特開2023-176501 | 知財ポータル「IP Force」

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

青山学院大学 (神奈川県相模原市中央区淵野辺)

▶ 坂田電機株式会社の特許一覧

特開2023-176501測定システム及び測定方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

目に優しい文字サイズ小中大 PDF Top

< >

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023176501

(43)【公開日】2023-12-13

(54)【発明の名称】測定システム及び測定方法

(51)【国際特許分類】

G01B 17/00 20060101AFI20231206BHJP

G01S 15/88 20060101ALI20231206BHJP

【ＦＩ】

G01B17/00 A

G01S15/88

【審査請求】有

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022088811

(22)【出願日】2022-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】390027177

【氏名又は名称】坂田電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100180817

【弁理士】

【氏名又は名称】平瀬実

(72)【発明者】

【氏名】坂田文男

(72)【発明者】

【氏名】後藤知英

(72)【発明者】

【氏名】宮原幸治

【テーマコード（参考）】

2F068

5J083

【Ｆターム（参考）】

2F068AA02

2F068AA06

2F068AA13

2F068BB09

2F068DD04

2F068FF03

2F068GG01

2F068QQ05

2F068QQ21

2F068QQ24

5J083AA02

5J083AB20

5J083AD04

5J083AD30

5J083AE10

5J083AF01

5J083BA01

5J083BB03

5J083BE11

5J083BE12

5J083BE19

5J083CA01

5J083CB01

(57)【要約】

【課題】音波を用いて任意の２点間の距離又はその変化を容易に測定することを可能にする。
【解決手段】測定システム１００は、第１音響導波管１０１と、パルス状の第１音波ＳＷ１を第１音響導波管１０１の内部へ送出し、第１音波ＳＷ１が第１音響導波管１０１の内部の第１反射部１０５で反射した第１反射波ＲＷ１を受信する第１送受信部１０２と、第１音波ＳＷ１が送出されてから第１反射波ＲＷ１が受信されるまでの第１時間に基づいて、第１送受信部１０２と第１反射部１０５との間の距離又はその変化を求める測定装置１０６とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１音響導波管と、
パルス状の第１音波を前記第１音響導波管の内部へ送出し、前記第１音波が前記第１音響導波管の内部の第１反射部で反射した第１反射波を受信する第１送受信部と、
前記第１音波が送出されてから前記第１反射波が受信されるまでの第１時間に基づいて、前記第１送受信部と前記第１反射部との間の距離又はその変化を求める測定装置とを備える
測定システム。

【請求項2】

前記第１反射部は、前記第１音響導波管の内部で移動可能である
請求項１に記載の測定システム。

【請求項3】

前記第１音響導波管の内部に配置される前記第１反射部をさらに備える
請求項１又は２に記載の測定システム。

【請求項4】

前記第１反射部は、前記第１音響導波管の内部を途中まで満たす液体の液面である
請求項１又は２に記載の測定システム。

【請求項5】

前記第１音響導波管は、前記液体が内部に注入される連通管の一部である
請求項４に記載の測定システム。

【請求項6】

前記第１送受信部は、基準点に対して固定されている
請求項１から５のいずれか１項に記載の測定システム。

【請求項7】

前記第１音響導波管に並べて設けられ、パルス状の第２音波を伝播させるための第２音響導波管と、
前記第２音響導波管に配置され、前記第２音波を反射する第２反射部と
前記第２音波を前記第２音響導波管の内部へ送出し、前記第２音波が前記第２反射部で反射した第２反射波を受信する第２送受信部とをさらに備え、
前記測定装置は、
前記第２音波が送出されてから前記第２反射波が受信されるまでの第２時間と、前記第２送受信部と前記第２反射部との間の距離と、に基づいて、音速を求める音速測定部
を含む
請求項１から６のいずれか１項に記載の測定システム。

【請求項8】

第１音響導波管は、可撓性を有する
請求項１から７のいずれか１項に記載の測定システム。

【請求項9】

前記第１反射波が受信される時期は、前記第１送受信部が前記第１反射波の時間軸上の中心を受信した時期であり、
前記測定装置は、前記第１送受信部から出力される第１受信信号に基づいて、前記第１送受信部が受信する前記第１反射波の時間軸上の中心を検出する
請求項１から８のいずれか１項に記載の測定システム。

【請求項10】

前記第１送受信部は、圧電素子を含む
請求項１から１１のいずれか１項に記載の測定システム。

【請求項11】

前記距離又はその変化を含む測定情報を外部装置へ送信する通信部をさらに備える
測定システム。

【請求項12】

パルス状の第１音波を第１音響導波管の内部へ送出し、
前記第１音波が前記第１音響導波管の内部の第１反射部で反射した第１反射波を受信し、
前記第１音波が送出されてから前記第１反射波が受信されるまでの第１時間に基づいて、前記第１送受信部と前記第１反射部との間の距離又はその変化を求める
測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定システム及び測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

音波を用いて距離を測定するための機器などが種々提案されている。例えば、特許文献１には、管状部材の一端からスピーカによりパルス状音波を送出してからその反射波をマイクロフォンで集音するまでの時間から、管状部材の長さを測定するための音響式管路長測定器が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平４－２９７８１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の音響式管路長測定器によって管状部材の長さを測定することができたとしても、任意の２点間の距離又はその変化を測定することは困難である。

【0005】

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、音波を用いて任意の２点間の距離又はその変化を測定することが可能な測定システム及び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】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る測定システムは、
第１音響導波管と、
パルス状の第１音波を前記第１音響導波管の内部へ送出し、前記第１音波が前記第１音響導波管の内部の第１反射部で反射した第１反射波を受信する第１送受信部と、
前記第１音波が送出されてから前記第１反射波が受信されるまでの第１時間に基づいて、前記第１送受信部と前記第１反射部との間の距離又はその変化を求める測定装置とを備える。

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る測定方法は、
パルス状の第１音波を第１音響導波管の内部へ送出し、
前記第１音波が前記第１音響導波管の内部の第１反射部で反射した第１反射波を受信し、
前記第１音波が送出されてから前記第１反射波が受信されるまでの第１時間に基づいて、前記第１送受信部と前記第１反射部との間の距離又はその変化を求める。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、音波を用いて任意の２点間の距離又はその変化を測定することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係る測定システムの構成例を示す図である。

【図2】実施の形態１に係る測定装置の機能的な構成例を示す図である。

【図3】第１音波ＳＷ１の波形の一例を示す図である。

【図4】（ａ）～（ｃ）は、第１反射信号ＦＳ１を含む第１受信信号ＲＳ１、第１パルスＰＡ１、第２パルスＰＡ２それぞれの波形の一例を示す図である。

【図5】実施の形態１に係る検出部の機能的な構成例を示す図である。

【図6】実施の形態１に係る測定部の機能的な構成例を示す図である。

【図7】実施の形態１に係る測定処理の一例を示すフローチャートである。

【図8】実施の形態１に係る検出処理の詳細例を示すフローチャートである。

【図9】測定情報の構成の一例を示す図である。

【図10】実施の形態１に係る第１送受信部の物理的な構成例を示す図である。

【図11】実施の形態１に係る測定装置の物理的な構成例を示す図である。

【図12】変形例１１に係る検出処理の詳細例を示すフローチャートである。

【図13】実施の形態２に係る測定システムの構成例を示す図である。

【図14】実施の形態２に係る測定装置の機能的な構成例を示す図である。

【図15】実施の形態２に係る音速測定処理の一例を示すフローチャートである。

【図16】実施の形態３に係る測定システム３００の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

【0011】

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１に係る測定システム１００は、その構成例を図１に示すように、基準点Ｐ１と測定点Ｐ２との間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを測定するためのシステムである。

【0012】

基準点Ｐ１は、距離Ｒ又はその変化ΔＲを測定する基準となる点である。測定点Ｐ２は、基準点Ｐ１からの距離Ｒ又はその変化ΔＲを測定する対象となる点である。本実施の形態では、基準点Ｐ１と測定点Ｐ２とが、地面に設定される地点である例を用いて説明する。

【0013】

なお、基準点Ｐ１と測定点Ｐ２との各々は、任意に設定されてよく、例えば、建物、構造物、装置、機器、器具、製品などに設定されてもよい。

【0014】

測定システム１００は、第１音響導波管１０１と、第１送受信部１０２と、第１固定部材１０３と、第１反射部１０５を含む第２固定部材１０４と、測定装置１０６と、外部装置１０７とを備える。

【0015】

第１送受信部１０２と測定装置１０６とは、有線、無線又はこれらを組み合わせた通信ネットワークＮ１を介して相互に情報を送受信する。測定装置１０６と外部装置１０７とは、有線、無線又はこれらを組み合わせた通信ネットワークＮ２を介して相互に情報を送受信する。通信ネットワークＮ１と通信ネットワークＮ２とは、共通のネットワークであってもよく、異なるネットワークであってもよい。

【0016】

第１音響導波管１０１は、音響導波管である。

【0017】

音響導波管とは、音波を伝播させるための中空の管である。音波は、音響導波管の内壁での反射と減衰とを可能な限り少なくするために、概ね平面波となって、音響導波管の内部の中空を伝播することが望ましい。このような音波の伝播を実現するための条件は、音響導波管の内径と音波の波長（或いは周波数）との関係で規定することができる。

【0018】

音波の波長に比べて内径が大きいと、伝播経路でマルチパスが生じて、音波の進行方向とは異なる方向への反射が生じる。音波の波長に比べて内径が小さいと、伝播インピーダンスが大きくなり、音波の減衰が大きくなる。このような観点から、音響導波管の内部を伝播する音波の波長は、例えば、音響導波管の内径の１／２～１／４程度が好適である。

【0019】

第１音響導波管１０１は、基準点Ｐ１と測定点Ｐ２との間の距離Ｒを測定するために必要な適宜の長さを有し、基準点Ｐ１と測定点Ｐ２との間に延びるように設けられる。

【0020】

詳細には例えば、第１音響導波管１０１は、長さ方向に沿って見た断面が円形の円管である。第１音響導波管１０１の内径は、例えば５～３０ｍｍ程度である。距離Ｒは、例えば、数ｃｍ（センチメートル）～１００ｍ（メートル）程度である。第１音響導波管１０１の材料は、例えば、金属、樹脂、ゴムである。第１音響導波管１０１は、概ね曲がったり、撓んだりしない堅い管であってもよく、可撓性を有する管であってもよい。第１音響導波管１０１は、非透光性の管であってもよく、透光性を有する透明又は半透明の管であってもよい。

【0021】

なお、第１音響導波管１０１の形状、寸法、材料、材質などは適宜変更されてよい。第１音響導波管１０１の材質は、熱膨張率が小さいものが望ましい。

【0022】

第１送受信部１０２は、音波を送受信する部材である。

【0023】

第１送受信部１０２は、例えば測定装置１０６からの送出信号を受けて、第１音波ＳＷ１を出力する。第１音波ＳＷ１は、パルス状の音波である。また、第１送受信部１０２は、音波を受信すると、当該受信した音波に応じた第１受信信号ＲＳ１を測定装置１０６へ出力する。

【0024】

第１送受信部１０２は、第１音響導波管１０１の内部へ第１音波ＳＷ１を送出するように配置される。また、第１送受信部１０２は、第１反射波ＲＷ１を受信するように配置される。第１反射波ＲＷ１は、第１音波ＳＷ１が第１音響導波管１０１の内部の第１反射部１０５で反射した音波である。

【0025】

詳細には、本実施の形態に係る第１送受信部１０２は、音波を送出する部位及び音波を受信する部位を第１音響導波管１０１の内方へ向けて、第１音響導波管１０１の一端又は一端近傍に配置される。また、本実施の形態に係る第１送受信部１０２は、第１音響導波管１０１に固定される。

【0026】

ここで、「近傍」とは、ある位置から予め定められた範囲を意味し、例えば一端近傍は、一端から予め定められた範囲を意味する。以下においても、同様である。

【0027】

すなわち、第１送受信部１０２は、第１音波ＳＷ１を第１音響導波管１０１の内部へ送出し、第１音波ＳＷ１が第１音響導波管１０１の内部の第１反射部１０５で反射した第１反射波ＲＷ１を受信する。

【0028】

第１送受信部１０２は、第１反射波ＲＷ１を受信すると、第１反射信号ＦＳ１を含む第１受信信号ＲＳ１を出力する。第１反射信号ＦＳ１は、第１反射波ＲＷ１に応じた信号である。

【0029】

第１反射信号ＦＳ１を含む第１受信信号ＲＳ１は、第１反射信号ＦＳ１だけでなく、ノイズ信号を含むことが多い。そのため、第１反射信号ＦＳ１を含む第１受信信号ＲＳ１は、通常、第１反射信号ＦＳ１と完全には一致しておらず、第１反射信号ＦＳ１にノイズ信号を重畳した信号になる（図４（ａ）参照）。ノイズ信号は、第１送受信部１０２が受信する雑音（第１反射波ＲＷ１以外の音）に基づくノイズ信号、電気系統に起因するノイズ信号などを含む。電気系統に起因するノイズ信号としては、例えば、電子回路に混入する外来雑音に基づくノイズ信号がある。

【0030】

なお、図４（ａ）において、ノイズ信号のレベルは、分かり易くするため、第１反射信号ＦＳ１のレベルに対して大きく示している。第１反射信号ＦＳ１のレベルに対するノイズ信号のレベルの大きさは、実際には図４（ａ）に示すよりも小さいことが通常である。

【0031】

第１固定部材１０３は、第１送受信部１０２を基準点Ｐ１に対して固定するための部材である。本実施の形態では、第１固定部材１０３は、その基端が基準点Ｐ１に固定されるとともに、その先端に第１送受信部１０２が固定されている。第１固定部材１０３は、第１送受信部１０２を固定又は保持すればよく、その部位は先端でなくてもよい。

【0032】

すなわち、本実施の形態では、第１送受信部１０２は、第１固定部材１０３を用いて、基準点Ｐ１に対して固定される。これにより、第１送受信部１０２の位置は、基準点Ｐ１に対して関連付けられる。

【0033】

なお、第１送受信部１０２は、基準点Ｐ１との位置関係が関連付けられていれば、基準点Ｐ１に対して固定されていなくてもよい。

【0034】

第１固定部材１０３は、例えば、金属の棒であるが、その材料、材質、形状は適宜変更されてもよい。

【0035】

第２固定部材１０４は、第１反射部１０５を含む部材である。第１反射部１０５は、第１送受信部１０２から送出された第１音波ＳＷ１を反射する部位である。第１反射部１０５は、第１音響導波管１０１の内部に配置される。

【0036】

詳細には、第２固定部材１０４は、固定部１０４ａと、第１反射部１０５を含む円板部１０４ｂとを含む。

【0037】

固定部１０４ａは、その基端が測定点Ｐ２に固定されるとともに、その先端に円板部１０４ｂが固定されている。図１に示す例では、固定部１０４ａは、基端と先端との間が屈曲した概ねＬ字状の棒であるが、その形状は適宜変更されてもよい。

【0038】

円板部１０４ｂは、第１音響導波管１０１の内径よりも小さい径の円板状をなし、第１音響導波管１０１に緩やかに嵌まる。円板部１０４ｂは、第１音響導波管１０１の他端又は他端近傍に配置される。

【0039】

第１反射部１０５は、円板部１０４ｂが有する２つの主面のうち、固定部１０４ａが固定される面とは反対側の面、すなわち、第１音響導波管１０１の内方を向く面を形成する部位である。第１反射部１０５は、第１音響導波管１０１の長さ方向に延びるその内部空間を介して、第１送受信部１０２と対向する。

【0040】

第１反射部１０５は、例えば平面を形成する。なお、第１反射部１０５は、第１音波ＳＷ１を反射する形状であればよく、平面に限らず、曲面等であってもよい。

【0041】

すなわち、本実施の形態では、第１反射部１０５は、第２固定部材１０４を用いて、測定点Ｐ２に対して固定される。これにより、第１反射部１０５の位置は、測定点Ｐ２に対して関連付けられる。

【0042】

また、円板部１０４ｂは、上述の通り、第１音響導波管１０１の内径よりも小さい。そのため、第１反射部１０５は、第１音響導波管１０１の内部で移動可能である。

【0043】

なお、第２固定部材１０４は、これに限られない。例えば、第２固定部材１０４は、棒状の部材であってもよく、この場合、第１音響導波管１０１の内部に配置される第２固定部材１０４の端面が、第１反射部１０５として採用されてもよい。

【0044】

（測定装置１０６の機能的な構成例）
測定装置１０６は、第１時間に基づいて距離Ｒ又はその変化ΔＲを求めるための装置である。第１時間は、第１送受信部１０２によって第１音波ＳＷ１が送出されてから第１反射波ＲＷ１が受信されるまでの時間である。距離Ｒは、上述の通り、基準点Ｐ１と測定点Ｐ２との間の距離である。

【0045】

詳細には、測定装置１０６は、その機能的な構成例を図２に示すように、音波制御部１０８と、検出部１０９と、測定部１１０と、履歴記憶部１１１と、通信部１１２とを備える。

【0046】

音波制御部１０８は、パルス状の第１音波ＳＷ１を第１送受信部１０２に送出させる。詳細には例えば、音波制御部１０８は、送出信号を第１送受信部１０２に出力することで、パルス状の第１音波ＳＷ１を第１送受信部１０２に送出させる。

【0047】

図３は、第１音波ＳＷ１の波形の一例を示す図である。図３の横軸は時間（単位は、例えば、秒）であり、縦軸は音の大きさ（単位は、例えば、デシベル）を示す。図３に例示する第１音波ＳＷ１は、大きさがＡ１である時間長さ（パルス幅）がＰＴＳ１であり、かつ、それ以外の大きさが０である。パルス幅ＰＴＳ１は、例えば、０．５ｍＳ（ミリ秒）秒である。第１音波ＳＷ１は、例えば超音波であり、その周波数は例えば、２０ｋＨｚ～４０ｋＨｚである。

【0048】

図３に示す送出時期ＴＳ１は、第１送受信部１０２が第１音波ＳＷ１を送出した時期である。送出時期ＴＳ１は、第１送受信部１０２から第１音波ＳＷ１が送出される期間を代表する時点であればよく、例えば、第１音波ＳＷ１の時間軸上の中心である。

【0049】

図２を再び参照する。
検出部１０９は、第１送受信部１０２から出力される第１受信信号ＲＳ１に基づいて、第１反射波ＲＷ１の受信時期ＴＲ１を検出する。

【0050】

受信時期ＴＲ１は、第１送受信部１０２が第１反射波ＲＷ１を受信した時期である。受信時期ＴＲ１は、第１送受信部１０２によって第１反射波ＲＷ１が受信される期間を代表する時点であればよく、例えば、第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心である。検出部１０９は、第１送受信部１０２から出力される第１受信信号ＲＳ１に基づいて、第１送受信部１０２が受信する第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を検出する。

【0051】

図４（ａ）は、第１反射信号ＦＳ１を含む第１受信信号ＲＳ１の波形の一例を示す図である。図４（ａ）の横軸は時間（単位は、例えば、秒）であり、縦軸は信号レベル（単位は、例えば、ボルト）を示す。図４（ａ）に例示する第１反射信号ＦＳ１は、受信時期ＴＲ１に受信された第１反射波ＲＷ１に応じた信号であり、その信号レベルの最大値がＡＲ１、かつ、幅（時間長さ）がＰＴＲ１である。

【0052】

第１反射波ＲＷ１は、パルス状の第１音波ＳＷ１の反射波であるため、時間軸上の中心を介して概ね対称である。そのため、第１反射信号ＦＳ１も、第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心である受信時期ＴＲ１を介して概ね対称である。

【0053】

上述の通り、第１反射信号ＦＳ１を含む第１受信信号ＲＳ１はノイズ信号も含むことが多いが、通常、第１反射波ＲＷ１の信号レベルの方が、ノイズの信号レベルよりも大きい。そのため、図４（ａ）に示すように、第１反射信号ＦＳ１を含む第１受信信号ＲＳ１は、第１反射信号ＦＳ１と同様に、第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心である受信時期ＴＲ１を介して概ね対称である。

【0054】

検出部１０９は、第１反射信号ＦＳ１を含む第１受信信号ＲＳ１が第１反射信号ＦＳ１の時間軸上の中心を介して概ね対称であることを利用して、第１反射信号ＦＳ１の時間軸上の中心を検出する。本実施の形態では、第１反射信号ＦＳ１の時間軸上の中心が、第１送受信部１０２が受信する第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心である。

【0055】

なお、信号処理などに要する時間のために、第１反射信号ＦＳ１を含む第１受信信号ＲＳ１の時間軸上の中心に対応する時期と、第１送受信部１０２が第１反射波ＲＷ１を受信した受信時期ＴＲ１との間に時間的なズレが生じることがある。この場合、検出部１０９は、この時間的なズレに基づいて較正を行って、第１送受信部１０２が受信する第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を検出してもよい。

【0056】

図５を参照して、検出部１０９の詳細な機能的な構成を説明する。検出部１０９は、第１生成部１１３と、反射波検出部１１４と、中心特定部１１５とを含む。

【0057】

第１生成部１１３は、第１パルスＰＡ１（信号）を発生させる。

【0058】

第１パルスＰＡ１は、図４（ｂ）に示すように、１つの矩形波から構成されるパルスである。図４（ｂ）の点線で示す横軸は、時間軸である。第１パルスＰＡ１は、例えば、レベルがＡ２である時間長さ（パルス幅）がＰＴ２であり、それ以外のレベルが０の信号である。パルス幅ＰＴ２は、幅ＰＴＲ１よりも大きい（すなわち、ＰＴ２＞ＰＴＲ１）。パルス幅ＰＴ２は、例えば、幅ＰＴＲ１の約２倍である。レベルＡ２は、適宜定められてよいが、例えば１である。

【0059】

図５を再び参照する。
反射波検出部１１４は、第１送受信部１０２から出力される第１受信信号ＲＳ１と第１パルスＰＡ１とに基づいて、第１送受信部１０２が第１反射波ＲＷ１を受信したことを検出する。例えば、反射波検出部１１４は、第１受信信号ＲＳ１と第１パルスＰＡ１との積を時間軸に沿って足し合わせることで得られる値に基づいて、第１送受信部１０２が第１反射波ＲＷ１を受信したことを検出する。

【0060】

中心特定部１１５は、第１送受信部１０２が受信した第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を特定する。例えば、中心特定部１１５は、第１送受信部１０２から出力される第１受信信号ＲＳ１に基づいて、第１送受信部１０２が受信する第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を特定する。

【0061】

詳細には、中心特定部１１５は、第２生成部１１６と、パルス制御部１１７とを含む。

【0062】

第２生成部１１６は、第２パルスＰＡ２（信号）を発生させる。

【0063】

第２パルスＰＡ２は、図４（ｃ）に示すように、値がゼロとなる基準点ＲＰを介して点対称な１組の矩形波から構成されるパルスである。図４（ｃ）の点線で示す横軸は、時間軸である。

【0064】

第２パルスＰＡ２は、例えば、レベルが－Ａ３の第１矩形波ＦＰＡ２とレベルがＡ３の第２矩形波ＲＰＡ２とから構成され、それら全体の時間長さ（パルス幅）がＰＴ３であり、それ以外のレベルが０の信号である。パルス幅ＰＴ３は、パルス幅ＰＴ２と同じ程度であるか、又はパルス幅ＰＴ１よりも大きい（すなわち、ＰＴ３≧ＰＴ２）。レベルＡ３の大きさは、適宜定められてよいが、例えば１である。

【0065】

詳細には例えば、第１矩形波ＦＰＡ２は、値がゼロとなる基準点ＲＰより前の矩形波である。第１矩形波ＦＰＡ２は、レベルが－Ａ３である時間長さがＰＴ３／２である。第２矩形波ＲＰＡ２は、基準点ＲＰより後の矩形波である。第２矩形波ＲＰＡ２は、レベルがＡ３である時間長さがＰＴ３／２である。

【0066】

第１矩形波ＦＰＡ２と第２矩形波ＲＰＡ２とは、レベルの大きさが同じＡ３であり、かつ、その時間長さ（ＰＴ３／２）が等しい。そのため、第１矩形波ＦＰＡ２と第２矩形波ＲＰＡ２とは、値がゼロとなる基準点ＲＰを介して点対称である。なお、第１矩形波ＦＰＡ２のレベルがＡ３、第２矩形波ＲＰＡ２のレベルが－Ａ３、であってもよい。

【0067】

図５を再び参照する。
パルス制御部１１７は、反射波検出部１１４によって検出された第１反射信号ＦＳ１を含む第１受信信号ＲＳ１と第２パルスＰＡ２とに基づいて、第１送受信部１０２が受信する第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を特定する。

【0068】

詳細には例えば、パルス制御部１１７は、基準点ＲＰが第１反射信号ＦＳ１の時間軸上の中心となるように、第２生成部１１６が第２パルスＰＡ２を発生させるタイミング（発生タイミング）を調整する。より詳細には、パルス制御部１１７は、第１受信信号ＲＳ１と第２パルスＰＡ２との積を時間軸に沿って足し合わせることで得られる第２合算値が小さく（望ましくは、ゼロに）なるように、第２生成部１１６が第２パルスＰＡ２を発生させるタイミングを調整する。第２パルスＰＡ２が図４（ｃ）に示す波形である場合、パルス制御部１１７は、第２合算値が「正」であれば発生タイミングを早くし、第２合算値が「負」であれば発生タイミングを遅くするように調整する。

【0069】

そして、パルス制御部１１７は、調整した第２パルスＰＡ２に基づいて、第１反射信号ＦＳ１の時間軸上の中心を検出する。第１反射信号ＦＳ１の時間軸上の中心を検出すると、パルス制御部１１７は、発生タイミングを調整した第２パルスＰＡ２の基準点ＲＰに基づいて、第１反射信号ＦＳ１の時間軸上の中心を特定する。

【0070】

第１反射信号ＦＳ１と第１反射波ＲＷ１とは時間軸上で対応しているので、それらの時間軸上の中心も対応している。そのため、第１反射信号ＦＳ１の時間軸上の中心を特定することで、パルス制御部１１７は、第１送受信部１０２が受信した第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を特定することができる。

【0071】

なお、パルス制御部１１７は、反射波検出部１１４によって検出された第１反射信号ＦＳ１を用いずに、第１受信信号ＲＳ１を直接的に用いて、第１送受信部１０２が受信した第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を検出してもよい。この場合、測定装置１０６は、第１生成部１１３及び反射波検出部１１４を含まなくてもよい。

【0072】

図２を再び参照する。
測定部１１０は、第１時間に基づいて、伝播距離ＤＴ、伝播距離ＤＴの変化ΔＤＴ、距離Ｒ、距離Ｒの変化ΔＲを求める。ここで、伝播距離ＤＴは、第１送受信部１０２（例えば、音波を送受信する部位）と、第１反射部１０５との間の距離である。

【0073】

詳細には、測定部１１０は、図６に示すように機能的に、時間取得部１１８と、距離取得部１１９とを含む。

【0074】

時間取得部１１８は、送出時期ＴＳ１と受信時期ＴＲ１とに基づいて、第１時間を取得する。

【0075】

距離取得部１１９は、時間取得部１１８が求めた第１時間に基づいて、伝播距離ＤＴ、伝播距離ＤＴの変化ΔＤＴ、距離Ｒ、距離Ｒの変化ΔＲなどを求める。

【0076】

より詳細には例えば、距離取得部１１９は、時間取得部１１８が求めた第１時間と音速とに基づいて、伝播距離ＤＴを求める。距離取得部１１９は、基準点Ｐ１と第１送受信部１０２との位置関係、第１反射部１０５と測定点Ｐ２との位置関係を予め保持し、これらの位置関係と伝播距離ＤＴとに基づいて、距離Ｒを求める。

【0077】

また例えば、距離取得部１１９は、過去に求めた伝播距離ＤＴと現在の伝播距離ＤＴとに基づいて、例えば現在の伝播距離ＤＴから過去に求めた伝播距離ＤＴを差し引く演算を行うことで、伝播距離ＤＴの変化ΔＤＴを求める。距離取得部１１９は、過去に求めた距離Ｒと現在の距離Ｒとに基づいて、例えば現在の距離Ｒから過去に求めた距離Ｒを差し引く演算を行うことで、距離Ｒの変化ΔＲ（＝現在の距離Ｒ－過去に求めた距離Ｒ）を求める。

【0078】

距離取得部１１９は、測定の結果を含む測定情報を生成して履歴記憶部１１１に記憶させる。測定情報は、伝播距離ＤＴ、その変化ΔＤＴ、距離Ｒ、その変化ΔＲを含む。履歴記憶部１１１は、測定情報の履歴を記憶するための記憶部である。

【0079】

通信部１１２は、通信ネットワークＮを介して外部装置１０７（図１参照）と通信する。通信部１１２は、例えば測定情報を外部装置１０７へ送信する。外部装置１０７は、測定装置１０６以外の装置である。例えば、外部装置１０７は、測定情報を管理するための装置である。

【0080】

これまで、本発明の実施の形態１に係る測定システム１００の機能的な構成について主に説明した。ここから、本実施の形態に係る測定システム１００の動作について説明する。

【0081】

（測定システム１００の動作）
測定システム１００は、図７にフローチャートの一例を示す測定処理を実行する。測定処理は、任意に設定される基準点Ｐ１と測定点Ｐ２との間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを測定するための処理である。

【0082】

測定処理を開始する前に、第１音響導波管１０１が基準点Ｐ１と測定点Ｐ２との間に配置される。

【0083】

例えば、測定システム１００を用いて地滑りや法面などの地表面の動きを測定する場合、基準点Ｐ１は、基準となる地表面に設定される。具体的には例えば、第１固定部材１０３の一部を地面に固定するなどの適宜の方法で、第１固定部材１０３が基準点Ｐ１に関連付けて固定されるとよい。測定点Ｐ２は、基準点Ｐ１に対する動きを測定する対象となる地表面に設定される。具体的には例えば、第２固定部材１０４の一部を地面に固定するなどの適宜の方法で、第２固定部材１０４が測定点Ｐ２に関連付けて固定されるとよい。この場合例えば、第１音響導波管１０１は、屋外の基準点Ｐ１と測定点Ｐ２との間の地表面に置かれるとよい。

【0084】

また例えば、測定システム１００を用いて構造物間（例えば、橋脚間、建物間）の距離を測定する場合、基準点Ｐ１は、基準となる構造物の特定部位、地盤などに設定され、測定点Ｐ２は、基準点Ｐ１に対する動きを測定する対象となる構造物の特定部位に設定される。この場合例えば、第１音響導波管１０１は、基準点Ｐ１と測定点Ｐ２との間の空中に配置されてもよく、一部又は概ね全体が地面に置かれてもよい。

【0085】

なお、基準点Ｐ１と測定点Ｐ２とはこれらに限定されない。第１音響導波管１０１は、屋内に配置されてもよく、屋外と屋内とにまたがって配置されてもよい。第１音響導波管１０１の一部又は全部は、土中などに埋設されてもよい。

【0086】

第１送受信部１０２は、例えば、基準点Ｐ１に固定された第１固定部材１０３に取り付けられるとともに、第１音響導波管１０１の内部へ第１音波ＳＷ１を送出できるように第１音響導波管１０１（例えば、その一端）に取り付けられる。これにより、第１送受信部１０２は、基準点Ｐ１に関連付けて設けられる。

【0087】

第１反射部１０５は、例えば、測定点Ｐ２に固定された第２固定部材１０４に取り付けられるとともに、第１音波ＳＷ１を反射させるために第１音響導波管１０１の内部に配置される。これにより、第１反射部１０５は、測定点Ｐ２に関連付けて設けられる。

【0088】

このような準備の後に、測定装置１０６は、例えばユーザからの指示に応じて測定処理を開始する。

【0089】

図７を参照する。
音波制御部１０８は、第１送受信部１０２に第１音波ＳＷ１を送出させる。例えば、音波制御部１０８は、第１音波ＳＷ１を送出させるための送出信号を第１送受信部１０２に出力する。これに応じて、第１送受信部１０２は、第１音波ＳＷ１を送出する（ステップＳ１０１）。

【0090】

ステップＳ１０１において、第１送受信部１０２は、１つのパルス状の第１音波ＳＷ１を送出するとよい。ステップＳ１０１を実行した後、第１送受信部１０２は、第１音響導波管１０１の内部の音波を受信し、受信した音波に応じた第１受信信号ＲＳ１を出力する。

【0091】

検出部１０９は、第１受信信号ＲＳ１に基づいて、第１送受信部１０２が第１反射波ＲＷ１を受信したことを検出する（ステップＳ１０２）。

【0092】

図８は、本実施の形態に係る検出処理（ステップＳ１０２）の詳細例を示すフローチャートである。

【0093】

反射波検出部１１４は、第１送受信部１０２から第１受信信号ＲＳ１を取得する（ステップＳ１１１）。

【0094】

第１送受信部１０２は、例えば、音波を受信すると、その音波に応じた第１受信信号ＲＳ１を概ねリアルタイムで出力する。反射波検出部１１４は、ステップＳ１０１が実行された後、第１送受信部１０２からリアルタイムで出力される第１受信信号ＲＳ１を継続的に取得する。反射波検出部１１４は、取得した第１受信信号ＲＳ１を保持してもよい。

【0095】

第１生成部１１３及び第２生成部１１６は、それぞれ、第１パルスＰＡ１及び第２パルスＰＡ２を発生させる（ステップＳ１１２）。

【0096】

このとき、第１生成部１１３及び第２生成部１１６は、同期した（すなわち、時間軸上の中心位置が同じ）第１パルスＰＡ１及び第２パルスＰＡ２を発生させるとよい。また、第１生成部１１３及び第２生成部１１６は、パルス幅ＰＴ２，ＰＴ３が同じ第１パルスＰＡ１及び第２パルスＰＡ２を発生させてもよい。これにより、第１パルスＰＡ１及び第２パルスＰＡ２の発生時期（基準点ＲＰを除いて、０ではない時期）は、概ね一致する。

【0097】

反射波検出部１１４は、ステップＳ１１１にて取得する第１受信信号ＲＳ１と第１パルスＰＡ１とに基づいて、第１反射波ＲＷ１を検出したか否かを判定する（ステップＳ１１３）。

【0098】

詳細には例えば、反射波検出部１１４は、第１送受信部１０２から出力される第１受信信号ＲＳ１と第１パルスＰＡ１とを時間軸に沿って乗算した値を第１パルスＰＡ１のパルス幅ＰＴ２の全体で足し合わせる。なお、第１受信信号ＲＳ１と第１パルスＰＡ１とを時間軸に沿って乗算する際に、第１パルスＰＡ１のレベルＡ２は、例えば第１受信信号ＲＳ１のレベルＡＲ１と等しくするなど、適宜修正されてもよい。

【0099】

反射波検出部１１４は、足し合わせることによって得られる第１合算値と第１閾値とを比較する。反射波検出部１１４は、第１合算値と第１閾値とを比較した結果に基づいて、第１受信信号ＲＳ１に含まれる第１反射信号ＦＳ１を検出する。第１閾値は、予め定められる値である。

【0100】

パルス幅ＰＴ２は、パルス幅ＰＴ１より大きいため、通常、第１反射波ＲＷ１のパルス幅よりも大きい。また、第１受信信号ＲＳ１に含まれるノイズは、通常、第１反射波ＲＷ１よりも小さい。さらに、例えば外来雑音に基づくノイズ信号のように、第１反射波ＲＷ１よりも高い周波数であり、かつ、そのレベルがゼロを中心に時間軸に沿って概ね正負均一に生じるノイズの場合、時間軸に沿って加算すること（電気回路のローパスフィルタを通過させること）で、ノイズは互いに打ち消されて概ねゼロとみなせる程度に小さくなる。そのため、第１合算値は、時間軸に沿った、第１反射信号ＦＳ１と第１パルスＰＡ１との重なり度合いを精度良く表す値となる。

【0101】

第１合算値が大きいほど、第１パルスＰＡ１と乗算した第１受信信号ＲＳ１の当該部分が第１反射信号ＦＳ１を含む可能性が高い。そのため、反射波検出部１１４は、例えば第１合算値が第１閾値よりも大きい場合に、第１反射波ＲＷ１を検出したと判定する。また例えば、第１合算値が第１閾値以下である場合に、反射波検出部１１４は、第１反射波ＲＷ１を検出していないと判定する。

【0102】

第１受信信号ＲＳ１は、上述の通り、第１送受信部１０２が受信した音波に応じて出力される信号である。そのため、第１受信信号ＲＳ１は、上述の通り、第１反射波ＲＷ１だけでなく、ノイズに対応する信号を含むことがある。また、一般的に、音響導波管では第１反射波ＲＷ１の振幅変動が大きくなることがある。第１反射信号ＦＳ１と第１パルスＰＡ１との重なり度合いに基づいて第１反射信号ＦＳ１を検出することで、ノイズや振幅変動が検出精度に与える影響を軽減することができるため、第１受信信号ＲＳ１から第１反射信号ＦＳ１を精度良く検出することができる。そのため、第１反射波ＲＷ１が受信されたことを、を精度良く検出することができる。

【0103】

第１反射波ＲＷ１を検出していないと判定された場合（ステップＳ１１３；Ｎｏ）、第１生成部１１３及び第２生成部１１６は、ステップＳ１１２を再び実行する。

【0104】

第１反射波ＲＷ１を検出したと判定された場合（ステップＳ１１３；Ｎｏ）、パルス制御部１１７は、ステップＳ１１３にて第１反射波ＲＷ１を検出したと判定された第１受信信号ＲＳ１と第２パルスＰＡ１とに基づいて、第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を検出したか否かを判定する（ステップＳ１１４）。

【0105】

詳細には例えば、パルス制御部１１７は、第１反射信号ＦＳ１を含む第１受信信号ＲＳ１と第２パルスＰＡ２とを時間軸に沿って乗算した値を第２パルスＰＡ２のパルス幅ＰＴ３の全体で足し合わせることで、第２合算値を求める。なお、第１受信信号ＲＳ１と第２パルスＰＡ２とを時間軸に沿って乗算する際に、第２パルスＰＡ２のレベルＡ３は、例えば第１受信信号ＲＳ１のレベルＡＲ１と等しくするなど、適宜修正されてもよい。

【0106】

パルス制御部１１７は、第２合算値と第２閾値とを比較する。パルス制御部１１７は、第２合算値と第２閾値とを比較した結果に基づいて、第１受信信号ＲＳ１に含まれる第１反射信号ＦＳ１の時間軸上の中心を検出する。

【0107】

パルス幅ＰＴ３は、パルス幅ＰＴ１より大きいため、通常、第１反射波ＲＷ１のパルス幅よりも大きい。また、例えば外来雑音に基づくノイズ信号のように、第１反射波ＲＷ１よりも高い周波数であり、かつ、そのレベルがゼロを中心に時間軸に沿って概ね正負均一に生じるノイズの場合、時間軸に沿って加算すること（電気回路のローパスフィルタを通過させること）で、ノイズは互いに打ち消されて概ねゼロとみなせる程度に小さくなる。そのため、第２合算値は、第１反射信号ＦＳ１と第２パルスＰＡ２との時間軸に沿った中心の一致度合いを精度良く表す値となる。

【0108】

より詳細には、第２合算値が０に近いほど、第２パルスＰＡ２の基準点ＲＰが第１反射信号ＦＳ１の時間軸に沿った中心に近い可能性が高い。そのため、パルス制御部１１７は、例えば第２合算値が第２閾値よりも小さい場合に、第１反射波ＲＷ１の中心を検出したと判定する。また例えば、第２合算値が第２閾値以上である場合に、パルス制御部１１７は、第１反射波ＲＷ１の中心を検出していないと判定する。

【0109】

第２閾値は、予め定められる適宜の値でよいが、例えば、第１合算値の１／１０００である。一般的に、第１受信信号ＲＳ１の電圧レベルは距離Ｒに応じて変動するため、第２閾値が第１合算値の１／１０００程度であれば、第２合算値を０とみなすことができる。

【0110】

反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を検出していないと判定した場合（ステップＳ１１４；Ｎｏ）、パルス制御部１１７は、第２パルスＰＡ２を発生させるタイミング（発生タイミング）を調整する（ステップＳ１１５）。

【0111】

詳細には例えば、パルス制御部１１７は、第２合算値が第２閾値よりも小さくなるように、第２生成部１１６が第２パルスＰＡ２を発生させるタイミング（発生タイミング）を調整する。

【0112】

発生タイミングの調整方法について、図４（ｃ）に示す第２パルスＰＡ２を例に説明する。図４（ｃ）に示す第２パルスＰＡ２は、基準点ＲＰより前の第１矩形波ＦＰＡ２のレベルが正で、基準点ＲＰより後の第２矩形波ＲＰＡ２のレベルが負である。

【0113】

この場合において、第２合算値が正の値となるときは、基準点ＲＰが時間軸に沿って第１反射波ＲＷ１の中心よりも遅れている。そのため、パルス制御部１１７は、現在の設定よりも予め定められた時間だけ早く第２パルスＰＡ２を発生させるように、第２生成部１１６を制御する。

【0114】

第２合算値が負の値となるときは、基準点ＲＰが時間軸に沿って第１反射波ＲＷ１の中心よりも早い。そのため、パルス制御部１１７は、現在の設定よりも予め定められた時間だけ遅く第２パルスＰＡ２を発生させるように、第２生成部１１６を制御する。

【0115】

本実施の形態では、第１パルスＰＡ１及び第２パルスＰＡ２が同期しているので、第２パルスＰＡ２とともに、第１パルスＰＡ１の発生タイミングも同様に調整される。

【0116】

続けて、ステップＳ１１１以降の処理が再び実行される。次のステップＳ１１２では、ステップＳ１１５で調整された発生タイミングで第１パルスＰＡ１及び第２パルスＰＡ２が発生することになる。

【0117】

第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を検出したと判定した場合（ステップＳ１１４；Ｙｅｓ）、パルス制御部１１７は、第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を特定し（ステップＳ１１６）、測定処理（図７参照）へ戻る。

【0118】

詳細には例えば、検出された第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心は、調整された第２パルスＰＡ２の基準点ＲＰと時間軸上で対応する。そのため、パルス制御部１１７は、第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を、第１送受信部１０２が受信した第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心として特定する。

【0119】

ここで、第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を検出したと判定した場合には（ステップＳ１１４；Ｙｅｓ）、パルス制御部１１７は、ステップＳ１１５のような発生タイミングの調整を行わない。そのため、第１パルスＰＡ１及び第２パルスＰＡ２は、良好な発生タイミングを維持することができる。従って、第１反射波ＲＷ１が受信された時期を正確に追跡することが可能になる。

【0120】

図７を再び参照する。
時間取得部１１８は、送出時期ＴＳ１と受信時期ＴＲ１とに基づいて、第１時間を求める（ステップＳ１０３）。

【0121】

詳細には例えば、時間取得部１１８は、ステップＳ１０１が実行された時期に基づいて、第１音波ＳＷ１の送出時期ＴＳ１を特定する。

【0122】

また例えば、時間取得部１１８は、ステップＳ１０２での第１反射波ＲＷ１の検出結果に基づいて、第１反射波ＲＷ１の受信時期ＴＲ１を特定する。本実施の形態では、時間取得部１１８は、ステップＳ１１６にて特定された第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心に対応する時期を第１反射波ＲＷ１の受信時期ＴＲ１として取得する。

【0123】

第１受信信号ＲＳ１は、上述の通り、第１送受信部１０２が受信した音に応じて出力される信号である。そのため、第１受信信号ＲＳ１は、第１反射波ＲＷ１だけでなく、ノイズに対応する信号を含むことがある。また、一般的に、音響導波管では第１反射波ＲＷ１の振幅変動が大きい。このような場合であっても、ステップＳ１１４のように第１反射波ＲＷ１の全面積の中央値を用いることで、第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を精度良く検出することができる。従って、第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を精度良く特定し、第１時間を正確に求めることができる。

【0124】

そして、時間取得部１１８は、送出時期ＴＳ１と受信時期ＴＲ１との差に基づいて、第１時間を取得する。なお、第１時間を取得する方法は、これに限られず、時間取得部１１８は、第１音波ＳＷ１の送出時期ＴＳ１から、第１反射波ＲＷ１の受信時期ＴＲ１までの時間を計測することで、第１時間を取得してもよい。

【0125】

距離取得部１１９は、ステップＳ１０３にて求められた第１時間に基づいて、第１送受信部１０２と第１反射部１０５との間の距離である伝播距離ＤＴなどを求める（ステップＳ１０４）。

【0126】

第１時間は、第１音波ＳＷ１が第１送受信部１０２と第１反射部１０５との間を往復する時間である。そのため、伝播距離ＤＴは、音速をｖとすると、ＤＴ＝ｖ×第１時間／２の演算により求められる。

【0127】

音速ｖ（ｍ／ｓ）は、温度をＴ（℃）として、例えば、ｖ＝３３１．５＋０．６０７１×Ｔの演算により求められる。音速を決定するための温度には、例えば第１音響導波管１０１の近傍で測定された気温が採用されるとよい。第１音響導波管１０１が屋外に配置される場合、温度Ｔ（℃）は、一般的に、マイナス数度～５０度程度である。

【0128】

また例えば、第１音響導波管１０１の近傍の複数の測定点で温度を計測し、その平均値が音速を決定するための温度に採用されてもよい。距離取得部１１９は、例えばユーザの入力により、音速ｖを取得してもよい。また、距離取得部１１９は、例えばユーザの入力により、温度Ｔを取得し、取得した温度と上述の式に基づいて音速ｖを取得してもよい。

【0129】

本実施の形態では、上述の通り、第１送受信部１０２と第１反射部１０５とはそれぞれ基準点Ｐ１と測定点Ｐ２とに対して固定されている。距離取得部１１９は、第１送受信部１０２と基準点Ｐ１との位置関係として、第１送受信部１０２と基準点Ｐ１との間の距離を予め保持するとよい。また、距離取得部１１９は、第１反射部１０５と測定点Ｐ２との位置関係として、第１反射部１０５と測定点Ｐ２との間の距離を予め保持するとよい。距離取得部１１９は、例えば、予め保持されたこれらの距離と、伝播距離ＤＴとに基づいて、基準点Ｐ１と測定点Ｐ２との間の距離Ｒを求める。

【0130】

距離取得部１１９は、履歴記憶部１１１に記憶された測定情報を参照し、過去に求めた伝播距離ＤＴ及び距離Ｒを取得する。距離取得部１１９は、ステップＳ１０４にて求めた現在の伝播距離ＤＴと、過去に求めた伝播距離ＤＴとの差に基づいて、伝播距離ＤＴの変化ΔＤＴを取得する。同様に、距離取得部１１９は、ステップＳ１０４にて求めた現在の距離Ｒと、過去に求めた距離Ｒとの差に基づいて、距離Ｒの変化ΔＲを取得する。

【0131】

距離取得部１１９は、ステップＳ１０４で求めた伝播距離ＤＴなどを含む測定情報１１１ａを生成する（ステップＳ１０５）。距離取得部１１９は、生成した測定情報を履歴記憶部１１１に記憶させる。

【0132】

図９は、測定情報１１１ａの構成の一例を示す図である。同図に示す測定情報は、測定時期と、伝播距離ＤＴと、伝播距離ＤＴの変化ΔＤＴと、距離Ｒと、距離Ｒの変化ΔＲとを関連付ける。測定時期は、測定された時期に関する情報であり、測定された日付、時刻などを含む。伝播距離ＤＴ、距離Ｒ、変化ΔＤＴ、変化ΔＲは、いずれもステップＳ１０４で求められる距離又はその変化である。

【0133】

本実施の形態では、上述の通り、第１送受信部１０２と第１反射部１０５とは、それぞれ、基準点Ｐ１と測定点Ｐ２とに対して固定されている。そのため、変化ΔＤＴと変化ΔＲとは概ね等しくなる。そのため、距離Ｒ自体を管理せず、その変化ΔＲを管理する場合には、第１送受信部１０２と基準点Ｐ１との位置関係や、第１反射部１０５と測定点Ｐ２との位置関係は、距離取得部１１９に予め保持されなくてもよい。

【0134】

また、第１送受信部１０２と第１反射部１０５はそれぞれ基準点Ｐ１と測定点Ｐ２に関連付けられていればよく、例えば、例えば、第１送受信部１０２（例えば、第１送受信部１０２が第１音波ＳＷ１を送出し第１反射波ＲＷ１を受信する部位）が、基準点Ｐ１とされてもよい。また例えば、第１反射部１０５が測定点Ｐ２とされてもよい。

【0135】

なお、距離取得部１１９は、伝播距離ＤＴ、その変化ΔＤＴ、距離Ｒ、その変化ΔＲの少なくとも１つを求めればよい。また、測定情報は、距離取得部１１９が求めた伝播距離ＤＴ、その変化ΔＤＴ、距離Ｒ、その変化ΔＲの少なくとも１つを含めばよい。

【0136】

通信部１１２は、ステップＳ１０５で生成した測定情報を通信ネットワークＮを介して外部装置１０７へ送信し（ステップＳ１０６）、測定処理を終了する。

【0137】

このような測定処理を実行することにより、第１送受信部１０２と第１反射部１０５との間の伝播距離ＤＴ又はその変化ΔＤＴを測定することができる。また、第１送受信部１０２と第１反射部１０５とは異なる２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを測定する場合であっても、任意の２点（基準点Ｐ１、測定点Ｐ２）のそれぞれに関連付けて第１送受信部１０２と第１反射部１０５を設定することで、距離Ｒ又はその変化ΔＲを測定することができる。

【0138】

このような測定処理は、例えば１日、１週間、１ヶ月などの予め定められた時間や、予め定められた時間間隔で実行されてもよい。これにより、測定情報１１１ａの履歴を収集して管理し、例えば、地表面の動きなどを監視することができる。このとき、最初の測定処理で固定又は設置された第１固定部材１０３、第２固定部材１０４及び第１音響導波管１０１は、そのまま固定又は設置された状態にしておいて、２回目以降の測定処理でも用いられるとよい。これにより、繰り返し実行される各測定処理で、共通の基準点Ｐ１、測定点Ｐ２及び第１音響導波管１０１を利用することができるので、距離Ｒの変化ΔＲを正確に測定することができる。

【0139】

なお、測定処理は、第１時間よりも長い予め定められた時間間隔で、例えば所定回数やユーザから終了の指示を受けるまで、繰り返し実行されてもよい。そして、各測定処理で求められた距離Ｒ、その変化ΔＲなどの平均値が、距離Ｒ、その変化ΔＲなどとして採用されてもよい。

【0140】

これまで、本発明の実施の形態１に係る測定システム１００の動作について説明した。ここから、本実施の形態に係る測定システム１００の物理的な構成例について説明する。

【0141】

（測定システム１００の物理的な構成例）
図１０は、第１送受信部１０２の物理的な構成例を示す図である。第１送受信部１０２は、例えば、音波素子９１０と、音波発生器９１２と、受信回路９１４と、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器９１６とを含む。

【0142】

音波素子９１０は、パルス状の音波を発生させるとともに音波（反射波）を受信する素子である。音波素子９１０は、例えば、圧電素子である。

【0143】

音波発生器９１２は、音波素子９１０にパルス状の音波を発生させる回路である。

【0144】

受信回路９１４は、音波素子９１０から出力されるアナログ信号を受信する回路である。受信回路９１４は、例えば、増幅回路、整流回路、フィルタ回路、バッファ回路などから構成される。

【0145】

Ａ／Ｄ変換器９１６は、アナログ信号をデジタル信号に変換する回路である。

【0146】

Ａ／Ｄ変換器９１６と音波発生器９１２とは、測定装置１０６に接続されて、データを送受信する。この接続は、有線であっても無線であってもよい。

【0147】

第１送受信部１０２は、例えば１つのユニットで構成されて、ケース９１８に収容される。ケース９１８を含むことによって、音波発生素子を保護することができるとともに、第１音響導波管１０１の音響的な整合をとることができる。

【0148】

なお、第１送受信部１０２は、配線などで接続された複数のユニットで構成されてもよい。第１送受信部１０２は、音波を発生させる素子と音波を受信する素子とを個別に含んでもよい。

【0149】

図１１は、測定装置１０６の物理的な構成例を示す図である。測定装置は、物理的には例えば、バス１０１０と、プロセッサ１０２０と、メモリ１０３０と、ストレージデバイス１０４０と、ネットワークインタフェース１０５０と、ユーザインタフェース１０６０と、入出力インタフェース１０７０とを含む。

【0150】

バス１０１０は、プロセッサ１０２０、メモリ１０３０、ストレージデバイス１０４０、ネットワークインタフェース１０５０、ユーザインタフェース１０６０、入出力インタフェース１０７０が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ１０２０などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。

【0151】

プロセッサ１０２０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）やＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などで実現されるプロセッサである。メモリ１０３０は、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などで実現される主記憶装置である。

【0152】

ストレージデバイス１０４０は、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）、メモリカード、又はＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）などで実現される補助記憶装置である。ストレージデバイス１０４０は、測定装置１０６の機能を実現するためのプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ１０２０がこれら各プログラムモジュールをメモリ１０３０に読み込んで実行することで、そのプログラムモジュールに対応する機能が実現される。

【0153】

ネットワークインタフェース１０５０は、測定装置１０６を通信ネットワークＮに接続するためのインタフェースである。

【0154】

ユーザインタフェース１０６０は、ユーザが情報を入力するためのインタフェースとしてのタッチパネル、キーボード、マウスなど、及び、ユーザに情報を提示するためのインタフェースとしての液晶パネルなどである。

【0155】

入出力インタフェース１０７０は、第１送受信部１０２との間で信号を送受信するためのインタフェースである。

【0156】

以上、本発明の実施の形態１について説明した。

【0157】

（作用・効果）
本実施の形態によれば、測定システム１００は、第１音響導波管１０１と、第１送受信部１０２と、測定装置１０６とを備える。第１音響導波管１０１は、パルス状の第１音波ＳＷ１を伝播させるための部材である。第１送受信部１０２は、第１音波ＳＷ１を第１音響導波管１０１の内部へ送出し、第１音波ＳＷ１が第１音響導波管１０１の内部の第１反射部１０５で反射した反射波（第１反射波ＲＷ１）を受信する。測定装置１０６は、第１音波ＲＷ１が送出されてから反射波（第１反射波ＲＷ１）が受信されるまでの第１時間に基づいて、第１送受信部１０２と第１反射部１０５との間の距離ＤＴ又はその変化ΔＤＴを求める。

【0158】

また本実施の形態によれば、測定装置１０６は、音波制御部１０８と、検出部１０９と、測定部１１０とを備える。音波制御部１０８は、パルス状の第１音波ＳＷ１を第１送受信部１０２に送出させる。検出部１０９は、第１音波ＳＷ１が第１音響導波管１０１の内部の第１反射部１０５で反射した反射波（第１反射波ＲＷ１）の受信を検出する。測定部１１０は、第１音波ＳＷ１が送出されてから反射波（第１反射波ＲＷ１）が受信されるまでの第１時間に基づいて、第１送受信部１０２と第１反射部１０５との間の距離ＤＴ又はその変化ΔＤＴを求める。

【0159】

これにより、第１送受信部１０２と第１反射部１０５を任意の２点（基準点Ｐ１、測定点Ｐ２）に関連付けて設定することで、任意の２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを測定することができる。従って、音波を用いて任意の２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを測定することが可能になる。

【0160】

また、第１音波ＳＷ１及び第１反射波ＲＷ１は第１音響導波管１０１の内部を伝播する。そのため、第１音波ＳＷ１及び第１反射波ＲＷ１の伝播領域を限定するとともに、これらの伝播に対する外部の影響を受け難くすることができる。そのため、第１音波ＳＷ１及び第１反射波ＲＷ１を安定して伝播させることができる。従って、音波を用いて任意の２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを、安定的にかつ容易に測定することが可能になる。

【0161】

また、測定システム１００は機械的な可動部を殆ど含まないため、堅牢かつコンパクトな測定システム１００を提供することが可能になる。さらに、音波素子９１０は一般的に比較的安価である。そのため、電波、光などを用いて距離を測定する場合に比べて、経済的に優れた測定システム１００を提供することが可能になる。

【0162】

一般的に、距離を測定するために、光、電波、音波が用いられることがある。しかし、光、電波、音波を用いる場合、基準点Ｐ１と測定点Ｐ２との間には、これらが伝播するための直線的な空間が必要になり、その間に入り込む障害物があると、距離の測定が困難になる可能性がある。特に例えば基準点Ｐ１や測定点Ｐ２の一方又は両方を屋外に設定する場合、一般的な光、電波、音波を用いて距離を測定すると、雨、雪、霧、植生、地表面の凹凸、石などの測定環境の影響で、距離の測定が困難になることがある。さらに、測定環境の影響で、予期せぬ反射に起因するマルチパスルなどが生じて測定結果の誤差が大きくなることもある。

【0163】

本実施の形態に係る測定システム１００では、基準点Ｐ１と測定点Ｐ２との間に第１音響導波管１０１を設置すればよい。例えば、基準点Ｐ１と測定点Ｐ２との間の直線的な空間を確保することが困難な場合であっても、第１音響導波管１０１を設置することは容易であることが多い。また、上述の通り、第１音波ＳＷ１及び第１反射波ＲＷ１の伝播領域を限定するとともに、これらの伝播に対する外部の影響を受け難くすることができるので、測定環境の影響を受け難くなる。そのため、一般的に距離の測定が困難である場合や、測定結果の誤差が大きくなる場合であっても、音波を用いて任意の２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを、安定的にかつ容易に測定することが可能になる。

【0164】

屋外で長期にわたって２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを観測する場合などであっても、金属、樹脂、ゴムなどで作られた第１音響導波管１０１であれば、損傷し難い。これによっても、音波を用いて任意の２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを、安定的にかつ容易に測定することが可能になる。

【0165】

また、第１音響導波管１０１の損傷のおそれがある場合には、測定システム１００は、第１音響導波管１０１を内部に収容する保護管をさらに備えてもよい。これにより、より牽牛な測定システム１００を提供することが可能になる。

【0166】

本実施の形態によれば、第１反射部１０５は、第１音響導波管１０１の内部で移動可能である。これにより、第１反射部１０５を測定点Ｐ２に容易に関連付けて位置付けることができる。従って、音波を用いて任意の２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを、容易に測定することが可能になる。

【0167】

特に複数回にわたって２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを観測する場合には、例えば、初回の測定時に配置した第１音響導波管１０１を、第１送受信部１０２を取り付けるとともに第１反射部１０５を内部に配置した状態で置いておくとよい。第１反射部１０５が移動するので、同じ２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲの測定を容易に繰り返すことができる。従って、音波を用いて任意の２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを、複数回にわたって容易に測定することが可能になる。

【0168】

本実施の形態によれば、第１送受信部１０２を基準点Ｐ１に対して固定するための第１固定部材１０３を備える。これにより、第１送受信部１０２を基準点Ｐ１に容易に関連付けることができる。従って、音波を用いて任意の２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを、容易に測定することが可能になる。

【0169】

特に複数回にわたって２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを観測する場合には、第１送受信部１０２を基準点Ｐ１に対して固定して位置付けておくことができる。従って、音波を用いて任意の２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを、複数回にわたって容易に測定することが可能になる。

【0170】

本実施の形態によれば、第１音響導波管１０１の内部に配置される第１反射部１０５を含んでおり、第１反射部１０５を測定点Ｐ２に対して固定するための第２固定部材１０４を備える。これにより、第１反射部１０５を測定点Ｐ２に容易に関連付けることができる。従って、音波を用いて任意の２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを、容易に測定することが可能になる。

【0171】

特に複数回にわたって２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを観測する場合には、第１反射部１０５を測定点Ｐ２に対して固定して位置付けておくことができる。従って、音波を用いて任意の２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを、複数回にわたって容易に測定することが可能になる。

【0172】

本実施の形態によれば、第１音響導波管１０１は、可撓性を有する。これにより、凹凸、障害物などがある場所であっても、第１音響導波管１０１を容易に配置することができる。従って、音波を用いて任意の２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを、容易に測定することが可能になる。

【0173】

本実施の形態によれば、第１反射波ＲＷ１が受信される時期ＴＲ１は、第１送受信部１０２が第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を受信した時期である。測定装置１０６は、第１送受信部１０２から出力される第１受信信号ＲＳ１に基づいて、第１送受信部１０２が受信する第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を検出する。

【0174】

これにより、第１反射波ＲＷ１の受信時期ＴＲ１を正確に取得することができる。また、測定を繰り返す場合、いずれの測定においても、第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心に基づいて、その受信時期ＴＲ１を決定することができる。そのため、測定のたびに、第１反射波ＲＷ１の時間軸上の異なる点に基づいてその受信時期ＴＲ１を決定することが殆どなくなるので、第１反射波ＲＷ１の受信時期ＴＲ１を安定して取得することができる。従って、音波を用いて任意の２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを、精度良く安定して測定することが可能になる。

【0175】

本実施の形態によれば、第１送受信部１０２は、圧電素子を含む。圧電素子は一般的に比較的安価な素子である。従って、経済的に優れた測定システム１００を提供することが可能になる。

【0176】

本実施の形態によれば、距離ＤＴ，Ｒ、距離の変化ΔＤＴ，ΔＲの少なくとも１つを含む測定情報１１１ａを外部装置１０７へ送信する通信部１１２を備える。これにより、基準点Ｐ１や測定点Ｐ２から離れた場所においても、測定情報１１１ａを容易に管理することができる。従って、音波を用いて任意の２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを、容易に管理することが可能になる。

【0177】

＜変形例１＞
第１反射信号ＦＳ１が第１受信信号ＲＳ１のどこに含まれるか分からない場合、反射波検出部１１４は、第１反射波ＲＷ１を検出するために、時間軸に沿って広範囲の第１受信信号ＲＳ１を探索する必要がある。そこで、第１生成部１１３及び第２生成部１１６は、第１反射波ＲＷ１を探索するためのサーチモードと、第１反射波ＲＷ１を精度良く検出するための測距モードとで、パルス幅ＰＴ２，ＰＴ３を変更してもよい。

【0178】

例えば、サーチモードでのパルス幅ＰＴ２，ＰＴ３は、測距モードでのパルス幅ＰＴ２，ＰＴ３よりも大きいパルス幅が採用されるとよい。測距モードでのパルス幅ＰＴ２，ＰＴ３は、例えば、第１反射波ＲＷ１のパルス幅の２倍程度が採用されるとよい。

【0179】

詳細には例えば、パルス幅ＰＴ２，ＰＴ３の初期値には、サーチモードでのパルス幅ＰＴ２，ＰＴ３が設定されるとよい。そして、第１反射波ＲＷ１を検出していない間、第１生成部１１３及び第２生成部１１６は、サーチモードでのパルス幅ＰＴ２，ＰＴ３で第１パルスＰＡ１及び第２パルスＰＡ２を発生させるとよい。第１反射波ＲＷ１を検出した後に、第１生成部１１３及び第２生成部１１６は、測距モードでのパルス幅ＰＴ２，ＰＴ３で第１パルスＰＡ１及び第２パルスＰＡ２を発生させるとよい。

【0180】

図１２は、本変形例に係る検出処理（ステップＳ１０２）の詳細例を示すフローチャートである。

【0181】

実施の形態１と同様のステップＳ１１１の後に、第１生成部１１３及び第２生成部１１６は、それぞれ、サーチモードで第１パルスＰＡ１及び第２パルスＰＡ２を発生させる（ステップＳ１１２ａ）。

【0182】

反射波検出部１１４は、ステップＳ１１１にて取得する第１受信信号ＲＳ１と、ステップＳ１１２ａにて発生した第１パルスＰＡ１とに基づいて、第１反射波ＲＷ１を検出したか否かを判定する（ステップＳ１１３ａ）。ここでの第１反射波ＲＷ１を検出する方法は、ステップＳ１１３と同様でよい。

【0183】

反射波ＲＷ１を検出していないと判定された場合（ステップＳ１１３ａ；Ｎｏ）、反射波検出部１１４は、ステップＳ１１２ａに戻る。第１反射波ＲＷ１を検出したと判定された場合（ステップＳ１１３ａ；Ｙｅｓ）、第１生成部１１３及び第２生成部１１６は、それぞれ、測距モードで第１パルスＰＡ１及び第２パルスＰＡ２を発生させる（ステップＳ１１２ｂ）。

【0184】

反射波検出部１１４は、ステップＳ１１３ａにて第１反射波ＲＷ１を検出したと判定された第１受信信号ＲＳ１と、ステップＳ１１２ｂにて発生した第１パルスＰＡ１とに基づいて、第１反射波ＲＷ１を検出したか否かを判定する（ステップＳ１１３ｂ）。ここでの第１反射波ＲＷ１を検出する方法は、ステップＳ１１３と同様でよい。

【0185】

反射波ＲＷ１を検出していないと判定された場合（ステップＳ１１３ｂ；Ｎｏ）、第１生成部１１３及び第２生成部１１６は、ステップＳ１１２ｂを再び実行する。

【0186】

第１反射波ＲＷ１を検出したと判定された場合（ステップＳ１１３ｂ；Ｙｅｓ）、パルス制御部１１７は、ステップＳ１１３ｂにて第１反射波ＲＷ１を検出したと判定された第１受信信号ＲＳ１と、ステップＳ１１２ｂで発生した第２パルスＰＡ１とに基づいて、第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を検出したか否かを判定する（ステップＳ１１４）。ここでの第１反射波ＲＷ１の時間軸上の中心を検出する方法は、実施の形態１のステップＳ１１４と同様でよい。

【0187】

続けて、実施の形態１と同様のステップＳ１１５～Ｓ１１６が実行されるとよい。

【0188】

本変形例によれば、第１反射波ＲＷ１を検出する前のパルス幅ＰＴ２，ＰＴ３を、第１反射波ＲＷ１を検出した後のパルス幅ＰＴ２，ＰＴ３よりも大きくする。これにより、第１反射波ＲＷ１を速く検出することができる。従って、音波を用いて任意の２点間の距離Ｒ又はその変化ΔＲを速く測定することが可能になる。

【0189】

＜実施の形態２＞
実施の形態１で説明したように、第１時間に基づいて伝播距離ＤＴを求めるために、音速ｖを用いる。しかし、特に第１音響導波管１０１が屋外に配置されている場合などには、第１音響導波管１０１の一部に直射日光が当たり、残部が日陰になるなど、第１音響導波管１０１の内部における全体的な温度を測定することが難しく、その結果、音速ｖを正確に求めることが難しいことがある。

【0190】

実施の形態２では、第１音響導波管１０１に並べて設けた第２音響導波管を用いて、第１音響導波管１０１の内部における音速ｖを求める例を説明する。本実施の形態では、説明を簡潔にするため、実施の形態１と異なる点を主に説明し、重複する説明は適宜省略する。

【0191】

本発明の実施の形態２に係る測定システム２００は、その構成例を図１３に示すように、
実施の形態１と同様の第１音響導波管１０１、第１送受信部１０２、第１固定部材１０３、第１反射部１０５、第２固定部材１０４及び外部装置１０７を備える。測定システム２００は、実施の形態１に係る測定装置１０６に代わる測定装置２０６を備える。測定システム２００は、さらに、第２音響導波管２２０と、第２送受信部２２１と、第２反射部２２３を含む固定部材２２２を備える。

【0192】

第２音響導波管２２０は、音響導波管である。第２音響導波管２２０は、パルス状の第２音波ＳＷ２を伝播させるために、第１音響導波管１０１に並べて設けられる。第２音響導波管２２０の長さは、第１音響導波管１０１の長さと同程度であってもよいが、適宜変更されてもよい。

【0193】

第２音響導波管２２０は、第１音響導波管１０１の近傍に分離して並べられてもよいが、第１音響導波管１０１とともに共通の収容管（図示せず）の中に収容されてもよい。これにより、第１音響導波管１０１及び第２音響導波管２２０を保護することができる。また、第１音響導波管１０１と第２音響導波管２２０とを並べて配置することが容易になる。

【0194】

第２音響導波管２２０は、音波が内部で伝播する環境を第１音響導波管１０１とできるだけ同じにするために、第１音響導波管１０１と同じ材料で作られることが望ましい。また、第２音響導波管２２０は、第１音響導波管１０１同径であることが望ましい。

【0195】

第２送受信部２２１は、第２音波ＳＷ２を第２音響導波管２２０の内部へ送出し、第２音波ＳＷ２が第２音響導波管２２０の内部の第２反射部２２３で反射した第２反射波ＲＷ２を受信する。第２送受信部２２１の構成の詳細は、第１送受信部１０２と同様でよい。

【0196】

すなわち、第２送受信部２２１は、測定装置２０６からの送出信号を受けて、第２音波ＳＷ２を発生させる。第２送受信部２２１は、音波を受信すると、受信した音に応じた第２受信信号ＲＳ２を測定装置２０６へ出力する。第２送受信部２２１が第２反射波ＲＷ２を受信すると、第２送受信部２２１から出力される第２受信信号ＲＳ２は、第２反射波ＲＷ２に応じた第２反射信号ＦＳ２を含む。また、第２送受信部２２１は、第２反射波ＲＷ１以外のノイズを受信し、ノイズに応じたノイズ信号を含む第２受信信号ＲＳ２を出力することがある点も、第１送受信部１０２と同様である。

【0197】

第２送受信部２２１は、例えば、第２音響導波管２２０の一端又は一端近傍に配置される。本実施の形態では、第２送受信部２２１は、第２音響導波管２２０の一端に固定される。

【0198】

第２反射部２２３は、第２送受信部２２１から送出された第２音波ＳＷ２を反射する部位であり、第２音響導波管２２０の内部に配置される。第２反射部２２３は、実施の形態１に係る第１反射部１０５と同様に構成されてもよいが、本実施の形態では固定部材２２２に含まれる。固定部材２２２は、円板状の部材であり、第２音響導波管２２０の他端又は他端近傍に配置される。

【0199】

本実施の形態では、固定部材２２２は、第２音響導波管２２０の他端に嵌まって固定される。第２反射部２２３は、固定部材２２２が有する２つの主面のうち、第２送受信部２２１に対向する面を形成する部位である。第２反射部２２３は、例えば平面を形成する。なお、第２反射部２２３は、第２音波ＳＷ２を反射する形状であればよく、平面に限らず、曲面等であってもよい。なお、固定部材２２２の形状は、平板状に限られず、適宜変更されてもよい。

【0200】

第２送受信部２２１と第２反射部２２３が第２音響導波管２２０に固定されるので、第２送受信部２２１と第２反射部２２３との間の距離である参照距離ＲＤは、概ね一定である。参照距離ＲＤは、予め測定されて既知である。

【0201】

（測定装置２０６の機能的な構成例）
測定装置２０６は、実施の形態１に係る測定装置１０６と同様の機能を備える。測定装置２０６は、さらに、第２時間と参照距離ＲＤとに基づいて、音速ｖを求める。第２時間は、第２送受信部２２１によって第２音波ＳＷ２が送出されてから第２反射波ＲＷ２が受信されるまでの時間である。

【0202】

本実施の形態では、測定装置２０６が音速ｖを求めるために、実施の形態１に係る測定装置１０６が備える機能に追加して備える機能について主に説明する。

【0203】

測定装置２０６は、その機能的な構成例を図１４に示すように、実施の形態１と同様の測定部１１０、履歴記憶部１１１及び通信部１１２を備える。測定装置２０６は、実施の形態１に係る音波制御部１０８及び検出部１０９に代わる音波制御部２０８及び検出部２０９を備える。測定装置２０６は、さらに、音速測定部２２４を備える。

【0204】

音波制御部２０８は、実施の形態１に係る音波制御部１０８と同様の機能を備える。音波制御部２０８は、さらに、パルス状の第２音波ＳＷ２を第２送受信部２２１に送出させる。第２音波ＳＷ２は、第１音波ＳＷ１と同様である。ただし、第２音波ＳＷ２の大きさ、パルス幅の一方又は両方は、第１音波ＳＷ１の大きさＡ１、パルス幅ＰＴ１と異なっていてもよい。

【0205】

検出部２０９は、実施の形態１に係る検出部１０９と同様の機能を備える。検出部２０９は、さらに、第２送受信部２２１が第２反射波ＲＷ２を受信したことを検出する。例えば、検出部２０９は、第２送受信部２２１から出力される第２受信信号ＲＳ２に基づいて、第２送受信部２２１が第２反射波ＲＷ２を受信したことを検出する。

【0206】

検出部２０９は、実施の形態１に係る検出部１０９（第１生成部１１３、反射波検出部１１４、中心特定部１１５、第２生成部１１６、パルス制御部１１７）の説明において、「第１送受信部１０２」「第１反射波ＲＷ１」のそれぞれを「第２送受信部２２１」「第２反射波ＲＷ２」に置き換えた機能をさらに備える。

【0207】

これにより、検出部２０９は例えば、第２受信信号ＲＳ２と第１パルスＰＡ１とに基づいて、第２反射波ＲＷ２を検出する。また例えば、検出部２０９は、第２送受信部２２１が受信した第２反射波ＲＷ２の時間軸上の中心を特定する。

【0208】

音速測定部２２４は、第２時間と参照距離ＲＤとに基づいて、音速ｖを求める。

【0209】

詳細には、音速測定部２２４は、第２音波ＳＷ２の送出時期ＴＳ２と第２反射波ＲＷ２の受信時期ＴＲ２とに基づいて、第２時間を求める。送出時期ＴＳ２は、第２送受信部２２１が第２音波ＳＷ２を送出した時期であり、例えば、第２送受信部２２１が第２音波ＳＷ２の時間軸上の中心を送出した時期である。受信時期ＴＲ２は、第２送受信部２２１が第２反射波ＲＷ２を受信した時期であり、例えば、第２送受信部２２１が第２反射波ＲＷ２の時間軸上の中心を受信した時期である。

【0210】

これまで、本発明の実施の形態２に係る測定システム２００の機能的な構成について主に説明した。ここから、本実施の形態に係る測定システム２００の動作について説明する。

【0211】

（測定システム２００の動作）
測定システム２００は、実施の形態１と同様の測定処理を実行する。これに加えて、測定システム２００は、図１５にフローチャートの一例を示す音速測定処理を実行する。音速測定処理は、音速ｖを測定するための処理である。

【0212】

測定処理を開始する前に、第２音響導波管２２０が第１音響導波管１０１とともに基準点Ｐ１と測定点Ｐ２との間に配置される。第２送受信部２２１は、第２音響導波管２２０の一端に固定される。固定部材２２２（第２反射部２２３）は、第２音響導波管２２０の他端に固定される。

【0213】

このような準備の後に、測定装置２０６は、例えばユーザからの指示に応じて音速測定処理を開始する。

【0214】

音波制御部２０８は、第２送受信部２２１に第２音波ＳＷ２を送出させる。例えば、音波制御部２０８は、第２音波ＳＷ２を送出させるための送出信号を第２送受信部２２１に出力する。これに応じて、第２送受信部２２１は、第２音波ＳＷ２を送出する（ステップＳ２０１）。

【0215】

ステップＳ２０１において、ステップＳ１０１と同様に、第２送受信部２２１は、１つのパルス状の第２音波ＳＷ２を送出するとよい。ステップＳ２０１を実行した後、第２送受信部２２１は、第２音響導波管２２０の内部の音波を受信し、受信した音波に応じた第２受信信号ＲＳ２を出力する。

【0216】

検出部２０９は、第２送受信部２２１から出力される第２受信信号ＲＳ２に基づいて、第２送受信部２２１が第２反射波ＲＷ２を受信したことを検出する（ステップＳ２０２）。

【0217】

検出処理（ステップＳ２０２）の詳細は、実施の形態１に係る検出処理（ステップＳ１０２）と概ね同様でよい。すなわち、検出処理（ステップＳ２０２）では、実施の形態１に係る検出処理（ステップＳ１０２）の説明において、「第１送受信部１０２」「第１受信信号ＲＳ１」「第１反射波ＲＷ１」「ステップＳ１０１」「第１時間」のそれぞれを、「第２送受信部２２１」「第２受信信号ＲＳ２」「第２反射波ＲＷ２」「ステップＳ２０１」「第２時間」に置き換えた処理が実行される。

【0218】

音速測定部２２４は、送出時期ＴＳ２と受信時期ＴＲ２とに基づいて、第２時間を求める（ステップＳ２０３）。

【0219】

ステップＳ２０３の詳細は、実施の形態１に係るステップＳ１０３と概ね同様でよい。すなわち、ステップＳ２０３では音速測定部２２４が、実施の形態１に係るステップＳ１０３の説明において、「第１送受信部１０２」「第１音波ＳＷ１」「第１反射波ＲＷ１」「ステップＳ１０１」「第１時間」のそれぞれを、「第２送受信部２２１」「第２音波ＳＷ２」「第２反射波ＲＷ２」「ステップＳ２０１」「第２時間」に置き換えた処理を実行する。

【0220】

音速測定部２２４は、ステップＳ２０３にて求めた第２時間で参照距離ＲＤを除することによって音速ｖを求め（ステップＳ２０４）、音速測定処理を終了する。

【0221】

音速測定処理を実行することで、第２音響導波管２２０における音速ｖを求めることができる。第１音響導波管１０１は、第２音響導波管２２０に並べて設けられている。そのため、第２音響導波管２２０における音速ｖは、通常、第１音響導波管１０１における音速ｖと概ね等しい。従って、第１音響導波管１０１における音速ｖを求めることができる。

【0222】

測定処理では、音速測定処理で求めた音速ｖを用いて、伝播距離ＤＴを求めるとよい。

【0223】

物理的には、第２送受信部２２１、測定装置２０６は、第１送受信部１０２、測定装置１０６のそれぞれと同様に構成されるとよい。

【0224】

以上、本発明の実施の形態２について説明した。

【0225】

（作用・効果）
本実施の形態によれば、測定システム２００は、第２音響導波管２２０と、第２反射部２２３と、第２送受信部２２１とを備える。測定装置２０６は、音速測定部２２４を備える。

【0226】

第２音響導波管２２０は、第１音響導波管１０１に並べて設けられ、パルス状の第２音波ＳＷ２を伝播させるための部材である。第２反射部２２３は、第２音響導波管２２０に配置され、第２音波ＳＷ２を反射する。第２送受信部２２１は、第２音波ＳＷ２を第２音響導波管２２０の内部へ送出し、第２音波ＳＷ２が第２反射部２２３で反射した第２反射波ＲＷ２を受信する。音速測定部２２４は、第２音波ＳＷ２が送出されてから第２反射波ＲＷ２が受信されるまでの第２時間と、第２送受信部２２１と第２反射部２２３との間の距離（参照距離ＲＤ）と、に基づいて、音速ｖを求める。

【0227】

第２音響導波管２２０における音速ｖを求めることができる。上述の通り、第２音響導波管２２０における音速ｖは、通常、第１音響導波管１０１における音速ｖと概ね等しいので、第１音響導波管１０１における音速ｖを求めることができる。従って、音波を用いて任意の２点間の距離又はその変化を、精度良く測定することが可能になる。

【0228】

＜実施の形態３＞
実施の形態１では、測定システム１００が第１反射部１０５（第２固定部材１０４）を備える例を説明した。しかし、第１反射部は液面であってもよい。実施の形態３では、第１反射部が液面の例を説明する。本実施の形態では、説明を簡潔にするため、実施の形態１と異なる点を主に説明し、重複する説明は適宜省略す
る。

【0229】

本発明の実施の形態３に係る測定システム３００は、その構成例を図１６に示すように、
実施の形態１に係る第１音響導波管１０１に代わる第１音響導波管３０１と、実施の形態１と同様の第１送受信部１０２、測定装置１０６及び外部装置１０７とを備える。

【0230】

第１音響導波管３０１は、実施の形態１と同様に、音波を伝播させるための中空の管である。本実施の形態に係る第１音響導波管３０１は、実施の形態１に係る第１音響導波管１０１とは、設置態様が異なる。第１音響導波管３０１は、下端から内部の途中まで液体が満たされ、その液面が反射部３０５となる。このような反射部３０５は、実施の形態１に係る第１反射部１０５と同様に、第１音響導波管３０１の内部で移動可能である。

【0231】

例えば、図１６に例示するように、第１音響導波管３０１は、地中に埋設される。この場合、第１音響導波管３０１の途中まで満たす液体は、例えば、地下水である。また例えば、図示しないが、第１音響導波管３０１は、液体が内部に注入される連通管の一部であってもよく、この場合に、第１音響導波管３０１の途中まで満たす液体は、水などの適宜の液体でよい。

【0232】

第１音響導波管３０１は、設置態様を除いて、実施の形態１に係る第１音響導波管１０１と同様に構成されてよい。例えば、第１音響導波管３０１の形状、寸法、材料、材質などは、実施の形態１に係る第１音響導波管１０１と同様であってもよく、適宜変更されてもよい。

【0233】

本実施の形態では、第１送受信部１０２は、第１音響導波管３０１の上端又は上端近傍に固定される。これにより、第１送受信部１０２は、実施の形態１と同様に、第１音波ＳＷ１を第１音響導波管１０１の内部へ送出し、第１音波ＳＷ１が第１音響導波管１０１の内部の第１反射部１０５で反射した第１反射波ＲＷ１を受信する。

【0234】

本実施の形態に係る測定システム３００は、実施の形態１に係る測定システム１００と同様に動作するとよい。

【0235】

第１送受信部１０２から送出される第１音波ＳＷ１は、反射部３０５で第１音響導波管３０１の内部の第１反射部３０５で反射する。そして、第１送受信部１０２は、第１反射部３０５で反射した第１反射波ＲＷ１を受信する。そのため、測定装置１０６は、実施の形態１と同様に、第１音波ＳＷ１が送出されてから第１反射波ＲＷ１が受信されるまでの第１時間に基づいて、第１送受信部１０２と第１反射部３０５との間の距離ＤＴ又はその変化ΔＤＴを求めることができる。伝播距離ＤＴの変化ΔＤＴは、実施の形態１と同様に、過去に求めた伝播距離ＤＴと現在の伝播距離ＤＴとに基づいて、伝播距離ＤＴの変化ΔＤＴを求めることができる。

【0236】

図１６に示す例では、伝播距離ＤＴは、第１送受信部１０２（例えば、音波を送受信する部位）と、反射部３０５である液面との間の距離である。地表面から地下水の液面までの距離Ｒを測定する場合、例えば、地表面から上方に突き出している部分の長さ（地上長さＬ）を予め測定しておくとよい。そして、距離取得部１１９が地上長さＬを予め保持し、伝播距離ＤＴから地上長さＬを差し引く演算をすることで、距離Ｒを測定することができる。距離Ｒの変化ΔＲを求める場合、実施の形態１と同様に、過去に求めた距離Ｒと現在の距離Ｒとに基づいて、距離Ｒの変化ΔＲを求める。

【0237】

以上、本発明の実施の形態３について説明した。

【0238】

（作用・効果）
本実施の形態によれば、第１反射部３０５は、第１音響導波管３０１の内部を途中まで満たす液体の液面である。

【0239】

これにより、第１音響導波管３０１の内部を途中まで液体を満たすだけで、第１送受信部１０２から液面までの距離などを測定することができる。従って、音波を用いて第１送受信部１０２と液面との距離又はその変化を測定することが可能になる。

【0240】

例えば、地下水の水位の変化を測定する場合、第１送受信部１０２を取り付けた第１音響導波管３０１を地中に埋設した状態で置いておけばよい。測定のたびに第１音響導波管３０１を地中に埋設する必要はないので、地下水の水位の変化を容易に測定することができる。

【0241】

なお、第１音響導波管３０１は、上述したように、液体が内部に注入される連通管の一部であってもよい。これにより、離れた２点の高さの差を測定するための水盛りに適用することができる。従って、離れた２点の高さの差を容易に測定することが可能になる。

【0242】

以上、図面を参照して本発明の実施の形態及び変形例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。例えば、本発明は、これまで説明した実施の形態及び変形例の一部又は全部を適宜組み合わせた形態、その形態に適宜変更を加えた形態をも含む。また例えば、方法、処理などに含まれる複数の工程の順番は、内容的に支障のない範囲で変更されてもよい。

【0243】

例えば、実施の形態３においても、実施の形態２を適用することができる。第２音響導波管２２０を第１音響導波管３０１に並べて埋めておくことで、第１音響導波管３０１の内部における正確な音速ｖを求めて、より正確に測定することができる。

【符号の説明】

【0244】

１００，２００，３００測定システム
１０１，３０１第１音響導波管
１０２第１送受信部
１０３第１固定部材
１０４第２固定部材
１０４ａ固定部
１０４ｂ円板部
１０５，３０５第１反射部
１０６，２０６測定装置
１０７外部装置
１０８，２０８音波制御部
１０９，２０９検出部
１１０測定部
１１１履歴記憶部
１１１ａ測定情報
１１２通信部
１１３第１生成部
１１４反射波検出部
１１５中心特定部
１１６第２生成部
１１７パルス制御部
１１８時間取得部
１１９距離取得部
２２０第２音響導波管
２２１第２送受信部
２２２固定部材
２２３第２反射部
２２４音速測定部

【図1】