JPS6365899B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6365899B2 JPS6365899B2 JP57068488A JP6848882A JPS6365899B2 JP S6365899 B2 JPS6365899 B2 JP S6365899B2 JP 57068488 A JP57068488 A JP 57068488A JP 6848882 A JP6848882 A JP 6848882A JP S6365899 B2 JPS6365899 B2 JP S6365899B2
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- JP
- Japan
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- water
- ultrasonic
- temperature
- measuring device
- ultrasonic oscillator
- Prior art date
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- Expired
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 7
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/22—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
- G01K11/24—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects of the velocity of propagation of sound
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は水中の水温測定装置に関し、詳しく
は超音波を利用して水中の水温を間接的に測定す
る装置に関する。
は超音波を利用して水中の水温を間接的に測定す
る装置に関する。
従来、水中の温度測定を行う装置としてサーミ
スタのような感温素子が多く用いられている。こ
の種の測定装置は比較的精度良く温度測定を行う
ことができるが、局部的にしか測定ができず、広
範囲の温度分布を測定するには、多数の異なる点
の温度測定を行わねばならず、測定に長時間を要
する欠点があつた。
スタのような感温素子が多く用いられている。こ
の種の測定装置は比較的精度良く温度測定を行う
ことができるが、局部的にしか測定ができず、広
範囲の温度分布を測定するには、多数の異なる点
の温度測定を行わねばならず、測定に長時間を要
する欠点があつた。
この発明は上記に鑑み、広範囲であつても、水
中の温度及びその分布が比較的正確にかつ容易に
測定し得る水中の水温測定装置を提供することを
目的としてなされたものであつて、水底方向への
超音波発信指向角度が可変とされた超音波発振器
と、該超音波発振器から水平方向に一定距離隔て
られて配置され、超音波の水底反射波の受信指向
角度が可変とされた超音波受波器と、前記超音波
発振器の発信指向角検出装置並びに前記超音波受
波器の受信感度測定装置と、水面付近の水温を検
出する検温装置と、前記超音波発振器の最大受信
感度となる送信指向角度と、前記検温装置、及び
概知の送受波器間の距離、並びに水深の各情報が
入力され、これらより水中の超音波屈折率を推定
し、この推定量から水中の水温を算出する演算回
路とから構成されたことを特徴とするものであ
る。
中の温度及びその分布が比較的正確にかつ容易に
測定し得る水中の水温測定装置を提供することを
目的としてなされたものであつて、水底方向への
超音波発信指向角度が可変とされた超音波発振器
と、該超音波発振器から水平方向に一定距離隔て
られて配置され、超音波の水底反射波の受信指向
角度が可変とされた超音波受波器と、前記超音波
発振器の発信指向角検出装置並びに前記超音波受
波器の受信感度測定装置と、水面付近の水温を検
出する検温装置と、前記超音波発振器の最大受信
感度となる送信指向角度と、前記検温装置、及び
概知の送受波器間の距離、並びに水深の各情報が
入力され、これらより水中の超音波屈折率を推定
し、この推定量から水中の水温を算出する演算回
路とから構成された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図はこの発明の構成概念図であり、超音波
発振器Ｅ及び超音波受波器Ｒが、例えば船体Ｖの
船首尾線方向の水平方向に一定間隔Ｌ隔てた位置
に配置され、それぞれの超音波発振指向角度θ1及
び受波指向角度θ3が調整可能に取付けられてい
る。
発振器Ｅ及び超音波受波器Ｒが、例えば船体Ｖの
船首尾線方向の水平方向に一定間隔Ｌ隔てた位置
に配置され、それぞれの超音波発振指向角度θ1及
び受波指向角度θ3が調整可能に取付けられてい
る。
上記超音波発振器Ｅには、発信指向角検出装置
１が、又、超音波受波器Ｒには受信感度測定装置
２がそれぞれ設けられ、最大受信感度のときの発
信指向角θ1が出力されるようにされている。
１が、又、超音波受波器Ｒには受信感度測定装置
２がそれぞれ設けられ、最大受信感度のときの発
信指向角θ1が出力されるようにされている。
一方、水面付近の水温を検出する検温装置３が
設けられており、この検温装置３よりそのときの
水温（T1℃）が出力されるようにされている。
設けられており、この検温装置３よりそのときの
水温（T1℃）が出力されるようにされている。
そして、上記出力はそれぞれ予め、Ｌ（送受波
器間隔）、水深Ｄが入力された演算回路４に入力
され、この演算回路４よりそのときの水中の水温
が例えばデジタル表示４′により出力されるよう
に構成されている。
器間隔）、水深Ｄが入力された演算回路４に入力
され、この演算回路４よりそのときの水中の水温
が例えばデジタル表示４′により出力されるよう
に構成されている。
次に、この発明の装置の使用法について説明す
る。
る。
まず前記超音波発振器Ｅより発信された超音波
SEの水底Ｂ反射波SE′が受波器Ｒに受信されるよ
うにし、このとき、受波器Ｒに受信される信号が
最大となるよう発振器Ｅの発信指向角θ1並びに受
波器の受波指向角θ3を探査し、得られたそれぞれ
の指向角度θ1，θ3と、発振器Ｅ、受波器Ｒ間の水
平距離Ｌ（ｍ）、水面の水温Ｔ（℃）、概知の水深Ｄ
（ｍ）より水中における超音波の屈折量を推定し、
この屈折量を基にして水中の温度を知るのであ
る。
SEの水底Ｂ反射波SE′が受波器Ｒに受信されるよ
うにし、このとき、受波器Ｒに受信される信号が
最大となるよう発振器Ｅの発信指向角θ1並びに受
波器の受波指向角θ3を探査し、得られたそれぞれ
の指向角度θ1，θ3と、発振器Ｅ、受波器Ｒ間の水
平距離Ｌ（ｍ）、水面の水温Ｔ（℃）、概知の水深Ｄ
（ｍ）より水中における超音波の屈折量を推定し、
この屈折量を基にして水中の温度を知るのであ
る。
上記作用をさらに第２図により詳細に説明す
る。
る。
一般に水中を伝播する音速は音速をＣ（ｍ／
ｓ）、水温をＴ（℃）、水深をＤ（ｍ）とすると、 Ｃ＝1450＋4.21T−0.037T2＋0.0168×Ｄ であらわされ、水中音速は温度の関数Ｆ（Ｔ）と
して示されることが知られている。
ｓ）、水温をＴ（℃）、水深をＤ（ｍ）とすると、 Ｃ＝1450＋4.21T−0.037T2＋0.0168×Ｄ であらわされ、水中音速は温度の関数Ｆ（Ｔ）と
して示されることが知られている。
通常、水中の水温の変化はきわめて複雑であ
り、上記関数も、きわめて複雑な形となるのであ
るが、説明の簡略化のため水中の水温が第２図に
示すように、深さＤ／2mの位置で層状に変化し
ているものと仮定すると、上層部における水温を
T1℃、音速をC1（ｍ／ｓ）とすると C1＝1450＋4.21T1−0.037T2 1…… 又、下層部における水温をT2℃、音速を
C2m／ｓとすると C2＝1450＋4.21T2−0.037T2 2＋0.0168×Ｄ／２
…… 水温の変化する部分では、音速が変化するから
屈折が生じ、この屈折角の入射角をU1（DEG）、
屈折角をU2（DEG）とすると C1／cosU1＝C2／cosU2（スネルの公式）…… θ1＝U1 であらわされる。
り、上記関数も、きわめて複雑な形となるのであ
るが、説明の簡略化のため水中の水温が第２図に
示すように、深さＤ／2mの位置で層状に変化し
ているものと仮定すると、上層部における水温を
T1℃、音速をC1（ｍ／ｓ）とすると C1＝1450＋4.21T1−0.037T2 1…… 又、下層部における水温をT2℃、音速を
C2m／ｓとすると C2＝1450＋4.21T2−0.037T2 2＋0.0168×Ｄ／２
…… 水温の変化する部分では、音速が変化するから
屈折が生じ、この屈折角の入射角をU1（DEG）、
屈折角をU2（DEG）とすると C1／cosU1＝C2／cosU2（スネルの公式）…… θ1＝U1 であらわされる。
上記〜式において、θ1（＝U1）、C1、T1は
それぞれ概知の値であり、又、式と第１図に示
した図形的関係より tanθ1＝tanU1＝Ｄ／２／L1＝Ｄ／2L1 tanU2＝Ｄ／２／L2＝Ｄ／2L2 L1＋L2＝１／２Ｌ より式は 但し、Ａ＝DtanU1／LtanU1−Ｄ と変形され、式と式より となり、式を０にするT2の値を求めれば所定
の水温が算出可能となる訳である。
それぞれ概知の値であり、又、式と第１図に示
した図形的関係より tanθ1＝tanU1＝Ｄ／２／L1＝Ｄ／2L1 tanU2＝Ｄ／２／L2＝Ｄ／2L2 L1＋L2＝１／２Ｌ より式は 但し、Ａ＝DtanU1／LtanU1−Ｄ と変形され、式と式より となり、式を０にするT2の値を求めれば所定
の水温が算出可能となる訳である。
なお、式において、Ｄ、C1、Ｌ、U1及びＡ
はすべて概知の値であるから、 とおくと、 （但し、Ａ＝DtanU1／LtanU1−Ｄ） 式は Ｆ（T2）＝−0.037T2 2＋4.21T2＋ｋ＝０…… で表わされることとなる。
はすべて概知の値であるから、 とおくと、 （但し、Ａ＝DtanU1／LtanU1−Ｄ） 式は Ｆ（T2）＝−0.037T2 2＋4.21T2＋ｋ＝０…… で表わされることとなる。
なお、第３図は上記計算により算出された指向
角度θ（＝U1）と検出水温（T2℃）との関係を示
したものであり、Ｌ＝100m、Ｄ＝50m、T1＝15
℃における場合のものを示す。
角度θ（＝U1）と検出水温（T2℃）との関係を示
したものであり、Ｌ＝100m、Ｄ＝50m、T1＝15
℃における場合のものを示す。
又、上記説明において水深Ｄはできるだけ正確
な値を用いることが望ましいので、例えば海図な
どより所定水域の水深を知るほか、ハンドレツド
などにより直接的に測深した値を採用するのが望
ましい。もつとも、音響測深儀により水深を測定
することもできるが、水中音速は、水温及び水深
によつて変化するため、音響測深儀により得た水
深Ｄを基準にして水中温度を測定する場合、本発
明により得た水中温度を用いて数次の修正計算を
行う必要がある。なお、このための演算回路５を
第１図における演算回路４に並設した構成として
も良い。
な値を用いることが望ましいので、例えば海図な
どより所定水域の水深を知るほか、ハンドレツド
などにより直接的に測深した値を採用するのが望
ましい。もつとも、音響測深儀により水深を測定
することもできるが、水中音速は、水温及び水深
によつて変化するため、音響測深儀により得た水
深Ｄを基準にして水中温度を測定する場合、本発
明により得た水中温度を用いて数次の修正計算を
行う必要がある。なお、このための演算回路５を
第１図における演算回路４に並設した構成として
も良い。
この発明は以上のように構成されているから、
超音波の送受波器の設定位置、並びに送受波の指
向角度、及び水面の温度を測定するのみで、その
水域の水中温度を測定することが可能であり、従
つて、連続的な水温測定が可能となり、広範囲の
水中水温の測定が短時間にかつ容易に測定するこ
とが可能となるのである。
超音波の送受波器の設定位置、並びに送受波の指
向角度、及び水面の温度を測定するのみで、その
水域の水中温度を測定することが可能であり、従
つて、連続的な水温測定が可能となり、広範囲の
水中水温の測定が短時間にかつ容易に測定するこ
とが可能となるのである。
第１図はこの発明の実施例の構成概念図、第２
図はこの発明の作用の説明図、第３図はこの発明
の測定結果の一例を示す図である。 Ｅ……超音波発振器、Ｒ……超音波受波器、Ｄ
……水深、θ1……発信指向角、θ3……受信指向
角、Ｌ……水平距離、１……発信指向角検出装
置、２……受信感度測定装置、３……検温装置、
４……演算回路。
図はこの発明の作用の説明図、第３図はこの発明
の測定結果の一例を示す図である。 Ｅ……超音波発振器、Ｒ……超音波受波器、Ｄ
……水深、θ1……発信指向角、θ3……受信指向
角、Ｌ……水平距離、１……発信指向角検出装
置、２……受信感度測定装置、３……検温装置、
４……演算回路。
Claims (1)
- １ 水底方向への超音波発信指向角度が可変とさ
れた超音波発振器と、該超音波発振器から水平方
向に一定距離隔てられて配置され、超音波の水底
反射波の受信指向角度が可変とされた超音波受波
器と、前記超音波発振器の発信指向角検出装置並
びに前記超音波受波器の受信感度測定装置と、水
面付近の水温を検出する検温装置と、前記超音波
発振器の最大受信感度となる送信指向角度と、前
記検温装置、及び概知の送受波器間の距離、並び
に水深の各情報が入力され、これらより水中の超
音波屈折率を推定し、この推定量から水中の水温
を算出する演算回路とから構成されたことを特徴
とする水中の水温測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57068488A JPS58184525A (ja) | 1982-04-22 | 1982-04-22 | 水中の水温測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57068488A JPS58184525A (ja) | 1982-04-22 | 1982-04-22 | 水中の水温測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58184525A JPS58184525A (ja) | 1983-10-28 |
| JPS6365899B2 true JPS6365899B2 (ja) | 1988-12-19 |
Family
ID=13375119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57068488A Granted JPS58184525A (ja) | 1982-04-22 | 1982-04-22 | 水中の水温測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58184525A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60131436A (ja) * | 1983-12-19 | 1985-07-13 | Furuno Electric Co Ltd | 水中の水温測定装置 |
| US5624188A (en) * | 1994-10-20 | 1997-04-29 | West; David A. | Acoustic thermometer |
| SE0100379D0 (sv) * | 2001-02-07 | 2001-02-07 | Siemens Elema Ab | Arrangement for and method of acoustic determination of fluid temperature |
| US9702973B2 (en) | 2012-11-27 | 2017-07-11 | Nec Corporation | Environment measurement system and environment measurement method |
-
1982
- 1982-04-22 JP JP57068488A patent/JPS58184525A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58184525A (ja) | 1983-10-28 |
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