JPH0226743B2 - - Google Patents

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JPH0226743B2
JPH0226743B2 JP56119859A JP11985981A JPH0226743B2 JP H0226743 B2 JPH0226743 B2 JP H0226743B2 JP 56119859 A JP56119859 A JP 56119859A JP 11985981 A JP11985981 A JP 11985981A JP H0226743 B2 JPH0226743 B2 JP H0226743B2
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JP
Japan
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reflected wave
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frequency signal
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JP56119859A
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English (en)
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JPS5821168A (ja
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Hiroshi Nakatani
Shigeru Aoyama
Takehiko Nishimura
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Furuno Electric Co Ltd
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Furuno Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/24Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
    • G01P5/241Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by using reflection of acoustical waves, i.e. Doppler-effect
    • G01P5/242Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by using reflection of acoustical waves, i.e. Doppler-effect involving continuous, e.g. modulated or unmodulated, waves

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、水中に超音波信号を送受波して潮
流速度を測定する装置に関する。
水中に超音波信号を送波すると、海底で反射す
る海底反射波と水中で反射する水中反射波とが得
られる。そして、それぞれの反射波は音波の送波
源との相対速度に応じたドプラ効果を受けて、相
対速度に対応した量だけ受信周波数が偏移する。
従つて、受信した海底反射周波数と水中反射周波
数とを比較すると、水中反射波の反射源、すなわ
ち、潮流の速度を知ることができる。
上記において、海底反射波は信号強度が比較的
強いから容易に検出できる。しかし、水中反射波
は、一般に、非常に微弱な信号であるため、雑音
との識別が比較的困難である。一般に、このよう
な微弱信号を検出する場合、フイルター回路が用
いられる。フイルター回路は、その通過帯域を狭
くするに従つて検出信号のS/N比を向上させる
ことができる。しかし、上記のような水中反射波
は、その受信周波数が船速に応じたドプラ効果に
より変化するから、フイルター回路の通過帯域を
あまり狭くすることができない。そのため、従来
は上記水中反射波の検出を一定以上のS/N比で
検出することができなかつた。
この発明は、上記のような水中反射波をフイル
ター回路の通過帯域を極力狭くして検出し得る装
置を目的とする。出願人は、この種の装置とし
て、先に特願昭54−27833号を提出した。しかし、
この装置は、狭帯域フイルターの中心周波数を海
底反射波のドプラ量に応じて制御するため、装置
的に比較的複雑になる傾向がある。この発明は、
中心周波数が固定の狭帯域フイルターを用いて水
中反射波を検出し得る装置を実現する。
まず、この発明の原理について説明すると、水
中から帰来する水中反射波は潮流と船の相対速度
に応じた量だけ周波数が偏移している。他方、海
底から帰来する反射波は、海底と船の相対速度、
従つて、船の絶対速度に応じた量だけ周波数が偏
移する。従つて、水中反射波の周波数偏移から海
底反射波の周波数偏移を差引くと、潮流による周
波数偏移を得ることができる。一般に、潮流は速
度が比較的小さく、又、測定の対称となる速度が
比較的小さい場合が多い。その結果、水中反射波
の周波数成分から船速による周波数偏移を差引く
と、周波数偏移の極めて小さい潮流成分のみにな
るから、通過帯域が極めて小さいフイルターを用
いて水中反射波検出することができる。
第1図は上記原理に基づくこの発明の実施例を
示す。
同図において、1は送信器で送信周波数f0の信
号で超音波受波器2を励振する。超音波送受波器
2は励振信号に基づいて、船底から斜下方向の海
底に向けて超音波信号を送信する。第2図aは超
音波送受波器2から送波される超音波信号を示
し、パルス状信号がくり返し送波される。
超音波送受波器2から送波された超音波信号は
水中及び海底で反射されて、再び超音波送受波器
2に受波された後、受信器3へ送出される。第2
図bは受信器3に導かれる受波信号を示し、Rw
は水中反射波を、Rgは海底反射波を示す。
受信器3は受波信号bを増巾した後、バンドパ
スフイルター4及び混合回路11へ送出する、バ
ンドパスフイルター4は通過帯域が極めて広く設
定され、送信周波数f0が船速によつて周波数偏移
した場合でも充分に検出できるように設定されて
いる。従つて、バンドパスフイルター4は水中反
射波Rw、海底反射波Rgの両方を送出する。そし
て、帯域通過フイルター4を通過した受信信号b
は検波回路5へ送出されると同時に、比較回路7
へも送出される。
検波回路5は受信信号bの包絡線波形を検出す
るもので、その包絡線波形に基づいて海底反射波
検出器6が海底反射波Rgを検出する。海底反射
波Rgは水中反射波に比して信号レベルが極めて
大きいから、そのレベル差を利用して容易に検出
することができる。
海底反射波検出器6は海底反射波Rgを検出し
てその検出出力に基づいて比較回路7を動作させ
る。すなわち、比較回路7は、海底反射波Rgの
出現時のみ動作を行なうもので、帯域通過フイル
ター4を通過した海底反射波と周波数可変発振器
8の発振周波信号との周波数比較を行なう。そし
て、比較回路7はその比較結果に基づいて、可変
発振器8の発振周波数が海底反射周波数に一致す
るように周波数制御を行なう。なお、比較回路7
は上記周波数比較を断続的に行ない、その比較結
果を次の海底反射波が受波されるまでの間保持す
る。
従つて、可変発振器8は海底反射波と同一周波
の連続波を送出し、その周波信号が船速演算回路
16へ導かれる。船速演算回路16は、可変発振
器8の発振周波信号、従つて、海底反射周波信号
の送信信号f0に対する周波数偏移△fgに基づいて
船速を演算する。
又、可変発振器8の出力周波信号は混合回路9
へ送出されて局部発振器10の発振周波信号fxと
混合される。混合回路9の出力周波信号はフイル
ター回路18へ送出されて特定の周波成分が選出
される。可変発振器8の発振周波信号を(f0+△
fg)、局部発振器10の発振周波信号をfxとする
と、その混合出力は(f0+△fg)±fxとなり、フ
イルター回路18はこの混合出力のうちから差周
波信号(f0+△fg)−fxを選出して送出する。
フイルター回路18の出力信号は混合回路11
へ導かれて受信器3から送出される受信信号との
混合が行われる。混合回路11の混合出力は帯域
通過フイルター12へ送出されて特定の周波信号
が選出される。
上記において、水中反射波Rwの周波信号を
(f0+△fw)とする、混合回路11の混合出力は (f0+△fw)±(f0+△fg−fx) となり、この周波成分のうち差周波成分に着目す
ると、 (△fw−△fg)+fx となる。この周波成分のうち、△fwは潮流と船
の相対速度によつて生じるドプラ成分を表わし、
船の絶対速度によつて生じるドプラ成分と潮流の
絶対速度との合計したもので表わされる。船の絶
対速度に対応するドプラ成分は上記から明きらか
なように△fgで与えられるから、 △fw−△fg=△fc となり、潮流の絶対速度に対応するドプラ成分△
fcが得られる。
従つて、バンドパスフイルター12の通過帯域
を (△fc+fx) となるように設定すると、混合回路11の出力周
波信号中から、送信周波信号が潮流によつて偏移
した周波成分 (△fc+fx) を検出することができる。この場合、潮流による
ドプラ成分△fcは比較的小さく、又、測定目的に
応じて極めて小さく設定することが可能である。
従つて、バンドパスフイルター12の通過帯域を
極力小さくして潮流成分 (△fc+fx) を選出することができる。
バンドパスフイルター12の出力は比較回路1
4へ送出されて可変発振器15の発振周波信号と
周波数比較が行なわれる。比較回路14は両周波
信号を比較して、可変発振器15と発振周波信号
をバンドパスフイルター12の出力信号(△fc+
fx)に一致するように周波数制御を行なう。な
お、比較回路14は上記周波数比較をバンドパス
フイルター12の出力が送出される毎に断続的に
行ない、比較結果をバンドパスフイルター12か
ら次の出力が送出されるまでの間保持する。又、
比較回路14上記断続的比較動作は水中反射波検
出器13に基づいて行なわれ、水中反射波検出器
13は送信器1の出力に基づいて、第2図cに示
すように送波パルスaの送波後、水中反射波Rw
の出現する時間t2からt3まで持続するゲート波を
送出する。このゲート波cは比較回路14へ送出
され、比較回路14はゲート波cの持続時間のみ
比較動作を行なうことにより、水中反射波Rwと
可変発振器15の発振周波信号との周波数比較を
行なう。
以上の結果、可変発振器15の周波信号は水中
反射波Rwのうち潮流速度に対応する周波信号
(△fc+fx)と同周波に制御される。そして、こ
の周波信号は潮流演算回路17へ送出され、潮流
演算回路17は上記周波信号(△fc+fx)のうち
から、潮流による周波数偏移量△fcを検出して潮
流速度を演算する。
以上の説明のように、この発明によると、水中
反射波のうちから、船速による周波数偏移分をあ
らかじめ除去して、潮流成分を含む周波信号のみ
をバンドパスフイルター12で選出するようにな
されている。そして、潮流による周波数偏移は比
較的小さいから、バンドパスフイルター12の帯
域通過周波数を極力狭くして信号を選出すること
ができる。従つて、検出信号が非常に微弱な信号
である場合でも、良好なS/N比で潮流信号を検
出することができる。
なお、上記においては、混合回路9は可変発振
器8と局部発振器10の周波信号を混合するよう
になされているが、混合回路9はバンドパスフイ
ルター4の出力と局部発振器10の出力とを混合
して、その混合出力と可変発振器8の発振周波信
号とを比較回路7で周波数比較しても良い。又、
この場合、混合回路11は可変発振器8の出力と
受信器3の出力とを混合すればよい。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示し、第2図はそ
の動作を説明するための波形図を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水中に超音波信号を送波して水底からの反射
    波及び水中からの反射波をそれぞれ受信し、それ
    ぞれの反射波が受けるドプラ効果の相異に基づい
    て潮流の速度を検出する装置において、 上記反射波中から水中反射波と水底反射波のレ
    ベル差を利用して水底反射波を選出する水底反射
    波選出回路と、 該選出した水底反射波の周波数信号とあらかじ
    め用意した局部発信周波数信号とを混合する第1
    の混合回路と、 該第1の混合回路の出力信号のうち所定周波数
    信号を選出する第1のフイルターと、 該第1のフイルターの出力信号と上記水中反射
    波の周波数信号とを混合する第2の混合回路と、 該第2の混合回路の出力信号がその入力端に供
    給され、その通過帯域が上記局部発信周波数から
    あらかじめ設定した最大潮流速度に関連する周波
    数だけ偏移させた周波数までである第2のフイル
    ターとを具備し、 該第2のフイルターを通過した信号に基づいて
    上記潮流速度を算出することを特徴とする潮流測
    定装置。
JP11985981A 1981-07-29 1981-07-29 潮流測定装置 Granted JPS5821168A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5182658A (en) * 1974-09-03 1976-07-20 Badger Meter Inc Kanno nakano ryutaino ryusokuo sokuteisuruhohooyobi sochi

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