JPH01176968A - 送波ビーム幅可変超音波探知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、超音波探知装置の送波ビームのビーム幅を変
化させることにより探知範囲を拡大する技術に関する。

（従来の技術） 従来、超音波探知装置の送波ビームのビーム幅は一定で
あった。

送受波器へ入力される送信電力が同じとすれば、ビーム
幅が狭い程音波エネルギーが狭い角度範囲に集中しビー
ムの指向方向での音圧レベルは高くなる。これに対して
ビーム幅が広くなると音波エネルギーは広い角度範囲に
分散されるためビーム幅内の各方向における音圧レベル
は相対的に低くなる。従って、超音波探知装置のビーム
幅の設定に当っては当該装置の用途を考慮しつつ広狭を
選定している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらビーム幅を１つの幅に固定すると次のよう
な問題がある。

第５図はビーム幅を狭くしたときと広くしたときの探知
範囲の相違を示す図である。

図中、Ｂｔｎはビニム幅の狭いビームを示しそのビーム
幅はθ、ｆｌであり、Ｂｔｗはビーム幅の広いビームを
示し、そのビーム幅はθ、Ｗである。

破線で示されたビームＢ、は受波ビームを示す。

Ｆｌ、Ｆ２は魚群を示す。

狭い送波ビームは、°広い送波ビームよりも送波音圧レ
ベルが高くなるので、魚群等の反射物体からの反射レベ
ルが高くなり、探知距離を拡大するためには有効である
。しかし、狭い送波ビームでは第５図のθｔ０の指向内
の魚群Ｆ、は反射物体としてとらえることができるが、
魚群Ｆ２はθｔｎがら外れるため、捕捉できないことが
あり、近距離の探索の時でも同様にθｔ０の指向角から
外れた魚群は捕捉できないという問題がある。

そこで広い送波ビームＢｔｗを使用すれば前記の魚群Ｆ
２はθｔｗの指向角内に入るので捕捉が可能となる。し
かし送波音圧レベルが狭いビームＢｔｎの送波音圧レベ
ルよりも低下するため、魚群からの反射レベルが低下し
Ｓ／Ｎが悪くなり、探知距離が短くなるという問題があ
る。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みて、ビー
ム幅の異なる複数の送波ビームを併用することにより、
遠方の目標を探知できるとともに広角度範囲の目標をも
探知できる超音波探知装置を提供しようとするものであ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するために次の手段構成を有
する。即ち、本発明の送波ビーム可変超音波探知装置は
、複数個の振動子を配列した送受波器と；　位相制御信
号を受けて、各振動子へ供給される各励振信号それぞれ
の位相を個別に移相させる移相手段と；　１回の送波時
間内で複数に区分された各区分時間毎に、送受波器から
の送波ビームのビーム幅を広狭具なる幅にする位相制御
信号を前記移相手段へ出力する位相制御手段と；を具備
することを特徴とするものである。

（作　用） 以下、本発明の送波ビーム可変超音波探知装置の作用を
説明する。

第４図はＮ個の振動子４−１〜同４−Ｎが直線的に配列
された送受波器において狭いビーム幅のビームおよび広
いビーム幅のビーム形成説明図である。今、各振動子を
励振する送信信号が同相であれば各振動子から送波され
る音波の位相は振動子の配列に沿った面Ｂｎで揃うこと
になり最も狭い送波ビームが得られる。これに対して半
径Ｒ１の円と各振動子との間の距離Ｌ　Ｈ（ｉ　＝　１
　、２　、・・・。

ｎ）に相当する位相量だけ各励振信号の位相を進めると
各振動子から送波される音波の位相は半径Ｒ１の円に沿
った面Ｂｗで揃うことになり恰も各振動子がこの円周上
に配列されているのと同じようになり送波ビームの幅は
広がる。

そして、更に小さい半径Ｒ２の円と各振動子との間の距
ＦｌｔＬ’Ｈ（ｉ＝１．２．−・、ｎ）に相当する位相
量だけ各励振信号の位相を進めると、前述と同様に各振
動子が半径Ｒ２の円周上に配列されているのと同じよう
になり、半径が小さくなった分だけ送波ビームのビーム
幅は更に広くなる。

従って、各振動子への励振信号の位相を半径に応じて設
定することにより送波ビームのビーム幅を変えることが
できる。本発明装置においては、移相手段が各振動子へ
供給される励振信号それぞれの位相を個別に移相できる
ようになっており、移相手段は位相制御手段からの位相
制御信号により、１回の送波時間幅内で複数に区分され
た各区分時間毎に送波ビームのビーム幅を広狭変えるよ
うに各振動子へ供給される各励振信号の位相を移相量を
変えている。従って、１回の送波時間中に、複数の異な
ったビーム幅で超音波が送波されることになる。その結
果、狭いビーム幅で送波したときには遠方の目標を探知
でき、広いビーム幅で送波したときには近距離で広い角
度範囲に存在する目標を探知でき、また必要に応じて中
間のビーム幅を設定することもできる。

このように本発明の超音波探知装置は、複数種類のビー
ム幅で送波するのでビーム幅が１種類固定の場合に較べ
探知範囲を拡大することができる。

（実　施　例） 以下、本発明の超音波探知装置の実施例を図面に基づい
て説明する。

第１図は本発明装置の実施例の構成を示す図である。２
−１〜２−Ｎはフリップフロップが８段カスケードに接
続された８ビツトのプリセッタブルカウンタであり、基
本クロック発生回路６から基本クロックを受けこれを計
数し最上位ビットのフリップフロップの出力を送信増幅
器３−１〜３−Ｎへ出力している。即ち、基本クロック
周波数の２５６分の１の周波数の矩形波信号が出力され
、送信増幅器へ送られそこで高調波成分が除去され正弦
波となって送信レベル迄増幅され送受波器４の励振信号
として用いられる。

一方、プリセッタブルカウンタは各段のフリップフロッ
プを０″又は“１ｎにプリセットすることによりその状
態までは計数動作が既に済んだものとすることができる
ので基本クロックの計数動作はその状態から始まること
になる。例えば、全ビットのフリップフロップが最初“
０″であれば最上位ビット即ち８桁目のフリップフロッ
プは基本クロックを第１発から第１２８売口を計数する
までは“０″であり、第１２９発から第２５６発を計数
する間は１′となる。そして、第２５７発註からは第１
発註からと同様の動作を繰り返すことになる。これに対
して、例えば第１桁から第５桁までのフリップフロップ
を°１″にプリセットし、第６桁から第８桁までのフリ
ップフロップを０″にプリセットするとカウンタは３２
発目迄の計数を完了している状態となっているので基本
クロック発生回路６からの第１発は３３発目に相当する
。従って、カウンタの最上位ビットがＯ″であるのは１
２８から３２を引いた９６発目までで９７発目から２２
４発目までが１′′となる。以後、１２８発毎に“０パ
“１ｎを繰り返す、また、第１桁から第６桁まで“°１
′′にプリセットし、第７桁、第８桁を０”にプリセッ
トするとカウンタは６４発目迄の計数を完了している状
態となっているので基本クロック発生回路６からの第１
発は６５発目に相当する。従ってカウンタの最上位ビッ
トが“０”であるのは１２８から６４を引いた６４発目
までであって、６５発目から１９２発目までが′１″と
なる。以後１２８発毎に“０″′と“′１”を繰り返す
。

以上の関係を図示すると第２図のようになる。

即ち、プリセットによって最上位ビット（ＭＳＢ）のフ
リップフロップの出力矩形波の位相を任意に進ませるこ
とができる。第１図のＲＯＭ１−１〜ＲＯＭＩ−Ｎは各
プリセッタブルカウンタのプリセット値を記憶させてお
く記憶手段である。

本実施例では各ＲＯＭは広いビーム幅に対応する値と、
狭いビーム幅に対応する値の２つの値を記憶しておりそ
れぞれにアドレスを付与しておき、アドレス部５からの
信号によりすべてのＲＯＭについて一括して広いビーム
幅に対応する値又は狭いビームに対応する値が選択され
るようになっている。そして、ロード信号発生回路７か
らのロード信号によりプリセット値が対応する各プリセ
ッタブルカウンタにロードされる。各プリセッタブルカ
ウンタはプリセットされた状態から基本クロックを計数
し始め基本クロック周波数の２５６分の１の周波数で且
つプリセット値に対応する位相量が進んだ矩形波を送信
増幅器３−１〜同３−Ｎへ出力する。各送信増幅器にお
いては高調波成分を除去し基本周波数の正弦波として所
定の送信レベルまで増幅した後送受波器４の振動子４−
１〜同４−Ｎへ送出する。

第３図は以上のようにして形成された送信信号の説明図
である。Ｔ１は送信の繰り返し周期、Ｔ２は送波時間（
送信パルス幅）、ｔｌは広いビーム幅の送波時間、ｔ２
は狭いビーム幅の送波時間である。このような送波時間
内におけるＲＯＭのアドレスの指定制御およびロード信
号発生の制御は制御回路８からの信号によって行われる
。

以上説明した実施例は、ビーム幅が広狭２種類の場合で
あるが、更に種々のビーム幅に対応するプリセット値を
ＲＯＭに記憶させておきこれを選択できるようにしてお
くことにより種々のビーム幅を形成できる。

なお、本実施例ではＲＯＭ　１−１〜ＲＯＭ　１−Ｎが
手段構成にいう移相手段に該当し、制御回路８およびア
ドレス部５が位相制御手段に該当する。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の送波ビーム幅可変超音波
探知装置は、送受波器の各振動子へ供給される各励振信
号の位相を移相手段と位相制御手段によって１回の送波
時間内において送波ビーム幅を変化させることができる
ので必要に応じて狭いビーム幅や広いビーム幅を複数段
階設定することにより、狭い送波ビームでは遠方の目標
を探知できるようにし、広い送波ビームでは近距離の広
い角度範囲における目標を探知できるようにすることが
できるので、送波ビーム幅が１つの幅に固定されている
超音波探知装置に較べ探知範囲が広くなるという利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例の構成を示すブロック図、
第２図はプリセッタブルカウンタの出力波形図、第３図
は送波パルス信号の説明図、第４図は各振動子への励振
信号の位相を変えることにより送波ビームのビーム幅が
変ることを説明する図、第５図はビーム幅と目標探知範
囲の説明図である。 １−１〜１−Ｎ・・・・・・ＲＯＭ、　　２−１〜２−
Ｎ・・・・・・プリセッタブルカウンタ、　３−１〜３
−Ｎ・・・・・・送信増幅器、　４・・・・・・送受波
器、　４−１〜４−Ｎ・・・・・・振動子、　５・・・
・・・アドレス部、　６・・・・・・基本クロック発生
回路、　７・・・・・・ロード信号発生回路、　８・・
・・・・制御回路。 基本７０ヅクハ０ルスＬ 弔　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の振動子を配列した送受波器と；位相制御信号を
   受けて、各振動子へ供給される各励振信号それぞれの位
   相を個別に移相させる移相手段と；１回の送波時間内で
   複数に区分された各区分時間毎に、送受波器からの送波
   ビームのビーム幅を広狭異なる幅にする位相制御信号を
   前記移相手段へ出力する位相制御手段と；を具備するこ
   とを特徴とする送波ビーム幅可変超音波探知装置。