JPH0534154A - 超音波波高計 - Google Patents

超音波波高計

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JPH0534154A
JPH0534154A JP21164791A JP21164791A JPH0534154A JP H0534154 A JPH0534154 A JP H0534154A JP 21164791 A JP21164791 A JP 21164791A JP 21164791 A JP21164791 A JP 21164791A JP H0534154 A JPH0534154 A JP H0534154A
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Kaneyasu Miyagi
包安 宮城
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波波高計においては、魚群などの障害物
による測定誤差を防止するため、ゲートを用いて受信信
号のみを取得することが行われている。しかしこれでは
ゲート開の期間に入る外来ノイズによる測定誤差を防止
できない。そこで従来においては受信信号のデジタル化
信号からピーク値の1/Nのレベル値をもつ信号を作っ
て外来ノイズレベルを圧縮し、これと受信信号とから波
高を求めて、外来ノイズの影響を除去することが行われ
ている。しかしA/D変換に当たって受信信号レベルが
小さいと変換誤差を生じて測定誤差を生ずる。本発明は
その解決を目的とする。 【構成】 本発明は受信信号のピークレベルの1/Nを
求めたのち、これを受信信号がとり得る最大レベルまで
増幅したデジタル化海面位置検出信号を作って充分なレ
ベルでデジタル化できるようにし、この信号と比較しう
るように較正された受信信号Rとの演算部における比較
により、波高を求めるようにして目的を達成したもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は従来より精度の高い測定
が可能な超音波波高計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】超音波波高計による波高測定は次の原理
によって行われる。即ち図3に示すように海底(a)に
設置され、地上に設けた発振装置(1)により励振され
る超音波送受波器(2)により、図4(a)のように適
当周期で次々と海面方向に音波Sを発射したのち、これ
らの音波にもとづく海面(b)からの反射音波Rを受波
する。そして電気信号に変換された送信信号と受信信号
とを、地上に設けた図3の処理回路(3)に入力して、
音波の送信時刻ts から反射音波受信時刻tR までの間
の時間tから、送信毎に海底(a)から海面(b)まで
の距離を求めて波高を測定する。ところでこの場合海面
から海底までの海中には、図3のように魚群,ごみ,気
泡その他の障害物(c)が存在する場合が屡々ある。従
ってこれにもとづいて図4(a)に示すように、送信音
波Sと海面からの反射にもとづく受信音波Rの間に、障
害物(c)にもとづく反射音波R' を生じる。このため
これを処理回路(3)が海面からの反射音波Rと誤認し
て動作して、波高の計測を誤る場合がある。そこで従来
においてはその対策として、次のような手段が提案され
ている。例えば図5(a)に示す回路図のように、発振
回路(1)からの送信信号と送受波器(2)により得ら
れた受信信号の切替回路(4)の出力側に、ゲート回路
(5)を設けて、このゲート回路(5)を例えばシュレ
ッショルド回路(6)を介して得られた障害物によるノ
イズが除去された信号により制御して、図4(b)のよ
うに海面からの反射音波の受信時から、次の送波までの
間において一定時間Tだけゲートを開かせて、海底から
の反射音波による受信信号のみを通過させる。次にこの
受信信号をアナログ・デジタル変換回路(7)によりサ
ンプルしてデジタル値に変換して、バッファメモリ
(8)に一旦記憶させたのち、その記憶内容を先頭から
順次読出して演算部(9)に加えて、図5(b)のよう
に受信信号のピーク値LP とその番号を求め、更にこれ
からピーク値の1/N例えば1/4LP を算出する。そ
ののち続いてバッファメモリ(8)の記憶内容を順番に
読出し、この読出された記憶内容のレベル値が、前記ピ
ーク値の1/4より小となる点Pの番号を求めてこの点
を海面の位置情報とし、これと発振回路(1)からの送
信信号とにより、海底から海面までの距離を算出してメ
モリ(10)に記憶させたのち読出して、表示を行う手
段がとられている。このようにすれば図4(a)のよう
に海面からの反射による受信信号Rと、次の送信信号S
の間は海面から上の部分に相当する。従ってゲート回路
(5)の開の時間内に、海中の障害物にもとづくノイズ
信号が入ることがなく、受信信号のみを取得しうる。し
かも前記のように受信信号のピークレベルの1/4にな
った点を求めて、これを海面の位置としている。従って
例えば図4(b)に示すようにゲート回路(5)の開の
時間内に、海中の障害物によるノイズ以外の外来ノイズ
R" が入ったとしても、受信信号レベルが、外来ノイズ
信号レベルの1/4のレベルより小さくない限り、外来
ノイズ信号の影響を受けることなく海面位置を正確に検
出できる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし以上のようなア
ナログ・デジタル変換回路によるアナログ受信信号のデ
ジタル化に当たって、デジタル値で表し得る最小アナロ
グ信号電圧の大きさは、アナログ・デジタル変換回路
(7)の分解能、即ちサンプリング間隔によって決定さ
れる。このため受信信号のレベルが小さい時には、海面
位置の検出に誤差を招いて、波高の測定精度を低下させ
る。勿論上記のような問題点は、アナログ・デジタル変
換回路(7)におけるサンプリング間隔を出来る限り小
とすることによって大きく解決されるが、しかしこれで
は回路構成の高速化を必要とすると同時に、サンプリン
グ値をホールドするためのメモリの容量が大になるなど
の問題を生じて波高計の価額を上昇させる。
【0004】
【発明の目的】本発明はアナログ・デジタル変換回路の
分解能を高くする従来方法のように、回路の高速化など
招く手段をとることなく、精度高く測定できる超音波波
高計の提供を目的としてなされたものである。
【0005】
【課題を解決するための本発明の手段】本発明の目的
は、次の手段によって達成される。図1(a)のように
図1(b)に示す受信信号Rから海面位置検出信号作成
回路(11)によりそのピークレベルの1/Nのレベル
信号を求めて、これを受信信号Rが取りうる最大レベル
にまで増幅した図1(c)の海面位置検出信号RDを作
り、この信号RDと受信信号Rとを例えば切換回路(1
2)により交互に切替えてアナログ・デジタル変換回路
(7)に加えて、受信信号のデジタル化信号の他に、サ
ンプリング誤差の少ない充分なレベルをもったデジタル
化海面位置検出信号を作る。そしてこの海面位置検出信
号と比較しうるように較正した受信信号のピーク値の1
/Nを、前記のように海面位置検出信号と比較するよう
にしたものである。このようにすれば受信信号のピーク
値の1/4を求め、これと受信信号のレベルを比較して
受信信号レベルがピーク値の1/4となる点を海面位置
とする従来手段に比べて、サンプリング誤差の少ない大
きな信号レベルで比較できる。従って従来と同一分解能
のアナログ・デジタル変換回路を用いても、サンプリン
グ間隔を狭くしたのと同等となるので、回路構成の高速
化や回路の複雑化などの従来装置の問題点を解決しう
る。次に本発明の実施例について説明する。
【0006】
【実施例】図2は本発明の一実施例回図(図3と同一符
号部分は同等部分を示す)である。図において(1)は
発振回路、(2)は送受波器、(4)は切替回路、
(5)はゲート回路、(6)はシュレッショルド回路で
あって、従来と同様受信信号Rを得る。(11)は海面
位置検出信号作成回路であって、受信信号のピークレベ
ル値の1/4を、受信信号が取りうる最大まで増幅した
信号を作る。(12)はマルチプレクサ回路、(7)は
アナログ・デジタル変換回路で、その入力にはマルチプ
レクサ回路(12)により1送信毎にアナログ受信信号
とアナログ海面位置検出信号とが切替え接続されて、入
力信号をデジタル化する。(8a)はピークレベル検出
用のバッファメモリ、(8b)は海面位置検出用のバッ
ファメモリであって、ピークレベル検出用バッファメモ
リ(8a)はアナログ・デジタル変換回路(7)により
デジタル化された受信信号を、サンプリングした順番で
番号をつけて格納する。また海面位置検出用バッファメ
モリ(8b)は、アナログ・デジタル変換回路(7)に
よりデジタル化された海面位置検出信号を、サンプリン
グした順番で番号をつけて格納する。(9)は演算部、
(10)はメモリであって、演算部(9)は1回の送波
に対するバッファメモリ(8a)(8b)への格納動作
が終わったのち、ピークレベル検出用バッファメモリ
(8a)の格納データを先端から順番にデータを読出し
て、受信信号のピーク値を求めてその番号を記憶する。
また求められたピーク値から1/4のレベルを求めたの
ち、これを海面位置検出信号と比較できるように較正を
行って記憶する。一方海面位置検出用バッファメモリ
(8b)の先頭から、バッファメモリ(8a)で得たピ
ーク値をサンプリングした番号まで何もせず、その残り
のデータを用いて最後に較正したピーク値の1/4より
小さくなる番号を求める。そしてこの番号の位置を海面
とする演算を行ってメモリ(10)に記憶させる。
【0007】
【発明の効果】以上のように本発明ではピークレベル検
出用の受信信号の他に、充分なレベルをもったピークレ
ベルが1/4となる点を検出するための信号を作り、こ
れをアナログ・デジタル変換回路に加えてサンプリング
してデジタル化しているので、受信信号のデジタル化信
号から、小さい電圧値であるピークレベルの1/Nのレ
ベル点を求める従来手段に比べて、従来と同一の分解能
をもつアナログ・デジタル変換回路を用いて測定精度の
向上を図りうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の要旨の説明図である。
【図2】本発明の実施例の説明図である。
【図3】波高の測定原理の説明図である。
【図4】動作説明用の波形図である。
【図5】従来の超音波波高計回路の説明図である。
【符号の説明】
(1) 発振回路 (2) 送受波器 (3) 処理回路 (4) 切替回路 (5) ゲート回路 (6) シュレッショルド回路 (7) アナログ・デジタル変換回路 (8)(8a)(8b) バッファメモリ回路 (9) 演算部 (10) メモリ (11) 海面位置検出信号作成回路 (12) マルチプレクサ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 海底に設置した超音波送受波波器から水
    面に向けて発射された音波の水面からの反射波を受信
    し、ゲート回路により水面からの受信信号のみを取得す
    る回路と、 このゲート回路からの受信信号から受信信号のとりうる
    ピーク値の1/Nを受信信号のとりうる最大まで増幅し
    た十分なレベルの海底位置検出信号の作成回路と、 この海面位置検出信号と前記受信信号とをそれぞれデジ
    タル化する回路と、 このアナログ・デジタル変換回路の出力をそれぞれ記憶
    するメモリ回路と、 このメモリ回路から読出された海面位置検出信号とこれ
    と比較しうるように較正した受信信号とを比較して、海
    面位置検出信号のレベルが前記ピーク値の1/Nより小
    さく点を検出して、海面位置出力を選出する演算回路と
    を備えたことを特徴とする超音波波高計。
JP21164791A 1991-07-29 1991-07-29 超音波波高計 Expired - Fee Related JP2855548B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007333564A (ja) * 2006-06-15 2007-12-27 Nec Network & Sensor Systems Ltd 海洋波計測システムおよび海洋波計測方法
US7479470B2 (en) 2004-08-04 2009-01-20 Ricoh Company, Ltd. Thermal transfer receiver, method for producing the same, method for recording image, and recorded image
KR200460359Y1 (ko) * 2009-06-25 2012-06-12 김효철 서보파고계

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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