JPH0148516B2 - - Google Patents
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- JPH0148516B2 JPH0148516B2 JP57023288A JP2328882A JPH0148516B2 JP H0148516 B2 JPH0148516 B2 JP H0148516B2 JP 57023288 A JP57023288 A JP 57023288A JP 2328882 A JP2328882 A JP 2328882A JP H0148516 B2 JPH0148516 B2 JP H0148516B2
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- JP
- Japan
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- signal
- wave
- multiplier
- phase
- ultrasonic
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/06—Systems determining the position data of a target
- G01S15/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、広範囲において到来波を受波しこの
到来波に関連する情報を表示手段に表示する探知
情報表示装置に関する。
到来波に関連する情報を表示手段に表示する探知
情報表示装置に関する。
このような探知情報表示装置としては、例えば
広範囲方向の魚群を探知する水中探知装置（ソナ
ー）や広範囲周囲を探知表示するレーダーや、到
来波の方向を測定表示する方向探知機、等があ
る。本発明は、このような各種の探知情報表示装
置に適用実施することができるものであり、特に
本発明では、狭角スキヤンニングソナー、スキヤ
ンPPIハイブリツドシステム等に好適して実施す
ることができるものである。以下、これら探知情
報表示装置の内、水中探知装置に適用して本発明
を説明する。従来、この種の水中探知装置として
は、米国特許第3846745号または米国特許第
4045766号明細書に記載されるものが提案されて
いる。前者のものは、１つのビーム形成器を有
し、切換器を用いて振動子グループを適正に切換
選択して各振動子により補捉される受波信号を順
次取出してビーム形成器へ供給し受波ビームを順
次形成するという方式である。ところが、この方
式は切換器の構成が複雑でしかもスイツチングノ
イズが発生するという問題がある。一方、後者の
ものは、多くのビーム形成器を有し予め多くの受
波ビームを形成しておきその後順次切換えてこれ
ら受波ビームの各々を順次選択していくという方
式である。ところがこの方式はビーム形成器の数
が多くなり構成が複雑になるという問題がある。
広範囲方向の魚群を探知する水中探知装置（ソナ
ー）や広範囲周囲を探知表示するレーダーや、到
来波の方向を測定表示する方向探知機、等があ
る。本発明は、このような各種の探知情報表示装
置に適用実施することができるものであり、特に
本発明では、狭角スキヤンニングソナー、スキヤ
ンPPIハイブリツドシステム等に好適して実施す
ることができるものである。以下、これら探知情
報表示装置の内、水中探知装置に適用して本発明
を説明する。従来、この種の水中探知装置として
は、米国特許第3846745号または米国特許第
4045766号明細書に記載されるものが提案されて
いる。前者のものは、１つのビーム形成器を有
し、切換器を用いて振動子グループを適正に切換
選択して各振動子により補捉される受波信号を順
次取出してビーム形成器へ供給し受波ビームを順
次形成するという方式である。ところが、この方
式は切換器の構成が複雑でしかもスイツチングノ
イズが発生するという問題がある。一方、後者の
ものは、多くのビーム形成器を有し予め多くの受
波ビームを形成しておきその後順次切換えてこれ
ら受波ビームの各々を順次選択していくという方
式である。ところがこの方式はビーム形成器の数
が多くなり構成が複雑になるという問題がある。
本発明は、上述の問題点を解消するためになさ
れたものであつて、複数の超音波振動子を直線上
に配置するとともに、これら超音波振動子が等価
的に円形に配置された状態が得られるよう各超音
波振動子に対応する移相量を設定する移相器を設
けて受波手段を構成し、この受波手段により到来
信号をドツプラー効果による周波数偏移が生じる
よう受波し、受波手段からの出力信号をパルス圧
縮手段により時間圧縮して受波ビームを形成する
ようにしたもので、極めて簡単な構成で受波ビー
ムを形成し到来信号を受信、表示することができ
る探知情報表示装置を提供することを目的とす
る。
れたものであつて、複数の超音波振動子を直線上
に配置するとともに、これら超音波振動子が等価
的に円形に配置された状態が得られるよう各超音
波振動子に対応する移相量を設定する移相器を設
けて受波手段を構成し、この受波手段により到来
信号をドツプラー効果による周波数偏移が生じる
よう受波し、受波手段からの出力信号をパルス圧
縮手段により時間圧縮して受波ビームを形成する
ようにしたもので、極めて簡単な構成で受波ビー
ムを形成し到来信号を受信、表示することができ
る探知情報表示装置を提供することを目的とす
る。
なお、本出願人は、上述した従来の各方式の問
題点を解消する装置として、特願昭55―118004号
に係る「探知情報表示装置」を提案している（特
公昭63―7350号公報参照）。この先願に係る「探
知情報表示装置」は、受波手段で到来信号をドツ
プラー効果による周波数偏移が生じるよう受波
し、この受波手段の出力信号をパルス圧縮して受
波ビームを形成するものであるが、上記受波手段
は、円弧上または円上にほぼ等間隔に配置した複
数の超音波振動子で構成されている。
題点を解消する装置として、特願昭55―118004号
に係る「探知情報表示装置」を提案している（特
公昭63―7350号公報参照）。この先願に係る「探
知情報表示装置」は、受波手段で到来信号をドツ
プラー効果による周波数偏移が生じるよう受波
し、この受波手段の出力信号をパルス圧縮して受
波ビームを形成するものであるが、上記受波手段
は、円弧上または円上にほぼ等間隔に配置した複
数の超音波振動子で構成されている。
本発明は、先願に係る「探知情報表示装置」を
更に改良して、直線上に配置された超音波により
受波手段を構成し、全体の構成をより簡単化した
ものである。
更に改良して、直線上に配置された超音波により
受波手段を構成し、全体の構成をより簡単化した
ものである。
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
第１図は、本発明の一実施例の簡単なブロツク
回路図であり、第２図は、第１図に示す受波手段
の動作原理の説明に供する図であり、第３図は第
１図に示す回路により形成される受波ビームを示
す図である。第１図において、受波手段１は、例
えば第２図に示すようにｘ軸上に沿つて等速直線
運動をする超音波振動子Tiで構成される。この超
音波振動子Tiは、第２図のｘ軸上の−Ｌ／２〜Ｌ／２の 間を直線的に動く。今、原点（ｏ）に対し、入射
角（θ）で角周波数（ω0）の水中音波s1が入射さ
れたとき、原点（ｏ）から距離ｘだけ離れたとこ
ろを走査している超音波振動子Tiでの受波信号S2
は次式(1)で与えられる。
回路図であり、第２図は、第１図に示す受波手段
の動作原理の説明に供する図であり、第３図は第
１図に示す回路により形成される受波ビームを示
す図である。第１図において、受波手段１は、例
えば第２図に示すようにｘ軸上に沿つて等速直線
運動をする超音波振動子Tiで構成される。この超
音波振動子Tiは、第２図のｘ軸上の−Ｌ／２〜Ｌ／２の 間を直線的に動く。今、原点（ｏ）に対し、入射
角（θ）で角周波数（ω0）の水中音波s1が入射さ
れたとき、原点（ｏ）から距離ｘだけ離れたとこ
ろを走査している超音波振動子Tiでの受波信号S2
は次式(1)で与えられる。
gx（ｔ）＝Ａ cos（ωot−2πx／λSinθ） …(1)
ここで、Ａは信号振幅、ω0は信号角周波数、
λは信号波長をあらわす。このとき、超音波振動
子Tiのｘ軸上における座標位置ｘに応じてax2の
位相遅れ（または進み）を与え、かつ超音波振動
子Tiを−Ｌ／２〜Ｌ／２の範囲で速度ｋで走査させる と、超音波振動子Tiからは、次式(2)で与えられる
出力信号S3が出力される。なお、前記ａの値は、
直線状に配置された振動子を等価的に曲線状に配
置させるものである。したがつて、ａはゼロ以外
の適当な値を有する重要な要素である。このよう
に等価的に曲線状に配置された状態が得られる振
動子群を一定速度で順次切り換えさせると、この
振動子の受波信号に、一個の超音波振動子を等速
円運動させた場合と同様に、ドツプラー効果を生
じさせ、到来信号の周波数偏移を生じさせること
ができる。
λは信号波長をあらわす。このとき、超音波振動
子Tiのｘ軸上における座標位置ｘに応じてax2の
位相遅れ（または進み）を与え、かつ超音波振動
子Tiを−Ｌ／２〜Ｌ／２の範囲で速度ｋで走査させる と、超音波振動子Tiからは、次式(2)で与えられる
出力信号S3が出力される。なお、前記ａの値は、
直線状に配置された振動子を等価的に曲線状に配
置させるものである。したがつて、ａはゼロ以外
の適当な値を有する重要な要素である。このよう
に等価的に曲線状に配置された状態が得られる振
動子群を一定速度で順次切り換えさせると、この
振動子の受波信号に、一個の超音波振動子を等速
円運動させた場合と同様に、ドツプラー効果を生
じさせ、到来信号の周波数偏移を生じさせること
ができる。
ｆ（ｔ）＝G1（ｔ）Ａ cos（ωt−１／２μt2）…(2
) ここで、｜ｔ｜≦Ｔ／２でG1（ｔ）＝１、｜ｔ｜＞ Ｔ／２でG1（ｔ）＝０である。なお、ＴＬ／ｋであり、 ω＝ω0−2πk／λSinθであり、μ＝2ak2である。し たがつて、前記式(2)から明らかなように超音波振
動子Tiで構成される受波手段１から所定のチヤー
プ信号（リニアFM信号）が得られることにな
る。チヤープ信号S3は、ドツプラー効果により周
波数偏移が生じた信号であり、パルス圧縮手段２
は、前記信号の周波数―時間特性とは逆の周波数
―時間特性を有している。このようにして得られ
たチヤープ信号S3は、次段のビーム形成用パルス
圧縮手段２に送出される。このパルス圧縮手段２
は、例えばインパルスレポンスｈ（ｔ）が次式(3)
で与えられるマツチドフイルタにより構成され
る。
) ここで、｜ｔ｜≦Ｔ／２でG1（ｔ）＝１、｜ｔ｜＞ Ｔ／２でG1（ｔ）＝０である。なお、ＴＬ／ｋであり、 ω＝ω0−2πk／λSinθであり、μ＝2ak2である。し たがつて、前記式(2)から明らかなように超音波振
動子Tiで構成される受波手段１から所定のチヤー
プ信号（リニアFM信号）が得られることにな
る。チヤープ信号S3は、ドツプラー効果により周
波数偏移が生じた信号であり、パルス圧縮手段２
は、前記信号の周波数―時間特性とは逆の周波数
―時間特性を有している。このようにして得られ
たチヤープ信号S3は、次段のビーム形成用パルス
圧縮手段２に送出される。このパルス圧縮手段２
は、例えばインパルスレポンスｈ（ｔ）が次式(3)
で与えられるマツチドフイルタにより構成され
る。
ｈ（ｔ）＝G2（ｔ）cos（ω0t＋１／２μt2） …(3)
ここで、｜ｔ｜≦t0／２でG2（ｔ）＝１、｜ｔ｜＞
t0／２でG2（ｔ）＝０である。なお、インパルスレス
ポンスｈ（ｔ）の長さT0に関し、２次の条件があ
り、本実施例ではビームを振らせる最大角度を
（θ0）とすると、その長さT0は次式(4)で与えられ
る。
り、本実施例ではビームを振らせる最大角度を
（θ0）とすると、その長さT0は次式(4)で与えられ
る。
T0≧（2πθ0／aLλ＋１）Ｔ …(4)
したがつて、前記式(2)のチヤープ信号がパルス
圧縮手段２に入力されると、パルス圧縮手段２に
おける前記式(2)、(3)に基づくｆ（τ）、ｈ（τ）の
コンボリユーシヨン演算により、パルス圧縮手段
２からは、｜ｔ｜≦１／２（T0―Ｔ）の領域におい て、次式(5)であらわされる信号が出力される。
圧縮手段２に入力されると、パルス圧縮手段２に
おける前記式(2)、(3)に基づくｆ（τ）、ｈ（τ）の
コンボリユーシヨン演算により、パルス圧縮手段
２からは、｜ｔ｜≦１／２（T0―Ｔ）の領域におい て、次式(5)であらわされる信号が出力される。
Ｐ（ｔ）＝ATSin｛１／２μT（ｔ＋2πk／μλSinθ
）｝ ・ej（ω0t＋１／２μt2） …(5) ここで、この式(5)の右辺のSine関数は出力Ｐ
（ｔ）のエンベロープをあらわしており、したが
つてこの式(5)から明らかなようにパルス圧縮手段
２から指向性受波ビームの信号が出力されている
ことがわかる。なお、この式(5)を（ｔ／Ｔで正規化 することによつて、第３図に示すように形成され
た指向性受波ビームのパルス幅（ΔT）、ピーク
位置（ｔ）などを知ることができる。なお、エン
ベロープＡ（ｔ／Ｔ）はATSin｛πBT（ｔ／Ｔ＋Ｌ／BT
λ Sinθ）｝となり、受波ビームが到来波S1の原点
（ｏ）に対する射角（θ）に対応して時系列上に
あらわれることがわかる。なお、この時系列上で
のパルス幅（ΔT）を角度であらわすと、Δθ
λ／Ｌ（rad）となる。したがつて、ビーム幅は、 振動子長と、波長とから決まることが分かる。な
お、超音波振動子Tiの１回の走査による指向性受
波ビームの形成に要する時間は、T0であるので、
この受波ビームを順次形成させるにはT0毎また
はそれ以上毎に超音波振動子Tiの走査を順次繰返
していくとよい。なお、制御器４は、受波手段１
と、例えばブラウン管で構成される表示器３とを
同期して駆動し、これによつて周囲状況が表示器
４の表示面上に表示される。
）｝ ・ej（ω0t＋１／２μt2） …(5) ここで、この式(5)の右辺のSine関数は出力Ｐ
（ｔ）のエンベロープをあらわしており、したが
つてこの式(5)から明らかなようにパルス圧縮手段
２から指向性受波ビームの信号が出力されている
ことがわかる。なお、この式(5)を（ｔ／Ｔで正規化 することによつて、第３図に示すように形成され
た指向性受波ビームのパルス幅（ΔT）、ピーク
位置（ｔ）などを知ることができる。なお、エン
ベロープＡ（ｔ／Ｔ）はATSin｛πBT（ｔ／Ｔ＋Ｌ／BT
λ Sinθ）｝となり、受波ビームが到来波S1の原点
（ｏ）に対する射角（θ）に対応して時系列上に
あらわれることがわかる。なお、この時系列上で
のパルス幅（ΔT）を角度であらわすと、Δθ
λ／Ｌ（rad）となる。したがつて、ビーム幅は、 振動子長と、波長とから決まることが分かる。な
お、超音波振動子Tiの１回の走査による指向性受
波ビームの形成に要する時間は、T0であるので、
この受波ビームを順次形成させるにはT0毎また
はそれ以上毎に超音波振動子Tiの走査を順次繰返
していくとよい。なお、制御器４は、受波手段１
と、例えばブラウン管で構成される表示器３とを
同期して駆動し、これによつて周囲状況が表示器
４の表示面上に表示される。
第４図は、第１図の詳細図である。第４図にお
いて、受波手段１は、ｘ方向に直線状に例えば等
間隔に配置されたＮ個の超音波振動子T1，T2，
T3…TN、Ｎ個の前置増幅器PR1，PR2，PR3…
PRN、Ｎ個の移相器φ1，φ2，φ3…φN、Ｎ個の切
換スイツチSW1，SW2，SW3…、スイツチ選択制
御回路１１、第１、第２の掛算器１２１，１２
２、振動子の離散的配列の影響を軽減するための
補間関数発生器１３、加算器１４、第３の掛算器
１５、および窓関数発生器１６で構成される。各
超音波振動子T1，T2，…TNで補捉された各受信
信号S2は、各対応する前置増幅器PR1，PR2…
PRNで増幅された後、各対応する移相器φ1，φ2…
φNによつて各振動子の配置位置ｘに対応してφx
＝ax2であらわされる位相遅れまたは位相進みを
与えられる。これによつて振動子を等価的に円弧
上または円上に配置させた状態を得ることがで
き、したがつて、到来信号の周波数がドツプラ効
果により周波数変移したのと等価な信号を移相器
φ1，φ2…φNから得ることができる。この移相器
φ1，φ2…φNは、例えば５図１に示すように、演
算増幅器OPの一入力端子（−）と出力端子
OUT1との間に第１の抵抗R1を接続し、その一入
力端子（−）側を第２の抵抗R2を介して超音波
振動子T1，T2…TNの出力部側からの出力信号入
力部IN1、即ち移相器の入力部とし、また演算増
幅器OPの他の入力端子（＋）側を可変抵抗R3を
介して前記出力信号入力部IN1に接続するととも
にコンデンサＣを介してコモン端子CT側に接続
して構成してもよく、あるいは第５図２に示すよ
うに、例えばcos（Ωｔ＋）の移相信号を発生す
る移相発生回路PCの出力部を、ミキサMIXの移
相信号入力部に接続する一方、ミキサMIXの入
力部IN2を移相器の入力部とし、またミキサMIX
の出力部をバンドパスフイルタBPFの入力部に
接続するとともにそのバンドパスフイルタBPF
の出力部OUT2を移相器の出力部として構成して
もよい。このような構成を有する移相器φ1，φ2
…φNによつて、対応する前置増幅器PR1，PR2…
PRNで増幅された超音波振動子T1，T2…TNから
の出力信号S3は、先述のように各振動子の配置位
置に対応した移相遅れまたは移相進みを与えられ
る。一方、切換スイツチSW1，SW2…SWNは、
偶数チヤンネルの切換スイツチSW2，SW4…と、
奇数チヤンネルの切換スイツチSW1，SW3，SW5
…との２系統の切換スイツチに分けて構成されて
いる。これら各切換スイツチは例えばゲートで構
成され、スイツチ選択制御回路１１が順次送出す
る例えば矩形波出力信号で第６図１，２に示す関
係のごとく切換スイツチSW1，SW2，…SWNの
順に選択駆動され、各振動子によつて補捉された
受信信号を第１、第２の掛算器１２１，１２２の
方へ通過させる。すなわち、第１の切換スイツチ
SW1によつて第１の超音波振動子T1で補捉され
た第１の受信信号S1が第１の前置増幅器PR1で増
幅されかつ第１の移相器φ1で定の第１の位相遅
れφ1を受けた後に第１の掛算器１２１に供給さ
れている間〔第６図１のT1参照〕、第２の切換ス
イツチSW2を駆動し〔第６図２のT2参照〕、第２
の超音波振動子T2で補捉されかつ第２の位相遅
れφ2を与えられた第２の受信信号を第２の掛算
器１２２に供給する。第２の掛算器１２２に第２
の切換スイツチSW2を介して第２の受信信号が供
給されている間に、第１の切換スイツチSW1を開
にすると同時に第３の切換スイツチSW3を閉にし
て第３の切換スイツチSW3を介して第１の掛算器
１２１に第３の超音波振動子T3からの第３の位
相遅れφ3を有する第３の受信信号を供給する。
なお、各切換スイツチの閉時間の１／２において、 他の切換スイツチが開または閉にされるものとす
る。このようにして、第１〜第Ｎの切換スイツチ
SW1，SW2…SWNの開閉に対応して第１、第２
の掛算器１２１，１２２に振動子の配置位置に対
応して各々位相遅れを異にする第１〜第Ｎの受信
信号が供給される。なお、第１の掛算器１２１に
は、奇数チヤンネルの受信信号が供給され、第２
の掛算器１２２には、偶数チヤンネルの受信信号
が供給される。なお、第１、第２の掛算器１２
１，１２２に供給される信号は、それぞれ符号
Ａ，Ｂであらわす。補間関数発生回路１３は、第
６図３，４にそれぞれ示す第１、第２の三角波補
間関数信号ａ，ｂをそれぞれ第１、第２の掛算器
１２１，１２２の各一入力端子に供給する。ま
た、第１、第２の掛算器１２１，１２２は、例え
ばアナログデイバイシズ社製のAD532で構成さ
れており、これら両掛算器１２１，１２２からの
各出力信号aA，bBは、加算器１４の各入力端子
に供給される。即ち、第１の掛算器１２１からの
信号は奇数チヤンネルの受信信号Ａと第１の三角
波補間関数信号ａとを掛算した第１の信号aAで
あり、第２の掛算器１２２からの信号は偶数チヤ
ンネルの受信信号Ｂと第２の三角波補間関数信号
ｂとを掛算した第２の信号bBである。上記した
加算器１４はこれら第１、第２の信号aA，bBを
加算した第３の信号Ｆ（＝aA＋bB）を、第６図
５に示すように出力する。その結果、加算器１４
からの第３の信号Ｆは、等価的に次式(6)であらわ
される信号となる。
いて、受波手段１は、ｘ方向に直線状に例えば等
間隔に配置されたＮ個の超音波振動子T1，T2，
T3…TN、Ｎ個の前置増幅器PR1，PR2，PR3…
PRN、Ｎ個の移相器φ1，φ2，φ3…φN、Ｎ個の切
換スイツチSW1，SW2，SW3…、スイツチ選択制
御回路１１、第１、第２の掛算器１２１，１２
２、振動子の離散的配列の影響を軽減するための
補間関数発生器１３、加算器１４、第３の掛算器
１５、および窓関数発生器１６で構成される。各
超音波振動子T1，T2，…TNで補捉された各受信
信号S2は、各対応する前置増幅器PR1，PR2…
PRNで増幅された後、各対応する移相器φ1，φ2…
φNによつて各振動子の配置位置ｘに対応してφx
＝ax2であらわされる位相遅れまたは位相進みを
与えられる。これによつて振動子を等価的に円弧
上または円上に配置させた状態を得ることがで
き、したがつて、到来信号の周波数がドツプラ効
果により周波数変移したのと等価な信号を移相器
φ1，φ2…φNから得ることができる。この移相器
φ1，φ2…φNは、例えば５図１に示すように、演
算増幅器OPの一入力端子（−）と出力端子
OUT1との間に第１の抵抗R1を接続し、その一入
力端子（−）側を第２の抵抗R2を介して超音波
振動子T1，T2…TNの出力部側からの出力信号入
力部IN1、即ち移相器の入力部とし、また演算増
幅器OPの他の入力端子（＋）側を可変抵抗R3を
介して前記出力信号入力部IN1に接続するととも
にコンデンサＣを介してコモン端子CT側に接続
して構成してもよく、あるいは第５図２に示すよ
うに、例えばcos（Ωｔ＋）の移相信号を発生す
る移相発生回路PCの出力部を、ミキサMIXの移
相信号入力部に接続する一方、ミキサMIXの入
力部IN2を移相器の入力部とし、またミキサMIX
の出力部をバンドパスフイルタBPFの入力部に
接続するとともにそのバンドパスフイルタBPF
の出力部OUT2を移相器の出力部として構成して
もよい。このような構成を有する移相器φ1，φ2
…φNによつて、対応する前置増幅器PR1，PR2…
PRNで増幅された超音波振動子T1，T2…TNから
の出力信号S3は、先述のように各振動子の配置位
置に対応した移相遅れまたは移相進みを与えられ
る。一方、切換スイツチSW1，SW2…SWNは、
偶数チヤンネルの切換スイツチSW2，SW4…と、
奇数チヤンネルの切換スイツチSW1，SW3，SW5
…との２系統の切換スイツチに分けて構成されて
いる。これら各切換スイツチは例えばゲートで構
成され、スイツチ選択制御回路１１が順次送出す
る例えば矩形波出力信号で第６図１，２に示す関
係のごとく切換スイツチSW1，SW2，…SWNの
順に選択駆動され、各振動子によつて補捉された
受信信号を第１、第２の掛算器１２１，１２２の
方へ通過させる。すなわち、第１の切換スイツチ
SW1によつて第１の超音波振動子T1で補捉され
た第１の受信信号S1が第１の前置増幅器PR1で増
幅されかつ第１の移相器φ1で定の第１の位相遅
れφ1を受けた後に第１の掛算器１２１に供給さ
れている間〔第６図１のT1参照〕、第２の切換ス
イツチSW2を駆動し〔第６図２のT2参照〕、第２
の超音波振動子T2で補捉されかつ第２の位相遅
れφ2を与えられた第２の受信信号を第２の掛算
器１２２に供給する。第２の掛算器１２２に第２
の切換スイツチSW2を介して第２の受信信号が供
給されている間に、第１の切換スイツチSW1を開
にすると同時に第３の切換スイツチSW3を閉にし
て第３の切換スイツチSW3を介して第１の掛算器
１２１に第３の超音波振動子T3からの第３の位
相遅れφ3を有する第３の受信信号を供給する。
なお、各切換スイツチの閉時間の１／２において、 他の切換スイツチが開または閉にされるものとす
る。このようにして、第１〜第Ｎの切換スイツチ
SW1，SW2…SWNの開閉に対応して第１、第２
の掛算器１２１，１２２に振動子の配置位置に対
応して各々位相遅れを異にする第１〜第Ｎの受信
信号が供給される。なお、第１の掛算器１２１に
は、奇数チヤンネルの受信信号が供給され、第２
の掛算器１２２には、偶数チヤンネルの受信信号
が供給される。なお、第１、第２の掛算器１２
１，１２２に供給される信号は、それぞれ符号
Ａ，Ｂであらわす。補間関数発生回路１３は、第
６図３，４にそれぞれ示す第１、第２の三角波補
間関数信号ａ，ｂをそれぞれ第１、第２の掛算器
１２１，１２２の各一入力端子に供給する。ま
た、第１、第２の掛算器１２１，１２２は、例え
ばアナログデイバイシズ社製のAD532で構成さ
れており、これら両掛算器１２１，１２２からの
各出力信号aA，bBは、加算器１４の各入力端子
に供給される。即ち、第１の掛算器１２１からの
信号は奇数チヤンネルの受信信号Ａと第１の三角
波補間関数信号ａとを掛算した第１の信号aAで
あり、第２の掛算器１２２からの信号は偶数チヤ
ンネルの受信信号Ｂと第２の三角波補間関数信号
ｂとを掛算した第２の信号bBである。上記した
加算器１４はこれら第１、第２の信号aA，bBを
加算した第３の信号Ｆ（＝aA＋bB）を、第６図
５に示すように出力する。その結果、加算器１４
からの第３の信号Ｆは、等価的に次式(6)であらわ
される信号となる。
ｆ（ｔ）＝Acos（ωt−１／２μt2） …(6)
ただし、ω＝ω0＝2πk／λSinθであり、μ＝2ak2
である。
なお、第３の信号Ｆは、第７図１に示すような
チヤープ信号ｆ（ｔ）である。また、サイドロー
プを抑圧するために第３の掛算器１５において、
チヤープ信号ｆ（ｔ）、即ち、加算器１４からの第
３の信号Ｆと、窓関数発生器１６からの第７図２
に示すような重みを有する窓関数信号ωとを掛算
すると、第７図３に示すような第４の信号〔ω・
ｆ（ｔ）〕が第３の掛算器１５の出力部から得られ
る。
チヤープ信号ｆ（ｔ）である。また、サイドロー
プを抑圧するために第３の掛算器１５において、
チヤープ信号ｆ（ｔ）、即ち、加算器１４からの第
３の信号Ｆと、窓関数発生器１６からの第７図２
に示すような重みを有する窓関数信号ωとを掛算
すると、第７図３に示すような第４の信号〔ω・
ｆ（ｔ）〕が第３の掛算器１５の出力部から得られ
る。
なお、上述の窓関数信号の掛け方としては、第
３の掛算器１５の代わりに、各チヤンネルの前置
増幅器PR1，PR2…PRNにおいて、予め窓関数信
号に相当する利得を与えておく方法もある。ま
た、窓関数としては、ハミング、ハニング、チエ
ビシエフ等があり、例えばサイドローブの抑圧を
重視するか、またはビーム幅を重視するかによつ
て、掛けるべき窓関数の種類も異なる。したがつ
て、本実施例のように、第３の掛算器１５を使用
する場合は、各種の窓関数をプログラマブルリー
ドオンリメモリに記憶させておき、必要に応じて
そのメモリから適切な窓関数を呼出すとともに
Ｄ／Ａ変換を介して所望の窓関数とするアダプテ
イブウエイト方式を取ることが可能である。この
ようにして、第３の掛算器１５からの出力信号
〔ω・ｆ（ｔ）〕は、前記式(3)に示すインパルスポ
ンス〔ｈ（ｔ）〕を有するマツチドフイルタで構成
されたパルス圧縮手段２に入力される。このよう
に、第７図３に示すような出力信号〔ω・ｆ
（ｔ）〕が入力されたパルス圧縮手段２は、先述し
たように、前記式(5)であらわされる信号〔Ｐ
（ｔ）〕を出力する。こうして、パルス圧縮手段２
の出力の時系列上に指向性受波ビーム信号があら
われるので、このビーム信号を、増幅器５を介し
てブラウン管表示器３の輝度制御端子に供給する
とよい。
３の掛算器１５の代わりに、各チヤンネルの前置
増幅器PR1，PR2…PRNにおいて、予め窓関数信
号に相当する利得を与えておく方法もある。ま
た、窓関数としては、ハミング、ハニング、チエ
ビシエフ等があり、例えばサイドローブの抑圧を
重視するか、またはビーム幅を重視するかによつ
て、掛けるべき窓関数の種類も異なる。したがつ
て、本実施例のように、第３の掛算器１５を使用
する場合は、各種の窓関数をプログラマブルリー
ドオンリメモリに記憶させておき、必要に応じて
そのメモリから適切な窓関数を呼出すとともに
Ｄ／Ａ変換を介して所望の窓関数とするアダプテ
イブウエイト方式を取ることが可能である。この
ようにして、第３の掛算器１５からの出力信号
〔ω・ｆ（ｔ）〕は、前記式(3)に示すインパルスポ
ンス〔ｈ（ｔ）〕を有するマツチドフイルタで構成
されたパルス圧縮手段２に入力される。このよう
に、第７図３に示すような出力信号〔ω・ｆ
（ｔ）〕が入力されたパルス圧縮手段２は、先述し
たように、前記式(5)であらわされる信号〔Ｐ
（ｔ）〕を出力する。こうして、パルス圧縮手段２
の出力の時系列上に指向性受波ビーム信号があら
われるので、このビーム信号を、増幅器５を介し
てブラウン管表示器３の輝度制御端子に供給する
とよい。
なお、偏向波発生器６は、制御器４からの制御
信号に基づいてブラウン管の電子ビームを偏向さ
せる偏向波に発生し、ブラウン管のビーム偏向制
御端子へ供給する。制御器４は、受波手段１のス
イツチ選択制御器１１、補間関数発生器１３およ
び偏向波発生器６を制御する。
信号に基づいてブラウン管の電子ビームを偏向さ
せる偏向波に発生し、ブラウン管のビーム偏向制
御端子へ供給する。制御器４は、受波手段１のス
イツチ選択制御器１１、補間関数発生器１３およ
び偏向波発生器６を制御する。
なお、上述の実施例において、補間関数発生器
１３が三角波補間関数信号を発生するとしている
けれども、三角波の代わりに正弦波または余弦波
の補間関数信号を発生させこれを第１、第２の掛
算器１２１，１２２に供給するようにしてもよ
い。
１３が三角波補間関数信号を発生するとしている
けれども、三角波の代わりに正弦波または余弦波
の補間関数信号を発生させこれを第１、第２の掛
算器１２１，１２２に供給するようにしてもよ
い。
なお、上述の実施例においては、表示器３とし
てブラウン管を用いているけれども、プラズマデ
イスプレイや発光ダイオードアレイ等を使用する
ことも可能である。
てブラウン管を用いているけれども、プラズマデ
イスプレイや発光ダイオードアレイ等を使用する
ことも可能である。
なお、上述の実施例においては、等間隔また
は、ほぼ等間隔に直線状に配置した超音波振動子
を１個目毎の２つの振動子グループに分け、それ
ぞれのグループに属する振動子の出力信号を第
１、第２の掛算器１２１，１２２に供給するよう
にしているけれども、これに限定されることな
く、例えば等間隔に配置される振動子を２個目毎
の３つの振動子グループに分け、それぞれグルー
プに属する振動子のグループに属する振動子の出
力信号をそれぞれ対応して設けられる第１、第
２、第３の掛算器へ供給し、一方、補間関数発生
器１３から補間関数信号として台形波を所定の順
序にてそれぞれの掛算器へ供給する場合にも同様
な効果を得ることができる。
は、ほぼ等間隔に直線状に配置した超音波振動子
を１個目毎の２つの振動子グループに分け、それ
ぞれのグループに属する振動子の出力信号を第
１、第２の掛算器１２１，１２２に供給するよう
にしているけれども、これに限定されることな
く、例えば等間隔に配置される振動子を２個目毎
の３つの振動子グループに分け、それぞれグルー
プに属する振動子のグループに属する振動子の出
力信号をそれぞれ対応して設けられる第１、第
２、第３の掛算器へ供給し、一方、補間関数発生
器１３から補間関数信号として台形波を所定の順
序にてそれぞれの掛算器へ供給する場合にも同様
な効果を得ることができる。
以上説明したように、本発明によれば、極めて
簡単な構成で受波ビームを形成することができ
る、等の効果が発揮される。
簡単な構成で受波ビームを形成することができ
る、等の効果が発揮される。
第１図は、本発明の一実施例の簡単なブロツク
回路図、第２図は第１図の受波手段の動作の原理
的説明に供する図、第３図は第１図の装置による
受波ビームを示す図、第４図は第１図の詳細図、
第５図は、第４図の移相器の各変形例を示す図、
第６図は、第４図の受波手段における加算器より
前段の回路動作の説明に供する信号波形図、第７
図は、第４図の加算器と第３の掛算器と窓関数発
生器との各出力信号波形図である。 １；受波手段、２；パルス圧縮手段、３；表示
器、T1，T2…TN；超音波振動子、PR1，PR2…
PRN；前置増幅器、φ1，φ2…φN；移相器、SW1，
SW2…SWN；切換スイツチ、１１；スイツチ選
択制御器、１２；第１の掛算器、１３；第２の掛
算器、１４；加算器、１５；第３の掛算器、１
６；窓関数発生器。
回路図、第２図は第１図の受波手段の動作の原理
的説明に供する図、第３図は第１図の装置による
受波ビームを示す図、第４図は第１図の詳細図、
第５図は、第４図の移相器の各変形例を示す図、
第６図は、第４図の受波手段における加算器より
前段の回路動作の説明に供する信号波形図、第７
図は、第４図の加算器と第３の掛算器と窓関数発
生器との各出力信号波形図である。 １；受波手段、２；パルス圧縮手段、３；表示
器、T1，T2…TN；超音波振動子、PR1，PR2…
PRN；前置増幅器、φ1，φ2…φN；移相器、SW1，
SW2…SWN；切換スイツチ、１１；スイツチ選
択制御器、１２；第１の掛算器、１３；第２の掛
算器、１４；加算器、１５；第３の掛算器、１
６；窓関数発生器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 到来信号の周波数をドツプラー効果により偏
移させるように到来信号を受波する受波手段と、
この受波手段の出力信号をパルス圧縮するパルス
圧縮手段と、このパルス圧縮手段の出力信号を到
来方向に関連づけて表示する表示手段と、これら
受波手段と表示手段とを関連させて動作させるよ
うにこれらの両手段を制御する制御手段とを具備
し、広範囲方向から到来する超音波信号を受信し
表示手段に表示する探知情報表示装置において、 上記受波手段が、直線上に所定間隔毎に配置さ
れた複数の超音波振動子とこれら超音波振動子に
個別的に対応して接続された複数の移相器とを含
むとともに、これら超音波振動子が等価的に円形
に配置された状態が得られるよう各移相器には対
応する超音波振動子の配置位置に応じた移相量が
設定されることを特徴とする探知情報表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2328882A JPS58139088A (ja) | 1982-02-13 | 1982-02-13 | 探知情報表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2328882A JPS58139088A (ja) | 1982-02-13 | 1982-02-13 | 探知情報表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58139088A JPS58139088A (ja) | 1983-08-18 |
| JPH0148516B2 true JPH0148516B2 (ja) | 1989-10-19 |
Family
ID=12106411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2328882A Granted JPS58139088A (ja) | 1982-02-13 | 1982-02-13 | 探知情報表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58139088A (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51120750A (en) * | 1975-04-16 | 1976-10-22 | Hitachi Ltd | Method of compressing pulses in high frequency range |
| JPS5844227B2 (ja) * | 1977-10-07 | 1983-10-01 | 古野電気株式会社 | 水中探知装置における指向性ビ−ムの副極抑圧方式 |
| JPS56147082A (en) * | 1980-04-17 | 1981-11-14 | Yoshinori Hayakawa | Method and device for quantitative ultrasonic inspection using plural frequencies |
| JPS56160672A (en) * | 1980-04-25 | 1981-12-10 | Furuno Electric Co Ltd | Sea bottom signal sensor of sea depth sounding device |
| US4329876A (en) * | 1980-06-03 | 1982-05-18 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for acoustic scanning using bulk wave scattering of bulk waves by an acoustic grating |
| JPS576377A (en) * | 1980-06-13 | 1982-01-13 | Hitachi Ltd | Multiplication array type ultrasonic wave searching device |
-
1982
- 1982-02-13 JP JP2328882A patent/JPS58139088A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58139088A (ja) | 1983-08-18 |
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