JPH02238391A - 水深測定装置 - Google Patents
水深測定装置Info
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- JPH02238391A JPH02238391A JP5788189A JP5788189A JPH02238391A JP H02238391 A JPH02238391 A JP H02238391A JP 5788189 A JP5788189 A JP 5788189A JP 5788189 A JP5788189 A JP 5788189A JP H02238391 A JPH02238391 A JP H02238391A
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (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】
［産業上の利用分野］
本発明は水深測定装首に関し、特に光を利用して短時間
で広範囲の水深測定を行なうようにした水深測定装置に
関する． ［従来の技術］ 従来，水深の測定は超音波を利用した測定が主力である
が，レーザ等の光を利用した測定の可能性が論じられ始
め、諸外国でも実験されつつある． 一般に水中でのｆｔ磁波の減衰が激しく、青緑色の光を
利用したちの以外は実用化のめどがたっていない．この
青緑色の光ですら減衰が激しいので、水底で反射される
光よりも浅い水中での散乱光の方がはるかに強く、その
まま受光したのでは水底からの反射光が弱すぎ検知でき
ない．そのため、従来のこの種の水深測定装置では、光
検出器にゲートをかけて水底からの反射光が戻ってくる
直前に光検出器が感度を有するように設定し、水中から
の強い散乱光と水底からの弱い反射光とを時間差を利用
して感度特性を変えて識別するようにしている． ［解決すべき課題］ 従来の光を利用した水深測定装置は，上述のように光検
出器にゲートをかけることにより水中での強い散乱光の
影響を排除して水底からの反射光による微弱な信号を検
出できるという利点を有するものの、水深が未知の場合
はゲートをかけるタイミングを少しずつ変えながら強い
散乱光を避け，弱い反射光を見付けねばならず、超音波
を利用して測定する方法に比べて短時間で測定できると
いう利点を生かしきれていなかった．本考案は上述した
問題点にかんがみてなされたもので、水深が不明の場合
でも測定操作を繰返すことなく水深を測定することがで
きる水深測定装置の提供を目的とする． ［課題の解決手段］ 上記目的を達成するために本発明は、パルス光発生源、
該パルス光発生源から射出する光の広がり角を調整して
水中に送出する送光光学系、水底からの反射光を集光す
るための受光光学系，該受光光学系から取出した光の透
過量を時間と共に変化させる光減衰器，該光減哀器に事
前の測定結果により決定した蒔間特性を有する制御波形
信号を供給する波形整形器、前記光減衰器を透過した光
を検出する光検出器、該光検出器からの出力信号を記録
し解析する波形解析装置及びこれらの機器を制御しデー
タ処理を行なう処理手段からなる構成としてある． ［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る． 第１図は本発明の一実施例のブロック図である．送光系
はパルス光発生源１と送光光学系２とから構成され、受
光系は、受光光学系３，光減衰器４、波形整形器５、光
検出器６から構成されている．そして光検出器６には波
形解析装置７及びデータ処理手段として計算機８が接続
され、計算機８に波形整形器５を接続してフィードバッ
、ク系を形成している。
で広範囲の水深測定を行なうようにした水深測定装置に
関する． ［従来の技術］ 従来，水深の測定は超音波を利用した測定が主力である
が，レーザ等の光を利用した測定の可能性が論じられ始
め、諸外国でも実験されつつある． 一般に水中でのｆｔ磁波の減衰が激しく、青緑色の光を
利用したちの以外は実用化のめどがたっていない．この
青緑色の光ですら減衰が激しいので、水底で反射される
光よりも浅い水中での散乱光の方がはるかに強く、その
まま受光したのでは水底からの反射光が弱すぎ検知でき
ない．そのため、従来のこの種の水深測定装置では、光
検出器にゲートをかけて水底からの反射光が戻ってくる
直前に光検出器が感度を有するように設定し、水中から
の強い散乱光と水底からの弱い反射光とを時間差を利用
して感度特性を変えて識別するようにしている． ［解決すべき課題］ 従来の光を利用した水深測定装置は，上述のように光検
出器にゲートをかけることにより水中での強い散乱光の
影響を排除して水底からの反射光による微弱な信号を検
出できるという利点を有するものの、水深が未知の場合
はゲートをかけるタイミングを少しずつ変えながら強い
散乱光を避け，弱い反射光を見付けねばならず、超音波
を利用して測定する方法に比べて短時間で測定できると
いう利点を生かしきれていなかった．本考案は上述した
問題点にかんがみてなされたもので、水深が不明の場合
でも測定操作を繰返すことなく水深を測定することがで
きる水深測定装置の提供を目的とする． ［課題の解決手段］ 上記目的を達成するために本発明は、パルス光発生源、
該パルス光発生源から射出する光の広がり角を調整して
水中に送出する送光光学系、水底からの反射光を集光す
るための受光光学系，該受光光学系から取出した光の透
過量を時間と共に変化させる光減衰器，該光減哀器に事
前の測定結果により決定した蒔間特性を有する制御波形
信号を供給する波形整形器、前記光減衰器を透過した光
を検出する光検出器、該光検出器からの出力信号を記録
し解析する波形解析装置及びこれらの機器を制御しデー
タ処理を行なう処理手段からなる構成としてある． ［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る． 第１図は本発明の一実施例のブロック図である．送光系
はパルス光発生源１と送光光学系２とから構成され、受
光系は、受光光学系３，光減衰器４、波形整形器５、光
検出器６から構成されている．そして光検出器６には波
形解析装置７及びデータ処理手段として計算機８が接続
され、計算機８に波形整形器５を接続してフィードバッ
、ク系を形成している。
パルス光発生源１から射出したデータ光は送光光学系２
により広がり角を調整される．送光光学系２から出た光
１０は水面１１で一部が反射された後に水中１２に入り
，水中１２にて散乱や吸収により減衰しながら、水底１
３に当たる．木底１３により乱反射された光の一部ｌ４
は水中で再度減衰した後に大気中に戻り、受光光学系３
により集光される。
により広がり角を調整される．送光光学系２から出た光
１０は水面１１で一部が反射された後に水中１２に入り
，水中１２にて散乱や吸収により減衰しながら、水底１
３に当たる．木底１３により乱反射された光の一部ｌ４
は水中で再度減衰した後に大気中に戻り、受光光学系３
により集光される。
受光光学系３で集光された光は予め測定された水の減衰
データを基にデータを設定ざれた波形整形器５により制
御され、時間と共に減衰量の変化する光減衰器４にて゜
減衰されて光検出器６に入る．光検出器６からの出力信
号は波形解析装置７にて記録される． そして波形解析装首７にて記録された信号を計算機８に
て解析し、水深を算出する． 次に、本実施例の動作を光減衰器４と波形整形器５の動
作を中心に説明する． 減衰係数Ｋｗ（ｍ川）なる水中１２を伝搬する光が距離
Ｌ （ｍ）伝搬した後の光の強さＡは、Ａ＝Ａｏ ＊ｅ
ｘ ｐ （ 一Ｋｗ＊Ｌ）（但しＡＯは、もとの光の
強さである．）となるので、減衰係数の大きな水中１２
を透過すると急激に減衰する．従って水底１３からの反
射光１４は極めて微弱なものになる． 一方，木底１３の反射率に比べると水中１２の散乱係数
は十分に小さなものであるが、水面１１により近い距離
のところ，即ち光が強いところでも散乱される光があり
、水中１２での散乱光の強度の方が水底１３での反射光
の強度よりも強くなる．更に復路での減衰も考慮すると
木面１１に近いところでの散乱光と水底１３からの反射
光１４とでは、強度に数桁の違いが出ることもある．第
２図にその一例を示す．第２図は光の伝搬距離に対応し
た時間に対する受光強度を示一すグラフである．縦軸は
検出器の受光強度，横軸は光の伝搬距離に対応した吟間
を示す．グラフ内の曲線２１は、減衰係数が小さい場合
の例であり、突出した部分２２が水底１３からの反射光
１４である．実際は水底１３に光が到達した後の散乱光
はあり得ないが，もっと水深が深い場合の散乱光を想定
して破線２３で示した．曲線２４は減衰係数の大きな場
合の例である．短時間即ち浅い水深で受光強度が急激に
低下する． 実際の測定においては光検出器６￥Ｆのダイナミックレ
ンジ等に限度があるので、光検出器６等に何の対策も施
さず出力信号の処理のみによって水面ｌ２付近の強い散
乱光に対処することは困難であるので，一般に光検出器
６の前に光シャッター等をおいて強い散乱光をカットし
たり、光検出器６にゲートをかける等の対策を講じてい
る．ここで，１０４以土のゲート比を得ることは可能で
あるが、ゲートのタイミングを選び、ゲートＯＮの後の
散乱光の強度が水底からの反射光より弱くなるようにし
て測定せねばならないので、水深が不明の場合は直線２
５に示すようなゲートのタイミング時間を少しずつ変え
て測定しながら水底からの反射光ｌ４を検出しなければ
ならない等の問題がある．ゲー｝ＯＮする以前、即ち直
線２５より左側では散乱光強度が強くとも光検出器６の
感度がないので測定には影響がない．そこで，第２図に
示すような光の伝搬距敲に対応した時間と共に指数関数
的に変化する散乱光に対し第３図のようにこれと逆の透
過特性を持たせた光減衰器を通すことにより，第４図の
ように時間にかかわらず光検出器６に入る散乱光の強さ
をほぼ一・定にし、水深のいかんにかかわらず水底１３
からの反射光１４を検出できるようにしている．第３図
の縦軸は光減衰器４の透過率、第４図の縦軸は第２図と
同様に光検出奏６の受光強度である．第４図からもわか
るように水底１３からの反射光強度を示す部分２７は水
深がどのような場合でも常に散乱光強度を示す部分２６
より強くなっており、ゲートのタイミングを変える必要
はない． 第２図に示すように減衰係数の違いにより受光強度は大
きく変わるので，この変化を補償し、蒔間に対してほぼ
一定の受光強度が得られるように波形整形器５により光
減衰器４の透過率を最適にする信号を出している．この
波形整形器５及び光減衰器４に関しては、レーザ増幅器
の飽和特性を補償するために，パーソナルコンピュータ
で制御サレ、リン酸カリ’７ム（ＫＤＰ （ＫＨ２ Ｐ
Ｏ４ ：ＰｏｔａＳＳｉｕｍ Ｄｉｈｙｄｒｏｇｅｎ
Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ） ）等の電気光学素子を使用し
た機器を既に実用化しているので、それを利用すれば容
易にこの装置を構成することができる．波形整形器５の
Ｃ号は、自由に設定できるので、事前に測定水域での散
乱光の強度を測定し、散乱光を打ち消す特性を持たせる
ことが可能である． 光減衰器４の使用により光検出器６のゲートは実質的に
は必要がなくなるが、光減衰器４のダイナミックレンジ
に限度があるので，より深い水深の測定を行なうには併
用することが望ましい．しかし、水深が大きく変わらな
い限りは散乱光の強度が水底ｌ３からの反射光１４の強
度を北回ることがないのでゲートのタイミングは通常変
える必要はない． ［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、予め測定された木の減衰
データを基にデータを設定された波形整形器により制御
され，時間と共に減衰量の変化する光減衰器により、水
面に近いところからの強い散乱光を抑え，常に散乱光レ
ベルを一定にするようにしたので、水底からの反射光の
検出を容易にし、水深が不明の場合でもただ一度の操作
により水深を測定することができるようになるという効
果がある．
データを基にデータを設定ざれた波形整形器５により制
御され、時間と共に減衰量の変化する光減衰器４にて゜
減衰されて光検出器６に入る．光検出器６からの出力信
号は波形解析装置７にて記録される． そして波形解析装首７にて記録された信号を計算機８に
て解析し、水深を算出する． 次に、本実施例の動作を光減衰器４と波形整形器５の動
作を中心に説明する． 減衰係数Ｋｗ（ｍ川）なる水中１２を伝搬する光が距離
Ｌ （ｍ）伝搬した後の光の強さＡは、Ａ＝Ａｏ ＊ｅ
ｘ ｐ （ 一Ｋｗ＊Ｌ）（但しＡＯは、もとの光の
強さである．）となるので、減衰係数の大きな水中１２
を透過すると急激に減衰する．従って水底１３からの反
射光１４は極めて微弱なものになる． 一方，木底１３の反射率に比べると水中１２の散乱係数
は十分に小さなものであるが、水面１１により近い距離
のところ，即ち光が強いところでも散乱される光があり
、水中１２での散乱光の強度の方が水底１３での反射光
の強度よりも強くなる．更に復路での減衰も考慮すると
木面１１に近いところでの散乱光と水底１３からの反射
光１４とでは、強度に数桁の違いが出ることもある．第
２図にその一例を示す．第２図は光の伝搬距離に対応し
た時間に対する受光強度を示一すグラフである．縦軸は
検出器の受光強度，横軸は光の伝搬距離に対応した吟間
を示す．グラフ内の曲線２１は、減衰係数が小さい場合
の例であり、突出した部分２２が水底１３からの反射光
１４である．実際は水底１３に光が到達した後の散乱光
はあり得ないが，もっと水深が深い場合の散乱光を想定
して破線２３で示した．曲線２４は減衰係数の大きな場
合の例である．短時間即ち浅い水深で受光強度が急激に
低下する． 実際の測定においては光検出器６￥Ｆのダイナミックレ
ンジ等に限度があるので、光検出器６等に何の対策も施
さず出力信号の処理のみによって水面ｌ２付近の強い散
乱光に対処することは困難であるので，一般に光検出器
６の前に光シャッター等をおいて強い散乱光をカットし
たり、光検出器６にゲートをかける等の対策を講じてい
る．ここで，１０４以土のゲート比を得ることは可能で
あるが、ゲートのタイミングを選び、ゲートＯＮの後の
散乱光の強度が水底からの反射光より弱くなるようにし
て測定せねばならないので、水深が不明の場合は直線２
５に示すようなゲートのタイミング時間を少しずつ変え
て測定しながら水底からの反射光ｌ４を検出しなければ
ならない等の問題がある．ゲー｝ＯＮする以前、即ち直
線２５より左側では散乱光強度が強くとも光検出器６の
感度がないので測定には影響がない．そこで，第２図に
示すような光の伝搬距敲に対応した時間と共に指数関数
的に変化する散乱光に対し第３図のようにこれと逆の透
過特性を持たせた光減衰器を通すことにより，第４図の
ように時間にかかわらず光検出器６に入る散乱光の強さ
をほぼ一・定にし、水深のいかんにかかわらず水底１３
からの反射光１４を検出できるようにしている．第３図
の縦軸は光減衰器４の透過率、第４図の縦軸は第２図と
同様に光検出奏６の受光強度である．第４図からもわか
るように水底１３からの反射光強度を示す部分２７は水
深がどのような場合でも常に散乱光強度を示す部分２６
より強くなっており、ゲートのタイミングを変える必要
はない． 第２図に示すように減衰係数の違いにより受光強度は大
きく変わるので，この変化を補償し、蒔間に対してほぼ
一定の受光強度が得られるように波形整形器５により光
減衰器４の透過率を最適にする信号を出している．この
波形整形器５及び光減衰器４に関しては、レーザ増幅器
の飽和特性を補償するために，パーソナルコンピュータ
で制御サレ、リン酸カリ’７ム（ＫＤＰ （ＫＨ２ Ｐ
Ｏ４ ：ＰｏｔａＳＳｉｕｍ Ｄｉｈｙｄｒｏｇｅｎ
Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ） ）等の電気光学素子を使用し
た機器を既に実用化しているので、それを利用すれば容
易にこの装置を構成することができる．波形整形器５の
Ｃ号は、自由に設定できるので、事前に測定水域での散
乱光の強度を測定し、散乱光を打ち消す特性を持たせる
ことが可能である． 光減衰器４の使用により光検出器６のゲートは実質的に
は必要がなくなるが、光減衰器４のダイナミックレンジ
に限度があるので，より深い水深の測定を行なうには併
用することが望ましい．しかし、水深が大きく変わらな
い限りは散乱光の強度が水底ｌ３からの反射光１４の強
度を北回ることがないのでゲートのタイミングは通常変
える必要はない． ［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、予め測定された木の減衰
データを基にデータを設定された波形整形器により制御
され，時間と共に減衰量の変化する光減衰器により、水
面に近いところからの強い散乱光を抑え，常に散乱光レ
ベルを一定にするようにしたので、水底からの反射光の
検出を容易にし、水深が不明の場合でもただ一度の操作
により水深を測定することができるようになるという効
果がある．
第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は水深
測定の場合に光検出器へ入る光の強度の光の伝搬距離に
対応した時間変化を示すグラフ，第３図は光減衰器の時
間と共に変化する透過率を示すグラフ、第４図は光減衰
器を通った後に光検出器へ入る光の強度の時間変化を示
すグラフである． ｌ：パルス光発生源 ２：送光光学系 ３：受光光学系 ４：光減衰器 ５：波形整形器 ６：光検出器 ７：波形解析装匠 ８＝計算機 ｌＯ：測定用の光 １ｌ：水面 １２二水中 １３：水底 １４：水底からの反射光 ２１：減衰係数の小さい場合の散乱光の受光強度を示す
曲線 ２２：水底からの反射光の受光強度を示す曲線２３：水
深がより深い場合の散乱光の受光強度を示す曲線 ２４：減衰係数の大きい場合の散乱光の受光強度を示す
曲線 ２５：ゲートのタイミング時間 ２６：光減衰器を通った後の散乱光の受光強度を示す曲
線 ２７：光減衰器を通った後の水底からの尺射光の受光強
度を示す曲線 代理人 弁理士 渡 辺 喜 平 飯ギ兜屑
測定の場合に光検出器へ入る光の強度の光の伝搬距離に
対応した時間変化を示すグラフ，第３図は光減衰器の時
間と共に変化する透過率を示すグラフ、第４図は光減衰
器を通った後に光検出器へ入る光の強度の時間変化を示
すグラフである． ｌ：パルス光発生源 ２：送光光学系 ３：受光光学系 ４：光減衰器 ５：波形整形器 ６：光検出器 ７：波形解析装匠 ８＝計算機 ｌＯ：測定用の光 １ｌ：水面 １２二水中 １３：水底 １４：水底からの反射光 ２１：減衰係数の小さい場合の散乱光の受光強度を示す
曲線 ２２：水底からの反射光の受光強度を示す曲線２３：水
深がより深い場合の散乱光の受光強度を示す曲線 ２４：減衰係数の大きい場合の散乱光の受光強度を示す
曲線 ２５：ゲートのタイミング時間 ２６：光減衰器を通った後の散乱光の受光強度を示す曲
線 ２７：光減衰器を通った後の水底からの尺射光の受光強
度を示す曲線 代理人 弁理士 渡 辺 喜 平 飯ギ兜屑
Claims (1)
- パルス光発生源、該パルス光発生源から射出する光の広
がり角を調整して水中に送出する送光光学系、水底から
の反射光を集光するための受光光学系、該受光光学系か
ら取出した光の透過量を時間と共に変化させる光減衰器
、該光減衰器に事前の測定結果により決定した時間特性
を有する制御波形信号を供給する波形整形器、前記光減
衰器を透過した光を検出する光検出器、該光検出器から
の出力信号を記録し解析する波形解析装置及びこれらの
機器を制御しデータ処理を行なう処理手段からなる水深
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057881A JPH083530B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 水深測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057881A JPH083530B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 水深測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02238391A true JPH02238391A (ja) | 1990-09-20 |
| JPH083530B2 JPH083530B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=13068331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1057881A Expired - Lifetime JPH083530B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 水深測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH083530B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0534458A (ja) * | 1991-07-26 | 1993-02-09 | Penta Ocean Constr Co Ltd | レーザー光による水中測距装置 |
| JP2013124882A (ja) * | 2011-12-13 | 2013-06-24 | Mitsubishi Electric Corp | レーザレーダ装置 |
| CN104749579A (zh) * | 2015-04-02 | 2015-07-01 | 太原理工大学 | 一种基于混沌激光装置及其相关法的航道水深测量方法 |
| CN106404119A (zh) * | 2016-11-22 | 2017-02-15 | 华南师范大学 | 汽车涉水深度检测系统及方法 |
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| US10684362B2 (en) | 2011-06-30 | 2020-06-16 | The Regents Of The University Of Colorado | Remote measurement of shallow depths in semi-transparent media |
| US11231502B2 (en) | 2011-06-30 | 2022-01-25 | The Regents Of The University Of Colorado | Remote measurement of shallow depths in semi-transparent media |
| CN114323200A (zh) * | 2022-02-15 | 2022-04-12 | 华设设计集团股份有限公司 | 一种道路积水检测方法及系统 |
| US11313678B2 (en) | 2011-06-30 | 2022-04-26 | The Regents Of The University Of Colorado | Remote measurement of shallow depths in semi-transparent media |
| US11392014B2 (en) | 2017-12-15 | 2022-07-19 | Nec Corporation | Projection device, interface device, and projection method |
| US11933899B2 (en) | 2011-06-30 | 2024-03-19 | The Regents Of The University Of Colorado | Remote measurement of shallow depths in semi-transparent media |
Citations (1)
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