JPH11248823A - トーン・バースト信号の発生装置 - Google Patents

トーン・バースト信号の発生装置

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JPH11248823A
JPH11248823A JP6211198A JP6211198A JPH11248823A JP H11248823 A JPH11248823 A JP H11248823A JP 6211198 A JP6211198 A JP 6211198A JP 6211198 A JP6211198 A JP 6211198A JP H11248823 A JPH11248823 A JP H11248823A
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JP
Japan
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frequency
burst signal
burst
tone
time width
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Application number
JP6211198A
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English (en)
Inventor
Yoshinao Ishikawa
義直 石川
Shigeru Nagarego
繁 流郷
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Koden Electronics Co Ltd
Original Assignee
Koden Electronics Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】パルス幅の減少に伴いこれに実質的に含まれる
搬送波の波数が減少しても波形の歪みが小さく、高い測
定精度が得られるトーン・バースト信号の発生装置を提
供する。 【解決手段】本発明に係わるトーン・バースト信号の発
生装置は、所定のバースト時間幅にわたって正弦波が連
続するバースト信号を作成し、このバースト信号で電気
/音響変換器(6) を駆動することにより、超音波のトー
ン・バースト信号を発生する。そして、このトーン・バ
ースト信号の発生装置は、上記正弦波の周波数を上記バ
ースト時間幅内においてかつ上記電気/音響変換器(6)
の変換効率が極大となる同調周波数の近傍にわたって変
化させる周波数変化手段(2,3,4) を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、魚群探知機などに利用
されるトーン・バースト信号の発生装置に関するもので
あり、特に、歪みが少ない先鋭なトーン・バースト信号
を発生できる発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】漁船や遊魚船などに搭載される魚群探知
機は、適宜な時間幅のバースト状の超音波を水中に放射
し、水中のターゲットである魚群からの反射波を受信す
ることにより、魚群を探知するように構成されている。
このバースト状の超音波は、数十kHz 〜数百kHz の周波
数の正弦波の超音波をバースト時間幅にわたって出現さ
せたものであり、トーン・バースト信号とも称される。
このトーン・バースト信号の名称と波形については、必
要に応じて、「海洋音響−基礎と応用−」(昭和59年3
月海洋音響研究会編集発行)の162 頁、図2.3 などを参
照されたい。
【0003】このトーン・バースト信号は、搬送波とも
言うべき連続的な正弦波をバースト時間幅だけスイッチ
を通して選択的に通過させたり、正弦波の発振器の動作
をバースト時間幅だけ動作させることなどによって電気
信号を作成し、この作成した電気信号を超音波のトラン
スジューサ( 電気/音響変換器、送受波器あるいは超音
波振動子とも称される) を駆動することなどによって発
生せしめられる。このようなバースト信号は単にパルス
信号とも称され、上述のバースト時間幅はパルス幅とも
称される。
【0004】ターゲットである魚の大きさが搬送周波数
の超音波の波長よりも大きくなると共にターゲットで生
じる反射パルス信号のレベルが増大するという現象を利
用して、異なる二つの周波数のパルス信号を水中に放射
してそれぞれの反射パルス信号を水中から受信し、各反
射パルス信号のレベルを比較することにより、反射を生
じさせたターゲットの寸法、ひいては魚種を判別すると
いう2周波数探知方式が採用されている。この2周波探
知方式では、パルス信号を構成する搬送波の周波数の選
択は魚種の判定上重要であるが、パルス幅の方はほとん
ど意味を持たない。このパルス幅として、従来、回路構
成の容易さの点で数msec の範囲が選択されてきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】場合によっては、水中
に放射するトーン・バースト信号のパルス幅を、従来の
数msec の範囲よりも1桁〜2桁ほど狭い数百μsec 〜
数十μsec の範囲に設定することが必要となる。しか
しながら、このようなパルス信号のパルス幅が数十μse
c と狭くなるにつれて、これに含まれる搬送波の波数が
減少し、超音波パルスの波形が歪むという問題がある。
【0006】例えば、100 μsec の幅のパルス信号に含
まれる20kHz の周波数の搬送波の波数は、わずかに2個
となる。連続的な搬送波をパルス信号でスイッチするこ
とによりそのようなパルス信号を作成する場合には、多
くの高調波成分が発生する。特に、そのようなパルス信
号に含まれる搬送波の波数が減少するにつれて、高調波
成分の比率が増加し、波形の歪みが増大する。さらに、
パルス信号に含まれる搬送波の波数が減少するにつれ
て、搬送波の位相とスイッチ回路を駆動するパルス信号
との位相差に依存して作成されるパルス信号の波形が大
幅に変動するという問題がある。
【0007】一般に、反射されて戻ってきたパルス信号
の立ち上がり部分の受信時点からターゲットまでの距離
が検出されるので、放射されるパルス信号の波形が毎回
同一であることが必要である。従って、本発明の一つの
目的は、パルス信号中に実質的に含まれる搬送波の波数
が減少しても波形の歪みが小さく、高い測定精度が得ら
れるトーン・バースト信号の発生装置を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるトーン・
バースト信号の発生装置は、所定のバースト時間幅にわ
たって正弦波の搬送波が連続するバースト信号を作成
し、このバースト信号で電気/音響変換器を駆動するこ
とにより超音波のトーン・バースト信号を発生するトー
ン・バースト信号の発生装置である。そして、このトー
ン・バースト信号の発生装置は、上記搬送波の周波数
を、バースト時間幅内においてかつ電気/音響変換器の
変換効率が極大となる同調周波数の近傍にわたって変化
させる周波数変化手段を備えることにより、実質的なパ
ルス幅を変換効率が最大となる同調周波数の出現期間内
に狭めるように構成されている。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態によれ
ば、上記周波数変化手段は、バースト時間幅のほぼ中心
における搬送波の周波数を上記同調周波数に設定すると
共に、バースト時間幅の中心の前後における搬送波の周
波数を上記同調周波数よりも低いか又は高い値に設定す
る。
【0010】本発明の他の好適な実施の形態によれば、
上記周波数変化手段は、バースト時間幅にわたって搬送
波の周波数を単調に増加又は減少させ、あるいは、搬送
波の周波数を一回だけ昇降させる。
【0011】
【実施例】図1は本発明の一実施例の超音波パルスの発
生装置の構成を示すブロック図であり、図2はこの装置
の動作を説明するための波形図である。図1を参照すれ
ば、この超音波パルスの発生装置は、パルス発生器1、
鋸波発生器2、レベルシフト回路3、V/Fコンバータ
4、ナンドゲート5、トランスジューサ6及び電力増幅
回路7を備えている。
【0012】パルス発生器1は、図2の波形Aに示すよ
うに、振幅と時間幅が一定のパルス信号を一定の周期で
出力する。このパルス幅は例えば1msec である。この
パルス信号の一部は鋸波発生器2に供給され、このパル
ス信号を受けた鋸波発生器2は、図2の波形Bに示すよ
うに、パルス幅で指定される期間にわたって電圧が時間
と共に直線的に増大する鋸波を出力する。この鋸波はレ
ベルシフト回路3に供給され、ここで適宜な大きさの直
流レベルの重畳によるレベルシフトを受けたのち、後段
のV/Fコンバータ4に供給される。
【0013】このV/Fコンバータ4は、中心周波数が
数十kHz ないし数百kHz の正弦波の搬送波を発生する可
変リアクタンス発振器から構成され、供給された電圧
(V)に比例して周波数(F)が変化するFM信号を発
生する。すなわち、このV/Fコンバータ4は、前段の
レベルシフト回路3供給される鋸波の電圧値に応じてリ
アクタンスを変化させることにより発振周波数がf1
0 →f2 (f1 <f0<f2 )という具合に時間と共
に直線的に増加したのち、急激にf1 に復帰するとい
う、図2の波形Cに示すような鋸波状の周波数変調を受
けたFM搬送波を出力する。
【0014】このFM搬送波は、ナンドゲート5でパル
ス発生器1から供給されるパルス信号によって打ち抜か
れることにより、図2の波形Dに示すような、一定時間
幅の周波数変化のあるバースト信号となる。この一定時
間幅のバースト信号は、電力増幅回路7で増幅さたのち
水中に設置されたトランスジューサ6に供給され、この
トランスジューサ6を駆動する。このトランスジューサ
6を駆動するバースト信号は、上述のように、搬送波の
周波数がf0 を中心にf1 からf2 まで時間と共に直線
的に変化している。
【0015】図3の(A)はトランスジューサ6のコン
ダクタンスとサセプタンスが駆動バースト信号の搬送波
の周波数に依存してどのように変化するかを示す特性図
である。この特性図を参照すると、周波数f0 はトラン
スジューサ6のコンダクタンスがこの周波数の近傍にお
いて極大となる同調周波数であり、このような同調周波
数f0 においてトランスジューサ6の電気/音響変換効
率が極大となり、発生される超音波の振幅も極大とな
る。そして、この同調周波数f0 よりも低い周波数f1
と、この同調周波数f0 よりも高い周波数f2 において
は、トランスジューサ6のコンダクタンスも電気/音響
変換効率も低下し、発生される超音波の振幅も低下す
る。
【0016】この結果、トランスジューサ6から水中に
放射されるトーン・バースト信号の波形は、図3の波形
Bと図2の波形Eに例示するようなものとなる。すなわ
ち、このトーン・バースト信号の波形は、同調周波数f
0 から外れた周波数の搬送波を含む前縁部分と後縁部分
のそれぞれでは振幅が小さく、同調周波数f0 と同一の
周波数の搬送波を含む中央部分でのみ大きな振幅を有し
ている。
【0017】ターゲットで反射されて戻ってきたパルス
信号の受信用に送信用のトランスジューサを兼用すれ
ば、超音波から電気信号への逆変換の際に同調周波数f
0 と同一の周波数の搬送波を含む反射パルス信号の中央
部分のみが高感度で電気信号に変換される。すなわち、
反射パルス信号の波形は図3の波形(B)どうしを乗算
したと同様の図3の波形(C)示すようなものとなり、
一層先鋭なパルス波形が得られる。
【0018】図4は、搬送波周波数を同調周波数f0
保持し続ける従来の方法と、この方法に従って発生され
るトーン・バースト信号の波形を、比較のために例示し
ている。
【0019】図5は、鋸波の代わりにV/Fコンバータ
4に供給する他の電圧波形をいくつか例示している。
(A)は、搬送波の周波数をf1 →f0 →f2 と直線的
に変化させる代わりに、f1 →f0 →f1 と三角波状に
変化させる例を示している。(B)は、搬送波の周波数
をf1 →f0 →f1 と直線的に変化させる代わりに、指
数関数的に変化させる例を示している。(C)は、同調
周波数f0 のまわりに対象に周波数を変化させる代わり
に、非対象的に変化させる例を示している。
【0020】以上詳細に説明したように、本発明に係わ
るトーン・バースト信号の発生装置は、搬送波の周波数
を、バースト時間幅内においてかつ電気/音響変換器の
変換効率が極大となる同調周波数の近傍にわたって変化
させる周波数変化手段を備える構成であるから、実質的
なパルス幅が変換効率最大となる同調周波数の出現期間
内に狭められ、パルス中に実質的に含まれる搬送波の波
数が減少しても波形の歪みが小さく、高い測定精度が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わるトーン・バースト信
号の発生装置の構成を示すブロック図である。
【図2】上記実施例の装置の動作を説明する波形図であ
る。
【図3】上記実施例のトランスジューサのコンダクタン
スとサセプタンスがバースト信号に含まれる搬送波の周
波数にどのように依存するかを示す特性図等である。
【図4】従来のトランスジューサのコンダクタンスとサ
セプタンスがバースト信号に含まれる搬送波の周波数に
どのように依存するかを示す特性図等である。
【図5】本発明の他の実施例においてV/Fコンバータ
に供給する他の電圧波形を例示する波形図である。
【符号の説明】
1 パルス発生器 2 鋸波発生器 4 V/Fコンバータ 6 トランスジューサ 7 電力増幅回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定のバースト時間幅にわたって正弦波が
    連続するバースト信号を作成し、このバースト信号で電
    気/音響変換器を駆動することにより超音波のトーン・
    バースト信号を発生するトーン・バースト信号の発生装
    置であって、 前記正弦波の周波数を、前記バースト時間幅内において
    かつ前記電気/音響変換器の変換効率が極大となる同調
    周波数の近傍にわたって変化させる周波数変化手段を備
    えたことを特徴とするトーン・バースト信号の発生装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記周波数変化手段は、前記バースト時間幅のほぼ中心
    における前記正弦波の周波数を前記同調周波数に設定す
    ると共に、前記バースト時間幅の中心の前後における前
    記正弦波の周波数を前記同調周波数よりも低いか又は高
    い値に設定することを特徴とするトーン・バースト信号
    の発生装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、 前記周波数変化手段は、前記バースト時間幅にわたって
    前記搬送波の周波数を単調に増加又は減少させることを
    特徴とするトーン・バースト信号の発生装置。
  4. 【請求項4】 請求項2において、 前記周波数変化手段は、前記バースト時間幅にわたって
    前記搬送波の周波数を一回だけ昇降させることを特徴と
    するトーン・バースト信号の発生装置。
JP6211198A 1998-02-26 1998-02-26 トーン・バースト信号の発生装置 Pending JPH11248823A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020056722A (ja) * 2018-10-03 2020-04-09 株式会社Soken 物体検知装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020056722A (ja) * 2018-10-03 2020-04-09 株式会社Soken 物体検知装置

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