JPH08297170A - 能動インパルス磁力計 - Google Patents
能動インパルス磁力計Info
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- JPH08297170A JPH08297170A JP6062696A JP6062696A JPH08297170A JP H08297170 A JPH08297170 A JP H08297170A JP 6062696 A JP6062696 A JP 6062696A JP 6062696 A JP6062696 A JP 6062696A JP H08297170 A JPH08297170 A JP H08297170A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
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- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
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- Near-Field Transmission Systems (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、海水中の機雷のような金属物体を
比較的簡単な構成で確実に検出することのできる磁力計
システムを提供することを目的とする。 【解決手段】 磁気送信素子52と、この送信素子52を駆
動して反対の極性の第１、第２の磁気パルスを送信する
パルス発生器62と、磁気受信素子54と、この受信素子54
の受信信号の高速フーリエ変換を行うために送信された
磁気パルスに応答して受信された磁気信号に応答するＦ
ＦＴ変換器78を備えているインパルス測定装置と、この
磁気インパルス応答に変動を生じる金属物体の存在を示
すために変換された受信信号に応答する信号プロセッサ
80とを備えていることを特徴とする。
比較的簡単な構成で確実に検出することのできる磁力計
システムを提供することを目的とする。 【解決手段】 磁気送信素子52と、この送信素子52を駆
動して反対の極性の第１、第２の磁気パルスを送信する
パルス発生器62と、磁気受信素子54と、この受信素子54
の受信信号の高速フーリエ変換を行うために送信された
磁気パルスに応答して受信された磁気信号に応答するＦ
ＦＴ変換器78を備えているインパルス測定装置と、この
磁気インパルス応答に変動を生じる金属物体の存在を示
すために変換された受信信号に応答する信号プロセッサ
80とを備えていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、浅い海の塩水中で
機雷のような金属物体を検出するシステム、特に離れて
設置された受信素子により受信される磁界送信機により
発生される磁気インパルス波形を使用する検出システム
に関する。
機雷のような金属物体を検出するシステム、特に離れて
設置された受信素子により受信される磁界送信機により
発生される磁気インパルス波形を使用する検出システム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】比較的近距離の物体の検出および識別は
ターゲットと、生じるクラッタとの弁別を可能にする高
い距離解像度または他の形態の“コントラスト”を必要
とする。このコントラストはコントラストの“自動”認
識と、所望のターゲット（機雷）の“検出”を可能にす
るのに十分に特有でなければならない。一方、クラッタ
は、問題のターゲットのように見えるが、実際はそうで
はないある特性を有する信号の他の全ての変動である。
“クラッタ”から“ターゲット”を分離することは全て
の電子検出システムの性能を限定する。
ターゲットと、生じるクラッタとの弁別を可能にする高
い距離解像度または他の形態の“コントラスト”を必要
とする。このコントラストはコントラストの“自動”認
識と、所望のターゲット（機雷）の“検出”を可能にす
るのに十分に特有でなければならない。一方、クラッタ
は、問題のターゲットのように見えるが、実際はそうで
はないある特性を有する信号の他の全ての変動である。
“クラッタ”から“ターゲット”を分離することは全て
の電子検出システムの性能を限定する。
【０００３】（空港で見られるような）金属検出に使用
される伝統的な“平衡コイル”技術では、固定周波数発
振器が送信機として使用される。送信機はある形態のコ
イルで“電磁界”を発生する。類似のコイル装置は受信
機で使用される。直接的な通路エネルギが受信機で消去
されるように受信機は設計される。受信機の出力はコイ
ル近くの“電磁界”の変動のみに対して感度がある。
（しばしばこれらの変化は同調回路のキャパシタンスま
たはインダクタンス変化の影響と同じである。） 金属のターゲットは受信機の“不平衡”状態として検出
される。フィールドコイルが金属物体に近付く程、不平
衡状態は大きくなる。コイルは疑いのあるターゲット範
囲にわたって移動される。金属物体は最大の受信機出力
が直接機雷その他の金属物体上で達成される点に位置さ
れている。
される伝統的な“平衡コイル”技術では、固定周波数発
振器が送信機として使用される。送信機はある形態のコ
イルで“電磁界”を発生する。類似のコイル装置は受信
機で使用される。直接的な通路エネルギが受信機で消去
されるように受信機は設計される。受信機の出力はコイ
ル近くの“電磁界”の変動のみに対して感度がある。
（しばしばこれらの変化は同調回路のキャパシタンスま
たはインダクタンス変化の影響と同じである。） 金属のターゲットは受信機の“不平衡”状態として検出
される。フィールドコイルが金属物体に近付く程、不平
衡状態は大きくなる。コイルは疑いのあるターゲット範
囲にわたって移動される。金属物体は最大の受信機出力
が直接機雷その他の金属物体上で達成される点に位置さ
れている。
【０００４】これらの“伝統的な”平衡コイルシステム
は、センサが直接近接距離の金属物体上にあるとき良く
動作する。しかしながら、センサとターゲット間の距離
が増加するとき、これらの性能は急速に失われる。これ
らのシステムはまた発振器により使用される搬送波周波
数のために塩水中で高レベルの減衰を受ける。
は、センサが直接近接距離の金属物体上にあるとき良く
動作する。しかしながら、センサとターゲット間の距離
が増加するとき、これらの性能は急速に失われる。これ
らのシステムはまた発振器により使用される搬送波周波
数のために塩水中で高レベルの減衰を受ける。
【０００５】一般的な“携帯用”金属機雷探知装置は地
上の浅い海の金属機雷の検出にある程度の有効である。
しかしながら、このような装置は検出される金属物体の
直接上から典型的に数フィートの距離に限定される。こ
れらは塩水ではほとんどまたは全く価値がない。
上の浅い海の金属機雷の検出にある程度の有効である。
しかしながら、このような装置は検出される金属物体の
直接上から典型的に数フィートの距離に限定される。こ
れらは塩水ではほとんどまたは全く価値がない。
【０００６】ソナーシステムもまた浅い海の塩水中の機
雷の検出に使用することを試みている。しかしながらソ
ナーは浅い海の水と磯波の近くで動作するのは非常に難
しい。ソナーはまた海底にあるまたは埋設されている機
雷の寸法のターゲットの検出も困難である。
雷の検出に使用することを試みている。しかしながらソ
ナーは浅い海の水と磯波の近くで動作するのは非常に難
しい。ソナーはまた海底にあるまたは埋設されている機
雷の寸法のターゲットの検出も困難である。
【０００７】インパルスレーダ（超広帯域幅）はある状
況下で金属および非金属の埋設された機雷の両者の検出
に使用されて成功を収めている。これらの１乃至１０の
ナノ秒のインパルスレーダは乾燥した土壌および純水ま
たは雪の中でさえも適切に作動する。しかしながら塩水
では、単位フィート当たり６０ｄｂよりも大きい減衰を
生じ信号損失係数によって使用することができない。
況下で金属および非金属の埋設された機雷の両者の検出
に使用されて成功を収めている。これらの１乃至１０の
ナノ秒のインパルスレーダは乾燥した土壌および純水ま
たは雪の中でさえも適切に作動する。しかしながら塩水
では、単位フィート当たり６０ｄｂよりも大きい減衰を
生じ信号損失係数によって使用することができない。
【０００８】磁力計として知られている装置は地球の静
止磁界の僅かな変化の検出に非常に有効である。これら
の装置は５００フィートよりも大きな深さの潜水艦の検
出用に使用されている。
止磁界の僅かな変化の検出に非常に有効である。これら
の装置は５００フィートよりも大きな深さの潜水艦の検
出用に使用されている。
【０００９】海中で世界的に潜水艦と通信するための１
０ＫＨｚ乃至４０ＫＨｚの搬送波周波数で無視できる程
度の塩水信号減衰を有するＶＬＦ通信システムを海軍は
長く使用している。
０ＫＨｚ乃至４０ＫＨｚの搬送波周波数で無視できる程
度の塩水信号減衰を有するＶＬＦ通信システムを海軍は
長く使用している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、海の
水中の機雷のような金属物体を比較的簡単な構成で確実
に検出することのできる磁力計システムを提供すること
である。
水中の機雷のような金属物体を比較的簡単な構成で確実
に検出することのできる磁力計システムを提供すること
である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の能動インパルス
磁力計を浅い海の水中の機雷のような金属物体を検出を
例として説明する。磁力計は可動ビークルに固定された
磁気送信素子と、反対の極性の第１および第２の磁気パ
ルスを送信するために前記送信素子を駆動するパルス発
生器とを具備する。磁気受信素子は送信素子に関して間
隔を隔てられた関係でビークルに固定される。磁力計は
さらに磁気パルスに応答するインパルスを測定する手段
とを含んでおり、これは受信信号の高速フーリエ変形を
行うための送信された磁気パルスに応答して受信素子で
受信される磁気信号に応答する手段を具備している。磁
力計はビークルの現在位置を示すビークル位置信号を与
える手段と、磁気インパルス応答に変動を生じさせる金
属ターゲットの位置を決定するために変換された受信信
号とビークル位置信号に応答する信号プロセッサとを含
んでいる。
磁力計を浅い海の水中の機雷のような金属物体を検出を
例として説明する。磁力計は可動ビークルに固定された
磁気送信素子と、反対の極性の第１および第２の磁気パ
ルスを送信するために前記送信素子を駆動するパルス発
生器とを具備する。磁気受信素子は送信素子に関して間
隔を隔てられた関係でビークルに固定される。磁力計は
さらに磁気パルスに応答するインパルスを測定する手段
とを含んでおり、これは受信信号の高速フーリエ変形を
行うための送信された磁気パルスに応答して受信素子で
受信される磁気信号に応答する手段を具備している。磁
力計はビークルの現在位置を示すビークル位置信号を与
える手段と、磁気インパルス応答に変動を生じさせる金
属ターゲットの位置を決定するために変換された受信信
号とビークル位置信号に応答する信号プロセッサとを含
んでいる。
【００１２】好ましい実施例では、可動ビークルは船舶
であり、磁気送信素子は船の左舷または右舷の一方に沿
って取付けられており、磁気受信素子は他方の左舷また
は右舷に沿って取付けられている。
であり、磁気送信素子は船の左舷または右舷の一方に沿
って取付けられており、磁気受信素子は他方の左舷また
は右舷に沿って取付けられている。
【００１３】本発明の１つの局面によると、制御用の制
御装置がパルス発生器と測定手段の動作を制御するため
に設けられる。制御装置は第１の磁気パルス送信期間中
に測定手段のブランキング動作と、第２の送信期間中に
測定手段の動作を可能にするための手段を具備する。
御装置がパルス発生器と測定手段の動作を制御するため
に設けられる。制御装置は第１の磁気パルス送信期間中
に測定手段のブランキング動作と、第２の送信期間中に
測定手段の動作を可能にするための手段を具備する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明のこれらおよびその他の特
徴と利点は添付図面を参照にして、以下の詳細な実施形
態の説明からより明白になるであろう。本発明は能動イ
ンパルス磁力計（ＡＩＭ）である。これは分離された双
安定の“能動磁力計”受信素子により受信される磁界送
信機により発生される磁気インパルス波形を使用する。
この特有の波形はアルミニウム、スチール、その他の減
衰がほとんどまたは全くない金属を貫通することが発見
されている。低周波磁気インパルスは海水を通過すると
き損失をほとんど持たないことが試験によって示されて
いる。磁界発生器周辺のあらゆるところのセンサフィー
ルドにある金属ターゲットは受信フィールドの変化の原
因として検出されることができることを試験はさらに示
している。
徴と利点は添付図面を参照にして、以下の詳細な実施形
態の説明からより明白になるであろう。本発明は能動イ
ンパルス磁力計（ＡＩＭ）である。これは分離された双
安定の“能動磁力計”受信素子により受信される磁界送
信機により発生される磁気インパルス波形を使用する。
この特有の波形はアルミニウム、スチール、その他の減
衰がほとんどまたは全くない金属を貫通することが発見
されている。低周波磁気インパルスは海水を通過すると
き損失をほとんど持たないことが試験によって示されて
いる。磁界発生器周辺のあらゆるところのセンサフィー
ルドにある金属ターゲットは受信フィールドの変化の原
因として検出されることができることを試験はさらに示
している。
【００１５】ＡＩＭシステムは海水中の金属機雷の検出
に非常に適している。強化された潜水艦検出および水中
通信等の他の応用が試みられる。
に非常に適している。強化された潜水艦検出および水中
通信等の他の応用が試みられる。
【００１６】十分な動作構造では、完全なＡＩＭセンサ
は“ミニ潜水艦”または小型の遠隔制御ビークルに取付
けられることができる。これは側面上で下げられるかま
たは小さいパトロール船に固定して取付けられる。図１
および２は船またはボートのような船20上に取付けられ
たセンサ50の実施例を示している。センサシステム50は
送信機トランスデューサ素子52と船20の反対側に設けら
れている受信機トランスデューサ素子54とを含んでい
る。センサシステム50の目的は水中の金属ターゲット80
の存在と位置を検出することである。
は“ミニ潜水艦”または小型の遠隔制御ビークルに取付
けられることができる。これは側面上で下げられるかま
たは小さいパトロール船に固定して取付けられる。図１
および２は船またはボートのような船20上に取付けられ
たセンサ50の実施例を示している。センサシステム50は
送信機トランスデューサ素子52と船20の反対側に設けら
れている受信機トランスデューサ素子54とを含んでい
る。センサシステム50の目的は水中の金属ターゲット80
の存在と位置を検出することである。
【００１７】図３はセンサシステム50の概略ブロック図
を示している。システム制御装置60はシステムの動作を
制御する。送信機部分56はパルス発生器62、電流切換え
装置64、および送信伝播素子52を具備している。制御装
置60は図８で示されているように２つのパルス波形を発
生するためにパルス発生器をトリガーする。電流切換え
装置64は第２のパルスの極性を反転するように動作し、
図４のａで示されている送信波形を生成する。送信波形
は送信伝播素子52に供給され、それはコア52ｂに巻回さ
れているコイル52ａを具備する。この特有の双極性の磁
気インパルス波形は、正のフィールドから負のフィール
ドへの磁界の変化速度が送信された磁界波形のより良好
な制御と同様に、改良された受信感度とより良好な時間
基準を与えるので、通常の単極性波形よりも好ましい。
を示している。システム制御装置60はシステムの動作を
制御する。送信機部分56はパルス発生器62、電流切換え
装置64、および送信伝播素子52を具備している。制御装
置60は図８で示されているように２つのパルス波形を発
生するためにパルス発生器をトリガーする。電流切換え
装置64は第２のパルスの極性を反転するように動作し、
図４のａで示されている送信波形を生成する。送信波形
は送信伝播素子52に供給され、それはコア52ｂに巻回さ
れているコイル52ａを具備する。この特有の双極性の磁
気インパルス波形は、正のフィールドから負のフィール
ドへの磁界の変化速度が送信された磁界波形のより良好
な制御と同様に、改良された受信感度とより良好な時間
基準を与えるので、通常の単極性波形よりも好ましい。
【００１８】センサ50の受信機部分58は、受信素子54
と、受信機トランスデューサ素子54により受信される信
号へ第１の増幅レベルを与えるための前置増幅器70とを
含んでいる。前置増幅器からの出力はプログラムされた
減衰器72を通過し、その減衰レベルは実効的に所望のオ
ン／オフ状態で受信機を動作するように制御装置60によ
り設定される。減衰器72が最大の減衰を、受信され前置
増幅された信号に対して与えるように制御されるとき、
受信機58は実効的に“オフ”であり、最小の減衰レベル
は減衰器に設定されたとき、受信機は実効的に“オン”
である。制御装置60は正の磁気パルスの送信期間中に受
信機を“オフ”状態にするためブランキング信号を減衰
器72に与え、負の磁気パルスの送信期間中に受信機をオ
ン状態にするようにブランキング信号を除去する。
と、受信機トランスデューサ素子54により受信される信
号へ第１の増幅レベルを与えるための前置増幅器70とを
含んでいる。前置増幅器からの出力はプログラムされた
減衰器72を通過し、その減衰レベルは実効的に所望のオ
ン／オフ状態で受信機を動作するように制御装置60によ
り設定される。減衰器72が最大の減衰を、受信され前置
増幅された信号に対して与えるように制御されるとき、
受信機58は実効的に“オフ”であり、最小の減衰レベル
は減衰器に設定されたとき、受信機は実効的に“オン”
である。制御装置60は正の磁気パルスの送信期間中に受
信機を“オフ”状態にするためブランキング信号を減衰
器72に与え、負の磁気パルスの送信期間中に受信機をオ
ン状態にするようにブランキング信号を除去する。
【００１９】減衰器72の出力は増幅器／フィルタ部分74
に送られ、ここで受信信号はさらに増幅されフィルタ処
理される。このフィルタ処理は５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ
およびその高調波および／または港と海岸近辺でしばし
ば見られる他の一次的な電力ライン周波数成分を減少さ
せるために好ましい。アナログデジタル変換器（ＡＤ
Ｃ）76は、増幅されフィルタ処理された信号をデジタル
値に変換する。好ましいシステムでは、１００ミリ秒の
時間にわたって１０２４デジタルサンプルが存在する。
デジタル化された信号は高速フーリエ変換装置78に提供
され、これは１０Ｈｚ乃至１０．２４Ｈｚの周波数範囲
にわたって１０Ｈｚの分解能の周波数スペクトルを生成
する。変換された信号はデジタル信号プロセッサ（ＤＳ
Ｐ）80により処理され、これはビークル位置測定装置82
の結果によって船の位置も知らされる。図５で示されて
いるように、ＤＳＰ80は周波数ドメイン信号対ビークル
位置を表示するためフォーリング（falling ）落下する
ラスターディスプレイ84を制御する。
に送られ、ここで受信信号はさらに増幅されフィルタ処
理される。このフィルタ処理は５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ
およびその高調波および／または港と海岸近辺でしばし
ば見られる他の一次的な電力ライン周波数成分を減少さ
せるために好ましい。アナログデジタル変換器（ＡＤ
Ｃ）76は、増幅されフィルタ処理された信号をデジタル
値に変換する。好ましいシステムでは、１００ミリ秒の
時間にわたって１０２４デジタルサンプルが存在する。
デジタル化された信号は高速フーリエ変換装置78に提供
され、これは１０Ｈｚ乃至１０．２４Ｈｚの周波数範囲
にわたって１０Ｈｚの分解能の周波数スペクトルを生成
する。変換された信号はデジタル信号プロセッサ（ＤＳ
Ｐ）80により処理され、これはビークル位置測定装置82
の結果によって船の位置も知らされる。図５で示されて
いるように、ＤＳＰ80は周波数ドメイン信号対ビークル
位置を表示するためフォーリング（falling ）落下する
ラスターディスプレイ84を制御する。
【００２０】センサシステム50の送信機部分56はインパ
ルス磁気フィールド波形を出力する。１位置から別の位
置に情報を送信するため、搬送波信号が通常使用され、
それが送信される情報を含むように“変調”される。デ
ータ送信用に選択された無線帯域の中心周波数の１サイ
クルであるインパルスの“コード化されたシーケンス”
により情報を送信することは同様に合理的である。多数
の単一インパルスは１位置から別の位置まで搬送波なく
直接送信されるデータ流を形成する。この形態の通信は
インパルスデータ送信と呼ばれる。
ルス磁気フィールド波形を出力する。１位置から別の位
置に情報を送信するため、搬送波信号が通常使用され、
それが送信される情報を含むように“変調”される。デ
ータ送信用に選択された無線帯域の中心周波数の１サイ
クルであるインパルスの“コード化されたシーケンス”
により情報を送信することは同様に合理的である。多数
の単一インパルスは１位置から別の位置まで搬送波なく
直接送信されるデータ流を形成する。この形態の通信は
インパルスデータ送信と呼ばれる。
【００２１】図６は送信機が具備する電流切換え装置64
の実施形態の概略図を示している。電流切換え装置64は
２対のスイッチＳ11とＳ12およびＳ21とＳ22を含んでお
り、それぞれパルス発生器62を具備するスイッチ制御ゲ
ートにより制御される。２つの抵抗64Ａと64Ｂは＋Ｖの
電圧源に並列に接続されている。スイッチＳ11とＳ12は
ノード64Ｃと接地点の間に直列に接続されている。スイ
ッチＳ21とＳ22はノード64Ｄと接地点との間に直列に接
続されている。キャパシタ64Ｅと64Ｆは各スイッチ対と
並列に、それぞれノード64Ｃ、64Ｄと接地点との間に接
続されている。ノード64Ｇと64Ｈは送信ライン64Ｉへ接
続されている。送信ライン64Ｉの他方の端部は送信機コ
イル64Ｊに接続されている。
の実施形態の概略図を示している。電流切換え装置64は
２対のスイッチＳ11とＳ12およびＳ21とＳ22を含んでお
り、それぞれパルス発生器62を具備するスイッチ制御ゲ
ートにより制御される。２つの抵抗64Ａと64Ｂは＋Ｖの
電圧源に並列に接続されている。スイッチＳ11とＳ12は
ノード64Ｃと接地点の間に直列に接続されている。スイ
ッチＳ21とＳ22はノード64Ｄと接地点との間に直列に接
続されている。キャパシタ64Ｅと64Ｆは各スイッチ対と
並列に、それぞれノード64Ｃ、64Ｄと接地点との間に接
続されている。ノード64Ｇと64Ｈは送信ライン64Ｉへ接
続されている。送信ライン64Ｉの他方の端部は送信機コ
イル64Ｊに接続されている。
【００２２】スイッチの対は選択可能な極性の電圧を送
信機コイル64Ｊに供給する手段を提供することは明白で
ある。各キャパシタ64Ｅと64Ｆは電圧Ｖへ充電される。
スイッチＳ11とＳ22を閉じ、スイッチＳ12とＳ21を開い
た状態にすると、第１の極性の電圧パルスが送信機コイ
ル64Ｊに供給される。スイッチＳ21とＳ12を閉じ、スイ
ッチＳ11とＳ22を開いた状態にすると、第２の極性の電
圧パルスが送信機コイル64Ｊに供給される。
信機コイル64Ｊに供給する手段を提供することは明白で
ある。各キャパシタ64Ｅと64Ｆは電圧Ｖへ充電される。
スイッチＳ11とＳ22を閉じ、スイッチＳ12とＳ21を開い
た状態にすると、第１の極性の電圧パルスが送信機コイ
ル64Ｊに供給される。スイッチＳ21とＳ12を閉じ、スイ
ッチＳ11とＳ22を開いた状態にすると、第２の極性の電
圧パルスが送信機コイル64Ｊに供給される。
【００２３】図７は例示的なパルス発生器62の概略図で
ある。電流切換え装置64のスイッチＳ11、Ｓ12、Ｓ21、
Ｓ22はパルス発生器62を構成する１対のスイッチ制御ゲ
ート62Ａと62Ｂにより制御される。トリガー発生器62Ｃ
はクロック信号によりクロックされ、システム制御装置
60からコード信号を受信する。このコード信号はトリガ
ーパルス＋Ｐと−Ｐを始動するためトリガー発生器62Ｃ
を動作する。パルス波形は図８で示されている。トリガ
ーデューティサイクルの最初の半分の期間中、スイッチ
Ｓ11とＳ22を閉じるためパルス＋Ｐは付勢され、スイッ
チＳ12とＳ21を開いた状態にするためパルス−Ｐは付勢
されない。トリガーデューティサイクルの第２の残りの
半分の期間中、スイッチＳ21とＳ12を閉じるためパルス
−Ｐが付勢され、スイッチＳ11とＳ22を開くためパルス
＋Ｐは付勢されない。
ある。電流切換え装置64のスイッチＳ11、Ｓ12、Ｓ21、
Ｓ22はパルス発生器62を構成する１対のスイッチ制御ゲ
ート62Ａと62Ｂにより制御される。トリガー発生器62Ｃ
はクロック信号によりクロックされ、システム制御装置
60からコード信号を受信する。このコード信号はトリガ
ーパルス＋Ｐと−Ｐを始動するためトリガー発生器62Ｃ
を動作する。パルス波形は図８で示されている。トリガ
ーデューティサイクルの最初の半分の期間中、スイッチ
Ｓ11とＳ22を閉じるためパルス＋Ｐは付勢され、スイッ
チＳ12とＳ21を開いた状態にするためパルス−Ｐは付勢
されない。トリガーデューティサイクルの第２の残りの
半分の期間中、スイッチＳ21とＳ12を閉じるためパルス
−Ｐが付勢され、スイッチＳ11とＳ22を開くためパルス
＋Ｐは付勢されない。
【００２４】インパルススイッチの出力パワーは主とし
て、切換えを可能にした最大の電圧と、切換えられる装
置Ｓ11、Ｓ12、Ｓ21、Ｓ22のインピーダンスに依存す
る。スイッチがＯＮからＯＦＦに切換えられる速度が速
い程、切換え期間中に装置から消費されなければならな
い熱量は小さくなる。１００マイクロ秒よりも速い高速
の切換え時間は波形に良好な高調波成分を生成するため
に好ましい。
て、切換えを可能にした最大の電圧と、切換えられる装
置Ｓ11、Ｓ12、Ｓ21、Ｓ22のインピーダンスに依存す
る。スイッチがＯＮからＯＦＦに切換えられる速度が速
い程、切換え期間中に装置から消費されなければならな
い熱量は小さくなる。１００マイクロ秒よりも速い高速
の切換え時間は波形に良好な高調波成分を生成するため
に好ましい。
【００２５】スイッチはＦＥＴスイッチ装置により構成
されることができる。市場で入手可能なＦＥＴ装置は２
０００ボルトまで切換えることができる。ピークパワー
がＥ2 ／Ｒにより決定されるので、（負荷を含んだ）ス
イッチ装置の全体的な抵抗が低くなる程、発生されるこ
とができるパワーレベルは大きくなる。例えば負荷イン
ピーダンスが１０オームであるならば、切換えられる全
体的なピークパワーは（２０００×２０００）／１０＝
４００，０００ワットである。
されることができる。市場で入手可能なＦＥＴ装置は２
０００ボルトまで切換えることができる。ピークパワー
がＥ2 ／Ｒにより決定されるので、（負荷を含んだ）ス
イッチ装置の全体的な抵抗が低くなる程、発生されるこ
とができるパワーレベルは大きくなる。例えば負荷イン
ピーダンスが１０オームであるならば、切換えられる全
体的なピークパワーは（２０００×２０００）／１０＝
４００，０００ワットである。
【００２６】ＦＦＴ出力では、各高調波スペクトルライ
ンの振幅と位相はシステム近辺の全ての固定された金属
物体からの受信素子54で受信される全てのエネルギの実
質的な合計により決定される。プラットフォームが水を
通って移動されるとき、受信エネルギの実質的な合計量
は遭遇する他の金属物体により生じるフィールドの変化
に基づいて変化する。磁力線は湾曲されるので、センサ
は船周辺の任意の位置の変化を示す。相対的な振幅と位
相妨害（または差）のコンピュータ化されたヒストグラ
ムは伝播する通路に対して直角に金属装置の位置を位置
付ける。これは実際は最大の感度のプラットフォーム周
辺の“球状のリング”である。
ンの振幅と位相はシステム近辺の全ての固定された金属
物体からの受信素子54で受信される全てのエネルギの実
質的な合計により決定される。プラットフォームが水を
通って移動されるとき、受信エネルギの実質的な合計量
は遭遇する他の金属物体により生じるフィールドの変化
に基づいて変化する。磁力線は湾曲されるので、センサ
は船周辺の任意の位置の変化を示す。相対的な振幅と位
相妨害（または差）のコンピュータ化されたヒストグラ
ムは伝播する通路に対して直角に金属装置の位置を位置
付ける。これは実際は最大の感度のプラットフォーム周
辺の“球状のリング”である。
【００２７】異なったタイプの金属は磁気インパルスフ
ィールドに対して異なった応答を有するので、ある程
度、ターゲットの形式はクラッタ減少を助けるように区
別されることができる。海浜下に埋設されている大きな
金属パイプのようなものは指示されるが、応答特性は非
常に小さい金属の機雷とは非常に異なっている。
ィールドに対して異なった応答を有するので、ある程
度、ターゲットの形式はクラッタ減少を助けるように区
別されることができる。海浜下に埋設されている大きな
金属パイプのようなものは指示されるが、応答特性は非
常に小さい金属の機雷とは非常に異なっている。
【００２８】センサからの出力は特定の使用者の必要性
に基づいている。動作システムでは、オージオ出力信号
はイヤホンまたは他の形態のオージオトランスデューサ
を使用して泳いでいる人に与えられる。
に基づいている。動作システムでは、オージオ出力信号
はイヤホンまたは他の形態のオージオトランスデューサ
を使用して泳いでいる人に与えられる。
【００２９】側面観察サーチモードでは、ＡＩＭシステ
ムは第１の通路でビーチから３００乃至５００フィート
のビーチに沿って移動されることができる。この通路か
らのデータはコンピュータに記憶され、ディスプレイス
クリーン上の“強度変化ストリップチャート”として表
示される。ボートは１００フィート程度近くに移動さ
れ、別の通路を作る。これはボートができる限り安全に
なるまで継続する。機雷および何らかのその他の金属物
体はセンサが最も機雷に近接される通路の点でディスプ
レイスクリーン上に強度の変化として示される。この同
一プロセスは沈められたミニ潜水艦または遠隔制御され
たビークルを使用して隠されたまま行われることができ
る。
ムは第１の通路でビーチから３００乃至５００フィート
のビーチに沿って移動されることができる。この通路か
らのデータはコンピュータに記憶され、ディスプレイス
クリーン上の“強度変化ストリップチャート”として表
示される。ボートは１００フィート程度近くに移動さ
れ、別の通路を作る。これはボートができる限り安全に
なるまで継続する。機雷および何らかのその他の金属物
体はセンサが最も機雷に近接される通路の点でディスプ
レイスクリーン上に強度の変化として示される。この同
一プロセスは沈められたミニ潜水艦または遠隔制御され
たビークルを使用して隠されたまま行われることができ
る。
【００３０】前方を観察するサーチモードでは、泳いで
いる人はＡＩＭシステムの後に従う。センサの前方で検
出された金属の物体はアラームを生じさせる。磁力線は
レーダまたはソナー波が進行するように直線ではなく、
磁石周辺で曲がるので、前方観察モードは可能である。
いる人はＡＩＭシステムの後に従う。センサの前方で検
出された金属の物体はアラームを生じさせる。磁力線は
レーダまたはソナー波が進行するように直線ではなく、
磁石周辺で曲がるので、前方観察モードは可能である。
【００３１】１実施形態のシステムでは、磁気伝播装置
（コアのあるコイル）は水面下で小さいボートの各側面
に取付けられる。実施例では、各素子は直径約１．５乃
至２インチである。各素子は密封されているＰＶＣプラ
スティックチューブ（またはそれに等価のもの）中に収
納されている。送信機の伝播素子と受信素子は２０乃至
４０フィートのターゲット距離に対して６乃至８フィー
トの長さである。伝播装置と受信素子の間に６乃至８フ
ィートの間隔を有することが好ましい。
（コアのあるコイル）は水面下で小さいボートの各側面
に取付けられる。実施例では、各素子は直径約１．５乃
至２インチである。各素子は密封されているＰＶＣプラ
スティックチューブ（またはそれに等価のもの）中に収
納されている。送信機の伝播素子と受信素子は２０乃至
４０フィートのターゲット距離に対して６乃至８フィー
トの長さである。伝播装置と受信素子の間に６乃至８フ
ィートの間隔を有することが好ましい。
【００３２】浅い海の領域の機雷は典型的に圧力セン
サ、磁気センサまたはトリップワイヤ付勢装置を有する
金属容器内にある。これらは海底または地中に埋設され
ている。典型的な水深は４０フィートまでであることが
予測される。
サ、磁気センサまたはトリップワイヤ付勢装置を有する
金属容器内にある。これらは海底または地中に埋設され
ている。典型的な水深は４０フィートまでであることが
予測される。
【００３３】これらの機雷を検出するセンサは海面から
海底５フィート乃至最大５０フィートの間の距離に沈め
られても作動することができるべきである。機雷が除去
または破壊されることができるように、これらが一度検
出されると、機雷位置を“マークする”方法が与えられ
ることが好ましい。また、磯波中および海浜に位置する
機雷を識別することが非常に望ましい。グローバル位置
システム（ＧＰＳ）装置は機雷位置識別に関する合理的
方法を提供する。
海底５フィート乃至最大５０フィートの間の距離に沈め
られても作動することができるべきである。機雷が除去
または破壊されることができるように、これらが一度検
出されると、機雷位置を“マークする”方法が与えられ
ることが好ましい。また、磯波中および海浜に位置する
機雷を識別することが非常に望ましい。グローバル位置
システム（ＧＰＳ）装置は機雷位置識別に関する合理的
方法を提供する。
【００３４】本発明による能動インパルス磁力計は浅い
海の海水中の金属機雷の効率的な検出を与える。システ
ムの幾つかの特性は次のとおりである。
海の海水中の金属機雷の効率的な検出を与える。システ
ムの幾つかの特性は次のとおりである。
【００３５】１．変動しないまたは一定の“ＤＣ磁界”
（例えば地球磁界）は塩水または金属物体による減衰を
ほとんどまたは全く受けない。
（例えば地球磁界）は塩水または金属物体による減衰を
ほとんどまたは全く受けない。
【００３６】２．磁界が情報で“振幅変調”されるなら
ば、その情報は金属または塩水を通して伝播される。通
常の（１／Ｒ3 ）の１方向損失以外の減衰はほとんどま
たは全く存在しない。磁界は情報搬送波になる。
ば、その情報は金属または塩水を通して伝播される。通
常の（１／Ｒ3 ）の１方向損失以外の減衰はほとんどま
たは全く存在しない。磁界は情報搬送波になる。
【００３７】距離損失（Ｒ）は伝播素子の磁極間の相対
的距離により強く影響される。単一の磁石の磁極間の距
離が大きくなると、所定距離の相対的磁界も大きくな
る。従って、磁極間の増加した距離はアンテナ領域が利
得を増加するために増加する電磁放射装置で受ける“利
得”効果と類似した“利得”効果を発生する。これらの
磁力線によりカバーされる通路または領域の長さは２つ
のダイポール（Ｎ−Ｓ）間の距離に依存する。同様に
“磁界強度”はまたダイポール分離に関連される。地球
は地球表面から数千マイル離れて延在する磁力線を有し
た広く間隔を隔てられたダイポールの好例である。
的距離により強く影響される。単一の磁石の磁極間の距
離が大きくなると、所定距離の相対的磁界も大きくな
る。従って、磁極間の増加した距離はアンテナ領域が利
得を増加するために増加する電磁放射装置で受ける“利
得”効果と類似した“利得”効果を発生する。これらの
磁力線によりカバーされる通路または領域の長さは２つ
のダイポール（Ｎ−Ｓ）間の距離に依存する。同様に
“磁界強度”はまたダイポール分離に関連される。地球
は地球表面から数千マイル離れて延在する磁力線を有し
た広く間隔を隔てられたダイポールの好例である。
【００３８】３．磁界変調周波数が１０ＫＨｚを越えて
増加されるとき、塩水中および金属を通るときにある程
度の情報損失を受ける。変調周波数が１００ＫＨｚを越
えて増加するとき、減衰は顕著になるが予測可能であ
る。これは貫通されるそれぞれの異なったタイプの媒体
に対して真である。
増加されるとき、塩水中および金属を通るときにある程
度の情報損失を受ける。変調周波数が１００ＫＨｚを越
えて増加するとき、減衰は顕著になるが予測可能であ
る。これは貫通されるそれぞれの異なったタイプの媒体
に対して真である。
【００３９】４．磁力線は常に磁石のダイポール（北極
−南極）周辺で曲がる。これらのラインは北極を離れて
南極へ向かうとき、良好に限定された曲線を形成する。
従ってこれらの磁力線は湾曲した通路にある金属物体に
より影響される。
−南極）周辺で曲がる。これらのラインは北極を離れて
南極へ向かうとき、良好に限定された曲線を形成する。
従ってこれらの磁力線は湾曲した通路にある金属物体に
より影響される。
【００４０】５．（送信機の伝播素子に類似する）磁界
受信素子が（しばしば他の素子に並列している）磁力線
の領域に置かれるとき、受信機は発生した磁界に与えら
れているあらゆる変調を検出することができる。伝播ダ
イポールとの間の距離（伝播長）が大きくなる程、所定
の送信機パワーレベルに対する送信素子と受信素子間の
距離は大きくなる。
受信素子が（しばしば他の素子に並列している）磁力線
の領域に置かれるとき、受信機は発生した磁界に与えら
れているあらゆる変調を検出することができる。伝播ダ
イポールとの間の距離（伝播長）が大きくなる程、所定
の送信機パワーレベルに対する送信素子と受信素子間の
距離は大きくなる。
【００４１】６．磁気インパルスは全ての周波数を含ん
でいる。従って、１０ミリ秒間継続する磁気インパルス
は短時間でＤＣ磁界を設定するために使用されることが
できる低周波数成分（１００Ｈｚ）を含んでいる。１０
０Ｈｚを越える全ての周波数はまた波形にも含まれてい
る。
でいる。従って、１０ミリ秒間継続する磁気インパルス
は短時間でＤＣ磁界を設定するために使用されることが
できる低周波数成分（１００Ｈｚ）を含んでいる。１０
０Ｈｚを越える全ての周波数はまた波形にも含まれてい
る。
【００４２】７．受信素子により受信される波形は送信
波形の変形されたものである。多数の要因はこの受信波
形を変更し、そのうちの１つは磁界エンベロープ内の金
属物体の存在によるものである。
波形の変形されたものである。多数の要因はこの受信波
形を変更し、そのうちの１つは磁界エンベロープ内の金
属物体の存在によるものである。
【００４３】８．高速フーリエ変換（ＦＦＴ）装置は受
信インパルス応答の周波数ドメイン特性を設定するため
に使用される。このＦＦＴは全体的な受信波形の振幅と
位相の両者の僅かな変化に対して高い感度がある。
信インパルス応答の周波数ドメイン特性を設定するため
に使用される。このＦＦＴは全体的な受信波形の振幅と
位相の両者の僅かな変化に対して高い感度がある。
【００４４】前述の実施例は本発明の原理を表した可能
な特性の実施例の単なる例示であることが理解されよ
う。その他の装置は本発明の技術的範囲を逸脱すること
なくこれらの原理に応じて当業者によって容易に実施さ
れるであろう。
な特性の実施例の単なる例示であることが理解されよ
う。その他の装置は本発明の技術的範囲を逸脱すること
なくこれらの原理に応じて当業者によって容易に実施さ
れるであろう。
【図１】本発明による機雷検出システムに適合した船の
平面図。
平面図。
【図２】本発明による機雷検出システムに適合した船の
側面図。
側面図。
【図３】図１の機雷検出システムを概略ブロック図。
【図４】図３のシステムにより発生された例示的な送信
磁気パルス波形と、対応する受信波形の１例を示した波
形図。
磁気パルス波形と、対応する受信波形の１例を示した波
形図。
【図５】請求項１のシステムを構成する例示的なラスタ
ー表示を示した図。
ー表示を示した図。
【図６】図３のシステムで使用される電流切換え回路の
概略図。
概略図。
【図７】請求項３のシステムを構成するパルス発生器の
例示的な構成の概略図。
例示的な構成の概略図。
【図８】請求項６の電流切換え装置のスイッチ駆動波形
図。
図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｖ 3/10 9406−2Ｇ Ｇ０１Ｖ 3/10 Ｆ Ｈ０４Ｂ 5/02 Ｈ０４Ｂ 5/02
Claims (9)
- 【請求項１】 能動インパルス磁力計システムにおい
て、 磁気送信素子と、 前記送信素子を駆動して反対の極性の第１、第２の磁気
パルスを送信するパルス発生器と、 磁気受信素子と、 前記受信信号の高速フーリエ変換を行うために前記送信
された磁気パルスに応答して前記受信素子で受信される
磁気信号に応答する高速フーリエ変換器を具備し、前記
磁気パルスに応答するインパルス測定装置と、 前記磁気インパルス応答中に変動を生じる金属物体の存
在を示すために前記変換された受信信号に応答する信号
プロセッサとを具備していることを特徴とする能動イン
パルス磁力計システム。 - 【請求項２】 前記送信素子が鉄心を有するコイルを具
備している請求項１記載の磁力計システム。 - 【請求項３】 前記受信素子が鉄心を有するコイルを具
備している請求項１または２記載の磁力計システム。 - 【請求項４】 前記送信素子と前記受信素子が可動ビー
クル上に取付けられている請求項１乃至３のいずれか１
項記載の磁力計システム。 - 【請求項５】 可動ビークルが船舶であり、前記磁気送
信素子が前記船の左舷または右舷の一方に沿って取付け
られており、前記磁気受信素子は前記左舷または右舷の
他方に沿って取付けられている請求項４記載の磁力計シ
ステム。 - 【請求項６】 前記パルス発生器と前記ＦＦＴ変換器の
動作を制御する制御装置をさらに具備し、前記制御装置
は前記第１の磁気パルス送信期間中に前記測定装置の動
作をブランキングし、前記第２のパルスの送信期間中に
前記測定装置の動作を可能にする装置を具備している請
求項１乃至６のいずれか１項記載の磁力計システム。 - 【請求項７】 前記ビークルの現在位置を指示している
ビークル位置信号を与えるためのビークル位置測定装置
をさらに具備し、前記信号プロセッサは前記変換された
受信信号と前記金属ターゲットの位置を定めるための前
記ビークル位置信号に応答する請求項４または５記載の
磁力計システム。 - 【請求項８】 前記システムは海中の機雷を検出するた
めの機雷検出器であり、磁気送信素子は移動可能な海上
を進行する船に固定され、磁気受信素子は送信素子に関
する間隔を隔てられた関係で前記船上に固定され、信号
プロセッサは前記磁気インパルス応答に変動を生じる機
雷を検出するために前記変換受信信号に応答する請求項
１乃至７のいずれか１項記載の磁力計システム。 - 【請求項９】 前記船の現在位置を示する船の位置信号
を与えるビークル位置測定装置をさらに具備し、前記信
号プロセッサは検出された機雷の位置を識別するため前
記船の位置信号に応答する請求項８記載の磁力計システ
ム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US405690 | 1995-03-17 | ||
| US08/405,690 US5525907A (en) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | Active impulse magnetometer with bipolar magnetic impulse generator and fast fourier transform receiver to detect sub-surface metallic materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08297170A true JPH08297170A (ja) | 1996-11-12 |
| JP2869033B2 JP2869033B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=23604801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6062696A Expired - Fee Related JP2869033B2 (ja) | 1995-03-17 | 1996-03-18 | 能動インパルス磁力計 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5525907A (ja) |
| EP (1) | EP0732600B1 (ja) |
| JP (1) | JP2869033B2 (ja) |
| DE (1) | DE69624739T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009528859A (ja) * | 2006-03-06 | 2009-08-13 | ワイヤレス ２０００ アールエフ アンド ユーダブリュビー テクノロジーズ リミテッド | 超広帯域モニタリング・システムおよびアンテナ |
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