JPH02655B2 - - Google Patents
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- JPH02655B2 JPH02655B2 JP12196383A JP12196383A JPH02655B2 JP H02655 B2 JPH02655 B2 JP H02655B2 JP 12196383 A JP12196383 A JP 12196383A JP 12196383 A JP12196383 A JP 12196383A JP H02655 B2 JPH02655 B2 JP H02655B2
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- wave
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- waves
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 101100272667 Xenopus laevis ripply2.2 gene Proteins 0.000 claims 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
- G01K3/02—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving means values; giving integrated values
- G01K3/06—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving means values; giving integrated values in respect of space
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/22—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
- G01K11/24—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects of the velocity of propagation of sound
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は水温測定装置に関し、詳しくは超音
波を利用して水温を間接的に測定する測置に関す
る。
波を利用して水温を間接的に測定する測置に関す
る。
従来、水中の温度測定を行う装置には、サーミ
スタのような感温素子が多く用られている。
スタのような感温素子が多く用られている。
この種測定測置は比較的精度よく温度測定がで
きる利点を有する反面、局部的にしか測定ができ
ず、例えば海洋観測、漁業資源調査などのように
広範囲にわたる水中の温度分布を短時間のうちに
測定するといつたことは不可能であつた。
きる利点を有する反面、局部的にしか測定ができ
ず、例えば海洋観測、漁業資源調査などのように
広範囲にわたる水中の温度分布を短時間のうちに
測定するといつたことは不可能であつた。
この発明は上記に鑑み、水中の広範囲にわたる
温度及びその分布が比較的正確に、かつ迅速に測
定し得、しかも、航走中の船舶よりこれを行える
水温測定装置を提供することを目的としてなされ
たものであつて、船底の一個所より90゜以内の俯
角で超音波を送信しその反射波を受信する送受波
器と、該送受波器によつて受信された上記反射波
の周波数を測定する周波数測定器と上記反射波を
船首尾線方向に一定間隔隔てた少なくとも２個所
で受信する受波器と、上記送受波器の送受信周波
信号と上記船首尾線上に配置された受波器の各受
波信号とに基づいて水中音速を演算する演算回路
と、該演算回路で得られた水中音速値を水温を変
数として得られる水中温速の関数に代入し、水温
を算出する回路とから構成されたことを特徴とす
るものである。次に、この発明を実施例より説明
する。第１図はこの発明の構成概念図であり、海
洋観測船、あるいは漁船などの船体Ｂの船底１の
一個所より90゜以内の俯角β（＝90゜−αで超音波
を発射する送波器２と、この送波器２よりの海底
反射波を受信し、該受信波のドツプラー変位周波
数（fd）を測定する第１の受波器３Ａと、前記送
波器２より船首尾線方向（矢印FA）隔てた位置
で船首尾線方向に一定間隔ｄ隔てた２個所に配置
された海底線測定用の第２、第３の受波器3B、
3Cと、前記送波器２の発信周波数（fo）及び第
１の受波器の受信ドツプラー変位周波数（fd）と
前記第２、第３の受波器3B、3Cより得られるド
ツプラー効果に関する情報（船速Ｖ、俯角β）よ
り水中音速（Ｃ）を演算する回路４と、この回路
で得た水中音速値を、水温（ｔ）を変数として得
られる水中音速の関数（Ｃ＝Ｆ（ｔ））に代入し、
水温（ｔ）を算出する回路５とから構成されてい
る。
温度及びその分布が比較的正確に、かつ迅速に測
定し得、しかも、航走中の船舶よりこれを行える
水温測定装置を提供することを目的としてなされ
たものであつて、船底の一個所より90゜以内の俯
角で超音波を送信しその反射波を受信する送受波
器と、該送受波器によつて受信された上記反射波
の周波数を測定する周波数測定器と上記反射波を
船首尾線方向に一定間隔隔てた少なくとも２個所
で受信する受波器と、上記送受波器の送受信周波
信号と上記船首尾線上に配置された受波器の各受
波信号とに基づいて水中音速を演算する演算回路
と、該演算回路で得られた水中音速値を水温を変
数として得られる水中温速の関数に代入し、水温
を算出する回路とから構成されたことを特徴とす
るものである。次に、この発明を実施例より説明
する。第１図はこの発明の構成概念図であり、海
洋観測船、あるいは漁船などの船体Ｂの船底１の
一個所より90゜以内の俯角β（＝90゜−αで超音波
を発射する送波器２と、この送波器２よりの海底
反射波を受信し、該受信波のドツプラー変位周波
数（fd）を測定する第１の受波器３Ａと、前記送
波器２より船首尾線方向（矢印FA）隔てた位置
で船首尾線方向に一定間隔ｄ隔てた２個所に配置
された海底線測定用の第２、第３の受波器3B、
3Cと、前記送波器２の発信周波数（fo）及び第
１の受波器の受信ドツプラー変位周波数（fd）と
前記第２、第３の受波器3B、3Cより得られるド
ツプラー効果に関する情報（船速Ｖ、俯角β）よ
り水中音速（Ｃ）を演算する回路４と、この回路
で得た水中音速値を、水温（ｔ）を変数として得
られる水中音速の関数（Ｃ＝Ｆ（ｔ））に代入し、
水温（ｔ）を算出する回路５とから構成されてい
る。
次に、この発明の水温測定装置の作動を作用と
共に説明する。
共に説明する。
まず、第１図において、航走中の船舶Ｂの船底
１より俯角β（＝90゜−α）で超音波（fo）を連続
的に発信する。
１より俯角β（＝90゜−α）で超音波（fo）を連続
的に発信する。
このとき、超音波（fo）は海底Ｍで反射し、そ
れぞれの受波器3A、3B、3Cにて受信される。
れぞれの受波器3A、3B、3Cにて受信される。
なお、この場合反射波は上述の海底反射波の場
合のほか、温度跳躍層からの反射波の場合もある
が、いずれの反射波であつてもよい。
合のほか、温度跳躍層からの反射波の場合もある
が、いずれの反射波であつてもよい。
そこで、時刻hoにおける第２の受波器3Bと時
刻ho＋Ｈにおける第３の受波器3Cの音波経路に
ついて着目すれば、第２図示すように、船舶Ｂが
矢印Ｘ方向へ航走している場合、時刻hoにおけ
る第２の受波器3Bの音波の経路は、実線で示す
ように、２→θ→３Ｂとなり、又、時刻ho＋Ｈ
における第３の受波器3Cの音波の経路は、点線
で示すように、２→θ→３Ｃとなる。なお、この
とき船位も点線で示す位置となつている。
刻ho＋Ｈにおける第３の受波器3Cの音波経路に
ついて着目すれば、第２図示すように、船舶Ｂが
矢印Ｘ方向へ航走している場合、時刻hoにおけ
る第２の受波器3Bの音波の経路は、実線で示す
ように、２→θ→３Ｂとなり、又、時刻ho＋Ｈ
における第３の受波器3Cの音波の経路は、点線
で示すように、２→θ→３Ｃとなる。なお、この
とき船位も点線で示す位置となつている。
水深が充分に深く、スキヤツタリングセンター
θが充分遠方にある場合、ｄ／２・sinα′＝ｄ／２sin
α が成立するから、時刻hoに発射された音波の経
路（実線）と時刻ho＋Ｈに発射された音波の経
路（点数）は近似的に等しくなる。
θが充分遠方にある場合、ｄ／２・sinα′＝ｄ／２sin
α が成立するから、時刻hoに発射された音波の経
路（実線）と時刻ho＋Ｈに発射された音波の経
路（点数）は近似的に等しくなる。
このとき、船舶Ｂと共に、送受波器２，３Ａ〜
３Ｃが時間Ｈの間に距離ｄ／２だけ働いたとすると、 船速をＶとすれば、 Ｖ＝ｄ／２・１／Ｈ の関係となる。
３Ｃが時間Ｈの間に距離ｄ／２だけ働いたとすると、 船速をＶとすれば、 Ｖ＝ｄ／２・１／Ｈ の関係となる。
一方、第２の受波器３Ｂ、及び第３の受波器３
Ｃの受信エンベロープ３B′、３C′は、第３図に示
すように、時間Ｈだけずれてあらわれるため、そ
れぞれの受信エンベロープ３B′、３Ｃが時間Ｈ
だけずれて全く同一であることを確認できれば上
記Ｈより船速Ｖは Ｖ＝ｄ／２・Ｈ …… で与えられる。
Ｃの受信エンベロープ３B′、３C′は、第３図に示
すように、時間Ｈだけずれてあらわれるため、そ
れぞれの受信エンベロープ３B′、３Ｃが時間Ｈ
だけずれて全く同一であることを確認できれば上
記Ｈより船速Ｖは Ｖ＝ｄ／２・Ｈ …… で与えられる。
又、送波器２より発射された音波は、海底で反
射した後、海底に対する船速（対地速力）に応じ
たドツプラー変位を受け第１の受波器３Ａで受信
される。
射した後、海底に対する船速（対地速力）に応じ
たドツプラー変位を受け第１の受波器３Ａで受信
される。
第２図に示すように、このときの超音波の発射
角度をβ（＝90゜−α）、発射周波数をfo、船速を
Ｖ、ドツプラー周波数をfd、水中音速をＣとする
と、 fd＝2Vfo cos（90゜−α）／ｃ …… の関係があり、式と式より ｃ＝ｄ×fo cos（90゜−α）／Ｈ×fd …… となる。
角度をβ（＝90゜−α）、発射周波数をfo、船速を
Ｖ、ドツプラー周波数をfd、水中音速をＣとする
と、 fd＝2Vfo cos（90゜−α）／ｃ …… の関係があり、式と式より ｃ＝ｄ×fo cos（90゜−α）／Ｈ×fd …… となる。
式において、ｄ、fo、αはそれぞれ概知の値
であり、又、Ｈ、fdはそれぞれ測定された値であ
るから、これらが演算回路４に入力され、Ｃの値
が算出される。
であり、又、Ｈ、fdはそれぞれ測定された値であ
るから、これらが演算回路４に入力され、Ｃの値
が算出される。
ところで、海水中の音速Ｃと海水温度との間に
は、海水温度をｔ℃とすると ｃ＝1448.6＋4.618t−0.0523t2＋2.3×10-4t3＋1.2
5（Ｓ−35）−0.011（Ｓ−35）ｔ…… 〔但し、ｓ：海水塩分濃度（‰）〕 の関係があり、ｓ≒35とすると、式は近似的に ｃ＝1448.6＋4.618t−0.0523t2＋2.3×10-4t3 …… であらわされることとなる。
は、海水温度をｔ℃とすると ｃ＝1448.6＋4.618t−0.0523t2＋2.3×10-4t3＋1.2
5（Ｓ−35）−0.011（Ｓ−35）ｔ…… 〔但し、ｓ：海水塩分濃度（‰）〕 の関係があり、ｓ≒35とすると、式は近似的に ｃ＝1448.6＋4.618t−0.0523t2＋2.3×10-4t3 …… であらわされることとなる。
さて、海水はその温度、塩分が一様でないた
め、音速の分布は一様でなく、又、静水圧のため
水深に比例して音速は増大する。従つて、音速は
常時一定とはならず、音波伝播経路も第２図に図
示のように直線とはならず、音速の変化に従つて
連続的に屈折すると考えられるが、一般にドツプ
ラー・ソナーは超音波の発射俯角を境界面におい
て全反射が生じない程度に大きくとつているの
で、音波は主として温度傾度により下方（海底方
向）へ屈折し、海底で反射して戻る。ここで境界
面において屈折の法則が成り立ち、送信波の音波
経路と反射波の音波経路は等しくなり、ドツプラ
ー現象の原理よりドツプラー周波数fdは送波器２
表面の音速と俯角β（＝90゜−α）によりのみ決定
され、途中の音速の変化には全く影響されない。
め、音速の分布は一様でなく、又、静水圧のため
水深に比例して音速は増大する。従つて、音速は
常時一定とはならず、音波伝播経路も第２図に図
示のように直線とはならず、音速の変化に従つて
連続的に屈折すると考えられるが、一般にドツプ
ラー・ソナーは超音波の発射俯角を境界面におい
て全反射が生じない程度に大きくとつているの
で、音波は主として温度傾度により下方（海底方
向）へ屈折し、海底で反射して戻る。ここで境界
面において屈折の法則が成り立ち、送信波の音波
経路と反射波の音波経路は等しくなり、ドツプラ
ー現象の原理よりドツプラー周波数fdは送波器２
表面の音速と俯角β（＝90゜−α）によりのみ決定
され、途中の音速の変化には全く影響されない。
従つて、式と式のＣの値は等価となり、故
に、 Ｆ（ｔ）＝2.3×10-4t3−0.0523t2＋4.618t＋1448.
6−ｄ×fo cos（90゜−α）／Ｈ×fd＝０…… が成立ち、式のＦ（ｔ）＝０となるｔを演算回路
５で演算すれば、送波器２近傍一帯の水温ｔ（℃）
を知ることができるのである。
に、 Ｆ（ｔ）＝2.3×10-4t3−0.0523t2＋4.618t＋1448.
6−ｄ×fo cos（90゜−α）／Ｈ×fd＝０…… が成立ち、式のＦ（ｔ）＝０となるｔを演算回路
５で演算すれば、送波器２近傍一帯の水温ｔ（℃）
を知ることができるのである。
そして、上記作動は送波器２より連続的に超音
波を発射している限り、船舶Ｂの航走中であつて
も順次水温ｔ℃が算出されるため、広範囲の水温
の分布状態を短時間のうちに知ることが可能とな
るのである。
波を発射している限り、船舶Ｂの航走中であつて
も順次水温ｔ℃が算出されるため、広範囲の水温
の分布状態を短時間のうちに知ることが可能とな
るのである。
この発明は以上のように構成されてるので、船
舶の船底のそれぞれ所定位置に超音波送受波器を
設置し、それらの送受波の状態を計測するのみ
で、連続的な水温測定が可能となり、広範囲の水
温測定が短時間に行えるといつた効果を有するの
である。
舶の船底のそれぞれ所定位置に超音波送受波器を
設置し、それらの送受波の状態を計測するのみ
で、連続的な水温測定が可能となり、広範囲の水
温測定が短時間に行えるといつた効果を有するの
である。
なお、第１図あるいは第図において、超音波受
波器３Ｂ、３Ｃ、は２個所に配置されているが２
個所に限らず３個所あるいはそれ以上の個所に配
置して各受波信号を用いて上記と同様な演算を行
つてもよい。又、受波器３Ｂあるいは３Ｃのうち
いずれか一つはβ方向の超音波信号を受波する受
波器３Ａの受波信号を用いて上記演算を行つても
よい。又、上記において、それぞれの受波器は海
底反射波を受波するごとくなされているが、海底
反射波に限らず水中の特定物からの反射波が得ら
れる場合にはその反射波を用いてもよい。
波器３Ｂ、３Ｃ、は２個所に配置されているが２
個所に限らず３個所あるいはそれ以上の個所に配
置して各受波信号を用いて上記と同様な演算を行
つてもよい。又、受波器３Ｂあるいは３Ｃのうち
いずれか一つはβ方向の超音波信号を受波する受
波器３Ａの受波信号を用いて上記演算を行つても
よい。又、上記において、それぞれの受波器は海
底反射波を受波するごとくなされているが、海底
反射波に限らず水中の特定物からの反射波が得ら
れる場合にはその反射波を用いてもよい。
第１図はこの発明の実施例の概念図、第２図は
実施例の作用説明図、第３図は実施例の一部作用
説明図である。 １……船底、２……送波器、３Ａ……第１の受
波器、３Ｂ……第２の受波器、３Ｃ……第３の受
波器、４……水中音速演算回路、５……水温演算
回路、Ｍ……海底、θ……スキヤツタリングセン
ター。
実施例の作用説明図、第３図は実施例の一部作用
説明図である。 １……船底、２……送波器、３Ａ……第１の受
波器、３Ｂ……第２の受波器、３Ｃ……第３の受
波器、４……水中音速演算回路、５……水温演算
回路、Ｍ……海底、θ……スキヤツタリングセン
ター。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 船底の一個所より90゜以内の俯角で超音波を
送信しその反射波を受信する送受波器と、該送受
波器によつて受信された上記反射波の周波数を測
定する周波数測定器と、上記反射波を船首線方向
に一定間隔隔てた少なくとも２個所で受信する受
波器と、上記送受波器の送受信周波信号と上記船
首尾線上に配置された受波器の各受波信号とに基
づいて水中音速を演算する演算回路と、該演算回
路で得られた水中音速値を水温を変数として得ら
れる水中音速の関数に代入し、水温を算出する回
路とから構成されたことを特徴とする水温測定装
置。 ２ 一定間隔隔てた少なくとも２個所で受波する
受波器の一つが送受波器と共用されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の水温測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12196383A JPS6013233A (ja) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | 水温測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12196383A JPS6013233A (ja) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | 水温測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6013233A JPS6013233A (ja) | 1985-01-23 |
| JPH02655B2 true JPH02655B2 (ja) | 1990-01-09 |
Family
ID=14824220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12196383A Granted JPS6013233A (ja) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | 水温測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6013233A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016031362A (ja) * | 2014-07-25 | 2016-03-07 | 日本無線株式会社 | 温度測定装置 |
| JP7166186B2 (ja) * | 2019-02-07 | 2022-11-07 | 日本無線株式会社 | 水温測定装置、及び水温測定方法 |
-
1983
- 1983-07-04 JP JP12196383A patent/JPS6013233A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6013233A (ja) | 1985-01-23 |
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