JPH0156395B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0156395B2
JPH0156395B2 JP15800983A JP15800983A JPH0156395B2 JP H0156395 B2 JPH0156395 B2 JP H0156395B2 JP 15800983 A JP15800983 A JP 15800983A JP 15800983 A JP15800983 A JP 15800983A JP H0156395 B2 JPH0156395 B2 JP H0156395B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wave
transducer
transmitting
receiving
cross
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP15800983A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6050471A (ja
Inventor
Sumitaka Kihara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
UNYUSHO KOWAN GIJUTSU KENKYUSHOCHO
Original Assignee
UNYUSHO KOWAN GIJUTSU KENKYUSHOCHO
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by UNYUSHO KOWAN GIJUTSU KENKYUSHOCHO filed Critical UNYUSHO KOWAN GIJUTSU KENKYUSHOCHO
Priority to JP15800983A priority Critical patent/JPS6050471A/ja
Publication of JPS6050471A publication Critical patent/JPS6050471A/ja
Publication of JPH0156395B2 publication Critical patent/JPH0156395B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、防波提など水中構造物としての捨
石マウンド面を超音波パルス反射法を用いて検測
する超音波施工面検測装置に関し、複数個の送受
波用振動子をクロス状に配列し、対象物に超音波
ビームの焦点がくるように振動子をそれぞれ凹面
に取付けた、いわゆる凹面配置クロスアレイ型送
受波方式を用いて水平方向の分解能を向上させ、
この送受波器を二次元的に機械的走査をすること
によつて三次元立体反射データを取得し、受波系
に画像処理回路を有して画像の忠実性を向上さ
せ、CRTに三方向断層像及び三次元映像を表示
し、かつX−Yプロツタなど二次元記録装置を接
続することによつて捨石平担度をデイジタルで記
録しうる機能を有し、大水深海域において捨石均
し面平担度を精度よく検測する超音波施工面検測
装置に関するものである。
最近の港湾は、船舶のけい留、停泊施設の大型
化、安全性に追求、環境条件向上などにより、沖
合防波提の建設など大水深海域に水中構造物を建
造するようになつてきた。
従来、防波提等の建設における水中構造物の施
工精度の確認はすべて潜水夫にたよつているのが
現状である。潜水業務はその特殊性から「高気圧
障害防止規則」などにより安全衛生管理上、作業
内容が限定管理されている。そのため港湾の大水
深化に伴つて、潜水夫による作業内容および作業
量が大きな制約を受けることから、これら施工面
の検測は、質的、量的にも困難となる。そこで、
港湾工事の効率性、経済性および構造物の安全性
を図る上で、潜水夫にかわる超音波検測を中心と
した新しい技術開発の方向をめざす必要があつ
た。
本発明は、こうした港湾工事や海洋工事従事者
の強い要望にこたえるために発明されたものであ
る。
第1図は、この発明の構成を示す電気回路系統
図であつて、1は線状に配列した振動子群で構成
された対象物に焦点を結ぶように凹面配置された
電気信号を超音波信号に変換する送波器、2は送
波器1に高周波トーンバースト波電圧を供給する
高周波発振器、3は捨石などの検測対象物から反
射してきた超音波パルスを電気信号に変換する受
波器であり、送波器1と交差するように取り付け
られており、対象物に焦点に結ぶように送波器1
と同様、受波用振動子群を凹面に配置している。
また、送波器1の入力と受波器3の出力には遅延
回路4が設けられ、高周波発振器2の出力信号と
受波器3の出力信号の位相をシフトして焦点を1
点で結ぶようにしている。
遅延回路4を通つた受波器3からの信号は受波
器群和差接続切換器5に入力される。これは、対
象物の角、縁など、超音波の波長に比べて小さい
曲率半径をもつた尖鋭な部分を強調して記録した
い場合に使用するものであり、水平方向分解能に
影響を及ぼす超音波ビームを狭くする手段として
受波器3からの出力を2つに分け、その和及び差
をとる和差方式による受信波の狭ビーム化を利用
しており、この和及び差を切替えるものである。
切替器5から得られた受信波信号の和或いは差の
信号は微弱な電気信号であるから増幅器6によつ
て増幅し、検波器7で検波したあと、超音波の距
離の増大に伴なう拡散減衰を補償するために
STC(Sensitivity Time Control)回路8に供給
する。
以上の増幅器6〜STC回路8までで信号処理
された受信アナログ信号は、A/D変換器9によ
りデジタル信号に変換されて演算処理器10に供
給される。演算処理器10には対象物の角や縁を
強調するために前記和差接続切替器5による受波
レベルの和及び差を計算する回路、及び対象物の
受波レベルと基準面の受波レベルとの比を計算し
て対象物のレベルを強調するための計算回路が含
まれている。この演算処理器10によつて得られ
た情報は、デイジタルメモリ(RAM)13に記
憶される。
一方、11はX―Y位置検出器であり、送波器
1及び受波器3の水平面ての位置を検出し、制御
回路12に入力する。制御回路12では発振器2
の発振制御や増幅器6の増幅度の調整、X―Y位
置検出器11や演算処理器10からのXYZアド
レスや対応する受波レベルのデータなどをメモリ
13に対して書込み、読み出しの制御を行なつて
いる。メモリ13から読み出された信号はD/A
変換器14によつてアナログ信号に変換され、そ
の出力はCRT装置15に表示したり、X―Yプ
ロツタ16に記録したりして対象物の位置や状態
を表示する。
第2図は第1図の送受波器部分の構成である凹
面配置クロスアレイ型送受波器の原理図を示して
いる。図において4は遅延回路、17は本体、1
は電気信号を超音波信号に変換する送波器、3は
対象物から反射してきた超音波信号を電気信号に
変換する受波器であり、それぞれ複数個の送波及
び受波振動子群が凹面型に1列あるいは複数例に
配置されており、また、図のように送波器1と受
波器3とが交差するようにクロス状に取付けられ
た構造となつている。また、18は海底、19は
送波器1による海底18における分解面積、20
は受波器3による海底における分解面積である。
そして、送波器1における分解面積19と受波器
3による分解面積20の重累した分解面積21
が、この送受波器の分解面積となり、分解面積が
非常に小さくなり水平分解能が向上することがわ
かる。また、上述のように対象物を高分解能で探
査するため、対象物に焦点を結ぶよう送受波器と
もに凹面状に送受波用振動子を配列している。
なお、図中波線部は、一例として検測すべき海
底までの深度が深くなつた場合に、遅延回路4に
よつて電気的に送波器の入力信号や受波期の出力
信号の位相をシフトし焦点位置を新しい海底位置
に合わせて、検測深度が変わつても常に高精度に
検測することができることを示している。
つぎに、室内及び現地実験によつて、この装置
の有効性が実証されたので、その概要を述べる。
クロスアレイ型の高分解能を実証するために、
500及び200KHz送受波器ユニツトを2組組み合わ
せて、送受波器ユニツトを平行に並べて全体の送
受波面を正方形とした多素子方式、各送受波器ユ
ニツトをクロス上に配置したクロス方式の2方式
の送受波器を用いて、1m角の小型水槽に1/10縮
尺対象物モデルとして、長方形コンクリートブロ
ツク(30×30×50mm)を用いて検測実験を行つ
た。実験は水平分解能、斜入射反射レベルの測定
である。実験の結果、多素子、クロス式の水平分
解能を比較すると分解幅の狭いクロス式の方が水
平分解能がよいことがわかつた。また、ブロツク
表面の受波レベルと水底の受波レベルとの比をと
ると対象物のレベルが顕著となり水平分解能が向
上することもわかつた。更に、2個の受波器素子
の和出力と差出力との比をとるデータ処理をする
と、対象物が斜めになつている場合、対象物の角
や縁からの受波レベルが顕著となることがわかつ
た。
以上のモデル実験の結果をふまえ、直径5m、
高さ10mの大型実験水槽において、対象物に実物
大の模型(38×39×50cmコンクリートブロツク
製)を用いた室内実験を行つた。使用した送受波
器は、上記モデル実験で使用した送受波器8ユニ
ツトをそれぞれ組合せて、多素子、クロスアレイ
型、凹面配置クロスアレイ型の3種類である。実
験の結果、凹面配置クロスアレイ型の送受波器が
水平分解能がよいことがわかつた。また、対象物
の受波レベルと水底の受波レベルの比をとるデー
タ処理すると、対象物の受波レベルが強調され、
分解能向上に有効であることがわかつた。なお、
クロスアレイ型送受波器の実用性を実証するため
に捨石投入海域で現地実験を行つた。使用した送
受波器は、クロスアレイ型、多素子型、及び従来
方式の円板型送受波器である。実験の結果、クロ
スアレイ型の反射特性及び分解能がよいことがわ
かつた。
以上、室内実験でも現地実験でも凹面配置クロ
スアレイ型が捨石など施工面検測には有効である
ことがわかつた。
第3図は、この発明の装置を用いて捨石均し面
の平担度を検測する際の実施例を示した図であつ
てa図は測量船にこの装置を搭載して、航走しな
がら捨石マウンドの荒均し面を検測する場合を示
している。b図は捨石マウンドの本均し面を高精
度で検測するため、送受波器を捨石マウンド面に
設置した架台に取付けて検測する場合を示してい
る。a図において、22は測量船であり、その水
中下の側面にこの発明の装置の送受波器23が取
付けられており、そこから送出された超音波ビー
ム24が海底26にある対象25を検測する。ま
た、b図においては、支援船27の甲板にこの装
置の本体17が取付けられ、海底26にある対象
物25の上方には架台29が海底26に設置され
ている。架台29にはX−Y平面を移動可能なよ
うに送受波器23が取付けられており、本体17
とは電源や送受波信号伝送用のケーブル28によ
つて接続されている。
第4図は、この発明の装置にCRTやX−Yプ
ロツタを接続して対象物を表示、記録する場合の
実施例を示し、a図は水平面X−Yを表示、記録
する場合であり、任意の深度Zにおける断層の水
平X−Y断面が表示記録できる。図において、X
−Y面は所定寸法のメツシユ30に分割されて、
基準面の高さを基準として、Z方向(深度)の凹
凸をカラーによる色分けや濃淡による識別により
表示記録でき、一目でその平坦度がわかるように
なつている。b図は断面図X−Z、Y−Zを表示
記録する場合で、任意の位置(Y軸又はX軸)の
断面図X−Z、Y−Zが表示記録でき、設計断面
31と、検測断面32とを同時に表示記録でき
る。C図は、XYZの三次元データをコンピユー
タで処理して三次元画像として表示記録する場合
であつて、33は三次元表示記録された捨石マウ
ンドの画像により、一目で施工状況がわかり、施
工管理が容易となる。
以上説明したように、本発明の装置を使用すれ
ば、従来高水圧の影響で潜水夫の水中施工が困難
であつた大水深港湾工事が海洋土木工事等におい
て潜水夫にかわつて測量の自動化、省力化が図ら
れ、能率的かつ安全な施工が容易となる。
なお、本装置は防波提等基礎として捨石マウン
ドの平坦度や形状計測のみならず、精密な検測や
三次元画像を表示記録ができることから、海底掘
削跡や水中構造物形状計測等、海洋、港湾、河
川、湖沼等の水中土木工事における施工管理シス
テムとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の実施例を示し、第1図はこの
発明の電気回路系統図、第2図は凹面配置クロス
アレイ型送受波器の原理図、第3図はこの発明の
装置を作業船に装備して施工面検測作業をする場
合の実施例図、第4図はこの発明の装置にCRT
やX−Yプロツタを接続して施工面の画像を表示
記録する場合の実施例図を示したものである。 1……送波器、2……高周波発信器、3……受
波器、4……遅延回路、5……受波器群和差接続
切替器、6……増幅器、7……検波器、8……
STC回路、9……A/D変換器、10……演算
処理器、11……X−Y位置検出器、12……制
御回路、13……デイジタルメモリ、14……
D/A変換器、15……CRT装置、16……X
−Yプロツタ、17……本体、18,26……海
底、19……送波器1による海底18における分
解面積、20……受波器3による分解面積、21
……送受波器の分解面積、22……測量船、23
……送受波器、24……超音波ビーム、25……
対象物、27……支援船、28……ケーブル、2
9……架台、30……メツシユ、31……設計断
面、32……検測断面、33……捨石マウンドの
三次元画像。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 超音波を送波する複数個の送波振動子群を凹
    面型に配列した送波手段と、送波手段からの超音
    波を受波する複数個の受波振動子を前記送波振動
    子群と交差しかつ1点で焦点を結ぶように凹面型
    に配列した受波手段と、それぞれ送受信用振動子
    群に遅延回路を付して電気出力の位相をシフトし
    て対象物に焦点を合わせる機構と、受波手段から
    の出力を2つに分けその和及び差をとり両者の比
    を演算する手段及び検測対象物と海底との各受波
    レベルの比を演算する手段とを含む演算処理手段
    と、演算手段から出力される情報を記憶する記憶
    手段と、記憶手段に構築されている情報を読み出
    し前記検測対象物の状態を表示する表示手段とを
    備えたことを特徴とする、超音波施工面検測装
    置。
JP15800983A 1983-08-31 1983-08-31 超音波施工面検測装置 Granted JPS6050471A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15800983A JPS6050471A (ja) 1983-08-31 1983-08-31 超音波施工面検測装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15800983A JPS6050471A (ja) 1983-08-31 1983-08-31 超音波施工面検測装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6050471A JPS6050471A (ja) 1985-03-20
JPH0156395B2 true JPH0156395B2 (ja) 1989-11-29

Family

ID=15662261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15800983A Granted JPS6050471A (ja) 1983-08-31 1983-08-31 超音波施工面検測装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6050471A (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0285787A (ja) * 1989-08-02 1990-03-27 Marine Instr Co Ltd 魚群探知機
JP5911004B2 (ja) * 2009-06-22 2016-04-27 国立研究開発法人港湾空港技術研究所 超音波式撮像計量方法
JP6337311B2 (ja) * 2015-05-13 2018-06-06 国立大学法人 東京大学 水底面下の堆積層の音響による情報収集方法及び水底面下の堆積層の音響による情報収集装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4937549A (ja) * 1972-08-07 1974-04-08
JPS542112A (en) * 1977-06-07 1979-01-09 Pioneer Electronic Corp Speaker system
JPS5873884A (ja) * 1981-10-29 1983-05-04 Tobishima Kensetsu Kk 水中測深方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6050471A (ja) 1985-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Grant et al. Modern swathe sounding and sub-bottom profiling technology for research applications: the Atlas Hydrosweep and Parasound systems
RU2434246C1 (ru) Способ съемки рельефа дна акватории и устройство для его осуществления
Placzek Surface-geophysical techniques used to detect existing and infilled scour holes near bridge piers
CN111880185A (zh) 一种水下目标勘测处理方法及系统
Okino et al. Measurement of seabed topography by multibeam sonar using CFFT
Moustier Inference of manganese nodule coverage from Sea Beam acoustic backscattering data
KR101339678B1 (ko) 갯녹음 실태조사를 위한 암반,비암반 면적 산출방법
JP2019152661A (ja) ソナーデータを圧縮する方法
JPH10123247A (ja) リアルタイム水中施工管理方法
Bennett et al. Geoacoustic and geological characterization of surficial marine sediments by in situ probe and remote sensing techniques
JPH0156395B2 (ja)
Grelowska et al. Gdansk Bay sea bed sounding and classification of its results
Saxena A review of shallow-water mapping systems
JPH04357487A (ja) サイドルッキングソナー
Cloet et al. A sideways-looking towed depth-measuring system
Zhu et al. Application of the sonar detection technique to inspection of vertical quay wall
Leenhardt Side scanning sonar-a theoretical study
JPH0581872B2 (ja)
JPH02102413A (ja) 水底形状検出装置
RU98254U1 (ru) Многочастотный корреляционный гидроакустический лаг
Wu 2.1 Principle of Multi-beam Sounding Technology
White BO'SUN, A Multi-Beam Sonar for Search and Survey
Browne Underwater acoustic imaging devices for portable scour monitoring
Ohgaki et al. Acoustical imaging of an object buried in seafloor sediment by using a focused ultrasonic transducer
Hammerstad et al. Field performance of the Benigraph high-resolution multibeam seafloor mapping system