(57)【要約】【課題】処理を複雑にすることなく、環境雑音を低減補償すると共に、目標体の発生する電界の大きさを知ることができる電界測定方法を提供する。【解決手段】目標体が測定領域に無い状態と、測定領域中に有る状態で、電界センサにより、それぞれ電界を測定して環境雑音測定データと目標体測定データを記憶し（ＳＴ１〜ＳＴ４）、次に環境雑音測定データと目標体測定データとをそれぞれ周波数解析して、環境雑音周波数解析データと目標体測定周波数解析データを記憶し（ＳＴ５〜ＳＴ８）、目標体測定周波数解析データから環境雑音周波数解析データを減算して、交流雑音低減された目標体電界測定データを得る（ＳＴ９）。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中若しくは水面の目標体が発生する電界又は目標体が発生する磁界を電界センサ又は磁気センサを用いて測定領域中に生じる交流電界信号又は交流磁気信号を測定する電界又は磁気測定方法であって、
目標体が測定領域中にある状態で、所定時間にわたり前記電界センサ又は前記磁気センサにより測定領域中の交流電界信号又は交流磁気信号を測定し、その測定信号を第１の記憶手段に記憶し、前記目標体が測定領域中に存在しない状態で、前記所定期間にわたり前記電界センサ又は磁気センサにより測定領域中の交流電界信号又は交流磁気信号を測定し、その測定信号を第２の記憶手段に記憶し、前記第１の記憶手段及び第２の記憶手段に記憶した測定信号データを読み出して前記第１の記憶手段に記憶された測定信号データに前記第２の記憶手段に記憶された測定信号を用いて演算処理を施して、交流雑音信号を低減した目標体の測定交流電界信号又は測定交流磁気信号を得るようにしたことを特徴とする電界又は磁気の測定方法。
【請求項２】
前記演算処理は、前記第１の記憶手段及び第２の記憶手段より読み出した測定信号データにそれぞれ周波数解析を行い、この周波数解析した第１の測定信号データから第２の測定信号データを減算し、前記交流雑音信号を低減した目標体の交流電界信号又は測定交流磁気信号を得るようにしたことを特徴とする請求項１記載の電界又は磁気の測定方法。
【請求項３】
前記演算処理は、前記第１の記憶手段及び第２の記憶手段より読み出した測定信号データにそれぞれ周波数解析を行い、この周波数解析した第１の測定信号データを第２の測定信号データで除算してＳ／Ｎ比を求め、このＳ／Ｎ比と第２の測定信号データのレベルから、前記交流雑音信号を低減した目標体の測定交流電界信号又は測定交流磁気信号を得るようにしたことを特徴とする請求項１記載の電界又は磁気の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、船舶など水中若しくは水面における目標体が発する電界又は水中や陸上における目標体が発する磁界により水中、その他の測定領域に生じる交流電界信号又は交流磁気信号を測定する電界又は磁気の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海中（水中）に存在する船舶などにおいて電気分解による金属体を腐食させる腐食電流や逆にこの腐食を防止するために防食電流を流すことがある。この船舶等の目標体の防食電流や腐食電流により、水中に発生する電界を測定する際に目標体とは無関係に発生する環境雑音も測定してしまうため、測定誤差を生じる。そこで、この環境雑音を除去低減すること、つまり、雑音分を補償する必要がある。
【０００３】
従来の雑音補償としては、自己相関処理や、相互相関処理が採用されている。従来、水槽中の目標体の発生する電界を測定するシステムを図４に示す。図４において、水槽１内に目標体２が入れられ、また、目標体２が発生する電界Ｅを測定するための電界センサ３が目標体２の近傍に設置されている。電界センサ３は図５に示すように、互いに電気的に独立した複数の電極４―１、４―２、・・・４―ｎが所定距離をおいて接続されている。この電界センサ３は、一般によく使用されているものであり、コード５により計算機６に接続されている。コード５内にはそれぞれ独立したリード線が各個別に、電極４―１、４―２、・・・４―ｎに接続され、各電極間の電位差がこれらリード線を経て検出され、計算機６に取り込まれるようになっている。
【０００４】
この測定システムにおいて、交流分の雑音低減を行うのに、図６が示すように、例えば電極４―１〜４―n間の同一の電位差の測定データに対して、瞬間的にランダムに計算される、雑音信号をキャンセルする自己相関処理が行われている。（関連するものとして特許文献１参照）。
【０００５】
また、交流分の雑音低減を行う方法として、図７に示すように複数の電界センサ３―a、３―bで検出される信号から共通の交流信号を抽出する相互相関処理が行われている。なお、この相互相関処理は前提として、図５（図７）に示す２つの電界センサ３―ａ、３―bに目標体２から発生する電界Ｅが検出されることが必要である。
【特許文献１】特開２００６−２２４８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した従来の雑音低減方法は、自己相関処理、相互相関処理を用いており、いずれも信号の相関係数を求めているため、相関係数の低い交流雑音は低減できるものの、低減後の測定データに対して目標体の発生する交流信号の大きさ（絶対レベル）を測定できず、その測定データの良否を厳密に評価できないという問題があった。このような問題は、水中、あるいは陸上に磁気センサを配置し、水中その他における磁気を測定する場合も同様に生じる。
【０００７】
この発明は、上記問題点に着目してなされたものであって、環境雑音を低減補償するとともに、処理を複雑にすることもなく、雑音低減後の目標体の発生する測定データの大きさ（絶対レベル）を知ることができる電界又は磁気の測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の電界又は磁気の測定方法は、水中若しくは水面の目標体が発生する電界又は目標体が発生する磁界を電界センサ又は磁気センサを用いて測定領域中に生じる交流電界信号又は交流磁気信号を測定する電界又は磁気測定方法であって、目標体が測定領域中にある状態で、所定時間にわたり前記電界センサ又は前記磁気センサにより測定領域中の交流電界信号又は交流磁気信号を測定し、その測定信号を第１の記憶手段に記憶し、前記目標体が測定領域中に存在しない状態で、前記所定期間にわたり前記電界センサ又は磁気センサにより測定領域中の交流電界信号又は交流磁気信号を測定し、その測定信号を第２の記憶手段に記憶し、前記第１の記憶手段及び第２の記憶手段に記憶した測定信号データを読み出して前記第１の記憶手段に記憶された測定信号データに前記第２の記憶手段に記憶された測定信号を用いて演算処理を施して、交流雑音信号を低減した目標体の測定交流電界信号又は測定交流磁気信号を得るようにしたことを特徴とする
この発明において、前記第１の記憶手段に記憶された測定信号データと前記第２の記憶手段に記憶された測定信号データの演算処理は、前記第１の記憶手段及び第２の記憶手段より読み出した測定信号データにそれぞれ周波数解析を行い、この周波数解析した第１の測定信号データから第２の測定信号データを減算し、前記交流雑音信号を低減した目標体の交流電界信号又は測定交流磁気信号を得るようにするとよい。
【０００９】
また、この発明において、前記第１の記憶手段に記憶された測定信号データと前記第２の記憶手段に記憶されに測定信号データの演算処理は、前記第１の記憶手段及び第２の記憶手段より読み出した測定信号データにそれぞれ周波数解析を行い、この周波数解析した第１の測定信号データを第２の測定信号データで除算してＳ／Ｎ比を求め、このＳ／Ｎ比と第２の測定信号データのレベルから、前記交流雑音信号を低減した目標体の測定交流電界信号又は測定交流磁気信号を得るようにしても良い。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、目標体が測定領域中にある状態での電界センサ又は磁気センサによる測定領域中の交流電界信号又は交流磁気信号を、第１の記憶手段に記憶しておき、目標体が測定領域中に存在しない状態での電界センサ又は磁界センサによる測定領域中の交流電界信号又は交流磁気信号を第２の記憶手段に記憶しておき、第１と第２の記憶手段に記憶した両測定信号データを読み出して演算処理により、交流雑音低減を行うので、雑音低減後の目標体の測定信号データは、交流信号の大きさを知ることができ良否を評価できる。
【００１１】
その上、第２の記憶手段に複数の環境雑音測定データを保存しておくことで、補償に用いるデータを変更・修正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態水中電界測定システムの概略構成を示すブロック図である。この実施形態水中電界測定システムは、水中に（例えば海中）に配置される電界センサ１０と、水中外（例えば陸上）に設置される計算装置２０とから構成されている。
【００１３】
電界センサ１０は、水中の２点間の電位差を測定するための電極１１，１２と、これら電極１１、１２が接続され、２点間の電位差を検出し、その信号を増幅して出力する電位差検出部１３とを備えている。
【００１４】
計算装置２０は、電界センサ１０からの電界信号を受けてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２１と、Ａ／Ｄ変換部２１からの測定データを取り込み所定の処理演算を行うＣＰＵ２２と、ＣＰＵ２２に取り込まれた測定データ及び演算されたデータを記憶する記憶部２３とを備えている。
【００１５】
この実施形態水中電界測定システムでは、計算装置２０において環境雑音測定モードと、目標体電界測定モードを選択設定し得るようにしている。環境雑音測定モードは、目標体を測定領域に入れない状態で、水中電界を測定し、目標体電界モードでは、目標体が測定領域に入っている状態で水中電界を測定するモードである。
【００１６】
ＣＰＵ２２は、環境雑音測定モードで、水中電界測定データを取り込み、記憶部２３に記憶する機能、目標体電界測定モードで水中電界測定データを取り込み記憶部２３に記憶する機能、環境雑音測定モードでの、記憶されに水中電界測定データを周波数解析（ＦＦＴ解析）を行い、その解析データを記憶部２３に記憶する機能、目標体電界測定モードでの記憶された、水中電界データを周波数解析し、その解析データを記憶部２３に記憶する機能、及び記憶された目標体電界測定データの周波数解析データから、記憶された環境雑音測定データの解析データを減算して、交流雑音低減された、目標体電界測定データを得る機能を備えている。
【００１７】
記憶部２３は、図3に示すように環境雑音測定モードにおけるデータを記憶する記憶領域Ｍ１と、目標体電界測定モードにおけるデータを記憶する記憶領域Ｍ２と、交流雑音を低減した目標体電界測定データを記憶する記憶領域Ｍ３とを、備えている。また、記憶領域Ｍ１は、環境雑音測定モードでの電界測定データＤＡ１を記憶する記憶領域Ｍ１Ａと、この環境雑音の電界測定データＤＡ１を周波数解析した周波数解析データＤＢ１を記憶する記憶領域Ｍ１Ｂを備え、記憶領域Ｍ２は、目標体電界測定モードでの電界測定データＤＡ２を記憶する記憶領域Ｍ２Ａと、この目標体電界測定データＤＡ２を周波数解析した周波数解析データＤＢ２を記憶する記憶領域Ｍ２Ｂを備えている。記憶領域Ｍ３には、記憶領域Ｍ２Ｂに記憶された周波数解析測定データＤＢ２から記憶領域Ｍ１Ｂに記憶された周波数解析測定データＤＢ１を減算して得た交流雑音を低減した目標体電界測定データを記憶する。
【００１８】
次に、この実施形態水中電界測定システムにおける測定データ、処理データについて、少し具体的に説明する。
【００１９】
この実施形態水中電界測定システムでは、それぞれ環境雑音測定モードにおける水中電界測定時、及び目標体電界測定モードにおける水中電界測定時に、一定期間の離散的データ{ｘｉ}「ｉ＝１〜Ｎ」を取り込み、これらの離散的データ{ｘｉ}を、それぞれ上記したように、電界測定データＤＡ１として記憶領域Ｍ１Ａに、電界測定データＤＡ２として記憶領域Ｍ２Ａに記憶する。
【００２０】
そして、上記離散的測定データ{ｘｉ}は、離散フーリエ変換を用いて周波数解析を行う。この離散的測定データ{ｘｉ}の離散フーリエ変換は、
【００２１】
【数１】
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で表される。
【００２２】
ここで、Ｘｋは周波数成分、Ｎはデータの個数を示す。高速フーリエ変換では、Ｎを２のベキ乗として計算を行う。
【００２３】
上記の処理結果として、
Ｘｋ＝Ａｋ＋ｉＢｋ            ・・・（２）
と解析される。ここで、AkはXkの実数部分、BｋはXkの虚数部分である。各周波数の強度Ｖｋは
Ｖｋ＝（Ａｋ２＋Ｂｋ２）１／２    ・・・（３）
として計算される。
【００２４】
この演算を行い、環境雑音データ及び目標体の発する電界の周波数強度を求める。環境雑音データの周波数強度Ｖnｋと、目標体の発する電界の周波数強度Ｖmｋをそれぞれ周波数解析測定データＤＢ１、周波数解析測定データＤＢ２として記憶領域Ｍ１Ｂ，Ｍ２Ｂに記憶する。
【００２５】
そして、上記目標体の発する電界の周波数強度Ｖmｋと、環境雑音データの周波数強度Ｖnｋから
Ｖmｋ−Ｖnｋ＝            ・・・（４）
あるいは
Ｖmｋ／Ｖnｋ＝              ・・・（５）
の計算を行うことによって交流雑音低減を行う。
【００２６】
次に、図２に示すフロー図を参照して、実施形態水中電界測定システムの処理動作を説明する。
【００２７】
動作が開始されると、ステップＳＴ１においてＵＥＰ環境雑音測定が開始される。この動作開始において、計算装置２０において、環境雑音測定モードが設定されており、水中の測定領域には、目標体２が存在しない状態で電界測定が所定期間にわたり実行される。
【００２８】
そして、この測定された環境雑音データ（｛ｘｉ｝）は、ステップＳＴ２において電界センサ１０より、Ａ／Ｄ変換部２１、ＣＰＵ２２を経て、記憶装置２３の記憶領域Ｍ１Ａに測定データＤＡ１として記憶される。次にステップＳＴ３は移行する、ステップＳＴ３に至るタイミングで計算装置２０は、目標体電界測定モードに設定され、水中の測定領域には、目標体２が配置された状態となり、目標体２から発生するＵＥＰ測定が実行される。
【００２９】
この目標体２から発生するＵＥＰと環境雑音は重畳されて、ステップＳＴ４において前記環境雑音モードの場合と、同期間にわたり、電界センサ１０より，Ａ／Ｄ変換部２１、ＣＰＵ２２を経て記憶部２３の記憶領域Ｍ２Ａに測定データＤＡ２として記憶される。続いてステップＳＴ５へ移行する。
【００３０】
ステップＳＴ５においては、記憶部２３の記憶領域Ｍ１Ａの測定データＤＡ１を読み出し、上記式（１）〜（３）で周波数解析を実行する。そしてステップＳＴ６において、その得られた周波数解析データＤＢ１を記憶部２３の記憶領域Ｍ１Ｂに記憶する。次にステップＳＴ７へ移行する。
【００３１】
ステップＳＴ７においては、記憶部２３の記憶領域Ｍ２Ａの目標体測定データＤＡ２を読み出し、環境雑音測定データの周波数解析と同一のパラメータを用いて、上記式（１）〜（３）で周波数解析を実行する。そしてステップＳＴ８において、その周波数解析データＤＢ２を記憶部２３の記憶領域Ｍ２Ｂに記憶する。次にステップＳＴ９へ移行する。
【００３２】
ステップＳＴ９においては、記憶領域Ｍ１Ｂ，Ｍ２Ｂに記憶された周波数解析データＤＢ１、周波数解析データＤＢ２を読み出し、そして目標体電界測定データの周波数解析データである周波数解析データＤＢ２から、環境雑音測定データの周波数解析データである周波数解析データＤＢ１を減算「上記式（４）」し、結果として交流の雑音低減された目標体電界測定データを得、これを記憶部２３の記憶領域Ｍ３に記憶する。
【００３３】
なお、上記実施形態において環境雑音測定モードを目標体電界測定モードよりも先に実施するようにしているが、逆に環境雑音測定を目標体電界測定よりも後に行うようにしても良い。また、上記実施形態において、先に環境雑音、目標体電界を測定し、その後に前記測定した環境雑音信号，及び目標体電界信号を周波数解析しているが、先ず環境雑音を測定して、その環境雑音信号を先に周波数分析し、その後に目標体電界を測定し、その目標体電界信号を周波数解析するようにしても良い。
【００３４】
また、場合によって、環境雑音測定は、その測定データを消去するまでは、保存しておき、必要な時にのみ測定し、保存データを更新するようにしても良い。
【００３５】
また、上記実施形態において、交流分の雑音低減を行うのに、目標体電界測定のデータの周波数解析データＤＢ２、雑音測定データの周波数解析データＤＢ１を減算するようにしているが、これに代えて目標体電界測定データの周波数解析データＤＢ２を雑音測定データの周波数解析データＤＢ１で除算して、Ｓ／Ｎ比を求め、このＳ／Ｎ比に雑音測定データの周波数解析データＤＢ２の値（レベル）を乗じて、交流分の雑音低減された目標体電界データを得るようにしても良い。
【００３６】
また、水中や陸上における交流磁界を測定する場合は、図１の電界センサの代わりに磁気センサを使用し、上記図2で示したと同様の処理を行うことにより環境雑音磁気を低減することが出来、かつ目標体磁気測定データの大きさを測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明が実施される水中電界測定システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図実施形態水中電界システムの電界測定処理動作を説明するフロー図である。
【図３】図実施形態水中電界システムの記憶部の各データの記憶領域を示す図である。
【図４】一般的な水中電界測定システムを説明する概略ブロック図である。
【図５】同水中電界システムで使用される電界センサを説明する図である。
【図６】水中電界測定における自己相関処理による交流雑音低減を説明する図である。
【図７】水中電界測定における相互相関処理による交流雑音低減を説明する図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０            電界センサ
１１、１２      電極
１３            電位差検出部
２０            計算装置
２１            Ａ／Ｄ変換部
２２            ＣＰＵ
２３            記憶部
Ｍ１            雑音電界測定モードにおけるデータ記憶領域
Ｍ１Ａ          雑音電界測定モードでの電界測定データ記憶領域
Ｍ１Ｂ          雑音電界測定モードでの周波数解析データ記憶領域
Ｍ２            目標体電界測定モードにおけるデータ記憶領域
Ｍ２Ａ          目標体電界測定モードでの電界測定データ記憶領域
Ｍ２Ｂ          目標体電界測定モードでの周波数解析データ記憶領域
Ｍ３            交流雑音低減された測定データの記憶領域
【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】
2009002680.tif 000009
【図７】
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