JPS63180882A - 水中移動物体の測長装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、水中において水中移動物体の長さを測定する
測長装置に関する。

（従来の技術） 第４図は従来の測定原理を示す。第４図において、水底
の適宜場所には測長装置１０が配置され、この測長装置
１０は３６０°の全方位方向へ超音波を送波し、その反
射音を受けて水中移動物体１１を検出するとともに、水
中移動物体１１の長さＬを次の（１）式に従って測定す
るものである。

Ｌ＝　Ｌ２！３　ｉ　ｎ−１−１ｌｓｉｎφ１−−−−
−−一−−−（１）ここで、角度φｌ、同φ２は、測長
装置１０における垂線から水中移動物体１１の前部およ
び後部に至る角度（以下、「方位角」という）である。

また、距離Ｌｒは測長装置１０から水中移動物体１１の
前部までの距離であり、距離ｔ２は後部までの距離であ
る。距離Ｌｌ、同ｔ２は、反射音の到達時間から求める
。第５図に示す如く、水中移動物体１１からの反射音の
うち、物体前部と後部とからの反射音は符号１３．同１
４のように太きな振幅を示すので、超音波の送信タイミ
ングから反射音１３．同１４が到達する到達時間をそれ
ぞれ１．．１．とじて、距離Ｌｌ、同ｔ２を次の式（２
）、同（３）によって求める。なお、Ｃは水中の音速で
ある。

１＋＝止　　　　　　　　−・・・−−−（２）ｔ２＝
」上　　　　　　　　−−−一−−−−−（３）一方、
方位角φｈ同φ２も前記反射音１３．同１４から求める
のであるが、３次元的に求める必要があるので、従来の
測長装置１０は第６図に示す如くに構成されている。即
ち、従来の測長装置１０は、送波器１５が送波する超音
波の反射音を受波する３系統の受波器１６．同１７およ
び同１８を備える。受波器１７は当該測長装置１０の配
置平面に設定したＸ−Ｙ座標の原点位置に配置され、そ
の受渡反射音の電気変換信号が時間検出回路１９へ与え
られるとともに、位相検出回路２０および同２１の一方
の入力へそれぞれ与えられる。

時間検出回路１つは前記式（２）、同（３）によって到
達時間ｔ１＋同ｔ２を求め、それを演算回路２２へ与え
る。

一方の受渡器１６はＸ軸上に配置され、その受渡反射音
の電気変換信号が位相検出回路２０の他方の入力へ与え
られる。その結果、位相検出回路２０では受波器１７と
同１６とにおける受波反射音間の位相差を求め、それを
方位角φ１．同φ２のＸ方向の成分（φＩＸ、φ２Ｘ）
として演算回路２２へ与える。

他方の受渡器１８はＹ軸上に配置され、その受渡反射音
の電気変換信号が位相検出回路２１の他方の入力へ与え
られる。その結果、位相検出回路２１では受波器１７と
同１８とにおける受渡反射音間の位相差を求め、それを
方位角φ１．同φ２のＹ方向の成分（φＩＹ、φ２Ｙ）
として演算回路２２へ与える。

斯くして、演算回路２２は、前記式（１）に従って水中
移動物体１１の長さしを演算算出できることになる。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来の測長装置は、水中移動物体の前部からの
反射音と、後部からの反射音の到達時間および、それぞ
れの反射音の方位角を測定することにより測長している
ので、方位角測定のために受渡器を３系統設ける必要が
あり、回路が複雑で形状も大きくなる問題点がある。

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は、簡易な構成で水中移動物体の長さ測定
を行い得る水中移動物体の測長装置を提供することにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明の水中移動物体の測
長装置は次の如き構成を有する。

即ち、本発明の水中移動物体の測長装置は、音響的に検
出した水中移動物体の前部および後部からの反射音によ
って該水中移動物体の長さを測定する水中移動物体の測
長装置において；　前記反射音の到達時間を検出する時
間検出回路と；　前記反射−音の周波数を検出する周波
数検出回路と；前記検出した到達時間と周波数とから水
中移動物体の長さを演算する演算回路と；　を備えたこ
とを特徴とする水中移動物体の測長装置である。

（作　用） 次に、前記構成を有する本発明の水中移動物体の作用を
説明する。

第１図は本発明に係る測定原理図である。第１図におい
て、符号１は本発明の測長装置である。

この測長装置１は、従来と同様に水底の適宜場所に配置
され、３６０°の全方位方向へ周波数Ｆ。

の超音波を送波している。符号ｔ１および同Ｌ２は測長
装置１から長さしの水中移動物体２の前部および後部ま
での距離である。水中移動物体２は移動速度Ｖ丁で移動
しており、水中移動物体２の前部からは周波数Ｆ１で、
後部から周波数Ｆ２でそれぞれ超音波が反射される。水
中移動物体２の前部での反射音は移動方向から角度θｌ
で、また後部では反射音は移動方向から角度θ２でそれ
ぞれ反射されるとする。

第２図は反射音のドツプラ効果を説明するためのもので
ある。第２図において、一般に、発音源３から周波数Ｆ
で発音され、速度Ｖで移動する物体４に当り、そこで反
射して再び発音源３の位置に戻ってきた反射音の周波数
Ｆ′は、発音源３と移動物体４を結ぶ線と移動物体４の
移動方向とがなす角度をθとすれば、次の（４）式で示
される。

Ｆ′＝（１＋λ■四１旦）　Ｆ　　　　　−＝−・−−
（４）ここで、Ｃｏはその媒体中の音速である。なお、
簡単のため発音源３は停止しているものとした。

つまり、第１図に示した周波数Ｆ１＋同Ｆ２はＣを水中
での音速として次の式（５）１式（６）で求まる。

Ｆ　ｓ　−（１＋”　”　”　　）　Ｆ　ｏ　　　　　
　−−−−−−−−（５）Ｆ２−（１＋　　”　”　”
　　）　Ｆｏ−−−−（６）また、第１図において、長
さＬは次の式（７）となることは明らか・である。

Ｌ＝　ｔ２ｃ　ｏ　ｓθ２−Ｌｌｃｏｓθ１−−−−−
−−−　（７）そうすると、式（２）、同（３）、同（
５）〜同（７）から、長さしは次の（８）式で示すこと
ができる。

ここで　ｔ□　：水中移動物体前部からの到達時間ｔ２
：水中移動物体後部からの到達時間Δｆｌ　＝ｐｔ　−
ＦＯ：水中移動物体前部からの反射音の周波数のドツプ
ラ成分 Δｆ２＝Ｆ２　　Ｆｏ　：水中移動物体後部からの反射
音の周波数のドツプラ成分 斯くして、本発明においては、反射音の到達時間ｔ！、
同ｔ２と、反射音の周波数Ｆ１．同Ｆ２とを測定するだ
けで水中移動物体の長さしを求めることができるのであ
る。これにより、受渡器は１系統で済むのである。

以上説明したように、本発明の水中移動物体の測長装置
によれば、水中移動物体の前部からの反射音、後部から
の反射音それぞれの到達時間と、それら反射音の周波数
とを計測するだけで水中移動物体の長さを求めることが
できるので、受渡器は、１系統あればよいことになり、
回路の簡素化。

装置の小型化、軽量化がはかれる効果がある。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第３図は本発明の一実施例に係る水中移動物体の測長装
置を示す。この測長装置は送波器５と、受波器６と、時
間検出回路７と、周波数検出回路８と、演算回路９とを
基本的に備える。

送波器５は、周波数ＦＯの超音波を３６０°の全方位方
向へ送波する。

受渡器６は、水中移動物体で反射された反射音を受波し
、それを電気信号に変換し時間検出回路７と周波数検出
回路８とへ与える。

時間検出回路７では、水中移動物体の前部からの反射音
の到達時間ｔ１および後部からの反射音の到達時間ｔ２
を求め（第５図および式（２）。

同（３）参照）、それを演算口゛路９へ与える。

周波数検出回路８は、水中移動物体の前部からの反射音
の周波数Ｆ！および後部からの反射音の周波数Ｆ２を求
め、それを演算回路９へ与える。

演算回路９は、周波数Ｆ。、同Ｆｌ、同Ｆ２および到達
時間ｔＩ＋同ｔ２に基づき前記式（８）に従って水中移
動物体の長さしを演算算出する。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の水中移動物体の測長装置
によれば、水中移動物体の前部からの反射音、後部から
の反射音それぞれの到達時間と、それら反射音の周波数
とを計測するだけで水中移動物体の長さを求めることが
できるので、受渡器は１系統あればよいことになり、回
路の簡素化。

装置の小型化、軽量化がはかれる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図、第２図はドツプラ効果
の説明図、第３図は本発明の一実施例に係る水中移動物
体の測長装置の構成ブロック図、第４図は従来の測定原
理図、第５図は測長装置の受信波形図、第６図は従来の
水中移動物体の測長装置の構成ブロック図である。 １・・・・・・本発明の測長装置、　２・・・・・・水
中移動物体、　３・・・・・・発音源、　４・・・・・
・移動物体、５・・・・・・送波器、　６・・・・・・
受波器、　７・・・・・・時間検出回路、　８・・・・
・・周波数検出回路、　９・・・・・・演算回路、　１
０・・・・・・従来の測長装置、　１１・・・・・・水
中移動物体、　１５・・・・・・送波器、　１６・・・
・・受波器１、１７・・・・・・受波器２、１８・・・
・・受波器３、１９・・・・・・時間検出回路、　２０
・・・・・・位相検出回路１、２１・・・・・・位相検
出回路２、２２・・・・演算回路。 代理人　弁理士　　八　幡　　義　博 ７に面 Ｖｒ−−−−−−一蔚動遮裏 ｌｔ　、　ｔ、ｚ　−−−−’；＊］長ＬＬ＋□５７に
４−Ｉ多麦Ｉ矛秘るトＡでａｉ巨＠Ｆｏ　−−−−−−
ｍ訪音流／１周液数Ｆｔ、　Ｆｌ？　−−−−−２之ｊ
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に＋…市体／１秒動注１禰劫煉幻）のケ悄度Ｌ−−−−
−−−・水中料動物体の長で峯光咽／）　３Ｍ□ｌ定派
理 第　／　図 Ｆこ一−−反射１゛の用液で（ 反射４／）ド〃°う効果 第　２　図 水禿ｑｙ）昶ナナＩ幼４勿体の渕邊」克償０．溝戎イ列
第　３　図 ｉｔ　、　ｔｚ−−−−一渕表幸七！が５水中好★Ｒぢ
住ｊで４距Ｊ腿Ｌ　−−−−−−−−一未中物り俺体／
ｌ委ざ役！／）渕支麓チ夏 ヰ　４　図 夜東カ水申粁 動伸休／ｌ渕長装置へ倫へ例 冶　６　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 音響的に検出した水中移動物体の前部および後部からの
   反射音によって該水中移動物体の長さを測定する水中移
   動物体の測長装置において；前記反射音の到達時間を検
   出する時間検出回路と；前記反射音の周波数を検出する
   周波数検出回路と前記検出した到達時間と周波数とから
   水中移動物体の長さを演算する演算回路と；を備えたこ
   とを特徴とする水中移動物体の測長装置。