JPH079469B2 - 積雪深測定装置 - Google Patents
積雪深測定装置Info
- Publication number
- JPH079469B2 JPH079469B2 JP62171159A JP17115987A JPH079469B2 JP H079469 B2 JPH079469 B2 JP H079469B2 JP 62171159 A JP62171159 A JP 62171159A JP 17115987 A JP17115987 A JP 17115987A JP H079469 B2 JPH079469 B2 JP H079469B2
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- Japan
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- peak time
- time
- snow
- value
- predicted
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、気象観測等のため積雪量を測定する積雪深
測定装置に関するものである。
測定装置に関するものである。
従来、気象観測項目の中に積雪量の測定があり、これは
地面に設けた測定尺により目測で測定する方法と、超音
波の往復伝搬時間から求める方法があり、後者は自動測
定に適している。超音波による方法は、ある一定の受信
検出レベルを設け、雪面からの超音波反射波がこのレベ
ルを越えた時点を検出し、送信した時刻から受信した時
刻までの時間差により測定をする受信時刻検出方法と、
受信波形のピーク点を検出し、送信した時刻から受波ピ
ーク時刻までの時間差により測定するピーク時刻検出方
法とがある。
地面に設けた測定尺により目測で測定する方法と、超音
波の往復伝搬時間から求める方法があり、後者は自動測
定に適している。超音波による方法は、ある一定の受信
検出レベルを設け、雪面からの超音波反射波がこのレベ
ルを越えた時点を検出し、送信した時刻から受信した時
刻までの時間差により測定をする受信時刻検出方法と、
受信波形のピーク点を検出し、送信した時刻から受波ピ
ーク時刻までの時間差により測定するピーク時刻検出方
法とがある。
しかしながら受信時刻検出方法は、積雪量が一定でも雪
質、風等によつて反射レベルが変化すると、受信検出レ
ベルを越える時刻が変化するため計測誤差が生じ、また
積雪面が柔らかい場合、超音波が雪に吸収され、表面か
らの反射波が非常に少なくなることでも計測誤差を生じ
る。一方、ピーク時刻検出方法は、柔かい積雪面を測定
するとき、送波した超音波は雪面内部にも入り込み、反
射波は表面だけでなく、その下層の固くなつた雪面から
も生じるので、その合成された信号を受信することにな
り、表面だけからの反射よりピーク時刻が遅れ、計測誤
差が生じるという問題がある。
質、風等によつて反射レベルが変化すると、受信検出レ
ベルを越える時刻が変化するため計測誤差が生じ、また
積雪面が柔らかい場合、超音波が雪に吸収され、表面か
らの反射波が非常に少なくなることでも計測誤差を生じ
る。一方、ピーク時刻検出方法は、柔かい積雪面を測定
するとき、送波した超音波は雪面内部にも入り込み、反
射波は表面だけでなく、その下層の固くなつた雪面から
も生じるので、その合成された信号を受信することにな
り、表面だけからの反射よりピーク時刻が遅れ、計測誤
差が生じるという問題がある。
このような問題を解決するためにこの発明は、反射波の
受信時刻からのピーク時刻を予測し、この予測ピーク値
をもとに補正した値と、実測値のうち短かい方を検出値
とするものである。
受信時刻からのピーク時刻を予測し、この予測ピーク値
をもとに補正した値と、実測値のうち短かい方を検出値
とするものである。
受信レベルが平常値のときは受信レベルに応じてあらか
じめ決められている値を加えた値を予測ピーク時刻と
し、受信レベル値が路面反射より極端に小さいときは前
述のあらかじめ決められた値を加えたものに例えば、積
雪2cmに相当する120μｓを引いた値を予測ピーク時刻と
し、予測ピーク時刻と実測ピーク時刻とのいずれか小さ
い方を最終的なピーク値とし、そのピーク時刻をもとに
積雪量を測定するものである。
じめ決められている値を加えた値を予測ピーク時刻と
し、受信レベル値が路面反射より極端に小さいときは前
述のあらかじめ決められた値を加えたものに例えば、積
雪2cmに相当する120μｓを引いた値を予測ピーク時刻と
し、予測ピーク時刻と実測ピーク時刻とのいずれか小さ
い方を最終的なピーク値とし、そのピーク時刻をもとに
積雪量を測定するものである。
第２図はこの方法を適用して構成した装置の一例であ
り、１は送受波器、２は送波駆動回路、３は送受波タイ
ミング発生回路、４はCPU、５は受波増幅回路、６は検
波回路、7a,7bはA/D変換回路、８は温度検出器、９は増
幅回路、10は出力回路、11はLED表示回路、12は水晶振
動子、13はRAM、14はROM、15は送受波器取付高さ設定ス
イッチである。なお出力回路は記号Ａで示すアナログ出
力、記号Ｄで示すデイジタル出力、記号Ｔで示すテレメ
ータ出力を送出するようになつている。
り、１は送受波器、２は送波駆動回路、３は送受波タイ
ミング発生回路、４はCPU、５は受波増幅回路、６は検
波回路、7a,7bはA/D変換回路、８は温度検出器、９は増
幅回路、10は出力回路、11はLED表示回路、12は水晶振
動子、13はRAM、14はROM、15は送受波器取付高さ設定ス
イッチである。なお出力回路は記号Ａで示すアナログ出
力、記号Ｄで示すデイジタル出力、記号Ｔで示すテレメ
ータ出力を送出するようになつている。
第３図は第１図に示す回路の各部波形図で、（Ａ）〜
（Ｅ）は第１図に付したＡ〜Ｅの記号の部分の波形であ
る。
（Ｅ）は第１図に付したＡ〜Ｅの記号の部分の波形であ
る。
このように構成された装置はCPU4の制御によつて第１図
に示す動作を行なう。先ず、S50に示すように超音波の
送波を行なうが、これは例えば周波数26kHz,パルス幅1m
s,繰返し周期100msの超音波を用い雪面に向けて送信す
る。送波された超音波は雪面で反射され、S51に示すよ
うに反射波が測定され、S52に示すように送波から受波
までの往復所要時間が測定される。S52の処理はS520〜S
526に詳細に示しているが、S520に示すように「受信タ
イミング開始？」において受信タイミングか否かの判定
が行なわれる。受信タイミングとは第４図（ａ）に示す
送信タイミングに対し、第４図（ｂ）に示すように、例
えば送波後10ms後に40msだけ受信ゲートを開き、受信パ
ルスを取込むためのタイミングである。
に示す動作を行なう。先ず、S50に示すように超音波の
送波を行なうが、これは例えば周波数26kHz,パルス幅1m
s,繰返し周期100msの超音波を用い雪面に向けて送信す
る。送波された超音波は雪面で反射され、S51に示すよ
うに反射波が測定され、S52に示すように送波から受波
までの往復所要時間が測定される。S52の処理はS520〜S
526に詳細に示しているが、S520に示すように「受信タ
イミング開始？」において受信タイミングか否かの判定
が行なわれる。受信タイミングとは第４図（ａ）に示す
送信タイミングに対し、第４図（ｂ）に示すように、例
えば送波後10ms後に40msだけ受信ゲートを開き、受信パ
ルスを取込むためのタイミングである。
S520が「NO」であればそのステップに止どまり、「YE
S」となつた時点でS521に示すような受信ゲートを通過
した信号のサンプリングが行なわれる。このサンプリン
グは例えば50μｓ毎に行なわれ、サンプリングされた信
号はA/D変換され、RAM13に供給される。この処理はS522
の「受信タイミング終了？」が「NO」の間行なわれ、S5
22が「YES」と判定されるとS523においてピーク時刻tp1
の検索が行なわれる。この検索はRAM13に格納したデー
タの中からピーク値を受信した時刻を見出すことによつ
て行なわれる。
S」となつた時点でS521に示すような受信ゲートを通過
した信号のサンプリングが行なわれる。このサンプリン
グは例えば50μｓ毎に行なわれ、サンプリングされた信
号はA/D変換され、RAM13に供給される。この処理はS522
の「受信タイミング終了？」が「NO」の間行なわれ、S5
22が「YES」と判定されるとS523においてピーク時刻tp1
の検索が行なわれる。この検索はRAM13に格納したデー
タの中からピーク値を受信した時刻を見出すことによつ
て行なわれる。
次にS524に示すように、予測ピーク時刻tp2の計算を行
なう。この計算は受信信号のピーク値に比例して決まる
次の値を受信信号の始まり時刻に加算する。
なう。この計算は受信信号のピーク値に比例して決まる
次の値を受信信号の始まり時刻に加算する。
これは受信信号の大きさが０〜10Vの範囲であることお
よび、固い雪面の場合でも受信信号の大きさは伝搬路の
状態によつて第５図のように変化するが、ピーク値に達
するまでの受信信号の立上り時間ｔは受信信号の大きさ
にかかわらず略一定の1ms位である。一方、第６図に示
すようにスレシホールドレベルＬを越える時刻、すなわ
ち受信信号の始まり時刻は受信信号の大きさによつて変
わり、受信信号の大きさが大きいときはスレシホールド
レベルを越えてからピークになるまでの時間は長く、小
さいときは短かい。このため、ピーク値の大きさに応じ
て、受信信号の始まり時刻に前述の値を加えれば、受信
ピーク時刻が予測できる。
よび、固い雪面の場合でも受信信号の大きさは伝搬路の
状態によつて第５図のように変化するが、ピーク値に達
するまでの受信信号の立上り時間ｔは受信信号の大きさ
にかかわらず略一定の1ms位である。一方、第６図に示
すようにスレシホールドレベルＬを越える時刻、すなわ
ち受信信号の始まり時刻は受信信号の大きさによつて変
わり、受信信号の大きさが大きいときはスレシホールド
レベルを越えてからピークになるまでの時間は長く、小
さいときは短かい。このため、ピーク値の大きさに応じ
て、受信信号の始まり時刻に前述の値を加えれば、受信
ピーク時刻が予測できる。
受信ピーク時刻を予測するのは次のような理由による。
雪が何層にもわたり積つているときはそれぞれの層から
反射波が発生するので受信波形は第７図の点線で示すよ
うないくつものピークが発生し、これを検波すると実線
のような波形となる。図中、記号「ア」の時刻は雪の表
面からの受信時刻に略等しくなるが、記号「イ」の時刻
は雪面表面より数cm下部からの受信時刻になる。但し、
反射レベルが非常に小さいときは二点鎖線のような検波
波形となり「ア」の点が検出できず「ウ」の点しか観測
できず誤差が生ずる。このため反射波レベルが非常に小
さいときは予測ピーク時刻に補正を加えている。
雪が何層にもわたり積つているときはそれぞれの層から
反射波が発生するので受信波形は第７図の点線で示すよ
うないくつものピークが発生し、これを検波すると実線
のような波形となる。図中、記号「ア」の時刻は雪の表
面からの受信時刻に略等しくなるが、記号「イ」の時刻
は雪面表面より数cm下部からの受信時刻になる。但し、
反射レベルが非常に小さいときは二点鎖線のような検波
波形となり「ア」の点が検出できず「ウ」の点しか観測
できず誤差が生ずる。このため反射波レベルが非常に小
さいときは予測ピーク時刻に補正を加えている。
一方、雪面が柔らかな場合、表面からの反射波はほとん
どないため、反射波は内部からのものとなり、一般に前
述の方法で予測した予測ピーク時刻から求めた積雪は真
値より数cm低く計測される。このとき、反射波のレベル
に着目すると路面に雪がないときの反射波に比べ数10分
の１以下になつていることが多い。このように、反射波
のレベルが雪のないときの路面反射波に比べ例えば1/30
以下の時は、計測値が真値より2cm程度低くなることが
予測されるため、積雪2cmに相当する時間120μｓを前述
の予測ピーク時刻から引いた値を予測ピーク時刻とす
る。
どないため、反射波は内部からのものとなり、一般に前
述の方法で予測した予測ピーク時刻から求めた積雪は真
値より数cm低く計測される。このとき、反射波のレベル
に着目すると路面に雪がないときの反射波に比べ数10分
の１以下になつていることが多い。このように、反射波
のレベルが雪のないときの路面反射波に比べ例えば1/30
以下の時は、計測値が真値より2cm程度低くなることが
予測されるため、積雪2cmに相当する時間120μｓを前述
の予測ピーク時刻から引いた値を予測ピーク時刻とす
る。
S523,S524によつてピーク時刻が求められたら、S525に
よつてピーク時刻tp1と予測ピーク時刻tp2を比較する。
ここで、積雪は通常、真値より低目に計測されることが
あつても、高目に計測されることはないので、S525にお
いては短かい方の値をここで用いるピーク時刻として決
定する。
よつてピーク時刻tp1と予測ピーク時刻tp2を比較する。
ここで、積雪は通常、真値より低目に計測されることが
あつても、高目に計測されることはないので、S525にお
いては短かい方の値をここで用いるピーク時刻として決
定する。
ピーク時刻が決定したらこのデータと、S526において求
められた気温をもとに、S53において積雪計算処理を行
なう。これは送受波器取付高さ設定スイツチのデータを
Ｈ、送波から受波までの時間をtp、送受波器から雪面ま
での距離をｌ、音速をＶ、積雪をＤ気温をＴとすると、
次の処理で求められる。
められた気温をもとに、S53において積雪計算処理を行
なう。これは送受波器取付高さ設定スイツチのデータを
Ｈ、送波から受波までの時間をtp、送受波器から雪面ま
での距離をｌ、音速をＶ、積雪をＤ気温をＴとすると、
次の処理で求められる。
ｌ＝Ｖ×Tp/2 Ｄ＝Ｈ−ｌ Ｖ＝331.45＋0.61T この処理が終了するとS54に示すように有効・無効デー
タ判定処理が行なわれる。これは外乱雑音による誤計測
を避けるためで、具体的にはS540において次式によつて
有効データかどうか判定している。
タ判定処理が行なわれる。これは外乱雑音による誤計測
を避けるためで、具体的にはS540において次式によつて
有効データかどうか判定している。
ｘ−Ｄ＜ｙ＜ｘ＋Ｄ これは現在出力している過去Ｎ個の平均データｘ（cm）
に対して新たに計測した積雪ｙ（cm）が上下限範囲内に
あるか否かを判定するもので、Ｄは１〜99（cm）の範囲
で任意に設定できる値であり、上下限範囲外のデータを
無効データとする。
に対して新たに計測した積雪ｙ（cm）が上下限範囲内に
あるか否かを判定するもので、Ｄは１〜99（cm）の範囲
で任意に設定できる値であり、上下限範囲外のデータを
無効データとする。
有効データのときはS55において積雪値統計処理が行な
われるが、これは計測値が風その他の外乱等によつて刻
々と細かく変動することを防ぐもので、有効と判定した
過去Ｎ個のデータのうち、一番古い計測値と最新の計測
値を入換え、平均を求める。この平均値を最終の計測値
とし、平均値算出方法は移動平均値法とする。
われるが、これは計測値が風その他の外乱等によつて刻
々と細かく変動することを防ぐもので、有効と判定した
過去Ｎ個のデータのうち、一番古い計測値と最新の計測
値を入換え、平均を求める。この平均値を最終の計測値
とし、平均値算出方法は移動平均値法とする。
無効データのときはS56において無効データ統計処理が
行なわれるが、これは無効性のチエツクのためのもの
で、無効と判定したデータが連続してＮ個に達したと
き、その分散を求めることによつて行なう。そして、無
効データの分散と、有効データの分散を比較し、無効デ
ータの分散がより小さい場合、無効データと有効データ
の入換を行なう。
行なわれるが、これは無効性のチエツクのためのもの
で、無効と判定したデータが連続してＮ個に達したと
き、その分散を求めることによつて行なう。そして、無
効データの分散と、有効データの分散を比較し、無効デ
ータの分散がより小さい場合、無効データと有効データ
の入換を行なう。
以上の処理が終了すると、S57に示す出力処理が行なわ
れ、表示出力信号、アナログ出力信号、デイジタル出力
信号が送出される。
れ、表示出力信号、アナログ出力信号、デイジタル出力
信号が送出される。
なお、本発明は積雪量測定の場合について述べたが、以
上の説明から、明らかなように反射面が雪でなく、粉体
のように柔らかく超音波の一部を吸収するような物のレ
ベルを測定する場合にも有効である。
上の説明から、明らかなように反射面が雪でなく、粉体
のように柔らかく超音波の一部を吸収するような物のレ
ベルを測定する場合にも有効である。
以上説明したようにこの発明は、実測したピーク時刻
か、予測ピーク時刻のいずれか短い方の値によつて測定
を行なうようにしたので、従来のように雪面が柔らかい
ときの測定誤差がなくなるという効果を有する。
か、予測ピーク時刻のいずれか短い方の値によつて測定
を行なうようにしたので、従来のように雪面が柔らかい
ときの測定誤差がなくなるという効果を有する。
第１図はこの発明の一実施例を示すフローチャート、第
２図はこの発明を適用して構成した装置の一例を示すブ
ロツク図、第３図は各部波形図、第４図は送信タイミン
グと受信タイミングの関係を示す図、第５図は信号レベ
ルとピーク時刻との関係を示す図、第６図は信号レベル
とスレシホールドレベルとの関係を示す図、第７図は受
信波形を示す図である。 １……送受波器、３……送受波タイミング発生回路、４
……CPU、５……受波増幅回路。
２図はこの発明を適用して構成した装置の一例を示すブ
ロツク図、第３図は各部波形図、第４図は送信タイミン
グと受信タイミングの関係を示す図、第５図は信号レベ
ルとピーク時刻との関係を示す図、第６図は信号レベル
とスレシホールドレベルとの関係を示す図、第７図は受
信波形を示す図である。 １……送受波器、３……送受波タイミング発生回路、４
……CPU、５……受波増幅回路。
Claims (1)
- 【請求項１】超音波反射波のピーク時刻から積雪量を測
定する積雪深測定装置において、受信信号がスレシホー
ルドレベルを越えた時刻に対し受信信号のピークレベル
に比例して決まる所定時間を計測する第１の予測ピーク
時刻計測手段と、第１の予測ピーク時刻に補正値を加え
た値を演算する第２の予測ピーク時刻計測手段と、受信
信号のレベルが所定値以上のときは第１の予測ピーク時
刻を予測ピーク時刻とし，受信信号のレベルが所定値未
満のときは第２の予測ピーク時刻を予測ピーク時刻と
し，予測ピーク時刻と実測したピーク時刻のうち短かい
方の値をピーク時刻として採用する予想ピーク時刻決定
手段とを備えたことを特徴とする積雪深測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62171159A JPH079469B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 積雪深測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62171159A JPH079469B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 積雪深測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6415692A JPS6415692A (en) | 1989-01-19 |
| JPH079469B2 true JPH079469B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=15918082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62171159A Expired - Lifetime JPH079469B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 積雪深測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079469B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11211846A (ja) * | 1998-01-22 | 1999-08-06 | Yokogawa Electric Corp | 積雪深計 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6986076B2 (ja) * | 2016-09-22 | 2021-12-22 | シグニファイ ホールディング ビー ヴィSignify Holding B.V. | インテリジェント照明を介した洪水位置特定及び通知 |
| JP7604003B2 (ja) | 2022-06-14 | 2024-12-23 | 株式会社Blossom Energy | 原子炉システム |
-
1987
- 1987-07-10 JP JP62171159A patent/JPH079469B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11211846A (ja) * | 1998-01-22 | 1999-08-06 | Yokogawa Electric Corp | 積雪深計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6415692A (en) | 1989-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080201 Year of fee payment: 13 |