JPS594674B2 - 水中探知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、広範囲方向の水中状況を例えばブラウン管
表示器に表示させ得る水中探知装置に関し、特に被探知
物体の大小を識別し得る装置に関する。

例えば、この発明に係る水中探知装置は、円弧状に配置
される振動子群で構成される送受波器の中心の振動子が
真下を指向するように保持し、全ての振動子を一度に励
振して送受波器を中点とする水平−直線下金域に渡って
超音波パルス信号を発射し、上記送受波器の複数個の振
動子を順次組み合わせて指向特性を有する受信ビームを
上記水平−直線の一端方向から他端方向まで時計方向ま
たは反時計方向に順次形成しこれら受信ビームにより被
探知物体からの反射信号を捕捉して表示器に扇形状に表
示させ、更に上記−直線下を探知しながら上記送受波器
を回転させ、この送受波器の回転に同期して水中状況を
表示器の異なる場所に順次表示させることにより広範囲
方向の水中状況を効率よく例えばブラウン管に表示させ
る。

更に、送受波器の回転と扇形表示との同期関係をなくし
扇形表示を静止させ、送受波器を回転軸の回りまたはこ
の回転軸に対し垂直な軸の回りを回動させることにより
被探知物体の大小を識別する。

以下、この発明を図面を併せ用いて魚群を探知する場合
につき説明する。

第１図は、この発明が実施される水中探知装置を示す。

Ｔ１乃至Ｔｎは送受波器１を構成する半円より犬なる円
弧状に配置される振動子群でパルス発生器２に基づいて
広範囲方向に超音波パルスを周期的に送出する。

各方向からの反射波はそれぞれの振動子Ｔ１乃至Ｔｎで
受波されるが、各受信信号は次のように合成されて前置
増幅器ＰＡ１゜ＰＡ２・・・ＰＡＫで増幅される。

例えば前置増幅器ＰＡ１は、振動子Ｔ１．Ｔ２及びＴ３
の各受波信号を合成することにより、θ１方向の鋭い指
向特性を有するビーム信号を増幅する。

同様に前置増幅器ＰＡ２は、振動子Ｔ３ ＋ Ｔ４及び
Ｔ５の受波信号を合成して指向特性がθ２方向であるビ
ーム信号を増幅するというように、各前置増幅器はそれ
ぞれの指向方向のビーム信号を増幅する。

各前置増幅器の出力は、切換器ＳＷで順次切換えて取り
出された後、主増幅器ＭＡを介してブラウン管ＣＲＴの
輝度端子に印加される。

他方、パルス発生器２の出力は偏向波生成回路３にも印
加され、それに基づいて偏向波が生成される。

生成された偏向波はブラウン管ＣＲＴの偏向コイル４に
印加されその電子流を第４図Ａに示すように同心円状に
掃引させる。

しかし、偏向波が斜線で示される部分以外すなわちブラ
ウン管面の下半分を掃引させる場合には電子流がブラウ
ン管面に到達しないようにその輝度調整端子に信号が印
加されるようになされている。

従って、偏向コイルに印加される偏向波は電子流を振動
子Ｔ１及至Ｔｎの配列に対応して第４図Ａの斜線部のよ
うに半円形に掃引させる。

この掃引動作と切換器ＳＷの切換動作とは同期して行な
われるもので、切換器ＳＷは電子流が１回掃引される期
間内にその切換動作が１順するようになされている。

第２図は、この発明の実施例に使用される送受波器を示
す。

送受波器１は、半円より犬なる円弧状に配置及び保持さ
れるＴ１及至Ｔｎの振動子により構成されており、送受
波器１は左右対称となるように且つ中央のものが真下を
向くようにしかも水平左右方向に少くとも１８０°回転
可能な如く回転軸７により船底（図示せず）に保持され
る。

回転軸７は、ギヤ８及び９を介して電動機１０に連接さ
れる。

第３図は、この発明の実施例のブロック図を示し第４図
は、実施例のブラウン管面を示す。

パルス発生器２は、所定周期にてパルス振幅変調された
超音波信号を送受波器１へ供給する。

送受波器１は、この信号に基づいてそれを構成する全て
の振動子を一時に駆動して超音波パルス信号を広範囲方
向へ発射する。

パルス発生器２は、同時にパルス信号をゲート回路１４
へ送出しゲートを開にする。

基準パルス発生器１２は、基準パルス列を発生し分周器
１３の入力端子へ供給する。

分周器１３は、入力信号を分周して同じ周期のパルス列
信号をゲート回路１４及び減算計数器１５へ送出する。

ゲート回路１４は、パルス発生器２からパルス信号を受
信した時ゲートを開き、分周器１３の出力信号を正弦波
生成回路１６、計数器１７及び余弦波生成回路１８及び
ゲート回路１９へ送出し、計数器１７から信号を受信し
た時にゲートを閉じ分周器１３から送出されるパルス列
の通過を停止ぜしめる。

正弦波発生回路１６は、入力されるパルス列に基づいて
例えは３６０個のパルスに基づいて１周期の正弦波を生
成し、また計数器１７から信号を受信する毎に正弦波の
振幅を増大させ、これら正弦波を偏向コイル４へ送出す
る。

余弦波発生回路１８も同様に例えは３６０個の入力パル
スに基づいて１周期の余弦波を生成し、また計数器１７
から信号を受信する毎に余弦波の振幅を増大させ、これ
ら余弦波を偏向コイル４へ送出する。

計数器１７は、入力パルスを３６０個計数した時にパル
ス信号を正弦波及び余弦波生成回路１６及び１８へ送出
する。

更に、計数器１７は、ブラウン管ＣＲＴ面に描かれる同
心円状の掃引線と同じ数を計数した時に出力パルスをゲ
ート回路１４へ送出しこれを閉にする。

従って、ブラウン管ＣＲＴ面はその半径が順次増大する
同心円状の電子流により掃引される。

一方、分周器１３の出力は減算計数器１５へ送出される
。

減算計数器１５の他の入力端子は、パルス発生器３０の
出力端に接続される。

パルス発生器３０は、第４図Ａに示すブラウン管面の中
心０を中点とする直線ｘ−ｘ’のＸ−０上で各掃引′線
Ｓ１．Ｓ２．・・・Ｓｎが掃引を開始する時にパルスを
発生し、減算計数器１５へ送出する。

減算計数器１５の他の入力端子は記憶回路２０の出力端
及びスイッチ２１を介してアナログ−ディジタル変換器
２２（以下Ａ−Ｄ変換器という）の出力端に接続される
。

記憶回路２０は、スイッチ２１の切片がａ側へ切換えら
れた時にＡ−Ｄ変換器２２から送出されるディジタル値
を記憶すると同時に該ディジタル値を常時減算計数器１
５へ送出する。

記憶回路はスイッチ２１がｂ側へ切換えられた時にリセ
ットされる。

減算計数器１５は、パルス発生器３０からパルス信号を
受信する時に記憶回路２０から又はＡ−Ｄ変換器２２か
ら送出されるディジクル値を読み込み、この値を分周器
１３からパルス信号を受信する毎に減算していき減算結
果が零になった時パルス信号をフリップフロップ回路３
１（以下Ｆ−Ｆ回路という）及びゲート回路１９へ送出
する。

Ａ −Ｄ変換器２２の入力端子は、ポテンショメーク２
３の可動片２４に接続される。

この可動片２４は、送受波器１を保持し回転させる回転
軸７に連接され送受波器１の回転に同期して移動する。

図において、その抵抗部分が直線状であるポテンショメ
ータが示されているが上記回転軸の連続回転に同期して
移動させるためにはその抵抗部分が円状のポテンショメ
ータを用いるのが好ましい。

ポテンショメーク２３の一端は、直流電源ＶＤに接続さ
れ他端は接地される。

Ａ−Ｄ変換器２２には、ポテンショメータ２３から送受
波器１の回転角度に対応する電圧信号が入力され、この
入力信号はディジクル値に変換され、スイッチ２１が図
示のようにｂ側に保持される場合には減算計数器１５へ
送出される。

魚群検出器２５は、例えば押釦スイッチで構成され観察
者がブラウン管面上で魚群を識別した時に該スイッチを
抑圧することによりスイッチ２１の切片をａ側へ切換え
ると共に駆動回路２６の動作を停止せしめる。

駆動回路２６は、ギヤ８及び９を介して回転軸７に連接
される電動機１０を正転または逆転させ、回転軸７の先
端部に保持される送受波器１を左又は右方向に回転させ
る。

つまみ２７は、ギヤ２８及び２９を介して回転軸７に連
接されこの回転軸を左右に回動させる。

ゲート回路１９は、減算計継器１５からパルス信号を受
信する時ゲートを開にして分周器１３から送出されるパ
ルス列を計数器３２へ通過せしめ、計数器３２からパル
ス信号を受信する時ゲートを閉にする。

計数器３２は、ゲート回路１９から送出されるパルス列
のうち１８０個を計数する毎にパルス信号をゲート回路
１９及びＦ−Ｆ回路３１へ送出すると共に、自らをリセ
ットして元の状態に復帰し、ゲート回路１９が減算計数
器１５から信号を受信する時に再度計数を開始する。

Ｆ−Ｆ回路３１は、減算計数器１５からパルス信号を受
信する時に零レベルの電圧信号を発生し、計数器３２か
らパルス信号を受信する時に正の電圧信号を発生しレベ
ル変換器３３へ送出する。

レベル変換器３３は、零レベルの電圧信号を受信する時
に零レベルの電圧信号をブラウン管ＣＲＴの電子流制御
端子へ送出して電子流をブラウン管面に到達させ、正の
電圧信号を受信する時に電圧信号（例えば−１００１ｙ
ｌ）を同一端子へ送出し電子流をブラウン管面へ到達さ
せないように制御する。

第５図は、この発明を説明するための主要波形図を示す
。

第６図は、この発明に係る水中探知装置が装備される船
３４と送受波器との関係を示す図である。

以下、実施例の動作を説明する。

第６図に示すように、先ず送受波器１が船３４の進行方
向と直角方向に且つ送受波器の中央のもので真下を向く
ように保持されており、スイッチ２１の切片がｂ側に保
たれている場合につき説明する。

この場合には、ポテンショメータ２３の可動片２４はそ
の中点に保持されている。

説明を簡単にするために直流電源ＶＤを３６〔■とし、
従ってＡ−Ｄ変換器２２に入力される直流電圧を１．８
凹と仮定する。

また、この時のＡ−Ｄ変換器２２の出力値が１８０であ
ると仮定する。

パルス発生器３０は、掃引線Ｓ１（第４図）が直線Ｘ−
Ｏ上から掃引を開始する時にパルス信号を発生するので
、減算計数器１５はこの時Ａ−Ｄ変換器２２の出力値１
８０を読み込む。

同時にパルス発生器２からパルス信号が送受波器１及び
ゲート回路１４へ送出され、送受波器１から広範囲方向
に超音波パルスが発射され、ゲート回路１４はゲートを
開にして分周器１３のパルス列出力を通過せしめる。

正弦波及び余弦波生成回路１６及び１８は、第５図ａ、
ｔ）に示すように３６０個の入力パルスに基づいて時読
ｔ１からｔ２までの一周期の振幅■、の正弦波及び余弦
波を生成し偏向コイル４に送出するのでブラウン管面に
は第４図Ａの８１のような円形掃引線が描かれる。

一方、ゲート回路１４が開になった時、Ｆ−Ｆ回路３１
はレベル変換器３３へ正の電圧信号を送出していると仮
定するとレベル変換器３３はそれに伴って負の電圧信号
を電子流制御端子へ印加するのてこの負の電圧信号が印
加されている間電子流はブラウン管面に到達しない。

従ってこの間に輝度端子に何らかの信号が印加されても
ブラウン管面には表示されない。

減算計数器１５には、送受波器１から超音波パルス信号
が発射された時にパルス発生器３０から送出される第５
図に示すパルス信号Ｐ、により、Ａ−Ｄ変換器２２の出
力値１８０が読み込まれており、時刻ｔ１から分周期１
３からパルス信号を受信する毎に上記値１８０を減算し
ていｍ１ｓ。

個目のパルス信号を受信した時にパルスＰ２をＦ・Ｆ回
路３１へ送出しこれを反転させるのでレベル変換器３３
は零レベルの電圧信号を電子流制御端子へ印加する。

従って、放射される電子流は、ブラウン管面に到達し得
る状態に保たれ、輝度端子に主増幅器ＭＡから信号が送
出される場合にはブラウン管面に表示される。

減算計数器１５は、同時に（その計数値が零になった時
に）パルス信号をゲート回路１９へ送出してそれを開に
するので掃引線Ｓ１が時刻ｔ２に直線Ｘ−０に到達した
時、計数器３２はパルス信号をＦ−Ｆ回路３１へ送出し
これを反転させブラウン管の電子流制御端子に負の電圧
信号を印加し電子流をブラウン管面へ到達させないよう
に保つ。

この時ゲート回路１９にも計数器３２から信号が送出印
加されゲートが閉にせしめられる。

そして、パルス発生器３０は、掃引線Ｓ１が直線Ｘ−０
に達した時パルス信号を減算計数器１５へ送出しＡ−Ｄ
変換器２２の出力値１８０を読み込ませる。

偏向コイル４へは、正弦波及び余弦波発生回路１６及び
１８からそれぞれ振幅がＶ２の正弦波及び余弦波が供給
されるのでブラウン管面には掃引線Ｓ２が描かれる。

しかし、掃引線Ｓ２が直線Ｘ′−〇に到達するまでは電
子流がブラウン管面に到達しないようになされているの
で下半分の画面にはいかなる輝点も表われない。

掃引線Ｓ２が直線ｘ’−ｏに到達した時減算計数器１５
は出力信号をＦ−Ｆ回路３１へ送出してこれを反転させ
ブラウン管の電子流制御端子へ零レベルの電圧信号を印
加し、Ｓ２が直線Ｘ−Ｏに到達するまですなわち計数器
３２が１８０個の入力パルスを計数するまで電子流がブ
ラウン管面へ到達可能となる状態を保つ。

以下、全く同様に順次掃引線Ｓ３．Ｓ４・・・Ｓｎが描
かれる。

そして上記の説明から明らかなように直線ｘ−ｘ’上の
斜線が描かれる部分に送受波器１により捕捉される反射
信号が表示される。

掃引線Ｓｎが描かれ終った時に計数器１７はパルス信号
をゲート回路１４へ送出してゲートを閉にして次の掃引
動作に備える。

なお、上記の仮定とは逆に、第１番目の掃引線Ｓ１がブ
ラウン管面の下半分を掃引する時にＦ・Ｆ回路３１が零
レベルの電圧信号を送出している場合でも、２番目の掃
引線Ｓ２以後は正常に動作するので実際上問題とならな
い。

次に、送受波器１から超音波パルス信号が発射されると
、上記動作と同じ動作を繰り返しブラウン管面には第４
図Ａに示すようにＳｌ、Ｓ２・・・Ｓｎの掃引線が描か
れる。

送受波器１が、電動機１０により第６図の破線３６で示
すように時計方向にπ／４旋回させられた場合には、ブ
ラウン管ＣＲＴの表示面は第４図Ｂの斜線部分となる。

ポテンショメータ２３の可動片は、送受波器１の回転に
伴って上方へ移動し、Ａ−Ｄ変換器２２の入力端には２
２５（Ｖ）の直流電圧が印加され、減算計数器１５へは
各々の掃引線が直線Ｘ−Ｏ上で掃引を開始する時に送出
されるパルス発生器３０からのパルス信号によりＡ−Ｄ
変換器２２の出力値２２５が書き込まれる。

減算計数器１５が分周器１３から２２５個めのパルス信
号を受信した時すなわち各々の掃引線が第４図Ｂの直線
Ｙ１−〇上に到達した時、減算計数器１５はパルス信号
Ｐ２（第５図ｄ）をＦ−Ｆ回路３１へ送出しこれを反転
させ電子流のブラウン管面への到達を可能にする。

モして各掃引線Ｘ−０上に到達した時パルス発生器３０
はパルス信号を減算計数器１５へ送出し次の掃引を開始
する。

しかし、これらの掃引線は画面上には表われない。

上記のｙ／ｉ−ｏからスタートした各掃引線はＸ−０上
に到達した後も引き続きＹｌ−〇まで掃引を行う。

各掃引線が直線￥１−０に到達した時に計数器３２は値
１８０の計数を終了しパルス信号をＦ−Ｆ回路３１へ送
出しこれを反転させ電子流がブラウン管面へ到達しない
ように制御する。

更に、送受波器１が電動機１０によりπ／４回転させら
れる場合には、ブラウン管の表示面は第４図Ｃのように
なり、更にπ／４回転する場合には同図りに示す如くと
なる。

なお、上記の説明においては、送受波器１がπ／４ずつ
回転した場合につき説明したが、送受波器１が電動機１
０により連続して回転させられる場合にも上記と同様の
動作を行ないブラウン管の表示面は送受波器１の回転に
同期して連続的に移動する。

すなわち、上記実施例の水中探知装置によれば、円弧状
に配置される振動子群から成る送受波器を真下に向けこ
れを少くとも１８０°水平方向に回転させることにより
この送受波器以下の全方向の水中状況を観測することが
できる。

そして、この発明は、それが装備される船の船底下金方
向の水中状況を容易に探索することができる水中探知装
置に関し、特に探知される魚群の大きさを識別すること
ができる水中探知装置を得ることを目的とする。

この発明は、魚群がブラウン管面に現われこれを探知し
た時に送受波器１の回転と同期して順次移動するブラウ
ン管面の表示面を静止させ、一方送受波器のみを手動に
より又は自動的に水平左右方向に回動させこれに伴ない
ブラウン管面上の魚群の像の大きさが変化するのを観測
することにより魚群の大きさを識別するものである。

第７図は、この発明を説明するための魚群とブラウン管
面の表示との関係図を示す。

同図Ａは魚群を示し、同図Ｂは鋭い受信指向性ビームに
より魚群がスライスされて捕捉される態様を示し、同図
Ｃは受信指向性ビームにより順次捕捉される魚群がブラ
ウン管の表示面に表示された状態を示す。

第３図において、送受波器１が第４図Ａに示す状態から
１８０°回転した時魚群がブラウン管面に現われて観察
者がこれを認めて魚群検出器２５の押釦スイッチを押圧
しスイッチ２１の切片をａ側へ切換え且つ駆動回路２６
を制御して電動機１０の動作を停止せしめ送受波器１の
回転を停止せしめる。

ポテンショメータ２３の可動片２４は最上部まで移動し
従ってＡ−Ｄ変換器２２からはディジタル値３６０が記
憶回路２０へ送出され記憶される。

この値３６０は、記憶回路２０が常に減算計数器１５へ
送出しているので各掃引線Ｓ１゜Ｓ２・・・Ｓｎが第４
図のＸ−０に到達しパルス発生器３０がパルス信号を送
出する時に、減算計数器１５に読み込まれる。

減算計数器１５は、分周器１３から送出されるパルス信
号のうち３６０個のパルスを受信した時に出力信号を発
生しＦ−Ｆ回路３１を反転させレベル変換器３３に零レ
ベルの電圧信号を電子流制御端子に送出させ電子流がブ
ラウン管面に到達可能な状態に保つ。

また、計数器３２は減算計数器１５が出力を発生した時
に分周回路１３の出力パルス列を計数し始め１８０個の
パルスを計数した時にＦ−Ｆ回路を反転させるのでブラ
ウン管の表示面は第７図Ｃに示す如くブラウン管面の下
半分となる。

掃引線Ｓ１．Ｓ２・・・Ｓｎが全て描かれた後何度超音
波パルス信号が送受波器１から発射されても、また送受
波器１がつまみ２７により左右に回動させられても減算
計数器１５には常時同じディジタル値が入力されている
のでブラウン管面の表示面は第７図Ｃに示す状態で静止
している。

第７図Ａに示すような魚群が複数の受信ビームが形成さ
れる方向と直角方向に存在している場合に、つまみ２７
により送受波器１を左右に回動させると同図Ｂのように
スライスされた魚群が受信ビームにより順次捕捉されこ
れらのブラウン管の表示面における表示は同図Ｃに示す
ように順次大きくなったり小さくなったり変化する。

この発明はこれら表示面における像の変化と送受波器１
の回動角度とを関連させて主観的に又は客観的に魚群の
大きさを識別するものである。

上記説明においては、ブラウン管面の下半分に表示した
場合につき述べたが、自明のように表示がブラウン管面
上いかなる位置になされている場合でも表示面を静止固
定し魚群の大きさの識別を行うことが可能である。

なお、上記実施例においては、魚群検出器２５として手
動で操作するものを用いたが、例えは魚群から反射され
る反射波を蓄積する蓄積回路と蓄積量が一定に達した時
出力を発生しスイッチ２１及び駆動回路２６へ送出する
信号発生器とで構成される自動的に動作する魚群検出器
を用いることもできる。

なお、上記実施例においては、魚群を検出した後送受波
器１を回動させるのにつまみ２７を用いて手動にて行な
ったが、他に電動機を設けて昭和５１年特許出願公開第
２２４６６号に開示されるような構成にて自動的に送受
波器を回動させることも可能である。

なお、スイッチとして電気回路を用いることもできる。

なお、実施例においては、送受波器として半円より犬な
る円弧状に振動子群を配置したものを用いたが、はぼ１
／４円の円弧状に振動子群を配置したものを用いること
もできる。

この場合には、送受波器下金方向の水中状況を探索する
ためには送受波器を３６０°施回させなければならない
。

なお、上記実施例においては、はぼ半円の円弧状に振動
子群を配置することにより送受波器を構成し、円弧には
る弦を含む水平面に垂直であってこの弦をほぼ２等分す
る点を通る垂直軸を中心に送受波器を水平方向に回転さ
せ水中状況を探索し探知された魚群等の大きさを識別す
る場合につき説明したが、上記送受波器を上記弦を回動
軸とし所定角度回転させた状態で保持し上記垂直軸を中
心に水平方向に回転させて水中状況を探索し魚群等の被
探知物体を探知した時に送受波器を回動軸の回りに回動
させることはより被探知物体の大きさを識別することも
可能である。

上述のように、この発明によれば、円弧状に配置される
振動子群から成る送受波器を用いて広範囲方向を効率よ
く探索できしかも被探知物体の大きさを識別することが
できる水中探知装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が実施される水中探知装置を示し、第
２図はこの発明の実施例に使用される送受波器を示し、
第３図はこの発明の実施例のフ宅ツク図を示し、第４図
は実施例のブラウン管面を示し、第５図は実施例を説明
するための主要波形図を示し、第６図はこの発明に係る
水中探知装置が装備される船と送受波器との関係を示し
、第７図は魚群とブラウン管の表示面との関係を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ はぼ半円の円弧状に配置される振動子群により構成
   される送受波器と、 該送受波器の円弧にはる弦を回動軸として上記送受波器
   を回動させる回動手段と、 上記送受波器を上記回動軸を中心に所定角度回動させた
   状態で保持し上記弦を含む水平面に垂直であって、この
   弦をほぼ三等分する点を通る回転軸を中心に上記送受波
   器を回転する回転手段と、上記送受波器の振動子群を一
   時に励振して超音波パルス信号を広範囲方向へ送信する
   送信手段と、上記振動子群のうちの順次具なる複数個の
   振動子を一時に、駆動して鋭い指向特性を有し指向方向
   が円弧に沿って順次具なる複数の受波ビームを形成する
   ビーム形成手段と、 該複数の受波ビームを順次切換える切換手段と、上記複
   数の受波ビームにより捕捉される被探知物体からの反射
   信号を上記受波ビームの切換えに同期して表示器の表示
   面に表示することにより水中状況をほぼ扇形に表示させ
   る表示手段と、上記送受波器の回転に同期して水中状況
   を上記表示器の表示面上の異なる場所に順次扇形に表示
   させる表示移動手段と、 上記送受波器の回転との同期関係をなくし上記表示面上
   の扇形の表示を静止させる表示静止手段と、 上記表示移動手段と上記表示静止手段とを切換える切換
   手段と、 扇形表示を静止させた状態で上記送受波器を上記回転軸
   または回動軸の回りを回動させる回動手段とを具備し広
   範囲水中状況を探知し被探知物体の大きさを三次元的に
   表示する水中探知装置。