JP4737061B2 - 側方磁界調整システム - Google Patents

Description

この発明は、艦船の側方（遠方）磁界を測定する側方磁界調整システムに関する。

一般に艦船は、消磁を行うなどのために、船体から発生する磁界を測定する。艦船の磁界は、船底下及び側方（遠方）での測定値で管理される。船体の上空は測定所での測定ができないため、十分距離を取れる側方において磁界を測定し、遠方磁界の消磁を行っている。

ところで艦船の磁界測定方式には、係留方式と航走方式があり、側方磁界測定も係留方式と艦走方式のいずれかの方式で行っている。係留方式は、例えば図１に示すように、船底下で磁界を測定するために海底に列状に複数の磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・ＭＤＰを配置するとともに、これら磁気検知器列より遠く離れた（例えば１００ｍほど）海底に、側方（遠方）磁界測定用の磁気検知器ＭＳ１、ＭＳ２、・・・、ＭＳｎを配置しておき、磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・、ＭＤＰの上方の所定位置に船体１をロープ２等で係留して、磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・、ＭＤＰで船底下の磁界を測定し、磁気検知器ＭＳ１、ＭＳ２、・・・、ＭＳｎで側方磁界を測定する（係留方式の磁界測定として例えば特許文献１参照）。

この係留方式での側方磁界測定は、被測定艦船１を係留する前に、予め磁気検知器ＭＳ１、ＭＳ２、・・・、ＭＳｎの零調整を行った後、艦船１を図１に示すように、船底下磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・、ＭＤＰ上に係留し、一定の距離Ｌ離れた位置にある磁気検知器ＭＳ１、ＭＳ２、・・・、ＭＳｎで測定する。この係留方式では、被測定艦船１と側方の磁気検知器の距離Ｌは、精度よく一定である。

航走方式は、例えば図２に示すように、海底に直線上に磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・、ＭＤＰが設置されるとともに、その直線上の遠方海底に艦船１の側方測定用の磁気検知器ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３が設けられている。側方磁界測定は、磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・、ＭＤＰの配列線上を被測定艦船１が自走して横切る際に、列線の延長線上にあって、基準位置となる磁気検知器ＭＤ１０から所定距離Ｌｋ離れて位置する磁気検知器ＭＳ１（その前後に配置される磁気検知器ＭＳ２、ＭＳ３を含む）で測定する。磁気検知器の零調整は航走の都度、艦船が遠く離れた際に行うことができる。

また、従来、磁界検出器で測定された信号に対し、磁気補正演算部を設けて、雑音補正を行うようにした消（脱）磁システムが開示されている（特許文献２参照）。
特公平４−２５６００号公報 特開平１０−２５６０４０号公報

従来の係留方式による艦船の側方磁界測定は、被測定艦船と側方磁気検知器の距離は、一定となるが、係留する前に磁気検知器の零調整を行ってから、最適消磁状態での測定が終了するまでに、艦船の所定位置への係留作業、係留完了後に、非消磁状態での測定、次に前回得られた最適消磁のための調定電流を流しての磁界を測定し、さらに、最適消磁状態になるまでの測定を終了するのに、約２時間かかるため、つまり長時間係留で測定するため、零調整後の時間経過により、側方磁気検知器の側定レンジでは、外部環境の雑音磁界の影響を受けやすく、オフセット分が乗じて測定値に（磁気雑音によるドリフトが信号に）混入し、不正確となる。

また従来の航走方式による艦船の側方磁界測定は、磁気検知器の零調整が、航走の都度行うことができるが、被測定艦船と側方磁気検知器の距離は、航走位置（磁気検知器配列線上の通過位置）により変化するため、基準位置より側方磁気検知器側に近い位置を通過すると側方磁気検知器位置での信号レベルが大きくなる場合があり、測定レンジを大きくすると零ベースがアナログ的に誤差を含んで（測定レンジの精度でアナログ的な零調整能力に限界があり、可能なかぎり零調整しても、なお調整しきれない分が残留する）、残留分がオフセット分として乗じて測定値に変化を生じ、不正確となることがある。又、上記した特許文献２に記載の雑音補正では、必ずしも具体的でなく、上記した係留方式、航走方式におけるオフセット分を十分に消去し得るか定かでない。

この発明は、上記問題点に着目してなされたものであって、係留方式、航走方式のいずれにおいても、従来より、精度良く艦船の側方磁界測定を行うことができる艦船の側方磁界調整システムを提供することを目的とする。

この発明の請求項１に係る側方磁界調整システムは、係留された艦船からの磁界を、前記艦船から所定距離以上離れた側方に設けた磁気検知器で測定しつつ、この磁気検知器の出力が最適消磁状態となるようにする側方磁界調整システムにおいて、前記側方磁気検知器で最初に測定した非消磁状態の側方磁界値を記憶する記憶手段と、前記側方磁気検知器で最適消磁状態の側方磁界値を測定する手段と、この最適消磁状態における測定後に、前記側方磁気検知器で再度非消磁状態の測定を行い、そのときの側方磁界値を求める手段と、前記記憶手段に記憶された最初の非消磁状態の側方磁界測定値と前記再度非消磁状態のときの側方磁界値の差を計算する手段と、前記最適消磁状態の側方磁界値から前記側方磁界値の差を減算して、正確な側方磁界値を算出する手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、最初の非消磁状態の側方磁界測定値と最適消磁状態の側定後に行う再度非消磁状態のときの側方磁界値の差を求め、最適消磁状態の側方磁界値から前記側方磁界値の差を減算して正確な側方磁界値を算出するので、係留方式での主に磁気雑音によるドリフトが信号に混入することによる測定値の不正確さを解消できる。

以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。

〈実施形態１〉
この発明が、係留方式における側方磁界調整システムとして実施される場合を実施形態１として説明する。図３は、実施形態１における艦船消磁システムを示すブロック図である。この艦船消磁システムは、艦船１あるいは陸上の測定センタに設置される消磁演算処理装置１０に、海底に設置され、艦船の船体磁気を測定する磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・、ＭＤＰと、艦船より遠く離れて設置され、艦船の側方（遠方）磁界を測定する側方磁気検知器ＭＳ１、ＭＳ２、・・・、ＭＳｎと、艦船の消磁コイル（の通電制御部）Ｌ１、Ｌ２、・・・、Ｌｍが接続されている。消磁演算処理装置１０は、磁気検知器の零調整の指示、船体磁気測定時の演算、コイル電流調定時の演算、その他の処理・制御演算を実行するＣＰＵ１１と、計算時の磁気データなどを記憶する磁気メモリ１２と、電流調定時のデータを記憶する電流調定メモリ１３と、磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・、ＭＤＰ及び側方磁気検知器ＭＳ１、ＭＳ２、・・・、ＭＳｎを接続するためのＩ／Ｏポート１４と、消磁コイルＬ１、Ｌ２、・・・、Ｌｍを接続するためのＩ／Ｏポート１５とを備えている。

この種の艦船消磁システムにおいて、磁気測定は、一般的には、最初に非消磁状態、次にＭコイル電流調定、最適消磁状態の順で行う。また、キャリブレーションでは、各消磁コイル調定を途中で行うが、最適消磁状態での側方磁界の値で合否判定を行う。最初の非消磁状態測定は、図６の（ａ）に示すように、船体垂直方向磁気ＶＭ、船首尾方向磁気ＬＭ、及び左右舷方向磁気ＡＭを持つ艦船１の船底下磁界値を磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・、ＭＤＰで測定し、磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・、ＭＤＰ群列より、所定距離離れた側方磁気検知器ＭＳ１、ＭＳ２、・・・、ＭＳｎで、側方磁界値を測定することにより行う。

次に非消磁状態で測定した船底下磁界値及び側方磁界値を消磁するよう消磁コイルＬ１、Ｌ２、・・・、Ｌｍの電流調定を行い、図６の（ｂ）に示すように、最適消磁状態で、磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・、ＭＤＰで船底下磁界値を、また側方磁気検知器ＭＳ１、ＭＳ２、・・・、ＭＳｎで側方磁界値を測定する。

このような磁界測定が、係留方式でなされる場合には図７の（ａ）に示す最初の非消磁状態測定から、図７の（ｂ）に示す最適消磁状態測定終了後の非消磁状態測定に移る場合、船底下磁界値は、最初の非消磁状態での測定と変わらない。しかし係留方式では係留する前に磁気検知器の零調整を行ってから約２時間かかるため、側方検知器ＭＳ１、ＭＳ２、・・・、ＭＳｎの測定レンジでは外部環境の雑音磁界の影響を受けやすく、オフセット分が乗じて測定値に変化が生じる。図６の（ｂ）示すように最適消磁状態では、側方磁界が小さくなり、これには時間経過によるオフセット分が重畳されているのでその分測定誤差を有することになる。そのため、最初の非消磁状態の側方磁界値と、最適消磁状態測定終了後の非消磁状態の側方磁界値は、図７の（ｂ）に示すように大きさに差が出る。

この実施形態１では、上記した側方磁界値の最初の非消磁状態の側方磁界値と最適消磁状態測定終了後の非消磁状態の側方磁界値との差を求め、この差による補正により、測定値に不正確が生じるのを防止する処理を施している。

次にこの実施形態の艦船消磁システムにおける側方磁界の測定方法を図４に示すフロー図を参照して説明する。処理開始で、ステップＳＴ１において、ＣＰＵ１１よりの指令により、先ず艦船１を係留する前に磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・、ＭＤＰ及び側方磁気検知器ＭＳ１、ＭＳ２、・・・、ＭＳｎの零調整を行う。次にステップＳＴ２へ移行する。ステップＳＴ２においては艦船１が測定領域の所定位置に係留する作業が行われるので、その間時間待ちを行う。続いてステップＳＴ３へ移行する。

ステップＳＴ３においては、最初の非消磁状態での測定、つまり消磁コイルＬ１、Ｌ２、・・・、Ｌｍへの通電の指示を出さず電流を流さない状態での磁気測定を行う。この時の側方磁界の測定結果Ａは、図７の（ａ）に示す最初の非消磁状態の側方磁界値「図７の（ｂ）、図８に破線で示す」に相当する。この測定結果Ａを磁気メモリ１２に記憶し、次にステップＳＴ４へ移行する。

ステップＳＴ４においては、最初の非消磁状態での測定結果を消磁すべく消磁コイルＬ１、Ｌ２、・・・、Ｌｍに調定電流を流し、最適消磁状態とし、この最適消磁状態での磁気測定を行う。この時の側方磁界の測定結果Ｂは、図６の（ｂ）の側方磁界値に相当する。この測定結果Ｂを磁気メモリ１２に記憶し、次にステップＳＴ５へ移行する。

ステップＳＴ５においては最適消磁状態測定終了後に消磁コイルＬ１、Ｌ２、・・・、Ｌｍへの電流の断を指示し、再度非消磁状態での測定を行う。この時の側方磁界の測定結果Ｃは、図８に示す事後の非消磁状態での側方磁界値（実線で示す）に相当する。この測定結果Ｃは、雑音磁界の影響で、最初の非消磁状態の側方磁界値Ａよりも大きい。この測定結果Ｃを磁気メモリ１２に記憶し、ステップＳＴ６へ移行する。

ステップＳＴ６においては、磁気メモリ１２に記憶した事後の非消磁状態での側方磁界の測定結果Ｃから最初の非消磁状態での側方磁界の測定結果Ａを差し引き、その差Ｄを算出する。算出した差値Ｄも磁気メモリ１２に記憶する。そして、ステップＳＴ７移行する。

ステップＳＴ７においては、磁気メモリ１２に記憶してある最適消磁状態で測定した側方磁界の測定結果Ｂから、すでにステップＳＴ６で算出した差値Ｄを差し引き、雑音磁界の影響を考慮した正確な側方磁界の測定結果Ｂ｀を算出する。続いて、ステップＳＴ８へ移行する。ステップＳＴ８においては、測定結果Ｂ｀が消磁合否判定の基準値より小さいか否か判定する。測定結果Ｂ｀が基準値より小さい場合は、消磁判定ＯＫで、処理を終了する。一方、測定結果Ｂ｀が基準値より大きい場合は、消磁判定不可で、ステップＳＴ４へもどり、以降再度最適消磁状態測定を行う処理を繰り返す。

〈実施形態２〉
次に、この発明が航行方式における側方磁界調整システムとして実施される場合を実施形態２として説明する。この実施形態２において使用する艦船消磁システムの構成は、基本的には図３に示すブロック図と同様である。もっとも海底に設置される艦船の船体磁気を測定する磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・、ＭＤＰ及び艦船より遠く離れて設置され、その側方磁界を測定する側方磁気検知器ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３は、図２に示すように配置される。ここでは側方磁界測定用の磁気検知器として、磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・、ＭＤＰの配列より、その直線延長線上に、所定距離例えば、基準の磁気検知器ＭＤ１０からＬｋ＝１０５ｍ離れた位置に磁気検知器ＭＳ１が配置され、さらに、その磁気検知器ＭＳ１の前後に磁気検知器ＭＳ２，ＭＳ３が配置されている。そのため、図３に示す磁気検知器ＭＳ１、ＭＳ２、・・・、ＭＳｎの代わりに、磁気検知器ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３がＩ／Ｏポート１４に接続されている。

この実施形態の艦船消磁システムにおいては、被測定艦船１を、磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・、ＭＤＰの配列線に直交する方向に、航走を繰り返して、船体磁気を測定する。この実施形態においても、図９の（ａ）に示すように、船体垂直方向磁気ＶＭ、船首尾方向磁気ＬＭ、及び左右舷方向磁気ＡＭを持つ艦船１の船底下磁界値を磁気検知器ＭＤ１，ＭＤ２、・・・、ＭＤＰで測定し、側方磁気検知器ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３で艦船１の側方磁界値を側定する。

次に非消磁状態で測定した船底下磁界値及び側方磁界値を消磁するよう消磁コイルＬ１、Ｌ２、・・・、Ｌｍの電流調定を行い、最適消磁状態で船底下磁界値及び側方磁界値を測定する。

このような、側方磁界の測定が航走方式でなされる場合には、図９の（ａ）に示す最初の非消磁状態測定から図９の（ｂ）に示す最適消磁状態測定終了後の非消磁状態測定に移る場合、船底下磁界値は、最初の非消磁状態での測定と変わらない。しかし、航走方式では、航走の都度零調整が可能であるが、艦船１の航走の位置により例えば基準位置となる磁気検知器ＭＤ１０より、側方磁気検知器ＭＳ１に近い位置を通過する場合には、側方磁気検知器の測定レンジを大きくとらなければならない場合があり、測定レンジの精度でアナログ的な調整能力に限界があり、残留分がオフセット分として乗じて測定値に変化を生じる。

つまり最初の非消磁状態の側方磁界値と最適消磁状態終了後の非消磁状態の側方磁界値は、例えば図９の（ａ）に示すように最初の非消磁状態の側方検知器の側方距離が大で、図９の（ｂ）に示すように最適消磁状態測定終了後の非消磁状態の側方検知器の側方距離が小である場合、最初の非消磁状態側方磁界値〔図９の（ｂ）の破線で示す〕と事後の非消磁状態側方磁界値〔図９の（ｂ）の実線で示す〕の大きさに差が出る。

この実施形態２では、上記した航走位置の相違による、最初の非消磁状態の側方磁界値と最適消磁状態測定終了後の非消磁状態の側方磁界値に差が出ることによる測定値に不正確が生じるのを防止する処理を施している。

次に、この実施形態の艦船消磁システムにおける側方磁界の測定方法を図５に示すフロー図を参照して説明する。処理開始で、ステップＳＴ１１において、ＣＰＵ１１よりの指示で、先ず艦艇１を航走させる前に、磁気検知器ＭＤ１、ＭＤ２、・・・、ＭＤＰ及び側方磁気検知器ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３を零調整し、ステップＳＴ１２へ移行する。

ステップＳＴ１２においては、艦船１を測定領域内で航走させ、最初の非消磁状態での測定、つまり消磁コイルＬ１、Ｌ２、・・・、Ｌｍの電流を流さない状態での磁気測定を行う。次にステップＳＴ１３へ移行する。ステップＳＴ１３においては、艦船１を再度航走させ最初の非消磁状態での測定結果を消磁すべく消磁コイルＬ１、Ｌ２、・・・、Ｌｍに調定電流を流し、最適消磁状態とし、この最適消磁での磁気測定を行う。このときの側方磁界の測定結果Ｂを磁気メモリ１２に記憶する。次にステップＳＴ１４へ移行する。ステップＳＴ１４においては、航走に入る前に零調整を行った際のアナログ信号レベルＣをソフト的に記憶しておく。この信号レベルＣも磁気メモリ１２記憶する。この信号Ｃは、零点調整時に測定レンジの精度でアナログ的な零調整能力に限界があり、零ベースに調整しきれない分が残留したものである。この残留分が存在するために、図１０に示す最初の非消磁状態における側方磁界値（破線で示す）に対し、最適消磁状態後の非消磁状態の側方磁界値（実線で示す）を並べて示すと、その差分Ｄが生じ、これが最適消磁状態での、不正確さを、生じさせる。次にステップＳＴ１５へ移行する。

ステップＳＴ１５においては、最適消磁状態での側方磁界測定結果Ｂより、信号レベルＣを減算して、正確な側方磁界Ｂ−Ｃを算出する。この計算により、雑音のオフセット分を除去する。続いてステップＳＴ１６へ移行する。ステップＳＴ１６においては、正確な側方磁界Ｂ−Ｃが基準値より小か否か判定する。側方磁界Ｂ−Ｃが基準値より小さい場合は、消磁ＯＫで、処理を終了する。一方、側方磁界Ｂ−Ｃが基準値より大きい場合は、ステップＳＴ１３へ戻り、再度最適消磁状態を得るための調定処理を繰り返す。

係留方式の艦船磁界側定を行う際の磁気検知器の配置及び艦船の係留状態を示す図である。 航走方式の艦船磁界測定を行う際の磁気検知器の配置及び艦船の航走を説明する図である。 この発明の実施に使用される艦船消磁システムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施形態１の艦船消磁システムの処理動作を説明するためのフロー図である。 この発明の実施形態２の艦船消磁システムの処理部を説明するためのフロー図である。 非消磁状態測定から消磁状態測定への側方磁界測定を説明する図である。 係留方式による側方磁界測定の問題点を説明する図である。 係留方式による側方磁界測定の問題点の解決を説明する図である。 航走方式による側方磁界測定の問題点を説明する図である。 航走方式による側方磁界測定の問題点の解決を説明する図である。

符号の説明

１ 船舶
１０ 消磁演算処理装置
１１ ＣＰＵ
１２ 磁気メモリ
１３ 電流調定メモリ
１４、１５ Ｉ／Ｏポート
ＭＤ１、・・・、ＭＤＰ 磁気検知器
ＭＳ１、・・・、ＭＳｎ 側方磁気検知器
Ｌ１、・・・、Ｌｍ 消磁コイル

Claims (1)

1. 係留された艦船からの磁界を、前記艦船から所定距離以上離れた側方に設けた磁気検知器で測定しつつ、この磁気検知器の出力が最適消磁状態となるようにする側方磁界調整システムにおいて、
   前記側方磁気検知器で最初に測定した非消磁状態の側方磁界値を記憶する記憶手段と、
   前記側方磁気検知器で最適消磁状態の側方磁界値を測定する手段と、
   この最適消磁状態における測定後に、前記側方磁気検知器で再度非消磁状態の測定を行い、そのときの側方磁界値を求める手段と、
   前記記憶手段に記憶された最初の非消磁状態の側方磁界測定値と前記再度非消磁状態のときの側方磁界値の差を計算する手段と、
   前記最適消磁状態の側方磁界値から前記側方磁界値の差を減算して、正確な側方磁界値を算出する手段と、
   を備えることを特徴とする側方磁界調整システム。