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探照灯式声纳的制作方法
【专利摘要】探照灯式声纳搭载于船舶(11)上，一边使超声波束(TB)的发送方向以船舶(11)为中心沿圆周方向按每个预先设定的送进节距(Mn)变化，一边进行船舶(11)的周围的水中的探测。送进节距(Mn)被设定为，随着超声波束(TB)的发送方向的俯角的增加而增加。
【专利说明】探照灯式声纳

【技术领域】
[0001]本发明涉及探照灯式声纳，其搭载于船舶上，一边使超声波的发送方向改变一边探测鱼群等探测对象物。

【背景技术】
[0002]作为通过超声波的发送接收而对探测对象物、例如水中的鱼群等进行探测的装置的一种，探照灯式声纳是众所周知的(例如、专利文献I)。探照灯式声纳是基于配置在船舶的船底等的振子进行的超声波的发送和接收均由相同的窄波束进行的声纳系统。探照灯式声纳能通过I次超声波的发送和接收，对该船舶的整个周囲360度中的一个方向中的规定角度范围、例如6度左右的探测范围进行探测。
[0003]探照灯式声纳具有能够自由变更发送和接收超声波的振子的俯角和方位角的机构。探照灯式声纳在设定了振子的俯角的状态下，一边使该振子如探照灯那样以本船为中心每转动规定角度一边依次进行超声波的发送和接收，从而对水中进行探测。这样进行的水中的探测结果作为探测图像依次显示于画面。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开平5-126938号公报


【发明内容】

[0007]发明所要解决的课题
[0008]在如上所述的探照灯式声纳中，通常，为了使振子旋转一周而所需要的、振子的每个规定角度的摆动次数无论振子的俯角都被设定成恒定。在水底附近的沿探测范围的圆周小于水面附近。在进行这样的水底附近的探测的情况下，由于在使振子每次转动规定角度时相邻的探测区域彼此在较广的范围内重叠，因而会有探测效率变低的问题。
[0009]本发明是着眼于存在于这样的现有技术中的问题点而做出的。其目的在于，提供一种能提高探测効率的探照灯式声纳。
[0010]用于解决问题的方案
[0011]以下，对用于解决上述问题的方案及其的作用効果进行记载。
[0012]解决上述问题的探照灯式声纳，搭載于船舶上，一边使朝I个方向发送的超声波的发送方向以所述船舶为中心沿圆周方向按每个预先设定的设定角度变化，一边进行所述船舶周围的水中的探测，所述设定角度被设定为，随着所述超声波的发送方向的俯角的增加而增加。
[0013]根据该构成，在沿探测范围的圆周设定为小于水面附近的水底附近进行探测的情况下使超声波的发送方向按每个设定角度变化时，能减少在相邻的探测区域之间重叠的区域。因此，能够提高探测効率。另外，在本申请中的俯角表示超声波的发送方向与水平面形成的角度。
[0014]在上述探照灯式声纳中，优选在所述超声波的发送方向按每个所述设定角度变化时，相邻的探测区域部分重叠。
[0015]根据该构成，能在超声波的发送方向按每个设定角度变化时，抑制相邻的探测区域之间的探测遗漏的发生。
[0016]在上述探照灯式声纳中，优选在所述超声波的发送方向按每个所述设定角度变化时，相邻的探测区相互接触。
[0017]根据该构成，能在使超声波的发送方向按每个设定角度变化时，抑制在相邻的探测区域之间重叠并抑制探测遗漏的発生。
[0018]所述设定角度优选设定为，随着所述超声波的发送方向的俯角增加而分阶段地增力口，并且分阶段地增加的设定角度的增量也随着俯角的增加而分阶段地增加。
[0019]在该情况下，能在进行水底附近的探测时，在相邻的探测区域之间重叠的区域减少，从而提闻探测对率。
[0020]以所述船舶为中心的一圈的所述超声波的发送次数优选地被设定为，随着所述超声波的发送方向的俯角的增加而减少。
[0021]在该情况下，也能提高探测効率。
[0022]发明効果
[0023]根据本发明，能够提高探测効率。

【专利附图】

【附图说明】
[0024]图1是一个实施方式的探照灯式声纳的概要构成图。
[0025]图2是示出通过搭载有探照灯式声纳的船舶进行水中的探测时的状态的示意侧面图。
[0026]图3是示出通过搭载有探照灯式声纳的船舶进行水中的探测时的状态的示意立体图。
[0027]图4是探照灯式声纳的波发送接收单元的示意剖视图。
[0028]图5是示出探照灯式声纳的控制部的框图。
[0029]图6是示出探照灯式声纳的电路构成的框图。
[0030]图7是示出在探照灯式声纳中的超声波束的发送方向的俯角和振子的送进节距的关系的表。
[0031]图8是示出送进节距决定处理程序的流程图。
[0032]图9(a)是示出一个实施方式的探照灯式声纳的探测区域的俯视示意图。
[0033]图9(b)是图9(a)的侧面图。
[0034]图10是示出比较例的探照灯式声纳的探测区域的俯视示意图。
[0035]附图标记说明
[0036]1L...船舶、12...探照灯式声纳、Mn…作为预先设定的设定角度的送进节距、RUR2...探测区域、Τη...俯角。

【具体实施方式】
[0037]以下，基于附图对探照灯式声纳的一个实施方式进行说明。
[0038]如图1及图2所示，探照灯式声纳12搭载于船舶11上，进行对该船舶11周围的水中的鱼群等探测对象物S的探测。探照灯式声纳12具有主体部13、与主体部13 —体形成的操作部14、与主体部13 —体形成的显示部15、发送和接收超声波束TB的波发送接收单元16、以及使波发送接收单元16升降的升降装置17。主体部13与操作部14、显示部15、波发送接收单元16、以及升降装置17分别电连接。
[0039]主体部13、操作部14、以及显示部15配置在船舶11的操舵室内。波发送接收单元16和升降装置17配置在船舶11的船底内。波发送接收单元16被构成为，通过升降装置17被升降，从而从船舶11的船底向水中自由出没。
[0040]如图2及图3所示，探照灯式声纳12在使波发送接收单元16从船舶11的船底突出的状态下，一边使从波发送接收单兀16朝I个方向发送的超声波束TB的发送方向以向顺时针方向(右旋转)画圆的方式每隔送进节距M依次改变一边进行水中的探测。送进节距M相当于预先设定的设定角度。水中的探测结果作为将船舶11的船首Ila设定为朝上的状态的探测图像显示于显示部15 (参照图1)。
[0041]接着，对波发送接收单元16的构成进行详述。
[0042]如图4所示，波发送接收单元16具有上端开口并且下端部呈半球状的有底圆筒状的下壳21、下端开口并且上端部呈圆板状的有盖圆筒状的上壳22、以及将上壳22的下端开口和下壳21的上端开口封闭的圆板状的盖体23。因此，由盖体23的上表面和上壳22形成上侧收纳空间24，并且由盖体23的下表面和下壳21形成下侧收纳空间25。
[0043]在盖体23的中央部形成有贯通孔26。在盖体23的中央部的上表面固定有由步进电动机构成的扫描电动机27。扫描电动机27的输出轴27a从扫描电动机27的下表面能旋转地插通贯通孔26的状态下朝向正下方延伸。输出轴27a的下端到达下侧收纳空间25的上部。
[0044]在输出轴27a的下端设有圆形的支承板28。S卩、输出轴27a的下端连接到支承板28的上表面的中心部。在支承板28的下表面设有大致呈倒U字状的支承架29。在支承架29的一对下端部之间能旋转地支承有水平延伸的旋转轴30。
[0045]在旋转轴30的中央部固定有振子31，该振子31能朝I个方向发送超声波束TB (参照图2)，并且能接收该发送的超声波束TB的反射波。在旋转轴30上的与振子31相邻的位置固定有大致半圆状的倾斜齿轮32。因此，旋转轴30、振子31、以及倾斜齿轮32以一体旋转的方式构成。
[0046]在支承架29的上端部固定有由步进电动机构成的倾斜电动机33。倾斜电动机33具有朝向倾斜齿轮32延伸的输出轴33a。在输出轴33a的顶端设有小齿轮33b。小齿轮33b与倾斜齿轮32啮合。
[0047]当驱动扫描电动机27时，随着输出轴27a的旋转，振子31通过支承板28、支承架29、以及旋转轴30而向顺时针方向(右旋转)旋转。因此，基于振子31的超声波束(参照图2)的发送方向沿顺时针方向变更(右旋转)。
[0048]即、因为通过扫描电动机27的驱动使振子31朝向的方位角变更，所以通过振子31发送的超声波束(参照图2)的方位角被变更。因此，扫描电动机27产生以基于振子31的超声波束(参照图2)的发送方向沿顺时针方向(右旋转)改变的方式使振子31动作的驱动力。
[0049]另一方面，当驱动倾斜电动机33时，随着输出轴33a的旋转，振子31通过小齿轮33b、倾斜齿轮32、以及旋转轴30而以旋转轴30为中心进行旋转。由此，由于振子31朝向的方向和水平面所呈的角度改变，所以通过振子31发送的超声波束(参照图2)的方向上下变更。因此，倾斜电动机33产生以基于振子31的超声波束(参照图2)的发送方向上下改变的方式使振子31动作的驱动力。
[0050]接着，对探照灯式声纳12的电路构成进行说明。
[0051]如图1及图5所示，探照灯式声纳12的主体部13具有由微型计算机构成的控制部50。控制部50具有CPU51、R0M52、以及RAM53。
[0052]在R0M52中存储有包含图8的流程图所示的送进节距决定处理用的程序在内的各种控制程序、和图7的表等各种设定数据等。在RAM53中暂时存储有通过CPU51执行的程序数据和各种设定数据、基于CPU51的运算结果和处理结果的各种数据等。
[0053]如图5及图6所示，控制部50通过CPU51执行存储于R0M52中的送进节距决定处理用的程序，从而构建主控制部54、电动机控制部55、探测图像形成部56、显示控制部57、俯角设定部58、以及送进节距设定部59。
[0054]如图6所示，控制部50通过电动机驱动器60与扫描电动机27及倾斜电动机33分别电连接，并且通过发送接收电路61与振子31电连接。而且，控制部50与显示部15、操作部14、以及升降装置17分别电连接。
[0055]主控制部54控制发送接收电路61从振子31发送超声波束TB (参照图2)，并且控制升降装置17的驱动。电动机控制部55通过电动机驱动器60分别控制扫描电动机27及倾斜电动机33的驱动。
[0056]当振子31接收到从振子31发送的超声波束TB (参照图2)的反射波时，该振子31生成接收信号。探测图像形成部56通过发送接收电路61接收该接收信号，基于接收到的接收信号来形成探测图像数据，将其存储于RAM53(参照图5)的一部分的存储区域中。显示控制部57将基于存储的上述探测图像数据的探测图像显示于显示部15。
[0057]俯角设定部58基于操作部14的操作，将基于振子31的超声波束TB(参照图2)的发送方向的俯角T设定为O度-90度的范围。具体地讲，在俯角T被设定为O度的情况下，将基于振子31的超声波束TB(参照图2)的发送方向(振子31朝向的方向)调整为水平方向，在俯角T被设定为90度的情况下，将基于振子31的超声波束TB (参照图2)的发送方向(振子31朝向的方向)调整为铅直方向。送进节距设定部59基于由俯角设定部58设定的俯角T和图7的表，来设定用于使振子31通过扫描电动机27而旋转的送进节距M。
[0058]送进节距M表示一边使振子31通过扫描电动机27而旋转一边依次发送超声波束TB(参照图2)时的相邻的超声波束TB的发送方向之间的角度。因此，在振子31旋转一圈(360度)的期间，从振子31发送N次超声波束TB时的送进节距M为360/N度。具体地讲，例如在振子31旋转一圈(360度)的期间从振子31发送10次超声波束TB时的送进节距M为36度。
[0059]并且，在图7中示出了表示基于振子31的超声波束TB的发送方向的俯角Tn(η =I至6)、和振子31的送进节距Mn的关系的表。在该表中，俯角Tn越大,送进节距Mn就会增加，送进节距Mn的增量AMn ( = Mn-Mlri, η = I至6)也会增加。但是，Ml不存在。
[0060]送进节距Mn被设定为，随着俯角Tn的增加而分阶段地增加。并且，分阶段地增加的送进节距Mn的增量Λ Mn也随着俯角Tn的增加而分阶段地增加。具体地讲，在俯角从Tl增加到Τ2时，送进节距从Ml (15度)增加到M2 (18度)，其增量Λ M2为3。在俯角从Τ2增加到Τ3时，送进节距从M2 (18度)增加到M3 (24度)、其增量Λ M3为6。在俯角从Τ5增加到Τ6时，送进节距从Μ5(36度)增加到Μ6(45度)，其增量ΛΜ6为9。
[0061]接着，基于图8所示的流程图，对控制部50所执行的送进节距决定处理程序进行说明。送进节距决定处理程序在用户将探照灯式声纳12的电源设为开启时由控制部50执行。
[0062]当送进节距决定处理程序被执行时，首先，控制部50判断是否设定了俯角Tn (步骤SI)。在步骤SI的判定结果为否定判断的情况下，控制部50反复执行骤SI的处理，直到步骤SI的判定结果为肯定判断。然后，当步骤SI的判定结果为肯定判断时，控制部50以将基于振子31的超声波束TB的发送方向调整为在步骤SI设定的俯角Tn的方式对倾斜电动机33进行驱动控制，从而使振子31转动(步骤S2)。
[0063]接着，控制部50判断在步骤SI设定的俯角Tn是否为O度以上且小于30度(步骤S3)。在步骤S3的判定结果为肯定判断的情况下，控制部50基于图7的表，将送进节距Mn设定为15度之后(步骤S4)，结束送进节距决定处理程序。在步骤S3的判定结果为否定判断的情况下，控制部50判断在步骤SI设定的俯角Tn是否为30度以上且小于45度(步骤 S5)。
[0064]在步骤S5的判定结果为肯定判断的情况下，控制部50基于图7的表，将送进节距Mn设定为18度之后(步骤S6)，结束送进节距决定处理程序。在步骤S5的判定结果为否定判断的情况下，控制部50判断在步骤SI设定的俯角Tn是否为45度以上且小于60度(步骤 S7)。
[0065]在步骤S7的判定结果为肯定判断的情况下，控制部50基于图7的表，将送进节距Mn设定为24度之后(步骤S8)，结束送进节距决定处理程序。在步骤S7的判定结果为否定判断的情况下，控制部50判断在步骤SI设定的俯角T是否为60度以上且小于70度(步骤 S9)。
[0066]在步骤S9的判定结果为肯定判断的情况下，控制部50基于图7的表，将送进节距Mn设定为30度之后(步骤S10)，结束送进节距决定处理程序。在步骤S9的判定结果为否定判断的情况下，控制部50判断在步骤SI设定的俯角T是否为70度以上且小于80度(步骤 SI I)。
[0067]在步骤Sll的判定结果为肯定判断的情况下，控制部50基于图7的表，将送进节距Mn设定为36度之后(步骤S12)，结束送进节距决定处理程序。在步骤Sll的判定结果为否定判断的情况下，控制部50基于图7的表将送进节距Mn设定为45度之后(步骤S13)，结束送进节距决定处理程序。
[0068]接着，基于图9(a)、(b)示出的示意图，对以上述的方式构成的探照灯式声纳12的作用进行说明。
[0069]如图9(a)、(b)所示，当用户对操作部14进行操作，将基于振子31的超声波束TB的发送方向的俯角Tn设定为例如水面附近的10度时，送进节距Mn为15度，并且进行船舶11的周围的水中的圆环状的探测区域A的探测。探测区域A由通过一次超声波束TB的发送和接收而探测到的圆形的探测区域Rl的集合构成。在送进节距Mn为15度的情况下，探测区域A由24个(360度/15度)的探测区域Rl构成。即、探测区域A通过进行24次超声波束TB的发送和接收，而被探测到。在该情况下，相邻的探测区域Rl彼此部分重叠。
[0070]并且，当用户对操作部14进行操作，将基于振子31的超声波束TB的发送方向的俯角T设定为例如水底附近的65度时，送进节距Mn为30度，并且进行船舶11的周围的水中的圆环状的探测区域B的探测。探测区域B通过I次超声波束TB的发送和接收而被探测到的圆形探测区域R2的集合构成，并具有小于探测区域A的直径。探测区域R2具有与探测区域Rl相同的面积。并且，在送进节距Mn为30度的情况下，探测区域B由12个(360度/30度)的探测区域R2构成。即、探测区域B通过12次超声波束TB的发送和接收而被探测到。在该情况下，相邻的探测区域R2彼此部分重叠。
[0071]这时，如图10所示，在以与探测区域A相同的送进节距Mn对直径小于探测区域A的探测区域B进行探测时，由于超声波束TB的发送和接收次数变成2倍，所以探测区域R2彼此重叠区域会显著地增加。即、由于基于振子31的超声波束TB的无用的发送和接收进行而使探测时间变长，因而会有探测効率降低这样的问题。
[0072]这点，在本实施方式中，超声波束TB的发送方向的俯角Tn为65度的情况与俯角Tn为10度的情况相比，送进节距Mn大15度。即、超声波束TB的发送方向的俯角Tn为65度的情况与俯角Tn为10度的情况相比，基于振子31的超声波束TB的发送和接收的次数减少12次。因此，该探测区域的探测以与探测区域的大小相应的适当的送进节距Mn来进行，从而抑制基于振子31的超声波束TB的无用的发送和接收。因此，抑制探测时间无用地变长，从而提高探测効率。另外，一般，超声波束TB的发送方向的俯角Tn越大，探测区域的直径(大小)就越小。
[0073]根据以上详述的实施方式，可以发挥如下效果。
[0074](I)送进节距Mn被设定为，随着超声波束TB的发送方向的俯角Tn的增加而分阶段地增加。因此，在进行比水面附近的探测区域A小的水底附近的探测区域B的探测的情况下，基于振子31的超声波束TB的发送和接收次数少于进行探测区域A的探测的情况。因此，能够减少在相邻的探测区域R2之间重叠的区域，并且能够抑制基于振子31的超声波束TB的无用的发送和接收。其结果，能够抑制探测时间无用地变长，并能够提高探测効率。
[0075](2)在进行探测区域A的探测时的相邻的探测区域R1、及在进行探测区域B的探测时的相邻的探测区域R2分别有一部分重叠。因此，能够抑制在相邻的探测区域Rl之间及相邻的探测区域R2之间产生探测遗漏。
[0076](变形例)
[0077]另外，上述实施方式也能按照如下进行变更并具体化。
[0078]在进行探测区域A的探测时的相邻的探测区域R1、及在进行探测区域B的探测时的相邻的探测区域R2也可以分别接触。如果这样的话，能够抑制相邻的探测区域Rl之间及相邻的探测区域R2之间产生重叠的同时，能够抑制探测遗漏产生。
[0079]相邻的探测区域Rl及相邻的探测区域R2并不非要分别有一部分重叠。在相邻的探测区域Rl彼此之间及相邻的探测区域R2彼此之间也可以有间隙。
[0080]升降装置17也可以是手动式的。在该情况下，通过用户手动使升降装置17工作，从而波发送接收单元16被升降。
[0081]当基于振子31的超声波束TB的发送方向的俯角T无阶段地变大时，振子31的送进节距Mn也可以设定为无阶段地变大。
【权利要求】
1.一种探照灯式声纳，其搭載于船舶上，并且一边使朝一个方向发送的超声波的发送方向以所述船舶为中心沿圆周方向按每个预先设定的设定角度变化，一边进行所述船舶的周围的水中的探测，所述探照灯式声纳的特征在于， 所述设定角度被设定为，随着所述超声波的发送方向的俯角的增加而增加。
2.根据权利要求1所述的探照灯式声纳，其特征在于， 在所述超声波的发送方向按每个所述设定角度变化时，相邻的探测区域部分重叠。
3.根据权利要求1所述的探照灯式声纳，其特征在于， 在所述超声波的发送方向按每个所述设定角度变化时，相邻的探测区域相互接触。
4.根据权利要求1所述的探照灯式声纳，其特征在于， 所述设定角度被设定为，随着所述超声波的发送方向的俯角增加而分阶段地增加，并且分阶段地增加的设定角度的增量也随着俯角的增加而分阶段地增加。
5.根据权利要求1所述的探照灯式声纳，其特征在于， 以所述船舶为中心的一圈的所述超声波的发送次数被设定为，随着所述超声波的发送方向的俯角的增加而减少。
【文档编号】G01S7/524GK104350392SQ201380025154
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年5月29日
【发明者】小久保裕章, 山本重雄 申请人:本多电子株式会社