(57)【要約】【課題】送信装置と受信装置との距離を精度良く測定する。【解決手段】受信装置２００は、水中において信号を複数の異なる周波数で超音波により送信する送信装置１００との距離を測定する測定装置であり、送信装置１００から送信された超音波から周波数に応じた複数の信号をそれぞれ抽出し、抽出した複数の信号の強度の差分を示す差分値、送信装置１００との距離が既知である場合の複数の信号の強度の差分を示す第１の定数、および信号が送信された複数の周波数において距離に応じた信号の強度変化の差分を示す第２の定数に基づいて、送信装置１００からの距離を取得する。【選択図】図２
2011007546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中において信号を複数の異なる周波数で超音波により送信する送信装置との距離を測定する測定装置であって、
前記送信装置から送信された前記超音波から前記周波数に応じた複数の前記信号をそれぞれ抽出する受信部と、
前記受信部が抽出した複数の前記信号の強度の差分を示す差分値、前記送信装置との距離が既知である場合の複数の前記信号の強度の差分を示す第１の定数、および前記信号が送信された複数の前記周波数において距離に応じた前記信号の強度変化の差分を示す第２の定数に基づいて、前記送信装置からの距離を取得する距離取得部と、を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測定装置において、
前記距離取得部は、
前記受信部が抽出した２つの前記信号における前記差分値を検出する信号強度差検出部と、
２つの前記信号の前記周波数に応じた前記第１の定数および前記第２の定数に関する情報を記憶する記憶部と、
前記信号強度差検出部が検出した前記差分値、前記記憶部に記憶された前記第１の定数および前記第２の定数に基づいて、前記送信装置からの距離を算出する距離算出部と、を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の測定装置において、
前記距離算出部は、前記距離Ｌの算出に際して、
Ｌ＝（Ｙ−Ｂ）／Ａ
Ｌ：送信装置との距離
Ｙ：受信部が抽出した２つの信号の強度の差分値
Ｂ：距離が既知である場合の２つの信号の強度の差分を示す第１の定数
Ａ：距離に応じた２つの信号の強度変化の差分を示す第２の定数
で示される演算式を用いることを特徴とする測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の測定装置において、
前記受信部は、前記複数の異なる周波数に応じて、異なる振動モードにより複数の共振周波数を有する超音波振動部を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の測定装置において、
前記受信部は、前記複数の異なる周波数の信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部で増幅した前記信号の異なる周波数を含む周波数帯域を選択的に透過する複数のフィルター部と、を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項６】
水中において信号を複数の異なる周波数で超音波により送信する送信装置との距離を測定する測定方法であって、
前記送信装置から送信された前記超音波から前記周波数に応じた複数の前記信号をそれぞれ抽出する受信工程と、
前記受信工程で抽出した複数の前記信号の強度の差分を示す差分値、前記送信装置との距離が既知である場合の複数の前記信号の強度の差分を示す第１の定数、および前記信号が送信された複数の前記周波数において距離に応じた前記信号の強度変化の差分を示す第２の定数に基づいて、前記送信装置からの距離を取得する距離取得工程と、を備えることを特徴とする測定方法。
【請求項７】
水中において信号を複数の異なる周波数で超音波により送信する送信装置と、
送信された前記超音波から前記周波数に応じた複数の前記信号をそれぞれ抽出し、抽出した複数の前記信号の強度の差分を示す差分値、前記送信装置との距離が既知である場合の複数の前記信号の強度の差分を示す第１の定数、および前記信号が送信された複数の前記周波数において距離に応じた前記信号の強度変化の差分を示す第２の定数に基づいて、前記送信装置からの距離を取得する測定装置と、を備えることを特徴とする水中距離測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置、測定方法および水中距離測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
潜水中のダイバーは、自身の安全を確保すべく、母船や他のダイバーからの距離を把握する必要がある。水中で対象物からの距離を測定する装置としては、下記特許文献１に示すように、母船から超音波で送信時刻を送信し、ダイバーは超音波を受信して送信時刻を復調し、自身の時計時刻との時間差を取得して母船までの距離を算出するシステムが開示されている。また、下記特許文献２に示すように、超音波信号の伝播損失と距離との関係を用いてキャリブレーションを行い、距離計測の精度を向上させる計測機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１９７６２３号公報
【特許文献２】特開平６−９４８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、ダイバー側で時刻を算出する水晶振動子の特性変動により、算出する時刻に誤差が生じた場合、距離を精度良く算出できないという問題があった。また、特許文献２では、キャリブレーションを行う際に、利得特性が温度や経時変化により変動した場合、距離を正確に計測できないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
本適用例にかかる測定装置は、水中において信号を複数の異なる周波数で超音波により送信する送信装置との距離を測定する測定装置であって、前記送信装置から送信された前記超音波から前記周波数に応じた複数の前記信号をそれぞれ抽出する受信部と、前記受信部が抽出した複数の前記信号の強度の差分を示す差分値、前記送信装置との距離が既知である場合の複数の前記信号の強度の差分を示す第１の定数、および前記信号が送信された複数の前記周波数において距離に応じた前記信号の強度変化の差分を示す第２の定数に基づいて、前記送信装置からの距離を取得する距離取得部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、送信装置から送信された周波数が異なる超音波から複数の信号をそれぞれ抽出し、抽出した複数の信号の強度の差分を示す差分値と２つの定数に基づいて、送信装置からの距離を取得する。従って、測定装置を構成するデバイスの特性変動等により信号の強度がそれぞれ変動する場合でも、差分値において変動分は低減されるため、送信装置からの距離を精度良く測定できる。
【０００８】
［適用例２］
上記適用例にかかる測定装置において、前記距離取得部は、前記受信部が抽出した２つの前記信号における前記差分値を検出する信号強度差検出部と、２つの前記信号の前記周波数に応じた前記第１の定数および前記第２の定数に関する情報を記憶する記憶部と、前記信号強度差検出部が検出した前記差分値、前記記憶部に記憶された前記第１の定数および前記第２の定数に基づいて、前記送信装置からの距離を算出する距離算出部と、を備えることが好ましい。
【０００９】
このような構成によれば、２つの信号の周波数に応じた第１の定数および第２の定数に関する情報を記憶できる。
【００１０】
［適用例３］
上記適用例にかかる測定装置において、前記距離算出部は、前記距離Ｌの算出に際して、
Ｌ＝（Ｙ−Ｂ）／Ａ
Ｌ：送信装置との距離
Ｙ：受信部が抽出した２つの信号の強度の差分値
Ｂ：距離が既知である場合の２つの信号の強度の差分を示す第１の定数
Ａ：距離に応じた２つの信号の強度変化の差分を示す第２の定数
で示される演算式を用いることが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、送信装置との距離を簡便な数式で算出できる。
【００１２】
［適用例４］
上記適用例にかかる測定装置において、前記受信部は、前記複数の異なる周波数に応じて、異なる振動モードにより複数の共振周波数を有する超音波振動部を備えることが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、異なる振動モードにより複数の共振周波数を有する超音波振動部を用いることで、超音波振動部を共振周波数毎に備える場合に比べて、特性変動等による影響を低減できる。
【００１４】
［適用例５］
上記適用例にかかる測定装置において、前記受信部は、前記複数の異なる周波数の信号を増幅する増幅部と、前記増幅部で増幅した前記信号の異なる周波数を含む周波数帯域を選択的に透過する複数のフィルター部と、を備えることが好ましい。
【００１５】
このような構成によれば、複数の異なる周波数の信号を増幅する増幅部を用いることで、増幅部を周波数毎に備える場合に比べて、特性変動等による影響を低減できる。
【００１６】
［適用例６］
本適用例にかかる測定方法は、水中において信号を複数の異なる周波数で超音波により送信する送信装置との距離を測定する測定方法であって、前記送信装置から送信された前記超音波から前記周波数に応じた複数の前記信号をそれぞれ抽出する受信工程と、前記受信工程で抽出した複数の前記信号の強度の差分を示す差分値、前記送信装置との距離が既知である場合の複数の前記信号の強度の差分を示す第１の定数、および前記信号が送信された複数の前記周波数において距離に応じた前記信号の強度変化の差分を示す第２の定数に基づいて、前記送信装置からの距離を取得する距離取得工程と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
このような方法によれば、送信装置から送信された周波数が異なる超音波から周波数に応じた複数の信号をそれぞれ抽出し、抽出した複数の信号の強度の差分を示す差分値と２つの定数に基づいて、送信装置からの距離を取得する。従って、測定装置を構成するデバイスの特性変動等により信号の強度がそれぞれ変動する場合でも、差分値において変動分は低減されるため、送信装置からの距離を精度良く測定できる。
【００１８】
［適用例７］
本適用例にかかる水中距離測定システムは、水中において信号を複数の異なる周波数で超音波により送信する送信装置と、送信された前記超音波から前記周波数に応じた複数の前記信号をそれぞれ抽出し、抽出した複数の前記信号の強度の差分を示す差分値、前記送信装置との距離が既知である場合の複数の前記信号の強度の差分を示す第１の定数、および前記信号が送信された複数の前記周波数において距離に応じた前記信号の強度変化の差分を示す第２の定数に基づいて、前記送信装置からの距離を取得する測定装置と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、送信装置から送信された周波数が異なる超音波から周波数に応じた複数の信号をそれぞれ抽出し、抽出した複数の信号の強度の差分を示す差分値と２つの定数に基づいて、送信装置からの距離を取得する。従って、測定装置を構成するデバイスの特性変動等により信号の強度がそれぞれ変動する場合でも、差分値において変動分は低減されるため、送信装置からの距離を精度良く測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態１に係る水中距離測定システムを説明する図。
【図２】本実施形態１に係る水中距離測定システムの機能構成を説明する図。
【図３】距離と受信信号強度の関係を示す図。
【図４】受信装置における処理の流れを示すフローチャート。
【図５】本実施形態２に係る水中距離測定システムの機能構成を説明する図。
【図６】本実施形態３に係る水中距離測定システムの機能構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、水中距離測定システムについて図面を参照して説明する。
【００２２】
（実施形態１）
図１は、本実施形態１に係る測定装置を適用した水中距離測定システム５０の適用例を説明する図である。この水中距離測定システム５０は、母船１０に備えられた送信装置１００と、水中を潜水するダイバー５の腕に装着された受信装置２００とを備え、送信装置１００と受信装置２００との距離を超音波により計測する。
送信装置１００は、防水処理や耐水圧処理が施された圧電素子部１２０を有する。この圧電素子部１２０は、通信線１０２を介して母船１０と接続され、母船１０から水中に釣支されている。送信装置１００は通信信号を生成し、生成した通信信号は圧電素子部１２０から超音波として水中に放射される。
受信装置２００は、防水処理や耐水圧処理が施されたダイバーウォッチの様態であり、圧電素子部１２０から放射された超音波を受信し、受信した超音波に基づいて送信装置１００までの距離を算出して表示する。
【００２３】
図２は、水中距離測定システム５０の機能構成を説明する図である。最初に、送信装置１００の機能構成について説明する。
送信装置１００は、距離計測信号発生部１０５、第１通信信号生成部１１０Ａ、第２通信信号生成部１１０Ｂ、第１通信信号増幅部１１５Ａ、第２通信信号増幅部１１５Ｂ、第１圧電素子部１２０Ａ、第２圧電素子部１２０Ｂおよび操作部１３０を備える。
距離計測信号発生部１０５は、距離計測のための信号を発生させる。発生した信号は、第１通信信号生成部１１０Ａと第２通信信号生成部１１０Ｂに送られる。本実施形態１では、この信号は、シングルパルス波を想定するが、これに限定されるものではない。
【００２４】
第１通信信号生成部１１０Ａと第２通信信号生成部１１０Ｂは、距離計測信号発生部１０５から送られる信号に基づいて、通信信号を生成する。第１通信信号生成部１１０Ａと第２通信信号生成部１１０Ｂは、略１０ＫＨｚから略２ＭＨｚの間の周波数が異なる通信信号をそれぞれ生成する。本実施形態１では、第１通信信号生成部１１０Ａは周波数Ｆ１の通信信号を生成し、第２通信信号生成部１１０Ｂは、周波数Ｆ１よりも高い周波数である周波数Ｆ２の通信信号を生成する。第１通信信号生成部１１０Ａで生成した通信信号は、第１通信信号増幅部１１５Ａに送られる。また、第２通信信号生成部１１０Ｂで生成した通信信号は、第２通信信号増幅部１１５Ｂに送られる。尚、周波数Ｆ１の通信信号と周波数Ｆ２の通信信号は、同時に生成されても良い。また、所定の間隔で交互に生成されても良いが、受信装置２００の移動による誤差を軽減すべく、近接した生成間隔が好ましい。
また、周波数Ｆ２を周波数Ｆ１の高調波としても良い。例えば、周波数Ｆ１を４５０ＫＨｚとした場合、周波数Ｆ２は、周波数Ｆ１を３倍した１．３５ＭＨｚとする。この場合、周波数Ｆ２は、周波数Ｆ１から容易に生成できるため、送信装置１００の構成を容易にできる。
【００２５】
第１通信信号増幅部１１５Ａおよび第２通信信号増幅部１１５Ｂは、第１通信信号生成部１１０Ａおよび第２通信信号生成部１１０Ｂから送られる通信信号を所定の出力まで増幅する。第１通信信号増幅部１１５Ａが増幅した通信信号は、第１圧電素子部１２０Ａに送られる。また、第２通信信号増幅部１１５Ｂが増幅した通信信号は、第２圧電素子部１２０Ｂに送られる。
第１圧電素子部１２０Ａは、周波数Ｆ１の共振周波数を有する超音波振動部である。また、第２圧電素子部１２０Ｂは、周波数Ｆ２の共振周波数を有する超音波振動部である。尚、第１圧電素子部１２０Ａおよび第２圧電素子部１２０Ｂは、本実施形態１では、超音波振動子（図示は略す。）を採用する。超音波振動子は、入力される通信信号に応じて、弾性振動による超音波振動を生成して放射する。本実施形態１では、第１圧電素子部１２０Ａおよび第２圧電素子部１２０Ｂは、水中に釣支されているため、第１圧電素子部１２０Ａは周波数がＦ１の超音波振動を水中に放射し、第２圧電素子部１２０Ｂは周波数がＦ２の超音波振動を水中に放射する。
操作部１３０は、送信装置１００の起動や終了および種々の設定を操作することができる。
【００２６】
次に、受信装置２００の機能構成について説明する。受信装置２００は、第１圧電素子部２０５Ａ、第２圧電素子部２０５Ｂ、第１通信信号増幅部２１０Ａ、第２通信信号増幅部２１０Ｂ、距離取得部２２０、距離表示部２４０および操作部２５０を備え、送信装置１００から送信される超音波を受信して、送信装置１００との距離を測定する測定装置である。
第１圧電素子部２０５Ａ、第２圧電素子部２０５Ｂ、第１通信信号増幅部２１０Ａおよび第２通信信号増幅部２１０Ｂは、受信部を構成する。第１圧電素子部２０５Ａと第２圧電素子部２０５Ｂは、送信装置１００の第１圧電素子部１２０Ａと第２圧電素子部１２０Ｂと同様である。即ち、第１圧電素子部２０５Ａは、周波数Ｆ１の共振周波数を有する超音波振動部であり、第２圧電素子部２０５Ｂは、周波数Ｆ２の共振周波数を有する超音波振動部である。これらは、超音波振動子（図示は略す。）を採用し、超音波振動を検出した場合は、検出した超音波振動を通信信号に変換する。変換した通信信号は、第１通信信号増幅部２１０Ａおよび第２通信信号増幅部２１０Ｂにそれぞれ送られる。
第１通信信号増幅部２１０Ａおよび第２通信信号増幅部２１０Ｂは、第１圧電素子部２０５Ａおよび第２圧電素子部２０５Ｂから送られる２つの周波数Ｆ１，Ｆ２の通信信号を増幅する。増幅した２つの周波数Ｆ１，Ｆ２の通信信号は、それぞれ距離取得部２２０に送られる。
【００２７】
距離取得部２２０は、第１通信信号増幅部２１０Ａおよび第２通信信号増幅部２１０Ｂから送られる２つの周波数Ｆ１，Ｆ２の通信信号の強度差に関する情報から、送信装置１００までの距離に関する情報を取得し、取得された距離に関する情報は、距離表示部２４０に送られて表示される。この距離取得部２２０は、信号強度差検出部２２５、記憶部２３０および距離算出部２３５を備える。
信号強度差検出部２２５は、第１通信信号増幅部２１０Ａから送られる周波数Ｆ１の通信信号の信号強度と、第２通信信号増幅部２１０Ｂから送られる周波数Ｆ２の通信信号の信号強度の強度差を検出する。信号強度差検出部２２５が検出した信号強度差は、距離算出部２３５に送られる。また、これらの信号強度の情報は、操作部２５０からの指示に応じて、記憶部２３０に送られて記憶される。
距離算出部２３５は、信号強度差検出部２２５が検出した信号強度差と２つの定数に基づいて、送信装置１００までの距離を算出する。以下に、図３も参照して、距離算出部２３５が距離を算出する方法について説明する。
【００２８】
超音波振動の水中における減衰特性は、超音波振動の周波数により変化し、略１０ＫＨｚから略２ＭＨｚ帯においては、周波数が高くなるに従い減衰率が増加することが知られている。従って、受信信号強度をＹ、送信装置１００と受信装置２００間の距離をＸとすると、図３に示すように、周波数Ｆ１における受信信号強度Ｙ１と、Ｆ１よりも高い周波数のＦ２における受信信号強度Ｙ２は、以下の一次式で示せる。
【００２９】
Ｙ１＝Ａ１Ｘ＋Ｂ１・・・「式１」
Ｙ２＝Ａ２Ｘ＋Ｂ２・・・「式２」
Ａ１，Ａ２：距離当たりの減衰量
Ｂ１，Ｂ２：送信装置１００と受信装置２００が近接した場合の信号強度
「式１」および「式２」から、送信装置１００と受信装置２００間の距離Ｘは、以下の式で示せる。
Ｘ＝（（Ｙ１−Ｙ２）−（Ｂ１−Ｂ２））／（Ａ１−Ａ２）・・・「式３」
【００３０】
ここで、Ａ１およびＡ２は、２つの周波数Ｆ１，Ｆ２において距離に応じた前記信号の強度変化率を示し、予め計測等により取得され、２つの強度変化率の差分値は第２の定数として記憶部２３０に記憶されている。また、Ｂ１およびＢ２は、距離測定を開始する前に決定され、Ｂ１とＢ２の差分値は第１の定数として記憶部２３０に記憶される。従って、距離Ｘは、２つの周波数Ｆ１，Ｆ２における信号強度の差分値（Ｙ１−Ｙ２）を計測し、記憶部２３０に記憶された２つの定数を呼び出すことで容易に算出できる。尚、距離Ｘを算出するための変数は、信号強度の差分値（Ｙ１−Ｙ２）であり、受信信号強度Ｙ１と受信信号強度Ｙ２が、受信装置２００のデバイス等の特性変動により変動した場合でも、２つの受信信号強度Ｙ１，Ｙ２は同一に変動する傾向があるため、差分値において変動分は相殺される。
例えば、図３は、Ａ１＝−０．１ｄＢ／ｍ、Ａ２＝−０．２ｄＢ／ｍ、Ｂ１＝５０ｄＢμ、Ｂ２＝４０ｄＢμの場合を示す。ここで、２つの周波数Ｆ１，Ｆ２における信号強度の差分値（Ｙ１−Ｙ２）が２０ｄＢμであった場合、「式３」から、送信装置１００と受信装置２００間の距離は、１００ｍであると算出できる。ここで、受信信号強度Ｙ１と受信信号強度Ｙ２が共に変動量（ΔＹ）だけ変化した場合であっても、２つの周波数Ｆ１，Ｆ２における信号強度の差分値（Ｙ１−Ｙ２）は、ΔＹ分が相殺されるため、２０ｄＢμであり変化しない。
【００３１】
送信装置１００と受信装置２００は、図示を略した、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、メモリーおよび電子回路等のハードウェアで構成されており、上述した各機能部は、これらのハードウェアと、メモリーに保持されたソフトウェアとが協働することにより、機能を実現している。
図４は、水中距離測定システム５０の受信装置２００における処理の流れを示すフローチャートである。このフローチャートによれば、最初に、受信装置２００は、距離算出のための定数を設定する（ステップＳ３００）。具体的には、受信装置２００のユーザーは、稼動状態の送信装置１００と受信装置２００とを近接させて、操作部２５０を操作する。この結果、近接状態（距離≒０）における２つの周波数Ｆ１，Ｆ２の受信信号強度（Ｂ１，Ｂ２）の差分値、即ち、第１の定数が取得され、記憶部２３０に記憶される。
【００３２】
尚、本実施形態１では、送信装置１００と受信装置２００とを近接させた状態で第１の定数を設定するが、これに限定されず、送信装置１００までの距離が既知である場合、距離値と、その距離値における２つの周波数Ｆ１，Ｆ２の受信信号強度（Ｂ１，Ｂ２）から第１の定数を設定しても良い。また、第２の定数は、予め記憶部２３０に記憶されている。
次に、受信装置２００は、距離を計測するか、否かを判定する（ステップＳ３０５）。尚、本実施形態１では、距離計測は、受信装置２００のユーザーからの指示に応じて実行されるように設定されているため、操作部２５０から計測すべく操作されたか、否かを判定するが、これに限定されず、所定の時間間隔で計測するように設定されていても良い。
【００３３】
ここで、受信装置２００が距離を計測しないと判定した場合（ステップＳ３０５でＮｏ）、ステップＳ３０５の判定を繰り返す。
他方で、受信装置２００が距離を計測すると判定した場合（ステップＳ３０５でＹｅｓ）、受信装置２００は、２つの周波数Ｆ１，Ｆ２の受信信号強度差を検出する（ステップＳ３１０）。続いて、受信装置２００は、検出した受信信号強度差と、記憶部２３０に記憶されている２つの定数から、送信装置１００までの距離を算出する（ステップＳ３２０）。
続いて、受信装置２００は、算出した距離を表示する（ステップＳ３２５）。次に、受信装置２００は、一連の処理を終了するか、否かを判定する（ステップＳ３３０）。ここで、ユーザーからの指示等により、受信装置２００が一連の処理を終了すると判定した場合（ステップＳ３３０でＹｅｓ）、一連の処理を終了する。他方で、受信装置２００が一連の処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ３３０でＮｏ）、距離を計測するか、否かを判定する工程（ステップＳ３０５）に戻る。
【００３４】
以上述べた実施形態１によれば、以下のような効果を奏する。
（１）２つの周波数Ｆ１，Ｆ２の受信信号強度差、即ち、相対値に基づいて距離を測定するため、超音波振動子の特性や増幅回路の利得等が温度変動や経時変化により変動する場合、２つの受信信号強度の値は同様に変動するが、差分をとることで変動分は相殺され、受信信号強度差の変動は低減する。従って、送信装置１００と受信装置２００間の距離を精度良く測定できる。
（２）超音波振動子の特性や増幅回路の利得等の変動を抑制するための高精度な部品や、変動を補正する補正回路が不要であるため、送信装置１００や受信装置２００の構成が容易になり、小型化、軽量化、低コスト化および低電力化を図れる。
【００３５】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について、図５を参照して説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分と同じ部分については、同一符号を付してその説明を省略する。実施形態１では、送信装置１００は、周波数Ｆ１に対応した第１圧電素子部１２０Ａと、周波数Ｆ２に対応した第２圧電素子部１２０Ｂとの２つを備え、受信装置２００は、周波数Ｆ１に対応した第１圧電素子部２０５Ａと、周波数Ｆ２に対応した第２圧電素子部２０５Ｂとの２つを備えた。この結果、送信装置１００および受信装置２００は、２つの周波数Ｆ１，Ｆ２に対応した超音波振動部をそれぞれ備えたが、実施形態２では、送信装置１００および受信装置２００は、２つの周波数Ｆ１，Ｆ２に対応した１つの超音波振動部を備える。
詳細には、圧電素子部１２０，２０５は、振動モードに応じて少なくとも２つの共振周波数を有する１つの超音波振動子（図示は略す。）を採用する。この超音波振動子は、例えば、セラミック材の圧電体を２枚の電極で挟んだピエゾ素子で構成される。圧電体の形状は、所定の厚みを有する円柱体であり、共振周波数は圧電体の形状に応じた弾性固有振動により決定される。本実施形態２では、種々の振動モードの中から、径方向の振動モードと厚み方向の振動モードの２つを採用する。即ち、径方向の振動モードの共振周波数と厚み方向の振動モードの共振周波数のうち、一方がＦ１であり他方がＦ２であるような超音波振動子を採用する。
【００３６】
本実施形態２によれば、実施形態１で述べた効果（１）および（２）に加え、以下の効果を奏する。
（３）２つの周波数Ｆ１，Ｆ２に対して１つの超音波振動子を用いるため、温度変動や経時変化による超音波振動子の特性の変動が、２つの周波数の場合において略一致することから、２つの超音波振動子による特性変動の違いを排除できるため、送信装置１００と受信装置２００間の距離測定の精度をより向上させることができる。また、各装置において圧電素子部１２０，２０５の超音波振動子は１つでよいため、送信装置１００や受信装置２００の小型化、軽量化、低コスト化および低電力化を更に図れる。
【００３７】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３について、図６を参照して説明する。本実施形態３は、実施形態２に加えて、２つの周波数Ｆ１，Ｆ２の増幅器を共通化している。即ち、２つの周波数Ｆ１，Ｆ２にそれぞれ対応した第１通信信号増幅部１１５Ａ，２１０Ａと、第２通信信号増幅部１１５Ｂ，２１０Ｂに替えて、第１フィルター部１１２Ａ，２１５Ａと、第２フィルター部１１２Ｂ，２１５Ｂと、増幅部１１５，２１０を備える。
増幅部１１５，２１０は、２つの周波数Ｆ１，Ｆ２を含む広帯域増幅器を採用する。また、第１フィルター部１１２Ａ，２１５Ａは、周波数Ｆ１を通過帯域とするバンドパスフィルターであり、第２フィルター部１１２Ｂ，２１５Ｂは、周波数Ｆ２を通過帯域とするバンドパスフィルターである。尚、圧電素子部１２０，２０５と増幅部１１５，２１０の間に、バンドパスフィルターを更に挿入した様態でも良い。
【００３８】
本実施形態３によれば、実施形態１で述べた効果（１）、（２）および実施形態２で述べた効果（３）に加え、以下の効果を奏する。
（４）２つの周波数Ｆ１，Ｆ２に対して１つの増幅器を用いるため、温度変動や経時変化による増幅器の特性の変動が、２つの周波数の場合において略一致することから、２つの増幅器による特性変動の違いを排除できるため、送信装置１００と受信装置２００間の距離測定の精度をより向上させることができる。また、各装置において増幅部１１５，２１０の増幅器は１つでよいため、送信装置１００や受信装置２００の小型化、軽量化、低コスト化および低電力化を更に図れる。
【００３９】
以上、本発明を図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上述した実施形態１〜実施形態３に限定されるものではなく、以下に述べるような変形例も想定できる。
（１）実施形態３は、２つの周波数Ｆ１，Ｆ２に対応した１つの圧電素子部１２０，２０５を備えたが、送信装置１００は、周波数Ｆ１に対応した第１圧電素子部１２０Ａと、周波数Ｆ２に対応した第２圧電素子部１２０Ｂとの２つを備え、受信装置２００は、周波数Ｆ１に対応した第１圧電素子部２０５Ａと、周波数Ｆ２に対応した第２圧電素子部２０５Ｂとの２つを備えた様態であっても良い。
（２）送信装置１００は、母船１０に備えられた様態に限定されるものでは無く、受信装置２００と同様に、腕に装着可能なダイバーウォッチの様態であっても良い。また、水中距離測定システム５０のそれぞれが送受信機能を備えた様態であっても良い。
（３）水中距離測定システム５０の使用環境は、水中に限定されるものでは無く、種々の溶液、薬液、液体燃料のように液体中であれば限定されない。
（４）通信には、２つの周波数Ｆ１，Ｆ２を採用したが、これに限定されるものではなく、３つ以上の異なる周波数を採用しても良い。更に、異なる周波数の組み合わせでそれぞれ距離を検出し、統計処理により距離を算出しても良い。
【符号の説明】
【００４０】
５…ダイバー、１０…母船、５０…水中距離測定システム、１００…送信装置、１０２…通信線、１０５…距離計測信号発生部、１１０Ａ…第１通信信号生成部、１１０Ｂ…第２通信信号生成部、１１２Ａ…第１フィルター部、１１２Ｂ…第２フィルター部、１１５…増幅部、１１５Ａ…第１通信信号増幅部、１１５Ｂ…第２通信信号増幅部、１２０…圧電素子部、１２０Ａ…第１圧電素子部、１２０Ｂ…第２圧電素子部、１３０…操作部、２００…受信装置、２０５…圧電素子部、２０５Ａ…第１圧電素子部、２０５Ｂ…第２圧電素子部、２１０…増幅部、２１０Ａ…第１通信信号増幅部、２１０Ｂ…第２通信信号増幅部、２２０…距離取得部、２２５…信号強度差検出部、２３０…記憶部、２３５…距離算出部、２４０…距離表示部、２５０…操作部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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