JPH0442786Y2

JPH0442786Y2 -

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Publication number: JPH0442786Y2
Application number: JP128186U
Authority: JP
Priority date: 1986-01-09
Filing date: 1986-01-09
Publication date: 1992-10-09
Also published as: JPS62114381U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、例えば、超音波送受波器によつて得
られる受信信号から、超音波エコーの受波時刻位
置をより正確に決定しようとする信号処理装置に
関するものである。

（従来の技術）水中に降下された超音波送受波器からターゲツ
トに向けて超音波を発射し、そのターゲツト’例
えば魚）からの検出液としてのエコーを受波し、
超音波の発射時からエコーの受波時までの時間を
測定してターゲツトまでの距離を求める装置は周
知である。このような距離測定を正確に行うに
は、ターゲツトから反射するエコーの受波時刻位
置を正確に決定することが必要となる。

第５図には、前記エコー（検出波）の受波時刻
位置を決定するための従来の受信信号処理装置が
示されている。図において、基準電圧発生回路１
は一定電圧レベルの基準電圧E₀を発生し、この
基準電圧E₀をコンパレータ２へ加えている。

一方、超音波送受波器（図示せず）によつて受
波されたエコーは音波信号から電気信号としての
受信信号Ｓに変換され、該受信信号Ｓは信号増幅
された後コンパレータ２へ加えられる。

コンパレータ２は第６図ａに示すように、基準
電圧E₀と受信信号Ｓを比較し、受信信号Ｓの電
圧レベルが基準電圧E₀以上となる区間をオンと
し、受信信号Ｓの電圧レベルが基準電圧E₀より
も小さい区間をオフとするコンパレート信号Ｃを
出力する。したがつて、超音波駆動パルスＰの発
射時からコンパレート信号Ｃの最初の立上り位
置、すなわち、エコーの受波時刻位置Ｑまでの時
間が超音波送受波器とターゲツトとの間を往復す
る超音波の伝搬時間Ｔを意味し、この伝搬時間Ｔ
に超音波の伝搬速度を掛けて1/2することにより、
超音波送受波器からターゲツトまでの距離が求め
られるのである。

（考案が解決しようとする問題点）周知のように、水中（海中）のターゲツトから
反射されるエコー（検出波）は海中浮遊物による
散乱やその他種々の影響を受けやすく、そのた
め、第７図ａおよび同図ｂに示すように、受信信
号Ｓは様々な態様のレベル変動を伴つた信号波形
となる。そのため、同一位置のターゲツトから得
られた受信信号Ｓであつても、基準電圧E₀と受
信信号Ｓとが交差する受波時刻位置（受信ポジシ
ヨン）Ｑが各受信信号Ｓごとにばらばらとなり、
前記距離測定が正確に行えないという問題があつ
た。本考案は上記従来の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、検出波の受波
時刻位置をできるだけばらつきなく求めることに
よつて距離測定を正確に行えるようにした受信信
号処理装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本考案は上記目的を達成するために次のように
構成されている。すなわち、本考案は、検出波の
信号処理によつて得られる受信信号を整流する整
流回路と；整流信号を複数の時間区間に分割し、
各時間区間の信号レベルをデジタル数値化する
Ａ／Ｄ変換器と；前記各時間区間のデジタル数値
と過去の複数の受信信号に基づく同時間区間のデ
ジタル合計数値との加算値に対応する合成信号を
出力する加算処理回路と；前記合成信号から各時
間区間のデジタル数値を比較してピーク値を検出
するピーク値検出回路と；ピーク値検出回路によ
つて検出されたピーク値から該ピーク値の一定割
合のコンパレートレベル値を設定するコンパレー
トレベル設定回路と；コンパレートレベル値と前
記合成信号における各時間区間のデジタル数値と
を比較し、デジタル数値がコンパレートレベル値
以上となる時間区間から前記検出波の受波時刻位
置を決定するコンパレータと；を有する受信信号
処理装置である。

（作用）上記のように構成されている本考案において、
受信信号に基づいての検出波の受波時刻位置の決
定は次のようにして行われる。

まず、検出波の信号処理によつて得られる受信
信号は、整流回路によつて直流信号に整流され
る。

そして、この整流信号はＡ／Ｄ変換器によつて
複数の時間区間に分割され、かつ各時間区間のア
ナログ信号レベルはデジタル数値に変換される。

一方、加算処理回路は過去の複数の受信信号に
おける各時間区間ごとのデジタル合計数値を記憶
しており、加算処理回路によつてデジタル合計数
値と前記Ａ／Ｄ変換器によつて得られたデジタル
数値との加算が行われる。そして、この加算値に
対応する値、例えば、この加算値自体又は該加算
値を加算回数で割つて得られる平均値からなる合
成信号が加算処理回路からピーク値検出回路へ加
えられる。ピーク値検出回路は合成信号の各時間
区分のデジタル数値を比較し、その中で一番数の
大きいピーク値を検出する。コンパレートレベル
設定回路はピーク値検出回路からピーク値を受け
とり、該ピーク値に対して一定割合、例えば、該
ピーク値を１／ｎ（ｎは１より大きい正数）して
コンパレートレベル値を設定し、このコンパレー
トレベル値をコンパレータへ送る。

コンパレータは前記合成信号の各時間区分のデ
ジタル数値とコンパレートレベル値とを比較し、
合成信号のデジタル数値がコンパレートレベル値
以上となる時間区分のうち、例えば、最短時間位
置にある時間区分（コンパレートレベル値と最初
に交差する合成信号の時間区分）を検出波の受波
時刻位置と決定する。この場合、合成信号は、複
数の受信信号（詳しくは整数信号）の加算処理に
基づいて形成されるので、信号波形が安定し、し
たがつて、合成信号とコンパレートレベル値との
交差位置のばらつきが小さくなり、検出波の受波
時刻位置を正確に求めることが可能となるもので
ある。

（実施例）以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
する。第１図には本考案の一実施例の構成を示す
ブロツク図が示されている。図において、本実施
例の装置は、検出波としてのエコーを受波して受
信信号を出力する超音波送受波器回路３と、整流
回路４と、Ａ／Ｄ変換器５と、加算処理回路６
と、ピーク値検出回路７と、コンパレートレベル
設定回路８と、コンパレータ９とから構成されて
いる。前記超音波送受波回路３は、信号送受のタ
イミングを制御するキーイング回路１０と、この
キーイング回路１０からの制御信号を受けて超音
波駆動パルスを出力する送信ドライブ回路１１
と、前記超音波駆動パルスを増幅する送信アンプ
１２と、該送信アンプ１２から増幅された超音波
駆動パルスＰ（第２図ａ）を受けてターゲツト
（例えば魚）に向けて水中に超音波を発射し、タ
ーゲツトからの検出波としてのエコーを受波し、
音波信号を電気信号としての受信信号に変換する
送受波器１３と、前記受信信号を増幅するととも
に、この増幅した受信信号Ｓ（第２図ｂ）を整流
回路４へ加える受信アンプ１４とからなる。

前記整流回路４は受信アンプ１４から加えられ
た受信信号Ｓを整流し、この整流信号（第２図
ｃ）をＡ／Ｄ変換器５へ加える。

Ａ／Ｄ変換器５は第２図ｄに示すように、整流
信号S′を微小時間幅に分割し、整流信号S′の各時
間区間における信号レベルをデジタル数値化する
ものであり、本実施例では整流信号の信号レベル
を８ビツトの数値に変換している。

これら各時間区間におけるデジタル数値は加算
処理回路６へ加えられている。該加算処理回路６
は第１のメモリ回路１７と、加算回路１８と、第
２のメモリ回路１９と、平均化回路２０とからな
る。前記第１のメモリ回路１７はＡ／Ｄ変換器５
によつてデジタル化された各時間区間の数値を記
憶するとともに、該記憶した数値を読み出して加
算回路１８へ送る。一方、第２のメモリ回路１９
には一周期前の受信信号に基づくデジタル化され
た各時間区間の数値が記憶されており、加算回路
１８は第１のメモリ回路１７からの読み出された
デジタル数値と第２のメモリ回路１９から読み出
されたデジタル数値との両者のデジタル数値を各
時間区間ごとに加算し、その合計値を第２のメモ
リ回路１９へ記憶させる。

そして、次の周期の受信信号に基づくデジタル
数値が第１のメモリ回路１７に記憶されたとき
に、この第１のメモリ回路１７からの読み出し値
と第２のメモリ回路１９から読み出される合計値
とを加え、その加算値を新たな合計値として第２
のメモリ回路１９へ更新記憶させる。

このようにして、加算回路１８は各時間区間ご
とにＮ回受信信号に基づくデジタル数値を加算
し、その合計値を第２のメモリ１９へ記憶させる
のである。第２のメモリ１９は前記Ｎ回のデジタ
ル数値の加算値（合計値）を平均化回路２０へ加
える。該平均化回路２０は第２のメモリ１９から
加えられる加算値を加算回数Ｎで割り、各時間区
間ごとにその平均値を算出する。

前記Ａ／Ｄ変換器５および加算処理回路６の各
信号処理タイミングはキーイング回路１０の制御
信号に同期して行われる。ところで、前記平均化
回路２０によつて平均化された各時間区間ごとの
デジタル数値は合成信号としてピーク値検出回路
７およびコンパレータ９へ分岐供給される。

前記ピーク値検出回路７は平均化回路２０から
加えられる合成信号の各時間区間におけるデジタ
ル数値を比較し、その中で数値が一番大きい値を
ピーク値として決定し、そのピーク値をコンパレ
ートレベル設定回路８へ加える。該コンパレート
レベル設定回路８はピーク値（ピークレベル）に
対して一定割合、例えば１／ｎ（ｎは１よりも大
きい正数）となるコンパレートレベル値を設定
し、該コンパレートレベル値をコンパレータ（デ
ジタルコンパレータ）９へ加える。

該コンパレータ９は第３図に示すように、前記
平均化回路２０から加えられる合成信号Ｒ（第３
図では合成信号Ｒを整流波形の形で示してある）
とコンパレートレベル値とを比較し、コンパレー
トレベル値が合成信号Ｒを切る点、すなわち、合
成信号Ｒの各時間区間のデジタル数値がコンパレ
ートレベル値以上となるもののうち最短時間位置
に在る時間区間を検出波の受波時刻位置Ｑと決定
するのである。

上記のように、本実施例によれば、例えば、第
４図に示すように、第１周期目の、受信信号の整
流信号（第４図ａ）から第Ｎ周期目までの整流信
号を加算し、この加算合計値に相当する整流信号
（第４図ｄ）を１／Ｎして合成信号Ｒに相当する
整流波形（以下、合成整流波形S″という）を第
４図ｅのように求めている。

一般に水中のターゲツトから反射されるエコー
の整流波形の信号レベルは第４図ａ乃至同図ｃに
示すように、ランダムであるが、これらのランダ
ム波形をＮ個加え合わせた波形およびこれを１／
Ｎして平均化した波形すなわち、合成整流波形
S″は信号レベルの安定した実波形の整流波形に
極めて近くなる。したがつて、合成整流波形
S″をデジタル数値化した合成信号に基づいて検
出波の受波時刻位置Ｑを決定することにより、該
検出波の受波時刻位置をばらつきなく正確に求め
ることができる。また、各受信信号の整流信号S₁
（ｉ＝１〜Ｎ）にたとえノイズ成分N₁，同N₂お
よび同N₃等が含まれていても、これらのノイズ
成分N₁，同N₂および同N₃のレベルは各整流信号
S₁，同S₂，…同S_N-1および同S_Nの加算レベルより
も十分に小さい値となる。

したがつて、１／Ｎされたノイズ成分N₁，同
N₂および同N₃も必然的に合成整流波形S″の信号
レベルよりも十分に小さくなり、本実施例の構成
によりノイズ成分N₁，同N₂および同N₃の実質的
な除去効果が得られるという利益がある。

なお、上記実施例では平均化回路２０によつて
デジタル数値のＮ回加算値を平均化し、この平均
値を合成信号として出力しているが、この平均化
回路２０を省略し、デジタル数値のＮ回加算値を
そのまま合成信号Ｒとして第２のメモリ回路１９
からピーク値検出回路７とコンパレータ９へ分岐
供給するように構成しても、上記実施例と同様
に、検出波の受波時刻位置を正確に求めることが
可能となる。

（考案の効果）本考案は以上説明したような構成と作用とを有
しているので、検出波の受波時刻位置をばらつき
なく求めることができ、例えば、超音波送受波器
を使用してのターゲツト等の距離測定を正確に行
うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る一実施例の構成を示すブ
ロツク図、第２図ａ乃至同図ｄは本実施例の信号
処理例を示す説明図、第３図は本実施例における
コンパレータの作用を示す説明図、第４図ａ乃至
同図ｅは加算処理回路の信号処理例を示す説明
図、第５図は従来例の構成を示すブロツク図、第
６図ａおよび同図ｂは従来例におけるコンパレー
タの作用説明図、第７図ａおよび同図ｂは受信信
号の波形図である。１……基準電圧発生回路、２……コンパレー
タ、３……超音波送受波器、４……整流回路、５
……Ａ／Ｄ変換器、６……加算処理回路、７……
ピーク値検出回路、８……コンパレートレベル設
定回路、９……コンパレータ、１０……キーイン
グ回路、１１……送信ドライブ回路、１２……送
信アンプ、１３……送受波器、１４……受信アン
プ、１７……第１のメモリ回路、１８……加算回
路、１９……第２のメモリ回路、２０……平均化
回路、E₀……基準電圧、Ｓ……受信信号、Ｃ…
…コンパレート信号、Ｐ……超音波駆動パルス、
Ｑ……受波時刻位置、Ｒ……合成信号、S′……整
流信号、S″……合成整流波形。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 検出波の信号処理によつて得られる受信信号
を整流する整流回路と；整流信号を複数の時間
区間に分割し、各時間区間の信号レベルをデジ
タル数値化するＡ／Ｄ変換器と；前記各時間区
間のデジタル数値と過去の複数の受信信号に基
づく同時間区間のデジタル合計数値との加算値
に対応する合成信号を出力する加算処理回路
と；前記合成信号から各時間区間のデジタル数
値を比較してピーク値を検出するピーク値検出
回路と；ピーク値検出回路によつて検出された
ピーク値から該ピーク値に対し一定割合のコン
パレートレベル値を設定するコンパレートレベ
ル設定回路と；コンパレートレベル値と前記合
成信号における各時間区間のデジタル数値とを
比較し、デジタル数値がコンパレートレベル値
以上となる時間区間から前記検出波の受波時刻
位置を決定するコンパレータと；を有すること
を特徴とする受信信号処理装置。 (2) 加算処理回路は、Ａ／Ｄ変換器によつてデジ
タル化された各時間区間のデジタル数値を記憶
する第１のメモリ回路と；第１のメモリ回路か
ら読み出された各時間区間のデジタル数値と過
去の複数の受信信号に基づく各時間区間ごとの
デジタル数値の合計値とを加算する加算回路
と；前記過去の複数の受信信号に基づく各時間
区間ごとのデジタル数値の合計値を記憶し、前
記加算回路の加算時に該記憶していた合計値を
加算回路へ加える一方において、前記加算回路
によつて演算された加算値を新たな過去データ
の合計値として更新記憶するとともに、その加
算値をピーク値検出回路へ加える第２のメモリ
回路と；からなることを特徴とする実用新案登
録請求の範囲第(1)項記載の受信信号処理装置。 (3) 加算処理回路は、Ａ／Ｄ変換器によつてデジ
タル化された各時間区間のデジタル数値を記憶
する第１のメモリ回路と；第１のメモリ回路か
ら読み出された各時間区間のデジタル数値と過
去の複数の受信信号に基づく各時間区間ごとの
デジタル数値の合計値とを加算する加算回路
と；前記過去の複数の受信信号に基づく各時間
区間ごとのデジタル数値の合計値を記憶し、加
算回路の加算時に該記憶していた合計値を加算
回路へ加える一方において、前記加算回路によ
つて演算された加算値を新たな過去データの合
計値として更新記憶するとともに、その加算値
を出力する第２のメモリ回路と；第２のメモリ
回路から出力される加算値をその加算回数で除
算して平均値を求め、その平均デジタル数値を
ピーク値検出回路へ加える平均化回路と；から
なることを特徴とする実用新案登録請求の範囲
第(1)項記載の受信信号処理装置。