JPS60131484A - 海底の水深、水温測定装置 - Google Patents
海底の水深、水温測定装置Info
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- JPS60131484A JPS60131484A JP58240289A JP24028983A JPS60131484A JP S60131484 A JPS60131484 A JP S60131484A JP 58240289 A JP58240289 A JP 58240289A JP 24028983 A JP24028983 A JP 24028983A JP S60131484 A JPS60131484 A JP S60131484A
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- water temperature
- temperature
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 60
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract 3
- -1 refraction Substances 0.000 abstract 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
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- G01S7/52006—Means for monitoring or calibrating with provision for compensating the effects of temperature
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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】
この発明は海底の水深、水温測定装置に関し、詳しくは
水中における超音波の伝播速度及び屈折と水温との関係
を利用して間接的に水深及び水温を測定する装置に関す
る。
水中における超音波の伝播速度及び屈折と水温との関係
を利用して間接的に水深及び水温を測定する装置に関す
る。
海洋計測、漁業資源の探査のため、水深あるいは水底付
近の水温を測定する場合、従来にあっては、水櫟を音響
測深器により、又水温は検温素子を海底付近まで潜降さ
せ直接的に海水温を測定することが一般的に行われてい
たが、水深測定にあっては、海水温により音波の伝播速
度が変化し、このため正確な測深が行えないといった欠
点があり、又、水温測定にあっては、検温素子近傍の温
度の測定しか行い得す、広範囲にわたる□温度分布、あ
るいは水温の変化状況を迅速に知ることが困難であると
いった欠点があった。
近の水温を測定する場合、従来にあっては、水櫟を音響
測深器により、又水温は検温素子を海底付近まで潜降さ
せ直接的に海水温を測定することが一般的に行われてい
たが、水深測定にあっては、海水温により音波の伝播速
度が変化し、このため正確な測深が行えないといった欠
点があり、又、水温測定にあっては、検温素子近傍の温
度の測定しか行い得す、広範囲にわたる□温度分布、あ
るいは水温の変化状況を迅速に知ることが困難であると
いった欠点があった。
このような問題点に鑑み、本願出願人は、水中の超音波
の伝播速度及び屈折と水温との間に一定の関係があるこ
とを利用し、超音波を利用して水中の水温を測定する装
置を先に提案した（特願昭５７−６８４８８号、特願昭
５８−１ｇ１９６３号）。
の伝播速度及び屈折と水温との間に一定の関係があるこ
とを利用し、超音波を利用して水中の水温を測定する装
置を先に提案した（特願昭５７−６８４８８号、特願昭
５８−１ｇ１９６３号）。
しかし、これら装置はいずれも超音波の発射指向角度を
も測定の要素としていたため、例えば船舶の船底等に装
備し測定を行う場合、船体の動揺にかかわらず指向角度
を一定に保ち、あるいは指向角度を測定するのは困難で
あるといった欠点があった。
も測定の要素としていたため、例えば船舶の船底等に装
備し測定を行う場合、船体の動揺にかかわらず指向角度
を一定に保ち、あるいは指向角度を測定するのは困難で
あるといった欠点があった。
この発明は上記欠点に鑑み、さらにこれらの測定装置の
改良を目的としてなされたものであって、水平面に対し
垂直下方へ超音波を発射し、この方向での水底反射波を
受信する超音波送受波器と、該超音波送受波器よ？水平
方向へ一定間隔隔てて配設され、該位置において前記発
信された超音波の水底反射波を受信する無指向性の受波
器と、水面近傍の水温を測定する検温素子と、前記超音
波送受波器並びに無指向性の受波器で得た超音波の水底
反響時間と、検温素子より得た温度情報が人力され、こ
れらより水中における超音波の伝播速度及び屈折と水温
との間における一定の相関より水深及び海底付近の水温
を算出する演算回路と算出結果値を表示する表示装置と
から成ることを特徴とするものである。
改良を目的としてなされたものであって、水平面に対し
垂直下方へ超音波を発射し、この方向での水底反射波を
受信する超音波送受波器と、該超音波送受波器よ？水平
方向へ一定間隔隔てて配設され、該位置において前記発
信された超音波の水底反射波を受信する無指向性の受波
器と、水面近傍の水温を測定する検温素子と、前記超音
波送受波器並びに無指向性の受波器で得た超音波の水底
反響時間と、検温素子より得た温度情報が人力され、こ
れらより水中における超音波の伝播速度及び屈折と水温
との間における一定の相関より水深及び海底付近の水温
を算出する演算回路と算出結果値を表示する表示装置と
から成る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図はこの発明の実施例の構成概念図、第２図は実施
例のブロック図である。
例のブロック図である。
この発明の海底の水深及び水温測定装置Ａは、船舶■の
船底に設けられ、水平面Ｗに対し垂直下方へ超音波を発
射し、この方向での水底反射波Ｓ１を受信する超音波送
受波器１と、この超音波送受波器１より水平方向に一定
間隔し＠てて配設され、この位置において、前記発信さ
れた超音波の水底反射波Ｓ２を受信する無指向性の受波
器２と、水面近傍の水温を測定する検温素子３と前記超
音波送受波器１並びに無指向性の受波器２で得た超音波
Ｓｊ 、 ｓ２の水底反響時間と検温素子より得た温度
情報が人力され、これらより水中における超音波の伝播
速度及び屈折と水温との間における一定の相関より水深
及び海底付近の水温を算出する演算回路４と、この算出
結果値を表示する表示装置５とから構成されている。
船底に設けられ、水平面Ｗに対し垂直下方へ超音波を発
射し、この方向での水底反射波Ｓ１を受信する超音波送
受波器１と、この超音波送受波器１より水平方向に一定
間隔し＠てて配設され、この位置において、前記発信さ
れた超音波の水底反射波Ｓ２を受信する無指向性の受波
器２と、水面近傍の水温を測定する検温素子３と前記超
音波送受波器１並びに無指向性の受波器２で得た超音波
Ｓｊ 、 ｓ２の水底反響時間と検温素子より得た温度
情報が人力され、これらより水中における超音波の伝播
速度及び屈折と水温との間における一定の相関より水深
及び海底付近の水温を算出する演算回路４と、この算出
結果値を表示する表示装置５とから構成されている。
第２図は上記構成のブロック図であり、トリガ発生回路
１０により発信器１１を介し、超音波受波器ｌの送波器
１２より超音波が発信され、同時に反響時間測定器１３
の計数が開始され、一方、送受波器１の受波器１４の受
信、及び無指向性受波器２の受信がアンプ１５を介し、
反響時間測定器１３の計数ストップ回路に人力され、そ
れぞれの反響時間ｔＤ、ｔＤＤが演算回路４に入力され
る。又、この演算回路４には、検温素子３より温度情報
Ｔ１がアンプ１６を介して入力され、後述する計算によ
り演算回路４で水深及び水温が算出され、この結果値が
表示装置５、例えばデジタル表示装置に表示されるよう
に構成されている。
１０により発信器１１を介し、超音波受波器ｌの送波器
１２より超音波が発信され、同時に反響時間測定器１３
の計数が開始され、一方、送受波器１の受波器１４の受
信、及び無指向性受波器２の受信がアンプ１５を介し、
反響時間測定器１３の計数ストップ回路に人力され、そ
れぞれの反響時間ｔＤ、ｔＤＤが演算回路４に入力され
る。又、この演算回路４には、検温素子３より温度情報
Ｔ１がアンプ１６を介して入力され、後述する計算によ
り演算回路４で水深及び水温が算出され、この結果値が
表示装置５、例えばデジタル表示装置に表示されるよう
に構成されている。
次に、この発明の実施例の作用について説明する。
第３図はこの発明の実施例の作用説明図である。
今、海水の水温が水深ＨにおけるＨ／２で上層がＴ１（
０、下層がＴ２ （Ｑであるとすれば、それぞれの層に
おける水中の超音波の高速ａ１（ｍ／ｓ） 、 ０２（
ｍ／８）はウィルソンの実験式 ％式％ と表わせ、上層部の音速Ｃ１は、検温素子３による水面
近傍の温度情報よりの式より直ちに計算し請求めること
ができる。
０、下層がＴ２ （Ｑであるとすれば、それぞれの層に
おける水中の超音波の高速ａ１（ｍ／ｓ） 、 ０２（
ｍ／８）はウィルソンの実験式 ％式％ と表わせ、上層部の音速Ｃ１は、検温素子３による水面
近傍の温度情報よりの式より直ちに計算し請求めること
ができる。
次に、水中の音波の伝播経路とそれぞれの反響時間上〇
ＩｔＤＤとの間には、第３図より及びスネルの法則より の関係が成り立つ。
ＩｔＤＤとの間には、第３図より及びスネルの法則より の関係が成り立つ。
上記０〜０式において、ｔＤ ＋ ｔＤＤ ＋ Ｉ’
＋’Ｏ＋は、測定又は計算により既知であり、未知数は
Ｃ２’＋Ｈ１θ１．θ２の４個であり、方程式の数と一
致するから、上式は連立方程式として解くことカＺ可能
である。
＋’Ｏ＋は、測定又は計算により既知であり、未知数は
Ｃ２’＋Ｈ１θ１．θ２の４個であり、方程式の数と一
致するから、上式は連立方程式として解くことカＺ可能
である。
例えば、■式と０式より、
０式より
２
Ｃ２”” ａｒＣ００８−ｃ０８θ１ ・・・・・・・
・・・・・・・・■１ ０式を０式に代入して となり、□をＣ１と０２だけにより表わすことができる
。
・・・・・・・・■１ ０式を０式に代入して となり、□をＣ１と０２だけにより表わすことができる
。
ところで、０式において、Ｃ１と０２の値は別々にどの
ような値をとるか判っていないため、まず、Ｃ２の変化
し得る最大限範囲として０２＝１４００〜１５９９の範
囲を設定し、この範囲内のある値をこの比較において、
ｔＤＤ／Ｌの実測値と０式における計算値の合致が良く
なければＣ２に上記と別の値を代入し、再び計算をくり
返す。
ような値をとるか判っていないため、まず、Ｃ２の変化
し得る最大限範囲として０２＝１４００〜１５９９の範
囲を設定し、この範囲内のある値をこの比較において、
ｔＤＤ／Ｌの実測値と０式における計算値の合致が良く
なければＣ２に上記と別の値を代入し、再び計算をくり
返す。
このようにして、Ｃ２の値を変化させていくことにより
ｔＤＤ／Ｌの値が実測値と最もよく合致するＣ２と０１
を見出し、０２の値を決定する。
ｔＤＤ／Ｌの値が実測値と最もよく合致するＣ２と０１
を見出し、０２の値を決定する。
Ｃ２の値が判明できれば、０式より
１
Ｈ＝ ｔＤ／（−＋−）
１ Ｃ２
が計算でき、音速を考慮した水深の算出ができるのであ
る。
る。
さらに、前掲の０式より、
ｆ（Ｔ２ ） ＝１４４９．２２−１−ａ、ａ ２３３
Ｔ２−５．４５８５ Ｘ １０２Ｘ ＴＸ十ｏ、ｓｏ、
ｇ５９ｘ１ｏｘａ−Ｑ２＝ ｏ ・・・・・・・・［相
］が導かれ、［相］式におけるＴ２を解くことによりＴ
２即ち、水底近傍層の水温が判明するのである。
Ｔ２−５．４５８５ Ｘ １０２Ｘ ＴＸ十ｏ、ｓｏ、
ｇ５９ｘ１ｏｘａ−Ｑ２＝ ｏ ・・・・・・・・［相
］が導かれ、［相］式におけるＴ２を解くことによりＴ
２即ち、水底近傍層の水温が判明するのである。
演算回路４においては、上記演算が打われ、その算出結
果がそれぞれ表示装置に表示されるのである。
果がそれぞれ表示装置に表示されるのである。
なお、上記演算方式において、０２とＣ１の決定に検索
方式を用いるため、適当な数値の発見に時間が掛るおそ
れがあり、このため下記のような演算方式とし、コンパ
イラを使用する方式としても良い。この場合、計算所要
時間は一分以内で済み、充分実用に耐え得る。
方式を用いるため、適当な数値の発見に時間が掛るおそ
れがあり、このため下記のような演算方式とし、コンパ
イラを使用する方式としても良い。この場合、計算所要
時間は一分以内で済み、充分実用に耐え得る。
即ち、
より、
■を■に代入して、
■を■゛に代入して、
０式より
２
ｃｏｓθ２７− ｃ ｏ ｓｏ１ 。９１９０１１１３
．１６１６１．［相］１ ［相］を■に代入して整理すれば ［相］を■に代入して整理すれば ８１ｎ２θ１ＸＯ２Ｘ（２ｔ、、ＤｔＤ）−２ＸＯ２Ｘ
（０１−０２）×ｔ、）Ｘｃｏｓθ ４ＸＣ！ ＸＬＸ
ｓｉｎθ＝０ ・・・・・・・・・・・［相］１− １
１ が成立する。
．１６１６１．［相］１ ［相］を■に代入して整理すれば ［相］を■に代入して整理すれば ８１ｎ２θ１ＸＯ２Ｘ（２ｔ、、ＤｔＤ）−２ＸＯ２Ｘ
（０１−０２）×ｔ、）Ｘｃｏｓθ ４ＸＣ！ ＸＬＸ
ｓｉｎθ＝０ ・・・・・・・・・・・［相］１− １
１ が成立する。
［相］式を整理して、
ｃ２’ Ｘ （２ｔＤＤＸ ５ｉｎ２θ１ ’ｔｎＸｓ
ｉｎ（２θ１） ＋ ２ ｔｎ Ｘ ｃｏｓθ１）−（
！２ Ｘ ２ ｔＤＸ ｃｏｓθ１ Ｘ ０１−４’
ＸＬ Ｘ ｓｉｎ （θ１）ｘａ１＝ｏ ００式はＣ２
に関する二次方程式なので、この根をめる。
ｉｎ（２θ１） ＋ ２ ｔｎ Ｘ ｃｏｓθ１）−（
！２ Ｘ ２ ｔＤＸ ｃｏｓθ１ Ｘ ０１−４’
ＸＬ Ｘ ｓｉｎ （θ１）ｘａ１＝ｏ ００式はＣ２
に関する二次方程式なので、この根をめる。
・・・・・・・・・［相］
但し、上式において、Ｃ２の値は＋側のみを採用する。
又、上式で、Ｚ ＝ ２ Ｘ ｔ Ｄ Ｄ Ｘ Ｓｉｎ
２θ１−ｔＤＸｓｉｎ２θ２十２ Ｘ ｔｌ Ｘ ｃ
ｏｓ ０１ である。
２θ１−ｔＤＸｓｉｎ２θ２十２ Ｘ ｔｌ Ｘ ｃ
ｏｓ ０１ である。
他方、
［相］式を＠に代入して、
・・・・・・・・・０
０式は周知の２分法を用い、関数ｆ（θ１）の零点をめ
ることにより、θ１がまる。
ることにより、θ１がまる。
θ１がまれば［相］式より０２がまり、次いで０式より
Ｈが、更に、 ｆ（Ｔ２）−０２７１４４９，２２−４，６２３３ＸＴ
２＋Ｏ，０５４５８５ＸＴ２’−０，００８０２５９Ｘ
Ｈ・・・・・・・・・・・・・・［相］より再び２分法
を用いて請求まり、さらに０式より０２もまる。
Ｈが、更に、 ｆ（Ｔ２）−０２７１４４９，２２−４，６２３３ＸＴ
２＋Ｏ，０５４５８５ＸＴ２’−０，００８０２５９Ｘ
Ｈ・・・・・・・・・・・・・・［相］より再び２分法
を用いて請求まり、さらに０式より０２もまる。
尚、上記演算形式は、単純化した二層モデルについての
ものであり、実際上においては、水温分布が複雑である
ため、上記によりめた値は、水面付近の水温Ｔ１°Ｃに
対する相対値となり、このため、予め実測により補正値
を得ておき、これを基に演算回路４に各種の補正計算を
行って最終的に算出値を表示装置に表示するのである。
ものであり、実際上においては、水温分布が複雑である
ため、上記によりめた値は、水面付近の水温Ｔ１°Ｃに
対する相対値となり、このため、予め実測により補正値
を得ておき、これを基に演算回路４に各種の補正計算を
行って最終的に算出値を表示装置に表示するのである。
この発明は以上述べたように、二つの一定間隔隔てて配
置した受波器による反響時間ｔＤ１及びｔＤＤと、その
水平間隔り及び表層水温のみによって、水深及び水温を
知ることができ、反響音波の俯角を測定することなく、
算出し得るので、測定が非常に容易となるのである。
置した受波器による反響時間ｔＤ１及びｔＤＤと、その
水平間隔り及び表層水温のみによって、水深及び水温を
知ることができ、反響音波の俯角を測定することなく、
算出し得るので、測定が非常に容易となるのである。
第１図はこの発明の実施例の構成概念図、第２図はこの
発明の実施例の構成ブロック図、第３図は実施例の作用
説明図である。 Ａ６０．海底の水深及び水温測定装置、■・・・船舶、
Ｗ・・・水平面、１・・・超音波送受波器、２・・・無
指向性の受波器、３・・・検温素子、４・・・演算回路
、５・・・表示装置。 ア／１ １２１ＺＪ
発明の実施例の構成ブロック図、第３図は実施例の作用
説明図である。 Ａ６０．海底の水深及び水温測定装置、■・・・船舶、
Ｗ・・・水平面、１・・・超音波送受波器、２・・・無
指向性の受波器、３・・・検温素子、４・・・演算回路
、５・・・表示装置。 ア／１ １２１ＺＪ
Claims (1)
- （１）水平面に対し垂直下方へ超音波を発射し、この方
向での水底反射波を受信する超音波送受波器と、該超音
波送受波器より水平方向へ一定間隔隔てて配設され、該
位置において前記発信された超音波の水底反射波を受信
する無指向性の受波器と、水面近傍の水温を測定する検
温素子と、前記超音波送受波器並びに無指向性の受波器
で得た超音波の水底反響時間と、検温素子より得た温度
情報が人力され、これらより水中における超音波の伝播
速度及び屈折と水温との間における一定の相関より水−
深及び海底付近の水温を算出する演算回路と算出結果値
を表示する表示装置とから成ることを特徴とする海底の
水深、水準測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58240289A JPS60131484A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 海底の水深、水温測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58240289A JPS60131484A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 海底の水深、水温測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60131484A true JPS60131484A (ja) | 1985-07-13 |
Family
ID=17057262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58240289A Pending JPS60131484A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 海底の水深、水温測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60131484A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989009941A1 (en) * | 1988-04-06 | 1989-10-19 | Robert Bosch Gmbh | Process for identifying objects |
| JP2010522890A (ja) * | 2007-11-07 | 2010-07-08 | シュルンベルジェ ホールディングス リミテッド | スタンドオフおよび掘削孔形状の測定 |
-
1983
- 1983-12-19 JP JP58240289A patent/JPS60131484A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989009941A1 (en) * | 1988-04-06 | 1989-10-19 | Robert Bosch Gmbh | Process for identifying objects |
| JP2010522890A (ja) * | 2007-11-07 | 2010-07-08 | シュルンベルジェ ホールディングス リミテッド | スタンドオフおよび掘削孔形状の測定 |
| US8611183B2 (en) | 2007-11-07 | 2013-12-17 | Schlumberger Technology Corporation | Measuring standoff and borehole geometry |
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