JPS58184521A - 超音波水温計 - 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】 ４−発明は、超音波を用いて水中所ず深度域の水温を測
冗する装置に関する。

この発明は、水中に放射さｎた超音波ビームがその全て
の通過点において体積残響エコーを発生するという現象
を利用したものである。従来、係る現象を利用したもの
としてそのエコーを検出し目、つその内に含まれるドプ
ラー分を抽出して潮流ｌ＊厚等を測定する装置があるこ
とは知られている。

すなわち、上記エコーは充分に検出し得る程度のレベル
を有するものである。

第１図は水温測定のための基本原理を示すもので、１は
船、２は該船１の船底に取り付けられ、例えば直下方向
に超音波を送波する超音波送波器３及び４は一ト記船１
の船底に上記送波器２と所定の間隔ｔを有して配設され
た超音波受波器である。

該受波器３及び４は予め２個の受波器がその指向方向ワ
」（但し、ΔＵは微小角）だけ異ならせて一体的に形成
され、若しくは２個が独立して同位置に設けられて簀子
的又は機械的手段によりその指向方向かΔθだけ異なる
ようになされている。又、送波器２り指向方向と受波器
３．４の指向方向とほその延長線上において交わる如く
なされている。

尚、送波器２及び受波器３．４は検出精度及び体積残響
エコーレベルの確保の点から狭巾指向ビーム及び高周流
（例えば、２００ＫＨ２）が好ましい。

以下、幾何学的に説明する。説明の便宜上、送波器２の
位置をＡ点、受波器３．４の位置をＢ点とし、指向方向
角θを有する受波器３の該指向方向と送波器２の送波方
向の交点を０１指同方向角０＋Δｄ−２有する受波器４
の該指向方向と送波器２の送波方向の交点をＤと表わす
。

（１）受波器３における受波について 音波送波はＡＣ方向になされる。この時、受波器３０指
向方向はＨＣ方向に設定しである。従って、送波音波の
０点における体積残置エコーのみが受波器３で受波され
る。すなわち、送波から受波に要する時間ｔ１は音波が
行路ＡＯＢを通過するに要する時間となる。

（２）受波器４における受波につい１ 受波器４の指向方向はＢＤ力方向設定しである。

従って、送波音波のＤ点における体積残置エコーのみが
受波器４で受波される。すなわち、送波から受波に景す
る時間ｔ１は音波が行路ＡＤＨを通過するに要する時間
となる。

上記及び図において、ＢＯ＝ＢＢとおけば、音波が行ｒ
３　ＣＤ　Ｂを通過するに要する時間は１．−１１で表
わされる。　　：。

ところで、 ０ＤＢ＝　（ＡＤ−ＡＣ）　＋　（ＢＤ−ＢＣり・・・
・（１）と表わされ、又 ＡＤ＝ｔｔａｎ　Ｃθ＋Δθ）　　、ＡＣ！＝ｔｔａｎ
θから、上記（１）式は ・・・・　（２） となる。

又、海水中、Ｔ’Ｏにおける音速Ｖは実験式よりｖ（Ｔ
Ｉ　＝　１４４８ｆｉ　＋４ｆｉ１８　Ｔ　　　（ｍ／
　ｓ　）従って、 ＣＤＢ　＝　Ｃｔ、〒ｆｔ）　　Ｃ１４４８ｔｉ　＋　
４７５１８　Ｔ　）目」（３）と表わされ、これをＴに
ついて整理すれば、（２）、（３）式よシ と求まる。

以上はＣＤ間が比較的短い距離であることから（Δθが
微小）、ＣＤ間の水温を一定と見做すことができること
から導かれたもので、その深ｗＬは１　　　　　　　　
　　　ｔ −、、（ＡＤ十ＡＣり　＝−、、−（ｔａｎ（ｔｌ＋Δ
θ）　＋ｂ＋ｎ＃）と衣わせる。

以上より明らかな如く、深度りの水温Ｔは、既知の情報
であるＬｌｔ、、ｔｌ、θ及びΔθから求めることがで
きる。

尚、正確には海面５からの深度で表わすことが必要であ
るかち、この分を後処理で加味すれば良い０ 第２図は、板上の水温測定方法を具現するための回路図
の一例を示すものである。

図において、６は受波３及び４の各指向方向を常にΔ０
だけ異ならせて連動的に可変し、その時の指向方向角の
デーノθ及び０＋Δθを後述する演′算回路７に導く指
向角設足回路である。８は送波器２を励振するためのト
リガを送出する送信トリガ発生回路である。９及び１０
は指向方向角θ及びθ＋Δθに基づく各特定深度位置か
らの体積残響エコーの受波信号を各々増幅検波する増幅
検波回路である。１１及び１２は上記各増幅検波信号を
整形等して上記各体積残響エコーに基づく信号を各々抽
出する検出回路である。１３及び１４は送信トリガ発生
（ロ）路８からの送信トリガ発生時点（正確には超音波
送波時点）から各検出回路１１及び１２による体積残響
エコーに基づぐ信号の各々の抽出時点までの各時間を計
測するタイマーで、該時間データｔ１、【２は演算回路
７に導かれる。

演算回路７は、上記より得られた時間データｔ１、ｔ、
及び指向方向角データθ、θ＋ムθと送、受波器間隔ｔ
に基づいて、前記（４）式を演算する。

以上説明した如く、本発明によれば、従来測定し得なか
った海中の水温を超音波により極めて簡単に測定するこ
とができ、又指向方向角を任意に設足することにより所
望の深度における水温データを得ることができる。

尚、音速が水圧により１００ｍ当り１．７５ｍ／ｓｊ’
ｌ！加することが知られていることから、上記深度りに
おける音波速度としてこの増加分を加えて補正すること
により、より正確な水温測定が可能となる。

又、船速による指向方向角及び送波方向への影響も水中
背速と船速とからベクトル的に交点、（実施例でＣ，Ｄ
に相当）を計算することができ、これより深度り及び行
路差が幾何学的に求まる。但し、水中音速の速いことか
ら実際上の影響は少ない。

更に、送波器２の送波方向は直下方向に限定されず、受
波器３．４の連動制御に連動されて、可変される方式で
も良く又、指向角設定回路による受波器の指向方向角制
御け△０を一定にする方式のみならずＣＤを一定とする
方式であっても良い。

さて、第３図は本発明の水温測定原理を利用した他の実
施例を示すものである。

すなわち、送波器２を中心にその前後に受波器３．４が
それぞれ所定間隔（し１では共にｔ）を隔−Ｃて配設さ
れている。係る場合の水温Ｔも前記（４）式で求めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の水温測定方法の原理を説明するため
の図である。 第２図は、上記再１図の蕨理を利用する本発明に係る水
温計の一実施例を示す回路図である。 第３図は、上記第１図の原理を利用した他の測定方法を
示す図である。 秦１回 襄３１刀 秦２回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 船底に取り付けられその指向方向が下方間である超音波
   の送受波器と、 該送波器と所屋間隔を設けて船底に配設され、上記指向
   方向とその延長線上の第１の点で交わる第１の指向方向
   を有し、上記送波器からの超音波送波に基づいて発生す
   る上記第１の交点からの体積残響エコーを受波する第１
   の受波器と、上ｄピ送波器と所定間隔を設けて船底に配
   設され、上記送波器の指向方向とその延長線上第２の点
   で父わる第２の指向方向を有し、上記送波りからの超音
   波送波に基ついて発生する上記第２の交点からの体積残
   響エコーを受波する第２の受波器と、Ｉ：配送彼器若し
   くは紀１、舛２の受波器の少くとも一力の指向方向を可
   変する手紋と、送波時から一ヒ記第１０受波器による受
   波時までの時間を計測する第１の時計と、 送波時から上記第２の受波器による受波時までの時間を
   計測する第２の時計と、 上記第１、第２の時計にて得られる各計測時間と、送波
   器の指向方向及び第１、第２の受波器の＠１、第２の指
   向方向及び送、受波器の配置関係に基づいて得られる音
   波伝搬行路差及び両交点の中間付近深度とから上記深度
   付近の水温を演算する演算回路とから成る超音波水温計
   。