JPS6383685A - 音響測深機 - 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、音波により水底の深さを測定するディジタル
型の音響測深機に関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、（財）日本水路
協会何「水路測量　上巻」　（昭和５２）Ｐ、１４４−
１４５に記載されるものがあった。以下、その構成を図
を用いて説明する。

第２図は従来のディジタル型音響測深機の一構成例を示
すブロック図である。この音響測深機は、水中、例えば
海中１に超音波等の音波を発射して海底２からの反射波
を受信し、海底の深さを測定するものであり、送信部、
受信部及び計数部で構成されている。

送信部は、送信タイミングパルスを生成するパルス発振
器１０、送信タイミングパルスに基づき送信信号を出力
する送信器１１、送、送信信号を切換える送受切換器１
２、及び電気信号と音波の変換を行う送受波器１３で構
成されている。受信部は、前記送受信切換器１２及び送
受信器１３の他、受信器１４を備えている。受信器１４
は受信信号から雑音成分を除いて海底反射信号のみを検
出するものであり、例えば増幅回路及びレベル比較回路
等で構成されている。

また、計数部は、セットリセット型フリップフロップ（
以下、Ｒ３，ＦＦという）１５、一定周期の刻時信号パ
ルスを生成する発振器１６．２人カアンドゲート（以下
、ＡＮＤゲートという）１７、及びカウンタ１８を備え
ている。Ｒ３，ＦＦ１５はセット端子Ｓ、リセット端子
Ｒ及び出力端子Ｑを有し、そのセット端子Ｓがパルス発
振器１０の出力側に、そのリセット端子Ｒが受信器１４
の出力側に、その出力端子ＱがＡＮＤゲート１７の一方
の入力側にそれぞれ接続されている。ＡＮＤゲート１７
はその他方の入力側が発振器１６の出力側に、その出力
側かカウンタ１８の入力側に接続されている。カウンタ
１８の出力側には、コンピュータ等で構成されたデータ
処理装置２０が接続されている。

次に動作を説明する。

水深計測を開始すると、パルス発振器１０から出力され
た送信タイミングパルスが送信器１１へ与えられると共
に、その送信タイミングパルスが計測部に対する起動信
号としてＲ３、ＦＦ１５のセット端子Ｓに与えられ、そ
のＲ３−ＦＦ１５の出力端子ＱをＨレベルに立上げる。

送信器１１は送信タイミングパルスを入力して送信信号
を出力する。この送信信号は送受切換器１２を通して送
受波器１３で音波に変換され、海中１に発射される。海
中１を伝搬した音波は海底２で反射し、再び送受波器１
３で受信され、電気的な受信信号に変換される。この受
信信号は送受切換器１２を通して受信器１４に与えられ
る。受信器１４では受信信号を一定レベルまで増幅し、
その増幅信号が一定レベル以上を超えるとパルス信号を
出力し、Ｒ３，ＦＦ１５をリセットしてその出力端子Ｑ
をＬレベルに引下げる。

ＡＮＤゲート１７は、Ｒ５−ＦＦ１５の出力端子Ｑか°
Ｈレベルの間（この時間をＴ秒とする）、発振器１６か
ら出力される刻時信号パルスを通過させてカウンタ１８
に与える。カウンター８は前記Ｈレベルの時間Ｔにおけ
る刻時信号パルス数を計数する。

ここで、送受波器１３と海底２までの距離Ｄ　（ｍ）は
、音波の水中伝搬速度をＣ（ｍ／Ｓ）とすると、次式で
表わされる。

そこで、時間Ｔにおけるカウンター８の計数値が水深り
と一致するように刻時信号パルスの周波数を選定してお
けば、カウンター８の計数値は水深値となる。カウンタ
ー８の出力はデータ処理装置２０に読取られ、水深値の
処理が行われる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成の音響測深機では、所定時間毎
に水深計測を行なう場合、その測深値を毎回データ処理
装置２０で読取り、処理しなければならないなめ、デー
タ処理装置２０の処理速度が遅いと、単位時間における
測深回数に制限を受け、その測深回数を少なくしなけれ
ばならないという問題点があった。

本発明は前記従来技術が持っていた問題点として、デー
タ処理装置の処理速度によって測深回数に制限を受ける
点について解決した音響測深機を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記間通点を解決するために、音波を水底に向
けて発射する送信部と、前記水底からの反射音を受信す
る受信部と、前記送信部の起動信号に基づき一定周期の
刻時信号パルスの計数動作を開始し、前記受信部の出力
に基づきその計数動作を停止し、その時の計数値を出力
してデータ処理装置へ与える計数部とを備えたディジタ
ル型の音響測深機において、前記計数部の出力側に最浅
値検出回路及び平均回路を接続し、その両回路の出力側
を切換回路を介して前記データ処理装置へ接続するよう
にしたものである。

ここで、最浅値検出回路はデータ処理装置の処理能力に
応じて動作速度が設定され計数部の出力に基づき所定時
間内における水底の最浅値を検出する回路、平均回路は
データ処理装置の処理能力に応じて動作速度が設定され
計数部の出力に基づき所定時間内における水底の平均値
を算出する回路である。また切換回路は、最浅値検出回
路と平均回路の各出力を切換えてデータ処理装置へ与え
る回路である。

（作用〉 本発明によれば、以上のように音響測深機を構成したの
で、最浅値検出回路は一定時間における水底の最浅値を
検出し、平均回路は一定時間における水底の平均測深値
を算出し、その最浅値または平均測深値を切換回路を通
してデータ処理装置へ与える。この際、データ処理装置
の処理速度に合わせて最浅値あるいは平均測深値を求め
る時間を設定しているなめ、データ処理装置の処理速度
により開数回路の制限を受けることなく、その測深回数
の向上が図れる。従って前記問題点を除去できるのであ
る。

〈実施例） 第１図は本発明の実施例を示すディジタル型音響測深機
の構成ブロック図であり、従来の第２図中の要素と同一
の要素には同一の符号が付されている。

この音響測深機が従来のものと異なる点は、カウンタ１
８の出力側に最浅値検出回路３０及び平均回路３１を接
続すると共に、それら両回路３０．３１の出力側を切換
回路３２を介してデータ処理装置２０へ接続したことで
ある。最浅値検出回路３０はカウンタ１８の計数値りに
基づき所定時間内における水底６の最浅値Ｄｍｉｎを検
出する回路、さらに平均回路３１は同じくカウンタ１８
の計数値りに基づき所定時間内における水底６の平均値
口を算出する回路であり、それら両回路３０．３１はデ
ータ処理装置の処理能力に応じて動作速度がそれぞれ設
定されている。

また切換回路３２は、手動あるいはデータ処理装置２０
等からの制御信号に基づき、最浅値検出回路３０と平均
回路３１の各出力を切換えて前記データ処理装置２０へ
与える回路である。

第３図は第１図における最浅値検出回路３０の回路構成
例を示す構成ブロック図である。この最浅値検出回路３
０は、比較回路３０−１及びメモリ３０−２を有してい
る。メモリ３０−２はカウンタ１８の計数値りを順次記
憶するもの、比較回路３０−１はメモリ３０−２に記憶
された今までの最浅値Ｄｍｉｎとカウンタ１８の出力計
数値りとを比較して最新の最浅値計数値をそのメモリ３
０−２に記憶させる回路である。

第４図は第１図における平均回路３１の回路構成例を示
す構成ブロック図である。この平均回路３１は、加算回
路３１−１、メモリ３１−２及び割算回路３１−３を有
している。加算回路３１−１はメモリ３１−２の記憶内
容とカウンタ１８の出力計数値りとを加算してその加算
値をメモリ３１−２に記憶させる回路、割算回路３１−
３はメモリ３１−２内の加算値を入力回数で割算して平
均計数値口を求める回路である。

以上のように構成される音響測深機の動作を、第５図の
動作説明図を参照しつつ説明する。

海底２における水深測量や、土量等を求める測量（以下
、単に土量測量という）を行なう場合、水深測量では第
５図に示すように海底２のある区域りにおける最浅Ｄｍ
ｉｎが必要となる。また土星測量ではある区域りにおい
て予め設定した水深値ＤＯよりも浅い、あるいは深い部
分の土量が求められているが、その土量Ｗは次式で計算
される。

Ｗ＝Σ（ＤＮ　−Ｄｏ）　ｘ　ｄ！Ｊ　　　・・・（２
）但し、　ＤＮ　＝０１，０２．Ｄ３・・・・・・ＤＩ
、Ｄ２．Ｄ３・・・；水深値 ｄρ；測深間隔 ところが、（２）式を用いた土量算出方法は極めて短い
区間のデータを必要とするので、一般的には次式を用い
た平均断面法で土ｍＷの計算が行なわれる。

Ｗ＝Σ（ｒ５ＸＬ）　　　　　・・・（３）但し、百；
平均水深値 このような測量のためにある区域りの水深値を測定する
場合、ある一定の時間間隔で、パルス発振器１０、送信
器１１、送受切換器１２及び送受波器１３を通して音波
を海底２に向けて発射していき、海底２からの反射波を
送受波器１３、送受切換器１２及び受信器１４を通して
受信し、それをＲ３−ＦＦ１５及びＡＮＤゲート１７を
通してカウンタ１８で順次計数していく。カウンタ１８
の計数値Ｄ１〜ＤＮは水深値に等しく、その計数値Ｄ１
〜ＤＮが順次、最浅値検出回路３０及び平均回路３１へ
入力されていく。

最浅値検出回路３０では、１回目の計数値Ｄ１をメモリ
３０−２に格納する。２回目の計数値０２が入力される
と、比！ｒ！２回路３０−１はその両針数値ＤＩ、　０
２を比較し、ＤＤＤ２の場合はその２回目の計数値Ｄ２
を最浅値Ｄｍｉｎとしてメモリ３０−２に記憶させる。

以下同様に、比較回路３０−１はメモリ３０−２内の最
浅値Ｄｍｉｎと新しく入力される計数値Ｄ３〜ＯＮとを
ｊ頃次比較し、最新の最浅値Ｄｍｉｎを検出してメモリ
３０−２の内容を更新していく。そのなめ、区域りの測
定が終了した時には、その区域りにおける最浅値Ｄｍｉ
ｎがメモリ３１−２に記憶されていることになる。

一方、平均回路３１では、入力される計数値０１〜ＤＮ
を加算回路３１−１及びメモリ３１−２で順次累算し、
その累算結果をメモリ３１−２へ格納する。区域りの測
定が終了すると、割算回路３１−３はメモリ３１−２内
の累算結果を入力回数で除算して区域りの平均水深値Ｕ
を算出する。

そこで水深測量の場合は、切換回路３２により最浅値検
出回路３０とデータ処理装置２０とを接続しておけば、
データ処理装置２０が最浅値検出回路３０から最浅値Ｄ
ｍｉｎデータを読取り、水深測量のための所定のデータ
処理を行う。また、土量測量の場合は、切換回路３２に
より平均回路３１とデータ処理装置２０とを接続してお
けば、データ処理装置２０が平均回路３１から平均水深
値ロデータを読取り、前記（３）式の処理等を行なう。

このように最浅値検出回路３０及び平均回路３１を設け
、しかもデータ処理装置２０の処理速度に合わせて最浅
あるいは平均する時間を設定しておくため、データ処理
装置２０の処理速度によって測深回数Ｎに制限を受けず
、測深回数の向上と、それによる測量精度の向上が期待
できる。また、データ処理装置２０の処理量減少により
、その装置２０の処理速度の向上と小型化が可能となる
。

なお、上記実施例において、音響測深機を搭載した船が
一定の速度で走っている場合、前記区域りは時間の関数
として得られるので、それに基づき最浅値検出、あるい
は平均値算出を行なってデータ処理を行えばよい。また
、最浅値Ｄｍｉｎまたは平均水深値百の処理を１測深毎
、すなわち各０１゜Ｄ２．０３．・・・、　ＤＮ毎に設
定すれば、得られた水深値０１、　Ｄ２．　Ｄ３．・・
・、　ＤＮをそのままデータ処理装置２０へ供給するこ
とができ、その装置２０により従来と同様のデータ処理
も行える。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、第１図の全
体構成や、最浅値検出回路３０及び平均回路３１の回路
構成に対して種々の変形が可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、最浅値検
出回路及び平均回路で一定時間内の最浅値及び平均水深
値を求め、そのいずれかを切換回路を通してデータ処理
装置に与えるようにしたので、データ処理装置の処理速
度に制限されることなく、測深回数の向上と、それによ
る測量精度の向上環が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す音響測深機の構成ブロッ
ク図、第２図は従来の音響測深機の構成ブロック図、第
３図は第１図中の最浅値検出回路の構成ブロック図、第
４図は第１図中の平均回路の構成ブロック図、第５図は
第１図の動作説明図である。 １・・・・・・水中（海中）、２・・・・・・水底（海
底）、１０・・・・・・パルス発振器、１１・・・・・
・送信器、１２・・・・・・送受切換器、１３・・・・
・・送受波器、１４・・・・・・受信器、１５・・・・
・・Ｒ３，ＦＦ、１６・・・・・・発振器、１７・・・
・・・ＡＮＩ）ゲート、１８・・・・・・カウンタ、２
０・・・・・・データ処理装置、３０・・・・・・最浅
値検出回路、３１・・・・・・平均回路、３２・・・・
・・切換回路。 出願人代理人　　柿　　本　　恭　　成第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 音波を水底に向けて発射する送信部と、前記水底からの
   反射音を受信する受信部と、前記送信部の起動信号に基
   づき一定周期の刻時信号パルスの計数動作を開始し、前
   記受信部の出力に基づきその計数動作を停止し、その時
   の計数値を出力してデータ処理装置へ与える計数部とを
   備えた音響測深機において、 前記データ処理装置の処理能力に応じて動作速度がそれ
   ぞれ設定され前記計数部の出力に基づき、所定時間内に
   おける前記水底の最浅値を検出する最浅値検出回路及び
   所定時間内における前記水底の平均値を算出する平均回
   路と、 前記最浅値検出回路と平均回路の各出力を切換えて前記
   データ処理装置へ与える切換回路とを、設けたことを特
   徴とする音響測深機。