JPH1114434A - 堆積物測定方法、堆積物測定装置、積雪測定方法および積雪測定装置 - Google Patents
堆積物測定方法、堆積物測定装置、積雪測定方法および積雪測定装置Info
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- JPH1114434A JPH1114434A JP16759697A JP16759697A JPH1114434A JP H1114434 A JPH1114434 A JP H1114434A JP 16759697 A JP16759697 A JP 16759697A JP 16759697 A JP16759697 A JP 16759697A JP H1114434 A JPH1114434 A JP H1114434A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 常時監視が可能で、熟練を必要とせず堆積物
の密度なども測定することができる積雪測定装置を提供
する。 【解決手段】 送信機12で電磁波を発生させ、送信アン
テナ13により輻射した電磁波を雪Ｓの表面で一部反射す
るとともに、地表面Ｇで反射し、受信アンテナ15により
順次受信し、受信機16で相似の低周波に変換する。受信
機16で変換した信号を増幅器23で増幅し、雪Ｓの表面の
反射波を雪高検出回路25で検出し、地表面Ｇの反射波を
地表検出回路26で検出し、それぞれ送信アンテナ13から
輻射し受信アンテナ15で受信されるまでの時間を時間計
測回路27で計測する。時間計測回路27で計測した時間に
基づき、演算部28で記憶装置29に記憶している地表面Ｇ
までの高さとの関係により、雪Ｓの高さおよび密度を演
算し、表示部30に表示するとともに、コンピュータなど
に外部出力する。
の密度なども測定することができる積雪測定装置を提供
する。 【解決手段】 送信機12で電磁波を発生させ、送信アン
テナ13により輻射した電磁波を雪Ｓの表面で一部反射す
るとともに、地表面Ｇで反射し、受信アンテナ15により
順次受信し、受信機16で相似の低周波に変換する。受信
機16で変換した信号を増幅器23で増幅し、雪Ｓの表面の
反射波を雪高検出回路25で検出し、地表面Ｇの反射波を
地表検出回路26で検出し、それぞれ送信アンテナ13から
輻射し受信アンテナ15で受信されるまでの時間を時間計
測回路27で計測する。時間計測回路27で計測した時間に
基づき、演算部28で記憶装置29に記憶している地表面Ｇ
までの高さとの関係により、雪Ｓの高さおよび密度を演
算し、表示部30に表示するとともに、コンピュータなど
に外部出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、堆積されたものの
堆積厚および密度を測定する堆積物測定方法およびその
装置と、積雪量および密度を測定する積雪測定方法およ
びその装置とに関する。
堆積厚および密度を測定する堆積物測定方法およびその
装置と、積雪量および密度を測定する積雪測定方法およ
びその装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、堆積物である積雪を測定する装置
としては、たとえば超音波により測定を行なうものが知
られている。この超音波による装置は、地表方向に超音
波を照射する超音波発生装置と、反射された超音波を受
信する超音波受信装置を地表から上方に設け、超音波発
生装置から地表の雪に超音波を照射し、この超音波を雪
で反射し、この反射された超音波を受信装置で受信し、
送信装置から受信装置までの超音波の到達時間を計測
し、雪の表面の高さ位置を検出し、あらかじめ記憶され
ている地表の高さ位置に基づき、積雪量を検知してい
る。
としては、たとえば超音波により測定を行なうものが知
られている。この超音波による装置は、地表方向に超音
波を照射する超音波発生装置と、反射された超音波を受
信する超音波受信装置を地表から上方に設け、超音波発
生装置から地表の雪に超音波を照射し、この超音波を雪
で反射し、この反射された超音波を受信装置で受信し、
送信装置から受信装置までの超音波の到達時間を計測
し、雪の表面の高さ位置を検出し、あらかじめ記憶され
ている地表の高さ位置に基づき、積雪量を検知してい
る。
【０００３】しかしながら、この超音波を用いる装置で
は、超音波の伝播速度は気温あるいは湿度などの気象条
件により大きく異なるため、温度検出装置などを用いて
補正をしなければ正確な積雪量を検出できず、測定精度
を維持することが煩雑である。また、雪の表面の状態に
よっては、十分な反射を得ることができず、測定ができ
ない場合がある。さらに、測定に関しては単に積雪量を
検出することができるに過ぎず、雪の密度などの状態を
知ることができない。
は、超音波の伝播速度は気温あるいは湿度などの気象条
件により大きく異なるため、温度検出装置などを用いて
補正をしなければ正確な積雪量を検出できず、測定精度
を維持することが煩雑である。また、雪の表面の状態に
よっては、十分な反射を得ることができず、測定ができ
ない場合がある。さらに、測定に関しては単に積雪量を
検出することができるに過ぎず、雪の密度などの状態を
知ることができない。
【０００４】一方、他の装置として目盛りを有する筒状
のサンプリングチューブがある。このサンプリングチュ
ーブは、雪の中にサンプリングチューブを垂直に地表面
まで挿入し、このサンプリングチューブ内に挿入された
雪の深さを目盛りにより測定することにより、積雪量を
測定するとともに、サンプリングチューブ内の雪の重さ
により、雪の密度を測定して雪の状態を判断するもので
ある。
のサンプリングチューブがある。このサンプリングチュ
ーブは、雪の中にサンプリングチューブを垂直に地表面
まで挿入し、このサンプリングチューブ内に挿入された
雪の深さを目盛りにより測定することにより、積雪量を
測定するとともに、サンプリングチューブ内の雪の重さ
により、雪の密度を測定して雪の状態を判断するもので
ある。
【０００５】しかしながら、このサンプリングチューブ
を用いたものでは、サンプリングチューブを地表面まで
に挿入するには熟練が必要で、測定者が代わったりある
いは積雪の状態によっては、一定の測定結果を得ること
が難しく、また、人力によるため、測定数および測定箇
所に限界があり、常時監視することは困難である。
を用いたものでは、サンプリングチューブを地表面まで
に挿入するには熟練が必要で、測定者が代わったりある
いは積雪の状態によっては、一定の測定結果を得ること
が難しく、また、人力によるため、測定数および測定箇
所に限界があり、常時監視することは困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、超音波
を用いる装置では、気象条件などにより測定精度が維持
できなかったり、雪の密度などを知ることができず、ま
た、サンプリングチューブによるものでは、測定に熟練
が必要であったり、常時監視できなかったりする問題を
有している。
を用いる装置では、気象条件などにより測定精度が維持
できなかったり、雪の密度などを知ることができず、ま
た、サンプリングチューブによるものでは、測定に熟練
が必要であったり、常時監視できなかったりする問題を
有している。
【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、常時監視が可能で、熟練を必要とせず堆積物の密度
なども測定することができる堆積物測定方法、その装
置、積雪測定方法およびその装置を提供することを目的
とする。
で、常時監視が可能で、熟練を必要とせず堆積物の密度
なども測定することができる堆積物測定方法、その装
置、積雪測定方法およびその装置を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の堆積物測
定方法は、基準面上に堆積した物体に電磁波を輻射し、
前記基準面および前記堆積した物体でそれぞれ反射され
た電磁波を受信し、前記基準面および前記堆積した物体
でそれぞれ反射された電磁波の時間を計測し、計測され
た時間に基づき前記堆積した物体までの距離、および、
計測された時間および前記基準面までの距離に基づき前
記堆積した物体の堆積厚および密度を演算するものであ
る。そして、基準面上に堆積した物体に電磁波を輻射
し、基準面および堆積した物体でそれぞれ反射された電
磁波を受信し、電磁波が輻射され受信されるまでの基準
面および堆積した物体でそれぞれ反射された電磁波の時
間を計測し、物体の密度などにより電磁波の速度は異な
るので、計測された時間に基づき堆積した物体までの距
離、および、計測された時間および基準面までの距離に
基づき堆積した物体の堆積厚および密度を演算すること
により、物体の堆積厚および密度を測定する。
定方法は、基準面上に堆積した物体に電磁波を輻射し、
前記基準面および前記堆積した物体でそれぞれ反射され
た電磁波を受信し、前記基準面および前記堆積した物体
でそれぞれ反射された電磁波の時間を計測し、計測され
た時間に基づき前記堆積した物体までの距離、および、
計測された時間および前記基準面までの距離に基づき前
記堆積した物体の堆積厚および密度を演算するものであ
る。そして、基準面上に堆積した物体に電磁波を輻射
し、基準面および堆積した物体でそれぞれ反射された電
磁波を受信し、電磁波が輻射され受信されるまでの基準
面および堆積した物体でそれぞれ反射された電磁波の時
間を計測し、物体の密度などにより電磁波の速度は異な
るので、計測された時間に基づき堆積した物体までの距
離、および、計測された時間および基準面までの距離に
基づき堆積した物体の堆積厚および密度を演算すること
により、物体の堆積厚および密度を測定する。
【０００９】請求項２記載の堆積物測定方法は、請求項
１記載の堆積物測定方法において、受信された基準面お
よび堆積した物体でそれぞれ反射された電磁波を異なる
増幅率で増幅し、この増幅された電磁波に基づき時間を
計測するものである。そして、受信された基準面および
堆積した物体でそれぞれ反射された電磁波を異なる増幅
率で増幅し、増幅された電磁波により時間を計測するた
め、基準面および堆積した物体で反射された電磁波の反
射の強さが大きく異なっても適切に電磁波を検出でき
る。
１記載の堆積物測定方法において、受信された基準面お
よび堆積した物体でそれぞれ反射された電磁波を異なる
増幅率で増幅し、この増幅された電磁波に基づき時間を
計測するものである。そして、受信された基準面および
堆積した物体でそれぞれ反射された電磁波を異なる増幅
率で増幅し、増幅された電磁波により時間を計測するた
め、基準面および堆積した物体で反射された電磁波の反
射の強さが大きく異なっても適切に電磁波を検出でき
る。
【００１０】請求項３記載の堆積物測定装置は、基準面
上に堆積した物体に電磁波を輻射する送信手段と、この
送信手段から輻射され前記基準面および前記堆積した物
体でそれぞれ反射された電磁波を受信する受信手段と、
前記送信手段から輻射され前記受信手段に受信されるま
での前記基準面および前記堆積した物体でそれぞれ反射
された電磁波の時間を計測する時間計測手段と、前記基
準面までの距離を記憶する記憶手段と、前記時間計測手
段で計測された時間に基づき前記堆積した物体までの距
離、および、前記時間計測手段で計測された時間および
前記記憶手段に記憶されている距離に基づき前記堆積し
た物体の堆積厚および密度を演算する演算手段とを具備
したものである。そして、送信手段で基準面上に堆積し
た物体に電磁波を輻射し、基準面および堆積した物体で
それぞれ反射された電磁波を受信手段で受信し、送信手
段から輻射され受信手段に受信されるまでの基準面およ
び堆積した物体でそれぞれ反射された電磁波の時間を時
間計測手段で計測し、物体の密度などにより電磁波の速
度は異なるので、時間計測手段で計測された時間に基づ
き堆積した物体までの距離、および、時間計測手段で計
測された時間および記憶手段に記憶されている距離に基
づき堆積した物体の堆積厚および密度を演算手段で演算
することにより、物体の堆積厚および密度を測定する。
上に堆積した物体に電磁波を輻射する送信手段と、この
送信手段から輻射され前記基準面および前記堆積した物
体でそれぞれ反射された電磁波を受信する受信手段と、
前記送信手段から輻射され前記受信手段に受信されるま
での前記基準面および前記堆積した物体でそれぞれ反射
された電磁波の時間を計測する時間計測手段と、前記基
準面までの距離を記憶する記憶手段と、前記時間計測手
段で計測された時間に基づき前記堆積した物体までの距
離、および、前記時間計測手段で計測された時間および
前記記憶手段に記憶されている距離に基づき前記堆積し
た物体の堆積厚および密度を演算する演算手段とを具備
したものである。そして、送信手段で基準面上に堆積し
た物体に電磁波を輻射し、基準面および堆積した物体で
それぞれ反射された電磁波を受信手段で受信し、送信手
段から輻射され受信手段に受信されるまでの基準面およ
び堆積した物体でそれぞれ反射された電磁波の時間を時
間計測手段で計測し、物体の密度などにより電磁波の速
度は異なるので、時間計測手段で計測された時間に基づ
き堆積した物体までの距離、および、時間計測手段で計
測された時間および記憶手段に記憶されている距離に基
づき堆積した物体の堆積厚および密度を演算手段で演算
することにより、物体の堆積厚および密度を測定する。
【００１１】請求項４記載の堆積物測定装置は、請求項
３記載の堆積物測定装置において、受信手段で受信され
た基準面および堆積した物体でそれぞれ反射された電磁
波を異なる増幅率で増幅する増幅手段を具備し、時間計
測手段は、この増幅手段で増幅された電磁波により時間
を計測するものである。そして、増幅手段では受信手段
で受信された基準面および堆積した物体でそれぞれ反射
された電磁波を異なる増幅率で増幅し、時間計測手段で
は増幅手段で増幅された電磁波により時間を計測するた
め、基準面および堆積した物体で反射された電磁波の反
射の強さが大きく異なっても適切に電磁波を検出でき
る。
３記載の堆積物測定装置において、受信手段で受信され
た基準面および堆積した物体でそれぞれ反射された電磁
波を異なる増幅率で増幅する増幅手段を具備し、時間計
測手段は、この増幅手段で増幅された電磁波により時間
を計測するものである。そして、増幅手段では受信手段
で受信された基準面および堆積した物体でそれぞれ反射
された電磁波を異なる増幅率で増幅し、時間計測手段で
は増幅手段で増幅された電磁波により時間を計測するた
め、基準面および堆積した物体で反射された電磁波の反
射の強さが大きく異なっても適切に電磁波を検出でき
る。
【００１２】請求項５記載の積雪測定方法は、地表面上
に堆積した雪に電磁波を輻射し、前記地表面および前記
堆積した雪でそれぞれ反射された電磁波を受信し、前記
地表面および前記堆積した雪でそれぞれ反射された電磁
波の時間を計測し、前記計測された時間に基づき前記堆
積した雪までの距離、および、前記計測された時間およ
び地表面までの距離に基づき積雪量および雪の密度を演
算するものである。そして、地表面上に堆積した雪に電
磁波を輻射し、地表面および堆積した雪でそれぞれ反射
された電磁波を受信し、輻射から受信されるまでの地表
面および堆積した雪でそれぞれ反射された電磁波の時間
を計測し、物体の密度などにより電磁波の速度は異なる
ので、計測された時間に基づき堆積した雪までの距離、
および、時間計測手段で計測された時間および地表面ま
での距離に基づき演算手段で積雪量および雪の密度を演
算することにより、積雪量および雪の密度を測定する。
に堆積した雪に電磁波を輻射し、前記地表面および前記
堆積した雪でそれぞれ反射された電磁波を受信し、前記
地表面および前記堆積した雪でそれぞれ反射された電磁
波の時間を計測し、前記計測された時間に基づき前記堆
積した雪までの距離、および、前記計測された時間およ
び地表面までの距離に基づき積雪量および雪の密度を演
算するものである。そして、地表面上に堆積した雪に電
磁波を輻射し、地表面および堆積した雪でそれぞれ反射
された電磁波を受信し、輻射から受信されるまでの地表
面および堆積した雪でそれぞれ反射された電磁波の時間
を計測し、物体の密度などにより電磁波の速度は異なる
ので、計測された時間に基づき堆積した雪までの距離、
および、時間計測手段で計測された時間および地表面ま
での距離に基づき演算手段で積雪量および雪の密度を演
算することにより、積雪量および雪の密度を測定する。
【００１３】請求項６記載の積雪測定方法は、請求項５
記載の積雪測定方法において、雪の密度に基づき、雪の
状態を判断するものである。そして、雪は状態により密
度が異なるので、雪の密度から雪の状態を判断する。
記載の積雪測定方法において、雪の密度に基づき、雪の
状態を判断するものである。そして、雪は状態により密
度が異なるので、雪の密度から雪の状態を判断する。
【００１４】請求項７記載の積雪測定装置は、地表面上
に堆積した雪に電磁波を輻射する送信手段と、この送信
手段から輻射され前記地表面および前記堆積した雪でそ
れぞれ反射された電磁波を受信する受信手段と、前記送
信手段から輻射され前記受信手段に受信されるまでの前
記地表面および前記堆積した雪でそれぞれ反射された電
磁波の時間を計測する時間計測手段と、前記地表面まで
の距離を記憶する記憶手段と、前記時間計測手段で計測
された時間に基づき前記堆積した雪までの距離、およ
び、前記時間計測手段で計測された時間および前記記憶
手段に記憶されている距離に基づき積雪量および雪の密
度を演算する演算手段とを具備したものである。そし
て、送信手段で地表面上に堆積した雪に電磁波を輻射
し、送信手段から輻射され地表面および堆積した雪でそ
れぞれ反射された電磁波を受信手段で受信し、送信手段
から輻射され受信手段に受信されるまでの地表面および
堆積した雪でそれぞれ反射された電磁波の時間を時間計
測手段で計測し、物体の密度などにより電磁波の速度は
異なるので、時間計測手段で計測された時間に基づき堆
積した雪までの距離、および、時間計測手段で計測され
た時間および記憶手段に記憶されている距離に基づき演
算手段で積雪量および雪の密度を演算手段で演算するこ
とにより、積雪量および雪の密度を測定する。
に堆積した雪に電磁波を輻射する送信手段と、この送信
手段から輻射され前記地表面および前記堆積した雪でそ
れぞれ反射された電磁波を受信する受信手段と、前記送
信手段から輻射され前記受信手段に受信されるまでの前
記地表面および前記堆積した雪でそれぞれ反射された電
磁波の時間を計測する時間計測手段と、前記地表面まで
の距離を記憶する記憶手段と、前記時間計測手段で計測
された時間に基づき前記堆積した雪までの距離、およ
び、前記時間計測手段で計測された時間および前記記憶
手段に記憶されている距離に基づき積雪量および雪の密
度を演算する演算手段とを具備したものである。そし
て、送信手段で地表面上に堆積した雪に電磁波を輻射
し、送信手段から輻射され地表面および堆積した雪でそ
れぞれ反射された電磁波を受信手段で受信し、送信手段
から輻射され受信手段に受信されるまでの地表面および
堆積した雪でそれぞれ反射された電磁波の時間を時間計
測手段で計測し、物体の密度などにより電磁波の速度は
異なるので、時間計測手段で計測された時間に基づき堆
積した雪までの距離、および、時間計測手段で計測され
た時間および記憶手段に記憶されている距離に基づき演
算手段で積雪量および雪の密度を演算手段で演算するこ
とにより、積雪量および雪の密度を測定する。
【００１５】請求項８記載の積雪測定装置は、請求項７
記載の積雪測定装置において、演算手段は、雪の密度に
基づき雪の状態を判断するものである。そして、雪は状
態により密度が異なるので、演算手段で雪の密度から雪
の状態を判断する。
記載の積雪測定装置において、演算手段は、雪の密度に
基づき雪の状態を判断するものである。そして、雪は状
態により密度が異なるので、演算手段で雪の密度から雪
の状態を判断する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態の積
雪測定装置を図面を参照して説明する。
雪測定装置を図面を参照して説明する。
【００１７】図２に示すように、基準面となる地表面Ｇ
上に垂直に支柱１が立設され、この支柱１の上部には支
持アーム２を介してセンサ３が装着されている。そし
て、地表面Ｇ上に、堆積した物体である雪Ｓが堆積され
ている。また、センサ３は、公衆回線、その他のケーブ
ル４を介してたとえば屋内などに設置されている制御装
置５に接続されている。
上に垂直に支柱１が立設され、この支柱１の上部には支
持アーム２を介してセンサ３が装着されている。そし
て、地表面Ｇ上に、堆積した物体である雪Ｓが堆積され
ている。また、センサ３は、公衆回線、その他のケーブ
ル４を介してたとえば屋内などに設置されている制御装
置５に接続されている。
【００１８】そして、このセンサ３は、図１および図３
に示すように、ＦＲＰ製のケース体11に、ＵＨＦ帯ない
しＳＨＦ帯のモノサイクル波またはインパルス波の電磁
波を発生させる送信機12およびこの送信機12からの電磁
波を輻射する広帯域の送信アンテナ13を有する送信手段
14と、広帯域の受信用の受信アンテナ15および受信アン
テナ15で受信した信号を相似の低周波に変換する受信機
16を有する受信手段17とが内蔵されている。また、ケー
ス体11は支柱取付孔18を有し、この支柱取付孔18に図示
しないボルトなどを装着して支持アーム２に装着する。
さらに、コネクタ19が取り付けられ、このコネクタ19に
ケーブル４が接続される。
に示すように、ＦＲＰ製のケース体11に、ＵＨＦ帯ない
しＳＨＦ帯のモノサイクル波またはインパルス波の電磁
波を発生させる送信機12およびこの送信機12からの電磁
波を輻射する広帯域の送信アンテナ13を有する送信手段
14と、広帯域の受信用の受信アンテナ15および受信アン
テナ15で受信した信号を相似の低周波に変換する受信機
16を有する受信手段17とが内蔵されている。また、ケー
ス体11は支柱取付孔18を有し、この支柱取付孔18に図示
しないボルトなどを装着して支持アーム２に装着する。
さらに、コネクタ19が取り付けられ、このコネクタ19に
ケーブル４が接続される。
【００１９】また、制御装置５は、図１に示すように、
商用電源に接続されそれぞれに電源を供給する電源回路
21、および、全体を制御する制御回路22を有している。
そして、受信機16に減衰あるいは信号の大きさなどに対
応して信号を増幅または減衰して補正する増幅手段とし
ての増幅器23が接続され、この増幅器23は制御回路22に
接続された増幅率制御回路24を介して制御され、増幅器
23は雪高検出回路25および地表検出回路26を介して、時
間を測定する時間計測手段としての時間計測回路27が接
続されている。なお、増幅率制御回路24は、送信アンテ
ナ13から送信された送信信号からの経過時間によって変
化する信号により増幅器23の増幅率を変化させる。さら
に、時間計測回路27には、演算手段としての演算部28が
接続され、この演算部28には記憶手段としての記憶装置
29および表示部30が接続されるとともに、外部に出力す
る。
商用電源に接続されそれぞれに電源を供給する電源回路
21、および、全体を制御する制御回路22を有している。
そして、受信機16に減衰あるいは信号の大きさなどに対
応して信号を増幅または減衰して補正する増幅手段とし
ての増幅器23が接続され、この増幅器23は制御回路22に
接続された増幅率制御回路24を介して制御され、増幅器
23は雪高検出回路25および地表検出回路26を介して、時
間を測定する時間計測手段としての時間計測回路27が接
続されている。なお、増幅率制御回路24は、送信アンテ
ナ13から送信された送信信号からの経過時間によって変
化する信号により増幅器23の増幅率を変化させる。さら
に、時間計測回路27には、演算手段としての演算部28が
接続され、この演算部28には記憶手段としての記憶装置
29および表示部30が接続されるとともに、外部に出力す
る。
【００２０】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。
する。
【００２１】まず、動作原理について説明する。
【００２２】送信アンテナ13から輻射されたモノサイク
ル波またはインパルス波の電磁波の一部が、物体により
反射され受信アンテナ15により受信されるまでの伝播時
間ｔと反射した物体までの距離ｈとの関係は、電磁波が
伝播する速度をＣとすると、 ｈ＝（１／２）Ｃｔ で表される。
ル波またはインパルス波の電磁波の一部が、物体により
反射され受信アンテナ15により受信されるまでの伝播時
間ｔと反射した物体までの距離ｈとの関係は、電磁波が
伝播する速度をＣとすると、 ｈ＝（１／２）Ｃｔ で表される。
【００２３】また、電磁波が物質中を伝播する速度Ｃ
は、真空中で電磁波が伝播する速度をＣ0 とすると、 Ｃ＝Ｃ0 ／ε1/2 で表される。なお、空気の比誘電率ε1 ＝１、氷の比誘
電率ε2 ＝３、積雪の比誘電率ε3 ＝１〜３である。
は、真空中で電磁波が伝播する速度をＣ0 とすると、 Ｃ＝Ｃ0 ／ε1/2 で表される。なお、空気の比誘電率ε1 ＝１、氷の比誘
電率ε2 ＝３、積雪の比誘電率ε3 ＝１〜３である。
【００２４】そして、無積雪時の送信アンテナ13および
受信アンテナ15から地表面Ｇまでの距離をｈ0 、積雪時
の送信アンテナ13および受信アンテナ15から雪Ｓの表面
までの距離をｈa 、積雪高さの距離をｈs 、雪Ｓの中の
電磁波の伝播速度をＣ、雪Ｓの比誘電率をε、無積雪状
態の地表面Ｇで反射される電磁波の伝播の時間をｔ0、
積雪時の雪Ｓの中の電磁波が伝播する時間をｔs 、雪Ｓ
の表面で反射される電磁波の伝播の時間をｔa とする
と、無積雪時の送信アンテナ13および受信アンテナ15か
ら地表面Ｇまでの距離をｈ0 は、 ｈ0 ＝（１／２）Ｃ0 ｔ0 で表され、積雪高さの距離ｈs は、 ｈs ＝（１／２）Ｃｔs ＝ｈ0 −ｈa ＝（１／２）Ｃ0 ｔ0 −（１／２）Ｃ0 ｔa となる。そして、 （Ｃ0 ／ε1/2 ）ｔs ＝Ｃ0 （ｔ0 −ｔa ） となり、雪Ｓ中の比誘電率εは、 ε＝｛ｔs ／（ｔ0 −ｔa ）｝2 で表せる。
受信アンテナ15から地表面Ｇまでの距離をｈ0 、積雪時
の送信アンテナ13および受信アンテナ15から雪Ｓの表面
までの距離をｈa 、積雪高さの距離をｈs 、雪Ｓの中の
電磁波の伝播速度をＣ、雪Ｓの比誘電率をε、無積雪状
態の地表面Ｇで反射される電磁波の伝播の時間をｔ0、
積雪時の雪Ｓの中の電磁波が伝播する時間をｔs 、雪Ｓ
の表面で反射される電磁波の伝播の時間をｔa とする
と、無積雪時の送信アンテナ13および受信アンテナ15か
ら地表面Ｇまでの距離をｈ0 は、 ｈ0 ＝（１／２）Ｃ0 ｔ0 で表され、積雪高さの距離ｈs は、 ｈs ＝（１／２）Ｃｔs ＝ｈ0 −ｈa ＝（１／２）Ｃ0 ｔ0 −（１／２）Ｃ0 ｔa となる。そして、 （Ｃ0 ／ε1/2 ）ｔs ＝Ｃ0 （ｔ0 −ｔa ） となり、雪Ｓ中の比誘電率εは、 ε＝｛ｔs ／（ｔ0 −ｔa ）｝2 で表せる。
【００２５】また、雪Ｓの密度ρは、空気の密度を
ρ1 、氷の密度をρ2 、空気体積比率をη1 、氷体積比
率をη2 とすると、雪Ｓの密度ρは、 ρ＝η1 ρ1 ＋η2 ρ2 となり、 ε1/2 ＝η1 ε1 1/2 ＋η2 ρ2 1/2 となり、ρ1 ＝０、ρ2 ＝３、ε1 ＝１、ε2 ＝３を代
入すると、 ρ＝０．９（ε1/2 −１）／（３1/2 −１） となり、ε＝｛ｔs ／（ｔ0 −ｔa ）｝2 を代入するこ
とにより、雪Ｓの密度ρが測定できる。
ρ1 、氷の密度をρ2 、空気体積比率をη1 、氷体積比
率をη2 とすると、雪Ｓの密度ρは、 ρ＝η1 ρ1 ＋η2 ρ2 となり、 ε1/2 ＝η1 ε1 1/2 ＋η2 ρ2 1/2 となり、ρ1 ＝０、ρ2 ＝３、ε1 ＝１、ε2 ＝３を代
入すると、 ρ＝０．９（ε1/2 −１）／（３1/2 −１） となり、ε＝｛ｔs ／（ｔ0 −ｔa ）｝2 を代入するこ
とにより、雪Ｓの密度ρが測定できる。
【００２６】次に、測定動作について説明する。
【００２７】まず、送信機12からＵＨＦ帯ないしＳＨＦ
帯のモノサイクル波またはインパルス波の電磁波を発生
させ、送信アンテナ13により無積雪の状態で地表面Ｇの
表面で反射させ、図４（ａ）に示すような高さｈ0 に対
応した時間ｔ0 の信号を受信アンテナ15により受信し、
受信機16で相似の低周波に変換する。
帯のモノサイクル波またはインパルス波の電磁波を発生
させ、送信アンテナ13により無積雪の状態で地表面Ｇの
表面で反射させ、図４（ａ）に示すような高さｈ0 に対
応した時間ｔ0 の信号を受信アンテナ15により受信し、
受信機16で相似の低周波に変換する。
【００２８】そして、受信機16で変換された信号を増幅
器23に出力し、この増幅器23では制御回路22により制御
される増幅率制御回路24に従い増幅し、地表面Ｇの反射
波を地表検出回路26で検出し、それぞれ送信アンテナ13
から輻射され受信アンテナ15で受信されるまでの時間を
時間計測回路27で計測し、この計測された時間に基づ
き、地表面Ｇまでの時間に基づく距離ｈ0 を記憶装置29
に記憶させる。
器23に出力し、この増幅器23では制御回路22により制御
される増幅率制御回路24に従い増幅し、地表面Ｇの反射
波を地表検出回路26で検出し、それぞれ送信アンテナ13
から輻射され受信アンテナ15で受信されるまでの時間を
時間計測回路27で計測し、この計測された時間に基づ
き、地表面Ｇまでの時間に基づく距離ｈ0 を記憶装置29
に記憶させる。
【００２９】次に、測定を行なうに際しては、送信機12
からＵＨＦ帯ないしＳＨＦ帯のモノサイクル波またはイ
ンパルス波の電磁波を発生させ、図４（ｂ）に示すよう
な送信アンテナ13により輻射された電磁波は高さｈa に
対応した時間ｔa の雪Ｓの表面で一部反射されるととも
に、雪Ｓの表面から高さｈs に対応した時間ｔs の地表
面Ｇで反射され、受信アンテナ15により順次受信し、受
信機16で相似の低周波に変換する。
からＵＨＦ帯ないしＳＨＦ帯のモノサイクル波またはイ
ンパルス波の電磁波を発生させ、図４（ｂ）に示すよう
な送信アンテナ13により輻射された電磁波は高さｈa に
対応した時間ｔa の雪Ｓの表面で一部反射されるととも
に、雪Ｓの表面から高さｈs に対応した時間ｔs の地表
面Ｇで反射され、受信アンテナ15により順次受信し、受
信機16で相似の低周波に変換する。
【００３０】そして、受信機16で変換された信号を増幅
器23に出力し、この増幅器23では制御回路22により制御
される増幅率制御回路24により、最初に受信される比較
的弱い反射波である雪Ｓの表面の反射波に対しては比較
的大きな増幅をし、次に受信される比較的強い反射波で
ある地表面Ｇの反射波に対しては比較的小さな増幅を
し、雪Ｓの表面の反射波を雪高検出回路25で検出し、地
表面Ｇの反射波を地表検出回路26で検出し、それぞれ送
信アンテナ13から輻射され受信アンテナ15で受信される
までの時間ｔs ，ｔa を時間計測回路27で計測する。
器23に出力し、この増幅器23では制御回路22により制御
される増幅率制御回路24により、最初に受信される比較
的弱い反射波である雪Ｓの表面の反射波に対しては比較
的大きな増幅をし、次に受信される比較的強い反射波で
ある地表面Ｇの反射波に対しては比較的小さな増幅を
し、雪Ｓの表面の反射波を雪高検出回路25で検出し、地
表面Ｇの反射波を地表検出回路26で検出し、それぞれ送
信アンテナ13から輻射され受信アンテナ15で受信される
までの時間ｔs ，ｔa を時間計測回路27で計測する。
【００３１】また、時間計測回路27で計測された時間に
基づき、演算部28で記憶装置29に記憶されている地表面
Ｇまでの高さｈ0 との関係により、雪Ｓの高さｈs およ
び密度ρを演算し、表示部30に表示するとともに、コン
ピュータなどに外部出力する。
基づき、演算部28で記憶装置29に記憶されている地表面
Ｇまでの高さｈ0 との関係により、雪Ｓの高さｈs およ
び密度ρを演算し、表示部30に表示するとともに、コン
ピュータなどに外部出力する。
【００３２】そして、たとえば雪の状態の変化により図
５に示すように、検出結果が変化する。
５に示すように、検出結果が変化する。
【００３３】まず、積雪前は、図５（ａ）に示すよう
に、雪Ｓの表面による反射がないため、地表面Ｇのみの
反射波が検出される。
に、雪Ｓの表面による反射がないため、地表面Ｇのみの
反射波が検出される。
【００３４】そして、新雪期では、図５（ｂ）に示すよ
うに、雪Ｓの密度が低いので電磁波の伝播速度の低下が
比較的小さく、雪Ｓの表面の反射波から地表面Ｇの反射
波までの時間は短い。
うに、雪Ｓの密度が低いので電磁波の伝播速度の低下が
比較的小さく、雪Ｓの表面の反射波から地表面Ｇの反射
波までの時間は短い。
【００３５】また、根雪状態では、図５（ｃ）に示すよ
うに、雪Ｓの密度がやや高くなり電磁波の伝播速度がよ
り低下し、雪Ｓの表面の反射波から地表面Ｇの反射波ま
での時間がやや長くなる。
うに、雪Ｓの密度がやや高くなり電磁波の伝播速度がよ
り低下し、雪Ｓの表面の反射波から地表面Ｇの反射波ま
での時間がやや長くなる。
【００３６】さらに、融雪期では、図５（ｄ）に示すよ
うに、雪Ｓが水に近くなり電磁波の伝播速度が大きく低
下し、雪Ｓの表面の反射波から地表面Ｇの反射波までの
時間がさらに長くなる。
うに、雪Ｓが水に近くなり電磁波の伝播速度が大きく低
下し、雪Ｓの表面の反射波から地表面Ｇの反射波までの
時間がさらに長くなる。
【００３７】したがって、雪の密度を演算部28で演算す
ることにより、雪の状態、たとえば新雪、根雪あるいは
融雪前であることを知ることができ、これらを積雪高さ
とともに表示部30で表示するようにしてもよい。
ることにより、雪の状態、たとえば新雪、根雪あるいは
融雪前であることを知ることができ、これらを積雪高さ
とともに表示部30で表示するようにしてもよい。
【００３８】このような測定を行なうことにより、簡単
にリアルタイムで雪Ｓの高さおよび密度を監視、記録で
きる。
にリアルタイムで雪Ｓの高さおよび密度を監視、記録で
きる。
【００３９】
【発明の効果】請求項１記載の堆積物測定方法によれ
ば、電磁波が輻射され受信されるまでの基準面および堆
積した物体でそれぞれ反射された電磁波の時間を計測す
ることにより、物体の密度などにより電磁波の速度は異
なるので、計測された時間に基づき堆積した物体までの
距離、および、計測された時間および基準面までの距離
に基づき堆積した物体の堆積厚および密度を演算するこ
とにより、物体の堆積厚および密度を容易に測定でき
る。
ば、電磁波が輻射され受信されるまでの基準面および堆
積した物体でそれぞれ反射された電磁波の時間を計測す
ることにより、物体の密度などにより電磁波の速度は異
なるので、計測された時間に基づき堆積した物体までの
距離、および、計測された時間および基準面までの距離
に基づき堆積した物体の堆積厚および密度を演算するこ
とにより、物体の堆積厚および密度を容易に測定でき
る。
【００４０】請求項２記載の堆積物測定方法によれば、
請求項１記載の堆積物測定方法に加え、受信された基準
面および堆積した物体でそれぞれ反射された電磁波を異
なる増幅率で増幅し、増幅された電磁波により時間を計
測するため、基準面および堆積した物体で反射された電
磁波の反射の強さが大きく異なっても適切に電磁波を検
出できる。
請求項１記載の堆積物測定方法に加え、受信された基準
面および堆積した物体でそれぞれ反射された電磁波を異
なる増幅率で増幅し、増幅された電磁波により時間を計
測するため、基準面および堆積した物体で反射された電
磁波の反射の強さが大きく異なっても適切に電磁波を検
出できる。
【００４１】請求項３記載の堆積物測定装置によれば、
送信手段から輻射され受信手段に受信されるまでの基準
面および堆積した物体でそれぞれ反射された電磁波の時
間を時間計測手段で計測することにより、物体の密度な
どにより電磁波の速度は異なるので、時間計測手段で計
測された時間に基づき堆積した物体までの距離、およ
び、時間計測手段で計測された時間および記憶手段に記
憶されている距離に基づき堆積した物体の堆積厚および
密度を演算手段で演算することにより、物体の堆積厚お
よび密度を容易に測定できる。
送信手段から輻射され受信手段に受信されるまでの基準
面および堆積した物体でそれぞれ反射された電磁波の時
間を時間計測手段で計測することにより、物体の密度な
どにより電磁波の速度は異なるので、時間計測手段で計
測された時間に基づき堆積した物体までの距離、およ
び、時間計測手段で計測された時間および記憶手段に記
憶されている距離に基づき堆積した物体の堆積厚および
密度を演算手段で演算することにより、物体の堆積厚お
よび密度を容易に測定できる。
【００４２】請求項４記載の堆積物測定装置によれば、
請求項３記載の堆積物測定装置に加え、増幅手段では受
信手段で受信された基準面および堆積した物体でそれぞ
れ反射された電磁波を異なる増幅率で増幅し、時間計測
手段では増幅手段で増幅された電磁波により時間を計測
するため、基準面および堆積した物体で反射された電磁
波の反射の強さが大きく異なっても適切に電磁波を検出
できる。
請求項３記載の堆積物測定装置に加え、増幅手段では受
信手段で受信された基準面および堆積した物体でそれぞ
れ反射された電磁波を異なる増幅率で増幅し、時間計測
手段では増幅手段で増幅された電磁波により時間を計測
するため、基準面および堆積した物体で反射された電磁
波の反射の強さが大きく異なっても適切に電磁波を検出
できる。
【００４３】請求項５記載の積雪測定方法によれば、輻
射から受信されるまでの地表面および堆積した雪でそれ
ぞれ反射された電磁波の時間を計測することにより、物
体の密度などにより電磁波の速度は異なるので、計測さ
れた時間に基づき堆積した雪までの距離、および、時間
計測手段で計測された時間および地表面までの距離に基
づき演算手段で積雪量および雪の密度を演算することに
より、積雪量および雪の密度を測定できる。
射から受信されるまでの地表面および堆積した雪でそれ
ぞれ反射された電磁波の時間を計測することにより、物
体の密度などにより電磁波の速度は異なるので、計測さ
れた時間に基づき堆積した雪までの距離、および、時間
計測手段で計測された時間および地表面までの距離に基
づき演算手段で積雪量および雪の密度を演算することに
より、積雪量および雪の密度を測定できる。
【００４４】請求項６記載の積雪測定方法によれば、請
求項５記載の積雪測定方法に加え、雪の密度に基づき雪
の状態を判断するので、雪は状態により密度が異なるた
め、雪の密度から雪の状態を判断できる。
求項５記載の積雪測定方法に加え、雪の密度に基づき雪
の状態を判断するので、雪は状態により密度が異なるた
め、雪の密度から雪の状態を判断できる。
【００４５】請求項７記載の積雪測定装置によれば、送
信手段から輻射され地表面および堆積した雪でそれぞれ
反射された電磁波を受信手段で受信し、送信手段から輻
射され受信手段に受信されるまでの地表面および堆積し
た雪でそれぞれ反射された電磁波の時間を時間計測手段
で計測することにより、物体の密度などにより電磁波の
速度は異なるので、時間計測手段で計測された時間に基
づき堆積した雪までの距離、および、時間計測手段で計
測された時間および記憶手段に記憶されている距離に基
づき演算手段で積雪量および雪の密度を演算手段で演算
することにより、積雪量および雪の密度を測定できる。
信手段から輻射され地表面および堆積した雪でそれぞれ
反射された電磁波を受信手段で受信し、送信手段から輻
射され受信手段に受信されるまでの地表面および堆積し
た雪でそれぞれ反射された電磁波の時間を時間計測手段
で計測することにより、物体の密度などにより電磁波の
速度は異なるので、時間計測手段で計測された時間に基
づき堆積した雪までの距離、および、時間計測手段で計
測された時間および記憶手段に記憶されている距離に基
づき演算手段で積雪量および雪の密度を演算手段で演算
することにより、積雪量および雪の密度を測定できる。
【００４６】請求項８記載の積雪測定装置によれば、請
求項７記載の積雪測定装置に加え、演算手段は、雪の密
度に基づき雪の状態を判断するので、雪は状態により密
度が異なるため、演算手段で雪の密度から雪の状態を判
断できる。
求項７記載の積雪測定装置に加え、演算手段は、雪の密
度に基づき雪の状態を判断するので、雪は状態により密
度が異なるため、演算手段で雪の密度から雪の状態を判
断できる。
【図１】本発明の一実施の形態の積雪測定装置を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】同上積雪測定装置を示す説明図である。
【図３】同上センサを示す側面図である。
【図４】同上測定の状態のパルス波形を示す波形図であ
る。
る。
【図５】同上雪の状態に対応したパルス波形を示す波形
図である。
図である。
14 送信手段 17 受信手段 23 増幅手段としての増幅器 27 時間計測手段としての時間計測回路 28 演算手段としての演算部 29 記憶手段としての記憶装置 Ｇ 基準面である地表面 Ｓ 物体である雪
Claims (8)
- 【請求項１】 基準面上に堆積した物体に電磁波を輻射
し、 前記基準面および前記堆積した物体でそれぞれ反射され
た電磁波を受信し、 前記基準面および前記堆積した物体でそれぞれ反射され
た電磁波の時間を計測し、 計測された時間に基づき前記堆積した物体までの距離、
および、計測された時間および前記基準面までの距離に
基づき前記堆積した物体の堆積厚および密度を演算する
ことを特徴とする堆積物測定方法。 - 【請求項２】 受信された基準面および堆積した物体で
それぞれ反射された電磁波を異なる増幅率で増幅し、 この増幅された電磁波に基づき時間を計測することを特
徴とする請求項１記載の堆積物測定方法。 - 【請求項３】 基準面上に堆積した物体に電磁波を輻射
する送信手段と、 この送信手段から輻射され前記基準面および前記堆積し
た物体でそれぞれ反射された電磁波を受信する受信手段
と、 前記送信手段から輻射され前記受信手段に受信されるま
での前記基準面および前記堆積した物体でそれぞれ反射
された電磁波の時間を計測する時間計測手段と、 前記基準面までの距離を記憶する記憶手段と、 前記時間計測手段で計測された時間に基づき前記堆積し
た物体までの距離、および、前記時間計測手段で計測さ
れた時間および前記記憶手段に記憶されている距離に基
づき前記堆積した物体の堆積厚および密度を演算する演
算手段とを具備したことを特徴とする堆積物測定装置。 - 【請求項４】 受信手段で受信された基準面および堆積
した物体でそれぞれ反射された電磁波を異なる増幅率で
増幅する増幅手段を具備し、 時間計測手段は、この増幅手段で増幅された電磁波によ
り時間を計測することを特徴とする請求項３記載の堆積
物測定装置。 - 【請求項５】 地表面上に堆積した雪に電磁波を輻射
し、 前記地表面および前記堆積した雪でそれぞれ反射された
電磁波を受信し、 前記地表面および前記堆積した雪でそれぞれ反射された
電磁波の時間を計測し、 前記計測された時間に基づき前記堆積した雪までの距
離、および、前記計測された時間および地表面までの距
離に基づき積雪量および雪の密度を演算することを特徴
とする積雪測定方法。 - 【請求項６】 雪の密度に基づき、雪の状態を判断する
ことを特徴とする請求項５記載の積雪測定方法。 - 【請求項７】 地表面上に堆積した雪に電磁波を輻射す
る送信手段と、 この送信手段から輻射され前記地表面および前記堆積し
た雪でそれぞれ反射された電磁波を受信する受信手段
と、 前記送信手段から輻射され前記受信手段に受信されるま
での前記地表面および前記堆積した雪でそれぞれ反射さ
れた電磁波の時間を計測する時間計測手段と、 前記地表面までの距離を記憶する記憶手段と、 前記時間計測手段で計測された時間に基づき前記堆積し
た雪までの距離、および、前記時間計測手段で計測され
た時間および前記記憶手段に記憶されている距離に基づ
き積雪量および雪の密度を演算する演算手段とを具備し
たことを特徴とする積雪測定装置。 - 【請求項８】 演算手段は、雪の密度に基づき雪の状態
を判断することを特徴とする請求項７記載の積雪測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16759697A JPH1114434A (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 堆積物測定方法、堆積物測定装置、積雪測定方法および積雪測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16759697A JPH1114434A (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 堆積物測定方法、堆積物測定装置、積雪測定方法および積雪測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1114434A true JPH1114434A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=15852706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16759697A Pending JPH1114434A (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 堆積物測定方法、堆積物測定装置、積雪測定方法および積雪測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1114434A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5356503A (en) * | 1991-12-30 | 1994-10-18 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Masking assembly and masking method for protecting surfaces from radiant heat |
| JPH11211846A (ja) * | 1998-01-22 | 1999-08-06 | Yokogawa Electric Corp | 積雪深計 |
| JP2003240866A (ja) * | 2002-02-20 | 2003-08-27 | Natl Inst For Land & Infrastructure Management Mlit | 路面状態判定方法 |
| JP2004325193A (ja) * | 2003-04-23 | 2004-11-18 | Kanto Regional Development Bureau Ministry Of Land Infrastructure & Transport | 排水性舗装路面状態検知システム |
| JP2011133281A (ja) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Public Works Research Institute | 簡易雪密度測定器 |
| JP2011221025A (ja) * | 2010-04-12 | 2011-11-04 | Kongsberg Maritime As | 液体の密度を測定するための方法および装置 |
| JP2017110983A (ja) * | 2015-12-16 | 2017-06-22 | 太陽誘電株式会社 | 雪質測定装置及び雪質測定方法 |
| WO2019130632A1 (ja) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 株式会社日立製作所 | 媒質センサー装置および監視システム |
| JP2020076665A (ja) * | 2018-11-08 | 2020-05-21 | 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 | 積雪特性を測定する方法及びその装置及びこの積雪特性を測定する方法を利用した融雪災害の予測監視方法及びその装置 |
| JP2022072640A (ja) * | 2020-10-30 | 2022-05-17 | 前田道路株式会社 | 転圧機械、及び、アスファルト混合物の密度推定システム |
-
1997
- 1997-06-24 JP JP16759697A patent/JPH1114434A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN111433636A (zh) * | 2017-12-26 | 2020-07-17 | 株式会社日立制作所 | 介质传感器装置以及监视系统 |
| JP2020076665A (ja) * | 2018-11-08 | 2020-05-21 | 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 | 積雪特性を測定する方法及びその装置及びこの積雪特性を測定する方法を利用した融雪災害の予測監視方法及びその装置 |
| JP2022072640A (ja) * | 2020-10-30 | 2022-05-17 | 前田道路株式会社 | 転圧機械、及び、アスファルト混合物の密度推定システム |
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