JP3287938B2 - 水深測定方法及びその装置 - Google Patents
水深測定方法及びその装置Info
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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、水中を走行する車両で
水深を測定する水深測定方法及びその装置に関する。
水深を測定する水深測定方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】船底に超音波送受波器を取り付け、水底
に向けて超音波を発射し、水底で反射した超音波の送受
波時間を計測することにより水深（一般にラインプロフ
ァイルで測定するので水底形状とも言えるが）を計測す
る水深測定方法及びその装置は良く知られている。然し
ながらこの方法では、超音波送受波器は船底部に取り付
け、水面下の一定の深度に保つ必要があり、ブルドーザ
等の車両では超音波送受波器を車両に固定して水深を計
測できない。従って、このような場合には、超音波送受
波器をフロート等に取り付けて水深を測定している。
に向けて超音波を発射し、水底で反射した超音波の送受
波時間を計測することにより水深（一般にラインプロフ
ァイルで測定するので水底形状とも言えるが）を計測す
る水深測定方法及びその装置は良く知られている。然し
ながらこの方法では、超音波送受波器は船底部に取り付
け、水面下の一定の深度に保つ必要があり、ブルドーザ
等の車両では超音波送受波器を車両に固定して水深を計
測できない。従って、このような場合には、超音波送受
波器をフロート等に取り付けて水深を測定している。
【０００３】図４（Ａ）は上述の車両を用いて行う水深
測定方法を説明するための図であり、図において、１は
超音波送受波器、２は車両、３は水底、（Ｄ）は水深を
示す。然しながら、図４（Ａ）に示すように超音波送受
波器１を車両２に固定する方法の場合、水深が深い所や
図４（Ｂ）に示すように水底が傾斜している所などで
は、超音波送受波器１が水中に深く潜ってしまい、図４
（Ｂ）の（ｄ）に示す距離を実際の水深（Ｄ）として計
測してしまう。従って従来の方法では、図４（Ｃ）に示
すように、フロート４等を用い、車両２がどんな姿勢
（状態）にあろうとも、超音波送受波器１は略水面に位
置する方法を取り、誤測定をなくすこととしている（な
お、図４は説明の便宜以上、各部の縮尺は同一ではな
い）。
測定方法を説明するための図であり、図において、１は
超音波送受波器、２は車両、３は水底、（Ｄ）は水深を
示す。然しながら、図４（Ａ）に示すように超音波送受
波器１を車両２に固定する方法の場合、水深が深い所や
図４（Ｂ）に示すように水底が傾斜している所などで
は、超音波送受波器１が水中に深く潜ってしまい、図４
（Ｂ）の（ｄ）に示す距離を実際の水深（Ｄ）として計
測してしまう。従って従来の方法では、図４（Ｃ）に示
すように、フロート４等を用い、車両２がどんな姿勢
（状態）にあろうとも、超音波送受波器１は略水面に位
置する方法を取り、誤測定をなくすこととしている（な
お、図４は説明の便宜以上、各部の縮尺は同一ではな
い）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の車
両を用いて行う水深測定方法は、図４（Ｃ）に示すよう
な方法で行われているが、この従来の方法では、水面の
ゴミなどの浮遊物にフロートが引っ掛かり超音波送受波
器の深度が一定に保てず、ラインプロファイルの測定等
においては正確な測定ができなくなる。また、フロート
の引っ掛かり等によりケーブルの断線が良く発生する
等、信頼性，安定性に欠けるという問題点があった。
両を用いて行う水深測定方法は、図４（Ｃ）に示すよう
な方法で行われているが、この従来の方法では、水面の
ゴミなどの浮遊物にフロートが引っ掛かり超音波送受波
器の深度が一定に保てず、ラインプロファイルの測定等
においては正確な測定ができなくなる。また、フロート
の引っ掛かり等によりケーブルの断線が良く発生する
等、信頼性，安定性に欠けるという問題点があった。
【０００５】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、フロート等を用いずに超音波送受波
器を車両に固定したまま車両の状態を問わず正確な水深
の測定が可能な水深測定方法及びその装置を得ることを
目的としている。
されたものであり、フロート等を用いずに超音波送受波
器を車両に固定したまま車両の状態を問わず正確な水深
の測定が可能な水深測定方法及びその装置を得ることを
目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる水深測定
方法及び装置は、水中の所定位置に超音波送受波器を水
底へ向けて配備し、この超音波送受波器から発射された
超音波が水底で反射して直接この超音波送受波器に受波
されるエコーを第１反射エコーとし、上記超音波送受波
器から発射された超音波が水底で反射して水面へ向か
い、水面で反射して再び水底へ向かい、再び水底で反射
してから上記超音波送受波器に受波されるエコーを第２
反射エコーとした場合、第１反射エコーと第２反射エコ
ーとの受波時間の差異を計算し水深の測定を行うことを
特徴とする。
方法及び装置は、水中の所定位置に超音波送受波器を水
底へ向けて配備し、この超音波送受波器から発射された
超音波が水底で反射して直接この超音波送受波器に受波
されるエコーを第１反射エコーとし、上記超音波送受波
器から発射された超音波が水底で反射して水面へ向か
い、水面で反射して再び水底へ向かい、再び水底で反射
してから上記超音波送受波器に受波されるエコーを第２
反射エコーとした場合、第１反射エコーと第２反射エコ
ーとの受波時間の差異を計算し水深の測定を行うことを
特徴とする。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明の測定方法を説明するための図であ
り、図１（Ａ）において、１０は送受波器１で送受波さ
れる第１の反射エコーであり、この第１反射エコー１０
は従来の方法と同様に、送受波器１から発射された超音
波が水底３で反射し、再び送受波器１で受波される場合
の反射エコーを示し、発射されてから受波されるまでの
時間Ｔ1 で距離２ｄ1進む。従って音速をＣとすれば、 Ｔ1 ＝２ｄ1 ／Ｃ・・・式（１）となる。
る。図１は本発明の測定方法を説明するための図であ
り、図１（Ａ）において、１０は送受波器１で送受波さ
れる第１の反射エコーであり、この第１反射エコー１０
は従来の方法と同様に、送受波器１から発射された超音
波が水底３で反射し、再び送受波器１で受波される場合
の反射エコーを示し、発射されてから受波されるまでの
時間Ｔ1 で距離２ｄ1進む。従って音速をＣとすれば、 Ｔ1 ＝２ｄ1 ／Ｃ・・・式（１）となる。
【０００８】また、１１は第２反射エコーで、この第２
反射エコー１１は送受波器１から発射された超音波が先
ず水底３で反射し、次に水面１２で反射して再び水底３
へ向かい、水底３でもう一度反射して送受波器１で受波
される反射エコーであり、発射されてから受波されるま
での時間Ｔ2 で距離（２ｄ1 ＋２ｄ2 ＋２ｄ1 ）進む。
従って音速をＣとすれば、 Ｔ2 ＝（２ｄ1 ＋２ｄ2 ＋２ｄ1 ）／Ｃ・・・式（２）
となる。
反射エコー１１は送受波器１から発射された超音波が先
ず水底３で反射し、次に水面１２で反射して再び水底３
へ向かい、水底３でもう一度反射して送受波器１で受波
される反射エコーであり、発射されてから受波されるま
での時間Ｔ2 で距離（２ｄ1 ＋２ｄ2 ＋２ｄ1 ）進む。
従って音速をＣとすれば、 Ｔ2 ＝（２ｄ1 ＋２ｄ2 ＋２ｄ1 ）／Ｃ・・・式（２）
となる。
【０００９】一方、図１（Ａ）から明らかなように水深
Ｄは、Ｄ＝ｄ1 ＋ｄ2 であり、従って上述の式（１），
（２）により、 Ｔ2 −Ｔ1 ＝（２ｄ1 ＋２ｄ2 ＋２ｄ1 ）／Ｃ −２ｄ
1 ／Ｃ ＝（２ｄ1 ＋２ｄ2 ）／Ｃ＝２Ｄ／Ｃ・・・式（３）と
なり、この式（３）から、 Ｄ＝Ｃ（Ｔ2 −Ｔ1 ）／２
・・・式（４）となる。図１（Ｂ）は動作タイムチャー
トを示す図であり、この図から明らかなように、送信エ
コーの位置を測定しなくてもＴ2 −Ｔ1 、すなわち第１
エコーを受信した時から第２エコーを受信する時までの
時間ｔ1 を求めることで、水深Ｄが求められる。
Ｄは、Ｄ＝ｄ1 ＋ｄ2 であり、従って上述の式（１），
（２）により、 Ｔ2 −Ｔ1 ＝（２ｄ1 ＋２ｄ2 ＋２ｄ1 ）／Ｃ −２ｄ
1 ／Ｃ ＝（２ｄ1 ＋２ｄ2 ）／Ｃ＝２Ｄ／Ｃ・・・式（３）と
なり、この式（３）から、 Ｄ＝Ｃ（Ｔ2 −Ｔ1 ）／２
・・・式（４）となる。図１（Ｂ）は動作タイムチャー
トを示す図であり、この図から明らかなように、送信エ
コーの位置を測定しなくてもＴ2 −Ｔ1 、すなわち第１
エコーを受信した時から第２エコーを受信する時までの
時間ｔ1 を求めることで、水深Ｄが求められる。
【００１０】図２は、本発明における装置の構成例を示
すブロック図であり、図において、図１，図４と同一符
号は同一または相当部分を示し、２３は送信器、２４は
受信器、２５はＡ／Ｄ変換器、２６はメモリー、２７は
比較器、２８は水深カウンター、２９は表示制御部、３
０は表示部、３１は操作部、３２はクロックパルス発振
器である。
すブロック図であり、図において、図１，図４と同一符
号は同一または相当部分を示し、２３は送信器、２４は
受信器、２５はＡ／Ｄ変換器、２６はメモリー、２７は
比較器、２８は水深カウンター、２９は表示制御部、３
０は表示部、３１は操作部、３２はクロックパルス発振
器である。
【００１１】次に図２に示す装置の動作について説明す
る。送信器２３からは一定周期のバースト信号を発生
し、送受波器１に供給する。送受波器１は例えば図１
（Ａ）に示すように水中走行車両２の前方に固定されて
おり、上記バースト信号に基づいて振動し、超音波を水
底３に向けて発射する。発射された超音波は水底３で反
射し、直接送受波器１へ帰来する第１反射エコー１０
と、水底３から水面１２へ向かう第２反射エコー１１と
に分かれ、第２反射エコー１１は水面１２で反射して再
び水底３へ向かい、水底３で再び反射してから送受波器
１へ帰来する。
る。送信器２３からは一定周期のバースト信号を発生
し、送受波器１に供給する。送受波器１は例えば図１
（Ａ）に示すように水中走行車両２の前方に固定されて
おり、上記バースト信号に基づいて振動し、超音波を水
底３に向けて発射する。発射された超音波は水底３で反
射し、直接送受波器１へ帰来する第１反射エコー１０
と、水底３から水面１２へ向かう第２反射エコー１１と
に分かれ、第２反射エコー１１は水面１２で反射して再
び水底３へ向かい、水底３で再び反射してから送受波器
１へ帰来する。
【００１２】これらの反射エコーは送受波器１で受信さ
れ、受信器２４で増幅されＡ／Ｄ変換器２５および比較
器２７へ入力されるが、この受信器２４にはＴＶＧ( Ti
me Variable Gain) を備えており、水深の差異び伝搬経
路の差異による減衰が補償されて出力される。このよう
にして増幅された反射エコーは、Ａ／Ｄ変換器２５で反
射エコーの強弱に応じたデジタル信号に変換されメモリ
ー６に記憶され、一方、比較器２７で基準電圧と比較さ
れ、基準電圧値以上の信号が第１反射エコー１０および
第２反射エコー１１として抽出される。
れ、受信器２４で増幅されＡ／Ｄ変換器２５および比較
器２７へ入力されるが、この受信器２４にはＴＶＧ( Ti
me Variable Gain) を備えており、水深の差異び伝搬経
路の差異による減衰が補償されて出力される。このよう
にして増幅された反射エコーは、Ａ／Ｄ変換器２５で反
射エコーの強弱に応じたデジタル信号に変換されメモリ
ー６に記憶され、一方、比較器２７で基準電圧と比較さ
れ、基準電圧値以上の信号が第１反射エコー１０および
第２反射エコー１１として抽出される。
【００１３】メモリー２６に記憶されたデジタル信号が
比較器２７で抽出された第１反射エコー１０の立ち上が
りをスタート信号として読み出され、表示制御部２９で
エコーの強弱に応じた複数の色または濃淡で表示するた
めの情報に変換され、表示部３０に供給される。また、
水深カウンター２８では、比較器２７で抽出した第１反
射エコー１０の立ち上がりををスタート信号，第２反射
エコー１１の立ち上がりをストップ信号として水中の音
速Ｃに応じたクロックパルスを計数し、これによって水
深Ｄを得、表示制御部２９にこの水深情報を送出する。
表示部３０では、ＣＲＴ画面情報を記憶するリフレッシ
ュメモリを有し、表示制御部２９からの情報を画像情報
に変換してリフレッシュメモリに一度記憶させ、表示画
面の走査速度に同期させて読み出し、各反射エコーおよ
び水深値を表示する。
比較器２７で抽出された第１反射エコー１０の立ち上が
りをスタート信号として読み出され、表示制御部２９で
エコーの強弱に応じた複数の色または濃淡で表示するた
めの情報に変換され、表示部３０に供給される。また、
水深カウンター２８では、比較器２７で抽出した第１反
射エコー１０の立ち上がりををスタート信号，第２反射
エコー１１の立ち上がりをストップ信号として水中の音
速Ｃに応じたクロックパルスを計数し、これによって水
深Ｄを得、表示制御部２９にこの水深情報を送出する。
表示部３０では、ＣＲＴ画面情報を記憶するリフレッシ
ュメモリを有し、表示制御部２９からの情報を画像情報
に変換してリフレッシュメモリに一度記憶させ、表示画
面の走査速度に同期させて読み出し、各反射エコーおよ
び水深値を表示する。
【００１４】なお、反射エコー１０，１１の画像表示は
水底の状況等を知る目的で表示するものであり、このよ
うに表示すると図３に示す表示例のようになる。すなわ
ち、水深の変化にほどんど影響されない第１反射エコー
１０と、水深の変化に対応する第２反射エコー１１と、
第２反射エコー１１とほぼ一致する水深３３とがライン
プロファイルで表示され、現時点の水深が５．２ｍと数
値表示される。なお、水深形状だけであればラインプロ
ファイル３３だけの表示を行ってもよく、このような表
示の切り換え、レンジの切り換えは、操作部３１を操作
して行う。 また表示装置は、上述のＣＲＴ表示装置だ
けでなく、放電記録紙，液晶による表示等、種々の方法
による表示装置が考えられる。
水底の状況等を知る目的で表示するものであり、このよ
うに表示すると図３に示す表示例のようになる。すなわ
ち、水深の変化にほどんど影響されない第１反射エコー
１０と、水深の変化に対応する第２反射エコー１１と、
第２反射エコー１１とほぼ一致する水深３３とがライン
プロファイルで表示され、現時点の水深が５．２ｍと数
値表示される。なお、水深形状だけであればラインプロ
ファイル３３だけの表示を行ってもよく、このような表
示の切り換え、レンジの切り換えは、操作部３１を操作
して行う。 また表示装置は、上述のＣＲＴ表示装置だ
けでなく、放電記録紙，液晶による表示等、種々の方法
による表示装置が考えられる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の水深測定方
法及びその装置は、超音波送受波器を車両に固定した構
成を取りながら車両の状態を問わず正確な水深の測定が
可能となり、フロート等を用いる場合に比べて信頼性，
安定性の高い水深の測定が可能となり、特に水中の土木
作業等に適する。
法及びその装置は、超音波送受波器を車両に固定した構
成を取りながら車両の状態を問わず正確な水深の測定が
可能となり、フロート等を用いる場合に比べて信頼性，
安定性の高い水深の測定が可能となり、特に水中の土木
作業等に適する。
【図１】本発明の測定方法を説明するための図である。
【図２】本発明の装置構成の一例を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】本発明の表示例を示す図である。
【図４】従来の方法の問題点を説明するための図であ
る。
る。
１ 超音波送受波器 ２ 車両 ３ 水底 １０ 第１反射エコー １１ 第２反射エコー １２ 水面 Ｄ 水深 ｄ1 超音波送受波器から水底までの距離 ｄ2 超音波送受波器から水面までの距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96
Claims (3)
- 【請求項１】 水中の所定位置に超音波送受波器を水底
へ向けて配備し、この超音波送受波器から発射された超
音波が水底で反射して直接この超音波送受波器に受波さ
れるエコーを第１反射エコーとし、 上記超音波送受波器から発射された超音波が水底で反射
して水面へ向かい、水面で反射して再び水底へ向かい、
再び水底で反射してから上記超音波送受波器に受波され
るエコーを第２反射エコーとした場合、 第１反射エコーと第２反射エコーとの受波時間の差異を
計算し水深の測定を行う水深測定方法。 - 【請求項２】 上記水中に配備された超音波送受波器か
ら上記水底までの距離をｄ1 ，この超音波送受波器から
上記水面までの距離をｄ2 とし、超音波を発射してから
上記第１反射エコーを受波するまでの時間をＴ1 ，超音
波を発射してから上記第２反射エコーを受波するまでの
時間をＴ 2 とし、水深をＤ、音速をＣとした場合、 Ｔ1 ＝２ｄ1 ／Ｃ Ｔ2 ＝（２ｄ1 ＋２ｄ2 ＋２ｄ
1 ）／Ｃ から、 Ｄ＝Ｃ（Ｔ2 −Ｔ1 ）／２により、超音波の発射時間を
考慮することなく、第１反射エコーを受波した時間から
第２反射エコーを受波するまでの時間を計測することで
水深の測定を行う請求項第１項記載の水深測定方法。 - 【請求項３】 水中を走行する車両に上記超音波送受波
器を水中に没するように固定して取り付け、請求項第１
項または第２項記載の水深測定方法を用いながら逐次水
深を測定して行き、水底の形状を表示する水深測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34469993A JP3287938B2 (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 水深測定方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34469993A JP3287938B2 (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 水深測定方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07181256A JPH07181256A (ja) | 1995-07-21 |
| JP3287938B2 true JP3287938B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=18371301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34469993A Expired - Fee Related JP3287938B2 (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 水深測定方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3287938B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6495004B2 (ja) * | 2014-12-26 | 2019-04-03 | 株式会社熊谷組 | 水中走行運搬車両 |
| CN106124001A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-11-16 | 厦门精图信息技术有限公司 | 基于物联网的交通路段水深信息共享系统和方法 |
-
1993
- 1993-12-21 JP JP34469993A patent/JP3287938B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07181256A (ja) | 1995-07-21 |
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