JPS628154B2 - - Google Patents

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に変換して聴
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れるから、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1KHZ程度の可聴音
が生成される。従つて、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。それによつて探知物が相対的に遠ざかりつつ
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。移相器は各振動子毎に
必要であり、かつ、各振動子毎においても移相量
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、位相合成装置が非常に複雑で高価
になる欠点がある。

当出願人は、この欠点を解決する装置として特
願昭55−118004号（特開昭57−40664号公報）を
提供した。この装置は、広角度の指向特性を有す
る受波器を等価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価的な旋回動作が
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り、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、検出される各方向の受波
信号は、受波器の等価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置変化を感覚的に知り得る装
置を実現する。

以下この発明の実施例について説明する。

第１図において、T₁乃至T₃₆は超音波振動子を
示し、第２図に示すように、円周上に一定間隔毎
に配列されている。そして、各振動子は超音波の
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T₃₆の各々は送受切換回路
１０１乃至１３６を経て送信器２の送信出力が印
加される。従つて、超音波振動子T₁乃至T₃₆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つ
て受波される。超音波振動子T₁乃至T₃₆の各々は
指向角が極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90゜の範囲内に配列さ
れている振動子T₁乃至T₇及びT₃₁乃至T₃₆によつ
て受波される。

超音波振動子T₁乃至T₃₆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２３へ送出される。

切換選択回路３は超音波振動子T₁乃至T₃₆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２３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に基ずいて高
速切換動作を行ない、その切換出力はアナログデ
イレイ回路５へ送出される。アナログデイレイ回
路５は、切換制御回路４に基ずいて、切換選択回
路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。その遅延量は超音波振動子
T₁乃至T₃₆のうち90゜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
力信号が始端から終端まで遅延される間に各出力
端に順に送出される。そして、各出力端に送出さ
れた信号はウエイト付けされた抵抗r₁乃至ruから
加算回路６へ送出される。

アナログデイレイ回路、ウエイト付け抵抗r₁乃
至rn及び加算回路６は、特願昭55−118004号で説
明したマツチドフイ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
圧縮した出力が送出される。このパルス圧縮出力
は受波信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の切換出力によつて知るこ
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へ送出される。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によつて画素走査
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に基ずいて行なわれ
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の切換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１１へも送出される。

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、そのサンプリング電圧
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１４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、切換制御回路４の出力から受波ビーム
の到来方位を知ることができる。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、従つて加算
回路６から方位設定回路１４の指定方位に対応す
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１２はこの一致
出力に基ず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。加算回路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をサンプリン
グするまでの間、そのサンプリング電圧をホール
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T₃₆
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つて受波されるから、指定方
位の受波信号到来時をサンプルホールド回路１１
の出力から知ることにより、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
ｂ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ａはスイツチング回路１５へ送出され
て、その高レベル期間毎にスイツチング回路１５
の入出力間を導通する。従つて、スイツチング回
路１５からは、第３図Ｃ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ｂに従つて
変化するスイツチング波形が送出される。このス
イツチング波形Ｃはフイルター回路１７へ送出さ
れ特定周波信号が抽出される。フイルター回路１
７はその通過帯域の中心周波数が超音波パルスの
送信周波数に等しく設定され、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、フイルター回路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ｂに従つて変化し、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一致する。

フイルター回路１７の出力信号ｄは混合回路１
８において発振器１９の発振信号と混合される。
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の出力はフイルター回路２
０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。フイルター回路２０の選出
信号は増巾器２１において増巾された後、スピー
カー２２から可聴音として報知される。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、従つて、探知物の相対的移動速度
に応じて変化する。従つて、これを聴取すること
により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
の超音波振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ための図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 広範囲方向に超音波パルスを送受波して各方
   向の探知物から帰来する反射波を表示器上の対応
   位置にそれぞれ表示すると共に上記広範囲方向の
   うち特定方向から帰来する反射波を聴音に変換す
   る装置において、 上記広範囲方向に配列した多数個の振動子の各
   受波信号をその配列順に高速度で切換えて送出す
   る切換回路と、 該切換回路の出力信号をパルス圧縮するマツチ
   ドフイルターと、 該マツチドフイ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、 上記マツチドフイルターの出力信号のうちから
   該表示器に表示され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を受波する振動
   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。