JP2002365360A

JP2002365360A - 水中探知機

Info

Publication number: JP2002365360A
Application number: JP2001174935A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Umehara; 洋一梅原; Hiroyasu Fujimoto; 博康藤本; Hiroaki Awano; 宏昭粟野
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】水中の様子を多角的に解析できるようにす
る。【解決手段】送受波器２から超音波信号を発射し、そ
のエコー信号を抽出部１５ａでサンプリングすることで
多数のデータを得る。得られたデータは二次元レベル分
布として表示器８に表示される。また、密度算出部１５
で密度算出演算を行って、スイッチ類９で設定された深
度範囲での密度が求められる。求められた相対密度も表
示器８に表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を送受信す
ることにより水中を探知する水中探知機に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波式の水中探知機を用いて下水処理
場の各種沈殿槽内での汚泥と水との境界レベルを検出す
る技術が、特開２０００−２５８５３４号公報に記載さ
れている。かかる水中探知機は、発信部と受信部とが水
平方向に対向配置されかつ深さ方向に移動させることが
可能な超音波センサを有している。従って、これを沈殿
槽内に配置して深さ方向に移動させつつ発信部から水中
に超音波を発射し、受信部で超音波を受信することに基
づいて汚泥と水との境界レベルを検知することができ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
水中探知機は、単に沈殿槽内の汚泥と水との境界レベル
を検知することができるに過ぎないものであり、沈殿槽
内の様子を多角的に解析することができないものであ
る。また、上述のような水中探知機が魚群探知機として
用いられた場合にも同様の問題がある。

【０００４】そこで本発明の目的は、水中の様子を多角
的に解析することが可能な水中探知機を提供することで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載の水中探知機は、超音波信号を送信
する送信手段と、超音波エコー信号を受信する受信手段
と、水中での深度範囲を設定するための深度設定手段
と、前記受信手段で受信した超音波エコー信号に基づい
て、前記深度設定手段で設定された深度範囲内における
水中の密度を算出するための密度算出手段とを備えてい
ることを特徴とする水中探知機。

【０００６】請求項１によると、超音波を送受信するこ
とにより設定された深度範囲内の密度を算出することが
できるので、算出された密度に基づいて、用途や目的に
応じて水中の様子を多角的に解析することが可能とな
る。

【０００７】請求項２に記載の水中探知機は、請求項１
において、前記密度算出手段が、前記受信手段で受信し
た超音波エコー信号から複数のデータを抽出する抽出手
段と、前記抽出手段によって抽出された複数のデータ
中、前記深度設定手段で設定された深度範囲に属するデ
ータの総数を計数する第１の計数手段と、前記抽出手段
によって抽出された複数のデータ中、前記深度設定手段
で設定された深度範囲に属するデータのそれぞれをその
レベルに応じて複数のグループに分別する分別手段と、
前記分別手段による分別結果に基づいて、複数の前記グ
ループのそれぞれに属するデータの数を計数する第２の
計数手段と、複数の前記グループのそれぞれについてそ
のレベルに応じた係数を記憶する係数記憶手段と、前記
第２の計数手段で計数されたデータの数に前記係数記憶
手段に記憶された係数を複数の前記グループごとにそれ
ぞれ乗算したものを合計し、その合計値を前記第１の計
数手段で計数されたデータの総数で除算する演算手段と
を有している。

【０００８】請求項２によると、設定された深度範囲内
の密度を比較的簡易な演算により迅速に算出することが
できるようになる。

【０００９】請求項３に記載の水中探知機は、請求項２
において、複数の前記グループの少なくともいずれか１
つを指定するためのグループ指定手段をさらに備えてお
り、前記分別手段が、前記抽出手段によって抽出された
複数のデータ中、前記深度設定手段で設定された深度範
囲に属するデータであって前記グループ指定手段で指定
された１または複数の前記グループに対応するレベルを
有するデータだけを、そのレベルに応じて前記グループ
指定手段で指定された１または複数のグループに分別
し、前記第２の計数手段が、前記グループ指定手段で指
定された１または複数の前記グループのそれぞれに属す
るデータの数を計数する。

【００１０】請求項３によると、エコー信号から抽出さ
れたデータのレベルは超音波信号が反射した水中物体の
大きさと相関があるため、設定された深度範囲内におい
て所望の大きさを有する水中物体（例えば、魚群探知機
として用いられたときにはイカや鯛などの魚群）に係る
密度を大きさが異なる水中物体（例えばプランクトン）
から切り離して高精度に求めることが可能となる。

【００１１】請求項４に記載の水中探知機は、請求項２
または３において、表示器と、前記密度算出手段により
算出された密度および前記抽出手段によって抽出された
複数のデータの二次元レベル分布の少なくともいずれか
一方を前記表示器に表示させるための表示制御手段とを
さらに備えている。

【００１２】請求項４によると、密度および抽出手段に
よって抽出された複数のデータの二次元レベル分布の少
なくともいずれか一方を表示器に表示することで、これ
を操作者に知らせることができる。特に表示器に密度を
表示することにより、密度の正確な値を操作者に知らせ
ることができ、しかも密度のみが必要とされる場合には
小さな表示器を用いることが可能となる。一方、表示器
にデータの二次元レベル分布を表示することにより、操
作者は水中の状況を一目で知ることが可能となる。デー
タは棒グラフや折線グラフ等で表示することにより、更
に見易く表示することができる。

【００１３】請求項５に記載の水中探知機は、超音波信
号を送信する送信手段と、超音波エコー信号を受信する
受信手段と、表示器と、前記受信手段で受信した超音波
エコー信号に基づいて、前記表示器に表示された範囲内
の水中の密度を算出するための密度算出手段とを備えて
いる。請求項５によると、深度方向に範囲を設定するこ
となく、表示器画面内の全体の密度を算出することがで
きる。

【００１４】請求項６に記載の水中探知機は、水処理場
の沈殿槽中の浮遊汚泥状況を監視するために用いられ
る。請求項６によると、設定された深度範囲内の密度が
所定値を超えた場合には、警報を鳴らす、沈殿槽内への
水の流入を止める、沈殿槽に沈降剤を投入するなどの処
置をとることが可能となるので、浮遊汚泥が沈殿槽から
排出されるのを未然に防止することができるようにな
る。また、沈殿槽内の底部に沈積する汚泥層の位置を検
知したり、汚泥層の上限を設定したりすることができ
る。

【００１５】請求項７に記載の水中探知機は、魚群探知
機として用いられる。請求項７によると、設定された深
度範囲内で算出された密度から、魚群に含まれる魚のお
およその総量を求めることが可能となる。特に、請求項
３のようにグループが指定可能な場合には、設定された
深度範囲内において所望の大きさを有する水中生物に係
る密度を大きさが異なる水中生物から切り離して高精度
に求めることが可能であるので、所望の大きさを有する
水中生物の総量を高い精度で算出することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
一実施の形態を説明する。

【００１７】図１は、本実施の形態に係る水中探知機の
ブロック図である。図１に示すように、水中探知機１
は、超音波の送受波器２と、制御部４と、表示器８と、
スイッチ類９とを有している。送受波器２は、後述する
切換部１１ａでの切り換えに応じて超音波を送波するか
またはそのエコー信号を受波する。

【００１８】制御部４は、送受信部１１と、深度範囲記
憶部１２と、指定色記憶部１４と、密度算出部１５と、
表示制御部１６とを含んでいる。送受信部１１は、送受
波器２の動作を送波側と受波側とに選択的に切り換える
切換部１１ａと、切換部１１ａを介して送受波器２に送
信信号を与える送信回路１１ｂと、送受波器２が受け取
ったエコー信号を切換部１１ａを介して受信する受信回
路１１ｃとを含んでいる。

【００１９】ＲＡＭなどのメモリで構成された深度範囲
記憶部１２は、スイッチ類９で設定された水中深度範囲
を記憶する。ＲＡＭなどのメモリで構成された指定色記
憶部１４は、スイッチ類９で指定された色を記憶する。
ここで、色とは、水中の相対密度レベルの大小を表すも
のであり、本実施の形態においては、相対密度が大きい
方から順に「赤茶」、「赤」、「橙」、「黄」、
「緑」、「淡青」、「青」、「藍」の８つのグループに
色分けされている。

【００２０】密度算出部１５は、受信回路１１ｃで受信
したエコー信号に基づいて、設定された深度範囲の相対
密度を算出する。このとき、指定色記憶部１４で１また
は複数の色が指定されている場合には、指定された色だ
けを抜き出して相対密度が算出される（詳細な密度算出
手順については後述する）。密度算出部１５は、抽出部
１５ａと、ドット総数計数部１５ｂと、分別部１５ｃ
と、色別ドット数計数部１５ｄと、係数記憶部１５ｅ
と、演算部１５ｆとを含んでいる。

【００２１】抽出部１５ａは、アナログ信号をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換器を含んでおり、受信回路１
１ｃが受信したエコー信号を適切なサンプリング周期で
サンプリングすることにより、サンプリング周期ごとに
そのときのエコー信号のレベルに対応した大きさを有す
る多数のデジタルデータを生成する。このデータの１つ
は、表示器８に表示される１ドットに対応するものであ
る。

【００２２】ドット総数計数部１５ｂは、抽出部１５ａ
で抽出された多数のデータ中、深度範囲記憶部１２に記
憶された深度範囲に属するデータの総数を計数する。

【００２３】分別部１５ｃは、抽出部１５ａで抽出され
た多数のデータ中、深度範囲記憶部１２に記憶された深
度範囲に属するデータであって指定色記憶部１４に記憶
された１または複数の色に対応するレベルを有するデー
タだけを、そのレベルに応じて指定色記憶部１４に記憶
された色のいずれかに分別する。

【００２４】色別ドット数計数部１５ｄは、分別部１５
ｃでの分別結果に基づいて、指定色記憶部１４に記憶さ
れた１または複数の各色に属するデータの数を計数す
る。

【００２５】係数記憶部１５ｅは、上記８色の各色のそ
れぞれについてそのレベルに応じて相対密度が大きいも
のほど大きい係数（密度比率）を記憶している。具体的
には、「赤茶」に対して１．０００００、「赤」に対し
て０．５００００、「橙」に対して０．２５０００、
「黄」に対して０．１２５００、「緑」に対して０．０
６２５０、「淡青」に対して０．０３１２５、「青」に
対して０．０１５６３、「藍」に対して０．０００００
が記憶されている。

【００２６】演算部１５ｆは、色別ドット数計数部１５
ｄで計数された色別のデータの数に係数記憶部１５ｅに
記憶された係数を色別にそれぞれ乗算したものを合計
し、その合計値をドット総数計数部１５ｂで計数された
データの総数で除算する。つまり、演算部１５ｆは、色
分けにしたがって抽出されたデータの相加平均値を求め
る。さらに、演算部１５ｆは、得られた相加平均値を１
００倍する演算を行って、相対密度値をパーセント
（％）単位で算出する。

【００２７】表示制御部１６は、表示器８の表示内容を
制御する。表示器８は、表示制御部１６の制御に基づい
て、密度算出部１５で求められた水中の相対密度を表示
する。或いは、表示器８は、複数回断続的に送信された
超音波に基づく複数の一連のエコー信号からそれぞれ抽
出部１５ａによって抽出された多数のデータがそのレベ
ルに応じて色分けされたものを経時的に二次元的なグラ
フとして表現した二次元レベル分布を、相対密度に代え
てまたは相対密度と共に表示する。

【００２８】スイッチ類９は、密度測定開始のトリガ信
号を生成したり、深度範囲記憶部１２および指定色記憶
部１４の記憶内容を更新したりするために用いられるも
のであって、スイッチ、キーボード、マウスなどのうち
少なくともいずれか１つを有している。

【００２９】次に、水中探知機１の概略動作を説明す
る。スイッチ類９が操作されて密度測定開始のトリガ信
号が生成されると、送信回路１１ｂに送信指令が与えら
れるとともに、切換部１１ａが送波側に切換えられる。
そして、送信回路１１ｂから出力された送信信号を受け
取った送受波器２が、水中に向けて超音波信号（パル
ス）を発射する。

【００３０】送受波器２から発射された超音波は、水中
の浮遊物や水底などで反射してエコー信号となって送受
波器２で受波される。送受波器２で受波されたエコー信
号は、受波側に切り換えられた切換部２を介して受信回
路１１ｃで受信され、密度算出部１５に与えられる。密
度算出部１５の各部１５ａ〜１５ｆで上述したような動
作が行われることで、設定された深度範囲内での相対密
度が算出される。算出された相対密度およびデータの二
次元レベル分布は、表示制御部１６の制御にしたがって
表示器８に表示される。

【００３１】次に、本実施の形態の水中探知機１を水処
理場の沈殿槽の浮遊汚泥状況を監視するために用いる場
合について説明する。図２は、本実施の形態の水中探知
機１の送受波器２が設置された沈殿槽２０の断面図であ
る。沈殿槽２０の上方外周部には環状の溝２１が設けら
れ、溝２１の内側には、沈殿槽２０から溝２１に流れ出
す水に含まれるゴミ等を受け止めるための柵２２が設け
られている。また、沈殿槽２０の側面部は、流入管２３
に接続されている。沈殿槽２０には、汚水２４が満たさ
れており、底部に汚泥２５が沈積されている。流入管２
３から新たな汚水が流入して汚水２４のレベルが柵２２
の高さを超えると、沈殿槽２０内の汚水２４の上澄み液
が柵２２を経てオーバーフローし、溝２１に浄化水２６
として流出する。

【００３２】次に、本実施の形態の水中探知機１を水処
理場の沈殿槽の浮遊汚泥状況を監視するために用いた場
合の表示器８の表示内容について、その一例を示す図３
に基づいて説明する。図３に示す画面３０内に二重線で
描かれたライン（発振線）３１は、送受波器２からの超
音波の発射位置を示している。図３に示す画面３０にお
いて発射ライン３１よりも上方にある画面３０ａ内の破
線で囲まれた領域３３には、密度算出部１５で求められ
た相対密度（図３の場合は「３．３５」）が表示され
る。また、発射ライン３１よりも下方にある画面３０ｂ
には、沈殿槽２０内の状況（具体的には、上記色分けさ
れた二次元レベル分布）が描かれる。上述したように、
画面３０ｂの１ドットは、抽出部１５ａにより抽出され
た１つのデータに対応している。

【００３３】画面３０ｂ内では、水中に存在する浮遊物
３５および水底ライン３６が周囲とは異なる色で描かれ
る。また、画面３０ｂ内には、スイッチ類９で設定され
深度範囲記憶部１２に記憶された深度範囲の上限ライン
３８および下限ライン３９が破線で描かれている。従っ
て、水中探知機１の操作者は画面３０ｂを見ることによ
って、相対密度が算出される範囲が一目でわかるように
なっている。画面３０ｂの右端部４１の近傍には、２５
ｍ間隔で設けられた水深スケール４０が描かれている。
画面３０ｂの右端部４１には、最新に発射された超音波
に基づく最新の水中の状態が描かれ、この位置から左方
向に行くにつれて、より古くに発射された超音波に基づ
く水中の状態が描かれる。

【００３４】なお、図３において、深度範囲の下限ライ
ン３９を沈殿層２０の底面に設定し、上限ライン３８を
水底ライン３６と略同位置に設定することができる。上
限ライン３８の設定は、画面３０ｂを目視しながらスイ
ッチ類９を調整したり、送受波器２で受信した超音波信
号により水底ライン３６の位置を検知したりしつつ行う
ようにしてよい。このような深度範囲を設定することに
より、図２の沈殿層２０の底部に沈積した汚泥２５の密
度を算出し、汚泥２５を除去するべきタイミングを知る
ことができる。

【００３５】また、画面３０には、メニュー画面からの
選択によって、操作者に色指定を促すような表示が行わ
れてもよい。図４に示す例では、色の上側として
「黄」、下型として「藍」が指定されている。図４に示
すような表示を行うことによって、操作者が色指定を、
画面３０を見ながら容易に、しかもほとんど誤操作なく
行うことができるようになる。

【００３６】また、図３において、深度範囲の上限ライ
ン３８と下限ライン３９を設定せず、画面３０ｂ全体の
密度を算出することもできる。このとき、スイッチ類９
のレンジを調節することにより、画面３０ｂに水底ライ
ン３６の上方が表示されるものとすれば、画面３０ｂ内
全体の水中の浮遊物３５の密度を算出することができ
る。

【００３７】図５に表示器８の画面３０の部分拡大図を
示す。図５に示すように、画面３０ｂは、マトリックス
状に配列された多数のドット（例えば、横方向に２４０
ドット、縦方向に３００ドット）によって構成されてい
る。画面３０ｂ内の各ドット５１は、表示制御部１６の
制御により、エコー信号からサンプリングされたデータ
のレベルにしたがって色分けされている。本実施の形態
において、水中探知機１の密度算出部１５は、画面３０
ｂのドットマトリックスにおける縦方向の各列につい
て、深度範囲の上限ライン３８下に隣接するドット５１
ａと下限ライン３９上に隣接するドット５１ｂとの間に
あるドットだけを用いて相対密度を算出する。

【００３８】次に、本実施の形態の水中探知機１によっ
て相対密度を算出する処理に関連した手順について、図
６および図７に示すフローチャートに基づいて説明す
る。なお、以下で説明する処理は、切換部１１ａの１回
の切り換えに対応した一連のエコー信号を受信するごと
に行われる。一方で、表示器８の画面３０ａにおける相
対密度の画面更新及びＮＭＥＡポートからのＮＭＥＡ信
号の出力は、相対密度算出処理とは関係なく１秒ごとに
実行される。また、相対密度計算を行う深度範囲は、ス
イッチ類９を用いて予め設定するものとし、選択された
深度範囲内でさらに所望の大きさを有する浮遊物に係る
相対密度をその他の物体から切り離して高精度に求める
ことを希望する場合には、その大きさに対応する色をス
イッチ類９で予め指定しておくものとする。指定する色
は１つだけでもよいし、複数であってもよい。また、指
定する色は必ずしもレベルが連続していなくてもよい。

【００３９】まず、ステップＳ１において、抽出部１５
ａでの一連のエコー信号のサンプリングが完了したこと
によってＤＭＡ（direct memory access）または制御部
４のＣＰＵへの割り込みが発生したかどうかが密度算出
部１５で判断される。ＤＭＡまたは割込みが確認されれ
ばステップＳ２に進み、そうでなければ確認されるまで
ステップＳ１を繰り返す。サンプリングによって得られ
た多数のデータは、抽出部１５ａに記憶される。

【００４０】そして、ステップＳ２では、密度算出部１
５においてＫＰ出力の準備が行われる。ＫＰとは、次回
に受信回路１１ｃで受信する一連のエコー信号を抽出部
１５ａでサンプリングするためのトリガとなるパルスで
ある。ＫＰのパルス幅や周波数等の条件を設定すること
で、サンプリング条件が決定される。その後、ステップ
Ｓ３において、ステップ２で準備されたＫＰが抽出部１
５ａに供給される。

【００４１】ステップＳ４では、前回の処理で抽出部１
５ａに供給されたＫＰでエコー信号をサンプリングする
ことによって得られた多数のデータのそれぞれについ
て、８ビット＝２５６段階のレベルが抽出部１５ａから
表示制御部６に供給される。

【００４２】ステップＳ５では、表示制御部６が、抽出
部１５ａから取得した各データのレベルが上記８色のう
ちの対応した色に置換される。さらに、ステップＳ６で
は、ステップＳ５で処理対象とされた多数のデータが、
画面３０ｂの右端部４１にドットマトリックスにおける
縦方向の１列として色分けされて表示される。これに伴
って、それまで表示器８の画面３０ｂに表示されていた
ドットマトリックスの縦方向の各列は１ドット分だけ左
にスライドし、最も左にあった縦方向の１列は画面３０
ｂから消える。

【００４３】そして、ステップＳ７では、密度算出部１
５において図７に詳細に示すような手順で相対密度が算
出される。

【００４４】最初に、図７に示すステップＳ１１におい
て、前回の密度計算により求められたドット総数計数部
１５ｂに記憶された総ドット数（ステップＳ１６参照）
と、色別ドット数計数部１５ｄに記憶された各色のドッ
ト数（ステップＳ１５参照）とが初期化される。つま
り、これらの数値が現在表示器８に表示されている範囲
の値に変更される。具体的には、これらの数値が、前回
表示で画面の一番左列に表示されたデータの分だけ減算
される。ただし、この時点で、表示器８画面の一番右に
表示されている最新データの分は加算しない。

【００４５】続いて、ステップＳ１２において、抽出部
１５ａに記憶された多数のデータの先頭アドレス（例え
ば沈殿槽２０内で最も深度が浅い部分に対応するデータ
のアドレス）がドット総数計数部１５ｂに与えられる。

【００４６】そして、ステップＳ１３では、ステップＳ
１２でドット総数計数部１５ｂに与えられた先頭アドレ
ス（或いは、後述するステップＳ１７をｎ回繰り返して
先頭アドレスからｎドット分進められたアドレス）が、
深度範囲記憶部１２に記憶された深度範囲に該当するア
ドレスであるかどうかがドット総数計数部１５ｂで確認
される。その結果、該当するアドレスであればステップ
Ｓ１４に進み、そうでなければステップＳ１７に進む。

【００４７】ステップＳ１４では、処理対象データのレ
ベルが、指定色記憶部１４に記憶された色に該当するか
どうかが色別ドット数計数部１５ｄで判断される。もし
該当する色であれば、処理対象のデータが、そのレベル
に応じて、指定色記憶部１４に記憶された１または複数
の色のいずれかに分別部１５ｃによって分別され、その
後にステップＳ１５に進む。また、該当する色でなけれ
ばステップＳ１６に進む。

【００４８】ステップＳ１５では、色別ドット数計数部
１５ｄによって、分別部１５ｃでの分別結果に基づい
て、指定色記憶部１４に記憶された各色のうち処理対象
データに対応する色のドット数が１だけインクリメント
される。そして、ステップＳ１６では、ドット総数計数
部１５ｂによって、密度算出に係る総ドット数（ステッ
プＳ１３で深度範囲記憶部１２に記憶された深度範囲に
該当するアドレスを有するとされたデータの数）が１だ
けインクリメントされる。

【００４９】さらに、ステップＳ１７では、密度算出部
１５での処理対象データのアドレスが１ドット分進めら
れる。引き続き、ステップＳ１８では、処理対象データ
のアドレスが終了アドレス（深度範囲の上限ライン３８
下に隣接するドット５１ａのアドレスまたは下限ライン
３９上に隣接するドット５１ｂのアドレス）かどうか判
断する。もし終了アドレスであればステップＳ１９に進
み、終了アドレスでなければステップＳ１３に戻って終
了アドレスに達するまでステップＳ１３からＳ１８まで
のステップが繰り返し行われる。

【００５０】このようにして、終了アドレスまでのデー
タ処理が終了した時点において、ドット総数計数部１５
ｂには、深度範囲記憶部１２に記憶された深度範囲に該
当するアドレスを有するデータの総数が記憶されること
になる。また、同じく終了アドレスまでのデータ処理が
終了した時点において、色別ドット数計数部１５ｄに
は、指定色記憶部１４に記憶された各色に分別されたデ
ータの数が色ごとに記憶されていることになる。

【００５１】ステップＳ１９では、ドット総数計数部１
５ｂによって計数された総ドット数が、０かどうかが判
断される。もし０であればステップＳ２０に進み、相対
密度を０として図７に示すサブルーチンを終了する。ま
た、ステップＳ１９において総ドット数が０でなけれ
ば、ステップＳ２１において、以下の計算式に従って相
対密度が演算部１５ｆによって計算されて図７に示すサ
ブルーチンを終了する。

【００５２】相対密度（％）＝｛（赤茶のドット数×
１．０００００）＋（赤のドット数×０．５００００）
＋（橙のドット数×０．２５０００）＋（黄のドット数
×０．１２５００）＋（緑のドット数×０．０６２５
０）＋（淡青のドット数×０．０３１２５）＋（青のド
ット数×０．０１５６３）｝／総ドット数×１００

【００５３】例えば、設定された深度範囲内の総ドット
数の１／７ずつがそれぞれ藍色以外の７色のいずれかの
色となり、色として「黄」、「緑」、「淡青」、
「青」、「藍」の５つが指定された場合の相対密度は、
総ドット数をＡとして、｛（Ａ／７×０．１２５００）
＋（Ａ／７×０．０６２５０）＋（Ａ／７×０．０３１
２５）＋（Ａ／７×０．０１５６３）｝／Ａ×１００＝
３．３５％になる。

【００５４】このようにしてステップＳ７が終了する
と、再びステップＳ１に戻り、次の一連のエコー信号か
ら得られた多数のデータ（右方向に１ドット分ずれた縦
方向の一列のデータとして表示される）の処理が行われ
る。このような処理が超音波の送受信が行われるごとに
繰り返して行われることにより、表示器８の画面３０ａ
にはリアルタイムで密度が表示されるとともに、画面３
０ｂにはエコー信号からサンプリングによって得られた
多数のデータの２次元レベル分布が色分けされて表示さ
れる。

【００５５】なお、本実施の形態の水中探知機１を用い
て絶対密度を計算する場合は、１探知パルス信号分の生
の入力信号（色レベルに変換する前の信号）のうちの所
望レベルを有するデータだけを用いて絶対密度を計算す
るようにしてよい。例えば、１探知パルス信号分の生の
入力信号レベルの範囲が０乃至２５５で、データ数が３
２０個とする。この時、以下に示すように、１５０乃至
２００の範囲のレベルを有するデータだけを用いて絶対
密度を計算する。絶対密度（％）＝｛（レベル１５０乃至２００に属する
データのレベルの総和）／３２０個のデータのレベルの
総和｝×１００

【００５６】また、本実施の形態の水中探知機１におい
て、深度範囲の上限ライン３８及び下限ライン３９を設
定しないことも可能である。なお、本実施の形態の水中
探知機１を常に深度範囲を設定しない用途に用いる場合
には、深度範囲記憶部１２は必ずしも設ける必要はな
い。

【００５７】以上説明したように、本実施の形態の水中
探知機１によると、超音波を送受信することにより設定
された深度範囲内での相対密度を求めるようにしている
ために、用途や目的に応じて水中の様子を多角的に解析
することが可能となる。特に、本実施の形態では、密度
算出部１５が上述のような手順で演算を行うので、設定
された深度範囲内の密度が比較的簡易な演算により迅速
に算出される。また、本実施の形態では、指定された色
を取り出して相対密度を求めるようにしているので、設
定された深度範囲内において所望の大きさを有する浮遊
物などの水中物体に係る密度を大きさが異なる水中物体
から切り離して高精度に求めることが可能である。

【００５８】さらに、本実施の形態によると、密度算出
部１５で算出された密度および抽出部１５ａで抽出され
た多数のデータの二次元レベル分布の少なくともいずれ
か一方を表示器８に表示して、これを操作者に知らせる
ことができる。特に表示器８に密度を表示するようにす
れば、密度の正確な値を操作者に知らせることができ、
しかも密度のみが必要とされる場合には小さな表示器８
を用いることが可能となる。一方、表示器８にデータの
二次元レベル分布を表示するようにすれば、操作者は水
中の状況を一目で知ることができる。

【００５９】また、本実施の形態においては、水中探知
機１を水処理場の沈殿槽中の浮遊汚泥状況を監視するた
めに用いている。そのため、設定された深度範囲内の相
対密度が所定値を超えた場合には、警報を鳴らす、沈殿
槽２０内への水の流入を止める、沈殿槽２０に沈降剤を
投入するなどの処置をとることが可能となる。従って、
浮遊汚泥が沈殿槽２０から排出されるのを未然に防止す
ることができるようになる。また、沈殿槽２０内の底部
に沈積する汚泥層の位置を検知したり、汚泥層の上限を
設定したりすることができる。

【００６０】また、本実施の形態の水中探知機１は、船
などに装備することによって、海や湖において魚群探知
機としても使用することができる。このようにすると、
設定された深度範囲内で算出された密度とその二次元レ
ベル分布の範囲とを掛け合わせることによって、魚群に
含まれる魚のおおよその総量を求めることが可能であ
る。特に、色指定を行った場合には、設定された深度範
囲内において所望の大きさを有する水中生物に係る密度
を大きさが異なる水中生物から切り離して高精度に求め
ることが可能であるので、所望の大きさを有する水中生
物の総量を高い精度で算出することができる。

【００６１】以上、本発明の好適な一実施の形態につい
て説明したが、本発明は上述の一実施の形態に限られる
ものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて
様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実
施の形態では、画面３０ｂの１ドットが抽出部１５ａに
より抽出された１つデータに対応するとしているが、画
面３０ｂの１ドットが抽出部１５ａにより抽出された複
数のデータに対応していてもよいし、或いは、抽出部１
５ａにより抽出された１つのデータが画面３０ｂの複数
のドットに対応していてもよい。また、上述の実施の形
態では、画面を８色に色分けしているが、画面の色分け
数は２以上の任意の数に変更可能である。また、上述の
実施の形態では、表示制御部１６および表示器８が用い
られているが、本発明は必ずしもこれらを必要とするも
のではない。また、指定色記憶部１４も必ずしも必要で
はない。

【００６２】

【発明の効果】請求項１によると、超音波を送受信する
ことにより深度方向に範囲を設定し、設定された範囲内
で密度を算出することができるので、算出された密度に
基づいて、用途や目的に応じて水中の様子を多角的に解
析することが可能となる。

【００６３】請求項２によると、深度方向に範囲を設定
し、設定された範囲内で密度を比較的簡易な演算により
迅速に算出することができるようになる。

【００６４】請求項３によると、エコー信号から抽出さ
れたデータのレベルは超音波が反射した水中物体の大き
さと相関があるため、設定された深度範囲内において所
望の大きさを有する水中物体に係る密度を大きさが異な
る水中物体から切り離して高精度に求めることが可能と
なる。

【００６５】請求項４によると、密度および抽出手段に
よって抽出された複数のデータの二次元レベル分布の少
なくともいずれか一方を表示器に表示することで、これ
を操作者に知らせることができる。特に表示器に密度を
表示することにより、密度の正確な値を操作者に知らせ
ることができ、しかも密度のみが必要とされる場合には
小さな表示器を用いることが可能となる。一方、表示器
にデータの二次元レベル分布を表示することにより、操
作者は水中の状況を一目で知ることが可能となる。

【００６６】請求項５によると、レンジ等により表示画
面を所望の範囲内に設定し、表示器画面内の全体の密度
を算出することができる。

【００６７】請求項６によると、設定された深度範囲内
の密度が所定値を超えた場合には、警報を鳴らす、沈殿
槽内への水の流入を止める、沈殿槽に沈降剤を投入する
などの処置をとることが可能となるので、浮遊汚泥が沈
殿槽から排出されるのを未然に防止することができるよ
うになる。また、沈殿槽内の底部に沈積する汚泥層の位
置を検知したり、汚泥層の上限を設定したりすることが
できる。

【００６８】請求項７によると、設定された深度範囲内
で算出された密度から、魚群に含まれる魚のおおよその
総量を求めることが可能となる。特に、請求項３のよう
にグループが指定可能な場合には、設定された深度範囲
内において所望の大きさを有する水中生物に係る密度を
大きさが異なる水中生物から切り離して高精度に求める
ことが可能であるので、所望の大きさを有する水中生物
の総量を高い精度で算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る水中探知機のブロ
ック図である。

【図２】図１に示す水中探知機の送受波器が設置された
沈殿槽の断面図である。

【図３】図１に示す水中探知機を水処理場の沈殿槽の浮
遊汚泥状況を監視するために用いた場合の表示器の表本
内容の一例を描いた模式図である。

【図４】図１に示す水中探知機の表示器に表示される操
作者に色指定を促すような表示例を描いた模式図であ
る。

【図５】図３に描かれた表示器の画面の部分拡大図であ
る。

【図６】図１に示す水中探知機によって相対密度を算出
する手順を説明するためのフローチャートである。

【図７】図６のステップＳ７で行われる処理を詳細に説
明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１水中探知機２送受波器４制御部８表示器９スイッチ類（深度設定手段）１１送受信部１２深度範囲記憶部１４指定色記憶部１５密度算出部（密度算出手段）１６表示制御部１１ａ切換部１１ｂ送信回路（発信手段）１１ｃ受信回路（受信手段）１２深度範囲記憶部１４指定色記憶部１５密度算出部１５ａ抽出部１５ｂドット総数計数部１５ｃ分別部１５ｄ色別ドット数計数部１５ｅ係数記憶部１５ｆ演算部１６表示制御部２０沈殿槽２１溝２２柵２３流入管２４汚水２５汚泥２６浄化水３０画面３０ａ、３０ｂ画面３１発射ライン３８深度範囲の上限ライン３９深度範囲の下限ライン４１画面３０ｂの右端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者粟野宏昭兵庫県西宮市芦原町９番52号古野電気株式会社内Ｆターム(参考） 2F014 FB01 2G047 AA02 BA03 BC01 DA02 EA08 EA10 GG19 GG27 GH13 GH17 5J083 AA02 AB01 AD30 BE58 BE60 EA34 EA46

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波信号を送信する送信手段と、超音波エコー信号を受信する受信手段と、水中での深度範囲を設定するための深度設定手段と、前記受信手段で受信した超音波エコー信号に基づいて、
前記深度設定手段で設定された深度範囲内における水中
の密度を算出するための密度算出手段とを備えているこ
とを特徴とする水中探知機。
【請求項２】前記密度算出手段が、前記受信手段で受信した超音波エコー信号から複数のデ
ータを抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された複数のデータ中、前記
深度設定手段で設定された深度範囲に属するデータの総
数を計数する第１の計数手段と、前記抽出手段によって抽出された複数のデータ中、前記
深度設定手段で設定された深度範囲に属するデータのそ
れぞれをそのレベルに応じて複数のグループに分別する
分別手段と、前記分別手段による分別結果に基づいて、複数の前記グ
ループのそれぞれに属するデータの数を計数する第２の
計数手段と、複数の前記グループのそれぞれについてそのレベルに応
じた係数を記憶する係数記憶手段と、前記第２の計数手段で計数されたデータの数に前記係数
記憶手段に記憶された係数を複数の前記グループごとに
それぞれ乗算したものを合計し、その合計値を前記第１
の計数手段で計数されたデータの総数で除算する演算手
段とを有していることを特徴とする請求項１に記載の水
中探知機。
【請求項３】複数の前記グループの少なくともいずれ
か１つを指定するためのグループ指定手段をさらに備え
ており、前記分別手段が、前記抽出手段によって抽出された複数
のデータ中、前記深度設定手段で設定された深度範囲に
属するデータであって前記グループ指定手段で指定され
た１または複数の前記グループに対応するレベルを有す
るデータだけを、そのレベルに応じて前記グループ指定
手段で指定された１または複数のグループに分別し、前記第２の計数手段が、前記グループ指定手段で指定さ
れた１または複数の前記グループのそれぞれに属するデ
ータの数を計数することを特徴とする請求項２に記載の
水中探知機。
【請求項４】表示器と、前記密度算出手段により算出された密度および前記抽出
手段によって抽出された複数のデータの二次元レベル分
布の少なくともいずれか一方を前記表示器に表示させる
ための表示制御手段とをさらに備えていることを特徴と
する請求項２または３に記載の水中探知機。
【請求項５】超音波信号を送信する送信手段と、超音波エコー信号を受信する受信手段と、表示器と、前記受信手段で受信した超音波エコー信号に基づいて、
前記表示器に表示された範囲内の水中の密度を算出する
ための密度算出手段とを備えていることを特徴とする水
中探知機。
【請求項６】水処理場の沈殿槽中の浮遊汚泥状況を監
視するために用いられることを特徴とする請求項１〜５
のいずれか１項に記載の水中探知機。
【請求項７】魚群探知機として用いられることを特徴
とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の水中探知
機。