JPH0774825B2 - 水中探知装置 - Google Patents
水中探知装置Info
- Publication number
- JPH0774825B2 JPH0774825B2 JP63038368A JP3836888A JPH0774825B2 JP H0774825 B2 JPH0774825 B2 JP H0774825B2 JP 63038368 A JP63038368 A JP 63038368A JP 3836888 A JP3836888 A JP 3836888A JP H0774825 B2 JPH0774825 B2 JP H0774825B2
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- JP
- Japan
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- attenuation
- underwater
- ultrasonic
- correction data
- absorption
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (a)産業上の利用分野 この発明は水中に超音波パルスを送信し、水中物標から
の反射信号を受信して水中物標の探知を行う水中探知装
置に関する。
の反射信号を受信して水中物標の探知を行う水中探知装
置に関する。
(b)従来の技術 従来、例えば垂直魚群探知器は海底測深や魚群探知に用
いられている。このような超音波パルスの送受によって
水中を探知する装置においては、水中における超音波の
減衰特性を補正するいわゆるTVG回路が設けられてい
る。
いられている。このような超音波パルスの送受によって
水中を探知する装置においては、水中における超音波の
減衰特性を補正するいわゆるTVG回路が設けられてい
る。
水中における超音波の減衰特性は一般に次式で表され
る。
る。
TL＝201og102R＋２αＲ・・・(1) TL＝401og10R＋２αＲ ・・・(2) TL:伝播減衰 （dB） R:距離 （Km） α：吸収減衰率（dB/Km） ここで(1)式は海底測深の場合、(2)式は魚群探知の場合
である。また、両式において前項は拡散による減衰、後
項は吸収による減衰である。
である。また、両式において前項は拡散による減衰、後
項は吸収による減衰である。
従来は、超音波パルスの送信後の時間経過に伴い減衰量
TLに反比例する量だけ受信部の利得を上げることによっ
て補正が行われている。
TLに反比例する量だけ受信部の利得を上げることによっ
て補正が行われている。
(c)発明が解決しようとする課題 ところが、従来の水中探知装置においては次の点で解決
すべき課題があった。すなわち探知すべき物標が海底で
あるか魚群であるかによって伝播減衰TLが異なり、また
魚群であっても、その密集度によっては前記(2)式が成
立しない。さらに探知すべき距離が遠距離におよぶ場
合、補正量の変化幅が大きくなるが、増幅回路のS/N比
との関係で一定範囲内でしか補正を行うことができな
い。
すべき課題があった。すなわち探知すべき物標が海底で
あるか魚群であるかによって伝播減衰TLが異なり、また
魚群であっても、その密集度によっては前記(2)式が成
立しない。さらに探知すべき距離が遠距離におよぶ場
合、補正量の変化幅が大きくなるが、増幅回路のS/N比
との関係で一定範囲内でしか補正を行うことができな
い。
ところで、探知すべき物標の種類、例えば魚種を識別す
る方法とし、周波数の異なる２種類の超音波パルスを用
い、その物標からの反射強度を比較することが有効であ
る。この発明は、このように探知物標の種類などの識別
のためには、かならずしも前記(1)式または(2)式に従っ
て減衰量を完全に補正する必要がないことに鑑み、周波
数の関数である吸収減衰αに係る減衰量のみを補正する
ことによって、従来の欠点を解消した水中探知装置を提
供することにある。
る方法とし、周波数の異なる２種類の超音波パルスを用
い、その物標からの反射強度を比較することが有効であ
る。この発明は、このように探知物標の種類などの識別
のためには、かならずしも前記(1)式または(2)式に従っ
て減衰量を完全に補正する必要がないことに鑑み、周波
数の関数である吸収減衰αに係る減衰量のみを補正する
ことによって、従来の欠点を解消した水中探知装置を提
供することにある。
(d)課題を解決するための手段 この発明の水中探知装置は、水中に超音波パルスを送信
し、水中物標からの反射信号を受信して水中物標の位置
と反射強度を求める水中探知装置において、 水中における超音波パルスの伝播減衰を次式で表すと
き、 TL＝Ｋ1og10R＋２αＲ （但し、TL:伝播減衰 K:定数 R:距離 α：吸収減衰
率） ２αＲで表される周波数に依存する吸収減衰を補正する
データを送信後の経過時間毎に周波数の異なる２種類の
超音波について各々の周波数に基づいてそれぞれ生成す
る減衰補正データ生成手段と、 前記周波数の異なる２種類の超音波パルスごとに、超音
波パルス送信後の時間経過に伴って前記減衰補正データ
生成手段の生成した補正データによって受信レベルを補
正する補正手段と、を設けたことを特徴としている。
し、水中物標からの反射信号を受信して水中物標の位置
と反射強度を求める水中探知装置において、 水中における超音波パルスの伝播減衰を次式で表すと
き、 TL＝Ｋ1og10R＋２αＲ （但し、TL:伝播減衰 K:定数 R:距離 α：吸収減衰
率） ２αＲで表される周波数に依存する吸収減衰を補正する
データを送信後の経過時間毎に周波数の異なる２種類の
超音波について各々の周波数に基づいてそれぞれ生成す
る減衰補正データ生成手段と、 前記周波数の異なる２種類の超音波パルスごとに、超音
波パルス送信後の時間経過に伴って前記減衰補正データ
生成手段の生成した補正データによって受信レベルを補
正する補正手段と、を設けたことを特徴としている。
(e)作用 この発明の水中探知装置においては、減衰補正データ生
成手段は、水中における超音波パルスの送信後の経過時
間毎の吸収減衰を補正するデータを周波数の異なる２種
類の超音波についてそれぞれ生成し、補正手段は、超音
波パルス送信後の時間経過に伴って前記減衰補正データ
生成手段の生成した補正データによって、周波数の異な
る２種類の超音波パルス毎に受信信号レベルを補正す
る。
成手段は、水中における超音波パルスの送信後の経過時
間毎の吸収減衰を補正するデータを周波数の異なる２種
類の超音波についてそれぞれ生成し、補正手段は、超音
波パルス送信後の時間経過に伴って前記減衰補正データ
生成手段の生成した補正データによって、周波数の異な
る２種類の超音波パルス毎に受信信号レベルを補正す
る。
ここで吸収減衰は前記(1)式または(2)式における右項の
第１項の距離Ｒだけの関数である拡散減衰と異なり、距
離Ｒと吸収減衰率αの積に比例するものとして表され
る。そして、この吸収減衰率αは超音波の周波数によっ
て定まる係数である。したがってこの吸収減衰項の周波
数毎の補正は、超音波パルスの周波数が異なっても、各
周波数に応じて距離Ｒすなわち超音波パルス送信後の経
過時間に対して個別に正しく行われる。このため距離Ｒ
が変わっても異なる２種類の超音波パルスの送受による
受信信号レベル間の比例関係は変わらず、探知物標の周
波数特性の観測が可能となる。なお、1og10R式で表され
る拡散減衰項を補正しない分だけTVG変化量が大きくな
らず、そのため遠距離でも探知物標の周波数特定の観測
が可能となる。また、遠距離まで探知する場合でも、吸
収減衰率の変化は比較的小さい。
第１項の距離Ｒだけの関数である拡散減衰と異なり、距
離Ｒと吸収減衰率αの積に比例するものとして表され
る。そして、この吸収減衰率αは超音波の周波数によっ
て定まる係数である。したがってこの吸収減衰項の周波
数毎の補正は、超音波パルスの周波数が異なっても、各
周波数に応じて距離Ｒすなわち超音波パルス送信後の経
過時間に対して個別に正しく行われる。このため距離Ｒ
が変わっても異なる２種類の超音波パルスの送受による
受信信号レベル間の比例関係は変わらず、探知物標の周
波数特性の観測が可能となる。なお、1og10R式で表され
る拡散減衰項を補正しない分だけTVG変化量が大きくな
らず、そのため遠距離でも探知物標の周波数特定の観測
が可能となる。また、遠距離まで探知する場合でも、吸
収減衰率の変化は比較的小さい。
(f)実施例 第１図はこの発明の実施例である水中探知装置のブロッ
ク図である。図において３はプログラム処理によって装
置全体の制御を行うCPU、１はそのプログラムを予め記
憶するROM、２はプログラムの実行に際してワーキング
エリアとして用いられるRAMである。４および５はI/Oポ
ートであり、後述する入出力装置が接続されている。24
は表示用データを記憶するメモリ、25はその表示データ
から表示用信号を発生する表示制御回路、26は探知結果
を画像表示するCRTである。
ク図である。図において３はプログラム処理によって装
置全体の制御を行うCPU、１はそのプログラムを予め記
憶するROM、２はプログラムの実行に際してワーキング
エリアとして用いられるRAMである。４および５はI/Oポ
ートであり、後述する入出力装置が接続されている。24
は表示用データを記憶するメモリ、25はその表示データ
から表示用信号を発生する表示制御回路、26は探知結果
を画像表示するCRTである。
６および７は発振回路８および９から一定時間持続する
周波数信号を発生させる制御回路である。パワーアンプ
10および11は発振回路８および９の出力信号を増幅し、
送受切換回路12および13を介して振動子22および23を駆
動する。これにより振動子22および23からそれぞれ所定
周波数の超音波パルスが送信される。振動子22および23
は水中探知物体からの反射波を受けて起電圧を発生し、
その信号が送受切換回路12および13を介して増幅回路14
および15に供給される。さらに増幅回路16および17は増
幅回路14および15の出力信号をD/Aコンバータ20および2
1の出力レベルに対応した増幅率で増幅を行う。18およ
び19はA/Dコンバータであり、受信信号レベルのデータ
をI/Oポート５に供給する。CUP3はI/Oポート４を介して
D/Aコンバータ20および21に対して制御データを出力す
ることによって後述する超音波の水中における吸収減衰
の補正を行い、I/Oポート５を介して受信信号のデータ
を読み込む。
周波数信号を発生させる制御回路である。パワーアンプ
10および11は発振回路８および９の出力信号を増幅し、
送受切換回路12および13を介して振動子22および23を駆
動する。これにより振動子22および23からそれぞれ所定
周波数の超音波パルスが送信される。振動子22および23
は水中探知物体からの反射波を受けて起電圧を発生し、
その信号が送受切換回路12および13を介して増幅回路14
および15に供給される。さらに増幅回路16および17は増
幅回路14および15の出力信号をD/Aコンバータ20および2
1の出力レベルに対応した増幅率で増幅を行う。18およ
び19はA/Dコンバータであり、受信信号レベルのデータ
をI/Oポート５に供給する。CUP3はI/Oポート４を介して
D/Aコンバータ20および21に対して制御データを出力す
ることによって後述する超音波の水中における吸収減衰
の補正を行い、I/Oポート５を介して受信信号のデータ
を読み込む。
第２図は第１図に示した増幅回路16および17の具体例で
ある。この回路は入力信号siをFETによって増幅を行い
出力信号soを得るが、その際第１図に示したD/Aコンバ
ータ20および21から与えられる制御信号scの電圧によっ
てFETの利得を可変している。
ある。この回路は入力信号siをFETによって増幅を行い
出力信号soを得るが、その際第１図に示したD/Aコンバ
ータ20および21から与えられる制御信号scの電圧によっ
てFETの利得を可変している。
第３図は第１図に示した信号ａ〜ｅの波形を示してい
る。このように制御回路６から信号ａが発生されること
により、信号ｂがパワーアンプ10から送受切換回路12を
介して振動子22に供給される。これによりｃの波形に示
すように魚群エコーや海底エコーなどの受信信号が得ら
れる。これとともに信号ｄに示すようにD/Aコンバータ2
0の信号は超音波パルス送信後の時間経過と比例する電
圧信号が発生される。これにより増幅回路16の出力信号
ｅは吸収減衰の補正された受信信号となる。
る。このように制御回路６から信号ａが発生されること
により、信号ｂがパワーアンプ10から送受切換回路12を
介して振動子22に供給される。これによりｃの波形に示
すように魚群エコーや海底エコーなどの受信信号が得ら
れる。これとともに信号ｄに示すようにD/Aコンバータ2
0の信号は超音波パルス送信後の時間経過と比例する電
圧信号が発生される。これにより増幅回路16の出力信号
ｅは吸収減衰の補正された受信信号となる。
次に第１図に示したCUP3の処理手順を第５図に示す。ま
ず、電源投入直後は補正データテーブルを作成する（n
1）。これは、超音波パルスの送信後の経過時間毎の補
正量を予め記憶しておくテーブルであり、実時間処理に
よって反射波の受信と補正を行うためのものである。第
４図にこの補正データテーブルの例を示す。同図はRAM2
の特定領域であり、GH1〜GHnおよびGL1〜GLnは受信信号
のサンプリング毎に第１図に示したD/Aコンバータ20お
よび21にそれぞれ与える補正データである。この補正デ
ータは次の式によって求められる。
ず、電源投入直後は補正データテーブルを作成する（n
1）。これは、超音波パルスの送信後の経過時間毎の補
正量を予め記憶しておくテーブルであり、実時間処理に
よって反射波の受信と補正を行うためのものである。第
４図にこの補正データテーブルの例を示す。同図はRAM2
の特定領域であり、GH1〜GHnおよびGL1〜GLnは受信信号
のサンプリング毎に第１図に示したD/Aコンバータ20お
よび21にそれぞれ与える補正データである。この補正デ
ータは次の式によって求められる。
Ｇ＝Ｋ×{0.11f+22f2/(4100+f2)+0.000238f2}×２×（7
50/1000）ｔ・・・・(3) ここでｆは超音波の周波数（KHz）、ｔは超音波パルス
送信後の経過時間（秒）、Ｋは回路構成により定まる定
数である。なお上式において750/1000は水中における超
音波の音速（Km/秒）であり、（750/1000）Ｔは(1)式ま
たは(2)式におけるＲに対応する。
50/1000）ｔ・・・・(3) ここでｆは超音波の周波数（KHz）、ｔは超音波パルス
送信後の経過時間（秒）、Ｋは回路構成により定まる定
数である。なお上式において750/1000は水中における超
音波の音速（Km/秒）であり、（750/1000）Ｔは(1)式ま
たは(2)式におけるＲに対応する。
使用する２種類の超音波の周波数が一定である場合は
(3)式における｛ ｝内の値は予め定数とすることも可
能である。
(3)式における｛ ｝内の値は予め定数とすることも可
能である。
さて、このように補正データテーブルを作成した後、第
５図に示すようにタイマＴをリセットし、制御回路６お
よび７に送信制御信号を出力する（n2→n3）。続いてサ
ンプリングタイミング毎に、すでに求めた補正データテ
ーブルから補正データを順次読み出し、D/Aコンバータ2
0および21へ出力する（n4）。さらにA/Dコンバータ18お
よび19の出力データを読み込み一時記憶する（n5）。さ
らにこの読み込んデータから表示用データを作成しメモ
リ24へ書き込む（n6）。その後タイマＴをインクリメン
トし、その値が最大値TMに達するまで受信処理を繰り返
す（n7→n8→n4→・・・）。所定時間の受信処理を終了
すればタイマＴを再びリセットし次の超音波パルスの送
信を行う（n8→n2→n3）。
５図に示すようにタイマＴをリセットし、制御回路６お
よび７に送信制御信号を出力する（n2→n3）。続いてサ
ンプリングタイミング毎に、すでに求めた補正データテ
ーブルから補正データを順次読み出し、D/Aコンバータ2
0および21へ出力する（n4）。さらにA/Dコンバータ18お
よび19の出力データを読み込み一時記憶する（n5）。さ
らにこの読み込んデータから表示用データを作成しメモ
リ24へ書き込む（n6）。その後タイマＴをインクリメン
トし、その値が最大値TMに達するまで受信処理を繰り返
す（n7→n8→n4→・・・）。所定時間の受信処理を終了
すればタイマＴを再びリセットし次の超音波パルスの送
信を行う（n8→n2→n3）。
以上に示した実施例は超音波の水中における吸収減衰を
補正するために可変利得増幅回路を用いた例であった
が、次に述べるように演算処理によってその補正を行う
ことができる。
補正するために可変利得増幅回路を用いた例であった
が、次に述べるように演算処理によってその補正を行う
ことができる。
第６図は他の実施例に係る水中探知装置のブロック図で
ある。第１図に示した水中探知装置と異なり、D/Aコン
バータ20および21がなく、増幅回路16´および17´は対
数増幅回路である。
ある。第１図に示した水中探知装置と異なり、D/Aコン
バータ20および21がなく、増幅回路16´および17´は対
数増幅回路である。
第７図は第６図中に示した信号ａおよびｂと、CPU3によ
って処理されるデータｃおよびｄについて示している。
図中ｂに示すように受信信号のレベルに応じてデシベル
換算された４ビットのデータが得られる。このデータに
対してｃに示すように超音波パルス送信後の時間経過に
伴い吸収減衰を補正するデシベル値を発生させ、これを
加算することによって吸収減衰の補正された受信データ
ｄが得られる。
って処理されるデータｃおよびｄについて示している。
図中ｂに示すように受信信号のレベルに応じてデシベル
換算された４ビットのデータが得られる。このデータに
対してｃに示すように超音波パルス送信後の時間経過に
伴い吸収減衰を補正するデシベル値を発生させ、これを
加算することによって吸収減衰の補正された受信データ
ｄが得られる。
以上に示したCUPの処理手順を第８図に示す。まずタイ
マＴをリセットし、送信制御信号を制御回路６および７
に出力する（n1→n2）。つづいてA/Dコンバータ18およ
び19の出力データを読み込み、タイマＴの値から補正デ
ータ（第７図中Ｃ参照）を算出し、受信データに補正デ
ータを加算することによって補正後の受信データ（第７
図におけるｄ）を求める（n3〜n5）。さらに表示用のデ
ータを作成し表示用メモリ24に書き込む。その後、タイ
マＴをインクリメントし、その値が最大値に達するまで
受信処理を繰り返し行い（n7→n8→n3→・・・）、一定
時間の受信処理を終了すれば次の超音波パルスの送信を
行う（n8→n1→n2）。
マＴをリセットし、送信制御信号を制御回路６および７
に出力する（n1→n2）。つづいてA/Dコンバータ18およ
び19の出力データを読み込み、タイマＴの値から補正デ
ータ（第７図中Ｃ参照）を算出し、受信データに補正デ
ータを加算することによって補正後の受信データ（第７
図におけるｄ）を求める（n3〜n5）。さらに表示用のデ
ータを作成し表示用メモリ24に書き込む。その後、タイ
マＴをインクリメントし、その値が最大値に達するまで
受信処理を繰り返し行い（n7→n8→n3→・・・）、一定
時間の受信処理を終了すれば次の超音波パルスの送信を
行う（n8→n1→n2）。
なお、いずれの実施例も用いる周波数毎に超音波パルス
の送受信回路を設けたが、回路の一部を兼用することも
可能である。
の送受信回路を設けたが、回路の一部を兼用することも
可能である。
(g)発明の効果 以上のようにこの発明によれば、超音波の水中における
減衰特性のうち、周波数の関数である吸収減衰分を性格
に補正したため、周波数の異なる２種類の超音波パルス
を用いて水中探知を行う際、同一の減衰特性となるた
め、例えば魚の反射損失の差に基づいて魚種を判別する
ことが可能となる。しかも伝播減衰全体の補正を行う従
来の装置に比べて、吸収減衰の補正変化幅は比較的小さ
いため、遠距離までの水中探知が可能となる。
減衰特性のうち、周波数の関数である吸収減衰分を性格
に補正したため、周波数の異なる２種類の超音波パルス
を用いて水中探知を行う際、同一の減衰特性となるた
め、例えば魚の反射損失の差に基づいて魚種を判別する
ことが可能となる。しかも伝播減衰全体の補正を行う従
来の装置に比べて、吸収減衰の補正変化幅は比較的小さ
いため、遠距離までの水中探知が可能となる。
第１図はこの発明の実施例である水中探知装置のブロッ
ク図、第２図は第１図の特定ブロックの具体的回路図で
ある。第３図は第１図の主要部の波形図である。第４図
はRAMの特定領域の構成を示す図、第５図はCUPの処理手
順を表すフローチャートである。第６図〜第８図は他の
実施例の水中探知装置に関する図であり、第６図はブロ
ック図、第７図はその各部の信号およびデータ、第８図
はCUPの処理手順をそれぞれ示している。
ク図、第２図は第１図の特定ブロックの具体的回路図で
ある。第３図は第１図の主要部の波形図である。第４図
はRAMの特定領域の構成を示す図、第５図はCUPの処理手
順を表すフローチャートである。第６図〜第８図は他の
実施例の水中探知装置に関する図であり、第６図はブロ
ック図、第７図はその各部の信号およびデータ、第８図
はCUPの処理手順をそれぞれ示している。
Claims (1)
- 【請求項１】水中に超音波パルスを送信し、水中物標か
らの反射信号を受信して水中物標の位置と反射強度を求
める水中探知装置において、 水中における超音波パルスの伝播の減衰を次式で表すと
き、 TL＝Ｋ1og10R＋２αＲ （但し、TL:伝播減衰 K:定数 R:距離 α：吸収減衰
率） ２αＲで表される周波数に依存する吸収減衰を補正する
データを送信後の経過時間毎に周波数の異なる２種類の
超音波について各々の周波数に基づいてそれぞれ生成す
る減衰補正データ生成手段と、 前記周波数の異なる２種類の超音波パルスごとに、超音
波パルス送信後の時間経過に伴って前記減衰補正データ
生成手段の生成した補正データによって受信レベルを補
正する補正手段と、 を備えてなる水中探知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63038368A JPH0774825B2 (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 水中探知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63038368A JPH0774825B2 (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 水中探知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01212383A JPH01212383A (ja) | 1989-08-25 |
| JPH0774825B2 true JPH0774825B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=12523339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63038368A Expired - Fee Related JPH0774825B2 (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 水中探知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0774825B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3450661B2 (ja) * | 1997-07-31 | 2003-09-29 | 日本無線株式会社 | 水中探知装置 |
| CN116592711B (zh) * | 2023-06-09 | 2024-01-30 | 广州市声讯电子科技股份有限公司 | 基于传输影响参数的驱散装置控制系统及方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5342592B2 (ja) * | 1974-04-02 | 1978-11-13 | ||
| JPS59170284U (ja) * | 1983-04-27 | 1984-11-14 | 本多 敬介 | 魚群探知機の記録方式 |
| JPS60176629A (ja) * | 1984-02-23 | 1985-09-10 | テルモ株式会社 | 超音波測定装置 |
-
1988
- 1988-02-19 JP JP63038368A patent/JPH0774825B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ロバート・Ｊ・ユーリック著，西村実監修，土屋明訳「水中音響の原理」（１９７８−１２−１）共立出版Ｐ．１０３−１０６ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01212383A (ja) | 1989-08-25 |
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