JPH0875770A - 一体型電磁ログセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 対ノイズ性が高く、ケーブル長の制約がない
ために船内引き回しが容易な一体型電磁ログセンサを提
供することを目的としている。 【構成】 自励発振回路８または同期信号検出回路２４
が同期信号を生成し、定電流励磁回路３が同期信号に基
づいて励磁コイル２７に電流ｉo、および同期整流回路
６にパルス信号Ｓを送出し、励磁コイル２７が水中に磁
界を発生させ、電極２８が速度信号ｅoを検出し、増幅
回路５が速度信号ｅoを増幅し、同期整流回路６がパル
ス信号Ｓに基づいて速度信号ｅoを同期整流して速度信
号Ｖを生成し、Ｖ／Ｉ変換回路２６が速度信号Ｖを電流
Ｉvに変換して出力する。ここで、自励発振回路８、同
期信号検出回路２４、定電流励磁回路３、励磁コイル２
７、電極２８、増幅回路５、同期整流回路６、およびＶ
／Ｉ変換回路２６は同一ケース内に収容する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、船舶の航行速度を測
定するセンサとし用いて好適な一体型電磁ログセンサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶の航行速度計に用いられる船速セン
サとして、電磁ログセンサと呼ばれるものがある。図３
は、電磁ログセンサの励磁コイル２７、および電極２８
の部分の構成を示した図であり、図３（ａ）は正断面
図、また図３（ｂ）は底面図である。電磁ログセンサ
は、船底１０を貫通する桿体４（電磁ログセンサ本体）
の先端部を水中に突出させて使用する。桿体４の先端部
には、コア３３に巻かれた励磁コイル２７と、船舶の進
行方向に対して左右に一対の電極２８とが配されてい
る。この励磁コイル２７に電流ｉを流すと、水中に磁界
３４が発生する。水中に磁界３４が存在する時に、船舶
が図３中の船の進行方向に移動すると、電極２８におい
て起電力ｅが検出される。これは、水を導体と考えた場
合、磁界中を移動する導体中に起電力が発生することを
示した、ファラデーの電磁誘導の法則（俗にファラデー
の右手の法則と呼ばれるもの）を応用したものである。
こうして、磁界３４の強度が一定である場合、船底１０
と水との相対速度に比例した大きさの速度信号（ファラ
デーの電磁誘導の法則により生じた起電力）が、電極２
８より検出される。

【０００３】図４は、従来の電磁ログセンサを用いた航
行速度計の構成の一例を示すブロック図である。従来の
電磁ログセンサは、船橋や操舵室等の船体上部に設置さ
れるマスタユニット９と、船底を貫通するように取り付
けられる電磁ログセンサ本体４（桿体）の２つの部分に
分かれている。図４に示す構成において、マスタユニッ
ト９に入力される電源が交流電源である場合は、電源は
電源回路１に入力される。電源回路１は、トランス、整
流回路および安定化回路等から構成されており、入力さ
れた交流が直流安定化されて、後述のマスタユニット９
内の各部に供給される。なお、マスタユニット９に入力
される電源が直流電源である場合には、電源回路１を介
さずに、各部に供給される。

【０００４】同期信号検出回路２は、微分回路および波
形整形回路等から構成されており、交流電源を入力し
て、その交流電源に同期した同期パルスＰを出力する。
この同期パルスＰは定電流励磁回路３に入力されるが、
マスタユニット９に入力される電源が直流である場合に
は、同期信号検出回路２から同期パルスＰが出力されな
い。そこで、マスタユニット９の内部には、論理反転素
子（インバータ）、および抵抗やコンデンサ等の組み合
わせによってブロッキング発振をする自励発振回路８を
備えている。なお、マスタユニット９の回路基板（図示
しない）上のジャンパ配線Ｊを切り換えることによっ
て、定電流励磁回路３に、前述の同期パルスＰと、自励
発振回路８の発振出力Ｂとの何れかを選択して入力す
る。

【０００５】定電流励磁回路３は、低出力インピーダン
スのドライバ回路等から構成されており、入力された同
期パルスＰあるいは発振出力Ｂを増幅および電流化し、
この電流ｉoを、ケーブル１１を介して励磁コイル２７
に供給する一方、入力された信号に同期したパルス信号
Ｓを出力する。ケーブル１１は、マスタユニット９と前
述の電磁ログセンサ本体４との間を接続しており、上述
の電流ｉoを励磁コイル２７に供給する一方、電極２８
で検出される速度信号（起電力）ｅoを、マスタユニッ
ト９の内部の増幅回路５へ入力する。

【０００６】速度信号ｅoは増幅回路５で増幅され、同
期整流回路６に入力される。同期整流回路６には、この
他に前述の定電流励磁回路３からパルス信号Ｓが入力さ
れる。この同期整流回路６は、差動増幅器およびパルス
信号Ｓによって切り換えられるアナログスイッチ等から
構成されており、パルス信号Ｓの反転周期で速度信号ｅ
oを反転させて速度信号Ｖを出力する。続く信号処理回
路７は、増幅回路、バイアス回路、積分回路、発振回路
および演算回路等から構成され、入力された速度信号Ｖ
に基づいて船速を求める。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電極２８に
よって検出される速度信号は、一例として最大４ｍＶp-
p（６６ノット時）と極めて微弱である。このため、ケ
ーブル１１において混入する外来ノイズの影響を受け易
い。このような理由から、ケーブル１１は長さの制約を
受けるため、マスタユニット９の設置場所が制約された
り、ケーブル９に厳重なシールド処理を施すために、ケ
ーブル９の船内引き回しや端末処理が容易ではなかっ
た。この発明は、このような背景の下になされたもの
で、対ノイズ性が高く、ケーブル長の制約がないために
船内引き回しが容易な一体型電磁ログセンサを提供する
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明にあっては、水中に磁界を発生させるコイ
ルと、前記コイルを励磁する励磁信号を生成する信号生
成手段と、前記信号生成手段の出力を増幅して前記コイ
ルに送出する励磁回路と、前記水中の磁界中に発生した
起電力を検出する電極と、前記起電力を増幅する増幅回
路と、前記増幅回路の出力を前記励磁信号に基づいて同
期整流する同期整流回路と、前記同期整流回路の出力を
電流信号に変換する電圧／電流変換回路とを、同一ケー
ス内に収容したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】この発明によれば、コイルに励磁信号を流して
水中に磁界を作り、水中の電極に得られる信号を増幅し
て同期整流し、さらに電流に変換して出力する。ここ
で、励磁信号生成手段、励磁回路、コイル、電極、増幅
回路、同期整流回路、および電圧／電流変換回路を同一
ケース内に収容しているので、各部間のラインが極めて
短い。このため、各部間のラインでノイズを拾う恐れが
ない。また、出力は十分に増幅された後、電流信号に変
換されているので、例え次の信号処理回路までのライン
が長くても、そのラインにおいてノイズを拾う恐れがな
い。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
ついて説明する。図１は、本発明の実施例について、構
成の一例を示したブロック図である。なお、図１におい
て、図４の各部と対応する部分には同一の符号を付し、
その説明を省略する。図１に示すように本実施例は、船
橋や操舵室等に設置されるマスタユニット２２と、船底
を貫通するように取り付けられる電磁ログセンサ２３と
からなる。また、これらの間をケーブル２９によって接
続する構成となっている。

【００１１】マスタユニット２２は、電源回路１、信号
処理回路７および同期信号重畳回路２１から構成されて
いる。同期信号重畳回路２１は、微分回路等を有してお
り、交流電源から生成した同期パルスを、安定化された
直流に重畳し、直流に同期パルスが重畳された電圧Ｅs
を生成する。この電圧Ｅsは、ケーブル２９を介して電
磁ログセンサ２３に供給される。なお、マスタユニット
２２に直流電源が入力された場合には、電圧Ｅsには同
期パルスが重畳されずに電磁ログセンサ２３に供給され
る。

【００１２】電磁ログセンサ２３は、船底１０に取り付
けられる。この電磁ログセンサ２３は、回路基板３０、
励磁コイル２７および電極２８が一体に構成されたもの
である。また、この回路基板３０は、同期信号検出回路
２４、電源安定化回路２５、自励発振回路８、定電流励
磁回路３、増幅回路５、同期整流回路６およびＶ／Ｉ変
換回路２６の各回路から構成されている。電源安定化回
路２５は、同期信号重畳回路２１より供給される電圧Ｅ
sを安定化して直流を作り、電磁ログセンサ２３内の各
部に供給する。同期信号検出回路２４は、微分回路と波
形整形回路とから構成されており、同期信号重畳回路２
１より供給される電圧Ｅsから同期信号成分を取り出
し、同期パルスＰとして出力する。なお、Ｅsが直流で
ある場合には同期信号検出回路２４からは出力パルスＰ
が出力されないので、マスタユニット２２に入力される
電源の交流／直流に応じて回路基板３０上のジャンパ配
線Ｊを変更することにより、同期パルスＰと、自励発振
回路８の発振出力Ｂの何れかを選択し、定電流励磁回路
３に入力する。Ｖ／Ｉ変換回路２６は、増幅回路とトラ
ンジスタによる低出力インピーダンスのドライバ回路等
とから構成され、速度信号Ｖを信号電流Ｉvに変換して
出力する。

【００１３】図２は、電磁ログセンサ２３の構成の一例
を示す概略構成図である。電磁ログセンサの下部には励
磁コイル２７および電極２８が配され、実際の船体への
取付時には、この下部が船底を貫通して船外に位置す
る。電磁ログセンサ２３の中央部には、図１に示す回路
基板３０が収納される。この、電磁ログセンサ２３は、
コネクタ３１を介して船内ケーブル２９によってマスタ
ユニット２２と接続される（図１参照）。

【００１４】船舶に用いられる電源としては、単相交流
（１００〜２３０Ｖ、５０あるいは６０Ｈｚ）電源と、
直流（１２あるいは２４Ｖ）電源とがある。本実施例の
マスタユニット２２に交流電源が入力された場合には次
のような動作をする。まず電源回路１は、交流電源を整
流、安定化してマスタユニット２２内の各部へ供給す
る。同期信号重畳回路２１は、電源回路１で安定化され
た電源に、交流電源の周波数に同期した同期信号を重畳
して、脈流の電圧Ｅsを作り、ケーブル２９を介して電
磁ログセンサ２３へ供給する。一方、電磁ログセンサ２
３では、まず電源安定化回路２５が電圧Ｅsを安定化し
て、電磁ログセンサ２３内の各部に供給する。同時に同
期信号検出回路２４が、電圧Ｅsから同期パルスＰを検
出する。定電流励磁回路３は、入力された同期パルスＰ
を増幅して電流化し、この電流ｉoを励磁コイル２７へ
供給する。また、同時に同期パルスＰに同期した同期信
号Ｓを出力する。

【００１５】電極２８で検出された速度信号（起電力）
ｅoは、増幅回路５へ入力されて増幅された後、同期整
流回路６に入力される。同期整流回路６は、速度信号ｅ
oと、パルス信号Ｓとを入力し、パルス信号Ｓの反転周
期に同期して速度信号ｅoを反転させ、速度信号Ｖに直
して出力する。この後、速度信号はＶ／Ｉ変換回路２６
に入力され、Ｖ／Ｉ変換回路２６で、速度信号Ｖに比例
した信号電流Ｉvに変換されて出力される。信号電流Ｉv
はケーブル２９によってマスタユニット２２へ伝送され
る。マスタユニット２２内の信号処理回路７は、低入力
インピーダンスで信号電流Ｉvを入力し、この信号電流
Ｉvに基づいて船速を求める。

【００１６】一方、本実施例のマスタユニット２２に直
流電源が入力された場合には、同期信号重畳回路２１が
出力するＥsは直流のままである。従って、電磁ログセ
ンサ２３内の同期信号検出回路２４においても、同期パ
ルスＰを検出することはできない。そこで、回路基板３
０上のジャンパ配線Ｊを変更し、自励発振回路８の発振
出力Ｂを定電流励磁回路３に入力する。これ以降の動作
は、電流ｉoおよびパルス信号Ｓが、同期パルスＰの代
わりに自励発振出力８の発振出力Ｂに同期して生成され
る以外は、マスタユニット２２に交流電源が入力された
場合と同様である。

【００１７】なお、本実施例では、微弱信号を長尺ケー
ブルで伝送する必要がないので、ケーブルに厳重なシー
ルド処理を施す必要がなくなり、船内の引き回しが容易
になる。また、自励発振回路や増幅回路等も電磁ログセ
ンサ内に収納するため、増幅回路等を収納する筺体が不
要になり、航行速度計全体が小型軽量化される。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、対ノイズ性が高く、ケーブル長の制約がないために
船内引き回しが容易な一体型電磁ログセンサが実現可能
であるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一体型電磁ログセンサの構成の一例を
示すブロック図である。

【図２】本発明の一体型電磁ログセンサの構成の一例を
示す断面図である。

【図３】電磁ログセンサ本体の励磁コイル２７および電
極２８の部分の構成の一例を示す図である。

【図４】従来の電磁ログセンサの構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

３ 定電流励磁回路 ５ 増幅回路 ６ 同期整流回路 ８ 自励発振回路 ２３ 電磁ログセンサ ２４ 同期信号検出回路 ２６ Ｖ／Ｉ変換回路 ２７ 励磁コイル ２８ 電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中に磁界を発生させるコイルと、 前記コイルを励磁する励磁信号を生成する信号生成手段
   と、 前記信号生成手段の出力を増幅して前記コイルに送出す
   る励磁回路と、 前記水中の磁界中に発生した起電力を検出する電極と、 前記起電力を増幅する増幅回路と、 前記増幅回路の出力を前記励磁信号に基づいて同期整流
   する同期整流回路と、 前記同期整流回路の出力を電流信号に変換する電圧／電
   流変換回路とを、同一ケース内に収容したことを特徴と
   する一体型電磁ログセンサ。