JPH0519053A - 動揺検出装置 - Google Patents
動揺検出装置Info
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- JPH0519053A JPH0519053A JP3259148A JP25914891A JPH0519053A JP H0519053 A JPH0519053 A JP H0519053A JP 3259148 A JP3259148 A JP 3259148A JP 25914891 A JP25914891 A JP 25914891A JP H0519053 A JPH0519053 A JP H0519053A
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 随意の箇所で検出した動揺に基づいて任意の
箇所での動揺を検出でき、又、船体に過渡的な移動が生
じても短時間後に正確な動揺信号を出力できる動揺検出
装置を提供する。 【構成】ある箇所重心にて加速度計にて検出した上下方
向の加速度を基に上下動の変位を得ると共に、前記加速
度計の取り付け箇所における船体のピッチングとローリ
ングとを検出し、前記の加速度計の取り付け箇所を原点
として、任意の座標に位置する超音波振動子における上
下動の変位を演算により求める。又、加速度計に過渡的
な運動が作用したとき、積分器に入力される加速度の信
号のレベルを０に絞り込んだ後、元のレベルに増大させ
ることにより、積分器の出力が定常状態に落ち着くまで
の時間を短縮する。
箇所での動揺を検出でき、又、船体に過渡的な移動が生
じても短時間後に正確な動揺信号を出力できる動揺検出
装置を提供する。 【構成】ある箇所重心にて加速度計にて検出した上下方
向の加速度を基に上下動の変位を得ると共に、前記加速
度計の取り付け箇所における船体のピッチングとローリ
ングとを検出し、前記の加速度計の取り付け箇所を原点
として、任意の座標に位置する超音波振動子における上
下動の変位を演算により求める。又、加速度計に過渡的
な運動が作用したとき、積分器に入力される加速度の信
号のレベルを０に絞り込んだ後、元のレベルに増大させ
ることにより、積分器の出力が定常状態に落ち着くまで
の時間を短縮する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、船体の動揺による上下
動の変位を検出する装置に関し、特に一点で検出した動
揺から任意の箇所での上下動の変位を得ることができ、
又、船体に過渡的な運動が生じた場合に短時間で適正な
上下動の変位信号を得ることができる動揺検出装置に関
する。
動の変位を検出する装置に関し、特に一点で検出した動
揺から任意の箇所での上下動の変位を得ることができ、
又、船体に過渡的な運動が生じた場合に短時間で適正な
上下動の変位信号を得ることができる動揺検出装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】音響測深機の測深精度を向上するには、
船体の動揺により生じる上下動の変位を検出し、測定し
た深度をその変位でもって補正する必要がある。船体の
動揺による上下動の変位は、加速度計にて検出した上下
方向の加速度を２回積分することにより得られる。かか
る動揺検出装置を測深装置に適用した場合、例えば、あ
る時点で船体がＬ1だけ上方に移動していたならば、こ
のＬ1に対応する分だけ送信トリガの送信タイミングを
早めることにより、船体の動揺を除去した正確な水深が
得られる。
船体の動揺により生じる上下動の変位を検出し、測定し
た深度をその変位でもって補正する必要がある。船体の
動揺による上下動の変位は、加速度計にて検出した上下
方向の加速度を２回積分することにより得られる。かか
る動揺検出装置を測深装置に適用した場合、例えば、あ
る時点で船体がＬ1だけ上方に移動していたならば、こ
のＬ1に対応する分だけ送信トリガの送信タイミングを
早めることにより、船体の動揺を除去した正確な水深が
得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、音響測深機
が、センサである超音波振動子を複数個備えるとき、そ
れぞれの超音波振動子の取り付け箇所での動揺を検出し
なくてはならないために同数の動揺検出装置が必要とな
り、そのため高価になり、又、それらの取り付けにも困
難を伴った。
が、センサである超音波振動子を複数個備えるとき、そ
れぞれの超音波振動子の取り付け箇所での動揺を検出し
なくてはならないために同数の動揺検出装置が必要とな
り、そのため高価になり、又、それらの取り付けにも困
難を伴った。
【０００４】又、航路の変更のために船体が急旋回する
場合、これによる遠心力と重力と合力の向きに加速度計
が傾いたときや、船が横波を受けて急激に変動したと
き、あるいは電源投入時においては、積分器に過渡的な
信号が入力される。図９は、このような過渡信号が入力
されたときの積分出力のシミュレーションを示してい
る。図９において、Ａの波形は定常状態における正常な
積分出力を示しており、振幅中心が一定てあるが、他
方、振幅中心が大きく乱れているＢの波形は、上述のよ
うな過渡的な現象が生じたときの積分出力を示してお
り、波形Ａのような定常値に落ち着くまでに積分定数に
比べて数十倍もの制定時間がかかり、その間、正確な動
揺信号を得ることができなかった。本発明は、上述した
課題を解決するためになされたものであり、随意の箇所
で検出した動揺に基づいて任意の箇所での動揺を検出で
き、又、船体に過渡的な移動が生じても短時間後に正確
な動揺信号を出力できる動揺検出装置を提供することを
目的とする。
場合、これによる遠心力と重力と合力の向きに加速度計
が傾いたときや、船が横波を受けて急激に変動したと
き、あるいは電源投入時においては、積分器に過渡的な
信号が入力される。図９は、このような過渡信号が入力
されたときの積分出力のシミュレーションを示してい
る。図９において、Ａの波形は定常状態における正常な
積分出力を示しており、振幅中心が一定てあるが、他
方、振幅中心が大きく乱れているＢの波形は、上述のよ
うな過渡的な現象が生じたときの積分出力を示してお
り、波形Ａのような定常値に落ち着くまでに積分定数に
比べて数十倍もの制定時間がかかり、その間、正確な動
揺信号を得ることができなかった。本発明は、上述した
課題を解決するためになされたものであり、随意の箇所
で検出した動揺に基づいて任意の箇所での動揺を検出で
き、又、船体に過渡的な移動が生じても短時間後に正確
な動揺信号を出力できる動揺検出装置を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】第１発明の動揺検出装置
は、船体の所定部で検出した上下方向の加速度、ピッチ
ングおよびローリングの検出信号から、船体の任意の箇
所での上下動の変位を検出する動揺検出装置であって、
上下方向の加速度を検出する加速度計と、前記加速度計
で得た加速度信号を２回積分して上下動の変位を得る積
分器と、前記加速度計の取り付け箇所での船体のピッチ
ングおよびローリングを検出してピッチ信号およびロー
ル信号を出力する手段と、前記加速度計の取り付け箇所
に対する所望の位置を入力するための条件設定器と、前
記の変位信号、ピッチ信号およびロール信号と、前記所
望の位置データとから、該所望の位置での上下動の変位
を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする。
は、船体の所定部で検出した上下方向の加速度、ピッチ
ングおよびローリングの検出信号から、船体の任意の箇
所での上下動の変位を検出する動揺検出装置であって、
上下方向の加速度を検出する加速度計と、前記加速度計
で得た加速度信号を２回積分して上下動の変位を得る積
分器と、前記加速度計の取り付け箇所での船体のピッチ
ングおよびローリングを検出してピッチ信号およびロー
ル信号を出力する手段と、前記加速度計の取り付け箇所
に対する所望の位置を入力するための条件設定器と、前
記の変位信号、ピッチ信号およびロール信号と、前記所
望の位置データとから、該所望の位置での上下動の変位
を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】第２発明の動揺検出装置は、船体の所定部
で検出した上下方向の加速度、ピッチングおよびローリ
ングの検出信号から、船体の任意の箇所での上下動の変
位を検出する動揺検出装置であって、上下方向の加速度
を検出する加速度計と、前記加速度計に旋回等の過渡的
な運動が作用したとき、加速度計より出力される加速度
の信号のレベルを所定値に絞り込み、その後、元のレベ
ルにまで次第に増大させるレベル変化手段と、前記レベ
ル検出手段より出力される加速度信号を２回積分して上
下動の変位を得る積分器と、前記加速度計の取り付け箇
所での船体のピッチングおよびローリングを検出してピ
ッチ信号およびロール信号を出力する手段と、前記加速
度計の取り付け箇所に対する所望の位置を入力するため
の条件設定器と、前記の変位信号、ピッチ信号およびロ
ール信号と、前記所望の位置データとから、該所望の位
置での上下動の変位を演算する演算手段と、を備えたこ
とを特徴とする。
で検出した上下方向の加速度、ピッチングおよびローリ
ングの検出信号から、船体の任意の箇所での上下動の変
位を検出する動揺検出装置であって、上下方向の加速度
を検出する加速度計と、前記加速度計に旋回等の過渡的
な運動が作用したとき、加速度計より出力される加速度
の信号のレベルを所定値に絞り込み、その後、元のレベ
ルにまで次第に増大させるレベル変化手段と、前記レベ
ル検出手段より出力される加速度信号を２回積分して上
下動の変位を得る積分器と、前記加速度計の取り付け箇
所での船体のピッチングおよびローリングを検出してピ
ッチ信号およびロール信号を出力する手段と、前記加速
度計の取り付け箇所に対する所望の位置を入力するため
の条件設定器と、前記の変位信号、ピッチ信号およびロ
ール信号と、前記所望の位置データとから、該所望の位
置での上下動の変位を演算する演算手段と、を備えたこ
とを特徴とする。
【０００７】
【作用】第１発明の動揺検出装置によれば、例えば船体
の重心にて加速度計にて検出された上下方向の加速度
が、積分器による積分により上下動の変位として検出さ
れる。又、この加速度計の取り付け箇所における船体の
ピッチングとローリングとが検出され、ピッチ信号およ
びロール信号が得られる。一方、前記の加速度計の取り
付け箇所を原点として、条件設定器により、例えば所望
の位置に設けた各超音波振動子の取り付け箇所が例え
ば、Ｘ,Ｙ,Ｚ軸の３次元の座標で入力される。
の重心にて加速度計にて検出された上下方向の加速度
が、積分器による積分により上下動の変位として検出さ
れる。又、この加速度計の取り付け箇所における船体の
ピッチングとローリングとが検出され、ピッチ信号およ
びロール信号が得られる。一方、前記の加速度計の取り
付け箇所を原点として、条件設定器により、例えば所望
の位置に設けた各超音波振動子の取り付け箇所が例え
ば、Ｘ,Ｙ,Ｚ軸の３次元の座標で入力される。
【０００８】原点での上下動の変位、ピッチ信号および
ロール信号がわかれば、任意の座標に位置する超音波振
動子における上下動の変位を演算で求めることができ、
その演算手段としては、ＣＰＵ等によるデジタル計算で
行ってもよく、あるいは乗算器および加算器によるアナ
ログ演算で実現することもできる。
ロール信号がわかれば、任意の座標に位置する超音波振
動子における上下動の変位を演算で求めることができ、
その演算手段としては、ＣＰＵ等によるデジタル計算で
行ってもよく、あるいは乗算器および加算器によるアナ
ログ演算で実現することもできる。
【０００９】第２発明の動揺検出装置によれば、加速度
計に過渡的な運動が作用したとき、レベル変化手段によ
り、積分器に入力される加速度の信号のレベルを例えば
０に絞り込んだ後、元のレベルに増大させることによ
り、積分器の出力が定常状態に落ち着くまでの時間が短
縮される。
計に過渡的な運動が作用したとき、レベル変化手段によ
り、積分器に入力される加速度の信号のレベルを例えば
０に絞り込んだ後、元のレベルに増大させることによ
り、積分器の出力が定常状態に落ち着くまでの時間が短
縮される。
【００１０】
【実施例】図１は、第１発明の動揺検出装置を適用した
音響測深装置の一実施例を示している。１は、測深結果
を記録紙に描くペンレコーダであり、このペンレコーダ
１にて記録紙が定位置に来ると、送信用のトリガ(ベー
ストリガ)が出力される。このベーストリガはバッファ
２を介して送信タイミング補正回路３に供給される。こ
の送信タイミング補正回路３では動揺検出装置４(後で
述べる)よりの動揺に伴う上下動の変位Δｈ1ないしΔｈ
4の信号に従って、この送信タイミング補正回路３より
出力する送信トリガのタイミングを補正する。５ないし
８は、送信タイミング補正回路３よりそれぞれ出力され
る送信パルスにより送信信号を出力する送信部であり、
それらの送信信号は、送受切替器９ないし１２を介して
超音波振動子１３ないし１６に印加される。１７は、送
受切替器９ないし１２を介して供給される各超音波振動
子１３ないし１６で受信を受けるバッファであり、１８
は、バッファ１７よりのそれぞれの出力信号を混合して
増幅するミキサー増幅器であり、その出力信号はペンレ
コーダ１に入力される。
音響測深装置の一実施例を示している。１は、測深結果
を記録紙に描くペンレコーダであり、このペンレコーダ
１にて記録紙が定位置に来ると、送信用のトリガ(ベー
ストリガ)が出力される。このベーストリガはバッファ
２を介して送信タイミング補正回路３に供給される。こ
の送信タイミング補正回路３では動揺検出装置４(後で
述べる)よりの動揺に伴う上下動の変位Δｈ1ないしΔｈ
4の信号に従って、この送信タイミング補正回路３より
出力する送信トリガのタイミングを補正する。５ないし
８は、送信タイミング補正回路３よりそれぞれ出力され
る送信パルスにより送信信号を出力する送信部であり、
それらの送信信号は、送受切替器９ないし１２を介して
超音波振動子１３ないし１６に印加される。１７は、送
受切替器９ないし１２を介して供給される各超音波振動
子１３ないし１６で受信を受けるバッファであり、１８
は、バッファ１７よりのそれぞれの出力信号を混合して
増幅するミキサー増幅器であり、その出力信号はペンレ
コーダ１に入力される。
【００１１】１９は加速度計であり、船体が動揺しても
常に鉛直方向に保持できるようにこの加速度計１９は鉛
直ジャイロ２０にマウントされる。この垂直ジャイロ２
０は、船体のピッチングとローリングを検出してそれぞ
れピッチ信号とロール信号を出力する。動揺検出装置４
は、加速度計１９よりの加速度信号と、鉛直ジャイロ２
０よりのピッチおよびロール信号から別の異なった場所
に設けられた４個の超音波振動子１３ないし１６におけ
る上下方向の動揺を検出する。
常に鉛直方向に保持できるようにこの加速度計１９は鉛
直ジャイロ２０にマウントされる。この垂直ジャイロ２
０は、船体のピッチングとローリングを検出してそれぞ
れピッチ信号とロール信号を出力する。動揺検出装置４
は、加速度計１９よりの加速度信号と、鉛直ジャイロ２
０よりのピッチおよびロール信号から別の異なった場所
に設けられた４個の超音波振動子１３ないし１６におけ
る上下方向の動揺を検出する。
【００１２】本発明に係わる動揺検出装置４の詳細を図
２に示している。４１は、加速度計１９より得られる加
速度信号を２回積分して上下動の変位を出力する積分器
であり、その変位信号は、Ａ−Ｄ変換器４２によりデジ
タル信号に変換される。４３および４４は、垂直ジャイ
ロ２０より出力されるピッチ信号およびロール信号のシ
ンクロ信号をデジタル信号に変換するＳ−Ｄ変換器であ
る。
２に示している。４１は、加速度計１９より得られる加
速度信号を２回積分して上下動の変位を出力する積分器
であり、その変位信号は、Ａ−Ｄ変換器４２によりデジ
タル信号に変換される。４３および４４は、垂直ジャイ
ロ２０より出力されるピッチ信号およびロール信号のシ
ンクロ信号をデジタル信号に変換するＳ−Ｄ変換器であ
る。
【００１３】４５は、ＣＰＵ(中央演算処理装置)であ
り、Ａ−Ｄ変換器４２よりの上下動の変位ΔＨ、Ｓ−Ｄ
変換器４３,４４よりのピッチ信号Δｐおよびロール信
号Δｒから図１の異なった箇所に設置した４個の超音波
振動子１３ないし１６に対する変位Δｈを演算するが、
その演算方法については後で述べる。４６は、超音波振
動子１３ないし１６の取り付け位置を入力するための条
件設定器であり、図３に示すように、船体の重心に設置
される、加速度計１９および鉛直ジャイロ２０の取り付
け箇所を原点とし、この原点から横方向(Ｘ軸)、航行方
向(Ｙ軸)および上下方向(Ｚ軸)への離隔距離Ｗ,Ｌおよ
びｈを各超音波振動子毎に入力する。ＣＰＵ４５で演算
された各変位Δｈの信号は、Ｄ−Ａ変換器にてアナログ
信号に変換され、サンプル＆ホールド回路４８で保持さ
れる。このサンプル＆ホールド回路４８で保持された電
圧は、図１の送信タイミング補正回路３に入力される。
り、Ａ−Ｄ変換器４２よりの上下動の変位ΔＨ、Ｓ−Ｄ
変換器４３,４４よりのピッチ信号Δｐおよびロール信
号Δｒから図１の異なった箇所に設置した４個の超音波
振動子１３ないし１６に対する変位Δｈを演算するが、
その演算方法については後で述べる。４６は、超音波振
動子１３ないし１６の取り付け位置を入力するための条
件設定器であり、図３に示すように、船体の重心に設置
される、加速度計１９および鉛直ジャイロ２０の取り付
け箇所を原点とし、この原点から横方向(Ｘ軸)、航行方
向(Ｙ軸)および上下方向(Ｚ軸)への離隔距離Ｗ,Ｌおよ
びｈを各超音波振動子毎に入力する。ＣＰＵ４５で演算
された各変位Δｈの信号は、Ｄ−Ａ変換器にてアナログ
信号に変換され、サンプル＆ホールド回路４８で保持さ
れる。このサンプル＆ホールド回路４８で保持された電
圧は、図１の送信タイミング補正回路３に入力される。
【００１４】次にＣＰＵ４５における変位の演算例とし
て、図３に示した取り付け位置(Ｗ,Ｌ,ｈ)の超音波振動
子１３の変位を演算する場合について述べる。図４は船
体の動揺としてローリングだけ発生したときを示してい
る。鉛直ジャイロ２０で検出したローリングによるロー
ル信号をΔθｒとすると、Ｑ点に取り付けられていた超
音波振動子１３はＱ'に移動するので、このときのロー
リングに伴う変位Δｈ1は次のようにして求まる。
て、図３に示した取り付け位置(Ｗ,Ｌ,ｈ)の超音波振動
子１３の変位を演算する場合について述べる。図４は船
体の動揺としてローリングだけ発生したときを示してい
る。鉛直ジャイロ２０で検出したローリングによるロー
ル信号をΔθｒとすると、Ｑ点に取り付けられていた超
音波振動子１３はＱ'に移動するので、このときのロー
リングに伴う変位Δｈ1は次のようにして求まる。
【００１５】ｈ＋Δｈ1＝ＡＢsin(θ＋Δθr)
＝ＡＢ(sinθcosΔθr＋cosθsinΔθr)
＝ｈcosΔθr＋ＷsinΔθrΔｈ1＝ｈ(cosΔθr−１)＋
ＷsinΔθr (１) このローリングに加えてピッチングが生じ、ピッチ信号
Δθpが検出されたときは、同様な計算により、変位Δ
ｈ1は、 Δh1＝ｈ(cosΔθr−１)＋ＷsinΔθr＋ｈ(cosΔθp−１)＋ＬsinΔθp ≒Δθr(Ｗ−ｈΔθr／２)＋Δθp(Ｌ−ｈΔθp／２) （２） となる。なお、ピッチまたはロール角が１０°以内とす
ると、この（２）式で十分な精度が得られ、計算時間を
大きく短縮できる。更に上下動の変位ΔＨが加わった場
合は、超音波振動子１３の変位Δｈ1は、 Δh1≒ΔＨ＋Δθr(Ｗ−ｈΔθr／２)＋Δθp(Ｌ−ｈΔθp／２) （３） となる。他の超音波振動子１４ないし１６に対する変位
Δｈ2ないしΔｈ4に同様にして求められる。
ＷsinΔθr (１) このローリングに加えてピッチングが生じ、ピッチ信号
Δθpが検出されたときは、同様な計算により、変位Δ
ｈ1は、 Δh1＝ｈ(cosΔθr−１)＋ＷsinΔθr＋ｈ(cosΔθp−１)＋ＬsinΔθp ≒Δθr(Ｗ−ｈΔθr／２)＋Δθp(Ｌ−ｈΔθp／２) （２） となる。なお、ピッチまたはロール角が１０°以内とす
ると、この（２）式で十分な精度が得られ、計算時間を
大きく短縮できる。更に上下動の変位ΔＨが加わった場
合は、超音波振動子１３の変位Δｈ1は、 Δh1≒ΔＨ＋Δθr(Ｗ−ｈΔθr／２)＋Δθp(Ｌ−ｈΔθp／２) （３） となる。他の超音波振動子１４ないし１６に対する変位
Δｈ2ないしΔｈ4に同様にして求められる。
【００１６】送信タイミング補正回路３は、ペンレコー
ダ１より得られるベーストリガを受けると、この時点か
ら、前記の各変位Δｈ1ないしΔｈ4に対応して、この送
信タイミング補正回路３より出力する４系統の送信パル
スの出力タイミングを補正する。例えば、ある時点で変
位が、Δｈ1＝０、Δｈ2＝１ｍ(上方)、Δｈ2＝−２ｍ
(下方)であったとき、ベーストリガ入力時点よりα秒後
の時点Ｔａで超音波振動子１３から超音波が送信される
なら、超音波振動子１４からは時点(Ｔａ−ｚ)にて、ま
た超音波振動子１５からは時点(Ｔａ＋２ｚ)にて超音波
が出力される。ここでｚは水中１ｍを超音波が往復伝播
するのに要する時間である。各超音波振動子１３ないし
１６より送信した超音波のエコーは、それぞれの超音波
振動子１３ないし１６で受信され、それらの受信信号
は、バッファ１７を介してミキサー増幅器１８にて混合
増幅され、ペンレコーダ１にて正確な水深を示すデータ
として記録される。
ダ１より得られるベーストリガを受けると、この時点か
ら、前記の各変位Δｈ1ないしΔｈ4に対応して、この送
信タイミング補正回路３より出力する４系統の送信パル
スの出力タイミングを補正する。例えば、ある時点で変
位が、Δｈ1＝０、Δｈ2＝１ｍ(上方)、Δｈ2＝−２ｍ
(下方)であったとき、ベーストリガ入力時点よりα秒後
の時点Ｔａで超音波振動子１３から超音波が送信される
なら、超音波振動子１４からは時点(Ｔａ−ｚ)にて、ま
た超音波振動子１５からは時点(Ｔａ＋２ｚ)にて超音波
が出力される。ここでｚは水中１ｍを超音波が往復伝播
するのに要する時間である。各超音波振動子１３ないし
１６より送信した超音波のエコーは、それぞれの超音波
振動子１３ないし１６で受信され、それらの受信信号
は、バッファ１７を介してミキサー増幅器１８にて混合
増幅され、ペンレコーダ１にて正確な水深を示すデータ
として記録される。
【００１７】上記実施例では、上下動の変位の演算をＣ
ＰＵ４５にてデジタル計算したが、アナログ信号で演算
することもでき、そのための回路例を図５に示してい
る。Ｓ−Ｄ変換器４３よりのロール信号は、Ｄ−Ａ変換
器５１でデジタル信号に変換され、各乗算器５３ないし
５６の一方の入力端子に入力される。スイッチＳ1ない
しＳ4は、各超音波振動子が、センサー(図１の加速度計
１８及び鉛直ジャイロ１９)の左にあるか右にあるかに
よって＋９Ｖか−９Ｖを選択し、選択された電圧は可変
抵抗Ｒ１ないしＲ４を介して乗算器５３ないし５６の他
方の入力端子に入力される。これらの可変抵抗Ｒ1ない
しＲ4は、センサーから横方向(図３に示すＸ方向)への
各超音波振動子の離隔距離(図３に示すＷ)に対応する値
に設定される。各乗算数器５３ないし５６にて、ロール
信号と、各超音波振動子のＸ方向の取付け位置とが乗算
されることにより、各超音波振動子でのローリングに伴
う変位が得られる。
ＰＵ４５にてデジタル計算したが、アナログ信号で演算
することもでき、そのための回路例を図５に示してい
る。Ｓ−Ｄ変換器４３よりのロール信号は、Ｄ−Ａ変換
器５１でデジタル信号に変換され、各乗算器５３ないし
５６の一方の入力端子に入力される。スイッチＳ1ない
しＳ4は、各超音波振動子が、センサー(図１の加速度計
１８及び鉛直ジャイロ１９)の左にあるか右にあるかに
よって＋９Ｖか−９Ｖを選択し、選択された電圧は可変
抵抗Ｒ１ないしＲ４を介して乗算器５３ないし５６の他
方の入力端子に入力される。これらの可変抵抗Ｒ1ない
しＲ4は、センサーから横方向(図３に示すＸ方向)への
各超音波振動子の離隔距離(図３に示すＷ)に対応する値
に設定される。各乗算数器５３ないし５６にて、ロール
信号と、各超音波振動子のＸ方向の取付け位置とが乗算
されることにより、各超音波振動子でのローリングに伴
う変位が得られる。
【００１８】Ｓ−Ｄ変換器４４よりのピッチ信号はＤ−
Ａ変換器５２にてデジタル信号に変換され、可変抵抗Ｒ
5を介して２段に接続されたインバータ５７,５８に入力
される。この可変抵抗Ｒ5は、センサーよりの航行方向
(図３のＹ方向)の離隔距離(図３に示すＬ)に対応する値
であるが、複数個設けられる超音波振動子は一般に横一
列に配列されるので、可変抵抗Ｒ5は共通の一個として
いる。インバータ５７または５８の出力を選択するスイ
ッチＳ5は、超音波振動子の取り付け位置がセンサーの
前か後を設定するためのものである。このスイッチＳ5
よりの信号は、３入力端子の加算器５９ないし６２にそ
れぞれ入力される。他の２入力端子には、積分器４１よ
りの上下動の変位信号と、前記乗算器５３ないし５６よ
りの出力とが入力される。従って、各加算器５９ないし
６２より、各超音波振動子の取り付け箇所での上下動の
変位が出力される。
Ａ変換器５２にてデジタル信号に変換され、可変抵抗Ｒ
5を介して２段に接続されたインバータ５７,５８に入力
される。この可変抵抗Ｒ5は、センサーよりの航行方向
(図３のＹ方向)の離隔距離(図３に示すＬ)に対応する値
であるが、複数個設けられる超音波振動子は一般に横一
列に配列されるので、可変抵抗Ｒ5は共通の一個として
いる。インバータ５７または５８の出力を選択するスイ
ッチＳ5は、超音波振動子の取り付け位置がセンサーの
前か後を設定するためのものである。このスイッチＳ5
よりの信号は、３入力端子の加算器５９ないし６２にそ
れぞれ入力される。他の２入力端子には、積分器４１よ
りの上下動の変位信号と、前記乗算器５３ないし５６よ
りの出力とが入力される。従って、各加算器５９ないし
６２より、各超音波振動子の取り付け箇所での上下動の
変位が出力される。
【００１９】図６に、第２発明の動揺検出装置を適用し
た音響測深装置の一実施例を示しており、この図６で
は、本発明の要部のみを示しており、他の部分は、図１
および図２と同じ構成である。図２に示した加速度計１
９と積分器４１との間に、乗算器６１が挿入されてお
り、一方の入力端子Ｘに加速度計２１の加速度信号が入
力される。６２は、積分器４１に対してリセット信号を
与えるリセット回路である。６３は、関数発生器であ
り、リセット回路６２がリセット信号を出力したとき、
コンデンサの充電電圧のように０から収束値１に次第に
増加する曲線の関数を、前記乗算器６１の他方の端子Ｙ
に与える。
た音響測深装置の一実施例を示しており、この図６で
は、本発明の要部のみを示しており、他の部分は、図１
および図２と同じ構成である。図２に示した加速度計１
９と積分器４１との間に、乗算器６１が挿入されてお
り、一方の入力端子Ｘに加速度計２１の加速度信号が入
力される。６２は、積分器４１に対してリセット信号を
与えるリセット回路である。６３は、関数発生器であ
り、リセット回路６２がリセット信号を出力したとき、
コンデンサの充電電圧のように０から収束値１に次第に
増加する曲線の関数を、前記乗算器６１の他方の端子Ｙ
に与える。
【００２０】次に上記構成の動揺検出装置の動作を説明
する。定常状態においては、関数発生器６３は１の値を
出力しているので、乗算器６１からは、加速度計１９で
検出された加速度信号αがそのまま出力される。この加
速度信号αは積分器４１で２回積分されることにより、
船体の上下方向の移動距離Ｌが出力され、この信号Ｌ
は、上下動の変位信号として図２のＡ−Ｄ変換器４２に
供給される。一方、船体が急旋回するようなときで、加
速度計１９から過渡的な信号が出力されるとき、リセッ
ト回路６２に対して手動にてリセット操作を行う。これ
により。積分器４１はリセットされるとともに、関数発
生器６３からは、所定の立上り時定数τを有する関数が
出力され、その結果、乗算器６１の出力信号のレベルは
一旦、０に絞り込まれ、その後０から、絞り込みのな
い、元のレベルに次第に増大する。立上り時定数τを１
秒、１０秒にしたときの、積分器４１の積分出力をそれ
ぞれ図７、図８に示している。図７では積分出力は２な
いし３分で収束しており、又、図８では、積分出力が乱
れることなく、１０秒程度で収束しているのがわかる。
する。定常状態においては、関数発生器６３は１の値を
出力しているので、乗算器６１からは、加速度計１９で
検出された加速度信号αがそのまま出力される。この加
速度信号αは積分器４１で２回積分されることにより、
船体の上下方向の移動距離Ｌが出力され、この信号Ｌ
は、上下動の変位信号として図２のＡ−Ｄ変換器４２に
供給される。一方、船体が急旋回するようなときで、加
速度計１９から過渡的な信号が出力されるとき、リセッ
ト回路６２に対して手動にてリセット操作を行う。これ
により。積分器４１はリセットされるとともに、関数発
生器６３からは、所定の立上り時定数τを有する関数が
出力され、その結果、乗算器６１の出力信号のレベルは
一旦、０に絞り込まれ、その後０から、絞り込みのな
い、元のレベルに次第に増大する。立上り時定数τを１
秒、１０秒にしたときの、積分器４１の積分出力をそれ
ぞれ図７、図８に示している。図７では積分出力は２な
いし３分で収束しており、又、図８では、積分出力が乱
れることなく、１０秒程度で収束しているのがわかる。
【００２１】このように立上り時定数τを適当に選択す
ることにより、過渡信号が入力されても積分出力は短時
間で収束するので、船体の旋回後、直ちに測深を行え
る。尚、上記実施例では、レベル変化手段として乗算器
６１および関数発生器６３を用いたが、可変増幅器を用
い、リセット信号が出力されたときゲインを低下させ、
その後次第にゲインを元の値に戻すようにしてもよい。
又、リセットを手動操作としたが、加速度計１９より過
渡信号が出力されたことを検知して、この検知に基づき
リセット回路６２を起動用させてもよい。
ることにより、過渡信号が入力されても積分出力は短時
間で収束するので、船体の旋回後、直ちに測深を行え
る。尚、上記実施例では、レベル変化手段として乗算器
６１および関数発生器６３を用いたが、可変増幅器を用
い、リセット信号が出力されたときゲインを低下させ、
その後次第にゲインを元の値に戻すようにしてもよい。
又、リセットを手動操作としたが、加速度計１９より過
渡信号が出力されたことを検知して、この検知に基づき
リセット回路６２を起動用させてもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、第１発明では、一
点で検出した動揺から任意の場所での上下動の変位を検
出可能としたので、超音波振動子が複数個子あっても、
個々に動揺を検出するための装置を設けなくてもよく、
従ってその取り付けが容易となり、又、安価である。第
２発明では、加速度計に急激な動きが作用したようなと
き、積分器に入力される加速度信号のレベルを例えば０
に絞り込んだ後、元のレベルに次第に増大させるように
したので、積分器の出力が定常状態に収束するまでの時
間が短縮され測定を中断する時間が短くなる。
点で検出した動揺から任意の場所での上下動の変位を検
出可能としたので、超音波振動子が複数個子あっても、
個々に動揺を検出するための装置を設けなくてもよく、
従ってその取り付けが容易となり、又、安価である。第
２発明では、加速度計に急激な動きが作用したようなと
き、積分器に入力される加速度信号のレベルを例えば０
に絞り込んだ後、元のレベルに次第に増大させるように
したので、積分器の出力が定常状態に収束するまでの時
間が短縮され測定を中断する時間が短くなる。
【図１】 本第１発明の動揺検出装置を適用した測深装
置のシステム図
置のシステム図
【図２】 図１における動揺検出装置の一実施例を示す
ブロック図
ブロック図
【図３】 超音波振動子の取り付け位置を示す図
【図４】 ローリングが生じたときの超音波振動子の変
位を求めるために用いた図
位を求めるために用いた図
【図５】 動揺検出装置の別の構成例を示す回路図
【図６】 本第２発明の動揺検出装置の一実施例を示す
制御ブロック図
制御ブロック図
【図７】 図６の装置に過渡信号が入力されたときの積
分出力の収束状況を示す図
分出力の収束状況を示す図
【図８】 図６の装置に過渡信号が入力されたときの積
分出力の収束状況を示す図
分出力の収束状況を示す図
【図９】 従来の装置に過渡信号が入力されたときの積
分出力の収束状況を示す図
分出力の収束状況を示す図
１ ペンレコーダ
２ バッファ
３ 送信タイミング補正回路
４ 動揺検出装置
５ 送信部
６ 送信部
７ 送信部
８ 送信部
９ 送受切替器
１０ 送受切替器
１１ 送受切替器
１２ 送受切替器
１３ 超音波振動子
１４ 超音波振動子
１５ 超音波振動子
１６ 超音波振動子
１７ バッファ
１８ ミキサー増幅器
１９ 加速度計
２０ 鉛直ジャイロ
４１ 積分器
６１ 乗算器
６２ リセット回路
６３ 関数発生器
Claims (4)
- 【請求項１】 船体の所定部で検出した上下方向の加速
度、ピッチングおよびローリングの検出信号から、船体
の任意の箇所での上下動の変位を検出する動揺検出装置
であって、上下方向の加速度を検出する加速度計と、前
記加速度計で得た加速度信号を２回積分して上下動の変
位を得る積分器と、前記加速度計の取り付け箇所での船
体のピッチングおよびローリングを検出してピッチ信号
およびロール信号を出力する手段と、 前記加速度計の取り付け箇所に対する所望の位置を入力
するための条件設定器と、 前記の変位信号、ピッチ信号およびロール信号と、 前記所望の位置データとから、該所望の位置での上下動
の変位を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とす
る動揺検出装置。 - 【請求項２】 船体の所定部で検出した上下方向の加速
度、ピッチングおよびローリングの検出信号から、船体
の任意の箇所での上下動の変位を検出する動揺検出装置
であって、 上下方向の加速度を検出する加速度計と、 前記加速度計に旋回等の過渡的な運動が作用したとき、
加速度計より出力される加速度の信号のレベルを所定値
に絞り込み、その後、元のレベルにまで次第に増大させ
るレベル変化手段と、 前記レベル検出手段より出力される加速度信号を２回積
分して上下動の変位を得る積分器と、 前記加速度計の取り付け箇所での船体のピッチングおよ
びローリングを検出してピッチ信号およびロール信号を
出力する手段と、 前記加速度計の取り付け箇所に対する所望の位置を入力
するための条件設定器と、 前記の変位信号、ピッチ信号およびロール信号と、前記
所望の位置データとから、該所望の位置での上下動の変
位を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする動
揺検出装置。 - 【請求項３】 上記レベル変化手段は、乗算器および所
定の立上り時定数を有する関数を発生する関数発生器よ
りなり、乗算器は、加速度計よりの加速度信号と関数発
生器よりの関数とを乗算してその乗算結果を上記積分器
に与える請求項２記載の動揺検出装置。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の動
揺検出装置を具備し、該動揺検出装置より得られる動揺
信号に基づき、送波もしくは受波タイミングを調整する
ことを特徴とする測深装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3259148A JPH0519053A (ja) | 1990-10-08 | 1991-10-07 | 動揺検出装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-270951 | 1990-10-08 | ||
| JP27095190 | 1990-10-08 | ||
| JP3259148A JPH0519053A (ja) | 1990-10-08 | 1991-10-07 | 動揺検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0519053A true JPH0519053A (ja) | 1993-01-26 |
Family
ID=26543990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3259148A Pending JPH0519053A (ja) | 1990-10-08 | 1991-10-07 | 動揺検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0519053A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7193930B2 (en) | 2004-04-07 | 2007-03-20 | Furuno Electric Company, Ltd. | Quantitative echo sounder and method of quantitative sounding of fish |
| JP2019168431A (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | セコム株式会社 | センサ装置及び変位判定システム |
-
1991
- 1991-10-07 JP JP3259148A patent/JPH0519053A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7193930B2 (en) | 2004-04-07 | 2007-03-20 | Furuno Electric Company, Ltd. | Quantitative echo sounder and method of quantitative sounding of fish |
| JP2019168431A (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | セコム株式会社 | センサ装置及び変位判定システム |
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