JPH06281459A - 波高計 - Google Patents
波高計Info
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- JPH06281459A JPH06281459A JP6808293A JP6808293A JPH06281459A JP H06281459 A JPH06281459 A JP H06281459A JP 6808293 A JP6808293 A JP 6808293A JP 6808293 A JP6808293 A JP 6808293A JP H06281459 A JPH06281459 A JP H06281459A
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- light receiving
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 船舶への障害なしに高精度に計測できる波高
計を得る。 【構成】 計測対象の水面３に対して一定の照射角度で
レーザビームを照射する照射装置１、同照射装置と既知
の装置間距離に設置され水面からのレーザビーム反射光
を受光し、その受光角度を検出出力する受光装置２、同
受光装置の出力を受け、照射角，受光角及び装置間距離
から水面の高さを演算出力する演算装置５とを設ける。
計を得る。 【構成】 計測対象の水面３に対して一定の照射角度で
レーザビームを照射する照射装置１、同照射装置と既知
の装置間距離に設置され水面からのレーザビーム反射光
を受光し、その受光角度を検出出力する受光装置２、同
受光装置の出力を受け、照射角，受光角及び装置間距離
から水面の高さを演算出力する演算装置５とを設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水位計、液面計、等とし
て利用される波高計に関する。
て利用される波高計に関する。
【０００２】
【従来の技術】海峡・運河等の水路の波の高さは船舶の
安全航行上重要であるので、従来は図４に示す方法でそ
れを計測・監視していた。
安全航行上重要であるので、従来は図４に示す方法でそ
れを計測・監視していた。
【０００３】図４において、計測対象の水面０９上に、
上部にアンテナ０６を持つ浮球０３が浮かされる。浮球
０３内には加速度計０４が設けられ、その出力は積分器
５を経てアンテナ０６に送られる。浮球０３は鎖、ロー
プ等０２で海底０１に係留される。
上部にアンテナ０６を持つ浮球０３が浮かされる。浮球
０３内には加速度計０４が設けられ、その出力は積分器
５を経てアンテナ０６に送られる。浮球０３は鎖、ロー
プ等０２で海底０１に係留される。
【０００４】また地上にはアンテナ０７を持つ波高監視
装置０８が設けられる。
装置０８が設けられる。
【０００５】浮球０３は波浪による水面０９の上下動と
共に動くのでその加速度が加速度計０４で検出される。
加速度計０４から出力信号は積分器０５にて２回積分さ
れて波高信号となる。積分器０５より出力された信号は
アンテナ０６より発振され、アンテナ０７より受信さ
れ、波高監視装置０８に入力される。これにより無人・
遠隔にて波高を監視していた。
共に動くのでその加速度が加速度計０４で検出される。
加速度計０４から出力信号は積分器０５にて２回積分さ
れて波高信号となる。積分器０５より出力された信号は
アンテナ０６より発振され、アンテナ０７より受信さ
れ、波高監視装置０８に入力される。これにより無人・
遠隔にて波高を監視していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の波高計には
次のような問題点があった。 （１）浮球が船舶の航行に障害になる。すなわち海面に
浮いている浮球が船舶に当たると航行の障害になった
り、係留用鎖、ロープの切断が生じたり浮球内計器の故
障につながる。 （２）係留用鎖、ロープの張力により精度、応答性に問
題がある。すなわち水路の海流速が大きいと係留鎖から
の張力が大きくなり、浮球の動きを制限するため、精
度、応答性が劣化する。 （３）測定位置が変動するため、定点での計測ができな
い。すなわち浮球が水流の方向、あるいは風向によりそ
の位置が時々刻々ランダムに変動するため、定点での継
続計測が必要な場合、適用不能となる。
次のような問題点があった。 （１）浮球が船舶の航行に障害になる。すなわち海面に
浮いている浮球が船舶に当たると航行の障害になった
り、係留用鎖、ロープの切断が生じたり浮球内計器の故
障につながる。 （２）係留用鎖、ロープの張力により精度、応答性に問
題がある。すなわち水路の海流速が大きいと係留鎖から
の張力が大きくなり、浮球の動きを制限するため、精
度、応答性が劣化する。 （３）測定位置が変動するため、定点での計測ができな
い。すなわち浮球が水流の方向、あるいは風向によりそ
の位置が時々刻々ランダムに変動するため、定点での継
続計測が必要な場合、適用不能となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。
するため次の手段を講ずる。
【０００８】すなわち、波高計として、計測対象の水面
に対して一定の照射角度でレーザビームを照射する照射
装置と、その照射装置から既知の装置間距離に設置され
上記水面からのレーザビーム反射光を受光し、その受光
角度を検出出力する受光装置と、同受光装置の出力を受
け、上記照射角，受光角及び装置間距離から上記水面の
高さを演算出力する演算装置とを設ける。
に対して一定の照射角度でレーザビームを照射する照射
装置と、その照射装置から既知の装置間距離に設置され
上記水面からのレーザビーム反射光を受光し、その受光
角度を検出出力する受光装置と、同受光装置の出力を受
け、上記照射角，受光角及び装置間距離から上記水面の
高さを演算出力する演算装置とを設ける。
【０００９】
【作用】上記手段において、照射装置はレーザビームを
一定の照射角度で水面に向けて照射する。照射されたビ
ームは水面で反射し受光装置側へ反射光として進行す
る。受光装置はその反射光を受光し、受光角度を検出し
て演算装置へ出力する。演算装置は入力の受光角および
予め入力されている照射角と装置間距離から水面高さを
三角法で演算し、出力する。
一定の照射角度で水面に向けて照射する。照射されたビ
ームは水面で反射し受光装置側へ反射光として進行す
る。受光装置はその反射光を受光し、受光角度を検出し
て演算装置へ出力する。演算装置は入力の受光角および
予め入力されている照射角と装置間距離から水面高さを
三角法で演算し、出力する。
【００１０】このようにして船舶航行へ障害をおよぼす
ことなく、時間的に変る水面の高を自動的に高精度に計
測できる。
ことなく、時間的に変る水面の高を自動的に高精度に計
測できる。
【００１１】
（１）本発明の第１実施例を図１、図２により説明す
る。
る。
【００１２】図１にて、計測対象の水面３に向けて、一
定の照射角θでレーザビーム１３を照射する照射装置１
が、水路の一方側に設けられる。また水面３からの反射
光６を受光するよう、一定の角度で受光装置２が、水平
の対向位置に、装置間距離Ｌで設置される。受光装置２
の出力は演算装置５へ送られる。
定の照射角θでレーザビーム１３を照射する照射装置１
が、水路の一方側に設けられる。また水面３からの反射
光６を受光するよう、一定の角度で受光装置２が、水平
の対向位置に、装置間距離Ｌで設置される。受光装置２
の出力は演算装置５へ送られる。
【００１３】受光装置２の詳細を図２に示す。受光レン
ズ１０と、受光レンズ１０の結像位置に同軸に配置され
る一次元アレイ受光素子１１とが設けられる。またこれ
らの間に干渉フィルタ１６が配置される。これらの光軸
は一定の角度αで設置されている。一次元アレイ受光素
子１１の出力はスキャナー１２を経て演算装置５へ出力
される。
ズ１０と、受光レンズ１０の結像位置に同軸に配置され
る一次元アレイ受光素子１１とが設けられる。またこれ
らの間に干渉フィルタ１６が配置される。これらの光軸
は一定の角度αで設置されている。一次元アレイ受光素
子１１の出力はスキャナー１２を経て演算装置５へ出力
される。
【００１４】以上において、レーザ照射装置１より発射
されたレーザビーム１３は波長１．５μｍ以上のアイセ
ーフレーザ光であり、そのビーム径は５０mm以下であ
る。また、レーザビーム１３は照射装置１と受光装置２
を含む垂直面内において水平からの照射角θで水面３に
照射される。水面での照射点４ではレーザビーム１３が
乱反射され、その反射光６の一部を受光装置２により受
光する。
されたレーザビーム１３は波長１．５μｍ以上のアイセ
ーフレーザ光であり、そのビーム径は５０mm以下であ
る。また、レーザビーム１３は照射装置１と受光装置２
を含む垂直面内において水平からの照射角θで水面３に
照射される。水面での照射点４ではレーザビーム１３が
乱反射され、その反射光６の一部を受光装置２により受
光する。
【００１５】受光装置２において、海水面３の像はレン
ズ１０により結像され、距離ｌの位置にある一次元アレ
イ受光素子１１上に像を結んでいる。ここで反射点４か
らの反射光６は一次元アレイ受光素子１１上に結像する
のでその上の輝度分布２０は図に示すように反射点４が
結像した位置で極大値となる。干渉フィルタ１６はレー
ザ光のみを透過し、日光等の外乱をカットしＳＮ比を向
上させる。一次元アレイ受光素子１１はそのスキャナー
１２により駆動・走査され、受光素子上の光強度分布が
演算装置５に出力される。演算装置５はその光強度分布
波形を読取り、中心からのスポット位置までの距離ｄを
算出する。
ズ１０により結像され、距離ｌの位置にある一次元アレ
イ受光素子１１上に像を結んでいる。ここで反射点４か
らの反射光６は一次元アレイ受光素子１１上に結像する
のでその上の輝度分布２０は図に示すように反射点４が
結像した位置で極大値となる。干渉フィルタ１６はレー
ザ光のみを透過し、日光等の外乱をカットしＳＮ比を向
上させる。一次元アレイ受光素子１１はそのスキャナー
１２により駆動・走査され、受光素子上の光強度分布が
演算装置５に出力される。演算装置５はその光強度分布
波形を読取り、中心からのスポット位置までの距離ｄを
算出する。
【００１６】また、レンズの光軸１４は水平角度αで固
定されており、その軸１４と反射点４とレンズ中心位置
１５を結んだ線との角度βは式（１）により求められ
る。さらに反射点４とレンズ中心１５を結んだ線の水平
角度、すなわち受光角φは式（２）で求められる。さら
にレーザ照射装置１（あるいは受光装置２）より水面ま
での距離Ｈは、式（３）で求められる。
定されており、その軸１４と反射点４とレンズ中心位置
１５を結んだ線との角度βは式（１）により求められ
る。さらに反射点４とレンズ中心１５を結んだ線の水平
角度、すなわち受光角φは式（２）で求められる。さら
にレーザ照射装置１（あるいは受光装置２）より水面ま
での距離Ｈは、式（３）で求められる。
【００１７】tan β＝ｄ／ｌ …………（１） φ＝α−β …………（２） Ｈ＝Ｌsin θsin φ／sin （θ＋φ）…………（３） 次にある時間経過後、水面が破線で示す３′の高さにな
ったときは反射点も４′に移動し、受光角はφ′とな
る。
ったときは反射点も４′に移動し、受光角はφ′とな
る。
【００１８】この場合レーザ照射装置１より水面までの
距離Ｈ′は前記と同様に式（４）となる。
距離Ｈ′は前記と同様に式（４）となる。
【００１９】 Ｈ′＝Ｌsin θsin φ′／sin （θ＋φ′）………（４） レーザ装置と受光装置間の距離Ｌとレーザ照射角θは一
定なので受光角φを計測することによりレーザ装置と水
面までの距離Ｈの時間的変動、すなわち波高を計測する
ことができる。
定なので受光角φを計測することによりレーザ装置と水
面までの距離Ｈの時間的変動、すなわち波高を計測する
ことができる。
【００２０】従って、装置間距離Ｌ、照射角θ、水平角
度α、距離ｌを、予め演算装置５に入力しておくと、演
算装置５により式（１）からβ、式（２）からφ、式
（３）からＨが順次演算されて、Ｈが出力される。
度α、距離ｌを、予め演算装置５に入力しておくと、演
算装置５により式（１）からβ、式（２）からφ、式
（３）からＨが順次演算されて、Ｈが出力される。
【００２１】このようにして、無人、遠隔で、船舶航行
への障害とならずに、高精度に波高が計測できる。 （２）本発明の第２実施例を図３により説明する。
への障害とならずに、高精度に波高が計測できる。 （２）本発明の第２実施例を図３により説明する。
【００２２】水面３からの反射光６を受光するレンズ２
０が配置される。レンズ２０の結像位置に光電素子２２
が配置される。またその間に干渉フィルタ２１が配置さ
れる。これらはケース２３内に同軸に収納され、同軸の
アーム２４につながれている。アーム２４の他端は角度
エンコーダ２９のピン軸２５につながれている。またア
ーム２４はリニアモータ２６に駆動されるロッド２７に
連結されている。
０が配置される。レンズ２０の結像位置に光電素子２２
が配置される。またその間に干渉フィルタ２１が配置さ
れる。これらはケース２３内に同軸に収納され、同軸の
アーム２４につながれている。アーム２４の他端は角度
エンコーダ２９のピン軸２５につながれている。またア
ーム２４はリニアモータ２６に駆動されるロッド２７に
連結されている。
【００２３】光電素子２３の出力はリニアモータ駆動器
２８を経てリニアモータ２６につながれている。これら
が受光装置２ａとなる。
２８を経てリニアモータ２６につながれている。これら
が受光装置２ａとなる。
【００２４】角度エンコーダ２９の出力は演算装置５へ
送られる。
送られる。
【００２５】以上において水面３からのレーザ反射光６
はレンズ２０、干渉フィルタ２１を経由して光電素子
（光の強度を電気信号に変換する）２２で受光される。
ケース２３はピン軸２５で、レーザ照射装置１および照
射点４を含む垂直面内で回転できるようになっている。
はレンズ２０、干渉フィルタ２１を経由して光電素子
（光の強度を電気信号に変換する）２２で受光される。
ケース２３はピン軸２５で、レーザ照射装置１および照
射点４を含む垂直面内で回転できるようになっている。
【００２６】光電素子２２の信号はリニアモータ駆動器
２８に入力される。そしてその信号によりリニアモータ
駆動器２８はリニアモータ２６を駆動し、光電素子２２
の信号が最大となる角度にケース２３が位置するように
常にフィードバックコントロールしている。
２８に入力される。そしてその信号によりリニアモータ
駆動器２８はリニアモータ２６を駆動し、光電素子２２
の信号が最大となる角度にケース２３が位置するように
常にフィードバックコントロールしている。
【００２７】ケース２３の水平角度、すなわち受光角φ
は角度エンコーダ２９にて検出され演算装置５に入力さ
れる。
は角度エンコーダ２９にて検出され演算装置５に入力さ
れる。
【００２８】以下は前例と同様にして、距離Ｈが演算出
力される。
力される。
【００２９】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
レーザ光を使用したため、水路の波高を無人・遠隔でか
つ船舶航行への障害なしに、安全に精度よく計測でき
る。
レーザ光を使用したため、水路の波高を無人・遠隔でか
つ船舶航行への障害なしに、安全に精度よく計測でき
る。
【図１】本発明の第１実施例の全体構成図である。
【図２】同実施例の受光装置構成図である。
【図３】本発明の第２実施例の構成系統図である。
【図４】従来例の構成図である。
１ レーザビーム照射装置 ２，２ａ 受光装置 ３ 水面 ４ 照射点 ５ 演算装置 ６ 反射光 １１ 受光素子 １２ スキャナー １３ レーザビーム ２２ 光電素子 ２６ リニアモータ
Claims (1)
- 【請求項１】 計測対象の水面に対して一定の照射角度
でレーザビームを照射する照射装置と、その照射装置か
ら既知の装置間距離に設置され上記水面からのレーザビ
ーム反射光を受光し、その受光角度を検出出力する受光
装置と、同受光装置の出力を受け、上記照射角，受光角
及び装置間距離から上記水面の高さを演算出力する演算
装置とを備えてなることを特徴とする波高計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6808293A JPH06281459A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 波高計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6808293A JPH06281459A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 波高計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06281459A true JPH06281459A (ja) | 1994-10-07 |
Family
ID=13363478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6808293A Withdrawn JPH06281459A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 波高計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06281459A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003008907A1 (en) * | 2001-07-16 | 2003-01-30 | Fendall Burian | Method for determining the relative elevation of points in a near-shore area and measuring device for establishing a stable instantaneous water level |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP6808293A patent/JPH06281459A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003008907A1 (en) * | 2001-07-16 | 2003-01-30 | Fendall Burian | Method for determining the relative elevation of points in a near-shore area and measuring device for establishing a stable instantaneous water level |
| GB2393251A (en) * | 2001-07-16 | 2004-03-24 | Fendall Burian | Method for determining the relative elevation of points in a near-shore area and measuring device for establishing a stable instantaneous water level |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000530 |