JP2002131418A - 水中用距離測定装置 - Google Patents
水中用距離測定装置Info
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- JP2002131418A JP2002131418A JP2000317836A JP2000317836A JP2002131418A JP 2002131418 A JP2002131418 A JP 2002131418A JP 2000317836 A JP2000317836 A JP 2000317836A JP 2000317836 A JP2000317836 A JP 2000317836A JP 2002131418 A JP2002131418 A JP 2002131418A
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水中の音速は計測位置における温度、塩分濃
度、潮流等によって異なるため補正する必要があるが、
超音波発生手段自体の誤差や計数誤差が加算され正確な
水中距離測定は困難であった。 【解決手段】 本発明の水中用距離測定装置において
は、距離を測定すべき互いに離間した2点に夫々超音波
送波器及び受波器を配置し、水中位置における離間距離
が判明している校正用の2点に夫々校正用の超音波送波
器及び受波器を配置し、超音波速度を検出する音速計を
上記距離を測定すべき2点間と上記校正用の2点間との間
で移動自在とし、上記距離を測定すべき2点間及び上記
校正用の2点間の夫々の超音波伝播時間と、音速から上
記距離を測定すべき2点間の正確な距離を演算せしめ
る。
度、潮流等によって異なるため補正する必要があるが、
超音波発生手段自体の誤差や計数誤差が加算され正確な
水中距離測定は困難であった。 【解決手段】 本発明の水中用距離測定装置において
は、距離を測定すべき互いに離間した2点に夫々超音波
送波器及び受波器を配置し、水中位置における離間距離
が判明している校正用の2点に夫々校正用の超音波送波
器及び受波器を配置し、超音波速度を検出する音速計を
上記距離を測定すべき2点間と上記校正用の2点間との間
で移動自在とし、上記距離を測定すべき2点間及び上記
校正用の2点間の夫々の超音波伝播時間と、音速から上
記距離を測定すべき2点間の正確な距離を演算せしめ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水中用距離測定装
置、特に海洋工事や調査において、水中における2点間
の距離を正確に測定する水中用距離測定装置に関するも
のである。
置、特に海洋工事や調査において、水中における2点間
の距離を正確に測定する水中用距離測定装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、図５に示すように、水深の浅い海
底１に互いに離間して設置された構造物２，２の計測点
３，３間の距離を測定する場合には、上記計測点３，３
上にスタッフ４，４を夫々垂直に立てて海上から突出せ
しめ、この各スタッフ４の頂部に反射ミラー５を取付
け、上記海上から出た反射ミラー５，５間の距離を陸地
６に設けた光波測位儀７により測定し、上記計測点３，
３間の距離を求めているが、水深が深くなる場合には計
測不能である。また、上記構造物２，２の計測点が計測
点８，８のように互いに接近している場合には、上記計
測点８，８間にピアノ線やロープ９を張って上記計測点
８，８間の距離を求めていたが計測点間距離が数10ｍ以
上に長くなる場合には潮流などの影響で計測誤差が大き
くなるなどの問題があった。
底１に互いに離間して設置された構造物２，２の計測点
３，３間の距離を測定する場合には、上記計測点３，３
上にスタッフ４，４を夫々垂直に立てて海上から突出せ
しめ、この各スタッフ４の頂部に反射ミラー５を取付
け、上記海上から出た反射ミラー５，５間の距離を陸地
６に設けた光波測位儀７により測定し、上記計測点３，
３間の距離を求めているが、水深が深くなる場合には計
測不能である。また、上記構造物２，２の計測点が計測
点８，８のように互いに接近している場合には、上記計
測点８，８間にピアノ線やロープ９を張って上記計測点
８，８間の距離を求めていたが計測点間距離が数10ｍ以
上に長くなる場合には潮流などの影響で計測誤差が大き
くなるなどの問題があった。
【０００３】そのため、図６に示すように、上記構造物
２，２の計測点３，３上に夫々超音波送波器１０及び受
波器１１を固定し、超音波伝播時間と伝播速度を利用し
て上記測量点３，３間の距離を測定していた。
２，２の計測点３，３上に夫々超音波送波器１０及び受
波器１１を固定し、超音波伝播時間と伝播速度を利用し
て上記測量点３，３間の距離を測定していた。
【０００４】然しながら上記超音波を利用した方法で
は、超音波の伝播速度は水中の温度、塩分濃度、潮流等
により大きく変化するので計測結果に±5％程度の誤差
が生ずる。この誤差を少なくするため、図７に示すよう
に、上記計測点３，３の近辺、例えば上記一方の構造物
２上に、音速計測用として正確な距離が測定されている
2点１２，１２を設け、この2点に夫々超音波送波器１３
及び受波器１４を固定し、送波器１３からの超音波が受
波器１４によって受信される迄の時間と上記正確に測定
された2点１２，１２間の距離により上記2点１２，１２
間における正確な音速を求め、この音速を上記計測点
３，３付近における音速とみなして上記送波器１０と受
波器１１を用いて計測した超音波伝播時間とにより上記
計測点３，３間の距離を求める方法や、上記計測点３，
３間の温度、塩分濃度、潮流等を計測し、補正式を用い
て更に補正し、正しい距離を求める方法がある。
は、超音波の伝播速度は水中の温度、塩分濃度、潮流等
により大きく変化するので計測結果に±5％程度の誤差
が生ずる。この誤差を少なくするため、図７に示すよう
に、上記計測点３，３の近辺、例えば上記一方の構造物
２上に、音速計測用として正確な距離が測定されている
2点１２，１２を設け、この2点に夫々超音波送波器１３
及び受波器１４を固定し、送波器１３からの超音波が受
波器１４によって受信される迄の時間と上記正確に測定
された2点１２，１２間の距離により上記2点１２，１２
間における正確な音速を求め、この音速を上記計測点
３，３付近における音速とみなして上記送波器１０と受
波器１１を用いて計測した超音波伝播時間とにより上記
計測点３，３間の距離を求める方法や、上記計測点３，
３間の温度、塩分濃度、潮流等を計測し、補正式を用い
て更に補正し、正しい距離を求める方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、水中の音
速は深度や時間、位置に依って異なるので上記離間距離
の明らかな2点１２，１２間で求めた音速値は計測点
３，３間の音速値とは実際には異なりこれをそのまま用
いても正確な値を出すことができず、また、温度、塩分
濃度、潮流等を計測する後者の方法は、複数のセンサー
を用いる必要があると共に、センサー自体の誤差や計算
の誤差が加算されるため正確な距離を測ることができな
い欠点があった。
速は深度や時間、位置に依って異なるので上記離間距離
の明らかな2点１２，１２間で求めた音速値は計測点
３，３間の音速値とは実際には異なりこれをそのまま用
いても正確な値を出すことができず、また、温度、塩分
濃度、潮流等を計測する後者の方法は、複数のセンサー
を用いる必要があると共に、センサー自体の誤差や計算
の誤差が加算されるため正確な距離を測ることができな
い欠点があった。
【０００６】なお、図８〜図１０は深度によって変化す
る音速変化パターン、図１１は音速の時間による変化の
例、図１２は平均的な音速分布を示す。
る音速変化パターン、図１１は音速の時間による変化の
例、図１２は平均的な音速分布を示す。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の水中用距離測定
装置は、水中における距離を測定すべき互いに離間した
2点間に超音波を伝播せしめる手段と、水中位置におけ
る離間距離が判明している校正用の2点間に超音波を伝
播せしめる手段と、超音波速度を検出する音速計と、上
記距離を測定すべき2点間の超音波伝播区域と上記校正
用の2点間の超音波伝播区域との間で上記音速計を移動
せしめる移動手段と、上記距離を測定すべき2点間で上
記音速計によって得た音速を、上記音速計による上記校
正用の2点間の音速測定結果より得た補正率により補正
して上記距離を測定すべき2点間の正確な距離を演算す
る演算手段とより成ることを特徴とする。
装置は、水中における距離を測定すべき互いに離間した
2点間に超音波を伝播せしめる手段と、水中位置におけ
る離間距離が判明している校正用の2点間に超音波を伝
播せしめる手段と、超音波速度を検出する音速計と、上
記距離を測定すべき2点間の超音波伝播区域と上記校正
用の2点間の超音波伝播区域との間で上記音速計を移動
せしめる移動手段と、上記距離を測定すべき2点間で上
記音速計によって得た音速を、上記音速計による上記校
正用の2点間の音速測定結果より得た補正率により補正
して上記距離を測定すべき2点間の正確な距離を演算す
る演算手段とより成ることを特徴とする。
【０００８】上記超音波伝播手段は、夫々の2点に夫々
配置した超音波送波器及び受波器であることを特徴とす
る。
配置した超音波送波器及び受波器であることを特徴とす
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下図面によって本発明の実施例
を説明する。
を説明する。
【００１０】本発明においては、図１に示すように上記
離間距離の明らかな2点１２，１２間の複数の位置にお
ける音速を計測する小型移動式の音速計１５をGPS搭載
の測量船１６によって吊下して音速を計測せしめ、この
音速計１５を図２に示すように計測すべき2点３，３間
または８，８間に移動自在ならしめ、この2点３，３間
の音速を計測せしめる。
離間距離の明らかな2点１２，１２間の複数の位置にお
ける音速を計測する小型移動式の音速計１５をGPS搭載
の測量船１６によって吊下して音速を計測せしめ、この
音速計１５を図２に示すように計測すべき2点３，３間
または８，８間に移動自在ならしめ、この2点３，３間
の音速を計測せしめる。
【００１１】また、一般に上記音速計１５は図３に示す
ように、オフセット誤差を含んでいる。従って、上記2
点１２，１２間の正確な音速を上記2点間の距離と超音
波伝播時間から計測し、この正確な音速から上記音速計
１５で計測した音速の補正率を求め、上記音速計１５に
より計測した上記2点３，３間の音速を上記補正率によ
り補正せしめて計測すべき2点３，３間の正確な音速を
求める。具体的には、上記音速計１５で、たとえば100m
の既知点１２，１２間の音速を計測し、そのとき正しい
音速が1500m／sであるのに音速計１５の音速表示が1501
m／sであればこの音速計１５には誤差があることがわか
り、その補正係数KはK＝1500／1501、即ちK＝0.99933で
あるからこれに応じて音速計１５の誤差補正を行う。即
ち、上記音速計１５により測定した測定すべき2点３，
３間の音速表示に上記補正係数K（0.99933）を掛けたも
のが正確な音速となり、この正確な音速に上記測定すべ
き2点３，３間の超音波伝播時間をかければ正確な距離
を求めることができる。
ように、オフセット誤差を含んでいる。従って、上記2
点１２，１２間の正確な音速を上記2点間の距離と超音
波伝播時間から計測し、この正確な音速から上記音速計
１５で計測した音速の補正率を求め、上記音速計１５に
より計測した上記2点３，３間の音速を上記補正率によ
り補正せしめて計測すべき2点３，３間の正確な音速を
求める。具体的には、上記音速計１５で、たとえば100m
の既知点１２，１２間の音速を計測し、そのとき正しい
音速が1500m／sであるのに音速計１５の音速表示が1501
m／sであればこの音速計１５には誤差があることがわか
り、その補正係数KはK＝1500／1501、即ちK＝0.99933で
あるからこれに応じて音速計１５の誤差補正を行う。即
ち、上記音速計１５により測定した測定すべき2点３，
３間の音速表示に上記補正係数K（0.99933）を掛けたも
のが正確な音速となり、この正確な音速に上記測定すべ
き2点３，３間の超音波伝播時間をかければ正確な距離
を求めることができる。
【００１２】図４はオフセット誤差が補正された音速計
１５の出力と誤差の関係を示す線図である。
１５の出力と誤差の関係を示す線図である。
【００１３】
【発明の効果】上記のように本発明の水中用距離測定装
置によれば、オフセット誤差が校正された音速計を用い
て被計測点間の音速を計測するようにしたので被計測点
間の音速が正確にわかり、超音波の伝播時間にこの正確
な音速をかけることにより被計測点間の距離を高精度に
求めることができる。
置によれば、オフセット誤差が校正された音速計を用い
て被計測点間の音速を計測するようにしたので被計測点
間の音速が正確にわかり、超音波の伝播時間にこの正確
な音速をかけることにより被計測点間の距離を高精度に
求めることができる。
【００１４】なお、上記音速計１５によって計測する計
測点を複数とし、その夫々の計測値の平均を取るように
すればその精度を更に向上でき、例えばこのような方法
で得られる精度は100mで2cm、300mで6cmと工事測量とし
て十分な精度を確保でき、海洋工事における測量の簡素
化が図れるだけでなく、工事そのものの簡素化も図れる
等大きな利益がある。
測点を複数とし、その夫々の計測値の平均を取るように
すればその精度を更に向上でき、例えばこのような方法
で得られる精度は100mで2cm、300mで6cmと工事測量とし
て十分な精度を確保でき、海洋工事における測量の簡素
化が図れるだけでなく、工事そのものの簡素化も図れる
等大きな利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水中用距離測定装置の説明図である。
【図２】本発明の水中用距離測定装置の説明図である。
【図３】本発明の水中用距離測定装置における音速計の
オフセット誤差説明図である。
オフセット誤差説明図である。
【図４】本発明の水中用距離測定装置における音速計の
オフセット誤差説明図である。
オフセット誤差説明図である。
【図５】従来の水中用距離測定装置の説明図である。
【図６】従来の水中用距離測定装置の説明図である。
【図７】従来の水中用距離測定装置の説明図である。
【図８】深度と音速変化のパターン説明図である。
【図９】深度と音速変化のパターン説明図である。
【図１０】深度と音速変化のパターン説明図である。
【図１１】音速の時間的変化の説明図である。
【図１２】平均的な音速分布の説明図である。
１ 海底 ２ 構造物 ３ 計測点 ４ スタッフ ５ 反射ミラー ６ 陸地 ７ 光波測位儀 ８ 計測点 ９ ロープ １０ 送波器 １１ 受波器 １２ 点 １３ 送波器 １４ 受波器 １５ 音速計 １６ 測量船
Claims (2)
- 【請求項１】 水中における距離を測定すべき互いに離
間した2点間に超音波を伝播せしめる手段と、水中位置
における離間距離が判明している校正用の2点間に超音
波を伝播せしめる手段と、超音波速度を検出する音速計
と、上記距離を測定すべき2点間の超音波伝播区域と上
記校正用の2点間の超音波伝播区域との間で上記音速計
を移動せしめる移動手段と、上記距離を測定すべき2点
間で上記音速計によって得た音速を、上記音速計による
上記校正用の2点間の音速測定結果より得た補正率によ
り補正して上記距離を測定すべき2点間の正確な距離を
演算する演算手段とより成ることを特徴とする水中用距
離測定装置。 - 【請求項２】 上記超音波伝播手段が、夫々の2点に夫
々配置した超音波送波器及び受波器であることを特徴と
する請求項１記載の水中用距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000317836A JP4408551B2 (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 水中用距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000317836A JP4408551B2 (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 水中用距離測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002131418A true JP2002131418A (ja) | 2002-05-09 |
| JP4408551B2 JP4408551B2 (ja) | 2010-02-03 |
Family
ID=18796560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000317836A Expired - Lifetime JP4408551B2 (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 水中用距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4408551B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012035734A (ja) * | 2010-08-06 | 2012-02-23 | Penta Ocean Construction Co Ltd | 水中作業管理装置 |
| WO2012051398A1 (en) * | 2010-10-13 | 2012-04-19 | University Of Delaware | Long-range acoustical positioning system on continental shelf regions |
| RU2456635C1 (ru) * | 2011-01-13 | 2012-07-20 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) | Способ измерения расстояния до контролируемого объекта |
| RU2697861C1 (ru) * | 2019-01-27 | 2019-08-21 | Игорь Борисович Широков | Способ измерения дальности на контролируемом объекте и измерительной станции |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108226910B (zh) * | 2018-01-19 | 2021-10-29 | 常州市鼎兴电子有限公司 | 单体超声传感器探测系统 |
-
2000
- 2000-10-18 JP JP2000317836A patent/JP4408551B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012035734A (ja) * | 2010-08-06 | 2012-02-23 | Penta Ocean Construction Co Ltd | 水中作業管理装置 |
| WO2012051398A1 (en) * | 2010-10-13 | 2012-04-19 | University Of Delaware | Long-range acoustical positioning system on continental shelf regions |
| US9013959B2 (en) | 2010-10-13 | 2015-04-21 | University Of Delaware | Long-range acoustical positioning system on continental shelf regions |
| RU2456635C1 (ru) * | 2011-01-13 | 2012-07-20 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) | Способ измерения расстояния до контролируемого объекта |
| RU2697861C1 (ru) * | 2019-01-27 | 2019-08-21 | Игорь Борисович Широков | Способ измерения дальности на контролируемом объекте и измерительной станции |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4408551B2 (ja) | 2010-02-03 |
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| A521 | Written amendment |
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