JPH0395477A - 超音波探知装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は魚群探知機などとして使用される超音波探知
装置に関するものである。

［従来の技術］ 超音波は弾性振動であるので、気体中に限らず液体中・
固体中でも遠くまでよく伝播する。また非破壊で計測を
行うことができるので、電波が入らない海水中での計測
、例えば海洋分野では、魚群探知機などに利用されてい
る。

超音波による計測は、パルス反射法がもつとも多く利用
されており、その原理はレーダーと殆ど同じである。す
なわち送信用振動子から超音波パルスを媒質中に発射し
て、物標からの反射波を受信用振動子で受け、これを電
気信号に変換して増幅検波し、受信信号の時間的変化を
フラウン管オシロスコープで表示したつ、記録紙に記録
することにより、 ■反射波の時間遅れから物標までの距離を得ることがで
きる。

■受渡器の向きから物標の方向を得ることができる。

■反射波の振幅から物標の大きさ・形状などの情報を得
ることができる。

また距離分解能を向上させるために、レーダーでは早く
からパルス圧縮技術が用いられている。

従ってレーダーに類似する超音波探知装置においても距
離分解能を向上させるために、パルス圧縮技術が用いら
れてもよいのであるが、現実には用いられていない。こ
の理由は、超音波探知装置はレーダーに比べ大きなサイ
ドローブを持っており、相関処理によるパルス圧縮が困
難でパルス圧縮装置が高価なものとなってしまうがらで
ある。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来のパルス圧縮技術を用いない超音波探
知装置では、その距離分解能は魚群探知機を例にとれば
、例えば海水中の超音波の速度を１．５ｋｒｎ／ｓｅｃ
、２ｍｓのパルス幅では、往復１．５ｍとなり、これ以
上距離分解能を向上させることはてきないという問題点
があった。

この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
、簡単な回路によってパルス幅圧縮効果を得、距離分解
能の向」二を図ることができる超音波探知装置を得るこ
とを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかる超音波探知装置は、尖鋭な立ち上がり
及び尖鋭な立ち下がり特性を有するパルス波で変調され
た超音波を用い、パルス幅内において複数の物標からの
エコーが重畳したときは、その重畳の開始点と終了点と
てエコーの振幅が変化することを利用し、エコーの振幅
の変化を微分回路で検出することとしたものである。

［作用］ この発明においては、微分回路でエコーの振幅の変化を
検出し、いわゆる１一ランスバーサルフィルタによって
必要とする信号だけを抽出することにより、パルス幅圧
縮効果を得ることが可能となる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面を用いて説明する。第１
図はこの発明の一実施例である超音波探知装置の構戊を
示すブロック図で、図において（↑）は送波器と受渡器
とを兼ねる送受波器、（２〉は送信器、（３）は前置増
幅器、（４）はＴＶＧ（ｔｉｍｅｖａｒｉｅｄ　ｇａｉ
ｎ）回路、（５）は検波回路、（６）はこの実施例にお
けるパルス圧縮装置である。

第１図に示す超音波探知装置は、尖鋭な立ち上がり及び
尖鋭な立ち下がり特性を有する矩形波パルス、又はその
矩形波パルスで変調された超音波周波数の信号を処理す
るため、広帯域特性を持たせてある。

第２図は第１図に示すパルス圧縮装置（６）の横或を示
す図で、図において（７）は微分回路、（８）は反転増
幅回路、（９）は遅延回路、（１０）は加算回路、（１
１）は半波整流回路を示す。また破線のフロック（２０
）はトランスバーサルフィルタ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓａ
ｌ　ｆｉｌｔｅｒ）として良く知られた回路である。

次の第３図は、第１図，第２図に示す（ａ）〜（ｋ）の
波形を示す波形図である。

以下、この発明の動作について説明する。第１図に示す
送信器（２〉は、第３図（ａ）に示すような矩形波で変
調された超音波周波数の電力を発生する。変調する矩形
波は尖鋭な立ち上がり及ひ尖鋭な立ち下がり特性を持た
せてある。この電力は送受波器（１）によって超音波の
エネルギーに変換され、物標へ向かって放射される。そ
して放射された超音波は、物標での反射によってエコー
として送受波器（１）へ戻り、電気信号に変換される。

ここで仮に物標Ｂ，Ｃ，Ｄからのエコーが、それぞれ時
間Ｔｌ，Ｔ２．Ｔ３たけ遅れ、それぞれ第３図（ｂ）．
（ｃ），（ｄ）に示すエコーとなるとする。第３図（ｅ
）はこれらエコーの和、すなわち（ｂ）＋　（ｃ）　＋
（ｄ）を示し、これが送受波器（１）によって電気信号
に変換される。変換５　一 ６ された電気信号は前置増幅器（３）で増幅された後、Ｔ
ＶＧ凹路＜４）により増幅される。すなわち送受波器（
］）から超音波パルスを送出した時点く以下、送波時点
という）からの時間の経過に応して増幅度を大きくし、
超音波の伝播距離による減衰の差がこのＴＶＧ回路（４
〉で補償される。従ってＴＶＧ回路（４）の出力点の波
形は、第３図（ｅ）となると言うことができる。

検波回路（５）は波形（ｅ）を振幅検波し、その出力は
第３図（ｆ）に示すようになる。この第３図（ｆ）に示
す波形を微分回路（７）で微分することにより、第３図
（ｇ）に示す波形となる。そしてこの波形（ｇ）が第２
図に示す反転増幅回路（８）により、その極性が反転さ
れ、波形（ｈ）となる。

また第２図に示す遅延回路（９）で波形（ｇ）に送信パ
ルスのパルス幅（ＰＷで表す）に相当する遅延を与える
と、第３図（ｉ）に示す波形となる。

次に加算回路（１０）により、波形（１〕）と波形（ｉ
）とを加算すると、その出力として第３図（ｊ）に示す
波形を得る。そして第２図に示す半波整流１１ｉｆｌ′
Ｆｉｌ１１）によって波形（ｊ）の正方向の極性のパル
スだけを取れば、第３図（ｋ）で示す波形を得る。これ
が求めるエコー波形となる。

すなわち送出する超音波のパルス幅は、第３図（ａ）に
ＰＷて示すように長くても、ＰＷ以下の距離差にある複
数の物標からのエコーを、第３図（ｋ＞に示すように分
解して検出することができる。

但し検出したエコーの位置は、遅延回路（９）によりＰ
Ｗだけ遅れることになるのて、これを補正して反射物標
の位置を算出する。

し発明の効果］ この発明は以上説明したように、簡単な回路によってパ
ルス幅圧縮効果を得、距離分解能の向上を図ることがで
きるので、例えば魚群探知機において従来は困難とされ
ていた根付き魚と海底との分離、魚群内の単体魚の分離
などを行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構戒を示すブロック図、
第２図は第１図に示ずパルス圧縮装置の構成を示す図、
第３図は第ｌ図．第２図の各部の波形を示す波形図。 （１）は送受波器、（２）は送信器、（３）は前置増幅
器、（４）はＴＶＧ回路、（５）は検波回路、（６）は
パルス圧縮装置、（７）は微分回路、（８）は反転増幅
回路、（９〉は遅延回路、（１０）は加算回路、（１１
）は半波整流回路。 ９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 尖鋭な立ち上がり及び尖鋭な立ち下がり特性を有する矩
   形波パルスで変調された超音波を送波し、且つ受波する
   広帯域特性を有する送受波器、この送受波器に上記矩形
   波パルスで変調した超音波周波数の電力を入力する送信
   器、 上記送信器から入力された電力が上記送受波器により超
   音波に変換されて放射され、物標（複数又は単数）から
   反射したエコーが上記送受波器により受波されて電気信
   号に変換された場合、この電気信号を入力して送波時点
   からのエコーの時間遅れに応じて大きくなる増幅度でこ
   の電気信号を補正するＴＶＧ（ｔｉｍｅ　ｖａｒｉｅｄ
   　ｇａｉｎ）回路、このＴＶＧ回路の出力を振幅検波す
   る検波回路、この検波回路の出力を微分する微分回路、 この微分回路の出力の極性を反転する反転増幅回路、 上記微分回路の出力を上記矩形波パルスのパルス幅だけ
   遅延する遅延回路、 この遅延回路の出力と上記反転増幅回路の出力との和を
   入力し、その正方向極性のパルスだけを出力する半波整
   流回路、 を備えた超音波探知装置。