JPH08327733A - 速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反射波のドップラ効果による周波数偏移を計
測し速度を検出する速度検出装置において、送信基準信
号の混入によるＳ／Ｎ比の低下を防止し、基準発振器の
誤差、変動の影響を受けることなく反射波の偏移周波数
を抽出する事を目的とする。 【構成】 送信基準発振器と受信基準発振器を備え、両
発振器の和または差の周波数を用いて受信信号を中間周
波に変調して増幅し、中間周波と受信基準発振器の出力
の差の周波数を求めることにより、ドップラ効果による
偏移周波数を抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は速度検出装置に関し、特
に送受波器から超音波等の波を発射し、送受波器で受波
した反射波のドップラ効果による周波数偏移を測定する
ことにより、送受波器と波の反射体との間の相対速度を
検出する速度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ドップラ効果を利用した速度検出装置の
従来の構成の概略を図２に示す。送信基準発振器１の出
力信号は送信増幅回路２で増幅され、送受切換回路３を
経て送受波器４から波の反射体に向けて波が発射され
る。この波としては、例えば、船舶に搭載され船舶と水
中の物体との相対速度を検出する速度検出装置などでは
超音波が使用される。波の反射体からの反射波は送受波
器４で受波され送受切換回路３を経て受信増幅器９で増
幅された後、混合回路１４で送信基準発振器１の出力信
号と混合され、送信基準発振器１の出力信号の周波数と
受波した反射波の周波数の差の周波数の信号が出力され
る。この差の周波数、すなわちドップラ効果による偏移
周波数を周波数計測回路１１で計測し送受波器４と波の
反射体との間の相対速度を検出する。検出した速度は、
例えば速度変換回路１２で速度データに変換し表示器１
３に表示する等により利用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の速度
検出装置の構成では、例えば、図２のように、受信信号
を反射波の周波数のまま受信増幅回路９で増幅する場合
は、受信増幅回路９の増幅帯域が送信基準発振器１の発
振する送信周波数を中心とする帯域となる。このため送
信基準発振器１の出力信号の混入によりＳ／Ｎ比が低下
し、波の反射体と送受波器４との相対距離が遠い等によ
り反射波が微弱になると偏移周波数を識別できなくなる
ため速度検出可能距離が限られてしまうという問題があ
る。そしてこれを避けるためには送信周波数を中心とす
るごく狭帯域のフィルターを使用しなければならなかっ
た。

【０００４】また、受信増幅回路９にスーパーヘテロダ
イン方式を用い、受波した反射波の周波数を中間周波に
変換して増幅する場合は、送信基準発振器１の出力信号
の混入は殆ど解消できるが、中間周波を生成するための
局部発振器と中間周波からドップラ偏移周波数を抽出す
るための第２の基準発振器とが必要となり、さらにこれ
らの発振器のそれぞれの発振周波数の誤差、変動が速度
検出精度に直接影響するためそれぞれに高安定度の発振
器が必要となる問題点があった。

【０００５】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、送信基準発振器と受信基準発振器とを
備え、両基準発振器の発振周波数の和または差の周波数
を用いて受波した反射波の周波数を中間周波数に変換し
て増幅することにより、送信基準発振器の出力信号の混
入を防ぎ、また増幅した信号を受信基準発振器の発振周
波数を用いてドップラ偏移周波数を抽出することによ
り、両基準発振器の誤差、変動に影響されることなく、
高精度に速度検出が行える速度検出装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る速度検出装
置は、送受波器から波を発射し、波の反射体から反射さ
れる反射波をこの送受波器で受波し、ドップラ効果によ
る反射波の偏移周波数を計測することにより前記波の反
射体とこの送受波器との相対速度を検出する速度検出装
置において、送信基準周波数の送信信号を発振する送信
基準発振器、この送信信号を前記送信基準周波数の音響
信号に変換し、水中に発射し、水中の物体等により反射
されるこの音響信号の反射波を受波し、反射波の周波数
の受信信号に変換する送受波器、受信基準信号を発振す
る受信基準発振器、この受信基準信号の周波数と前記送
信信号の周波数の和または差の周波数の信号を出力する
第１の混合回路、この第１の混合回路の生成する信号の
周波数と前記受信信号の周波数の差の周波数の中間周波
信号を出力する第２の混合回路、この中間周波信号を増
幅する受信増幅回路、この受信増幅回路の出力信号の周
波数と前記受信基準信号の周波数との差の周波数の信号
を出力する第３の混合回路とを備え、この第３の混合回
路の出力信号の周波数、すなわち反射波のドップラ効果
による偏移周波数を計測することにより、前記水中の物
体等と前記送受波器の相対速度を検出することを特徴と
する。

【０００７】また、前記送受波器は、前記送信信号を前
記基準周波数の電波信号に変換し、空中にこの電波信号
を発射し、空中の電波の反射体等により反射されるこの
電波信号の反射波を受波し、反射波の周波数の受信信号
に変換することを特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、本発明に係る速度検出装置の一実施例
について図面を参照し説明する。図１は、本発明を、船
舶に搭載し、水中に超音波を発射し、水中物体あるいは
水底等から反射してくる反射波に生ずるドップラ効果に
基づき水中物体あるいは水底等と船舶との相対速度を検
出する速度検出装置に適用した一実施例の構成を示すブ
ロック図であり、図２と同一符号は、同一又は相当部分
を示す。

【０００９】本実施例では、図２に示す従来の構成に加
え、前置増幅回路５、受信基準発振器６、第１の混合回
路７及び第２の混合回路８を備えている。

【００１０】図２と同様にして、送信基準発振器１の発
振する出力信号（周波数をｆo とする。）は送信増幅回
路２で増幅され、送受信信号を切り替える送受切換回路
３を介して、電気・音響変換を行う送受波器４により、
超音波信号に変換され水中に発射される。水中物体から
の反射波（周波数ｆo ＋ｆd 、但しｆd はドップラ偏移
周波数。）は送受波器４に帰来し電気信号に変換され、
送受切換回路３を経て前置増幅器５である程度増幅され
て、第２の混合回路８に供給される。

【００１１】また受信基準発振器６の発振する出力信号
（周波数をｆL とする。）は、第１の混合回路７で送信
基準発振器１の出力信号と混合され、ｆo ＋ｆL の周波
数の信号として第２の混合回路８に供給される。

【００１２】第２の混合回路８は、前置増幅回路５の出
力と第１の混合回路７の出力を混合し、両信号の差の周
波数ｆL −ｆd を持つ中間周波を生成する。この中間周
波は受信増幅回路９で増幅され、第３の混合回路１０
で、受信基準発振器６の出力信号と混合され、ドップラ
偏移周波数ｆd が抽出される。

【００１３】周波数計測回路１１でこのドップラ偏移周
波数ｆd の周波数を計測し、速度変換回路１２で速度信
号に変換し、水中物体等と船舶との相対速度が表示器１
３に表示される。

【００１４】本実施例では、受信回路をこのように構成
し、スーパーヘテロダイン方式により受波信号を増幅す
ることにより送信基準発振器１の出力信号の混入による
Ｓ／Ｎ比の低下を減少することができる。また、送信基
準発振器１と受信基準発振器６の和の周波数を用いて中
間周波を生成し、これを増幅して受信基準発振器６の出
力と混合し、ドップラ偏移周波数を抽出することによ
り、送信基準発振器１及び受信基準発振器６の誤差、変
動の影響を受けることなく高精度にドップラ偏移周波数
を抽出することができる。すなわち、送信基準発振器１
及び受信基準発振器６の誤差、変動をそれぞれδｆo 、
δｆL とするとき、 送信周波数：ｆo ＋δｆo 受信周波数：ｆo ＋δｆo ＋ｆd となり、また第１の混合回路７の出力周波数は、ｆo ＋
δｆo ＋ｆL ＋δｆLとなる。よって第２の混合回路８
の出力すなわち中間周波の周波数は、 （ｆo ＋δｆo ＋ｆL ＋δｆL ）−（ｆo ＋δｆo ＋ｆ
d ）＝ｆL ＋δｆL −ｆd となり、第３の混合回路１０で受信基準発振器６の出力
周波数ｆL ＋δｆL と混合することにより、 ｆL ＋δｆL −（ｆL ＋δｆL−ｆd ）＝ｆd となり、δｆo 、δｆLがキャンセルされ、ドップラ偏
移周波数ｆd のみを取り出すことができる。

【００１５】なお、本実施例では、第１の混合回路７
で、送信基準発振器１の出力信号と受信基準発振器６の
出力信号の和の周波数の信号を生成することとして説明
したが、両基準発振器の差の周波数の信号を生成し、こ
れを第２の混合回路８で受信信号と混合し、中間周波を
生成することとしても同様の効果が得られることは言う
までもない。

【００１６】また上記実施例は、船舶に搭載し、水中に
超音波を発射し、水中物体あるいは水底等から反射して
くる反射波に生ずるドップラ効果に基づき水中物体ある
いは水底等と船舶との相対速度を検出する速度検出装置
に適用する場合を説明したが、例えば、空中に電波を発
射し、電波の反射体からの反射波を受信し、電波の反射
体との相対速度を検出する速度検出装置等、ドップラ効
果による反射波の周波数偏移を測定して速度を検出する
速度検出装置一般に広く本発明を適用できる。

【００１７】

【発明の効果】本発明の速度検出装置は以上説明したよ
うに、送信基準信号の受信増幅回路への混入によるＳ／
Ｎ比の低下を防ぐことができ、また基準発振器の誤差、
変動を受けることなくドップラ効果による偏移周波数を
抽出できるので、安価で高性能な速度検出装置を提供で
きるという効果がある。

【００１８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】従来のこの種の速度検出装置の一例を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ 送信基準発振器 ２ 送信増幅回路 ３ 送受切換回路 ４ 送受波器 ５ 前置増幅回路 ６ 受信基準発振器 ７、８、１０、１４ 混合回路 ９ 受信増幅回路 １１ 周波数計測回路 １２ 速度変換回路 １３ 表示器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送受波器から波を発射し、波の反射体か
   ら反射される反射波をこの送受波器で受波し、ドップラ
   効果による反射波の偏移周波数を計測することにより前
   記波の反射体とこの送受波器との相対速度を検出する速
   度検出装置において、 送信基準周波数の送信信号を発振する送信基準発振器、 この送信信号を前記送信基準周波数の音響信号に変換
   し、水中に発射し、水中の物体等により反射されるこの
   音響信号の反射波を受波し、反射波の周波数の受信信号
   に変換する送受波器、 受信基準信号を発振する受信基準発振器、 この受信基準信号の周波数と前記送信信号の周波数の和
   または差の周波数の信号を出力する第１の混合回路、 この第１の混合回路の生成する信号の周波数と前記受信
   信号の周波数の差の周波数の中間周波信号を出力する第
   ２の混合回路、 この中間周波信号を増幅する受信増幅回路、 この受信増幅回路の出力信号の周波数と前記受信基準信
   号の周波数との差の周波数の信号を出力する第３の混合
   回路とを備え、 この第３の混合回路の出力信号の周波数、すなわち反射
   波のドップラ効果による偏移周波数を計測することによ
   り、前記水中の物体等と前記送受波器の間の相対速度を
   検出する速度検出装置。
2. 【請求項２】 前記送受波器は、前記送信信号を前記基
   準周波数の電波信号に変換し、空中にこの電波信号を発
   射し、空中の電波の反射体等により反射されるこの電波
   信号の反射波を受波し、反射波の周波数の受信信号に変
   換することを特徴とする請求項１に記載の速度検出装
   置。