JP2983768B2 - 超音波遠隔水温測定装置 - Google Patents
超音波遠隔水温測定装置Info
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- JP2983768B2 JP2983768B2 JP4187628A JP18762892A JP2983768B2 JP 2983768 B2 JP2983768 B2 JP 2983768B2 JP 4187628 A JP4187628 A JP 4187628A JP 18762892 A JP18762892 A JP 18762892A JP 2983768 B2 JP2983768 B2 JP 2983768B2
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- water
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水中の各種深度の水温
を超音波の伝搬時間を利用して測定する超音波遠隔水温
測定装置に関する。
を超音波の伝搬時間を利用して測定する超音波遠隔水温
測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】温度検出に広く用いられているサーミス
タ等の感音素子では、水面付近の表層水温の測定は比較
的簡単にできるが、水中の特定深度の温度測定は困難で
ある。そこで、近年、かかる感音素子を用いず超音波を
用いて水中の温度分布を測定する装置が提案されてい
る。
タ等の感音素子では、水面付近の表層水温の測定は比較
的簡単にできるが、水中の特定深度の温度測定は困難で
ある。そこで、近年、かかる感音素子を用いず超音波を
用いて水中の温度分布を測定する装置が提案されてい
る。
【０００３】即ち、この超音波を用いた従来の水温測定
装置は、受波ビームの指向方向が送波器の俯角を変えた
ときの各送波超音波の反射点を連ねた一定方向となるよ
うに設定される２個の受波器を一定距離を隔てて配設
し、送波時から２個の受波器それぞれでの受波時までの
時間を計測し、送波器と受波器との間の距離と、送波ビ
ーム及び受波ビームの俯角とから水中における超音波の
反射点を演算し、即ち、音波の伝搬距離を幾何学的に求
め、それを計測した伝搬時間で除して伝搬速度を求め、
水温を演算するものである。
装置は、受波ビームの指向方向が送波器の俯角を変えた
ときの各送波超音波の反射点を連ねた一定方向となるよ
うに設定される２個の受波器を一定距離を隔てて配設
し、送波時から２個の受波器それぞれでの受波時までの
時間を計測し、送波器と受波器との間の距離と、送波ビ
ーム及び受波ビームの俯角とから水中における超音波の
反射点を演算し、即ち、音波の伝搬距離を幾何学的に求
め、それを計測した伝搬時間で除して伝搬速度を求め、
水温を演算するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の水温測
定装置では、超音波の伝搬距離を算出するために、送波
器と受波器との間の距離と、送波ビーム及び受波ビーム
の俯角とから水中における超音波の反射点を演算するよ
うにしているので、音波ビームの俯角精度が水温の測定
精度に大きく影響し、正確な水温測定が困難であるとい
う問題がある。
定装置では、超音波の伝搬距離を算出するために、送波
器と受波器との間の距離と、送波ビーム及び受波ビーム
の俯角とから水中における超音波の反射点を演算するよ
うにしているので、音波ビームの俯角精度が水温の測定
精度に大きく影響し、正確な水温測定が困難であるとい
う問題がある。
【０００５】即ち、送波器や受波器は平面型のものであ
るので、船底等に水平に装備されるが、実際には正確に
水平装備されるとは限らず、装置が設定した俯角と実際
の音波ビームの俯角とにずれが生ずる場合が往々にして
あり、かかるずれは測定水温の誤差となって現れる。こ
のとき、受波ビームの俯角は一定値に固定される等の理
由から受波器の取付誤差は問題とはならないが、送波器
の取付誤差は補正困難で測定水温の精度に影響する。例
えば、送波器と受波器との間の距離を２０ｍとし、俯角
を４５°とした場合、このずれの角度が１°あると、水
温の測定誤差は約１０℃程度の値となるのである。
るので、船底等に水平に装備されるが、実際には正確に
水平装備されるとは限らず、装置が設定した俯角と実際
の音波ビームの俯角とにずれが生ずる場合が往々にして
あり、かかるずれは測定水温の誤差となって現れる。こ
のとき、受波ビームの俯角は一定値に固定される等の理
由から受波器の取付誤差は問題とはならないが、送波器
の取付誤差は補正困難で測定水温の精度に影響する。例
えば、送波器と受波器との間の距離を２０ｍとし、俯角
を４５°とした場合、このずれの角度が１°あると、水
温の測定誤差は約１０℃程度の値となるのである。
【０００６】本発明の目的は、送波器の取付誤差をキャ
ンセルして超音波による水中の温度分布測定を精度良く
なし得る超音波遠隔水温測定装置を提供することにあ
る。
ンセルして超音波による水中の温度分布測定を精度良く
なし得る超音波遠隔水温測定装置を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の超音波遠隔水温測定装置は次の如き構成を
有する。即ち、本発明の超音波遠隔水温測定装置は、ト
リガパルスの発生に応答して水中に超音波を発射する送
波器と； 初期値設定モード時では操作パネルからの指
令入力の都度、計測モード時では自動的に所定の間隔で
前記トリガパルスを発生するトリガ回路と； 俯角制御
信号を受けて前記送波器の送波ビームの指向方向を設定
する俯角制御回路と； 一定距離を隔てて配置される２
個の受波器であって、それぞれ、受波ビームを各種俯角
での送波超音波の反射点を連ねた方向となる所定方向を
指向して形成する２個の受波器と； 前記送波器の超音
波送波時から前記２個の受波器それぞれの受波時までの
時間差をそれぞれ計測するタイマと； 水中に垂下され
各種深度の水温を計測する水温計と； 初期値設定モー
ド時において、操作パネルからの指令に応じて前記俯角
制御信号を出力し、前記水温計による水温から求めた音
速と前記時間差と前記２個の受波器間の距離とから送波
ビームの実際の俯角を演算し、この演算取得した送波ビ
ームの実際の俯角値を前記出力した俯角制御信号と関連
付けて記憶し、計測モード時において、前記トリガ回路
からのトリガパルスに応答して前記俯角制御信号を出力
し、その出力した俯角制御信号に対応する前記演算取得
した送波ビームの実際の俯角値と前記時間差と前記２個
の受波器間の距離とから音速を演算し、この演算取得し
た音速から水温を演算する演算器と； を備えたことを
特徴とするものである。
に、本発明の超音波遠隔水温測定装置は次の如き構成を
有する。即ち、本発明の超音波遠隔水温測定装置は、ト
リガパルスの発生に応答して水中に超音波を発射する送
波器と； 初期値設定モード時では操作パネルからの指
令入力の都度、計測モード時では自動的に所定の間隔で
前記トリガパルスを発生するトリガ回路と； 俯角制御
信号を受けて前記送波器の送波ビームの指向方向を設定
する俯角制御回路と； 一定距離を隔てて配置される２
個の受波器であって、それぞれ、受波ビームを各種俯角
での送波超音波の反射点を連ねた方向となる所定方向を
指向して形成する２個の受波器と； 前記送波器の超音
波送波時から前記２個の受波器それぞれの受波時までの
時間差をそれぞれ計測するタイマと； 水中に垂下され
各種深度の水温を計測する水温計と； 初期値設定モー
ド時において、操作パネルからの指令に応じて前記俯角
制御信号を出力し、前記水温計による水温から求めた音
速と前記時間差と前記２個の受波器間の距離とから送波
ビームの実際の俯角を演算し、この演算取得した送波ビ
ームの実際の俯角値を前記出力した俯角制御信号と関連
付けて記憶し、計測モード時において、前記トリガ回路
からのトリガパルスに応答して前記俯角制御信号を出力
し、その出力した俯角制御信号に対応する前記演算取得
した送波ビームの実際の俯角値と前記時間差と前記２個
の受波器間の距離とから音速を演算し、この演算取得し
た音速から水温を演算する演算器と； を備えたことを
特徴とするものである。
【０００８】
【作用】次に、前記の如く構成される本発明の超音波遠
隔水温測定装置の作用を説明する。本発明では、初期値
設定モード時において、ある深度の水中に向けて超音波
を発射して受波の時間差を計測する一方、水温計による
その深度の水温から音速を求め、この時間差と音速と受
波器間の距離とから送波ビームの実際の俯角を演算し、
それを俯角制御信号と関連付けて初期値として記憶する
ことを、送波器の俯角を操作パネルからステップ状に操
作して各種深度について行い、計測モード時では、送波
ビームの俯角を自動的に変更しながら、初期値設定モー
ド時に演算取得した送波ビームの実際の俯角値と時間差
と２個の受波器間の距離とから音速を演算し、この演算
取得した音速から水温を演算する。
隔水温測定装置の作用を説明する。本発明では、初期値
設定モード時において、ある深度の水中に向けて超音波
を発射して受波の時間差を計測する一方、水温計による
その深度の水温から音速を求め、この時間差と音速と受
波器間の距離とから送波ビームの実際の俯角を演算し、
それを俯角制御信号と関連付けて初期値として記憶する
ことを、送波器の俯角を操作パネルからステップ状に操
作して各種深度について行い、計測モード時では、送波
ビームの俯角を自動的に変更しながら、初期値設定モー
ド時に演算取得した送波ビームの実際の俯角値と時間差
と２個の受波器間の距離とから音速を演算し、この演算
取得した音速から水温を演算する。
【０００９】従って、送波器に取付誤差があってもそれ
をキャンセルして水中の温度分布を精度良く、かつ、簡
易迅速に測定できる。
をキャンセルして水中の温度分布を精度良く、かつ、簡
易迅速に測定できる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例に係る超音波遠隔水温
測定装置を示す。本発明の超音波遠隔水温測定装置は、
「初期値設定モード」と「計測モード」の２つのモード
で動作する。これは操作パネル１６により設定するが、
初期値設定モードは、送波器１が実際に送波する音波ビ
ームの俯角を初期値として収集する動作モードであり、
装置稼働初期時あるいは測定水域を変更する場合等にお
いて実際の水温分布の計測に先立って１回実行される。
する。図１は、本発明の一実施例に係る超音波遠隔水温
測定装置を示す。本発明の超音波遠隔水温測定装置は、
「初期値設定モード」と「計測モード」の２つのモード
で動作する。これは操作パネル１６により設定するが、
初期値設定モードは、送波器１が実際に送波する音波ビ
ームの俯角を初期値として収集する動作モードであり、
装置稼働初期時あるいは測定水域を変更する場合等にお
いて実際の水温分布の計測に先立って１回実行される。
【００１１】トリガ回路７は、操作パネル１６からのモ
ード指定（図示省略）により、初期値設定モードでは操
作パネル１６からの起動指令（図示省略）の入力の都度
トリガパルスを発生し、それを送信器６とタイマ１２に
与えるが、計測モードでは自動的に一定の周期でトリガ
パルスを発生し、それを送信器６とタイマ１２と演算器
１３とに与える。
ード指定（図示省略）により、初期値設定モードでは操
作パネル１６からの起動指令（図示省略）の入力の都度
トリガパルスを発生し、それを送信器６とタイマ１２に
与えるが、計測モードでは自動的に一定の周期でトリガ
パルスを発生し、それを送信器６とタイマ１２と演算器
１３とに与える。
【００１２】また演算器１３は、送波器１の送波ビーム
の俯角を設定させる俯角制御信号を俯角制御回路５に出
力し、その俯角におけるタイマ１２やＡ／Ｄ変換器１５
の出力等に基づき後述する演算をするが、メモリを備
え、送波器１の送波ビームの俯角を設定する俯角制御信
号がアドレス対応で格納されている。例えば、先頭アド
レスから順にアクセスすると、小さい値の俯角制御信号
から順に読み出される。
の俯角を設定させる俯角制御信号を俯角制御回路５に出
力し、その俯角におけるタイマ１２やＡ／Ｄ変換器１５
の出力等に基づき後述する演算をするが、メモリを備
え、送波器１の送波ビームの俯角を設定する俯角制御信
号がアドレス対応で格納されている。例えば、先頭アド
レスから順にアクセスすると、小さい値の俯角制御信号
から順に読み出される。
【００１３】この演算器１３は、操作パネル１６からの
モード指定により、初期値設定モードでは操作パネル１
６からの俯角出力指令の入力の都度、計測モードではト
リガ回路からのトリガパルスの入力の都度メモリの１つ
のアドレスがアクセスされる。これにより、小さい値の
俯角制御信号から順に読み出され、水深の浅い所から深
い所に向かい順に超音波が送波されることとなる。
モード指定により、初期値設定モードでは操作パネル１
６からの俯角出力指令の入力の都度、計測モードではト
リガ回路からのトリガパルスの入力の都度メモリの１つ
のアドレスがアクセスされる。これにより、小さい値の
俯角制御信号から順に読み出され、水深の浅い所から深
い所に向かい順に超音波が送波されることとなる。
【００１４】次に、送波器１と受波器２、同３は、船舶
の船底または舷側に取り付けられるが、受波器２と同３
は、一定距離を隔てて配置され、それぞれ、受波ビーム
を各種俯角での送波超音波の反射点を連ねた方向となる
所定方向を指向して形成する。また、水温計４は、舷側
から垂下され水中の各種深度の水温を測定する。具体的
には、例えば図２に示すようになっている。
の船底または舷側に取り付けられるが、受波器２と同３
は、一定距離を隔てて配置され、それぞれ、受波ビーム
を各種俯角での送波超音波の反射点を連ねた方向となる
所定方向を指向して形成する。また、水温計４は、舷側
から垂下され水中の各種深度の水温を測定する。具体的
には、例えば図２に示すようになっている。
【００１５】図２において、水温分布は、説明の便宜上
水深範囲Ｌa 内は一定のＴ1 ℃、水深範囲Ｌb 内は一定
のＴ2 ℃とするが、送波器１はまず水深範囲Ｌa の温度
を測定すべくθ1 の俯角で音波（イ）を発射し、次いで
水深範囲Ｌb の温度を測定すべくθ2 の俯角で音波
（ロ）を発射する。音波（イ）は点Ａ1 及び点Ｂ1 で反
射するとする。音波（ロ）は、水深範囲Ｌa と同Ｌb の
温度が異なるのでその境界の点Ｑで屈折し、水深範囲Ｌ
b 内での音波ビームの俯角はθ2 とは異なるθ2 ′とな
るが、点Ａ2 及び点Ｂ2 で反射するとする。
水深範囲Ｌa 内は一定のＴ1 ℃、水深範囲Ｌb 内は一定
のＴ2 ℃とするが、送波器１はまず水深範囲Ｌa の温度
を測定すべくθ1 の俯角で音波（イ）を発射し、次いで
水深範囲Ｌb の温度を測定すべくθ2 の俯角で音波
（ロ）を発射する。音波（イ）は点Ａ1 及び点Ｂ1 で反
射するとする。音波（ロ）は、水深範囲Ｌa と同Ｌb の
温度が異なるのでその境界の点Ｑで屈折し、水深範囲Ｌ
b 内での音波ビームの俯角はθ2 とは異なるθ2 ′とな
るが、点Ａ2 及び点Ｂ2 で反射するとする。
【００１６】このとき、受波器２の受波ビームの指向方
向は点Ａ1 と点Ａ2 を連ねた方向と一致し、受波器３の
受波ビームの指向方向は点Ｂ1 と点Ｂ2 を連ねた方向と
一致するよう設定されるのである。図示例から明らかな
ように、受波ビームの俯角は通常９０°に設定される。
そして、両者の間隔は、ｄとしてある。送波器１からの
距離は無関係である。
向は点Ａ1 と点Ａ2 を連ねた方向と一致し、受波器３の
受波ビームの指向方向は点Ｂ1 と点Ｂ2 を連ねた方向と
一致するよう設定されるのである。図示例から明らかな
ように、受波ビームの俯角は通常９０°に設定される。
そして、両者の間隔は、ｄとしてある。送波器１からの
距離は無関係である。
【００１７】また、水温計４は、舷側から垂下され、ま
ず水深範囲Ｌa の水温Ｔ1 を測定し、次いで水深範囲Ｌ
b の水温Ｔ2 を測定するよう操作される。これは送波器
１に取付誤差があることに鑑み設けたもので、その出力
はＡ／Ｄ変換器１５でディジタル化され演算器１３に与
えられるが、初期値設定モード時に使用され、実際の計
測モード時では使用しないものである。
ず水深範囲Ｌa の水温Ｔ1 を測定し、次いで水深範囲Ｌ
b の水温Ｔ2 を測定するよう操作される。これは送波器
１に取付誤差があることに鑑み設けたもので、その出力
はＡ／Ｄ変換器１５でディジタル化され演算器１３に与
えられるが、初期値設定モード時に使用され、実際の計
測モード時では使用しないものである。
【００１８】まず、初期値設定モードでは、操作パネル
１６によるモード設定をし次の手順で送波器１の実際の
送波ビームの俯角を求める。水温計４を水深範囲Ｌa に
垂下設定する。その計測値はＡ／Ｄ変換器１５を介して
演算器１３に取り込まれる。また、操作パネル１６を操
作して演算器１３に対し俯角出力指令を出し、トリガ回
路７に対し起動指令を出す。演算器１３は俯角θ1 を内
容とする俯角制御信号を俯角制御回路５に出力し、トリ
ガ回路７はトリガパルスを送信器６とタイマ１２に出力
する。
１６によるモード設定をし次の手順で送波器１の実際の
送波ビームの俯角を求める。水温計４を水深範囲Ｌa に
垂下設定する。その計測値はＡ／Ｄ変換器１５を介して
演算器１３に取り込まれる。また、操作パネル１６を操
作して演算器１３に対し俯角出力指令を出し、トリガ回
路７に対し起動指令を出す。演算器１３は俯角θ1 を内
容とする俯角制御信号を俯角制御回路５に出力し、トリ
ガ回路７はトリガパルスを送信器６とタイマ１２に出力
する。
【００１９】送信器６は、トリガ回路７からのトリガパ
ルスに基づきある周波数のバースト波を増幅し送波器１
からパルス状の音波（イ）を発射させるが、その送波ビ
ームの指向方向を俯角制御回路５の指示に基づきθ1 に
設定する。
ルスに基づきある周波数のバースト波を増幅し送波器１
からパルス状の音波（イ）を発射させるが、その送波ビ
ームの指向方向を俯角制御回路５の指示に基づきθ1 に
設定する。
【００２０】点Ａ1 での反射音波は受波器２で受波さ
れ、増幅器８を介した検出回路１０で検出され、タイマ
１２にてトリガパルス入力時から受波検出時までの時間
が計測される。また点Ｂ1 での反射音波は受波器３で受
波され、増幅器９を介した検出回路１１で検出され、タ
イマ１２にてトリガパルス入力時から受波検出時までの
時間が計測される。そして、タイマ１２では、受波器２
と同３で受波された音波の時間差τ1 を計測し、それを
演算器１３に与える。
れ、増幅器８を介した検出回路１０で検出され、タイマ
１２にてトリガパルス入力時から受波検出時までの時間
が計測される。また点Ｂ1 での反射音波は受波器３で受
波され、増幅器９を介した検出回路１１で検出され、タ
イマ１２にてトリガパルス入力時から受波検出時までの
時間が計測される。そして、タイマ１２では、受波器２
と同３で受波された音波の時間差τ1 を計測し、それを
演算器１３に与える。
【００２１】ここに、水深範囲Ｌa での音速をＣ1 とす
ると、時間差τ1 と送信器１の実際の送波ビームの俯角
θ1 との関係は数式１で与えられる。
ると、時間差τ1 と送信器１の実際の送波ビームの俯角
θ1 との関係は数式１で与えられる。
【００２２】
【数１】ｄ［（１／cos θ1 ）＋tan θ1 ］＝Ｃ1 τ1
【００２３】数式１から、cos θ1 は数式２となるの
で、俯角θ1 は数式３となる。
で、俯角θ1 は数式３となる。
【００２４】
【数２】 cos θ1 ＝（２Ｃ1 τ1 ｄ）／（Ｃ1 2τ1 2＋ｄ2 ）
【００２５】
【数３】 θ1 ＝cos-1 ［（２Ｃ1 τ1 ｄ）／（Ｃ1 2τ1 2＋ｄ2 ）］
【００２６】即ち、演算器１３は、水温計４が計測した
水温Ｔ1 から音速Ｃ1 を換算し、それを上式に適用して
送波器１の実際の送波ビームの俯角θ1 を算出する。そ
して、図示例では設定した俯角と等しいが、演算器１３
は出力した俯角制御信号の内容と今回取得した俯角とを
関連付けて記憶する。
水温Ｔ1 から音速Ｃ1 を換算し、それを上式に適用して
送波器１の実際の送波ビームの俯角θ1 を算出する。そ
して、図示例では設定した俯角と等しいが、演算器１３
は出力した俯角制御信号の内容と今回取得した俯角とを
関連付けて記憶する。
【００２７】次に、水温計４を水深範囲Ｌb に垂下設定
する。その計測値はＡ／Ｄ変換器１５を介して演算器１
３に取り込まれる。また、操作パネル１６を操作して演
算器１３に対し俯角出力指令を出し、トリガ回路７に対
し起動指令を出す。演算器１３は俯角θ2 を内容とする
俯角制御信号を俯角制御回路５に出力し、トリガ回路７
はトリガパルスを送信器６とタイマ１２に出力する。
する。その計測値はＡ／Ｄ変換器１５を介して演算器１
３に取り込まれる。また、操作パネル１６を操作して演
算器１３に対し俯角出力指令を出し、トリガ回路７に対
し起動指令を出す。演算器１３は俯角θ2 を内容とする
俯角制御信号を俯角制御回路５に出力し、トリガ回路７
はトリガパルスを送信器６とタイマ１２に出力する。
【００２８】これにより、送波器１は俯角θ2 で音波
（ロ）を発射する。音波（ロ）は俯角θ2 で水深範囲Ｌ
a 内を進行して水深範囲Ｌa と同Ｌb の境界に達し、こ
こで屈折して水深範囲Ｌb 内をθ2 とは異なる俯角θ
2 ′で進行するが、この水深範囲Ｌb 内の点Ａ2 での反
射音波が受波器２に受波され、点Ｂ2 での反射音波が受
波器３に受波される。即ち、時間差τ2 がタイマ１２か
ら演算器１３に出力される。
（ロ）を発射する。音波（ロ）は俯角θ2 で水深範囲Ｌ
a 内を進行して水深範囲Ｌa と同Ｌb の境界に達し、こ
こで屈折して水深範囲Ｌb 内をθ2 とは異なる俯角θ
2 ′で進行するが、この水深範囲Ｌb 内の点Ａ2 での反
射音波が受波器２に受波され、点Ｂ2 での反射音波が受
波器３に受波される。即ち、時間差τ2 がタイマ１２か
ら演算器１３に出力される。
【００２９】ここに、水深範囲Ｌb での音速をＣ2 とす
ると、時間差τ2 と俯角θ2 ′との関係は、数式１と同
様の数式４で与えられる。
ると、時間差τ2 と俯角θ2 ′との関係は、数式１と同
様の数式４で与えられる。
【００３０】
【数４】 ｄ［（１／cos θ2 ′）＋tan θ2 ′］＝Ｃ2 τ2
【００３１】数式４から、θ2 ′は数式５となるが、ス
ネルの法則から数式６が成立するので、θ2 とθ2 ′と
の関係は数式７となり、これに数式５を代入すれば実際
の俯角θ2 が求まる。
ネルの法則から数式６が成立するので、θ2 とθ2 ′と
の関係は数式７となり、これに数式５を代入すれば実際
の俯角θ2 が求まる。
【００３２】
【数５】 θ2 ′＝cos-1 ［（２Ｃ2 τ2 ｄ）／（Ｃ2 2τ2 2＋ｄ2 ）］
【００３３】
【数６】Ｃ1 ／cos θ2 ＝Ｃ2 ／cos θ2 ′
【００３４】
【数７】θ2 ＝cos-1 ［（Ｃ1 ／Ｃ2 ）cos θ2 ′］
【００３５】即ち、演算器１３は、上記と同様に水温計
４が計測した水温Ｔ2 から音速Ｃ2を換算し、それを上
式に適用して送波器１の実際の送波ビームの俯角θ2 を
算出する。そして、図示例では設定した俯角と等しい
が、演算器１３は出力した俯角制御信号の内容と今回取
得した俯角とを関連付けて記憶する。
４が計測した水温Ｔ2 から音速Ｃ2を換算し、それを上
式に適用して送波器１の実際の送波ビームの俯角θ2 を
算出する。そして、図示例では設定した俯角と等しい
が、演算器１３は出力した俯角制御信号の内容と今回取
得した俯角とを関連付けて記憶する。
【００３６】このようにして、初期値設定モードでは、
順次俯角を大きくして実際の送波ビームの俯角を初期値
として収集する。
順次俯角を大きくして実際の送波ビームの俯角を初期値
として収集する。
【００３７】次いで、計測モードでは、操作パネル１６
によるモード設定により、トリガ回路７はトリガパルス
を一定の周期で繰り返し発生し、演算器１３はトリガパ
ルスの入力の都度俯角制御信号を出力する。
によるモード設定により、トリガ回路７はトリガパルス
を一定の周期で繰り返し発生し、演算器１３はトリガパ
ルスの入力の都度俯角制御信号を出力する。
【００３８】これにより、送波器１は小さい俯角から大
きい俯角に向かって順に俯角が制御され、浅い水深から
深い水深に向かって順に超音波が発射され、各水深での
時間差τが計測され、演算器１３に入力する。
きい俯角に向かって順に俯角が制御され、浅い水深から
深い水深に向かって順に超音波が発射され、各水深での
時間差τが計測され、演算器１３に入力する。
【００３９】演算器１３では、トリガパルスの入力周期
の期間内において、つまり、各水深範囲において、出力
した俯角制御信号に対応する実際の送波ビームの俯角θ
をメモリから読み出し、その実際の俯角θと距離ｄと時
間差τとを用いて音速Ｃを求め（数式８）、この演算取
得した音速Ｃから水温Ｔを求め、表示器１４に出力す
る。送波器１の取付誤差をキャンセルして正確な水温が
求められたのである。
の期間内において、つまり、各水深範囲において、出力
した俯角制御信号に対応する実際の送波ビームの俯角θ
をメモリから読み出し、その実際の俯角θと距離ｄと時
間差τとを用いて音速Ｃを求め（数式８）、この演算取
得した音速Ｃから水温Ｔを求め、表示器１４に出力す
る。送波器１の取付誤差をキャンセルして正確な水温が
求められたのである。
【００４０】
【数８】Ｃ＝（ｄ／τ）［（１／cos θ）＋tan θ］
【００４１】斯くして、表示器１４には、上層から下層
までの各水深範囲の温度が連続的に表示され、所望の水
温分布が得られる。
までの各水深範囲の温度が連続的に表示され、所望の水
温分布が得られる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波遠
隔水温測定装置によれば、初期値設定モード時におい
て、ある深度の水中に向けて超音波を発射して受波の時
間差を計測する一方、水温計によるその深度の水温から
音速を求め、この時間差と音速と受波器間の距離とから
送波ビームの実際の俯角を演算し、それを俯角制御信号
と関連付けて初期値として記憶することを、送波器の俯
角を操作パネルからステップ状に操作して各種深度につ
いて行い、計測モード時では、送波ビームの俯角を自動
的に変更しながら、初期値設定モード時に演算取得した
送波ビームの実際の俯角値と時間差と２個の受波器間の
距離とから音速を演算し、この演算取得した音速と水温
との関係式から水温を演算するようにしたので、送波器
に取付誤差があってもそれをキャンセルして水中の温度
分布を精度良く、かつ、簡易迅速に測定できる効果があ
る。
隔水温測定装置によれば、初期値設定モード時におい
て、ある深度の水中に向けて超音波を発射して受波の時
間差を計測する一方、水温計によるその深度の水温から
音速を求め、この時間差と音速と受波器間の距離とから
送波ビームの実際の俯角を演算し、それを俯角制御信号
と関連付けて初期値として記憶することを、送波器の俯
角を操作パネルからステップ状に操作して各種深度につ
いて行い、計測モード時では、送波ビームの俯角を自動
的に変更しながら、初期値設定モード時に演算取得した
送波ビームの実際の俯角値と時間差と２個の受波器間の
距離とから音速を演算し、この演算取得した音速と水温
との関係式から水温を演算するようにしたので、送波器
に取付誤差があってもそれをキャンセルして水中の温度
分布を精度良く、かつ、簡易迅速に測定できる効果があ
る。
【図１】本発明の一実施例に係る超音波遠隔水温測定装
置の構成ブロック図である。
置の構成ブロック図である。
【図２】動作説明図である。
１ 送波器 ２ 受波器 ３ 受波器 ４ 水温計 ５ 俯角制御回路 ６ 送信器 ７ トリガ回路 ８ 増幅器 ９ 増幅器 １０ 検出回路 １１ 検出回路 １２ タイマ １３ 演算器 １４ 表示器 １５ Ａ／Ｄ変換器 １６ 操作パネル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01S 3/80 - 3/86 G01S 5/18 - 5/30 G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96
Claims (1)
- 【請求項１】 トリガパルスの発生に応答して水中に超
音波を発射する送波器と； 初期値設定モード時では操
作パネルからの指令入力の都度、計測モード時では自動
的に所定の間隔で前記トリガパルスを発生するトリガ回
路と； 俯角制御信号を受けて前記送波器の送波ビーム
の指向方向を設定する俯角制御回路と； 一定距離を隔
てて配置される２個の受波器であって、それぞれ、受波
ビームを各種俯角での送波超音波の反射点を連ねた方向
となる所定方向を指向して形成する２個の受波器と；
前記送波器の超音波送波時から前記２個の受波器それぞ
れの受波時までの時間差をそれぞれ計測するタイマと；
水中に垂下され各種深度の水温を計測する水温計と；
初期値設定モード時において、操作パネルからの指令
に応じて前記俯角制御信号を出力し、前記水温計による
水温から求めた音速と前記時間差と前記２個の受波器間
の距離とから送波ビームの実際の俯角を演算し、この演
算取得した送波ビームの実際の俯角値を前記出力した俯
角制御信号と関連付けて記憶し、計測モード時におい
て、前記トリガ回路からのトリガパルスに応答して前記
俯角制御信号を出力し、その出力した俯角制御信号に対
応する前記演算取得した送波ビームの実際の俯角値と前
記時間差と前記２個の受波器間の距離とから音速を演算
し、この演算取得した音速から水温を演算する演算器
と； を備えたことを特徴とする超音波遠隔水温測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4187628A JP2983768B2 (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 超音波遠隔水温測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4187628A JP2983768B2 (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 超音波遠隔水温測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063450A JPH063450A (ja) | 1994-01-11 |
| JP2983768B2 true JP2983768B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=16209439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4187628A Expired - Fee Related JP2983768B2 (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 超音波遠隔水温測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2983768B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108414039A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-08-17 | 广东万家乐燃气具有限公司 | 一种水流量、水温检测方法及水流量传感器 |
| FR3086064B1 (fr) * | 2018-09-14 | 2021-02-26 | Ixblue | Procede de determination d'une profondeur, ou d'un profil bathymetrique, sur la base d'un profil de celerite moyenne du son, procede de determination d'un tel profil de celerite, et systeme sonar associe |
-
1992
- 1992-06-22 JP JP4187628A patent/JP2983768B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH063450A (ja) | 1994-01-11 |
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Legal Events
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