NO333533B1

NO333533B1 - Fremgangsmate og innretning for forming av en mottakingsstrale

Info

Publication number: NO333533B1
Application number: NO20004924A
Authority: NO
Inventors: Hirosho Iino; Minoru Handa; Yasushi Nishimori; Akira Okunishi
Original assignee: Furuno Electric Co
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2013-07-01
Also published as: GB0023802D0; NO20004924L; US6839303B2; JP2001099913A; GB2357842B; US6856577B1; GB2357842A; NO20004924D0; US20040037166A1; JP4516644B2

Abstract

En mottaksstråle formes ved benyttelse av 60 transduserelementer som er anordnet i et sektorområde på 90° av en sylindrisk mottaksoppstilling. En mottaksstråle O formes med elementer 0-59 som er oppdelt i to (fremre og bakre) grupper. Spesielt er elementene 0-59 oppdelt i en bakre gruppe I (elementene 0-8, 51-59) og en fremre gruppe 2 (elementene 9-50) i stråleretningen, og mottaksstrålen formes ved benyttelse av sampeldata som oppnås fra transduserelementene 0-8, 51- 59 i gruppe I i en aktuell avsøkingssyklus, så vel som sampeldata som er oppnådd fra transduserelementene 9-50 i gruppe 2 i en foregående avsøkingssyklus. Denne metode gjør det mulig å forme mottaksstrålen slik at innkommende bølger av et kortpulssignal samtidig vil treffe de aktuelle transduserelementer i mottaksoppstillingen, og dermed forbedre direktivitet og følsomhet av mottaksstrålen for mottakingen av kortpulsbølger.

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen og angivelse av beslektet teknikk

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for forming av mottaksstråler, en innretning for forming av mottaksstråler, og et tilpasset filter for forming av en mottaksstråle ut fra mottatte kortpulssignaler i en sonar eller en ultralyd-diagnose-innretning.

Innretninger for forming av mottaksstråler ved benyttelse av en mottakende oppstilling som er dannet av et antall ultralyd-transduserelementer, har tradisjonelt vært tilgjengelige for praktisk bruk. Disse innretninger omfatter f.eks. en tidsplan-stråleformer omfattende forsinkelseskretser som er individuelt tilkoplet til de tilsvarende transduserelementer, og en frekvensplan-stråleformer omfattende faseskift-kretser som er individuelt tilkoplet til de tilsvarende transduserelementer. Selv om det er mulig å forme en mottaksstråle som er egnet for mottakelse av pulssignaler ved benyttelse av de konvensjonelle innretninger, benyttes disse innretninger bare i begrensede systemer omfattende systemer for militære anvendelser som benytter for-holdsvis lave frekvenser, på grunn av at de konvensjonelle stråleformingsinnretninger krever en stor kretskonfigurasjon.

I sonarsystemer som vanligvis benyttes i private sektorer, er det på den annen side praktisk umulig å tilveiebringe forsinkelseskretser som er tilkoplet til individuelle transduserelementer i en oppstilling, på grunn av begrensninger i fysisk størrelse og produktkostnad. Det kommersielle sonarsystem sampler således fortløpende signaler som mottas av de enkelte transduserelementer med spesifikke tidsmellomrom, og former en mottaksstråle ved benyttelse av således oppnådde sampeldata. Da det er umulig å overvåke kontinuerlig alle de signaler som oppfanges av de enkelte transduserelementer, formes mottaksstrålen under den forutsetning at pulslengden er tilstrekkelig lang til å sikre at en puls av innkommende ultralydbølger på ensartet måte vil dekke hele den mottakende transduseroppstilling (eller i det minste alle transduserelementer som benyttes for forming av mottaksstrålen). En analog faseskiftermetode, en metode basert på en kompleks, diskret Fourier-transformasjon (DFT), og en metode med et tilpasset filter er kjente eksempler på denne type stråleforming.

I et system med en konstruksjon som er basert på den forutsetning at en puls av innkommende ultralydbølger på ensartet måte vil dekke hele den mottakende transduseroppstilling, vil imidlertid stråleformingsytelsen bli betydelig forringet når pulslengden av et signal av innkommende ultralydbølger avtar, og de innkommende bølger ikke mottas samtidig av de transduserelementer som benyttes for forming av mottaksstrålen.

I en bunndetekterende sonar er det på den annen side nødvendig å forkorte pulslengden av de innkommende ultralydsignaler (returekkoer) ved å forkorte pulslengden av et overføringssignal for å detektere sjøbunnen med høy nøyaktighet. I de kommersielle sonarsystemer og ultralyd-diagnoseinnretninger er det i dag en økende tendens til å benytte kortere pulser eller pulskompresjon ved hjelp av frekvensmodulasjon for å oppnå høy oppløsning. Under disse omstendigheter ville de forannevnte, konvensjonelle mottaksstråleformingsmetoder reise problemer som er relatert til ytelsesforringelse.

Idet det henvises til fig. 19 og 20, skal det i det følgende forklares hvordan kortpulsbølger ankommer i en vanligvis benyttet mottaksoppstilling.

Fig. 19 viser en skjematisk fremstilling av en stort sett sylindrisk, mottakende ultralyd-transduseroppstilling. Den stort sett sylindriske form på denne mottaksoppstilling har en radius på 125 mm, med et sektorparti av den sylindriske form bortskåret, slik at det etterlates et sektorparti med en sentralvinkel på f.eks. 238,5°. 160 transduserelementer er anordnet med mellomrom på 1,5° på sektorpartiet på 238,5°

(1,5 x 159 = 238,5°). En mottakskrets for behandling av ekkosignaler som oppfanges av denne mottaksoppstilling, former en mottaksstråle ved benyttelse av 60 transduserelementer som er inneholdt i en sirkel på ca. 90°. Mottaksoppstillingen styrer denne mottaksstråle, eller former med andre ord 101 mottaksstråler med vinkelmellomrom på 1,5°, for å avsøke et sektorområde på 150°.

Forutsatt at frekvensen av returekkoene er 320 kHz, er avstanden mellom de forreste transduserelementer (nærmest den aktuelle stråleretning) og de bakerste transduserelementer som benyttes samtidig for forming av mottaksstrålen, ekvivalent med ca. 7,5 ganger bølgelengden. Dersom et returekko er et kortpulssignal med en bærebølgefrekvens hvis pulslengde er lik f.eks. 6 ganger bærebølgens bølgelengde, kan returekkoet ikke mottas på samme tid av de 60 transduserelementer som er inneholdt i 90°-sektoren som benyttes for forming av mottaksstrålen i den aktuelle eller løpende stråleretning som vist på fig. 19.

Fig. 20 viser et eksempel på en lineær ultralyd-transduseroppstilling som er dannet ved å anordne et antall transduserelementer i en rett linje. Mer spesielt er 80 transduserelementer anordnet med mellomrom som er lik halve bølgelengden av bærebølgen som inngår i innkommende signaler i denne lineære oppstilling. Dersom bølger av returekkoer ankommer fra en retning som står nesten normalt på lengden av oppstillingen, som vist ved heltrukne linjer på fig. 20, kan returekkoene mottas samtidig av hele oppstillingen, selv når returekkoene er kortpulssignaler med en bærebølgefrekvens hvis bølgelengde er lik f.eks. 6 ganger bærebølgens bølgelengde. Dersom imidlertid de samme kortpulsbølger ankommer med en innfallsvinkel på -60°, som illustrert ved de stiplede linjer på fig. 20, kan bare et begrenset antall av transduserelementer i den lineære oppstilling samtidig motta returekkoene, hvilket resulterer i en vesentlig forringelse i stråleformingsytelse, så som utvidelse av strålevinkel og en reduksjon i følsomhet.

Patentdokument US5544655A viser en ultralyd-stråleformer med et antall ultralydtransduserelementer, hvor det samples med en gitt frekvens.

GB2333842A viser en enhet for å bestemme innfallsvinkelen til et ultra-lydsignal med en ultralydtransduser sammensatt av en flerhet av transduserelementer organisert i flere rader og kolonner som til sammen utgjør en sylinderformet fasong.

Sammendrag av oppfinnelsen

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte for mottaksstråleforming, en innretning for mottaksstråleforming og et tilpasset filter som kan forme en skarp høyfølsomhetsstråle for på effektiv måte å motta innkommende kortpulssignaler eller ikke-ensartede innkommende bølger som opptrer ved forflanker eller bakflanker av pulser.

Ifølge én side ved oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte for forming av en mottaksstråle de trinn å oppdele et antall ultralyd-transduserelementer som er anordnet i en bueform, i mangfoldige blokker i overensstemmelse med retninger i hvilke mottaksstråler formes, og sample gjentatte ganger signaler som mottas av de enkelte ultralyd-transduserelementer med en spesifikk avsøkingsfrekvens, å utvelge sampeldata som avledes fra forskjellige avsøkingssykluser for de enkelte blokker, og å forme mottaksstrålene ved å benytte de utvalgte sampeldata.

Avsøkingssyklusen betyr her en periode under hvilken de signaler som mottas av de forannevnte mangfoldige ultralyd-transduserelementer som er anordnet i den nevnte bueform (eller senere beskrevne ultralyd-transduserelementer som er anordnet i en lineær form), samples én gang.

Ved denne mottaksstråleformingsmetode ifølge oppfinnelsen kan de signaler som mottas av de mangfoldige ultralyd-transduserelementer, være pulssignaler hvis pulslengde er kortere enn utstrekningen av de mangfoldige ultralyd-transduserelementer som er anordnet i den nevnte bueform, målt langs retningen av hver av mot-takingsstrålene.

Ved denne mottaksstråleformingsmetode ifølge oppfinnelsen kan de signaler som mottas av de mangfoldige ultralyd-transduserelementer, være enten voksende bølger hvis amplitude gradvis øker, eller dempede bølger hvis amplitude gradvis avtar.

Ifølge en annen side ved oppfinnelsen oppnås en mottaksstråleformingsmetode ved hvilken et antall ultralyd-transduserelementer er anordnet i en bueform, ved å utvelge en bueformet del av mangfoldige ultralyd-transduserelementer som er anordnet i en sirkulær form, hvor mottaksstråleformingsretningen roteres ved suksessiv omkopling av utvelgelsen av den bueformede del av ultralydtransduserelementene.

Ifølge en annen side ved oppfinnelsen omfatter en mottaksstråleformingsmetode de trinn å oppdele et antall ultralydtransduserelementer som er anordnet i en lineær form, i mangfoldige blokker, å sample gjentatte ganger signaler som mottas av de enkelte ultralydtransduserelementer, med en spesifikk avsøkingsfrekvens, å utvelge sampeldata som avledes fra forskjellige avsøkingssykluser for de enkelte blokker, og å forme en mottaksstråle i en spesifikk retning ved benyttelse av de utvalgte sampeldata.

Ved denne mottaksstråleformingsmetode ifølge oppfinnelsen kan de signaler som mottas av de mangfoldige ultralyd-transduserelementer, være pulssignaler hvis pulslengde er kortere enn utstrekningen av de mangfoldige ultralyd-transduserelementer, slik de betraktes fra den spesifikke retning.

Ved denne mottaksstråleformingsmetode ifølge oppfinnelsen kan utvelgelsen av avsøkingssyklusene for de enkelte blokker endres i overensstemmelse med vinkelen mellom retningen av mottaksstrålen og ultralyd-transduserelementene som er anordnet i den lineære form.

Ifølge enda en annen side ved oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte for forming av en mottaksstråle de trinn å innføre sampeldata som oppnås ved sampling av signaler som mottas av et antall ultralyd-transduserelementer som er anordnet i en lineær form, med en spesifikk avsøkingsfrekvens, å lagre sampeldataene som avledes fra mangfoldige avsøkingssykluser, å oppdele de mangfoldige ultralyd-transduserelementer i mangfoldige blokker, å lese ut sampeldataene som er avledet fra forskjellige avsøkingssykluser for de enkelte blokker, å frembringe en kontinuerlig sampeldatarekke ved å forskyve fasen av de enkelte sampeldata, og å forme en mottaksstråle i en spesifikk retning ved benyttelse av sampeldataene.

Ifølge en ytterligere side ved oppfinnelsen omfatter en mottaksstråleformende innretning en multiplekser som multiplekser ekkosignaler som mottas av mangfoldige ultralyd-transduserelementer som er anordnet i en bueform på en mottakstransduser, til et mindre antall signallinjer enn antallet av ultralyd-transduserelementer, en A/D-omformer som gjentatte ganger sampler ekkosignalene som mottas av de enkelte ultralyd-transduserelementer, med en spesifikk avsøkingsfrekvens, og utmater kompleksverdi-sampeldata, og en signalprosessor som oppdeler de mangfoldige ultralyd-transduserelementer i mangfoldige blokker i overensstemmelse med retninger i hvilke mottaksstråler formes, utvelger sampeldataene som avledes fra forskjellige avsøkingssykluser for de enkelte blokker, og former mottaksstrålene i de nevnte retninger ved å benytte de utvalgte kompleksverdi-sampeldata.

Den mottaksstråleformende innretning ifølge oppfinnelsen kan være slik at den mottakende transduser er konstruert av mangfoldige ultralyd-transduserelementer som er anordnet i sirkulær form, og signalprosessoren oppnår de mangfoldige ultralyd-transduserelementer som er anordnet i den nevnte bueform, ved å utvelge en bueformet del av ultralyd-transduserelementene som er anordnet i den sirkulære form, og roterer mottaksstråleformingsretningen ved suksessivt å omkople utvelgelsen av den bueformede del av ultralyd-transduserelementene.

Ifølge en ytterligere side ved oppfinnelsen omfatter et tilpasset filter som utvelger en bueformet del av ultralyd-transduserelementer fra et antall ultralyd-transduserelementer som er anordnet i en sirkulær form, og former en mottaksstråle som er orientert i en sentral retning av den bueformede del, et skiftregister som har så mange trinn som et antall som er gitt ved (antall ultralyd-transduserelementer som er anordnet i den sirkulære form) x (n-1) + (antall ultralyd-transduserelementer av den bueformede del) og lagrer signaltog som oppnås fra ultralyd-transduserelementene av den bueformede del, blant signaltog av mangfoldige avsøkingssykluser som innføres fortløpende fra ultralyd-transduserelementene som er anordnet i den sirkulære form, i rekkefølgen av et signaltog av den n'te avsøkingssyklus, et signaltog av den (n-l)'te avsøkingssyklus, ..., et signaltog av den andre avsøkingssyklus og et signaltog av den første avsøkingssyklus, et antall multiplikatorer som oppdeler ultralyd-transduserelementene av den bueformede del i n blokker i overensstemmelse med den retning i hvilken mottaksstrålen formes, utvelger signaler fra ultralyd-transduserelementene av en blokk nærmest stråleretningen fra signaltoget av den n'te avsøkingssyklus, utvelger signaler fra ultralyd-transduserelementene av en blokk ved siden av blokken nærmest stråleretningen fra signaltoget av den (n-l)'te avsøkingssyklus,utvelger signaler fra ultralyd-transduserelementene av en blokk ved siden av en blokk fjernest fra stråleretningen fra signaltoget av den andre avsøkingssyklus, utvelger signaler fra ultralyd-transduserelementene av blokken fjernest fra stråleretningen fra signaltoget av den første avsøkingssyklus, og multipliserer de enkelte signaler med tilsvarende koeffisienter, og en adderer som adderer resultatene av multiplikasjonene som utføres av de enkelte multiplikatorer, og utmater summen som korrelasjonsdata.

Ifølge en annen side ved oppfinnelsen utvelger et tilpasset filter en bueformet del av ultralyd-transduserelementer fra mangfoldige ultralyd-transduserelementer som er anordnet i en delvis bortskåret sirkulær form, og former en mottaksstråle som er orientert i en sentral retning av den bueformede del, hvor n antall skiftregistre med så mange trinn som antallet av de mangfoldige ultralyd-transduserelementer som er anordnet i den delvis bortskårne sirkulære form, og skiftregistre med så mange trinn som antallet av ultralyd-transduserelementene av den bueformede del, er koplet i parallell, og det tilpassede filter lagrer signaltog som oppnås fra ultralyd-transduserelementene av den bueformede del, blant signaltog av mangfoldige avsøkingssykluser som innføres fortløpende fra ultralyd-transduserelementene som er anordnet i den delvis bortskårne sirkulære form, i rekkefølgen av et signaltog av den n'te avsøkingssyklus, et signaltog av den (n-l)'te avsøkingssyklus, ..., et signaltog av den andre avsøkingssyklus og et signaltog av den første avsøkingssyklus, mens de innlastes i parallell mellom de enkelte skiftregistre. Dette tilpassede filter omfatter et antall multiplikatorer som oppdeler ultralyd-transduserelementene av den bueformede del i n blokker i overensstemmelse med den retning i hvilken mottaksstrålen formes, utvelger signaler fra ultralyd-transduserelementene av en blokk nærmest stråleretningen fra signaltoget av den n'te avsøkingssyklus, utvelger signaler fra ultralyd-transduserelementene av en blokk ved siden av blokken nærmest stråleretningen fra signaltoget av den (n-l)'te avsøkingssyklus,utvelger signaler fra ultralyd-transduserelementene av en blokk ved siden av en blokk fjernest fra stråleretningen fra signaltoget av den andre avsøkingssyklus, utvelger signaler fra ultralyd-transduserelementene av blokken fjernest fra stråleretningen fra signaltoget av den første avsøkingssyklus, og multipliserer de enkelte signaler med tilsvarende koeffisienter, og en adderer som adderer resultatene av multiplikasjoner som utføres av de enkelte multiplikatorer, og utmater summen som korrelasjonsdata.

Det tilpassede filter ifølge oppfinnelsen kan være slik at signaltogene som innføres fra de mangfoldige ultralyd-transduserelementer, er kompleksverdi-sampeldatatog, og det tilpassede filter omfatter to linjer av skiftregistrene for i-fase-data og kvadraturdata, med fire linjer av multiplekserne og addereren for i-fase-data x i-fase-koeffisient, kvadraturdata x kvadraturkoeffisient, i-fase-data x kvadraturkoeffisient, og kvadraturdata x i-fase-koeffisient, og en utgangsseksjon som bestemmer en i-fase-andel av en korrelasjonsverdi ved å subtrahere produktet av i-fase-data x i-fase-koeffisient fra produktet av kvadraturdata x kvadraturkoeffisient, og bestemmer en kvadraturandel av korrelasjonsverdien ved å addere produktet av i-fase-data x kvadraturkoeffisient og produktet av kvadraturdata x i-fase-koeffisient.

Det tilpassede filter ifølge oppfinnelsen kan være forsynt med mangfoldige sett av koeffisientene, slik at mottaksstrålen kan fokuseres på forskjellige avstander.

Ifølge en annen side ved oppfinnelsen omfatter en mottaksstråleformende anordning i hvilken ekkosignaler som mottas av mangfoldige ultralyd-transduserelementer som er anordnet i en lineær form, samples med en spesifikk avsøkingsfrekvens for å oppnå sampeldata, en lagerenhet som lagrer sampeldataene som avledes fra mangfoldige avsøkingssykluser, og en stråleformer som oppdeler de mangfoldige ultralyd-transduserelementer i mangfoldige blokker, leser ut sampeldataene som avledes fra forskjellige avsøkingssykluser for de enkelte blokker fra lagerenheten, og former en mottaksstråle i en spesifikk retning ved å benytte de enkelte sampeldata som er blitt utlest.

I en mottaksstråleformende anordning ifølge oppfinnelsen kan utvelgelse av avsøkingssyklusene for de enkelte blokker endres i overensstemmelse med vinkelen mellom retningen av mottaksstrålen og ultralyd-transduserelementene som er anordnet i den lineære form.

I den mottaksstråleformende anordning ifølge oppfinnelsen kan stråleformeren være et tilpasset filter som former mottaksstrålen i den spesifikke retning ved å multiplisere de enkelte sampeldata med spesifikke koeffisienter, hvor det tilpassede filter er forsynt med mangfoldige sett av koeffisientene slik at mottaksstrålen kan fokuseres på varierende avstander.

Ifølge en annen side ved oppfinnelsen omfatter en mottaksstråle-formingsanordning i hvilken ekkosignaler mottas av mangfoldige ultralydtransduserelementer som er anordnet i en lineær form, samples med en spesifikk avsøkingsfrekvens for å oppnå sampeldata, en lagerenhet som lagrer sampeldataene som avledes fra mangfoldige avsøkingssykluser, en samplingsplangenerator som frembringer et kontinuerlig sampeldatatog av et samplingsplan med en spesifikk vinkel ved å forskyve fasen av eller interpolere sampledataene som avledes fra de mangfoldige avsøkingssykluser, og en stråleformer som former en mottaksstråle i en spesifikk retning ved benyttelse av sampeldataene.

Ifølge en ytterligere side ved oppfinnelsen sampler en mottaksstråleformende anordning gjentatte ganger ekkosignaler som mottas av mangfoldige ultralydtransduserelementer, med en spesifikk avsøkingsfrekvens, og former en mottaksstråle ved å benytte sampeldata som oppnås ved sampling av ekkosignalene i mangfoldige avsøkingssykluser.

Da oppfinnelsen gjør det mulig å forme en mottaksstråle ved å benytte samtlige ultralydtransduserelementer, selv når mottatte signaler er kortpulsbølger, kan direktivitet og følsomhet av mottaksstrålen forbedres. Når den anvendes på et sonarsystem, gjør oppfinnelsen det mulig å forbedre dets avstandsoppløsningsevne.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 er et skjematisk riss som viser et eksempel hvor oppfinnelsen er anvendt på et tilfelle hvor det benyttes signaler som mottas av en stort sett sylindrisk ultralydtransduseroppstilling,

fig. 2 er et diagram som viser et eksempel hvor oppfinnelsen er anvendt på et tilfelle som benytter signaler som mottas av en lineær ultralydtransduseroppstilling,

fig. 3 er et diagram som viser et eksempel hvor oppfinnelsen er anvendt på et tilfelle som benytter signaler som mottas av den lineære ultralydtransduseroppstilling,

fig. 4 er et tidsdiagram som viser et eksempel hvor oppfinnelsen er anvendt på et tilfelle som benytter interpolerte data som er frembrakt basert på de signaler som mottas av den lineære oppstilling,

fig. 5 er et diagram som viser et eksempel hvor oppfinnelsen er anvendt på et tilfelle som benytter de signaler som mottas av den lineære oppstilling,

fig. 6 viser et blokkskjema av en bunndetekterende sonar ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen,

fig. 7A er et skjematisk riss som viser hvordan sendende og mottakende transdusere i den bunndetekterende sonar er installert,

fig. 7B er et skjematisk riss som viser sende- og mottaksstråler som er dannet av ultralydtransduserne i den bunndetekterende sonar,

fig. 8 er et skjematisk riss som viser konfigurasjonen av den mottakende transduser i den bunndetekterende sonar,

fig. 9 er et samplingstidsdiagram som viser operasjonen av A/D-omformere i den bunndetekterende sonar,

fig. 10 er et diagram som viser en faseforskyvningsmetode som benyttes i en prosessorenhet i den bunndetekterende sonar,

fig. 11 er et blokkskjema som viser utformingen av en stråleformer som er innlemmet i prosessorenheten,

fig. 12 er et blokkskjema som viser et annet eksempel på en stråleformer,

fig. 13 er et blokkskjema som viser enda et annet eksempel på en stråleformer hvor direktelagre (RAM) er benyttet i stedet for skiftregistrene på fig. 12,

fig. 14A og 14B viser blokkskjemaer for forklaring av virkemåten av stråleformeren på fig. 13,

fig. 15A og 15B viser blokkskjemaer for forklaring av virkemåten av stråleformeren på fig. 13,

fig. 16 er et blokkskjema som viser utformingen av en faseforskyver i prosessorenheten,

fig. 17 er et blokkskjema som viser et eksempel på en utforming av en stråleformer som anvendes når en lineær oppstilling benyttes som mottakende ultralydtransduserenhet,

fig. 18 er et blokkskjema som viser et eksempel på en stråleformer hvis båndbredde økes ved DFT-drift ved benyttelse av en lineær oppstilling som mottakende transduser,

fig. 19 er et skjematisk riss som viser en årsak til forringelse av en stråle som er dannet av en sylindrisk oppstilling,

fig. 20 er et skjematisk riss som viser en årsak til forringelse av en stråle som er dannet av en lineær oppstilling,

fig. 21 viser et blokkskjema av en utførelse av en avsøkende sonar ifølge oppfinnelsen,

fig. 22 er et blokkskjema som viser konstruksjonen av en stråleformer som benyttes på fig. 21,

fig. 23 viser et eksempel på en transduserenhet som benyttes i den avsøkende sonar som er vist på fig. 21, og

fig. 24 viser et blokkskjema av en stråleformer som benyttes i den avsøkende sonar som er vist på fig. 21.

Nærmere beskrivelse av de foretrukne utførelser av oppfinnelsen Virkemåte

Virkemåten for den foreliggende oppfinnelse vil først bli forklart idet det henvises til fig. 1-5.

Fig. 1 er et skjematisk riss som viser en del av en del av en stort sett sylindrisk, mottakende ultralydtransduseroppstilling som er koplet til en mottakskrets ifølge oppfinnelsen. På samme måte som den forannevnte mottaksoppstilling ifølge den kjente teknikk har denne mottaksoppstilling en radius på 125 mm, med 160 ultralydtransduserelementer anordnet med mellomrom på 1,5° rundt sektorens startpunkt på dennes buede ytre overflate. Mottakskretsen danner en mottaksstråle ved benyttelse av 60 elementer som er inneholdt i et sektorområde på ca. 90°, på én gang. Mer spesielt former mottaksoppstillingen suksessivt 101 mottaksstråler, innbefattet en mottaksstråle 0 som dannes ved å benytte transduserelementer 0-59, til en mottaksstråle 100 som dannes ved å benytte transduserelementer 100-159. På fig. 1 benyttes transduserelementene 0-59 for å danne mottaksstrålen 0. De 101 mottaksstråler formes suksessivt i retning med urviseren, idet man starter fra mottaksstrålen 0. Idet retningen av hver stråle betegnes som 0°, og idet det antas at mottaksstrålen 0 dannes for øyeblikket, er transduserelementene 29, 30 i den mest frontale eller forreste sone beliggende i retningene ±0,75°, transduserelementet 0 er beliggende i en +44,25°-retning, og transduserelementet 59 er beliggende i en -44,25°-retning.

Forutsatt at frekvensen av innkommende ultralydbølger er 320 kHz og lydhastigheten under vann er 1500 m/s, er de mest frontale transduserelementer 29, 30 og de bakerste transduserelementer 0, 59 atskilt i en avstand som er lik ca. 7,5 ganger bølgelengden av ultralydbølgene. Når innkommende bølger fra stråleretningen nettopp ankommer ved de bakerste transduserelementer 0, 59, vil følgelig de innkommende bølger allerede ha passert de mest frontale transduserelementer 29 og 30 7,5 ganger perioden av de innkommende bølger tidligere, hvilket svarer til den tid som er nødvendig for de innkommende bølger for å bevege seg avstanden på 7,5 ganger bølgelengden. For å danne en mottaksstråle ut fra sampeldata som samples i spesifikke avsøkingssykluser med perioden av avsøkingssyklusene som svarer til f.eks. fire ganger bølgelengden, oppdeles således transduserelementene som er beliggende i et område på 7,5 ganger bølgelengden i stråleretningen, i to (fremre og bakre) grupper. Mer spesielt oppdeles transduserelementene 0-59 i en bakre gruppe 1 (elementer 0-8, 51-59) og en fremre gruppe 2 (elementer 9-50) i stråleretningen, og mottaksstrålen formes ved å benytte sampeldata som oppnås fra transduserelementene 0-8, 51-59 i gruppe 1 i en løpende avsøkingssyklus, så vel som sampeldata som er oppnådd fra transduserelementene 9-50 i gruppe 2 i en foregående avsøkingssyklus. Denne metode gjør det mulig å forme mottakingsstrålen slik at de innkommende bølger av et kortpulssignal med en bølgelengde som er lik seks ganger bølgelengden, ville treffe de aktuelle transduserelementer i mottakingsgruppen samtidig og dermed forbedre direktivitet og følsomhet av mottakingsstrålen for mottakingen av kortpulssignaler.

Fig. 1 viser et såkalt skrålinje-samplingssystem i hvilket en samplingsoperasjon utføres fortløpende fra element 0 til element 159. Da samplingstiden forsinkes etter hvert som elementantallet øker, er optimal gruppering av transduserelementene å oppdele disse i gruppe 1 omfattende elementer 0-9, 53-59 og gruppe 2 omfattende elementer 10-52.

Selv om transduserelementene er oppdelt i to grupper (to blokker) på fig. 1, er antall grupper ikke begrenset til to, men transduserelementene kan være oppdelt i et ønsket antall på n grupper, hvor n er et positivt helt tall. I det sistnevnte tilfelle må sampledata som avledes fra forskjellige avsøkingssykluser, velges.

Fig. 2 er et diagram som viser et tilfelle hvor oppfinnelsen anvendes på forming av en mottaksstråle ved benyttelse av en lineær oppstilling. På samme måte som den tidligere nevnte, lineære oppstilling ifølge den kjente teknikk, omfatter denne lineære oppstilling 80 transduserelementer som er anordnet i en rett linje med mellomrom som er lik halve bølgelengden av innkommende signaler. Fig. 2 er et samplingstidsskjema som viser et tilfelle hvor 15 avsøkingssykluser (N-7 til N+7) av en i-fase(I)- og kvadratur(Q)-datasamplingsoperasjon, idet hver avsøkingssyklus svarer til fire ganger bølgelengden, utføres gjentatte ganger ved benyttelse av 10 transduserelementer ad gangen fra venstre mot høyre av den lineære oppstilling i en trinnlignende form. Selv om fig. 2 illustrerer innkommende bølger som ankommer fra en -60°-retning, formes ikke mottakingsstrålen ved å benytte sampeldata som oppnås fra alle transduserelementene i den samme avsøkingssyklus. I stedet formes mottakingsstrålen ved å benytte sampeldata som er vist med tykke linjer på fig. 2, under veksling av avsøkingssyklusene til de suksessive 10 transduserelementer. Denne metode gjør det mulig å øke den utstrakte flate av transduserelementene som treffes samtidig av de innkommende bølger fra A til B som vist, og dermed å øke stråleformingsytelsen.

Som vist på fig. 3, benyttes et tilpasset filter for sampeldatatoget (3) som oppnås fra en eneste avsøkingssyklus. Det er også mulig å generere sampeldatatog på forskjellige linjer (1), (2), (4) og (5) som vist på fig. 3, ved å oppdele oppstillingen i mange områder (8 områder på fig. 3) og benytte sampeldata som oppnås fra forskjellige avsøkingssykluser, for innkommende bølger som ankommer fra andre retninger som svarer til respektive av linjene (1), (2), (4) og (5). Stråleformingsytelsen kan forbedres ved å velge et passende sampeldatatog avhengig av stråleretningen, selv når de innkommende bølger er kortpulssignaler. Den lineære oppstilling styrer mottakingsstrålen, eller former individuelle mottakingsstråler, i et sektorområde på ca. 100°. Det er mulig å forbedre stråleformingsytelsen for alle mottaksstråler ved å bestemme kombinasjoner av forskjellige avsøkingssykluser (sampeldatatog) i overensstemmelse med vinklene (stråleantallene) for de enkelte mottaksstråler.

I det følgende skal det nå beskrives et spesielt eksempel hvor 80 mottaksstråler formes med mellomrom på 1,5° i et sektorområde på -59,25° (mottaksstråle 0) til +59,25° (mottaksstråle 79).

På fig. 3 er retningen av sampeldatatog (1) -56,3°, retningen av sampeldatatog (2) er -35,0°, retningen av sampeldatatog (3) er +5,7°, retningen av sampeldatatog (4) er +41,2°, og retningen av sampeldatatog (5) er +59,5°. Mottaksstråler som har mindre strålenumre enn en middelverdi på -45,64° av sampeldatatog (1) og sampeldatatog (2), formes ved å benytte data fra sampeldatatog (1). Idet man oppdeler mottaksstrålene på midten av vinkelen mellom tilstøtende sampeldatatog, eksisterer følgende relasjon mellom strålenumrene og de sampeldatatog som skal anvendes.

Fig. 4 er et tidsdiagram som viser et tilfelle hvor nye sampeldata genereres ved at det videre utføres interpolasjon mellom hver avsøkingssyklus og dens etterfølgende avsøkingssyklus. Den forannevnte metode med generering av sampeldatatogene ved å benytte mangfoldige avsøkingssykluser, kan forbedres ytterligere ved å utføre samplingsoperasjonen med høyere hastigheter, idet den hellende, trinnlignende samplingsoperasjon gjentas med en avsøkingssyklus som svarer til f.eks. to ganger bølgelengden i stedet for fire ganger bølgelengden. Det finnes imidlertid tilfeller hvor samplingsoperasjonen ikke kan utføres med høyere hastigheter enn den avsøkingssyklus som er lik fire ganger bølgelengden, pga. systembegrensninger ved utførelse av multipleksingsoperasjon. I slike tilfeller må antallet av retninger av sampeldatatogene økes, eller deres retninger må optimeres ved

å generere mellomliggende sampeldata ved interpolasjon mellom de enkelte avsøkingssykluser uten å endre de avsøkingssykluser som svarer til fire ganger bølgelengden, som vist på fig. 4. Retningene av sampeldatatogene (1) - (5) på fig. 3 er nettopp eksempler for å illustrere at det er mulig å generere sampeldatatog med forskjellige vinkler. I praksis kan optimale sampeldatatog velges avhengig av området av stråleretninger.

Selv om den foregående beskrivelse har behandlet et tilfelle hvor sampeldataene for de individuelle avsøkingssykluser er skråttløpende, trinnlignende sampeldata, er oppfinnelsen også anvendelig på tilfeller hvor sampeldataene er skråttløpende, kontinuerlige sampeldata eller parallelle sampeldata som er oppnådd ved samtidig sampling av signaler som oppfanges av alle de mottakende elementer.

Idet det nå henvises til fig. 5, skal det beskrives en metode for forbedring av en mottaksstråleformingsoperasjon ved benyttelse av kompleks DFT i en mottakskrets som er koplet til en lineær oppstilling. Tradisjonelt er en mottaksstråle blitt formet ved å utføre en kompleks DFT-operasjon ved benyttelse av et sampeldatatog som er avledet bare fra en avsøkingssyklus N. Ved denne konvensjonelle metode, når et kortpulssignal av bølger med en varighet som er omtrent seks ganger bølgelengden, ankommer fra en -60°-retning, innføres ekkosignaler bare i et område A av oppstillingen på fig. 5 på samme tid, hvilket resulterer i forringelse av oppstillingens stråleformingsytelse.

På den annen side inneholder sampeldataene informasjon om både fase og amplitude, slik at det er mulig å forskyve de enkelte sampeldata fremover eller bakover ved interpolasjon av sampeldataene når det dreier seg om f.eks. sonarsignaler hvis båndbredde ikke er så bred (mindre enn ca. ±20% av senterfrekvensen). I dette tilfelle er det mulig å generere sampeldatatog i et samplingsplan med en vilkårlig vinkel ved å velge sampeldataene fra mangfoldige avsøkingssykluser på riktig måte. Når sampeldatatog i et -45°-samplingsplan er blitt frembrakt som vist på fig. 5, mottas de innkommende bølger hvis varighet er seks ganger bølgelengden og som ankommer fra -60°-retningen, samtidig av mottakingselementer i området B av den oppstilling som er vist på fig. 5, slik at stråleformingsnøyaktigheten forbedres dersom mottakingsstrålen formes ved benyttelse av disse sampeldatatog, sammenlignet med det tilfellet hvor sampeldatatogene som avledes bare fra avsøkingssyklusen N, benyttes.

Utførelser

Fig. 6 viser et blokkskjema av en bunndetekterende sonar ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen. Fig. 7A er et skjematisk riss som viser hvordan sendende og mottakende transdusere i den bunndetekterende sonar er installert, og fig. 7B er et skjematisk riss som viser hvordan sende- og mottaksstråler dannes av transduserne.

Idet det henvises til fig. 7A, er en sendende transduser 11 og en mottakende transduser 12 ultralydtransduseroppstillinger, hvor hver oppstilling er dannet av et antall transduserelementer. Sendetransduseren 11 er montert på bunnen av et skip, slik at dens oppstillingsretning blir parallell med langskipsretningen, mens mottakstransduseren 12 er montert på skipets bunn slik at dens oppstilling er orientert i tverrskipsretningen.

Ved siden av en transduserseksjon 1 som omfatter sendetransduseren 11 og mottakstransduseren 12, er det på skipets bunn montert en transceiver- eller sender/mottaker-enhet 2 som tilfører pulstogsignaler (engelsk: burst signals) til sendetransduseren 11, mottar returekkoer og omformer disse til digitale sampeldata. En prosessorenhet 3 i sonaren er montert i skipslugaren. Prosessorenheten 3 utfører mottaksstråleformings- og bunndeteksjonsoperasjoner ved benyttelse av sampeldataene som innføres fra sender/mottaker-enheten 2.

En overføringskrets 26 i sender/mottaker-enheten 2 tilfører elektriske pulssignaler til de enkelte elementer i sendetransduseren 11. Drevet av disse pulssignaler sender elementene i sendertransduseren 11 ultralydsignaler inn i vannet. Overføringskretsen 26 omfatter en oscillator som generer et 320 kHz-signal, og tilfører pulssignalene til de enkelte elementer i sendetransduseren 11 med styrt synkronisering, slik at en nedoverrettet, vifteformet sendestråle dannes like under skipsskroget, som vist på fig. 7B. Den således dannede sendestråle har en viftelignende form som er omtrent 1,5° tykk i skipets lengderetning og omtrent 170° bred i tverrskipsretningen. I dette sonarsystem har pulssignalene som tilføres til de enkelte elementer, en frekvens på 320 kHz, og deres pulslengde er så lang som ca. 6 ganger bølgelengden for å forbedre avstandsdeteksjonsnøyaktighet. Da den således dannede sendestråle er rettet vertikalt nedover, er ekkosignaler som returnerer fra sjøbunnen, i det vesentlige upåvirket av dopplereffekten, og har således nesten samme frekvens som de utsendte pulssignaler (320 kHz), selv når skipet beveger seg.

Mottakstransduseren 12 har en stort sett sylindrisk form med 360 mottakende transduserelementer anordnet på sin omkrets, som vist på fig. 8. Sender/mot-taker-enheten 2 og prosessorenheten 3 som er tilkoplet til mottakstransduseren 12, sampler returekkoene som mottas av de enkelte elementer og danner mottaksstrålen som har en viftelignende form som er omtrent 20° bred i skipets lengderetning og ca. 1,5° tykk i skipets tverrskipsretning, som vist på fig. 7B, ved å sammenligne de mottatte ekkoer med en referanse ved benyttelse av et tilpasset filter. For å detektere sjøbunnen, styres denne mottaksstråle med en høy hastighet fra høyre mot venstre et antall ganger samtidig som man mottar returekkoene som frembringes av hver suksessiv pulsoverføring. Idet det henvises til fig. 8, har den stort sett sylindriske form på mottakstransduseren 12 en radius på 125 mm, og et sektorparti av denne sylindriske form er bortskåret, slik at det etterlates et sektorparti med en sentralvinkel på 238,5°. De 160 mottakende transduserelementer er anordnet med mellomrom på 1,5° på dette sektorparti på 238,5°.

Ekkosignalene som mottas av de enkelte elementer i mottakstransduseren 12, innføres i sender/mottaker-enheten 2. I sender/mottaker-enheten 2 forsterkes de signaler som mottas av de enkelte elementer, ved hjelp av separate forforsterkere 13, filtreres av filtre 14 og forsterkes av forsterkere 15 med tidsvariabel forsterkning (TVG = time-variable-gain). Filtrene 14 er båndpassfiltre som fjerner frekvenskomponenter utenfor et spesifikt frekvensbånd rundt overføringsfrekvensen (320 kHz) for sendetransduseren 11. Returekkoene er smalbånds-ultralydsignaler på ca. 320 kHz, som nevnt foran. Disse båndpassfiltre 14 fjerner slike uønskede støykomponenter som støy som genereres av ultralydutstyr, og sjøstøy som ikke faller innenfor passbåndfiltrenes 14 passbånd.

TVG-forsterkerne 15, eller forsterkerne 15 med tidsvariabel forsterkning, er av en type hvis forsterkning økes med forløpet av tid etter at sendetransduseren 11 har utsendt et pulstog av ultralydbølger. Grunnen til at deres forsterkning økes med tiden, er at jo mer tid som forløper etter en overføring av ultralydbølgene, jo lenger borte fra reflekteres ultralydbølgene. Dette betyr at det er nødvendig å motta returekkoer med gradvis reduserte signalnivåer med forløpet av tid på grunn av en økning i den avstand som tilbakelegges av ultralydbølgene. TVG-forsterkernes 15 forsterkning økes gradvis med tiden for å kompensere for de gradvis svekkede returekkoer. For å fjerne støy som frembringes av TVG-forsterkerne 15, er enkle filtre 16 innsatt i et etterfølgende trinn etter de individuelle TVG-forsterkere 15. Ekkosignalene som har passert gjennom disse filtre 16, innføres i multipleksere 17 som multiplekser signalene fra de 160 mottakende transduserelementer inn i ti kanaler ved benyttelse av en tidsdelt multipleksingsteknikk. Spesielt innføres ekkosignalene fra oppstrømskanaler som er nummerert 10n + k, i multiplekserne 17 i nedstrømskanaler som er nummerert k, hvor k er et helt tall fra 0 til 9 og n er et helt tall fra 0 til 15. Mer spesielt innføres signalene fra elementene 0, 10, 20, ..., 140, 150 i multiplekser nr. 0, signalene fra elementene 1, 11, 21,141, 151 innføres multiplekser nr. 1,og signalene fra elementene 9, 19, 29, ..., 149, 159 innføres i multiplekser nr. 9. Idet de arbeider i synkronisme med hverandre, omkopler multiplekserne nr. 0 til 9 fortløpende sine inngangssignaler ved økning av den heltallige variable n.

Returekkosignalene som multiplekses og kombineres til ti kanaler, forsterkes individuelt på nytt ved hjelp av andre TVG-forsterkere 18. Mens typiske TVG-forsterkere har et styrbart forsterkningsområde på ca. 40 dB, er et TVG-område på 40 dB eller mer nødvendig for å avsøke et vidt område av sjøbunnen. Dette er grunnen til at den foreliggende utførelse benytter en totrinns TVG-forsterkerkonfigurasjon.

Signalene som er forsterket av de enkelte TVG-forsterkere 18, samples og omformes til digitale sampeldata ved hjelp av A/D-omformere 19 (AD0-AD9). A/D-omformernes 19 samplingstidsstyring og multiplekserne s 17 omkoplingstidsstyring styres basert på det forannevnte signal som genereres av oscillatoren i overføringskretsen 26. Spesielt er både A/D-omformernes 19 samplingstidsstyring og multipleksernes 17 omkoplingstidsstyring fullstendig synkronisert med frekvensen av de overførte pulssignaler (returekkosignalene).

Fig. 9 er et diagram som illustrerer samplingstidsstyringen av A/D-omformerne 19.

For at prosessorenheten 3 i et etterfølgende trinn skal behandle returekkosignalene i form av kompleksverdidata, er det ønskelig at returekkosignalene omformes til kompleksverdidata i en samplingsprosess. En prosess med blanding av et realverdisignal med en cosinussignal og et sinussignal for å separere det i signaler med en i-fase-andel I og en kvadraturandel Q, og sample signalene separat, vil imidlertid komplisere kretskonfigurasjonen og forårsake målefeil på grunn av f.eks. faseforskyvninger.

Idet det tas i betraktning at frekvensen av de mottatte returekkosignaler er stabil og en samplingstaktgiver er fullstendig synkronisert med denne frekvens, genereres kompleksverdi-sampeldata ved å sample returekkosignalene to ganger med en faseforsinkelse på 90°, og deretter benytte den ene del av dataene som en i-fase-andel og den andre del av dataene som en kvadraturandel i dette sonarsystem. Videre sampler det foreliggende sonarsystem returekkosignalene fire ganger med en faseforsinkelse på 90° (0°, 90°, 180°, 270°), og fjerner en likestrømsforspenning ved å kombinere 0°-sampeldata med 180°-sampeldata, og 90°-sampeldata med 270°-sampeldata.

Da ekkosignalene fra de 160 elementer multiplekses inn i de ti kanaler ved benyttelse av den tidsdelte teknikk, slik som foran angitt, håndterer hver av de ti kanaler ekkosignalene fra de 16 elementer. Hver av de ti kanaler sampler signalene fra de fire elementer i løpet av en komplett syklus, eller perioden, (IX.) av returekkosignalene på 320 kHz. Hver kanal sampler med andre ord signalene fra de 16 elementer i løpet av fire ganger perioden (4X,) til returekkosignalene på 320 kHz. Samplingstidsstyringen skal forklares nærmere under henvisning til fig. 9. Signalene fra elementene 10n + 0 (hvor n = 0, 1, ..., 15) innføres selektivt i A/D-omformeren AD0 via den aktuelle multiplekser 17. Også signalene fra elementene 10n + 1 innføres selektivt i A/D-omformeren ADl via den aktuelle multiplekser 17. På lignende måte innføres signalene fra elementene 10n + k (hvor k = 0, 1,9) selektivt i hver A/D-omformer ADk. De enkelte A/D-omformere AD0-AD9 sampler inngangssignalene med regelmessige tidsmellomrom på 1/16X, (0,195625 u,s). Det utføres derfor 16 sykluser av samplingsoperasjon i løpet av perioden IX,.

Hver A/D-omformer ADk sampler signalene fra elementene k, 10 + k, 20 + k og 30 + k ved å omkople disse elementer det ene etter det andre i løpet av en første syklus eller periode på IX,. Da A/D-omformeren ADk i hver kanal sampler inngangssignalene fire ganger i løpet av perioden IX, med mellomrom på 1/4X, (= 1/16X x 4), oppnås fire data fra hvert element med relative faseforsinkelser på 0°, 90°, 180° og 270°.

I en andre syklus av perioden IX, sampler A/D-omformeren ADk for hver kanal inngangssignalene fra elementene 40 + k, 50 + k, 60 + k og 70 + k ved å omkople disse elementer det ene etter det andre. I en etterfølgende syklus av perioden IX sampler A/D-omformeren ADk i hver kanal videre inngangssignalene fra elementene 80 + k, 90 + k, 100 + k og 110 + k ved å omkople disse elementer det ene etter det andre. I en etterfølgende syklus av perioden IX sampler A/D-omformeren ADk i hver kanal igjen inngangssignalene fra elementene 120 + k, 130 + k, 140 + k og 150 + k ved å omkople disse elementer det ene etter det andre. Etterhvert som de enkelte A/D-omformere ADk sampler inngangssignalene på denne måte, er det mulig å oppnå fire data fra hvert element med relative faseforsinkelser på 0°, 90°, 180° og 270° i løpet av en syklustid på 4X. Denne operasjon utføres i løpet av 4X-syklustiden i hver avsøkingssyklus.

I sonarsystemet ifølge denne utførelse er samplingsoperasjonen for alle A/D-omformere ADk fullstendig synkronisert, og multiplekserne 17 omkoples i synkronisme med hverandre også etter samplingsoperasjonen. Så lenge A/D-omformerne ADk er av en type hvis driftfrekvens er ca. 20 MHz, påvirker bare de inngangssignaler som innføres umiddelbart før sampling, sampeldata. Derfor, dersom multiplekserne 17 omkoples og TVG-forsterkerne 18 i deres etterfølgende trinn opererer umiddelbart etter samplingen av inngangssignalene, blir støy forårsaket av utvalgte signaler fra multiplekserne 17 og av endringer i utgangsdata fra A/D-omformerne 19 tilstrekkelig redusert før den etterfølgende samplingsoperasjon (0,195625 u,s senere), slik at støyen ikke forårsaker noen ugunstige virkninger på den etterfølgende samplingsoperasjon. Dessuten, på grunn av at omkopling av multiplekserne 17 og A/D-omformerne 19 i de ti kanaler er synkronisert slik som tidligere angitt, vil omkoplingsstøy som kan forekomme i en kanal, ikke gå inn i å påvirke en annen kanal på ugunstig måte.

Sonarsystemet ifølge denne oppfinnelse benytter en skråttløpende, trinnlignende samplingstidsstyring for å unngå den støy som eventuelt kunne opptre når multipleksingsoperasjonen utføres ved omkopling av multiplekserne 17 slik som beskrevet foran.

Sampeldataene som således dannes av A/D-omformerne 19, innføres i en middelverdidannende krets 20. Middelverdikretsen 20 danner middelverdien av to par av sampeldataene, dvs. 0°-sampeldataene og 180°-sampeldataene, og 90°- sampeldataene og 270°-sampeldataene, for hvert element. Da tidsstyringen av disse sampeldata innstilles for å være synkronisert med den samme taktpuls som overføringsfrekvensen (frekvensen av returekkoene), bør 0°-sampeldataene og 180°-sampeldataene ha nesten samme amplitudenivåer, men verdier av motsatte polariteter, og likeledes bør 90°-sampeldataene og 270°-sampeldataene ha nesten samme amplitudenivåer, men verdier av motsatte polariteter. Det er derfor mulig å beregne 0°-sampeldata (i-fase-data R) som utelukker en likestrøms-forskyvningskomponent, ved å utføre en middelverdiberegningsoperasjon uttrykt ved (0°-sampeldata - 180°-sampeldata)/2. Likestrøms- eller DC-forskyvningskomponenten frembringes som følge av en vekselstrøms(AC)-kopling med asymmetriske, positive og negative egenskaper, eller en forskyvningsfeil i A/D-omformerne 19. Det er også mulig å beregne 90°-sampeldata (kvadraturdata I) som utelukker en DC-forskyvningskomponent, ved å utføre en middelverdiberegningsoperasjon uttrykt ved (90°-sampeldata - 270°-sampeldata)/2. Middelverdikretsen 20 utmater 0°-sampeldataene og 90°-sampeldataene som sampeldataene med kompleks verdi.

Fig. 10 er et diagram som viser tidsstyring av de sampeldata som utmates fra middelverdiberegningskretsen 20. Middelverdiberegningskretsen 20 utmater sampeldataene ved samplingstidspunkter tatt i en skråttløpende, trinnlignende form, som vist ved en brutt linje på fig. 10. Av de fire sett av sampeldata som samples ved 0°, 90°, 180° og 270°, benyttes 180°-sampeldataene og 270°-sampeldataene for fjerning for DC-forskyvningskomponenten, og 90°-sampeldataene benyttes som kvadraturdata, slik at kompleksverdi-sampeldataene ved tidsstyringen av 0°-sampeldataene innføres i prosessorenheten 3.

Disse kompleksverdi-sampeldata overføres til prosessorenheten 3 i skipslugaren via en høyhastighetsforbindelse som er dannet av f.eks. en optisk fiber. Da A/D-omformerne 19 i sender/mottaker-enheten 2 og deres etterfølgende trinn utfører digital behandling, er det ikke nødvendig at sampeldata-overføringstidsstyring er nøyaktig synkronisert med den tidsstyring som er vist ved den trinnlignende, brutte linje A på fig. 10. Sampeldataene må bare sendes fra sender/mottaker-enheten 2 til prosessorenheten 3 på en slik måte at etterfølgende behandlingsoperasjoner kan utføres på sanntidsbasis. Selv om de data som avledes fra elementene 0 til 9, har samme tidsstyring, utføres overføring av disse data fra sender/mottaker-enheten 2 til prosessorenheten 3 i serieform, og de behandles som dataene med den samme tidsstyring i prosessorenheten 3.

Selv om den mottakende transduser 12 har en stort sett sylindrisk form med en sentralvinkel på 238,5° på hvilken de 160 mottakende transduserelementer er anordnet med et mellomrom 1,5° som vist på fig. 8, formes mottaksstrålen ved benyttelse av 60 elementer som er inneholdt i en sektor på ca. 90° som er sentrert på mottaksstrålens retning i ethvert gitt øyeblikk. Når mottaksstrålen formes ved benyttelse av elementene 0 til 59, peker mottaksstrålen i en retning nøyaktig mellom elementene 29 og 30 betraktet fra sentrum av mottakstransduseren 12. Dersom det antas at denne retning er 0°, er elementet 0 beliggende i en +44,25°-retning og elementet 59 er beliggende i en - 44, 25°-retning.

Prosessorenheten 3 former en mottaksstråle ved benyttelse av 60 tilstøtende transduserelementer, og styrer mottaksstrålen fra høyre mot venstre. Med andre ord frembringer prosessorenheten 3 suksessivt 101 mottaksstråler, innbefattet mottaksstrålen 0 som dannes av elementene 0 til 59, til mottaksstrålen 100 som dannes av elementene 100 til 159.

Da mottakstransduseren 12 har en radius på 125 mm som angitt tidligere, er elementene 29 og 30 som er orientert i retningene nærmest retningen av mottaksstrålen 0, atskilt fra de bakerste elementer 0 og 59 med en avstand som er ekvivalent med ca. 7,5 ganger bølgelengden. Spesielt beregnes denne avstand som følger:

Slik som tidligere nevnt, er bølgelengden av pulstogbølgene som utsendes fra sendetransduseren 11, gjort så korte som 6 ganger bølgelengden, for å forbedre avstandsdeteksjonsnøyaktigheten i denne bunndetekterende sonar. Av denne grunn har returekkoene også en kort pulslengde og vil ikke samtidig treffe de 60 transduserelementer som benyttes for forming av hver mottaksstråle. Prosessorenheten 3 benytter således de sampeldata som oppnås fra to avsøkingssykluser (foregående og løpende avsøkingssykluser), slik at de returekkoer som mottas av alle de 60 transduserelementer, vil bli benyttet til å forme mottaksstrålen. Da avsøkingssyklusen svarer til fire ganger bølgelengden, og returekkoene vandrer en avstand som er lik fire ganger bølgelengden mellom den foregående avsøkingssyklus og den aktuelle avsøkingssyklus, faller returekkoene i et område på 6X+ 4X som dekker avstanden på 7,5 ganger bølgelengden.

Transduserelementene i kanalene 0 til 59 som danner mottaksstrålen 0, oppdeles følgelig i to grupper, dvs. gruppe 1 omfattende de bakre elementer 0 til 9 og 53 til 59, og gruppe 2 omfattende frontelementene 10 til 52. Mottaksstrålen formes ved å benytte de data som samples i den aktuelle avsøkingssyklus for elementene i gruppe 1 til hvilken returekkoene ankommer sent, og de data som samples i den foregående avsøkingssyklus, eller i løpet av en tidsperiode som er fire ganger bølgelengden tidligere enn den aktuelle avsøkingssyklus, for elementene i gruppe 2 til hvilke returekkoene ankommer tidligere.

De forannevnte grupper 1 og 2 er relatert til en gruppering av transduserelementene som er anvendelig på et tilfelle hvor sampeldataene samples ved hjelp av den forannevnte, skråttløpende, trinnlignende samplingsoperasjon. I et tilfelle hvor dataene samples med den samme tidsstyring, omfatter gruppe 1 elementene 0 til 8 og 51 til 59, og gruppe 2 omfatter elementene 9 til 50.

Fig. 11 er et blokkskjema som viser konfigurasjonen av en stråleformer 22 som er innlemmet i prosessorenheten 3. Stråleformeren 22 er en krets for forming av mottaksstrålene ved benyttelse av 60-punkts komplekse, tilpassede filtre. Stråleformeren 22 omfatter 107-trinns skiftregistre, 52, 62 og 43-trinns skiftregistre 53, 63 i tillegg til 60-trinns skiftregistre 51,61 som er tilpassede filtre. Skiftregistrene 51-53 og skiftregistrene 61-63 er separat koplet i serie.

0°-sampeldataene som er i-fase-dataene R av kompleksverdi-prøvedataene, innføres fra sender/mottaker-enheten 2 i det foregående trinn til en inngangsklemme på skiftregisteret 51. Også 90°-sampeldataene som er kvadraturdataene I av kompleksverdi-sampeldataene, innføres fra sender/mottaker-enheten 2 i det foregående trinn til en inngangsklemme på skiftregisteret 61. Mottaksstrålen 0 formes når sampeldataene til elementet 59 som er oppnådd i den aktuelle avsøkingssyklus, er blitt innført til endene av 60-trinns-skiftregistrene 51, 61. Deretter forskyves sampeldataene ett trinn fremover, og mottakingsstrålen 1 formes når sampeldataene til elementet 60 er blitt innført til endene av 60-trinns-skiftregistrene 51, 61. Sampeldataene forskyves ett trinn fremover hver gang mottaksstrålenummeret inkrementeres på denne måte, og koeffisienter (angitt ved CRn og CIn) av multiplikatorer kan ha faste verdier.

CRn og CIn er koeffisienter for de komplekse, tilpassede filtre som benyttes for vektlegging ved vindusdrift, og for å korrigere relasjonen mellom elementposisjoner og lydhastighet. De tilpassede filtre former mottaksstrålen ved å addere vektorer av mottatte signaler fra de enkelte transduserelementer som helhet. 60-trinns-skiftregistrene 51, 61 har utgangsklemmer for utmating av sampeldataene som er avledet fra elementene 0-9, 53-59, mens 43-trinns-skiftregistrene 53, 63 har utgangsklemmer for utmating av sampeldataene som er avledet fra elementene 10-52.

0°-sampeldataene, eller i-fase-dataene R av kompleksverdi-sampeldataene, innføres i 60-trinns-skiftregistrene 51, 107-trinns-skiftregistrene 52 og 43-trinns-skiftregistrene 53 i denne rekkefølge. På lignende måte innføres 90°-sampeldataene, eller kvadraturdataene I av kompleksverdi-sampeldataene, i 60-trinns-skiftregistrene 61, 107-trinns-skiftregistrene 62 og 43-trinns-skiftregistrene 63 i denne rekkefølge.

På fig. 11 er 0°-sampeldataene (i-fase-data) betegnet med RNn og ROn, hvor RNn angir data som innføres ved sampling i den aktuelle avsøkingssyklus, og ROn angir data som innføres ved sampling i den foregående avsøkingssyklus. Videre er 90°-sampeldataene (kvadraturdata) betegnet med INn og IOn, hvor INn angir data som innføres ved sampling i den aktuelle avsøkingssyklus, og IOn angir data som innføres ved sampling i den foregående avsøkingssyklus. Videre er referansekoeffisienter til de komplekse, tilpassede filtre betegnet med CRn og CIn, hvor CRn angir en i-fase-koeffisient av referansen, og CIn angir en kvadraturkoeffisient av referansen. Numre som er tillagt som endelse til de forannevnte symboler, angir elementnumre. Referansekoeffisientene CRn, CIn og sampeldataene RNn, ROn, INn, IOn som skal multipliseres, er forsynt med indeksnumre 0 til 59. Blant disse har referansekoeffisientene CRn, CIn som er forsynt med indeksnumre 0 til 59, faste verdier. I motsetning til dette blir de data som oppnås fra elementene 0-159 som innføres i skiftregistrene, fortløpende tildelt som sampeldataene RNn, ROn, INn, IOn. Mottaksstrålen 0 formes slik at stråleretningen passer til retningen mellom elementnumrene n = 29, 30.

De tilpassede filtre er dannet av fire filterlinjer RR, IR, RI, II som vist på fig. 11. Et filter som beregner korrelasjonsgraden mellom RNn, ROn (i-fase-data) og CRn (i-fase-koeffisient), er betegnet med RR. Dette filter RR omfatter 60 multiplikatorer 55 som multipliserer referansekoeffisienten CRn med 0°-sampeldataene med tilsvarende tidsstyring (stråleretning), og en adderer 56 som summerer resultatene av multiplikasjonene. Et filter som beregner graden av korrelasjon mellom INn, IOn (kvadraturdata) og CIn (kvadraturkoeffisient), er videre betegnet med II. Dette filter II omfatter 60 multiplikatorer 57 som multipliserer referansekoeffisienten CIn med 90°-sampeldataene med tilsvarende tidsstyring (stråleretning), og en adderer 58 som summerer resultatene av multiplikasjonene. Addisjonsresultatet ved hjelp av addereren 56, eller en filterutmating (RR) fra filterlinjen RR, og en filterutmating (II) fra filterlinjen II innføres i en subtraherer 71 som utfører en subtraksjon (RR) - (II), og beregner en verdi som representerer graden av korrelasjon mellom fasene av i-fase-andelen av kompleksverdi-sampeldataene og i-fase-andelen av en kompleksverdi-referansekoeffisient. Denne korrelasjonsverdi, som uttrykker korrelasjonen mellom i-fase-dataene og i-fase-koeffisienten, beregnes spesielt på følgende måte:

På den annen side er et filter som beregner graden av korrelasjon mellom INn, IOn (kvadraturdata) og CRn (i-fase-koeffisient), betegnet med IR. Dette filter IR omfatter 60 multiplikatorer 65 som multipliserer referansekoeffisienten CRn med 90°-sampeldataene med tilsvarende tidsstyring (stråleretning), og en adderer 66 som summerer resultatene av multiplikasjonene. Videre er et filter som beregner graden av korrelasjon mellom RNn, ROn (i-fase-data) og CIn (kvadraturkoeffisient), betegnet med RI. Dette filter RI omfatter 60 multiplikatorer 67 som multipliserer referansekoeffisienten CIn med 0°-sampeldataene med tilsvarende tidsstyring (stråleretning), og en adderer 68 som summerer resultatene av multiplikasjonene. Resultatet av addisjon ved hjelp av addereren 66, eller en filterutmating (IR) fra filterlinjen IR, og en filterutmating (RI) fira filterlinjen RI, innføres i en adderer 72 som utfører en addisjon (IR) + (RI) og beregner en verdi som representerer graden av korrelasjon mellom fasene av i-fase-andelen av kompleksverdi-sampeldataene og i-fase-andelen av en kompleks verdi-referansekoeffisient. Denne korrelasjons verdi beregnes spesielt ved hjelp av ligning (1) ovenfor.

Beregningsresultater fra subtrahereren 71 og addereren 72 innføres i en amplitudedetektor 73. Amplitudedetektoren 73 beregner mottaksstrålens amplitude basert på de innførte beregningsresultater. Amplituden kan beregnes ved hjelp av uttrykket (I<2>+ Q<2>)<1/2>. Dersom man ønsker å utføre denne beregning ved benyttelse av en maskinvareanordning, kan det benyttes en tabell eller en krets som har en approksi-masjonsmulighet. En utgangskrets 74 er en krets som er nødvendig på grunn av at elementene ikke er anordnet hele veien rundt mottakstransduseren 12, som vist på fig. 8. Utgangskretsen 74 tar ut 101 stråler ved taktpulser 59 til 159 fra skiftregistrene. Disse 101 stråler er de tidligere nevnte 101 mottaksstråler fra mottaksstrålen 0 som er orientert i retningen nøyaktig mellom elementene 29 og 30, frem til mottaksstrålen 100 som er orientert i retningen nøyaktig mellom elementene 129 og 130.

Dersom de innmatede 0°-sampeldata og 90°-sampeldata er data med samme tidsstyring som de som er anordnet langs omkretsen, blir 30 trinn av en første halvdel og 30 trinn av en andre halvdel av hvert av 60-trinns-skiftregistrene 51, 61 symmetriske i de tilpassede filtre. Dersom hvert skiftregister holdes på midten og multiplikasjon utføres etter addisjon, er det derfor mulig å halvere antallet av multiplikatorer. Dette er også anvendelig på 43-trinns-skiftregistrene, i hvilket tilfelle det vil være 42-trinns-skiftregistre med n = 9 til 50 da de utfører en samtidig samplingsoperasjon.

Fig. 12 er et blokkskjema som viser et annet eksempel på en stråleformer som benytter den delvis bortskårne, sylindriske transduser som er vist på fig. 8. Dersom de tilpassede filtre på fig. 11 utføres ved benyttelse av maskinvarekretser, opptar deler for utførelse av multiplikasjonen av sampeldataene og koeffisienter det største fysiske område, og det er derfor nødvendig å drive multiplikatorene ved benyttelse av tidsdelingsteknikk. Stråleformeren på fig. 11 utfører filtreringsoperasjon selv under en tidsperiode (i hvilken et datadiskontinuitetspunkt, element 159 til element 0, eksisterer i et område på n = 0 til 59) hvor stråleformeren ikke kan forme en mottakingsstråle, og utgangskretsen 74 oppgir ubrukbare data. Stråleformeren på fig. 12, som er utformet stort sett ved å tilføye parallellbelastnings-skiftregistre til stråleformeren på fig. 11, eliminerer den forannevnte, unødvendige operasjon og reduserer antallet av nødvendige multiplikasjoner og addisjoner, og tillater derved en reduksjon i kretsanordningsomfang. I stråleformeren på fig. 11 er det nødvendig at de fire komplekse, tilpassede filtre RR, IR, RI, II utfører 240 multiplikasjoner så mange som 12 800 000 ganger per sekund (= avsøkingssyklus (320 kHz/4) x antall dataforskyvninger (160)). I motsetning til dette er antall filtreringsoperasjoner som skal utføres av stråleformeren på fig. 12, for virkelig å forme mottakingsstråler, lik

101, slik at antall operasjoner kan reduseres til 8 080 000 ganger per sekund (= (320 kHz/4)x 101).

Mer spesielt er stråleformeren på fig. 12 konfigurert ved å tilføye 160-trinns parallellmatings-skiftregistre 81, 84 og 101-trinns parallellmatings-skiftregistre 82, 85 til stråleformeren på fig. 11. 160-trinns-skiftregistre 80 og 83 på fig. 12 er ekvivalente med skiftregistre som dannes ved å kople henholdsvis 60-trinns-skiftregisteret 51 og 107-trinns-skiftregisteret 52 på fig. 11 i serie, og 60-trinns-skiftregisteret 61 og 107-trinns-skiftregisteret 62 på fig. 11 i serie.

0°-sampeldataene og 90°-sampeldataene som avgis fra en mottakings-krets, tilføres til henholdsvis 160-trinns-skiftregisteret 80 og 160-trinns-skiftregisteret 83. Når sampeldata RN0, IN0 er blitt overført til endene av 160-skiftregistrene 80, 83, og 160 data RN0-RN159, INO-IN159 er blitt klare for benyttelse (med mellomrom som svarer til fire ganger bølgelengden), innmates eller innlastes disse datatog på samme tid i parallellmatings-160-trinns-skiftregistrene 81 og 84.

Parallellmatings-101-trinns-skiftregistrene 82 og 85 er koplet til henholdsvis til parallellmatings-160-trinns-skitfregistrene 81 og 84. De data som er oppnådd fra en foregående avsøkingssyklus, innlastet fra parallellmatings-160-trinns-skiftregistrene 81, 84 til parallellmatings-101-trinns-skiftregistrene 82, 85 på samme tid som når dataene lastes fra 160-trinns-skiftregistrene 80, 83 til parallellmatings-160-trinns-skiftregistrene 81, 84. Selv om mottaksstrålen ikke kan formes under en periode fra begynnelsen av innføring av 0°-sampeldataene og 90°-sampeldataene inntil disse data er innført to ganger (åtte ganger bølgelengden) i denne kretskonfigurasjon, forårsaker dette ikke noe problem i det hele tatt, da dataene avledes fira ekkoer med ekstremt kort avstand i denne periode.

Etter parallellinnlasting utføres stråleforming og forskyving av parallellmatings-skiftregistrene 101 ganger. Denne operasjon må akkurat avsluttes før en etterfølgende parallellinnlastingsoperasjon. Det er mulig å øke antallet av multiplikasjoner som kan utføres av en multiplikator ved benyttelse av tids-delingsteknikken, og å redusere det totale omfang av kretsanordningen ved å eliminere unødvendige matematiske operasjoner for stråleforming slik som foran angitt.

Selv om koeffisientene C har faste verdier i de tilpassede filtre på fig. 11 og 12, kan koeffisientene C varieres kontinuerlig under stråleformingsoperasjonen, for å endre mottaksstrålens fokus (dynamisk fokusering). Denne dynamiske fokuseringsoperasjon vil hjelpe til å forbedre stråleformingsytelsen, særlig for ekkoer fra nærliggende avstander.

Fig. 13-16 er blokkskjemaer som viser konfigurasjonen og operasjonen av et annet eksempel på en stråleformer. Denne stråleformer er konfigurert ved å erstatte skiftregistrene i stråleformeren på fig. 12 med et antall RAM-lagre. Fig. 13 viser et kretskonfigurasjonsskjema av stråleformeren ifølge dette eksempel.

Da antallet av data som kan behandles i parallell av hver behandlingskrets, er 16 i denne stråleformer, oppdeles 60 sampeldata som former mottaksstrålen, i fire sett omfattende 14, 16, 16 og 14 sampeldata, før de behandles. Blant disse er to sentrale sett på 16 sampeldata data som samples i en tidligere avsøkingssyklus, da de oppnås fra returekkoer som ankommer tidligere, og to ytre (venstre og høyre) sett på 14 sampeldata er data som samples i den seneste avsøkingssyklus, da de oppnås fra returekkoer som ankommer senere.

Det er anordnet 16-trinns skiftregistre 91, 92 og 16-trinns parallellmatings-skiftregistre 95, 96, koeffisientregistre 105, 106 som lagrer sine filterkoeffisienter, og behandlingskretser 101, 102 for å utføre tilpasset filter-behandlingsoperasjon for de to sentrale sett på 16 sampeldata. Videre er det anordnet 14-trinns skiftregistre 90, 93 og 14-trinns parallellmatings-skiftregistre 94, 97, koeffisientregistre 104, 107 som lagrer sine filterkoeffisienter, og behandlingskretser 100, 103 for utførelse av tilpasset filter-behandlingsoperasjon for de to ytre sett på 14 sampeldata. Resultater av den beregning som utføres av behandlingskretsene 100-103, adderes ved hjelp av en adderer 108.

Selv om bare én linje er vist for hvert sampeldataelement på fig. 13, er det anordnet to linjer av bestanddeler for i-fase- og kvadraturandeler av hvert sampeldataelement. Hver av behandlingskretsene 100-103 utfører fire sykluser av matematisk operasjon for å oppnå en i-fase-andel av produktet av en i-fase-andel av data og koeffisient, en kvadraturandel av produktet av i-fase-andelen av data og koeffisient, en i-fase-andel av produktet av en kvadraturandel av data og koeffisient, og en kvadraturandel av produktet av kvadraturandelen av data og koeffisient.

Sampeldataene avgis fra en faseforskyver 21, RAM-1 og RAM-2 til de individuelle skiftregistre og parallellmatings-skiftregistre. RAM-0 er et RAM-lager som bufrer de seneste sampeldata som innføres fra faseforskyveren 21, og har lagerområder for lagring av 146 sampeldata som oppnås fra elementene 40-159. RAM-1 og RAM-2 har også lagerområder for lagring av 146 sampeldata som oppnås fra elementene 14-159. Da sampeldataene fra elementene 0 til 13 innlastes direkte i skiftregistrene, er et RAM-lager ikke nødvendig. Dette vil bli nærmere beskrevet senere.

Virkemåten av denne stråleformer skal beskrives i det følgende under henvisning til fig. 14A, 14B og 15. Faseforskyveren 21 forskyver fasen av trinnlignende sampeldata for å omforme dem til skråttløpende, trinnlignende sampeldata. Data for en avsøkingssyklus, eller data som oppnås fra elementene 0 til 159, innføres fortløpende i RAM-0, 14-trinns-skiftregisteret 90 og 14-trinns-skiftregisteret 93.

De sampeldata som oppnås fra elementene 13 til 0 i den seneste avsøkingssyklus, innføres i 14-trinns-skiftregisteret 90. De sampeldata som oppnås fra elementene 159 til 146 i den seneste avsøkingssyklus, innføres i 14-trinns-skiftregisteret 93. De sampeldata som oppnås fra elementene 14 til 29 i en tidligere avsøkingssyklus, innføres videre i 16-trinns-skiftregisteret 91. De sampeldata som oppnås fra elementene 30 til 45 i den tidligere avsøkingssyklus, innføres i 16-trinns-skiftregisteret 92. Det skal her bemerkes at de data som oppnås fra den tidligere avsøkingssyklus, er betegnet som O-n (hvor n = 0 til 159), og de data som oppnås fra den seneste avsøkingssyklus, er betegnet som l-n (hvor n = 0 til 159) på fig. 14A, 14B og 15.

Når dataene er blitt innført som angitt ovenfor (fig. 14A), innlastes dataene fra de enkelte skiftregistre 90-93 i parallellmatings-skiftregistrene 94-97 (fig. 14B). Etter at dataene er blitt innlastet i parallellmatings-skiftregistrene 94-97, avgis dataene til behandlingskretsene 100-103, og en mottaksstråle formes basert på disse data. I eksempelet på fig. 14B formes en mottaksstråle som er nummerert 0 (mottaksstråle 0). Ved dette tidspunkt blir dataene i RAM-0 som tjener som buffer, overført til RAM-1 for lagring av nye avsøkingsdata, og de data som tidligere var lagret i RAM-1, overføres til RAM-2 for lagring av gamle avsøkingsdata.

Senere blir dataene i de enkelte parallellmatings-skiftregistre 94-97 forskjøvet ett for ett, hvorved mottaksstråler 1 til 100 formes i rekkefølge. Fig. 15A er et blokkskjema som viser en tilstand etter at sampeldataene er blitt forskjøvet ett trinn fremover fra den tilstand som er vist på fig. 14A. Mottaksstrålen 1 formes ut fra dette datasett.

Dataene forskyves suksessivt på denne måte. Når sampeldata 1-159 til 1-146 er innstilt i parallellmatings-skiftregisteret 97, innstilles sampeldata 0-145 til 0-130 i parallellmatings-skiftregisteret 96, sampeldata 0-129 til 0-114 innstilles i parallellmatings-skiftregisteret 95, og sampeldata 1-113 til 1-100 innstilles i parallellmatings-skiftregisteret 94 som vist på fig. 15B. Mottaksstrålen 100 dannes ut fra disse data.

Dersom dataene forskyves ytterligere, oppnås et diskontinuerlig datasett, og det er umulig å forme en mottaksstråle. Ved dette tidspunkt er imidlertid nye data 2-n (n = 0 til 159) som er oppnådd fra den neste avsøkingssyklus, blitt innført i RAM-0 og 14-trinns-skiftregistrene 90, 93, og dataene 1-45 til 1-30 og 1-29 til 1-14 er blitt innført fra RAM-1 til 16-trinns-skiftregistrene 91, 92. Disse data utgjør et datasett som skal benyttes for forming av mottaksstrålen 0 i en etterfølgende avsøkingssyklus.

Det er mulig å forme mottaksstrålen 0 for den etterfølgende avsøkingssyklus ved å innlaste disse data på samme tid ved hjelp av den prosedyre som er vist på fig. 14A og 14B. Videre, ved å utføre på nytt den prosedyre som er vist på fig. 14A, 14B, 15A og 15B i denne rekkefølge, er det mulig å innlaste bare et datasett som er effektivt for stråleforming, idet et diskontinuerlig datasett utelates.

For å utføre den dynamiske fokuseringsoperasjon ved hvilken hver mottaksstråle fokuseres skarpt i overensstemmelse med avstanden, blir alle koeffisienter som er innstilt i koeffisientregistrene 104-107, overskrevet på samme tid i overensstemmelse med tiden fra begynnelsen av stråleformingsoperasjonen, eller i overensstemmelse med hver mottaksstråles avstand.

Selv om det i den foregående beskrivelse er blitt nevnt at dataene overføres fra RAM-0 til RAM-1 og RAM-2 i denne rekkefølge, blir dataene ikke virkelig overført, men skriveadressene og leseadressene endres for å ha samme virkning.

Selv om den foregående utførelse er blitt beskrevet med henvisning til at den delvis bortskårne, sylindriske transduser har sektorform som vist på fig. 8, er oppfinnelsen anvendelig på en sylindrisk helsirkel-transduser med transduserelementer som er anordnet hele veien rundt sin omkrets.

Fig. 17 er et blokkskjema som viser et eksempel på en stråleformer som er forsynt med tilpassede filtre som former mottaksstråler fra data som mottas av en lineær oppstilling. Denne stråleformer realiserer det prinsipp som er beskrevet med henvisning til fig. 3. Når en lineær ultralydtransduseroppstilling benyttes som mottakende transduser i den bunndetekterende sonar på fig. 6, kan stråleformeren på fig.

17 innbefattet disse tilpassede filtre benyttes som stråleformeren 22 på fig. 6.

Da trinnlignende sampeldata som vist på fig. 3 benyttes direkte i denne stråleformer, er faseforskyveren 21 på fig. 6 ikke nødvendig. En faseforskyver kan imidlertid benyttes, idet sampeldataene innføres etter at de er omformet til skråttløpende, likt atskilte sampeldata ved å forskyve deres fase.

På fig. 17 er et buffer-RAM-lager 90 nødvendig for å frembringe sampeldatatog (1) - (5), og er f.eks. dannet av et dualport-RAM-lager. Når sampeldatatogene skal produseres som vist på fig. 3, innskrives sampeldata som oppnås i avsøkingssyklus N+8, i buffer-RAM-lageret, og data som oppnås i avsøkingssykluser N-7 til N+7, utleses for å frembringe data for sampeldatatogene (1) - (5). Buffer-RAM-lageret 90 må derfor ha kapasitet for å lagre sampeldata som oppnås i minst 16 avsøkingssykluser (15 avsøkingssykluser fra avsøkingssyklus N-7 til avsøkingssyklus N+7, pluss en avsøkingssyklus N+8).

En lese/skrive-krets 91 styrer lesing og skriving av data til og fra buffer-RAM-lageret 90 så vel som dataoverføring til tilpasset-filter-kretser 92-96. Tilpasset-filter-kretsene 92-96 svarer til respektive sampeldatatog (1) - (5), og former mottaksstrålene i stråleretninger (strålenumre) i et tilsvarende område. De innførte sampeldata og koeffisienter til de tilpassede filtre har alle komplekse verdier. Stiplede linjer i en sampeldataseksjon og en koeffisientseksjon indikerer at dataene er kompleksverdidata. Selv om sampeldataseksjonen benytter en dobbeltbuffer-konfigurasjon i mange tilfeller for å oppnå høyhastighetsbehandling, er dette utelatt på fig. 17 med henblikk på enkelhet i forklaringen.

Tilpasset-filter-kretsen 92 som behandler det sampeldatatog (1) som benyttes for forming av mottaksstrålene 0 til 9, skal nå beskrives. Et koeffisientminne 100 lagrer motstykkedata (filterkoeffisienter) for forming av mottaksstrålene 0 til 9. En koeffisientutvalgskrets 101 leser ut en filterkoeffisient fra koeffisientminnet 100 i overensstemmelse med et eksternt innført strålenummer, og avgir filterkoeffisienten til en multiplikatorgruppe 102. Et sampeldataregister 103 lagrer data som oppnås fra elementene 0-79, i en spesifikk avsøkingssyklus som innføres fra lese/skrive-kretsen 91. Disse sampeldata er sampeldataene i sampeldatatoget (1) som er vist på fig. 3. Sampeldataregisteret 103 avgir disse data til multiplikatorgruppen 102. Multiplikatorgruppen 102 multipliserer inngangssampeldataene med filterkoeffisienten og avgir resultatet til en adderer 104. Addereren 104 adderer multiplikasjonsresultatene som gis av individuelle multiplikatorer, og beregner summen av deres i-fase-andel og summen av deres kvadraturandel. Idet disse summer benyttes, beregner en amplitudedeteksjonskrets 105 amplituden ved å utføre en operasjon som er uttrykt ved (I 9 + Q 9 ) 1/9. Denne amplitudeverdi forsinkes med en tidsperiode som er ekvivalent med to ganger bølgelengden, ved hjelp av en forsinkelseskrets 106, og utmates som et mottaksamplitude-utgangssignal i retningen til strålen med det spesifikke strålenummer.

Dersom den ovenfor beskrevne operasjon utføres på sampeldatatogene (2) til (5) separat for individuelle sett av strålenumre, oppnås amplitudeutgangssignaler for mottaksstrålene 0 til 79. Dersom motstykkedataene gjøres kontinuerlig variable under stråleformingsoperasjonen, er det mulig å utføre dynamisk fokuseringsoperasjon også i denne stråleformer.

Tilpasset-filter-kretsene 92, 94 og 96 er forsynt med 2X-forsinkelseskretser for forsinkelse av sampeldatatogene (1), (3) og (5) med den tidsperiode som er ekvivalent med to ganger bølgelengden. Disse 2X-forsinkelseskretser er nødvendige på grunn av at sampeldatatogene (1), (3) og (5) fremskyves med så mye som to ganger bølgelengden sammenlignet med sampeldatatogene (2) og (4) i eksempelet på fig. 3. Dette er på grunn av at antall trinn av et prøvedatatog er et like tall (8 trinn), og midtpunktet av sampeldatatoget ligger mellom to trinn som vist på fig. 3, noe som bringer midtpunktet av sampeldatatoget til å avvike med så mye som to ganger bølgelengden.

Det er mulig å fremskyve data som innføres i sampeldatatogene (2) og (4), med så mye som en avsøkingssyklus (fire ganger bølgelengden) ved hjelp av lese/skrive-kretsen 91. I dette tilfellet innføres en 2X-forsinkelse i sampeldatatogene

(2) og (4). Dersom antallet av trinn i hvert skråttløpende, trinnlignende sampeldatatog er et ulike tall, kan midtpunktet av alle sampeldatatog innstilles i samme avsøkingssyklus, slik at 2X-forsinkelseskretsene ikke er nødvendige.

Fig. 18 viser et blokkskjema av en prosessorenhet som former mottaksstråler ved hjelp av DFT-operasjon etter endring av et samplingsplan av data som mottas av en lineær oppstilling ved hjelp av forsinkelses- og faseforskyvningsoperasjoner. Denne prosessorenhet realiserer det prinsipp som er beskrevet med henvisning til fig. 5. I et tilfelle hvor en lineær ultralydtransduseroppstilling benyttes som mottakende transduser i den bunndetekterende sonar på fig. 6 og mottaksstråler formes uten benyttelse av tilpassede filtre, kan denne prosessorenhet benyttes som prosessorenheten 3 på fig. 6.1 dette tilfelle svarer en senere beskrevet 0°-sampeldatagenereringskrets 113, en +45°-sampeldatagenereringskrets 114 og en -45°-sampeldatagenereringskrets 115 til faseforskyveren 21, og DFT-kretser 119-121 svarer til stråleformeren 22.

Idet det henvises til fig. 18, bufrer buffer-RAM-lagre 111 og 112 henholdsvis 0°-sampeldataene og 90°-sampeldataene som tilføres fra sender/mottaker-enheten 2. Disse sampeldata kan være hvilken som helst form av tidsseriedata, så som de skråttløpende, trinnlignende sampeldata som er vist på fig. 2, samtidig samplede data som vist på fig. 8 eller skråttløpende, kontinuerlige sampeldata. Buffer-RAM-lagrene 111, 112 kan være vanlige SRAM-lagre eller f.eks. dual-port SRAM-lagre. Buffer-RAM-lagrene 111, 112 har lagerområder for å lagre data som oppnås fra 11 avsøkingssykluser (N-5 til N+5), for å frembringe samplingsplan med hellingsvinkler på 0°, +45° og -45° for den lineære oppstilling som vist på fig. 5. Med andre ord benyttes ti sampeldatatog som oppnås fra avsøkingssyklusene N-5 til N+4, til å forme et samplingsplan med hellingsvinkelen 0°, +45° eller -45°, og de innførte sampeldata innskrives i lagerområdet for avsøkingssyklusen N+5.

0<0->sampeldatagenereringskretsen 113 leser sampeldatatoget som er oppnådd fra avsøkingssyklusen N og lagret i buffer-RAM-lagrene 111, 112. Dersom dette sampeldatatog er dannet av skråttløpende, trinnlignende sampeldata eller skråttløpende, kontinuerlige sampeldata, forskyver 0°-sampeldatagenereringskretsen 113 fasen til de individuelle sampeldata for å omforme disse til et sampeldatatog som ville bli oppnådd ved samtidig sampling, og skriver dette sampeldatatog inn i et buffer-RAM-lager 117. Dersom det sampeldatatog som er lagret i buffer-RAM-lagrene 111, 112, er dannet av samtidig samplede data, utmates sampeldatatoget som det er og innskrives i buffer-RAM-lageret 117. -45°-sampeldatagenereringskretsen 115 leser de sampeldatatog som er oppnådd fra avsøkingssyklusene N-5 til N+4 og lagret i buffer-RAM-lagrene 111, 112. I denne prosess trenger -45°-sampeldatagenereringskretsen 115 å lese bare de sampeldatatog som er vist med en tykk linje på fig. 5 blant de enkelte avsøkingssykluser. -45°-sampeldatagenereringskretsen 115 forskyver skråttløpende fasen til sampeldatatoget for hver avsøkingssyklus og genererer

kontinuerlige sampeldata av -45°-samplingsplanet som vist på fig. 5, ved å forbinde alle sampeldatatog i en kontinuerlig linje. -45°-sampeldatagenereringskretsen 115 genererer med andre ord et sampeldatatog som om det er blitt oppnådd ved hjelp av den lineære oppstilling som er orientert i -45°-retningen, og skriver dette sampeldatatog inn i et buffer-RAM-lager 118. Uten hensyn til om sampeldatatogene som innføres fra buffer-RAM-lagrene 111, 112 er skråttløpende, trinnlignende sampeldata, samtidig samplede data eller skråttløpende, kontinuerlige sampeldata, kan forsinkelses- og faseforskyvningskoeffisienter for korreksjon av samplingstidsstyring benyttes.

+45°-sampeldatagenereringskretsen 114 leser de sampeldatatog som er oppnådd fra avsøkingssyklusene N-5 til N+4 og lagret i buffer-RAM-lagrene 111,112, i motsatt retning i forhold til den forannevnte -45°-sampeldatagenereringskrets 115, og genererer kontinuerlige sampeldata av +45°-samplingsplanet som vist på fig. 5. Deretter leser +45°-sampeldatagenereringskretsen 114 dette sampeldatatog inn i buffer-RAM-lageret 117.

Selv om de sampeldata som oppnås fra avsøkingssyklusen N, benyttes f.eks. mellom avsøkingssyklusen N og avsøkingssyklusen N+l i ovennevnte eksempel, kan dette arrangement modifiseres slik at de data som oppnås fra avsøkingssyklusen N, benyttes i et område som ligger nærmere tidsstyringen av avsøkingssyklusen N enn midtpunktet, og de data som oppnås fra avsøkingssyklusen N+l, benyttes i et område nærmere tidsstyringen av avsøkingssyklusen N+l enn midtpunktet. Videre kan et område mellom avsøkingssyklusen N og avsøkingssyklusen N+l interpoleres ved å benytte sampeldataene for avsøkingssyklusen N og sampeldataene for avsøkingssyklusen N+l.

DFT-kretsen 119 utfører DFT-operasjonen på sampeldatatoget av 0°-samplingsplanet og former mottakstråler som er orientert rundt 0°-retningen (sentrum). DFT-kretsen 120 utfører DFT-operasjonen på sampeldatatoget av +45°-samplingsplanet og former mottaksstråler som er orientert rundt +45°-retningen (venstre side). DFT-kretsen 121 utfører DFT-operasjonen på sampeldatatoget av -45°-samplingsplanet og former mottaksstråler som er orientert rundt -45°-retningen (høyre side). Mottaksstrålen kan styres i alle retninger ved å kombinere mottaksstrålene som formes av DFT-kretsene 119-121.

Selv om den foregående utførelse er blitt beskrevet som om den har tre DFT-kretser 119-121 for å gjøre det lettere å forstå virkemåten av de individuelle kretselementer, kan DFT-kretsene 119-121 kombineres til en eneste behandlingskrets dersom den har tilstrekkelig behandlingskapasitet, ved å benytte f.eks. en høyhastighets, digital signalprosessor (DSP).

Selv om tre forskjellige vinkler 0°, +45° og -45° benyttes for generering av sampeldatatogene for å forenkle beskrivelsen av den foregående utførelse, kan videre antallet av sampeldatatog som skal frembringes, og disses vinkler optimeres i overensstemmelse med strålebredden og minimal pulsbredde av ekkosignaler.

Idet det henvises til fig. 21 skal en annen utførelse ifølge oppfinnelsen beskrives i det følgende. Oppfinnelsen er realisert i en avsøkingssonar av generell type.

Overføringskretsen 226 tilfører et søkepulssignal med en bærefrekvens på f.eks. 200 kHz via en T/R-bryter 211 til en transduserenhet 212. Transduserenheten 212 omfatter 160 transduserelementer som er plassert med like mellomrom på en imaginær sirkel. Ekkosignaler som mottas av transduserelementene, går videre gjennom T/R-bryteren 211, en forforsterker 213, et filter 214, en TVG-forsterker 215 og et filter 216 til ti tilsvarende multipleksere 217. Multiplekserne 217 multiplekser inngangssignalene fra de 160 transduserelementer til ti kanaler for å tilføre utgangssignalene til respektive av de ti A/D-omformere (ADO til AD9). Utgangssignalene fra de ti A/D-omformere AD0-AD9 tilføres til prosessorenheten 203 som omfatter en stråleformer 214. Utgangssignalene fra stråleformeren 214 tilføres til en indikator for frem-visning.

De ti multipleksere 217 og A/D-omformerne AD0-AD9 multiplekser og sampler inngangssignalene på samme måte som eksempelvis vist på fig. 9. Stråleformeren 214 forskyver inngangssignalene i fase med ønskede beløp og former mottaksstråler i overensstemmelse med den foran angitte ligning (1) og uttrykket (I<2>+ Q 9 ) 1/9. Stråleformeren 214 utfører faseforskyvnings- og stråleformingsoperasj onene på samme tid.

Selv om dataene fra de 160 kanaler multiplekses og samples som vist på fig. 9, er det også mulig å benytte en annen metode for multipleksing og sampling av signalene. Med arrangementet av de 160 transduserelementer, ti multipleksere og ti A/D-omformere som er de samme som i den foregående utførelse, sampler f.eks. A/D-omformeren ADO dataene fra transduserelementene 0 til 15 i en rekkefølge på 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 4, 5, 6, 7, ... 12, 13, 14, 15, 12, 13, 14, 15, 12, 13, 14, 15 og 12, 13, 14, 15. A/D-omformeren ADl sampler dataene fra transduserelementene 16 til 31 i en rekkefølge på 16, 17, 18, 19, 16, 17, 18, 19, 16, 17, 18, 19, 16, 17, 18, 19, ... 28, 29, 30, 31, 28, 29, 30, 31, 28, 29, 30, 31 og 28, 29, 30, 31. På samme måte sampler de andre A/D-omformere AD2 til AD9 data fra respektive tilsvarende transduserelementer.

Selv om dataene fra de 160 kanaler multiplekses ved benyttelse av ti linjer av multiplekserne 217 og A/D-omformerne 219, og samples gjentatte ganger med 4X,-tidsmellomrom som vist på fig. 9 i den foregående utførelse, kan dataene multiplekses inn i åtte linjer og samples med 3,5X-tidsmellomrom. Alternativt kan dataene multiplekses inn i ti linjer og samples med 4,5Å,-tidsmellomrom.

Fig. 22 viser konstruksjonen av stråleformeren 214. Stråleformeren 214 er konstruert av et komplekst, tilpasset filter. Dette omfatter en signalprosessor 228 og et lager 229. En lagerseksjon 230 av lageret 229 lagrer komplekse koeffisienter for forming av en mottaksstråle 0. En lagerseksjon 231 lagrer komplekse koeffisienter for forming av en stråle 1. På samme måte lagrer andre lagerseksjoner tilsvarende komplekse koeffisienter for forming av mottaksstråler 2 til 100. 0°-sampeldataene (i-fase) og 90°-sampeldataene (kvadratur) tilføres til stråleformerens 214 signalprosessor 228 fra sender/mottaker-enheten 200. Samtidig tilføres de komplekse koeffisienter som svarer til respektive mottaksstråler, til signalprosessoren. Stråleformeren 214 utfører først beregningen på de komplekse sampeldata som tilføres fra f.eks. seksti transduserelementer via sender/mottaker-enheten 200 i overensstemmelse med ovenstående ligning (1). Deretter oppnås amplitudesignalene basert på de resulterende signaler i overensstemmelse med uttrykket (I 9 + Q 9 ) 1/9. Signalprosessoren 228 former en mottaksstråle 0 basert på ekkosignaler som oppfanges av seksti transduserelementer, og tilsvarende komplekse koeffisienter som er blitt lagret i lagerseksjonen 230. På samme måte former signalprosessoren 228 mottaksstråler 1 til 100 suksessivt og gjentatte ganger. Måten for forming av en mottaksstråle utføres f.eks. som vist på fig. 11. Fig. 23 viser en transduserenhet for utsending og mottaking av ultralydsignaler, og som benyttes i en avsøkende sonar av generell type. Selv om 160 transduserelementer er anordnet på en sirkel med konstante mellomrom i den foregående utførelse, kan transduserelementene være anordnet på overflaten av en sylinder med et mellomrom i henholdsvis rekker og kolonner. Ekkosignaler som oppfanges av transduserelementene, avledes i den rekkefølge som er vist med piler, og tilføres til stråleformeren 214 via sender/mottaker-enheten 200. Fig. 24 viser en utførelse av stråleformeren ifølge oppfinnelsen. I denne utførelse er 480 transduserelementer anordnet på et plan, f.eks. på overflaten av en sylinder som vist på fig. 23, og 30 mottaksstråler formes suksessivt og horisontalt. Stråleformeren er forsynt med et buffer-RAM-lager 250, en lese/skrive-krets 251 og en tilpasset-filter-krets. Tilpasset-filter-kretsen omfatter et sampeldataregister 252, et koeffisientlager 255 med tretti rekker som svarer til tretti formede mottaksstråler, en koeffisientutvalgskrets 256, en multiplikatorgruppe 257, en adderer 258 og en amplitudedeteksjonskrets 259.

Buffer-RAM-lageret 250 forsynes med kompleksverdi-sampeldata av i-fase- og kvadratur-signaler fra sender/mottaker-enheten 200, og lagres i dette. Lese/skrive-kretsen 251 styrer lesing og skriving av data til og fra buffer-RAM-lageret 250 så vel som dataoverføring til tilpasset-filter-kretsen. Koeffisientlageret 255 lagrer motstykkedata (filterkoeffisienter) for forming av mottaksstrålene 0 til 29. Koeffisientutvalgskretsen 256 leser ut en filterkoeffisient fra koeffisientlageret 255 på suksessiv måte for forming av mottaksstråler 0 til 29, og avgir filterkoeffisienten til multiplikatorgruppen 257. Sampeldataregisteret 252 lagrer data som er oppnådd fra elementene 0-143 og innføres fra lese/skrive-kretsen 251. Sampeldataregisteret 252 avgir disse data til multiplikatorgruppen 257. Multiplikatorene i gruppen 257 multipliserer inngangs sampeldataene med de respektive filterkoeffisienter og avgir resultatene til addereren 258. Addereren 258 adderer multiplikasjonsresultatene som gis av de enkelte multiplikatorer, og beregner summen av deres i-fase-andel og summen av deres kvadraturandel. Ved benyttelse av disse summer beregner amplitudedeteksjonskretsen 259 amplitude ved å utføre en operasjon uttrykt ved (I<2>+ Q 9 ) 1/9 for å frembringe ekkosignaler som mottas av den således dannede mottaksstråle. På samme måte blir de andre mottaksstråler 1 til 29 suksessivt dannet.

I det tilfelle hvor det benyttes en transduserenhet av en sylindertype med mange transduserelementer, f.eks. 480 elementer som er anordnet i rekker og kolonner slik som i det foregående, benyttes de samme komplekse koeffisienter for forming av hver av mottaksstrålene. Det finnes tilfeller som krever forskjellige komplekse koeffisienter for forming av mottaksstråler. Dersom f.eks. transduserelementer er anordnet med ulike mellomrom på et buet plan, så som på overflaten av en kule, er forskjellige komplekse koeffisienter nødvendige for å forme mottaksstråler, med hver stråle formet ved benyttelse av det samme antall transduserelementer på denne.

Selv om oppfinnelsen er blitt nærmere beskrevet under henvisning til spesifikke utførelser av denne, vil det være klart for en fagmann på området at forskjellige endringer og modifikasjoner kan gjøres i denne uten å avvike fra rammen av oppfinnelsen.

Claims

1. Fremgangsmåte for forming av en mottaksstråle,karakterisert vedat den omfatter de trinn å oppdele et antall ultralydtransduserelementer som er anordnet i en bueform, i mangfoldige blokker i overensstemmelse med retninger i hvilke mottaksstråler formes, å sample gjentatte ganger signaler som mottas av de enkelte ultralydtransduserelementer, med en spesifikk avsøkingsfrekvens, å utvelge sampeldata som avledes fra forskjellige avsøkingssykluser for de enkelte blokker, og å forme mottaksstrålene ved å benytte de utvalgte sampeldata.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat signalene som mottas av de mangfoldige ultralydtransduserelementer, er pulssignaler hvis pulslengde er kortere enn utstrekningen av de mangfoldige ultralydtransduserelementer som er anordnet i den nevnte bueform, som målt langs retningen av hver av mottaksstrålene.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat signalene som mottas av de mangfoldige ultralydtransduserelementer, er voksende bølger hvis amplitude øker gradvis, eller dempede bølger hvis amplitude avtar gradvis.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat et antall ultralydtransduserelementer som er anordnet i en bueform, oppnås ved å utvelge en bueformet del av mangfoldige ultralydtransduserelementer som er anordnet i en sirkulær form, hvor mottaksstråleformingsretningen roteres ved suksessivt å omkople utvelgelsen av den bueformede del av ultralydtransduserelementene.

5. Fremgangsmåte for forming av en mottaksstråle,karakterisert vedat den omfatter de trinn å oppdele et antall ultralydtransduserelementer som er anordnet i en lineær form, i mangfoldige blokker, å sample gjentatte ganger signaler som mottas av de enkelte ultralydtransduserelementer, med en spesifikk avsøkingsfrekvens, å utvelge sampeldata som avledes fra forskjellige avsøkingssykluser for de enkelte blokker, og å forme en mottaksstråle i en spesifikk retning ved benyttelse av de utvalgte sampeldata.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat de signaler som mottas av de mangfoldige ultralydtransduserelementer, er pulssignaler hvis pulslengde er kortere enn utstrekningen av de mangfoldige ultralydtransduserelementer slik de betraktes fra den spesifikke retning.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat de signaler som mottas av de mangfoldige ultralydstransduserelementer, er voksende bølger hvis amplitude øker gradvis, eller dempede bølger hvis amplitude avtar gradvis.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 5, 6 eller 7,karakterisert vedat utvelgelse av avsøkingssyklusene for de enkelte blokker endres i overensstemmelse med vinkelen mellom mottaksstrålens retning og ultralydtransduserelementene som er anordnet i den lineære form.

9. Fremgangsmåte for forming av en mottaksstråle,karakterisert vedat den omfatter de trinn å innføre sampeldata som oppnås ved sampling av signaler som mottas av et antall ultralydtransduserelementer som er anordnet i en lineær form, med en spesifikk avsøkingsfrekvens, å lagre sampeldataene som avledes fra mangfoldige avsøkingssykluser, å oppdele de mangfoldige ultralydtransduserelementer i mangfoldige blokker, å utlese sampeldataene som avledes fra forskjellige avsøkingssykluser for de enkelte blokker, å frembringe et kontinuerlig sampeldatatog ved å forskyve fasen av de enkelte sampeldata, og å forme en mottaksstråle i en spesifikk retning ved benyttelse av sampeldataene.

10. Innretning for forming av en mottaksstråle,karakterisert vedat den omfatter en multiplekser som multiplekser ekkosignaler som mottas av mangfoldige ultralydtransduserelementer som er anordnet i en bueform på en mottakstransduser, i et mindre antall signallinjer enn antallet av ultralydtransduserelementer, en A/D-omformer som gjentatte ganger sampler ekkosignaler som mottas av de enkelte ultralydtransduserelementer, med en spesifikk avsøkingsfrekvens, og utmater kompleksverdi-sampeldata, og en signalprosessor som oppdeler de mangfoldige ultralydtransduserelementer i mangfoldige blokker i overensstemmelse med retninger i hvilke mottaksstråler formes, utvelger sampeldataene som avledes fra forskjellige avsøkingssykluser for de enkelte blokker, og former mottaksstrålene i de nevnte retninger ved å benytte de utvalgte kompleksverdi-sampeldata.

11. Innretning ifølge krav 10,karakterisert vedat mottakstransduseren er oppbygget av mangfoldige ultralydtransduserelementer som er anordnet i en sirkulær form, og at signalprosessoren oppnår de mangfoldige ultralydtransduserelementer som er anordnet i en bueform, ved å utvelge en bueformet del av ultralydtransduserelementene som er anordnet i den sirkulære form, og roterer mottaksstråleformingsretningen ved suksessivt å omkople utvelgelsen av den bueformede del av ultralydtransduserelementene.

12. Innretning for forming av en mottaksstråle, i hvilken ekkosignaler som mottas av mangfoldige ultralydtransduserelementer som er anordnet i en lineær form, samples med en spesifikk avsøkingsfrekvens for å oppnå sampeldata,karakterisert vedat den omfatter et lager som lagrer sampeldataene som avledes fra mangfoldige avsøkingssykluser, en samplingsplangenerator som frembringer et kontinuerlig sampeldatatog av et samplingsplan med en spesifikk vinkel, ved å forskyve fasen av eller interpolere sampeldataene som avledes fra de mangfoldige avsøkingssykluser, og en stråleformer som former en mottaksstråle i en spesifikk retning ved benyttelse av sampeldataene.

13. Innretning for forming av en mottaksstråle,karakterisert vedat den gjentatt sampler ekkosignaler som mottas av mangfoldige ultralydtransduserelementer med en spesifikk avsøkingsfrekvens, og former en mottaksstråle ved benyttelse av sampeldata som oppnås ved sampling av ekkosignalene i mangfoldige avsøkingssykluser.