JPH02196978A - 超音波式水中スタッフ - 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、水中の２点間の距離を計測する装置に関し
、特に簡便な距離計測が行えるように棒状に構成した超
音波式水中スタッフに関する。

［従来の技術］ 昨今、海洋土木工事が盛んに行なわれるようになり、水
中での高精度の距離計測が必要となっている。しかるに
従来は、水中で２点間の距離を測定する場合には、一般
には、潜水士によるメジャーを用いた測定や、あるいは
、陸上の距離測定で用いられている、棒状の測定補助用
具（スタッフという）を海底に突き立てて、そのスタッ
フの水面より突き出た部分に対して、水上でトランシプ
ト等を用いて距離の測定が行なわれているが、前者の測
定方法では、精度が悪く、又、工事海域で水中が濁って
いる場合や、測定距離が長いときには、測定が困難とな
る。一方、後置の測定方法は、水中で長いスタッフを垂
直に立てるのが困難なため精度が悪く、又、手間がかか
るため作業能率が低い。

そこで超音波信号を用いた水中距離測定装置なるものが
提案されている。

例えば、特開昭５１−１３５６７５号公報開示では、第
７図に示すように、測定したい２点間にマスター発振器
Ｍと、スレーブ発振器Ｓとを配置し、マスター発振器Ｍ
より第８図（イ）に示すように、超音波パルスＰ１を発
振すると、このパルスＰ、が水中を伝搬して１時間後に
、第８図（ロ）に示すように、スレーブ発振器Ｓで受波
されると、このスレーブ発振器Ｓより直ちにパルスＰ、
が発振される。一方、別の箇所に設けてあった受信機Ｒ
では、第８図（ハ）のごとく、これらのパルスＰ、。

Ｐｔが受波されるが、パルスＰ１とＰ、との時間づれＴ
を計測することにより、マスター発振器Ｍとスレーブ発
信器Ｓとの間の距離が求まる。

又、特開昭５５−７０７６３号公報によれば、第９図に
示すように、距離計測器８Ｉの制御に基づき、制御ビー
コン８２から超音波信号Ｓ１が発振され、この信号ＳＩ
がサーボビーコン８３で受波されると、このサーボビー
コン８３より直ちに超音波信号Ｓ、が発振される。制御
ビーコン８２が前記信号Ｓ、を発振してからサーボビー
コン８３よりの信号Ｓｔを受波するまでの時間から、制
御ビーコン８２とサーボビーコン８３との間の距離が距
離計測機８１によって求められる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記の受信機Ｒの本体計測部や、距離計測５
８１は、別のケーブルを介して測定場所とは別の計測船
等に積み込む必要があるために、計測に手間がかかると
いう欠点があり、潜水士が距離を測りつつ作業を行うと
いった場合に不向きであった。

この発明は、上述した問題点をなくすためになされたも
のであり、簡便に水中計測が行える超音波式水中スタッ
フを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明の超音波式水中スタッフは、第１図に示すよう
に、水中２点間の距離を計測するための、親局５０°及
び子局１００°よりなる棒状の超音波式水中スタッフで
あり、 親局５０°は、超音波を送受する送受波手段５１°と、
該送受波手段５１゛より超音波Ｕ、を放射してから子局
１００°よりの超音波Ｕ、を受波するまでの時間に基づ
き当該親局５０’と子局１００゜との間の距離を演算す
る演算手段５２゛（第１図では不図示）と、前記演算手
段５２゛で演算された距離を表示する表示手段５３゛と
を備え、一方、子局１００″は、超音波を送受する送受
波手段１０１’と、親局５０°より放射された超音波Ｕ
、を当該送受波手段！Ｏ１°が受波すると、この超音波
ＵＩの受波に呼応して該送受波手段ｌＯＩ°より超音波
Ｕ、を放射させるための制御手段！０２′（第１図では
不図示）とを備えている。

［作用］ 二人の潜水士により、親局５０’と子局ｔｏｏ’とを、
それぞれ測定したい地点にほぼ垂直に立てた後、親局５
０°の送受波手段５１’より超音波Ｕ。

を放射する。この超音波Ｕ、が子局１００°の送受波出
力１０１゛で受波されると、制御手段１０２゜の制御に
より、該超音波Ｕ、の受波に呼応して送受波手段ｔｏｔ
’より、応答信号として超音波Ｕ。

が放射される。この超音波Ｕ、が親局５０°の送受波手
段５１’で受波されると、演算手段５２°により、前記
超音波Ｕｌを放射した時点から、子局１００°よりの超
音波Ｕ、を受渡した時点までに要した時間に基づき、両
局間を超音波が伝搬する時間が求められ、この伝搬時間
から親局５０°と子局１００°との間の距離が演算され
、表示手段５３゜に表示される。

［実施例］ 第２図及び第３図に、この発明の装置の一実施例を示す
、親局５０及び子局１００の外観を示している。

第２図において、親局５０は、底部となる一端が円錐状
にとがった細長い円筒体をなす筐体Ｘからなる。この筐
体Ｘの他端である頂部には、超音波の送受を行うための
送受波器５Ｉが設けられる。

この筐体Ｘの寸法としては、当該親局５０を、計測者に
よって、第２図のごとく垂直に立てたとき、頂部の送受
波器５１より放射される超音波が計測者によってさえぎ
られる恐れのないように、全長し、を２ｍ程度とし、又
、容易に握持できるように、筐体Ｘの直径をほぼ８ｃ＋
ｅとした。

５３は、当該親局５０の傾き角度や測定距離等を表示す
るための表示器であり、この表示器５３が、計測者のほ
ぼ目の高さとなるよう、底部Ｘよりの取り付は高さし、
をほぼ１５０ｃｍとした。５２は、送受波器５１を制御
するとともに、受波信号より距離を演算する制御回路で
ある。５４は、計測した距離を記憶するデータ記憶部で
あり、最大で１００件の計測距離を記憶する。５５は、
前記制御回路５２のための電池である。５６は、計測時
に押す計測釦であり、５７は、送受波器５１より超音波
を放射したときに点灯する送信表示灯である。５８は、
前記計測釦５３の押動により計測された距離を前記デー
タ記憶部５４に記憶させるためのデータ記憶部である。

５９は、データ記憶部５４に記憶された測定済みの距離
を表示させるための表示釦であり、この表示釦５８を押
す毎に、測定番号とともに、測定距離が順次表示される
。６０は、データ記憶部５４に記憶されたデータをクリ
アするためのリセット釦である。

第３図において、子局１００も親局５０と同じ寸法の筐
体Ｘを有し、頂部には、送受波器１０１を備える。１０
２は、当該子局１００を制御する制御回路であり、１０
３は、制御回路１０２のための電池である。１０４は、
当該子局１００の傾きを表示するために設けられた、５
個のＬＥＤよりなるＬＥＤ表示器であり、内部の傾斜計
の検出に基づき、この子局＋００が例えば図中右側に所
定角度以上に傾いたとき、ＬＥＤｒが点灯し、後方に傾
いたときはＬＥＤｓが点灯し、はぼ直立状態に保持され
ているときのみ中央のＬＥＤｔが点灯するようになって
いる。このＬＥＤ表示器＋０４も、親局５０における表
示器５３とほぼ同じ高さに設けられる。１０５は、親局
５０より放射した超音波を子局ｌＯＯの送受波器１０１
で受波したときに点灯する受信表示灯である。

上記の親局５０及び子局１００は、水中において手を離
しても、浮いてしまわないように適当な比重を有し、又
、筺体Ｘの上部に適当な浮力を与えることにより、水底
に完全に倒れてしまわないようにしている。

上記親局５０及び子局１００の制御ブロック図をそれぞ
れ第４図及び第５図に示しており、同一の部分にはそれ
ぞれ共通の符号を付している。

第４図において、７０は、親局５０の傾きを検出する傾
斜計である。７１は、送信開始用のトリガを発生するト
リガ発生回路であり、計測釦５６が押されたとき、傾斜
計７０の検出信号により、当該親局５０が所定の傾き角
度内に保持されいてるときのみ、該トリガ発生回路７１
よりトリガが出力される。７２は、トリガ発生回路７１
よりのトリガにより、リニアに周波数が変化する超音波
帯域のＦＭ信号を出力するＬＦＭ信号発生回路であり、
７３は、ＬＦＭ信号発生回路７２よりのＬＦＭ信号を電
力増幅する送信器であり、この送信器７３が動作したと
きに送信表示灯５７が点灯する。７４は、送受切替器で
あり、送信時に送信器７３よりの出力を送受波器５１に
印加し、受信時においては、送受波器５１で受波された
信号を増・幅する受信器７５に印加する。７６は、受信
器７５よりの尾を引いた受信信号から受信タイミングの
検出を容易とするためにパルスに圧縮するためのパルス
圧縮回路である。７７は、前記トリガ発生回路７１にお
けるトリガ発生時点からパルス圧縮回路７６よりのパル
スを検出するまでに要した時間Ｔ１を計時るすためのタ
イマである。７８は、測定点での水温と深度を検出する
水温・深度計である。

７９は、距離演算部であり、“タイマ７７で計時された
時間Ｔ、から後述する、子局１００での応答時間Ｔ、を
差し引いて、超音波が両局間を往復するのに要した正味
の伝搬時間Ｔ　Ｘ（＝Ｔ　ｔ　　Ｔ　ｅ）を演算すると
ともに、所定の水温及び深度における超音波の水中伝搬
速度Ｖ。を、水温・深変計７８で検出された水温及び深
度における実際の伝搬速度ＶＷに補正し、これらの伝搬
時間Ｔｘと伝搬速度Ｖｘとから、親局５０と子局１００
との間の距離りを演算する。

表示器５３は、測定待機時には、傾斜計７０で検出され
た傾きと、前記水温及び深度を表示し、測定時には、距
離演算部７９で演算された距離りを表示する。表示器５
３に計測された距離が測定されているときに、データ記
憶部５８を押せば、その距離かでデータとしてデータ記
憶部５４に記憶される。

前記７０〜７９の各回路が第２図における制御回路５２
に対応し、又、距離演算部７９が上記演算手段に相当す
る。

次に第５図の子局１００について説明する。

ｌＩＯは、送受切換器であり、受信待機時には送受波器
１０１よりの受信信号は、この送受切換器１１０を介し
て受信器１！１に入力される。受信器ｔ　１１に受信信
号が入力されると、受信表示灯１０５が点灯するととも
に、送受切換器１１０は送信状態に切替わる。１１２は
、受信機ＩＩＩで増幅された受信信号をパルスに圧縮す
るパルス圧縮回路である。１１３は、パルス圧縮回路１
１２よりのパルスを所定時間遅延して出力する遅延回路
であり、１１４は、送信開始用のトリガを発生するトリ
ガ発生回路であり、傾斜計１１５により当該子局１００
の傾きが所定の範囲内のとき、即ち、ＬＥＤ表示１１０
４における中央のＬＥＤｔ（第３図図示）が点灯してい
るときに、遅延回路１１３よりパルスが入力されたとき
のみ、このトリガ発生回路１１４よりトリガが出力され
る。１１６は、トリガ発生回路１１４よりのトリガに基
づきＬＭＦ信号を出力するＬＭＦ信号発生回路であり、
１１７は、ＬＭＦ信号発生回路ｔｔｅよりのＬＭＦ信号
を電力増幅する送信器であり、この送信器１１７の出力
信号は送受切換器１１０を介して送受波器ｌＯ目こ印加
される。

以下に、上記の親局５０及び子局１００における動作を
第６図のフローチャートに基づき説明する。

親局５０及び子局１００を、第１図に示したように、計
測者により測定したい２点間に立て、不図示の電源スィ
ッチをオンにすると、親局５０においては、表示器５３
に水温及び深度とともに親局５０の傾きが表示されるの
で（ステップＳｔ）、当該親局５０の傾きが極小となる
ように垂直に保持する。一方、子局１００においても、
ＬＥＤ表示器１０４の中央のＬＥＤｔが点灯するように
垂直に立てる。この状態で親局５０の計測釦５６を押す
と（ステップＳ２）、このとき当該親局５０がほぼ垂直
に保持されているときは、ステップＳ３から８４へと進
み、親局５０の送受波器５１より超音波か放射されると
ともに、送信表示灯５７か点灯される（ステップＳ５）
。このときタイマ７７が計時を開始する。

親局５０より放射した超音波が子局１００の送受波器１
０１で受波されると（ステップＳ６）、受信表示灯１０
５が点灯され（ステップＳ７）、このとき子局１００が
ほぼ垂直に立てられているときはステップＳ８からステ
ップＳ９へと進み、当該子局１００の送受波器ｌｏｔよ
り、応答信号として超音波が放射される。この子局１０
０において、親局５０よりの超音波を受波してから、前
記応答の超音波を放射するまでの時間遅れＴ、は予め測
定され、親局５０の距離演算部７９に対して設定されて
いる。

子局１００より放射した超音波が、親局５０の送受波器
５にで受波されると、ステップＳＩＯからステップＳ１
１に進み、タイマ７７の計時が停止し、タイマ７７の計
時時間Ｔ、か距離演算部７９に送出されることにより、
前述したごとく、親局５０と子局１００との間の距離り
が演算され、表示器５３に表示される（ステップ５１２
）。

次にデータ記憶部５８を押すと、ステップＳ１３からス
テップＳ１４へと進み、表示器５３に表示されていた距
離りがデＰりとしてデータ記憶部５４に記憶された上で
ステップＳ１に戻り、次の測定待機状態となる。計測し
た距離をデータ記憶部５４に記憶させれば、後になって
も、表示釦５９を押すことにより、計測結果を知ること
ができる。

一方、何等かの原因で正確の距離が表示されなかったと
きは、計測釦５６を押せばよく、そのときは、ステップ
Ｓ１３．ステップＳ１５からステップＳ３へと戻り、親
局５０より再度、超音波が放射される。

尚、計測釦５６を押しても、送信表示灯５７カ（点灯し
ないときは、親局５０が垂直に保持されていないときな
ので、表示器５３に表示された傾きに従って親局５０を
垂直に立て直した上で前記計測釦５６を押せばよい。

又、親局５０より送信表示灯５３が点灯して超音波が放
射されたにもかかわらず、子局１００が傾いていたとき
は、ステップＳ８からステップＳ１６へ進み、フローの
実行が終了するので、親局５０の表示器５３には計測値
は表示されない。この場合は、親局５０より繰り返して
計測釦５６を押すことにより、子局１００においては、
受信表示灯１０５が何度も点灯して計測中であることを
知ることができるので、当該子局１００を垂直に立て直
せばよい。このように、両局がほぼ垂直に立てられたと
きのみ計測が許可されるので、常に正確な２点間の距離
を計測できる。

尚、親局５０においては、当該親局５０を正確に垂直に
立てて、傾きに伴う計測誤差を極力なくせるよう、表示
器５３にて傾きを正確な数値で表示させ、一方、子局１
００においては、補助計測者でも容易に扱えるように、
傾きの表示は、５点のＬＥＤからなる表示６１０４とし
た。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、スタッフ形状とし、
かつ、装置間を接続するようなケーブルを一切不要とし
て装置本体に計測結果を直接表示するようにしたので、
測定作業が困難な水中においても容易にかつ短時間で正
確な距離測定が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の超音波式水中スタッフにおける使用
方法を示す斜視図、第２図及び第３図は、この発明の一
実施例を示す親局及び子局の外観を示す正面図、第４図
及び第５図は、第２図及び第３図における親局及び子局
の制御ブロック図、第６図は、第４図及び第５図の親局
及び子局における制御動作を示すタイムチャート、第７
図は、従来の水中距離計測装置の概略構成図、第８図は
、第７図の装置の動作を示すタイムチャート、第９図は
従来の別の水中距離測定装置の概略構成を示す図である
。 ５０・・・親局、１００・・・子局、５１，１０．１・
・・送受波器、５２，１０２・・・制御回路、５３・・
・表示器、５４・・・データ記憶部、５５・・・電池、
５６・・・計測釦、５７・・・送信表示灯、５８・・・
データ記憶部、５９・・・表示釦、６０・・・リセット
釦、７０，１１５・・・傾斜計、７８・・・水温・深度
計、７９・・・距離演算部、１０４・・・ＬＥＤ表示器
、１０５・・・受信表示灯。 特許出願人　　古野電気株式会社 代理人　弁理士　　青山　葆　外１名 第１図 第 図 ５０親局 旨 第 図 第６図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水中２点間の距離を計測するための、親局及び子
   局よりなる棒状の超音波式水中スタッフであり、 親局は、超音波を送受する送受波手段と、該送受波手段
   より超音波を放射してから子局よりの超音波を受波する
   までの時間に基づき当該親局と子局との間の距離を演算
   する演算手段と、前記演算手段で演算された距離を表示
   する表示手段とを備え、 一方、子局は、超音波を送受する送受波手段と、親局よ
   り放射された超音波を当該送受波手段が受波したとき、
   この超音波の受波に呼応して該送受波手段より超音波を
   放射させるための制御手段とを備えた、 ことを特徴とする超音波式水中スタッフ。
2. （２）握持可能な径及び人の身長を上回る長さとした円
   筒状の筺体を有し、該筺体の一端は先細りの形状をなし
   、他端には上記送受波手段が設けられ、かつ、少なくと
   も一方の親局には、前記先細り部を底部として筐体を立
   てたとき、見易い箇所に上記表示手段を設けた、請求項
   １記載の超音波式水中スタッフ。