JPS6118464Y2 - - Google Patents

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JPS6118464Y2
JPS6118464Y2 JP5338379U JP5338379U JPS6118464Y2 JP S6118464 Y2 JPS6118464 Y2 JP S6118464Y2 JP 5338379 U JP5338379 U JP 5338379U JP 5338379 U JP5338379 U JP 5338379U JP S6118464 Y2 JPS6118464 Y2 JP S6118464Y2
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は隣接する受波器群の各受信信号を合成
してビームを形成してこの受信ビームの指向方向
の目標物を検出する超音波受信装置に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic receiving device that combines received signals from adjacent receiver groups to form a beam and detects a target in the direction of direction of the received beam.

この種の受信装置を備えたものとして、例えば
スキヤニングソナーがある。第1図はその一般的
な受信回路のブロツク図を示す。同図において、
V1〜Voは円形状に等間隔に配列されたn個の指
向性の広いトランスジユーサであり、送信時には
送波器として働き、受信時には送波器として働
く。S1〜S8はこれらのトランスジユーサのうち隣
接する8個のトランスジユーサを選択し、かつ円
形状にスキヤニングするためにそれぞれがトラン
スジユーサV1〜Vnを順次選択していく切換スイ
ツチである。A1〜A8は選択された8個のトラン
スジユーサ群の各受信信号を増幅する高周波の前
置増幅器である。D1〜D6はトランスジユーサV1
〜Vnに到達する音波の位相を揃えて音波到達面
が揃うようにするために前置増幅器A2〜A7に接
続した遅延回路であり、音波到達面を揃える基準
となるビーム中心から最も離れたトランスジユー
サV1及びV8に接続する前置増幅器A1及びA8には
挿入されていない。1はトランスジユーサV1
V8からの増幅され、かつ音波到達面の揃つた各
受信信号を合成して第2図に実線で示すような指
向性の鋭いビームを形成する合成回路であり、各
前置増幅器A1〜A8からの受信信号を入力とし、
かつこれらの合成信号を出力し得る演算増幅器よ
り成る。2は合成信号をPPI表示するための表示
器であり、合成回路1からの高周波の合成信号を
検出する検波器、検波出力を増幅する映像増幅
器、らせん状の掃引回路、ブラウン管等を含んで
いる。
An example of a device equipped with this type of receiving device is a scanning sonar. FIG. 1 shows a block diagram of the general receiving circuit. In the same figure,
V 1 to V o are n transducers with wide directivity arranged in a circular shape at equal intervals, and act as a wave transmitter during transmission and as a wave transmitter during reception. S 1 to S 8 are changeover switches that select eight adjacent transducers among these transducers, and each sequentially selects transducers V 1 to Vn for circular scanning. It is. A 1 to A 8 are high frequency preamplifiers that amplify the received signals of the eight selected transducer groups. D 1 to D 6 are transducer V 1
This is a delay circuit connected to preamplifiers A 2 to A 7 in order to align the phases of the sound waves reaching ~Vn so that the sound wave arrival surfaces are aligned. It is not inserted into preamplifiers A 1 and A 8 which connect to transducers V 1 and V 8 . 1 is the transducer V 1 ~
This is a combining circuit that combines the amplified received signals from V 8 with aligned sound wave arrival surfaces to form a beam with sharp directivity as shown by the solid line in Figure 2 . Input the received signal from A8 ,
and an operational amplifier capable of outputting these combined signals. 2 is a display device for displaying the composite signal in PPI, and includes a detector for detecting the high-frequency composite signal from the composite circuit 1, a video amplifier for amplifying the detection output, a spiral sweep circuit, a cathode ray tube, etc. .

以上説明したようなスキヤニングソナーにおい
て、トランスジユーサV1〜Vnから同時に音波を
発射し、受信状態においてはトランスジユーサ
V1〜Vnの中から適宜の複数個、例えば3個のト
ランスジユーサを組合せて指向性の鋭い受信ビー
ムを形成し、この受信ビームを順次にスキヤニン
グして、それぞれの受信ビームの指向方向のエコ
ーを受信し、表示器2において対応する方向及び
距離に目標物を表示している。即ち、スキヤニン
グは、選択された8個のトランスジユーサV1
Vnの各受信信号が音波到達面を揃えるように位
相調整されて合成されるために、これらのトラン
スジユーサ8個に相当する1個の平面トランスジ
ユーサが円形状に移動するのと等価となる。しか
しながら、このような受信装置において従来より
他船からの干渉等のような大きなレベルの受信信
号があつた場合、各受信信号が合成されると大き
なレベルになり合成回路1が忠実に作動する限界
を越えて飽和する状態になつていた。第2図の点
線で示した円形はこのような状態の1例を示すも
ので、この場合指向特性のメインローブのみなら
ず一部のサイドローブによる受信信号の合成信号
が合成回路1の飽和レベルAに達して指向特性が
劣化し、さらに接続する映像増幅器ではブラウン
管に現れる信号レベル限界点Bを越え、或は映像
増幅器の飽和レベルにも達し、指向性は全く失わ
れることになる。この結果第3図に示すようにブ
ラウン管CRT上には、受信ビームの指向方向が
干渉波方向である矢印C方向のときだけでなくリ
ング状に干渉波Dが現れ、この上に魚群等の目標
物が存在する場合に判別不可能となり、また見掛
上からも好ましくなかつた。尚、この現象は、第
1図の合成回路1に限らず、合成回路自体は受動
素子のみから構成されている場合であつても、後
談の高周波或は映像増幅器等の飽和レベルを合成
信号が越える場合も同様に発生する。
In the scanning sonar as explained above, sound waves are emitted simultaneously from transducers V 1 to Vn, and in the receiving state, the transducers
A suitable plurality of transducers, for example, three transducers from V 1 to Vn are combined to form a receiving beam with sharp directivity, and this receiving beam is sequentially scanned to determine the direction of each receiving beam. The echo is received and the target object is displayed on the display 2 in the corresponding direction and distance. That is, the scanning is performed using the selected eight transducers V 1 ~
Since each received signal of Vn is phase-adjusted and synthesized so that the sound wave arrival surfaces are aligned, it is equivalent to one planar transducer corresponding to eight of these transducers moving in a circular shape. Become. However, in such a receiving device, if there is a received signal of a high level due to interference from another ship, etc., when each received signal is combined, the level will become high, which is the limit for the combining circuit 1 to operate faithfully. It had reached a state of saturation. The circle indicated by the dotted line in Figure 2 shows an example of such a state. In this case, the composite signal of the received signal due to not only the main lobe of the directional characteristic but also some side lobes reaches the saturation level of the composite circuit 1. A, the directivity deteriorates, and furthermore, in the connected video amplifier, the signal level appearing on the cathode ray tube exceeds the limit point B, or reaches the saturation level of the video amplifier, and the directivity is completely lost. As a result, as shown in Figure 3, on the cathode ray tube CRT, a ring-shaped interference wave D appears not only when the direction of the receiving beam is in the direction of arrow C, which is the interference wave direction, but also when a target such as a school of fish appears on the CRT. If a substance exists, it becomes impossible to distinguish, and the appearance is also undesirable. Note that this phenomenon is not limited to the synthesis circuit 1 in Fig. 1, and even when the synthesis circuit itself is composed only of passive elements, the saturation level of the high frequency or video amplifier, etc., which will be discussed later, is not limited to the synthesis signal. The same thing happens when .

本考案はこの点に鑑みて、他船からの干渉等の
高レベルの受信信号による観測の妨害を抑制し得
る冒頭に述べた種類の超音波受信装置を提供する
ことを目的とする。そしてこの目的は、本考案に
より指向特性のメインローブにおける合成信号の
最大値が、合成回路以降の回路(合成回路自体或
はこれに後続する回路)の飽和レベルにほぼ相当
するかもしくはそれ以下になるように、合成回路
の各入力回路に振幅制限回路を設けることにより
解決される。
In view of this point, it is an object of the present invention to provide an ultrasonic receiving device of the type mentioned at the beginning, which can suppress interference with observation due to high-level received signals such as interference from other ships. The purpose of this invention is to make the maximum value of the composite signal in the main lobe of the directional characteristic approximately equal to or lower than the saturation level of the circuit after the composite circuit (the composite circuit itself or the circuit following it). This can be solved by providing an amplitude limiting circuit in each input circuit of the combining circuit.

次に本考案を第1図に示す受信回路に適用した
場合の実施例について図を基に説明する。
Next, an embodiment in which the present invention is applied to the receiving circuit shown in FIG. 1 will be described with reference to the drawings.

第4図は本考案による振幅制限回路を有する前
置増幅器の1例である。同図において、3は高周
波の受信信号を増幅する演算増幅器、4は逆並列
に接続された1対のダイオード、5は同調回路で
ある。この1対のダイオード4は抵抗器R1及び
R2と共に+側と一側の両方の極性に対して働く
振幅制限回路を形成している。このような構成の
前置増幅器を、第1図に示す受信回路において合
成回路1の各入力回路に挿入されている前置増幅
器A1〜A8とそれぞれ置換する。これにより本考
案による各前置増幅器には、スキヤニング過程で
順次接続されるトランスジユーサの受信信号が供
給され、同調増幅された後、直接又は遅延回路
D1〜D6を通して合成回路1に供給される。
FIG. 4 is an example of a preamplifier having an amplitude limiting circuit according to the present invention. In the figure, 3 is an operational amplifier that amplifies a high-frequency received signal, 4 is a pair of diodes connected in antiparallel, and 5 is a tuning circuit. This pair of diodes 4 is connected to resistor R 1 and
Together with R2 , it forms an amplitude limiting circuit that works for both the positive and one side polarities. The preamplifiers having such a configuration are respectively substituted for the preamplifiers A 1 to A 8 inserted in each input circuit of the combining circuit 1 in the receiving circuit shown in FIG. As a result, each preamplifier according to the present invention is supplied with the received signal of the transducer connected sequentially in the scanning process, and after being tuned and amplified, it is directly or
It is supplied to the synthesis circuit 1 through D 1 to D 6 .

このような前置増幅器を備えた受信回路におい
て、今例えば他船から高レベルの干渉波が受信さ
れた場合各演算増幅器3の出力レベルも対応して
大きくなる。しかしながら、合成回路1へ入力す
る各受信信号のレベルは、1対の逆並列ダイオー
ド4により+及び−側ともダイオードの順方向電
圧に対応してそれぞれ制限される。そしてこの制
限レベルは、第5図に示すように干渉波方向と受
信ビームの指向方向とが一致した状態で8個の前
置増幅器の制限レベルに達した各受信信号を合成
しても、合成回路1の合成信号レベルがほぼその
飽和レベルAに達する程度に設定されている。一
方サイドローブでの合成信号レベルは、第2図に
おけるメインローブの最大レベルと第5図のもの
と減衰比に対応して変化し、即ち飽和レベルAを
基準にして正規の指向特性の減衰量だけ低下し、
指向特性の劣化は生じない。換言すれば、受信ビ
ーム方向、即ち前述の仮想した平面トランスジユ
ーサが矢印C方向に位置する場合合成信号レベル
は飽和レベルAに達し、一方この平面トランスジ
ユーサがスキヤニングにより移動すると、各受信
信号がいずれもダイオード4によりレベル制限さ
れたとしてもサイドローブ特性に対応して、即ち
前述の平面トランスジユーサに対する音波到達面
の不揃に相当する各受信信号の合成時の位相ずれ
に対応して、合成信号レベルは減衰する。したが
つて、第5図に示すように後続の映像増幅回路に
おいて指向方向が矢印C方向から移動したサイド
ローブによる合成信号レベルは映像信号レベルの
限界点B位下に成り得る。一方、目標物にエコー
はダイオード4の制限レベルに達しえず減衰する
ことなく正規の指向特性に従い映像信号となり、
結果として干渉波Dは第6図に示すように指向方
向が矢印C方向のときのみ現れ、エコーへの干渉
が大幅に抑制される。
In a receiving circuit equipped with such a preamplifier, if a high level interference wave is received from, for example, another ship, the output level of each operational amplifier 3 will correspondingly increase. However, the level of each received signal input to the combining circuit 1 is limited by the pair of anti-parallel diodes 4 on both the + and - sides corresponding to the forward voltage of the diodes. As shown in Fig. 5, this limit level is not reached even if the received signals that have reached the limit level of the eight preamplifiers are combined when the direction of the interference wave and the directivity direction of the received beam match. The combined signal level of circuit 1 is set to approximately reach its saturation level A. On the other hand, the combined signal level at the side lobe changes depending on the maximum level of the main lobe in Fig. 2 and the attenuation ratio in Fig. 5, that is, the attenuation amount of the normal directional characteristic based on the saturation level A. decreases only,
No deterioration of directional characteristics occurs. In other words, when the received beam direction, that is, the above-mentioned hypothetical planar transducer is located in the direction of arrow C, the combined signal level reaches the saturation level A. On the other hand, when this planar transducer moves by scanning, each received signal Even if the levels of both of them are limited by the diode 4, it corresponds to the sidelobe characteristics, that is, corresponds to the phase shift at the time of combining each received signal, which corresponds to the unevenness of the sound wave arrival surface for the planar transducer mentioned above. , the composite signal level is attenuated. Therefore, as shown in FIG. 5, the composite signal level due to the side lobe whose directivity direction has moved from the direction of arrow C in the subsequent video amplification circuit may be below the limit point B of the video signal level. On the other hand, the echo from the target object does not reach the limit level of diode 4 and becomes a video signal according to the regular directional characteristics without being attenuated.
As a result, the interference wave D appears only when the directivity direction is in the direction of arrow C, as shown in FIG. 6, and interference with echoes is significantly suppressed.

第7図は本考案の別の実施例を示すもので、演
算増幅器6の+B及び−B電源の電圧を調整する
ことにより、前置増幅器A1〜A8の飽和レベルを
振幅制限レベルに設定する。この場合、各前置増
幅器は振幅制限回路として兼用されることにな
る。
FIG. 7 shows another embodiment of the present invention, in which the saturation level of the preamplifiers A 1 to A 8 is set to the amplitude limit level by adjusting the voltages of the +B and -B power supplies of the operational amplifier 6. do. In this case, each preamplifier is also used as an amplitude limiting circuit.

以上説明した実施例は本考案を第1図に示す回
路に適用した場合であるが、合成回路の入力回
路、合成回路自体或は合成回路に後続する回路を
異にしているスキヤニングソナーについても適用
可能である。尚、合成回路以降の増幅器の利得が
調整可能になつている場合、各振幅制限回路の制
限レベルは、その利得調整範囲内の少くとも一部
で合成信号レベルがほぼ飽和レベル以下になり得
るように設定する。
The embodiment described above is a case in which the present invention is applied to the circuit shown in FIG. 1, but it may also be applied to a scanning sonar in which the input circuit of the synthesis circuit, the synthesis circuit itself, or the circuit following the synthesis circuit are different. Applicable. In addition, if the gain of the amplifier after the combining circuit is adjustable, the limiting level of each amplitude limiting circuit should be set so that the combined signal level can be approximately below the saturation level in at least a part of the gain adjustment range. Set to .

さらに本考案は、冒頭に述べた種類の医用超音
波受信装置等にも適用可能である。
Furthermore, the present invention is also applicable to the type of medical ultrasound receiving apparatus mentioned at the beginning.

以上の説明から明らかなように本考案により高
周波受信信号の合成回路の各入力回路に振幅制限
回路を設けることにより、目標物からのエコーの
受信感度には全く影響を与えること無く、干渉波
等の大レベル信号源に対するサイドローブによる
受信レベルを抑制することができ、目標物検出の
妨害が極めて少なくなる。
As is clear from the above explanation, by providing an amplitude limiting circuit in each input circuit of the high-frequency reception signal synthesis circuit according to the present invention, the reception sensitivity of echoes from the target is not affected at all, and interference waves can be eliminated. It is possible to suppress the reception level due to side lobes of the high-level signal source, and interference with target detection is extremely reduced.

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

第1図はスキヤニングソナーの一般的な受信回
路のブロツク図、第2図及び第3図は第1図に示
す受信回路における干渉波に対する受信特性、第
4図は本考案の実施例、第5図及び第6図は本考
案における干渉波に対する受信特性並びに第7図
は本考案の別の実施例である。 1……合成回路、2……表示器、3,6……演
算増幅器、4……逆並列ダイオード、V1〜Vn…
…トランスジユーサ、A1〜A8……前置増幅器、
D1〜D6……遅延回路。
Fig. 1 is a block diagram of a general receiving circuit of a scanning sonar, Figs. 2 and 3 are reception characteristics for interference waves in the receiving circuit shown in Fig. 1, and Fig. 4 is an embodiment of the present invention. 5 and 6 show reception characteristics for interference waves according to the present invention, and FIG. 7 shows another embodiment of the present invention. 1... Synthesis circuit, 2... Display, 3, 6... Operational amplifier, 4... Anti-parallel diode, V 1 to Vn...
…transducer, A 1 to A 8 … preamplifier,
D1 to D6 ...Delay circuit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 個々の受波器よりも指向性をより鋭く形成する
ように隣接する前記受波器群からの各受信信号を
合成する合成回路の各入力回路に振幅制限回路を
設け、指向方向で受信され、かつ前記制限回路に
よりレベル制限された前記各受信信号の合成信号
レベルが、前記合成回路以降の回路のほぼ飽和レ
ベル以下になるように前記制限回路の制限レベル
が設定されていることを特徴とする超音波受信装
置。
An amplitude limiting circuit is provided in each input circuit of a combining circuit that combines each received signal from the adjacent wave receiver group so as to form a directivity that is sharper than that of the individual wave receivers, and the signal is received in the directivity direction, and the limiting level of the limiting circuit is set so that the combined signal level of each of the received signals whose level has been limited by the limiting circuit is approximately equal to or lower than the saturation level of the circuits subsequent to the combining circuit. Ultrasonic receiver.
JP5338379U 1979-04-23 1979-04-23 Expired JPS6118464Y2 (en)

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NL8200728A (en) * 1982-02-24 1983-09-16 Hollandse Signaalapparaten Bv INTERFERENCE SIGNAL SUPPRESSION UNIT FOR A SONAR DEVICE.
JPS6274342A (en) * 1985-09-27 1987-04-06 横河メディカルシステム株式会社 Ultrasonic pulse doppler apparatus

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