JPH03242583A - 水中探知装置 - 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】 ＋ａ＋産業上の利用分野 この発明は、潮流具（やドツプラーソナーあるいは魚群
探知機などに適用される水中探知装置に関する。

（ｂｌ従来の技術 従来より、潮流を測定して魚網の投網、揚網および操船
を援助するｔ！Ａ攪電子電子機器て超音波式の潮流計が
用いられている。

上記潮流計は、水平指向方向が互いに１２０度づつ離れ
た方向で一定の俯角で超音波の送受波を行い、海底反射
波のドツプラーシフｌ−１によって船の移動方向と移動
速度を求め、また設定した深度からの反射波のドツプラ
ーシフト量からその深度における潮流の流向と流速を測
定するものである。

（ｃ１発明が解決しようとする課題 ところが、従来の潮流計においては次に述べる点で解決
すべき技術的課題があった。

超音波の送受波器としては、音響素子とともに圧電素子
がモールド材中に収納されたものが用いられるが、この
ような超音波送受波器の指向特性は圧電素子の分割振動
などの影響により、送受波器の法線方向にメインローブ
を有し、法線から一定角度傘状に開いたサイトローブを
有するものとなる。この超音波送受波器は水中の所定深
度および水底からの反射波のドツプラーシフトを検出す
るためにその指向方向が一定の俯角をもって装備される
。そのため、後述するように超音波送受波器の受波信号
はメインローブによる受波信号にサイドローブによる受
波信号が加算されたものとなって、正しい受波信号を検
出できない場合がある従来の超音波送受波器の指向特性
と装備の例およびその受渡信号の波形例を第５図および
第６図に示す。

第５図において１は船舶、２はその船底に装備された超
音波送受波器である。また、ＭＬは送受波器２のメイン
ローブ、ＳＬはメインローブＭＬを中心としてφだけ開
いた位置にある傘状のサイドローブを表している。この
例ではサイドローフＳＬの一部が水底に対し法線方向に
超音波の送受波を行う関係となっている。

第６図は送受波器の受波信号の波形であり、Ａは送波信
号、ＢはメインローブＭＬによる水底反射波、Ｃはサイ
ドローブＳＬによる水底反射波である。このよう乙こサ
イドローブＳＬがメインローブＭＬより早く水底反射波
を受波するため、メインローブＭＬによる水底直前の層
からの反射波にサイドローブによる水底反射波Ｃが重畳
される。

その結果第５図に示すハツチング部分の潮流（底潮）測
定や物体検知については正確に行うことはできず、専ら
これより上層についてのみ潮流測定や物体検知が行われ
ていた。

例えば、巻網漁法の場合、一般に巻網下縁部の沈子が海
底直前に達するまで網全体を下ろし、包囲し巷た魚群が
巻網の下部から逸脱しないように下縁の輪に通した索を
締めるか、下縁を繰り上げなければならない。しかしな
がら、海底直前の深層ｔＭ流（底潮）の影響によって巻
網の下縁部が大きく変形し、網の絡みや捩などにより破
網するおそれがあった。このように操網の上でも水底直
前の潮流を正確に測定する必要があった。

また、第５図に示したようにサイドローブＳＬの指向方
向はメインローブＭＬの指向方向に比較して、水底↓こ
対しより法線方向に近いため、水底の反射率が高く、サ
イドローブによる水底反射波の強度が無視てきない程高
くなる。このため、このサイドローブ↓こよる水底反射
波を実際の水底反射波として誤検知して誤った対地船速
を求めてしまうという問題もあった。

この発明の目的は、水底直前の層における潮流や物体検
知を可能とし、また水底反射波を正確に抽出できるよう
にした水中探知装置を提供することにある。

（ｄ１課題を解決するための手段 この発明は、水中の斜め下方向に対する超音波の送波右
よび水中または水底からの超音波の受渡を行う超音波送
受波器と、この超音波の送受波により水中を探知する水
中探知装置において、上記送受波器のメインローブの指
向方向と鉛直線とのな了角度を、上記送受波器の主要な
サイドローブの指向方向と鉛直線とのなす角度より小さ
くしたことを特徴とする。

（２１作用 この発明の構成例を第１図に示す。同図において、ｌ二
よ前舵、２はその船底に装備されている超音波送受波器
である。また、ＭＬはその指向特性のメインローブ、Ｓ
Ｌはサイドローブである。メインローブＭＬの指向方向
と鉛直線とのなす角度θｍが、主要なサイドローブＳＬ
の指向方向と鉛直線とのなす角度θＳより小さくなるよ
うに装備されている。このため、メインローブＭＬの指
向方向における送受波器と水底間の直線距離は、サイド
ローブＳＬの指向方向における送受波器と水底間の直線
距離より短くなる。したがって、サイドローブによる水
底反射波はメインローブによる水底反射波より時間的に
後に帰来し、第５図に示したように、水底直前の深層か
らの反射波に４＋イドローブの水底反射波が重畳されず
、水面付近から水底まで広範囲にわたって水中探知を行
うことができる。また、サイドローブによる送波信号は
メインローブによる送波信号に比較して水底に対し、浅
い（鉛直線とのなす角度が大きい）角度て入射されるた
め、水底での反射率も低くなり、サイドローブによる水
底反射波の強度がより小さくなる。このため、実際の（
メインローブによる）水底反射波を正確に抽出すること
が可能となる。

（ｆｌ実施例 この発明の実施例である潮流計の構成を第３図に示す。

第３図において、３０は潮流計の制御回路部、その他の
ブロックは通常ディジタル計算機の演算処理により行わ
れる部分である。送信信号発生回路１は水中に送波すべ
き超音波の信号を発生し、送信回路２．３および４はそ
の送信信号によって送受波器５，６および７を駆動する
。これらの送受波器５，６および７は水平指向方向が互
いに１２０度づつ離れた方向で、一定の俯角で超音波の
送受波を行う。増幅回路８．９および１０は超音波送受
波器５，６および７の受波信号を増幅し、周波数検出回
路１１．１２および１３は受渡信号のドツプラーシフト
を検出する。サンプルゲート信号発生回路１４は設定さ
れた深度からの反射波を抽出するゲート信号およブ海底
反射波を抽出するゲート信号をそれぞれ発生する。また
、同図に其いてプロ、り１５，１６右よび１７はそれぞ
れ設定深度からの反射波の周波数ＦＷおよび海底反射波
の周波数ＦＣ，を記憶する。ブロック１８では、３方向
の受渡信号の周波数から自船の船首を基準とするＸ、　
Ｙ座標系の対地速度（ＶＸＧ、ＶＹＧ）と設定深度に対
する対水速度（ＶＸＷ、ＶＹＷ）をそれぞれ求める。ま
た、ブロック１９では、自船の船首を基準とするＸ、Ｙ
座標系の速度データとコンパス方位とに基づいて南北方
向と東西方向について、それぞれ対地速度（ＮＳＧ、Ｅ
ＷＧ）と対水速度（ＮＳＷ、ＥＷＷ）を求める。更にブ
ロック２０では、対水速度と対地速度との差から潮流の
南北方向の速度Ｎ　Ｓ　Ｃおよび東西方向の速度Ｅ　Ｗ
　Ｃを求める。なお、潮流の流速は（ＮＳＣ”　＋ＥＷ
Ｃ２）””として求められ、流向はｊａｎ　−’　（Ｅ
　Ｗ　Ｃ／　Ｎ　Ｓ　Ｃ）として求められる。

次に、超音波送受波器の指向特性と装備例を第１図およ
び第４図に示す。

上記３つの超音波送受波器５，６および７は第４図中の
矢印に示すように船首方向と、船首方向から左右に１２
０度離れた方向とをそれぞれ指向するように設けられて
いる。第１図は船首方向を指向する超音波送受波器の指
向特性と指向方向を表していて、この超音波送受波器２
はサイドローブ角度φが４５度方向にあり、鉛直線に対
するメインローブの指向方向θｍが１５度、従って鉛直
線に対するサイドローブの指向方向θＳが３０度とする
関係で超音波送受波器２が設置されている。右舷後方ま
たは左舷後方に指向する他の超音波送受波器についても
第１図に示したのと同様の関係て設置されている。

なお、水中または水底からの反射波のドツプラーシフト
ｌは次式て表される。

５ｆ−（２ｆｏ・Ｖ−ｓｉｎθｍ）／Ｃ二こてｆｏ；送
波周波数 Ｖ：送受波器に対する水平方向の相対 移動速度 Ｃ：水中音速 である。

従来の潮流計の超音波送受波器に比較すれば、鉛直線二
二対する指向角＝θｍが小さく、ｓｉｎθｍが小さくな
って速度分解能が低下するが、その分送波信号の周波数
ｆｏを高くすれば十分な速度分解能が維持できる。

第２図は上記３つの超音波送受波器のうち１つの超音波
送受波器の受渡信号の波形図である。同図においてＡは
送波信号、Ｂは水底反射波の信号、さらにＣはサイドロ
ーブによる水底反射波の信号である。このように、サイ
ドローブによる水底反射波Ｃがメインローブによる水底
反射波Ｂより時間的に後に表れるため、超音波信号を送
波してから水底反射波Ｂが受波されるまでの時間ｔｏの
全深度について水中探知を行うことができる。また、サ
イドローブによる水底反射波Ｃの強度がメインローブに
よる水底反射波Ｂの強度より十分小さいため、実際の水
底反射波Ｂを正しく抽出するか゛ こと嘉てきる。

なお、実施例では所定深度の水中および水底からの反射
波のドツプラーシフトによって船の対地速度および船の
移動方向を測定するとともに、所定深度の潮流を測定す
る例であったが、魚群探知機と同様の目的で、水面から
水底直前の深度に亘って水中物体を検知する装置にも適
用することができる。

（ｇ１発明の効果 この発明によれば、超音波送受波器のサイドローブによ
る水底反射波が本来のメインローブによる水底反射波の
後に低い強度で表れるため、水底反射波直前の層から反
射する信号にサイドローブの水中反射波の信号が重畳さ
れず、水底直前の深層における潮流や水中物体を確実に
検知することができる。また、メインローブによる実際
の水底反射波を確実に抽出して対地船速などを正確に求
めることができる。

流計の構成図である。第４図は同潮流計に用いられる超
音波送受波器の水平指向方向を示す図である。第５図お
よび第６図は従来の潮流計における超音波送受波器の構
成および受波信号の波形図である。

１−船舶、２−超音波送受波器、 ＭＬ−メインローフ、 Ｌ サイドローフ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水中の斜め下方向に対する超音波の送波および水
   中または水底からの超音波の受波を行う超音波送受波器
   と、この超音波の送受波により水中を探知する水中探知
   装置において、 上記送受波器のメインローブの指向方向と鉛直線とのな
   す角度を、上記送受波器の主要なサイドローブの指向方
   向と鉛直線とのなす角度より小さくしたことを特徴とす
   る水中探知装置。