JPH05264720A - 音響測深機 - Google Patents

音響測深機

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JPH05264720A
JPH05264720A JP4092136A JP9213692A JPH05264720A JP H05264720 A JPH05264720 A JP H05264720A JP 4092136 A JP4092136 A JP 4092136A JP 9213692 A JP9213692 A JP 9213692A JP H05264720 A JPH05264720 A JP H05264720A
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JP
Japan
Prior art keywords
signal
echo
level
transmission
gain
Prior art date
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Pending
Application number
JP4092136A
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English (en)
Inventor
Takashi Matsumoto
▲隆▼司 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH05264720A publication Critical patent/JPH05264720A/ja
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 音響測深機において、エコー成分を確実に検
出し、多重反射やノイズ成分により誤動作しないように
する。 【構成】 送信パルスを所定幅及び所定振幅で送信し、
そのときの受信信号に含まれるエコーレベルLe とノイ
ズレベルLn とをエコーレベル演算部21及びノイズレ
ベル演算20にて検出する。このLe とLn とにより制
御部22はS/Nを算出し、最適S/N(20dB)にな
る様、送信信号のパルス幅及び振幅、更にはPGC部1
7の利得を設定制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は音響測深機に関するものである。
【0002】
【従来技術】図4は従来の音響測深機の一例を示すブロ
ック図である。送信信号発生部32は制御部22により
指定されるパルス幅及びパルス振幅の送信信号を生成す
る。この送信信号は電力増幅部14により電力増幅され
た後、送受信切替部12を介して送受波部11へ送出さ
れ、この送受波部11によって音波に変換されて海底に
向け送出される。
【0003】海底にて反射した音波は送受波部11によ
り電気信号に変換され、受信信号として送受切替部12
を介して前置増幅部15へ入力される。この受信信号は
前置増幅部15で増幅され、BPF16でノイズ成分等
が除去された後、TVGC部(Time variable gain con
trol:時間可変利得制御)23に供給されて増幅され
る。TVGC部23は、水深が深くなるにつれて減衰す
るエコー成分を受信するために、制御部22からの利得
制御信号に応じて、図5に示すように、時間経過に応じ
て利得を変化させる。
【0004】図5において、(a)は入力信号を示し、
(b)はTVGC部の利得制御特性を示し、また(c)
は出力信号を示している。音波発射直後のパルス成分お
よび残響成分を抑圧するため、送信開始時にTVGC部
の利得を最大値から最小値に急速に低減させ、その後、
エコー成分を受信するために順次利得を増加させてい
る。
【0005】図4において、デジタイザ18はTVGC
部23の出力信号を受けて信号波形の成形処理を行い、
エコー時間を測定して水深を算出し、表示部19に水深
を表示させている。
【0006】一般に、送受波部が受信する信号には、海
底に向けて送出した送信パルスとその残響成分、海底か
ら反射してきたエコー成分、および多重反射成分、航走
ノイズや海水ノイズ等のノイズ成分が含まれている。
【0007】上述した従来の音響測深機は、送信パルス
発射直後の送信パルス成分および残響成分を抑圧した
後、エコー成分を受信するために、送信直後にTVGC
部の利得を最大値から最小値に急速に低減させ、その
後、順次利得を増加させている。
【0008】このため、時間の経過に伴ってTVGC部
の出力信号にノイズ成分が増大し、エコーを受信した後
に到来する多重反射成分等を大きな利得で増幅して出力
するので、エコー成分と、その後に到来する多重反射成
分やノイズ成分等との識別が困難となり、誤作動すると
いう問題点を有している。
【0009】
【発明の目的】本発明の目的は、エコー成分を確実に検
出できかつ多重反射成分やノイズ成分等によって誤作動
しない音響測深機を提供することである。
【0010】
【発明の構成】本発明による音響測深機は、送信制御信
号により指定されるパルス幅及び振幅を有する送信信号
を生成する手段と、この送信信号を音波に変換して水中
へ送出すると共に水中から受信した音波を電気信号に変
換して受信信号として出力する送受波器と、前記受信信
号を増幅する可変利得増幅手段と、前記受信信号に含ま
れる前記送信信号のエコー成分を検出するエコー成分検
出手段と、前記受信信号に含まれるノイズ成分を検出す
る手段と、前記エコー成分のレベル及びノイズ成分のレ
ベルに応じて前記送信信号のパルス幅及び振幅、更には
前記可変利得増幅手段の利得を設定制御する制御手段と
を含むことを特徴とする。
【0011】
【実施例】以下、図面を用いて発明の実施例について説
明する。
【0012】図1は本発明の実施例のブロック図であ
り、図4と同等部分は同一符号により示している。本実
施例は、電気信号と音波信号との変換を行う送受波部1
1と、送信信号と受信信号とを切替える送受切替部12
と、送信制御信号Ct に応じて送信信号を発生する送信
信号発生部13と、送信信号を増幅する電力増幅器14
と、受信信号を低雑音増幅する前置増幅部15と、所定
の周波数成分を通過させるBPF16と、予め指定され
たプログラムに応じて時間と共に利得を変化させて信号
を増幅するPGC部(Programable gain control)17
と、PGC部の出力信号So を受けて信号波形の成形処
理を行い、エコー時間を測定して水深を算出するデジタ
イザ18と、水深を表示する表示部19と、PGC部へ
入力する信号Si に含まれているノイズレベルを演算す
るノイズレベル演算部20と、信号Si に含まれている
エコーレベルを演算するエコーレベル演算部21と、送
信信号発生部13およびPGC部17を制御する制御部
22とを備えている。
【0013】制御部22は、ノイズレベル演算部20お
よびエコーレベル演算部21により算出されたノイズレ
ベル情報Ln およびエコーレベル情報Le を夫々受け、
最適なパルス幅,パルス振幅の送信信号となるように、
送信信号発生部13へ送信制御信号Ct を送出すると共
に、PGC部17の利得を指定する利得制御信号Cgを
送出する。
【0014】ノイズレベル演算部20およびエコーレベ
ル演算部21は、PGC部17の出力信号So 、制御部
22の利得制御信号Cg 、およびデジタイザ18が検知
した送信パルス,エコーパルスを示す信号Pを夫々受
け、出力信号So に含まれているノイズ成分およびエコ
ー成分を夫々サンプリングし、更に利得制御信号Cg が
示す利得で除算することにより、PGC部17の入力換
算したノイズレベル情報Ln およびエコーレベル情報L
e を算出する。
【0015】次に動作を説明する。
【0016】PGC部17の入力信号Si には、図3
(a)に示すように、海底に向けて送信した送信パルス
とその残響成分、海底から反射してきたエコー成分、お
よび多重反射成分、航走ノイズや海水ノイズ等のノイズ
成分が含まれている。従って、音響測深の精度を向上さ
せるためには、送信後のエコーの立上りを確実かつ高精
度に検出する必要があり、このため、測定深度およびノ
イズ発生状況に応じて最適のパルス幅,パルス振幅を有
する送信信号を送出しなければならない。
【0017】まず測定開始時、制御部22はサーチモー
ドとなり、最適のエコーが検出できる送信信号を設定す
るための動作を行う。このため、送信制御信号Ct を送
信信号発生部13へ送出して、送信パルスの振幅,パル
ス幅を順次変化させ、エコーがデジタイザ18により検
知されるようにする。
【0018】図2(a)にこのサーチモード時の制御部
22の動作処理フローを示している。例えば、送受波部
11のインピーダンスを|Z|=100 Ω,arg Z=0゜
とすると、送信電力10W,30W,100 W,300 W,
1000Wの場合、送信パルスの振幅は31.6Vrms ,5
4.8Vrms ,100 Vrms ,173 Vrms ,316 Vrmsと
なる。
【0019】従って、パルス幅を1ms,3ms,10ms,
30ms,100ms とすると、図2(a)に示す如きサーチ
モードにより、エコーがデジタイザ18により検知され
るようにサーチするのである。この場合のPGC部の利
得は所定値に設定しておくもので、例えば0dBとする。
【0020】先ず、送信パルス振幅を31.6Vrms ,
パルス幅を1msとして、デジタイザ18にエコーが検知
できるかどうか確認し、検知できなければ、振幅を100
Vrms ,パルス幅を10msとして再びデジタイザ18に
よりエコー検知できるかどうか確認する。
【0021】また、最終的に振幅を316 Vrms ,パルス
幅を100ms としてエコー検知できなければ、再度最初の
初期条件に戻り、同一処理を繰返し、エコー検知がなさ
れるまでサーチモードを続ける。
【0022】このサーチモードにおいて、例えば送信パ
ルスの振幅が100 Vrms ,パルス幅が10msのときにデ
ジタイザ18にてエコー検知ができたとする。その後、
制御部22はこのパルス幅, パルス振幅の各値を初期値
として、エコーレベルLe 及びノイズレベルLn を参照
しつつ図2(b)に示す如き手順で最適パルス幅及び振
幅、更にはPGC部17の最適利得を決定することにな
る。以下この最適値の動作の詳細について説明する。
【0023】ここで、制御部22は初期決定値であるパ
ルス幅10ms,振幅100 Vrms なる送信信号を生成する
よう信号Ct を生成し、この送信信号が送出された直後
に、PGC部17が最小利得になる様制御する。これは
送信信号の残響を受信しないようにするためである。そ
して、残響が無くなる時刻t1 (図3(b)参照)にお
いて、PGC部17の利得を例えば0dBに設定する。
【0024】このとき、Si でのノイズレベルが−80
dBであるとすると、ノイズレベル演算部20に入力され
るノイズレベルは、−80dB+0dB=−80dBとなり、
制御部22にLn =−80dBという値が送られる。
【0025】このとき、制御部22はLn =−80dBが
低過ぎる値であると判断し、PGC部17の利得を例え
ば60dBとするよう利得制御信号Cg を生成する。PG
C部17の利得が60dBになると、その出力So は−8
0dB+60dB=−20dBとなり、これがノイズレベル演
算部20へ送られ、ここでLn =−20dB−60dB=−
80dBと、PGC部17の入力ノイズレベルSi が求め
られる。
【0026】尚、このノイズレベルの演算においては、
エコーパルスを示す信号Pが入力されている期間はノイ
ズレベル演算部20の入力は断となっており、エコーと
ノイズとを分離して演算するようになっている。
【0027】次に、エコーがSi のレベルで−60dBで
あるとするとPGC部17の利得60dBより、−60dB
+60dB=0dBのレベル信号So としてエコーレベル演
算部21へ送られる。このエコーレベル演算部21で
は、So のレベル0dBと利得制御信号Cg (=60dB)
とから、Si のレベルをSi =0dB−60dB=−60dB
と演算し、入力換算のエコーレベルLe を算出する。
【0028】尚、このエコーレベルLe の演算において
も、エコーパルスを示す信号Pが入力されている期間に
ついて、エコーレベル演算部21にて演算が行われる。
【0029】この状態においては、Le =−60dB,L
n =−80dBであるから、制御部22はS/N=Le −
Ln =20dBであり、これは最適S/N値であるので、
送信信号のパルス幅及び振幅の初期値100 Vrms ,10
msを最適値とすると共に、PGC部17の利得60dBを
最適値として、これ等最適値の下に再び図3(a)〜
(c)の動作タイムチャートに従ってエコー検出がなさ
れるのである。
【0030】サーチモードにより得られた初期値による
S/Nが、例えば必要十分な20dBよりも大であれば、
送信信号のパルス幅または振幅を図2(b)に示す如く
下げることにより、S/N=20dBを満足する必要十分
な送信パルスの振幅及び幅を決定することができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、受
信信号中のエコーレベルとノイズレベルとを検出して最
適S/Nになる様に送信信号のパルス幅と振幅を設定す
ると共に、増幅部の利得をも最適値に設定する様にした
ので、エコー成分を確実に検出でき、またPGC部にお
いて受信信号の歪みが生じないように増幅することがで
きるので、多重反射成分やその他のノイズ成分等によっ
て誤動作することなく、高精度の深度測定を行うことが
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のブロック図である。
【図2】本発明の実施例の制御動作を示すフローチャー
トである。
【図3】本発明の動作を示すタイムチャートであり、
(a)は入力信号の例を示す図、(b)は利得制御特性
例を示す図、(c)は出力信号の例を示す図である。
【図4】従来の音響測深機の一例を示すブロック図であ
る。
【図5】図4の装置の動作を示すタイムチャートであ
り、(a)は入力信号の例を示す図、(b)は利得制御
特性例を示す図、(c)は出力信号の例を示す図であ
る。
【符号の説明】
11 送受波部 13 送信信号発生部 17 PGC部 18 デジタイザ 20 ノイズレベル演算部 21 エコーレベル演算部 22 制御部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信制御信号により指定されるパルス幅
    及び振幅を有する送信信号を生成する手段と、この送信
    信号を音波に変換して水中へ送出すると共に水中から受
    信した音波を電気信号に変換して受信信号として出力す
    る送受波器と、前記受信信号を増幅する可変利得増幅手
    段と、前記受信信号に含まれる前記送信信号のエコー成
    分を検出するエコー成分検出手段と、前記受信信号に含
    まれるノイズ成分を検出する手段と、前記エコー成分の
    レベル及びノイズ成分のレベルに応じて前記送信信号の
    パルス幅及び振幅、更には前記可変利得増幅手段の利得
    を設定制御する制御手段とを含むことを特徴とする音響
    測深機。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記可変利得増幅手段
    の利得を、前記送信信号が送出された直後に最小利得と
    し所定時間後に前記エコー成分のレベル及びノイズ成分
    のレベルに応じた値に設定するよう構成されていること
    を特徴とする請求項1記載の音響測深機。
JP4092136A 1992-03-18 1992-03-18 音響測深機 Pending JPH05264720A (ja)

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