JPS6236547A - 氷厚計用センサ - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、海氷の厚さを推定するための氷厚計用セン
サに関するものである。

〔従来技術〕

第２図は例えば特開昭５８−２２３７０４号公報に示さ
れた従来の氷淳計用センサを示す断面図であシ、海氷６
の上部に１次コイル１と２次コイル２とを配置し、１次
コイル１に０．１〜２　ＭＨｚの高周波電流を流して電
磁界を発生させ、このとき２次コイル２に誘起する電圧
の抵抗成分を測定すること、すなわち海氷５下部の海面
４までの距離を空中から電磁誘導現象を利用して測定す
ることＫより海氷３の厚さの推定を可能にしている。

なお、上記抵抗成分の発生は海氷６の下面にある海水中
に発生する渦流損失に基づくものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の氷厚計用センサにおいて、第６図に
示すように１次コイル１を２次コイル２の上方に配置し
て海氷６の厚さを測定する場合は磁束５が海面４に達す
るまでに拡がってしまい、検出感度の低下をもたらし、
このためセンナのコイル径を例えば５００＋ｔｍ程度と
大きくする必要があシ、取扱いに不便であるという問題
点があった。

この発明はかかる問題点を解決するため釦なされたもの
であシ、小型で感度の良い氷厚計用センサを得ることを
目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る氷厚計用センサは、１次コイルと２次コ
イルの間隔を１〜６７７Ｌとし、各コイルの長さをコイ
ル間隔の１１５０以内とし、１次コイルを２次コイルの
下方に配置するものである。

〔作　用〕

この発明においてはコイル長さの短かい１次コイルと２
次コイルを使用し、１次コイルと２次コイル間の間隔を
大きくすると共に１次コイルを２次コイルの下方に配置
することにより距離検出感度を高くする。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す説明図であり、図に
おいて１は海面４より距離ｈ１だけ離れた位置に配置し
た１次コイル、２は１次コイルの上方で海面４よシ距離
ｈ２だけ離れた位置に配置した２次コイルであシ、１次
コイル１及び２次コイル２は共にコイル長さが短かくな
っている。６は海面４の上部にある海氷である。

上記のような１次コイル１及び２次コイル２からなる氷
厚計用センサの距離検出感度を高めるため、氷浮計用セ
ンサの特性の究明をはかった結果、この発明においては
次のような解決策を講じている０ （１）１次コイル１と２次コイル２の相互インダクタン
スＭについて。

一般に対向して配置した２個のコイル間の相互インダク
タンスＭを計算で求めることは極めて複雑であって、氷
厚計用センサの設計のだめの見通しをたてるために利用
することは困難である。しかし、２＠のコイルが各々単
巻コイルの場合は比較的簡囃に求められる。すなわち直
径２　Ｒの単巻コイルを２個同軸上に並列配置し、この
コイル間隔をｄとするとき、２（’ａのコイルの相互イ
ンダクタンスＭは次の近似式で与えられる。

ここでｋは比例常数である。

したがって１次コイル１と２次コイル２の各々のコイル
長さを短かくすることによシ上記（Ｉ）式を適用して１
次コイル１と２次コイル２の相互インダクタンスＭを求
めることができる。このとき、相互インダクタンスＭの
理論上のパラメータはコイル半径Ｒとコイル間隔ｄであ
る。

（２）同軸上に配置した１次コイル１と２次コイル２が
海面４に対向して設けられた場合の距離検出感度につい
て。

一般に１次コイル１から距離りの位置に完全導体板があ
るとき、相互インダクタンスＭの減少分ΔＭは鏡像の原
理によシ間隔が２　ｈ＋ｄの場合に相当１−１次の式で
近似される。

したがって相互インダクタンスＭの減少割合はとなる。

上記式（ＩＩＩ）から距離りに対してコイル間隔ｄが大
きいときに、相互インダクタンスＭの減少割合が大きく
なる。

海面４に対向して設けた１次コイル１と２次コイル２の
相互インダクタンスＭの減少割合、すなわち距離検出感
度を高めるためには、海水にも導電性があることから、
上記完全導体板の場合と同様に１次コイル１と２次コイ
ル２との間のコイル間隔（ｈ２−ｈ、）を大きくする。

なお海氷３の導電率は海水の１％程度（１年氷の場合）
であるから、海面４上に海氷３が浮かんでいても、海面
４までの距離測定にはあまシ影響はしない。また、この
場合１次コイル１と２次コイル２のコイル径は距離検出
感度には余シ影響しないが、コイル径を小さくすると当
然２次コイル２の誘起電圧が小さくなる〇 （３）海面４に対向配置した１次コイル１と２次コイル
２の位置関係による距離測定への影響について。

距離測定に有効な磁束は１次コイル１が発生した磁束の
うち、２次コイル２に鎖交する磁束５である。

１次コイル１を２次コイ／Ｉ／２の下側に配置すると、
１次コイル１に対する２次コイル２の対称位置に仮想的
なコイル２′が考えられ、有効磁束５は２次コイル２．
１次コイル１　及ヒ仮想コイル２′ヲ貫くビーム状にな
シ、海水中にも入って行くが、逆に１次コイル１を２次
コイル２の上側に配置すると、第３図に示すように有効
磁束５が海面４に達するまでに拡ってしまい、距離検出
感度が低下する。そこで１次コイル１を２次コイル２の
下側に配置する〇 上記各事項について検討し、実験した結果、氷厚肘用セ
ンサの１次コイル１と２次コイル２を下記数値に規定す
るととＫよシ距離検出感度が良い氷厚肘用センサが得ら
れることが明らかとなつ念。

この発明に係る氷厚肘用センサを使用する氷厚の計澗法
は海面４までの距離計測に基づいていることから、海氷
３の１さを２ｍ程度までと想定すると、有効磁束５が海
水中にも入って行くようＫするため、１次コイル１と２
次コイル２のコイル間隔を海氷６の厚さ程度とする。し
たがってコイル間隔（ｈ２−ｈ、）を１〜３ｍ程度とし
、かつ１次コイル１を２次コイル２の下側に配置する◇
また、１次コイル１と２次コイル２のコイル長さは単巻
コイルに対応させるため上記コイル間隔の１１５０以内
とする。

上記のように１次コイル１と２次コイル２のコイル長さ
及びコイル間隔を規定し、かつ１次コイル１と２次コイ
ル２のコイル直径を１００ｇとして実際に計測した結果
、従来のコイル直径が５００鳩のセンナ以上の距離検出
感度を有していることが確認された。

なお上記実施例では１次コイル１と２次コイル２の２個
のコイルを使用した場合を示したが、差動相互誘導型セ
ンサを使用するときは、１次コイル１と２次コイル２と
の間に第５のコイルを置くこと１／ｉ：よシセンサの全
長が増加することを防止し、かつ上記実施例と同様に距
離検出感度を高めることができる・ 〔発明の効果〕 この発明は以上説明したように１コイル長さの短かい１
次コイルと２次コイルを使用し、１次コイルと２次コイ
ル間のコイル間＠を大きくすると共に１次コイルを２次
コイルの下側に配置するようにし九ので距離検出感度を
高めることができる。

したがって各コイルのコイル径も小さくすることができ
、センサ自体の外径が小型となり重量も軽量となるので
、センサの取扱い上の利便も大となる効果を有する。

なお、この発明は氷厚肘用センサについて説明したが、
謂板等の金属板までの距離計測にも同様に適用し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す説明図、第２図は従来
例を示す断面図、第３図は第２図に示した従来例の説明
図である。 １・・・１次コイル、２・・・２次コイル、３・・・海
氷、４・・・海面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 海氷の上部に１次コイルと２次コイルとを配置し、１次
   コイルに高周波電流を流して電磁界を発生させ、このと
   きの２次コイルに誘起する電圧の抵抗成分を測定し、こ
   の電圧の抵抗成分に基づいて海氷の厚さを推定する氷厚
   計用センサにおいて、上記１次コイルと２次コイルの間
   隔を１〜３ｍとし、各コイルの長さをコイル間隔の１／
   ５０以内とし、１次コイルを２次コイルの下方に配置す
   ることを特徴とする氷厚計用センサ。