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魚探の原理/仕組み

魚群探知機を初めてお使いの方や、見ていても今一つよく分からないといった方のために、
魚探の原理魚探のしくみ魚探の見方/使い方を解説します。

魚群探知機/魚探の原理/しくみ

  • 魚群探知機のしくみは、船底に取り付けた振動子から海底に向けパルス状の超音波を発射します。
  • この超音波パルスは海底に向かって進んで行きます。
  • 超音波パルスが進んで行く途中に魚群などがいる場合は、それらの魚群に当った超音波は反射します。
  • 反射された超音波は微弱な信号ですが、船底に取り付けた振動子まで返ってきます。
  • 魚群に当たらなかった超音波はそのまま海底に向かって進んで行き、海底で反射します。そしてこれらも振動子まで返ってきます。
  • この時、超音波パルスを発射してから反射波が返ってくるまでの時間を測定すれば、自船から魚群や海底までの距離(水深)を知ることができます。
  • 超音波がそれぞれの物体に当たり往復伝播している時間を距離に換算することで、魚群や海底までの水深を知ることができます。
  • 魚探はこれら一連の動作を連続的に繰り返し自船の真下の様子を画面に表示させます。

魚群探知機/魚探の原理/仕組み

超音波と水深

  • 水中で超音波パルスが進む速さは、1秒間に約1500mです。
  • 超音波を発射してから反射が帰ってくるまでの時間が1秒とすれば、反射物までの距離は750mあることがわかります。
  • つまり、水面から超音波を発射し、海底から反射波が返ってくるまでの時間が1秒であれば、水深は750mということになります。
  • 同様に、往復時間が0.1秒であったとすれば水深は75mであることがわかります。

反射波/エコー の強さと色分け

  • カラー魚探では反射波(エコー)はその強さにより色分けして画面に表示されます。
  • 一般的に強い反射を赤系統、弱い反射を青系統とし8~16色程度で表示します。
  • 色分けの順番はカラーバーでメニュー内などに表しています。

船の進行と魚探画像の動き

  • 以上のことから、魚探は船に取り付けた振動子から超音波パルスを発射し、その反射波を受信、それを連続して繰り返しながら船が進めば、表示画面に自船の下の断面図が描かれることになります。

船の進行と魚探画像の動き
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魚探の指向角

  • 魚探は船底に取け付けた振動子から超音波を送受信するのですが、この時、感度に指向性が表れ、これを「指向角」と呼びます。
  • 指向角は超音波の周波数と振動子の寸法でほぼ決定されます。通常よく使われる200kHz600Wの振動子で12~15°、50kHzで40°位と言われています。
  • 魚探はこの指向角内を探知し、指向角外は探知しないと言うものではありません。
    よくメーカーのカタログや取扱説明書に指向角**度と記載されていますが、この場合の指向角とは振動子から距離1mで、超音波エネルギーが真正面の半分になる角度(半減半角)の2倍とされています。
  • したがって、魚探の探知角度は感度のアップダウンや水深で変化するわけです。感度を上げれば角度は広くなり、下げれば狭くなります。
  • また指向角は放射状に広がった後、下図の様に狭くなります。
  • 指向角は水深によっても変化します。水深がどんどん深くなり、ついに海底が映らなくなったところで 指向角=0 と言えます。
魚探の指向角
  • 指向角は図でもわかる通りメインローブとサイドローブがあります。
  • 通常サイドローブは出来るだけ少ない方が良いのですが、サイドローブを積極的に使い水面付近の魚やプランクトンの観察に役立てる場合もあります。
  • しかしサイドローブは正確に生産管理されていないので、その利用には自分の振動子の特性を知る必要があります。

魚探の周波数

  • 魚探で使用する超音波は、低い周波数から高い周波数まで色々ありますが、大体その範囲が決まっています。
  • 一般には、低周波の15kHzから高周波の200kHzまでの範囲です。
  • ただし、プレジャーボート用魚探では、ほとんどの場合が低周波50kHzと高周波200kHzの2つの周波数が使われています。
  • 現在市販されている魚探本体には、この2周波数を送受信できる電子回路が組み込まれており、また船底に設置する送受波器もこれらの2周波数に合致した特性のものが設定されています。
  • 漁船などで使われているプロ用魚探では、前述の2周波数のほかに色々な周波数があります。
  • プロ用魚探の実際の周波数使用例としては、15、 22、28、38、45、50、68、75、88、107、150、200kHzと、多段階に設定されています。
  • また、特殊な場合は400kHzという高周波を使う機器もあります。
  • 漁船で使用する魚探には多くの周波数が設定されていますが、一般にはこれらの高低の2周波数を組み合わせたものが使われています。
  • 漁獲する魚種に対応した周波数、海底状況を見たい周波数、90度近い広範囲の魚群を一度に探知したい周波数、極めの細かい魚群探知をしたい周波数、反応の弱い魚群探知をしたい周波数、他船との干渉防止のための周波数など、目的によって周波数を選んでいます。
  • 超音波周波数によって、探知深度や探知範囲が異なります。
  • 高周波はあまり深場まで探知できませんが極めの細かい探知ができます。
  • また、低周波では広範囲をざっくり探知できるとともに深場探知に向いています。

周波数による探知距離の違い

  • 基本的に、低周波(50kHz)による探知では深いところまで探知できますが、高周波(200kHz)による探知ではあまり深くまで探知できません。

気泡による障害

  • 魚探は気泡が大敵です。
  • 船底から発射された超音波は、海底に向かって真直ぐ進んで行きますが、その途中にアワの層などがあるとその幕で反射されてしまい、そこから下方へ進むことができません。
  • せっかく大きなパワーの超音波を発射しても、アワの幕で反射されたりその層の内部で大きく減衰してしまいます。
  • この場合、超音波はアワの幕からの強い反射波のみとなり、水中深くの魚群や海底からの反射信号をとらえることができません。これがアワ切れ現象です。泡がみともいいます。
  • アワ切れによる魚探映像の障害が顕著に現れるのは、他船の航跡の中に入った時や、自艇を後進させた時などです。
  • 特に後進時は、自艇のスクリューによってかき混ぜられた空気塊が船底全体を取り囲むように真っ白な状態で発生しますが、この状況下では超音波は船底部分から海中へ向けて進むことができなくなります。
  • このとき魚探画面上では海中映像は途絶えて、海面付近のアワによる強力な反射信号のみが映し出されます。
  • 強烈なアワがみでは海中情報が完全に消えてしまいます。海中からの魚群はもちろん海底線映像など何もかも無くなります。今まで表示されていた海底線はプツンと途切れた映像となります。
  • やや弱いアワがみ現象では、映像が所々途切れた歯の折れたクシ状のようなパターンになります。
  • このようなアクシデントに巻き込まれた場合は、アワ水域から脱出するしか方法はありません。
  • アワがみの影響を避けるには、船底に設置する送受波器の位置も考慮しなければなりませんが、釣り場で魚探を作動中は、艇の後進をかけないことです。
  • 魚群反応を発見した場合、そのまま前進を続けてユーターンで元の魚群位置へ引き返すようにします。

干渉について

  • 自艇の近くに仲間のボートや釣り船などがいて、魚探を使用している場合、魚探画面上に一見規則的に見えるパターンのラインが現れたりすることがあります。
  • 見た目にも変な線であり、直線や破線などいろいろな形で現れます。これは魚探の干渉(かんしょう)といわれる現象であり、魚探画面が見にくくなります。
  • 現れた干渉は画面上に映像として残り、そのまま左方向へ送り出されてゆきます。
  • 他艇からの干渉を受けている間はこのシマシマ模様が周期的に現れてきます。
  • 干渉信号は画面の上から下まで斜めのパターンで全画面に現れます。
  • 干渉波は他艇の魚探から発振されている信号によるものがほとんどですが、自艇の電気機器が発生している場合もあります。
  • 干渉現象を無くする方法は、干渉を受けている魚探から発射されている超音波発射のタイミングとずらす必要があります。
  • 魚探では干渉除去機能をオンにすると、自動的に超音波発射周期が変わり、干渉波が生じなくなります。
  • このほか、探知周波数を低周波から高周波に切り替えたり、隣接するボートから少し離れることも試みるとよいでしょう。