JPS6027386B2 - 超音波式積雪計 - Google Patents
超音波式積雪計Info
- Publication number
- JPS6027386B2 JPS6027386B2 JP54064427A JP6442779A JPS6027386B2 JP S6027386 B2 JPS6027386 B2 JP S6027386B2 JP 54064427 A JP54064427 A JP 54064427A JP 6442779 A JP6442779 A JP 6442779A JP S6027386 B2 JPS6027386 B2 JP S6027386B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- ultrasonic
- tone burst
- level
- snow
- Prior art date
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- Expired
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-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波式積雪計に関する。
この種の積雪計は、超音波を柱上から雪面に向けて発射
し、その反射時間を計測することにより積雪深さを求め
るものであるが、気温変化による音速変化を補償しなけ
れば測定誤差が大きくなる。
し、その反射時間を計測することにより積雪深さを求め
るものであるが、気温変化による音速変化を補償しなけ
れば測定誤差が大きくなる。
また新雪と粗目雪では音波の反射率が異なり、結果とし
て雪質によって反射波の受信レベルが異なることとなり
、受信レベルを補償しなければ測定誤差が大きくなる。
そこで本発明は、これら音速の温度補償ならびに受信レ
ベルの補償を効果的に行い、精度の高い計測を行えるよ
うにした超音波式積雪計を提供することを目的とする。
て雪質によって反射波の受信レベルが異なることとなり
、受信レベルを補償しなければ測定誤差が大きくなる。
そこで本発明は、これら音速の温度補償ならびに受信レ
ベルの補償を効果的に行い、精度の高い計測を行えるよ
うにした超音波式積雪計を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の超音波式積雪計は、
第５図に示すように、トーンバーストの発生・停止を指
示するインターバル制御手段２０を設け、このインター
バル制御手段２０からの信号により送信系２１からトー
ンバースト形の超音波信号を発射させ、この送信系２１
から発射されて地面または雪面にて反射された超音波信
号を受信系２２で受信してこの超音波信号が基準信号に
より規定されたスライスレベルを超えたときに受信系２
２からパルスを発生させ、前記インターバル制御手段２
０で指示されたトーンバーストの発生時刻および前記受
信系からのパルスの発生時刻から演算手段２３により積
雪深さを検出し、スライスレベル補正手段２４により１
回のトーンバースト中に前記パルスが所定個数となるよ
う前記受信系の基準信号を変更−させて前記スライスレ
ベルを補正し、温度補正手段２５により外気温度を測定
して前記演算手段２３に１＝−−２ｒＶ。
第５図に示すように、トーンバーストの発生・停止を指
示するインターバル制御手段２０を設け、このインター
バル制御手段２０からの信号により送信系２１からトー
ンバースト形の超音波信号を発射させ、この送信系２１
から発射されて地面または雪面にて反射された超音波信
号を受信系２２で受信してこの超音波信号が基準信号に
より規定されたスライスレベルを超えたときに受信系２
２からパルスを発生させ、前記インターバル制御手段２
０で指示されたトーンバーストの発生時刻および前記受
信系からのパルスの発生時刻から演算手段２３により積
雪深さを検出し、スライスレベル補正手段２４により１
回のトーンバースト中に前記パルスが所定個数となるよ
う前記受信系の基準信号を変更−させて前記スライスレ
ベルを補正し、温度補正手段２５により外気温度を測定
して前記演算手段２３に１＝−−２ｒＶ。
（１十Ｑｔ）（１：積雪深さ、Ｌｏ：送受信ヘッドの高
さ、Ｔ：時間、Ｖｏ：基準温度における音速、Ｑ：音速
の温度係数、ｔ：温度）なる積雪深さを演算させる構成
としたものである。
さ、Ｔ：時間、Ｖｏ：基準温度における音速、Ｑ：音速
の温度係数、ｔ：温度）なる積雪深さを演算させる構成
としたものである。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の一実施例における超音波式積雪計の回
路ブロック図を示し、１は後述の演算処理ならびに各装
置の制御を行うよう機成された制御部で、例えばマイク
ロコンピュータから成る。
路ブロック図を示し、１は後述の演算処理ならびに各装
置の制御を行うよう機成された制御部で、例えばマイク
ロコンピュータから成る。
２は超音波トーンバースト波を制御部１の指示に従って
発射する送信系で、発振器２ａ、トーンバースト発生器
２ｂ、増幅器２ｃ、送信ヘッド２ｄから構成され、発振
器２ａは超音波周波数〔通常２０ＫＨＺ〜４０ＫＨＺ程
度〕の正弦波を連続的に出力し、トーンバースト発生器
２ｂは制御部１によって制御され発振器２ａ出力を断続
〔例えば５ｈｓ出力し、５皿ｓ陣波の繰返し〕 して、
所調ト‐ンバースト波を出力する。
発射する送信系で、発振器２ａ、トーンバースト発生器
２ｂ、増幅器２ｃ、送信ヘッド２ｄから構成され、発振
器２ａは超音波周波数〔通常２０ＫＨＺ〜４０ＫＨＺ程
度〕の正弦波を連続的に出力し、トーンバースト発生器
２ｂは制御部１によって制御され発振器２ａ出力を断続
〔例えば５ｈｓ出力し、５皿ｓ陣波の繰返し〕 して、
所調ト‐ンバースト波を出力する。
また増幅器２ｃを介したトーンバースト発生器２ｂ出力
のトーンバースト波を空中に発射する送信ヘッド２ｄは
、上方から地表に向けて前記トーンバースト波を発射可
能に所定高さに酉己設されている。３は、送信へドド２
ｄから発射された前記トーンバースト波の反射受信レベ
ルが所定レベルに達したことを制御部１に指示する受信
系で、受信ヘッド３ａ、増幅器３ｂ、比較器３ｃから構
成され、受信ヘッド３ａは送信ヘッド２ｄから発射した
トーンバースト波が雪面で反射して入射したものを電気
信号に変換し、比較器３ｃは増幅器３ｂを介して所定レ
ベルまで増幅された受信ヘッド３ａ出力レベルと基準信
号３ｄレベルとを比較して、受信ヘッド３ａ側出力レベ
ルが基準信号３ｄレベルＡを越える度にパルス『を出力
する。
のトーンバースト波を空中に発射する送信ヘッド２ｄは
、上方から地表に向けて前記トーンバースト波を発射可
能に所定高さに酉己設されている。３は、送信へドド２
ｄから発射された前記トーンバースト波の反射受信レベ
ルが所定レベルに達したことを制御部１に指示する受信
系で、受信ヘッド３ａ、増幅器３ｂ、比較器３ｃから構
成され、受信ヘッド３ａは送信ヘッド２ｄから発射した
トーンバースト波が雪面で反射して入射したものを電気
信号に変換し、比較器３ｃは増幅器３ｂを介して所定レ
ベルまで増幅された受信ヘッド３ａ出力レベルと基準信
号３ｄレベルとを比較して、受信ヘッド３ａ側出力レベ
ルが基準信号３ｄレベルＡを越える度にパルス『を出力
する。
４は音波伝播速度を温度補正するための温度情報を制御
部１に与える温度計側系で、白金抵抗体やサーミスタ抵
抗体等から成る温度センサー４ａと、増幅器４ｂと、比
較器４ｃとから構成され、比較器４ｃは増幅器４ｂを介
して所定レベルまで増幅された温度センサー４ａ出力と
、時間経過に伴って例えばレベル増大方向に次第に変化
する基準信号４ｄと比較して、基準信号４ｄレベルが増
幅器４ｄ出力レベルに達した時に比較出力が反転する。
部１に与える温度計側系で、白金抵抗体やサーミスタ抵
抗体等から成る温度センサー４ａと、増幅器４ｂと、比
較器４ｃとから構成され、比較器４ｃは増幅器４ｂを介
して所定レベルまで増幅された温度センサー４ａ出力と
、時間経過に伴って例えばレベル増大方向に次第に変化
する基準信号４ｄと比較して、基準信号４ｄレベルが増
幅器４ｄ出力レベルに達した時に比較出力が反転する。
なお該温度計側系４と前記受信系３とは別々の時間帯で
作動するものとして以下説明する。５は前記比較器３ｃ
，４ｃにそれぞれ基準信号３ｄ，４ｄを供聯合するデジ
タル・アナログ変換器で、制御部１から、受信系３作動
期間にパルスＰの数量に応じたデジタル信号が入力され
、温度計側系４作動時に時間経過と共に増加方向に変化
するデジタル信号が入力される。
作動するものとして以下説明する。５は前記比較器３ｃ
，４ｃにそれぞれ基準信号３ｄ，４ｄを供聯合するデジ
タル・アナログ変換器で、制御部１から、受信系３作動
期間にパルスＰの数量に応じたデジタル信号が入力され
、温度計側系４作動時に時間経過と共に増加方向に変化
するデジタル信号が入力される。
前記制御部１において、ｌａは出力端子、１１はトーン
バーストの発生・停止を指示するインターバル制御手段
、１２はこのインターバル制御手段１ １から送出され
るトーンバーストの発生時刻と、受信系３から送出され
るパルスとから積雪深さを演算する演算手段である。こ
の演算手段１２の演算結果は出力端子ｌａから外部に送
出される。１３はＤ／Ａ変換器５を介して受信系３と温
度計側系４との双方の比較器３ｃ，４ｃへ基準となる信
号を送出する基準信号発生手段、１４は比較器３ｃから
出力されるパルスＰの数が一定となるようにスライスレ
ベルＡを補正するスライスレベル補正手段、１５は温度
計側系４からの温度情報を演算手段１２の演算式へ算入
させる温度補正手段である。
バーストの発生・停止を指示するインターバル制御手段
、１２はこのインターバル制御手段１ １から送出され
るトーンバーストの発生時刻と、受信系３から送出され
るパルスとから積雪深さを演算する演算手段である。こ
の演算手段１２の演算結果は出力端子ｌａから外部に送
出される。１３はＤ／Ａ変換器５を介して受信系３と温
度計側系４との双方の比較器３ｃ，４ｃへ基準となる信
号を送出する基準信号発生手段、１４は比較器３ｃから
出力されるパルスＰの数が一定となるようにスライスレ
ベルＡを補正するスライスレベル補正手段、１５は温度
計側系４からの温度情報を演算手段１２の演算式へ算入
させる温度補正手段である。
次に受信系３の動作を示す第２図ａ，ｂおよび温度計側
系４の動作を示す第３図ａ，ｂに基づいて制御部１の動
作を説明する。
系４の動作を示す第３図ａ，ｂに基づいて制御部１の動
作を説明する。
雪の反射率の変化にかかわりなく、比較器３ｃの基準信
号３ｄのレベルを一定値に保持した場合には、例えば雪
の反射率が大きくなると、受信系３の受信レベルが上が
り、増幅器３ｂ出力〔第２図ａのＢ〕が基準信号３ｄ〔
第２図ａのＡ〕に達して比較器３ｃ出力〔第２図ｂに〕
に最初のパルスＰが発生するタイミングが早くなり、甚
だしい場合には数波分も早くなり、これが計測誤差につ
ながるものである。そこで演算手段１１２は、トーンバ
ースト１回分ごとに、スライスレベルＡ以上になったパ
ルス数ｐを計数して、所定個数からはずれたときにスラ
イスレベル補正手段１４へその信号を送出して、基準信
号発生手段１３のスライスレベルＡを補正させる。この
ように、基準信号発生手段１３は毎回出力されるパルス
Ｐの数が一定となるようデジタル・アナログ変換器５に
デジタル信号を出力し、超音波バーストの受信レベルが
下がった時には基準信号３ｄのレベルＡを下げてこれを
補償し、受信レベルが上がった時には基準信号３ｄのレ
ベルを上げてこれを補償するものである。温度計側系４
からの温度議取りは次のようにして行われる。温度計側
系４の作動時間に移って、制御部１からデジタル・アナ
ログ変換器５へのデジタル値が次第に増大し、比較器４
ｃの基準信号４ｄ〔第３図ａのＡ′〕レベルが次第に高
くなる。気温に応じた増幅器４ｂ出力〔第３図ａのＢ′
〕レベルに基準信号４ｄレベルが達すると、比較器４ｃ
に出力〔第３図ｂ〕が反転し、制御部１は比較器４ｃ出
力が反転した時の、前記デジタル・アナログ変換器５へ
のデジタル値Ｄを温度センサー４ａによって検出された
気温に応じた温度情報として温度補正手段１５が読取る
。なお制御部１の演算手段１２は、該制御部１が送信系
２に指示して超音波トーンバーストを発射した時刻から
前記比較器３ｃ出力に最初のパルスＰが発生するまでの
時間Ｔを議取り、時間Ｔと前記温度情報および定数から
積雪深さ１を算出すべく次式の演算を行う。１＝Ｌ‐の
Ｖ。
号３ｄのレベルを一定値に保持した場合には、例えば雪
の反射率が大きくなると、受信系３の受信レベルが上が
り、増幅器３ｂ出力〔第２図ａのＢ〕が基準信号３ｄ〔
第２図ａのＡ〕に達して比較器３ｃ出力〔第２図ｂに〕
に最初のパルスＰが発生するタイミングが早くなり、甚
だしい場合には数波分も早くなり、これが計測誤差につ
ながるものである。そこで演算手段１１２は、トーンバ
ースト１回分ごとに、スライスレベルＡ以上になったパ
ルス数ｐを計数して、所定個数からはずれたときにスラ
イスレベル補正手段１４へその信号を送出して、基準信
号発生手段１３のスライスレベルＡを補正させる。この
ように、基準信号発生手段１３は毎回出力されるパルス
Ｐの数が一定となるようデジタル・アナログ変換器５に
デジタル信号を出力し、超音波バーストの受信レベルが
下がった時には基準信号３ｄのレベルＡを下げてこれを
補償し、受信レベルが上がった時には基準信号３ｄのレ
ベルを上げてこれを補償するものである。温度計側系４
からの温度議取りは次のようにして行われる。温度計側
系４の作動時間に移って、制御部１からデジタル・アナ
ログ変換器５へのデジタル値が次第に増大し、比較器４
ｃの基準信号４ｄ〔第３図ａのＡ′〕レベルが次第に高
くなる。気温に応じた増幅器４ｂ出力〔第３図ａのＢ′
〕レベルに基準信号４ｄレベルが達すると、比較器４ｃ
に出力〔第３図ｂ〕が反転し、制御部１は比較器４ｃ出
力が反転した時の、前記デジタル・アナログ変換器５へ
のデジタル値Ｄを温度センサー４ａによって検出された
気温に応じた温度情報として温度補正手段１５が読取る
。なお制御部１の演算手段１２は、該制御部１が送信系
２に指示して超音波トーンバーストを発射した時刻から
前記比較器３ｃ出力に最初のパルスＰが発生するまでの
時間Ｔを議取り、時間Ｔと前記温度情報および定数から
積雪深さ１を算出すべく次式の演算を行う。１＝Ｌ‐の
Ｖ。
（１十Ｑｔ）但し Ｌ：ヘッドの高さ〔定数〕
ｔ：気温〔温度情報）
Ｖｏ：ｔ＝０における音速〔定数〕
Ｑ：音速の温度係数〔定数〕
第４図は他の実施例を示し、第１図と同様の作用のもの
については同一番号を附して説明を省略する。
については同一番号を附して説明を省略する。
６ａ，６ｂはアナログスイッチで、アナログスイッチ６
ａは制御部１′の指令ｌａが出ている間のみ、入力３ｅ
をそのまま出力し、アナログスイッチ６ｂは制御部１′
の指令ｌｂが出ている間のみ、入力４ｅをそのまま出力
する。
ａは制御部１′の指令ｌａが出ている間のみ、入力３ｅ
をそのまま出力し、アナログスイッチ６ｂは制御部１′
の指令ｌｂが出ている間のみ、入力４ｅをそのまま出力
する。
なお第１図制御部１では比較器３ｃ，４ｃからそれぞれ
信号が入力されていたが、制御部１′は入力が減り、ア
ナログシィツチ６ａ，６ｂへの出力が２個増えた外は、
制御部１と同様である。
信号が入力されていたが、制御部１′は入力が減り、ア
ナログシィツチ６ａ，６ｂへの出力が２個増えた外は、
制御部１と同様である。
５′はデジタル・アナログ変換器で、デジタル・アナロ
グ変換器５に比べ信号の出力先が異なるほかは同様であ
る。
グ変換器５に比べ信号の出力先が異なるほかは同様であ
る。
７は比較器で、デジタル・アナログ変換器５′出力とア
ナログスイッチ６ａまたは６ｂの出力との電圧レベルを
比較し、その大小の判定結果を制御部１′へ出力する。
ナログスイッチ６ａまたは６ｂの出力との電圧レベルを
比較し、その大小の判定結果を制御部１′へ出力する。
制御部１′は、アナログスイッチ６ａと６ｂのそれぞれ
に別の時間帯に指令ｌａ，ｌｂを出せば、デジタル・ア
ナログ変換器５の入力には受信系の信号３ｅと温度計側
系の信号４ｅの信号を別々の時間帯に入力することがで
き、１個の比較器７で済む。すなわち第４図のものは第
１図のものと比べ比較器３ｃ，４ｃの信号を別々に制御
部１に入力する代りに、１個の比較器７と該比較器７前
段にアナログスイッチ６ａ，６ｂを設けることによって
、本質的に第１図と同様の機能・性能を果すことが明確
である。以上説明したように本発明によれば、制御をマ
イクロコンピュータで行なうことができると共に、温度
補正及び受信レベル補正が可能で、極めて精度良く積雪
深さを測定できる。
に別の時間帯に指令ｌａ，ｌｂを出せば、デジタル・ア
ナログ変換器５の入力には受信系の信号３ｅと温度計側
系の信号４ｅの信号を別々の時間帯に入力することがで
き、１個の比較器７で済む。すなわち第４図のものは第
１図のものと比べ比較器３ｃ，４ｃの信号を別々に制御
部１に入力する代りに、１個の比較器７と該比較器７前
段にアナログスイッチ６ａ，６ｂを設けることによって
、本質的に第１図と同様の機能・性能を果すことが明確
である。以上説明したように本発明によれば、制御をマ
イクロコンピュータで行なうことができると共に、温度
補正及び受信レベル補正が可能で、極めて精度良く積雪
深さを測定できる。
第１図は本発明の一実施例における超音波式積雪計の回
路ブロック図、第２図及び第３図は同動作説明図、第４
図は別の実施例における超音波式積雪計の回路ブロック
図、第５図は本発明の超音波式積雪計の構成図である。 ２０・・・・・・インターバル制御手段、２１…・・・
送信系、２２・・・・・・受信系、２３・・・・・・演
算手段、２４・・・・・・スライスレベル補正手段、２
５・・・・・・温度補正手段。図 船 第２図 第３図 第４図 第５図
路ブロック図、第２図及び第３図は同動作説明図、第４
図は別の実施例における超音波式積雪計の回路ブロック
図、第５図は本発明の超音波式積雪計の構成図である。 ２０・・・・・・インターバル制御手段、２１…・・・
送信系、２２・・・・・・受信系、２３・・・・・・演
算手段、２４・・・・・・スライスレベル補正手段、２
５・・・・・・温度補正手段。図 船 第２図 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ トーンバーストの発生・停止を指示するインターバ
ル制御手段と、このインターバル制御手段からの信号に
よりトーンバースト形の超音波信号を発射する送信系と
、この送信系から発射されて地面または雪面にて反射さ
れた超音波信号を受信してこの超音波信号が基準信号に
より規定されたスライスレベルを超えたときにパルスを
発生する受信系と、前記インターバル制御手段で指示さ
れたトーンバーストの発生時刻および前記受信系からの
パルスの発生時刻から積雪深さを検出する演算手段と、
１回のトーンバースト中に前記パルスが所定個数となる
よう前記受信系の基準信号を変更させて前記スライスレ
ベルを補正するスライスレベル補正手段と、外気温度を
測定して前記演算手段に ｌ＝Ｌ＿０−２ＴＶ＿０（１
＋αｔ） （ｌ：積雪深さ、Ｌ＿０：送受信ヘツドの高さ、Ｔ：
時間、Ｖ＿０：基準温度における音速、α：音速の温度
係数、ｔ：温度。 ）を演算させる温度補正手段とを備えた超音波式積雪計
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54064427A JPS6027386B2 (ja) | 1979-05-24 | 1979-05-24 | 超音波式積雪計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54064427A JPS6027386B2 (ja) | 1979-05-24 | 1979-05-24 | 超音波式積雪計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55155274A JPS55155274A (en) | 1980-12-03 |
| JPS6027386B2 true JPS6027386B2 (ja) | 1985-06-28 |
Family
ID=13257962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54064427A Expired JPS6027386B2 (ja) | 1979-05-24 | 1979-05-24 | 超音波式積雪計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027386B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10186060A (ja) * | 1996-12-27 | 1998-07-14 | Nagoya Denki Kogyo Kk | 超音波式積雪計 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57119272A (en) * | 1981-01-16 | 1982-07-24 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Signal detection circuit |
| CZ2014123A3 (cs) * | 2014-02-27 | 2015-05-27 | České Vysoké Učení Technické V Praze Univerzitní Centrum Energeticky Efektivních Budov | Přenosné zařízení pro měření koeficientu akustické odrazivosti v terénu |
-
1979
- 1979-05-24 JP JP54064427A patent/JPS6027386B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10186060A (ja) * | 1996-12-27 | 1998-07-14 | Nagoya Denki Kogyo Kk | 超音波式積雪計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55155274A (en) | 1980-12-03 |
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