JPH03501053A - 音響測程器用トランスデューサ装置 - 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】 音響測程器用トランスデユーサ装置 この発明は、ローブ領域内を信号を送信する送信機と、基準となるものから反射 された信号を受信する少なくとも２つの受信機とを有し、２つの受信機によって 決まる測定方向における船の上記基準に対する速度成分をめる音響測程器用トラ ンスデユーサ装置に関するものである。

相関技術を用いて速度をめる装置は、米国特許第３．９９１，３９８号、同第４ ．０４１，２９３号及び同第４，０６８，２０７号により公知である。２つの同 じであるが互いに時間的にずれた信号が生成される。この時間のずれは、測定方 向における２つの受信機間の距離及び船の速度によって決まる。

この発明によるトランスデユーサ装置により実行される相関技術を用いる速度測 定の原理は、前述した特許に述べられているが、以下に、その原理を短く説明す る。

説明を簡単にするために、信号は連続したものとする。

各々の新しいサンプルについて、次の積が計算される。

Ｅ＝Σ（Ｓ　ＩＩ−Ｓ＊３）　（Ｓ　＋＊　５ａ２）この積を展開すると、 Ｅ＝Σ（Ｓ＋＋Ｓ＋ｔ−Ｓ＋＋５ｔｔ−ＳｚｉＳ＋ｚ　５２３Ｓｔ□）＝　ＡＫ Ｆ　（ｔｓ）−ＫＫＦ（ｔｓ）−ＫＫＦ（ｔｓ）◆ＡＫＦ（ｔ、）即ち、 Ｅ　−２ＡＫＦ（ｊｓ）−２ＫＫＦ（ｔｓ／　２）ここて、ＡＫＦは、自己相関 関数であり、ＫＫＦは相互相関関数である。

これらの関数は第２図に示されている。関数ＡＫＦとＫＫＦは点ｔｓ　＝ｔ、／ ２て交是する。もう１つの興味のある特性は、ｔ、＝ｔｏ　／２でＳ　＋１−　 Ｓ　＊３＝　０であるということで、これは、Ｅの概算がこの交差点の周辺では 少ししか変動しないことを意味する。

サンプリング期間ｔ５をＡＫＦ＝ＫＫＦとなるように制御することにより、速度 測定システムが提供される。

速度Ｖは Ｖ＝　１．　／２ｔｓ て得られる。１゜は測定ベース、即ち、以下に詳述するように、用いられる結晶 素子相互間の距離である。

受信機信号相互間の時間遅延をめる際に、自己相関関数と相互相関関数との間の 差、ＡＫＦ＝ＫＫＦが用いられる。この関数が第３図に示されており、そのゼロ 交差点がｔ０／２で７ある。

この発明の目的は上述した方法によって動作する船舶用の音響側根器（ｌｏｇ） 用の新しいトランスデユーサ装置を提供することである。このトランスデユーサ 装置はコンパクトに構成されているので、全体の寸法が小さくなり、また、測定 精度が向上し、同時に、必要とされる送信及び受信機用結晶素子の数を少なくす ることができる。

この目的は、請求の範囲（１）に述べる特徴を持った導入部で述べたようなトラ ンスデユーサ装置によって達成される。

この発明による装置を用いると、最適な測定精度を与える１円周に泊って規則的 に分布するようにされた１２の異る方向、即ち、順次３０°ずつ隔てられた方向 における速度の測定を、結晶素子を５個しか用いずに行うことが可能となる。

この発明による装置の推奨実施例によれば、結晶素子の配列は、中央の結晶を含 み、残りの４個の結晶素子はこの中央の結晶素子を中心とする円弧上に、中央の 結晶素子からその他の結晶素子の各々への円弧の半径が、順次、互いに、９０° 、　６０＠、　１５０　’及び６０’を形成するように配置されている。

このようにすることによって、短い測定ベース、即ち、２つの結晶素子間の小さ な間隔を得ることができる。こうすることにより、２つの受信機結晶素子のロー ブ領域の間の重畳部分が大きくなるので、測定精度が上る。さらに、１２の測定 方向の全てについて、一定の測定ベースを得ることができる。また、この実施例 に従って水底測定用側根器を作れば、トランスデユーサ装置の外筐内に、例えば 相対的側根器などを収容するスペースがある。

一例として選んだ、この発明によるトランスデユーサ装置の実施例を有する音響 側根・器を、第１図〜第７図を参照して更に詳しく説明する。

図面において、第１図は、速度を測定するために必要とされる相関関係の計算を 説明するための、２つの時間依存形のシフトされた信号を示し、第２図は、自己 相関関数と相互相関関数の例を示し、第３図は、自己相関関数と相互相関関数の 差を示し、第４図は、この発明によるトランスデユーサ装置を備えた音響側根器 のブロック図であり、第５図は、この発明によるトランスデユーサ装置の推奨実 施例を示し、第６図は、第５図のトランスデユーサ装置を用いた速度測定を示し 、第７図は、同じ外筐内に配置された２つの側根器用のトランスデユーサの一例 を示す。

第４図には、この発明によるトランスデユーサ装置を備える音響側根器のブロッ ク図が示されている。このシステムは、４つの機能ブロック、即ち、速度表示器 ６゜深度表示・制御ユニット８、送信パルスを発生し、エコーパルスを受信する ためのＩ１０ユニ・ント１０及びトランスデユーサ装置１２を備えている。この 測定器は、２つの直角速度成分の測定について、前述した米国特許第４．０４１ ，２９：１号に記載されている側根器と同じ原理で動作する。

速度測定機能は、基準までの距離がわかることに甚く、従って、この距離は速度 を測定すると同時に測定される。

距離測定機能は、ロックされた制御システムである。

この発明によるトランスデユーサ装置１２が第５図に示されている、この装置は １円周に沿って３０°ずつ隔たった全ての方向で測定が行えるような空間バタン で配置された５個の結晶素子１〜５を含んでいる。

第５図の実施例において、結晶素子には１〜５の番号が付されている。このよう な実施例において、全ての結晶素子１〜５が速度測定用の受信機結晶素子として 動作することができ、結晶１〜３のみ・が送信機結晶素子として働く、所定のロ ーブ幅を得るために、送信は結晶素子１．２及び３を介して行われる０図示の例 で、結晶素子１と２は船の長手方向に沿っているとする。これと異る方向は次の 結晶素子の組合わせによって測定される。

結　晶　方　向 １−２　０＠、Ｉ８０＠ １−３　１２０＠、３００” ２−３　６０＠、２４０” ２−４　３０’、　２１０’ ５−４　１５０”、　３３００ ５−２　９０”、　２７０” 第５図かられかるように、測定ベース、即ち、各測定時に用いられる２つの結晶 素子間の距離は一定でかつ比較的小さく、それによって、前述したように測定精 度が上る。

速度を１２の方向においてめることができるので、全方位を１２の扇形に分割で きる。（第６図参照）。各扇形部分内の速度は、３つの隣接する方向における速 度ベクルをめることによってめることがてきる。

長手方向の速度ベクトルｖｗとそれと直角の方向の速度ベクトル■、の間の関係 を表わす式をめることができる。

部分Ｏにおいて、この関係は 精度を上げたい場合には、他の速度ベクトルも用いることができる。

深度測定には、受信機結晶素子４と５のみが用いられる。

第５図に示す実施例において、結晶素子１〜５は、トランスデユーサ装置１２の 外筐１４内のスペースの２分の１以上は占めていない、従って１図示し説明して きた側根器が浅い所での速度を測定するための側根器である場合には２例えば、 水に対する速度を測定するための２つの結晶素子１８．２０を有するトランスデ ユーサ１６を収容するスペースが外筐１４内にはある。この実施例を第７図に示 す、従って、これらの２つの側根器は異る周波数で動作することが好ましい。

２番目の側根器、例えば、水に対する速度測定用の側根器の第７図に示した実施 例は、速度成分測定用に２つの結晶素子１８．２０を備えている。勿論、２番目 のトランスデユーサ装置を、第５図について説明したものに相当するやり方で構 成することもてきる。こうすれば、この第２の側根器を用いても、１２の方向の 速度測定が可能である。

Ｆｉｇ、　４ 国際調査報告

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ローブ領域内に信号を送る送信機と、基準から反射された信号を受信する 少なくとも２つの受信機を含み、これら２つの受信機によって決まる測定方向に おける基準に対する船の速度成分を測定するための音響測程器用のトランスデュ ーサ装置であって、特徴として、音響信号の送信と受信のための送信機及び受信 機として働く５個の結晶素子が、結晶素子の対の組合わせが、円周に沿って規則 的に分布するようにされた１２の測定方向を規定するように配置されている、ト ランスデューサ装置。
2. （２）結晶素子配列が中央の結晶素子を含み、残りの４個の結晶素子が上記中央 の結晶素子を中心とする円弧上に配置されており、中央の結晶素子から他の結晶 素子の各々ヘの半径によって、順次、９０°、６０°、１５０°及び６０°の角 度が形成されるように構成されていることを特徴とする、請求項（１）に記載の 装置。
3. （３）３個の結晶素子が送信機と受信機の双方のための結晶素子とされており、 ２個の結晶素子は受信機のみのための結晶素子とされていることを特徴とする、 請求項（１）または（２）に記載の装置。
4. （４）上記受信機専用の結晶素子が深度測定用としても構成されていることを特 徴とする、請求項（３）に記載の装置。
5. （５）第２の音響測程器用のトランスデューサ装置を収容できる外筐内に配置さ れていることを特徴とする、請求項（１）乃至（４）のいずれかに記載の装置。