JPS587342Y2 - 超音波トランスポンダ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は例えば水中で動作する機器の位置等を監視す
る場合等に用いられる超音波トランスポンダに関する。

例えば海底に建設機械を沈め、これを動作させるような
場合その位置を船上より監視しなければならない。

このような場合に超音波トランスポンダが用いられる。

超音波トランスポンダとは船上に主局を設置し、建設機
械に従局を取付け、主局から周期的に超音波を送波し、
この送波音波を従局が受けると、応答音波を従局から返
送し、この応答音波を主局側では例えば３個の受波器に
て受波し、従局の方向及び主局と従局間の距離を測定す
るように構成されたものである。

従来の超音波トランスポンダは上述したように従局にお
いて主局からの音波を受波すると応答音波を返送するも
のであるから、例えば従局の位置が主局より離れ過ぎた
り、或いは海域の条件が悪化した場合等において従局の
受波確率が低下する。

よって従局からの応答率も低下し従局からの応答が跡絶
えその位置を見失なってしまう欠点がある。

この考案の目的は従局において主局からの音波が受波さ
れない場合でも疑似応答音波を返送するようにし従局か
らの応答が跡絶えることのない超音波トランスポンダを
得ることにある。

この考案では従局に主局の音波送出周期を計測する手段
を設け、従局において主局の音波送出周期より長い時間
音波を受波しない場合は疑応答音波を返送するように構
成するものである。

以下にこの考案の一実施例を図面について詳細に説明す
る。

第１図に主局と従局の構成を示す。

図面１は主局を示し、これは例えば船上に設置される。

２は従局を示し、これは例えば海底で動作する機器に取
付けられる。

主局１及び従局２は共に超音波送受波器３及び４を有し
、この超音波送受波器３と４及びこの間に介在する水を
通じて超音波信号の授受が行なわれる。

即ち主局１には送波信号発生器５を有し、この送波信号
発生器５より一定の周期の駆動信号が出力され、この駆
動信号によって超音波送受波器３が駆動され、第２図Ａ
に示すように一定周期Ｔ。

毎に超音波信号Ａ。、Ａ１．Ａ２゜Ａ３・・・・・・が
送波される。

従局２では主局１から送波された超音波信号Ａｏ、Ａ１
．Ａ２・・・・・・を受波すると送受波器４にて超音波
信号Ａ。

、Ａ１．Ａ２．Ａ３・・・・・・が電気信号に変換され
、その電気信号が選択増幅器６によって選択増幅され、
その増幅出力にて応答信号発生回路８を制御し、応答音
波を主局１に返送する。

返送された応答音波は主局１の送受波器３にて受波さへ
電気信号に変換され、その変換された電気信号を選択増
幅器９にて増幅し受信信号弁別回路１０に供給される。

尚受信信号弁別回路１０の動作については後述する。

このようにして従局２で主局１からの音波を受波できる
間は従局２では選 増幅器６の出力によって直接応答信
号発生回路８を制御し送受波器４から応答音波を返送す
るようにしている。

この状態は第２図に示す音波Ａ。

とＡ３に対する応答の状態であり、Ａｏ及びＡ３が送波
されると、Ｔ１及びＴ３秒後に従局２に受波される。

Ｂｏ、Ｂ３はこの受波信号を表わす。

Ｃｏ、Ｃ３は従局２からの応答音波を示し、この応答音
波Ｃ６，Ｃ３はＴ１及びＴ３秒後に主局１に受波され受
波信号り。

とＤ３とされる。

こＸまでの動作は正規の動作状態であり、従来と全く同
様である。

この考案においては第２図に示す音波Ａ１．Ａ２及びＡ
４の応答状態に示すように音波Ａ１．Ａ２及びＡ４が従
局において受波されなかった場合、疑似応答音波Ｃ１，
Ｃ，２、Ｃ，を返送するように構成するものである。

疑似応答音波Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４は正規の応答時点より成
る時間遅延されて返送され、正規の応答音波と区別でき
るようにコード化され、例えば２つの音波を送波する。

このように従局２において主局１からの音波を受波でき
なかったことを検出するために従局２に主局１の音波送
波周期を計測し主局の音波送出周期内に受信信号がある
か否かを判定する手段が設けられる。

第１図において７はこの判定手段を示す。

この判定手段７は例えばクロック発振器７ａと、このク
ロック発振器７ａの出力クロックを計数する第１及び第
２カウンタ７ｂ、７ｃと、第１カウンタ７ｂの桁上出力
によってセットされるフリップフロップ７ｄと、このフ
リップフロップ７ｄの出力端子Ｑ及びＱの出力によって
開閉制御されるアンドゲート回路７ｅ、７ｆ、７ｇと、
オアゲート７ｈとにより構成することができる。

この構成において第１カウンタ７ｂはクロック発振器７
ａのクロックパルスを計数し、主局１の送波周期Ｔ。

に対応する時間を計測する。また第１及び第２カウンタ
７ｂ 、７ｃ及びフリップフロップ７ｄは選択増幅器６
の出力によってリセットされる。

よって第１カウンタは前の受波時点でリセットされ、こ
れより主局１の送波周期Ｔ。

に対応する時間が経過したとき従局２において受波信号
が得られないときは第１カウンタ７ｂはリセットされる
ことがなく、よって前の応答音波例えばＣｏの送出時点
からＴ。

砂径に至っても受波信号が無ければフリップフロップ７
ｄが第１カウンタ７ｂの桁上出力によってセットされア
ンドゲ−ドアｇが閉じ、代ってアンドゲート７ｅと７ｆ
が開けられ第２カウンタγＣが計数を始める。

第２カウンタ７ｃの計数時間はＴ。

秒間に従局２が移動するために生ずる時間のずれよりも
大きくＴ。

秒より小さい時間で受波信号が検出されないことを充分
確認できる時間に設定される。

従って第２カウンタ７ｃの計数時間をこＸでは△Ｔｏ秒
とする。

よってＴ。

＋△Ｔｏ秒後に砂径カウンタ７ｃから計数出力が得られ
、この計数出力がアンドゲート７ｆとオアゲー１−７ｈ
を通じて応答信号発生回路８に供給され疑似応答信号を
発生し、送受波器４から疑似応答音波Ｃ１又はＣ２，Ｃ
４を送出する。

このようにして従局２では受波信号が検出された場合は
選択増幅器６から出力される受波信号Ｂ。

又はＢ３はアンドゲート７ｇとオアゲート７ｈを通じて
応答信号発生回路８に供給された応答音波Ｃｏ、Ｃ３を
送出するが、受波信号が検出されない場合は前の応答音
波送出時点からＴ。

＋△Ｔｏ秒後に砂径応答音波Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４を送出す
る。

従局２において受波信号が検出された場合は主ｔｉ＝ｖ
局２との距離はＡ。

を送波した場合は“１ ×Ｃで求められる。

但しＣは水中の音速、２ Ｔ十Ｔ またＡ３を送波したときは千×Ｃで求められる。

これに対し疑似応答音波Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４を送出した場
合は主局１には第２図りに示すようにＡ１を送波したは
ずの区間ではＡ１を送波してからＴ１＋△Ｔｏ＋Ｔ１＋
△Ｔ１秒後に疑似応答音波Ｄ１を受波する。

このような場合は（（Ｔ、＋△Ｔｏ＋Ｔ１＋△Ｔｔ）
（Ｔｔ＋△ＴＯ））Ｃ＝（Ｔ１＋△Ｔ１） Ｃ でその距離が求められる。

こＳで△Ｔ１はＴ。＋△Ｔｏ秒間に従局２が移動したこ
とによる時間のずれを示す。

また第２図において△Ｔ１及びｄ３も従局２の移動によ
る時間のずれを示す。

従ってＡ２を送波したはずの区間では （（Ｔ１＋２△Ｔｏ＋Ｔ１＋△Ｔ１＋△Ｔｒ） （Ｔ
１＋２△Ｔｏ））Ｃ−（Ｔ１＋△Ｔ１＋△Ｔ、：）Ｃで
その距離が求められる。

よってこれらの演算を容易にするために主局１に受信信
号弁別回路１０を設け、この弁別回路１０にて受波信号
が検出された場合の応答信号は端子１０ａに得るように
し、疑似応答信号は端子１０ｂに得るようにしている。

この考案とは解決課題を異にするが、擬似応答信号を発
信する超音波トランスポンダの従来例としては特開昭５
０−９２１６２号「水中相対位置測定方法」記載の発明
がある。

この発明では、主局よりの１回の送波に対する応答波が
受信されるまでの期間の情報量を補間するために、従局
側より受信信号に同期して送波の周期よりは短い間隔で
複数の擬似応答波を主局に対して送波することを特徴と
している。

この発明において本願の課題である主局よりの送波を受
信できなかった場合を想定すると、この場合も一定間隔
で擬似応答波を出し続ける点において本願と類似してい
る技術と言える。

しかしこの場合の擬似応答波の間隔は、送波の周期より
も短かいので、主局側からみるとこの擬似応答信号と他
の従局からの信号、海中の反射物からの反射波の相互干
渉によって擬似応答波の識別が困難となり、正しい位置
の測定は不可能となる可能性が高い。

つまり情報密度が太きすぎるために、この考案のねらっ
ている課題の解決手段としては使用できない。

本願考案では従局は主局の送波周期を超えて受信できな
かった場合にのみ擬似応答波を出すようにしているので
、上記のような雑音に干渉されるおそれがなく、目的を
達することができる。

以上説明したようにこの考案によれば主局１と従局２と
の間が離れ過ぎたり、或いは海域の状況によって主局１
からの音波が従局２で受波されなくなっても従局２から
一定間隔で疑似応答音波が出される。

よって従局２において主局１からの音波が従局において
受信できない状態が続いても距離の測定状態を維持でき
大きな測定誤差の発生を防止できる。

また主局１において従局の位置を見失なうような事故が
起きるのを回避できる。

またそれだけ従局１の行動範囲を拡げることができ実用
に当ってその効果は頗る犬である。

尚上述では疑応答音波をＴ。

＋△Ｔｏ秒毎に送出する場合を説明したが、第３図に示
すように従局２において受波信号が検出されなくなった
第１回目だけをＴ。

＋△Ｔｏ秒後に砂径させその後はＴ。秒間隔で応答させ
るように構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す系統図、第２図はこ
の考案の動作の説明に供するタイミングチャート、第３
図はこの考案の他の実施例の動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。 １：主局、２：従局、７：主局の送波周期内に受信信号
の有無を判定する判定手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主局から一定周期で音波を送波し、この音波を従局で受
   波する毎にこの従局より上記主局に対して応答波を返送
   するようにした超音波トランスポンダにおいて、上記主
   局の送波を正常に受信した後に上記送波の周期とほぼ同
   一時間後に次の送波が正常に受信されるか否かを監視す
   る手段と、正常に受信されなかった場合には上記時間よ
   り一定時間後に正常時の上記応答波の信号とは識別可能
   な擬似応答波を上記主局に対して返送する手段と、上記
   擬似応答波の返送後上記動作を上記送波の正常な受信が
   あるまで繰返す手段とを上記従局内に設けたことを特徴
   とする超音波トランスポンダ。