JPH077053B2 - Transceiver for speed measurement system - Google Patents
Transceiver for speed measurement systemInfo
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- JPH077053B2 JPH077053B2 JP1023316A JP2331689A JPH077053B2 JP H077053 B2 JPH077053 B2 JP H077053B2 JP 1023316 A JP1023316 A JP 1023316A JP 2331689 A JP2331689 A JP 2331689A JP H077053 B2 JPH077053 B2 JP H077053B2
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- phase
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は船舶等に用いられると共に、ドップラ効果を利
用する速度測定システム用送受波装置に関し、一層詳細
には、複数の超音波パルス放射および入射(送信、受
信)用素子(以下、超音波パルス用の放射および入射用
素子を単に素子と称する)を一体的形状に配設した送受
波部が船舶等の船底外表部(以下、単に船底という)等
に配設され、さらに、信号処理系との協働のもとに前記
送受波部において、先ず、4方向の主放射(以下、ビー
ムという)に形成される超音波パルスを海中等に放射せ
しめ、而かる後、夫々の超音波パルスが海底面等で反射
されると共に、ドップラ周波数偏位を伴って入射せしめ
られた超音波パルスから、夫々の4ビーム方向の受信信
号を弁別して導出することにより、4方向の海底等に対
する絶対速度および/または距離等の算出が可能となる
と共に、構成の簡素化および小型化が達成され、且つ船
底等における配置の自由度が向上する速度測定システム
用送受波装置に関する。The present invention relates to a wave transmission / reception device for a velocity measurement system which is used in ships and the like and utilizes the Doppler effect. More specifically, the present invention relates to a plurality of ultrasonic pulse emission and An incident (transmission, reception) element (hereinafter, radiation for ultrasonic pulse and an element for incidence is simply referred to as an element) is integrally formed to form a wave transmitting / receiving portion on the outer surface of the bottom of a ship (hereinafter simply referred to as a ship bottom). , Etc., and further, in cooperation with the signal processing system, first, in the transmitting / receiving section, ultrasonic pulses formed in main radiation (hereinafter, referred to as a beam) in four directions are submerged. After that, each ultrasonic pulse is reflected on the sea bottom, etc., and the received signals in each of the four beam directions are discriminated from the ultrasonic pulses incident with the Doppler frequency deviation. To derive Therefore, it is possible to calculate the absolute speed and / or distance to the seabed in four directions, simplification of the structure and miniaturization, and the flexibility of arrangement on the ship bottom and the like is improved. Regarding wave device.
[発明の背景] 近時、船舶等においては、海底面等に対する絶対速度お
よび/または距離等を算出して表示する対地速度測定シ
ステムが多用されている。当該対地速度測定システム
は、先ず、船底に固着された送受波部と信号処理系との
協働のもとに、例えば、周波数125KHzの超音波(高周波
信号)が所定間隔のパルス状信号に形成され、且つ増幅
されて尖頭値電力6KW等に形成された超音波パルスとし
て海中へ所定の俯角、例えば、60°をもって放射され
る。そして超音波パルスが海底面等で反射されると共に
反射された超音波パルスが前記送受波部で入射せしめら
れる。そして送受波部から入射した超音波パルスがドッ
プラ周波数偏位を伴う受信信号として導出される。この
ようにして導出される受信信号から海底面に対する絶対
速度および/または距離等を算出し、且つ表示してい
る。BACKGROUND OF THE INVENTION Recently, in ships and the like, ground speed measurement systems that calculate and display absolute speed and / or distance and the like with respect to the sea bottom and the like are widely used. The ground speed measurement system first forms an ultrasonic wave (high frequency signal) of a frequency of 125 KHz into a pulse signal at a predetermined interval in cooperation with the wave transmitting / receiving unit fixed to the ship bottom and the signal processing system. The ultrasonic pulse is generated, amplified, and formed into a peak power 6 KW or the like, and radiated into the sea at a predetermined depression angle, for example, 60 °. Then, the ultrasonic pulse is reflected on the sea bottom or the like, and the reflected ultrasonic pulse is made incident on the transmitting / receiving unit. Then, the ultrasonic pulse incident from the wave transmitting / receiving unit is derived as a reception signal accompanied by Doppler frequency deviation. From the received signal derived in this way, the absolute velocity and / or the distance to the sea bottom are calculated and displayed.
斯かる速度測定システムは、例えば、ドップラ・ソナあ
るいはドップラ・ログ等と呼称されている。この種の実
働される速度測定システムにあっては、例えば、船首近
傍の船底に4ビームの超音波パルスを個別に放射せしめ
る夫々の別体に構成された送受波部が取着されている。
これは、船舶の動揺に対する絶対速度を補償するため、
例えば、船首、船尾方向と左舷、右舷方向に4ビームの
超音波パルスを放射し、且つ当該超音波パルスが反射さ
れると共に入射した超音波パルスから得られる夫々の受
信信号をもって相加平均等を行い、それにより比較的正
確な絶対速度および/または距離等を算出するという理
由に基づく。Such a speed measuring system is called, for example, a Doppler sonar or a Doppler log. In a speed measuring system of this type that is actually used, for example, a wave transmitting / receiving unit configured as a separate body for individually emitting four-beam ultrasonic pulses is attached to the bottom of the ship near the bow.
This is to compensate for the absolute velocity of the ship's sway,
For example, four beams of ultrasonic pulses are radiated in the bow, stern direction, port and starboard directions, and the arithmetic mean and the like are calculated with the respective received signals obtained from the ultrasonic pulses reflected and reflected. On the basis of doing so and calculating a relatively accurate absolute velocity and / or distance etc.
前記の送受波部は船首、船尾方向と左舷、右舷方向に4
ビームの超音波パルスを放射、入射せしめる専用の送受
波部、すなわち、4個の送受波部が別体に配設されて用
いられていたが、さらに簡素化された構成の送受波部等
が採用された例として当出願人より提案された特公昭第
63-48319号公報に示される速度測定システム用送受波装
置を掲げることが出来よう。The transmitting and receiving parts are 4 in the bow, stern direction and port and starboard directions.
Although a dedicated wave transmitting / receiving unit for emitting and emitting the ultrasonic pulse of the beam, that is, four wave transmitting / receiving units were separately arranged and used, a wave transmitting / receiving unit having a further simplified structure is used. Japanese Patent Publication No. Sho
It is possible to cite the wave transmission / reception device for the speed measurement system shown in the 63-48319 publication.
当該速度測定システム用送受波装置の概略を第1図に示
す。この例では素子L1乃至Lnが図示しないフェーズライ
ンに接続されて直線上に配設され、当該素子L1乃至Lnの
配列によって生起するビームが船首および船尾方向に生
起するように配置された送受波部2、さらに位相反転器
4aおよび4b、送受波部2からの超音波パルスの入射によ
る受信信号の導出、さらに送受波部2に対する超音波パ
ルス信号PWの供給のための送受切換手段6aおよび6b、所
定の幅、且つ尖頭値電力に形成された超音波パルス信号
PWを発生するための高周波電力発生手段8、λ/4(π/2
相)進相器12、λ/4遅相器14、加算器16および18を有し
ている。An outline of the wave transmission / reception device for the speed measurement system is shown in FIG. In this example, the elements L 1 to L n are connected to a phase line (not shown) and arranged in a straight line, and the beams generated by the arrangement of the elements L 1 to L n are arranged so as to occur in the bow and stern directions. The transmitting / receiving unit 2, and the phase inverter
4a and 4b, transmission / reception switching means 6a and 6b for deriving a reception signal by incidence of an ultrasonic pulse from the transmission / reception unit 2 and further supplying the ultrasonic pulse signal P W to the transmission / reception unit 2, a predetermined width, and Ultrasonic pulse signal formed at peak power
RF power generation means 8 for generating P W , λ / 4 (π / 2
It has a phase advancer 12, a λ / 4 delayer 14, and adders 16 and 18.
当該構成において、第2図に示されるように、素子L1、
L2、L3…Lnの間隔dを半波長(λ/2)として、素子L1、
L2、L3…Lnを夫々交互に逆位相で励振すると可視領域に
現れる超音波パルスASの指向性が60°に形成される。そ
して、送信時においては、第3図Aに示されるようにビ
ームが法線を挟んで船首および船尾方向の直線上に60°
の間隔を有して形成される。一方、受信時においては、
前記送信時と同様のビーム方向をもって反射された超音
波パルスが送受波部2に入射せしめられた後、送受切換
手段6aおよび6bから導出される信号S1およびS2を夫々λ
/4進相器12、λ/4遅相器14においてπ/2の進相および遅
相の信号処理を施す。そして、加算器16および18におい
て合成すると、第3図BおよびCに示されるように、船
首および船尾方向に夫々法線との間が30°に形成されて
入射された超音波パルスが受信信号EFおよびEAに分離し
て導出される。In the structure, as shown in FIG. 2, the element L 1 ,
The distance L between L 2 , L 3 ... L n is defined as a half wavelength (λ / 2), and the element L 1 ,
When L 2 , L 3 ... L n are alternately excited in opposite phases, the directivity of the ultrasonic pulse A S appearing in the visible region is formed at 60 °. At the time of transmission, as shown in FIG. 3A, the beam is 60 ° on the straight line in the bow and stern direction with the normal line in between.
Are formed with an interval of. On the other hand, when receiving,
After the ultrasonic pulse reflected with the same beam direction as that at the time of transmission is made incident on the transmitting / receiving section 2, the signals S 1 and S 2 derived from the transmission / reception switching means 6a and 6b are respectively transmitted by λ.
In the / 4 phase advancer 12 and the λ / 4 phase lag device 14, π / 2 phase advance and lag phase signal processing is performed. Then, when combined in the adders 16 and 18, as shown in FIGS. 3B and 3C, the ultrasonic pulses that are incident with the normal line formed at 30 ° in the bow and stern directions are received signals. Derived separately into E F and E A.
当該受信信号EFおよびEAは、例えば、デジタル信号に形
成せしめられ、斯かる後、マイクロプロセッサ等を用い
て信号処理を施し、船底から海底面との絶対速度および
/または距離等に算出され、さらに表示器、例えば、カ
ウンタ等に数字をもって、表示される。The received signals E F and E A are formed into digital signals, for example, and then signal processing is performed using a microprocessor or the like to calculate the absolute velocity and / or distance from the ship bottom to the sea bottom, etc. Further, it is displayed with a number on a display device such as a counter.
このような、第1図に示される例が実働される際には、
船首、船尾方向および左舷、右舷に4ビームに形成され
た超音波パルスASを放射せしめ、且つその反射された後
入射された超音波パルスから得られる受信信号EFおよび
EAからその相加平均等をもって海底面との絶対速度およ
び/または距離等を算出し、これにより船舶の揺動によ
る誤差を補正するようになされている。それ故、第2図
に示されるように、構成される送受波部2を二組、例え
ば、所定の俯角をもって、且つ船首、船尾方向と左舷、
右舷方向にビームが形成されるように、すなわち、別体
に構成される二組の送受波部2を船底に配設することが
必要とされる。また、これにより相応した本数の給電線
路の布設等を伴うものとなり、比較的煩雑を要するこれ
らの改善が希求されていた。When the example shown in FIG. 1 is put into practical use,
Emit ultrasonic pulse A S formed into four beams in the bow, stern direction and port, starboard, and receive signal E F obtained from the reflected and incident ultrasonic pulse and
The absolute velocity and / or distance from the sea bottom is calculated from E A using the arithmetic mean, and the error due to the rocking of the ship is corrected by this. Therefore, as shown in FIG. 2, two sets of the transmitting / receiving sections 2 are formed, for example, with a predetermined depression angle, and at the bow, the stern direction and the port side.
It is necessary to dispose two sets of the wave transmitting / receiving section 2 separately formed on the ship bottom so that the beam is formed in the starboard direction. Further, as a result, a corresponding number of power supply lines are laid, and relatively complicated improvements have been demanded.
[発明の目的] 本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、4方
向にビームが形成されるように複数の素子が一体的形状
に配設された送受波部が船舶等の船底部等に配設される
と共に、当該送受波部と信号処理系との協働のもとに、
先ず、前記送受波部から4ビームに形成される超音波パ
ルスを海中下方等に同時に放射せしめ、次に、夫々の超
音波パルスが海底面等で反射され、ここでドップラ周波
数偏位を伴い前記送受波部に入射せしめられる超音波パ
ルスが受信信号に形成されて信号処理系に供給される。
さらに信号処理系において前記4方向ビームの夫々の受
信信号を弁別して導出することにより、4方向における
海底面との絶対速度および/または距離等の算出が可能
となると共に、構成の簡素化および小型化の目的が達成
され、且つ船底等における送受波部の配置が比較的制限
を伴うことなく、すなわち、船底等における配置の自由
度が向上する速度測定システム用送受波装置を提供する
ことを目的とする。[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above points, and a wave transmitting / receiving unit in which a plurality of elements are integrally formed so as to form a beam in four directions is used in a ship or the like. It is installed on the bottom of the ship, etc., and in cooperation with the transmitting / receiving unit and the signal processing system,
First, ultrasonic waves formed into four beams from the transmitting / receiving unit are simultaneously radiated downward in the sea or the like, and then each ultrasonic pulse is reflected on the sea bottom or the like, where the Doppler frequency deviation is accompanied by the ultrasonic waves. An ultrasonic pulse that is made incident on the wave transmitting / receiving unit is formed into a reception signal and supplied to the signal processing system.
Further, the signal processing system discriminates and derives each of the received signals of the four-direction beams, thereby making it possible to calculate the absolute velocity and / or distance with respect to the sea bottom in the four directions, while simplifying the configuration and reducing the size. It is an object of the present invention to provide a wave transmission / reception device for a speed measurement system in which the arrangement of the wave transmission / reception section on the ship bottom or the like is relatively unrestricted, that is, the degree of freedom of arrangement on the ship bottom or the like is improved. And
[目的を達成するための手段] 前記の目的を達成するために、本発明は移動体から超音
波パルスを放射させると共に前記超音波パルスを反射さ
せる実質的な反射面からドップラ周波数偏位を伴い反射
された超音波パルスを入射せしめ且つ得られる受信信号
から前記移動体と前記反射面との間の速度を示す信号を
導出する速度測定システム用送受波装置において、 前記超音波の波長をλとしnを2以上の自然数としたと
き、横行方向に2n個および縦列方向に2n個の振動素子
を、隣接する振動素子間の間隔をそれぞれ として正方形を形成するように2次元に配置し、横行方
向に隣接する2個の振動素子および縦列方向に隣接する
2個の振動素子からなり且つ横行方向および縦列方向に
重複しない4個の振動素子を1ブロックとし、横方向お
よび縦方向に交互に正相ブロックと逆相ブロックとに分
け、同相の各ブロックの4個の振動素子の互いに対応し
た位置関係にある振動素子を共通接続してなる8組の振
動素子群をそれぞれ信号ラインに接続し、第1乃至第4
の位相反転器の一端を前記逆相ブロックの4本の信号ラ
インに夫々接続し、且つ第1乃至第4の位相反転器の他
端を該位相反転器の一端に接続された信号ラインに接続
されている振動素子と前記正相ブロック中において前記
位置関係が対応する振動素子が接続された4本の信号ラ
インに夫々接続すると共に4本の給電線路に夫々接続
し、前記超音波パルスの放射時には前記4本の給電線路
に同相の信号を同時に供給することで前後および左右に
等しい俯角を有する超音波パルスを4方向に同時に放射
し、一方受信時には前記反射面で反射された4方向の超
音波パルスを受信して前記4本の給電線路からそれぞれ
第1乃至第4の信号を出力する送受波部と、 前記第1の信号と前記第4の信号とを加算する第1の加
算器と、前記第2の信号の位相を反転した信号と前記第
3の信号とを加算する第2の加算器と、前記第2の信号
と前記第3の信号とを加算する第3の加算器と、前記第
4の信号の位相を反転した信号と前記第1の信号とを加
算する第4の加算器と、前記第1の加算器の出力信号を
λ/4遅相した信号と前記第2の加算器の出力信号とを加
算する第5の加算器と、前記第1の加算器の出力信号を
λ/4進相した信号と前記第2の加算器の出力信号とを加
算する第6の加算器と、前記第3の加算器の出力信号を
λ/4遅相した信号と前記第4の加算器の出力信号とを加
算する第7の加算器と、前記第3の加算器の出力信号を
λ/4進相した信号と前記第4の加算器の出力信号とを加
算する第8の加算器とを有する信号処理系と、 を備え、前記第5乃至第8の加算器の出力信号を、移動
体の前後および左右の4方向の速度を示す信号として送
出することを特徴とする。[Means for Achieving the Object] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention involves emitting a ultrasonic pulse from a moving body and causing a Doppler frequency deviation from a substantial reflecting surface that reflects the ultrasonic pulse. In the wave transmission / reception device for a velocity measurement system, which introduces a reflected ultrasonic pulse and derives a signal indicating the velocity between the moving body and the reflection surface from the received signal obtained, the wavelength of the ultrasonic wave is λ. When n is a natural number of 2 or more, 2n vibrating elements in the transverse direction and 2n vibrating elements in the column direction, and the spacing between adjacent vibrating elements, respectively. 4 vibrating elements which are two-dimensionally arranged so as to form a square and are composed of two vibrating elements which are adjacent to each other in the transverse direction and two vibrating elements which are adjacent to each other in the column direction and which do not overlap in the traverse direction and the column direction. Is defined as one block, and it is divided into a positive-phase block and a negative-phase block alternately in the horizontal and vertical directions, and the vibrating elements having the corresponding positional relationship among the four vibrating elements of each block of the same phase are commonly connected. The eight vibrating element groups are respectively connected to the signal lines, and the first to fourth
One end of the phase inverter is connected to each of the four signal lines of the anti-phase block, and the other ends of the first to fourth phase inverters are connected to the signal line connected to one end of the phase inverter. Radiation of the ultrasonic pulse by connecting to each of the four signal lines to which the vibration element corresponding to the positional relationship in the positive-phase block and the corresponding vibration element are connected. At the same time, by simultaneously supplying signals of the same phase to the four power supply lines, ultrasonic pulses having the same depression angle in front and back and left and right are simultaneously emitted in four directions, while at the time of reception, supersonic waves in the four directions reflected by the reflecting surface are received. A transmitting / receiving unit that receives a sound wave pulse and outputs first to fourth signals from the four power supply lines; and a first adder that adds the first signal and the fourth signal. , The phase of the second signal A second adder for adding the inverted signal of the third signal and the third signal, a third adder for adding the second signal and the third signal, and a phase of the fourth signal A fourth adder for adding a signal obtained by inverting and an output signal of the first adder, a signal obtained by delaying the output signal of the first adder by λ / 4, and an output signal of the second adder. A fifth adder for adding, a sixth adder for adding a signal obtained by advancing the output signal of the first adder by λ / 4 and an output signal of the second adder, and the third adder Of the output signal of the third adder and a signal obtained by adding the output signal of the fourth adder to the output signal of the fourth adder and the output signal of the third adder by a λ / 4 phase advance. And a signal processing system having an eighth adder for adding the output signal of the fourth adder to the output signal of the fifth to eighth adders. And characterized by sending a signal indicating the four directions of the velocity of the left and right.
[実施態様] 次に、本発明に係る速度測定システム用送受波装置につ
いて好適な一実施態様を掲げ、添付の図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。なお、文中の煩瑣を避けるた
め、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、また、
重複した説明は省略する。[Embodiment] Next, a preferred embodiment of the wave transmission / reception device for a velocity measurement system according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In addition, in order to avoid complication in the text, the same components are denoted by the same reference symbols, and
A duplicate description will be omitted.
第4図に示される例においては、超音波パルスを4方
向、例えば、左舷、右舷および船首、船尾方向に放射
し、且つ海底等で反射された超音波パルスを入射せしめ
る送受波部40と、当該送受波部40に所定のパルス幅、且
つ尖頭値電力に形成された超音波パルス信号PSを送出
し、さらに送受波部40に入射せしめられる超音波パルス
から得られる受信信号S5乃至S8から夫々4ビームに対応
した弁別処理を施す信号処理系44とで概略構成されてい
る。In the example shown in FIG. 4, an ultrasonic pulse is radiated in four directions, for example, port, starboard and bow, and a stern direction, and a transmitting / receiving section 40 for injecting an ultrasonic pulse reflected at the seabed, A predetermined pulse width to the wave transmitting / receiving unit 40, and sends out an ultrasonic pulse signal P S formed to a peak value power, further received signal S 5 to obtained from the ultrasonic pulse made incident on the wave transmitting / receiving unit 40 The signal processing system 44 performs a discrimination process corresponding to 4 beams from S 8 respectively.
先ず、送受波部40を説明する。当該送受波部40は各素子
a乃至dが縦列、横行方向において夫々の間隔が 離間して配列されている。従って、各素子a乃至dの対
角線間においては1λ離間して配置されていることにな
る。ここで各a乃至dは1ブロックを形成している。さ
らに、各ブロックを横方向および縦方向に交互に正相ブ
ロックと逆相ブロックとに分け、必要に応じて正相ブロ
ックを構成する素子は乃至で、逆相ブロックを構成
する素子は にて区別する(第5図および第6図参照)。なお、λは
超音波パルス信号PSの1波長である。そして、当該素子
a乃至dはフェーズライン(Phase Line)FLa、FLbおよ
びFLcおよびFLdの夫々の正位相側および逆位相側に図示
されるように、所謂、フェーズドアレー型に形成されて
接続されている(以下、各素子a乃至dにおいて、正位
相で励振される素子を乃至で示す)。ここで煩瑣を
避けるため実働的構成の詳細は省略するが、例えば、素
子a乃至dはビーム方向に16列、ビームと直角方向に16
列に配列された256個を用い、また副ローブの抑圧のた
め、対応する夫々の素子a乃至dに重み付けを行う。そ
して、フェーズラインFLaの一方の線路−ajは位相反転
器52の一端、すなわち、素子接続側と接続され、フェー
ズラインFLbの一方の線路−bjは位相反転器54の一端に
接続されている。さらに、フェーズラインFLcの一方の
線路−cjは位相反転器56の一端に、またフェーズライン
FLdの一方の線路−djは位相反転器58の一端に夫々接続
されている。そして位相反転器52、54および56、58の他
端、すなわち、送信時における超音波パルス信号PSの入
力側、また受信時における信号の導出側は前記フェーズ
ラインFLa、FLbの夫々の他方の線路+aj、+bjおよび+
cj、+djが接続されている。このように構成されると共
に、位相反転器52、54および56、58の他端に給電線路
La、LbおよびLc、Ldが接続されている。当該給電線路
La、LbおよびLc、Ldは、例えば、同軸ケーブル62等が用
いられて、船内の所要の場所に設置される信号処理系44
との間に結線されている。First, the transmitting / receiving unit 40 will be described. In the wave transmitting / receiving unit 40, the respective elements a to d are arranged in columns and rows with a space between them in the transverse direction. They are arranged separately. Therefore, the elements a to d are arranged with a distance of 1λ between the diagonal lines. Here, each of a to d forms one block. Further, each block is divided into a positive-phase block and a negative-phase block alternately in the horizontal direction and the vertical direction, and the element forming the positive-phase block is not necessary, and the element forming the negative-phase block is (See FIG. 5 and FIG. 6). Note that λ is one wavelength of the ultrasonic pulse signal P S. The elements a to d are formed in a so-called phased array type as illustrated on the positive phase side and the antiphase side of each of the phase lines FL a , FL b, FL c, and FL d. Are connected (hereinafter, in each of the elements a to d, the elements excited in a positive phase are indicated by or). Here, in order to avoid complication, details of the actual configuration are omitted. For example, the elements a to d have 16 rows in the beam direction and 16 rows in the direction perpendicular to the beam.
256 elements arranged in rows are used, and in order to suppress side lobes, the corresponding elements a to d are weighted. Then, one of the line -aj one end of the phase inverter 52 phase line FL a, i.e., is connected to the device connection side, one of the lines -bj phase line FL b is connected to one end of the phase inverter 54 There is. Further, one line −cj of the phase line FL c is connected to one end of the phase inverter 56, and
One line -dj of FL d is connected to one end of the phase inverter 58, respectively. Then, the other ends of the phase inverters 52, 54 and 56, 58, that is, the input side of the ultrasonic pulse signal P S at the time of transmission, and the derivation side of the signal at the time of reception are the phase lines FL a and FL b respectively . The other track + aj, + bj and +
cj and + dj are connected. With this configuration, the feed lines are connected to the other ends of the phase inverters 52, 54 and 56, 58.
L a , L b and L c , L d are connected. The power supply line
For L a , L b and L c , L d , for example, a coaxial cable 62 or the like is used, and a signal processing system 44 installed at a required place in the ship.
It is connected between and.
次に、信号処理系44を説明する。当該信号処理系44は給
電線路Laが、例えば、同軸リレー、半導体スイッチ等を
用いた送受信切換手段66の第1端に接続され、また給電
線路Lbが送受信切換手段68の第1端に接続されている。
さらに給電線路Lcが送受信切換手段70の第1端に、また
給電線路Ldが送受信切換手段72の第1端に夫々接続され
ている。Next, the signal processing system 44 will be described. Is the signal processing system 44 feeding line L a is, for example, a coaxial relay, is connected to a first end of the transmission and reception switching unit 66 using a semiconductor switch or the like, also the feed line L b is the first end of the transmission and reception switching unit 68 It is connected.
Further, the feeding line L c is connected to the first end of the transmission / reception switching means 70, and the feeding line L d is connected to the first end of the transmission / reception switching means 72.
一方、送受信切換手段66、68および70、72の夫々の第2
端に高周波電力発生手段74から所定の尖頭値電力をもっ
てパルス状に形成された超音波パルス信号PSが供給され
る。次に、送受信切換手段66、68および70、72の第3端
は夫々受信信号弁別部80に接続される。On the other hand, the second of each of the transmission / reception switching means 66, 68 and 70, 72
An ultrasonic pulse signal P S formed in a pulse shape with a predetermined peak value power is supplied from the high frequency power generating means 74. Next, the third ends of the transmission / reception switching means 66, 68 and 70, 72 are connected to the reception signal discriminating portion 80, respectively.
当該受信信号弁別部80は位相反転器82および84と加算器
86、88および92、94とを備えている。そして、送受信切
換手段66の第3端と位相反転器82および加算器94が接続
されている。また送受信切換手段68の第3端と加算器88
および92とが接続され、送受信切換手段70の第4端と位
相反転器84および加算器88が接続されている。次に送受
信切換手段72の第3端が加算器86および94に接続されて
いる。The received signal discriminating unit 80 includes phase inverters 82 and 84 and an adder.
86, 88 and 92, 94. The third end of the transmission / reception switching means 66 is connected to the phase inverter 82 and the adder 94. Further, the third end of the transmission / reception switching means 68 and the adder 88
And 92 are connected to each other, and the fourth end of the transmission / reception switching means 70 is connected to the phase inverter 84 and the adder 88. Next, the third end of the transmission / reception switching means 72 is connected to the adders 86 and 94.
そして、加算器86と加算器95および96が接続され、ま
た、加算器88とλ/4進相器97aとλ/4遅相器97bが接続さ
れる。さらに、λ/4進相器97aとλ/4遅相器97bの出力端
が夫々に加算器95および96に接続される。加算器92と加
算器98および99が接続され、また加算器94とλ/4進相器
100aとλ/4遅相器100bの出力端が夫々に加算器98および
99に接続される。The adder 86 is connected to the adders 95 and 96, and the adder 88 is connected to the λ / 4 phase advancer 97a and the λ / 4 phase retarder 97b. Further, the output ends of the λ / 4 phase advancer 97a and the λ / 4 phase retarder 97b are connected to the adders 95 and 96, respectively. Adder 92 and adders 98 and 99 are connected, and adder 94 and λ / 4 phase advancer
The output terminals of 100a and the λ / 4 phase retarder 100b are respectively connected to the adder 98 and
Connected to 99.
このように接続される加算器95、96および98、99からは
左舷、右舷および船首、船尾方向に対応する受信方向信
号SRa、SRbおよびSRc、SRdが導出される。From the adders 95, 96 and 98, 99 connected in this way, reception direction signals S Ra , S Rb and S Rc , S Rd corresponding to the port, starboard, bow and stern directions are derived.
本実施態様にかかる速度測定システム用送受波装置は以
上のように構成されるものであり、次にその作用並びに
効果について説明する。The wave transmission / reception device for a velocity measurement system according to this embodiment is configured as described above, and its operation and effect will be described below.
ここで、速度測定システム用送受波装置の作用の理解を
容易にするため、原理を説明する。当該速度測定システ
ム用送受波装置においてはドップラ周波数偏位をもとに
4方向の海底面に対する絶対速度および/または距離等
の算出を行うための受信方向信号SRa、SRbおよびSRc、S
Rdの導出が行われるが、前記の算出は送受波部40から放
射される超音波パルスの周波数(f0)、また海底面から
反射されて再度送受波部40において入射せしめられた周
波数(fb)等において周知の諸式等で求めればよく、故
に、詳細な説明は要しないであろう。Here, the principle will be described in order to facilitate understanding of the operation of the wave transmission / reception device for a speed measurement system. In the wave transmission / reception device for the velocity measurement system, the reception direction signals S Ra , S Rb and S Rc , S for calculating the absolute velocity and / or the distance with respect to the sea bottom in four directions based on the Doppler frequency deviation.
Although Rd is derived, the above calculation is performed using the frequency (f 0 ) of the ultrasonic pulse radiated from the wave transmitter / receiver 40, and the frequency (f 0 ) reflected by the sea bottom and injected again in the wave transmitter / receiver 40. It suffices to obtain it by the well-known formulas in b ) etc. Therefore, detailed explanation will not be required.
ここで、第4図における送受波部40の一部の素子a、
b、c、dの配列を第5図に示す。前記送受波部40は各
素子a、b、c、dを一定振幅、且つ正位相および逆位
相等で励振した等振幅励振直線フェーズドアレー型とし
て知悉され、各素子a、b、c、d間が励振位相差δで
あるとき、波長λ、素子間隔dとすると、その指向性R
(θ)は、 で示される。Here, a part of the element a of the wave transmission / reception unit 40 in FIG.
The sequences of b, c and d are shown in FIG. The transmission / reception unit 40 is known as an equal amplitude excitation linear phased array type in which the elements a, b, c and d are excited with a constant amplitude and a positive phase and a reverse phase. Is the excitation phase difference δ, the directivity R
(Θ) is Indicated by.
但し、 φ=2π/λ・d・sinθ−δ …(2) このように示される原理は各素子a、b、c、dの励振
位相差δを変化することによって主ビーム方向を変える
ことが出来る、所謂、フェーズドアレーを形成するもの
である。However, φ = 2π / λ · d · sin θ−δ (2) The principle described above can change the main beam direction by changing the excitation phase difference δ of each element a, b, c, d. It is possible to form a so-called phased array.
また、前記送受波部40においては60°の俯角を有したビ
ームで入射されるが、ここで俯角60°の形成について説
明する。正弦的平面波の超音波パルスが直線上に並んだ
n個の素子a、b、c、dに鉛直線に対し角度θで入射
したとする。0番目の素子R0を基準にとり、m番目の素
子Rmの受信信号は超音波パルスが距離lm=mdcosθだけ
進むに要する時間だけ遅延する。すなわち、周波数ω=
2πfにおける波長λの超音波パルスに対し位相の遅延
は、 となり、ここで隣合う素子間の位相遅れをラジアンで表
せば、 となる。Further, in the transmitting / receiving unit 40, a beam having a depression angle of 60 ° is incident, but the formation of the depression angle of 60 ° will be described here. It is assumed that an ultrasonic pulse of a sinusoidal plane wave is incident on the n elements a, b, c, and d arranged on a straight line at an angle θ with respect to the vertical line. With reference to the 0th element R 0 , the reception signal of the mth element R m is delayed by the time required for the ultrasonic pulse to travel the distance l m = md cos θ. That is, frequency ω =
The phase delay for an ultrasonic pulse of wavelength λ at 2πf is Then, if the phase delay between adjacent elements is expressed in radians, Becomes
従って、位相差π/2で60°方向の平面波を入力するため
には素子a、b、c、d間隔をλ/2とすればよいことが
判る。Therefore, in order to input a plane wave in the direction of 60 ° with a phase difference of π / 2, it is understood that the intervals of the elements a, b, c and d should be λ / 2.
また、 の式に上記の関係を代入すると、 故に、 となり、音速には影響されない。Also, Substituting the above relationship into the expression Therefore, And is not affected by the speed of sound.
さらに、前記の各素子a乃至dおよびフェーズラインFL
a乃至FLdの配列をもって具体的な主ビーム方向および俯
角を形成する例としては、例えば、オーム社発行、電子
通信学会編のアンテナ工学ハンドブック第5章「アレー
アンテナ」に掲載される内容をもって送受波器における
各素子の配列および配置を行うことにより、本発明にお
いて必要とする俯角および方向にビームが形成される送
受波器を実現し、且つ実働させることが出来る。Further, each of the elements a to d and the phase line FL
As an example of forming a specific main beam direction and depression angle with an array of a to FL d , for example, transmission / reception with the contents described in Chapter 5, "Array Antenna", published by Ohmsha, Inc. By arranging and arranging the respective elements in the wave device, it is possible to realize and actually operate a transducer in which a beam is formed in the depression angle and direction required in the present invention.
このような原理のもとに、第5図においてXA1−XA2軸に
着目すると、1λ間隔に と相互に逆位相の素子列として配置されている。この相
互に逆位相の 列は、先ず、フェーズラインFLbの正位相側線路に素子
が接続され、次にフェーズラインFLcの逆位相側線路
に が接続されることにより形成される。そして、送信時は
素子、および、を同相で励振させる。この場
合、素子はフェーズラインFLaの正位相側線路に接続
され、また、素子はフェーズラインFLbの正位相側線
路に接続される。また、素子およびは夫々フェーズ
ラインFLcおよびFLdの正位相側線路に接続されて素子
乃至が同位相に形成される。Based on this principle, focusing on the X A1 -X A2 axis in FIG. And are arranged as element rows having phases opposite to each other. This opposite phase In the column, first, elements are connected to the positive phase side line of the phase line FL b , and then to the antiphase side line of the phase line FL c. Are formed by being connected to each other. Then, during transmission, the element and are excited in the same phase. In this case, the element is connected to the positive phase side line of the phase line FL a , and the element is connected to the positive phase side line of the phase line FL b . Further, the elements and are connected to the positive phase side lines of the phase lines FL c and FL d , respectively, and the elements or are formed in the same phase.
同様に左舷、右舷方向XB1−XB2軸方向に一対の送信ビー
ムが形成される。さらに、YA1−YA2軸においても同様に 列において、例えば、船首、船尾方向YB1−YB2軸方向に
一対のビームが形成される。従って、送信時には第6図
に示されるようにX1−X2軸方向およびY1−Y2軸方向の4
方向に同時に、左舷および右舷方向にビームBMX1および
BMX2を生起し、また、船首および船尾方向にビームBMY1
およびBMY2が形成される。Similarly, a pair of transmission beams are formed in the port and starboard directions X B1 -X B2 axis directions. Furthermore, the same applies to the Y A1 −Y A2 axis. In the row, for example, a pair of beams are formed in the bow and stern directions Y B1 -Y B2 axial directions. Therefore, at the time of transmission, as shown in FIG. 6, 4 in the X 1 -X 2 axis direction and the Y 1 -Y 2 axis direction.
Beam simultaneously in the direction of port and beam B MX1 in the port and starboard directions
B MX2 , and beam B MY1 in the bow and stern direction
And B MY2 are formed.
ここで受信時の左舷、右舷方向および船首、船尾のビー
ムの合成および分離は第4図に示される受信信号弁別部
80における信号処理をもって行う。XB1−XB2軸における
素子−−−の配列から素子の受信信号S8と素
子の受信信号S5を位相反転器82で位相を反転させ夫々
加算器86において加算してさらに加算器95に入力する。
さらに、加算器95には加算器88からの信号がλ/4進相器
97aを介して入力されて左舷方向の受信方向信号SRaとな
る(これを0位相の信号とする)。Here, the synthesis and separation of the port and starboard directions and the bow and stern beams at the time of reception are shown in FIG.
Performed with signal processing at 80. From the array of elements --- on the X B1 -X B2 axis, the phase of the received signal S 8 of the element and the received signal S 5 of the element are inverted by the phase inverter 82 and added by the adder 86, respectively, and further added to the adder 95. input.
Further, the signal from the adder 88 is supplied to the adder 95 as a λ / 4 phase shifter.
It is input via 97a and becomes a port-side reception direction signal S Ra (this is a 0-phase signal).
次に、XA1−XA2軸では が配列されており、そのまま信号を加算すると正位相と
なる。但し、素子およびの受信信号S7および受信信
号S8およびS5に比べて位相がλ/2の遅延となり、これは
俯角60°ではπ/2位相の遅延になる。ここで、受信信号
S7およびS6を加算器88で加算してλ/4遅相器97bを介
し、さらに加算器86からの信号と共に加算器96で加算す
る。従って、左舷方向の受信方向信号SRaに対しπ/2位
相の右舷方向の受信方向信号SRbとなる。このようにし
て左舷および右舷方向の夫々の受信方向信号SRaおよびS
Rbに分離出来る。Next, in the X A1 −X A2 axis Are arranged, and if signals are added as they are, the phase becomes positive. However, compared with the received signals S 7 and S 8 and S 5 of the element and the element, the phase becomes a delay of λ / 2, which becomes a delay of π / 2 phase at a depression angle of 60 °. Where the received signal
S 7 and S 6 are added by the adder 88, passed through the λ / 4 delay device 97b, and further added by the adder 96 together with the signal from the adder 86. Therefore, the reception direction signal S Rb in the starboard direction having a π / 2 phase with respect to the reception direction signal S Ra in the port direction is obtained. Thus, the receiving direction signals S Ra and S in the port and starboard directions, respectively.
Can be separated into Rb .
同様にしてYB1−YB2軸では の受信信号S6と の受信信号S7を位相反転器84で位相を反転させ、且つ加
算器92において加算せしめて加算器98に入力する。さら
に、加算器98には加算器94からの信号がλ/4進相器100a
を介して入力されて船首方向の受信方向信号SRcを導出
する。なお、受信方向信号SRcを0位相とする。Similarly, for the Y B1 − Y B2 axis With the received signal S 6 of The received signal S 7 of 1 is inverted in phase by the phase inverter 84, added by the adder 92, and input to the adder 98. Further, the signal from the adder 94 is fed to the adder 98 by the λ / 4 phase shifter 100a.
The signal is input via the terminal to derive a reception direction signal S Rc in the bow direction. Note that the reception direction signal S Rc has zero phase.
次に、YA1−YA2軸では素子およびの受信信号S5およ
びS8を加算器94で加算せしめてλ/4遅相器100bを介し
て、さらに加算器92からの信号と共に加算器99で加算し
て、受信方向信号SRcに対してπ/2位相の遅延した船尾
方向の受信方向信号SRdが得られる。これにより船首お
よび船尾方向に夫々受信方向信号SRcおよびSRdとして分
離出来る。Next, on the Y A1 -Y A2 axis, the reception signals S 5 and S 8 of the elements and are added by the adder 94, and via the λ / 4 phase retarder 100b, the signal from the adder 92 is added together with the adder 99. Are added to obtain a reception direction signal S Rd in the stern direction, which is delayed by π / 2 phase with respect to the reception direction signal S Rc . As a result, it is possible to separate the reception direction signals S Rc and S Rd in the bow and stern directions, respectively.
第7図に前記左舷および右舷方向にビームX1、X2、さら
に船首および船尾方向にビームY1、Y2が形成される状態
を示し、また、第8図に第4図に示される受信信号弁別
部80の実働回路を示した。この例では受信信号S5乃至S8
が所定の駆動状態を得るための抵抗R102a乃至R108bを介
在して比較器102乃至108に供給される。ここで左舷、右
舷および船首、船尾方向に対応して受信方向信号SRa、S
RbおよびSRc、SRdが導出される。なお、比較器102乃至1
08は図示されるような入力極性を備え、第4図に示され
る加算器86乃至94と同様の位相処理をもって信号処理が
行われる。Seventh beam X 1 to the port and starboard direction in FIG, X 2, shows a further state of the bow and aft beam Y 1, Y 2 are formed, also received as shown in FIG. 4 in FIG. 8 The working circuit of the signal discriminating unit 80 is shown. In this example, the received signals S 5 to S 8
Are supplied to the comparators 102 to 108 via resistors R 102a to R 108b for obtaining a predetermined driving state. Here, the receiving direction signals S Ra , S corresponding to the port, starboard, bow, and stern directions
Rb, S Rc and S Rd are derived. Note that the comparators 102 to 1
08 has an input polarity as shown, and signal processing is performed by the same phase processing as the adders 86 to 94 shown in FIG.
このようになされることにより、送受波部40が一体的、
例えば、一筐体に形成されて4ビームの超音波パルスが
同時に所定の俯角をもって放射され、且つ受信時におい
ては、左舷、右舷方向および船首、船尾方向の受信方向
信号SRa、SRbおよびSRc、SRdが出来る。ここで導出され
た受信方向信号SRa、SRbおよびSRc、SRdは、例えば、デ
ジタル信号に形成せしめられ、而かる後、マイクロコン
ピュータ等における信号処理を施して、船底から海底面
との絶対速度および/または距離等に算出された後、表
示器等、例えば、カウンタ等に数字をもって表示され
る。By doing so, the wave transmission / reception unit 40 is integrated,
For example, four-beam ultrasonic pulses are simultaneously emitted at a predetermined depression angle in a single housing, and at the time of reception, reception direction signals S Ra , S Rb and S in port, starboard and bow / stern directions are received. Rc and S Rd can be created. The reception direction signals S Ra , S Rb and S Rc , S Rd derived here are formed into, for example, digital signals, and thereafter, subjected to signal processing in a microcomputer or the like, from the ship bottom to the sea bottom. After the absolute speed and / or the distance is calculated, the numerical value is displayed on a display device such as a counter.
このように4ビームが同時放射される送受波部が一体的
形状に構成されることにより、例えば、70KHzの単板形
状素子に対比して略20%、また2ビームフェーズドアレ
ー型の送受波部を二組使用する場合に対比して略45%に
小型化される。それにより、例えば、大型船の船底にお
いて、吃水が浅い場合等における泡発生(泡カミ)の少
ないLp−p(全長)/10に近づけて配設が可能となる。In this way, the transceiving section that simultaneously radiates four beams is formed in an integral shape, so that, for example, it is approximately 20% compared to a 70 KHz single-plate element, and a 2-beam phased array transceiving section. It is downsized to about 45% compared to the case of using two sets. As a result, for example, on the bottom of a large ship, it is possible to dispose the Lp-p (total length) / 10 close to Lp-p (total length) / 10 in which bubbles are not generated (foaming) when the water is shallow.
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、4方向にビームが形成
されるように複数の素子が一体的形状に配設された送受
波部が船舶等の船底部等に配設されると共に、当該送受
波部と信号処理系との協働のもとに、先ず、前記送受波
部から4ビームに形成される超音波パルスを海中下方等
に同時に放射せしめ、次に、夫々の超音波パルスが海底
面等で反射され、ここでドップラ周波数偏位を伴い前記
送受波部に入射せしめられる超音波パルスが受信信号に
形成されて信号処理系に供給される。さらに信号処理系
において前記4方向ビームの夫々の受信信号を弁別して
導出することにより、4方向における海底面との絶対速
度および/または距離等の算出が可能となると共に、構
成の簡素化および小型化の目的が達成され、且つ船底等
における送受波部の配置が比較的制限を伴うことなく、
すなわち、船底等における配置の自由度が向上する。こ
れにより、さらに、下記の利点乃至効果を奏する。[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, a wave transmitting / receiving unit in which a plurality of elements are integrally formed so as to form beams in four directions is arranged on a ship bottom or the like. At the same time, under the cooperation of the transmitting / receiving unit and the signal processing system, first, the ultrasonic pulses formed into 4 beams from the transmitting / receiving unit are simultaneously radiated downward in the sea, and then, The respective ultrasonic pulses are reflected by the sea bottom or the like, and the ultrasonic pulses that are incident on the transmitting / receiving section with Doppler frequency deviation are formed into a reception signal and supplied to the signal processing system. Further, the signal processing system discriminates and derives each of the received signals of the four-direction beams, thereby making it possible to calculate the absolute velocity and / or distance with respect to the sea bottom in the four directions, while simplifying the configuration and reducing the size. Is achieved, and the arrangement of the wave transmission / reception section on the ship bottom is relatively unrestricted,
That is, the degree of freedom of arrangement on the ship bottom or the like is improved. As a result, the following advantages and effects are further exhibited.
送受波部が一体的に形成、例えば、一框体に収納さ
れ、それにより構成が簡素化されて作製工程等が低減さ
れる。The wave transmission / reception unit is integrally formed, for example, housed in a single frame, which simplifies the configuration and reduces manufacturing steps and the like.
複数の素子で構成される送受波部が一框体に形成さ
れることにより、船底等の配置の自由度が向上する、す
なわち、最適位置の配設が可能となると共に、機能維持
等、すなわち、保守点検等の利便性が向上する。By forming the wave transmission / reception unit composed of a plurality of elements in a single frame, the degree of freedom in the arrangement of the ship bottom and the like is improved, that is, it is possible to arrange the optimum position and at the same time maintain the function, that is, The convenience of maintenance and inspection is improved.
送受波部からの同軸ケーブル数が、例えば、1本に
なり船内における比較的距離を有する信号処理系への同
軸ケーブルの布設が簡単になる。The number of coaxial cables from the transmitting / receiving unit is, for example, one, which simplifies the laying of the coaxial cables to the signal processing system having a relatively long distance in the ship.
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiment, the present invention is not limited to this embodiment,
It goes without saying that various improvements and design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
【図面の簡単な説明】 第1図は従来技術に係る速度測定システム用送受波装置
の一例を示す概略構成図、 第2図は第1図に示される一例の動作説明に供される説
明図、 第3図は第1図に示される一例の動作説明において、超
音波パルスの放射および入射の特性を示すパターン図、 第4図は本発明に係る速度測定システム用送受波装置の
一実施態様を示す構成図、 第5図は第4図に示される一実施態様の送受波部におけ
る素子の配置状態を示す一部構成図、 第6図は第4図に示される一実施態様において、送受波
部の素子の配置に対する超音波パルスの放射特性を示す
放射パターン図、 第7図は第4図に示される一実施態様において、超音波
パルスの入射から4方向の受信信号を弁別せしめる動作
説明に供される入射パターン図、 第8図は第4図に示される受信信号弁別部の実働回路を
示す回路構成図である。 40……送受波部、44……信号処理系 52、54、56、58……位相反転器 66、68、70、72……送受信切換手段 80……受信信号弁別部 86、88、92、94……加算器 a〜d……超音波パルスの放射および入射用の素子 〜……正位相励振素子 SRa……左舷方向の受信方向信号 SRb……右舷方向の受信方向信号 SRc……船首方向の受信方向信号 SRd……船尾方向の受信方向信号 FLa、FLb、FLc、FLd……フェーズラインBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a wave transmission / reception device for a velocity measurement system according to a conventional technique, and FIG. 2 is an explanatory diagram provided for explaining an operation of the example shown in FIG. FIG. 3 is a pattern diagram showing the characteristics of radiation and incidence of ultrasonic pulses in the explanation of the operation of the example shown in FIG. 1, and FIG. 4 is an embodiment of a wave transmission / reception device for a velocity measurement system according to the present invention. FIG. 5 is a partial configuration diagram showing an arrangement state of elements in the wave transmitting / receiving section of one embodiment shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a transmitter / receiver in one embodiment shown in FIG. FIG. 7 is a radiation pattern diagram showing the radiation characteristics of ultrasonic pulses with respect to the arrangement of the elements of the wave portion. FIG. 7 is an explanation of the operation for discriminating the received signals in four directions from the incidence of ultrasonic pulses in the embodiment shown in FIG. Of the incident pattern for use in the system, Fig. 8 It is a circuit diagram showing a production circuit of the reception signal discrimination unit shown in Figure 4. 40 ... Transmission / reception section, 44 ... Signal processing system 52,54,56,58 ... Phase inverter 66,68,70,72 ... Transmission / reception switching means 80 ... Reception signal discrimination section 86,88,92, 94 …… Adder a ~ d …… Element for emitting and injecting ultrasonic pulse ………… Positive phase excitation element S Ra …… Port direction reception direction signal S Rb …… Starboard direction reception direction signal S Rc …. … Reception direction signal in the bow direction S Rd …… Reception direction signal in the stern direction FL a , FL b , FL c , FL d …… Phase line
Claims (1)
に前記超音波パルスを反射させる実質的な反射面からド
ップラ周波数偏位を伴い反射された超音波パルスを入射
せしめ且つ得られる受信信号から前記移動体と前記反射
面との間の速度を示す信号を導出する速度測定システム
用送受波装置において、 前記超音波の波長をλとしnを2以上の自然数としたと
き、横行方向に2n個および縦列方向に2n個の振動素子
を、隣接する振動素子間の間隔をそれぞれ として正方形を形成するように2次元に配置し、横行方
向に隣接する2個の振動素子および縦列方向に隣接する
2個の振動素子からなり且つ横行方向および縦列方向に
重複しない4個の振動素子を1ブロックとし、横方向お
よび縦方向に交互に正相ブロックと逆相ブロックとに分
け、同相の各ブロックの4個の振動素子の互いに対応し
た位置関係にある振動素子を共通接続してなる8組の振
動素子群をそれぞれ信号ラインに接続し、第1乃至第4
の位相反転器の一端を前記逆相ブロックの4本の信号ラ
インに夫々接続し、且つ第1乃至第4の位相反転器の他
端を該位相反転器の一端に接続された信号ラインに接続
されている振動素子と前記正相ブロック中において前記
位置関係が対応する振動素子が接続された4本の信号ラ
インに夫々接続すると共に4本の給電線路に夫々接続
し、前記超音波パルスの放射時には前記4本の給電線路
に同相の信号を同時に供給することで前後および左右に
等しい俯角を有する超音波パルスを4方向に同時に放射
し、一方受信時には前記反射面で反射された4方向の超
音波パルスを受信して前記4本の給電線路からそれぞれ
第1乃至第4の信号を出力する送受波部と、 前記第1の信号と前記第4の信号とを加算する第1の加
算器と、前記第2の信号の位相を反転した信号と前記第
3の信号とを加算する第2の加算器と、前記第2の信号
と前記第3の信号とを加算する第3の加算器と、前記第
4の信号の位相を反転した信号と前記第1の信号とを加
算する第4の加算器と、前記第1の加算器の出力信号を
λ/4遅相した信号と前記第2の加算器の出力信号とを加
算する第5の加算器と、前記第1の加算器の出力信号を
λ/4進相した信号と前記第2の加算器の出力信号とを加
算する第6の加算器と、前記第3の加算器の出力信号を
λ/4遅相した信号と前記第4の加算器の出力信号とを加
算する第7の加算器と、前記第3の加算器の出力信号を
λ/4進相した信号と前記第4の加算器の出力信号とを加
算する第8の加算器とを有する信号処理系と、 を備え、前記第5乃至第8の加算器の出力信号を、移動
体の前後および左右の4方向の速度を示す信号として送
出することを特徴とする速度測定システム用送受波装
置。1. A ultrasonic wave pulse emitted from a moving body and reflected by the Doppler frequency deviation from a substantial reflecting surface for reflecting the ultrasonic wave pulse, and an ultrasonic wave pulse reflected from the received ultrasonic wave is obtained from the received signal. In a wave transmission / reception device for a velocity measurement system for deriving a signal indicating a velocity between a moving body and the reflecting surface, when the wavelength of the ultrasonic wave is λ and n is a natural number of 2 or more, 2n in the transverse direction and 2n vibrating elements in the column direction, the spacing between adjacent vibrating elements respectively 4 vibrating elements which are two-dimensionally arranged so as to form a square and are composed of two vibrating elements which are adjacent to each other in the transverse direction and two vibrating elements which are adjacent to each other in the column direction and which do not overlap in the traverse direction and the column direction. Is defined as one block, and it is divided into a positive-phase block and a negative-phase block alternately in the horizontal and vertical directions, and the vibrating elements having the corresponding positional relationship among the four vibrating elements of each block of the same phase are commonly connected. The eight vibrating element groups are respectively connected to the signal lines, and the first to fourth
One end of the phase inverter is connected to each of the four signal lines of the anti-phase block, and the other ends of the first to fourth phase inverters are connected to the signal line connected to one end of the phase inverter. Radiation of the ultrasonic pulse by connecting to each of the four signal lines to which the vibration element corresponding to the positional relationship in the positive-phase block and the corresponding vibration element are connected. At the same time, by simultaneously supplying signals of the same phase to the four power supply lines, ultrasonic pulses having the same depression angle in front and back and left and right are simultaneously emitted in four directions, while at the time of reception, supersonic waves in the four directions reflected by the reflecting surface are received. A transmitting / receiving unit that receives a sound wave pulse and outputs first to fourth signals from the four power supply lines; and a first adder that adds the first signal and the fourth signal. , The phase of the second signal A second adder for adding the inverted signal of the third signal and the third signal, a third adder for adding the second signal and the third signal, and a phase of the fourth signal A fourth adder for adding a signal obtained by inverting and an output signal of the first adder, a signal obtained by delaying the output signal of the first adder by λ / 4, and an output signal of the second adder. A fifth adder for adding, a sixth adder for adding a signal obtained by advancing the output signal of the first adder by λ / 4 and an output signal of the second adder, and the third adder Of the output signal of the third adder and a signal obtained by adding the output signal of the fourth adder to the output signal of the fourth adder and the output signal of the third adder by a λ / 4 phase advance. And a signal processing system having an eighth adder for adding the output signal of the fourth adder to the output signal of the fifth to eighth adders. And left and right four directions of the velocity measurement system for transducing apparatus characterized by sending a signal indicative of the speed.
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| JP1023316A JPH077053B2 (en) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | Transceiver for speed measurement system |
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| JPH02201284A JPH02201284A (en) | 1990-08-09 |
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Cited By (1)
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-
1989
- 1989-01-31 JP JP1023316A patent/JPH077053B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004260554A (en) * | 2003-02-26 | 2004-09-16 | Nippon Soken Inc | Antenna for intrusion sensor |
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| Publication number | Publication date |
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| JPH02201284A (en) | 1990-08-09 |
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