JPH02201284A - 速度測定システム用送受波装置 - Google Patents
速度測定システム用送受波装置Info
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- JPH02201284A JPH02201284A JP2331689A JP2331689A JPH02201284A JP H02201284 A JPH02201284 A JP H02201284A JP 2331689 A JP2331689 A JP 2331689A JP 2331689 A JP2331689 A JP 2331689A JP H02201284 A JPH02201284 A JP H02201284A
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- phase
- reception
- wave transmitting
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は船舶等に用いられると共に、ドツプラ効果を利
用する速度測定システム用送受波装置に関し、−層詳細
には、複数の超音波パルス放射および入射(送信、受信
)用素子(以下、超音波パルス用の放射および入射用素
子を単に素子と称する)を一体的形状に配設した送受波
器が船舶等の船底外表部(以下、単に船底という)等に
配設され、さらに、信号処理系との協働のもとに前記送
受波部において、先ず、4方向の主放射(以下、ビーム
という)に形成される超音波パルスを海中等に放射せし
め、而かる後、夫々の超音波パルスが海底面等で反射さ
れると共に、ドツプラ周波数偏位を伴って入射せしめら
れた超音波パルスから、夫々の4ビーム方向の受信信号
を弁別して導出することにより、4方向の海底等に対す
る絶対速度および/または距離等の算出が可能となると
共に、構成の簡素化および小型化が達成され、且つ船底
等における配置の自由度が向上する速度測定システム用
送受波装置に関する。
用する速度測定システム用送受波装置に関し、−層詳細
には、複数の超音波パルス放射および入射(送信、受信
)用素子(以下、超音波パルス用の放射および入射用素
子を単に素子と称する)を一体的形状に配設した送受波
器が船舶等の船底外表部(以下、単に船底という)等に
配設され、さらに、信号処理系との協働のもとに前記送
受波部において、先ず、4方向の主放射(以下、ビーム
という)に形成される超音波パルスを海中等に放射せし
め、而かる後、夫々の超音波パルスが海底面等で反射さ
れると共に、ドツプラ周波数偏位を伴って入射せしめら
れた超音波パルスから、夫々の4ビーム方向の受信信号
を弁別して導出することにより、4方向の海底等に対す
る絶対速度および/または距離等の算出が可能となると
共に、構成の簡素化および小型化が達成され、且つ船底
等における配置の自由度が向上する速度測定システム用
送受波装置に関する。
[発明の背景]
近時、船舶等にふいては、海底面等に対する絶対速度お
よび/または距離等を算出して表示する対地速度測定シ
ステムが多用されている。
よび/または距離等を算出して表示する対地速度測定シ
ステムが多用されている。
当該対地速度測定システムは、先ず、船底に固着された
送受波部と信号処理系との協働のもとに、例えば、周波
数125KHzの超音波(高周波信号)が所定間隔のパ
ルス状信号に形成され、且つ増幅されて尖頭値電力6K
W等に形成された超音波パルスとして海中へ所定の俯角
、例えば、60°をもって放射される。そして超音波パ
ルスが海底面等で反射されると共に反射された超音波パ
ルスが前記送受波部で入射せしめられる。そして送受波
部から入射した超音波パルスがドツプラ周波数偏位を伴
う受信信号として導出される。このようにして導出され
る受信信号から海底面に対する絶対速度および/または
距離等を算出し、且つ表示している。
送受波部と信号処理系との協働のもとに、例えば、周波
数125KHzの超音波(高周波信号)が所定間隔のパ
ルス状信号に形成され、且つ増幅されて尖頭値電力6K
W等に形成された超音波パルスとして海中へ所定の俯角
、例えば、60°をもって放射される。そして超音波パ
ルスが海底面等で反射されると共に反射された超音波パ
ルスが前記送受波部で入射せしめられる。そして送受波
部から入射した超音波パルスがドツプラ周波数偏位を伴
う受信信号として導出される。このようにして導出され
る受信信号から海底面に対する絶対速度および/または
距離等を算出し、且つ表示している。
斯かる速度測定システムは、例えば、ドツプラ・ツナあ
るいはドツプラ・ログ等と呼称されている。この種の実
働される速度測定システムにあっては、例えば、船首近
傍の船底に4ビームの超音波パルスを個別に放射せしめ
る夫々の別体に構成された送受波部が取着されている。
るいはドツプラ・ログ等と呼称されている。この種の実
働される速度測定システムにあっては、例えば、船首近
傍の船底に4ビームの超音波パルスを個別に放射せしめ
る夫々の別体に構成された送受波部が取着されている。
これは、船舶の動揺に対する絶対速度を補償するため、
例えば、船首、船尾方向と左舷、右舷方向に4ビームの
超音波パルスを放射し、且つ当該超音波パルスが反射さ
れると共に入射した超音波パルスから得られる夫々の受
信信号をもって相加平均環を行い、それにより比較的正
確な絶対速度および/または距離等を算出するという理
由に基づく。
例えば、船首、船尾方向と左舷、右舷方向に4ビームの
超音波パルスを放射し、且つ当該超音波パルスが反射さ
れると共に入射した超音波パルスから得られる夫々の受
信信号をもって相加平均環を行い、それにより比較的正
確な絶対速度および/または距離等を算出するという理
由に基づく。
前記の送受波部は船首、船尾方向と左舷、右舷方向に4
ビームの超音波パルスを放射、入射せしめる専用の送受
波部、すなわち、4個の送受波部が別体に配設されて用
いられていたが、さらに簡素化された構成の送受波部等
が採用された例として当出願人より提案された特公昭箱
63−48319号公報に示される速度測定システム用
送受波装置を掲げることが出来よう。
ビームの超音波パルスを放射、入射せしめる専用の送受
波部、すなわち、4個の送受波部が別体に配設されて用
いられていたが、さらに簡素化された構成の送受波部等
が採用された例として当出願人より提案された特公昭箱
63−48319号公報に示される速度測定システム用
送受波装置を掲げることが出来よう。
当該速度測定システム用送受波装置の概略を第1図に示
す。この例では素子Ll乃至り。が図示しないフェーズ
ラインに接続されて直線上に配設され、当該素子り、乃
至しわの配列によって生起するビームが船首および船尾
方向に生起するように配置された送受波部2、さらに位
相反転器4aおよび4b、送受波部2からの超音波パル
スの入射による受信信号の導出、さらに送受波部2に対
する超音波パルス信号Pwの供給のための送受切換手段
6aおよび6b、所定の幅、且つ尖頭値電力に形成され
た超音波パルス信号Pwを発生するための高周波電力発
生手段8、λ/4(π/2相)進相器12、λ/4遅相
器14、加算器16および18を有している。
す。この例では素子Ll乃至り。が図示しないフェーズ
ラインに接続されて直線上に配設され、当該素子り、乃
至しわの配列によって生起するビームが船首および船尾
方向に生起するように配置された送受波部2、さらに位
相反転器4aおよび4b、送受波部2からの超音波パル
スの入射による受信信号の導出、さらに送受波部2に対
する超音波パルス信号Pwの供給のための送受切換手段
6aおよび6b、所定の幅、且つ尖頭値電力に形成され
た超音波パルス信号Pwを発生するための高周波電力発
生手段8、λ/4(π/2相)進相器12、λ/4遅相
器14、加算器16および18を有している。
当該構成において、第2図に示されるように、素子L+
、L2 、L3・・・Lイの間隔dを半波長(λ/2
)として、素子L1、L2、L3・・・L、。
、L2 、L3・・・Lイの間隔dを半波長(λ/2
)として、素子L1、L2、L3・・・L、。
を夫々交互に逆位相で励振すると可視領域に現れる超音
波パルスA、の指向性が60°に形成される。そして、
送信時においては、第3図Aに示されるようにビームが
法線を挟んで船首および船尾方向の直線上に60°の間
隔を有して形成される。一方、受信時においては、前記
送信時と同様のビーム方向をもって反射された超音波パ
ルスが送受波部2に入射せしめられた後、送受切換手段
6aおよび6bから導出される信号S、およびS2を夫
々λ/4進相器12、λ/4遅相器14に右いてπ/2
の進相および遅相の信号処理を施す。そして、加算器1
6および18において合成すると、第3図BおよびCに
示されるように、船首および船尾方向に夫々法線との間
が30°に形成されて入射された超音波パルスが受信信
号EPおよびEAに分離して導出される。
波パルスA、の指向性が60°に形成される。そして、
送信時においては、第3図Aに示されるようにビームが
法線を挟んで船首および船尾方向の直線上に60°の間
隔を有して形成される。一方、受信時においては、前記
送信時と同様のビーム方向をもって反射された超音波パ
ルスが送受波部2に入射せしめられた後、送受切換手段
6aおよび6bから導出される信号S、およびS2を夫
々λ/4進相器12、λ/4遅相器14に右いてπ/2
の進相および遅相の信号処理を施す。そして、加算器1
6および18において合成すると、第3図BおよびCに
示されるように、船首および船尾方向に夫々法線との間
が30°に形成されて入射された超音波パルスが受信信
号EPおよびEAに分離して導出される。
当該受信信号EpおよびEAは、例えば、デジタル信号
に形成せしめられ、斯かる後、マイクロプロセッサ等を
用いて信号処理を施し、船底から海底面との絶対速度お
よび/または距離等に算出され、さらに表示器、例えば
、カウンタ等に数字をもって、表示される。
に形成せしめられ、斯かる後、マイクロプロセッサ等を
用いて信号処理を施し、船底から海底面との絶対速度お
よび/または距離等に算出され、さらに表示器、例えば
、カウンタ等に数字をもって、表示される。
このような、第1図に示される例が実働される際には、
船首、船尾方向および左舷、右舷に4ビームに形成され
た超音波パルスA、を放射せしめ、且つその反射された
後入射された超音波パルスから得られる受信信号Epお
よびEAからその相加率均等をもって海底面との絶対速
度および/または距離等を算出し、これにより船舶の揺
動による誤差を補正するようになされている。それ故、
第2図に示されるように、構成される送受波部2を二組
、例えば、所定の俯角をもって、且つ船首、船尾方向と
左舷、右舷方向にビームが形成されるように、すなわち
、別体に構成される二組の送受波部2を船底に配設する
ことが必要とされる。また、これにより相応した本数の
給電線路の布設等を伴うものとなり、比較的煩雑を要す
るこれらの改善が希求されていた。
船首、船尾方向および左舷、右舷に4ビームに形成され
た超音波パルスA、を放射せしめ、且つその反射された
後入射された超音波パルスから得られる受信信号Epお
よびEAからその相加率均等をもって海底面との絶対速
度および/または距離等を算出し、これにより船舶の揺
動による誤差を補正するようになされている。それ故、
第2図に示されるように、構成される送受波部2を二組
、例えば、所定の俯角をもって、且つ船首、船尾方向と
左舷、右舷方向にビームが形成されるように、すなわち
、別体に構成される二組の送受波部2を船底に配設する
ことが必要とされる。また、これにより相応した本数の
給電線路の布設等を伴うものとなり、比較的煩雑を要す
るこれらの改善が希求されていた。
[発明の目的コ
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、4方
向にビームが形成されるように複数の素子が一体的形状
に配設された送受波部が船舶等の船底部等に配設される
と共に、当該送受波部と信号処理系との協働のもとに、
先ず、前記送受波部から4ビームに形成される超音波パ
ルスを海中下方等に同時に放射せしめ、次に、夫々の超
音波パルスが海底面等で反射され、ここでドツプラ周波
数偏位を伴い前記送受波部に入射せしめられる超音波パ
ルスが受信信号に形成されて信号処理系に供給される。
向にビームが形成されるように複数の素子が一体的形状
に配設された送受波部が船舶等の船底部等に配設される
と共に、当該送受波部と信号処理系との協働のもとに、
先ず、前記送受波部から4ビームに形成される超音波パ
ルスを海中下方等に同時に放射せしめ、次に、夫々の超
音波パルスが海底面等で反射され、ここでドツプラ周波
数偏位を伴い前記送受波部に入射せしめられる超音波パ
ルスが受信信号に形成されて信号処理系に供給される。
さらに信号処理系に右いて前記4方向ビームの夫々の受
信信号を弁別して導出することにより、4方向における
海底面との絶対速度および/または距離等の算出が可能
となると共に、構成の簡素化および小型化の目的が達成
され、且つ船底等における送受波部の配置が比較的制限
を伴うことなく、すなわち、船底等における配置の自由
度が向上する速度測定システム用送受波装置を提供する
ことを目的とする。
信信号を弁別して導出することにより、4方向における
海底面との絶対速度および/または距離等の算出が可能
となると共に、構成の簡素化および小型化の目的が達成
され、且つ船底等における送受波部の配置が比較的制限
を伴うことなく、すなわち、船底等における配置の自由
度が向上する速度測定システム用送受波装置を提供する
ことを目的とする。
[目的を達成するための手段]
前記の目的を達成するために、本発明は移動体から4方
向に超音波パルスを放射せしめると共に前記夫々の超音
波パルスを反射させる実質的な物標からドツプラ周波数
偏位を伴い反射された超音波パルスを入射せしめ且つ得
られる受信信号から前記移動体と前記物標との間の絶対
速度および/または距離を示す信号を導出する速度測定
システム用送受波装置において、前記超音波パルス信号
を生成する高周波電力発生手段と、前記超音波パルス信
号が供給されて送信時には少なくとも前後および左右に
実質的に等しい俯角を有する超音波パルスを4方向に同
時に放射せしめ且つ受信時にあっては前記物標に反射さ
れた4方向超音波パルスを入射せしめるべく配列された
複数の素子および当該複数の素子間を接続するフェーズ
ラインが形成された送受波器と、当該送受波器において
入射せしめられた超音波パルスから生成される受信信号
をもって前記前後の方向および左右の方向における所望
のうちいずれか一方の方向を示す信号を生成して導出す
る受信信号弁別手段と、送信時にあっては前記超音波パ
ルス信号を前記送受波器に供給せしめ受信時にふいては
前記受信信号を前記受信信号弁別手段に供給せしめる切
換手段とを備えて構成されることを特徴とする。
向に超音波パルスを放射せしめると共に前記夫々の超音
波パルスを反射させる実質的な物標からドツプラ周波数
偏位を伴い反射された超音波パルスを入射せしめ且つ得
られる受信信号から前記移動体と前記物標との間の絶対
速度および/または距離を示す信号を導出する速度測定
システム用送受波装置において、前記超音波パルス信号
を生成する高周波電力発生手段と、前記超音波パルス信
号が供給されて送信時には少なくとも前後および左右に
実質的に等しい俯角を有する超音波パルスを4方向に同
時に放射せしめ且つ受信時にあっては前記物標に反射さ
れた4方向超音波パルスを入射せしめるべく配列された
複数の素子および当該複数の素子間を接続するフェーズ
ラインが形成された送受波器と、当該送受波器において
入射せしめられた超音波パルスから生成される受信信号
をもって前記前後の方向および左右の方向における所望
のうちいずれか一方の方向を示す信号を生成して導出す
る受信信号弁別手段と、送信時にあっては前記超音波パ
ルス信号を前記送受波器に供給せしめ受信時にふいては
前記受信信号を前記受信信号弁別手段に供給せしめる切
換手段とを備えて構成されることを特徴とする。
[実施態様]
次に、本発明に係る速度測定システム用送受波装置につ
いて好適な一実施態様を掲げ、添付の図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。なお、文中の煩瑣を避けるため
、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、また、重
複した説明は省略する。
いて好適な一実施態様を掲げ、添付の図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。なお、文中の煩瑣を避けるため
、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、また、重
複した説明は省略する。
第4図に示される例においては、超音波パルスを4方向
、例えば、左舷、右舷および船首、船尾方向に放射し、
且つ海底等で反射された超音波パルスを入射せしめる送
受波部40と、当該送受波部40に所定のパルス幅、且
つ尖頭値電力に形成された超音波パルス信号P、を送出
し、さらに送受波部40に入射せしめられる超音波パル
スから得られる受信信号S、乃至S8から夫々4ビーム
に対応した弁別処理を施す信号処理系44とで概略構成
されている。
、例えば、左舷、右舷および船首、船尾方向に放射し、
且つ海底等で反射された超音波パルスを入射せしめる送
受波部40と、当該送受波部40に所定のパルス幅、且
つ尖頭値電力に形成された超音波パルス信号P、を送出
し、さらに送受波部40に入射せしめられる超音波パル
スから得られる受信信号S、乃至S8から夫々4ビーム
に対応した弁別処理を施す信号処理系44とで概略構成
されている。
先ず、送受波部40を説明する。当該送受波部40は各
素子a乃至dが縦列、横列方向において夫々の間隔がλ
/R離間して配列されている。
素子a乃至dが縦列、横列方向において夫々の間隔がλ
/R離間して配列されている。
従って、各素子a乃至dの対角線間においては1λ離間
して配置されていることになる。なお、λは超音波パル
ス信号Psの1波長である。
して配置されていることになる。なお、λは超音波パル
ス信号Psの1波長である。
そして、当該素子a乃至dはフェーズライン(Phas
e Line) F La s F LbおよびFLc
およびFL、の夫々の正位相側および逆位相側に図示さ
れるように、所謂、フェーズドアレー型に形成されて接
続されている(以下、各素子a乃至dにおいて、正位相
で励振される素子を@乃至■で示す)。ここで煩瑣を避
けるため実働的構成の詳細は省略するが、例えば、素子
a乃至dはビーム方向に16列、ビームと直角方向に1
6列に配列された256個を用い、また副ローブの抑圧
のため、対応する夫々の素子a乃至dに重み付けを行う
。そして、フェーズラインFL、の一方の線路−ajは
位相反転器52の一端、すなわち、素子接続側と接続さ
れ、フェーズラインFL、の一方の線路−bjは位相反
転器54の一端に接続されている。さらに、フェーズラ
インFLcの一方の線路−cjは位相反転器56の一端
に、またフェーズラインFL、の一方の線路−djは位
相反転器58の一端に夫々接続されている。そして位相
反転器52.54および56.58の他端、すなわち、
送信時にふける超音波パルス信号P、の入力端、また受
信時における信号の導出側は前記フェーズラインFL、
。
e Line) F La s F LbおよびFLc
およびFL、の夫々の正位相側および逆位相側に図示さ
れるように、所謂、フェーズドアレー型に形成されて接
続されている(以下、各素子a乃至dにおいて、正位相
で励振される素子を@乃至■で示す)。ここで煩瑣を避
けるため実働的構成の詳細は省略するが、例えば、素子
a乃至dはビーム方向に16列、ビームと直角方向に1
6列に配列された256個を用い、また副ローブの抑圧
のため、対応する夫々の素子a乃至dに重み付けを行う
。そして、フェーズラインFL、の一方の線路−ajは
位相反転器52の一端、すなわち、素子接続側と接続さ
れ、フェーズラインFL、の一方の線路−bjは位相反
転器54の一端に接続されている。さらに、フェーズラ
インFLcの一方の線路−cjは位相反転器56の一端
に、またフェーズラインFL、の一方の線路−djは位
相反転器58の一端に夫々接続されている。そして位相
反転器52.54および56.58の他端、すなわち、
送信時にふける超音波パルス信号P、の入力端、また受
信時における信号の導出側は前記フェーズラインFL、
。
FLbの夫々の他方の線路+a j、 +b jおよび
+c j、 +a jが接続されている。このように構
成されると共に、位相反転器52.54および56.5
8の他端に給電線路り、、LbおよびLc、 L、+が
接続されている。当該給電線路り、 、LbおよびLc
、Ldは、例えば、同軸ケーブル62等が用いられて、
船内の所要の場所に設置される信号処理系44との間に
結線されている。
+c j、 +a jが接続されている。このように構
成されると共に、位相反転器52.54および56.5
8の他端に給電線路り、、LbおよびLc、 L、+が
接続されている。当該給電線路り、 、LbおよびLc
、Ldは、例えば、同軸ケーブル62等が用いられて、
船内の所要の場所に設置される信号処理系44との間に
結線されている。
次に、信号処理系44を説明する。当該信号処理系44
は給電線路り、が、例えば、同軸リレー半導体スイッチ
等を用いた送受信切換手段66の第1端に接続され、ま
た給電線路Lbが送受信切換手段68の第1端に接続さ
れている。さらに給電線路Lcが送受信切換手段70の
第1端に、また給電線路り、が送受信切換手段72の第
1端に夫々接続されている。
は給電線路り、が、例えば、同軸リレー半導体スイッチ
等を用いた送受信切換手段66の第1端に接続され、ま
た給電線路Lbが送受信切換手段68の第1端に接続さ
れている。さらに給電線路Lcが送受信切換手段70の
第1端に、また給電線路り、が送受信切換手段72の第
1端に夫々接続されている。
一方、送受信切換手段66.68および70.72の夫
々の第2端に高周波電力発生手段74から所定の尖頭値
電力をもってパルス状に形成された超音波パルス信号P
、が供給される。次に、送受信切換手段66.68およ
び70.72の第3端は夫々受信信号弁別部80に接続
される。
々の第2端に高周波電力発生手段74から所定の尖頭値
電力をもってパルス状に形成された超音波パルス信号P
、が供給される。次に、送受信切換手段66.68およ
び70.72の第3端は夫々受信信号弁別部80に接続
される。
当該受信信号弁別部80は位相反転器82および84と
加算器8G、88および92.94とを備えている。
加算器8G、88および92.94とを備えている。
そして、送受信切換手段66の第3端と位相反転器82
および加算器94が接続されている。また送受信切換手
段68の第3端と加算器88および92とが接続され、
送受信切換手段70の第4端と位相反転器84および加
算器88が接続されている。次に送受信切換手段72の
第3端が加算器86および94に接続されている。
および加算器94が接続されている。また送受信切換手
段68の第3端と加算器88および92とが接続され、
送受信切換手段70の第4端と位相反転器84および加
算器88が接続されている。次に送受信切換手段72の
第3端が加算器86および94に接続されている。
そして、加算器86と加算器95および96が接続され
、また、加算器88とλ/4進相器97aとλ/4遅相
器97bが接続される。さらに、λ/4進相器97aと
λ/4遅相器97bの出力端が夫々に加算器95および
96に接続される。加算器92と加算器98および99
が接続され、また加算器94とλ/4進相器100aと
λ/4遅相器100bの出力端が夫々に加算器98およ
び99に接続される。
、また、加算器88とλ/4進相器97aとλ/4遅相
器97bが接続される。さらに、λ/4進相器97aと
λ/4遅相器97bの出力端が夫々に加算器95および
96に接続される。加算器92と加算器98および99
が接続され、また加算器94とλ/4進相器100aと
λ/4遅相器100bの出力端が夫々に加算器98およ
び99に接続される。
このように接続される加算器95.96および98.9
9からは左舷、右舷および船首、船尾方向に対応する受
信方向信号S□、5ilbおよびS RCsSlidが
導出される。
9からは左舷、右舷および船首、船尾方向に対応する受
信方向信号S□、5ilbおよびS RCsSlidが
導出される。
本実施態様にかかる速度測定システム用送受波装置は以
上のように構成されるものであり、次にその作用並びに
効果について説明する。
上のように構成されるものであり、次にその作用並びに
効果について説明する。
ここで、速度測定システム用送受波装置の作用の理解を
容易にするため、原理を説明する。
容易にするため、原理を説明する。
当該速度測定システム用送受波装置においてはドツプラ
周波数偏位をもとに4方向の海底面に対する絶対速度お
よび/または距離等の算出を行うための受信方向信号5
la) subおよび5RCs Sadの導出が行われ
るが、前記の算出は送受波部40から放射される超音波
パルスの周波数(fo)、また海底面から反射されて再
度送受波部40において入射せしめられた周波数(f
b)等において周知の諸式等で求めればよく、故に、詳
細な説明は要しないであろう。
周波数偏位をもとに4方向の海底面に対する絶対速度お
よび/または距離等の算出を行うための受信方向信号5
la) subおよび5RCs Sadの導出が行われ
るが、前記の算出は送受波部40から放射される超音波
パルスの周波数(fo)、また海底面から反射されて再
度送受波部40において入射せしめられた周波数(f
b)等において周知の諸式等で求めればよく、故に、詳
細な説明は要しないであろう。
ここで、第4図における送受波部40の一部の素子a、
b、c、dの配列を第5図に示す。前記送受波部40は
各素子a、b1c、dを一定振幅、且つ共位相および逆
位相等で励振した等振幅励振直線フェーズドアレー型と
して知悉され、各素子a、b、c、d間が励振位相差δ
であるとき、波長λ、素子間隔dとすると、その指向性
R(θ)は、 で示される。
b、c、dの配列を第5図に示す。前記送受波部40は
各素子a、b1c、dを一定振幅、且つ共位相および逆
位相等で励振した等振幅励振直線フェーズドアレー型と
して知悉され、各素子a、b、c、d間が励振位相差δ
であるとき、波長λ、素子間隔dとすると、その指向性
R(θ)は、 で示される。
但し、
φ=2π/λ・d−sinθ−δ ・・・(2
)このように示される原理は各素子a、bSc。
)このように示される原理は各素子a、bSc。
dの励振位相差δを変化することによって主ビーム方向
を変えることが出来る、所謂、フェーズドアレーを形成
するものである。
を変えることが出来る、所謂、フェーズドアレーを形成
するものである。
また、前記送受波部40においては60°の俯角を有し
たビームで入射されるが、ここで俯角60°の形成につ
いて説明する。正弦的平面波の超音波パルスが直線上に
並んだn個の素子a1b、cSdに鉛直線に対し角度θ
で入射したとする。0番目の素子R0を基準にとり、m
番目の素子R1の受信信号は超音波パルスが距離1、
= mdcosθだけ進むに要する時間だけ遅延する。
たビームで入射されるが、ここで俯角60°の形成につ
いて説明する。正弦的平面波の超音波パルスが直線上に
並んだn個の素子a1b、cSdに鉛直線に対し角度θ
で入射したとする。0番目の素子R0を基準にとり、m
番目の素子R1の受信信号は超音波パルスが距離1、
= mdcosθだけ進むに要する時間だけ遅延する。
すなわち、周波数ω=2πfにおける波長λの超音波パ
ルスに対し位相の遅延は、λ/2とすればよいことが判
る。
ルスに対し位相の遅延は、λ/2とすればよいことが判
る。
また、
の式に上記の関係を代入すると、
となり、ここで隣合う素子間の位相遅れをラジアンで表
せば、 故に、 ■ となる。
せば、 故に、 ■ となる。
従って、位相差π/2で60°方向の平面波を人力する
ためには素子a、b、c、d間隔をとなり、音速には影
響されない。
ためには素子a、b、c、d間隔をとなり、音速には影
響されない。
さらに、前記の各素子a乃至dおよびフエーズラインF
L、乃至FL、+の配列をもって具体的な主ビーム方向
および俯角を形成する例としては、例えば、オーム社発
行、電子通信学会編のアンテナ工学ハンドブック第5章
「アレーアンテナ」に掲載される内容をもって送受波器
における各素子の配列および配置を行うことにより、本
発明において必要とする俯角および方向にビームが形成
される送受波器を実現し、且つ実働させることが出来る
。
L、乃至FL、+の配列をもって具体的な主ビーム方向
および俯角を形成する例としては、例えば、オーム社発
行、電子通信学会編のアンテナ工学ハンドブック第5章
「アレーアンテナ」に掲載される内容をもって送受波器
における各素子の配列および配置を行うことにより、本
発明において必要とする俯角および方向にビームが形成
される送受波器を実現し、且つ実働させることが出来る
。
このような原理のもとに、第5図においてIAI −X
A2軸に着目すると、1λ間隔に素子■−■−■と相互
に逆位相の素子列として配置されている。この相互に逆
位相の素子■−○〜■列は、先ず、フェーズラインFL
、の正位相側線路に素子■が接続され、次にフェーズラ
インFLcの逆位相側線路に素子■が接続されることに
より形成される。そして、送信時は素子■、■および■
、■を同相で励振させる。この場合、素子@はフェーズ
ラインFL、の正位相側線路に接続され、また、素子■
はフェーズラインFL、の正位相側線路に接続される。
A2軸に着目すると、1λ間隔に素子■−■−■と相互
に逆位相の素子列として配置されている。この相互に逆
位相の素子■−○〜■列は、先ず、フェーズラインFL
、の正位相側線路に素子■が接続され、次にフェーズラ
インFLcの逆位相側線路に素子■が接続されることに
より形成される。そして、送信時は素子■、■および■
、■を同相で励振させる。この場合、素子@はフェーズ
ラインFL、の正位相側線路に接続され、また、素子■
はフェーズラインFL、の正位相側線路に接続される。
また、素子■および■は夫々フェーズラインFLCおよ
びFL、の正位相側線路に接続されて素子@乃至■が同
位相に形成される。
びFL、の正位相側線路に接続されて素子@乃至■が同
位相に形成される。
同様に左舷、右舷方向XBI Xl1a軸方向に一対
の送信ビームが形成される。さらに、YAI−YA2軸
においても同様に素子[F]−■−[F]列において、
例えば、船首、船尾方向Ym+ −Y@2軸方向に一対
のビームが形成される。従って、送信時には第6図に示
されるようにXI X2軸方向およびY、 −Y2軸
方向の4方向に同時に、左舷および右舷方向にビームB
NxlおよびB、、2を生起し、また、船首および船尾
方向にビームBMYIおよびB。2が形成される。
の送信ビームが形成される。さらに、YAI−YA2軸
においても同様に素子[F]−■−[F]列において、
例えば、船首、船尾方向Ym+ −Y@2軸方向に一対
のビームが形成される。従って、送信時には第6図に示
されるようにXI X2軸方向およびY、 −Y2軸
方向の4方向に同時に、左舷および右舷方向にビームB
NxlおよびB、、2を生起し、また、船首および船尾
方向にビームBMYIおよびB。2が形成される。
ここで受信時の左舷、右舷方向および船首、船尾のビー
ムの合成および分離は第4図に示される受信信号弁別部
80における信号処理をもって行う。X、、−X、、軸
における素子@−■−■−■の配列から素子@の受信信
号S8と素子■の受信信号S、を位相反転器82で位相
を反転させ夫々加算器86において加算してさらに加算
器95に入力する。さらに、加算器95には加算器88
からの信号がλ/4進相器97aを介して入力されて左
舷方向の受信方向信号S。となる(これを0位相の信号
とする)。
ムの合成および分離は第4図に示される受信信号弁別部
80における信号処理をもって行う。X、、−X、、軸
における素子@−■−■−■の配列から素子@の受信信
号S8と素子■の受信信号S、を位相反転器82で位相
を反転させ夫々加算器86において加算してさらに加算
器95に入力する。さらに、加算器95には加算器88
からの信号がλ/4進相器97aを介して入力されて左
舷方向の受信方向信号S。となる(これを0位相の信号
とする)。
次に、XAl XA2軸では素子■−○−■が配列さ
れており、そのまま信号を加算すると正位相となる。但
し、素子■および■の受信信号37および受信信号S8
およびSsに比べて位相がλ/2の遅延となり、これは
俯角60”ではπ/2位相の遅延になる。ここで、受信
信号S7およびS6を加算器88で加算してλ/4遅相
器97bを介し、さらに加算器86からの信号と共に加
算器96で加算する。従って、左舷方向の受信方向信号
Slaに対しπ/2位相の右舷方向の受信方向信号Su
bとなる。このようにして左舷および右舷方向の夫々の
受信方向信号S1mおよびSlbに分離出来る。
れており、そのまま信号を加算すると正位相となる。但
し、素子■および■の受信信号37および受信信号S8
およびSsに比べて位相がλ/2の遅延となり、これは
俯角60”ではπ/2位相の遅延になる。ここで、受信
信号S7およびS6を加算器88で加算してλ/4遅相
器97bを介し、さらに加算器86からの信号と共に加
算器96で加算する。従って、左舷方向の受信方向信号
Slaに対しπ/2位相の右舷方向の受信方向信号Su
bとなる。このようにして左舷および右舷方向の夫々の
受信方向信号S1mおよびSlbに分離出来る。
同様にしてY a r Y !l a 1mでは素子
■の受信信号Ss−と素子[F]の受信信号S7を位相
反転器84で位相を反転させ、且つ加算器92において
加算せしめて加算器98に入力する。さらに、加算器9
8には加算器94からの信号がλ/4進相器100aを
介して入力されて船首方向の受信方向信号5ilcを導
出する。なお、受信方向信号SRCを0位相とする。
■の受信信号Ss−と素子[F]の受信信号S7を位相
反転器84で位相を反転させ、且つ加算器92において
加算せしめて加算器98に入力する。さらに、加算器9
8には加算器94からの信号がλ/4進相器100aを
介して入力されて船首方向の受信方向信号5ilcを導
出する。なお、受信方向信号SRCを0位相とする。
次に、YAI−YA2軸では素子@および■の受信信号
S、およびS、を加算器94で加算せしめてλ/4遅相
器100bを介して、さらに加算器92からの信号と共
に加算器99で加算して、受信方向信号Sueに対して
π/2位相の遅延した船尾方向の受信方向信号5lid
が得られる。これにより船首および船尾方向に夫々受信
方向信号SRcおよびS□として分離出来る。
S、およびS、を加算器94で加算せしめてλ/4遅相
器100bを介して、さらに加算器92からの信号と共
に加算器99で加算して、受信方向信号Sueに対して
π/2位相の遅延した船尾方向の受信方向信号5lid
が得られる。これにより船首および船尾方向に夫々受信
方向信号SRcおよびS□として分離出来る。
第7図に前記左舷および右舷方向にビームXI % X
2 、さらに船首および船尾方向にビームYl、Y2が
形成される状態を示し、また、第8図に第4図に示され
る受信信号弁別部80の実働回路を示した。この例では
受信信号S5乃至S、が所定の駆動状態を得るための抵
抗R,,2a乃至R108bを介在して比較器102乃
至108に供給される。ここで左舷、右舷および船首、
船尾方向に対応して受信方向信号5laq Subおよ
びS lc% SRdが導出される。なお、比較器10
2乃至108は図示されるような入力極性を備え、第4
図に示される加算器86乃至94と同様の位相処理をも
って信号処理が行われる。
2 、さらに船首および船尾方向にビームYl、Y2が
形成される状態を示し、また、第8図に第4図に示され
る受信信号弁別部80の実働回路を示した。この例では
受信信号S5乃至S、が所定の駆動状態を得るための抵
抗R,,2a乃至R108bを介在して比較器102乃
至108に供給される。ここで左舷、右舷および船首、
船尾方向に対応して受信方向信号5laq Subおよ
びS lc% SRdが導出される。なお、比較器10
2乃至108は図示されるような入力極性を備え、第4
図に示される加算器86乃至94と同様の位相処理をも
って信号処理が行われる。
このようになされることにより、送受波部40が一体的
、例えば、−筐体に形成されて4ビームの超音波パルス
が同時に所定の俯角をもって放射され、且つ受信時にお
いては、左舷、右舷方向および船首、船尾方向の受信方
向信号5iLa、5llbおよびSIC% Sldが出
来る。ここで導出された受信方向信号S。5slbおよ
びS llc s S ldは、例えば、デジタル信号
に形成せしめられ、而かる後、マイクロコンビ二一夕等
における信号処理を施して、船底から海底面との絶対速
度および/または距離等に算出された後、表示器等、例
えば、カウンタ等に数字をもって表示される。
、例えば、−筐体に形成されて4ビームの超音波パルス
が同時に所定の俯角をもって放射され、且つ受信時にお
いては、左舷、右舷方向および船首、船尾方向の受信方
向信号5iLa、5llbおよびSIC% Sldが出
来る。ここで導出された受信方向信号S。5slbおよ
びS llc s S ldは、例えば、デジタル信号
に形成せしめられ、而かる後、マイクロコンビ二一夕等
における信号処理を施して、船底から海底面との絶対速
度および/または距離等に算出された後、表示器等、例
えば、カウンタ等に数字をもって表示される。
このように4ビームが同時放射される送受波部が一体的
形状に構成されることにより、例えば、70KHzの単
板形状素子に対比して略20%、また2ビームフエーズ
ドアレー型の送受波部を二組使用する場合に対比して略
45%に小型化される。それにより、例えば、大型船の
船底において、吃水が浅い場合等における泡発生(泡カ
ミ)の少ないLp−p(全長)/10に近づけて配設が
可能となる。
形状に構成されることにより、例えば、70KHzの単
板形状素子に対比して略20%、また2ビームフエーズ
ドアレー型の送受波部を二組使用する場合に対比して略
45%に小型化される。それにより、例えば、大型船の
船底において、吃水が浅い場合等における泡発生(泡カ
ミ)の少ないLp−p(全長)/10に近づけて配設が
可能となる。
[発明の効果コ
以上のように、本発明によれば、4方向にビームが形成
されるように複数の素子が一体的形状に配設された送受
波部が船舶等の船底部等に配設されると共に、当該送受
波部と信号処理系との協働のもとに、先ず、前記送受波
部から4ビームに形成される超音波パルスを海中下方等
に同時に放射せしめ、次に、夫々の超音波パルスが海底
面等で反射され、ここでドツプラ周波数偏位を伴い前記
送受波部に入射せしめられる超音波パルスが受信信号に
形成されて信号処理系に供給される。さらに信号処理系
において前記4方向ビームの夫々の受信信号を弁別して
導出することにより、4方向における海底面との絶対速
度および/または距離等の算出が可能となると共に、構
成の簡素化および小型化の目的が達成され、且つ船底等
における送受波部の配置が比較的制限を伴うことなく、
すなわち、船底等における配置の自由度が向上する。こ
れにより、さらに、下北の利点乃至効果を奏する。
されるように複数の素子が一体的形状に配設された送受
波部が船舶等の船底部等に配設されると共に、当該送受
波部と信号処理系との協働のもとに、先ず、前記送受波
部から4ビームに形成される超音波パルスを海中下方等
に同時に放射せしめ、次に、夫々の超音波パルスが海底
面等で反射され、ここでドツプラ周波数偏位を伴い前記
送受波部に入射せしめられる超音波パルスが受信信号に
形成されて信号処理系に供給される。さらに信号処理系
において前記4方向ビームの夫々の受信信号を弁別して
導出することにより、4方向における海底面との絶対速
度および/または距離等の算出が可能となると共に、構
成の簡素化および小型化の目的が達成され、且つ船底等
における送受波部の配置が比較的制限を伴うことなく、
すなわち、船底等における配置の自由度が向上する。こ
れにより、さらに、下北の利点乃至効果を奏する。
■ 送受波部が一体的に形成、例えば、−框体に収納さ
れ、それにより構成が簡素化されて作製工程等が低減さ
れる。
れ、それにより構成が簡素化されて作製工程等が低減さ
れる。
■ 複数の素子で構成される送受波部が一框体に形成さ
れることにより、船底等の配置の自由度が向上する、す
なわち、最適位置の配設が可能となると共に、機能維持
等、すなわち、保守点検等の利便性が向上する。
れることにより、船底等の配置の自由度が向上する、す
なわち、最適位置の配設が可能となると共に、機能維持
等、すなわち、保守点検等の利便性が向上する。
■ 送受波部からの同軸ケーブル数が、例えば、1本に
なり船内における比較的距離を有する信号処理系への同
軸ケーブルの布設が簡単になる。
なり船内における比較的距離を有する信号処理系への同
軸ケーブルの布設が簡単になる。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。
第1図は従来技術に係る速度測定システム用送受波装置
の一例を示す概略構成図、 第2図は第1図に示される一例の動作説明に供される説
明図、 第3図は第1図に示される一例の動作説明において、超
音波パルスの放射および入射の特性を示すパターン図、 第4図は本発明に係る速度測定システム用送受波装置の
一実施態様を示す構成図、 第5図は第4図に示される一実施態様の送受波部におけ
る素子の配置状態を示す一部構成図、第6図は第4図に
示される一実施態様において、送受波部の素子の配置に
対する超音波パルスの放射特性を示す放射パターン図、 第7図は第4図に示される一実施態様において、超音波
パルスの入射から4方向の受信信号を弁別せしめる動作
説明に供される入射パターン図、 第8図は第4図に示される受信信号弁別部の実働回路を
示す回路構成図である。 40・・・送受波部 44・・・信号処理系5
2.54.56.58・・・位相反転器66.68.7
0.72・・・送受信切換手段80・・・受信信号弁別
部 86.88.92.94・・・加算器 a−d・・・超音波パルスの放射および入射用の素子@
〜■・・・正位相励振素子 Sla・・・左舷方向の受信方向信号 Sub・・・右舷方向の受信方向信号 Sac・・・船首方向の受信方向信号 Sad・・・船尾方向の受信方向信号 FLいFLb、FLいFLd・・・フェーズラインFI
G、3 B
の一例を示す概略構成図、 第2図は第1図に示される一例の動作説明に供される説
明図、 第3図は第1図に示される一例の動作説明において、超
音波パルスの放射および入射の特性を示すパターン図、 第4図は本発明に係る速度測定システム用送受波装置の
一実施態様を示す構成図、 第5図は第4図に示される一実施態様の送受波部におけ
る素子の配置状態を示す一部構成図、第6図は第4図に
示される一実施態様において、送受波部の素子の配置に
対する超音波パルスの放射特性を示す放射パターン図、 第7図は第4図に示される一実施態様において、超音波
パルスの入射から4方向の受信信号を弁別せしめる動作
説明に供される入射パターン図、 第8図は第4図に示される受信信号弁別部の実働回路を
示す回路構成図である。 40・・・送受波部 44・・・信号処理系5
2.54.56.58・・・位相反転器66.68.7
0.72・・・送受信切換手段80・・・受信信号弁別
部 86.88.92.94・・・加算器 a−d・・・超音波パルスの放射および入射用の素子@
〜■・・・正位相励振素子 Sla・・・左舷方向の受信方向信号 Sub・・・右舷方向の受信方向信号 Sac・・・船首方向の受信方向信号 Sad・・・船尾方向の受信方向信号 FLいFLb、FLいFLd・・・フェーズラインFI
G、3 B
Claims (1)
- (1)移動体から4方向に超音波パルスを放射せしめる
と共に前記夫々の超音波パルスを反射させる実質的な物
標からドップラ周波数偏位を伴い反射された超音波パル
スを入射せしめ且つ得られる受信信号から前記移動体と
前記物標との間の絶対速度および/または距離を示す信
号を導出する速度測定システム用送受波装置において、
前記超音波パルス信号を生成する高周波電力発生手段と
、前記超音波パルス信号が供給されて送信時には少なく
とも前後および左右に実質的に等しい俯角を有する超音
波パルスを4方向に同時に放射せしめ且つ受信時にあっ
ては前記物標に反射された4方向超音波パルスを入射せ
しめるべく配列された複数の素子および当該複数の素子
間を接続するフェーズラインが形成された送受波器と、
当該送受波器において入射せしめられた超音波パルスか
ら生成される受信信号をもって前記前後の方向および左
右の方向における所望のうちいずれか一方の方向を示す
信号を生成して導出する受信信号弁別手段と、送信時に
あっては前記超音波パルス信号を前記送受波器に供給せ
しめ受信時においては前記受信信号を前記受信信号弁別
手段に供給せしめる切換手段とを備えて構成されること
を特徴とする速度測定システム用送受波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1023316A JPH077053B2 (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | 速度測定システム用送受波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1023316A JPH077053B2 (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | 速度測定システム用送受波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02201284A true JPH02201284A (ja) | 1990-08-09 |
| JPH077053B2 JPH077053B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=12107180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1023316A Expired - Fee Related JPH077053B2 (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | 速度測定システム用送受波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077053B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006017629A (ja) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Furuno Electric Co Ltd | 超音波送波器、超音波送受波器およびこれを用いた探知装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4134751B2 (ja) * | 2003-02-26 | 2008-08-20 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 侵入センサ用アンテナ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4917768A (ja) * | 1972-06-06 | 1974-02-16 | ||
| JPS54131971A (en) * | 1978-03-30 | 1979-10-13 | Raytheon Co | Doppler measuring device |
-
1989
- 1989-01-31 JP JP1023316A patent/JPH077053B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4917768A (ja) * | 1972-06-06 | 1974-02-16 | ||
| JPS54131971A (en) * | 1978-03-30 | 1979-10-13 | Raytheon Co | Doppler measuring device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006017629A (ja) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Furuno Electric Co Ltd | 超音波送波器、超音波送受波器およびこれを用いた探知装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH077053B2 (ja) | 1995-01-30 |
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