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「音響による海底地質判別装置の研究開発」の報告書

 事業名 音響による海底地質判別装置の研究開発
 団体名 日本水路協会  


■事業の内容

(1) 海底地質判別装置の試作
 前年度までの成果により音響データによって海底地質を判別する送受波部、送受信部、本体(受信信号変換・演算表示部・収録部・電源部)から成る海底地質判別装置を試作した。その機能、内容等は次のとおりである。
[1] 送受波部
送波出力     150、300、450W
送波方法     パルス出力
送波パルス    1〜3msec
送波中心周波数  3.5kHz
送受波素子    圧電素子ハイドロホン
[2] 送受信部
受波プリアンプ  20dB(内部調整可)
受波フィルター  2〜7kHz バンドパスフィルター4次・連立チェビシェフ(固定)
受波アンプ    デジタルゲイン設定型
(0〜60dB 60dBステップ)
[3] 本体
A/Dコンバータ  12ビット(1サイン+11データ)
50kHz(20μsec)
1024ポイント
タイミング制御  8ビットμCPUを用いたプログラム制御
高速演算部    32ビット8ビットμCPUを用いたプログラム制御
グラフィックス機能  14インチ 640×400ドット
8色カラー表示
操作パネル機能  電源 ON-OFF
表示切り替え(音圧、音響インピーダンス、底質の切り替え表示)
測深ゲインレベル調整(ボトムトラッキングレベル)
表示切り替え(1画面 10m表示)
磁気テープコントロールスイッチ
リワインド、記録、停止、再生
サブパネル    喫水補正値入力
(内部パネル機能) 送信パネル幅設定
海底面検出パネル幅設定
所要電源     AC 100V
消費電力     350W
(2) 海上実験
 試作された海底地質判別装置の作動及び機能の検査及び海底地質判別の評価のため、昭和60年度に実施した海上実験海域である伊勢湾内で海底地質の異なる20地点を選択して11月17日から23日まで海底地質判別装置を使用して海上実験を実施した。
 この結果、作動及び機能については、仕様どおりの機能と作動及び海底地質表示の確認をし、一応の成果が得られた。しかし、表示結果には疑問点があり、取得した音響データにより、詳細な解析とともに演算処理の改良について実施することとした。
(3) データの解析及び改良
 海上実験で取得した音響インピーダンスログデータを用いて最終判別方式の手順に従って海底地質判別結果について詳細検討を実施した。
 この結果、取得された音響インピーダンスログは、各データ毎にかなりのバラツキを示し、仕様とおりに1データ毎に海底地質を判別すると誤差が大きくなることが判明したので、最大5データまでの逐次平均法も併せて取り入れるよう改良した。この改良法の結果と海底地質物性試験によって求められている音響インピーダンスとの比較では、若干相違する部分も認められたが、全体としては、かなり近似した結果を得ることができた。また、当初判別方式により逐次平均法による音響インピーダンスログから海底地質を7段階に判別し、昭和60年度に取得した海底地質データと比較したところかなり良い適合度を示した。
(4) 報告書の作成
[1] 規格   A4判 124頁
[2] 部数   100部
[3] 配布先  関係官庁、関係団体等
■事業の成果

本年度は4年計画の最終年度に当たり、過去3年間の研究成果を踏まえ、海底地質判別装置を試作し、伊勢湾において海上実験を実施した。海上実験で得られた音響データを(1)逆フィルター計算(2)ディコンボリューション (3)パルス化 (4)インバージョンの計算処理を行い、得られた音響インピーダンスログで各種海底地質物理量との実験式から0.2msec毎に海底地質の平均粒径を判定することが可能となり、3.5m程度までは良い適合度を示したことである。この方法により試作された海底地質判別装置は、伊勢湾における海上実験データにより一応の評価は得られた。
 しかし、海底地質の判定結果については、粘性土質から露岩まで幅広く、また、同じ海底地質でも海域別の特性が存在することも考えられるので、より多く広い海域でのデータを集積することによって、より信頼度の向上を図ることが必要であると考える。
 今後、多くの検証資料が集積されることによって、海底地質の粒度組成分布を、どの海域でも簡易に、かつ、走航調査によって広く面的に把握することが可能となり、所期の目的の泊地の選定・走錨防止等避泊地の安全を確保し、もって海難防止に寄与するところ大なるものがある。





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更新日: 2022年6月25日

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