Ｉ
ハ 八
▽
Fig.4‑4．Schematicdiagramshowingmeasurementmethodofthephaseangleratio（妙)．
山中有一：魚体の超音波反射指向性パターンと反射波形 107
での値で間を１次補間し，比例配分で近似的に求めた。搬送波の周期に変動がなければ図中 の妙は規則的に変化し，その変化量リハー1ﾙﾊｰ,は常に一定の値となる。ここで変化量を△妙，
計測時間随SeC内の△山の積算値を△山 umとすると，その値が変化するということはモアレ 模様が変化すること，すなわち随sec内の搬送波の周期に変化が生じることを意味する。
クロック周波数をｆｏ，搬送波周波数をｆ１，，番目のゼロクロス点のクロック位相角を 妙。とすると，ゼロクロス点の個数Ｎ は
Ｎ " ＝ ［ ｊ ｃ ｆ , ］ （ ４ − ８ ） となる。ただし［］はガウス記号で［］内の数値の整数部を表す。
また△妙sumは
Ｎ−１
△妙…＝三(抄叶１−１〃!）
１＝１
(４−９）
となる。ここでｆ,が50kHzで変化しなければ搬送波１周期ごとの位相変化量は１周期内の サンプル個数5.12の小数部0.12であるにしたがってこの場合の△ sumは
△妙｡ｕｍ＝（Ｎ２−１）
(号‑闇）
（４−１０）で表される。
今回の解析で用いた脆の区間は，最大振幅に対する50％立ち上がり点から0.5,secである。
(４−１０）式のｆｏ，ｆ,に256kHz，５０kHzを代入すると△＃Isumの値は2.88となる。観測波形か ら計測した△妙sumがこの値に近ければ搬送波周期の変動は小さく，差が生じるにしたがっ て周期が変動することを示すことになる。
4.2.2搬送波周期変動の計測結果
山の計測の代表例をFig.4‑5に示した。ａは１球体，ｂは２球体（球体間隔50mm）の極大 点付近，ｃは２球体の極小点付近の代表的な反射波形を，各波形の最大振幅で基準化して示 したものである。ａは干渉のない場合，ｂは位相差が小さい場合，ｃは位相が逆位相に近い 場合に相当する。波形の下のグラフはそれぞれの波形における各ゼロクロス点のﾘﾙの変化を 図示したものである。反射波形の安定しているａ，ｂの△ sumはそれぞれ3.08,3.19で計算 値2.88に近い値であった。これに対し，Ｃの△山sumは1.35となり計算値との差が大きく，
の変化も前者に比較して不規則になる部分があり，ここで周期が変動していることを示して
いる。
今回用いた方法は搬送波周波数とサンプリング周波数との干渉を利用する，という間接的 な方法ではあるが，合成エコーの搬送波周期が部分的に変動することを明確に示すことがで きた。
次にFig.4‑6に１球体の場合ａ，球体間隔50mmの場合ｂ，球体間隔100mmの場合ｃ，の△
sumを回転角１．ごとに示した。それぞれFig.4‑1のａ，ｂ，ｃに対応している。縦の点線は 反射指向性パターンの極小値が測定された回転角を示すが，△ sumの大きな変動域とよく
ｂ
108
砥
一致した。１球体および２球体の極大値付近の△ﾘﾙsumの値は，周期に変動がないときの計 算値2.88に近い値であった。
△ sumは今回の実験データに即した指標値であり，サンプリングクロックに依存した値 である。またゼロクロス点をトレースするのは処理手法としては簡単であるが振幅の小さい 部分での精度が悪い。ひとつの波形データは総平均をベースラインとする相対筆振幅データの 時系列であるが，このデータにはごく低い周波数の成分によるトレンドが残っている。その ため振幅の小さい部分ではベースラインは局部的な振幅の中央を通らず，局部的な搬送波周 期の推定に誤差を生じる。しかもこの変動は，打ち消し合いの干渉が起き振幅が小さくなる 波形で顕著に現れるはずである。したがって魚体の反射波形にも応用可能な汎用性のある手 法を確立するには，トレンドの影響を受けにくい測定手法が必要である。
５０
ａｓＯＯ
Ｏ心１
岩自昌国自縛農垣昌⑲盛尉露星島５００
ｓＯ
ＯＯ１
省昌濁包冒飼の信罵宙幽⑲胸目色０
W l I I 仙 拙 一
1 ,
￨
￨
，
獅 嚇 柵 … … 綱 m m i i i l
１．０ Time(msec）
, , ,
￨
￨
￨ , l 川
０ １．０
Tｉｍｅ（msec）
2.0 鹿児島大学水産学部紀要第43巻（1994）
Fig.4‑5．Exampleofpulseshapeandchangesi、妙．ａ,Ｏｎｅball，△ gum＝3.08;ｂ，Maximum pointoftwoballs，△Ijsum＝3.19;ｃ,Minimumpointoftwoballs，△ eum＝1.35.
2．００ 2.0
１．０ Time(msec）
伽
, l l l l l Ⅲ l Ｉ ｌ
l l l l l , l l l l , , l l l l l l l l
Ｅ男Ｓ︑
１０９
３
ａ ６
０
§ｓ︑
３
０
‑90。 0。 90。
６
ｂ
６
山中有一：魚体の超音波反射指向 性パターンと反射波形
Fig.４−６．Integratedvalueofchangesin妙（△リ｡um)．ａ,ｏｎｅball;ｂ,ｔｗｏｂａｌｌｓｓｅｐａｒａｔｅｄｂｙａ ｄｉｓｔａｎｃｅｏｆ５０ｍｍ；ｃ，ｔｗｏｂａｌｌｓｓｅｐａｒａｔｅｄｂｙａｄｉｓｔａｎｃｅｏｆ１００ｍｍ．
90°
ぴｃ
90。
‑90。
Oo
Rotationangle
‑90・
Ｅ房３勺
３
０
１１０ 鹿児島大学水産学部紀要第43巻（1994）
第 ５ 章 魚 体 の 反 射 指 向 性 パ タ ー ン お よ び 反 射 波 形 の 解 析
４．１節では時間領域の演算によって自己相関係数を求め，２球体間隔が推定できることを 示した。また４．２節では搬送波周期の変動が干渉による反射指向 性パターンの変動と密接に 関連することを示した。そこで４次実験として魚体の構造推定への応用を目的とする実験を 行った。内容は懸垂法による魚体の背方向反射の測定である。
本章ではスペクトル解析の手法を導入して振動数領域から反射指向 性パターンを解析し，
魚体内に想定される仮想的な音源の間隔を計算した62)。またトレンドの影響を受けにくい搬 送波周期の測定法として，３次曲線補間を用いて搬送波の極大点，極小点を推定し，その間 隔から搬送波周期の変動を求めた。
5.1測定方法および使用魚体
音軸に対する魚体の姿勢角は頭部方向からの入射を‑90.,背方向からを０｡，尾部からを 90.とし，旋回制御装置によってPitchplane内を１．刻みで180.旋回させた。
測定に使用した魚体は鹿児島県野間池の定置網に入網した８魚種23尾の活魚で，いずれも 有際魚である。以下に魚種名，尾数を示す。
Ｐａｇ７ｕｓｍｑﾉｏｒ
マ ダ イ ６ 尾
ブリ（幼魚）SerjoJα "queradjata５尾 ギンガメアジCtzranjcsexI/1ascj伽ｓ３尾 カゴカキダイＭｃ７ｏｃａｎｔ伽sstrjga伽３尾 コ ノ シ ロ K o n o s 伽 ｓ ｐ 皿 c t a 伽 ３ 尾
Ｋｊﾉpﾉjosuscmerasce7zs
イ ス ズ ミ ２ 尾 ク ロ サ ギ G e r 7 e s Q y e 7 z a １ 尾 ホウボウCMjdo"肋tﾉZyssp伽ｓｕｓｌ尾
Fig.5‑1は縮小表示した魚体像を体長．体高座標上に表示したものであり，右下が紡錘形，
左上が側偏形の魚体型であることを示す。Fig.５−２は際および骨格の状態を観察するために 撮影した軟Ｘ線写真である。
マダイ，ブリ，ギンガメアジの３魚種については，完全な状態，内臓および際を海水中で 摘除した状態，肉質を取り去って骨格のみにした状態の３種で測定を行った。測定尾数はそ れぞれ３，３，２尾である。
８魚種の反射指向'性パターンの代表例をFig.5‑3に示す。この図は平均反射波形のpp値 を１．ごとに極座標上にプロットしたものである。全体的に背方向が大きく頭部尾部の小さ い基本的なパターンに変動幅の大きな短周期のパターンが重畳した形である。しかし変動の 周期 性は魚種・魚体によって個体差が大きく，単純な方法では類型化することが困難である
ことがわかった。
反射指向性パターンの変動周期の解析にスペクトル解析を応用した例として，Pasaribu63）
の報告があげられる。Pasaribuは樹脂製魚体モデルに骨格や疑似際を挿入して反射指向 性
6０
1１１
4０
パターンを測定し，反射振幅と入射角度座標上のデータのスペクトルから骨格や鰐 評価した。しかし本論では魚体内部の反射音源の干渉による変動を検討するので，
用いた方法により入射角度を伝搬距離差に座標変換しサンプリングし直した後，ヌ の解析を行った。
ト ル か ら 骨 格 や 標 の 影 響 を を検討するので，4.1節で グ し 直 し た 後 ． ス ペ ク ト ル
1２０
BIO】 1００
◇
BIO：
︵日昌百国④園自浄白○画
山 中 有 一 ： 魚 体 の 超 音 波 反 射 指 向 性 パ タ ー ン と 反 射 波 形
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Fig.５−１．Externalshape，ｂｏｄｙｌｅｎｇｔｈａｎｄｂｏｄｙｈｅｉｇｈｔｏｆｆｉｓｈｅｓ．
△▼◇②
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112 鹿児島大学水産学部紀要第43巻（1994）
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