JPH07151859A - ソーナー装置 - Google Patents
ソーナー装置Info
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- JPH07151859A JPH07151859A JP32325193A JP32325193A JPH07151859A JP H07151859 A JPH07151859 A JP H07151859A JP 32325193 A JP32325193 A JP 32325193A JP 32325193 A JP32325193 A JP 32325193A JP H07151859 A JPH07151859 A JP H07151859A
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 39
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
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- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 目標の方位・距離検出に使用している直線状
周波数変調波を用いて目標のドップラ検出を行う。 【構成】 変調手段Ａ４は、目標８で反射された直線状
周波数変調されたパルス状音波のディジタル受信信号を
送信時中心周波数の信号で直交変調しベースバンド信号
を出力する。反射波切り出し手段５はベースバンド信号
から送信信号長と同じ時間分の信号を切り出す。変調手
段Ｂ６は切り出した信号を送信信号とは逆の周波数特性
で０Hzを中心周波数とする信号で直交変調しドップラ成
分信号を出力する。変換手段７はドップラ成分信号を高
速フーリェ変換しドップラ周波数を出力する。
周波数変調波を用いて目標のドップラ検出を行う。 【構成】 変調手段Ａ４は、目標８で反射された直線状
周波数変調されたパルス状音波のディジタル受信信号を
送信時中心周波数の信号で直交変調しベースバンド信号
を出力する。反射波切り出し手段５はベースバンド信号
から送信信号長と同じ時間分の信号を切り出す。変調手
段Ｂ６は切り出した信号を送信信号とは逆の周波数特性
で０Hzを中心周波数とする信号で直交変調しドップラ成
分信号を出力する。変換手段７はドップラ成分信号を高
速フーリェ変換しドップラ周波数を出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直線状周波数変調され
たパルス状音波を送受信するソーナー装置に係り、特に
目標と当該ソーナー装置を搭載する船舶との相対速度の
検出方式に関する。
たパルス状音波を送受信するソーナー装置に係り、特に
目標と当該ソーナー装置を搭載する船舶との相対速度の
検出方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、ソーナー装置は、目標の
方位と距離を検出する機能と、目標と船舶との相対速度
を検出する機能とを有するが、直線状周波数変調された
パルス状音波を用いれば、目標からの反射波が微弱であ
っても時間圧縮などの信号処理により信号対雑音比の向
上が図れることから、直線状周波数変調されたパルス状
音波は目標の方位と距離の検出に好適である。
方位と距離を検出する機能と、目標と船舶との相対速度
を検出する機能とを有するが、直線状周波数変調された
パルス状音波を用いれば、目標からの反射波が微弱であ
っても時間圧縮などの信号処理により信号対雑音比の向
上が図れることから、直線状周波数変調されたパルス状
音波は目標の方位と距離の検出に好適である。
【０００３】一方、目標と船舶との相対速度の検出で
は、発生するドップラ周波数を検出するのであるから、
周波数領域で幅を持つ直線状周波数変調波よりも単一の
周波数成分しか持たないパルス状音波を用いた方が検出
容易である。
は、発生するドップラ周波数を検出するのであるから、
周波数領域で幅を持つ直線状周波数変調波よりも単一の
周波数成分しか持たないパルス状音波を用いた方が検出
容易である。
【０００４】このようなことから従来のソーナー装置で
は、目標の方位と距離の検出には直線状周波数変調され
たパルス状音波を用い、相対速度の検出には単一周波数
からなるパルス状音波を用いるようにしている。
は、目標の方位と距離の検出には直線状周波数変調され
たパルス状音波を用い、相対速度の検出には単一周波数
からなるパルス状音波を用いるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、２種のパルス
状音波を用いる方式では送受信系を２系統設け、切り替
え制御が必要であり、装置構成が複雑化するという問題
がある。また、直線状周波数変調されたパルス状音波と
単一周波数からなるパルス状音波は、信号長は同程度で
あるから、目標の方位と距離を検出する機能と相対速度
を検出する機能との双方を実施する場合には一方の機能
実施時間の約２倍の送信時間を要し、その分消費電力が
増加するという問題もある。
状音波を用いる方式では送受信系を２系統設け、切り替
え制御が必要であり、装置構成が複雑化するという問題
がある。また、直線状周波数変調されたパルス状音波と
単一周波数からなるパルス状音波は、信号長は同程度で
あるから、目標の方位と距離を検出する機能と相対速度
を検出する機能との双方を実施する場合には一方の機能
実施時間の約２倍の送信時間を要し、その分消費電力が
増加するという問題もある。
【０００６】本発明の目的は、直線状周波数変調された
パルス状音波のみの送受信によって目標の方位と距離の
検出だけでなく相対速度の検出も可能にするソーナー装
置を提供することにある。
パルス状音波のみの送受信によって目標の方位と距離の
検出だけでなく相対速度の検出も可能にするソーナー装
置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のソーナー装置は次の如き構成を有する。即
ち、本発明のソーナー装置は、直線状周波数変調された
パルス状送信信号を出力する送信手段と； 前記送信信
号を音波に変換して水中へ送波し、目標で反射して戻っ
て来た音波を電気変換して受信信号を出力する送受波手
段と； 前記受信信号を増幅ろ波した後ディジタル化す
る受信手段と； 前記ディジタル受信信号を前記送信信
号の中心周波数を単一周波数として持つ連続波で直交変
調を行う変調手段Ａと； 前記変調手段Ａの出力から送
信時の時間長と同じ時間分の信号を切り出す反射波切り
出し手段と； 前記切り出した信号を前記送信信号とは
逆の周波数特性（中心周波数は０Ｈｚである）を持つパ
ルス状変調信号で直交変調する変調手段Ｂと； 前記変
調手段Ｂの出力をフーリェ変換して周波数領域の情報へ
変換する変換手段と； を備えたことを特徴とするもの
である。
め、本発明のソーナー装置は次の如き構成を有する。即
ち、本発明のソーナー装置は、直線状周波数変調された
パルス状送信信号を出力する送信手段と； 前記送信信
号を音波に変換して水中へ送波し、目標で反射して戻っ
て来た音波を電気変換して受信信号を出力する送受波手
段と； 前記受信信号を増幅ろ波した後ディジタル化す
る受信手段と； 前記ディジタル受信信号を前記送信信
号の中心周波数を単一周波数として持つ連続波で直交変
調を行う変調手段Ａと； 前記変調手段Ａの出力から送
信時の時間長と同じ時間分の信号を切り出す反射波切り
出し手段と； 前記切り出した信号を前記送信信号とは
逆の周波数特性（中心周波数は０Ｈｚである）を持つパ
ルス状変調信号で直交変調する変調手段Ｂと； 前記変
調手段Ｂの出力をフーリェ変換して周波数領域の情報へ
変換する変換手段と； を備えたことを特徴とするもの
である。
【０００８】
【作用】次に、前記の如く構成される本発明のソーナー
装置の作用を説明する。本発明のソーナー装置では、次
のようにして直線状周波数変調されたパルス状音波の反
射波から相対速度、即ち、ドップラ周波数を検出する。
方位・距離の測定系に存する変調手段Ａにおいてディジ
タル受信信号を送信信号の中心周波数を単一周波数とし
て持つ連続波で直交変調を行い、送信信号の中心周波数
を差し引いたベースバンド信号を形成し、反射波切り出
し手段においてそのベースバンド信号から送信時の時間
長と同じ時間分の信号を切り出し、変調手段Ｂにおいて
その切り出した信号を送信信号とは逆の周波数特性で０
Ｈｚを中心周波数とするパルス状変調信号で直交変調
し、目標のドップラ周波数成分のみの信号を形成し、変
換手段においてフーリェ変換して周波数領域情報、つま
りドップラ周波数へ変換する。
装置の作用を説明する。本発明のソーナー装置では、次
のようにして直線状周波数変調されたパルス状音波の反
射波から相対速度、即ち、ドップラ周波数を検出する。
方位・距離の測定系に存する変調手段Ａにおいてディジ
タル受信信号を送信信号の中心周波数を単一周波数とし
て持つ連続波で直交変調を行い、送信信号の中心周波数
を差し引いたベースバンド信号を形成し、反射波切り出
し手段においてそのベースバンド信号から送信時の時間
長と同じ時間分の信号を切り出し、変調手段Ｂにおいて
その切り出した信号を送信信号とは逆の周波数特性で０
Ｈｚを中心周波数とするパルス状変調信号で直交変調
し、目標のドップラ周波数成分のみの信号を形成し、変
換手段においてフーリェ変換して周波数領域情報、つま
りドップラ周波数へ変換する。
【０００９】斯くして、本発明のソーナー装置では、目
標の方位、距離、相対速度が直線状周波数変調波だけで
検出できるので、装置構成の簡素化が図れ、送信時間の
短縮による消費電力の低減が可能となる。
標の方位、距離、相対速度が直線状周波数変調波だけで
検出できるので、装置構成の簡素化が図れ、送信時間の
短縮による消費電力の低減が可能となる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例に係るソーナー装置を
示す。本発明は、ドップラ周波数の検出を目的とする
が、目標の方位と距離の検出系と一部重複した形で構成
される。
する。図１は、本発明の一実施例に係るソーナー装置を
示す。本発明は、ドップラ周波数の検出を目的とする
が、目標の方位と距離の検出系と一部重複した形で構成
される。
【００１１】即ち、送信手段１と送受波手段２と受信手
段３と変調手段Ａ４とが共用できる部分であり、反射波
切り出し手段５と変調手段Ｂ６と変換手段７とが本発明
に係る部分である。
段３と変調手段Ａ４とが共用できる部分であり、反射波
切り出し手段５と変調手段Ｂ６と変換手段７とが本発明
に係る部分である。
【００１２】図１において、送信手段１では、直線状周
波数変調されたパルス状送信信号を発振し（送信発振部
１１）、その送信信号を電力増幅し（送信増幅部１
２）、送受波手段２に与える。直線状周波数変調された
パルス状送信信号は、例えば図２に示すように、周波数
変調幅をＦＷ、中心周波数をｆ0 とすると、送信信号長
（ｐｗ）の時間内において、周波数がｆ0 −ＦＷ／２か
らｆ0 ＋ＦＷ／２まで直線状に増加する信号である。
波数変調されたパルス状送信信号を発振し（送信発振部
１１）、その送信信号を電力増幅し（送信増幅部１
２）、送受波手段２に与える。直線状周波数変調された
パルス状送信信号は、例えば図２に示すように、周波数
変調幅をＦＷ、中心周波数をｆ0 とすると、送信信号長
（ｐｗ）の時間内において、周波数がｆ0 −ＦＷ／２か
らｆ0 ＋ＦＷ／２まで直線状に増加する信号である。
【００１３】送受波手段２では、パルス状送信信号をパ
ルス状音波に変換して水中へ送波し（送波器２１）、目
標８で反射して戻って来た音波を受波して電気変換し
（受波器２２）、受信信号を受信手段３に与える。この
受信信号は、例えば図３に示すように、送信信号に対し
目標のドップラ周波数Δｆを付加した信号である。
ルス状音波に変換して水中へ送波し（送波器２１）、目
標８で反射して戻って来た音波を受波して電気変換し
（受波器２２）、受信信号を受信手段３に与える。この
受信信号は、例えば図３に示すように、送信信号に対し
目標のドップラ周波数Δｆを付加した信号である。
【００１４】受信手段３では、受信信号を増幅し（受信
増幅部３１）、必要な周波数帯域のみをろ波し（帯域ろ
波器３２）、その後ディジタル化し（Ａ／Ｄ変換器３
３）、変調手段Ａ４に与える。
増幅部３１）、必要な周波数帯域のみをろ波し（帯域ろ
波器３２）、その後ディジタル化し（Ａ／Ｄ変換器３
３）、変調手段Ａ４に与える。
【００１５】変調手段Ａ４では、送信信号の中心周波数
ｆ0 を単一周波数として持つ連続波信号を発生し（変調
信号発生器４１）、それとディジタル受信信号とを乗算
し、つまり直交変調を行い（直交変調器４２）、受信周
波数（図３）から送信信号の中心周波数ｆ0 を差し引い
たベースバンド信号を形成する。このベースバンド信号
は方位と距離の検出に使用されるが、本発明では反射波
切り出し手段５に与える。
ｆ0 を単一周波数として持つ連続波信号を発生し（変調
信号発生器４１）、それとディジタル受信信号とを乗算
し、つまり直交変調を行い（直交変調器４２）、受信周
波数（図３）から送信信号の中心周波数ｆ0 を差し引い
たベースバンド信号を形成する。このベースバンド信号
は方位と距離の検出に使用されるが、本発明では反射波
切り出し手段５に与える。
【００１６】反射波切り出し手段５では、ベースバンド
信号から送信時の時間長と同じ時間分の信号を切り出し
（反射波切り出し器５１）、変調手段Ｂ６に与える。
信号から送信時の時間長と同じ時間分の信号を切り出し
（反射波切り出し器５１）、変調手段Ｂ６に与える。
【００１７】変調手段Ｂ６では、０Ｈｚを中心周波数と
し送信信号とは逆の周波数特性（図４）を持つパルス状
変調信号を発生し（変調パルス発生器６１）、それと切
り出した信号とを乗算し、つまり直交変調を行い（直交
変調器６２）、目標のドップラ周波数成分（図５）のみ
の信号を形成し、変換手段７に与える。なお、念のため
付記すれば０Ｈｚを中心周波数とするのは、ドップラシ
フトがない状態ではドップラ周波数は０Ｈｚであり、こ
れを基準に±方向へシフトした形でドップラ周波数が検
出されるからである。
し送信信号とは逆の周波数特性（図４）を持つパルス状
変調信号を発生し（変調パルス発生器６１）、それと切
り出した信号とを乗算し、つまり直交変調を行い（直交
変調器６２）、目標のドップラ周波数成分（図５）のみ
の信号を形成し、変換手段７に与える。なお、念のため
付記すれば０Ｈｚを中心周波数とするのは、ドップラシ
フトがない状態ではドップラ周波数は０Ｈｚであり、こ
れを基準に±方向へシフトした形でドップラ周波数が検
出されるからである。
【００１８】変調手段Ｂの動作を具体的に説明する。切
り出した反射波を切り出し幅（パルス長）に相当する時
間ｔ＝０〜ｐｗにおいて複素数で表現すれば式１とな
る。
り出した反射波を切り出し幅（パルス長）に相当する時
間ｔ＝０〜ｐｗにおいて複素数で表現すれば式１とな
る。
【００１９】
【数１】
【００２０】これに対し、パルス状変調信号を同じ時間
幅で表現すると、式２となる。
幅で表現すると、式２となる。
【００２１】
【数２】
【００２２】そして、式１と同２を乗算すると式３が得
られ、変調手段Ｂ６の出力信号は、目標のドップラ周波
数成分Δｆのみの信号となることが理解できる。
られ、変調手段Ｂ６の出力信号は、目標のドップラ周波
数成分Δｆのみの信号となることが理解できる。
【００２３】
【数３】
【００２４】従って、変換手段７において、変調手段Ｂ
６の出力信号をフーリェ変換（高速フーリェ変換器７
１）して時間領域信号から周波数領域信号へ変換すれ
ば、周波数領域においてドップラ周波数Δｆを認識で
き、目標と船舶の相対速度を求めることができる。
６の出力信号をフーリェ変換（高速フーリェ変換器７
１）して時間領域信号から周波数領域信号へ変換すれ
ば、周波数領域においてドップラ周波数Δｆを認識で
き、目標と船舶の相対速度を求めることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のソーナー
装置では、方位と距離の測定系で形成するベースバンド
信号から送信信号長と同じ時間長の信号を切り出し、そ
れを送信信号とは逆の周波数特性で０Ｈｚを中心周波数
とするパルス状変調信号で直交変調し、ドップラ周波数
成分を検出できるようにしてあるので、目標の方位、距
離、相対速度が直線状周波数変調波だけで検出でき、装
置構成の簡素化が図れ、送信時間の短縮による消費電力
の低減が可能となる効果がある。
装置では、方位と距離の測定系で形成するベースバンド
信号から送信信号長と同じ時間長の信号を切り出し、そ
れを送信信号とは逆の周波数特性で０Ｈｚを中心周波数
とするパルス状変調信号で直交変調し、ドップラ周波数
成分を検出できるようにしてあるので、目標の方位、距
離、相対速度が直線状周波数変調波だけで検出でき、装
置構成の簡素化が図れ、送信時間の短縮による消費電力
の低減が可能となる効果がある。
【図１】本発明の一実施例に係るソーナー装置の構成ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】送信信号（直線状周波数変調波）の特性図であ
る。
る。
【図３】受信信号（反射波）の周波数特性図である。
【図４】切り出し信号を直交変調するパルス状変調信号
の周波数特性図である。
の周波数特性図である。
【図５】変調手段Ｂの出力信号の周波数特性図である。
１ 送信手段 ２ 送受波手段 ３ 受信手段 ４ 変調手段Ａ ５ 反射波切り出し手段 ６ 変調手段Ｂ ７ 変換手段 ８ 目標
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年７月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のソーナー装置は次の如き構成を有する。即
ち、本発明のソーナー装置は、直線状周波数変調された
パルス状音波を送受波し、ディジタル受信信号を送信信
号の中心周波数を単一周波数として持つ連続波で直交変
調を行って送信信号の中心周波数を差し引いたベースバ
ンド信号を形成し、そのベースバンド信号に基づき方位
と距離を測定するソーナー装置において； 前記ベース
バンド信号から送信時の時間長と同じ時間分の信号を切
り出す手段と； 前記切り出した信号を前記送信信号と
は逆の周波数特性（中心周波数は０Ｈｚである）を持つ
パルス状変調信号で直交変調する手段と； を備えたこ
とを特徴とするものである。さらに本発明のソーナー装
置は、パルス状変調信号で直交変調する手段の出力をフ
ーリェ変換して周波数領域の情報へ変換する変換手段
と； を備えたことを特徴とするものである。
め、本発明のソーナー装置は次の如き構成を有する。即
ち、本発明のソーナー装置は、直線状周波数変調された
パルス状音波を送受波し、ディジタル受信信号を送信信
号の中心周波数を単一周波数として持つ連続波で直交変
調を行って送信信号の中心周波数を差し引いたベースバ
ンド信号を形成し、そのベースバンド信号に基づき方位
と距離を測定するソーナー装置において； 前記ベース
バンド信号から送信時の時間長と同じ時間分の信号を切
り出す手段と； 前記切り出した信号を前記送信信号と
は逆の周波数特性（中心周波数は０Ｈｚである）を持つ
パルス状変調信号で直交変調する手段と； を備えたこ
とを特徴とするものである。さらに本発明のソーナー装
置は、パルス状変調信号で直交変調する手段の出力をフ
ーリェ変換して周波数領域の情報へ変換する変換手段
と； を備えたことを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【作用】次に、前記の如く構成される本発明のソーナー
装置の作用を説明する。本発明のソーナー装置では、次
のようにして直線状周波数変調されたパルス状音波の反
射波から相対速度、即ち、ドップラ周波数を検出する。
方位・距離の測定系では、ディジタル受信信号を送信信
号の中心周波数を単一周波数として持つ連続波で直交変
調を行い、送信信号の中心周波数を差し引いたベースバ
ンド信号を形成するが、本発明では、そのベースバンド
信号から送信時の時間長と同じ時間分の信号を切り出
し、その切り出した信号を送信信号とは逆の周波数特性
で０Ｈｚを中心周波数とするパルス状変調信号で直交変
調し、目標のドップラ周波数成分のみの信号を形成し、
さらに必要に応じてフーリェ変換して周波数領域情報、
つまりドップラ周波数へ変換する。
装置の作用を説明する。本発明のソーナー装置では、次
のようにして直線状周波数変調されたパルス状音波の反
射波から相対速度、即ち、ドップラ周波数を検出する。
方位・距離の測定系では、ディジタル受信信号を送信信
号の中心周波数を単一周波数として持つ連続波で直交変
調を行い、送信信号の中心周波数を差し引いたベースバ
ンド信号を形成するが、本発明では、そのベースバンド
信号から送信時の時間長と同じ時間分の信号を切り出
し、その切り出した信号を送信信号とは逆の周波数特性
で０Ｈｚを中心周波数とするパルス状変調信号で直交変
調し、目標のドップラ周波数成分のみの信号を形成し、
さらに必要に応じてフーリェ変換して周波数領域情報、
つまりドップラ周波数へ変換する。
Claims (1)
- 【請求項１】 直線状周波数変調されたパルス状送信信
号を出力する送信手段と； 前記送信信号を音波に変換
して水中へ送波し、目標で反射して戻って来た音波を電
気変換して受信信号を出力する送受波手段と； 前記受
信信号を増幅ろ波した後ディジタル化する受信手段と；
前記ディジタル受信信号を前記送信信号の中心周波数
を単一周波数として持つ連続波で直交変調を行う変調手
段Ａと； 前記変調手段Ａの出力から送信時の時間長と
同じ時間分の信号を切り出す反射波切り出し手段と；
前記切り出した信号を前記送信信号とは逆の周波数特性
（中心周波数は０Ｈｚである）を持つパルス状変調信号
で直交変調する変調手段Ｂと； 前記変調手段Ｂの出力
をフーリェ変換して周波数領域の情報へ変換する変換手
段と； を備えたことを特徴とするソーナー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5323251A JP2596360B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | ソーナー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5323251A JP2596360B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | ソーナー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07151859A true JPH07151859A (ja) | 1995-06-16 |
| JP2596360B2 JP2596360B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=18152703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5323251A Expired - Fee Related JP2596360B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | ソーナー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2596360B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001296360A (ja) * | 2000-04-11 | 2001-10-26 | Nec Corp | アクティブ信号検出装置 |
| US8726733B2 (en) | 2010-02-18 | 2014-05-20 | Panasonic Corporation | Ultrasonic measuring method and ultrasonic measuring apparatus |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1993
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