JPH0510757A - 光フアイバによる水中物体の深度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水中物体の各点の深度を距離的にも時間的にも
略連続して測定する。 【構成】温度に応じて伝送パラメータの変化する光ファ
イバを被測定物体に取り付けた状態で水中に投入し、光
ファイバの一端から光パルスを入射し、伝送パラメータ
により定まる後方散乱光および光パルスの入射から後方
散乱光受光までの時間経過によって、光ファイバ各位置
の温度を求める。また被測定物体の一部に深度計を取り
付け、深度計の沈降にともない水中の深度方向の温度分
布を測定し、光ファイバ上の温度分布と水中の深度方向
の温度分布との対応から、光ファイバの各位置の深度を
求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、水中に存在する物体
の各点の深度を光ファイバを用いて測定して物体の形状
等を求める、光ファイバによる水中物体の深度測定方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、水中物体の深度を測定する際
には、一般に音響的手法が用いられている。例えばソナ
ーや魚群探知機では、パルス状音波の送受波によって水
中物体の位置および形状を測定する。また、例えば音響
測位装置では、船上からの質問信号に応答するトランス
ポンダを測位すべき位置に予め取り付け、各トランスポ
ンダからの応答信号によって、船に対する各トランスポ
ンダの相対位置を測位する。水中物体の各点の深度を測
定する他の方法として、水中物体の所定箇所に深度計を
取り付け、信号線を通して深度を直接測定する方法もあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ソナーや魚
群探知機では水中に広がる物体の各位置の深度を時間的
に略連続して測定することはできず、また縄や網等の小
体積物体を探知することは困難である。音響測位装置を
用いて水中物体の各点の深度を測定する方法では、各ト
ランスポンダの位置を常に高速で測定することはでき
ず、しかもトランスポンダの取り付け位置しか測定する
ことができない。そのため時間的にも距離的にも水中物
体の各深度を連続的に測定することはできない。また、
深度計による方法では、例えば縄や網のように水中で変
形する物体の各点の深度を測定して、物体の形状を求め
るためには、縄や網の各点に数十〜数百個もの深度計を
取り付けおかなければならず、金額的にも操作上からも
不可能である。

【０００４】この発明の目的は、光ファイバを用いて、
水中物体の各点の深度を時間的にも距離的にも略連続的
に測定できるようにした、光ファイバによる水中物体の
深度測定方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願出願人は温度に応じ
て伝送パラメータの変化する光ファイバを用いて、光フ
ァイバ上の各点の温度を測定することによって、水中の
各深度における温度を測定する水中温度測定方法につい
て特願平１−６３１８８号を既に出願している。本願発
明の光ファイバによる水中物体の深度測定方法は、この
ような温度に応じて伝送パラメータの変化する光ファイ
バを有効に利用したものである。

【０００６】すなわち、この発明の光ファイバによる水
中物体の深度測定方法は、温度に応じて伝送パラメータ
の変化する光ファイバを水中に投入し、前記光ファイバ
の一端から光パルスを入射して、伝送パラメータにより
定まる後方散乱光および光パルスの入射から後方散乱光
の受光までの時間経過により、前記光ファイバの各位置
の温度を求め、また水中の深度方向の温度分布を測定
し、前記光ファイバの各位置の温度を前記水中の各深度
の温度に対応させて、光ファイバの各位置の深度を求め
ることを特徴とする。

【０００７】

【作用】この発明の光ファイバによる水中物体の深度測
定方法では、水中に投入された光ファイバの一端から光
パルスを入射することによって、光ファイバの各点の温
度に応じた伝送パラメータに対応して各点で後方散乱光
が生じ、その後方散乱光が再び入射端に戻る。従って、
この後方散乱光の変化と光パルスの入射から後方散乱光
の受光までの時間経過によって、光ファイバの各位置の
温度が求まる。また、水中の深度方向の温度分布を測定
し、光ファイバの各位置の温度を水中の各深度の温度に
対応させれば、光ファイバの各位置の深度が求まる。す
なわち、水中の深度方向の温度分布は、比較的狭い水域
において一定であるため、深度に対する温度の対応関係
が明らかであれば、温度から逆に深度を求めることがで
きる。この発明では、任意の位置の温度を求めることが
できるため、各位置の深度が求まる。

【０００８】例えばガラス系光ファイバは、光ファイバ
上の各位置での温度に応じて、後方散乱光に含まれるラ
マン散乱光の強度が変化する。すなわち、入射光より長
波長のストークス光と入射光より短波長のアンチストー
クス光との強度比は入射光波長と光ファイバのガラス組
成（シフト波数）が決まれば、理論的に温度のみに依存
する。従って、この後方散乱光に含まれるアンチストー
クス光とストークス光の強度比によって温度を測定する
ことができ、光ファイバを入射してから後方散乱光が戻
って来るまでの時間によって測定点の距離を求めること
ができる。

【０００９】光ファイバ上の各点の温度は距離方向に略
連続的に測定することができ、また時間的にも略連続的
に測定することができるため、この光ファイバを縄や網
など、水中に投入する物体に取り付けておくことによっ
て、その物体の各部の深度を測定することができ、この
ことからその物体の形状をも把握できるようになる。

【００１０】たとえば、図７に示すように、縄に沿って
光ファイバを張り、縄の先端に深度計を取り付け、水中
に投下する。縄は深度計の重みによって深度計部を先頭
にして沈んでいくが、沈下中、光ファイバの先端すなわ
ち深度計の位置の温度と深度を測定して、図４に示すよ
うな深度に対する温度分布を求める。これとともに沈下
中または沈下停止後、測定装置側から光ファイバの先端
部まで、光ファイバに沿って（すなわち縄に沿って）温
度を測定し、図５のような、測定装置からの光ファイバ
上の距離に対する温度分布を求める。その後、図４に示
した特性と図５に示した特性とから、測定装置からの光
ファイバ上の距離に対する深度を図６のように求める。
このようにして、縄の各点の深度を求めることができ、
縄の垂直方向の形状（姿勢）も分かるようになる。

【００１１】

【実施例】この発明の実施例である深度測定装置の構成
をブロック図として図１に示す。

【００１２】図１においてＯＦ１，ＯＦ２，ＯＦ３はそ
れぞれ温度分布測定用の光ファイバである。また１はイ
ンタフェース２６から出力される切り換え信号に応じて
３つの光ファイバＯＦ１〜ＯＦ３のうち何れか１つを選
択する光分岐結合回路、２は光合分波回路である。発光
器３はパルス半導体レーザであり、パルス発生回路４が
発光器３を駆動することによってパルスレーザ光を光合
分波回路２、光分岐結合回路１を介して光ファイバＯＦ
１〜ＯＦ３の何れか１つに入射させる。また同図におい
て５，６は干渉膜フィルタであり、フィルタ５は入射光
より長波長のストークス光を選択透過させ、フィルタ６
は入射光より短波長のアンチストークス光を選択透過さ
せる。受光器７，８はそれぞれ例えばアバランシェ・フ
ォトダイオードなどからなり、光ファイバからの後方散
乱光の内ストークス光とアンチストークス光をそれぞれ
受光する。増幅回路９，１０は受光信号をそれぞれ増幅
し、Ａ−Ｄコンバータ１１，１２はそれぞれディジタル
データに変換する。メモリ１３，１４はそのディジタル
データをそれぞれ所定領域に記憶する。タイミング制御
回路１６はパルス発生回路４およびカウンタ１５に対し
トリガ信号を与える。

【００１３】カウンタ１５はトリガ信号が発生されてか
らカウントアップを開始し、そのカウント値によってメ
モリ１３，１４の書き込みアドレスを指定する。深度計
１７は光ファイバＯＦ１の先端部に取り付けられ、深度
を測定する。その測定値はインタフェース１８を介して
読み取られる。ＣＰＵ１９はＲＯＭ２０に予め書き込ま
れているプログラムを実行する。ＲＡＭ２１は光ファイ
バＯＦ１〜ＯＦ３の選択状態、深度計１７による深度測
定値、各光ファイバ上の温度分布、および各光ファイバ
上の各点における深度データなどを記憶する。ＶＲＡＭ
２２は表示用メモリであり、表示制御回路２３はこのメ
モリ２２の内容をＣＲＴ２５のラスタースキャンに合わ
せて順次読み出す。ビデオ出力回路２４は読み出された
出力信号を映像信号に変換してＣＲＴ２５へ出力する。

【００１４】図２は図１に示した深度測定装置に接続さ
れる光ファイバと深度計の位置関係を示す。この例で
は、３つの光ファイバＯＦ１〜ＯＦ３をそれぞれ被測定
物体である縄などに予め取り付けておき、また光ファイ
バＯＦ１の先端部に対応する位置に深度計１７を予め取
り付けておく。そしてこれらの縄を水中に投入した直後
から測定を開始する。

【００１５】図１に示したＣＰＵの処理手順をフローチ
ャートとして図３に示す。深度計による深度測定とその
深度計取り付け位置の測定温度の記憶は、一定周期でか
かるタイマ割り込み処理によって行う（ｎ１→ｎ２）。
尚、深度計取り付け位置の温度は光ファイバＯＦ１の先
端部の測定温度を用いる。通常は光ファイバ上の各点の
温度を測定する（ｎ１０）。これは、一発の光パルスを
発射して後方散乱光を受光した後、メモリ１３，１４に
書き込まれたアンチストークス光とストークス光の強度
比を演算することによって、図５に示したように、測定
装置からの距離に応じた温度を求める。そして、各深度
における温度との関係から、図６のように測定装置から
の距離に対応する深度を求め、さらに垂直方向における
光ファイバの形状（姿勢）を求め、表示する（ｎ１１→
ｎ１２）。その後、光ファイバを他の光ファイバに切り
換えて同様の処理を繰り返す（ｎ１３→ｎ１０）。

【００１６】なお、図３に示した例では、光ファイバの
投入直後から光ファイバ上の温度分布を測定するように
したが、深度計が一定深度まで沈降して、その深度測定
値が安定してから、各光ファイバ上の温度分布を測定す
るようにしてもよい。

【００１７】また、上述の実施例では、縄に光ファイバ
を取り付けて、水中に投入する例であったが、例えば延
縄漁において図８に示すように、延縄の幹なわに光ファ
イバを取り付け、また必要に応じて主要な枝なわに光フ
ァイバを沿わせることによって、延縄漁における延縄の
形状を判別することができ、魚の掛かり具合または潮流
による流れ具合を把握することができる。また、旋網
（巻網）漁においては、図９に示すように、巻網を構成
する長方形の網地の周囲に１周する光ファイバを取り付
けておき、光ファイバ上の各位置の深度を測定すること
によって、巻網の形状を求めることができる。これによ
り、潮流による巻網の流れや魚群による巻網の変形を把
握することができ、巻網の下縁の深度が分かれば、魚群
の周囲に網を下ろす速度を早めたり、巻網の下縁を絞り
あげるタイミングを早めたり、また他の船で網の変形を
補正するといったことが可能となる。

【００１８】

【発明の効果】こ発明によれば、多数の深度計などを用
いることなく、水中物体の各点の深度を距離的にも時間
的にも略連続して測定することができる。そのため、例
えば漁具など、水中において容易に変形する物体の連続
的な水中形状を把握することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である深度測定装置のブロッ
ク図である。

【図２】図１に示す深度測定装置に接続される光ファイ
バと深度計との関係を示す図である。

【図３】深度測定装置の処理手順を表すフローチャート
である。

【図４】深度計により求められる深度方向の温度分布を
示す図である。

【図５】測定装置からの距離に対する温度分布を示す図
である。

【図６】測定装置からの距離に対する深度の変化を示す
図である。

【図７】水中投入物体と光ファイバとの関係を示す図で
ある。

【図８】延縄の形状を示す図である。

【図９】巻網の形状を示す図である。

【符号の説明】

ＯＦ１〜ＯＦ３−光ファイバ １−光分岐結合回路 ２−光合分波回路 ５，６−干渉膜フィルタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】温度に応じて伝送パラメータの変化する光
   ファイバを水中に投入し、前記光ファイバの一端から光
   パルスを入射して、伝送パラメータにより定まる後方散
   乱光および光パルスの入射から後方散乱光の受光までの
   時間経過により、前記光ファイバの各位置の温度を求
   め、 水中の深度方向の温度分布を測定し、 前記光ファイバの各位置の温度を前記水中の各深度の温
   度に対応させて、光ファイバの各位置の深度を求める光
   ファイバによる水中物体の深度測定方法。