JPS627515B2 - - Google Patents
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- JPS627515B2 JPS627515B2 JP54022020A JP2202079A JPS627515B2 JP S627515 B2 JPS627515 B2 JP S627515B2 JP 54022020 A JP54022020 A JP 54022020A JP 2202079 A JP2202079 A JP 2202079A JP S627515 B2 JPS627515 B2 JP S627515B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
- G01V1/3808—Seismic data acquisition, e.g. survey design
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
Description
本発明は海底面上に存在する塊状物体の探査方
法及び装置に関し、特に深海底に存在するマンガ
ン団塊の探査に適する方法及び装置に関する。 従来、深さ4000ｍ〜6000ｍの深海底面上に存在
する例えばマンガン団塊のような塊状物体の探査
を連続的に行う方法としてはテレビカメラによる
海底面の連続撮影や、海底近くまでつり下げられ
たソナーを用いて音響的に調べる方法（例えば特
開昭53−69074）が知られている。しかしこれら
の方法はいずれも海上の船より海面下数千メート
ルまで降された装置をワイヤーで海底面から一定
の高さに維持しつつ曳航する方式であるため探査
の速度は時速１〜２ノツトに制約され、広い範囲
の探査には大変時間を要するという問題があつ
た。 また従来海底の地形や地質構造を調べる方法と
して、船から直接音波を放射し、海底面や海底面
下の地層の界面からの反射音波を観測し、その時
系列データを解析して海底の地層の状態を調べる
方法が知られている。しかも海底面上に粒状且つ
散点状に分布する塊状物体の場合、従来これらに
よる反射音波の解析方法が確立されていないため
海上の船から直接探査する方法はこれまで実用化
されていなかつた。 本発明の目的は海上を通常の調査速度（10ノツ
ト程度）で航行する船から海底面上の塊状物体を
連続的に探査する方法及び装置を提供することに
ある。 すなわち本発明によれば塊状物体の存在する海
底面に音波を放射した場合、反射音波の音圧が塊
状物体の分布率、粒径及び音波の周波数によつて
規則的に変化することに着目し、粒径に関し比較
的小さい所、中程度の所そして大きい所に応答の
ピークを有する３種類の周波数のパルス波を船か
ら直接海底に放射しそれらの反射音波の音圧より
反射率を導びき出し、３つの反射率を合成した合
成反射率より塊状物体の分布率を知り、更にその
合成反射率と３種の周波数の音波の反射率のうち
適当な２つの反射率との比から塊状物体の粒径を
知る方法及び装置を提供するものである。 本発明の方法を説明するに当つて、まず音波の
反射について説明する。 海底面が軟泥のような堆積物あるいは上面が平
坦な露岩から成つていて整反射が期待できる場合
には反射波の音圧（振巾）は海水−地層の波動イ
ンピーダンスの差によつて変化する。これに対し
て海底面上にマンガン団塊のような小物体が散点
状に存在する場合には音波はその小物体によつて
散乱を受けるため、海上の船で受信される反射波
はいわゆる戻り散乱波であつて、その音圧は（海
水による吸収減衰、拡散減衰を考慮しない時）海
水−小物体の波動インピーダンスの差に加えて、
散乱による影響つまり 発信した音波の周波数(f) 小物体の分布率（Ｎ） 小物体の粒径(a) によつて変化する。 そこでR1を散乱による反射率、R2を波動イン
ピーダンス差による反射率とするとき総合反射率
Ｒは Ｒ＝R1・R2 ここでR1は R1＝Ｆ（ｆ、ａ、Ｎ） R2は R2＝ρ２Ｖ２−ρ１Ｖ１／ρ１Ｖ１＋ρ２Ｖ２ ただし ρ１：海水の比重 ρ２：塊状物体の比重 V1：海水中の音波の伝播速度ｍ／sec V2：塊状物体の伝播速度ｍ／sec と表すことができる。ここで波動インピーダンス
差による反射率R2は特定の物質、例えば海水−
マンガン団塊では約0.8で略一定であり散乱によ
る反射率R1のみが前記周波数、分布率、
粒径によつて変化する。この内分布率によるR1
の変化は直線的（比例関係）であるのに対し、周
波数（KHz）及び粒径に対しては第１図に示す
ように変化する。なお第１図は平面上に同一半径
の小球が格子状に配列した時の最大分布率78.5
％、R2＝１の場合の散乱による総合反射率Ｒ
（＝R1）の粒径による変化をいくつかの周波数
（KHz）について理論的に算出し図示したもので
ある。 総合反射率は放射した音波の音圧と反射波の音
圧の比に対応するので、反射波の音圧を測定する
ことにより海底の総合反射率を導き出すことがで
きる。但し音圧の実測においては総合反射率のほ
か海水伝播中の拡散減衰、吸収減衰を考慮する必
要があり、特に吸収減衰は周波数に依存している
ので各々の周波数ごとに、水深に対する補正を行
なう必要が有る。また放射した音波の音圧を変え
た時はその補正も必要となる。このように各種の
補正が行われた反射音波の音圧は総合反射率に対
応することになる。 本発明者はいくつかの周波数について総合反射
率を合成し、その合成値が粒径に無関係にほぼ一
定の値となるならば、その値は分布率にのみ比例
することになり、分布率を容易に導き出し得ると
考え、そうした周波数の組合せを探した。その結
果、総合反射率のピークが粒径の小さい所にある
周波数、中程度の所にある周波数、大きい所にあ
る周波数の３種の周波数について反射率を合成す
る（例えば単純に加算して合成するか、又は各々
の値を２乗して加算して平方根をとりベクトル合
成する）ことにより、実際に探査の対象となる粒
径、例えば１〜15cmの範囲でほぼ一定の値になる
ことを見出した。 この一例としてf1＝3.5KHz、f2＝12KHz、f3＝
30KHzの３種類の音波の反射率R1（3.5）、R1(12)
及びR1（30）（第２図）をベクトル合成した合成
反射率Rtの結果を下記の表−１及び第３図に示
す。
法及び装置に関し、特に深海底に存在するマンガ
ン団塊の探査に適する方法及び装置に関する。 従来、深さ4000ｍ〜6000ｍの深海底面上に存在
する例えばマンガン団塊のような塊状物体の探査
を連続的に行う方法としてはテレビカメラによる
海底面の連続撮影や、海底近くまでつり下げられ
たソナーを用いて音響的に調べる方法（例えば特
開昭53−69074）が知られている。しかしこれら
の方法はいずれも海上の船より海面下数千メート
ルまで降された装置をワイヤーで海底面から一定
の高さに維持しつつ曳航する方式であるため探査
の速度は時速１〜２ノツトに制約され、広い範囲
の探査には大変時間を要するという問題があつ
た。 また従来海底の地形や地質構造を調べる方法と
して、船から直接音波を放射し、海底面や海底面
下の地層の界面からの反射音波を観測し、その時
系列データを解析して海底の地層の状態を調べる
方法が知られている。しかも海底面上に粒状且つ
散点状に分布する塊状物体の場合、従来これらに
よる反射音波の解析方法が確立されていないため
海上の船から直接探査する方法はこれまで実用化
されていなかつた。 本発明の目的は海上を通常の調査速度（10ノツ
ト程度）で航行する船から海底面上の塊状物体を
連続的に探査する方法及び装置を提供することに
ある。 すなわち本発明によれば塊状物体の存在する海
底面に音波を放射した場合、反射音波の音圧が塊
状物体の分布率、粒径及び音波の周波数によつて
規則的に変化することに着目し、粒径に関し比較
的小さい所、中程度の所そして大きい所に応答の
ピークを有する３種類の周波数のパルス波を船か
ら直接海底に放射しそれらの反射音波の音圧より
反射率を導びき出し、３つの反射率を合成した合
成反射率より塊状物体の分布率を知り、更にその
合成反射率と３種の周波数の音波の反射率のうち
適当な２つの反射率との比から塊状物体の粒径を
知る方法及び装置を提供するものである。 本発明の方法を説明するに当つて、まず音波の
反射について説明する。 海底面が軟泥のような堆積物あるいは上面が平
坦な露岩から成つていて整反射が期待できる場合
には反射波の音圧（振巾）は海水−地層の波動イ
ンピーダンスの差によつて変化する。これに対し
て海底面上にマンガン団塊のような小物体が散点
状に存在する場合には音波はその小物体によつて
散乱を受けるため、海上の船で受信される反射波
はいわゆる戻り散乱波であつて、その音圧は（海
水による吸収減衰、拡散減衰を考慮しない時）海
水−小物体の波動インピーダンスの差に加えて、
散乱による影響つまり 発信した音波の周波数(f) 小物体の分布率（Ｎ） 小物体の粒径(a) によつて変化する。 そこでR1を散乱による反射率、R2を波動イン
ピーダンス差による反射率とするとき総合反射率
Ｒは Ｒ＝R1・R2 ここでR1は R1＝Ｆ（ｆ、ａ、Ｎ） R2は R2＝ρ２Ｖ２−ρ１Ｖ１／ρ１Ｖ１＋ρ２Ｖ２ ただし ρ１：海水の比重 ρ２：塊状物体の比重 V1：海水中の音波の伝播速度ｍ／sec V2：塊状物体の伝播速度ｍ／sec と表すことができる。ここで波動インピーダンス
差による反射率R2は特定の物質、例えば海水−
マンガン団塊では約0.8で略一定であり散乱によ
る反射率R1のみが前記周波数、分布率、
粒径によつて変化する。この内分布率によるR1
の変化は直線的（比例関係）であるのに対し、周
波数（KHz）及び粒径に対しては第１図に示す
ように変化する。なお第１図は平面上に同一半径
の小球が格子状に配列した時の最大分布率78.5
％、R2＝１の場合の散乱による総合反射率Ｒ
（＝R1）の粒径による変化をいくつかの周波数
（KHz）について理論的に算出し図示したもので
ある。 総合反射率は放射した音波の音圧と反射波の音
圧の比に対応するので、反射波の音圧を測定する
ことにより海底の総合反射率を導き出すことがで
きる。但し音圧の実測においては総合反射率のほ
か海水伝播中の拡散減衰、吸収減衰を考慮する必
要があり、特に吸収減衰は周波数に依存している
ので各々の周波数ごとに、水深に対する補正を行
なう必要が有る。また放射した音波の音圧を変え
た時はその補正も必要となる。このように各種の
補正が行われた反射音波の音圧は総合反射率に対
応することになる。 本発明者はいくつかの周波数について総合反射
率を合成し、その合成値が粒径に無関係にほぼ一
定の値となるならば、その値は分布率にのみ比例
することになり、分布率を容易に導き出し得ると
考え、そうした周波数の組合せを探した。その結
果、総合反射率のピークが粒径の小さい所にある
周波数、中程度の所にある周波数、大きい所にあ
る周波数の３種の周波数について反射率を合成す
る（例えば単純に加算して合成するか、又は各々
の値を２乗して加算して平方根をとりベクトル合
成する）ことにより、実際に探査の対象となる粒
径、例えば１〜15cmの範囲でほぼ一定の値になる
ことを見出した。 この一例としてf1＝3.5KHz、f2＝12KHz、f3＝
30KHzの３種類の音波の反射率R1（3.5）、R1(12)
及びR1（30）（第２図）をベクトル合成した合成
反射率Rtの結果を下記の表−１及び第３図に示
す。
【表】
この結果から明かなように、粒径１〜15cmの範
囲において合成反射率Rtは変動率±10％以内で
ほぼ一定となるので、この値より分布率を導き出
すことができる。 また、本発明者は、いずれか２つの反射率の比
が粒径に対して一対一対応をなすように変化する
ならば、その値から粒径が導き出せると考えた。
つまり、反射率の値自体は海底面上の塊状物体の
分布率に比例するが２つの反射率の比をとること
により分布率の影響が打ち消されるからである。 そこでまず、f1＝3.5KHzの音波の反射率R1
（3.5）と総合反射率Rtとの比Ｒ（3.5）／Rtを求
めてみると表−１及び第４図の曲線Ａに示す如く
変化した。またf1＝3.5KHzの音波の反射率R1
（3.5）とf3＝30KHzの音波の反射率R1（30）との
比R1（3.5）／R1（30）を求めてみると表−１及
び第４図の曲線Ｂに示す如く変化した。これから
分るようにどちらの比も粒径に対してほぼ単調増
加のカーブを描いている。しかし更に厳密に解析
するとf1＝3.5KHzの音波の反射率R1（3.5）と合
成反射率Rtとの比の粒径による変化（曲線Ａ）
は粒径１〜６cm迄は、直線的に増加するが粒径６
〜12cmではその勾配がなだらかになり粒径に対す
る分解能がいちじるしく低下している。他方R1
（3.5）／R1（30）の値は粒径１〜15cmの範囲でほ
ぼ直線的に増加し、分解能も良いが、粒径１〜６
cmの範囲ではR1（3.5）／Rtの方がいくぶん分解
能がよいことが分る。 このように、２組の比のデータのいずれか又は
範囲を分けて両方を用いることにより実際に探査
の対象となるマンガン団塊の粒径（１〜15cm）
を、その分布率にほとんど関係なく求めることが
できる。 使用するパルス波の適切な周波数の組合せとし
ては合成反射率が粒径１〜15cmの範囲で変動率±
10％、好ましくは±５％以内になる組合せであれ
ばどのような組合せであつてもよい。 こうした周波数の組合せの領域を見い出すた
め、まずf2＝12KHz、f3＝30KHzを固定し最低周
波数f1を２〜5KHzの範囲で変化させた場合の合
成反射率を第５図に示す。この結果好ましい最低
周波数f1の範囲は、 3KHzf14KHz であることがわかつた。 またf1＝3.5KHz、f3＝30KHzを固定して中間周
波数f2を６〜15KHzの範囲で変化させた場合の合
成反射率を第６図に示す。この結果、好ましい中
間周波数f2の範囲は、 10KHzf214KHz であることがわかつた。 更にf1＝3.5KHz、f2＝12KHzを固定して最高周
波数f3を20〜50KHzの範囲で変化させた場合の合
成反射率を第７図に示す。この結果、好ましい最
高周波数f3の範囲は 25KHzf350KHz であることがわかつた。 なお、塊状物体が存在しない場合、散乱は生ぜ
ずR1＝１となり総合反射率Ｒは周波数に無関係
になる。しかし (イ) 海底面が軟泥などの堆積物のとき、 R2＝0.1〜0.2で総合反射率Ｒは塊状物体が存
在する時に比べて非常に小さくなるので判別が
可能となる。また (ロ) 海底面が露岩の場合には、R2＝0.8〜0.9で総
合反射率Ｒでは塊状物体が存在する場合と余り
変らないか、むしろ大となるが、露岩の場合海
底面ないし露岩内部に多数の反射面が形成され
るため反射音は残響を伴い、受信される反射波
の波形によつて容易に判別される。 本発明の方法を実施する装置のブロツク図を第
８図に示す。 １，４，７はそれぞれf1、f2、f3の３種の音波
を海底に向けて放射し、同時に受波する送受波器
である。 ２，５，８はそれぞれf1、f2、f3の３種の音波
の放射を制御し、かつ受信した音波信号を処理す
る送受信機である。 ３，６，９はそれぞれf1、f2、f3の３種の上記
海底音波情報を適正に制御して記録する装置であ
る。 １０、は１１以下の処理に適合させるため利得
を制御すると同時に上記装置との干渉を避けるた
めの装置である。 １１、は濾波、検波、増巾を行なうアナログ処
理装置である。 １２、はアナログ情報をデジタル情報に変換す
るAD変換器である。 １３、は波形処理、演算、データ保管、統計処
理、表示プログラム等各種プログラムを実行する
デジタル処理装置である。 １４、はプリンター、プロツターより成る結果
表示のための出力装置である。 実際の探査においては、速度９〜10ノツトで航
行する探査船に積まれた装置からf1、f2、f3の３
種類のパル波（例えばパルス巾10ｍsec、
10KW）を約10秒間隔で放射し、数秒、例えば約
６秒後に戻る海底面からの反射波を受信する。 このときのデータ処理システム側の入力情報は
送信トリガーとそれぞれ送信音圧レベル、受信音
圧レベルに対応するよう変換された電気的振動信
号である。 データ処理システムではトリガー信号を受信す
ると送信信号の処理を行ないその情報を記憶回路
に入れた後半自動的にセツトされる反射波到達時
間まで（約５秒間）を前回までのデータの演算、
統計処理、表示プログラム等の実行にあたる。 続く約４秒間は受信信号の処理を行なうが、ア
ナログ処理としてはf1成分はプリアンプ、ローパ
スフイルタ、対数アンプを径て、f2、f3はプリア
ンプ、バンドパスフイルタ、デイテクタ、対数ア
ンプを径てデイジタル変換される。上記デイテク
タではf2、f3のパルス波エンベローブを検出す
る。 デイジタル処理では内蔵するタイマにより受信
波の帰着時間を知り、これにより深度補正を施し
また記憶している送信信号レベル情報を用いて送
信音圧変化に対して較正する。f1成分については
必要に応じ送受信信号間の相関処理を施す。 これらの処理を行なつた後に各種の演算を行な
い、予測ノジユール分布率、予測ノジユール径を
算出し、統計処理を行なうため一時保管（記憶）
するとともにそれまでの15〜30回（150〜300秒
間）のデータの平均値ないしは移動平均としてプ
リンタおよびプロツタ上に表示する。 更に受信音の実際の波形観測としては (a) 最大振巾（１ｍsec中程度） (b) 区間を定めた積分値（約10ｍsec程度） の２組のデータを得、前者から局部的な情報を、
後者からは平均的な情報を得ることが好ましい。 プリンタ、プロツタ上には必要に応じマニアル
入力で測線名、緯度、経度、日、時、分等も表示
できる。 これらの統計処理、表示プログラムは探査地域
の特徴、探査目的に応じて指定実行する。 こうした本発明の方法及び装置によりマンガン
団塊が海底に存在する海域での探査を試みた。そ
の結果テレビカメラや直接の採取によつて得られ
た分布率及び粒径のデータと非常に良い対応が得
られた。 以上説明したように本発明の探査方法及び装置
によれば通常の速度で海上を航行する船から直接
海底の塊状物体の探査が行えるので効率的であ
り、広範囲の探査が容易に可能になるという優れ
た効果を有するものである。また、本発明によれ
ば、分布率だけでなく、粒径も分る効果的な探査
が可能となる。
囲において合成反射率Rtは変動率±10％以内で
ほぼ一定となるので、この値より分布率を導き出
すことができる。 また、本発明者は、いずれか２つの反射率の比
が粒径に対して一対一対応をなすように変化する
ならば、その値から粒径が導き出せると考えた。
つまり、反射率の値自体は海底面上の塊状物体の
分布率に比例するが２つの反射率の比をとること
により分布率の影響が打ち消されるからである。 そこでまず、f1＝3.5KHzの音波の反射率R1
（3.5）と総合反射率Rtとの比Ｒ（3.5）／Rtを求
めてみると表−１及び第４図の曲線Ａに示す如く
変化した。またf1＝3.5KHzの音波の反射率R1
（3.5）とf3＝30KHzの音波の反射率R1（30）との
比R1（3.5）／R1（30）を求めてみると表−１及
び第４図の曲線Ｂに示す如く変化した。これから
分るようにどちらの比も粒径に対してほぼ単調増
加のカーブを描いている。しかし更に厳密に解析
するとf1＝3.5KHzの音波の反射率R1（3.5）と合
成反射率Rtとの比の粒径による変化（曲線Ａ）
は粒径１〜６cm迄は、直線的に増加するが粒径６
〜12cmではその勾配がなだらかになり粒径に対す
る分解能がいちじるしく低下している。他方R1
（3.5）／R1（30）の値は粒径１〜15cmの範囲でほ
ぼ直線的に増加し、分解能も良いが、粒径１〜６
cmの範囲ではR1（3.5）／Rtの方がいくぶん分解
能がよいことが分る。 このように、２組の比のデータのいずれか又は
範囲を分けて両方を用いることにより実際に探査
の対象となるマンガン団塊の粒径（１〜15cm）
を、その分布率にほとんど関係なく求めることが
できる。 使用するパルス波の適切な周波数の組合せとし
ては合成反射率が粒径１〜15cmの範囲で変動率±
10％、好ましくは±５％以内になる組合せであれ
ばどのような組合せであつてもよい。 こうした周波数の組合せの領域を見い出すた
め、まずf2＝12KHz、f3＝30KHzを固定し最低周
波数f1を２〜5KHzの範囲で変化させた場合の合
成反射率を第５図に示す。この結果好ましい最低
周波数f1の範囲は、 3KHzf14KHz であることがわかつた。 またf1＝3.5KHz、f3＝30KHzを固定して中間周
波数f2を６〜15KHzの範囲で変化させた場合の合
成反射率を第６図に示す。この結果、好ましい中
間周波数f2の範囲は、 10KHzf214KHz であることがわかつた。 更にf1＝3.5KHz、f2＝12KHzを固定して最高周
波数f3を20〜50KHzの範囲で変化させた場合の合
成反射率を第７図に示す。この結果、好ましい最
高周波数f3の範囲は 25KHzf350KHz であることがわかつた。 なお、塊状物体が存在しない場合、散乱は生ぜ
ずR1＝１となり総合反射率Ｒは周波数に無関係
になる。しかし (イ) 海底面が軟泥などの堆積物のとき、 R2＝0.1〜0.2で総合反射率Ｒは塊状物体が存
在する時に比べて非常に小さくなるので判別が
可能となる。また (ロ) 海底面が露岩の場合には、R2＝0.8〜0.9で総
合反射率Ｒでは塊状物体が存在する場合と余り
変らないか、むしろ大となるが、露岩の場合海
底面ないし露岩内部に多数の反射面が形成され
るため反射音は残響を伴い、受信される反射波
の波形によつて容易に判別される。 本発明の方法を実施する装置のブロツク図を第
８図に示す。 １，４，７はそれぞれf1、f2、f3の３種の音波
を海底に向けて放射し、同時に受波する送受波器
である。 ２，５，８はそれぞれf1、f2、f3の３種の音波
の放射を制御し、かつ受信した音波信号を処理す
る送受信機である。 ３，６，９はそれぞれf1、f2、f3の３種の上記
海底音波情報を適正に制御して記録する装置であ
る。 １０、は１１以下の処理に適合させるため利得
を制御すると同時に上記装置との干渉を避けるた
めの装置である。 １１、は濾波、検波、増巾を行なうアナログ処
理装置である。 １２、はアナログ情報をデジタル情報に変換す
るAD変換器である。 １３、は波形処理、演算、データ保管、統計処
理、表示プログラム等各種プログラムを実行する
デジタル処理装置である。 １４、はプリンター、プロツターより成る結果
表示のための出力装置である。 実際の探査においては、速度９〜10ノツトで航
行する探査船に積まれた装置からf1、f2、f3の３
種類のパル波（例えばパルス巾10ｍsec、
10KW）を約10秒間隔で放射し、数秒、例えば約
６秒後に戻る海底面からの反射波を受信する。 このときのデータ処理システム側の入力情報は
送信トリガーとそれぞれ送信音圧レベル、受信音
圧レベルに対応するよう変換された電気的振動信
号である。 データ処理システムではトリガー信号を受信す
ると送信信号の処理を行ないその情報を記憶回路
に入れた後半自動的にセツトされる反射波到達時
間まで（約５秒間）を前回までのデータの演算、
統計処理、表示プログラム等の実行にあたる。 続く約４秒間は受信信号の処理を行なうが、ア
ナログ処理としてはf1成分はプリアンプ、ローパ
スフイルタ、対数アンプを径て、f2、f3はプリア
ンプ、バンドパスフイルタ、デイテクタ、対数ア
ンプを径てデイジタル変換される。上記デイテク
タではf2、f3のパルス波エンベローブを検出す
る。 デイジタル処理では内蔵するタイマにより受信
波の帰着時間を知り、これにより深度補正を施し
また記憶している送信信号レベル情報を用いて送
信音圧変化に対して較正する。f1成分については
必要に応じ送受信信号間の相関処理を施す。 これらの処理を行なつた後に各種の演算を行な
い、予測ノジユール分布率、予測ノジユール径を
算出し、統計処理を行なうため一時保管（記憶）
するとともにそれまでの15〜30回（150〜300秒
間）のデータの平均値ないしは移動平均としてプ
リンタおよびプロツタ上に表示する。 更に受信音の実際の波形観測としては (a) 最大振巾（１ｍsec中程度） (b) 区間を定めた積分値（約10ｍsec程度） の２組のデータを得、前者から局部的な情報を、
後者からは平均的な情報を得ることが好ましい。 プリンタ、プロツタ上には必要に応じマニアル
入力で測線名、緯度、経度、日、時、分等も表示
できる。 これらの統計処理、表示プログラムは探査地域
の特徴、探査目的に応じて指定実行する。 こうした本発明の方法及び装置によりマンガン
団塊が海底に存在する海域での探査を試みた。そ
の結果テレビカメラや直接の採取によつて得られ
た分布率及び粒径のデータと非常に良い対応が得
られた。 以上説明したように本発明の探査方法及び装置
によれば通常の速度で海上を航行する船から直接
海底の塊状物体の探査が行えるので効率的であ
り、広範囲の探査が容易に可能になるという優れ
た効果を有するものである。また、本発明によれ
ば、分布率だけでなく、粒径も分る効果的な探査
が可能となる。
第１図は各周波数の音波の反射率の粒径に対す
る変化を示すグラフである。第２図は3.5KHz、
12KHz、30KHzの音波の反射率R1（3.5）、R1
(12)、R1（30）の粒径に対する変化を示すグラフ
である。第３図は反射率R1（3.5）、R1(12)、R1
（30）をベクトル合成した合成反射率Rtの粒径に
対する変化を示すグラフである。第４図は反射率
R1（3.5）とRtの比Ａ及び反射率R1（3.5）とR1
（30）の比Ｂの変化を示すグラフである。第５図
は最低周波数f1を変化させた時の合成反射率の変
化を示すグラフである。第６図は中間周波数f2を
変化させた時の合成反射率の変化を示すグラフで
ある。第７図は最高周波数f3を変化させた時の合
成反射率の変化を示すグラフである。第８図は本
発明に従う装置のブロツク図である。 １，４，７……送受波器、２，５，８……送受
信機、３，６，９……記録装置。
る変化を示すグラフである。第２図は3.5KHz、
12KHz、30KHzの音波の反射率R1（3.5）、R1
(12)、R1（30）の粒径に対する変化を示すグラフ
である。第３図は反射率R1（3.5）、R1(12)、R1
（30）をベクトル合成した合成反射率Rtの粒径に
対する変化を示すグラフである。第４図は反射率
R1（3.5）とRtの比Ａ及び反射率R1（3.5）とR1
（30）の比Ｂの変化を示すグラフである。第５図
は最低周波数f1を変化させた時の合成反射率の変
化を示すグラフである。第６図は中間周波数f2を
変化させた時の合成反射率の変化を示すグラフで
ある。第７図は最高周波数f3を変化させた時の合
成反射率の変化を示すグラフである。第８図は本
発明に従う装置のブロツク図である。 １，４，７……送受波器、２，５，８……送受
信機、３，６，９……記録装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 海上を航行する船から海底に音波を放射し、
その反射音波を解析することにより海底面上に存
在する塊状物体の分布率を知る探査方法におい
て、下記の周波数領域にある３種の周波数f1、
f2、f3のパルス波を海底に向けて放射し該３種の
パルス波についての反射音波を受信し、該反射音
波の音圧よりそれぞれの音波についての反射率を
知り、該反射率を合成しその合成反射率から前記
塊状物体の分布率を知ることを特徴とする海底面
上の塊状物体の探査方法。 3KHzf14KHz 10KHzf214KHz 25KHzf350KHz ２ 海上を航行する船から海底に音波を放射し、
その反射音波を解析することにより海底面上に存
在する塊状物体の粒径を知る探査方法において、
下記周波数領域にある３種の周波数f1、f2、f3の
パルス波を海底に向けて放射し、該３種のパルス
波についての反射音波を受信し、該反射音波の音
圧よりそれぞれの音波についての反射率を知り、
該反射率を合成し、周波数f1の音波の反射率と前
記合成された反射率との比および周波数f1の音波
の反射率と周波数f3の音波の反射率との比の両方
又はいずれか一方から前記塊状物体の粒径を知る
ことを特徴とする海底面上の塊状物体の探査方
法。 3KHzf14KHz 10KHzf214KHz 25KHzf350KHz ３ 海底面上に存在する塊状物体の分布率及び粒
径を知るための探査装置において (イ) 海上を航行する船と、 (ロ) 該船に設けられかつ下記の周波数領域に含ま
れる３種の周波数f1、f2、f3のパルス状音波を
発生し海底へ向けて放射する手段と 3KHzf14KHz 10KHzf214KHz 25KHzf350KHz (ハ) 該船に設けられかつ該３種のパルス状音波に
ついての反射音波を受信する手段と (ニ) 該受信された反射音波の音圧を測定する手段
と (ホ) 該音圧の値を処理して記録する手段とを有す
る海底面上の塊状物体の探査装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2202079A JPS55114980A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Inspection method for massive object on sea bottom and its unit |
| GB8006029A GB2044455B (en) | 1979-02-28 | 1980-02-22 | Surveying nodules on the sea floor |
| AU55883/80A AU517583B2 (en) | 1979-02-28 | 1980-02-26 | Surveying nodular targets on sea floor |
| CA000346579A CA1141018A (en) | 1979-02-28 | 1980-02-27 | Method and apparatus of surveying nodular targets on the sea floor |
| US06/125,590 US4319348A (en) | 1979-02-28 | 1980-02-28 | Method and apparatus of surveying nodular targets on the sea floor |
| DE3007570A DE3007570C2 (de) | 1979-02-28 | 1980-02-28 | Verfahren und Anordnung zur Feststellung von knollenförmigen Stücken mit einer Knollengröße von 1 bis 15 cm auf dem Meeresboden |
| FR8004443A FR2451042A1 (fr) | 1979-02-28 | 1980-02-28 | Procede et appareil pour explorer les nodules d'un fond marin |
| CA000412518A CA1146253A (en) | 1979-02-28 | 1982-09-29 | Method and apparatus of surveying nodular targets on the sea floor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2202079A JPS55114980A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Inspection method for massive object on sea bottom and its unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55114980A JPS55114980A (en) | 1980-09-04 |
| JPS627515B2 true JPS627515B2 (ja) | 1987-02-17 |
Family
ID=12071296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2202079A Granted JPS55114980A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Inspection method for massive object on sea bottom and its unit |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4319348A (ja) |
| JP (1) | JPS55114980A (ja) |
| AU (1) | AU517583B2 (ja) |
| CA (2) | CA1141018A (ja) |
| DE (1) | DE3007570C2 (ja) |
| FR (1) | FR2451042A1 (ja) |
| GB (1) | GB2044455B (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2594274B1 (fr) * | 1982-08-27 | 1988-08-26 | Thomson Csf | Procede de compression d'impulsions par codage de l'espace et son application a un radar |
| US5414675A (en) * | 1985-07-15 | 1995-05-09 | Westinghouse Electric Corporation | Sonar system for detection of near bottom targets |
| JPS62254088A (ja) * | 1986-04-15 | 1987-11-05 | Shipbuild Res Assoc Japan | 水底土質識別装置 |
| DE69610907D1 (de) | 1995-03-14 | 2000-12-14 | Profile Technologies Inc | Reflektometrieverfahren für isolierte Röhren |
| AU1984597A (en) | 1996-02-27 | 1997-09-16 | Profile Technologies, Inc. | Pipe testing apparatus and method |
| US7196529B2 (en) * | 2003-05-06 | 2007-03-27 | Profile Technologies, Inc. | Systems and methods for testing conductive members employing electromagnetic back scattering |
| US7642790B2 (en) * | 2003-05-06 | 2010-01-05 | Profile Technologies, Inc. | Systems and methods for testing conductive members employing electromagnetic back scattering |
| EP1629228B1 (en) * | 2003-05-06 | 2017-08-16 | WaveTrue, Inc. | Method for non-destructively testing conductive members employing electromagnetic back scattering |
| JP5082031B2 (ja) * | 2004-10-01 | 2012-11-28 | 国立大学法人北海道大学 | 魚群の魚量情報を算出可能な水中探知装置及びその方法 |
| GB2583906B (en) * | 2019-04-29 | 2022-01-19 | Equinor Energy As | Method of estimating a mineral content of a geological structure |
| GB2600431A (en) * | 2020-10-28 | 2022-05-04 | Equinor Energy As | Method of estimating polymetallic nodule abundance |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1293274A (fr) * | 1960-05-26 | 1962-05-11 | Kelvin & Hughes Ltd | Perfectionnements au sondage par écho |
| GB907060A (ja) * | 1960-05-26 | |||
| US3555499A (en) * | 1968-05-24 | 1971-01-12 | Texas Instruments Inc | Method and system for determining reflectivity of the ocean bottom |
| US3603919A (en) * | 1969-02-27 | 1971-09-07 | Univ Kansas State | Poly-panchromatic target identification |
| GB1360901A (en) * | 1971-02-01 | 1974-07-24 | Raytheon Co | Communication system utilizing a dispersive transmission medium |
| DE2509128A1 (de) * | 1975-03-03 | 1976-09-16 | Electroacustic Gmbh | Verfahren und einrichtung zur echolotung unter wasser mittels ultraschall |
| US4075599A (en) * | 1976-11-30 | 1978-02-21 | The International Nickel Company, Inc. | Undersea geophysical exploration |
| FR2431137A2 (fr) * | 1977-12-20 | 1980-02-08 | Inst Francais Du Petrole | Sonar pour obtenir une representation topographique d'une surface immergee et des couches sous-jacentes |
| AU537277B2 (en) * | 1978-10-30 | 1984-06-14 | Schlumberger Technology B.V. | Subsurface porosity test |
-
1979
- 1979-02-28 JP JP2202079A patent/JPS55114980A/ja active Granted
-
1980
- 1980-02-22 GB GB8006029A patent/GB2044455B/en not_active Expired
- 1980-02-26 AU AU55883/80A patent/AU517583B2/en not_active Expired
- 1980-02-27 CA CA000346579A patent/CA1141018A/en not_active Expired
- 1980-02-28 FR FR8004443A patent/FR2451042A1/fr active Granted
- 1980-02-28 DE DE3007570A patent/DE3007570C2/de not_active Expired
- 1980-02-28 US US06/125,590 patent/US4319348A/en not_active Expired - Lifetime
-
1982
- 1982-09-29 CA CA000412518A patent/CA1146253A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2451042B1 (ja) | 1984-09-21 |
| CA1141018A (en) | 1983-02-08 |
| AU5588380A (en) | 1980-09-04 |
| DE3007570A1 (de) | 1980-09-11 |
| JPS55114980A (en) | 1980-09-04 |
| FR2451042A1 (fr) | 1980-10-03 |
| GB2044455A (en) | 1980-10-15 |
| GB2044455B (en) | 1983-06-15 |
| CA1146253A (en) | 1983-05-10 |
| US4319348A (en) | 1982-03-09 |
| DE3007570C2 (de) | 1983-08-25 |
| AU517583B2 (en) | 1981-08-13 |
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