JPS5824223Y2 - 水面移動物体の位置測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は水面上を移動する物体の位置測定装置に関する
ものである。

水の流れの状態を測定する場合、例えば湾内に流れこむ
汚染物を含んだ河川水の湾内における拡散状況を知るた
め、第１図のように対象とする湾ａ、河川すなどを模擬
した平面水槽Ｃを作って、湾ａの水面上に多数の移動物
体所謂浮標ｄ１゜ｄ２・・・・・・ｄ、を浮べ、その時
々刻々の位置を測定することにより、模擬河川から流れ
こむ水が湾内にどのように流れるかを知ることが行われ
ている。

この場合浮標の位置測定に当っては従来例えば模擬平面
水槽の上部にカメラを据えつけて所要の時間間隔毎に撮
影し、現像印画された写真１枚１枚の多数の浮標の位置
をそれぞれ測定したのち、これを１枚の紙面上にプロッ
トして水流の分布図を作ることが行われている。

しかしこのような方法では多数の測定結果を１枚の水流
分布図として描き出すまでには極めて多くのデータを整
理しなければならない。

従って極めて面倒な作業を必要とするばかりか、多くの
時間を必要とするため、測定後直ちに水流の分布状況を
知ることができない。

また測定間隔が大きくなり勝ちであるので水流の分布状
況を連続的に知ることができに＜＜、この間における水
流の変化を見逃し易いなどの欠点がある。

本案は上記の如き浮標など水面上に浮ぶ多数物体の位置
を連続的、自動的かつ迅速に同時に測定でき、しかもそ
れぞれの物体毎の移動軌跡をＸＹ座標系上にプロットし
て迅速に水流分布の様相を知ることができる測定装置を
提供して、上記の如き従来方法の欠点を除去するように
したものである。

次に図面を用いてその詳細を説明する。先づ本案の測定
原理について説明する。

本案においては第１図に示すように湾ａ内の離れた適当
な位置の水中の水面に近い２個所に無指向性の超音波発
振子Ａ、Ｂを設けてこれらから交互に超音波をパルス状
に発射する。

また各浮標ｄ１．ｄ２・・・・・・ｄｎには第２図（第
１図のＡ−Ａ’部矢視断面図）のように、上記発射超音
波パルスを受信するための無指向性の超音波発振子Ｃ１
，Ｃ２・・・・・・Ｃｎと、これによる超音波パルスの
受信時ドライブされ、受信超音波パルスをそれぞれ異な
る周波数ｆ １゜ｆ２・・・・・・ｆ、の電波として空
中に輻射する電磁波送信器Ｄ１．Ｄ２・・・・・・Ｄｎ
とを設けて、交互に発射される２個の超音波パルスの発
射時刻のそれぞれと、各浮標における電波の受信時刻と
を用いて、位置の異なる定点である２個所から各浮標ま
での距離を同時に測定するようにしたものである。

即ち電波の伝播時間は水中超音波のそれに比べて著しく
小さく無視できることから、超音波パルスの発射より電
波を介してその到着までの時間を計測したときこれは振
動子設定点から浮標までの間における水中超音波の伝播
時間に相当する。

従って水中音速からその距離を知ることができる。

また超音波の発射繰返し時間を残響の影響を受けない範
囲で短かくすることにより測定の連続性を向上でき、２
個の超音波発振子による超音波の発射時間差をできる限
り短かくすることによって距離測定の同時性を向上でき
るので、連続的かつ確度高く各浮標の位置を知ることが
できる。

また更に本案においては計測は電子的に行われるので、
そのデータを電子的に処理してＸ−Ｙプロッタなどに表
示することにより、各浮標の移動軌跡をＸ−Ｙ座標系上
に連続的に描かせることができるので、迅速に所要の分
布図を得ることができる。

第３図は以上の原理にもとづく本案の一実施例回路図、
第４図は浮標の構造側図、第５図は動作説明用の波形図
である。

第３図においてＩＡ、ＩＢは無指向性の第１．第２超音
波発振子で、離れた適当な位置であって水面に近い水中
に設置されて３６０゜の方向の音波を発射する。

２Ａ、２Ｂは第１．第２超音波発振器、３はトリガ信号
送信器で、発振器２Ａ、２Ｂはトリガ信号送信器３から
送出される信号ＰＡ、ＰＢにより、交互に励振電力を発
振子ＩＡ。

１Ｂに供給して、第５図ａ１．ａ２のように交互に超音
波パルスＳＡ、Ｓ、を水中に発射させる。

またトリガ信号送信器３は後記する距離計測器９、。

９□・・・・・・９ｏの超音波伝播時間計測器１０にそ
れぞれトリガ信号Ｐ Ａ 、 Ｐ Ｂを伝播時間の計測
開始信号として加える。

４０，４□・・・・・・４ｏはそれぞれ浮標で、それぞ
れ次の各部を有する。

５は超音波受信子、６は超音波受振器、７は小型電磁波
送信器で、超音波受振子５は第４図に示すように浮標４
の下部に、また超音波受振器６と電磁波送信器７とは防
水して浮標の上部に設けられ、かつ浮標の浮力を選定し
て受信子５が発振子ＩＡ、ＩＢと水平方向にほぼ対面し
て浮ぶように形成される。

そして超音波受振子５は第５図ｂ１．ｂ２・・・・・・
ｂ。

のように、第１．第２超音波発振子ＩＡ、ＩＢからの距
離に対応した時間後、発射超音波パルスＰＡ１゜ＰＢＩ
、 ＰＡ２． ＰＢｚ”・ＰＡｎ、 Ｐ Ｂｎを受波し
、受振器６はこれらを電気信号に変換する。

また送信器７はパルス変調器を備えると共に、各浮標毎
に異なる変調周波数をもち、受信され電気信号に変換さ
れた超音波パルスを周波数ｆ１．ｆ２・・・・・・ｆｎ
で空中に輻射する。

８０，８□・・・・・・８ｏは電磁波受信器で、上記浮
標４１．４２・・・・・・４ｎの各送信器７の送信周波
数ｆｌ。

ｆ２・・・・・・ｆ、に対応した受信周波数を有し、パ
ルス変調された超音波パルスを受信復調する。

９□。９゜・・・・・・９ｏは距離計測表示回路で、そ
れぞれは次の各部から形成される。

１０は超音波伝播時間計測器１１ Ａ、１１ Ｂは距離
演算器、１２はＸ−Ｙ座標変換器、１３はＸ−Ｙプロッ
タ、１４はテ゛ジタルプリンタである。

そして各伝播時間計測器１０は上記トリガ信号送信器３
からのトリガ信号Ｐ Ａ 、 Ｐ Ｂと、各電磁波受信
器８□、８□・・・・・・８ｏからの受信超音波パルス
Ｐ Ａｌ、ＰＢＩ、ＰＡ２．ＰＯ２”””ＰＡｎ、ＰＢ
ｎをそれぞれ受けて、第５図のように各電磁波受信器８
０，８□・・・・・・８ｎ毎に超音波発振子ＩＡ、ＩＢ
から各浮標毎４１゜４□・・・・・・４ｎまでの超音波
パルスの伝播時間ＴＡ１゜ＴＢＩ、 ＴＡ２． ＴＢ□
・・・・・・ＴＡｎ 、 Ｔ Ｂｎを求める。

距離演算器１１ Ａ、１１ Ｂは各超音波パルスの伝播
時間と既知である超音波の水中伝播速度とから、第１．
第２超音波発振子ＩＡ、ＩＢから各浮標４０，４□・・
・・・・４ｏの各超音波受振子５までの各距離ＬＡ、、
Ｌ、□、ＬＡ２゜ＬＢ２・・・・・・ＬＡｎ 、 Ｌ
Ｂｎを求める。

Ｘ−Ｙ座標変換器１２は各距離演算器１１ Ａ、１１
Ｂの出力を用いて浮標４、．４２・・・・・・４ｏの座
標を演算し、Ｘ−Ｙプロッタ、デ゛ジタルプリンタ１３
．１４などはこれをそれぞれ記録する。

このようにすれば各Ｘ−Ｙプロッタの記録値を重ね合せ
ることにより各浮標の移動軌跡を相互に関連させて知る
ことができ、各テ゛ジタルプリンタに記録された時々刻
々の位置をプロットすることにより水流を知ることがで
きる。

従って前記した写真記録のように１枚１枚の写真から各
浮標の位置を測定したのち１枚の紙面上にプロットする
ものに比して、整理に要する時間が大幅に低減される。

以上本案を湾内における河川水の流入状況の解明に利用
される浮標の移動の追跡に適用した場合について説明し
たが、一般に水に浮ぶ物体の位置追跡に利用できること
はいうまでもない。

以上の説明から明らかなように、本案によれば多数の水
に浮ぶ物体の移動を簡単に追跡して簡単にその移動軌跡
を知ることができるもので、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は浮標による測定例の説明図、第２図は本案の原
理説明図、第３図は本案の一実施例回路図、第４図は浮
標の構造概略図、第５図は動作説明用の波形図で゛ある
。 ＩＡ、ＩＢ・・・・・・第１．第２超音波発振子、２Ａ
、２Ｂ・・・・・・超音波発振器、３・・・・・・トリ
ガ信号送信器、４□。 ４□・・・・・・４ｎ・・・・・・水面上移動物体、５
・・・・・・超音波受振子、６・・・・・・超音波受振
器、７・・・・・・電磁波送信器、８１゜８２・・・・
・・８ｏ・・・・・・電磁波受信器、９□、９２・・・
・・・９ｎ・・・・・・距離計測表示回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 水面に近い水中の２個所に設置され、一定の時間差をも
   って交互にパルス状に超音波を発射する第１．第２超音
   波発振子と、水面移動物体に設けた水面に近い水中に位
   置する超音波受振子および受信超音波パルスを送信する
   電磁波送信器と、上記第１．第２超音波発振子の発振位
   置信号と上記電磁波送信器の空中伝送による受信超音波
   パルスとから、第１．第２超音波発振子と受振子間にお
   ける超音波の水中伝播時間を求めて第１．第２超音波発
   振子設置位置から水面移動物体までのそれぞれの距離を
   算出する伝播時間計測器および距離演算器と、算出され
   た各距離信号をＸ−Ｙ座標に変換して水面移動物体の位
   置座標を求めて表示するＸ−Ｙ座標変換器などからなる
   距離計測表示回路を備えた水面移動物体の位置計測装置
   。