JP6048128B2 - 積雪測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、積雪測定装置に関する。

近時、積雪の物理量の測定を行う技術が注目されている。

積雪の物理量の測定を行うことにより、雪解け水の量の予測等を行うことが可能となる。

例えば、雪解け水の量を予測するためには、積雪量のみならず、積雪の密度をも求めることが重要である。

実公平６−４８４５４号公報

しかしながら、積雪の密度等を正確に求めることは必ずしも容易ではなかった。

本発明の目的は、積雪の物理量を正確に測定し得る積雪測定装置を提供することにある。

実施形態の一観点によれば、センサ電極と、前記センサ電極の検知面とは反対側の面に対向する第１の補助電極と、前記センサ電極の前記検知面とは反対側の前記面に対向する第２の補助電極と、前記第１の補助電極に電気的に接続され、前記第１の補助電極に信号を印加する信号源と、前記第２の補助電極に電気的に接続され、前記第２の補助電極を介して信号を検出する信号検出部とを有し、前記センサ電極は、支持部材を介して支柱により支持され、前記第１の補助電極は、支持部材を介して前記支柱により支持され、前記第２の補助電極は、支持部材を介して前記支柱により支持され、前記第１の補助電極は、前記センサ電極と前記支柱との間に位置し、前記第２の補助電極は、前記センサ電極と前記支柱との間に位置することを特徴とする積雪測定装置が提供される。

実施形態の他の観点によれば、センサ電極と、一方の端子が前記センサ電極に電気的に接続された第１のキャパシタと、一方の端子が前記センサ電極に電気的に接続された第２のキャパシタと、前記第１のキャパシタの他方の端子に電気的に接続され、前記第１のキャパシタを介して前記センサ電極に信号を印加する信号源と、前記第２のキャパシタの他方の端子に電気的に接続され、前記第２のキャパシタを介して信号を検出する信号検出部とを有し、複数の前記センサ電極が、それぞれ支持部材を介して中央の支柱から突出するように配され、前記支柱を中心として、平面視において放射状に配されていることを特徴とする積雪測定装置が提供される。

開示の積雪測定装置によれば、静電容量を介してセンサ電極に信号を印加し、積雪の物理量を反映した信号を他の静電容量を介して検出部により検出する。電極間に積雪させることなく積雪の物理量を測定することができるため、積雪条件や設置条件に制約されずに、積雪の物理量を正確に測定することができる。

図１は、第１実施形態による積雪測定装置を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態による積雪測定装置の一部を示す斜視図である。 図３は、第１実施形態による積雪測定装置の各構成要素のレイアウトを示す平面図である。 図４は、第１実施形態による積雪測定装置の一部の等価回路を示す図である。 図５は、静電容量Ｃｓと検出回路により検出される電流ｉとの関係を示すグラフである。 図６は、第２実施形態による積雪測定装置を示すブロック図である。 図７は、第２実施形態による積雪測定装置のセンサ部を示す側面図である。 図８は、第２実施形態による積雪測定装置のセンサ電極を示す上面図及び側面図である。 図９は、第２実施形態による積雪測定装置の補助電極を示す上面図及び側面図である。 図１０は、第３実施形態による積雪測定装置を示すブロック図である。なお、 図１１は、第３実施形態による積雪測定装置のセンサ部を示す側面図である。 図１２は、第３実施形態による積雪測定装置のセンサ電極を示す上面図及び側面図である。 図１３は、第３実施形態による積雪測定装置の補助電極を示す上面図及び側面図である。 図１４は、第３実施形態による積雪測定装置の一部の等価回路を示す図である。 参考例による積雪測定装置を示す概略図である。

雪の密度と比誘電率との間には関係があり、密度が大きいほど比誘電率が大きくなる。互いに対向する一対の電極の静電容量は、比誘電率に比例する。このため、一対のセンサ電極を互いに対向するように設置し、一対のセンサ電極の静電容量に基づいて、一対のセンサ電極間に堆積された積雪の密度等を測定することが考えられる。

図１５は、参考例による積雪測定装置を示す概略図である。

図１５に示すように、一対のセンサ電極１１２ａ、１１２ｂが互いに対向するように配されている。一対のセンサ電極１１２ａ、１１２ｂは、一対の支柱１３０によりそれぞれ支持されている。一対の支柱１３０は、所定の測定箇所にそれぞれ設置されている。一対のセンサ電極１１２ａ、１１２ｂは、測定部１１０に接続されている。測定部１１０は、例えば、一方のセンサ電極１１２ａに信号を印加し、他方のセンサ電極１１２ｂを介して検出される信号に基づいて、センサ電極１１２ａ、１１２ｂ間の積雪１１１の密度等を測定する。

しかしながら、センサ電極１１２ａ、１１２ｂの間の距離が比較的小さい場合には、降雪時の風等の影響により、センサ電極１１２ａ、１１２ｂ間が積雪１１１によって十分に満たされることなく、センサ電極１１２ａ、１１２ｂが積雪１１１に埋もれる場合がある。この場合には、センサ電極１１２ａ、１１２ｂ間に積雪１１１の存在しない空間が存在することととなり、積雪の密度等を正確に測定し得ない。

また、降り積もった後の段階で積雪１１１が圧縮される場合があるが、センサ電極１１２ａ、１１２ｂ間の距離が比較的小さい場合には、センサ電極１１２ａ、１１２ｂ間に入り込んだ積雪１１１が圧縮されにくい。このため、センサ電極１１２ａ、１１２ｂ間の積雪１１１の密度とセンサ電極１１２ａ、１１２ｂ間以外の箇所の積雪１１１の密度との間に相違が生じてしまい、積雪の密度等を正確に測定し得ない。

一方、かかる課題を解消すべくセンサ電極１１２ａ、１１２ｂ間の距離を大きくした場合には、設置スペースが大きくなってしまい、省スペース化の要請に反する。

［第１実施形態］
第１実施形態による積雪測定装置を図１乃至図５を用いて説明する。図１は、本実施形態による積雪測定装置を示すブロック図である。なお、図１に示すセンサ部１０は、センサ部１０を上側から見た状態を示している。図２は、本実施形態による積雪測定装置の一部を示す斜視図である。図３は、本実施形態による積雪測定装置の各構成要素のレイアウトを示す平面図である。図３（ａ）は、センサ電極のレイアウトを示す平面図である。図３（ｂ）は、第１の補助電極及び第２の補助電極のレイアウトを示す平面図である。

図１に示すように、本実施形態による積雪測定装置は、センサ部１０と、センサ部１０に信号を印加する信号源１８と、センサ部１０からの信号を検出する検出回路２０とを有している。更に、本実施形態による積雪測定装置は、本実施形態による積雪測定装置全体の制御を司るとともに所定の演算処理等を行う制御処理部２２と、コンピュータプログラム、テーブル値、測定データ等が記憶される記憶部２４とを有している。更に、本実施形態による積雪測定装置は、操作者が操作入力を行うための入力部２６と、測定結果等を表示する表示部２８とを有している。

図１に示すように、センサ部１０は、センサ電極１２と、センサ電極１２に対向する第１の補助電極１４と、センサ電極１２に対向する第２の補助電極１６とを有している。

センサ電極（センサ板）１２は、図１乃至図３に示すように、例えば板状に形成されている。センサ電極１２の平面形状は、例えば長方形である。センサ電極１２の寸法は、例えば３００ｍｍ×２００ｍｍ×１ｍｍ程度とする。

第１の補助電極１４及び第２の補助電極１６は、図１乃至図３に示すように、例えば板状に形成されている。第１の補助電極１４及び第２の補助電極１６の平面形状は、例えば長方形である。第１の補助電極１４及び第２の補助電極１６の寸法は、例えば、それぞれ３００ｍｍ×９０ｍｍ×１ｍｍ程度とする。

センサ電極１２、第１の補助電極１４及び第２の補助電極１６の材料としては、導電性の材料が用いられている。ここでは、センサ電極１２、第１の補助電極１４及び第２の補助電極１６の材料として、例えば金属が用いられている。センサ部１０は、積雪に埋もれ、高湿な環境に長期間放置されることとなる。高湿な環境においても腐食するのを防止すべく、センサ電極１２、第１の補助電極１４及び第２の補助電極１６の材料としては、耐食性が高い材料を用いることが好ましい。ここでは、センサ電極１２、第１の補助電極１４及び第２の補助電極１６の材料として、例えばステンレス鋼を用いる。

センサ部１２、第１の補助電極１４及び第２の補助電極１６は、図１乃至図３に示すように、基材３２内に配されている。基材３２は、図１に示すように、部材３２ａと部材３２ｂと部材３２ｃとにより形成されている。図３（ａ）に示すように、センサ電極１２は、部材３２ａに形成された溝３５内に埋め込まれている。図３（ｂ）に示すように、第１の補助電極１４及び第２の補助電極１６は、部材３２ｂに形成された溝３６ａ、３６ｂ内にそれぞれ埋め込まれている。

部材３２ａのうちのセンサ電極１２が埋め込まれた面側と部材３２ｂのうちの補助電極１４，１６が埋め込まれた面側とは、互いに対向している。部材３２ａと部材３２ｂとの間には、部材３２ｃが配されている。部材３２ａのうちのセンサ電極１２が埋め込まれた面側と部材３２ｃの一方の面とは、例えば接着剤により接着されている。部材３２ｂのうちの補助電極１４，１６が埋め込まれた面側と部材３２ｃの他方の面とは、例えば接着剤を用いて接着されている。

部材３２ａ〜３２ｃの材料としては、絶縁性の材料が用いられている。ここでは、部材３２ａ〜３２ｃの材料として、例えばＡＢＳ樹脂（Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer）が用いられている。基材３２の寸法は、例えば３２０ｍｍ×２２０ｍｍ×２０ｍｍ程度とする。部材３２ａの厚さは、例えば３ｍｍ程度とする。部材３２ｂの厚さは、例えば１０ｍｍ程度とする。部材３２ｃの厚さは、例えば１５ｍｍ程度とする。

図２に示すように、センサ部（検知部）１０の外形は、全体として長方形の板状となっている。センサ部１０の長手方向が、例えば、積雪方向、即ち、積雪が進行する予定の方向となるように、センサ電部１０が測定箇所に設置される。より具体的には、センサ部１０の長手方向が鉛直方向に沿うように、センサ部１０が測定箇所に設置される。

基材３２のうちの部材３２ｂ側は、支持部材３４を介して支柱３０に取り付けられている。支持部材３４の材料としては、それぞれ絶縁性の材料が用いられている。ここでは、支持部材３４の材料として、それぞれ、例えばＡＢＳ樹脂等が用いられている。

支柱３０の形状は、例えば円柱状とする。なお、支柱３０の形状は円柱状に限定されるものではない。例えば、支柱３０の形状を円筒状としてもよい。

支柱３０の材料としては、例えば金属が用いられている。なお、支柱３０の材料は、金属に限定されるものではない。例えば、支柱３０の材料として繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics、ＦＲＰ）等を用いてもよい。

第１の補助電極１４及び第２の補助電極１６は、センサ電極１２の検知面とは反対側の裏面側（背面側）に位置している。第１の補助電極１４と第２の補助電極１６とがセンサ電極１２と支柱３０との間に位置しているため、センサ電極１２と支柱３０との間の静電容量が測定に与える影響を抑制することができる。第１の補助電極１４は、センサ電極１２の検知面とは反対側の面のうちの第１の領域に対向している。第２の補助電極１６は、センサ電極１２の検知面とは反対側の面のうちの第１の領域とは異なる第２の領域に対向している。第１の補助電極１４の長手方向及び第２の補助電極１６の長手方向は、それぞれセンサ電極１２の長手方向に沿っている。補助電極１４、１６とセンサ電極１２との間の距離は、部材３２ｃの厚さと等しく、例えば１５ｍｍ程度となっている。互いに対向する第１の補助電極１４とセンサ電極１２との間には静電容量Ｃ１が生ずる。また、互いに対向する第２の補助電極１６とセンサ電極１２との間には、静電容量Ｃ２が生ずる。

第１の補助電極１４は、信号線（電線、接続線、接続ケーブル）３８を介して、信号源（印加電圧信号源、交流電圧信号源）１８に電気的に接続されている。信号源１８は、第１の補助電極１４に交流電圧信号を印加する。換言すれば、信号源１８は、第１の補助電極１４とセンサ電極１２とにより形成される静電容量Ｃ１のキャパシタに、交流電圧信号を印加する。信号源１８から発せられる交流電圧信号の周波数は、例えば５ＭＨｚ程度とする。信号源１８から発せられる交流電圧信号の大きさは、例えば５Ｖ程度とする。

第２の補助電極１６は、信号線（電線、接続線、接続ケーブル）４０を介して、検出回路（検出部、電流検出回路）２０に接続されている。検出回路２０は、第２の補助電極１６を介して流れ込む電流を検出するものである。換言すれば、検出回路２０は、第２の補助電極１６とセンサ電極１２とにより形成される静電容量Ｃ２のキャパシタを介して、信号を検出する。

センサ部１０と検出回路２０との間の距離は、必ずしも十分に短いとは限らない。センサ部１０と検出回路２０との距離がある程度大きい場合には、第２の補助電極１６と検出回路２０とを接続する信号線４０として、例えばシールドケーブル（シールド線）を用いることが好ましい。そして、シールドケーブル３０のシールド導体（図示せず）を、接地電位（ＧＮＤ）に接続する。ノイズを低減し、正確に信号を検出するためである。

信号線４０は、検出回路２０のオペアンプ４２の反転入力端子と第２の補助電極１６とを電気的に接続している。オペアンプ４２の出力端子は、抵抗器（電気抵抗）４４を介してオペアンプ４２の反転入力端子に接続されている。オペアンプ４２の非反転入力端子は、接地電位（ＧＮＤ）に接続されている。オペアンプ４２の出力信号は、制御処理部２２に入力されるようになっている。

図４は、本実施形態による積雪測定装置の一部の等価回路を示す図である。図５は、静電容量Ｃｓと検出回路により検出される電流ｉとの関係を示すグラフである。図５における横軸は静電容量Ｃｓを示しており、図５における縦軸は電流値ｉを示している。

静電容量値Ｃｓは、センサ電極１２とセンサ電極１２の周囲との間の静電容量から第１の補助電極１４及び第２の補助電極１６の寄与分を除いたものである。検出回路２０により検出される信号電流の大きさｉは、図５に示すように、静電容量値Ｃｓに依存する。

雪が堆積すると、センサ電極１２の周囲には積雪が存在する状態となる。静電容量Ｃｓは、積雪の静電容量に依存する。積雪の静電容量は、積雪の密度に依存する。このため、静電容量値Ｃｓは、センサ電極１２の周囲に堆積された積雪の密度に依存する。従って、検出回路２０により検出される信号電流の大きさｉは、センサ電極１２の周囲に堆積される積雪の密度に依存する。従って、検出回路２０により検出される信号電流の大きさｉに基づいて、積雪の静電容量や積雪の密度等を求めることが可能である。

制御処理部（システム制御部）２２は、本実施形態による積雪測定装置全体の制御を司るとともに、所定の演算処理等を行うものである。制御処理部２２としては、例えばパーソナルコンピュータ等が用いられる。

制御処理部２２には、操作者が命令を入力するための入力部２６が接続されている。入力部２６としては、例えば、キーボードやマウス等を用いることができる。

制御処理部２２には、記憶部２４が接続されている。記憶部２４には、静電容量Ｃｓや積雪の密度を求める際に用いられるテーブル値のデータや、測定結果のデータ等、様々なデータが一時的又は継続的に記憶される。記憶部２４は、例えばハードディスクドライブやＲＡＭ等により構成することができる。また、記憶部２４には、制御処理部２２に所定の制御や処理等を行わせるためのコンピュータプログラムがインストールされている。

本実施形態による積雪測定装置を用いて積雪の測定を行う際には、信号源１８から電圧信号を発するとともに、検出回路２０により信号電流を検出する。信号源１８の制御や検出回路２０の制御は、制御処理部２２により行われる。制御処理部２２は、検出回路２０により検出された信号電流（電流波形）の大きさに基づいて、積雪の密度等を求める。具体的には、例えば、信号電流の大きさを積雪の密度との関係を示すテーブルを予め用意しておき、かかるテーブル値を用いて信号電流の大きさを積雪の密度に換算する。

かかるテーブルは、例えば以下のようにして作成することが可能である。即ち、積雪の比誘電率と信号電流の大きさとの関係を有限要素解析等のシミュレーションにより求める。また、積雪の比誘電率と積雪の密度との関係を、実測により求める。なお、積雪の比誘電率と積雪の密度との関係を、文献等を調査することにより取得してもよい。積雪の比誘電率と信号電流の大きさとの関係、及び、積雪の比誘電率と積雪の密度との関係に基づいて、信号電流の大きさと積雪の密度との関係を求めることができる。こうして、信号電流の大きさと積雪の密度との関係を示すテーブルを作成することができる。

また、信号電流の大きさと積雪の密度との関係を実測により求め、実測により求められた信号電流の大きさと積雪の密度との関係に基づいてテーブルを作成してもよい。

また、検出された信号電流の大きさｉに基づいて積雪の誘電率を求め、積雪の密度を求めなくてもよい。この場合には、信号電流の大きさと積雪の比誘電率との関係を示すテーブルを予め用意しておき、かかるテーブルを用いて信号電流の大きさを積雪の誘電率に換算する。信号電流の大きさと積雪の比誘電率との関係を示すテーブルは、有限要素解析等のシミュレーションにより求めることができる。

このように、本実施形態による積雪測定装置は、積雪の密度を測定するものであってもよいし、積雪の誘電率を測定するものであってもよい。即ち、本実施形態による積雪測定装置は、積雪密度測定装置であってもよいし、誘電率測定装置であってもよい。

このように、本実施形態によれば、センサ電極１２の検知面とは反対側の裏面側に配された第１の補助電極１４とセンサ電極１２との間の静電容量Ｃ１を介して、センサ電極１２に信号が印加される。また、センサ電極１２の検知面と反対側の裏面側に配された第２の補助電極１６とセンサ電極１２との間の静電容量Ｃ２を介して、積雪の密度等に依存する信号を検出回路２０により検出する。本実施形態によれば、センサ電極１２と補助電極１４，１６との間に積雪させることを要しないため、積雪条件や設置条件に制約されずに、積雪の物理量を正確に測定し得る積雪測定装置を提供することができる。

また、本実施形態によれば、センサ電極１２と補助電極１４，１６との間に積雪させることを要しないため、センサ電極１２と補助電極１４、１６との間の距離を極めて小さくすることが可能である。従って、本実施形態によれば、設置スペースを省スペース化し得る積雪測定装置を提供することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態による積雪測定装置を図６乃至図９を用いて説明する。図６は、本実施形態による積雪測定装置を示すブロック図である。なお、図６に示すセンサ部１０ａは、センサ部１０ａを上側から見た状態を示している。図７は、本実施形態による積雪測定装置のセンサ部を示す側面図である。図８は、本実施形態による積雪測定装置のセンサ電極を示す上面図及び側面図である。図９は、本実施形態による積雪測定装置の補助電極を示す上面図及び側面図である。図１乃至図５に示す第１実施形態による積雪測定装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。

本実施形態による積雪測定装置は、センサ電極１２ａが円筒状に形成されており、円筒状のセンサ電極１２ａの内側に補助電極１４ａ，１６ａが配されているものである。

図６乃至図８に示すように、センサ電極１２ａの外形は、全体として円筒状となっている。センサ電極１２ａが円筒状に形成されているため、センサ電極１２ａの表面積がより大きくなっており、より高い検出感度を得ることが可能である。また、センサ電極１２が円筒状に形成されているため、センサ電極１２の周囲の積雪の物理量を方向の偏りなく測定することが可能である。

センサ電極１２ａの高さ、即ちセンサ電極１２ａの長手方向の寸法は、例えば４００ｍｍ程度とする。センサ電極１２ａの直径は、例えば２００ｍｍ程度とする。センサ電極１２ａの肉厚は、例えば１ｍｍ程度とする。

図６、図７及び図９に示すように、第１の補助電極１４ａ及び第２の補助電極１６ａの形状は、それぞれ例えば半円筒状となっている。第１の補助電極１４ａ及び第２の補助電極１６ａは、円筒状のセンサ電極１２ａの検知面とは反対側の裏面側（背面側）、即ち、円筒状のセンサ電極１２ａの内側の面に対向するようにそれぞれ配されている。

第１の補助電極１４ａ及び第２の補助電極１６ａの高さ、即ち、第１の補助電極１４ａ及び第２の補助電極１６ａの長手方向の寸法は、例えば４００ｍｍ程度とする。第１の補助電極１４ａ及び第２の補助電極１６ａの肉厚は、例えば１ｍｍ程度とする。

センサ電極１２ａ、第１の補助電極１４ａ及び第２の補助電極１６ａの材料としては、例えばステンレス鋼が用いられている。

図６に示すように、第１の補助電極１４ａは、センサ電極１２ａの検知面とは反対側の面のうちの第１の領域に対向している。第２の補助電極１６ａは、センサ電極１２ａの検知面とは反対側の面のうちの第１の領域とは異なる第２の領域に対向している。

第１の補助電極１４ａとセンサ電極１２ａとの間には、静電容量Ｃ１（図４参照）が生ずる。第２の補助電極１６ａとセンサ電極１２ａとの間には、静電容量Ｃ２（図４参照）が生ずる。従って、本実施形態においても、図４のような等価回路となる。

図７に示すように、第１の補助電極１４ａ及び第２の補助電極１６ａの長手方向は、それぞれセンサ電極１２ａの長手方向に沿っている。

第１の補助電極１４ａとセンサ電極１２ａとの間隔は、例えば１５ｍｍ程度とする。また、第２の補助電極１６ａとセンサ電極１２ａとの間隔は、例えば１５ｍｍ程度とする。

センサ部１０ａを設置するための支柱３０は、円筒状のセンサ電極１２ａの内側の中央部に位置する。

図６に示すように、センサ電極１２ａは、支持部材３４ａを介して支柱３０により支持される。また、第１の補助電極１４ａ及び第２の補助電極１６ａは、支持部材３４ｂをそれぞれ介して支柱３０により支持される。支持部材３４ａ、３４ｂの材料としては、例えばＡＢＳ樹脂等が用いられている。

第１の補助電極１４ａは、センサ電極１２ａと支柱３０との間に位置する。また、第２の補助電極１６ａは、センサ電極１２ａと支柱３０との間に位置する。第１の補助電極１４ａと第２の補助電極１６ａとがセンサ電極１２ａと支柱３０との間に位置するため、センサ電極１２ａと支柱３０との間の静電容量が測定に与える影響を抑制することができる。

図７に示すように、円筒状のセンサ電極１２ａの上部を塞ぐように、蓋部４６が取り付けられている。蓋部４６は、センサ部１０ａ内に雪等が入り込むのを防止し、ひいては、積雪の物理量を正確に測定するためのものである。

図７に示すように、センサ部１０ａの長手方向が、積雪方向、即ち、積雪が進行する予定の方向となるように、センサ部１０ａが測定箇所に設置される。より具体的には、例えば、センサ部１０ａの長手方向が鉛直方向となるように、センサ部１０ａが測定箇所に設置される。

第１の補助電極１４ａは、信号線３８を介して、信号源１８に電気的に接続されている。

第２の補助電極１６ａは、信号線４０を介して、検出回路２０に接続されている。

このように、本実施形態によれば、センサ電極１２ａが円筒状に形成されており、円筒状のセンサ電極１２ａの内部に補助電極１４ａ，１６ａが配されている。換言すれば、補助電極１４ａ、１６ａは、センサ電極１２ａの検知面とは反対側の面、即ち、センサ電極１２ａの内面に対向するように配されている。本実施形態によれば、センサ電極１２ａが円筒状に形成されているため、センサ電極１２ａの表面積がより大きくなっており、より高い検出感度を得ることができる。

また、本実施形態によれば、センサ電極１２ａが円筒状であるため、周囲の積雪の物理量を方向の偏りなく測定することができる。

［第３実施形態］
第３実施形態による積雪測定装置を図１０乃至図１４を用いて説明する。図１０は、本実施形態による積雪測定装置を示すブロック図である。なお、図１０に示すセンサ部１０ｂは、センサ部１０ｂを上側から見た状態を示している。図１１は、本実施形態による積雪測定装置のセンサ部を示す側面図である。図１２は、本実施形態による積雪測定装置のカバー部を示す上面図及び側面図である。図１３は、本実施形態による積雪測定装置のセンサ電極を示す上面図及び側面図である。図１乃至図９に示す第１又は第２実施形態による積雪測定装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。

本実施形態による積雪測定装置は、第１のキャパシタ４８を介して信号源１８からセンサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４に信号が印加され、センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４に接続された第２のキャパシタ５０を介して検出回路２０により信号が検出されるものである。

図１０に示すように、センサ部１０ｂには、複数のセンサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４が設けられている。センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４は、例えば板状に形成されている。センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４の平面形状は、例えば長方形となっている。複数のセンサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４を設けることにより、センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４の表面積の総和が大きくなっているため、高い検出感度を得ることが可能である。

センサ電極１２ａ〜１２ｄの高さ、即ちセンサ電極１２ａ〜１２ｄの長手方向の寸法は、例えば４００ｍｍ程度とする。センサ電極１２ａ〜１２ｄの幅は、例えば１５０ｍｍ程度とする。センサ電極１２ａ〜１２ｄの肉厚は、例えば１ｍｍ程度とする。

センサ電極１２ａ〜１２ｄの材料としては、導電性の材料が用いられている。ここでは、センサ電極１２ａ〜１２ｄの材料として、例えば金属が用いられている。センサ電極１２ａ〜１２ｄは、積雪に埋もれ、高湿な環境に長期間放置されることとなる。高湿な環境においてもセンサ電極１２ａ〜１２ｄが腐食するのを防止すべく、センサ電極１２ａ〜１２ｄの材料としては、耐食性が高い材料を用いることが好ましい。ここでは、センサ電極１２ａ〜１２ｄの材料として、例えばステンレス鋼を用いる。

センサ電極１２ａ〜１２ｄの数は、例えば４個とする。

なお、ここでは、センサ電極１２ａ〜１２ｄの数を４個としたが、センサ電極の数は４個に限定されるものではない。また、センサ電極の数は、１個であってもよい。

但し、センサ電極の表面積を大きくし、高い検出感度を得る観点からは、センサ電極の数は多めであることが好ましい。

センサ部１０ｂを設置するための支柱３０は、カバー部（保護カバー）５２の内側の中央部に位置する。カバー部５２は、全体として円筒状に形成されている。カバー部５２には、スリット（開口部）５４が形成されている。センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４は、スリット５４の箇所においてカバー部５２をそれぞれ貫いている。

センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４は、それぞれ支持部材３４ｃを介して支柱３０に固定されている。支持部材３４ｃの材料としては、それぞれ絶縁性の材料が用いられている。ここでは、支持部材３４ｃの材料として、それぞれ、例えばＡＢＳ樹脂等が用いられている。

センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４は、支柱３０から突出するように配されている。即ち、センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４の面内方向は、支柱３０から遠ざかる方向に沿っている。換言すれば、センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４の面内方向は、支柱３０の半径方向に沿っている。換言すれば、複数のセンサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４は、支柱３０を中心として、平面視において放射状に配されている。支柱３０から突出するようにセンサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４が配されているため、支柱３０とセンサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４との間の静電容量を小さくすることができ、支柱３０とセンサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４との間の静電容量が測定に与える影響を低減することができる。

カバー部５２の上部を塞ぐように、蓋部４６が取り付けられている。蓋部４６は、カバー部５２の内部に雪等が入り込むのを防止し、ひいては、積雪の物理量を正確に測定するためのものである。

図１１に示すように、支柱３０には、第１のキャパシタ４８及び第２のキャパシタ５０を収納する収納ボックス（図示せず）５６が取り付けられる。

なお、収納ボックス５６は、カバー部５２内に配されてもよい。

センサ部１０ｂは、センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４の長手方向が、積雪方向、即ち、積雪が進行する予定の方向となるように、測定箇所に設置される。より具体的には、例えば、センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４の長手方向が鉛直方向となるように、センサ部１０ｂが測定箇所に設置される。

第１のキャパシタ４８の一方の端子及び第２のキャパシタ５０の一方の端子は、信号線５８を介して、センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４に電気的に接続されている。第１のキャパシタ４８の他方の端子は、信号線３８を介して、信号源１８に電気的に接続されている。第２のキャパシタ５０の他方の端子は、信号線４０を介して、検出回路２０に電気的に接続されている。即ち、信号源１８は、第１のキャパシタ４８を介してセンサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４に電気的に接続されている。また、センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４は、第２のキャパシタ５０を介して検出回路２０に電気的に接続されている。

図１４は、本実施形態による積雪測定装置の一部の等価回路を示す図である。

静電容量値Ｃｓ′は、センサ電極１２とセンサ電極１２の周囲との間の静電容量である。Ｃ１′は、第１のキャパシタ４８の静電容量である。Ｃ２′は、第２のキャパシタ５０の静電容量である。

雪が堆積すると、センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４の周囲には積雪が存在する状態となる。静電容量Ｃｓ′は、積雪の静電容量に依存する。積雪の静電容量は、積雪の密度に依存する。このため、静電容量値Ｃｓ′は、センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４の周囲に堆積された積雪の密度に依存する。従って、検出回路２０により検出される信号電流の大きさは、センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４の周囲に堆積される積雪の密度に依存する。従って、検出回路２０により検出される信号電流の大きさに基づいて、積雪の静電容量や積雪の密度等を求めることが可能である。

このように、本実施形態によれば、第１のキャパシタ４８を介して信号源１８からセンサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４に信号を印加する。そして、センサ電極１２ｂ１〜１２ｂ４に接続された第２のキャパシタ５０を介して、積雪の密度等に依存する信号を検出回路２０により検出する。本実施形態においても、対向させたセンサ電極間に積雪させることを要することなく積雪の物理量を測定し得るため、積雪の物理量を正確に測定することができる。

［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。

例えば、第２実施形態では、センサ電極１２ａの形状を円筒状としたが、センサ電極１２ａの形状は円筒状に限定されるものではない。例えば、センサ電極１２の形状を角筒状としてもよい。

また、第３実施形態では、カバー部５２の形状を円筒状としたが、カバー部５２の形状は円筒状に限定されるものではない。例えば、カバー部５２の形状を角筒状としてもよい。

１０、１０ａ、１０ｂ…センサ部
１２、１２ａ、１２ｂ１〜１２ｂ４…センサ電極
１４…第１の補助電極
１６…第２の補助電極
１８…信号源
２０…検出回路
２２…制御処理部
２４…記憶部
２６…入力部
２８…表示部
３０…支柱
３２…基材
３２ａ〜３２ｃ…部材
３４、３４ａ〜３４ｃ…支持部
３５…溝
３６ａ、３６ｂ…溝
３８…信号線
４０…信号線
４２…オペアンプ
４４…抵抗器
４６…蓋部
４８…第１のキャパシタ
５０…第２のキャパシタ
５２…カバー部
５４…スリット
５６…収納ボックス
５８…信号線
１１０…測定部
１１１…積雪
１１２ａ、１１２ｂ…センサ電極
１３０…支柱

Claims (6)

1. センサ電極と、
   前記センサ電極の検知面とは反対側の面に対向する第１の補助電極と、
   前記センサ電極の前記検知面とは反対側の前記面に対向する第２の補助電極と、
   前記第１の補助電極に電気的に接続され、前記第１の補助電極に信号を印加する信号源と、
   前記第２の補助電極に電気的に接続され、前記第２の補助電極を介して信号を検出する信号検出部とを有し、
   前記センサ電極は、支持部材を介して支柱により支持され、
   前記第１の補助電極は、支持部材を介して前記支柱により支持され、前記第２の補助電極は、支持部材を介して前記支柱により支持され、
   前記第１の補助電極は、前記センサ電極と前記支柱との間に位置し、前記第２の補助電極は、前記センサ電極と前記支柱との間に位置する
   ことを特徴とする積雪測定装置。
2. 請求項１記載の積雪測定装置において、
   前記センサ電極は、筒状のセンサ電極である
   ことを特徴とする積雪測定装置。
3. 請求項２記載の積雪測定装置において、
   前記筒状のセンサ電極は、円筒状のセンサ電極である
   ことを特徴とする積雪測定装置。
4. 請求項２又は３記載の積雪測定装置において、
   前記筒状のセンサ電極の上部を塞ぐ蓋部を更に有する
   ことを特徴とする積雪測定装置。
5. センサ電極と、
   一方の端子が前記センサ電極に電気的に接続された第１のキャパシタと、
   一方の端子が前記センサ電極に電気的に接続された第２のキャパシタと、
   前記第１のキャパシタの他方の端子に電気的に接続され、前記第１のキャパシタを介して前記センサ電極に信号を印加する信号源と、
   前記第２のキャパシタの他方の端子に電気的に接続され、前記第２のキャパシタを介して信号を検出する信号検出部とを有し、
   複数の前記センサ電極が、それぞれ支持部材を介して中央の支柱から突出するように配され、前記支柱を中心として、平面視において放射状に配されている
   ことを特徴とする積雪測定装置。
6. 請求項５記載の積雪測定装置において、
   前記支柱を保護するカバー部が設けられ、前記カバー部の上部を塞ぐ蓋部が設けられている
   ことを特徴とする積雪測定装置。

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