探照燈式聲納的製作方法
2023-05-09 22:51:01
探照燈式聲納的製作方法
【專利摘要】探照燈式聲納搭載於船舶(11)上，一邊使超聲波束(TB)的發送方向以船舶(11)為中心沿圓周方向按每個預先設定的送進節距(Mn)變化，一邊進行船舶(11)的周圍的水中的探測。送進節距(Mn)被設定為，隨著超聲波束(TB)的發送方向的俯角的增加而增加。
【專利說明】探照燈式聲納
【技術領域】
[0001]本發明涉及探照燈式聲納，其搭載於船舶上，一邊使超聲波的發送方向改變一邊探測魚群等探測對象物。
【背景技術】
[0002]作為通過超聲波的發送接收而對探測對象物、例如水中的魚群等進行探測的裝置的一種，探照燈式聲納是眾所周知的(例如、專利文獻I)。探照燈式聲納是基於配置在船舶的船底等的振子進行的超聲波的發送和接收均由相同的窄波束進行的聲納系統。探照燈式聲納能通過I次超聲波的發送和接收，對該船舶的整個周囲360度中的一個方向中的規定角度範圍、例如6度左右的探測範圍進行探測。
[0003]探照燈式聲納具有能夠自由變更發送和接收超聲波的振子的俯角和方位角的機構。探照燈式聲納在設定了振子的俯角的狀態下，一邊使該振子如探照燈那樣以本船為中心每轉動規定角度一邊依次進行超聲波的發送和接收，從而對水中進行探測。這樣進行的水中的探測結果作為探測圖像依次顯示於畫面。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開平5-126938號公報
【發明內容】
[0007]發明所要解決的課題
[0008]在如上所述的探照燈式聲納中，通常，為了使振子旋轉一周而所需要的、振子的每個規定角度的擺動次數無論振子的俯角都被設定成恆定。在水底附近的沿探測範圍的圓周小於水面附近。在進行這樣的水底附近的探測的情況下，由於在使振子每次轉動規定角度時相鄰的探測區域彼此在較廣的範圍內重疊，因而會有探測效率變低的問題。
[0009]本發明是著眼於存在於這樣的現有技術中的問題點而做出的。其目的在於，提供一種能提高探測効率的探照燈式聲納。
[0010]用於解決問題的方案
[0011]以下，對用於解決上述問題的方案及其的作用効果進行記載。
[0012]解決上述問題的探照燈式聲納，搭載於船舶上，一邊使朝I個方向發送的超聲波的發送方向以所述船舶為中心沿圓周方向按每個預先設定的設定角度變化，一邊進行所述船舶周圍的水中的探測，所述設定角度被設定為，隨著所述超聲波的發送方向的俯角的增加而增加。
[0013]根據該構成，在沿探測範圍的圓周設定為小於水面附近的水底附近進行探測的情況下使超聲波的發送方向按每個設定角度變化時，能減少在相鄰的探測區域之間重疊的區域。因此，能夠提高探測効率。另外，在本申請中的俯角表示超聲波的發送方向與水平面形成的角度。
[0014]在上述探照燈式聲納中，優選在所述超聲波的發送方向按每個所述設定角度變化時，相鄰的探測區域部分重疊。
[0015]根據該構成，能在超聲波的發送方向按每個設定角度變化時，抑制相鄰的探測區域之間的探測遺漏的發生。
[0016]在上述探照燈式聲納中，優選在所述超聲波的發送方向按每個所述設定角度變化時，相鄰的探測區相互接觸。
[0017]根據該構成，能在使超聲波的發送方向按每個設定角度變化時，抑制在相鄰的探測區域之間重疊並抑制探測遺漏的発生。
[0018]所述設定角度優選設定為，隨著所述超聲波的發送方向的俯角增加而分階段地增力口，並且分階段地增加的設定角度的增量也隨著俯角的增加而分階段地增加。
[0019]在該情況下，能在進行水底附近的探測時，在相鄰的探測區域之間重疊的區域減少，從而提聞探測對率。
[0020]以所述船舶為中心的一圈的所述超聲波的發送次數優選地被設定為，隨著所述超聲波的發送方向的俯角的增加而減少。
[0021]在該情況下，也能提高探測効率。
[0022]發明効果
[0023]根據本發明，能夠提高探測効率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是一個實施方式的探照燈式聲納的概要構成圖。
[0025]圖2是示出通過搭載有探照燈式聲納的船舶進行水中的探測時的狀態的示意側面圖。
[0026]圖3是示出通過搭載有探照燈式聲納的船舶進行水中的探測時的狀態的示意立體圖。
[0027]圖4是探照燈式聲納的波發送接收單元的示意剖視圖。
[0028]圖5是示出探照燈式聲納的控制部的框圖。
[0029]圖6是示出探照燈式聲納的電路構成的框圖。
[0030]圖7是示出在探照燈式聲納中的超聲波束的發送方向的俯角和振子的送進節距的關係的表。
[0031]圖8是示出送進節距決定處理程序的流程圖。
[0032]圖9(a)是示出一個實施方式的探照燈式聲納的探測區域的俯視示意圖。
[0033]圖9(b)是圖9(a)的側面圖。
[0034]圖10是示出比較例的探照燈式聲納的探測區域的俯視示意圖。
[0035]附圖標記說明
[0036]1L...船舶、12...探照燈式聲納、Mn…作為預先設定的設定角度的送進節距、RUR2...探測區域、Τη...俯角。
【具體實施方式】
[0037]以下，基於附圖對探照燈式聲納的一個實施方式進行說明。
[0038]如圖1及圖2所示，探照燈式聲納12搭載於船舶11上，進行對該船舶11周圍的水中的魚群等探測對象物S的探測。探照燈式聲納12具有主體部13、與主體部13 —體形成的操作部14、與主體部13 —體形成的顯示部15、發送和接收超聲波束TB的波發送接收單元16、以及使波發送接收單元16升降的升降裝置17。主體部13與操作部14、顯示部15、波發送接收單元16、以及升降裝置17分別電連接。
[0039]主體部13、操作部14、以及顯示部15配置在船舶11的操舵室內。波發送接收單元16和升降裝置17配置在船舶11的船底內。波發送接收單元16被構成為，通過升降裝置17被升降，從而從船舶11的船底向水中自由出沒。
[0040]如圖2及圖3所示，探照燈式聲納12在使波發送接收單元16從船舶11的船底突出的狀態下，一邊使從波發送接收單兀16朝I個方向發送的超聲波束TB的發送方向以向順時針方向(右旋轉)畫圓的方式每隔送進節距M依次改變一邊進行水中的探測。送進節距M相當於預先設定的設定角度。水中的探測結果作為將船舶11的船首Ila設定為朝上的狀態的探測圖像顯示於顯示部15 (參照圖1)。
[0041]接著，對波發送接收單元16的構成進行詳述。
[0042]如圖4所示，波發送接收單元16具有上端開口並且下端部呈半球狀的有底圓筒狀的下殼21、下端開口並且上端部呈圓板狀的有蓋圓筒狀的上殼22、以及將上殼22的下端開口和下殼21的上端開口封閉的圓板狀的蓋體23。因此，由蓋體23的上表面和上殼22形成上側收納空間24，並且由蓋體23的下表面和下殼21形成下側收納空間25。
[0043]在蓋體23的中央部形成有貫通孔26。在蓋體23的中央部的上表面固定有由步進電動機構成的掃描電動機27。掃描電動機27的輸出軸27a從掃描電動機27的下表面能旋轉地插通貫通孔26的狀態下朝向正下方延伸。輸出軸27a的下端到達下側收納空間25的上部。
[0044]在輸出軸27a的下端設有圓形的支承板28。S卩、輸出軸27a的下端連接到支承板28的上表面的中心部。在支承板28的下表面設有大致呈倒U字狀的支承架29。在支承架29的一對下端部之間能旋轉地支承有水平延伸的旋轉軸30。
[0045]在旋轉軸30的中央部固定有振子31，該振子31能朝I個方向發送超聲波束TB (參照圖2)，並且能接收該發送的超聲波束TB的反射波。在旋轉軸30上的與振子31相鄰的位置固定有大致半圓狀的傾斜齒輪32。因此，旋轉軸30、振子31、以及傾斜齒輪32以一體旋轉的方式構成。
[0046]在支承架29的上端部固定有由步進電動機構成的傾斜電動機33。傾斜電動機33具有朝向傾斜齒輪32延伸的輸出軸33a。在輸出軸33a的頂端設有小齒輪33b。小齒輪33b與傾斜齒輪32嚙合。
[0047]當驅動掃描電動機27時，隨著輸出軸27a的旋轉，振子31通過支承板28、支承架29、以及旋轉軸30而向順時針方向(右旋轉)旋轉。因此，基于振子31的超聲波束(參照圖2)的發送方向沿順時針方向變更(右旋轉)。
[0048]即、因為通過掃描電動機27的驅動使振子31朝向的方位角變更，所以通過振子31發送的超聲波束(參照圖2)的方位角被變更。因此，掃描電動機27產生以基于振子31的超聲波束(參照圖2)的發送方向沿順時針方向(右旋轉)改變的方式使振子31動作的驅動力。
[0049]另一方面，當驅動傾斜電動機33時，隨著輸出軸33a的旋轉，振子31通過小齒輪33b、傾斜齒輪32、以及旋轉軸30而以旋轉軸30為中心進行旋轉。由此，由于振子31朝向的方向和水平面所呈的角度改變，所以通過振子31發送的超聲波束(參照圖2)的方向上下變更。因此，傾斜電動機33產生以基于振子31的超聲波束(參照圖2)的發送方向上下改變的方式使振子31動作的驅動力。
[0050]接著，對探照燈式聲納12的電路構成進行說明。
[0051]如圖1及圖5所示，探照燈式聲納12的主體部13具有由微型計算機構成的控制部50。控制部50具有CPU51、R0M52、以及RAM53。
[0052]在R0M52中存儲有包含圖8的流程圖所示的送進節距決定處理用的程序在內的各種控制程序、和圖7的表等各種設定數據等。在RAM53中暫時存儲有通過CPU51執行的程序數據和各種設定數據、基於CPU51的運算結果和處理結果的各種數據等。
[0053]如圖5及圖6所示，控制部50通過CPU51執行存儲於R0M52中的送進節距決定處理用的程序，從而構建主控制部54、電動機控制部55、探測圖像形成部56、顯示控制部57、俯角設定部58、以及送進節距設定部59。
[0054]如圖6所示，控制部50通過電動機驅動器60與掃描電動機27及傾斜電動機33分別電連接，並且通過發送接收電路61與振子31電連接。而且，控制部50與顯示部15、操作部14、以及升降裝置17分別電連接。
[0055]主控制部54控制發送接收電路61從振子31發送超聲波束TB (參照圖2)，並且控制升降裝置17的驅動。電動機控制部55通過電動機驅動器60分別控制掃描電動機27及傾斜電動機33的驅動。
[0056]當振子31接收到從振子31發送的超聲波束TB (參照圖2)的反射波時，該振子31生成接收信號。探測圖像形成部56通過發送接收電路61接收該接收信號，基於接收到的接收信號來形成探測圖像數據，將其存儲於RAM53(參照圖5)的一部分的存儲區域中。顯示控制部57將基於存儲的上述探測圖像數據的探測圖像顯示於顯示部15。
[0057]俯角設定部58基於操作部14的操作，將基于振子31的超聲波束TB(參照圖2)的發送方向的俯角T設定為O度-90度的範圍。具體地講，在俯角T被設定為O度的情況下，將基于振子31的超聲波束TB(參照圖2)的發送方向(振子31朝向的方向)調整為水平方向，在俯角T被設定為90度的情況下，將基于振子31的超聲波束TB (參照圖2)的發送方向(振子31朝向的方向)調整為鉛直方向。送進節距設定部59基於由俯角設定部58設定的俯角T和圖7的表，來設定用於使振子31通過掃描電動機27而旋轉的送進節距M。
[0058]送進節距M表示一邊使振子31通過掃描電動機27而旋轉一邊依次發送超聲波束TB(參照圖2)時的相鄰的超聲波束TB的發送方向之間的角度。因此，在振子31旋轉一圈(360度)的期間，從振子31發送N次超聲波束TB時的送進節距M為360/N度。具體地講，例如在振子31旋轉一圈(360度)的期間從振子31發送10次超聲波束TB時的送進節距M為36度。
[0059]並且，在圖7中示出了表示基于振子31的超聲波束TB的發送方向的俯角Tn(η =I至6)、和振子31的送進節距Mn的關係的表。在該表中，俯角Tn越大,送進節距Mn就會增加，送進節距Mn的增量AMn ( = Mn-Mlri, η = I至6)也會增加。但是，Ml不存在。
[0060]送進節距Mn被設定為，隨著俯角Tn的增加而分階段地增加。並且，分階段地增加的送進節距Mn的增量Λ Mn也隨著俯角Tn的增加而分階段地增加。具體地講，在俯角從Tl增加到Τ2時，送進節距從Ml (15度)增加到M2 (18度)，其增量Λ M2為3。在俯角從Τ2增加到Τ3時，送進節距從M2 (18度)增加到M3 (24度)、其增量Λ M3為6。在俯角從Τ5增加到Τ6時，送進節距從Μ5(36度)增加到Μ6(45度)，其增量ΛΜ6為9。
[0061]接著，基於圖8所示的流程圖，對控制部50所執行的送進節距決定處理程序進行說明。送進節距決定處理程序在用戶將探照燈式聲納12的電源設為開啟時由控制部50執行。
[0062]當送進節距決定處理程序被執行時，首先，控制部50判斷是否設定了俯角Tn (步驟SI)。在步驟SI的判定結果為否定判斷的情況下，控制部50反覆執行驟SI的處理，直到步驟SI的判定結果為肯定判斷。然後，當步驟SI的判定結果為肯定判斷時，控制部50以將基于振子31的超聲波束TB的發送方向調整為在步驟SI設定的俯角Tn的方式對傾斜電動機33進行驅動控制，從而使振子31轉動(步驟S2)。
[0063]接著，控制部50判斷在步驟SI設定的俯角Tn是否為O度以上且小於30度(步驟S3)。在步驟S3的判定結果為肯定判斷的情況下，控制部50基於圖7的表，將送進節距Mn設定為15度之後(步驟S4)，結束送進節距決定處理程序。在步驟S3的判定結果為否定判斷的情況下，控制部50判斷在步驟SI設定的俯角Tn是否為30度以上且小於45度(步驟 S5)。
[0064]在步驟S5的判定結果為肯定判斷的情況下，控制部50基於圖7的表，將送進節距Mn設定為18度之後(步驟S6)，結束送進節距決定處理程序。在步驟S5的判定結果為否定判斷的情況下，控制部50判斷在步驟SI設定的俯角Tn是否為45度以上且小於60度(步驟 S7)。
[0065]在步驟S7的判定結果為肯定判斷的情況下，控制部50基於圖7的表，將送進節距Mn設定為24度之後(步驟S8)，結束送進節距決定處理程序。在步驟S7的判定結果為否定判斷的情況下，控制部50判斷在步驟SI設定的俯角T是否為60度以上且小於70度(步驟 S9)。
[0066]在步驟S9的判定結果為肯定判斷的情況下，控制部50基於圖7的表，將送進節距Mn設定為30度之後(步驟S10)，結束送進節距決定處理程序。在步驟S9的判定結果為否定判斷的情況下，控制部50判斷在步驟SI設定的俯角T是否為70度以上且小於80度(步驟 SI I)。
[0067]在步驟Sll的判定結果為肯定判斷的情況下，控制部50基於圖7的表，將送進節距Mn設定為36度之後(步驟S12)，結束送進節距決定處理程序。在步驟Sll的判定結果為否定判斷的情況下，控制部50基於圖7的表將送進節距Mn設定為45度之後(步驟S13)，結束送進節距決定處理程序。
[0068]接著，基於圖9(a)、(b)示出的示意圖，對以上述的方式構成的探照燈式聲納12的作用進行說明。
[0069]如圖9(a)、(b)所示，當用戶對操作部14進行操作，將基于振子31的超聲波束TB的發送方向的俯角Tn設定為例如水面附近的10度時，送進節距Mn為15度，並且進行船舶11的周圍的水中的圓環狀的探測區域A的探測。探測區域A由通過一次超聲波束TB的發送和接收而探測到的圓形的探測區域Rl的集合構成。在送進節距Mn為15度的情況下，探測區域A由24個(360度/15度)的探測區域Rl構成。即、探測區域A通過進行24次超聲波束TB的發送和接收，而被探測到。在該情況下，相鄰的探測區域Rl彼此部分重疊。
[0070]並且，當用戶對操作部14進行操作，將基于振子31的超聲波束TB的發送方向的俯角T設定為例如水底附近的65度時，送進節距Mn為30度，並且進行船舶11的周圍的水中的圓環狀的探測區域B的探測。探測區域B通過I次超聲波束TB的發送和接收而被探測到的圓形探測區域R2的集合構成，並具有小於探測區域A的直徑。探測區域R2具有與探測區域Rl相同的面積。並且，在送進節距Mn為30度的情況下，探測區域B由12個(360度/30度)的探測區域R2構成。即、探測區域B通過12次超聲波束TB的發送和接收而被探測到。在該情況下，相鄰的探測區域R2彼此部分重疊。
[0071]這時，如圖10所示，在以與探測區域A相同的送進節距Mn對直徑小於探測區域A的探測區域B進行探測時，由於超聲波束TB的發送和接收次數變成2倍，所以探測區域R2彼此重疊區域會顯著地增加。即、由於基于振子31的超聲波束TB的無用的發送和接收進行而使探測時間變長，因而會有探測効率降低這樣的問題。
[0072]這點，在本實施方式中，超聲波束TB的發送方向的俯角Tn為65度的情況與俯角Tn為10度的情況相比，送進節距Mn大15度。即、超聲波束TB的發送方向的俯角Tn為65度的情況與俯角Tn為10度的情況相比，基于振子31的超聲波束TB的發送和接收的次數減少12次。因此，該探測區域的探測以與探測區域的大小相應的適當的送進節距Mn來進行，從而抑制基于振子31的超聲波束TB的無用的發送和接收。因此，抑制探測時間無用地變長，從而提高探測効率。另外，一般，超聲波束TB的發送方向的俯角Tn越大，探測區域的直徑(大小)就越小。
[0073]根據以上詳述的實施方式，可以發揮如下效果。
[0074](I)送進節距Mn被設定為，隨著超聲波束TB的發送方向的俯角Tn的增加而分階段地增加。因此，在進行比水面附近的探測區域A小的水底附近的探測區域B的探測的情況下，基于振子31的超聲波束TB的發送和接收次數少於進行探測區域A的探測的情況。因此，能夠減少在相鄰的探測區域R2之間重疊的區域，並且能夠抑制基于振子31的超聲波束TB的無用的發送和接收。其結果，能夠抑制探測時間無用地變長，並能夠提高探測効率。
[0075](2)在進行探測區域A的探測時的相鄰的探測區域R1、及在進行探測區域B的探測時的相鄰的探測區域R2分別有一部分重疊。因此，能夠抑制在相鄰的探測區域Rl之間及相鄰的探測區域R2之間產生探測遺漏。
[0076](變形例)
[0077]另外，上述實施方式也能按照如下進行變更並具體化。
[0078]在進行探測區域A的探測時的相鄰的探測區域R1、及在進行探測區域B的探測時的相鄰的探測區域R2也可以分別接觸。如果這樣的話，能夠抑制相鄰的探測區域Rl之間及相鄰的探測區域R2之間產生重疊的同時，能夠抑制探測遺漏產生。
[0079]相鄰的探測區域Rl及相鄰的探測區域R2並不非要分別有一部分重疊。在相鄰的探測區域Rl彼此之間及相鄰的探測區域R2彼此之間也可以有間隙。
[0080]升降裝置17也可以是手動式的。在該情況下，通過用戶手動使升降裝置17工作，從而波發送接收單元16被升降。
[0081]當基于振子31的超聲波束TB的發送方向的俯角T無階段地變大時，振子31的送進節距Mn也可以設定為無階段地變大。
【權利要求】
1.一種探照燈式聲納，其搭載於船舶上，並且一邊使朝一個方向發送的超聲波的發送方向以所述船舶為中心沿圓周方向按每個預先設定的設定角度變化，一邊進行所述船舶的周圍的水中的探測，所述探照燈式聲納的特徵在於， 所述設定角度被設定為，隨著所述超聲波的發送方向的俯角的增加而增加。
2.根據權利要求1所述的探照燈式聲納，其特徵在於， 在所述超聲波的發送方向按每個所述設定角度變化時，相鄰的探測區域部分重疊。
3.根據權利要求1所述的探照燈式聲納，其特徵在於， 在所述超聲波的發送方向按每個所述設定角度變化時，相鄰的探測區域相互接觸。
4.根據權利要求1所述的探照燈式聲納，其特徵在於， 所述設定角度被設定為，隨著所述超聲波的發送方向的俯角增加而分階段地增加，並且分階段地增加的設定角度的增量也隨著俯角的增加而分階段地增加。
5.根據權利要求1所述的探照燈式聲納，其特徵在於， 以所述船舶為中心的一圈的所述超聲波的發送次數被設定為，隨著所述超聲波的發送方向的俯角的增加而減少。
【文檔編號】G01S7/524GK104350392SQ201380025154
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年5月29日
【發明者】小久保裕章, 山本重雄 申請人:本多電子株式會社