JPH069073B2 - 水深または水圧探知送信器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は水深または、水圧（この発明ではこれらを水深
として説明する）を検知し、検知した水深情報を超音波
信号によって水中を伝送するものであって、例えば魚類
やダイバーに装着して水深情報を得るために使用する水
深または水圧探知送信器（いわゆるピンガー、以下水深
探知送信器という）に関するものである。

（従来の技術） 従来の技術による水深探知送信器のブロック図を第２図
に示す。従来の技術を第２図及び第３図によって説明す
る。水深検出器１は水圧を電気信号に変換する素子であ
る。この電気信号に変換された水深情報を水深／時間変
換回路２によって、第３図(a)の繰返し周期を水深情報
に対応したＴ１、Ｔ２のように時間情報に変換するとと
もに、この繰返し周期の始端から送波パルス幅ｔｏの間
だけ、振動子４の固有の共振周波数の信号を発振して、
送信回路３から送信信号を出力し、振動子４に加えて水
深情報を送波していた。

（発明が解決しようとする問題点） このような水深探知送信器は使用目的からすればなるべ
く小型軽量にすることが望ましいが従来技術によるもの
は、水深検知器と振動子を別個に設け、それぞれの一部
を直接または間接に水中に密接させるような水密構造に
する必要があり、また、水深／時間情報変換手段や発振
・送信手段を別個にけていたため、装置の構造が複雑と
なり、形状も大きく、かつ、重量もかさみ小型軽量化に
限界があるという問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は伝送手段として超音波振動素子を用い、その素
子のもつ特性を利用して、振動子自体を水深検知、水深
／時間情報変換、および発振の各素子として兼ねさせる
手段により、前記問題点を解決するものである。

（作用） 送波器として用いられる超音波振動素子は固有の共振周
波数をもつ電気−機械振動変換器であり、外囲の圧力の
変化に応じてインピーダンス特性が変化するが、その固
有の共振周波数はほぼ一定である。したがってこの超音
波振動素子の電極の両端に電圧を印加したときは固有の
共振周波数で振動するため、発振回路の発振素子として
機能させることができ、また、この振動は電気信号が超
音波振動に変換されたものであり、送信器として用いる
ことができる。一方、この超音波振動素子を水中の特定
の深度に置いたときは特定のインピーダンスとなり、深
度を変化させるとインピーダンスが水圧の変化に比例し
て変化し、その容量が比較的大きく変化するため、これ
を水深検出機能として用い、水深／時間変換回路の繰返
し周期を変化させるための素子としても機能させること
ができる。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示す回路図である。

第１図において振動子ＴＤは例えばチタン酸バリウムを
素材とするリング振動子などの超音波振動素子であり、
電池ＢＴは電源用電池、コンデンサーＣ３は電源平滑用
コンデンサー、トランスＴＦは発振及びインピーダンス
整合用トランス、トランジスタＴＲは発振・送信及び水
深／時間変換用であり、エミッタ接地回路とし、抵抗Ｒ
Ｖ２は水深／時間変換の基準水深例えば０mにおける繰
返し周期を基準値に設定するための繰返し周期調整用の
可変抵抗器、コンデンサーＣ１は水深／時間変換回路の
繰返し周期設定用コンデンサー、抵抗ＲＶ１は振動子Ｔ
Ｄからの送波パルス幅ｔｏの時間幅調整用の可変抵抗
器、コンデンサーＣ２は発振レベル設定用のコンデンサ
ーである。

振動子ＴＤの本実施例による装着例を第４図に示す。密
閉筒体10は水密構造となっており、内部の水密区画に電
池10や回路部を収納する。密閉筒体10の外壁11に接して
移状の反射層12、例えばコルク材などを配設し、振動子
ＴＤからの送波を外方のみに指向づける反射層を形成す
る。反射層12は筒状の振動子ＴＤの内面に接着してあ
る。本実施例による振動子ＴＤは、円筒形状のチタン酸
バリウムによるもので、共振周波数が50KHZのものを例
にとると、円筒内径が14.5mm、円筒外径が16.6mm、円筒
高さが５mm程度のものであり、円筒の片面に接続された
接続線13が水密区画内部の送信回路部に導かれている。
振動子ＴＤおよび接続線13には防水膜を施すか、また
は、極く薄い接着剤またははシリコンゴムなどの保護層
14で覆い、振動子ＴＤの機械的振動を阻害しないように
して水中に密接させられるようにしてある。

第１図の回路において振動子ＴＤの水中に密接させられ
た面が、ある水深による水圧変化を受けたとき、この振
動子のインピーダンスＺは水深に対応して変化し、その
内部容量値も水深の変化に対応して変化し、前記50KHZ
振動子の場合第５図のような特性で変化する。この図の
データは振動子ＴＤに吸音材12を施した状態におけるも
のである。

また、トランジスタＴＲによる発振回路は振動子ＴＤの
インピーダンスンＺの内部容量値と、抵抗ＲＶ２の抵抗
値と、コンデンサーＣ１の容量値とを主体とする時定数
にもとづいた繰返し周期によりブロッキング発振動作を
し、したがってこの繰返し周期の振動子ＴＤの前記内部
容量変化によって変化させられたので、例えば第３図
(b)のように探知送信器が水面の表面にあるときの条件
で、繰返し周期Ｔ０となるように抵抗ＲＶ２の調整によ
って設定しておけば、水中での深度が変化すればそれに
対応して繰返し周期がＴ１、Ｔ２のように変化する。

一方トランジスタＴＲのベースＢのベース電圧Ｅｂが、
ベース・エミッタバイアス電圧が一定値をこえるとき、
すなわち、第３図(b)の発振時間幅ｔｏの期間において
振動子ＴＤの固有共振周波数で発振動作をおこない、こ
の発振動作により振動子ＴＤは超音波信号を送波パルス
幅ｔｏの期間だけ発生する。この送波パルス幅ｔｏは抵
抗ＲＶ１の抵抗値とコンデンサーＣ２の容量値とを主体
とする時定数にもとづく周期によって単安定発振動作を
行ない、この単安定動作は振動子ＴＤの内部容量の充放
電が平定している時点で行なわれるため、水深変化によ
る振動子ＴＤの内部容量の変化には殆んど影響をうける
ことなく、抵抗ＲＶ１を可変することによってのみ調整
することができ、受信側での検出に悪影響を及ぼすこと
はない。

したがって送波された超音波信号は、これを受信処理す
る装置側では、繰返し周期の変化、つまり、Ｔ０〜Ｔ２
を検出し事前に規定づけた繰返し周期と水深の変換検出
を行なうことによって、水深を知ることができる。

（変形実施例） この発明は次の変形実施が可能である。

（１） 水圧値を水深に換算することなく、そのまま水
圧値情報を検知する目的に使用する。

（２） 送波器の形状を円形・角形などの板状または柱
状のもの、もしくは、ランジュバン型など圧電型振動子
にして同様の容量変化により目的の動作を行わせる。

（３） 送波信号を超音波信号に変換せずに電気信号ま
たは電波信号で行わせるものに利用する。

（４） 周波動作回路を単安定または双安定などの周期
動作を行う形式のものにする。

（効 果） 以上のように本発明によれば、振動子ＴＤを水深または
水圧情報遠地のために水深／時間変換回路の時定数素子
と発振回路の振動素子とを兼ねさせることができるの
で、水深検出系の部品を無くして装置の構造を簡単に
し、形状の小型化、重量の低減化および安価な装置の提
供が可能になる特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例の回路図、第２図は従来技
術による装置のブロック図、第３図(a)(b)は波形図、第
４図は装着例の一部断面図、第５図は振動子の容量変化
の一特性例図である。 ＴＤ：振動子 Ｚ ：振動子のインピーダンス ＴＦ：トランス ＴＲ：トランジスタ ＲＶ１，ＲＶ２：抵抗 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３：コンデンサー ＢＴ：電池 １：水深検出器 ２：水深／時間変換回路 ３：送信回路 ４：振動子 Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２：繰返し周期 ｔｏ：送波パルス幅 10：密閉筒体 11：密閉筒体外壁 12：反射層 13：接続線 14：保護層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水深または水圧を探知した情報を繰返し周
   期の変化によって伝送する送信器において a. 前記伝送する周波数の発振を得るための素子を圧電
   振動子を用いて構成する発振手段と、 b. 前記繰返し周期の変化を得るための時定数変化を前
   記圧電振動子の前記水深または水圧の変化による容量変
   化によって構成する時定数手段と を具備することにより、前記伝送する周波数の発振と前
   記周期の変化とを同一の振動子によって得られるように
   したことを特長とする水深または水圧探知送信器。