JPH0450684A - 水中探知装置 - Google Patents
水中探知装置Info
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- JPH0450684A JPH0450684A JP15345690A JP15345690A JPH0450684A JP H0450684 A JPH0450684 A JP H0450684A JP 15345690 A JP15345690 A JP 15345690A JP 15345690 A JP15345690 A JP 15345690A JP H0450684 A JPH0450684 A JP H0450684A
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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〉
本発明は、広範囲方向に超音波を送受波するスキャンニ
ングソナーなどの水中探知装置に関する。
ングソナーなどの水中探知装置に関する。
〈従来の技術〉
広範囲方向に超音波を送受波する水中探知装置、たとえ
ば全周旋回型のスキャンニングソナーでは、超音波振動
子を機械的あるいは電気的に旋回走査することにより全
周方向から到来する超音波エコーを受波する。この場合
、水平面に沿った二次元情報だけでは、魚群の三次元分
布を十分に探知することができない。そのため、従来技
術では、超音波を送受波する場合にティルト角を変化さ
せることにより、深さ方向の情報も得られるようにして
いる。
ば全周旋回型のスキャンニングソナーでは、超音波振動
子を機械的あるいは電気的に旋回走査することにより全
周方向から到来する超音波エコーを受波する。この場合
、水平面に沿った二次元情報だけでは、魚群の三次元分
布を十分に探知することができない。そのため、従来技
術では、超音波を送受波する場合にティルト角を変化さ
せることにより、深さ方向の情報も得られるようにして
いる。
〈発明か解決しようとする課題〉
ところで、従来の水中探知装置においては、超音波振動
子を円環状に配列した場合に生じる超音波エコーの到来
時間の差を補正して指向特性を向上させた受波ビームを
得るために、たとえば、局部発振器、移相器、混合回路
を組み合わせて位相合成回路を構成したものが提供され
ている（たとえば、特公昭５６−５４５９０号参照）。
子を円環状に配列した場合に生じる超音波エコーの到来
時間の差を補正して指向特性を向上させた受波ビームを
得るために、たとえば、局部発振器、移相器、混合回路
を組み合わせて位相合成回路を構成したものが提供され
ている（たとえば、特公昭５６−５４５９０号参照）。
ところが、従来は、ティルト角が変化した場合における
位相合成回路での位相ずれの影響については全く考慮さ
れておらず、超音波を送受波する際にティルト角が変化
しても移相量は固定されたままであった。すなわち、従
来、受信信号を位相合成するための移相量は、ティルト
角が０度の場合に固定して設定されており、そのため、
ティルト角が大きくなると、受信感度が低下する、ビー
ム幅が広がって十分な指向特性が得られない、サイドロ
ーブの発生が顕著になる等の不具合を生じていた。
位相合成回路での位相ずれの影響については全く考慮さ
れておらず、超音波を送受波する際にティルト角が変化
しても移相量は固定されたままであった。すなわち、従
来、受信信号を位相合成するための移相量は、ティルト
角が０度の場合に固定して設定されており、そのため、
ティルト角が大きくなると、受信感度が低下する、ビー
ム幅が広がって十分な指向特性が得られない、サイドロ
ーブの発生が顕著になる等の不具合を生じていた。
く課題を解決するための手段〉
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、受信信号を位相合成のための移相量を設定されるテ
ィルト角に応じて変化させるようにして、従来の上述し
た不具合を解消するものである。
て、受信信号を位相合成のための移相量を設定されるテ
ィルト角に応じて変化させるようにして、従来の上述し
た不具合を解消するものである。
そのため、本発明は、円環状に配列された多数の超音波
振動子と、これらの各超音波振動子で超音波を送受波す
るティルト角を設定するティルト角設定器と、前記超音
波振動子により前記ティルト角で超音波エコーが受波さ
れて得られる各受信信号を位相合成する位相合成回路と
を備えた水中探知装置において、 ティルト角設定器で設定されるティルト角βに応じて前
記位相合成回路における各受信信号の移相量Δψ（β）
を、ティルト角が０度の場合の移相量Δψ（０）にｃｏ
ｓβを乗じた値、すなわち、Δψ（β）−Δψ（０）・
ｃｏｓβ に補正する移相量補正手段を設けている。
振動子と、これらの各超音波振動子で超音波を送受波す
るティルト角を設定するティルト角設定器と、前記超音
波振動子により前記ティルト角で超音波エコーが受波さ
れて得られる各受信信号を位相合成する位相合成回路と
を備えた水中探知装置において、 ティルト角設定器で設定されるティルト角βに応じて前
記位相合成回路における各受信信号の移相量Δψ（β）
を、ティルト角が０度の場合の移相量Δψ（０）にｃｏ
ｓβを乗じた値、すなわち、Δψ（β）−Δψ（０）・
ｃｏｓβ に補正する移相量補正手段を設けている。
〈作用〉
上記構成によれば、ティルト角設定器によって超音波を
送受波する際のティルト角βが設定されると、このティ
ルト角βに応じて移相量補正手段は、位相合成回路にお
ける各々の受信信号の移相量かΔψ（０）・ＣＯＳβと
なるように補正する。
送受波する際のティルト角βが設定されると、このティ
ルト角βに応じて移相量補正手段は、位相合成回路にお
ける各々の受信信号の移相量かΔψ（０）・ＣＯＳβと
なるように補正する。
このため、受信信号の移相量がティルト角βに応じて常
に補償されるので、受信感度や指向特性の向上、サイド
ローブの抑制が図られる。
に補償されるので、受信感度や指向特性の向上、サイド
ローブの抑制が図られる。
〈実施例〉
本発明の実現のための原理について説明する。
第１図に示すように、Ｘ軸、ｙ軸の直交座標系を設定し
、この直交座標系の平面内において、交点Ｏを原点とし
た円周上に超音波振動子が等間隔で配列されているもの
とする。ここで、Ｘ軸上の点Ｐ、に振動子が、これから
所定の角度θだけ離れた点Ｐ、に次の振動子がそれぞれ
位置したものとする。そして、両点ＰいＰ、の各超音波
振動子に到来する超音波エコーの位相差を考える。
、この直交座標系の平面内において、交点Ｏを原点とし
た円周上に超音波振動子が等間隔で配列されているもの
とする。ここで、Ｘ軸上の点Ｐ、に振動子が、これから
所定の角度θだけ離れた点Ｐ、に次の振動子がそれぞれ
位置したものとする。そして、両点ＰいＰ、の各超音波
振動子に到来する超音波エコーの位相差を考える。
いま、Ｘ軸に沿いかつティルト角が０度の方向から超音
波エコーが到来した場合を想定すると、点Ｐ３、Ｐ、の
各超音波振動子で受波される超音波エコーの位相差Δψ
（０）は、次式で与えられる。
波エコーが到来した場合を想定すると、点Ｐ３、Ｐ、の
各超音波振動子で受波される超音波エコーの位相差Δψ
（０）は、次式で与えられる。
Δψ（０）＝に−ＱＰｔ
＝に−ｒ（１−ｃｏｓθ） （１）ここに、
ｋ＝２π／λ（ｋは波数、λは超音波エコーの波長）、
ｒは円周の半径である。
ｋ＝２π／λ（ｋは波数、λは超音波エコーの波長）、
ｒは円周の半径である。
次に、Ｘ軸に沿いかつティルト角がβ度の方向から超音
波エコーが到来した場合を想定すると、点Ｐ２、Ｐ、の
路程差は、Ｐ５点から直線ＰＡＨに対して垂線を降ろし
たときの交点位置ＨとＰ、点との距離ＨＰ、であるから
、点Ｐ１、Ｐ、の各超音波振動子で受波される超音波エ
コーの位相差Δψ（β）は、 Δψ（β）＝ｈ−Ｈｐ、 （２）一
方、Ｈ点とＱ点とを結ぶ直線ＤＰは直線ＡＥに直交する
。したがって、 ＨＰ ！ ＝ Ｑ Ｐ ｔ・ＣＯＳβ −ｒ（１−ｃｏｓθ） −ｃｏｓβ （３）
よって、（１）、（２）、（３）式から、Δψ（β）−
に−ｒ（１−ｃｏｓθ） −ｃｏｓβ＝Δψ（０）・Ｃ
Ｏ３β （４）（４）式により、ティルト角
がβ度である場合の位相差Δψ（β）は、ティルト角が
０度の場合の位相差Δψ（０）にｃｏｓβを乗じたもの
となる。これにより、ティルト角βが大きくなる程、位
相差は小さくなることが分かる。ティルト角αは予め別
個に設定されるものであって既知であるから、各超音波
振動子で得られる受信信号を位相合成する際に、各受信
信号の移相量を上記の（４）式によって補正すれば、適
正な受波ビームを形成することができる。
波エコーが到来した場合を想定すると、点Ｐ２、Ｐ、の
路程差は、Ｐ５点から直線ＰＡＨに対して垂線を降ろし
たときの交点位置ＨとＰ、点との距離ＨＰ、であるから
、点Ｐ１、Ｐ、の各超音波振動子で受波される超音波エ
コーの位相差Δψ（β）は、 Δψ（β）＝ｈ−Ｈｐ、 （２）一
方、Ｈ点とＱ点とを結ぶ直線ＤＰは直線ＡＥに直交する
。したがって、 ＨＰ ！ ＝ Ｑ Ｐ ｔ・ＣＯＳβ −ｒ（１−ｃｏｓθ） −ｃｏｓβ （３）
よって、（１）、（２）、（３）式から、Δψ（β）−
に−ｒ（１−ｃｏｓθ） −ｃｏｓβ＝Δψ（０）・Ｃ
Ｏ３β （４）（４）式により、ティルト角
がβ度である場合の位相差Δψ（β）は、ティルト角が
０度の場合の位相差Δψ（０）にｃｏｓβを乗じたもの
となる。これにより、ティルト角βが大きくなる程、位
相差は小さくなることが分かる。ティルト角αは予め別
個に設定されるものであって既知であるから、各超音波
振動子で得られる受信信号を位相合成する際に、各受信
信号の移相量を上記の（４）式によって補正すれば、適
正な受波ビームを形成することができる。
第２図は本発明の実施例に係る水中探知装置のブロック
図である。同図において、符号ｌは水中探知装置の全体
を示し、２は超音波振動子、４は各超音波振動子に個別
に接続されたプリアンプである。本例では３つの超音波
振動子２が縦列に積層されて１ブロツクとなり、各ブロ
ック６ａ〜６ｎが所定の間隔でもって円環状に配列され
て全周旋回型の超音波送受波器が構成されている。
図である。同図において、符号ｌは水中探知装置の全体
を示し、２は超音波振動子、４は各超音波振動子に個別
に接続されたプリアンプである。本例では３つの超音波
振動子２が縦列に積層されて１ブロツクとなり、各ブロ
ック６ａ〜６ｎが所定の間隔でもって円環状に配列され
て全周旋回型の超音波送受波器が構成されている。
８ａ〜８ｎは各ブロック６ａ〜６ｎ内の超音波振動子４
で得られる受信信号の垂直方向の位相を揃えて出力する
垂直位相合成回路であって、各ブロック６ａ〜６ｎに個
別的に対応して設けられている。
で得られる受信信号の垂直方向の位相を揃えて出力する
垂直位相合成回路であって、各ブロック６ａ〜６ｎに個
別的に対応して設けられている。
１０は水平方向の位相合成を行う対象となる１群（本例
ではｍ個）の受信信号を選択するために切り換え走査さ
れる切換回路である。
ではｍ個）の受信信号を選択するために切り換え走査さ
れる切換回路である。
１２は切換回路ｌＯで選択された１群（ｍ個）の受信信
号の水平方向の位相を揃える位相合成回路である。この
位相合成回路１２は、本例では、定の発振周波数をもつ
基準信号を出力する局部発振器１４と、この局部発振器
１４かろの基準信号出力をそれぞれ移相させる移相器１
６ａ〜１６ｍと、切換回路１０で選定された１群の受信
信号と各移相器１６ａ〜１６ｍからの出力信号とを個別
に混合する混合器１．８ａ〜１８１Ｔｌとから構成され
ている。
号の水平方向の位相を揃える位相合成回路である。この
位相合成回路１２は、本例では、定の発振周波数をもつ
基準信号を出力する局部発振器１４と、この局部発振器
１４かろの基準信号出力をそれぞれ移相させる移相器１
６ａ〜１６ｍと、切換回路１０で選定された１群の受信
信号と各移相器１６ａ〜１６ｍからの出力信号とを個別
に混合する混合器１．８ａ〜１８１Ｔｌとから構成され
ている。
１９は各混合器１８ａ〜１．８ｎで位相が揃えられて得
られる受信信号に含まれる周波数和と周波数差の信号成
分の内、周波数差の信号成分のみの信号を通過するバン
ドパスフィルタ、２０はバンドパスフィルタ１９を通っ
た受信信号を検波する検波器である。また、２２はティ
ルト角を設定するティルト角設定器、２４はティルト角
設定器２２からの出力に基づいて各垂直位相合成回路８
ａ〜８ｎの移相量を制御することにより受波ビームのテ
ィルト角を制御するティルト角制御部である。
られる受信信号に含まれる周波数和と周波数差の信号成
分の内、周波数差の信号成分のみの信号を通過するバン
ドパスフィルタ、２０はバンドパスフィルタ１９を通っ
た受信信号を検波する検波器である。また、２２はティ
ルト角を設定するティルト角設定器、２４はティルト角
設定器２２からの出力に基づいて各垂直位相合成回路８
ａ〜８ｎの移相量を制御することにより受波ビームのテ
ィルト角を制御するティルト角制御部である。
２６はティルト角設定器２２で設定されるティルト角β
に応じて位相合成回路１２における各受信信号の移相量
Δψ（β）を上記の（４）式に基づいて補正する移相量
補正手段である。この移相！補正手段２６は、たとえば
、各移相器１６ａ−１６＋ｎがＯＲ回路からなる場合に
は、そのコンデンサ容量あるいは抵抗値を（４）式に従
って変化させる制御回路で構成される。
に応じて位相合成回路１２における各受信信号の移相量
Δψ（β）を上記の（４）式に基づいて補正する移相量
補正手段である。この移相！補正手段２６は、たとえば
、各移相器１６ａ−１６＋ｎがＯＲ回路からなる場合に
は、そのコンデンサ容量あるいは抵抗値を（４）式に従
って変化させる制御回路で構成される。
次に、上記構成の水中探知装置の動作について説明する
。
。
この水中探知装置ｌでは、ティルト角設定器２２でティ
ルト角βが設定されると、ティルト角制御部２４は、こ
のティルト角βに基づいて各垂直位相合成回路８ａ〜８
ｎの移相量を制御する。これにより、各超音波振動子２
からは所定のティルト角βの方向に超音波が送波される
一方、目的物で反射した超音波エコーは、再び超音波振
動子２で受波され、これにより得られた受信信号がプリ
アンプ４を介して垂直位相合成回路８ａ〜８ｎに加えら
れる。そして、１つの方位に関する受波ビーム形成のた
めに、各垂直位相合成回路８ａ〜８ｎで垂直方向の位相
を揃えて出力された受信信号の内の１群（ｍ個）の受信
信号か切換回路１０で選択され、これらの各受信信号が
位相合成回路１２の各混合器１８ａ〜１８ｍに送出され
る。
ルト角βが設定されると、ティルト角制御部２４は、こ
のティルト角βに基づいて各垂直位相合成回路８ａ〜８
ｎの移相量を制御する。これにより、各超音波振動子２
からは所定のティルト角βの方向に超音波が送波される
一方、目的物で反射した超音波エコーは、再び超音波振
動子２で受波され、これにより得られた受信信号がプリ
アンプ４を介して垂直位相合成回路８ａ〜８ｎに加えら
れる。そして、１つの方位に関する受波ビーム形成のた
めに、各垂直位相合成回路８ａ〜８ｎで垂直方向の位相
を揃えて出力された受信信号の内の１群（ｍ個）の受信
信号か切換回路１０で選択され、これらの各受信信号が
位相合成回路１２の各混合器１８ａ〜１８ｍに送出され
る。
一方、ティルト角設定器２２に上って超音波を送受波す
る際のティルト角βが設定されると、このティルト角β
に応じて移相量補正手段２６は、局部発振器１４から与
えられる基準信号の移相量が（４）式に従って変化する
ように各移相器１６ａ〜１６ｍを制御する。そして、各
移相器１６ａ−１６ｍからの出力がそれぞれ個別に混合
器１８ａ〜１８ＩＩｌに加えられる。
る際のティルト角βが設定されると、このティルト角β
に応じて移相量補正手段２６は、局部発振器１４から与
えられる基準信号の移相量が（４）式に従って変化する
ように各移相器１６ａ〜１６ｍを制御する。そして、各
移相器１６ａ−１６ｍからの出力がそれぞれ個別に混合
器１８ａ〜１８ＩＩｌに加えられる。
これにより、各混合器１８ａ〜１８ｍは、切換回路ＩＯ
からの受信信号と移相器１６ａ−１６ｍからの出力とを
個別に混合する。その結果、各混合器１８ａ＝１８ｍか
らは、ティルト角βに応じて全て位相か揃った受信信号
が出力され、これが加算されてバンドパスフィルタ１９
で周波数差成分のみをもつ受信信号が通過され、次いで
、検波器２０で検波される。
からの受信信号と移相器１６ａ−１６ｍからの出力とを
個別に混合する。その結果、各混合器１８ａ＝１８ｍか
らは、ティルト角βに応じて全て位相か揃った受信信号
が出力され、これが加算されてバンドパスフィルタ１９
で周波数差成分のみをもつ受信信号が通過され、次いで
、検波器２０で検波される。
なお、上記の実施例における位相器１６ａ〜１６ｍと位
相量補正手段２６に代えてＲＯＭ等のメモリで構成する
ことも可能である（特公平１−２１４７２号参照）。
相量補正手段２６に代えてＲＯＭ等のメモリで構成する
ことも可能である（特公平１−２１４７２号参照）。
〈発明の効果〉
本発明によれば、ティルト角の変化に対応して位相ずれ
が補正される。その結果、ティルト角が大きくなっても
移相量が補償されて常に良好な受信感度を維持すること
ができ、また、十分な指向特性が得られ、さらに、サイ
ドローブの発生も抑えられる等の優れた効果が発揮され
る。
が補正される。その結果、ティルト角が大きくなっても
移相量が補償されて常に良好な受信感度を維持すること
ができ、また、十分な指向特性が得られ、さらに、サイ
ドローブの発生も抑えられる等の優れた効果が発揮され
る。
第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の実施例
に係る水中探知装置のブロック図である。 ｌ・・水中探知装置、２・・・超音波振動子、１２位相
合成回路、２２・・・ティルト角設定器、２６・・・移
相量補正手段。
に係る水中探知装置のブロック図である。 ｌ・・水中探知装置、２・・・超音波振動子、１２位相
合成回路、２２・・・ティルト角設定器、２６・・・移
相量補正手段。
Claims (1)
- （１）円環状に配列された多数の超音波振動子と、これ
らの各超音波振動子で超音波を送受波するティルト角β
を設定するティルト角設定器と、前記超音波振動子によ
り前記ティルト角βで超音波エコーが受波されて得られ
る各受信信号を位相合成する位相合成回路とを備えた水
中探知装置において、前記ティルト角設定器で設定され
るティルト角βに応じて前記位相合成回路における各受
信信号の移相量Δψ（β）を、ティルト角が０度の場合
の移相量Δψ（０）にｃｏｓβを乗じた値である、Δψ
（β）＝Δψ（０）・ｃｏｓβ に補正する移相量補正手段を設けたことを特徴とする水
中探知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15345690A JP2887376B2 (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | 水中探知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15345690A JP2887376B2 (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | 水中探知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0450684A true JPH0450684A (ja) | 1992-02-19 |
| JP2887376B2 JP2887376B2 (ja) | 1999-04-26 |
Family
ID=15562957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15345690A Expired - Fee Related JP2887376B2 (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | 水中探知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2887376B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002119328A (ja) * | 2000-10-18 | 2002-04-23 | Hoyu Co Ltd | 二剤吐出装置 |
| US8684233B2 (en) | 2008-10-17 | 2014-04-01 | Saraya Co., Ltd. | Fluid container unit and method for injecting different kinds of fluids into fluid usage equipment |
-
1990
- 1990-06-12 JP JP15345690A patent/JP2887376B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002119328A (ja) * | 2000-10-18 | 2002-04-23 | Hoyu Co Ltd | 二剤吐出装置 |
| US8684233B2 (en) | 2008-10-17 | 2014-04-01 | Saraya Co., Ltd. | Fluid container unit and method for injecting different kinds of fluids into fluid usage equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2887376B2 (ja) | 1999-04-26 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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