JPH03130624A - 波高計の異常波除去回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、水中に設置し超音波パルスを海面に向けて発
射し海面からの反射音波を受波しその伝搬時間から海面
波の波高や周期を測定する超音波式波高計によって、 海面波形を測定する際に砕波等によって水中に巻き込ま
れた気泡の影響を受けて、気泡層の下面を水面と誤認す
ることによって生じる異常波形の影響を検出・除去する
電気回路、論理回路に関するものである。

（従来の技術） 従来、海の波を観測する波高計は、波による水面変動波
形を測定して連続波形を出力するものであった。しかし
、このような波のデータを実際に活用する場合、たとえ
ば港湾、海岸の構造物の設計に際して外力条件として用
いる場合には、第２図に示すように測定波形ηから個々
の波を抽出してその波高Ｈと周期Ｔを求め、これを連続
した一定時間内の波について平均値化するという統計処
理を行って代表波高値、周期値に換算したものを使用し
ている。

該波高計はこれらの測定処理を一体化した装置により自
動処理しようとするものである。

このような波高計による波の観測にあっては強風やうね
りによって生ずる砕波等によって水中に多数の気泡が巻
き込まれた際気泡層の低面（下面）を水面と誤認して異
常波形（ノイズ波形ともいう）がｆｊｌｌｌされること
がある。たとえば第３図に示すように平均水位より下っ
たところで波形データが観測される場合である。このよ
うな異常波形はデータ処理の段階で目視等の人為的判断
によって除去するか或いは適当な条件を与えてデータ処
理用の電子計算機で自動除去していた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の異常波形除去方法には次のよ
うな問題点がある。

まず、目視等の人為的判断による場合には、相当の経験
を必要とするうえ手間と時間がかかるという問題がある
。

次にデータ処理用の電子計算機で自動除去する方法にあ
っては、観測した波形記録を数日分まとめてデータ処理
センタに送付して統計処理をするため、必要な情報取得
に時間がかかり、データ利用の即時性にかけるという問
題がある。

また、スパイク状のノイズのように、正常な波の記録と
極端に異なるものについては、除去技術があるけれども
特に測定の対象となる水波の変動波形と同じようなスペ
クトル成分を持つ第３図のようなノイズ波形については
、測定対象とノイズを区分することが困難であるという
問題がある。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決するため
に、従来の波高計に欠除している波高計の異常波除去回
路を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するために次の手段構成を
有する。即ち、本発明の波高計の異常波除去回路は、超
音波式海面変動測定手段からの、海面水位の時間変動（
海面波形）データを時系列で記憶する海面波形メモリと
；　記憶された海面波形データから海面平均水位を算出
する平均水位算出手段と；　海面波形が前記平均水位と
交差する時点を検出する交差検出手段と；　時間間隔の
しきい値を設定するしきい値設定手段と；　海面波形の
谷から峰（又は峰から谷）へ向う途中での交差時点同士
の時間間隔（周期）としきい値とを比較し、しきい値を
越えているか否かの弁別信号を出力する交差時間比較弁
別手段と；　弁別信号を受けて、弁別信号がしきい値以
下であることを示すときは海面波形メモリからの読み出
しデータを出力し、しきい値を越えていることを示すと
きは読み出しデータを出力しない異常区間除去手段と；
　を具備することを特徴とする。

（作　用） 以下、上記手段構成を有する本発明の異常波除去回路の
作用を説明する。

本発明においては、海面波形メモリに記憶された海面波
形データから平均水位算出手段で海面の平均水位を算出
し、交差検出手段で前記海面波形データが平均水位と交
差する時点を検出している。

一方、しきい値設定手段により、測定の対象である水波
の波浪特性から考えて妥当とみられる時間間隔のしきい
値（基準値）を設定し、交差時間比較弁別手段で、海面
波形データが谷から峰（又は峰から谷）へ向うときの交
差時点同士の時間間隔、即ち一例で示せば第２図のＴ１
．Ｔ２、・・・・・・Ｔ！ｏで表わされる波の周期とし
きい値とを比較し、しきい値を越えているか否かの弁別
信号を異常区間除去手段へ送出する。異常区間除去手段
は、弁別信号が、前記交差時間間隔がしきい値以下であ
ることを示すときには海面波形メモリからの海面波形デ
ータを出力し、しきい値を越えていることを示すときは
海面波形データを出力しない、超音波式海面変動測定手
段が、砕波等によって水中に生じた多数の気泡からなる
気泡層の底面を海面と捉えて測定データを出力したとき
には、海面波形データは第３図の時間区間Ａで示される
ように、海面波形の通常の周期よりも長い時間に渡って
平均水位よりも低い異常波形データが観測される。

従って、測定の対象である水波の波浪特性から考えて適
切な時間間隔をしきい値として設定し、海面波形の交差
時点間隔がしきい値を越えた場合には異常波形と見做し
て、当該時間区間の海面波形データを除去することによ
り、−層適正な波形データ処理を行うことができる。

（実　施　例） 以下、本発明の異常波除去回路を適用した波高計の実施
例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の異常波除去回路を適用した波高計の
実施例の構成ブロック図である。

超音波式海面変動測定手段１は海表面水位の時間変動（
海面波形）データを測定し、測定データをＡ／Ｄ変換器
２へ出力している。データ収集手段３は、所定の観測時
間（例えば２時間毎に２０分間）内においてＡ／Ｄ変換
器２へ制御信号を出力して一定のサンプリング間隔Δｔ
（例えばΔｔ＝０．２５秒）でＡ／Ｄ変換動作を行わせ
、Ａ／Ｄ変換器２の出力するディジタル信号（例えば１
１ビツトで構成される）を例えば２バイト構成の波形デ
ータとして海面波形メモリ４へ転送する。その結果、海
面波形メモリ４には海面波形データがサンプルタイミン
グの順序に従って一定量格納される。

平均水位算出手段５は海面波形メモリ４から海面波形デ
ータを読み出し所定時間間隔における海面の平均水位（
Ｍｅａｎ　Ｗａｖｅ　Ｌｅｖｅｌ　：ＭＷＬ　）を算出
し、交差検出手段６へ送出する。交差検出手段６では海
面波形メモリ４から読み出した海面波形データが平均水
位と交差する時点を検出し交差時間比較弁別手段７へ出
力する。該比較手段７へは同時にしきい値設定手段８か
ら比較の基準となるべき時間間隔のしきい値信号が入力
されている。

このしきい値は、海面波形データの周期が通常であるか
異常であるかを定める基準となる値であり、測定対象で
ある海面波の波浪特性から適切な値が定められる。

交差時間比較弁別手段７では、海面波形データが谷から
峰（又は峰から谷）へ向うときの交差時点同士の時間間
隔く即ち通常波の周期）としきい値とを比較し、しきい
値を越えているか否かの弁別信号をノイズ（異常）区間
除去手段９へ送出する。ノイズ（異常）区間除去手段９
は海面波形メモリ４から海面波形データを読み出して個
別液検出手段１０へ送出する回路であるが、弁別信号に
よって読み出し動作成いはデータの通過がオンオフされ
る回路である。即ち、前記の交差時点同士の時間間隔が
しきい値を越えたきは異常波と見做して上記動作をオフ
とし、しきい値以下であるときは正常と見做して上記動
作をオンにする。その結果、個別液検出手段１０へは異
常波が除去された正常な海面波形データのみが送られる
ことになる。なお、異常波の除去区間は波の統計処理で
一最に用いられている方法、例えば波形が平均水位を波
の峰側に向って横切る点を始点とし、波形が次に波の峰
に向って平均水位を横切る点までとするゼロアップクロ
ス法によって行えば良い、第３図に示す区間Ｂがこれに
相当する。

個別液検出手段１０は正常な海面波形データから第２図
に示すように個々の波を抽出してその波高Ｈと周期Ｔを
求めて、波高・周期演算手段１１へ送出する。該演算手
段１１はこれらを連続した一定時間内の波について平均
化するという統計処理を行って代表波高値、代表周期値
として出力する。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の異常波除去回路は、砕波
等によって水中に多数の気泡からなる気泡層が生じた場
合、水中からの超音波は気泡層の低面で反射されるので
、超音波式波高計においては海面変動データが通常の周
期よりも長い時間に渡って平均水位より下がる点に着眼
して、この時間を適切なしきい値と比較することにより
異常波を除去するようにしなので自動的且つ確実に異常
波を除去でき、この除去回路を具備した超音波波高計に
よれば、人為的な判断によることなく、また観測した波
形記録をデータ処理センターへ送り統計的な処理を行う
までもなく観測現場で即時に異常波を除去した海面波の
データを得ることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の異常波除去回路を具備した超音波波高
計の実施例の構成ブロック図、第２図は海面波形の１例
の個別波の区分と諸元を示す図、第３図は異常波を含む
海面波形図である。 １・・・・・・超音波式海面変動測定手段、　２・・・
・・・Ａ／Ｄ変換器、　３・・・・・・データ収集手段
、　４・・・・・・海面波形メモリ、　５・・・・・・
平均水位算出手段、６・・・・・・交差検出手段、　７
・・・・・・交差時間比較弁別手段、　８・・・・・・
しきい値設定手段、　９・・・・・・ノイズ区間除去手
段、　１０・・・・・・個別波検出手段、１１・・・・
−・波高・周期演算手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波式海面変動測定手段からの、海面水位の時間変動
   （海面波形）データを時系列で記憶する海面波形メモリ
   と；記憶された海面波形データから海面平均水位を算出
   する平均水位算出手段と海面波形が前記平均水位と交差
   する時点を検出する交差検出手段と；時間間隔のしきい
   値を設定するしきい値設定手段と；海面波形の谷から峰
   （又は峰から谷）へ向う途中での交差時点同士の時間間
   隔としきい値とを比較し、しきい値を越えているか否か
   の弁別信号を出力する交差時間比較弁別手段と；弁別信
   号を受けて、弁別信号がしきい値以下であることを示す
   ときは海面波形メモリからの読み出しデータを出力し、
   しきい値を越えていることを示すときは読み出しデータ
   を出力しない異常区間除去手段と；を具備することを特
   徴とする波高計の異常波除去回路。