JPS626188A - 探知物標の物性表示装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は物標からの帰来反射波の移相状態を表示して当
該物標の物性を識別する探知物標物性の表示装置に関す
る。

（従来の技術） 音波は自由端（ρｖ＝０．但しρＶは音響インピーダン
ス）での反射により　１８０°移相し、固定端（ρｙ　
＝　ｏｏ　）では移相０°となる。上記反射波の移相分
は入射波の伝搬する第１の媒質の音響インピーダンスと
透過波の伝搬する第２の媒質の音響インピーダンスの差
により決定されることが知られている。

（発明の構成と作用） 本発明は上記の移相現象に着目してなされたもので、１
周期間の正弦波形に基づいて超音波の送受波を行う送受
波手段と、物標からの帰来反射波の極大、極小タイミン
グでパルスを形成するサンプリングパルス発生手段と、
該サンプリングパルスにより、帰来反射波をサンプルホ
ールドするサンプリング手段と、該サンプリングされた
出力信号をレベルに応じた所定の識別表示信号に加工処
理して表示させる信号処理手段とから成り、帰来反射波
の極大、極小レベル及び各極間の時間幅を抽出表示して
当該帰来反射波に含まれる移相情報を等価的に示し、物
標の物性を判断するものである。

先行文献：計測と制御「弾性波探査法とそのデータ処理
Ｊ　Ｐ５１３７〜Ｐ６０５．第２３巻第７号　昭和５９
年７月号　計測自動制御学会発行 （実施例） 第１図は本発明の基本的な回路構成を示す図である。

図において、１は一定周期の正弦波を発生している発振
回路、２は該正弦波の通過、遮断を制御するゲートであ
る。３はゲート２を制御する同期回路で１発振回路ｌか
らの発振波形より形成される。すなわち、正弦波のＯレ
ベル検出を行って該正弦波に同期したパルスを形成し、
更に定期的に送波を行う場合には、その内在される分周
手段（図示せず）により所定の周期パルスに分周変換し
、これを正弦波１周期の（第２図ａ、参照）。

又は図示しない単安定マルチ等により予め定めた時間幅
のゲートパルスを出力する。

この正弦波に同期したゲートパルスａがゲート２に導か
れることにより、その間正弦波（第２図ｂ）が送受波器
４に導かれる。送受波器４は正弦波すにより１回だけ励
振されてｌパルスの超音波信号を送波する。

物標からの帰来反射波は増幅回路５で増幅された後（第
２図Ｃ）、サンプリング回路６へ導かれると共にサンプ
リングパルス発生回路７に送入されて極大、極小タイミ
ングのパルス（第２図ｄ）が形成される。このサンプリ
ングのためのパルスｄは、例えば信号Ｃを微分した後、
Ｏレベル検出を施こすことにより形成することができる
。

このようにして得られたサンプリングパルスｄは信号Ｃ
をサンプリングして、その時のレベルをサンブリホール
ドする（第２図ｅ）、このパルス信号ｅは信号Ｃの極大
、極小レベルがそのまま抽出され、更には各レベル信号
の幅は各極間幅に等しい、従って、信号Ｃとパルス信号
ｅとは一義的関係にあるということができ、パルス信号
ｅより信号Ｃの移相状態を把握することが可能である。

なお、送波が１パルスのときは、レベル信号ｅの８幅は
等しくならない、受波信号の終端部（１周期時点）で強
制的にθレベルに戻されるためである。

８は１例えばパルス信号ｅのレベルに応じて（極性も考
慮して）表示のための濃度（輝度）信号に変換する信号
処理回路、９は表示器である。

従って、表示上の濃度及びその変化状態を見ることによ
り、物体の物性（音響インピーダンス）を認識すること
ができる。因みに第２図ｃ、ｅの一点釦約は固定端（移
相０°）と同様な物体からの反射を示すもので、位相差
はθである。

なお、９にカラー表示器を用いれば、レベルに応じたカ
ラー化を達成できる。

上記基本回路例はアナログ的に処理されているが、以下
に示すようにディジタル方式でも同様に処理可能である
。すなわち、第３図は本発明を応用して水中探知装置に
よって探知された物標の物性（魚種、底質等）を表示す
る実施例を示すものである。

第３図において、１点鎖線で囲まれる部分は周知の経時
的表示を行う水中探知表示装置（特開昭　　　　１５７
−１１８２８０号、実開昭５７−１２９１７５号）で先
ずその構成、動作につき簡単に説明する。

なお、　１０．１１及び１２は送信トリガ発生回路、発
振回路及び超音波送受波器で、これらについては後述す
る。

さて、物標からの帰来反射波は受波された後、検波回路
１３で検波され、Ａ−Ｄ変換回路１４を経てメモリ１５
に記憶される。Ａ−Ｄ変換回路１４における信号のサン
プリングはサンプリングパルス発生回路１Ｂからのサン
プリングパルスに基づいて行われる。このサンプリング
パルスはレンジ切換回路１７からのレンジデータに連動
して周期が変更され、この結果選択されたレンジで常に
同一個数のサンプリングデータが抽出されるようになさ
れている。なお、このサンプリングパルス発生回路１８
は送信トリガにより動作し、内在する図示しないカラン
ターの働きにより予め定めた個数に達すると停止するよ
うになされている。

１８はメモリ１５の書込番地ｘ、ｙを指定する書込番地
発生回路である。すなわち、メモリ１５はＸ（深度）方
向とｙ（経時）方向に１行ｍ列の容量を有し、１回の受
信信号をＸ方向−列分に書込み、これを順次ｙ方向に繰
り返すことにより水中断面信号が得られる。

このようにして書込まれた複数回に亘る受信信号は読出
表示回路１８によって読出され表示器２ｏへ導かれて表
示される。該読出表示回路１８はメモリ１５の読出番地
Ｘ　ｔ　Ｙを生成すると共に該読出番地に同期した表示
器２０の走査信号も送出する。読出番地ｙは書込の場合
とは逆に指定される。従って、書込時がダウンカウント
にあっては、読出はアップカウントされる。同一方向に
すると、より古い信号から表示することとなり人間工学
上好適でないからである。そして、読出番地ｙは後述す
るように減算回路２１で値ｙ。が減じられ、次に加算回
路２２でその時の書込ｙ番地が加算される。これにより
、表示器２０の最先表示列（正確には後述するように最
先表示列よりｙ。番目の列）に最新の受信信号が表示さ
れることとなる。２３は書込、読出番地を切換える切換
回路である。

最新の受信信号の読出は減算回路２１を設けたことによ
り最初からｙ戸分目に行われるため、その間の読出信号
はスイッチ２４により表示器２ｏへの供給が遮断される
。この遮断は一致回路２５への入力値が−ｙ。から０に
なるまで維持される。

２８は読出された信号をアナログ信号に変換するＤ−Ａ
変換回路である。

以上が水中探知表示装置回路部の説明である。

次に、本発明の主要部について説明する。

送信トリが発生回路ｌＯは、例えば定周期で送信トリガ
を送出する０発信回路１１は、例えば予め正弦波形が書
込まれたＲＯＭで、上記送信トリ°ガ（第５図ａ）に同
期して正弦波を１個（若しくは通常の水中探知装置同様
複数個）出力するようになされている。そして、この出
力正弦波によって送受波器１２は励振され同期のとれた
超音波信号の送波が行われる（第５図ｂ）。

２７は帰来反射信号（第５図Ｃ）をＡ−Ｄ変換する（第
５図ｅ）Ａ−Ｄ変換回路、２８は該Ａ−Ｄ変換のための
高速のサンプリングパルス発生回路。

２３はサンプリングパルスがｎ個送入されると該パルス
の送出を停止するｎ進カウンタである。なお、このサン
プリングパルス発生回路２８は一致回路３０からの一致
パルスｄによってパルスの送出が開始されるようになさ
れている。上記一致パルスｄは後述するように、所望の
深度に設定可能な深度マーカ線Ｓ（第７図参照）の表示
行番地Ｘ。とメモリ１５のための書込行番地が一致した
とき送出され、これによりサンプリングの開始深度が決
定される。　３１はＡ−Ｄ変換された信号を記憶するｎ
行（ｙｏ−１）列の容量を有するメモリ、３２はメモリ
３１の書込番地ｘ、ｙを指定する書込番地発生回路、３
３は書込読出番地を切換える切換回路である。

なお、書込番地発生回路３２の書込列番地ｙは前述同様
表示方向の調整のため読出表示回路１９の逆、すなわち
本実施例ではダウンカウントである。

読出番地ｘ、ｙの指定は前期読出表示回路１Ｂからの値
ｘ、ｙによって行われる。３４は最新の取込信号から表
示を開始するためにその瞬間の書込列番地ｙを加える加
算回路である。３５は前記一致回路２５が０に達するま
で、すなわち表示列ｙが１〜Ｙｏ−１の間のみ導通する
ようになされたスイッチである。従って１表示列１〜ｙ
−を列までは未発明による表示が１表示列ｙ。−ｍには
通常の探知信号の表示がなされる（第７図参照）。

３６はｌ−ｎの間で設定される値Ｘ。と読出行番地Ｘと
が一致するときパルスを送出して表示器に導かれて第７
図の如く深度マーカ線Ｓを表示する一致回路である。又
、３７は読出行番地Ｘが１に復帰　　　　。

する毎にパルス（第５図ｇ）を出力する一致回路である
。３８は上記復帰パルスｇ乃至後述のパルスｊの送出の
開信号を出力する（第５図ｈ）パルス信号発生回路、３
８は上記信号りの送出期間のみ導通するスイッチである
。４０はメモリ３１の読出信号（第５図ｆ、なお便宜上
、レベル表示されている）より前述の如く極大、極小タ
イミングのバルス（第５図ｉ）を形成するラッチタイミ
ングパルス発生回路で、その−例を第４図に示す。

４１は上記ラッチタイミングパルスｉを計数する３進カ
ウンタで、該パルスを３個計数することによってパルス
（第５図ｊ）を送出する。４２はラッチタイミングパル
スｉにより信号ｆをラッチする（第５図ｋ）ラッチ回路
、４３はラッチ信号ｋを、例えば第６図に示す如き８段
階のレベルに応じて色信号に変換する色変換回路である
。

以上の回路構成において、次に動作について説明する。

帰来反射信号Ｃは復帰パルスｇの発生時点からｎ個だけ
サンプリングされ、メモリ３１に書込まれる。このサン
プリング周波数は送信信号１周期をｎ個サンプリングす
るものであり、例えば送信信号の周波数を５０ｋＨｚ、
　ｎ＝１００とすれば５ＭＨｚとなる。

このように、サンプリングを送信信号の１周期間に限っ
たのは主に次の理由による。すなわち、この場合水中で
の１波長は１．５Ｃ■となり、この距離の間に最初の反
射物標と次の反射物標゛が深度方向に　１．５ｃｍ以上
離れている場合は最初の反射物標からの帰来反射波の１
周期内には少なくとも次の帰来反射波が重畳しない、従
って、第５図Ｃに示すような単一の移相信号を得ること
ができる。魚種にもよるが、一般的には魚群において各
魚体は数ｃｌＩ程度離れていると考えられるからである
。

このようにして、メモリ３１に取込まれた信号は共通の
読出表示回路１Ｂからの読出番地に基づいて読出される
。従って、メモリ３１からの読出信号ｆはメモリ１５か
らの読出信号に比して深度方向にｎ倍拡大されたものと
なる。メモリ１５は海面から海底までを網羅的に探知し
、一方メモリ３１は最初の１周期内での移相状態を検出
するという両者の目的の相違による。

読出された信号ｆはスイッチ３８．３５を経た後ラッチ
回路４２で１番目と２番目のラッチタイミングパルス１
１、■２により２回ラッチされる。なお、３番目のラッ
チタイミングパルスエ３は前述したようにパルス信号り
を立下げてスイッチ３Ｂを閉じるために用いられる。

さて、上記ラッチ回路４０の一例として第４図に一回路
図を示す０図において、４０１は直接送入される信号ｆ
のレベル値からラッチ回路４０２よりのラッチ値を減算
する減算回路である。上記ラッチ回路４０２はサンプリ
ング１回前の値である。従って、この減算値は信号ｆの
ある瞬間において値が極大方向に変化しているか、若し
くは逆に極小方向に変化しているかを示している。

４０３は減算回路４０１から直接入力される減算値と、
ラッチ回路４０４よりの前回の減算値が入力されて両者
の極性が変化したか否かを判断する極性判別回路である
０例えば、両減算値を乗算することにより、極性が変化
した場合は−となり、変化しない場合は十である。４０
５は上記極性判別回路４０３の出力が−のときパルスｌ
を送出するパルス発生回路である。なお、極性判別のた
めにパルスｉの送出は信号ｆの極値タイミングに対しサ
ンプリングパルスで１又は２周期遅れるが、これは信号
ｆをラッチ回路４２の手前で対応する時間分遅延させて
やれば良い。

ラッチされた信号には色変換回路４３で対応する色信号
に変換された後表示器２０に導かれ表示される。

なお、前述したように表示画面１列分にちょうど一周期
分が表示されることは、拡大表示による利点及び１周期
後は次の帰来反射波との信号重畳により有効な移相状態
を識別できないことを考慮すればその必要性も理解でき
るが、係る不要部分は表示されても１周期内の移相信号
に悪影響を及ぼすものではなく、又１周期後の信号は本
実施例の如く消去することも可能であり、更に複数周期
分を表示できるようにすることにより、深度マーク線Ｓ
の調整、設定が容易となるなどむしろ実用面で好適であ
る。これを実現するためには、例えば本実施例では読出
番地を読出表示回路１８を兼用　　　　・している関係
上、書込時におけるサンプリングを　　　　Ｌし １周期間にｎ個から上記複数周期間にｎ個となる　　　
　：ようにサンプリングパルスの周期を低減すれば良い
、又、カウンタ４１は３進カウンタに限定されず、４進
カウンタその他でも良い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば反射波の移相状態
をこれと等価的且つ簡易な表示形態に加工処理して表示
するようにしたので、その認識、識別が極めて容易とな
る。又、一般の水中探知装置と併用することにより、検
出位置（深度）の調整、設定が容易となり実用的である
。

更に、音響インピーダンスは魚種や底質によって異なる
ため、魚種、底質判別装置として機能させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的回路構成を示す図で、第２図は
その波形図である。 第３図は本発明を水中探知表示装置に応用した場合の回
路図で、第５図はその波形図である。 第４図はラッチタイミングパルス発生回路４０の一例を
示す回路図である。 第６図は色変換の関係を示す図、第７図は表示の一例を
示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少くとも１周期の正弦波を送出する正弦波発生手段と、 該発生正弦波により励振されて超音波の送受波を行う送
   受波器と、 送波に基づく物標からの帰来反射信号の極大、極小タイ
   ミングでパルスを生成するパルス発生手段と、 該発生パルスにより上記帰来反射信号をサンプリング（
   ラッチ）する手段と、 該サンプリング（ラッチ）信号をレベルに応じた識別表
   示信号に変換する変換手段と、 該変換手段出力を表示する表示器とから成る探知物標の
   物性表示装置。