JPH0227624B2 - - Google Patents
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- JPH0227624B2 JPH0227624B2 JP58110066A JP11006683A JPH0227624B2 JP H0227624 B2 JPH0227624 B2 JP H0227624B2 JP 58110066 A JP58110066 A JP 58110066A JP 11006683 A JP11006683 A JP 11006683A JP H0227624 B2 JPH0227624 B2 JP H0227624B2
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- JP
- Japan
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- reflected waves
- angle
- speed
- calculate
- ultrasonic
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- Expired - Lifetime
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
- G01P5/241—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by using reflection of acoustical waves, i.e. Doppler-effect
- G01P5/244—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by using reflection of acoustical waves, i.e. Doppler-effect involving pulsed waves
-
- 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
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/50—Systems of measurement, based on relative movement of the target
- G01S15/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S15/60—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems wherein the transmitter and receiver are mounted on the moving object, e.g. for determining ground speed, drift angle, ground track
-
- 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
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/06—Systems determining the position data of a target
- G01S15/08—Systems for measuring distance only
- G01S15/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
- G01S15/18—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves wherein range gates are used
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- G—PHYSICS
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- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
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- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波を利用して流速流向及び船速を
測定する装置において、とくに船速をより一層精
度の良い測定結果を得るための改良された測定方
法に関するものである。
測定する装置において、とくに船速をより一層精
度の良い測定結果を得るための改良された測定方
法に関するものである。
超音波を用いて流速と流向（以下単に流速とい
う）及び船速を測定する場合、第１図に示すよう
に水面１に対して垂直の方向から角度Θだけ指向
ビームを傾け、船２に装備した送受波器（図示を
省略）から海底３に向つて超音波を送出し、海底
及び任意に設定した深度層からの反射波を受信
し、その反射波の中に含まれる船速ならびに流速
に基づいて生ずるドツプラー効果による周波数の
偏差すなわちドツプラー成分を検出して、偏差値
から数値計算を行つて流速と船速を演算すること
は周知の通りであり、測定装置は多く実用されて
いる。
う）及び船速を測定する場合、第１図に示すよう
に水面１に対して垂直の方向から角度Θだけ指向
ビームを傾け、船２に装備した送受波器（図示を
省略）から海底３に向つて超音波を送出し、海底
及び任意に設定した深度層からの反射波を受信
し、その反射波の中に含まれる船速ならびに流速
に基づいて生ずるドツプラー効果による周波数の
偏差すなわちドツプラー成分を検出して、偏差値
から数値計算を行つて流速と船速を演算すること
は周知の通りであり、測定装置は多く実用されて
いる。
ところでこの種の測定装置においてとくに船の
対地速度を検出するに当つて反射波はどのような
経路を通つて帰来するかをみると、送受波器は指
向角を持つているので、指向角に含まれる範囲全
体にわたり、距離の近い所から順次遠い所に及
び、それぞれ違つた経路を通つて帰来する。
対地速度を検出するに当つて反射波はどのような
経路を通つて帰来するかをみると、送受波器は指
向角を持つているので、指向角に含まれる範囲全
体にわたり、距離の近い所から順次遠い所に及
び、それぞれ違つた経路を通つて帰来する。
すなわち第１図において、送受波器指向性の半
減半角をΔΘとすれば、最も近い距離l1から順次
に最も遠い距離l2の範囲に含まれる海底３から反
射波が帰来する。
減半角をΔΘとすれば、最も近い距離l1から順次
に最も遠い距離l2の範囲に含まれる海底３から反
射波が帰来する。
本来、求めたいドツプラー成分はビーム中心方
向である距離l0からの反響音に含まれるものであ
り、これに対してl1に対するものはドツプラー成
分が少なく、l2に対するものはドツプラー成分が
多くなるから、l0に対するもの以外は誤差とな
る。
向である距離l0からの反響音に含まれるものであ
り、これに対してl1に対するものはドツプラー成
分が少なく、l2に対するものはドツプラー成分が
多くなるから、l0に対するもの以外は誤差とな
る。
実際問題としては、l0に対する反射波だけを得
ることは不可能であるから、l1からl2までの全て
の反射波を取出し、それらの平均を求めてほぼl0
に対する反射波に近づける必要がある。
ることは不可能であるから、l1からl2までの全て
の反射波を取出し、それらの平均を求めてほぼl0
に対する反射波に近づける必要がある。
本発明はこの対処策として如何なる方法をとれ
ばよいかという点に関するもので、以下その根拠
について述べ、実施例に触れる。
ばよいかという点に関するもので、以下その根拠
について述べ、実施例に触れる。
送受波器面から海底までの距離をｄ、ビームの
傾きをΘ、指向性の半減半角をΔΘとした場合、
中心ビーム上での海底までの距離をl0、最大幅の
ビーム方向（すなわちΘに対し±ΔΘの方向）の
海底までの距離l1及びl2とすると、 l1＝ｄ／cos（Θ−ΔΘ） ……(1) l2＝ｄ／cos（Θ＋ΔΘ） ……(2) (1)と(2)から l2＝l1cos（Θ−ΔΘ）／cos（Θ＋ΔΘ） ……(3) l2とl1の関係はl2＞l1であるから、送受波器から送
られた超音波がl1の経路において海底に到達して
から、l2の経路において海底に到達する迄には、
l2−l1の距離を音が伝播するに要する時間Δt2だけ
遅れる。
傾きをΘ、指向性の半減半角をΔΘとした場合、
中心ビーム上での海底までの距離をl0、最大幅の
ビーム方向（すなわちΘに対し±ΔΘの方向）の
海底までの距離l1及びl2とすると、 l1＝ｄ／cos（Θ−ΔΘ） ……(1) l2＝ｄ／cos（Θ＋ΔΘ） ……(2) (1)と(2)から l2＝l1cos（Θ−ΔΘ）／cos（Θ＋ΔΘ） ……(3) l2とl1の関係はl2＞l1であるから、送受波器から送
られた超音波がl1の経路において海底に到達して
から、l2の経路において海底に到達する迄には、
l2−l1の距離を音が伝播するに要する時間Δt2だけ
遅れる。
l2とl1の差Δl2は、(3)式を用いて求めると次に示
す(4)式となる。
す(4)式となる。
Δl2＝l2−l1
＝l1（cos（Θ−ΔΘ）／cos（Θ＋ΔΘ）−１）…
…(4) そこでΔl2を時間Δt2に変換すると Δt2＝Δl2／Ｃ ＝C1／Ｃ（cosΘ−ΔΘ／cosΘ＋ΔΘ−１）……(5
) 但しここで音速をＣとする。
…(4) そこでΔl2を時間Δt2に変換すると Δt2＝Δl2／Ｃ ＝C1／Ｃ（cosΘ−ΔΘ／cosΘ＋ΔΘ−１）……(5
) 但しここで音速をＣとする。
(5)式から明らかな通り、一番最初に反射波が帰
来する点までの距離l1が判れば、音速ＣとΘ及び
ΔΘは既知であるからΔt2を求めることができる。
来する点までの距離l1が判れば、音速ＣとΘ及び
ΔΘは既知であるからΔt2を求めることができる。
次に経路l1からl2に対する反射波を有効にサン
プリングする時間をΔtとすると、送信パルス幅t0
は前述のΔt2を考慮してt0≧Δt2＋Δtなる関係を持
つように決めればよい。
プリングする時間をΔtとすると、送信パルス幅t0
は前述のΔt2を考慮してt0≧Δt2＋Δtなる関係を持
つように決めればよい。
すなわち第２図に示すように、送信パルス幅t0
についてl1からl2に及ぶ範囲の反射波は段階的に
捕捉されるから、図中のハツチングをした部分
Δt時間をサンプリングする時間に定めれば、無
駄がなく必要とするデータを最も有効適切に集め
ることができる。
についてl1からl2に及ぶ範囲の反射波は段階的に
捕捉されるから、図中のハツチングをした部分
Δt時間をサンプリングする時間に定めれば、無
駄がなく必要とするデータを最も有効適切に集め
ることができる。
以上をふまえて本発明を実施する場合の手段を
第３図を参照して説明する。
第３図を参照して説明する。
４は送信部、５は送受結合回路、６は送受波
器、７は受信部であり、送信部４から送信パルス
を送受結合回路５を介して送受波器６に送り、水
中に超音波を送出すると、送受波器６に帰来する
反射波は送受結合回路５を通つて受信部７で増幅
されるように構成してあるのは、通常の魚群探知
機などの水中物体探知装置におけるものと全く同
じである。
器、７は受信部であり、送信部４から送信パルス
を送受結合回路５を介して送受波器６に送り、水
中に超音波を送出すると、送受波器６に帰来する
反射波は送受結合回路５を通つて受信部７で増幅
されるように構成してあるのは、通常の魚群探知
機などの水中物体探知装置におけるものと全く同
じである。
８は処理部であり、Δt2の演算部９、ゲート発
生部１０、ゲート回路１１、ドツプラーカウンタ
ー１２、Δt設定部１３、t0演算部１４などで構成
されている。
生部１０、ゲート回路１１、ドツプラーカウンタ
ー１２、Δt設定部１３、t0演算部１４などで構成
されている。
さて受信部７の出力がΔt2の演算部９に印加さ
れると、受信部７の出力に含まれる情報に基づい
て、前記の(5)式からΔt2が演算され、その出力は
送信パルス幅を決めるt0演算部１４に印加される
と、一方ではこのt0演算部１４にはサンプリング
時間を設定したΔt設定部１３の出力が印加され
るので、両方のデータからt0≧Δt2＋Δtの関係を
有する送信パルス幅が演算され、その出力信号で
送信部４が駆動される。
れると、受信部７の出力に含まれる情報に基づい
て、前記の(5)式からΔt2が演算され、その出力は
送信パルス幅を決めるt0演算部１４に印加される
と、一方ではこのt0演算部１４にはサンプリング
時間を設定したΔt設定部１３の出力が印加され
るので、両方のデータからt0≧Δt2＋Δtの関係を
有する送信パルス幅が演算され、その出力信号で
送信部４が駆動される。
そしてゲート発生部１０は、前記t0演算部１４
からの信号を受け、前記Δt2演算部９の出力の終
端からスタートし、Δtだけ継続するゲートをつ
くる信号を発生してゲート回路１１のゲートを開
き、ゲートが開かれている時間だけ受信部７の反
射波がサンプリングされて、後段のドツプラーカ
ウンター１２に送られる。かくして該ドツプラー
カウンターの出力には反射波に含まれたドツプラ
ー成分が検出され、船速演算部（図示せず）に送
られる。
からの信号を受け、前記Δt2演算部９の出力の終
端からスタートし、Δtだけ継続するゲートをつ
くる信号を発生してゲート回路１１のゲートを開
き、ゲートが開かれている時間だけ受信部７の反
射波がサンプリングされて、後段のドツプラーカ
ウンター１２に送られる。かくして該ドツプラー
カウンターの出力には反射波に含まれたドツプラ
ー成分が検出され、船速演算部（図示せず）に送
られる。
以上説明の通り本発明は、とくに船の対地速度
を検出する際、指向性を有する超音波によつて得
られる広い範囲の海底から帰来すると反射波を有
効適切に無駄なく捕捉し、ドツプラー成分を取り
出すことができる。
を検出する際、指向性を有する超音波によつて得
られる広い範囲の海底から帰来すると反射波を有
効適切に無駄なく捕捉し、ドツプラー成分を取り
出すことができる。
なお、実際には船のローリングやピツチングの
ため送受波器から送出するビームの傾きΘの値が
変るが、一般には船の前後、左右など２ビーム方
式を採用しているのでとくに問題はない。
ため送受波器から送出するビームの傾きΘの値が
変るが、一般には船の前後、左右など２ビーム方
式を採用しているのでとくに問題はない。
第１図は測定要領の説明図。第２図は海底から
の反射の関係図。第３図は実施例の系統図。 ４……送信部、５……送受結合回路、６……送
受波器、７……受信部、８……処理部、９……
Δt2の演算部、１０……ゲート発生部、１１……
ゲート回路、１２……ドツプラーカウンター、１
３……Δt設定部、１４……t0演算部。
の反射の関係図。第３図は実施例の系統図。 ４……送信部、５……送受結合回路、６……送
受波器、７……受信部、８……処理部、９……
Δt2の演算部、１０……ゲート発生部、１１……
ゲート回路、１２……ドツプラーカウンター、１
３……Δt設定部、１４……t0演算部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 垂直方向に対して適宜に設定した角度Θだけ
ビームの中心方向を傾け、かつ半減半角がΔΘな
る指向特性を有する超音波を送出し、海底及び設
定した深度層からの反射波を受信し、反射波に含
まれるドツプラー成分を検出して船速、流速など
を算出するようにした測定装置において、とくに
船速の測定に当り、角度（Θ−ΔΘ）における海
底までの距離がl1、角度（Θ＋ΔΘ）における海
底までの距離がl2であるとき、両者の距離を超音
波が伝播するに要する時間の差Δt2を、音速をＣ
として Δt2＝l1／Ｃ（cosΘ−ΔΘ／cosΘ＋ΔΘ−１） から算出し、かつ反射波を処理する時間Δtを設
定して、前記Δt2とΔtの値を基にし、送出する超
音波のパルス幅t0を t0≧Δt2＋Δt に設定すると共に、Δt時間だけゲートを開いて
反射波をサンプリングして処理するようにしたこ
とを特徴とする超音波流向流速計におけるとくに
船速を測定する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11006683A JPS603556A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | 超音波流向流速計におけるとくに船速を測定する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11006683A JPS603556A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | 超音波流向流速計におけるとくに船速を測定する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS603556A JPS603556A (ja) | 1985-01-09 |
| JPH0227624B2 true JPH0227624B2 (ja) | 1990-06-19 |
Family
ID=14526192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11006683A Granted JPS603556A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | 超音波流向流速計におけるとくに船速を測定する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS603556A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0478731U (ja) * | 1990-11-22 | 1992-07-09 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105628960B (zh) * | 2014-10-29 | 2019-01-08 | 北京强度环境研究所 | 一种水下试验艇速模拟系统速度测量装置 |
| CN113552383B (zh) * | 2021-07-29 | 2024-10-15 | 深圳市宏电技术股份有限公司 | 双向多普勒测速仪及双向多普勒测速方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59230165A (ja) * | 1983-06-13 | 1984-12-24 | Marine Instr Co Ltd | 超音波流速流向計における流速及び流向の測定方法 |
-
1983
- 1983-06-21 JP JP11006683A patent/JPS603556A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0478731U (ja) * | 1990-11-22 | 1992-07-09 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS603556A (ja) | 1985-01-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |