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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- signal
- vertical
- displacement
- hull
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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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