(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底に設置された超音波送受波器から水面に超音波を送波してその反射波を受波するまでの時間の変化から表面波の波高を測定し代表波演算処理を行うと共に、前記超音波送受波器と同位置に設置された水圧センサーによる水深の変化から水圧波として波高を測定する波高測定装置において、
前記超音波送受波器による表面波代表波演算処理時に所定時間毎に区分して表面波の波高面の平均変化量を測定し、該区分の前後の波高面の平均変化量の差が予め設定された基準変化量差を越えたとき、前記超音波送受波器による表面波代表波演算処理を前記水圧センサーによる水圧波代表波演算処理に切換えて波高を測定するようにしたことを特徴とする波高測定装置。
【請求項２】
前記超音波送受波器による表面波代表波演算処理時における区分された所定時間を６０秒に設定すると共に、前記区分の前後の波高面の基準変化量差を３０cmに設定した請求項１に記載の波高測定装置。
【請求項３】
水底に設置された超音波送受波器から水面に超音波を送波してその反射波を受波するまでの時間の変化から表面波の波高を測定し代表波演算処理を行うと共に、前記超音波送受波器と同位置に設置された水圧センサーによる水深の変化から水圧波として波高を測定する波高測定装置において、
前記超音波送受波器による表面波代表波演算処理時に、該送波超音波が水面近傍に生じた気泡に吸収されて受波不能になったとき波高データを零に近い電圧として出力するようにし、該波高データの零に近い電圧の出力期間が予め設定された基準時間を越えたとき前記超音波送受波器による表面波代表波演算処理を前記水圧センサーによる水圧波代表波演算処理に切換えて波高を測定するようにしたことを特徴とする波高測定装置。
【請求項４】
前記波高データの零に近い電圧の出力期間を検出する基準時間を３０秒に設定した請求項３に記載の波高測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波送受波器を用いて表面波による波高測定と、水圧センサーを用いて水圧波による波高測定とを併用した波高測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波送受波器を用いて表面波による波高測定と、水圧センサーを用いて水圧波による波高測定とを併用した波高測定装置は、図４のブロック回路図に示すような構成であった。図４において、１は水底に設置された超音波送受波器で水圧センサー２を内蔵している。３は超音波波高測定部本体で、超音波送受波器１への超音波信号の送信部とその反射波の受信部，超音波信号の送信から受信までの時間測定とその伝播時間から水深を求める演算部，それらの動作を制御する制御部などから構成されているもので、この超音波を用いて測定される波高の波を表面波と称している。水圧センサー２は水圧データから水深を測定してそのデータを超音波波高測定部本体３に出力するもので、この水圧センサー２を用いて測定される波高の波を水圧波と称している。
【０００３】
４はサンプリング回路で、超音波波高測定部本体３を介して入力される超音波送受波器１により測定された水深データと、水圧センサー２により測定された水深データをそれぞれ例えば０．５秒間隔でサンプリングするものである。このサンプリングデータは表面波代表波演算部５に送られる。表面波代表波演算部５は、このサンプリングデータに基づいて演算処理を行い、ＣＲＴなどの表示装置６に平均波高・周期を表示させると共に、記録データとしてプリンター７による印字出力や光磁気ディスクなどのメモリ装置８への記録が行われ、更には例えばＲＳ２３２Ｃインターフェース等のデータ伝送出力部９により波高管理センターなどへのデータ送信などが行われる。なお、水圧波データも表面波代表波演算部５に送られるが、この水圧波データは後述する１／３最大波高・周期（有義波高）のみの参考データとして検出しているものである。
【０００４】
前述した表面波代表波演算部５による波高測定は、通常１時間毎に２０分間行われる。例えば５時５０分〜６時１０分，６時５０分〜７時１０分，……を継続して行われるもので、測定データとしては、最大波高・周期、１／１０最大波高・周期（測定波高を大きい順に並べ変えてその上位１／１０の平均値を求める），１／３最大波高・周期（測定波高を大きい順に並べ変えてその上位１／３の平均値を求める）（有義波高と言われる），平均波高・周期などを求めて、前述したデータ表示装置、プリンター、メモリ装置、データ伝送出力部等に出力されるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、気象の変化による台風や低気圧の発生などにより波が破波（さい波）した場合、海面から数ｍ程度の間において気泡巻き込み現象が発生し、超音波はこの気泡で反射される場合があり、そうすると実際の波高面よりも低いデータとして検出されることになり、表面波代表波演算の結果が異常なデータとして検出されることになる。また、超音波が気泡に吸収されて欠測するなどのなど問題が生じ、台風や低気圧等の発生時の特に波高データを必要とするときに、正確なデータが得られないという極めて重要な問題があった。
本発明は台風や低気圧等が発生して、表面波による代表波演算に支障を来した場合は、水圧波による代表波演算に切り換えて波高測定を行うようにして、異常データの収集を回避すると共に、データの欠測を防止する波高測定装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明による波高測定装置は、水底に設置された超音波送受波器から水面に超音波を送波してその反射波を受波するまでの時間の変化から表面波の波高を測定し代表波演算処理を行うと共に、前記超音波送受波器と同位置に設置された水圧センサーによる水深の変化から水圧波として波高を測定する波高測定装置において、前記超音波送受波器による表面波代表波演算処理時に所定時間毎に区分して表面波の波高面の平均変化量を測定し、該区分の前後の波高面の平均変化量の差が予め設定された基準変化量差を越えたとき、前記超音波送受波器による表面波代表波演算処理を前記水圧センサーによる水圧波代表波演算処理に切換えて波高を測定するようにしたものである。
【０００７】
本願の第２の発明による波高測定装置は、水底に設置された超音波送受波器から水面に超音波を送波してその反射波を受波するまでの時間の変化から表面波の波高を測定し代表波演算処理を行うと共に、前記超音波送受波器と同位置に設置された水圧センサーによる水深の変化から水圧波として波高を測定する波高測定装置において、前記超音波送受波器による表面波代表波演算処理時に、該送波超音波が水面近傍に生じた気泡に吸収されて受波不能になったとき波高データを零に近い電圧として出力するようにし、該波高データの零に近い電圧の出力期間が予め設定された基準時間を越えたとき前記超音波送受波器による表面波代表波演算処理を前記水圧センサーによる水圧波代表波演算処理に切換えて波高を測定するようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の波高測定装置の一例を示すブロック回路図であり、各ブロックのうち従来例として示した図４と同一部分は同一記号で示してある。図１において、１１は測定場所の水深を基準として、その基準値（０値）に対する表面波の区分された所定時間毎の変化量の平均値を求めて、各測定区分前後の変化量差を検出する変化量差検出部である。１２は変化量差検出部１１で検出された各時間区分の前後の波高面の平均変化量の差が、予め定めてある基準変化量差との大小関係を比較し判定する変化量差判定部である。１３は変化量差判定部１２が各時間区分前後の波高面の平均変化量の差が基準変化量差よりも小と判定した際に動作する表面波代表波演算部、１４は変化量差判定部１２が基準変化量差よりも測定変化量差が大と判定した際に動作する水圧波代表波演算部である。
【０００９】
次に図１のブロック回路図の主要部の動作を説明する。サンプリング回路４でサンプリングされた表面波の変化量データは、図２に示す波形として表される。この測定データは変化量差検出部１１で所定時間単位、例えば１分（６０秒）単位でＡ〜Ｊのように区分し、Ａ／Ｄ変換した後その平均変化量を算出し、ＡとＢ，ＢとＣ，というように測定区分前後の平均変化量を順次に比較して、その変化量差を算出して変化量差判定部１２に送られる。変化量差判定部１２はこの変化量差が予め定められた基準変化量差、例えば−３０cmよりも小さい場合、即ち基準変化量差Ｘより大でないと判定したときは、表面波の代表波演算を行う表面波代表波演算部１３を動作せしめ、その演算結果を表示装置６に表示せしめると共に、プリンター７出力やメモリ装置８への記憶処理を必要に応じて行わしめる。
【００１０】
測定中に破波が激しくなって気泡が生じ、観測データが図２の▲１▼のような状態になった場合は、区分Ｆのように超音波が気泡によって反射され、異常データとして収集されることになる。即ち、実際の波高面よりも低いデータとして検出された場合で、区分Ｅと区分Ｆとの波高面の変化量差が予め定められた基準変化量差、例えば−３０cmよりも大きくなった場合は、変化量差判定部１２は基準変化量差Ｘより大であると判定し、表面波代表波演算部１３の動作を停止させると共に、水圧波代表波演算部１４を動作させ、水圧センサー２による検出デーに基づいて代表波演算を行い、表面波代表波演算部１３の動作と同様に最大波高・周期、１／１０最大波高・周期，１／３最大波高・周期（有義波高），平均波高・周期などを求め、その演算結果の表示装置６への表示、プリンター７出力やメモリ装置８への記憶等を行わせるようにするものである。
【００１１】
前述の区分Ｅと区分Ｆとの変化量差が基準変化量差Ｘより大であると判定された場合は、次ぎの区分Ｇの平均変化量は、正常な平均変化量として判定されている区分Ｅとの変化量差を検出するようにする。そして区分Ｅと比較される図示していない区分Ｙとの変化量差が基準変化量差Ｘより小であると判定された場合、水圧波代表波演算部１４の動作を停止させ、表面波代表波演算部１３の動作に切り換えられる。
前述した基準変化量差Ｘを−３０cmとして例示したが、これは波高測定が中断する４０分間の間に潮位が３０cm以上変化することがないとの予測に基づき、かつある程度の余裕を見て定めたものである。従って、基準変化量差Ｘは−３０cmに限定されるものではない。
【００１２】
前述の説明では、所定時間毎の区間前後の平均変化量の差が、基準変化量差を１回でも越えたら水圧波代表波演算処理に転換するとしたが、種々の状況を勘案して、２回或いは３回連続して平均変化量差が基準変化量差を越えたときに水圧波代表波演算処理に転換するようにしてもよい。
なお、表面波代表波演算部１３に水圧波代表波演算処理機能を持たせ、破波状態でない平常状態の動作時においても、水圧波の代表波演算も同時に行うようにして、その演算結果を表面波の代表波演算結果と共に表示装置６に表示させ、水圧センサー２による波高測定状態が正常であるか否かをチェックするようにしてもよい。
【００１３】
次に超音波送受波器より送信された超音波信号が、破波状態における気泡に吸収されて反射波を受信できない状態、即ち図２の▲２▼のように欠測状態が生じた場合についての対応を図３のブロック回路図に基づき説明する。超音波波高測定部本体３が反射波を受信できない場合は、サンプリング回路４に対してサンプリングデータは、図２の区分Ｈ〜区分Ｉのように零値、或いはノイズによる変動等を考慮して例えば５mV以下の検出信号として出力される。この状態を表面波の波高零状態検出部１５で検出して波高零信号として零期間判定部１６に入力される。零期間判定部１６ではこの波高零信号が予め定められた基準零期間Ｘ、例えば３０秒を越えたときは、正常状態時に動作していた表面波代表波演算部１３の動作を停止させると共に、水圧波代表波演算部１４を動作させ、図１で示した実施例と同様に、水圧センサー２による検出デーに基づいて代表波演算を行い、各種演算結果を表示装置６，プリンター７，メモリ装置８，データ伝送出力部９等に送るようにしたものである。
【００１４】
この波高零期間が継続している間は水圧波代表波演算部１４を動作させ、送受波器による反射波受信状態に戻った場合には、水圧波代表波演算から表面波・代表波演算に復帰させる。なお、基準零期間Ｘを３０秒に設定したのは、表面波代表波演算処理でのノイズ処理で、２０秒以上のロングノイズはノイズとして省いて演算するため、若干の余裕を見て３０秒に設定したものである。従って、基準零期間Ｘは３０秒に限定されるものではない。
また、表面波・代表波演算から水圧波・代表波演算に切り換わった場合は、プリンター印字の先頭に例えば“＊”マークを印字して見分け得るようにするなどの措置を講ずる。
【００１５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、超音波信号を用いて表面波による波高測定を行っている際に、台風や低気圧の発生により水面が破波して気泡が発生したり気泡の巻き込みが生じて、波高測定に異常が生じたり測定不能になる場合においても、このような状態を速やかに検知して水圧センサーによる波高測定に切り換えて測定するようにしたもので、特に気象環境の変化時における波高測定の重要性に鑑み、極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の波高測定装置の一実施例を示すブロック回路図である。
【図２】本発明により波高測定時の異常状態の検知を説明する波形図である。
【図３】本発明の波高測定装置の他の実施例を示すブロック回路図である。
【図４】従来の波高測定装置の一例を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
１  超音波送受波器
２  水圧センサー
３  超音波波高測定部本体
４  サンプリング回路
５，１３  表面波代表波演算部
６  表示装置
７  プリンター
８  メモリ装置
９  データ伝送出力部
１１  変化量差検出部
１２  変化量差判定部
１４  水圧波代表波演算部
１５  波高零状態検出部
１６  零期間判定部
【図１】
0003957902.tif 000002
【図２】
0003957902.tif 000003
【図３】
0003957902.tif 000004
【図４】
0003957902.tif 000005