JPS6021809Y2 - 水中探知装置における距離計数装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、斜め方向に超音波パルスを送受波して水中探
知を行なう水中探知装置にお０て、探知物体までの水平
距離あるいは深度を測定する装置に関する。

超音波パルスを斜め方向に送受波して水中探知を行なう
場合、探知パルスを送波してから探知物体からの反射波
が受波されるまでの時間を測定することにより、探知物
体までの直線距離を知ることができる。

そして、探知物体までの水平距離あるいは深度を求める
場合は、測定した直線距離を水平距離あるいは深度に換
算しなければならない。

この考案は、探知物体までの直線距離を測定するときに
用いるパルス列のパルス間隔を超音波ビームの傾き角に
応じて制御することにより、水平距離あるいは深度を測
定する装置を提供する。

以下図面の実施例において説明する。

第１図において、１は超音波送受器で、送受器２に基す
いて一定周期毎に超音波パルスを送波する。

そして、探知物体からの反射波を受波する。超音波送受
波器１は、駆動機構３によって、超音波パルスを任意の
斜め方向に送受波し得るようになされている。

送受波器１に帰来する反射波は、受信器４に導かれて増
巾、検波された後、表示器５へ送出される。

表示器５は、ブラウン管表示器あるいは掃引型記録器の
ように、周知の表示器を用いることができる。

表示器５は、探知信号を表示すると同時に、マーカーパ
ルス生成回路６から送出されるマーカーパルスをも表示
する。

マーカーパルス生成回路６は、送信器２に基ずく超音波
パルスの送波時を基準にして任意時間後にパルス波を送
出する。

このパルス波が表示器５上の探知信号に重畳して、輝点
あるいは点状記録として表示される。

マーカーパルス生成回路６のマーカーパルスは送信器２
の送信パルスと共にゲート波生威器７へ送出される。

ゲート波生皮回路７は、送信器２の送信パルスからマー
カーパルス送出時まで持続するゲート波を送出する。

従って、マーカーパルスの送出時を表示器５に表示され
る探知信号に一致させると、ゲート波生皮回路７は、探
知パルスを送波してから探知物体からの反射波が受波さ
れるまでの間持続するゲート波を送出する。

このゲート波はゲート回路８へ送出されて、ゲート波の
持続時間だけがゲート回路８を導通させる。

ゲート回路８にはパルス発生回路９のパルス列が導かれ
、ゲート回路８が導通している間、このパルス列がゲー
ト回路８を通過してカウンター１０へ送出される。

カウンター１０はゲート回路８を通過して導かれるパル
ス数を計数して表示する。

従って、カウンター１０が計数するパルス列のパルス間
隔を、例えば、１．３３ｍ５ｅｃに設定すると、超音波
は１．３３ｍ５ｅｃに１ｍの距離を往復するから、カウ
ンター１０の計数値から探知物体までの直線距離を直続
することができる。

探知物体までの直線距離がＬのとき、超音波送受波１の
水平面に対する指向角をθとすると、探知物体までの水
平距離り、は ＬＨ＝ＩＪｃＯ３θ −−−−−
−（１）で表わされる。

又、探知物体の深度ＬＤは、Ｌｏ＝Ｌｓｉｎθ
・・・・・・（２）で表わされる。

従って、探知物体の水平距離あるいは深度を読み取ると
きは、カウンター１０の計数値にｃｏｓθあるいはｓｉ
ｎθを乗算すればよい。

この場合、カウンター１０の計数値を乗算する代わりに
カウンター１０に導かれるパルス列数をＣＯＳθ倍、あ
るいはｓｉｎθ倍しても同様の効果を得ることができる
。

パルス列数をＣＯＳθあるいはｓｉｎθ倍するためには
、パルス間隔を一１一倍あるいは、１倍に変ＣＯＳθ
Ｓ１ｎθ 化させればよい。

函数電圧発生回路１１並びに比較回路１２は、上記のよ
うに、探知物体の水平距離あるいは深度を測定する場合
について、パルス間隔を変化させる。

以下これについて説明すると、パルス発生回路９からカ
ウンター１０へ導かれるパルス列は、第２図ａのように
、パルス持続時間γ。

と休止時間ｔとで構成される。

そしてパルス持続時間τ。は一定に保持され、休止時間
ｔが超音波送受器１の指向角に応じて零から最大時間ま
での変化させられる。

従って、パルス列ａのくり返し周期Ｔは Ｔ＝Ｔｏｃｏｓａ”τｏ十ｔ となり、これにより ｔ＝ｒｏ（ｉｃｏｓθ−１） ・・・・・
・（３）が得られる。

従って、休止時間ｔを超音波送受器１の指向角を函数と
して（３）式に従って変化させると、カウンター１０の
計数値から探知物体の水平距離あるいは深度を直読する
ことができる。

函数電圧発生回路１１は（３）式に従った函数波電圧を
発生する。

函数電圧発生回路１１は、第２図のように、パルス波ａ
の立下り時を基準にして、（３）式に従った函数波電圧
を送出する。

第３図は、函数電圧発生回路１１の具体例を示す。

同図において、入力端ｐｉにはパルス波ａが印加され、
パルス波ａの高レベルが持続するＴ。

期間だけトランジスタＴｒを導通させる。

そしてパルス波ａの立下り後、トランジスタＴｒが非導
通になるとコンデンサＣに充電が開始され、−Ｅ。

から＋Ｅｏに向かって充電電圧が変化する。

この充電電流は抵抗Ｒ８及び並列接続された抵抗Ｒ□。

Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４等を介して供給される。

従って、コンデンサーＣには、これらの脅威抵抗とコン
デンサーＣの時定数によって充電が行なわれ、この充電
特性が第２図すの函数波電圧に一致するように設定され
ている。

並列抵’ｊｊｃＲ１＊ Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４等はスイッチ
Ｓ１．Ｓ２．Ｓ３．Ｓ４によって断続され、さらに、ス
イッチｓ、、 ｓ２． ｓ３． ｓ４はタイマーＴ１゜
Ｔ２．Ｔ３．Ｔ、によって開閉が行なわれる。

タイマ’ｒ１． Ｔ２１ Ｔ３ｔ ’ｒ、は入力９１に
印加されるパルス波ａの立下り時に同時に起動し、各タ
イヤ−Ｔ□、Ｔ２．Ｔ３．Ｔ４の起動時間はｔｕ ｔ２
ｖ ｔ３？ ｔ、（但し、ｔｌ〈桜〈ｔ３〈ｔ４）、に
それぞれ設定されている。

そして、各スイッチＳ１．Ｓ２．Ｓ３．Ｓ、はそれぞれ
のタイマーＴ□、 Ｔ２．Ｔ３． Ｔ４が起動している
間だけ閉じるようになされている。

従ってコンデンサーＣに充電が開始されると、最初のち
時間は抵抗ＲＯ９Ｒ１９Ｒ２＝ Ｒ３＝ Ｒ４の合成抵
抗を経て充電電流が供給される。

そして、ちからちの間は抵抗Ｒ□を除いた合成抵抗を経
て充電電流が供給される。

同時にして、ｔ２からｔ３の間は抵抗Ｒ□及びＲ２を除
いた合成抵抗を経て充電電流が供給される。

さらにｔ３からちの間は抵抗Ｒ１，Ｒ２を除いて充電電
流が供給されるというように、抵抗値を順に切換えるこ
とにより、コンデンサーＣの充電電圧を第２図すの函数
電圧に一致させるようになされている。

函数電圧発生回路１１の出力は比較回路１２へ送出され
切換スシツチ１３から送出される電圧と比較される。

切換スイッチ１３は、ポテンショメータ１４の出力電圧
を切換えて送出するもので、探知物体の水平距離を測定
するときは、可動端子Ｐ。

が切換端子Ｐ１に切換えられて摺動子１５の出力電圧が
取り出される。

摺動子１５は摺動抵抗１６の両端電圧を、超音波送受波
器１の指向角に対応した電圧に分割して送出するもので
、超音波送受器１が水平方向を指向しているときは電圧
＋Ｅを、直下の海底方向を指向しているときは電圧−Ｅ
を、又、水平面に対して４５°方向を指向しているとき
は電圧零を送出するようになされている。

従って、探知物体の水平距離を測定する場合は、切換ス
イッチ１３は切換端子Ｐ□からポテンショメータ１４の
出力電圧を比較回路１２へ送出する。

比較回路１２は、切換スイッチ１３の出力電圧と函数電
圧発生回路１１の函数電圧とを比較して、両電圧が一致
したとき出力パルス（第２図Ｃ）を送出する。

従って、比較回路１２は、パルス波ａの立下り時から（
３）式で表わされる。

を時間後に出力パルスＣを送出する。

この出力パルスＣはパルス発生回路９へ送出され、パル
ス発生回路９は、出力パルスＣに基すいてパルス巾τ。

のパルス波ａを送出する。

以上の結果、パルス発生回路９から周期Ｔがｔ＝丁。

（ε６２−）θ のパルス列が送出されるから、前記説明のように、この
パルス列を計数することにより、その計数値から探知物
体までの水平距離を直読することができる。

次に、探知物体の深度を計数する場合は、パルス列の周
期Ｔ′を、 Ｔ＝デＯ１丘、６：ｒｏ＋ｔ であるから、 ■ ｔ工Ｔ。

（、−１） ・・・・・・（４）Ｓｉ
ｎθ に制御すればよい。

函数電圧発生回路１１は（４）式の函数電圧を発生して
もよい。

この場合は、ｃｏｓθ＝ｓｉｎ （９Ｑ’−〇） であるから、超音波送受波器１の指向角がθのとき、ポ
テンショメータ１４から（９０’−Ｃ）に相当する電圧
、すなわち、摺動子１５の出力電圧の極性を反転させた
電圧と（３）式の函数電圧とを比較しても、（４）式の
函数電圧を発生させたのと同様な結果を得ることができ
る。

従って、探知物体の深度を測定する場合は、切換スイッ
チ１３は切換端子Ｐ２に切換えられて、摺動子１５の電
圧極性が反転増巾器１７で反転された後、比較回路１２
へ送出される。

切換スイッチ１３は、水平距離、深度の切換えを行なう
と同時に、直線距離の切換えも行なうようになされてい
る。

可動端子Ｐ。を切換端子Ｐ３に切換えると、電圧−Ｅが
比較回路１２へ送出される。

従って、この場合、比較回路１２はパルス波ａの立下り
と同時に出力パルスを送出するから、パルス発生回路９
は、パルス巾γ。

のパルス列ヲ休止期間無しに連続的に送出する。

従って、パル波ａのパルス巾τ。

を前記説明のように１．３３ｍ５ｅＣに設定すれば、パ
ルス数の計数値から探知物体の直線距離を直読すること
ができる。

なお、上記において、パルス波ａのパルス巾Ｔ０を１３
３μｓｅｃに設定した場合は、探知物体の距離を個の単
位で測定することができる。

従って、パルス巾τ。

は探知距離の測定精度に応じて適宜設定すればよい。

以上説明のように、この考案によると、パルス列のパル
ス間隔を超音波送受器の指向角に応じて制御するように
なされているから、比較的簡単な構成で探知物体の直線
距離、水平距離、深度を容易に直読することができる。

なお、上記においては、パルス波ａの休止期間ｔを制御
してパルス列周期Ｔを変化させるようになされているが
、パルス巾γ。

を制御してもパルス列周期Ｔを同様に制御することがで
きる。

この場合は、函数電圧発生回路１１をパルス波ａの立上
り時に起動させ、比較回路１２の出力によってパルス波
ａの立下り位置を制御すればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示し、第２図はその動作を
説明するための波形図、第３図はその函数電圧発生回路
の具体例を示す。 第１図において、１は超音波送受波器、２は送信器、３
は駆動機構、４は受信器、５は表示器、６はマーカーパ
ルス発生回路１．７はゲート波生戒回路、８はゲート回
路、９はパルス発生回路、１０はカウンター、１１は函
数電圧発生回路、１２は比較回路、１３は切換スイッチ
、１４はポテンショメータ、１５は摺動子、１６は摺動
抵抗、１７は反転増巾器を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 水平面に対する角度がθの斜め方向に超音波パルスを送
   受波した水中探知を行ない、探知物体さでの水平距離あ
   るいは深度を測定する水中探知装置において、 探知パルスを送波してから探知物体からの反射波が受波
   されるまでの間持続するゲート波を生皮するゲート波生
   戒回路と、 該ケート波の持続時間にパルス巾Ｔ。 のパルス列を送出するパルス列送出回路と、 該送出されるパルス列を計数する計数回路と、上記超音
   波パルス波を送受波する水平面に対する角度θに対応す
   る電圧出力を送出するポテンショメータと、 上記パルス列のパルス波の立下り（立上り）時に起動し
   、該起動時間ｔが ｔ＝Ｔｏ（ｃｏ３１１） の特性に近似した変化をする関数電圧を発生する関数電
   圧発生回路と 該関数電圧と上記ポテンショメータの出力電圧とを比較
   して両電圧の一致時に上記パルス列のパルス波立上り（
   立下り）が一致するように制御する比較回路とを具備し
   てなる水中探知装置における距離計数装置。