JPH0526152B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、音波や、電波のような波動をパル
スとして送波し、その反射波を受信して反射物を
探知する反響探知機に関する。

「従来技術」 従来この種の反響探知機としての、例えば魚群
探知機においては、第１図Ａに示すように送信ト
リガーパルスを発生し、これより超音波パルスを
水中に放射し、その反射波を受波するが、その受
波信号を増幅するための増幅器の利得を、第１図
Ｂに示すように、送信トリガーパルスの発生と同
時に抑圧し、そのトリガーパルスの後縁より直ち
に、その利得を徐々に回復、つまり上昇する。遠
方からの反射波はその伝搬途中における減衰量
が、多くなるが、その減衰量が多くなる程、その
反射波は大きな利得で増幅され、反射物での反射
強度が同一ならば距離に関係なく、一様なレベル
で受信できるようにされていた。このような利得
制御は一般にSTC（感度時間制御）といわれてい
る。

ところで、例えば水底の下の地中に入射し、そ
の水底内の埋設物や水底下の伝搬損失の状態を探
知する場合は、水底までの距離が比較的長い為、
その水底下よりの反射波を受波するときには受信
増幅器の利得を上昇する作用がなくなつた状態と
なつており、水底下の内部からの反射波を充分検
出出来ない。或いは比較的浅い水底においても、
受信増幅器はすでにある程度利得が上昇している
ため、その利得の上昇出来る範囲が狭くなつてお
り、この点で充分な利得上昇が出来ない。特に水
中における音波の伝搬損失に対し、水底下の地中
内における音波の減衰は更に大きい為、水底内部
からの反響信号を受信する状態においては、水中
からの反響信号を受信する状態よりも速く利得上
昇させることが望ましい。しかし従来のSTCに
おいては、先に述べたように、水底下の反射信号
を受信する状態では既に利得の上昇が終わつて、
最大利得となつてしまつていたり、利得が上昇出
来る範囲が狭い状態となつており、その水底下内
の状態を充分探知することは困難であつた。

この発明の目的は、例えば水底内部からの反射
波を充分に検知することを可能とした反響探知機
を提供するものである。

「発明の構成」 この発明によれば、波動パルスの送波から受信
増幅器の利得を抑圧し、波動伝搬特性境界からの
反射波の受信時点の近傍まで、その受信増幅器の
利得を抑圧状態とし、その後、利得上昇を開始さ
せる。従つて例えば水底の下を探知する場合にお
いて、その水底反射波、いわゆる底信号の受信時
点の附近から受信増幅器の利得が上昇しはじめ、
従つてその利得上昇範囲を広く、且つ、上昇速度
を速くすることが出来、水底下における波動の急
速な減衰に対応して十分な利得で水底下からの反
射信号を受信することが出来る。

「実施例」 次にこの発明による反響探知機の一例として、
水中探知機を図面を参照して説明しよう。第２図
において、制御回路１１から第１図Ａに示したよ
うに、トリガーパルスが発生され、そのトリガー
パルスは送信機１２に与えられ、送信機１２から
超音波搬送周波数パルス信号が送受切替回路１３
を通じて送受波器１４に与えられ、送受波器１４
が励振され、これより水中内に超音波パルスが、
この例においては、水底１５に向つて放射され
る。水中等からの反射信号は送受波器１４で受波
され、電気信号に変換されて送受切替回路１３を
通じて受信機１６にて受信される。

その反射信号は例えば第１図Ｃに示すように、
トリガーパルスに対応する、いわゆる発信信号１
７、更に、例えば魚群等の水中の途中に存在する
物からの反射信号１８、続いて水底１５からの大
きなレベルの反射信号（底信号）１９が受信さ
れ、更に水底１５の下（内部）において、その地
質や埋設物に応じた反射信号２１が、続いて受信
される。

この反射受信信号は、Ａ−Ｄ変換器２２でデジ
タル信号に変換されて、バツフアメモリ２３に記
憶され、そのバツフアメモリ２３に記憶された反
射信号は主メモリ２４に転送される。主メモリ２
４は繰返し読み出され、その各超音波パルスごと
の反射信号は一本の表示線として走査形表示器２
５に表示される。走査形表示器２５は主走査及び
副走査によつて方形表示面を水平垂直走査するも
ので、例えばテレビジヨン受像機と同様なものが
使用される。その表示面に、各反射信号による表
示線が古いものの順に順次平行に配列表示され
る。

STC信号発生器２６が設けられSTC信号発生
器２６の出力によつて、受信機１６内の受信増幅
器の利得が制御される。STC信号発生器２６は、
例えば第３図に示すように、電源端子２７に抵抗
器２８の一端が接続され、抵抗器２８の他端はコ
ンデンサ２９を通じて接地される。そのコンデン
サ２９と並列に、トランジスタ３１が接続され、
トランジスタ３１のベースは入力端子３２に接続
され、これに高レベルが与えられて、トランジス
タ３１が導通状態にある時は、コンデンサ２９の
電圧は０であり、端子３２が低レベルになり、ト
ランジスタ３１が不導通になると端子２７から、
抵抗器２８及びコンデンサ２９の特定数に応じ
て、コンデンサ２９の電圧が上昇し、この電圧が
端子３３よりSTC信号として第２図の受信機１
６内の増幅器へ供給され、その利得が制御され
る。

この実施例においては、波動パルス（超音波パ
ルス）の送波から、波動伝搬特性境界、即ち、こ
の例では、水中と、水底の地質との境界である水
底１５からの反射信号、いわゆる底信号１９（第
１図Ｃ）を受信する時点の近傍までの間、受信機
１６における増幅器の利得上昇を抑圧し、底信号
１９を受信する時点の近傍からSTC信号発生器
２６よりのSTC信号により受信機１６の利得上
昇を開始させる。

例えば、第２図において利得抑圧回路として単
安定マルチバイブレータ３７が設けられ、この単
安定マルチバイブレータ３７は制御回路１１から
の送波時点信号としてのトリガーパルスによりト
リガされる。単安定マルチバイブレータ３７から
そのトリガより時定数で決る期間高レベルが出力
され、この高レベル出力は利得抑圧信号として
STC信号発生器２６に供給される。この利得抑
圧信号の終りは底信号１９の検出時点の近傍とさ
れている。従つて単安定マルチバイブレータ３７
から第１図Ｄに示すような利得抑圧信号が発生
し、これがSTC信号発生器２６の例えば第３図
における端子３２に与えられる。この利得抑圧信
号が発生している間、トランジスタ３１は導通状
態となつて、端子３３は、ほぼ接地レベルに近い
値とされ、受信機１６の増幅器の利得は抑圧され
た小さな値とされる。

底信号１９の検出時点近傍でSTCの抑圧が解
除され、これよりSTC信号発生器２６から第１
図Ｅに示すように、利得を上昇させる信号が徐々
に大となり、つまり第３図のコンデンサ２９に充
電される電圧が上昇し、このSTC信号によつて
受信機１６の増幅利得が上昇される。

この構成によれば、水底１５からの反射信号１
９が得られる時点の近傍から利得が上昇し、この
利得を大幅に上昇させることができ、かつ急速
に、上昇させることが出来る。従つて水底１５
内、つまり水底よりも下の地質内からの反射信号
２１は、その水底からの距離に応じて、急速に減
衰されるが、これに応じて受信機１６の利得を急
速に上昇させることが出来る。

この場合、単安定マルチバイブレータ３７の時
定数を手動調整して、受信状況に応じて利得抑圧
終了時点を好ましい時点に自由に設定することが
できる。この時定数の調整は表示器２５の表示を
見て行う。

このため第４図に示すようにＡ−Ｄ変換器２２
の出力をバツフア回路３８を通じて転送用バツフ
ア回路３９に供給するようにすると共に、Ａ−Ｄ
変換器２２の出力を遅延回路４１を通じて転送用
バツフア回路３９に供給するようにする。転送用
バツフア回路３９は、例えばランダムアクセスメ
モリ、いわゆるRAMであつて、表示器２５の１
本の表示線の画素数が256であるとする時、その
半分の128画素分をそれぞれ転送用バツフア回路
３９中の部分３９ａ，３９ｂに記憶するようにす
る。Ａ−Ｄ変換器２２よりバツフア回路３８を通
じて制御回路１１から低速度で反射受信信号（第
１図Ｃ）を領域39aに書込み、その書込みは水底
反射波１９が必ず得られるまでの適当な設定期間
T₁の終りまで行い、その書込みサンプル数は128
である。

一方底信号の検出から直ちに遅延回路４１の出
力を転送用バツフアメモリの領域39bに、高速度
パルスで、一定期間T₂の間を128のサンプル数と
して取り込む。遅延回路４１の遅延量はバツフア
回路３８の出力に対し、僅か遅れ、底信号も領域
39bに取り込まれて表示面に水底が表示されるよ
うにする。このようにして転送用バツフアメモリ
３９に普通表示用の期間T₁における128画素分の
データと、水底内の表示用の期間T₂における128
画素分のデータとが得られると、これらデータを
主メモリ２４に１本の表示線データとして転送す
る。転送用バツフア回路３９、バツフア回路３８
及び遅延回路４１が第２図中のバツフアメモリ２
３と対応する。以上のようにして主メモリ２４に
転送された結果、第５図に示すように表示器２５
の表示面４３には、その上半部分に発信線信号１
７に対応した発信線４４が、魚群反射信号１８に
対応した魚群像４５が、底信号１９に対応した水
底線４６がそれぞれ表示される。表示面４３の下
半部には、底検出による底信号１９に対応した水
底線４７が、又水底の下における地中内の媒質変
化或いは埋設物等に対応した反射信号２１に対応
した像４９が表示される。この表示面４３の上半
における普通表示の水底線４６の深さを見ながら
第２図における単安定マルチバイブレータ３７の
時定数を調整し、その出力パルス（利得抑圧信
号）の幅をつまり、探知水深Ｒを設定すると、そ
の水深Ｒと対応する期間T₁の間反射信号を受信
し、表示面４３の上半にその水深Ｒ内での反射信
号が表示され、同時に水深のマーカも例えば20ｍ
ごとに表示される。よつて表示面４３の上半の表
示からその水底の大ん略深度を読取り、その深度
よりわずか小さい値を利得抑圧期間として設定す
ることにより、単安定マルチバイブレータ３７の
時定数が調整されるようにすればよい。

なお利得抑圧期間においては利得抑圧されてい
る増幅器の利得は１となつており、この状態で適
当なレベルでAD変換器２２へ信号が供給される
ようにし、水底より下かの反射信号は著しくレベ
ルが小さいためこの信号を受信中に利得を上げ
て、利得抑圧状態にAD変換器２２へ供給される
信号レベルと見合うようにされる。この結果、第
５図に示すような表示が得られる。

遅延回路４１は前述したように、水底より下の
反射信号を表示する際に水底反射信号も表示する
ために、水底検知時から遅延反射信号を取込むこ
とにより水底反射信号よりわずか前から反射信号
が取込められるようにしている。つまりこの例で
はAD変換器２２のサンプリング速度で遅延回路
４１から転送用バツフア回路３９へ転送される。
この遅延回路４１の遅延量は半固定であるが、必
要に応じて制御回路１１を通じて調整できるよう
にされている。

「発明の効果」 以上述べたようにこの発明によれば、例えば水
中探知機に適用して、水底下の反射状態、つまり
地質や埋設物等の状態を検知する場合に、水底よ
り下の弱い反射信号を、充分感度を上げて、つま
り利得を上げて検出することができる。しかもこ
の場合、水底より下の地中部分は水中よりも更に
減衰量が大きいので、STC信号発生回路２６の
時定数を小さくして受信機利得上昇速度を大とす
ることが出来る。例えば従来の水中探知における
STCの利得上昇速度の３倍〜６倍程度に速くす
ることが出来、つまり第３図における時定数を1/
６〜1/3程度小さくする。又、水底より下の部分の
探知範囲は、その下の部分が、ヘドロであつた
り、堅い岩であつたりしてその探知範囲が異な
り、その状態に応じて探知範囲を設定することが
出来、例えば10ｍ〜40ｍ程度に設定される。よつ
てその設定探知範囲内において利得上昇が最高値
になるようにすれば良い。

更にこの発明では表示器に普通表示、つまり超
音波パルスの送波から底信号受信までの反射信号
を表示して、これを見て利得抑圧信号の抑圧終了
時点を調整することができ、状況に応じた利得抑
圧解除を行うことができる。

なお、この発明は、このような音波による反響
探知機のみならず、例えば、いわゆる地中レーダ
ーにおいても、たくさん積つた雪の上から地中に
向つて電波を放射して地中内からの反射波を受信
探知する場合においても、雪と地中との境界即ち
波動伝搬特性の界面からの反射が受信される近く
までは利得上昇を抑圧し、そのあとに、利得上昇
が行われるようにする等、その他の反響探知機に
も適用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の動作の説明に供する為の
タイムチヤート、第２図は、この発明を水中探知
機に適用した例を示すブロツク図、第３図は、
STC信号発生回路の一例を示す接続図、第４図
は普通表示と水底下の表示とを行う為のデータの
取り込み部分を示すブロツク図、第５図は普通表
示と水底下の表示の例を示す図である。 １１：制御回路、１２：送信機、１３：送受切
替回路、１４：送受波器、１５：水底、１６：受
信機、２２：Ａ−Ｄ変換器、２３：バツフアメモ
リ、２４：主メモリ、２５：表示器、２６：
STC信号発生回路、３７：利得抑圧回路として
の単安定マルチバイブレータ、３９：転送用バツ
フア回路、４１：遅延回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 波動パルスの送波により得られる反射波を前
   記波動パルスの波動伝搬特性境界を越えた部分ま
   で受波して得られた受信信号を、時間感度制御に
   よる利得上昇を行う増幅器により増幅し、その増
   幅した信号にもとずいて表示信号を得、その表示
   信号をＡ−Ｄ変換器でデジタル信号に変換し、そ
   のデジタル信号を転送用バツフア回路に一時記憶
   し、１つの波動パルスの送波にもとずく一連の受
   信信号を記憶した後、１つの表示線信号として主
   メモリへ転送し、その主メモリを走査形表示器の
   走査と同期して読出し、その読出した信号をその
   走査形表示器へ表示信号として供給し、前記１つ
   の表示線信号を１本の表示線として表示し、かつ
   その表示線を古い順に平行にならべて表示し、前
   記波動伝搬特性境界を越えた部分の状況を探知す
   る反響探知機において、 前記転送用バツフア回路の一半部に、前記波動
   パルスの送波から、少くとも前記波動伝搬特性境
   界よりの反射波が得られるまで前記Ａ−Ｄ変換器
   の出力を記憶する手段と、 前記Ａ−Ｄ変換器の出力を遅延する遅延回路
   と、 前記波動伝搬特性境界よりの反射波を検出する
   と、前記転送用バツフア回路の一半部への記憶よ
   りも速い速度で前記遅延回路の出力を前記転送用
   バツフア回路の他半部へ記憶する手段と、 前記波動パルスを発生するための信号にもとず
   いて前記送波の時点に相当する送波時点信号を得
   る手段と、 前記送波時点信号にもとずいて、この信号から
   前記波動伝搬特性境界の反射波の受信時点の近傍
   までの可変時間の間、利得抑圧信号を得て、その
   利得抑圧信号により、前記利得上昇を抑圧した
   後、前記利得上昇を行わせる手段と、 を具備することを特徴とする反響探知機。