(57)【要約】      （修正有）【課題】測定環境に左右されることなく水の電気伝導率による影響の補正をした上で対をなす電極間の電位の測定を行える水中電位測定装置を提供する。【解決手段】水中に配される少なくとも１対の電極１ａ，１ｂと、対をなす電極間に発生する電位差を測定するための電位差測定回路２と、前記対をなす電極間に電流を流すことにより電極間に存在する水の電気伝導率を測定するための電気伝導率測定回路３と、前記電位差測定回路２に対をなす電極１ａ，１ｂを接続する第１の状態と前記電気伝導率測定回路３に対をなす電極を接続する第２の状態とを選択的にとる切替部４と、前記電気伝導率測定回路３を利用して測定した電気伝導率及び電位差測定回路２を利用して測定した電位差に基づき対象物による信号の大きさを求める制御部５とを備える構成を採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に配される少なくとも１対の電極と、
対をなす電極間に発生する電位差を測定するための電位差測定回路と、
前記対をなす電極間に電流を流すことにより電極間に存在する水の電気伝導率を測定するための電気伝導率測定回路と、
前記電位差測定回路に対をなす電極を接続する第１の状態と前記電気伝導率測定回路に対をなす電極を接続する第２の状態とを選択的にとる切替部と、
前記電気伝導率測定回路を利用して測定した電気伝導率及び電位差測定回路を利用して測定した電位差に基づき対象物による信号の大きさを求める制御部と
を備えていることを特徴とする水中電位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極を利用して対象物（例えば船舶等）の存在により発生する電界を検出可能な水中電位測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船体等を構成する鉄あるいは船体等の腐食を防止するために船体等の周辺に配置される保護亜鉛とスクリューを構成する銅とはイオン化傾向が異なるので、海水等の電解質溶液中においてはこれらの間に電位差が生じるとともに周囲に電流が発生する。そこで、海中やその他の水中に対をなす電極を設置し、両電極間の電位差を測定することにより対象物である船舶等の存在を検知する水中電位測定装置が従来より知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ところで、対をなす電極間に発生する電位差は、対象物の存在により発生する電流に比例し、電極間に存在する水の電気伝導率に反比例する。電極間に存在する水の電気伝導率は、水温や塩分濃度などをパラメータとして変化する。そのため、対象物の存在により発生する電流が一定であっても水の電気伝導率の変化に伴い電位差の測定値が変化することがあった。換言すれば、電位差の測定値の変動が、対象物の移動によるものなのか、水温や塩分濃度といった測定環境の変動に伴う電極間の水の電気伝導率の変化によるものなのかを切り分けることが難しかった。
【０００４】
電極間の水の電気伝導率の変化による影響を検知するための方法として、水の電気伝導率を直接又は間接に測定するための装置を従来の水中電位測定装置と別個に設けることが考えられる。しかし、この装置による電気伝導率の測定値は、周囲の海水の流れ等による水温や塩分濃度等の違いに起因して、水中電位測定装置の電極間に存在する水の実際の電気伝導率と異なることがある。その上、複数の装置を用意することによる設営の手間の増大やシステム全体の複雑化といった新たな問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−４０９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上の点に着目し、測定環境に左右されることなく水の電気伝導率による影響の補正をした上で検知対象すなわち信号発生源による信号の大きさが得られる水中電位測定装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決すべく、本発明に係る水中電位測定装置は、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係る水中電位測定装置は、水中に配される少なくとも１対の電極と、対をなす電極間に発生する電位差を測定するための電位差測定回路と、前記対をなす電極間に電流を流すことにより電極間に存在する水の電気伝導率を測定するための電気伝導率測定回路と、前記電位差測定回路に対をなす電極を接続する第１の状態と前記電気伝導率測定回路に対をなす電極を接続する第２の状態とを選択的にとる切替部と、前記電気伝導率測定回路を利用して測定した電気伝導率及び電位差測定回路を利用して測定した電位差に基づき対象物による信号の大きさを求める制御部とを備えている。
【０００８】
このようなものであれば、電気伝導率測定回路を利用して予め対をなす電極間の水の電気伝導率を測定しておき、その後同一の電極を利用して該電極間の電位差を測定し、これら電気伝導率及び電位差に基づき、対象物による信号を知ることができる。しかも、電気伝導率の測定に別個の装置を用意する必要がないため、複数の装置を用意することによる設営の手間の増大やシステム全体の複雑化といった問題は起こりえない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、測定環境に左右されることなく水の電気伝導率による影響の補正をした上で対象物すなわち信号発生源による信号の大きさが得られる水中電位測定装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る水中電位測定装置の構成を示す概略図。
【図２】同実施形態に係る制御部の機器構成図。
【図３】同実施形態に係る水中電位測定装置の機能ブロック図。
【図４】同実施形態に係る制御部が行う処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態を、図１〜図４を参照しつつ以下に述べる。
【００１２】
本実施形態に係る水中電位測定装置は、図１に示すように、センサ素子であり海中等の水中に配される対をなす２つの電極１ａ、１ｂと、対象物１０（船舶等）の存在による水中電流Ｉに起因してこれら２つの電極１ａ、１ｂ間に発生する電位差を測定するための電位差測定回路２と、前記対をなす電極１ａ、１ｂ間に一定の大きさの電流を流すことにより電極１ａ、１ｂ間に存在する水の電気伝導率を測定するための電気伝導率測定回路３と、これら電位差測定回路２と電気伝導率測定回路３とのいずれか一方を選択的に前記電極１ａ、１ｂに接続させるための切替部４と、前記電位差及び前記電気伝導率を示す信号ａ、ｂの入力を受け付ける制御部５とを備えている。
【００１３】
対をなす２つの電極１ａ、１ｂは、いずれもこの種の水中電位測定装置のセンサ素子として用いられるものとして周知のものであり、より具体的には銀−塩化銀電極である。
【００１４】
電位差測定回路２は、正極端子及び負極端子がそれぞれ一方及び他方の電極１ａ、１ｂに接続される図示しない電圧計と、この電圧計の測定値を示す信号ａを制御部に出力するための図示しない出力部とを備えている。
【００１５】
電気伝導率測定回路３は、２つの対をなす端子を有し、一方の端子が一方の電極１ａ、他方の端子が他方の電極１ｂにそれぞれ接続され、両電極１ａ、１ｂ間に一定の大きさの電流を流通させるための定電流源３ａと、定電流源３ａから供給させる電流により両電極１ａ、１ｂ間に発生する電圧を測定するための電圧計３ｂと、この電圧計３ｂの測定値を示す信号ｂを外部に出力するための出力部とを備えている。なお、定電流源３ａから供給される電流は、交流であってもよく、直流であってもよい。
【００１６】
前記切替部４は、センサ素子である２つの対をなす電極１ａ、１ｂと、電位差測定回路２の両端子と、電気伝導率測定回路３の両端子とに接続されており、２つの電極１ａ、１ｂを電位差測定回路２の両端子にそれぞれ接続する第１の状態と、２つの電極１ａ、１ｂを電気伝導率測定回路３の両端子にそれぞれ接続する第２の状態とを選択的にとるスイッチである。この切替部４は、前記制御部５から出力される切替命令ｓを受けて第１の状態から第２の状態に、またはその逆に変化する。
【００１７】
前記制御部５は、図２に示すように、ＣＰＵ５ａ、メインメモリ５ｂ、外部記憶装置５ｃ、入出力インタフェース５ｄ等を内蔵し、この入出力インタフェース５ｄに入力装置５ｅ、表示装置５ｆ、通信装置５ｇ等を接続してなるマイクロコンピュータシステムや市販のパーソナルコンピュータ等を用いて形成したものである。
【００１８】
前記入出力インタフェース５ｄには、前記通信装置５ｇを介して電位差測定回路２からの電位差を示す信号ａ及び電気伝導率測定回路３からの電気伝導率ｂを示す信号が入力される。また、外部記憶装置５ｃの所定領域には制御プログラムが予め内蔵されており、この制御プログラムをメインメモリ５ｂに読み出してＣＰＵ５ａが実行することにより、この制御部５は以下に述べるような機能を発揮する。すなわちこの制御部５は、図３に示すように、所定時間（例えば１分等、任意の長さ）が経過するごとに切替部４を第１の状態から第２の状態、またはその逆に切り替える切替手段５０１、電位差測定回路２からの信号ａが示す電位差を時刻と対応付けて記憶する電位差記憶手段５０２、電気伝導率測定回路３からの信号ｂが示す電気伝導率を時刻と対応付けて記憶する電気伝導率記憶手段５０３、及び前記電位差記憶手段５０２が記憶している電位差と電気伝導率記憶手段５０３が記憶している電気伝導率とをパラメータとして、対象物１０（船舶等）の存在により発生する電流の大きさを求める補正手段５０４として機能する。そして、前記入出力インタフェース５ｄからは、前記通信装置５ｇを介して切替部４に切替命令ｓが出力される。
【００１９】
ここで、前記補正手段５０４は、以下の知見を利用して対象物１０（船舶等）の存在により発生する電流の大きさＩを求める。電位差測定回路２による測定結果である電位差をＶ、対をなす電極１ａ、１ｂ間の水の電気伝導率をκ、対をなす電極１ａ、１ｂ間の距離をｄ、電極１ａ、１ｂの表面積をＳとすると、これらのパラメータは以下の式（１）を満たす。
【００２０】
Ｖ＝Ｉ×（ｄ／κＳ）  （１）
一方、電気伝導率測定回路３の定電流源３ａから供給される電流の大きさをＩ1、電気伝導率測定回路３の電圧計３ｂによる測定結果である電位差をＶ1とすると、これらのパラメータは以下の式（２）を満たす。
【００２１】
Ｖ1＝Ｉ1×（ｄ／κＳ）  （２）
ここで、式（２）のｄ及びＳは、対をなす電極１ａ、１ｂの組に固有の値であり、既知の値である。また、式（２）のＩ1も、定電流源３ａから供給される電流の大きさであるので既知の値である。そこで、電気伝導率測定回路３の電圧計３ｂによる測定結果である電位差Ｖ1と、既知の値であるｄ、Ｓ及びＩ1を式（２）に代入することにより、対をなす電極１ａ、１ｂ間の水の電気伝導率κが求められる。そして、電位差測定回路２による測定結果である電位差Ｖと、先ほど求めた水の電気伝導率κと、既知の値であるｄ及びＳを式（１）に代入することにより、対象物１０（船舶等）の存在により発生する電流の大きさＩが求められる。
【００２２】
以下、前記制御プログラムによる制御の手順を、フローチャートである図４を参照しつつ述べる。
【００２３】
まず切替部４を第２の状態とし（ステップＳ１）、電気伝導率測定回路３からの信号ｂが示す電圧計３ｂの測定値Ｖ1をパラメータとして式（２）により求められる電気伝導率κを時刻と関連付けて記憶する（ステップＳ２）。切替部４を第２の状態としてから所定時間が経過した後に（ステップＳ３）切替部４を第１の状態とし（ステップＳ４）、電位差測定回路２からの信号ａが示す電位差Ｖを時刻と関連付けて記憶する（ステップＳ５）。それから、前記電気伝導率κと前記電位差Ｖとをパラメータとして、式（１）により対象物１０（船舶等）の存在により発生する電流の大きさＩを求める（ステップＳ６）。そして、切替部４を第１の状態としてから所定時間が経過した後に（ステップＳ７）、切替部４を再び第２の状態とする（ステップＳ１）。
【００２４】
以上に述べたように、本実施形態によれば、電気伝導率測定回路３を利用して予め電極１ａ、１ｂ間の水の電気伝導率κを測定して記憶しておき、その後同一の電極１ａ、１ｂを電位差測定回路２の両端子に接続して該電極１ａ、１ｂ間の電位差Ｖを測定して記憶し、その電位差Ｖ及び水の電気伝導率κをパラメータとして、対象物１０による信号すなわち対象物１０（船舶等）の存在による信号の大きさ、具体的には水中電流の大きさＩを知ることができる。
【００２５】
また、式（２）に示したように、電気伝導率測定回路３の電圧計３ｂによる測定結果である電位差Ｖ1は水の電気伝導率κに反比例することから、基準となる所定の水温や塩分濃度といった測定環境下で予め電気伝導率測定回路３の電圧計３ｂにより測定した電位差Ｖ0に対する前記電位差Ｖ1の比は、基準となる測定環境下での水の電気伝導率との比の逆数であるといえる。そこで、上述したステップＳ２の処理に替えて基準となる測定環境下での水の電気伝導率に対する電気伝導率測定回路３の電圧計３ｂにより測定を行った時点の水の電気伝導率の比を求める処理を行うとともに、上述したステップＳ６の処理に替えて、この水の電気伝導率の比の逆数と電位差測定回路２からの信号ａが示す電位差との積を算出することにより基準となる測定環境下に換算した場合の電位差を求め、対象物１０による信号すなわち対象物１０（船舶等）の存在による信号の大きさとする処理を行うようにしてもよい。
【００２６】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。
【００２７】
例えば、電位差測定回路、電気伝導率測定回路、切替部及び制御部を陸上に配置する態様を採用してもよく、これらを船上やブイ内に配置する態様を採用してもよい。一方、水中電位測定装置の全体を水密容器内に配置し全体を海底に対置する態様を採用してもよい。
【００２８】
また、電極を１対のみ設けるのでなく、例えば、互いにＸ軸方向に離間する第１の電極対と、Ｙ軸方向に離間する第２の電極対と、Ｚ軸方向に離間する第３の電極対とを備える構成を採用してもよい。この場合、各電極対をそれぞれ切替部に接続し、切替部を第２の状態として各電極対を構成する電極間の水の電気伝導率をそれぞれ測定し、その後切替部を第１の状態として測定した各電極対を構成する電極間の電位差と前記電気伝導率とをパラメータとして対象物（船舶等）の存在による信号の大きさを求めるようにすることが望ましいが、いずれか一つの電極対のみを切替部に接続し、この切替部を第２の状態として測定した当該電極対間の水の電気伝導率を他の電極対間の水の電気伝導率の近似値として利用するようにしてもよい。
【００２９】
さらに、電気伝導率測定回路による電極間に存在する水の電気伝導率の測定と、電位差測定回路による対をなす電極間に発生する電位差の測定とを所定時間が経過するごとに交互に行う上述した実施形態の態様以外に、例えば制御部の入力装置に対する水の電気伝導率の測定を行わせるための命令の入力、或いは外部の情報処理装置等から制御部の通信装置を介した電気伝導率の測定を行わせるための命令の受信があった際に切替部を第２の状態として電気伝導率測定回路による電極間に存在する水の電気伝導率の測定を行い、この水の電気伝導率の測定が終了した後に切替部を第１の状態として電位差測定回路による対をなす電極間に発生する電位差の測定を行い、その他の場合には切替部を第１の状態のままとしておく態様を採用してもよい。
【００３０】
加えて、電気伝導率測定回路により対をなす電極間に流通させる電流は、その大きさが一定ではなくとも、既知のものであればよい。
【００３１】
そして、電位差測定回路により対をなす電極間に発生する電位差を測定するタイミング及び電気伝導率測定回路により電極間に存在する水の電気伝導率を測定するタイミングは、いずれも任意に設定できる。但し、水の電気伝導率の測定と、対をなす電極間に発生する電位差の測定との間の時間を短くすれば、対象物による信号の大きさをより精度よる得ることができる。
【００３２】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【符号の説明】
【００３３】
１ａ、１ｂ…電極
２…電位差測定回路
３…電気伝導率測定回路
４…切替部
５…制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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