JPS5896263A - 広範囲水中探知装置における聴音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、広範囲方向に超音波パルスを送受波して水
中探知を行なう水中探知装置において、特定方向から帰
来する反射波を聴音Ｋｆ俟して聴取する装置に関する。

水中の広範囲を探知する場合、一般には、広範囲方向に
無指向性の超音波パルスを送波して、受波時は、各方向
毎に指向性受波ビームを形成して各方向から帰来する反
射波をそれぞれの指向性受波ビームで受波する方式が用
いられる。

指向性受波ビームを形成する場合、比較的多く用いられ
ているのが位相合成を行なうことである。

すなわち、広範囲方向に多数の振動子を配列してそのう
ち複数個の振動子の受波信号を位相合成して一方向に指
向性を有する受波ビームを形成する。

この方式においては、各方向毎に独立した指向性受波ビ
ームが形成さｎるから、特定方向の受波信号を可聴音に
変換することは比較的容易である。

可聴音の変換は、一般には、近似周波信号とのビートを
取ることによりｌＫＨ２程度の可聴音が生成される、従
って、変換後の可聴音は、その周波数が受波信号の周波
数変化に対応して変化するから、探知物との相対速度に
起因して受波信号がドプラ効果を受けるとき可聴音の高
さが変化する。それによって探知物が相対的に遠ざかシ
つつあるのか近づきつつあるのかを感覚的に知ることが
できる。

ところが上記装置の場合、各振動子受波信号の位相合成
を行なうために遅延回路のような移相器を用いなければ
ならない。移相器は谷振動子毎に必要であり、かつ、各
振動子毎においても移相ｔの異なる複数の移相信号を生
成しなければならない。そのため、位相合成装置ｔが非
常に複雑で高価になる欠点がある。

当山願人は、この欠点を解決する装置ｄとして特願昭５
５　？１１８００４号を提供した。この装置は、広角度
の指向特性を有する受波器を等測的に高速旋回させて反
射物からの反射波を受波するときに生じる反射波のドプ
ラ効果を利用して各方向から帰来する反射波を識別する
ものである、送受波器の高速旋回は多数の受波器を広範
囲方向に配列して、各受波器の受波信号を高速切換えす
ることにより等測的な旋回動作が行なわれる。この装置
では上記のような位相合成装置は一切不要になシ、装置
が非常に小型化され、かつ、価格的にも著しく低価格に
することが可能である。ところが、検出さする各方向の
受波信号は、受波器の等測的高速旋回のためにドプラ効
果が生じる、このドプラ効果は反射物の移動とは無関係
に生じるから、受波信号を可聴音に変換してもその音か
ら反射物の相対的位置変化を感覚的に知ることはできな
い。

この発明は、この問題を解決するもので、特願昭５５−
１１８００４号の水中探知装置において、特定方向の受
波信号を可聴音に変換して、その可聴音から反射物の相
対的位１−変化を感覚的に知シ得る装置を実現する。

以下この発明の実施例について日兄明する。

第１図において、Ｔ１乃至Ｔ、を超音波振動子を示し、
第２図に示すように、円周上に一短間隔毎に配列されて
いる、そして、各＆動子は超音波の指向角が極めて広角
度のものが用いられている。

超音波振動子Ｔ１乃至Ｔ、の各々は送受切換回％１０１
乃至１３６を経て送信器２の送信出力が印加される。

従って、超音波振動子′ｒ１乃至−は同時に励振され円
周の全方向に超音波パルスを送波する。

探知物体で反射され各方向から帰来する反射波はその方
向を指向角内に含む超音波振動子によって受波さ几る。

超音波振動子Ｔ１乃至Ｔ、６の各々は指向角が、啄めて
広角度のものが用いられており、例えば第２図において
、θ方向から反射波が到来するとき、θ方向に対して９
００の範囲内に配列されている振動子Ｔ１乃至Ｔ、及び
Ｔ、□乃至−６によって受波される。

超音波振動子Ｔユ乃至’ｒｍｓの各受波信号は送受切換
回路１０１乃至１３６の各々から切換選択回路３及び選
択回路４へ送出される。

切換選択回路３は超音波振動子Ｔ１乃至−の各受波信号
をその配列順に高速度に切換えて送出し、選択回路４は
上記受波信号のうちからいずれかの振動子の受波信号を
選出して送出する。

切換選択回路３は切換制御回路４に基ずいて尚速切換動
作を行ない、その切換出力はアナログディレィ回路５へ
送出さする。アナログディレィ回路５は、切換制御回路
４に基すいて、切換選択回路晒３の切換動作に連動して
切換選択回路３の出力信号を遅延させる。その遅延ｔは
超音波振動子Ｔ１乃至Ｔ、。のうち９００の角度範囲に
配列されている振動子が切換わる時間に等しく設定され
ている。アナログ遅延回路５は多数の出力端を有し入力
１ｇ号が始端から終端まで遅延さｎる間に各出力端に順
に送出される。そして、各出力端に送出された信号はウ
ェイト付けされた抵抗ｒｌ乃至１から加算回路６へ送出
される。

アナログディレィ回路、ウェイト付は抵抗ｒｌ乃至ｒｎ
及び加算回路６は、４！願昭５ｓ−ｔｉｓｏｏ４号で説
明したマツチドフィルターを構成しており、加算回路６
からは切換選択回路３の出力信号をパルス管縮した出力
が送出される。このパルス圧縮出力は受波１ｄ号の到来
方位に関連しており、その到来方位は切換制御回路４の
切換出力によって知ることができる。

加算回路６の出力は増巾器７で増巾された後表示器８へ
送出さ仕る。、表示器８は例えばブラウン管表示器が用
いられ偏向回路９によって画素走査が行なわれる。偏向
回路９の画素走査はスパイラル走査が行なわれる。そし
て、偏向回路９のスパイラル走査は同期回路１０に基す
いて行なわれる。

同期回路１０は送信回路２、切換制御回路４、偏向回路
９の各動作を同期して行なわせるもので、送信器２に送
信パルスを送出させると同時に偏向回路９にスパイラル
走査を開始させる。さらに、偏向回路９のスパイラル走
査と切換制御回路４の切戻動作とを同期して行なわせる
。

上記のようにして、各方向から帰来する反射波が表示さ
れる一方、加算回路６の出力はサンプルホールド回路１
１へも送出さ几る。

サンプルホールド回路１１はサンプリングパルス生成回
路１２に基ずいて加算回路６の出力信号レベルをサンプ
リングし、そのサンプリング醒圧を次にサンプリングを
行なうまでの間保持する。サンプリングパルス生成回路
１２は一致回路１３から出力が送出される毎にサンプリ
ングパルスを送出する。

一致回路１３は切換制御回路４の出力と方位設定回路１
４の出力とを比較して両出力が一致したとき一致出力を
送出する。すなわち、切換制御回路４は切換選択回路３
の切換出力を送出するから、切喚ｒＨＩＪ御回路４の出
力から受波ビームの到来方位を卸ることかできる。他方
、方位設定回路１４は聴取しようとする受波ビームの方
位を指定するもので、指定した方位データーを切換制御
回路４の方位出力に対応して送出する。一致回路１３は
、切換制御回路４の方位出力が方位設定回路１４の指定
方位に一致したとき、従って加算回路６から方位設定回
路１４０指定方位に対応する受波信号が送出されたとき
、一致出力を送出する。サンプリングパルス生成回路１
２はこの一致出力に基すいてサンプリングパルスを送出
し、サンプルホールド回路１１が加算回路６の出力信号
をサンプリングする。加真回ｉ塔６は各方位の受波信号
を時系列的に送出するから、サンプルホールド回路１１
は上記指定方位の受波信号をサンプリングした後、次に
同方位の受波信号ｆサンプリングするまでの間、そのサ
ンブリ／フグ電圧をポー西ドする。その結果、サンプル
ホールド回路１１からは指定方位の受波信号が連続的に
送出される。

他方、方位設定回路１４の方位データーは選択回路２３
へも送出され、超音波振動子Ｔ１乃至Ｔ、６の各受波信
号のうち指定方位方向の受波信号を選出する指定方向か
らの反射波は反射物までの距離により時間的に異なって
受波されるから、指定方位の受波信号到来時をサンプル
ホールド回路１１の出力から矧ることにより、指定方位
から到来する受波信号の周波成分を検出することができ
る。

選択回路２３の選択信号は整形回路１６において整形さ
れる 第３図ａは整形回路１６の整形波を示し、同図すはサン
プルホールド回路１１の出力信号を示す。なお、整形波
ａは従来の水中探知装置と同様に、その周期ｔが探知物
の移動速度に応じて変化する。

整形波１はスイッチング回路１５へ送出さルて、その高
レベル期間毎にスイッチング回路１５の入出力間を導通
する。従って、スイッチング回路１５からは、第３図０
のように、整形波ａの振巾がサンプルホールド回路１１
の出力すに従って変化するスイッチング波形が送出され
る。このスイッチング波形Ｃはフィルター回路１７へ送
出され特定周波信号が抽出される。フィルター回路１７
はその通過帯域の中心周波数が超音波パルスめ送信周波
数に等しく設定さｎ１受波信号の周波数偏移が通過帯域
内に含まれるように設定されている。その結果、フィル
ター回路１７からは、第３図ｄのように、振巾がサンプ
ルホールド回路１１の出力すに従って変化し、周波数が
選択回路２３の選出信号に一致した周波信号が送出され
る。そして、この周波信号ｄは方位設定回路１４で指定
した方位の受波信号に−致する。

フィルター回路１７の出力信号ｄは混合回路１８におい
て発振器１９の発振信号と温片される。発振器１９の発
振周波数は超音波パルスの送信周波数に比して可聴音だ
け異なる周波数に設定されている。

混合回路１８の出力はフィルター回路２０へ送出されて
、混合出力のうちから可聴音の周波成分が選出される。

フィルター回路２０の選出信号は増巾器２１において増
巾さ７’した後、スピーカー２２から可聴音として報矧
される。この可聴音は上記から明きらかなように、音の
強さが受波信号の振巾に応じて変化し、音の高さが受波
信号の周波数変化、従って、探知物の相対的移動速度に
応じて変化する。

従って、これを聴取することによシ探知物の位置変化を
感覚的に知ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示し、第２図はその超音波
撮動子の配列を説明するための図、第３図はその動作を
説明するだめの図を示す。 特許出願人　古野電気株式会社 才）目 ３２８ 才Ｚ目 ズ　　＋３Ｄンコ （イ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 の探知１２Ｉから帰来する反射波を表示器上の対応位置
   にそｒｔぞれ表示すると共に上記広範囲方向のうち特定
   ガ向から帰来する反射波τ聴音に変換する装遣において
   、 上記広範囲方向に配列した多数個の振動子の各受波信号
   ンその配列順に高速度で切換充て送出する切戻回路と、 該切換回路の出力信号をパルス圧縮するマツチドフィル
   ターと、 該マツチドフィルターの出力信号を上記反射波の到来方
   向に関連ずけて表示する表示器と、上記マツチドフィル
   ターの出力信号のうちから該表示器に表示さ４する反射
   波の特定方向の反射波に対応する出力信号を抽出する抽
   出回路と、該抽出回路の抽出信号を用いて上記多数個の
   振動子のうち上記特定方向の反射波全受波する振動子の
   受波信号の振巾を制御する制御回路と、該振巾制御回路
   の出力信号を可聴音に変換する変換回路とを具備してな
   る広範囲水中探知装置における聴音装置。