JP2660788B2 - Underwater turbidity distribution measurement device - Google Patents

Underwater turbidity distribution measurement device

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は海中濁度分布測定装置、
特にレーザ光を用いた海中濁度分布測定装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an underwater turbidity distribution measuring device,
In particular, the present invention relates to an underwater turbidity distribution measuring device using laser light.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のレーザ光を用いた海中濁度分布測
定装置においては、図5に示すようにレーザ発振器1か
らのレーザ光をビームコリメータ2を介して濁度分布を
測定すべき位置の上方に配置したミラー3に発射し、こ
のミラー3をスキャンモータ4によって駆動し、海底5
にレーザ光6を所定範囲に亘り発射し、海中における濁
りを形成する微粒子や海底5からのレーザ反射光をレン
ズ7を介して検出器8によって検出し、図6に示すよう
にレーザ光発射時刻T1から反射光受光時刻T2迄の時
間によって濁りを形成する微粒子の位置や海底5の深度
を測定するようにしている。
2. Description of the Related Art In a conventional underwater turbidity distribution measuring apparatus using a laser beam, a laser beam from a laser oscillator 1 is transmitted through a beam collimator 2 to a position where the turbidity distribution is to be measured, as shown in FIG. It fires on a mirror 3 arranged above, and this mirror 3 is driven by a scan motor 4 to
Laser light 6 is emitted over a predetermined range, and fine particles that form turbidity in the sea and laser reflected light from the seabed 5 are detected by a detector 8 via a lens 7, and the laser light emission time is shown in FIG. The position of fine particles forming turbidity and the depth of the seabed 5 are measured according to the time from T1 to the reflected light reception time T2.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】然しながらこのような
従来の海中濁度分布測定装置においては、図7のハッチ
ングに示すような濁りを形成する微粒子から反射される
反射光を検出して海中の濁度分布を計測する場合、海中
上部から反射される反射光に比べ海中下部から反射され
る反射光は海中上部の微粒子によって往路、復路で2重
に減衰するため極めて微弱となり、検出器8によって検
出できないようになるため海中下部の濁度分布を測定で
きないようになる。またレーザ光を強くすれば、魚類等
に悪影響を及ぼすようになる。
However, in such a conventional underwater turbidity distribution measuring apparatus, the reflected light reflected from fine particles forming turbidity as shown by hatching in FIG. When measuring the degree distribution, the reflected light reflected from the lower part of the sea is extremely weakened by the fine particles in the upper part of the sea and attenuated twice in the outward and return paths, compared to the reflected light reflected from the upper part of the sea. It will not be possible to measure the turbidity distribution in the lower sea. Further, if the laser beam is intensified, the fish and the like will be adversely affected.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の海中濁度分布測
定装置は、濁度分布を測定すべき位置の上方に配置した
レーザ反射光の受光手段と、この受光手段より水平方向
に離間した位置に配置したレーザ光を海底に向かって間
歇的に発射するレーザ光発射手段と、このレーザ光発射
手段から発射されるレーザ光の向きを少なくとも上記位
置の海底部分及びその上部に向かって次第に変えるため
の手段と、レーザ反射光の反射位置及びレベルを計測す
る計測手段とより成ることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided an underwater turbidity distribution measuring device, comprising: a laser reflected light receiving means disposed above a position where a turbidity distribution is to be measured; A laser light emitting unit that intermittently emits the laser light disposed at the position toward the sea floor, and gradually changes the direction of the laser light emitted from the laser light emitting unit toward at least the sea bottom portion at the above position and the upper part thereof Means for measuring the reflection position and level of the laser reflected light.

【0005】本発明の海中濁度分布測定装置における上
記計測手段は、上記レーザ反射光の反射位置をそのレー
ザ光発射からレーザ反射光受光迄の時間を用いて測定す
る。
The measuring means in the underwater turbidity distribution measuring apparatus of the present invention measures the reflection position of the laser reflected light using the time from emission of the laser light to reception of the laser reflected light.

【0006】本発明の海中濁度分布測定装置における上
記計測手段は、上記レーザ反射光の反射位置をそのレー
ザ光の発射角を用いて測定する。
The measuring means in the underwater turbidity distribution measuring device of the present invention measures the reflection position of the laser reflected light using the emission angle of the laser light.

【0007】[0007]

【実施例】以下図面によって本発明の実施例を説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0008】本発明においては図1に示すようにレーザ
発振器1よりのレーザ光を発射するビームコリメータ2
を、濁度分布を測定すべき位置の上方に配置した上記ミ
ラー3から水平距離で例えば1m離間して配置し、上記
ビームコリーメータ2によってレーザ光6を測定すべき
海の海底部分5aに向かって斜めに単位時間毎に間歇的
に発射し、この海底部分からの反射光9を上記ミラー3
を介して検出器8によって検出せしめるようにすると共
に、ポリゴンミラー駆動モータ10によって回転される
ポリゴンミラー11によってビームコリメータ2から発
射されるレーザ光6の向きを水平方向に順次変化せしめ
レーザ光がミラー3とレンズ7とによる視野内を横切る
ように上記海底部分5a以外の海底部分5bから上記海
底部分5aに、及びこの海底部分5aの上方のミラー3
とレンズ7とによる視野内を横切るように海中に順次発
射せしめ、この際、上記ポリゴンミラー11をスキャン
モータ21によって水平方向と直角の方向に約30°に
わたり偏向せしめ、同時にこのスキャンモータ21と同
期してスキャンモータ4によりミラー3を同じく偏向せ
しめ海中の微粒子からの反射光22を検出した検出器8
の出力をアンプ12を介して増幅し、ピークホールド回
路13によってそのピーク値を上記レーザ発振器1が次
のレーザ光6を発射する迄保持せしめ、このピーク値を
深度計測機構14に加えるようにする。
In the present invention, as shown in FIG. 1, a beam collimator 2 for emitting a laser beam from a laser oscillator 1
Is disposed at a horizontal distance of, for example, 1 m from the mirror 3 disposed above the position where the turbidity distribution is to be measured, and is directed toward the seabed portion 5a of the sea where the laser beam 6 is to be measured by the beam collimator 2. It is intermittently emitted at an interval of unit time, and the reflected light 9 from the seabed is reflected by the mirror 3
And the direction of the laser beam 6 emitted from the beam collimator 2 is sequentially changed in the horizontal direction by a polygon mirror 11 rotated by a polygon mirror driving motor 10 so that the laser beam is mirrored. 3 and a lens 7 so as to traverse the field of view from the seafloor portion 5b other than the seafloor portion 5a to the seafloor portion 5a and the mirror 3 above the seafloor portion 5a.
And the lens 7 are sequentially fired into the sea so as to cross the field of view. At this time, the polygon mirror 11 is deflected by a scan motor 21 in a direction perpendicular to the horizontal direction by about 30 °, and at the same time synchronized with the scan motor 21 Then, the mirror 3 is also deflected by the scan motor 4 to detect the reflected light 22 from fine particles in the sea.
Is amplified via an amplifier 12, and its peak value is held by a peak hold circuit 13 until the laser oscillator 1 emits the next laser beam 6, and this peak value is added to a depth measuring mechanism 14. .

【0009】また、上記アンプ12からの出力を時間−
電圧変換器15に加え、レーザ光6が発射されてからそ
の反射光9が受光される迄の時間に相当する電圧を反射
光9が生ずる都度発生せしめ、この電圧値をホールド回
路16によって次にレーザ光6が発射される迄保持せし
めると共に、この値を深度計測機構14に加える。な
お、17はポリゴンミラースタート位置センサーであ
る。
The output from the amplifier 12 is time-dependent.
In addition to the voltage converter 15, a voltage corresponding to the time from the emission of the laser light 6 to the reception of the reflected light 9 is generated each time the reflected light 9 is generated. The laser beam 6 is held until it is emitted, and this value is added to the depth measurement mechanism 14. Reference numeral 17 denotes a polygon mirror start position sensor.

【0010】本発明の海中濁度分布測定装置は上記のよ
うな構成であるから、レーザ光6の発射毎に海底部分か
らのレーザ反射光9を生ずるがミラー3の下方の海底部
分5a以外の海底部分5bからのレーザ反射光9は微弱
であるのに対し、上記海底部分5aからのレーザ反射光
9はミラー3の真下からの反射光となるので十分大きな
値となり、上記海底部分5aからのレーザ反射光9によ
る検出器8の出力はピーク状となり、またこのピークは
最初に現れる。
Since the underwater turbidity distribution measuring apparatus of the present invention has the above-described configuration, every time the laser beam 6 is emitted, a laser reflected light 9 is generated from the bottom of the sea. The laser reflected light 9 from the seafloor portion 5b is weak, whereas the laser reflected light 9 from the seafloor portion 5a is reflected light from directly below the mirror 3 and therefore has a sufficiently large value. The output of the detector 8 due to the laser reflected light 9 becomes a peak, and this peak appears first.

【0011】次いでレーザ光6は上記海底部分5aの上
部の海中に発射されるからこの部分に濁りを形成する微
粒子があれば、この部分の濁度に応じた大きさの微粒子
からのレーザ反射光22が検出器8によって検出される
ようになる。
Next, since the laser beam 6 is emitted into the sea above the seabed portion 5a, if there is a fine particle which forms turbidity in this portion, the laser reflected light from the fine particle having a size corresponding to the turbidity of this portion. 22 will be detected by the detector 8.

【0012】また、このような反射光9,22を発生せ
しめたレーザ光6の発射時刻と反射光9,22の受光時
刻の差は上記時間−電圧変換器15によって計測でき、
これはレーザ光の往復時間に相当するから、上記ミラー
3とポリゴンミラー11間の既知の水平距離と、海底部
分5aと上記ミラー3間の鉛直距離及び海底部分5aと
ポリゴンミラー11間の距離が直角三角形を形成する関
係から上記深度計測機構14によりレーザ反射光9,2
2を生じた位置の深度が計測できるようになる。
The time-voltage converter 15 can measure the difference between the emission time of the laser light 6 that has generated such reflected lights 9 and 22 and the received time of the reflected lights 9 and 22.
Since this corresponds to the round trip time of the laser beam, the known horizontal distance between the mirror 3 and the polygon mirror 11, the vertical distance between the seabed portion 5a and the mirror 3, and the distance between the seabed portion 5a and the polygon mirror 11 are different. Due to the formation of a right-angled triangle, the laser reflected light 9, 2
The depth of the position where 2 occurs can be measured.

【0013】図2は間歇的に発射されたレーザ光6と、
反射光9,22によってピークホールド回路13によっ
て保持された受信レベルと、海底部分5aと、この部分
以外の海底部分5bと、ハッチングで示される海中の濁
り部分と、計測された深度の関係を示し、この図2から
明らかなように、深度6.7mの部分で検出出力の始め
のピークがあり、この部分が海底部分5aであることが
判明する。また、このピークに続くレーザ反射光22の
位置とレベルが海中の濁度分布を示すようになる。
FIG. 2 shows a laser beam 6 emitted intermittently.
The relationship between the reception level held by the peak hold circuit 13 by the reflected lights 9 and 22, the sea bottom portion 5a, the sea bottom portion 5b other than this portion, the turbid portion in the sea indicated by hatching, and the measured depth is shown. As can be seen from FIG. 2, there is a first peak of the detection output at a portion at a depth of 6.7 m, and this portion is found to be the seafloor portion 5a. Further, the position and level of the laser reflected light 22 following this peak show the turbidity distribution in the sea.

【0014】なお、図2において海底部分5aを示すピ
ーク以外のピーク及びくぼみは魚群18の存在によるも
のである。
In FIG. 2, the peaks and dents other than the peak indicating the seafloor portion 5a are due to the presence of the school of fish 18.

【0015】図3は、レーザ反射光9の反射位置を求め
る手段の他の実施例を示し、この実施例では図2におけ
る時間−電圧変換器15及びホールド回路16を用い
ず、代わりに上記ポリゴンミラー11にエンコーダ19
を設け、レーザ光6の発射の向きが鉛直方向となる場合
(角度0)に対する上記ポリゴンミラー11の回転角度
をエンコーダ角度計20によって計数せしめ、この計数
値を上記深度計測機構14に加える。
FIG. 3 shows another embodiment of the means for determining the reflection position of the laser reflected light 9. In this embodiment, the time-voltage converter 15 and the hold circuit 16 in FIG. Encoder 19 on mirror 11
The rotation angle of the polygon mirror 11 with respect to the case where the emission direction of the laser beam 6 is vertical (angle 0) is counted by the encoder goniometer 20, and the counted value is added to the depth measuring mechanism 14.

【0016】この実施例によればレーザ反射光9,22
を生ずるときのレーザ光6の発射角度を上記エンコーダ
角度計20によって検知できるから、これによって上記
実施例と同様にして上記レーザ反射光9,22の反射位
置を容易に計測することができる。
According to this embodiment, the laser reflected lights 9, 22
Can be detected by the encoder goniometer 20 when the laser beam 6 is generated. Thus, the reflection positions of the laser reflected lights 9 and 22 can be easily measured in the same manner as in the above embodiment.

【0017】図4は図3に示す海中濁度分布測定装置に
よる計測状態説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a measurement state by the underwater turbidity distribution measuring device shown in FIG.

【0018】[0018]

【発明の効果】上記のように本発明の海中濁度分布測定
装置によれば、レーザ光を用いて海中の濁度分布を誤差
なく測定でき、魚類等の発見にも利用できる。即ち、図
2における魚のピークは被測定海域中に魚群18が存
在することを意味し、魚のくぼみは他の海域に魚群1
8が存在することを示すようになる。
As described above, according to the apparatus for measuring turbidity in the sea of the present invention, the turbidity distribution in the sea can be measured without error using laser light, and can be used for finding fish and the like. That is, the peak of the fish in FIG. 2 means that the school of fish 18 exists in the sea area to be measured, and the hollow of the fish is the school of fish 1 in the other sea area.
8 will now be present.

【0019】また発射レーザ光の強さを減少できるた
め、魚類等に与える影響も少なくなる等大きな利益があ
る。
Further, since the intensity of the emitted laser beam can be reduced, there is a great advantage that the influence on fish and the like is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の海中濁度分布測定装置の説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an underwater turbidity distribution measuring device of the present invention.

【図2】本発明の海中濁度分布測定装置による計測状態
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a measurement state by the underwater turbidity distribution measuring device of the present invention.

【図3】本発明の海中濁度分布測定装置の説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory view of a submarine turbidity distribution measuring device of the present invention.

【図4】本発明の海中濁度分布測定装置による計測状態
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a measurement state by the underwater turbidity distribution measuring device of the present invention.

【図5】従来の海中濁度分布測定装置の説明図である。FIG. 5 is an explanatory view of a conventional underwater turbidity distribution measuring device.

【図6】従来のレーザ光による海中濁度分布測定の説明
図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of conventional measurement of turbidity distribution in the sea using laser light.

【図7】従来のレーザ光による海中濁度分布測定の説明
図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of conventional measurement of turbidity distribution in the sea by laser light.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ発振器 2 ビームコリメータ 3 ミラー 4 スキャンモータ 5 海底 5a 被測定海底部分 5b 海底部分 6 レーザ 7 レンズ 8 検出器 9 海底からのレーザ反射光 10 ポリゴンミラー駆動モータ 11 ポリゴンミラー 12 アンプ 13 ピークホールド回路 14 深度計測機構 15 時間−電圧変換器 16 ホールド回路 17 ポリゴンミラースタート位置センサー 18 魚群 19 エンコーダ 20 エンコーダ角度計 21 スキャンモータ 22 微粒子からのレーザ反射光 REFERENCE SIGNS LIST 1 laser oscillator 2 beam collimator 3 mirror 4 scan motor 5 seabed 5 a seafloor part to be measured 5 b seafloor part 6 laser 7 lens 8 detector 9 laser reflected light from seafloor 10 polygon mirror drive motor 11 polygon mirror 12 amplifier 13 peak hold circuit 14 Depth measuring mechanism 15 Time-voltage converter 16 Hold circuit 17 Polygon mirror start position sensor 18 Fish school 19 Encoder 20 Encoder goniometer 21 Scan motor 22 Laser reflected light from fine particles

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 濁度分布を測定すべき位置の上方に配置
したレーザ反射光の受光手段と、この受光手段より水平
方向に離間した位置に配置したレーザ光を海底に向かっ
て間歇的に発射するレーザ光発射手段と、このレーザ光
発射手段から発射されるレーザ光の向きを少なくとも上
記位置の海底部分及びその上部に向かって次第に変える
ための手段と、レーザ反射光の反射位置及びレベルを計
測する計測手段とより成ることを特徴とする海中濁度分
布測定装置。
1. A means for receiving laser reflected light disposed above a position where turbidity distribution is to be measured, and intermittently emitting laser light disposed at a position horizontally separated from the light receiving means toward the sea floor. Laser light emitting means, a means for gradually changing the direction of laser light emitted from the laser light emitting means toward at least the seabed portion at the above position and above, and measuring the reflection position and level of the laser reflected light A turbidity distribution measuring apparatus in sea, comprising:
【請求項2】 上記計測手段が、上記レーザ反射光の反
射位置をそのレーザ光発射からレーザ反射光受光迄の時
間を用いて測定する請求項1記載の海中濁度分布測定装
置。
2. The underwater turbidity distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein the measuring means measures the reflection position of the laser reflected light using a time from emission of the laser light to reception of the laser reflected light.
【請求項3】 上記計測手段が、上記レーザ反射光の反
射位置をそのレーザ光の発射角を用いて測定する請求項
1記載の海中濁度分布測定装置。
3. An underwater turbidity distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein said measuring means measures a reflection position of said laser reflected light using an emission angle of said laser light.
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