JPH06317677A - 超音波積雪深測定法と超音波積雪深測定装置 - Google Patents
超音波積雪深測定法と超音波積雪深測定装置Info
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- JPH06317677A JPH06317677A JP4327204A JP32720492A JPH06317677A JP H06317677 A JPH06317677 A JP H06317677A JP 4327204 A JP4327204 A JP 4327204A JP 32720492 A JP32720492 A JP 32720492A JP H06317677 A JPH06317677 A JP H06317677A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は超音波により積雪の深さを計測す
る積雪深測定法と、その方法を用いた積雪深測定装置に
関し、雪質や積雪表面の状況に影響されること無く、正
確に積雪深の計測を行うことができる装置を得ることを
目的とする 【構成】 基準となる正弦波信号に三角波信号を加算し
てＦＭ変調した超音波を送信信号として積雪表面に送波
し、積雪表面からの反射波を受波した受波信号をＦＭ復
調した後三角波信号を除去し、得られた受波信号の正弦
波信号と送信信号の正弦波信号の位相差を計測し、三角
波信号の周期で正弦波信号の位相差の平均値を求め、超
音波の伝搬速度から積雪表面までの距離を求め、超音波
送受波器の高さとの差から積雪の深さを測定する超音波
積雪深測定法とそのための装置。
る積雪深測定法と、その方法を用いた積雪深測定装置に
関し、雪質や積雪表面の状況に影響されること無く、正
確に積雪深の計測を行うことができる装置を得ることを
目的とする 【構成】 基準となる正弦波信号に三角波信号を加算し
てＦＭ変調した超音波を送信信号として積雪表面に送波
し、積雪表面からの反射波を受波した受波信号をＦＭ復
調した後三角波信号を除去し、得られた受波信号の正弦
波信号と送信信号の正弦波信号の位相差を計測し、三角
波信号の周期で正弦波信号の位相差の平均値を求め、超
音波の伝搬速度から積雪表面までの距離を求め、超音波
送受波器の高さとの差から積雪の深さを測定する超音波
積雪深測定法とそのための装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は超音波により積雪の深
さを計測する積雪深測定法と、その方法を用いた積雪深
測定装置に関するものである。
さを計測する積雪深測定法と、その方法を用いた積雪深
測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、積雪深の計測は、短時間のパルス
状の超音波を間欠的に送波し積雪表面からの反射波を受
波することにより、超音波の送波時から受波時までの時
間差の検出にもとずいて積雪の深さを測定する方式が開
発され、普及している。（以下、この方式を「パルスレ
−ダ方式」という）例えば、公開番号５２−３６７１４
「積雪計」、公開番号５６−２９９２２「超音波積雪測
定装置」、公開番号５８−３３０４２「積雪レベル
計」、公開番号６２−１７１１５９「積雪深測定装
置」、公開番号６２−２３１２０４「路面積雪深計」が
それである。
状の超音波を間欠的に送波し積雪表面からの反射波を受
波することにより、超音波の送波時から受波時までの時
間差の検出にもとずいて積雪の深さを測定する方式が開
発され、普及している。（以下、この方式を「パルスレ
−ダ方式」という）例えば、公開番号５２−３６７１４
「積雪計」、公開番号５６−２９９２２「超音波積雪測
定装置」、公開番号５８−３３０４２「積雪レベル
計」、公開番号６２−１７１１５９「積雪深測定装
置」、公開番号６２−２３１２０４「路面積雪深計」が
それである。
【０００３】
【解決すべき技術的の問題点】パルスレ−ダ方式におい
ては受波信号の立上がり点を正確につかむ事が基本であ
る。しかし、積雪は、新雪やしまり雪など雪質による超
音波の反射率が大きく異なり、また、積雪表面の凹凸に
より音波の干渉が発生する事から、受波信号の振幅変化
が大きく、波形は極めて不定形である。そのため、前記
従来例に見られるように、受信レベルの補正、雑音対
策、平均値処理、最大最小判定処理などの工夫がなされ
ているが、回路や波形処理が複雑になり、降雪中の柔ら
かい雪に対して動作が不安定になる事があるなどの問題
点があった。
ては受波信号の立上がり点を正確につかむ事が基本であ
る。しかし、積雪は、新雪やしまり雪など雪質による超
音波の反射率が大きく異なり、また、積雪表面の凹凸に
より音波の干渉が発生する事から、受波信号の振幅変化
が大きく、波形は極めて不定形である。そのため、前記
従来例に見られるように、受信レベルの補正、雑音対
策、平均値処理、最大最小判定処理などの工夫がなされ
ているが、回路や波形処理が複雑になり、降雪中の柔ら
かい雪に対して動作が不安定になる事があるなどの問題
点があった。
【０００４】特に、パルスレ−ダ方式においては雪質の
影響で受波信号のレベルが低下した場合、Ｓ／Ｎが悪化
し、受波信号の中のノイズを除去するための処理が複雑
になる。また、積雪表面の凹凸により音波の干渉が生
じ、反射波の波形がビ−ト状に不規則に変化する。その
ため、受波信号の立上がり点を特定することが困難にな
る場合が多い。 この発明は、上記のような問題点を解
消するためになされたもので、雪質や積雪表面の状況に
影響されること無く、正確に積雪深の計測を行うことが
できる装置を得ることを目的とする。
影響で受波信号のレベルが低下した場合、Ｓ／Ｎが悪化
し、受波信号の中のノイズを除去するための処理が複雑
になる。また、積雪表面の凹凸により音波の干渉が生
じ、反射波の波形がビ−ト状に不規則に変化する。その
ため、受波信号の立上がり点を特定することが困難にな
る場合が多い。 この発明は、上記のような問題点を解
消するためになされたもので、雪質や積雪表面の状況に
影響されること無く、正確に積雪深の計測を行うことが
できる装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】本発明者は、問題点を
解決するため鋭意研究した結果、ＦＭ変調した連続波を
送受波する方式にすると、第１に受波レベルが大きく変
動したりビ−ト状に不規則に変化する場合でも利得の高
い飽和増幅回路を通しＦＭ復調することによりＳ／Ｎが
悪化することなく安定した振幅の変調信号を得ることが
でき、変調信号の送受波間の位相差を安定に計測するこ
とができること、第２に積雪表面の凹凸による音波の干
渉の影響により復調したときの変調信号の位相が変化す
る現象が生じるが、この現象は、超音波の周波数（キャ
リア周波数）を連続的に変化させると受信した変調信号
の位相が積雪表面からの距離に対応した位相差を中心値
として周期的に変化する、という新しい知見を確認し
た。発明者は、この新しい知見に基づいて次のような超
音波積雪深測定法と超音波積雪深測定装置を開発したも
のである。
解決するため鋭意研究した結果、ＦＭ変調した連続波を
送受波する方式にすると、第１に受波レベルが大きく変
動したりビ−ト状に不規則に変化する場合でも利得の高
い飽和増幅回路を通しＦＭ復調することによりＳ／Ｎが
悪化することなく安定した振幅の変調信号を得ることが
でき、変調信号の送受波間の位相差を安定に計測するこ
とができること、第２に積雪表面の凹凸による音波の干
渉の影響により復調したときの変調信号の位相が変化す
る現象が生じるが、この現象は、超音波の周波数（キャ
リア周波数）を連続的に変化させると受信した変調信号
の位相が積雪表面からの距離に対応した位相差を中心値
として周期的に変化する、という新しい知見を確認し
た。発明者は、この新しい知見に基づいて次のような超
音波積雪深測定法と超音波積雪深測定装置を開発したも
のである。
【０００６】特許を受けようとする第１発明は、基準と
なる正弦波信号に三角波信号を加算してＦＭ変調した超
音波を送信信号として積雪表面に送波し、積雪表面から
の反射波を受波した受波信号をＦＭ復調した後三角波信
号を除去し、得られた受波信号の正弦波信号と前記基準
となる正弦波信号との位相差を計測し、三角波信号の周
期で正弦波信号の位相差の平均値を求め、超音波の伝搬
速度から積雪表面までの距離を求め、超音波送受波器の
高さとの差から積雪の深さを測定する超音波積雪深測定
法である。
なる正弦波信号に三角波信号を加算してＦＭ変調した超
音波を送信信号として積雪表面に送波し、積雪表面から
の反射波を受波した受波信号をＦＭ復調した後三角波信
号を除去し、得られた受波信号の正弦波信号と前記基準
となる正弦波信号との位相差を計測し、三角波信号の周
期で正弦波信号の位相差の平均値を求め、超音波の伝搬
速度から積雪表面までの距離を求め、超音波送受波器の
高さとの差から積雪の深さを測定する超音波積雪深測定
法である。
【０００７】特許を受けようとする第２発明は、基準と
なる正弦波信号を発振する手段と、ＦＭのキャリア周波
数が連続的に変化するようにＦＭ変調する手段と、超音
波を積雪表面に送波する超音波送波手段と、積雪表面か
らの反射波を受波する超音波受波手段と、受波信号をＦ
Ｍ復調し正弦波信号にする手段と、受波信号の正弦波信
号と基準となるの正弦波信号の位相を比較しその位相差
を計測する手段と、周期的に変化する正弦波信号の位相
差の平均値を求める手段と、超音波の伝搬速度から積雪
表面までの距離を求め、さらに超音波送受波器の高さと
の差から積雪の深さを測定する手段とからなることを特
徴とする超音波積雪深測定装置である。
なる正弦波信号を発振する手段と、ＦＭのキャリア周波
数が連続的に変化するようにＦＭ変調する手段と、超音
波を積雪表面に送波する超音波送波手段と、積雪表面か
らの反射波を受波する超音波受波手段と、受波信号をＦ
Ｍ復調し正弦波信号にする手段と、受波信号の正弦波信
号と基準となるの正弦波信号の位相を比較しその位相差
を計測する手段と、周期的に変化する正弦波信号の位相
差の平均値を求める手段と、超音波の伝搬速度から積雪
表面までの距離を求め、さらに超音波送受波器の高さと
の差から積雪の深さを測定する手段とからなることを特
徴とする超音波積雪深測定装置である。
【０００８】特許を受けようとする第３発明は、基準正
弦波信号を発生させる正弦波発振回路と、低周波三角波
信号を発生させる三角波発振回路と、発振された基準正
弦波信号と三角波信号とを加算して変調波信号にする加
算回路と、当該変調波信号をＦＭ変調するＦＭ変調回路
と、ＦＭ変調をかけた超音波を積雪表面に送波するため
駆動回路により駆動する超音波送波器と、積雪表面から
の反射波を受波する超音波受波器と、受波信号を飽和増
幅する増幅回路と、ＦＭ変調を復調するＦＭ復調回路
と、低周波三角波信号を除去し正弦波信号にする帯域通
過濾波器と、受波信号の正弦波信号と基準正弦波信号の
位相を比較し、その位相差に比例したパルス幅を与える
論理信号を得る位相比較回路と、温度センサにより測定
時の温度を検出して発振周波数を制御するクロック信号
発振回路と、前記クロック信号と論理信号のＡＮＤ条件
をとることにより位相差に比例したクロック数をあたえ
る位相差比例クロック信号を得るＡＮＤ回路と、位相差
比例クロック信号を低周波三角波信号の周期で出力する
トリガ信号をもとに計数し、計数結果を基準正弦波信号
と低周波三角波信号の比で除算することにより位相差の
平均値を求め超音波の伝搬速度から積雪表面までの距離
を求め、超音波送受波器の高さとの差から積雪の深さを
測定する積雪深演算回路とからなる超音波積雪深測定装
置である。
弦波信号を発生させる正弦波発振回路と、低周波三角波
信号を発生させる三角波発振回路と、発振された基準正
弦波信号と三角波信号とを加算して変調波信号にする加
算回路と、当該変調波信号をＦＭ変調するＦＭ変調回路
と、ＦＭ変調をかけた超音波を積雪表面に送波するため
駆動回路により駆動する超音波送波器と、積雪表面から
の反射波を受波する超音波受波器と、受波信号を飽和増
幅する増幅回路と、ＦＭ変調を復調するＦＭ復調回路
と、低周波三角波信号を除去し正弦波信号にする帯域通
過濾波器と、受波信号の正弦波信号と基準正弦波信号の
位相を比較し、その位相差に比例したパルス幅を与える
論理信号を得る位相比較回路と、温度センサにより測定
時の温度を検出して発振周波数を制御するクロック信号
発振回路と、前記クロック信号と論理信号のＡＮＤ条件
をとることにより位相差に比例したクロック数をあたえ
る位相差比例クロック信号を得るＡＮＤ回路と、位相差
比例クロック信号を低周波三角波信号の周期で出力する
トリガ信号をもとに計数し、計数結果を基準正弦波信号
と低周波三角波信号の比で除算することにより位相差の
平均値を求め超音波の伝搬速度から積雪表面までの距離
を求め、超音波送受波器の高さとの差から積雪の深さを
測定する積雪深演算回路とからなる超音波積雪深測定装
置である。
【０００９】本件発明は、従来と相違して超音波のＦＭ
変調した連続波を送受波する方式であることが第１の特
徴であり、受波信号をＦＭ復調したのち、正弦波信号の
送信信号と受信信号との位相差を計測し所定の周期で位
相差の平均値を求めることが第２の特徴であり、これに
よって、従来より干渉の影響を低減し正確で安定な計測
を行うことができるようにしたものである。
変調した連続波を送受波する方式であることが第１の特
徴であり、受波信号をＦＭ復調したのち、正弦波信号の
送信信号と受信信号との位相差を計測し所定の周期で位
相差の平均値を求めることが第２の特徴であり、これに
よって、従来より干渉の影響を低減し正確で安定な計測
を行うことができるようにしたものである。
【００１０】本件発明の実施態様としては、超音波の周
波数を連続的に変化させる手段として正弦波の変調信号
に低周波の三角波信号を加算してＦＭ変調した超音波を
送波し、受波信号をＦＭ復調したのち三角波信号を除去
し、正弦波信号の送信信号と受信信号との位相差を計測
し、三角波信号の周期で正弦波信号の位相差の平均値を
求めることによる干渉の影響を低減し正確な計測を行う
ことができるようにした点に特徴がある。
波数を連続的に変化させる手段として正弦波の変調信号
に低周波の三角波信号を加算してＦＭ変調した超音波を
送波し、受波信号をＦＭ復調したのち三角波信号を除去
し、正弦波信号の送信信号と受信信号との位相差を計測
し、三角波信号の周期で正弦波信号の位相差の平均値を
求めることによる干渉の影響を低減し正確な計測を行う
ことができるようにした点に特徴がある。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。
照して詳細に説明する。
【００１２】図１は、超音波積雪深測定装置における測
定回路のブロック図を示す。図２は、超音波積雪深装置
の設置状況と測定状況を示す図で、６は超音波送波器、
９は超音波受波器であり、いずれも地表面８からＨの高
さで設置する。図中７は凹凸のある積雪表面である。送
波と受波の位相差（時間換算値）をｔ，温度０℃での音
速をｖ0 、測定時の温度をＴとすれば積雪深Ｄは Ｄ ＝ Ｈ − ０．５ｔ（ｖ0 ＋ ０．６０７Ｔ）・・・・・・（１） となり、Ｈ，ｔ，ｖ0 ，Ｔを測定すれば、積雪深Ｄを求
めることができる。また、図３は、図１に示す回路の動
作説明のための信号波形図である。
定回路のブロック図を示す。図２は、超音波積雪深装置
の設置状況と測定状況を示す図で、６は超音波送波器、
９は超音波受波器であり、いずれも地表面８からＨの高
さで設置する。図中７は凹凸のある積雪表面である。送
波と受波の位相差（時間換算値）をｔ，温度０℃での音
速をｖ0 、測定時の温度をＴとすれば積雪深Ｄは Ｄ ＝ Ｈ − ０．５ｔ（ｖ0 ＋ ０．６０７Ｔ）・・・・・・（１） となり、Ｈ，ｔ，ｖ0 ，Ｔを測定すれば、積雪深Ｄを求
めることができる。また、図３は、図１に示す回路の動
作説明のための信号波形図である。
【００１３】以下、図１の測定回路ブロック図および図
３の回路の動作説明のための信号波形図に基づいて、超
音波積雪深測定法とそのための超音波積雪深測定装置に
ついて説明する。図１中の１は、位相差を計測するため
の基準正弦波信号ａを発生する正弦波発振回路であり、
実施例においては、積雪深の測定範囲が５ｍの場合、発
振周波数は３０Ｈｚである。
３の回路の動作説明のための信号波形図に基づいて、超
音波積雪深測定法とそのための超音波積雪深測定装置に
ついて説明する。図１中の１は、位相差を計測するため
の基準正弦波信号ａを発生する正弦波発振回路であり、
実施例においては、積雪深の測定範囲が５ｍの場合、発
振周波数は３０Ｈｚである。
【００１４】２は、超音波の周波数を連続的に変化させ
るための低周波三角波信号ｂを発生させる三角波発生回
路であり、実施例においては、０．２３４Ｈｚ（３０／
１２８）とした。
るための低周波三角波信号ｂを発生させる三角波発生回
路であり、実施例においては、０．２３４Ｈｚ（３０／
１２８）とした。
【００１５】加算回路３で正弦波信号と三角波信号を加
算して変調波信号ｃとし、ＦＭ変調回路４において超音
波送波器の振動中心周波数をキャリア周波数として変調
波信号ｃでＦＭ変調を行う。
算して変調波信号ｃとし、ＦＭ変調回路４において超音
波送波器の振動中心周波数をキャリア周波数として変調
波信号ｃでＦＭ変調を行う。
【００１６】駆動回路５により電力増幅を行い、超音波
送波器６を駆動して、ＦＭ変調をかけた超音波ｄを積雪
表面７に送波する。
送波器６を駆動して、ＦＭ変調をかけた超音波ｄを積雪
表面７に送波する。
【００１７】積雪表面７から反射した超音波を超音波受
波器９で受波した受波信号ｅを受信増幅回路１０で飽和
増幅した後、ＦＭ復調回路１１で復調し、帯域通過濾波
器１２で低周波三角波信号ｂを除去して位相差を計測す
るための正弦波信号ｆを得る。
波器９で受波した受波信号ｅを受信増幅回路１０で飽和
増幅した後、ＦＭ復調回路１１で復調し、帯域通過濾波
器１２で低周波三角波信号ｂを除去して位相差を計測す
るための正弦波信号ｆを得る。
【００１８】位相比較回路１３で基準正弦波信号ａと受
波信号の正弦波信号ｆの位相差を比較し、その位相差に
比例したパルス幅を与える論理信号ｇを得る。
波信号の正弦波信号ｆの位相差を比較し、その位相差に
比例したパルス幅を与える論理信号ｇを得る。
【００１９】図中１４はクロック信号発振回路である
が、このクロック信号発振回路１４は温度センサ１５に
より測定時の温度Ｔを検出して発振周波数を制御し温度
による音速の変化を補正できるもので、比例定数をＫと
すれば、発振周波数ｆa は ｆa ＝ Ｋ（ｖ0 ＋ ０．６０７Ｔ）・・・・・・・・・・（２） で与えられる。実施例においては温度０℃で１６６ｋＨ
ｚとした。
が、このクロック信号発振回路１４は温度センサ１５に
より測定時の温度Ｔを検出して発振周波数を制御し温度
による音速の変化を補正できるもので、比例定数をＫと
すれば、発振周波数ｆa は ｆa ＝ Ｋ（ｖ0 ＋ ０．６０７Ｔ）・・・・・・・・・・（２） で与えられる。実施例においては温度０℃で１６６ｋＨ
ｚとした。
【００２０】図中１６はＡＮＤ回路であり、このＡＮＤ
回路１６ではクロック信号と位相差に比例したパルス幅
を与える論理信号ｇのＡＮＤ条件をとることにより位相
差に比例したクロック数を与える位相差比例クロック信
号ｈを得る。
回路１６ではクロック信号と位相差に比例したパルス幅
を与える論理信号ｇのＡＮＤ条件をとることにより位相
差に比例したクロック数を与える位相差比例クロック信
号ｈを得る。
【００２１】図中１７は積雪深演算回路であるが、当該
積雪深演算回路１７においては位相差に比例したクロッ
ク数を与える信号ｈを低周波三角波信号ｂの周期で出力
するトリガ信号ｉをもとに計数し、計数結果を基準正弦
波信号ａと低周波三角波信号ｂの比（実施例においては
１２８）で除算することにより基準正弦波信号ａと受波
信号の正弦波信号ｆの位相差の平均値を得ることができ
る。実施例においては平均値が１クロック当たり１ｍｍ
になる。さらに超音波送受波器６、９の設置高Ｈの値か
ら平均値を減算することにより積雪深Ｄを得、結果を出
力端子１８に出力する。
積雪深演算回路１７においては位相差に比例したクロッ
ク数を与える信号ｈを低周波三角波信号ｂの周期で出力
するトリガ信号ｉをもとに計数し、計数結果を基準正弦
波信号ａと低周波三角波信号ｂの比（実施例においては
１２８）で除算することにより基準正弦波信号ａと受波
信号の正弦波信号ｆの位相差の平均値を得ることができ
る。実施例においては平均値が１クロック当たり１ｍｍ
になる。さらに超音波送受波器６、９の設置高Ｈの値か
ら平均値を減算することにより積雪深Ｄを得、結果を出
力端子１８に出力する。
【００２２】図３は、回路の動作説明のための信号波形
図で、図中ａは基準正弦波信号、ｂは低周波三角波信
号、ｃは正弦波信号と三角波信号を加算してできた変調
信号、ｄはＦＭ変調をかけた超音波、ｅは受波信号、ｆ
は受波信号の正弦波信号、ｇは位相差に比例したパルス
幅を与える論理信号、ｈは位相差に比例したクロック数
を与える位相差比例クロック信号で、ｉは低周波三角波
信号ｂの周期で出力するトリガ信号である。
図で、図中ａは基準正弦波信号、ｂは低周波三角波信
号、ｃは正弦波信号と三角波信号を加算してできた変調
信号、ｄはＦＭ変調をかけた超音波、ｅは受波信号、ｆ
は受波信号の正弦波信号、ｇは位相差に比例したパルス
幅を与える論理信号、ｈは位相差に比例したクロック数
を与える位相差比例クロック信号で、ｉは低周波三角波
信号ｂの周期で出力するトリガ信号である。
【００２３】図４は本発明の実施例における積雪深の測
定結果で、測定値ｊは正弦波変調信号に三角波信号を加
え平均値を求めたとき、測定値ｋは三角波信号を加えな
いときの測定結果である。三角波信号を加えないときの
測定値の場合には約２０ｍｍも幅があり不安定である
が、正弦波変調信号に三角波信号を加え平均値を求めた
ときの測定値ｊの幅は１ｍｍ以下で音波の干渉の影響を
ほとんど受けていない。両者を比較し明らかであるよう
に、測定値ｊは音波の干渉の影響を低減する効果が顕著
であることを示している。
定結果で、測定値ｊは正弦波変調信号に三角波信号を加
え平均値を求めたとき、測定値ｋは三角波信号を加えな
いときの測定結果である。三角波信号を加えないときの
測定値の場合には約２０ｍｍも幅があり不安定である
が、正弦波変調信号に三角波信号を加え平均値を求めた
ときの測定値ｊの幅は１ｍｍ以下で音波の干渉の影響を
ほとんど受けていない。両者を比較し明らかであるよう
に、測定値ｊは音波の干渉の影響を低減する効果が顕著
であることを示している。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、本件第１，２，３の発明
は、いずれも超音波の受波レベルが雪質や干渉により大
きく変動したりビ−ト状に不規則に変化する場合でもＳ
／Ｎが悪化することなく安定した振幅の変調信号を得る
ことができるＦＭ変復調方式で構成したので、変調信号
の送受波間の位相差を安定に計測することができる。
は、いずれも超音波の受波レベルが雪質や干渉により大
きく変動したりビ−ト状に不規則に変化する場合でもＳ
／Ｎが悪化することなく安定した振幅の変調信号を得る
ことができるＦＭ変復調方式で構成したので、変調信号
の送受波間の位相差を安定に計測することができる。
【００２５】また、第１，２の発明は、雪質や音波の干
渉の影響により復調したときの変調信号の位相が変化す
る現象は、三角波信号を変調信号に加え、三角波信号の
周期で正弦波信号の位相差の平均値を求めるという簡易
な回路構成で干渉の影響を低減し正確な計測を行うこと
ができ、その測定値は音波の干渉の影響を低減する効果
が顕著である。
渉の影響により復調したときの変調信号の位相が変化す
る現象は、三角波信号を変調信号に加え、三角波信号の
周期で正弦波信号の位相差の平均値を求めるという簡易
な回路構成で干渉の影響を低減し正確な計測を行うこと
ができ、その測定値は音波の干渉の影響を低減する効果
が顕著である。
【図１】超音波積雪測定装置の一実施例を示すブロック
図である。
図である。
【図２】超音波積雪深測定装置の設置状況を示す図であ
る。
る。
【図３】図１に示す回路の動作説明のための信号波形図
である。
である。
【図４】実施例における積雪深の測定結果を示す図であ
る。
る。
１ 正弦波発振回路 ２ 三角波発生回路 ３ 加算回路 ４ ＦＭ変調回路 ５ 駆動回路 ６ 超音波送波器 ７ 積雪表面 ８ 地表面 ９ 超音波受波器 １０ 受信増幅回路 １１ ＦＭ復調回路 １２ 帯域通過濾波器 １３ 位相比較回路 １４ クロック信号発振回路 １５ 温度センサ １６ ＡＮＤ回路 １７ 積雪深演算回路 １８ 出力端子
Claims (3)
- 【請求項１】 基準となる正弦波信号に三角波信号を加
算してＦＭ変調した超音波を送信信号として積雪表面に
送波し、積雪表面からの反射波を受波した受波信号をＦ
Ｍ復調した後三角波信号を除去し、得られた受波信号の
正弦波信号と送信信号の正弦波信号の位相差を計測し、
三角波信号の周期で正弦波信号の位相差の平均値を求
め、超音波の伝搬速度から積雪表面までの距離を求め、
超音波送受波器の高さとの差から積雪の深さを測定する
超音波積雪深測定法。 - 【請求項２】 基準となる正弦波信号を発振する手段
と、ＦＭのキャリア周波数が連続的に変化するようにＦ
Ｍ変調する手段と、超音波を積雪表面に送波する超音波
送波手段と、積雪表面からの反射波を受波する超音波受
波手段と、受波信号をＦＭ復調し正弦波信号にする手段
と、受波信号の正弦波信号と基準となる正弦波信号の位
相を比較しその位相差を計測する手段と、周期的に変化
する正弦波信号の位相差の平均値を求める手段と、超音
波の伝搬速度から積雪表面までの距離を求め、さらに超
音波送受波器の高さとの差から積雪の深さを測定する手
段とからなることを特徴とする超音波積雪深測定装置。 - 【請求項３】 基準正弦波信号を発生させる正弦波発振
回路と、低周波三角波信号を発生させる三角波発振回路
と、発振された基準正弦波信号と三角波信号とを加算し
て変調波信号にする加算回路と、当該変調波信号をＦＭ
変調するＦＭ変調回路と、ＦＭ変調をかけた超音波を積
雪表面に送波するため駆動回路を備えた超音波送波器
と、積雪表面からの反射波を受波する超音波受波器と、
受波信号を飽和増幅する増幅回路と、ＦＭ変調を復調す
るＦＭ復調回路と、低周波三角波信号を除去し正弦波信
号にする帯域通過濾波器と、受波信号の正弦波信号と基
準正弦波信号の位相を比較し、その位相差に比例したパ
ルス幅を与える論理信号を得る位相比較回路と、温度セ
ンサにより測定時の温度を検出して発振周波数を制御す
るクロック信号発振回路と、前記クロック信号と論理信
号のＡＮＤ条件をとることにより位相差に比例したクロ
ック数をあたえる位相差比例クロック信号を得るＡＮＤ
回路と、当該位相差比例クロック信号を低周波三角波信
号の周期で出力するトリガ信号をもとに計数し、計数結
果を基準正弦波信号と低周波三角波信号の比で除算する
ことにより位相差の平均値を求め、この位相差の平均値
により超音波の伝搬速度から積雪表面までの距離を求
め、超音波送受波器の高さとの差から積雪の深さを測定
する積雪深演算回路とからなる超音波積雪深測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4327204A JP2869692B2 (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 超音波積雪深測定法と超音波積雪深測定装置。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4327204A JP2869692B2 (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 超音波積雪深測定法と超音波積雪深測定装置。 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06317677A true JPH06317677A (ja) | 1994-11-15 |
| JP2869692B2 JP2869692B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=18196482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4327204A Expired - Fee Related JP2869692B2 (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 超音波積雪深測定法と超音波積雪深測定装置。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2869692B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT413450B (de) * | 2002-10-15 | 2006-03-15 | Roman Markowski & Partner Keg | Distanzmessgerät |
| JP2011161203A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-08-25 | Hiroyuu Kk | 計算装置、計算方法、計算プログラム、および商品の取引方法 |
| JP2011234895A (ja) * | 2010-05-10 | 2011-11-24 | Hiroyuu Kk | 商品及び商品読取装置 |
| US10495747B2 (en) | 2015-12-16 | 2019-12-03 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Snow quality measuring apparatus and snow quality measuring method |
| CN112945154A (zh) * | 2021-01-31 | 2021-06-11 | 吉林大学 | 基于归一化互相关时延测量的超声波雪深测量装置及方法 |
-
1992
- 1992-11-12 JP JP4327204A patent/JP2869692B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT413450B (de) * | 2002-10-15 | 2006-03-15 | Roman Markowski & Partner Keg | Distanzmessgerät |
| JP2011161203A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-08-25 | Hiroyuu Kk | 計算装置、計算方法、計算プログラム、および商品の取引方法 |
| JP2011234895A (ja) * | 2010-05-10 | 2011-11-24 | Hiroyuu Kk | 商品及び商品読取装置 |
| US10495747B2 (en) | 2015-12-16 | 2019-12-03 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Snow quality measuring apparatus and snow quality measuring method |
| CN112945154A (zh) * | 2021-01-31 | 2021-06-11 | 吉林大学 | 基于归一化互相关时延测量的超声波雪深测量装置及方法 |
| CN112945154B (zh) * | 2021-01-31 | 2023-01-24 | 吉林大学 | 基于归一化互相关时延测量的超声波雪深测量装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2869692B2 (ja) | 1999-03-10 |
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