JPS60125578A - Device for forming directional receiving beam to acoustic wave coming from near position - Google Patents

Device for forming directional receiving beam to acoustic wave coming from near position

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JPS60125578A
JPS60125578A JP23485183A JP23485183A JPS60125578A JP S60125578 A JPS60125578 A JP S60125578A JP 23485183 A JP23485183 A JP 23485183A JP 23485183 A JP23485183 A JP 23485183A JP S60125578 A JPS60125578 A JP S60125578A
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circuits
distance
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森松 秀治
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Abstract

PURPOSE:To attain accurately the azimuth of a detected object, which exists in a near position by forming the arrangement of arranged vibrators into the same shape as a spherical wave of the acoustic wave coming from the near position. CONSTITUTION:A recording circuit 6 reads out stored data of eight channels in accordance with the counted value of a counter 8, and read-out stored data are transmitted as square waves of eight channels from latch circuits 901-908. Square wave train data of eight channels having phase relations related to the azimuth and the distance of a sound source are transmitted from a storage circuit 7 through latch circuits 161-168. Square wave trains of eight channels transmitted from circuits 161-168 are sent to exclusive OR gates 311-318 together with square wave trains of circuits 901-908 with respect to individual channels. Outputs of these gates are led to mixing circuits 201-208 through filters 321-328 and preamplifiers 301-308 to make phases of received signals in ultrasonic oscillators T1-T8 equal to the phase of the spherical wave due to sounds in the near position.

Description

【発明の詳細な説明】 a3発明の技術分野 この発明は超音波信号を受波するときの指向性受波ビー
ムを形成することに関するもので、特に、近距離位置か
ら到来する超音波信号に対して好適な指向性受波ビーム
を形成する装置に関する。
Detailed Description of the Invention: a3 Technical Field of the Invention This invention relates to forming a directional receiving beam when receiving an ultrasonic signal, and in particular, to forming a directional receiving beam when receiving an ultrasonic signal. The present invention relates to a device for forming a suitable directional reception beam.

b、従来技術 水中探知装置は周知のように超音波パルスを送波して探
知物体からの反射波を受波する。そして、探知パルスを
送波してから反射波が受波されるまでの時間によって探
知物体までの距離を測定し1反則波の到来方向によって
探知物体の方向を測定する。
b. Prior Art As is well known, an underwater detection device transmits ultrasonic pulses and receives reflected waves from a detected object. Then, the distance to the object to be detected is measured based on the time from when the detection pulse is transmitted until the reflected wave is received, and the direction of the object to be detected is measured based on the arrival direction of one foul wave.

探知物体の到来方向は指向性受波ビームを形成すること
により行われる。指向性受波ビームは最も一般的には複
数個の超音波振動子の受波信号を位相合成して生成する
The arrival direction of the detected object is determined by forming a directional receiving beam. The directional reception beam is most commonly generated by phase-combining the reception signals of a plurality of ultrasonic transducers.

この位相合成は例えば第1図に示すように、複数個の超
音波振動子を配列して、各振動子の受波信号を適宜移相
して特定方向に等位相波面を形成するごとくして行う。
For example, as shown in Fig. 1, this phase synthesis is performed by arranging a plurality of ultrasonic transducers and appropriately shifting the phase of the received signal of each transducer to form an equal phase wavefront in a specific direction. conduct.

振動子配列長2免に対して十分遠方より到来する音波は
等位相波面Fwが平面波と見なすことができる。従って
、正面に対してθ方向から到来する音波を受波する場合
、振動子配列平面「TをFT′までθだけ傾けて音波の
等位相波面Fwと平行にすることにより、振動子の合成
受波感度をθ方向に対して最大感度にすることができる
。すなわち、θ方向に指向性受波ビームを形成すること
ができる。
A sound wave arriving from a sufficiently far distance with respect to the transducer array length 2 mm can be regarded as a plane wave with an equal phase wavefront Fw. Therefore, when receiving a sound wave arriving from the θ direction with respect to the front, by tilting the transducer array plane "T" by θ to FT' and making it parallel to the equal phase wavefront Fw of the sound wave, the synthetic reception of the transducer can be achieved. The wave sensitivity can be maximized in the θ direction. That is, a directional reception beam can be formed in the θ direction.

上記において、振動子配列平面1TをFT ′まで傾け
て移相合成するための各振動子の位相補正量は、例えば
中央位置の振動子Tiに対する振動子T、の補正量φ、
は 2π 。
In the above, the phase correction amount of each transducer for phase shift synthesis by tilting the transducer array plane 1T to FT' is, for example, the correction amount φ of the transducer T with respect to the transducer Ti at the center position.
is 2π.

φ、=□文+ Sin。φ, = □ sentence + Sin.

λ で表わされる。但し、免は中央の振動子Tiから振動子
T、までの距離を示す。
It is expressed as λ. However, distance indicates the distance from the central vibrator Ti to the vibrator T.

C0従来技術の欠点 上記のように、従来音波の音源が十分遠方にあるときは
その等位相波面を平面波と見なすことができる。ところ
が、第2図に示すように、音源までの距#Dが振動子配
列長2免に対して無視できないとき、到来する音波の等
位相波面Fwが球面波であることを考慮しなければなら
ない。従って、従来のように、振動子受波面「Tを面F
T ′のようにθだけ傾けただけでは、振動子受波面を
音波の等位相波面と平行にすることはできず、θ方向の
音源に対して最大受波感度を形成することはできない。
C0 Disadvantages of the Prior Art As mentioned above, when the source of the conventional sound wave is sufficiently far away, its equiphase wavefront can be regarded as a plane wave. However, as shown in Figure 2, when the distance #D to the sound source cannot be ignored with respect to the transducer array length 2 mm, it must be taken into account that the equiphase wavefront Fw of the arriving sound wave is a spherical wave. . Therefore, as in the past, the wave receiving surface of the oscillator "T" is
By simply tilting the transducer by θ like T', the wave receiving surface of the transducer cannot be made parallel to the equiphase wavefront of the sound wave, and the maximum receiving sensitivity cannot be achieved for the sound source in the θ direction.

d0発明の目的 この発明は、近距離位置の音源から到来する音波の等位
相波面を球面波として考慮しなければならないときは、
振動子配列平面が到来音波の等位相波面の形成する球面
波と同じになるように、各振動子の受波信号を位相補正
することにより、到来音波に対して最大の受波感度を形
成することを目的とする。
d0 Purpose of the Invention This invention provides that when the equiphase wavefront of a sound wave arriving from a sound source located at a short distance must be considered as a spherical wave,
By correcting the phase of each transducer's received signal so that the transducer array plane is the same as the spherical wave formed by the equal-phase wavefront of the incoming sound wave, the maximum receiving sensitivity for the incoming sound wave is achieved. The purpose is to

e0発明の原理 第3図に示すように、音源Qが振動子配列の正面にある
とき、各振動子T、乃至τnの受波信号を各振動子から
球面状の等位相波面FT ”までの距離に応じた位相補
正を行えばよい。例えば、振動子T、の場合1等位相波
面Fv ′までの距離Δd、はΔd、=ロrT−v17
−D としてめられるから、位相補正量Δφ、は−φ、=2 
x (nπ1・−D) ・・・・・・(1)λ で表わされる。
e0 Principle of the Invention As shown in Fig. 3, when the sound source Q is in front of the transducer array, the received signals of each transducer T to τn are transmitted from each transducer to a spherical equiphase wavefront FT''. It is sufficient to perform phase correction according to the distance.For example, in the case of the transducer T, the distance Δd to the equal phase wavefront Fv' is Δd, = rT−v17
-D, so the phase correction amount Δφ is -φ, = 2
x (nπ1·−D) (1) Represented by λ.

次に第4図に示すように、音源Qが正面に対してθ方向
に位置する場合、まず、振動子配列平面「■をFT ’
までθだけ傾けて、音源Qが中央位置の振動子Tiの正
面に位置するようにすれば、第3図と同様にして、FT
 ’面」二に置変えた振動子位置、すなわちFT ′面
上の投影位置から球面状の等位相波面Fwまでの距離に
応じた位相補正を行えばよい。例えば、振動子T、の場
合、等位相受波面「TをFv ′まで0だけ傾けるため
の位相補正量Δφθ、は であり、FT”面上に変換した振動子T1位置は。
Next, as shown in Fig. 4, when the sound source Q is located in the θ direction with respect to the front, first,
If the sound source Q is positioned in front of the central transducer Ti by tilting it by θ, the FT
Phase correction may be performed in accordance with the distance from the transducer position replaced on the 'plane' 2, that is, the projection position on the FT' plane, to the spherical equiphase wavefront Fw. For example, in the case of transducer T, the phase correction amount Δφθ, for tilting the equal-phase receiving surface "T" by 0 to Fv' is, and the transducer T1 position converted onto the FT" plane is:

振動子T、からFT”面上に下した垂線の交点Th +
で表わされるから、F丁′面上の等位相受波面を球面状
の等位相波面Fwに一致させるためのTow位置におけ
る位相補止:il:ΔφH1は、第3図から明らかなよ
うに、 で表わされる。従って、振動子T、の全体の位相補正量
φ、は(2)、(3)式より φ、 =Δφθ、 +Δφ H+ ・・・・・・・・・・・・(4) で表わされる。
Intersection point Th + of the perpendicular lines drawn from the transducer T to the FT plane
Therefore, as is clear from FIG. 3, the phase correction at the Tow position to match the equal phase receiving surface on the F plane with the equal phase wave front Fw on the spherical surface is as follows. expressed. Therefore, the total phase correction amount φ of the vibrator T is expressed as φ, =Δφθ, +Δφ H+ (4) from equations (2) and (3).

上記から明らかなように、この発明は、到来音波の音源
が近距離位置にあるとき、送受波器配列平面を音源に対
して正面に位置するように、配列振動子の位相補正を行
い、さらに、正面位置に配り「変換した各振動子位置か
ら到来音波の球面状等位相波面までの距離に対応した位
相補正を行うことにより、近距離音源からの到来音波に
対する指向性受波ビームを形成する。
As is clear from the above, the present invention corrects the phase of the array transducer so that the transducer array plane is located in front of the sound source when the source of the incoming sound wave is located at a short distance, and further , distributed at the front position, and by performing phase correction corresponding to the distance from each converted transducer position to the spherical equiphase wavefront of the incoming sound wave, a directional receiving beam is formed for the incoming sound wave from a nearby sound source. .

f0発明の実施例 第5図において、T、乃至T、は超音波振動子を示し、
共通平面FT上に直線状に配列されている。なお、振動
子配列は必らずしも平面状に配列する必要はなく、球面
状あるいは曲面状でもよいが、説明の便宜上平面状に配
列するものとする。
f0 Embodiment of the invention In FIG. 5, T to T represent ultrasonic transducers,
They are arranged linearly on a common plane FT. Note that the vibrator array does not necessarily have to be arranged in a planar shape, and may be spherical or curved, but for convenience of explanation, it is assumed that the transducer array is arranged in a planar shape.

超音波振動子T、乃至T8の各受波信号はそれぞれの前
置増111器101乃至108を経てそれぞれの混合回
路201乃至208に導かれて、他の前置増rll器3
01乃至308から送出される信号波とそれぞれ別個に
混合される。混合回路201乃至208の各混合出力は
加算回路4で加算された後、フィルター5へ導かれて特
定周波の信号成分が抽出される。
The received signals of the ultrasonic transducers T, T8 are guided to the respective mixing circuits 201 to 208 via the respective preamplifiers 111 101 to 108, and then to the other preamplifiers 3.
They are mixed separately with the signal waves sent out from 01 to 308, respectively. The mixed outputs of the mixing circuits 201 to 208 are added together in an adding circuit 4, and then guided to a filter 5, where signal components of specific frequencies are extracted.

そして、フィルター5の出力信号によって特定方向の指
向性受波ビームが形成される。
Then, a directional reception beam in a specific direction is formed by the output signal of the filter 5.

以下これについて説明する。This will be explained below.

前置増ID器301乃至308は各々の出力が特定の位
相関係を有する周波信号を送出する。この周波信号を混
合回路201乃至208において、超音波振動子T、乃
至T8の受波信号とそれぞれに混合すると、各々の混合
出力は各々の位相が周波信号の位相関係に対応して規制
され、これによって超音波振動子T、乃至T1の受波信
号を等価的に移送させることができる。こ−ときの移送
量は、前置増lJ器301乃至308から送出される周
波信号の位相によって決定される0例えば、前置増11
J器301の出力する周波信号の位相をΔφだけ変化さ
せると、混合回路201の出力信号の位相が△φだけ変
化し、これによって超音波振動子T、の受波信号をΔφ
だけ移送させたのと等価の効果を得ることができる。
Pre-multiple ID devices 301-308 each output a frequency signal having a specific phase relationship. When this frequency signal is mixed with the reception signals of the ultrasonic transducers T to T8 in the mixing circuits 201 to 208, the phase of each mixed output is regulated in accordance with the phase relationship of the frequency signals, This allows the received signals of the ultrasonic transducers T to T1 to be transferred equivalently. The amount of transfer at this time is determined by the phase of the frequency signals sent from the preamplifiers 301 to 308.
When the phase of the frequency signal output from the J unit 301 is changed by Δφ, the phase of the output signal of the mixing circuit 201 is changed by Δφ, thereby changing the received signal of the ultrasonic transducer T by Δφ.
It is possible to obtain an effect equivalent to transferring only

従って、特公昭5E! −545110号公報に記載の
ように、前置増+l器301乃至308の周波信号出力
の位相を特定の関係、例えば、各周波信号の位相を一定
量づつ線形に変化させると、超音波信号T、乃至Tll
の受波信号を等価的に一定量づつ移送させた信号を混合
回路201乃至208の出力側に得ることができる。こ
の信号を合成して特定の周波成分を抽出すると特定方向
に指向性を有する受波ビームを形成することができる。
Therefore, Tokuko Showa 5E! As described in Japanese Patent No. 545110, if the phases of the frequency signal outputs of the preamplifiers 301 to 308 are changed in a specific relationship, for example, when the phase of each frequency signal is linearly changed by a fixed amount, the ultrasonic signal T , ~Tll
A signal obtained by equivalently transferring the received signal by a fixed amount can be obtained on the output side of the mixing circuits 201 to 208. By combining these signals and extracting specific frequency components, it is possible to form a received beam having directivity in a specific direction.

上記において、混合回路201乃至208に導かれる周
波信号の位相関係を一定の関係を保ちながら位相を変化
させると指向性受波ビームの指向方向を変化させること
ができる。出願人はこの種の装置として特願昭57−1
21439号を提供した。この装置は混合回路201乃
至208に導かれる周波信号の位相を時間的に変化させ
て、すなわち、周波信号の周波数を時間的に変化させて
受波ビームの指向方向を変化させるものである。この場
合、特願昭57−1214313号のものは、第1図に
示すように、超音波振動子T、乃至T8に到来する超音
波の等位相波面を平面波と見なして指向方向が時間的に
変化する指向性受波ビームを形成するものである。
In the above, if the phase relationship of the frequency signals guided to the mixing circuits 201 to 208 is changed while maintaining a constant relationship, the pointing direction of the directional reception beam can be changed. The applicant has filed a patent application for this type of device in 1986-1.
No. 21439 was provided. This device temporally changes the phase of the frequency signals guided to the mixing circuits 201 to 208, that is, the frequency of the frequency signals is temporally changed to change the directivity direction of the received beam. In this case, as shown in FIG. 1, the patent application No. 57-1214313 considers the equal-phase wave fronts of the ultrasound waves arriving at the ultrasound transducers T to T8 as plane waves, and the directivity direction is changed temporally. It forms a changing directional receiving beam.

この発明は、特願昭57−121439号で提供しtこ
技術を用いて第4図のごとくして近距離位置Qの音源に
対する指向性受波ビームを形成するものである。
This invention was proposed in Japanese Patent Application No. 57-121439, and uses this technique to form a directional receiving beam for a sound source at a short distance position Q as shown in FIG.

以下これについて説明すると、記憶回路6及び7はそれ
ぞれの記憶データーが読出されることによって、8チヤ
ンネルの矩形波列が送出される。
This will be explained below. When the respective stored data is read from the memory circuits 6 and 7, eight channels of rectangular wave trains are sent out.

そして、記憶回路6によって生成される矩形波列によっ
て、第4図における超音波振動子T、乃至Tnの配列平
面FTが「工′まで傾けられ、さらに、記憶回路7によ
って生成される矩形波列によって、等位相受波面FT 
′上に置き変えた超音波振動子から球面波Fwまでの位
相補正が行われる。例えば、超音波振動子T、は、等位
相受波面FT ′上ではTH1位置で与えられるから、
TH+位置から球面波Fwまでの距離Δd、に相当する
位相補正を行えばよい。
The rectangular wave train generated by the memory circuit 6 tilts the array plane FT of the ultrasonic transducers T to Tn in FIG. By, equal phase receiving surface FT
Phase correction is performed from the ultrasonic transducer replaced above to the spherical wave Fw. For example, since the ultrasonic transducer T is given at the TH1 position on the equal phase receiving surface FT',
It is sufficient to perform phase correction corresponding to the distance Δd from the TH+ position to the spherical wave Fw.

まず、記憶回路6によって生成される矩形波列について
説明すると、記憶回路6はカウンター8の計数値によっ
て記憶番地の指定が行われ、各記憶番地毎に8チヤンネ
ルの記憶データーが2進値で読出される。読出された記
憶データーはラッチ回路901乃至808にラッチされ
、ラッチ回路901乃至808らら8チヤンネルの矩形
波が送出される。ラッチ回路f301乃至908はラッ
チパルス生成回路lOによって、特願昭57−1214
39号で説明したごとくして記憶回路6の記憶データー
をラッチする。又、ラッチパルス生成回路10は分周回
路11からカウンター8へ送出するパルス列と、分周回
路11において分周されるクロックパルス源12の分周
パルスとを組合わせてラッチパルスを生成する。
First, to explain the rectangular wave train generated by the memory circuit 6, the memory address in the memory circuit 6 is specified by the count value of the counter 8, and the stored data of 8 channels is read out in binary values at each memory address. be done. The read storage data is latched by latch circuits 901 to 808, and eight channels of rectangular waves are sent out from latch circuits 901 to 808. The latch circuits f301 to f908 are constructed by a latch pulse generation circuit 1O in Japanese Patent Application No. 57-1214.
The data stored in the storage circuit 6 is latched as explained in No. 39. Further, the latch pulse generation circuit 10 generates a latch pulse by combining the pulse train sent from the frequency dividing circuit 11 to the counter 8 and the frequency-divided pulse of the clock pulse source 12 whose frequency is divided by the frequency dividing circuit 11.

第6図CII乃至0.8はラッチ回路901乃至90B
の送出する矩形波列を示し、矩形波列C11乃至C11
lはΔφづつ位相が順に異なるように生成される。そし
て、矩形波列CI、乃至C1゜はその位相差Δφが時間
的に変化するように生成される。この動作は、特願昭5
7−121438号で説明したように、矩形波列C1,
乃至C19のくり返し周波数を時間的に変化させること
により行う。
FIG. 6 CII to 0.8 are latch circuits 901 to 90B
shows a rectangular wave train sent out by the rectangular wave train C11 to C11.
1 is generated so that the phase thereof is sequentially different by Δφ. Then, the rectangular wave trains CI to C1° are generated such that their phase differences Δφ change over time. This operation is
As explained in No. 7-121438, the rectangular wave train C1,
This is done by temporally changing the repetition frequency of C19 to C19.

従って、ラッチ回路901乃至908の矩形波列C1I
乃至C18を混合回路201乃至208へ導くことによ
り、超音波振動子T、乃至Tllの等位相波面FTを、
第4図に示すように、矩形波列C1,乃至CIR位相差
Δφに応じた角0だけ傾け、さらに、その傾き角θを矩
形波列C11乃至C10の位相変化に対応して1専間的
に変化させる。
Therefore, the rectangular wave train C1I of the latch circuits 901 to 908
By guiding C18 to mixing circuits 201 to 208, the equal phase wavefronts FT of ultrasonic transducers T to Tll are
As shown in FIG. 4, the rectangular wave trains C1 to CIR are tilted by an angle 0 corresponding to the CIR phase difference Δφ, and the tilt angle θ is adjusted by 1 in accordance with the phase change of the rectangular wave trains C11 to C10. change to

上記において、記憶回路6の記憶容量は、超音波振動子
T、乃至Tllによって形成される指向性受波ビームの
変化時間、矩形波列C1,乃至C1゜にくり返し周波数
及び矩形波列C1l乃至C1Bを生成するときの位相精
度によって決定される。例えば、超音波振動子T、乃至
Tllに到来する超音波パルスを0.5mの距離分解能
で検出するとき、超音波が0.5m伝播する間に各方位
から到来する超音波信号を時系列化しなければならない
。従って、矩形波列C1,乃至C1sのくり返し周波数
を1Hk)Iz 。
In the above, the storage capacity of the memory circuit 6 includes the change time of the directional received beam formed by the ultrasonic transducers T to Tll, the repetition frequency of the rectangular wave trains C1 to C1°, and the repetition frequency of the rectangular wave trains C1l to C1B. It is determined by the phase accuracy when generating . For example, when detecting ultrasonic pulses arriving at ultrasonic transducers T to Tll with a distance resolution of 0.5 m, the ultrasonic signals arriving from each direction while the ultrasound propagates for 0.5 m are time-series. There must be. Therefore, the repetition frequency of the rectangular wave sequences C1 to C1s is 1Hk)Iz.

(1,5mの超音波伝播時間はBBB、フルsecであ
るからによりlチャンネルの矩形波当り8にビットの容
量が必要である。従って、8チヤンネルの矩形波列生成
するためには8にバイトの容量が必要である。又、カウ
ンター8は少なくとも8182以上の計数容量を必要と
し、カウンター8に入力されるクロック周波数は 192k)IzX 84= 12288kHzであ与え
られるから、分周回路11はクロックパルス源12のパ
ルス列を分周して12288kHzのパルス列を送出す
ればよい。
(Since the ultrasonic propagation time of 1.5 m is BBB, full sec, a capacity of 8 bits is required per rectangular wave of 1 channel. Therefore, in order to generate a rectangular wave train of 8 channels, a capacity of 8 bytes is required. In addition, the counter 8 requires a counting capacity of at least 8182 or more, and the clock frequency input to the counter 8 is given by 192k)IzX84=12288kHz, so the frequency divider circuit 11 uses The frequency of the pulse train of the source 12 may be divided to send out a pulse train of 12288 kHz.

次に、記憶回路7によって生成される矩形波について説
明すると、記憶回路7はカウンター13の計数値、記憶
回路14及び15の数値データーによって記憶番地が指
定され、記憶データーが読出される。記憶回路7は、記
憶回路6と同様に各記憶番地毎に8チヤンネルの記憶デ
ーターを送出し、送出された記憶データーがランチ回路
181乃至168によってラッチされて8チヤンネルの
矩形波列が送出される。この矩形波列は、第4図におい
て、振動子配列T、乃至Tnをθ方向の等位相受波面F
T ′J二に置き変えた位置から球面状の等位相波面F
wまでの距離に対応する位相量だけ超音波振動子T、乃
至T、、の受波信号を移送する。そして、移送すること
により、0方向の等位相受波面FT ′上に置き変えた
振動子を、さらに、球面状の等位相受波面Fw上の位置
に置き変える。これによって、音源Qに対する指向性受
波ビームを形成する。
Next, the rectangular wave generated by the memory circuit 7 will be explained. In the memory circuit 7, a memory address is specified by the count value of the counter 13 and numerical data of the memory circuits 14 and 15, and the memory data is read out. Like the memory circuit 6, the memory circuit 7 sends out 8 channels of memory data for each memory address, and the sent memory data is latched by the launch circuits 181 to 168, and an 8 channel rectangular wave train is sent out. . This rectangular wave train, as shown in FIG.
A spherical equiphase wavefront F from the position replaced with T ′J2
The received signals of the ultrasonic transducers T, . . . are transferred by a phase amount corresponding to the distance to w. Then, by moving the vibrator, which has been replaced on the equal phase wave receiving surface FT' in the 0 direction, the transducer is further replaced to a position on the spherical equal phase receiving surface Fw. As a result, a directional receiving beam for the sound source Q is formed.

第4図において、等位相受波面FT′上の振動子位置か
ら、球面状等位相波面Fwまでの距離は、等位相受波面
FT ′の傾き角θによって変化すると同時に、音源ま
での距離りによっても変化する。
In Fig. 4, the distance from the transducer position on the equal-phase receiving surface FT' to the spherical equal-phase wavefront Fw changes depending on the inclination angle θ of the equal-phase receiving surface FT', and at the same time changes depending on the distance to the sound source. also changes.

従って、ラッチ回路181乃至168から送出される矩
形波は、それぞれの位相を等位相受波面FT ′の傾き
角θの変化に対応して変化させると同時に、音源Qまで
の距離りの変化に対応させても変化させなければならな
い。従って、このような矩形波列を記憶回路7で生成す
る場合、記憶回路7は大容量のものを用いなければなら
ない。例えば、ラッチ回路161乃至188から88k
Hzの矩形波列を」周期の位相精度で生成するものとす
ると、0.5m4 の距離分解能を得る688.7 JLsecの間矩形波
列を送出するためには、 の記憶容量が各チャンネル矩形波毎に必要である。そし
て、各チャンネルの矩形波は音源までの距離が変化する
毎に新たに生成しなければならないから、0.5mの距
離分解能で100mの探知を行う場合は、 であるから、200種類の矩形波を生成しなれればなら
ない。従って、矩形波の1チヤンネル当りに必要な容量
は 3754X 200 = 750800 (ビット)で
あるから、8チヤンネルの矩形波を生成するためには7
50にバイトの記憶容量が必要となる。このような大容
量の記憶回路を用いる場合は、記憶回路7の構成が非常
に大型になりあまり実用的ではない。
Therefore, the rectangular waves sent out from the latch circuits 181 to 168 change their phases in response to changes in the inclination angle θ of the equal-phase wave receiving surface FT', and at the same time correspond to changes in the distance to the sound source Q. Even if we do, we have to change it. Therefore, when such a rectangular wave train is generated by the memory circuit 7, the memory circuit 7 must have a large capacity. For example, latch circuits 161 to 188 to 88k
Assuming that a rectangular wave train of Hz is to be generated with a phase accuracy of 100 Hz, in order to transmit the rectangular wave train for 688.7 JLsec to obtain a distance resolution of 0.5 m4, the storage capacity of each channel is required to generate a rectangular wave train of It is necessary every time. Then, the rectangular wave of each channel must be newly generated every time the distance to the sound source changes, so when detecting 100 m with a distance resolution of 0.5 m, 200 types of rectangular waves are generated. must be able to generate. Therefore, the capacity required for one channel of square waves is 3754 x 200 = 750800 (bits), so in order to generate 8 channels of square waves, 7
50 bytes of storage capacity is required. If such a large capacity storage circuit is used, the configuration of the storage circuit 7 will become very large, which is not very practical.

記憶回路7は上記のような大容量のものばかりではなく
、非常に小容量の記憶回路、例えば88kHzの矩形波
列を生成する場合は8にバイトの記憶容量が用いられる
The memory circuit 7 is not limited to a large-capacity one as described above, but is also a very small-capacity memory circuit, for example, when generating a rectangular wave train of 88 kHz, a memory capacity of 8 bytes is used.

ラッチ回路181乃至188から送出する矩形波列は、
上記説明したように、厳密には、等位相受波面FT ′
の傾き角θ、音源Qまでの距離りに応じて変化させなけ
ればならない。しかし、実際には、一種類の矩形波列を
等位相受波面FT ′の傾き角0、音源Qまでの距離り
の一定の変化範囲に対して共通に使用しても差支えない
。この場合の共通に使用し得る変化範囲は実験的、経験
的にめることができる。すなわち、一種類に矩形波列を
用いて等位相受波面FT ′の傾き角θ、音源距離りを
変化させたとき、受波ビームがあらかじめ定めた特性を
保つように変化範囲を設定すればよい。
The rectangular wave trains sent out from the latch circuits 181 to 188 are
As explained above, strictly speaking, the equal phase receiving surface FT'
The angle of inclination θ must be changed according to the distance to the sound source Q. However, in reality, one type of rectangular wave train may be used in common for the inclination angle 0 of the equiphase receiving surface FT' and the constant change range of the distance to the sound source Q. The range of variation that can be commonly used in this case can be determined experimentally or empirically. In other words, when one type of rectangular wave train is used and the inclination angle θ of the equal-phase receiving surface FT' and the sound source distance are changed, the range of change can be set so that the receiving beam maintains predetermined characteristics. .

第5図の記憶回路7は、中心方向に対象な探知範囲±6
0°に対して、60°の探知区間を8区間に分割して、
各区間毎に共通の矩形波列を使用し、距離方向に対して
は、100+aの探知範囲を16区i川用分割して、各
区間毎に共通の矩形波列を使用する例を示す。
The memory circuit 7 in FIG. 5 has a detection range of ±6 in the center direction.
Divide the detection section of 60° into 8 sections with respect to 0°,
An example is shown in which a common rectangular wave train is used for each section, and in the distance direction, the detection range of 100+a is divided into 16 sections for i river, and a common rectangular wave train is used for each section.

第7図は記憶回路7の構成例を示し、8にバイトの容量
で構成され、各記憶番地毎に記憶データーが8チヤンネ
ルの矩形波列データーとして送出される。
FIG. 7 shows an example of the configuration of the memory circuit 7, which has a capacity of 8 bytes, and the stored data is sent out as rectangular wave train data of 8 channels for each memory address.

記憶回路7の記憶番地(0乃至8181)は13桁の2
進数で指定される。そして、13桁の2進数のうち下か
ら6桁の数値はカウンター13によって指定され1次の
3桁は記憶回路14によって指定され、上位4桁は記憶
回路15によって指定される。
The memory address (0 to 8181) of the memory circuit 7 is a 13-digit 2
Specified in base numbers. The lower six digits of the 13-digit binary number are specified by the counter 13, the first three digits are specified by the storage circuit 14, and the upper four digits are specified by the storage circuit 15.

従って、記憶回路7はカウンター13の計数値によって
184」の記憶番地が順に指定され、記憶回路14の指
定数値が変化する毎にカウンター13による指定番地が
「64」番地間隔で変化する。さらに、記憶回路15の
指定数値が変化する毎にr512 J番地間隔で記憶番
地が変化する。例えば、記憶回路15の指定数(fiが
roooOJ 、記憶回路14の指定数値がroooJ
のとき、記憶回路7はカウンター13の51数値によっ
て「0」番地乃至「63」番地の記憶番地がくり返し指
定される。そして、記憶回路14の指定数値がrool
 Jに変化すると、「64」番地乃至「127」番地の
記憶番地がくり返し指定される。さらに、記憶回路15
の指定数値がrooolJに変化すると、記憶回路7は
r512 J番地だけ指定番地が変化し、カウンター1
3の計数値によってr512J番地乃至r5754番地
の記憶番地がくり返し指定される。
Therefore, in the memory circuit 7, storage addresses of 184'' are sequentially specified by the count value of the counter 13, and each time the specified value of the memory circuit 14 changes, the address specified by the counter 13 changes at an interval of 64 addresses. Further, each time the designated numerical value of the memory circuit 15 changes, the memory address changes at an interval of r512 J addresses. For example, the specified number of memory circuits 15 (fi is roooOJ, the specified number of memory circuits 14 is roooJ
At this time, in the memory circuit 7, the memory addresses "0" to "63" are repeatedly designated by the 51 value of the counter 13. Then, the designated value of the memory circuit 14 is rool.
When it changes to J, the storage addresses "64" to "127" are repeatedly specified. Furthermore, the memory circuit 15
When the specified numerical value changes to rooolJ, the specified address in the memory circuit 7 changes by address r512J, and counter 1
The memory addresses r512J to r5754 are repeatedly designated by the count value of 3.

上記において、カウンター13は64進カウンターで構
成され、分周回路18から送出されるパルス列を計数す
る。分周回路19の出力パルスは、カウンター13の計
数値が一顧したとき、ラッチ回路181乃至188が送
出する矩形波列の一周期が終rするように設定されてい
る。例えば、ラッチ回路181乃至16日の送出する矩
形波列のくり返し周波数をると、分周回路19の出力パ
ルスの周期は= 177、El(n 5ee) で与えられる。従って、分周回路19はクロック、<ル
ス源12のパルス列を分周して17?、B n5ecの
パルス列を送出するように分周比が設定されている。
In the above, the counter 13 is composed of a 64-decimal counter and counts the pulse train sent out from the frequency dividing circuit 18. The output pulses of the frequency divider circuit 19 are set so that one period of the rectangular wave train sent out by the latch circuits 181 to 188 ends when the count value of the counter 13 is reached. For example, considering the repetition frequency of the rectangular wave trains sent from the latch circuits 181 to 16 days, the period of the output pulse of the frequency dividing circuit 19 is given by = 177, El(n 5ee). Therefore, the frequency dividing circuit 19 divides the clock pulse train of the pulse source 12 to 17? , B n5ec is set.

カウンター13は、その計数値が一顧する毎に記憶回路
7から8チヤンネルの矩形波列の1周期間の記憶データ
ーが読出される。記憶回路7から読出された記憶データ
ーはラッチ回路181乃至168にラッチされて、ラッ
チ回路161乃至168から8チヤンネルの矩形波列が
送出される。この矩形波列は、記憶回路14及び15の
指定数値が変化しない限りくり返し読出される。そして
、各チャンネルの矩形波列の位相関係は記憶回路14及
び15によって指定される。すなわち、第4図における
等位相受波面Fv ”の傾き角θに対応する記憶回路1
4の指定値を1l(i=0.l、2.・・・・・・7)
、音源Qまでの距離りに対応する記憶回路15の指定値
をj、(j=o、1,2.・・・・・・15)、とする
と、カウンター13によって読出される記憶回路7の記
憶番地は(512j+ 84i)番地から((512j
 + 84 i)+ 84))番地で表わされている。
In the counter 13, stored data for one cycle of the eight-channel rectangular wave train is read out from the storage circuit 7 every time the count value is overwritten. The stored data read from the storage circuit 7 is latched by the latch circuits 181 to 168, and eight channels of rectangular wave trains are sent out from the latch circuits 161 to 168. This rectangular wave train is repeatedly read out as long as the specified numerical values in the memory circuits 14 and 15 do not change. The phase relationship between the rectangular wave trains of each channel is specified by the memory circuits 14 and 15. That is, the memory circuit 1 corresponding to the inclination angle θ of the equal phase receiving surface Fv'' in FIG.
The specified value of 4 is 1l (i=0.l, 2...7)
, the specified value of the memory circuit 15 corresponding to the distance to the sound source Q is j, (j=o, 1, 2...15), then the value of the memory circuit 7 read out by the counter 13 is The memory address is from address (512j+84i) to ((512j
It is represented by the address +84 i)+84)).

この記憶番地に対応する記憶データーが読出されてラッ
チ回路181乃至18Bから8チヤンネルの矩形波列が
送出される。そして、このときの各チャンネルの矩形波
列は、第4図におけるθ方向の等位相受波面「T′を球
面状の等位相受波面Fwに一致させる位相関係を有する
ように、記憶回路7の(512J+64i)番地から(
(512j + E14i) + 84)番地の間に書
込まれている。
The stored data corresponding to this storage address is read out, and an 8-channel rectangular wave train is sent out from the latch circuits 181 to 18B. At this time, the rectangular wave train of each channel is stored in the memory circuit 7 so that it has a phase relationship that makes the equal-phase receiving surface "T' in the θ direction in FIG. 4 match the spherical equal-phase receiving surface Fw. From address (512J+64i) (
It is written between addresses (512j + E14i) + 84).

上記から明らかなように、記憶回路14は等位相受波面
F工′の傾き角θを指定するもので、カウンター17の
計数値に基づいて角度指定を行う。カウンター17は分
周回路20を経て走査回路21から導かれる角度パルス
を計数する。この角度パルスは表示器22の画素走査に
関連して、例えば、画素走査の1”毎に一個の角度パル
スがカウンター17に計数される。又、カウンター17
は表示器22の走査線の走査開始と同時に計数を開始す
る。従って、カウンター17の計数値は表示器22の画
素走査角に対して変化し、表示器22」二の画素走査が
中心方位Nに対して一60″から+60″まで変化する
とき、カウンター17の計数値は「0」からr120J
まで変化する。カウンター17のこの工1数値変化に対
して記憶回路14は第8図のように2進3桁の指定値を
変化させる。
As is clear from the above, the memory circuit 14 specifies the inclination angle θ of the equal-phase wave receiving surface F, and specifies the angle based on the count value of the counter 17. The counter 17 counts the angular pulses led from the scanning circuit 21 via the frequency dividing circuit 20. These angular pulses are associated with pixel scanning of the display 22, for example, one angular pulse is counted by the counter 17 for every 1" of pixel scanning. Also, the counter 17
starts counting at the same time as the scanning line of the display 22 starts scanning. Therefore, the counted value of the counter 17 changes with respect to the pixel scanning angle of the display 22, and when the pixel scanning of the display 22'' changes from -60'' to +60'' with respect to the center direction N, the count value of the counter 17 changes with respect to the pixel scanning angle of the display 22. Count value is from "0" to r120J
changes up to. In response to this change in the 1 value of the counter 17, the memory circuit 14 changes the specified value in 3 binary digits as shown in FIG.

第8図から明らかなように、計数値がrOJからr4J
まで変化する間は記憶回路14は数値roo’OJを指
定する。従って、この間はラッチ回路1fll乃至18
8から送出される矩形波列は一定の位相関係に保たれ、
57.9”方向の音源に対して位相補正を行うように各
チャンネルの位相関係が設定される。以下同様にして、
計数値変化に対してwS8図に示すように指定数値が変
化し、各指定数値に対応するビーム方向が設定される。
As is clear from Figure 8, the count value changes from rOJ to r4J.
The storage circuit 14 specifies the numerical value roo'OJ while the value changes to . Therefore, during this period, latch circuits 1fll to 18
The rectangular wave train sent out from 8 is kept in a constant phase relationship,
The phase relationship of each channel is set so that phase correction is performed for the sound source in the 57.9" direction. In the same manner,
In response to changes in the count value, the designated numerical values change as shown in Figure wS8, and the beam directions corresponding to each designated numerical value are set.

カウンター17は、表示器22の各走査線の走査開始と
同時に計数を開始して走査終了毎に走査回路21から送
出される出力パルスによって計数値がリセットされる。
The counter 17 starts counting at the same time as each scanning line of the display 22 starts scanning, and the count value is reset by an output pulse sent from the scanning circuit 21 every time the scanning ends.

従って、カウンター17は、表示器22の各走査線上の
走査位置に対応した計数値を記憶回路14へ送出し、記
憶回路14はその計数値番と基づいて第8図のように定
められた指定数値を送出する。なお、カウンター17の
リセットと同時にカウンター13及び8もリセットする
Therefore, the counter 17 sends the count value corresponding to the scanning position on each scanning line of the display 22 to the memory circuit 14, and the memory circuit 14 receives the designation determined as shown in FIG. 8 based on the count value number. Send a numerical value. Note that, at the same time as the counter 17 is reset, the counters 13 and 8 are also reset.

上記において、カウンター17のリセットノぐルスは走
査回路21内で生成される。走査回路21は、カウンタ
ー211がクロックパルス源212のノぐルス列を計数
してその計数値に関連して表示器22の画素走査がマt
われる。カウンター211の計数値は正弦波電圧発生回
路213及び余弦波電圧発生回路214へ送出され、カ
ウンター211の計数値に対応した正弦波電圧並びに余
弦波電圧が各々から送出される。この正弦波電圧及び余
弦波電圧は振l】変調回路215 、216の各々を経
てX軸偏向回路23、Yヤー偏向回路24の各々へ導か
れる。従って、表示器22上には円孤状の走査線25が
形成される。そして、この走査線は、カウンター211
が計数して計数値が一顧する間に中心方位Nに対して−
BO°位置から+60″位置まで形成されるように、正
弦波電圧発生回路213、余弦波電圧発生回路214が
構成されている。なお、正弦波電圧発生回路243並び
に余弦波電圧発生回路214はD/A変換回路が用いら
れ、カウンター211の計数値に対応した正弦波電圧、
余弦波電圧を送出する。そして、カウンター211は各
走査線25が形成される毎に出力パルスを送出し、この
出力パルスによってカウンター17.13及び8がリセ
ットされる。又、この出力パルスはゲート回路26を経
てカウンター18へ導かれて51数される。
In the above, the reset signal for the counter 17 is generated within the scanning circuit 21. In the scanning circuit 21, the counter 211 counts the noggle train of the clock pulse source 212, and the pixel scanning of the display 22 is performed in accordance with the counted value.
be exposed. The count value of the counter 211 is sent to a sine wave voltage generation circuit 213 and a cosine wave voltage generation circuit 214, and a sine wave voltage and a cosine wave voltage corresponding to the count value of the counter 211 are sent out from each. The sine wave voltage and cosine wave voltage are guided to the X-axis deflection circuit 23 and the Y-axis deflection circuit 24 through modulation circuits 215 and 216, respectively. Therefore, arc-shaped scanning lines 25 are formed on the display 22. And this scanning line is the counter 211
While counting and looking at the counted value, - with respect to the central direction N
The sine wave voltage generation circuit 213 and the cosine wave voltage generation circuit 214 are configured to be formed from the BO° position to the +60'' position.The sine wave voltage generation circuit 243 and the cosine wave voltage generation circuit 214 are /A conversion circuit is used to generate a sine wave voltage corresponding to the count value of the counter 211,
Sends out a cosine wave voltage. Counter 211 then sends out an output pulse each time each scan line 25 is formed, and counters 17, 13 and 8 are reset by this output pulse. Further, this output pulse is led to the counter 18 via the gate circuit 26 and is counted by 51.

表示器22上の走査線25の走査時間は表示する距離分
解能によって決定され1例えば、上記したように、0.
51の距離分解能で表示する場合、各走査線は88B、
7 JL sec毎に形成される。従って、走査回路2
1におけるカウンター211は86B、7 終sec毎
に出力パルスを送出し、このパルス間隔は表示器22上
の0.5厘に相当する。
The scanning time of the scanning line 25 on the display 22 is determined by the distance resolution to be displayed.
When displaying with a distance resolution of 51, each scan line is 88B,
Formed every 7 JL sec. Therefore, scanning circuit 2
The counter 211 at 1 sends out an output pulse every 86B,7 seconds, and this pulse interval corresponds to 0.5 cm on the display 22.

カウンター18は送信器27から出力パルスが送出され
る毎に計数値がリセットされる。従って、カウンター1
8の計数値は表示器27によって探知パルスが送波され
た後、探知物体までの距離に対応する。なお1.送信器
27は送波器28から広範囲方向に超音波パルスを送波
する毎に出力パルスを送出する。この出力パルスは走査
回路21の鋸歯状波生成回路217へ送出され、鋸歯状
波を発生させる。この鋸歯状波は振巾変調回路215及
び216へ導かれて正弦波電圧発生回路213並びに余
弦波電圧発生回路214から送出される正弦波電圧並び
に余弦波電圧の各々を鋸歯状に変化させる。その結果、
表示器22上には同心円状の走査線が形成される。
The count value of the counter 18 is reset every time an output pulse is sent from the transmitter 27. Therefore, counter 1
The count value of 8 corresponds to the distance to the detected object after the detection pulse is transmitted by the display 27. Note 1. The transmitter 27 sends out an output pulse every time the transmitter 28 sends an ultrasonic pulse in a wide range of directions. This output pulse is sent to the sawtooth wave generation circuit 217 of the scanning circuit 21 to generate a sawtooth wave. This sawtooth wave is guided to amplitude modulation circuits 215 and 216, and changes each of the sine wave voltage and cosine wave voltage sent out from the sine wave voltage generation circuit 213 and the cosine wave voltage generation circuit 214 in a sawtooth shape. the result,
Concentric scanning lines are formed on the display 22.

又、鋸歯状波の波高値変化によって表示器22上の走査
線数が変化し、表示器22上に表示される距離範囲が変
化する。
Further, the number of scanning lines on the display 22 changes due to a change in the peak value of the sawtooth wave, and the distance range displayed on the display 22 changes.

カウンター18は、上記のように、送信器27の出力パ
ルスによって計数値がリセットされ、探知距離の0.5
m毎に操作回路21から送出されるパルス波を計数する
。従って、カウンター18の計数値は表示器22上の探
知距離に対応して変化する。カウンター18の計数値は
記憶回路15へ送出され、記憶回路15はその計数値を
4桁の2進数に変換して送出する。
As mentioned above, the count value of the counter 18 is reset by the output pulse of the transmitter 27, and the count value is reset by 0.5 of the detection distance.
The pulse waves sent out from the operating circuit 21 are counted every m. Therefore, the count value of the counter 18 changes in accordance with the detection distance on the display 22. The count value of the counter 18 is sent to the storage circuit 15, which converts the count value into a 4-digit binary number and sends it out.

第9図はカウンター18の計数値に対する記憶回路15
の変換数値の関係を示す。例えば、計数値がrOJから
「6」まで変化す6間、記憶回路15はr 0OOOJ
の2進4桁の数値を送出する。そして、この4桁の数値
によって記憶回路7の記憶番地の上位4桁が指定される
。従って、記憶回路7は、この4桁の指定番地r 0O
OOJと記憶回路14の3桁の指定番地によって決定さ
れる8チヤンネルの矩形波列データーを送出する。そし
て、上記のように、記憶回路15の指定番地がr 0O
OOJのとき記憶回路7は第4図における音源距離りが
31のときの矩形波列データーを送出する。同様にして
、カウンター18の計数値は「7」になると記憶番地1
5は数値r0001Jを送出し、記憶回路7は指定番地
r0001Jに対応して3.5■の音源に対する矩形波
列データーを送出する。以後同様にして、カウンター1
Bの計数値に対応して記憶回路7の指定番地が順次変化
して、計数値が特定値に達したとき、カウンター18は
出力パルスを送出し、この出力パルスによってフリップ
フロップ28が反転し、それに基づいてゲート回路26
が遮断される。従って、カウンター18はその後は計数
動作を停止し、その直前のit数値が保持される。第9
図においては工1数値がrlll19Jになったとき出
力パルスが送出され、記憶回路15は数値[11OIJ
を保持する。そして、記憶回路7は音源距@:98.5
mに対する矩形波列データーを送出する。なお、フリッ
ププロップ28は、送信器27の送信パルスによってカ
ウンター18がリセフトされると同時にリセットされ、
ゲート回路26を導通させる。
FIG. 9 shows the memory circuit 15 for the count value of the counter 18.
This shows the relationship between the converted numerical values. For example, during 6 when the count value changes from rOJ to "6", the memory circuit 15 stores r0OOOJ.
Sends a 4-digit binary number. The upper four digits of the memory address of the memory circuit 7 are designated by this four-digit numerical value. Therefore, the memory circuit 7 stores this four-digit designated address r0O
Eight channels of rectangular wave train data determined by OOJ and a three-digit designated address of the memory circuit 14 are sent out. Then, as mentioned above, the specified address of the memory circuit 15 is r0O
At the time of OOJ, the memory circuit 7 sends out rectangular wave train data when the sound source distance is 31 in FIG. Similarly, when the count value of the counter 18 reaches "7", the memory address 1 is
5 sends out the numerical value r0001J, and the storage circuit 7 sends out rectangular wave train data for the sound source of 3.5■ corresponding to the specified address r0001J. After that, do the same and set counter 1.
The designated address of the memory circuit 7 changes sequentially in accordance with the count value of B, and when the count value reaches a specific value, the counter 18 sends out an output pulse, and this output pulse inverts the flip-flop 28. Based on that, the gate circuit 26
is blocked. Therefore, the counter 18 stops counting after that, and the previous IT value is held. 9th
In the figure, an output pulse is sent out when the numeric value of 1 is rllll19J, and the memory circuit 15 stores the numeric value [11OIJ
hold. Then, the memory circuit 7 has a sound source distance @:98.5
Send rectangular wave train data for m. Note that the flip-flop 28 is reset at the same time as the counter 18 is reset by a transmission pulse from the transmitter 27.
The gate circuit 26 is made conductive.

」−記のごとくして記憶回路7からは音源の方位、距離
に関連した位相関係を有する8チヤンネルの矩形波列デ
ーターが送出され、ラッチ回路161乃至168から8
チヤンネルの矩形波列が送出される。なお、ラッチ回路
181乃至168はラッチパルス生成回路30から送出
されるラッチパルスによってラッチ動作を行い、ラッチ
パルス生成回路30は、カウンター13に導かれるパル
ス列と分周回路18の分周パルスとを用いてラッチパル
スを送出する。
'' - As described above, eight channels of rectangular wave train data having a phase relationship related to the direction and distance of the sound source are sent out from the storage circuit 7, and are sent out from the latch circuits 161 to 168 to 8.
A rectangular wave train of the channel is transmitted. Note that the latch circuits 181 to 168 perform latch operations using latch pulses sent from the latch pulse generation circuit 30, and the latch pulse generation circuit 30 uses the pulse train guided to the counter 13 and the frequency-divided pulses from the frequency divider circuit 18. and sends out a latch pulse.

ラッチ回路181乃至188から送出される8チヤンネ
ルの矩形波列は、ラッチ回路901乃至908の矩形波
列と各チャンネル毎にイクスクルージブORゲート31
1乃至318へ送出される。例えば、イクスクルージブ
ORゲート311にはラッチ回路161 と901の矩
形波列が導かれる。イクスクルージブORゲート311
乃至318の各々は入力信号の乗算出力を送出する。す
なわち、混合回路210乃至208と同様な作用を行う
。従って、イクスクルージブORゲート311乃至31
Bから送出される矩形波列は。
The eight channels of rectangular wave trains sent out from the latch circuits 181 to 188 are combined with the rectangular wave trains of the latch circuits 901 to 908 to an exclusive OR gate 31 for each channel.
1 to 318. For example, a rectangular wave train of the latch circuits 161 and 901 is guided to the exclusive OR gate 311. exclusive OR gate 311
Each of 318 to 318 sends out the multiplication output of the input signal. That is, it performs the same function as the mixing circuits 210 to 208. Therefore, exclusive OR gates 311 to 31
The rectangular wave train sent from B is.

ラッチ回路801乃至808の矩形波列の位相関係にラ
ッチ回路161乃至188の矩形波列の位相関係を重畳
した矩形波列が送出される。例えば、第4図において、
振動子T、の受波信号を0方向の等位相受波面FT ′
上の位置THIに位相補正し、さらに、球面状の等位相
波面Fw上に位相補正を行う矩形波列がイクスクルージ
ブORゲー)311から送出される。
A rectangular wave train in which the phase relationship of the rectangular wave trains of the latch circuits 161 to 188 is superimposed on the phase relationship of the rectangular wave trains of the latch circuits 801 to 808 is sent out. For example, in Figure 4,
The received signal of the transducer T is transferred to the equal phase receiving surface FT' in the 0 direction.
A rectangular wave train that performs phase correction on the upper position THI and further performs phase correction on the spherical equiphase wavefront Fw is sent out from the exclusive OR game 311.

イクスクルージブORゲート311乃至31Bの各出力
はフィルター321乃至328に導かれて特定の周波信
号が抽出される。例えば、ラッチ回、路801乃至90
8の矩形波列が192kHz、ラット回路161乃至1
68の矩形波列が88kHzのとき、フィルター301
乃至イ328は各周波信号の和成分280k)lzの周
波信号を抽出する。そして、フィルター321乃至32
8の抽出信号は、ラッチ回路901乃至908の矩形波
列の位相にラッチ回路181乃至188の矩形波列の位
相を重畳した位相関係を有する。
Each output of the exclusive OR gates 311 to 31B is guided to filters 321 to 328 to extract a specific frequency signal. For example, latch circuits, circuits 801 to 90
8 rectangular wave train is 192kHz, rat circuit 161 to 1
When the rectangular wave train of 68 is 88kHz, the filter 301
328 extracts the frequency signal of the sum component 280k)lz of each frequency signal. And filters 321 to 32
The extracted signals No. 8 have a phase relationship in which the phase of the rectangular wave train of the latch circuits 901 to 908 is superimposed on the phase of the rectangular wave train of the latch circuits 181 to 188.

従って、フィルター321乃至328の抽出信号を前置
増「1」器301乃至308を経て混合回路201乃至
208に導くことにより、超音波振動子T1乃至T9の
受波信号を、第4図に示すように、θ方向の距離り位置
の音源Qによって生しる球面波Fwに対して同位相にす
ることができる。そして、音源Qに対する指向性受波ビ
ーム信号はフィルターによって抽出された後、環11器
33を経て表示器22の輝度端子に導かれる。その結果
、表示器22のラスク上の音源Qの対応する方位、距離
位置に輝点が表示される。
Therefore, by guiding the extracted signals of the filters 321 to 328 to the mixing circuits 201 to 208 via the preamplifiers 301 to 308, the received signals of the ultrasonic transducers T1 to T9 can be changed as shown in FIG. As shown in FIG. After the directional reception beam signal for the sound source Q is extracted by a filter, it is guided to the luminance terminal of the display 22 via the ring 11 device 33. As a result, a bright spot is displayed on the display 22 at the direction and distance position corresponding to the sound source Q on the rask.

g0発明の効果 配列振動子の配列形状を近距離位置から到来する音波の
球面波と同形状に形成することができるから、近距離位
置に存在する探知物体の方位を高精度に構成することが
できる。
Effects of the g0 Invention Since the array shape of the array transducer can be formed to have the same shape as the spherical wave of the sound wave arriving from a short distance position, it is possible to configure the orientation of a detected object existing at a short distance position with high precision. can.

h0発明の他の実施例 第1θ図において、15図と同一番号のものは同一の動
作を行う。
h0 Other Embodiments of the Invention In FIG. 1θ, the same numbers as in FIG. 15 perform the same operations.

第1θ図においては、64個の超音波振動子T、乃至T
1.4が配列平面「T上に一定間隔で直線状に配列され
ている。そして、84個の振動子は4個づつ組合わされ
て8組のブロックが構成され、各プロ・ンク毎の振動子
が組合わされて、第11図に示すように、8情の指向性
受波ビームB、乃至B、、が形成される。この指向性受
波ビームB、乃至B、は同一方向を指向して、かつ、そ
の指向性方向が連動して変化する。
In Fig. 1θ, 64 ultrasonic transducers T to T
1.4 are arranged in a straight line at regular intervals on the array plane T.The 84 oscillators are combined into 8 blocks of 4 each, and the vibrations for each prong are As shown in FIG. 11, eight directional receiving beams B, . and the directivity direction changes accordingly.

指向性受波ビームB、乃至B9の指向方向はラッチ回路
341乃至344から送出される4チヤンネルの矩形波
列の位相関係によって決定され、又、4チャンネル矩形
波列の位相関係を変化させることにより、指向方向が連
動して変化させられる。
The directivity directions of the directional reception beams B to B9 are determined by the phase relationship of the 4-channel rectangular wave trains sent out from the latch circuits 341 to 344, and by changing the phase relationship of the 4-channel rectangular wave trains. , the pointing direction is changed in conjunction.

ラッチ回路341乃至344はカウンター35によって
読出される記憶回路36の記憶データーをラッチするこ
とにより矩形波列を送出する。なお、カウンター35は
カウンター8.13及び17と共にリセットされる。
The latch circuits 341 to 344 output a rectangular wave train by latching the data stored in the storage circuit 36 read by the counter 35. Note that counter 35 is reset together with counters 8.13 and 17.

ラッチ回路341乃至344から送出される4チヤンネ
ルの矩形波列は、 MX、乃至MXいの混合回路が4組
毎に構成する8組のブロックに共通に導かれる。従って
混合回路MX、乃至MxG4の混合出力を各ブロック毎
に加算回路AD、乃至AD8に導いてフィルターF、乃
至FIlによって特定周波信号を抽出することにより、
各フィルターF、乃至Fllから第11図に示すような
指向性受波ヒームB、乃至Bllを形成することができ
る。フィルターF、乃至F、は、例えば、超音波振動子
T、乃至T1.4の受波信号を100kHz、ラッチ回
路341乃至344から送出される矩形波列を75kH
zとすると、その和周波成分175kHzを抽出する。
The four-channel rectangular wave trains sent out from the latch circuits 341 to 344 are commonly guided to eight sets of blocks each consisting of four sets of MX to MX-mixing circuits. Therefore, by guiding the mixed outputs of the mixing circuits MX to MxG4 to adder circuits AD to AD8 for each block and extracting specific frequency signals by filters F to FIl,
Directional receiving beams B through Bll as shown in FIG. 11 can be formed from each of the filters F through Fll. For example, the filters F to F receive the received signals of the ultrasonic transducers T to T1.4 at 100 kHz, and the rectangular wave trains sent out from the latch circuits 341 to 344 to 75 kHz.
z, its sum frequency component of 175 kHz is extracted.

記憶回路36の記憶容量は、生成する矩形波列の周波数
と生成する位相精度によって決定され、矩ると、矩形波
列送出時間が上記と同様に68B、7 。
The storage capacity of the storage circuit 36 is determined by the frequency of the rectangular wave train to be generated and the phase accuracy of the generated rectangular wave train.

secの場合、1チヤンネルの矩形波を生成するのに必
要な容量は として算出される。従って、4チヤンネルの矩形波を生
成するように必要な容量は(4X 3200)ビットで
あり、又、カウンター35は少なくともr 3200J
以上の計数容量が必要である。又、カウンター35に入
力されるクロックの周期は = 208Cn8ec) とめられる。
In the case of sec, the capacity required to generate one channel of rectangular wave is calculated as follows. Therefore, the capacity required to generate a 4-channel square wave is (4X 3200) bits, and the counter 35 is at least r 3200J
A larger counting capacity is required. Further, the period of the clock input to the counter 35 is stopped at =208Cn8ec).

従って1分周回路38はクロックパルス源12のパルス
列を分周して208nsecのクロックパルスをカウン
ター35へ送出する。又、ラッチパルス生成回路37は
分周回路38の出力パルスと分周パルスを組合わせてラ
ッチパルスを生成し、そのラッチパルスによってラッチ
回路341乃至344にラッチ動作を行わせる。
Therefore, the 1 frequency divider circuit 38 divides the frequency of the pulse train of the clock pulse source 12 and sends a 208 nsec clock pulse to the counter 35. Further, the latch pulse generation circuit 37 generates a latch pulse by combining the output pulse of the frequency dividing circuit 38 and the frequency divided pulse, and causes the latch circuits 341 to 344 to perform a latch operation using the latch pulse.

以上の結果、フィルターF、乃至TIlから送出される
受波ビームは、ラッチ回路341乃至344がら送出さ
れる矩形波列の位相変化に対応して、連動して指向方向
が変化する。そして、その指向方向の変化範囲は第5図
の超音波振動子により形成される指向性受波ビームの変
化範囲と同様になるように設定されている。例えば、第
5図において、中心方位Nに対して±6o°の範囲を指
向性受波ビームが変化するとき、第10図においてフィ
ルターF、乃至F。から送出される受波ビーム信号は混
合回路201乃至20Bへ導かれた前置増111器30
1乃至308から送出される周波信号と混合される。混
合回路201乃至208は第5図と同様に混合動作を行
い、各々の混合出力を加算回路4へ送出する。
As a result of the above, the directivity direction of the received beams sent out from the filters F to TIl changes in conjunction with the phase changes of the rectangular wave trains sent out from the latch circuits 341 to 344. The range of change in the pointing direction is set to be similar to the range of change in the directional reception beam formed by the ultrasonic transducer shown in FIG. For example, in FIG. 5, when the directional received beam changes within a range of ±6o with respect to the central azimuth N, the filters F to F in FIG. The received beam signal sent from the preamplifier 30 is guided to the mixing circuits 201 to 20B.
It is mixed with the frequency signals sent out from 1 to 308. Mixing circuits 201 to 208 perform mixing operations in the same manner as in FIG. 5, and send their respective mixed outputs to adder circuit 4.

従って、第1θ図においては、第5図に示す超音波振動
子T、乃至T8の受波信号に変えて複数個の振動子を組
合わせた指向性受波ビームが混合回路201乃至208
に導かれる。そして、各々の指向性受波ビームの指向方
向はラッチ回路8ol乃至9゜8から送出される矩形波
列によって制御される指向方向に連動して制御される。
Therefore, in FIG. 1θ, instead of receiving signals from the ultrasonic transducers T to T8 shown in FIG.
guided by. The directivity direction of each directional receiving beam is controlled in conjunction with the directivity direction controlled by the rectangular wave train sent out from the latch circuits 8ol to 9°8.

その結果、加算回路4で加算され、フィルター5から送
出される指向性受波ビームはi5図に比して指向角の非
常に鋭い受波ビームが形成される。
As a result, the directional received beams added by the adding circuit 4 and sent out from the filter 5 form a received beam with a very sharp directivity angle compared to the one shown in FIG. i5.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来装置の原理を説明するための図、第2図は
従来装置の欠点を説明するための図、第3図及び第4図
はこの発明の詳細な説明するための図、第5図はこの発
明の実施例を示し、第6図はその動作を説明するための
波形図、第7図はその記憶回路の構成を説明するための
図、第8図及び第9図は記憶回路の動作を説明するため
の図、第1θ図は他の実施例を示し、第11図はその超
音波振動子によって形成される受波ビームを説明するた
めの図を示す。 T、乃至Tll・・・・・・超音波振動子、101乃至
108・・・・・・前置増11」器、2o1乃至208
・・・・・・混合回路、301乃至308・・・・・・
前置増lj器、4・旧・・加−算回路、5・・・・・・
フィルター、6及び7・・・・・・記憶回路、8・・・
・・・カウンター、 801乃至808・旧・・ラッチ
回路。 ・10・・・・・・ラッチパルス生成回路、11・旧・
・分周回路、12・・・・・・クロックパルス源、13
・・・・・・カウンター。 14及び15・・・・・・記憶回路、161乃至168
・・・・・・ラッチ回路、17及び18・旧・・カウン
ター、18及び2o・・・用分周回路、21・・・・・
・走査回路、211・・・・・・カウンター、212・
・・・・・クロックパルス源、213・旧・・正弦波電
圧生成回路、214・・・・・・余弦波電圧生成回路、
215及び21B・・・・・・振幅変調回路、217・
旧・・鋸歯状生成回路、218・・・・・・制御回路、
22・・・・・・表示器、23及び24・・・・・・変
調回路、25・・・・・・走査線、26・・・・・・ゲ
ート回路、27・・・・・・送信器、28・・・・・・
送波器、28・・・・・・フリップフロップ、30・・
・・・・ラッチパルス生成回路、311乃至318・・
・用イクスクルージブORゲート、321乃至328・
・・・・・フィルター、33・・・・・・増11]器、
341乃至344・・・・・・ラッチ回路、35・・・
・・・カウンター、36・・・・・・記憶回路、37・
・・・・・ラッチパルス生成回路、38・・・・・・分
周回路、T、乃至Tr、4・旧・・超音波振動子、 P
A。 乃至PA1.4・・・・・・前置増幅器、MX、乃至M
x、・・・・・・混合回路、AD、乃至ADll・・・
・・・加算回路、F、乃至F8・・・・・・フィルター 特許出願人 古野電気株式会社 第1図 第2トン1 第3図 第作図 第61”71 1φ 千 (rtt 第7図 第8図 第9図 第11図
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the conventional device, FIG. 2 is a diagram for explaining the drawbacks of the conventional device, FIGS. 3 and 4 are diagrams for explaining the present invention in detail, 5 shows an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a waveform diagram for explaining its operation, FIG. 7 is a diagram for explaining the configuration of its memory circuit, and FIGS. 8 and 9 are memory circuit diagrams. FIG. 1θ, which is a diagram for explaining the operation of the circuit, shows another embodiment, and FIG. 11 is a diagram for explaining the receiving beam formed by the ultrasonic transducer. T, to Tll... Ultrasonic transducer, 101 to 108... Front amplifier 11" device, 2o1 to 208
...Mixing circuit, 301 to 308...
Pre-multiplier, 4.Old...addition circuit, 5...
Filters, 6 and 7... Memory circuit, 8...
... Counter, 801 to 808, old... latch circuit.・10・・・Latch pulse generation circuit, 11・Old・
・Frequency divider circuit, 12...Clock pulse source, 13
······counter. 14 and 15... Memory circuits, 161 to 168
...Latch circuit, 17 and 18 old counter, frequency divider circuit for 18 and 2o, 21...
・Scanning circuit, 211... Counter, 212.
・・・・・・Clock pulse source, 213・Old・・Sine wave voltage generation circuit, 214・・・・Cosine wave voltage generation circuit,
215 and 21B... amplitude modulation circuit, 217.
Old... sawtooth generation circuit, 218... control circuit,
22...Display device, 23 and 24...Modulation circuit, 25...Scanning line, 26...Gate circuit, 27...Transmission Vessel, 28...
Transmitter, 28...Flip-flop, 30...
...Latch pulse generation circuit, 311 to 318...
・Exclusive OR gates, 321 to 328・
... filter, 33 ... increase 11] device,
341 to 344... Latch circuit, 35...
...Counter, 36...Memory circuit, 37.
... Latch pulse generation circuit, 38 ... Frequency division circuit, T to Tr, 4. Old ... Ultrasonic transducer, P
A. 〜PA1.4・・・・・・Preamplifier, MX, 〜M
x,...Mixed circuit, AD to ADll...
... Addition circuit, F, to F8 ... Filter patent applicant Furuno Electric Co., Ltd. Figure 9 Figure 11

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)直線状に配列される複数個の超音波受波器と、 該複数個の超音波受波器の各々の受波信号を各受波器受
波面から上記振動子配列方向に対して特定角だけ傾斜し
た等位相波面までの距離に対応した都だけ移相させる第
1の移相手段と、さらに上記複数個の超音波受波器の受
波信号を各受渡器の受波面から」二記特定角だけ傾斜し
た等位相波面上に垂直に下した」二記等位相波面上の位
置から上記受波信号の音源までの距離と該音源から等距
離線上に形成される等位相波面までの距離との距離差に
対応した量だけ移相させる第2の移相手段とを具備し、
 上記第1.第2の移相手段によって移相された上記複
数個の超音波振動子の各々の受波信号を合成することに
より上記音源方向の指向性受波ビームを形成することを
特徴とする近距離位置からの到来音波に対する指向性受
波ビーム形成装置。
(1) A plurality of ultrasonic receivers arranged in a straight line, and transmitting the received signal of each of the plurality of ultrasonic receivers from the receiving surface of each receiver to the transducer array direction. a first phase shifting means that shifts the phase by a distance corresponding to the distance to the equal phase wavefront tilted by a specific angle; 2. The distance from the position on the equiphase wavefront tilted by the specified angle to the sound source of the received signal and the equiphase wavefront formed on the equidistant line from the sound source. and second phase shifting means for shifting the phase by an amount corresponding to the distance difference between the second phase and the second phase.
Above 1. A short distance position characterized in that a directional received beam in the direction of the sound source is formed by combining received signals of each of the plurality of ultrasonic transducers phase-shifted by the second phase shifting means. A directional receiving beam forming device for incoming sound waves.
(2)上記超音波受波器が複数個の超音波振動子を配列
して構成され該複数個の超音波振動子の受波信号を合成
して取り出すごとくなされ、かつ、該合成された受波信
号が上記特定角だけ傾斜した等位相波面方向に指向性を
形成するごとくなされていることを特徴とする特許請求
の範囲第1項の近距離位置からの到来音波に対する指向
性受波ビーム形成装置。
(2) The ultrasonic receiver is configured by arranging a plurality of ultrasonic transducers, and is configured to combine and extract received signals of the plurality of ultrasonic transducers, and Directional reception beam formation for sound waves arriving from a short distance position according to claim 1, wherein the wave signal is formed to form directivity in the direction of an equal phase wave front tilted by the specific angle. Device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004251751A (en) * 2003-02-20 2004-09-09 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Acoustic sensor array, acoustic diagnostic device and acoustic diagnostic method
JP2008107122A (en) * 2006-10-24 2008-05-08 Osaka Univ Ultrasonic array sensor system and delay addition processing method

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ULTRASONICS SYMPOSIUM PROCEEDINGS 1EEE CAT CHO 994-4SU=1975 *

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