JPS58184525A - 水中の水温測定装置 - Google Patents
水中の水温測定装置Info
- Publication number
- JPS58184525A JPS58184525A JP57068488A JP6848882A JPS58184525A JP S58184525 A JPS58184525 A JP S58184525A JP 57068488 A JP57068488 A JP 57068488A JP 6848882 A JP6848882 A JP 6848882A JP S58184525 A JPS58184525 A JP S58184525A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- ultrasonic
- temperature
- receiver
- measuring device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/22—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
- G01K11/24—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects of the velocity of propagation of sound
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は水中の水温測定装置に関し、詳しくは超音波
を利用して水中の水温を間接的に測定する装置に関する
。
を利用して水中の水温を間接的に測定する装置に関する
。
従来、水中の温度測定を行う装置としてサーミスタのよ
うな感温素子が多く用いられている。
うな感温素子が多く用いられている。
この種の測定装置は比□較的精度良く温度測定を行うこ
とができるが、局部的にしか測定ができず、広範囲の温
度分布を測定するには、多数の異なる点の温度測定を行
わねばならず、測定に長時間を要する欠点があった。
とができるが、局部的にしか測定ができず、広範囲の温
度分布を測定するには、多数の異なる点の温度測定を行
わねばならず、測定に長時間を要する欠点があった。
この発明は上記に鑑み、広範囲であっても、水中の温度
及びその分布か比較的正確にかつ容鳩に測定し得る水中
の水温測定装置を提供することを目的としてなされたも
のであって、水底方向への超音波発信指向角度が可変と
された超音波発振器と、該超音波発振器から水平方向に
一定距離隔てられて配置され、超音波の水底反射波の受
信指向角度が可変とされた超音波受波器と、前記超音波
発振器の発信指向角検出装置並びに前記超音波受波器の
受信感度測定装置と、水面付近の水温を検出する検温装
置と、前記超音波発振器の最大受信感度となる送信指向
角度と、前記検温装置、及び機知の送受波器間の距離、
並びに水深の各情報が人力され、これらより水中の超音
波屈折率を推定し、この推定量から水中の水温を算出す
る演算回路とから構成されたことを特徴とするものであ
る。
及びその分布か比較的正確にかつ容鳩に測定し得る水中
の水温測定装置を提供することを目的としてなされたも
のであって、水底方向への超音波発信指向角度が可変と
された超音波発振器と、該超音波発振器から水平方向に
一定距離隔てられて配置され、超音波の水底反射波の受
信指向角度が可変とされた超音波受波器と、前記超音波
発振器の発信指向角検出装置並びに前記超音波受波器の
受信感度測定装置と、水面付近の水温を検出する検温装
置と、前記超音波発振器の最大受信感度となる送信指向
角度と、前記検温装置、及び機知の送受波器間の距離、
並びに水深の各情報が人力され、これらより水中の超音
波屈折率を推定し、この推定量から水中の水温を算出す
る演算回路とから構成されたことを特徴とするものであ
る。
以下、この発明を実施例により説明する。
第１図はこの発明の構成概念図であり、超音波発振器Ｅ
及び超音波受波器Ｒが、例えば船体Ｖの船首尾線方向の
水平方向に一定間隔り隔てた位置に配置され、それぞれ
の超音波発信指向角度θ１及び受波指向角度θ３が調整
可能に取付けられている。
及び超音波受波器Ｒが、例えば船体Ｖの船首尾線方向の
水平方向に一定間隔り隔てた位置に配置され、それぞれ
の超音波発信指向角度θ１及び受波指向角度θ３が調整
可能に取付けられている。
上記超音波発振器Ｅには、発信指向角検出装置１が、又
、超音波受波器Ｒには受信感度測定装置２がそれぞれ設
けられ、最大受信感度のときの発信指向角（θ１）が出
力されるようにされている。
、超音波受波器Ｒには受信感度測定装置２がそれぞれ設
けられ、最大受信感度のときの発信指向角（θ１）が出
力されるようにされている。
一方、水面付近の水温を検出する検温装置３が設けられ
ており、この検温装置３よりそのときの水温（ＴｌｏＣ
）が出力されるようにされている。
ており、この検温装置３よりそのときの水温（ＴｌｏＣ
）が出力されるようにされている。
そして、上記出力はそれぞれ予め、Ｌ（送受波器間隔）
、水深りが入力された演算回路４に入力され、こ゛の演
算回路４よりそのときの水中の水温が例えばデジタル表
示４“により出力されるように構成されている。
、水深りが入力された演算回路４に入力され、こ゛の演
算回路４よりそのときの水中の水温が例えばデジタル表
示４“により出力されるように構成されている。
次に、この発明の装置の使用法について説明する。
まず前記超音波発振器Ｅより発信された超音波ＳＦ、の
水底Ｂ反射波ＳＥが受波器Ｒに受信されるようにし、こ
のとき、受波器Ｒ・に受信される信号が最大となるよう
発振器Ｅの発信指向角θ１並びに受波器の受波指向角θ
３を探査し、得られたそれぞれの指向角度θ１．θ３と
、発振器Ｅ、受波器８間の水平距離Ｌ （ｍ）、水面の
水温Ｔ ＴＯ）、機知の水深Ｄ←）より水中、における
超音波の屈折量を推定し、この屈折量を基にして水中の
温度を知るのである。
水底Ｂ反射波ＳＥが受波器Ｒに受信されるようにし、こ
のとき、受波器Ｒ・に受信される信号が最大となるよう
発振器Ｅの発信指向角θ１並びに受波器の受波指向角θ
３を探査し、得られたそれぞれの指向角度θ１．θ３と
、発振器Ｅ、受波器８間の水平距離Ｌ （ｍ）、水面の
水温Ｔ ＴＯ）、機知の水深Ｄ←）より水中、における
超音波の屈折量を推定し、この屈折量を基にして水中の
温度を知るのである。
上記作用をさらに第２図により詳細に説明する。
一般に水中を伝播する音速は音速をＣ（ｍ／Ｓ）、水温
をＴ ｒＱ、水深をＤ （ｍ）とすると、０ ＝ １４
５０−）−４，’２１Ｔ−０．０３７Ｔ２−１−０．０
１６８Ｘ りであられされ、水中音速は温度の関数ｖ
（Ｔ）として示されることが知られている。
をＴ ｒＱ、水深をＤ （ｍ）とすると、０ ＝ １４
５０−）−４，’２１Ｔ−０．０３７Ｔ２−１−０．０
１６８Ｘ りであられされ、水中音速は温度の関数ｖ
（Ｔ）として示されることが知られている。
通常、水中の水温の変化はきわめて複雑であり、上記関
数も、きわめて複雑な形となるのであるが、説明の簡略
化のため水中の水温が第２図に示すように、深さＤ／２
ｍの位置Ｃ′ｌ状に変化しているものと仮定すると、
上階部における水温を１１°Ｃ１音速をａｌ （ｍ、／
ｓ ）とすると（！１＝ １４５０−１−４．２１Ｔ１
−０．０３７Ｔ１２・・・・・・・・・・・・・■又、
下層部における水温を１２°Ｃ１音速を０２ ｍ／ｓと
すると Ｃ２＝ １４５０−１−４．２１Ｔ２−０．０３７’Ｉ
２＋〇、０１６８ＸＤ／２−−−−■水温の変化する部
分では、音速が変化するから屈折が生じ、この屈折角の
入射角をＵｌ （ＤＩＩ；Ｇ）、屈折角をＵ２ （ＤＥ
Ｇ）とすると ｃ １＋＝＝＝ ０２ ＜スネルの公式）・
・・・・・・・（■ｃｏｓＵ１ ｃｏｓＵ２ θ１＝Ｕ１ であられされる− 上記０〜０式において、θ１（＝ｔｙ１） 、０４ 、
’１１はそれぞれ機知の値であり、又、０式と第１図に
示した図形的関係より Ｌｌ ２ＬＩ Ｌ２ ２Ｌ２ Ｌｌ −１−Ｌ２ ＝ ＴＬ ｃ、ｏｓＵｌ と変形され、■式と■式より Ｆ（Ｔ２）声１４５０＋４．２１ＸＴ２−０．０３７Ｘ
Ｔ２＋Ｏ，０１６８Ｘ％ｏ８Ｕ１ となり、■式をＯにするＴ２の値を求めれば所定の水温
が算出可能となる訳である。
数も、きわめて複雑な形となるのであるが、説明の簡略
化のため水中の水温が第２図に示すように、深さＤ／２
ｍの位置Ｃ′ｌ状に変化しているものと仮定すると、
上階部における水温を１１°Ｃ１音速をａｌ （ｍ、／
ｓ ）とすると（！１＝ １４５０−１−４．２１Ｔ１
−０．０３７Ｔ１２・・・・・・・・・・・・・■又、
下層部における水温を１２°Ｃ１音速を０２ ｍ／ｓと
すると Ｃ２＝ １４５０−１−４．２１Ｔ２−０．０３７’Ｉ
２＋〇、０１６８ＸＤ／２−−−−■水温の変化する部
分では、音速が変化するから屈折が生じ、この屈折角の
入射角をＵｌ （ＤＩＩ；Ｇ）、屈折角をＵ２ （ＤＥ
Ｇ）とすると ｃ １＋＝＝＝ ０２ ＜スネルの公式）・
・・・・・・・（■ｃｏｓＵ１ ｃｏｓＵ２ θ１＝Ｕ１ であられされる− 上記０〜０式において、θ１（＝ｔｙ１） 、０４ 、
’１１はそれぞれ機知の値であり、又、０式と第１図に
示した図形的関係より Ｌｌ ２ＬＩ Ｌ２ ２Ｌ２ Ｌｌ −１−Ｌ２ ＝ ＴＬ ｃ、ｏｓＵｌ と変形され、■式と■式より Ｆ（Ｔ２）声１４５０＋４．２１ＸＴ２−０．０３７Ｘ
Ｔ２＋Ｏ，０１６８Ｘ％ｏ８Ｕ１ となり、■式をＯにするＴ２の値を求めれば所定の水温
が算出可能となる訳である。
なお、０式において、Ｄ 、 ０１ 、 Ｌ 、 Ｕｌ
及びＡはすべて機知の値であるから、 ０式は Ｆ （Ｔ２） ＝ −０，０３７Ｔ２＋４．２１’ｒ２
−１−ｋ ＝ ｏ −山−■で表わされることとなる
。
及びＡはすべて機知の値であるから、 ０式は Ｆ （Ｔ２） ＝ −０，０３７Ｔ２＋４．２１’ｒ２
−１−ｋ ＝ ｏ −山−■で表わされることとなる
。
なお、第３図は上記計算により算出された指向角度θ１
（＝Ｕ１）と検出水温（Ｔ２°Ｃ）との関係を示したも
のであり、Ｌ＝１００ｍ、Ｄ＝５０ ｍ。
（＝Ｕ１）と検出水温（Ｔ２°Ｃ）との関係を示したも
のであり、Ｌ＝１００ｍ、Ｄ＝５０ ｍ。
ＴＩ＝１５°Ｃにおける場合のものを示す。
又、上記説明において水深りはできる−だけ正確な値を
用いることが望ましいので、例えば海図などより所定水
域の水深を知るほか、ハンド：ｌ”” Ｉｌｌ レッドなどにより直接的に測探した値を採用するのが望
ましい。もつとも、音響測深儀により水深を測定するこ
ともできるが、水中音速は。
用いることが望ましいので、例えば海図などより所定水
域の水深を知るほか、ハンド：ｌ”” Ｉｌｌ レッドなどにより直接的に測探した値を採用するのが望
ましい。もつとも、音響測深儀により水深を測定するこ
ともできるが、水中音速は。
水温及び水深によって変化するため、音響測深儀により
得た水深りを基準にして水中温度を測定する場合、本発
明により得た水中温度を用いて数次の修正計算を行う必
要がある。なお、このための演算回路５を第１図におけ
る演算回路４に並設した構成としても良い。
得た水深りを基準にして水中温度を測定する場合、本発
明により得た水中温度を用いて数次の修正計算を行う必
要がある。なお、このための演算回路５を第１図におけ
る演算回路４に並設した構成としても良い。
この発明は以上のように構成されているから、超音波の
送受波器の設定位置、並びに送受波の指向角度、及び水
面の温度を測定するのみで、その水域の水中温度を測定
することが可能であり、従って、連続的な水温測定が可
能となり、広範囲の水中水温の測定が短時間にかつ容易
に測定することが可能となるのである。
送受波器の設定位置、並びに送受波の指向角度、及び水
面の温度を測定するのみで、その水域の水中温度を測定
することが可能であり、従って、連続的な水温測定が可
能となり、広範囲の水中水温の測定が短時間にかつ容易
に測定することが可能となるのである。
第１図はこの発明の実施例の構成概念・図、第２図はこ
の発明の詳細な説明図、第３図はこの発明の測定結果の
一例、を示す図である。 Ｅ・・・超音波発振器、Ｒ・・・超音波受波器、Ｄ・・
・水深、θ１・・・発信指向角、θｂ・・・受信指向角
、Ｌ・・・水平距離、１・・・発信指向角検出装置、２
・・・受信感度測定装置、３・・・検温装置、４・・・
演算回路。
の発明の詳細な説明図、第３図はこの発明の測定結果の
一例、を示す図である。 Ｅ・・・超音波発振器、Ｒ・・・超音波受波器、Ｄ・・
・水深、θ１・・・発信指向角、θｂ・・・受信指向角
、Ｌ・・・水平距離、１・・・発信指向角検出装置、２
・・・受信感度測定装置、３・・・検温装置、４・・・
演算回路。
Claims (1)
- （１） 水底方向への超音波発信指向角度が可変とさ
れた超音波発振器と、該超音波発振器から水平方向に一
定距離隔てられて配置され、超音波の水底反射波の受信
指向角度が可変とされた超音波受波器と、前記超音波発
振器の発信指向角検出装置並びに前記超音波受波器の受
信感度測定装置と、水面付近の水温を検出する検温装置
と、前記超音波発振器の最大受信感度となる送信指向角
度と、前記検温装置、及び機知の送受波器間の距離、並
びに水深の各情報が入力され、これらより水中の超音波
屈折率を推定し、この推定量から水中の水温を算出する
演算回路とから構成されたことを特徴とする水中の水温
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57068488A JPS58184525A (ja) | 1982-04-22 | 1982-04-22 | 水中の水温測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57068488A JPS58184525A (ja) | 1982-04-22 | 1982-04-22 | 水中の水温測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58184525A true JPS58184525A (ja) | 1983-10-28 |
| JPS6365899B2 JPS6365899B2 (ja) | 1988-12-19 |
Family
ID=13375119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57068488A Granted JPS58184525A (ja) | 1982-04-22 | 1982-04-22 | 水中の水温測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58184525A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60131436A (ja) * | 1983-12-19 | 1985-07-13 | Furuno Electric Co Ltd | 水中の水温測定装置 |
| US5624188A (en) * | 1994-10-20 | 1997-04-29 | West; David A. | Acoustic thermometer |
| US6786633B2 (en) * | 2001-02-07 | 2004-09-07 | Maquet Critical Care Ab | Method and arrangement for acoustically determining a fluid temperature |
| WO2014083790A1 (ja) * | 2012-11-27 | 2014-06-05 | 日本電気株式会社 | 環境計測システム及び環境計測方法 |
-
1982
- 1982-04-22 JP JP57068488A patent/JPS58184525A/ja active Granted
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60131436A (ja) * | 1983-12-19 | 1985-07-13 | Furuno Electric Co Ltd | 水中の水温測定装置 |
| JPH0374778B2 (ja) * | 1983-12-19 | 1991-11-28 | ||
| US5624188A (en) * | 1994-10-20 | 1997-04-29 | West; David A. | Acoustic thermometer |
| US6786633B2 (en) * | 2001-02-07 | 2004-09-07 | Maquet Critical Care Ab | Method and arrangement for acoustically determining a fluid temperature |
| WO2014083790A1 (ja) * | 2012-11-27 | 2014-06-05 | 日本電気株式会社 | 環境計測システム及び環境計測方法 |
| JPWO2014083790A1 (ja) * | 2012-11-27 | 2017-01-05 | 日本電気株式会社 | 環境計測システム及び環境計測方法 |
| US9702973B2 (en) | 2012-11-27 | 2017-07-11 | Nec Corporation | Environment measurement system and environment measurement method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6365899B2 (ja) | 1988-12-19 |
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