JP3598992B2

JP3598992B2 - Underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy

Info

Publication number: JP3598992B2
Application number: JP2001145057A
Authority: JP
Inventors: 浩太郎坪田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2021-05-15
Also published as: JP2002341007A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中深度自動設定型音響計測ブイに関し、特に温度センサおよび深度センサを用いて音波伝搬の良い最適深度（音波がより遠距離伝搬を行うことができる深度）に自動設定できる水中深度自動設定型音響計測ブイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の音響計測ブイは、たとえば特開昭６０−１５２９６５号公報に示される様に、音響計測ブイに取り付けられた温度センサを一旦所定の位置（深度）まで吊下げ、温度情報を無線にて送信し、その温度情報によって後述する音響計測ブイの送受波器の深度を決定し、無線による管制によって送受波器の位置をその決定された深度に切り換えることによって、より遠方の目標を探知することを目的としている。
【０００３】
図４は、従来の水中深度多段型音響計測ブイ（特開昭６０−１５２９６５号公報）の一例を示すブロック図である。
【０００４】
この従来の水中深度多段型音響計測ブイは、計測を行うために音響の送信および受信を行う送受波器１０１と、送受波器１０１を吊下げる送受波器吊下ケーブル１０２と、送受波器吊下ケーブル１０２の所定の位置（深度）を何段階かで送受波器１０１と固定することにより送受波器１０１の深度を決める固定タップ１０３と、送受波器吊下ケーブル１０２と固定タップ１０３とを巻き込んだドラム１０４と、固定タップ１０３を接続している送受波器深度切替機構１０５と、固定タップ１０３を切断するための信号を発信するための送受波器深度切替回路１０６と、送受波器深度切替回路１０６を作動させるための電源１０７と、送受波器１０１の信号を送受波器吊下ケーブル１０２を介して無線にて送受信するアンテナ１０８と、送受波器１０１による音響の送信・受信を切り替える送受信切替回路１０９と、水温を計測する温度センサ１１０と、温度センサ１１０用の吊下ケーブルである温度センサ吊下ケーブル１１１と、温度センサ吊下ケーブル１１１を介して送受信切替回路１０９に温度センサ１１０の信号を送信する温度情報送信回路１１２とで構成されている。
【０００５】
次に図４を参照して動作について説明する。水中深度多段型音響計測ブイは海面に投入（この時、電源も投入される）されると、温度センサ１１０を温度センサ吊下ケーブル１１１により吊下げ、海中下に予め決められた一定の深度まで沈下する。
【０００６】
沈下時、温度センサ１１０より出力される温度情報は、温度センサ吊下ケーブル１１１を介して温度情報送信回路１１２で処理され、送受信切替回路１０９を介してアンテナ１０８より送信される。
【０００７】
その信号を外部にて受信し、水中深度多段型音響計測ブイの最適深度を計算し、その最適深度に設定するための管制信号を送信する。管制信号は、水中深度多段型音響計測ブイのアンテナ１０８で受信され、送受信切替回路１０９を介して送受波器深度切替回路１０６に入力される。送受波器深度切替回路１０６は、送受波器深度切替機構１０５に対し対応する固定タップ１０３を切断するための切替信号を送信する。
【０００８】
切替信号を送信するまでは、送受波器１０１は、予め決められている複数の深度のうち、送受波器吊下ケーブル１０２の最も短い長さの点にある固定タップ１０３と送受波器深度切替機構１０５が接続しているため、送受波器１０１は、予め決められた深度の中で最も浅い深度で固定されている。
【０００９】
切替信号が送信されると、選択された固定タップ１０３は切断され、送受波器吊下ケーブル１０２の繰り出しが始まり、切断されなかった固定タップ１０３の送受波器吊下ケーブル１０２の位置まで繰り出して選択された深度に達する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
第１の問題点は、音響計測する前に各深度に対する温度センサによる水温の計測を実施する必要があるということである。音波伝搬の良い音線を確認するため、音響計測する前に温度センサを吊下げ、水温の計測を行った上で最適な深度を計算し、その最適深度まで音響計測を行う送受波器を吊下げ、音響計測を行うというシーケンスとなる。その結果、音響計測を行うまでに時間を要するということになる。音波伝搬の良い最適な音線は、音速および音波の送信角度に依存し、音速は、主に水温に影響される。水温は、時間、季節および海域などの影響を受けるため、音響計測する前に、計測する場所・時間の水温を必ず計測する必要がある。
【００１１】
第２の問題点は、水温を計測するための機能が水中深度多段型音響計測ブイに必要であるということである。前述した様に、水温を計測するために温度センサのみならず温度センサを吊下げさせるための温度センサ吊下ケーブルおよび温度センサからの情報を送信する温度情報送信回路などが必要になり、水中深度多段型音響計測ブイが複雑かつ大きくなるということである。水中深度多段型音響計測ブイは、消耗品であるため安価であることが要求される。また、航空機などから投下して使用する場合があるため小型化され、かつ衝撃、振動、温度などの環境性能に優れたものでなければならない。
【００１２】
本発明の目的は、小型・安価・環境性能に優れ回路規模が小さく、また海面に投入後直ちに音響計測可能な水中深度自動設定型音響計測ブイを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係わる水中深度自動設定型音響計測ブイの発明は、水温を計測する温度センサと、深度を計測する深度センサと、音響を計測するセンサ部と、沈下しながら深度を切り替えて固定する深度切替固定手段と、沈下しながら前記水温と前記深度とから音速を求め、音波が遠距離伝搬できる最適深度を選定し、前記最適深度にて深度を固定させる制御手段と、を備え、前記最適深度が、前記水温と前記深度とから求めた音速を水面の音速と比較することにより選定されることを特徴とする。
【００１５】
さらに、請求項２に係わる水中深度自動設定型音響計測ブイの発明は、水面に浮遊する浮上部と、沈下して水中に位置する水中部と、前記浮上部と前記水中部とを接続する吊下ケーブルとを含んで構成され、前記浮上部が、計測停止などの管制信号を受信する受信手段と、外部に情報を送信する送信手段とを備え、前記水中部が、水温を計測する温度センサと、深度を計測して深度切替を制御し音響を計測するプローブ部と、前記プローブ部に取り付けられる深度切替機構と、前記吊下ケーブルを前記深度切替機構に固定する複数個のタップからなるタップ群と、前記吊下ケーブルと前記タップ群とを巻き込んだケーブルパックとを備え、前記水中部が、沈下しながら各深度における水温を用いて各深度における音速を算出し、水面の音速と比較することによって音波が遠距離伝搬できる最適深度を選定し、前記最適深度にて深度を固定させることを特徴とする。
【００１６】
さらに、請求項３に係わる水中深度自動設定型音響計測ブイの発明は、前記請求項２記載の前記プローブ部が、音響計測を行うセンサ部と、深度を計測する深度センサと、前記複数個のタップを切断する信号を前記深度切替機構に送出する深度切替回路と、深度切替を実施するか否かを前記深度切替回路の動作有無により制御する制御回路と、前記温度センサ等の電源投入時における初期データを水面データとして記録する記録器と、を備えることを更に特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項４に係わる水中深度自動設定型音響計測ブイの発明は、前記請求項２記載の前記深度切替機構が、前記複数個のタップそれぞれに対し１個づつ備えられ、前記タップの数量と同数であることを更に特徴とする。
【００１８】
さらに、請求項５に係わる水中深度自動設定型音響計測ブイの発明は、前記請求項３記載の前記制御回路が、前記記録器に記録されている水温データと深度データとから導き出される音速と各深度における音速とを比較し、一定の範囲外であれば、前記深度切替回路より前記深度切替機構に切断信号を出力させ、前記タップを切断させることにより前記水中部を沈下させることを更に特徴とする。
【００１９】
さらに、請求項６に係わる水中深度自動設定型音響計測ブイの発明は、前記請求項２記載の前記吊下ケーブルと前記深度切替機構との間に、前記吊下ケーブルの下方に沿って所定の間隔で前記複数個のタップが設けられ、上方の前記タップが切断される毎に次の前記タップの位置まで前記吊下ケーブルが沈下することを更に特徴とする。
【００２０】
さらに、請求項７に係わる水中深度自動設定型音響計測ブイの発明は、前記請求項３記載の前記深度切替回路と前記制御回路との間に、前記深度切替回路から出力される切断信号の出力回数をカウントするカウンタを備え、前記カウンタが、前記出力回数をカウントすることによって、設定深度を確認することを更に特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
音響計測ブイを用いて、より遠方の目標を探知するためには音波が遠距離伝搬できる最適深度に送受波器を設置する必要があり、そのためには音波伝搬と密接な関係がある海中の温度を知る必要がある。
【００２２】
従来の技術では、音響を計測する前に事前に水温計測を行う必要があるという課題および、音響計測ブイは、消耗品であるため安価であることが要求されると共に、航空機などから投下して使用する場合があるため小型化が必要であるということから、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイは、海面の音速と一致する音速が得られる深度が最も音波伝搬に適した最適深度であるとの理論を用い、海面の温度から求まる音速とほぼ一致する深度に自動的に設定される深度設定回路および深度設定機構を備えている。
【００２３】
本発明では、温度センサ吊下ケーブル１１１および温度情報送信回路１１２などを用いず、音響計測する送受波器に取り付けられた温度センサ等の初期データ（海面の水温データ等）を記録し、吊下げながら水温を計測し、海面の音速と一致する音速となる深度にて吊下げを停止することにより、音響計測する前の水温計測−最適深度計算−深度設定というシーケンスを取り去り、直ちに音響計測を行うことができる。また、温度センサ吊下ケーブルおよび温度情報送信回路などを削減でき、小型化を行うことが可能である。
【００２４】
《第１の実施の形態》（構成の説明）次に、本発明の第１の実施の形態の構成について図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第１の実施の形態を示すブロック図である。図１（ｂ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第１の実施の形態を示す概略配置図である。
【００２５】
図１（ａ）、（ｂ）を参照すると、水中深度自動設定型音響計測ブイは、海面に浮遊し無線にて情報を送受信する浮上部１と、水中に位置し音響計測する水中部２と、浮上部１と水中部２とを結びタップ７ａ〜７ｅが切断されることにより繰り出される吊下ケーブル３と、で構成されている。
【００２６】
浮上部１は、音響計測を行うセンサ部１０のセンサ信号と深度センサ１１のセンサ信号等を吊下ケーブル３を介して無線にて送信する送信器１５／送信アンテナ１６と、計測停止などの管制信号を無線にて受信する受信器１７／受信アンテナ１８とで構成される。
【００２７】
水中部２は、水温を計測する温度センサ４と、プローブ部５と、プローブ部５に取り付けられている深度切替機構６と、吊下ケーブル３の長さ内で異なる位置に備え付けられ、吊下ケーブル３の途中の長さの位置と深度切替機構６とを固定し、水中部２の深度を吊下ケーブル３の途中の長さの位置に設定するタップ７ａ〜７ｅと、タップ７ａ〜７ｅで構成されるタップ群８と、吊下ケーブル３とタップ群８を巻き込んだケーブルパック９と、で構成される。
【００２８】
従って、吊下ケーブル３が一定の間隔（所定の間隔）で深度切替機構６に固定されることになり、タップ７ａ〜７ｅを切断しない限りそのタップ深度（タップ７ａ〜７ｅのいずれかが規定する深度）でプローブ部５が海中に固定される。タップ群８は、図１では５本のタップ７ａ〜７ｅで構成されているが、５本に限定されるものではない。また、吊下ケーブル３に沿ってタップ７ａ〜７ｅが所定の間隔で装着されるが、この所定の間隔は等間隔であってもよいし、等間隔でなくてもよい。この所定の間隔は予め分かっているので、等間隔であってもなくても音響計測に支障を来すものではない。
【００２９】
プローブ部５は、音響計測を行うセンサ部１０と、深度を計測する深度センサ１１と、タップ群８のタップ７ａ〜７ｅを切断する切断信号を深度切替機構６に送信する深度切替回路１２と、深度切替を実施するか否かを深度切替回路１２の動作有無により制御する制御回路１３と、温度センサ４等の電源投入時の初期データを海面データ（つまり、海面の水温データと海面の深度データ）として記録する記録器１４と、を備えている。
【００３０】
深度切替機構６は、タップ７ａ〜７ｅのそれぞれに対して１個ずつ備えられている。よって、タップ７ａ〜７ｅの数量と同数の深度切替機構６があり、図１では、深度切替機構６の数量は５個となる。
【００３１】
制御回路１３（制御手段）は、深度切替回路１２より、タップ７ａ〜７ｅのそれぞれに接続された深度切替器機構６にＤＣ電圧の有無を表す信号（以下においてＤＣ電圧有り：Ｈ信号と称す、ＤＣ電圧無し：Ｌ信号と称す）を送信させ、Ｈ信号（切断信号）を送られたタップ７ａ〜７ｅは切断され、Ｌ信号を送られたタップ７ａ〜７ｅは切断しないことにより深度切替の制御を実施する。
【００３２】
（動作の説明）次に図１（ａ）、（ｂ）を参照して、第１の実施の形態の動作について説明する。水中深度自動設定型音響計測ブイは、海面に投入されると電源が入り（電源投入）温度センサ４および深度センサ１１が動作を開始し、温度センサ４および深度センサ１１が正常である出力電圧に達した時、その出力信号が海面の水温データおよび深度データとして記録器１４に記録される。また、水中深度自動設定型音響計測ブイが海面に投入されると同時に水中部２の自重にて沈下を始め、吊下ケーブル３がケーブルパック９から繰り出され、水中部２を海面下に吊下げる。
【００３３】
水中部２は海中に沈下しながら、温度センサ４は水温データを、深度センサ１１は深度データを逐次制御回路１３に出力し、制御回路１３はこの吊下深度における音速を導き出す。制御回路１３は、記録器１４に記録されている海面の水温データと海面の深度データから導き出される音速（海面の音速）と比較し、一定の範囲外であれば、深度切替回路１２より深度切替機構６にＨ信号を出力させ、タップ７ａ〜７ｅを切断させることにより水中部２をさらに沈下させる。
【００３４】
一方、水中部２が吊下げられている吊下深度において、温度センサ４が計測した水温データと深度センサ１１が計測した深度データとから導き出される音速が、記録器１４に記録されている海面の水温データと海面の深度データから導き出される音速と比較して、一定の範囲内であったとき、制御回路１３は、深度切替回路１２より深度切替機構６にＬ信号を出力させ、タップ７ａ〜７ｅの切断を行わず、タップ７ａ〜７ｅのいずれかにて水中部２は吊下ケーブル３の繰り出しを止め、吊下げが止まる。つまり、水中部２の沈下が停止する。
【００３５】
吊下げが止まった吊下深度においてセンサ部１０によって音響計測を行い、深度センサ１１の深度データと共に情報（音響計測結果、深度データ、水温データ等）を吊下ケーブル３を介して送信器１５および送信アンテナ１６より無線にて図示しない外部へ送信する。
【００３６】
この一連の動作により、水中部２は、音波伝搬の最適な深度に自動的に吊下げられ音響計測を行うことができる。
【００３７】
《第２の実施の形態》次に本発明の第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図２（ａ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第２の実施の形態を示すブロック図である。図２（ｂ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第２の実施の形態を示す概略配置図である。
【００３８】
図２（ａ）、（ｂ）を参照すると、図１（ａ）、（ｂ）と比較して深度切替回路１２と制御回路１３との間にカウンタ１９が設けられ、深度センサ１１が削除されている。その他の構成は、図１（ａ）、（ｂ）に示す第１の実施の形態と同一なので、その説明を省略する。
【００３９】
深度切替回路１２から出力されるパルスのＨ信号を、カウンタ１９にてカウントするそのカウンタ数をＡＳＣＩＩ等にて深度センサ１１の情報の代わりに吊下ケーブル３経由にて送信器１５に送ることにより、深度センサ１１を用いずに設定深度を確認することができるという特徴がある。従って、本発明の第２の実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加えて、深度センサ１１を用いずに設定深度を確認することができるという効果を有する。
【００４０】
深度センサ１１を用いないで、設定深度を確認する動作について、図を参照してさらに説明する。図３は、本発明の吊下ケーブル３の繰り出しを説明するための図である。タップ７ａ、７ｂがすでに切断され、タップ７ｃが吊下ケーブル３を保持し、タップ７ｃが設定する深度に、水中部２が位置している状態である。ここで、浮上部１とタップ７ａ、タップ７ａとタップ７ｂ、タップ７ｂとタップ７ｃ、タップ７ｃと図示しないタップ７ｄ、図示しないタップ７ｄと図示しないタップ７ｅ、図示しないタップ７ｅとプローブ部５等々の間隔（所定の間隔）である刻み長さがそれぞれ２００ｍに事前に設定されているものとする。従って、吊下ケーブル３の全長は１，２００ｍになる。
【００４１】
水中深度自動設定型音響計測ブイは、海面に投入されると、水中部２の自重によって沈下し、吊下ケーブル３がケーブルパック９から繰り出され、海面下２００ｍの深度に設定される。Ｈ信号が、２回出力されたことを確認できた場合、タップ７ａ、７ｂが切断されるので、さらに吊下ケーブル３がケーブルパック９から繰り出されて４００ｍ沈下する。ここで、図３に示す状態になり、水中部２の自重で沈下する２００ｍを含み、吊下ケーブル３は全長６００ｍが繰り出されたことになる。従って、水中部２の深度が、６００ｍに設定されたことになる。
【００４２】
尚、本発明は上記し、且つ、図面に示す実施の形態に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施し得るものである。例えば、本実施の形態では深度の設定刻み長さ（所定の間隔）が図３では、２００ｍであるが、この値に限定されることなく必要に応じて変更することが可能である。また、海面、海中を対象として説明したが、水面、水中に対しても適用することが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
第１の効果は、温度センサを吊下げた後、音響計測を行うセンサ部を吊下げさせるのではなくて温度センサと音響計測を行うセンサ部を一緒に吊下げ、温度センサにて水温計測しながら音響計測を行うセンサ部の深度を設定し、音響計測を可能にした事により、水中深度自動設定型音響計測ブイを海中に投入した後に音響計測するまでの時間を短縮し、従来よりも信頼性が高まる効果がある。
【００４４】
第２の効果は、温度センサ吊下ケーブルおよび温度情報送信回路を削減できることである。その理由は、音波伝搬の最適な深度は海面の音速と等しい音速が得られる位置（つまり、深度）であることに着目し、温度センサと深度センサから導き出される音速により海面の音速と一致（ある範囲内で一致する状態を含む）する深度まで深度切替を実施することにより、自動的に最適深度まで音響計測を行うセンサ部を吊下げることを可能にしたためである。
【００４５】
第３の効果は、深度センサを用いずに、従って深度データを送信することなく、設定深度を確認することができるということである。その理由は、深度切替回路と制御回路との間にカウンタが設けられており、深度切替回路から出力されるパルスのＨ信号（切断信号）を、カウンタにてカウントするそのカウンタ数をＡＳＣＩＩ等にて深度センサの情報（深度データ）の代わりに吊下ケーブル経由にて送信器に送ることにより、深度センサを用いずに設定深度を確認することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第１の実施の形態を示すブロック図である。図１（ｂ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第１の実施の形態を示す概略配置図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第２の実施の形態を示すブロック図である。図２（ｂ）は、本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの第２の実施の形態を示す概略配置図である。
【図３】本発明の水中深度自動設定型音響計測ブイの吊下ケーブルの繰り出しを説明するための図である。
【図４】従来の水中深度多段型音響計測ブイの一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１浮上部
２水中部
３吊下ケーブル
４温度センサ
５プローブ部
６深度切替機構
７タップ
８タップ群
９ケーブルパック
１０センサ部
１１深度センサ
１２深度切替回路
１３制御回路
１４記録器
１５送信器
１６送信アンテナ
１７受信器
１８受信アンテナ
１９カウンタ
１０１送受波器
１０２送受波器吊下ケーブル
１０３固定タップ
１０４ドラム
１０５送受波器深度切替機構
１０６送受波器深度切替回路
１０７電源
１０８アンテナ
１０９送受信切替回路
１１０温度センサ
１１１温度センサ吊下ケーブル
１１２温度情報送信回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy, and more particularly to an underwater depth automatic setting device capable of automatically setting an optimum depth of sound wave propagation (depth at which sound waves can propagate farther) using a temperature sensor and a depth sensor. It relates to a setting type acoustic measurement buoy.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-152965, for example, this type of acoustic measurement buoy temporarily suspends a temperature sensor attached to the acoustic measurement buoy to a predetermined position (depth) and wirelessly transmits temperature information. The depth of the transducer of the acoustic measurement buoy described later is determined based on the temperature information, and the position of the transducer is switched to the determined depth by wireless control to detect a farther target. It is aimed at.
[0003]
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional underwater depth multi-stage acoustic measurement buoy (Japanese Patent Laid-Open No. 60-152965).
[0004]
This conventional underwater depth multi-stage acoustic measurement buoy includes a transducer 101 for transmitting and receiving sound for measurement, a transducer suspending cable 102 for suspending the transducer 101, and a transducer suspender. A fixed tap 103 for determining the depth of the transducer 101 by fixing a predetermined position (depth) of the lower cable 102 to the transducer 101 in several stages, and a suspension cable 102 and a fixed tap 103 for the transducer A transducer depth switching mechanism 105 connecting the wound drum 104, the fixed tap 103, a transducer depth switching circuit 106 for transmitting a signal for cutting the fixed tap 103, and a transducer depth A power supply 107 for operating the switching circuit 106, an antenna 108 for wirelessly transmitting / receiving a signal from the transducer 101 via the transducer suspension cable 102, A transmission / reception switching circuit 109 for switching transmission / reception of sound by the 101, a temperature sensor 110 for measuring water temperature, a temperature sensor hanging cable 111 which is a hanging cable for the temperature sensor 110, and a temperature sensor hanging cable 111 And a temperature information transmission circuit 112 for transmitting a signal of the temperature sensor 110 to the transmission / reception switching circuit 109.
[0005]
Next, the operation will be described with reference to FIG. When the underwater depth multi-stage acoustic measurement buoy is put on the sea surface (at this time, the power is also turned on), the temperature sensor 110 is suspended by the temperature sensor suspension cable 111 to reach a predetermined depth below the sea. Sinks.
[0006]
At the time of subsidence, the temperature information output from the temperature sensor 110 is processed by the temperature information transmission circuit 112 via the temperature sensor suspension cable 111, and transmitted from the antenna 108 via the transmission / reception switching circuit 109.
[0007]
The signal is received externally, the optimum depth of the underwater depth multi-stage acoustic measurement buoy is calculated, and a control signal for setting the optimum depth is transmitted. The control signal is received by the antenna 108 of the underwater depth multistage acoustic measurement buoy, and is input to the transducer depth switching circuit 106 via the transmission / reception switching circuit 109. The transceiver depth switching circuit 106 transmits a switching signal for disconnecting the corresponding fixed tap 103 to the transceiver depth switching mechanism 105.
[0008]
Until the transmission of the switching signal, the transducer 101 includes the fixed tap 103 at the point of the shortest length of the transducer suspension cable 102 and the transducer Since the mechanism 105 is connected, the transducer 101 is fixed at the shallowest depth among the predetermined depths.
[0009]
When the switching signal is transmitted, the selected fixed tap 103 is disconnected, and the extension of the transducer hanging cable 102 is started, and the unfixed fixed tap 103 is extended to the position of the transducer hanging cable 102. Reach the selected depth.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
A first problem is that it is necessary to measure the water temperature by a temperature sensor at each depth before performing acoustic measurement. To check sound rays with good sound wave propagation, suspend the temperature sensor before measuring the sound, measure the water temperature, calculate the optimal depth, and suspend the transducer that measures the sound to the optimal depth. This is a sequence of lowering and performing acoustic measurement. As a result, it takes time to perform acoustic measurement. The optimal sound ray with good sound wave propagation depends on the sound speed and the transmission angle of the sound wave, and the sound speed is mainly affected by the water temperature. Since water temperature is affected by time, season, sea area, etc., it is necessary to measure the water temperature at the place and time to be measured before acoustic measurement.
[0011]
The second problem is that a function for measuring the water temperature is required for the underwater depth multi-stage acoustic measurement buoy. As described above, not only a temperature sensor but also a temperature sensor suspension cable for suspending the temperature sensor and a temperature information transmission circuit for transmitting information from the temperature sensor are required to measure the water temperature. This means that the multi-stage acoustic measurement buoy is complicated and large. The underwater depth multi-stage acoustic measurement buoy is required to be inexpensive because it is a consumable. In addition, since it may be used by being dropped from an aircraft or the like, it must be miniaturized and have excellent environmental performance such as shock, vibration, and temperature.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy which is compact, inexpensive, has excellent environmental performance, has a small circuit scale, and can perform acoustic measurement immediately after being placed on the sea surface.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the invention of the water depth autoconfiguration acoustic measurement buoy according to claim 1 includes a temperature sensor for measuring the water temperature, and depth sensor for measuring the depth, a sensor unit for measuring an acoustic A depth switching fixing means for switching and fixing the depth while sinking, obtaining a sound speed from the water temperature and the depth while sinking, selecting an optimum depth at which sound waves can propagate over a long distance, and fixing the depth at the optimum depth. Control means for causing the water temperature and the depth to determine the optimum depth by comparing the sound speed obtained from the water temperature and the depth with the sound speed on the water surface .
[0015]
Further, the invention of the underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy according to claim 2 includes a floating part floating on the water surface, a submerged part submerged and located in the water, and a suspension connecting the floating part and the submerged part. A temperature sensor configured to include a lower cable, the levitation portion includes a receiving unit that receives a control signal such as measurement stop, and a transmitting unit that transmits information to the outside, and the underwater part measures a water temperature. A probe unit for measuring sound by controlling depth switching by measuring depth, a depth switching mechanism attached to the probe unit, and a tap including a plurality of taps for fixing the suspension cable to the depth switching mechanism. Group, a cable pack including the hanging cable and the tap group, the underwater part calculates the sound speed at each depth using the water temperature at each depth while sinking, and the sound speed of the water surface Selects the optimal depth waves can far propagate by compare, characterized in that fixing the depth at the optimum depth.
[0016]
Further, the invention of the water depth autoconfiguration acoustic measurement buoy according to claim 3, wherein the probe portion of the claim 2 is a sensor unit for performing acoustic measurements, and depth sensor for measuring the depth of the plurality A depth switching circuit that sends a signal to cut the tap to the depth switching mechanism, a control circuit that controls whether or not to perform depth switching based on whether or not the depth switching circuit is operating, and a power supply when the power of the temperature sensor or the like is turned on. And a recorder for recording the initial data as water surface data.
[0017]
Further, in the invention of an underwater depth automatic setting type sound measurement buoy according to claim 4 , the depth switching mechanism according to claim 2 is provided one for each of the plurality of taps, and the number of taps and It is further characterized by the same number.
[0018]
Further, in the invention of an underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy according to claim 5 , the control circuit according to claim 3 is configured so that the control circuit according to claim 3 has a sound speed derived from water temperature data and depth data recorded in the recorder. Comparing the sound speed at the depth, if out of a certain range, output a disconnection signal from the depth switching circuit to the depth switching mechanism, and cut the tap to sink the underwater part. I do.
[0019]
Further, the invention of the underwater depth automatic setting type sound measurement buoy according to claim 6 is provided between the suspension cable according to claim 2 and the depth switching mechanism, along a predetermined area below the suspension cable. The method is further characterized in that the plurality of taps are provided at intervals, and each time the upper tap is cut, the suspension cable sinks to the position of the next tap.
[0020]
Further, according to a seventh aspect of the present invention, there is provided an underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy between the depth switching circuit and the control circuit according to the third aspect , wherein a cutting signal output from the depth switching circuit is output. A counter for counting the number of times is provided, and the counter checks the set depth by counting the number of times of output.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In order to detect a distant target using an acoustic measurement buoy, it is necessary to install a transducer at the optimum depth where sound waves can propagate over a long distance. Need to know.
[0022]
In the conventional technology, it is necessary to measure the water temperature in advance before measuring the sound.In addition, the sound measurement buoy is required to be inexpensive because it is a consumable and dropped from an aircraft or the like. Since it is necessary to use a small size because it may be used, the underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy of the present invention is a depth at which a sound speed matching the sound speed of the sea surface is obtained at an optimum depth most suitable for sound wave propagation. Based on the theory that there is, there is provided a depth setting circuit and a depth setting mechanism that are automatically set to a depth substantially matching the sound speed obtained from the sea surface temperature.
[0023]
In the present invention, without using the temperature sensor suspension cable 111 and the temperature information transmission circuit 112, the initial data of the temperature sensor and the like attached to the transducer for acoustic measurement (sea surface water temperature data, etc.) is recorded and suspended. By measuring the water temperature while stopping the suspension at the depth where the sound speed matches the sound speed of the sea surface, the sequence of water temperature measurement before sound measurement-optimum depth calculation-depth setting is removed, and sound measurement is immediately performed be able to. Further, the temperature sensor hanging cable and the temperature information transmission circuit can be reduced, and the size can be reduced.
[0024]
<< First Embodiment >> (Description of Configuration) Next, the configuration of a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1A is a block diagram showing a first embodiment of an underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy according to the present invention. FIG. 1B is a schematic layout diagram showing a first embodiment of an underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy of the present invention.
[0025]
Referring to FIGS. 1 (a) and 1 (b), an underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy floats on the sea surface and transmits and receives information wirelessly, and an underwater part 2 which is located in the water and performs acoustic measurement. And the suspension cable 3 which is connected to the floating part 1 and the underwater part 2 and is fed out by cutting the taps 7a to 7e.
[0026]
The levitation 1 includes a transmitter 15 / transmitting antenna 16 for wirelessly transmitting a sensor signal of the sensor unit 10 for performing acoustic measurement, a sensor signal of the depth sensor 11, and the like via the suspension cable 3; It comprises a receiver 17 and a receiving antenna 18 for receiving signals wirelessly.
[0027]
The underwater part 2 is provided at a different position within the length of the suspension cable 3 with a temperature sensor 4 for measuring water temperature, a probe part 5, a depth switching mechanism 6 attached to the probe part 5, and a suspension part. Taps 7a to 7e, which fix the midway length position of the cable 3 and the depth switching mechanism 6 and set the depth of the underwater portion 2 to a midway length position of the suspension cable 3, and taps 7a to 7e. And a cable pack 9 in which the hanging cable 3 and the tap group 8 are wound.
[0028]
Therefore, the suspension cable 3 is fixed to the depth switching mechanism 6 at a fixed interval (predetermined interval), and unless the taps 7a to 7e are cut, the tap depth (one of the taps 7a to 7e is specified). The probe unit 5 is fixed in the sea at (depth). The tap group 8 includes five taps 7a to 7e in FIG. 1, but is not limited to five taps. Further, the taps 7a to 7e are attached at predetermined intervals along the suspension cable 3, but the predetermined intervals may or may not be equal. Since the predetermined interval is known in advance, it does not hinder acoustic measurement whether the interval is equal or not.
[0029]
The probe unit 5 includes a sensor unit 10 that performs acoustic measurement, a depth sensor 11 that measures depth, a depth switching circuit 12 that transmits a disconnection signal that disconnects the taps 7a to 7e of the tap group 8 to the depth switching mechanism 6, A control circuit 13 for controlling whether or not to perform the depth switching based on whether or not the depth switching circuit 12 is operating, and initial data at the time of turning on the power of the temperature sensor 4 and the like are sea surface data (ie, sea surface water temperature data and sea surface depth data). ), And a recorder 14 for recording the information.
[0030]
One depth switching mechanism 6 is provided for each of the taps 7a to 7e. Therefore, there are the same number of depth switching mechanisms 6 as the number of taps 7a to 7e, and the number of depth switching mechanisms 6 is five in FIG.
[0031]
The control circuit 13 (control means) sends a signal indicating the presence or absence of a DC voltage to the depth switch mechanism 6 connected to each of the taps 7 a to 7 e from the depth switching circuit 12 (hereinafter, referred to as a DC voltage: H signal, No DC voltage: L signal is transmitted), taps 7a to 7e to which an H signal (cut signal) is sent are cut off, and taps 7a to 7e to which an L signal is sent are not cut, thereby controlling depth switching. Is carried out.
[0032]
(Description of Operation) Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b). The underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy is turned on (powered on) when it is put on the sea surface, the temperature sensor 4 and the depth sensor 11 start operating, and the temperature sensor 4 and the depth sensor 11 return to an output voltage at which the temperature sensor 4 and the depth sensor 11 are normal. When reached, the output signal is recorded on the recorder 14 as sea surface water temperature data and depth data. In addition, at the same time when the underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy is put on the sea surface, it starts to sink under its own weight of the underwater part 2, the suspension cable 3 is drawn out from the cable pack 9, and the underwater part 2 is suspended below the sea surface. .
[0033]
While the underwater part 2 sinks in the sea, the temperature sensor 4 outputs the water temperature data and the depth sensor 11 outputs the depth data to the control circuit 13 sequentially, and the control circuit 13 derives the sound speed at the suspended depth. The control circuit 13 compares the water temperature data of the sea surface recorded in the recorder 14 with the sound speed derived from the sea surface depth data (the sound speed of the sea surface). By causing the mechanism 6 to output the H signal and cutting off the taps 7a to 7e, the underwater part 2 is further lowered.
[0034]
On the other hand, at the suspended depth at which the underwater part 2 is suspended, the sound velocity derived from the water temperature data measured by the temperature sensor 4 and the depth data measured by the depth sensor 11 is calculated based on the sea surface recorded on the recorder 14. When compared with the sound velocity derived from the water temperature data and the sea surface depth data, when the sound speed is within a certain range, the control circuit 13 causes the depth switching circuit 6 to output the L signal from the depth switching circuit 12, and the taps 7a to 7e. , The underwater part 2 stops the extension of the suspension cable 3 at any of the taps 7a to 7e, and the suspension stops. That is, settlement of the underwater part 2 stops.
[0035]
Acoustic measurement is performed by the sensor unit 10 at the suspended depth at which the suspension is stopped, and information (acoustic measurement results, depth data, water temperature data, etc.) along with the depth data of the depth sensor 11 is transmitted via the suspension cable 3 to the transmitter 15 and The signal is transmitted from the transmission antenna 16 to the outside (not shown) by radio.
[0036]
By this series of operations, the underwater section 2 can be automatically suspended at the optimum depth of sound wave propagation and perform acoustic measurement.
[0037]
<< Second Embodiment >> Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2A is a block diagram showing a second embodiment of the underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy of the present invention. FIG. 2B is a schematic layout diagram showing a second embodiment of the underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy of the present invention.
[0038]
Referring to FIGS. 2A and 2B, a counter 19 is provided between the depth switching circuit 12 and the control circuit 13 as compared with FIGS. 1A and 1B, and the depth sensor 11 is deleted. ing. The other configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIGS. 1A and 1B, and the description thereof is omitted.
[0039]
The H signal of the pulse output from the depth switching circuit 12 is counted by a counter 19, and the counter number is sent to the transmitter 15 via the suspension cable 3 instead of the information of the depth sensor 11 by ASCII or the like. The feature is that the set depth can be confirmed without using the depth sensor 11. Therefore, the second embodiment of the present invention has an effect that the set depth can be confirmed without using the depth sensor 11 in addition to the effect of the first embodiment.
[0040]
The operation of confirming the set depth without using the depth sensor 11 will be further described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram for explaining the extension of the suspension cable 3 of the present invention. The taps 7a and 7b are already cut, the tap 7c holds the suspension cable 3, and the underwater part 2 is located at the depth set by the tap 7c. Here, the floating part 1 and the tap 7a, the tap 7a and the tap 7b, the tap 7b and the tap 7c, the tap 7c and the not-shown tap 7d, the not-shown tap 7d and the not-shown tap 7e, the not-shown tap 7e and the probe unit 5, etc. It is assumed that the interval length (interval (predetermined interval)) is set to 200 m in advance. Therefore, the total length of the suspension cable 3 is 1,200 m.
[0041]
When the underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy is placed on the sea surface, it sinks due to its own weight of the underwater part 2, the suspension cable 3 is drawn out from the cable pack 9, and is set at a depth of 200 m below the sea surface. When it is confirmed that the H signal has been output twice, the taps 7a and 7b are cut, and the suspension cable 3 is further extended from the cable pack 9 and sinks for 400 m. Here, the state shown in FIG. 3 is reached, including 200 m submerging by the weight of the underwater part 2, and the suspension cable 3 has been extended for a total length of 600 m. Therefore, the depth of the underwater part 2 is set to 600 m.
[0042]
The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, but can be implemented with appropriate modifications within a scope that does not change the gist of the present invention. For example, in the present embodiment, the set length of the depth (predetermined interval) is 200 m in FIG. 3, but it is not limited to this value and can be changed as needed. In addition, although the description has been made for the sea surface and underwater, the present invention can be applied to water surface and underwater.
[0043]
【The invention's effect】
The first effect is that, after suspending the temperature sensor, instead of suspending the sensor unit for performing acoustic measurement, the temperature sensor and the sensor unit for performing acoustic measurement are suspended together, and the water temperature is measured by the temperature sensor. By setting the depth of the sensor unit that performs sound measurement while enabling sound measurement, the time until the sound measurement after placing the underwater depth automatic setting type sound measurement buoy in the sea is shortened, and it is more reliable than before This has the effect of increasing the quality.
[0044]
The second effect is that the temperature sensor suspension cable and the temperature information transmission circuit can be reduced. Focusing on the fact that the optimal depth of sound wave propagation is the position where the sound speed equal to the sound speed of the sea surface is obtained (that is, the depth), the sound speed derived from the temperature sensor and the depth sensor matches the sound speed of the sea surface (some This is because, by performing the depth switching to a depth that includes a matching state within the range), it is possible to automatically suspend the sensor unit that performs the acoustic measurement to the optimum depth.
[0045]
A third effect is that the set depth can be confirmed without using a depth sensor and therefore without transmitting depth data. The reason is that a counter is provided between the depth switching circuit and the control circuit, and the H signal (cut signal) of the pulse output from the depth switching circuit is counted by the counter and the counter number is converted to ASCII or the like. This is because the set depth can be confirmed without using the depth sensor by sending the information to the transmitter via the suspension cable instead of the information (depth data) of the depth sensor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a block diagram showing a first embodiment of an underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy according to the present invention. FIG. 1B is a schematic layout diagram showing a first embodiment of an underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy of the present invention.
FIG. 2A is a block diagram showing a second embodiment of an underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy according to the present invention. FIG. 2B is a schematic layout diagram showing a second embodiment of the underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining the extension of a suspension cable of the underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional underwater depth multi-stage acoustic measurement buoy.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Floating part 2 Underwater part 3 Hanging cable 4 Temperature sensor 5 Probe part 6 Depth switching mechanism 7 Tap 8 Tap group 9 Cable pack 10 Sensor part 11 Depth sensor 12 Depth switching circuit 13 Control circuit 14 Recorder 15 Transmitter 16 Transmitting antenna 17 Receiver 18 Receiving antenna 19 Counter 101 Transceiver 102 Transceiver suspension cable 103 Fixed tap 104 Drum 105 Transceiver depth switching mechanism 106 Transceiver depth switching circuit 107 Power supply 108 Antenna 109 Transmission / reception switching circuit 110 Temperature sensor 111 Temperature sensor suspension cable 112 Temperature information transmission circuit

Claims

Temperature sensor for measuring water temperature, depth sensor for measuring depth, sensor unit for measuring sound, depth switching fixing means for switching and fixing depth while sinking, sound speed from the water temperature and the depth while sinking Control means for selecting the optimum depth at which the sound wave can be transmitted over a long distance, and fixing the depth at the optimum depth, wherein the optimum depth is the sound speed of the water surface determined from the water temperature and the depth. An underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy characterized by being selected by comparing with

A floating part floating on the surface of the water, a submersible part that sinks and is located in the water, and a suspension cable that connects the floating part and the underwater part, wherein the floating part is controlled such as by stopping measurement. A receiving unit that receives a signal, and a transmitting unit that transmits information to the outside, the underwater unit includes a temperature sensor that measures a water temperature, a probe unit that measures depth, controls depth switching, and measures sound. A depth switching mechanism attached to the probe unit, a tap group including a plurality of taps for fixing the suspension cable to the depth switching mechanism, and a cable pack including the suspension cable and the tap group. Provided, the underwater part calculates the sound velocity at each depth using the water temperature at each depth while sinking, and selects the optimum depth at which the sound wave can propagate over a long distance by comparing with the sound velocity of the water surface, Water depth autoconfiguration acoustic measurement buoy, characterized in that fixing the depth at proper depth.

The probe section, a sensor section for performing acoustic measurement, a depth sensor for measuring depth, a depth switching circuit that sends a signal for cutting the plurality of taps to the depth switching mechanism, and whether to perform depth switching. 3. The apparatus according to claim 2 , further comprising: a control circuit that controls whether the depth switching circuit is operating or not, and a recorder that records initial data at power-on of the temperature sensor or the like as water surface data. Underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy.

The underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy according to claim 2 , wherein the depth switching mechanism is provided one for each of the plurality of taps, and the number is the same as the number of the taps.

The control circuit compares the sound speed derived from the water temperature data and the depth data recorded in the recorder with the sound speed at each depth, and if the sound speed is outside a certain range, the depth switching circuit outputs the depth switching mechanism. The underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy according to claim 3 , further comprising: causing the underwater part to sink by outputting a disconnection signal to disconnect the tap.

The plurality of taps are provided at predetermined intervals along the lower part of the suspension cable between the suspension cable and the depth switching mechanism, and each time the upper tap is cut, the next tap is provided. The underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy according to claim 2, wherein the suspension cable sinks down to a position.

A counter is provided between the depth switching circuit and the control circuit to count the number of times a disconnection signal is output from the depth switching circuit, and the counter counts the number of outputs to confirm a set depth. The underwater depth automatic setting type acoustic measurement buoy according to claim 3 , further comprising: