(57)【要約】  【課題】小型の水深水温計の消費電力の低減を実現する。  【解決手段】水温センサおよび水深センサと、送信信号発生装置と、送信信号発生装置からの基本波を変調して識別信号を形成し、該識別信号を一定時間間隔で出力する識別信号生成部と、水温センサからの水温データおよび水深センサからの水深データによって、識別信号の時間間隔を変調する間隔変調部と、間隔変調部からの変調識別信号に対応する超音波を発生する送波器とを備える水温および水深測定装置である。【選択図】図４
2016130989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水温センサおよび水深センサと、
送信信号発生装置と、
前記送信信号発生装置からの基本波を変調して識別信号を形成し、該識別信号を一定時間間隔で出力する識別信号生成部と、
前記水温センサからの水温データおよび前記水深センサからの水深データによって、前記識別信号の時間間隔を変調する間隔変調部と、
前記間隔変調部からの変調識別信号に対応する超音波を発生する送波器と
を備える水温および水深測定装置。
【請求項２】
水温センサおよび水深センサと、
送信信号発生装置と、
前記送信信号発生装置からの基本波を変調して識別信号を形成し、該識別信号を一定時間間隔で出力する識別信号生成部と、
前記水温センサからの水温データおよび前記水深センサからの水深データによって、前記識別信号の時間間隔を変調する間隔変調部と、
前記間隔変調部からの変調識別信号に対応する超音波を送波する送波器と
を備える送波装置と、
超音波を受波する受波器と、
前記受波器により受波された超音波から前記識別信号を検出する識別信号検出部と、
前記識別信号検出部によって検出された前記識別信号の時間間隔から前記水深データおよび前記水温データを判別するデータ判別部と、
前記データ判別部によって判別されたデータを処理するデータ処理部と
を備える受波装置と
からなる水温および水深測定装置。
【請求項３】
第１、第２および第３の前記識別信号を順次発生して、
前記第１および第２の識別信号間の第１の時間間隔と、前記第２および第３の識別信号間の第２の時間間隔とが前記水温データおよび前記水深データの値に応じてそれぞれ変調されるようにした請求項１または２に記載の水温および水深測定装置。
【請求項４】
船からロープを介して海中に沈められる主装置に対して請求項１に記載の水温および水深測定装置が取り付けられる測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海中に投入され、水温および水深を測定するのに適用される水温および水温測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水の水温および水深を測定するための装置として、回収形の大型の装置として、ＣＴＤ（電気伝導度（塩分）、水温、水深計）が知られている。ＣＴＤは、観測船からケーブルにつないで海中に投下され、塩分と水温の深さ方向の分布を測定する。測定データによって海水の特性、流れなどが解析される。
【０００３】
ＣＴＤは、大型で高価なため、漁船などではより小型で安価な水温および水深測定装置（水深水温計と称する）が使用されている。水深水温計は、筒状のケース内に温度センサおよび圧力センサを搭載し、観測データを内蔵のメモリに蓄え、回収後にメモリの観測データを専用のリーダによって読み取るものである。
【０００４】
メモリに観測データを記憶させる構成の場合、リアルタイムに水温を知ることができない問題がある。例えば特許文献１には、得られた観測データをリアルタイムで船上の本局に送信することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−９７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示される水温および水深測定装置は、使用時には、船上の本局と、海中の水深水温計（送受信局）との間で連続的に相互通信しており、電池の消耗が激しい問題があった。水深水温計の電源として例えば二次電池を搭載し、充電可能な構成とすれば、電池の消費に対応することができる。
【０００７】
しかしながら、水深水温計は、例えば５００ｍの深度まで使用可能とするように、耐水圧が確保するために、水密構造とされると共にケース内がエポキシ樹脂で充填されている。このような構造内に二次電池を収納すると、二次電池の膨張、二次電池からのガスの発生が生じ、破裂の危険がある。さらに、使い捨てとされることを考慮すると、水深水温計の使用可能期間は、１年以上のことが望ましい。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、消費電力が少なく、使用可能期間を長くすることができる水温および水深測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の発明は、水温センサおよび水深センサと、
送信信号発生装置と、
送信信号発生装置からの基本波を変調して識別信号を形成し、該識別信号を一定時間間隔で出力する識別信号生成部と、
水温センサからの水温データおよび水深センサからの水深データによって、識別信号の時間間隔を変調する間隔変調部と、
間隔変調部からの変調識別信号に対応する超音波を発生する送波器と
を備える水温および水深測定装置である。
【００１０】
本発明の第２の発明は、水温センサおよび水深センサと、
送信信号発生装置と、
送信信号発生装置からの基本波を変調して識別信号を形成し、該識別信号を一定時間間隔で出力する識別信号生成部と、
水温センサからの水温データおよび水深センサからの水深データによって、識別信号の時間間隔を変調する間隔変調部と、
間隔変調部からの変調識別信号に対応する超音波を送波する送波器と
を備える送波装置と、
超音波を受波する受波器と、
受波器により受波された超音波から識別信号を検出する識別信号検出部と、
識別信号検出部によって検出された識別信号の時間間隔から水深データおよび水温データを判別するデータ判別部と、
データ判別部によって判別されたデータを処理するデータ処理部と
を備える受波装置と
からなる水温および水深測定装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、送波装置を識別信号によって識別できると共に、識別信号の時間間隔を水温データおよび水深データによって変調するので、消費電力を少なくすることができ、装置の使用可能期間を長くすることができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本明細書中に記載されたいずれかの効果であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の測定システムの概略の説明に用いる略線図である。
【図２】水深水温計の一例の外形を示す正面図、平面図および断面図である。
【図３】水深水温計の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】送信信号形成部の一例の構成を示すブロック図である。
【図５】送信信号の説明に用いる波形図である。
【図６】受波装置の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
本発明の説明は、以下の順序にしたがってなされる。
＜１．一実施の形態＞
＜２．変形例＞
【００１４】
＜１．一実施の形態＞
「測定システム」
図１Ａは、測定システムの一例を示すものである。観測船１には、受波装置２が設けられ、ケーブル３に接続されたＣＴＤ４が海中に投入される。ＣＴＤ４の観測データが内部のメモリに記憶される。ＣＴＤ４に対して送波装置としての水深水温計５が取り付けられている。水深水温計５からは、観測データが超音波でもって受波装置２に送信され、受波装置２によって受信された観測データが処理される。ＣＴＤ４に水深水温計５を取り付けるとによって、ケーブル３を水深水温計５のケーブルに兼用することができる。
【００１５】
図１Ｂに示すように、漁船６に受波装置２を積んで、漁を行うための漁網７に対して水深水温計５を取り付けるようにしても良い。漁網７の水深、周囲の海水温のデータを水深水温計５から受波装置２が得ることができ、水温および水深と漁獲量との関係のデータを取得したり、漁獲量を増加させるために、これらのデータを利用できる。漁網７の他にカニ籠などの漁具に対しても水深水温計５を取り付けることができる。漁網７を引くためのロープを水深水温計５のロープに兼用することができる。
【００１６】
さらに、図示しないが、水深水温計がロープで繋がれるている必要はない。例えばダイバーの潜水具に水深水温計を取り付けたり、マグロなどの大型魚に水深水温計を取り付けても良い，ダイバーの潜水具に水深水温計を取り付けることによって、潜水中のダイバーの位置測定を行うことが可能となり、ダイバーの事故を防止することができる。大型魚に水深水温計を取り付けることによって、生態の調査を行うことができる。
【００１７】
「水深水温計」
図２は、水深水温計５の外形を示す。一例として、直径が約２０mm、長さが約１６０mmの円筒状の樹脂製のケース１１の中にプリント基板に実装された回路部、電源としての一次電池例えばリチウムイオン一次電池が収納され、ケース１１内にエポキシ樹脂が充填される。ケース１１の一端から温度センサ１２、深度センサとしての圧力センサ１３および水中に超音波を出射するための超音波発生器１４が突出されている。温度センサ１２は、例えばサーミスタセンサを使用したもので、メッシュ状のケース内に設置されている。圧力センサ１３は、例えば半導体センサを使用したものである。ケース１１の一部にロープ（図示しない）が結ばれて使用される。但し、他の装置に取り付けることによって、他の装置のロープ、ケーブルを利用することができる。なお、一次電池の代わりに大容量キャパシタを使用しても良い。
【００１８】
図３は、水深水温計５の電気的構成を示す。温度センサ１２および圧力センサ１３の検出信号がセンサ信号増幅回路２１に供給され、増幅される。センサ信号増幅回路２１により増幅された信号がＡＤ変換回路２２に供給され、所定ビット数のデジタルデータに変換される。ＡＤ変換回路２２の出力データがＣＰＵ（Central Processing Unit ）２３に供給される。水温および水深の測定は、所定時間間隔で間欠的に行われる。
【００１９】
ＣＰＵ２３は、水深水温計５の各部を制御する。ＣＰＵ２３から水深データおよび水温データがデータメモリ２４および送信信号形成部２５に供給される。データメモリ２４は、不揮発性メモリの構成であり、測定データ（水深データおよび水温データ）を記憶する。送信信号形成部２５は、測定データを送信信号に変換し、送信信号を超音波送信回路２６に供給する。
【００２０】
超音波送信回路２６は、超音波発生器１４に対しての駆動信号を発生する。例えば送信信号に対応する電圧の駆動信号が形成される。超音波発生器１４は、圧電素子を積層したもので、圧電素子に対して交流電圧（駆動信号）を加えることによって、超音波を発生する。発生した超音波が海中に放射される。圧電素子の共振周波数の駆動信号を加えることによって強い超音波振動を生じさせることができる。例えば基本周波数３１ｋＨｚの駆動信号が使用される。なお、送信信号として擬似雑音信号によって変調（スペクトラム拡散）されたものを使用しても良い。
【００２１】
さらに、電源回路２７は、例えばリチウムイオン一次電池を含み、電源回路２７からの電源電圧が送信信号形成部２５に供給されると共に、他の電源回路２８に供給される。他の電源回路２８は、測定状態と、リーダに水深水温計５が装着された状態とで電源を切り換える機能を有している。測定状態では、電源回路２７からの電源電圧をセンサ信号増幅回路２１、ＡＤ変換回路２２、ＣＰＵ２３およびデータメモリ２４に対して供給する。
【００２２】
水深水温計５がリーダに装着されると、水深水温計５のＣＰＵ２３とリーダのＣＰＵとが通信を行い、てデータメモリ２４に蓄えられている観測データをリーダが吸い上げる。この状態では、水深水温計５の電池の消耗を防止するために、結合コイル２９がらの電源キャリアから生成された電源が使用される。さらに、結合コイル２９を通じて通信キャリアが水深水温計５に供給される。通信キャリアが信号分岐回路３０を介して変復調回路３１に供給され、ＣＰＵ２３の制御によってデータメモリ２４から読み出された観測データがリーダ側に伝送される。なお、リーダに限らず、小型な受波装置によって水深水温計５からデータを受け取るごとができる。
【００２３】
「送信信号形成部」
図４を参照して送信信号形成部２５の一例について説明する。送信信号発生器３５によって基本周波数の正弦波である基本信号が生成される。基本信号の所定数の波の固まり（バースト）が一定時間間隔でもって送信信号発生器３５から出力されて位相制御器３６に供給される。
【００２４】
位相制御器３６に対して識別信号（以下、ＩＤ信号と適宜称する）が供給される。ＩＤ信号は、水深水温計５を個々に区別するための所定ビット数のコードである。例えば３２ビットのＩＤ信号が使用される。さらに、ＩＤ信号としては、例えばゴールド系列が使用される。ＩＤ信号によって、複数の水深水温計５を使用する場合でも、各水深水温計を区別することができる。
【００２５】
位相制御器３６は、符号の１ビットの"0"と"1"とに応じて基本信号の位相を切り換えるものである。例えば"0"の場合には、正の位相とされ、"1"の場合には、反転した位相とされる。位相制御は、連続する複数（ｎ）の波毎になされ、基本信号の所定数の波の固まり（ｎ×３２）が３２ビットのＩＤ信号に対応するようにされる。さらに、３個のＩＤ信号が一定の間隔でもって発生する。さらに、３個のＩＤ信号の組が観測の時間間隔またはより短い時間間隔で発生する。
【００２６】
このような位相制御器３６の出力信号が間隔変調器３８に供給される。間隔変調器３８に対して観測データとして水温データおよび水深データが供給される。３個のＩＤ信号の中で、第１番目のＩＤ信号と第２番目のＩＤ信号の時間間隔が例えば水温データによって変調され、第２番目のＩＤ信号と第３番目のＩＤ信号の時間間隔が例えば水深データによって変調される。間隔変調器３８の変調識別信号が超音波送信回路２６に供給され、超音波発生器１４によって超音波信号が出射される。
【００２７】
送信信号形成部２５によって形成される送信信号の例について図５を参照して説明する。図５Ａは、ＩＤ信号Ｓａ１とＩＤ信号Ｓａ２との第１の時間間隔Ｔ１が水温データに対応した値とされ、ＩＤ信号Ｓａ２とＩＤ信号Ｓａ３との第２の時間間隔Ｔ２が水深データに対応した値とされる。これらのデータが異なる値の場合には、図５Ｂに示すように、時間間隔がＴ３およびＴ４となされる。さらに、水深水温計が異なる場合、図５Ｃに示すように、ＩＤ信号がＳｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３が使用され、時間間隔Ｔ５が水温データに対応した値とされ、時間間隔Ｔ６が水深データに対応した値とされる。
【００２８】
図５から分かるように、間欠的にＩＤ信号を超音波として送信し、ＩＤ信号の間隔で観測データを送信するので、連続的に通信を行う方式と比較して送信に要する電力を少ないものとでき、電源例えば一次電池の消耗を押さえることができる。さらに、ＩＤ信号を送ることができるので、複数の水深水温計を使用する場合でも、水深水温計の識別が可能となる利点がある。
【００２９】
「受波装置」
図６を参照して水深水温計５からの超音波信号を受波する受波装置について説明する。水中マイクロホンなどの受波器４１からの受信信号がバンドパスフィルタ４２に供給され、必要な帯域の成分が分離される。バンドパスフィルタ４２の出力信号がＩＤ検出部４３に供給され、ＩＤ信号が検出される。
【００３０】
ＩＤ検出部４３で分離されたＩＤ信号がデータ判別部４４に供給される。データ判別部４４は、上述したように、ＩＤ信号の時間間隔を調べ水温データおよび水深データを判別する。得られた水温データおよび水深データがデータ処理部４５に供給される。データ処理部４５は、水温データおよび水深データをメモリ４６に蓄える。さらに、データ処理部４５は、水深と水温との関係を示すグラフ、図表などを表示部４７に表示する制御を行う。データ判別部４４およびデータ処理部４５は、ＣＰＵを含むマイクロコンピュータの構成とされる。
【００３１】
なお、上述した水深水温計５とデータの送受信を行うための結合コイルおよび通信部を備えるようにしても良い。さらに、受波装置は、スマートホン、タブレットなどの小型携帯端末の構成が好ましい。
【００３２】
＜２．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
５  水深水温計
１２  温度センサ
１３  圧力センサ
１４  超音波発生器
２３  ＣＰＵ
２５  送信信号形成部
２７  電源回路
３５  送信信号発生器
３６  位相制御器
３７  ＩＤ発生器
【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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