |
| JPH03216578A (ja) | ドップラー式速度検出装置 | |
| KR101091645B1 (ko) | 도플러 편이 추정장치 및 도플러 편이 추정방법 | |
| EP0565570A1 (en) | Thickness and flaw detection using time mapping into memory technique | |
| RU2319116C1 (ru) | Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах | |
| JPS63256881A (ja) | 音響測位装置の送受信装置 | |
| JP3036172B2 (ja) | 圧力容器内の液面レベル検出装置 | |
| JP7429448B2 (ja) | 水中探知装置 | |
| JP3028376B2 (ja) | 移動体速度検出装置 | |
| CN111337881B (zh) | 一种利用螺旋桨噪声的水下目标探测方法 | |
| JPH0727551A (ja) | 管内形状検査装置 | |
| RU2195635C1 (ru) | Способ измерения уровня жидких и сыпучих сред | |
| JP2005214672A (ja) | マイクロ波パルスレーダ装置 | |
| RU2066852C1 (ru) | Способ определения распределения скорости звука в жидких средах вниз по глубине | |
| JP2001201388A (ja) | 配管内の液位測定装置及び液位測定方法 | |
| KR101806306B1 (ko) | 파이프의 두께 측정을 기초로 한 유속 측정 장치 | |
| JPH03248083A (ja) | 計量用魚群探知機の魚群エコー積分装置 | |
| SU1580181A1 (ru) | Способ определени скорости звука в жидких средах | |
| RU2664981C2 (ru) | Параметрический эхоледомер | |
| JPS6199868A (ja) | ドツプラ−船速計 | |
| JP2500404Y2 (ja) | 船速測定装置 | |
| JP2003222669A (ja) | パルスレーダ装置 |