JP4257402B2 - 水中電磁波映像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
この発明は淡水中を伝搬する電磁波によるエコー映像装置の改良に関するもので、特に観測対象とされる水圏空間を成す水の電気伝導度に応じて自身を適応化ないし最適化せしめる機構を有する該装置に関する。
【０００２】
陸水（河川湖沼を成す水、井戸水も含まれる）ないし市水（水道水）を成す所の淡水は海水と異なり塩分ないし電解質を全く或いは殆ど含まないので電気伝導度が十分低く、ＶＨＦ領域の電磁波にとってはただの誘電体ないし僅かに損失性を持つ誘電体に見え、その中を波としての電磁波が伝搬し得、これを利用して通信ないし計測、テレメトリーなどが有効に可能である事が知られ、例えば本発明と同じ発明者の発明になる特開平８−６５２２０等にこれを見る事が出来る。またパルス反射法を適用するとソーナーと類似した水底およびそのやや奥の方までの断面の映像などが得られる事も知られ、例えば信学技報ＳＡＮＥ９７−１２（１９９７．１１）などにこれを見る事ができる。
【０００３】
しかるにこれら従来例においては観測周波数ないし使用周波数、またその他の動作諸元は固定であり、対象となる水圏空間を成す水の性状に応じて変更される様には出来ていない。即ち対象の水が非常に品質の良い清浄な河川湖沼の水の場合が装置設計の、また装置の諸元の設定の基準とされ、水が粗悪な場合、即ち故意にであろうとなかろうと多少の塩分ないし電解質が含まれる場合への対応が不十分である。理論的また実験的に知られている電気伝導度と減衰の周波数特性との関係は、例えば図２に見る様な関係がある。図中の区間３と区間２は図示の試算式に則する領域であるが、区間１より高周波側は試算式の損失のモデルが現実とそぐわなくなるために実測値の方を採用せねばならない。区間３は現象の全体像を直流時定数が支配する領域、区間２の内で区間１の実測値のグラフが立ち上がる部分より左方の領域が波として伝わる電磁波が実用的に存在し得る領域に相当し、ここで述べている様な水中電磁波通信ないし計測に適した周波数領域を意味する。これより塩分による電気伝導度が大きい程観測周波数をあげて変位電流が伝導電流に負けないようにしなければならない事が、またそれでも減衰値は上昇し、それに応じてエコー観測可能なあるいは通信到達可能な距離限界が小さくなる事がわかる。
【０００４】
本発明はこの事情に応じて観測対象とされる水圏空間を成す水の電気伝導度に応じて自身を適応化ないし最適化せしめる機構を有する水中電磁波通信装置あるいは同エコー探査装置を実現せんとする物で、これにおいて、図１に示す様に、例えば自身の用いる水中アンテナの電極間の直流抵抗を観測する事でもって対象となる水の電気伝導度をおおまかにでも知り、これに応じて観測周波数ないし動作周波数を適応的に制御するごとく構成された事を特徴とする。
【０００５】
すなわち水中に置かれたアンテナ（例えばダイポールアンテナ）（１）は高周波的には送受信機（２）に、直流的には電気伝導度計測回路（３）に各々結合されている。（４）はこのような分離結合を成すための直流トラップおよび高周波トラップを一体化した分離結合回路である。この電気伝導度計測回路（３）および分離結合回路の構成はかかる文言でもって同業者、経験者ないし有識者には必要十分に自明であるから、ここで詳細を説明することはしない。
【０００６】
制御装置（５）は該電気伝導度計測回路（３）の観測結果を得て送受信機（２）の動作諸元を制御修飾して、電気伝導度が高いすなわち粗悪で不純物の多い水の場合ほど観測周波数を上げる、送信出力を上げる、受信機のゲインを上げる、観測帯域幅を狭める、などの手立てを講じる。もちろん修飾の対象はこれらに限らず種々様々なものがあり得る。
【０００７】
この例ではかかる如く自動制御にしているが、電気伝導度の数字ないしその推定値に関する情報は、図３に示す様に、手動で入力しても良い。図３の例ではつまみ（６）を回す事で図示せぬ内蔵されたロータリースイッチでもってこの制御を手動的に行う様に構成されている。ここで電気伝導度の推定値に関する情報は、用途に応じては図３の様に、数値でなくとも分類で与えれば十分である
【０００８】
分類として例えば河川湖沼の内陸上流部の陸水の場合、電気伝導度はおおむね１０ｍＳ程度であるから、最適周波数は３０ＭＨｚないし１００ＭＨｚという程度となる。
これが市水ないしプールの水となると故意に塩素や硫酸銅などの殺菌剤入れてあるので電気伝導度は７０ｍＳとかになり、最適周波数は１００ＭＨｚないし３００ＭＨｚとなる。更に非常に汚染された、工業地区を背後に控えた中小河川の河口部では海水が混入ないし環流しなくとも２００ｍＳとかいう値になり、最適周波数は２００ＭＨｚないし５００ＭＨｚ都下になる。もちろんこれらの数字は理論的よりもむしろ経験的に、また装置の個性に応じて適宜設定ないし予定すれば良いまでの事であり、本質的に本発明の実施上の自由度に属する。従って本発明において本質的な事は、自動的、自律的或いは手動的、他律的を問わずこのようにして観測対象とされる水圏空間を成す水の電気伝導度に応じて修飾する如く構成された事にある。
【０００９】
以上に説明されたごとく、本発明の実施によれば観測対象とされる水圏空間を成す水の電気伝導度に応じて常に最適な通信ないし探査が行なえるので産業上応用して有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの好ましい実施例における装置内の構成を示す模式図である。
【図２】水の電気伝導度とその中を伝搬する電磁波の減衰の周波数特性との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の今一つの好ましい実施例を示すスケッチである。
これらにおいて、
（１）アンテナ
（２）送受信機
（３）電気伝導度測定回路
（４）分離結合回路
（５）制御装置
（６）つまみ

Claims (1)

1. 水中に置かれたアンテナが直流トラップ及び高周波トラップを一体化してなる分離結合回路を介して、送受信機及び電気伝導度計測回路にそれぞれ結合し、
   制御装置が前記電気伝導度計測回路の観測結果を得て、前記送受信機の動作緒元を変更制御して最適化するようにした水中電磁波映像装置であって、
   前記制御装置は電気伝導度が高いほど、下記（１）〜（４）のいずれかの手段を選択的に講じて、前記送受信機の動作緒元を変更することを特徴とする水中電磁波映像装置。
   （１）観測周波数を上げる
   （２）送受信機の送信出力を上げる
   （３）送受信機の受信ゲインを上げる
   （４）観測帯域幅を狭める

Images