JPH10186048A - 埋設物、地層の構成、堆積物の性質の測定方法及び装置 - Google Patents
埋設物、地層の構成、堆積物の性質の測定方法及び装置Info
- Publication number
- JPH10186048A JPH10186048A JP9086547A JP8654797A JPH10186048A JP H10186048 A JPH10186048 A JP H10186048A JP 9086547 A JP9086547 A JP 9086547A JP 8654797 A JP8654797 A JP 8654797A JP H10186048 A JPH10186048 A JP H10186048A
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- acoustic
- signal
- measuring
- sediment
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 浅い海及び沿岸地帯における埋設物、地層の
構成及び堆積物の性質の測定を可能とする。 【解決手段】 音響信号を送信して、散乱信号を受信す
る。音響源１２及び受信器アレイ１８が、散乱信号と送
信信号の相関をとるために使用される。
構成及び堆積物の性質の測定を可能とする。 【解決手段】 音響信号を送信して、散乱信号を受信す
る。音響源１２及び受信器アレイ１８が、散乱信号と送
信信号の相関をとるために使用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、埋設物、地層の構
成及び堆積物の性質の非破壊的な測定方法に関する。特
に、本発明は、発振器から信号を送信し、埋設物、地層
又は堆積物によって散乱された信号を受信器によって受
信する方法に関する。この測定方法を実施するための装
置も提供される。
成及び堆積物の性質の非破壊的な測定方法に関する。特
に、本発明は、発振器から信号を送信し、埋設物、地層
又は堆積物によって散乱された信号を受信器によって受
信する方法に関する。この測定方法を実施するための装
置も提供される。
【０００２】
【従来の技術】米海軍の研究の焦点は、深海から浅い海
に移り、水陸両用作戦及び水雷対策が行われる沿岸地帯
が最も関心のある地域となっている。浅い海は底が限ら
れており、従って、従来の音響ソナーは、あまり有用で
はない。浅い海における音響波の伝搬及び堆積物からの
散乱の理解、及び、結果して起こる浅い海用ソナーの開
発は、非常に重要な研究領域となっている。
に移り、水陸両用作戦及び水雷対策が行われる沿岸地帯
が最も関心のある地域となっている。浅い海は底が限ら
れており、従って、従来の音響ソナーは、あまり有用で
はない。浅い海における音響波の伝搬及び堆積物からの
散乱の理解、及び、結果して起こる浅い海用ソナーの開
発は、非常に重要な研究領域となっている。
【０００３】先行技術は、地震波の反射とコアリングに
頼っている。地震波の反射は、しばしば時間がかかり、
ぎりぎりの分解能や精度しか得られない。コアリングは
正確であるが、多くの適用分野において実用的ではな
い。浅い海の堆積物を迅速且つ正確に調査する方法が望
まれている。
頼っている。地震波の反射は、しばしば時間がかかり、
ぎりぎりの分解能や精度しか得られない。コアリングは
正確であるが、多くの適用分野において実用的ではな
い。浅い海の堆積物を迅速且つ正確に調査する方法が望
まれている。
【０００４】堆積物の剪断強度は、水陸両用作戦や水雷
埋設のための沿岸地帯堆積層の耐荷重能力を評価する上
で有用である。同様に、堆積物内の密度、音速及び減衰
の変化は、ソナーによる水雷の検出に有用である。
埋設のための沿岸地帯堆積層の耐荷重能力を評価する上
で有用である。同様に、堆積物内の密度、音速及び減衰
の変化は、ソナーによる水雷の検出に有用である。
【０００５】ここに引用して取り込む、山本の米国特許
５４０６５３０号は、間隙比や透水係数の値や、その変
化、剪断係数及び剪断強度の断面分布を得るための、堆
積層の物理的性質を測定する非破壊方法を開示してい
る。一方の探査孔中にハイドロホンが配置され、他方の
探査孔中に地震エネルギの発振器として疑似ランダムバ
イナリシークエンス（Pseudo Random Binary Sequence
；ＰＲＢＳ）コード発生器が配置される。地震波の特
性は、孔井間トモグラフィを用いて、発振器からハイド
ロホンに伸びる経路中で測定される。この米国特許第５
４０６５３０号に開示された方法は、多くの利点を有す
る。
５４０６５３０号は、間隙比や透水係数の値や、その変
化、剪断係数及び剪断強度の断面分布を得るための、堆
積層の物理的性質を測定する非破壊方法を開示してい
る。一方の探査孔中にハイドロホンが配置され、他方の
探査孔中に地震エネルギの発振器として疑似ランダムバ
イナリシークエンス（Pseudo Random Binary Sequence
；ＰＲＢＳ）コード発生器が配置される。地震波の特
性は、孔井間トモグラフィを用いて、発振器からハイド
ロホンに伸びる経路中で測定される。この米国特許第５
４０６５３０号に開示された方法は、多くの利点を有す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磯波や
海岸の縦方向や横断方向の海流は、一晩で、海底の地形
や堆積物の組成を迅速に変えてしまう。対立する環境的
な力及び浅い海が、堆積物の組成や構成の測定を難しく
している。沿岸地帯における海底内の堆積物の組成及び
構成を、正確且つ迅速に測定する方法が、緊急に望まれ
ている。
海岸の縦方向や横断方向の海流は、一晩で、海底の地形
や堆積物の組成を迅速に変えてしまう。対立する環境的
な力及び浅い海が、堆積物の組成や構成の測定を難しく
している。沿岸地帯における海底内の堆積物の組成及び
構成を、正確且つ迅速に測定する方法が、緊急に望まれ
ている。
【０００７】沿岸地帯（高潮線と低潮線の間の生物地理
学地帯）の堆積物の構成の時間的及び空間的な変化を測
定するための改良された方法が望まれている。従来の方
法を用いたのでは、このような変化を測定することがで
きなかった。
学地帯）の堆積物の構成の時間的及び空間的な変化を測
定するための改良された方法が望まれている。従来の方
法を用いたのでは、このような変化を測定することがで
きなかった。
【０００８】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、埋設物、地層の構成及び堆積物の性
質の測定方法を提供することを課題とする。
くなされたもので、埋設物、地層の構成及び堆積物の性
質の測定方法を提供することを課題とする。
【０００９】本発明のもう一つの課題は、埋設物、地層
の構成及び堆積物の性質の測定装置を提供することにあ
る。
の構成及び堆積物の性質の測定装置を提供することにあ
る。
【００１０】本発明の他の課題は、明細書及び図面に照
らして明らかになるであろう。
らして明らかになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】堆積物中を伝搬する音波
は、水雷のような埋設物、断層のような地層の特徴、及
び、密度や音速のような堆積物の性質の揺らぎによって
散乱されることが発見された。更に、散乱波の場は、密
度の変化及び音速の分布から数学的に計算されることが
発見された。散乱体の場所や強度は、散乱波の場から計
算される。
は、水雷のような埋設物、断層のような地層の特徴、及
び、密度や音速のような堆積物の性質の揺らぎによって
散乱されることが発見された。更に、散乱波の場は、密
度の変化及び音速の分布から数学的に計算されることが
発見された。散乱体の場所や強度は、散乱波の場から計
算される。
【００１２】本発明の方法は、地中の埋設物、地層の特
徴又は堆積物の性質の揺らぎを位置決めするための幾つ
かのステップを含む。受信器アレイが、地中や、海のよ
うな水中に配置される。音響源が、信号を送信するため
に、地中や水中に配置される。受信器アレイによって受
信された信号が記録される。散乱波の到達時間を測定す
るために、受信信号と送信信号の相関がとられる。この
相関信号を用いて、空間−時間波の場の図が発生され
る。次いで、時間−空間波の場の図中に、散乱体が位置
決めされる。
徴又は堆積物の性質の揺らぎを位置決めするための幾つ
かのステップを含む。受信器アレイが、地中や、海のよ
うな水中に配置される。音響源が、信号を送信するため
に、地中や水中に配置される。受信器アレイによって受
信された信号が記録される。散乱波の到達時間を測定す
るために、受信信号と送信信号の相関がとられる。この
相関信号を用いて、空間−時間波の場の図が発生され
る。次いで、時間−空間波の場の図中に、散乱体が位置
決めされる。
【００１３】
【発明の実施の形態】堆積物の密度及び音速の変化に基
づく音響散乱の物理的に調和する理論が発見された。こ
の理論は、山本徳夫博士によって書かれた“Acoustic S
cattering inthe Ocean from Velocity and Density Fl
uctuations in the Sediments（堆積物中の速度及び密
度の揺らぎから見た海中の音響散乱）”と題する論文に
記載され、“The Journal of the Acoustical Society
of America”９９巻（１９９６年）２号８６６頁から８
７９頁で発行されている。
づく音響散乱の物理的に調和する理論が発見された。こ
の理論は、山本徳夫博士によって書かれた“Acoustic S
cattering inthe Ocean from Velocity and Density Fl
uctuations in the Sediments（堆積物中の速度及び密
度の揺らぎから見た海中の音響散乱）”と題する論文に
記載され、“The Journal of the Acoustical Society
of America”９９巻（１９９６年）２号８６６頁から８
７９頁で発行されている。
【００１４】堆積物中の密度の変化が、浅い海中の音響
散乱の主な機構であることが発見されている。海底の後
方散乱を正確且つ迅速に測定するために、独特のソナー
装置及び方法が発見されている。
散乱の主な機構であることが発見されている。海底の後
方散乱を正確且つ迅速に測定するために、独特のソナー
装置及び方法が発見されている。
【００１５】堆積物分類用ソナーの一実施形態を図１に
示す。図１に示されるソナーの実施形態は、沿岸地帯
や、浅い海及び深海の中の堆積物からの音響散乱を、ほ
ぼ瞬間的に測定する。堆積物中の密度、音速、剪断強度
及び減衰構造に一義的に関係するのは、この後方散乱で
ある。堆積物の構成が、海底の後方散乱データから得ら
れる。
示す。図１に示されるソナーの実施形態は、沿岸地帯
や、浅い海及び深海の中の堆積物からの音響散乱を、ほ
ぼ瞬間的に測定する。堆積物中の密度、音速、剪断強度
及び減衰構造に一義的に関係するのは、この後方散乱で
ある。堆積物の構成が、海底の後方散乱データから得ら
れる。
【００１６】散乱体からの散乱波の場は、通常非常に弱
いので、従来は、強い地震のような受動的な発振源とは
異なり、能動的な発振器を用いて散乱体の位置を知るこ
とは無理であると考えられていた。ここに引用して取り
込む、米国特許第５４０６５３０号に記載されたような
疑似ランダムバイナリシークエンス（ＰＲＢＳ）信号
が、好ましくは、埋設物や離れた断層からの弱い散乱波
の場を測定するために用いられる。
いので、従来は、強い地震のような受動的な発振源とは
異なり、能動的な発振器を用いて散乱体の位置を知るこ
とは無理であると考えられていた。ここに引用して取り
込む、米国特許第５４０６５３０号に記載されたような
疑似ランダムバイナリシークエンス（ＰＲＢＳ）信号
が、好ましくは、埋設物や離れた断層からの弱い散乱波
の場を測定するために用いられる。
【００１７】図１に示す如く、音響信号１４を発生し、
堆積物１６に向けて送信するための発振器１２がソナー
１０に備えられている。ソナー１０は、更に、堆積物１
６によって散乱された音響信号を受信するための受信器
アレイ１８を含んでいる。発振器１２及び受信器アレイ
１８は、本実施形態では、海底の堆積物１６上に置かれ
たサポート２０に取り付けられている。
堆積物１６に向けて送信するための発振器１２がソナー
１０に備えられている。ソナー１０は、更に、堆積物１
６によって散乱された音響信号を受信するための受信器
アレイ１８を含んでいる。発振器１２及び受信器アレイ
１８は、本実施形態では、海底の堆積物１６上に置かれ
たサポート２０に取り付けられている。
【００１８】発振器１２は、例えば１５ｋＨｚで１６０
ｄＢの発振器とすることができる。より好ましくは、発
振器１２は、５−６０ｋＨｚで２００ｄＢの圧電発振器
で作ることができる。受信器アレイ１８は、好ましく
は、２つの直交した３２チャンネルのハイドロホンアレ
イ（合計６４チャンネル）と、リアルタイムのデジタル
アレイプロセッサによって構成される。より好ましく
は、３つの直交する３２チャンネルのハイドロホンアレ
イ（合計９６チャンネル）を備えることができる。
ｄＢの発振器とすることができる。より好ましくは、発
振器１２は、５−６０ｋＨｚで２００ｄＢの圧電発振器
で作ることができる。受信器アレイ１８は、好ましく
は、２つの直交した３２チャンネルのハイドロホンアレ
イ（合計６４チャンネル）と、リアルタイムのデジタル
アレイプロセッサによって構成される。より好ましく
は、３つの直交する３２チャンネルのハイドロホンアレ
イ（合計９６チャンネル）を備えることができる。
【００１９】ソナー１０は、海底からの音響後方散乱
を、好ましくは、１００ｍ半径内のかすめ角（grazing
angle ）及び方位角に関し、７．５から１５ｋＨｚの間
の周波数で、ほぼ瞬間的に測定する。音響後方散乱デー
タは、例えば、半径１００ｍ、深さ１０ｍの体積内の堆
積物について、密度、音速、減衰及び剪断強度の構成に
変えられる。
を、好ましくは、１００ｍ半径内のかすめ角（grazing
angle ）及び方位角に関し、７．５から１５ｋＨｚの間
の周波数で、ほぼ瞬間的に測定する。音響後方散乱デー
タは、例えば、半径１００ｍ、深さ１０ｍの体積内の堆
積物について、密度、音速、減衰及び剪断強度の構成に
変えられる。
【００２０】ソナー１０は、例えば、図１に示すよう
に、海底上に配備され、又は、海面上の艦船、潜水艦、
海洋無人探査機（ＲＯＶ）、航空機（ＡＶ）のような、
移動する台上に取り付けられる。
に、海底上に配備され、又は、海面上の艦船、潜水艦、
海洋無人探査機（ＲＯＶ）、航空機（ＡＶ）のような、
移動する台上に取り付けられる。
【００２１】２００ｄＢの広帯域（５−６０ｋＨｚ）圧
電発振器、３つの３２チャンネルのハイドロホンアレイ
及び導体ケーブルは、International Transducer Corpo
rationから入手可能である。スタッキング及びビーム形
成計算用の９６チャンネル信号用のリアルタイムデジタ
ル信号プロセッサは、Yamamoto Engineering Corporati
onの一部門であるTropical Electronycs Inc. から入手
可能である。アレイプロセッサシステムは、望ましく
は、９６チャンネル用の１チャンネル当り１２ビット３
００ｋＨｚのＡ／Ｄボードと、最大３００ｋＨｚでリア
ルタイムのスタッキング計算及び９６チャンネル用のリ
アルタイム相互相関計算を行うためのボードを有してい
る。
電発振器、３つの３２チャンネルのハイドロホンアレイ
及び導体ケーブルは、International Transducer Corpo
rationから入手可能である。スタッキング及びビーム形
成計算用の９６チャンネル信号用のリアルタイムデジタ
ル信号プロセッサは、Yamamoto Engineering Corporati
onの一部門であるTropical Electronycs Inc. から入手
可能である。アレイプロセッサシステムは、望ましく
は、９６チャンネル用の１チャンネル当り１２ビット３
００ｋＨｚのＡ／Ｄボードと、最大３００ｋＨｚでリア
ルタイムのスタッキング計算及び９６チャンネル用のリ
アルタイム相互相関計算を行うためのボードを有してい
る。
【００２２】本発明の方法は、地中の埋設物、地層の特
徴又は堆積物の性質の揺らぎを発見するために、図１に
示した実施形態のようなソナーを使用する。アレイ１８
のような１以上の受信器アレイが、地中、又は、例えば
図１中に示したように、海洋のような水中に配置され
る。発振器１２のような音響源が、信号を送信するため
に、地中又は水中に配置される。
徴又は堆積物の性質の揺らぎを発見するために、図１に
示した実施形態のようなソナーを使用する。アレイ１８
のような１以上の受信器アレイが、地中、又は、例えば
図１中に示したように、海洋のような水中に配置され
る。発振器１２のような音響源が、信号を送信するため
に、地中又は水中に配置される。
【００２３】発振器は、音響信号を送信するために、好
ましくは、図１中に示したアレイの間のような、受信器
アレイに対応する場所に位置決めされる。例えばアレイ
から離れた、発振器の他の配置も検討されている。図１
に示した発振器とアレイの相対的な配置は、音響後方散
乱を測定するのに適した「一体型（monostatic）配置」
である。図１に示したソナーは、例えば、発振器を受信
器から離れた位置に動かすことによって、「分離型（bi
static）配置」で前方散乱を測定するように変えること
ができる。
ましくは、図１中に示したアレイの間のような、受信器
アレイに対応する場所に位置決めされる。例えばアレイ
から離れた、発振器の他の配置も検討されている。図１
に示した発振器とアレイの相対的な配置は、音響後方散
乱を測定するのに適した「一体型（monostatic）配置」
である。図１に示したソナーは、例えば、発振器を受信
器から離れた位置に動かすことによって、「分離型（bi
static）配置」で前方散乱を測定するように変えること
ができる。
【００２４】アレイ１８は、データ獲得後、所望の立体
角領域に向きを変えられる。
角領域に向きを変えられる。
【００２５】受信器によって受信された信号は記録され
る。受信信号及び送信信号は、散乱波の到着時間を測定
するために相関がとられる。この相関信号及び公知のビ
ーム形成技術を用いて、空間−時間波の場の図が作られ
る。次いで、空間−時間波の場の図中に散乱体が位置決
めされる。
る。受信信号及び送信信号は、散乱波の到着時間を測定
するために相関がとられる。この相関信号及び公知のビ
ーム形成技術を用いて、空間−時間波の場の図が作られ
る。次いで、空間−時間波の場の図中に散乱体が位置決
めされる。
【００２６】ソナーシステムによって得られる像は、好
ましくは、ＰＲＢＳ発振器を用いることによって、２８
６倍に増強される。ＰＲＢＳ発振器を用いることによっ
て、調査範囲も、好ましくは２８６倍拡大される。より
多く平均化した長いＰＲＢＳコード長を用いることによ
って、像の増強度合及び調査範囲は、必要であれば限り
なく大きくすることができる。例えば、単発（single
shot）型の発振器のような従来の発振器や、周波数変調
（ＦＭ）掃引のような他のコード信号も代わりに用いる
ことができる。
ましくは、ＰＲＢＳ発振器を用いることによって、２８
６倍に増強される。ＰＲＢＳ発振器を用いることによっ
て、調査範囲も、好ましくは２８６倍拡大される。より
多く平均化した長いＰＲＢＳコード長を用いることによ
って、像の増強度合及び調査範囲は、必要であれば限り
なく大きくすることができる。例えば、単発（single
shot）型の発振器のような従来の発振器や、周波数変調
（ＦＭ）掃引のような他のコード信号も代わりに用いる
ことができる。
【００２７】図１に示した受信器アレイのオフセットし
たクロス配置の実施形態は、鋭い方向分解能を与える。
この方向分解能は、アレイ上の受信器の数を増やすこと
によって、更に改良される。
たクロス配置の実施形態は、鋭い方向分解能を与える。
この方向分解能は、アレイ上の受信器の数を増やすこと
によって、更に改良される。
【００２８】本発明により、埋設物だけでなく、堆積物
の性質や、断層のような地層の構成も測定され得る。本
発明のソナーは、更に、沿岸地帯や浅い海や深海中の堆
積物内の剪断強度、密度、音速の変化についての情報も
与える。
の性質や、断層のような地層の構成も測定され得る。本
発明のソナーは、更に、沿岸地帯や浅い海や深海中の堆
積物内の剪断強度、密度、音速の変化についての情報も
与える。
【００２９】
【実施例１】フロリダ州フォリントピアス（Ft．Pierc
e）で実施された海洋実験で得られた空間−時間散乱図
の例を図２に示す。図１に示したと同様なソナーの実施
形態が用いられた。散乱図を生成するために、１０ｋＨ
ｚで２０回平均した４０９５サイクルのＰＲＢＳシーク
エンスが用いられた。海底下約１ｍの水平面で、オフセ
ットされたクロスアレイの３６０°周囲の像が形成され
るように、表示に際して時間でゲートが掛けられた。強
い散乱体（埋設物）が、受信器アレイ直下の薄い色のス
ポットで示されている。北方向の海底を通る垂直断面が
図３に示されている。垂直軸は、ＰＲＢＳ音響信号の往
復（two way ）伝搬時間（無次元）であり、水平軸は入
射角を示す。図３に示す散乱図中に、多くの堆積物層が
見える。図４は、受信器アレイによって得られた鋭い方
向性分解能を示す。方向分解能は、例えば、受信器の数
を増やすことによって向上する。
e）で実施された海洋実験で得られた空間−時間散乱図
の例を図２に示す。図１に示したと同様なソナーの実施
形態が用いられた。散乱図を生成するために、１０ｋＨ
ｚで２０回平均した４０９５サイクルのＰＲＢＳシーク
エンスが用いられた。海底下約１ｍの水平面で、オフセ
ットされたクロスアレイの３６０°周囲の像が形成され
るように、表示に際して時間でゲートが掛けられた。強
い散乱体（埋設物）が、受信器アレイ直下の薄い色のス
ポットで示されている。北方向の海底を通る垂直断面が
図３に示されている。垂直軸は、ＰＲＢＳ音響信号の往
復（two way ）伝搬時間（無次元）であり、水平軸は入
射角を示す。図３に示す散乱図中に、多くの堆積物層が
見える。図４は、受信器アレイによって得られた鋭い方
向性分解能を示す。方向分解能は、例えば、受信器の数
を増やすことによって向上する。
【００３０】
【実施例２】図１に示される実施形態による沿岸地帯埋
設物分類用ソナーが、直接測定と孔井間トモグラフィの
結果の比較によって海洋で試験された。使用された発振
器は、１５ｋＨｚで１６０ｄＢの発振器であった。半径
１００ｍ内のかすめ角及び方位角に関して、７．５から
１５ｋＨｚの間の周波数で、音響海底後方散乱が瞬間的
に測定された。音響後方散乱データは、半径１００ｍ、
深さ１０ｍの体積の堆積物について、密度、音速、減衰
及び剪断強度の構成に変換された。海底堆積物の密度、
音速及び剪断強度の像が、フロリダ海峡の典型的な浅い
海のシルト海底に対する図５乃至図７に示すように、高
分解能で得られた。
設物分類用ソナーが、直接測定と孔井間トモグラフィの
結果の比較によって海洋で試験された。使用された発振
器は、１５ｋＨｚで１６０ｄＢの発振器であった。半径
１００ｍ内のかすめ角及び方位角に関して、７．５から
１５ｋＨｚの間の周波数で、音響海底後方散乱が瞬間的
に測定された。音響後方散乱データは、半径１００ｍ、
深さ１０ｍの体積の堆積物について、密度、音速、減衰
及び剪断強度の構成に変換された。海底堆積物の密度、
音速及び剪断強度の像が、フロリダ海峡の典型的な浅い
海のシルト海底に対する図５乃至図７に示すように、高
分解能で得られた。
【００３１】フロリダ海峡のシルト海底で測定した海底
後方散乱強度（Bottom BackscatterStrength；ＢＢＳ）
を、図８及び図９に示す。堆積物の構成は、ＢＢＳデー
タを、ここに引用して取り込む“Acoustic Scattering
in the Ocean from Verocityand Density Fluctuations
in the Sediments（堆積物中の速度及び密度の揺らぎ
から見た海中の音響散乱）”と題する論文に記載された
山本の理論に従って変換することによって得られた。Ｂ
ＢＳデータから変換された堆積物の性質は、次の表１で
孔井間トモグラフィーの実験から測定されたものと比較
された。
後方散乱強度（Bottom BackscatterStrength；ＢＢＳ）
を、図８及び図９に示す。堆積物の構成は、ＢＢＳデー
タを、ここに引用して取り込む“Acoustic Scattering
in the Ocean from Verocityand Density Fluctuations
in the Sediments（堆積物中の速度及び密度の揺らぎ
から見た海中の音響散乱）”と題する論文に記載された
山本の理論に従って変換することによって得られた。Ｂ
ＢＳデータから変換された堆積物の性質は、次の表１で
孔井間トモグラフィーの実験から測定されたものと比較
された。
【００３２】
【表１】
【００３３】２つの方法による結果は、非常によく一致
しており、図１に示されたソナーの実施形態によって、
浅い海及び沿岸地帯における海底の密度、音速及び剪断
強度についての堆積物の構成が正確に測定されているこ
とが確認できた。
しており、図１に示されたソナーの実施形態によって、
浅い海及び沿岸地帯における海底の密度、音速及び剪断
強度についての堆積物の構成が正確に測定されているこ
とが確認できた。
【図１】本発明による装置の一実施形態を示す配置図
【図２】空間−時間波の場の図の例を示す平面図
【図３】本発明の実施形態によって生成された、海底を
通る垂直断面を示す線図
通る垂直断面を示す線図
【図４】本発明による方法の実施形態によって得られた
方向分解能を示す線図
方向分解能を示す線図
【図５】浅い海中のシルト海底について測定した音速の
像を示す線図
像を示す線図
【図６】浅い海中のシルト海底について測定した密度の
像を示す線図
像を示す線図
【図７】浅い海中のシルト海底について測定した剪断強
度の像を示す線図
度の像を示す線図
【図８】浅い海中のシルト地域で測定した後方散乱強度
を示す線図
を示す線図
【図９】測定された後方散乱を、堆積物の密度及び音速
の変化による音響散乱と比較して示す線図
の変化による音響散乱と比較して示す線図
１０…ソナー １２…発振器 １４…音響信号 １６…堆積物 １８…受信器アレイ ２０…サポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トクオ ヤマモト アメリカ合衆国、 フロリダ州 33176 マイアミ、 89ティーエイチ アベニュ、 エス．ダブリュ． 12200
Claims (17)
- 【請求項１】信号を送信し、埋設物、地層の構成又は堆
積物の性質によって散乱された信号を受信することによ
って、埋設物、地層の構成又は堆積物の性質を測定する
ための方法において、 （ａ）音響信号を受信するようにされた複数の受信器か
らなる、少なくとも１つの受信器アレイを地中又は水中
に位置決めし、 （ｂ）音響信号を発生し、送信するようにされた音響源
を、地中又は水中に位置決めし、 （ｃ）前記音響源から地中に音響信号を送信し、 （ｄ）前記埋設物、地層又は堆積物に対する衝突によっ
て前記音響信号に散乱信号を発生させ、 （ｅ）該散乱信号を前記受信器アレイによって受信し、 （ｆ）前記受信器アレイによって受信された前記散乱信
号と、前記音響源によって送信された音響信号の相関を
とることによって、前記受信器アレイでの前記散乱信号
の到着時間を測定し、 （ｇ）前記散乱信号の位置を見つけることによって、前
記埋設物の位置、地層の性質又は堆積物の性質を検出す
ることを特徴とする埋設物、地層の構成、堆積物の性質
の測定方法。 - 【請求項２】請求項１において、前記位置決めが、前記
受信器アレイを前記水中に位置決めし、前記音響源を該
水中に位置決めすることによって行われることを特徴と
する埋設物、地層の構成、堆積物の性質の測定方法。 - 【請求項３】請求項１において、少なくとも２つの受信
器アレイが地中又は水中に位置決めされ、前記位置決め
が、音響の後方散乱を測定するために、前記音響源を、
２つの前記受信器アレイのほぼ中間に位置決めすること
によって行われることを特徴とする埋設物、地層の構
成、堆積物の性質の測定方法。 - 【請求項４】請求項１において、前記の位置決めが、音
響の前方散乱を測定するために、前記受信器アレイを、
前記音響源から離れた位置に位置決めすることによって
行われることを特徴とする埋設物、地層の構成、堆積物
の性質の測定方法。 - 【請求項５】請求項１において、前記測定が、空間−時
間波の場の図を発生することによって行われ、前記検出
が、該空間−時間波の場の図中に前記散乱信号を位置付
けることによって行われることを特徴とする埋設物、地
層の構成、堆積物の性質の測定方法。 - 【請求項６】請求項１において、前記伝搬が、疑似ラン
ダムコードバイナリシークエンス信号を伝搬することに
よって行われることを特徴とする埋設物、地層又は堆積
物の測定方法。 - 【請求項７】信号を送信し、埋設物、地層の構成又は堆
積物の性質によって散乱された信号を受信することによ
って、埋設物、地層の構成又は堆積物の性質を測定する
ための装置において、 埋設物、地層又は堆積物によって散乱される音響信号
を、地中又は水中に送信するようにされた、地中又は水
中に位置決めされる音響源と、 前記音響源によって送信された音響信号を受信するよう
にされた、地中又は水中に位置決めされる、少なくとも
１つの受信器アレイと、 該受信器アレイのところで前記音響信号の到着時間を測
定するために前記受信器アレイに接続され、前記受信器
アレイによって受信された音響信号と、前記音響源によ
って送信された音響信号の相関をとるようにされた手段
と、 散乱された音響信号の位置を見つけることが可能な波の
場の図を発生するために、前記手段に接続された、空間
−時間波の場の図の発生器と、 を備えたことを特徴とする埋設物、地層の構成、堆積物
の性質の測定装置。 - 【請求項８】請求項７において、前記音響源が前記水中
に位置決めされ、前記受信器アレイも前記水中に位置決
めされることを特徴とする埋設物、地層の構成、堆積物
の性質の測定装置。 - 【請求項９】請求項７において、前記装置が、少なくと
も２つの受信器アレイを含み、該受信器アレイが後方散
乱信号を受信するように、前記音響源が、この２つの受
信器アレイのほぼ中間に位置決めされていることを特徴
とする埋設物、地層の構成、堆積物の性質の測定装置。 - 【請求項１０】請求項７において、前記受信器アレイが
前方散乱信号を受信するように、該受信器アレイが前記
音響源から離れた位置に位置決めされていることを特徴
とする埋設物、地層の構成、堆積物の性質の測定装置。 - 【請求項１１】請求項７において、前記音響源が、地表
近くのサポートに取り付けられていることを特徴とする
埋設物、地層の構成、堆積物の性質の測定装置。 - 【請求項１２】請求項７において、前記音響源が、少な
くとも１５ｋＨｚで１６０ｄＢの発振器を有すること特
徴とする埋設物、地層の構成、堆積物の性質の測定装
置。 - 【請求項１３】請求項１２において、前記音響源が、少
なくとも２００ｄＢの圧電発振器を有することを特徴と
する埋設物、地層の構成、堆積物の性質の測定装置。 - 【請求項１４】請求項７において、前記受信器アレイ
が、アレイプロセッサに接続された複数のハイドロホン
を有することを特徴とする埋設物、地層の構成、堆積物
の性質の測定装置。 - 【請求項１５】請求項７において、前記装置が、少なく
とも２つの受信器アレイを含み、該受信器アレイの１つ
が、他の１つにほぼ直交するように配向されていること
を特徴とする埋設物、地層の構成、堆積物の性質の測定
装置。 - 【請求項１６】請求項７において、前記装置が、３つの
前記受信器アレイを有することを特徴とする埋設物、地
層の構成、堆積物の性質の測定装置。 - 【請求項１７】請求項７において、前記音響源が、疑似
ランダムバイナリ信号を送信するように構成されている
ことを特徴とする埋設物、地層の構成、堆積物の性質の
測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1484696P | 1996-04-04 | 1996-04-04 | |
| US60/014846 | 1996-04-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10186048A true JPH10186048A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=21768095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9086547A Pending JPH10186048A (ja) | 1996-04-04 | 1997-04-04 | 埋設物、地層の構成、堆積物の性質の測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10186048A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010071957A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Hitachi Ltd | 音波撮像装置 |
| JP2010175429A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Hitachi Ltd | 合成開口ソーナー |
| CN111650159A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-11 | 自然资源部第一海洋研究所 | 一种海面反向散射强度测量方法 |
| CN115451877A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-09 | 天津大学 | 超音速分离器液滴沉积量与沉积位置声学预测方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6298286A (ja) * | 1985-08-29 | 1987-05-07 | アンステイテイ フランセ−ズ ド ペトロ−ル | 水中の反射体の音波反射係数を測定するシステム |
| JPS62175686A (ja) * | 1985-10-30 | 1987-08-01 | アンステイテイ フランセ−ズ ド ペトロ−ル | コ−ド化された振動波信号を用いる海底地震調査方法およびその装置 |
| JPH02236486A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-09-19 | Shell Internatl Res Maatschappij Bv | 海洋地震データの処理方法 |
| JPH06185287A (ja) * | 1992-12-18 | 1994-07-05 | Oyo Corp | トンネル切り羽の前方予知方法 |
| JPH06294793A (ja) * | 1992-08-18 | 1994-10-21 | Yamamoto Eng Corp | 地層の物理特性の音響波を用いた非破壊測定方法 |
| JPH0743204A (ja) * | 1993-07-27 | 1995-02-14 | Nec Corp | 水中音響信号検出器 |
-
1997
- 1997-04-04 JP JP9086547A patent/JPH10186048A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6298286A (ja) * | 1985-08-29 | 1987-05-07 | アンステイテイ フランセ−ズ ド ペトロ−ル | 水中の反射体の音波反射係数を測定するシステム |
| JPS62175686A (ja) * | 1985-10-30 | 1987-08-01 | アンステイテイ フランセ−ズ ド ペトロ−ル | コ−ド化された振動波信号を用いる海底地震調査方法およびその装置 |
| JPH02236486A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-09-19 | Shell Internatl Res Maatschappij Bv | 海洋地震データの処理方法 |
| JPH06294793A (ja) * | 1992-08-18 | 1994-10-21 | Yamamoto Eng Corp | 地層の物理特性の音響波を用いた非破壊測定方法 |
| JPH06185287A (ja) * | 1992-12-18 | 1994-07-05 | Oyo Corp | トンネル切り羽の前方予知方法 |
| JPH0743204A (ja) * | 1993-07-27 | 1995-02-14 | Nec Corp | 水中音響信号検出器 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 山本徳夫: "Acoustic Scattering in the Ocean from Velocity and Density Fluctuations in the Sediments", THE JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA, vol. 第９９巻第２号, JPNX007009020, 22 February 1996 (1996-02-22), pages 866 - 879, ISSN: 0000821108 * |
| 山本徳夫: "Acoustic Scattering in the Ocean from Velocity and Density Fluctuations in the Sediments", THE JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA, vol. 第９９巻第２号, JPNX007038813, 22 February 1996 (1996-02-22), pages 866 - 879, ISSN: 0000876375 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010071957A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Hitachi Ltd | 音波撮像装置 |
| JP2010175429A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Hitachi Ltd | 合成開口ソーナー |
| CN111650159A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-11 | 自然资源部第一海洋研究所 | 一种海面反向散射强度测量方法 |
| CN115451877A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-09 | 天津大学 | 超音速分离器液滴沉积量与沉积位置声学预测方法 |
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| A02 | Decision of refusal |
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