JPS603556A - 超音波流向流速計におけるとくに船速を測定する方法 - Google Patents
超音波流向流速計におけるとくに船速を測定する方法Info
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- JPS603556A JPS603556A JP11006683A JP11006683A JPS603556A JP S603556 A JPS603556 A JP S603556A JP 11006683 A JP11006683 A JP 11006683A JP 11006683 A JP11006683 A JP 11006683A JP S603556 A JPS603556 A JP S603556A
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 5
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
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- 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
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- 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
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- G—PHYSICS
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- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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
。
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に向って超
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
算を行っ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。
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に向って超
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
算を行っ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
を検出するに当って反射波はどのような経路を通って帰
来するかをみると、送受波器は指向角を持っているので
、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、それぞれ違った経路を通って帰来
する。
を検出するに当って反射波はどのような経路を通って帰
来するかをみると、送受波器は指向角を持っているので
、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、それぞれ違った経路を通って帰来
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Ａから順次に最も遠い距’
Ｒｈの範囲に含まれる海底３から反射波が帰来する。
Δθとすれば、最も近い距離Ａから順次に最も遠い距’
Ｒｈ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
距離扁からの反響音に含まれるものであり、これに対し
てＡに対するものはドツプラー成分が少なく、馬に対す
るものはドツプラー成分が多くなるから、扁に対するも
の以外は誤差となる。
距離扁からの反響音に含まれるものであり、これに対し
てＡに対するものはドツプラー成分が少なく、馬に対す
るものはドツプラー成分が多くなるから、扁に対するも
の以外は誤差となる。
実際問題としては、馬に対する反射波だけを得ることは
不可能であるから、Ａから馬までの全ての反射波を取出
し、それらの平均をめてほぼ扁に対する反射波に近づけ
る必要がある。
不可能であるから、Ａから馬までの全ての反射波を取出
し、それらの平均をめてほぼ扁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。
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ｄ１ビームの傾きを０
１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扁、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Ａ及び為とす
ると、 （１）と（２）から 為と４の関係は−１，ン４であるから、送受波器から送
られた超音波が扁の経路において海底に到達してから、
馬の経路において海底に到達する迄には、’２ Ａ ’
） Ｆ Ｍ ’ｉ：”“７１６１１６ＲｆｔｔｌＪｔ、
“ １け遅れる。
１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扁、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Ａ及び為とす
ると、 （１）と（２）から 為と４の関係は−１，ン４であるから、送受波器から送
られた超音波が扁の経路において海底に到達してから、
馬の経路において海底に到達する迄には、’２ Ａ ’
） Ｆ Ｍ ’ｉ：”“７１６１１６ＲｆｔｔｌＪｔ、
“ １け遅れる。
馬と４の差Δ爲は、（３）式を用いてめると次に示す（
４）式となる。
４）式となる。
Δ為＝４−Ａ
そこでΔ４を時間Δｔ２に変換すると
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
る点までの距離扁が判れば、音速Ｃとθ及びΔθは既知
であるからΔｔ、をめることができる。
る点までの距離扁が判れば、音速Ｃとθ及びΔθは既知
であるからΔｔ、をめることができる。
次に経路へから烏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ｔｏは前述のΔ
ｔ、を考慮してｔ。≧Δｔ、＋Δｔ なる関係を持つよ
うに決めればよい。
する時間をΔｔとすると、送信パルス幅ｔｏは前述のΔ
ｔ、を考慮してｔ。≧Δｔ、＋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ｔ。
について扇から為に及ぶ範囲の反射波は階段的に捕捉さ
れるから、図中のハツチングをした部分Δを時間をサン
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。
れるから、図中のハツチングをした部分Δを時間をサン
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。
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に
１送受波器６に帰来する反射波は送受結合回路５を通っ
て受信部７で増幅されるように構成しであるのは、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。
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に
１送受波器６に帰来する反射波は送受結合回路５を通っ
て受信部７で増幅されるように構成しであるのは、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。
旦は処理部であり、Δｔ２の演算部９、ゲート発７ｆ［
１０、ゲート回路１１、ドツプラーカウンター１２、Δ
を設定部１３、ｔｏ演算部１４などで構成されている。
１０、ゲート回路１１、ドツプラーカウンター１２、Δ
を設定部１３、ｔｏ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ｔ。演算部１４に印加されると、一方ではこの
ｔ。演算部１４にはサンプリング時間を設定したΔを設
定部１３の出力が印加されるので、両方のデータからｔ
。≧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。
、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ｔ。演算部１４に印加されると、一方ではこの
ｔ。演算部１４にはサンプリング時間を設定したΔを設
定部１３の出力が印加されるので、両方のデータからｔ
。≧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ｔ。演算部１４からの
信号を受け、前記Δｔ、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。
信号を受け、前記Δｔ、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って得られる広い範囲
の海底から帰来する反射波を有効適切に無駄なく捕促し
、ドツプラー成分を取り出すことができる。
る際、指向性を有する超音波によって得られる広い範囲
の海底から帰来する反射波を有効適切に無駄なく捕促し
、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ッチングのため送受
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ビ一ム方式を採用しているので
とくに問題はない。
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ビ一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、旦・・・処理部、９・・・Δｔ
２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、 １３・・・Δを設定部、１４・・・ｔｏ演算部。 特許出願人 海上電機株式会社 第 １ ｍｌ 第 ２ 臣 第 ５ 図 乙
波器、７・・・受信部、旦・・・処理部、９・・・Δｔ
２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、 １３・・・Δを設定部、１４・・・ｔｏ演算部。 特許出願人 海上電機株式会社 第 １ ｍｌ 第 ２ 臣 第 ５ 図 乙
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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Ａ１角度（θ＋ΔＯ）における海底
までの距離が為であるとき、両者の距離を超音波が伝播
するに要する時間の差Δｔ、を、音速をＣとして Δｔ、−８−（÷も４鼾−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Δｔ、とΔｔの値を基にし、送出する超音波のパ
ルス幅ｔ。を ｔｏ≧Δｔ、＋Δｔ に設定すると共に、Δを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 true JPS603556A (ja) | 1985-01-09 |
| JPH0227624B2 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 (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105628960A (zh) * | 2014-10-29 | 2016-06-01 | 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 |
| CN113552383A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-10-26 | 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 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0478731U (ja) * | 1990-11-22 | 1992-07-09 |
Citations (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
Patent Citations (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 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105628960A (zh) * | 2014-10-29 | 2016-06-01 | 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 |
| CN113552383A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-10-26 | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0227624B2 (ja) | 1990-06-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |