JPS6227891Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、超音波信号を特定方向へ発射し、
被探知物体からの反射信号を受信するとともにそ
の受信信号を適当なレベルに増幅して順次記録し
ていく水中物体探知装置に関し、特に、記録信号
の大きさによつてはリニアーに応答することの困
難な、即ちダイナミツクレンジ幅に制約のある記
録器を使用する水中物体探知装置に関する。

被探知物体からの受信波を、そのレベルの大小
に拘らず充分なリニアリテイーで記録出来ない状
態は、第一に、記録器のダイナミツクレンジ幅に
制約のある場合に形成される。この理由は、記録
器のダイナミツクレンジ幅が小さいと、要求され
る記録感度に相対して、レベルの大きな受信波が
到来した時一定のレベル以上の信号は、記録上完
全に飽和してしまうからである。

しかしながら、従来の探知装置は、受信信号を
記録状態に要求される感度に応じて、適当なレベ
ルに増幅して、その結果得られた記録信号をその
まま記録器に与えていたため、ダイナミツクレン
ジ幅の小さい記録器を用いた場合、充分な濃度差
のある記録を得ることが出来なかつた。

この考案の目的は、記録器自身のダイナミツク
レンジ特性を向上させなくても、記録自体にダイ
ナミツクレンジ幅の相対的、実質的な拡大が得ら
れる探知装置を提供することである。

この考案の要約は、記録信号が記録器のダイナ
ミツクレンジ幅以下、およびそれ以上のレベルと
なる様、増幅器の利得の選択的切換えを行い、同
一記録面上に、受信波全体の濃度差記録と受信波
一部の濃度差記録をそれぞれ個別的に行う様にし
たことである。

第１図はこの考案に係る探知装置の原理を説明
する図である。

同図において、受信信号Ｐは増幅前の信号を示
し、記録信号PA，PBはそれぞれ増幅利得を変え
た時の増幅器の出力信号を示し、この信号PA，
PBが記録器の入力部に与えられる。

記録器のダイナミツクレンジ幅は図の様に記録
信号PAの最大レベルに一致し、また、記録上、
そのレベル範囲内においてａ，ｂ，ｃの３段階に
濃度記録の行える特性の記録器が選択されている
ものとする。

明白な様に、記録器のダイナミツクレンジ幅に
一致する程度にまで増幅された記録信号PAは、
その全体が有効にａ，ｂ，c3段階の濃度差をもつ
て記録されるが、記録器のダイナミツクレンジ幅
を越えて増幅された記録信号PBは、その越えた
部分の領域Ｓに属する信号成分が実効的な濃度差
情報を所有し得ないため、上記ダイナミツクレン
ジ幅にある信号分をa′，b′，c′3段階に分けて濃
度差記録されることになる。

即ち、このことは一般に次のことを意味する。
先ず第一に、受信波の立上がり部分および立下が
り部分は記録信号PBによつて高感度で濃度差記
録され、更に、受信波の全体は記録信号PAによ
つて濃度差記録されることになり、結局、記録上
においては記録器自身の有するダイナミツクレン
ジ幅が拡大されたと等価な情報が得られることで
ある。

第二に、そうした実質的なダイナミツクレンジ
幅の拡大は非常に容易に実現出来ることである。
即ち、第１図に示される様に、記録信号PAと記
録信号PBをそれぞれ別々に形成するための増幅
利得の切換えられる一つの増幅器を構成するだけ
でその様な要求が充分に満たされることである。
その結果、探知装置の構成を複雑化することなく
ダイナミツクレンジ幅の拡大が実現出来ることと
なる。

第２図は、この考案に係る水中物体探知装置の
要部ブロツク図を示し、第３図は、その装置で得
られた記録例を示している。なお、記録器として
は、放電破壊の大きさで記録濃度を得ることの出
来る記録紙を用いた乾式のペン式記録器を用いる
ものとする。

第２図において、例えばチタン酸バリウム等の
圧電素子で構成される超音波送受波器１には一定
の期間の超音波信号を生成する送信器２と受信器
の増幅器３が接続し、送信器２は主に超音波発振
制御のためのパルス（以下このパルスをKPパル
スという）を形成する制御回路４で送信タイミン
グの制御を受ける。

前記増幅器３で一定の利得を得た受信信号は、
次段のアツテネータ５を通過するが、この時、
KPパルスで制御を受ける切換器６の作用によつ
て前記受信信号はアツテネータ５の通過の際、減
衰作用を受けたり或いは受けなかつたりする。後
述する様に、アツテネータ５で受信信号が減衰作
用を受ける時はKPパルスが記録器の第二のカム
スイツチに基づいて形成されたKP₂パルスである
時で、受信信号が減衰することなくそのまま通過
する時はKPパルスが記録器の第一のカムスイツ
チに基づいて形成されたKP₁パルスである時であ
る。切換器６はそうしたアツテネータ５の作用の
切換えを行う回路で、KPパルスの発生起因が前
記第二のカムスイツチにあるのか、前記第一のカ
ムスイツチにあるのかを見て、アツテネータ５を
選択的に切換える。

前記アツテネータ５の状態に拘らず、そこを通
過した受信信号は検波回路７で包絡線検波され、
次に３値レベル比較回路８で濃度差記録の可能な
３段階のレベルv₁，v₂，v₃（v₁＜v₂＜v₃）と比較
されるとともに、その矩形波出力が減衰用抵抗
R₁，R₂を介して合成される。最も高いレベルv₃
の比較器C₁の出力には、その出力信号に比較器
C₂の出力信号が抵抗R₂によつて減衰された分と
比較器C₃の出力信号が抵抗R₁，R₂によつて減衰
された分との合成信号が現われ、この合成信号は
変調器９によつてAM変調を受ける。更に増幅器
１０において変調信号は増幅され記録信号となつ
て記録制御回路１１に導出される。

記録器１２は、モータ１３に接続される駆動プ
ーリ１４、従動プーリ１５、各プーリ１４，１５
に張架する無端ベルト１６、その無端ベルト１６
に取り付けられるペン１７，１８とスイツチ片１
９，２０、スイツチ片１９に対応動作する第一の
カムスイツチ２１、スイツチ片２０に対応動作す
る第二のカムスイツチ２２、およびペン１７，１
８に信号を供給する記録信号供給端子２３を含
み、記録紙２４は設定した速度で矢印Ｘ方向に連
続的に送られる構成にある。

前記記録制御回路１１は、モーター１３を駆動
し、増幅器１０からの記録信号を記録信号供給端
子２３に導出するとともに、カムスイツチ２１が
オンした瞬間、即ちカムスイツチ２１にスイツチ
片１９が接触した瞬間同期信号S₁を制御回路４に
送り、カムスイツチ２２がオンした瞬間、即ちカ
ムスイツチ２２にスイツチ片２０が接触した瞬間
同期信号S₂を制御回路４に送る。

制御回路４は前述した様にKPパルスを形成し
て送信器２、および切換器６に供給するが、この
KPパルスの形成は上記同期信号S₁、およびS₂に
基づいて行われ、アツテネータ５における受信信
号の減衰作用を行わせるKP₂パルスは同期信号S₂
に基づいて、受信信号を減衰せずそのまま通過さ
せるKP₁パルスは同期信号S₁に基づいてそれぞれ
形成される。

次に、この装置の動作について説明する。

先ず、装置の電源が投入されてモータ１３が駆
動すると、スイツチ片１９がカムスイツチ２１に
接触して同期信号S₁が記録制御回路１１から制御
回路４へ送られる。制御回路４はその瞬間におい
てKP₁パルスを形成し送信器２を作動させるとと
もに、切換器６にもKP₁パルスを供給してアツテ
ネータ５を信号減衰の行わないオフ状態に設定す
る。

送受波器１から水中に発射した超音波は、被探
知物体に反射して再たび送受波器１に戻り、電気
信号に変換されて受信器の増幅器３に入力する
が、アツテネータ５がオフ状態であるため、増幅
後の受信信号はそのまま検波されて３値レベル比
較回路８、変調器９、増幅器１０を介して記録信
号に変換される。

一方、同期信号S₁が制御回路４に送られてから
も無端ベルト１６は駆動されているため、ペン１
７は下降状態にあり、記録信号供給端子２３に記
録制御回路１１から記録信号の供給があればその
信号の大きさに応じてペン１７による放電記録が
行われる。従つて、ペン１７による記録は記録紙
２４の上端部から下方に向かつて行われ、上端部
に対するペン１７の記録位置は、送受波器１での
反射波の到達時間、即ち被探知物体の深度に比例
する。なお、この比例割合はモータ１３の回転数
で決定されるが、この装置では、必要とする全て
の探知物体が記録紙２４の上半分領域に記録され
る程度にその回転数が決定されている。

KP₂パルスが形成された状態、つまりカムスイ
ツチ２２にスイツチ片２０が接触して同期信号S₂
が制御回路４に供給された時以降においては、ア
ツテネータ５がオン状態に移行する点を除いて他
の回路の動作は上述の動作と全く同様である。状
態の異なるもう一つの点は、記録器１２におい
て、ペン１７が記録紙２４から離れ、代わつてペ
ン１８が記録紙２４の略中央部に位置することで
ある。この結果、KP₂パルスが形成された場合に
は、記録が記録紙２４の下半分の領域において行
われることになる。

第３図に示す記録内容は海底Ｄと魚群Ｆを示
し、同一箇所を、上半分の領域ではペン１７によ
り、下半分の領域ではペン１８によりそれぞれ濃
度差記録が行われている。今、この図において、
海底Ｄの記録に着目してみると、下側の記録には
上側の記録に表われているＢの範囲が識別容易な
程幅広く表われていない一方、上側の記録には下
側の記録に表われているＡの範囲の濃度差が忠実
に表われていないことが分かる。この理由は、記
録器１２のダイナミツクレンジ幅以上の信号レベ
ルが３値レベル比較回路８で段階C′と同じ信号
として扱われるからである。重要なことは、上側
のこの様な記録器の実質的なダイナミツクレンジ
の拡大は、増幅器とアツテネータの組み合わせ、
言い換えれば増幅器での利得の設定を変えて、且
つそれぞれに応じて記録を行うことによつて実現
される。そして増幅器での利得を変えるに必要な
構成をとることは、本来的にダイナミツクレンジ
の広い記録器を用いることに対して、価格的、実
際的な面ではるかに有利である。

この様に、この考案は、実際に生産されている
記録器の多くが湿式或いは乾式のダイナミツクレ
ンジ幅の小さいペン式記録器であるが故に、その
性能を大きく向上させるとともに高い有用性を与
えるものである。

よつて、この考案は、特に低価格化、性能向上
指向にある魚群探知機に適用するのが好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る探知装置の原理を説明
する図である。第２図はこの考案に係る水中物体
探知装置の要部ブロツク図を示し、第３図はその
装置で得られた記録例を示している。 ２……送信器、３……増幅器、５……アツテネ
ータ、６……切換器、１２……記録器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 超音波信号を特定方向へ発射し、被探知物体
   からの反射信号を受信するとともにその受信信
   号を適当なレベルに増幅して順次記録していく
   水中物体探知表示装置において、 記録信号を記録器のダイナミツクレンジ幅以
   上に増幅する高利得増幅手段と、 記録信号を記録器のダイナミツクレンジ幅以
   下で増幅する低利得増幅手段と、 記録面上を区分けする手段と、 上記区分けされた一方の記録面上に高利得増
   幅手段出力を、上記区分けされた他方の記録面
   上に低利得増幅手段出力を切換えて導く切換手
   段とを具備して成る水中物体探知装置。 (2) 前記記録器は記録紙を用いたペン式記録器で
   ある、実用新案登録請求の範囲第１項記載の水
   中物体探知装置。