特許 7372792 水中探知装置および気泡検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-24

(45)【発行日】2023-11-01

(54)【発明の名称】水中探知装置および気泡検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/02 20060101AFI20231025BHJP

   G01S 15/60 20060101ALI20231025BHJP

   G01S 15/04 20060101ALI20231025BHJP

【ＦＩ】

G01N29/02

G01S15/60

G01S15/04

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2019166681

(22)【出願日】2019-09-12

(65)【公開番号】P2021043121

(43)【公開日】2021-03-18

【審査請求日】2022-09-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000166247

【氏名又は名称】古野電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111383

【弁理士】

【氏名又は名称】芝野 正雅

(74)【代理人】

【識別番号】100170922

【弁理士】

【氏名又は名称】大橋 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100203862

【弁理士】

【氏名又は名称】西谷 香代子

(72)【発明者】

【氏名】山本 将也

【審査官】嶋田 行志

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０７１５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２１８９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０７３５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１１３３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２２９９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０２４１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２９／００－Ｇ０１Ｎ ２９／５２

Ｇ０１Ｓ １／７２－Ｇ０１Ｓ １／８２

Ｇ０１Ｓ ３／８０－Ｇ０１Ｓ ３／８６

Ｇ０１Ｓ ５／１８－Ｇ０１Ｓ ５／３０

Ｇ０１Ｓ ７／５２－Ｇ０１Ｓ ７／６４

Ｇ０１Ｓ １５／００－Ｇ０１Ｓ １５／９６

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０／ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

船に搭載される水中探知装置であって、
水中の第１領域に音波を送波する第１振動子と、
前記音波が前記第１領域に存在する気泡で反射され、さらに前記第１領域とは異なる第２領域に存在する気泡で反射された音波を受波する第２振動子と、
前記第１振動子による音波の送波に応じて前記第２振動子から出力される受信信号に基づいて、水中の気泡の状態を判定する気泡判定部と、を備える、
ことを特徴とする水中探知装置。

【請求項2】

請求項１に記載の水中探知装置において、
前記第１振動子の送信ビームの中心軸と前記第２振動子の受信ビームの中心軸とが非平行である、
ことを特徴とする水中探知装置。

【請求項3】

請求項２に記載の水中探知装置において、
前記第１振動子の送波面と前記第２振動子の受波面とが、互いに平行な状態から互いに向かい合う方向に所定の角度だけ傾いている、
ことを特徴とする水中探知装置。

【請求項4】

請求項１ないし３の何れか一項に記載の水中探知装置において、
船速を算出する速度算出部と、
前記速度算出部により算出された前記船速と、前記気泡判定部により判定された気泡の状態に関する情報とを表示する表示部と、をさらに備える、
ことを特徴とする水中探知装置。

【請求項5】

請求項４に記載の水中探知装置において、
前記表示部に、前記船速と、前記気泡の状態に関する情報とを並べて表示させる、
ことを特徴とする水中探知装置。

【請求項6】

請求項５に記載の水中探知装置において、
前記気泡判定部により判定された水中の気泡の状態に基づいて、前記表示部に表示される前記船速の表示の有無を切り替える、
ことを特徴とする水中探知装置。

【請求項7】

請求項４ないし６の何れか一項に記載の水中探知装置において、
前記速度算出部は、前記気泡判定部が水中に気泡が存在しないと判定した場合、前記船速の算出を行う、
ことを特徴とする水中探知装置。

【請求項8】

請求項１ないし７の何れか一項に記載の水中探知装置において、
前記第２振動子が受波した受信信号を周波数変換して周波数データを生成する周波数変換部を備え、
前記気泡判定部は、前記周波数変換部が生成した前記周波数データに基づいて、水中の気泡の状態を判定する、
ことを特徴とする水中探知装置。

【請求項9】

請求項８に記載の水中探知装置において、
前記気泡判定部は、前記周波数データにおいて、所定の閾値以上の振幅が生じている場合に、水中に気泡が存在すると判定する、
ことを特徴とする水中探知装置。

【請求項10】

請求項９に記載の水中探知装置において、
前記気泡判定部は、前記周波数データにおいて、前記第１振動子から送波される音波の周波数を含む所定範囲の周波数帯に、前記所定の閾値以上の振幅が生じている場合に、水中に気泡が存在すると判定する、
ことを特徴とする水中探知装置。

【請求項11】

請求項８ないし１０の何れか一項に記載の水中探知装置において、
前記気泡判定部は、前記周波数データにおいて、所定の閾値以上の振幅の信号量に基づいて、水中に存在する気泡の量を判定する、
ことを特徴とする水中探知装置。

【請求項12】

請求項１ないし１１の何れか一項に記載の水中探知装置において、
前記第１領域と前記第２領域のうち、一方が船首方向に向けられ、他方が船尾方向に向けられている、
ことを特徴とする水中探知装置。

【請求項13】

船底から水中の送波領域に音波を送波し、
送波した前記音波が前記送波領域に存在する気泡で反射され、さらに前記送波領域とは異なる受波領域に存在する気泡で反射された音波を受波し、
受波した前記音波の受波状態に基づいて、水中の気泡の状態を判定する、
ことを特徴とする気泡検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水中に音波を送波し、そのエコーに基づいて、水中の気泡の状態を検出する水中探知装置および気泡検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、対象物によって反射された超音波を計測して、対象物までの距離や船舶の速度などを検出する船用の音響測深器やドップラーソナーが知られている。この種の装置では、気泡により超音波が遮蔽されると、対象物までの距離や船舶の速度などを適正に計測できなくなる。このような事態を回避するため、この種の装置では、気泡の発生状態を検出して測定動作を制御する構成が用いられ得る。

【0003】

気泡の発生状態を検出するための気泡検出装置として、たとえば、超音波を送波しその反射波を受波する振動子と、水中からの反射波に基づく受信信号を信号処理して、受信信号の周波数分布を算出する信号処理部と、気泡の状態を反映した基準周波数分布を記憶する記憶部と、を備えた気泡検出装置が知られている。この気泡検出装置では、取得された周波数分布に対して、記憶部に記憶された基準周波数分布との差分が算出され、差分が所定の範囲以内にある場合に、気泡の大きさや密度が、基準周波数分布の気泡の大きさや密度と同じであると判定される。たとえば、以下の特許文献１には、上記と同様の構成の気泡検出装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－１０２４１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような装置では、気泡からの反射波と、水中に存在する気泡以外の物体からの反射波とが混在すると、気泡の状態を正確に検出することが困難になる。

【0006】

かかる課題に鑑み、本発明は、気泡の状態をより正確に検出することが可能な水中探知装置および気泡検出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】

【0007】

本発明の第１の態様は、船に搭載される水中探知装置に関する。本態様に係る水中探知装置は、水中の第１領域に音波を送波する第１振動子と、前記音波が前記第１領域に存在する気泡で反射され、さらに前記第１領域とは異なる第２領域に存在する気泡で反射された音波を受波する第２振動子と、前記第１振動子による音波の送波に応じて前記第２振動子から出力される受信信号に基づいて、水中の気泡の状態を判定する気泡判定部と、を備える。

【0008】

本態様に係る水中探知装置によれば、第１領域と第２領域とが異なっている。このため、水中に気泡が存在しない場合、第１振動子により送波された音波の反射波は第２振動子によってほぼ受波されず、第１領域に気泡以外の物体が存在したとしても、当該物体からの反射波は第２振動子にほぼ入射しない。一方、水中に気泡が存在する場合、第１振動子により送波された音波は、気泡に当たって乱反射を繰り返すことにより、第２領域へと伝搬する。これにより、第２領域に伝搬した反射波が、第２振動子に入射し、第２振動子によって受波される。この場合、第１領域に気泡以外の物体が混在したとしても、当該物体からの反射波は、直接第２振動子にほぼ入射しない。

【0009】

したがって、本態様に係る水中探知装置によれば、第１振動子から送波された音波が第１領域に存在する気泡で反射された後に第２領域に存在する気泡で反射されて第２振動子が受波した受信信号に基づいて、水中の気泡の状態を正確に判定できる。

【0010】

本態様に係る水中探知装置において、前記第１振動子の送信ビームの中心軸と前記第２振動子の受信ビームの中心軸とが非平行であるよう構成され得る。こうすると、第１振動子と第２振動子とが接近していても、第１領域と第２領域とを適切に分離させることができる。よって、第１振動子と第２振動子とを船底等に纏めて設置できる。また、第１振動子と第２振動子とを単一の送受波器に設置する場合に、第１振動子と第２振動子とを送受波器にコンパクトに収納できる。

【0011】

この場合に、前記第１振動子の送波面と前記第２振動子の受波面とが、互いに平行な状態から互いに向かい合う方向に所定の角度だけ傾くよう構成され得る。

【0012】

本態様に係る水中探知装置は、船速を算出する速度算出部と、前記速度算出部により算出された前記船速と、前記気泡判定部により判定された気泡の状態に関する情報とを表示する表示部と、をさらに備えるよう構成され得る。こうすると、ユーザは、船速を視覚的に把握する際に、気泡の状態を確認できる。よって、ユーザは、船速に対する気泡の影響を把握できる。

【0013】

この場合に、本態様に係る水中探知装置は、前記表示部に、前記船速と、前記気泡の状態に関する情報とを並べて表示させるよう構成され得る。こうすると、ユーザは、船速と気泡の状態に関する情報を視覚的に対照できる。よって、ユーザは、円滑に、船速に対する気泡の影響を把握できる。

【0014】

この場合に、本態様に係る水中探知装置は、前記気泡判定部により判定された水中の気泡の状態に基づいて、前記表示部に表示される前記船速の表示の有無を切り替えるよう構成され得る。水中に気泡が多く存在すると、速度算出部により算出される船速が不正確になる場合がある。このような場合に、たとえば、船速の表示を消失させることにより、不正確な船速が表示されることを抑制できる。

【0015】

本態様に係る水中探知装置において、前記速度算出部は、前記気泡判定部が水中に気泡が存在しないと判定した場合、前記船速の算出を行うよう構成され得る。水中に気泡が多く存在すると、速度算出部により算出される船速は不正確になる場合がある。このような場合に、船速の算出を行わないことにより、船速の無駄な算出処理を抑制できる。

【0016】

本態様に係る水中探知装置は、前記第２振動子が受波した受信信号を周波数変換して周波数データを生成する周波数変換部を備え、前記気泡判定部は、前記周波数変換部が生成した前記周波数データに基づいて、水中の気泡の状態を判定するよう構成され得る。こうすると、受信信号の強度を評価する手法に比べて、受波対象となる音波の周波数とは異なる周波数帯のノイズを排除できるため、精度よく水中の気泡の状態を判定できる。

【0017】

この場合に、前記気泡判定部は、前記周波数データにおいて、所定の閾値以上の振幅が生じている場合に、水中に気泡が存在すると判定するよう構成され得る。水中に気泡が存在しない場合、周波数データにはノイズに基づく振幅が生じるものの、所定の閾値以上の振幅が生じない。一方、水中に気泡が存在する場合、周波数データにはノイズに基づく振幅に気泡からの音波に基づく振幅が重畳される。したがって、この場合、周波数データにおいて所定の閾値以上の振幅が生じる。よって、所定の閾値以上の振幅が生じているか否かを判定することで、水中に気泡が存在するか否かを判定できる。

【0018】

この場合に、前記気泡判定部は、前記周波数データにおいて、前記第１振動子から送波される音波の周波数を含む所定範囲の周波数帯に、前記所定の閾値以上の振幅が生じている場合に、水中に気泡が存在すると判定するよう構成され得る。送波された音波が気泡で散乱されると、散乱された音波の周波数は、送波された音波の送信周波数付近に含まれる。したがって、送信周波数を含む所定範囲の周波数帯において判定が行われれば、水中に気泡が存在するか否かをより精度よく判定できる。

【0019】

本態様に係る水中探知装置において、前記気泡判定部は、前記周波数データにおいて、所定の閾値以上の振幅の信号量に基づいて、水中に存在する気泡の量を判定するよう構成され得る。こうすると、水中にどの程度の気泡が存在しているかをさらに判定できる。

【0020】

本態様に係る水中探知装置は、前記第１領域と前記第２領域のうち、一方が船首方向に向けられ、他方が船尾方向に向けられるよう構成され得る。

【0021】

本発明の第２の態様は、気泡検出方法に関する。本態様に係る気泡検出方法は、船底から水中の送波領域に音波を送波し、送波した前記音波が前記送波領域に存在する気泡で反射され、さらに前記送波領域とは異なる受波領域に存在する気泡で反射された音波を受波し、受波した前記音波の受波状態に基づいて、水中の気泡の状態を判定する。

【0022】

本態様に係る気泡検出方法によれば、第１の態様と同様の効果が奏される。

【発明の効果】

【0023】

以上のとおり、本発明によれば、気泡の状態をより正確に検出することが可能な水中探知装置および気泡検出方法を提供することができる。

【0024】

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１は、実施形態１に係る、気泡検出装置の構成および動作を説明するための模式図である。

【図2】図２は、実施形態１に係る、気泡検出装置の構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、実施形態１に係る、気泡検出処理を示すフローチャートである。

【図4】図４は、実施形態２に係る、船速測定装置の使用状態を示す模式図である。

【図5】図５は、実施形態２に係る、送受波器の構成を示す模式図である。

【図6】図６は、実施形態２に係る、船速測定装置の構成を示すブロック図である。

【図7】図７は、実施形態２に係る、信号処理回路の構成を示すブロック図である。

【図8】図８は、実施形態２に係る、第１送受波部の送波タイミングおよび受波タイミングと、第２送受波部の送波タイミングおよび受波タイミングとを模式的に示すタイミングチャートである。

【図9】図９（ａ）は、実施形態２に係る、水中に気泡がない場合に得られる、第１速度信号または第２速度信号に基づく周波数データの例を示す図である。図９（ｂ）は、実施形態２に係る、水中に気泡がない場合に得られる、第１気泡信号または第２気泡信号に基づく周波数データの例を示す図である。

【図10】図１０（ａ）は、実施形態２に係る、水中に気泡がある場合に得られる、第１速度信号または第２速度信号に基づく周波数データの例を示す図である。図１０（ｂ）は、実施形態２に係る、水中に気泡がある場合に得られる、第１気泡信号または第２気泡信号に基づく周波数データの例を示す図である。

【図11】図１１は、実施形態２の実験に係る、気泡が生じていない状態において、第１速度信号から得られた周波数データのグラフである。

【図12】図１２は、実施形態２の実験に係る、気泡が生じていない状態において、第２気泡信号から得られた周波数データのグラフである。

【図13】図１３は、実施形態２の実験に係る、気泡が少量生じている状態において、第１速度信号から得られた周波数データのグラフである。

【図14】図１４は、実施形態２の実験に係る、気泡が少量生じている状態において、第２気泡信号から得られた周波数データのグラフである。

【図15】図１５は、実施形態２の実験に係る、気泡が多量に生じている状態において、第１速度信号から得られた周波数データのグラフである。

【図16】図１６は、実施形態２の実験に係る、気泡が多量に生じている状態において、第２気泡信号から得られた周波数データのグラフである。

【図17】図１７（ａ）は、実施形態２に係る、現時点の船速が算出された場合の表示装置の表示内容を模式的に示す図である。図１７（ｂ）は、実施形態２に係る、現時点の船速が算出されなかった場合の表示装置の表示内容を模式的に示す図である。

【図18】図１８は、実施形態２に係る、船速測定処理を示すフローチャートである。

【図19】図１９（ａ）、図１９（ｂ）は、実施形態２の変更例に係る、水中の気泡の状態の判定方法を説明するための図である。

【図20】図２０（ａ）、図２０（ｂ）は、実施形態２の変更例に係る、水中の気泡の状態の判定方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。実施形態１は、気泡検出装置に本発明を適用した例であり、実施形態２は、船速測定装置に本発明を適用した例である。但し、以下の実施形態は、本発明の一実施形態あって、本発明は、以下の実施形態に何ら制限されるものではない。

【0027】

＜実施形態１＞
図１は、気泡検出装置１の構成および動作を説明するための模式図である。図１の第１状態、第２状態および第３状態は、気泡に送波された音波が乱反射により伝搬する過程を示している。

【0028】

気泡検出装置１は、送波部１１と受波部１２を備える。送波部１１と受波部１２は、たとえば振動子である。送波部１１と受波部１２は、水中に位置付けられている。送波部１１は、水中の送波領域１１ａに音波（たとえば、超音波）を送波する。受波部１２は、送波領域１１ａとは異なる水中の受波領域１２ａから音波を受波する。気泡検出装置１は、受波部１２の受波状態に基づいて、水中の気泡の状態を判定する。

【0029】

水中に気泡が存在する場合、第１状態に示すように、送波部１１から送波された音波は、送波領域１１ａ内の気泡により反射される。続いて、第２状態に示すように、送波領域１１ａ内の気泡によって反射した音波は、水中を伝搬して他の気泡に到達し、他の気泡によって反射される。このような乱反射により、音波が複数の気泡の間で次々に伝搬する。そして、第３状態に示すように、受波領域１２ａ内の気泡で反射された音波は、受波部１２によって受波される。

【0030】

一方、水中に気泡が存在しない場合、送波部１１から送波された音波は、送波領域１１ａ内で気泡により反射されることがない。この場合、音波は受波領域１２ａ内でほぼ再反射されないため、受波部１２は音波をほぼ受波しない。

【0031】

図２は、気泡検出装置１の構成を示すブロック図である。

【0032】

気泡検出装置１は、送受波器１０と、制御装置２０と、表示装置３０と、を備える。送受波器１０は、送波部１１と受波部１２を備える。制御装置２０は、送信アンプ２１と、受信アンプ２２と、送信信号生成回路２３と、Ａ／Ｄ変換回路２４と、信号処理回路２５と、を備える。

【0033】

信号処理回路２５は、ＣＰＵ等の演算処理回路とメモリ（記憶媒体）とを備え、メモリに保持されたプログラムによって、所定の機能を実行する。当該プログラムは、信号処理回路２５に、気泡判定部２５ａの機能を実行させる。なお、気泡判定部２５ａの機能が、ソフトウエアでなく、ハードウエアの構成により実現されてもよい。

【0034】

信号処理回路２５は、所定のタイミングで、送信信号生成回路２３に指示信号を送信する。送信信号生成回路２３は、信号処理回路２５からの指示に応じて、送波部１１を駆動するための送信信号を生成し、送信アンプ２１に出力する。送信信号は、たとえば、所定周波数のパルス信号である。送信アンプ２１は、送信信号を増幅して送波部１１に出力する。これにより、送波部１１は、水中の送波領域１１ａ（図１参照）に音波を送波する。

【0035】

受波部１２は、水中の受波領域１２ａ（図１参照）からの音波を受波して、受信信号を受信アンプ２２に出力する。受信アンプ２２は、受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換回路２４に出力する。Ａ／Ｄ変換回路２４は、受波信号をアナログからデジタルに変換し、信号処理回路２５に出力する。

【0036】

信号処理回路２５の気泡判定部２５ａは、Ａ／Ｄ変換回路２４から入力された受信信号に基づいて、水中の気泡の状態を検出する。たとえば、気泡判定部２５ａは、送波部１１から音波が送波されたことに応じて受波部１２が音波を受波したか否かを、受信信号の強度に基づいて判定する。気泡判定部２５ａは、信号処理回路２５が送信信号生成回路２３に指示信号を出力した後、音波が受波されると想定される期間において、受波信号を監視する。そして、気泡判定部２５ａは、たとえば、受信信号の強度が閾値を超える場合に、水中に気泡が存在すると判定し、受信信号が閾値を超えない場合に、水中に気泡が存在しないと判定する。

【0037】

図３は、気泡検出処理を示すフローチャートである。

【0038】

図３に示す気泡検出処理は、気泡検出装置１の電源がオンされたことにより自動的に開始されるほか、ユーザが気泡検出装置１に対して開始指示を入力したことにより開始される。

【0039】

気泡検出処理が開始されると、送波部１１により、水中の送波領域１１ａに音波が送波される（Ｓ１）。その後、一定期間、すなわち、水中の所定水深位置に気泡が存在する場合に当該気泡により反射された音波が受波部１２に到達すると想定されるタイミングを含む期間において、受波部１２により、水中の受波領域１２ａから音波を受波する動作が行われる（Ｓ２）。そして、気泡判定部２５ａにより、受波部１２の受波状態に基づいて、水中の気泡の状態が判定される（Ｓ３）。具体的には、上記のように、受信信号の強度が閾値を超えるか否かによって、水中における気泡の有無が判定される。その後、信号処理回路２５により、ステップＳ３の判定結果が、表示装置３０に表示される（Ｓ４）。

【0040】

なお、ステップＳ３の判定は、気泡の有無の判定に限られるものではない。たとえば、閾値を超える受信信号の範囲（時間軸上の範囲）の広狭によって、どの深度に気泡が多いかを示す気泡の分布が判定されてもよい。また、気泡の状態の判定は、受信信号の強度以外の他のパラメータ値により行われてもよい。たとえば、信号処理回路２５は、受信信号にＦＦＴ（Fast Fourier Transformation）等の処理を施して周波数データを生成し、生成した周波数データに基づいて、水中の気泡の状態を判定してもよい。この場合、たとえば、周波数データの振幅が閾値を超えるか否かによって、気泡の有無が判定されてもよい。また、特に、送信信号の周波数を含む所定範囲の周波数帯に閾値を超える振幅が生じているか否かによって、気泡の有無が判定されてもよい。この場合も、閾値を超える振幅の大きさや範囲（周波数軸上の範囲）によって、どの深度に気泡が多いかを示す気泡の分布が判定されてもよい。

【0041】

＜実施形態１の効果＞
実施形態１によれば、以下の効果が奏され得る。

【0042】

送波部１１の送波領域１１ａと受波部１２の受波領域１２ａとが異なっているため、水中に気泡が存在しない場合、送波部１１により送波された音波の反射波は受波部１２によってほぼ受波されない。この場合、送波領域１１ａに気泡以外の物体が存在したとしても、当該物体からの反射波は、受波部１２にほぼ入射しない。一方、水中に気泡が存在する場合、送波部１１により送波された音波は、気泡に当たって乱反射を繰り返すことにより、受波領域１２ａへと伝搬する。これにより、音波の反射波が、受波部１２に入射し、受波部１２によって受波される。この場合、送波領域１１ａに気泡以外の物体が混在したとしても、当該物体からの反射波は、直接受波部１２にほぼ入射しない。

【0043】

したがって、気泡判定部２５ａは、受波部１２の受波状態（たとえば、受波部１２が音波を受波したか否か）に基づいて、水中における気泡の状態を正確に判定できる。このように、実施形態１の気泡検出装置１によれば、正確に気泡の状態を検出できる。

【0044】

＜実施形態２＞
実施形態２では、第１送受波部１１１および第２送受波部１１２の２つの送受波部が用いられる。第１送受波部１１１および第２送受波部１１２が交互に送波を行うことにより、船速が測定される。第１送受波部１１１および第２送受波部１１２は、船速の測定とともに、気泡の検出にも用いられる。気泡の検出原理は、上記実施形態１と同様である。すなわち、第１送受波部１１１および第２送受波部１１２のうち、一方から音波が送波された際に、他方において音波が受波されるか否かによって、水中における気泡の状態（気泡の有無等）が判定される。したがって、第１送受波部１１１および第２送受波部１１２のうち、送波を行う方の送受波部が気泡検出装置の送波部に対応し、他方の送受波部が気泡検出装置の受波部に対応する。すなわち、実施形態２では、気泡検出装置の送波部と受波部とが、船速検出のシーケンスに応じて、第１送受波部１１１と第２送受波部１１２との間で切り替わることになる。

【0045】

図４は、実施形態２に係る船速測定装置２の使用状態を示す模式図である。

【0046】

図４において、Ｘ－Ｙ平面は水平面であり、Ｚ軸正方向は鉛直下方向である。船体４０の長手方向はＸ軸方向に向けられており、船体４０の船首４０ａは、Ｘ軸正側に位置し、船体４０の船尾４０ｂは、Ｘ軸負側に位置している。図４には、便宜上、船速測定装置２の構成のうち、送受波器１１０のみが図示されている。

【0047】

送受波器１１０は、たとえば、船体４０の操舵室４１の真下付近において、船体４０の船底に設置される。図４に示す例では、船体４０の中央からやや後方よりの船底に送受波器１１０が位置付けられている。送受波器１１０から水中の第１領域１１１ａおよび第２領域１１２ａに音波が送波される。ここでは、超音波が第１領域１１１ａおよび第２領域１１２ａに送波される。第１領域１１１ａは船首４０ａ方向に向けられ、第２領域１１２ａは船尾４０ｂ方向に向けられている。送波された超音波は、水中の物質によって反射され、水中の物質によって反射された反射波（エコー）が、送受波器１１０で受波される。船体４０の操舵室４１等に配置された制御装置１２０（図６参照）により、船体４０の対水船速（以下、単に「船速」と称する）が算出される。

【0048】

図５は、送受波器１１０の構成を示す模式図である。図５には、図４と同様のＸＹＺ軸が示されている。

【0049】

送受波器１１０は、第１送受波部１１１と、第２送受波部１１２と、筐体１１３と、を備える。第１送受波部１１１は、水中の第１領域１１１ａに音波を送波および第１領域１１１ａからの音波を受波する振動子である。第２送受波部１１２も、水中の第１領域１１１ａとは異なる第２領域１１２ａに音波を送波および第２領域１１２ａからの音波を受波する振動子である。第１送受波部１１１は、船尾４０ｂ側に位置付けられ、船首４０ａ側に向かって第１音波を送波する。第２送受波部１１２は、船首４０ａ側に位置付けられ、船尾４０ｂ側に向かって第２音波を送波する。

【0050】

筐体１１３は、円筒形の外形形状を有する。筐体１１３のＺ軸正側には、円形の開口１１３ａが形成されている。第１送受波部１１１から送波された第１音波および第２送受波部１１２から送波された第２音波は、開口１１３ａを通って水中へと伝搬する。また、水中のプランクトン、微粒子、気泡等で反射された第１音波および第２音波は、開口１１３ａを通って第１送受波部１１１および第２送受波部１１２で受波される。

【0051】

第１送受波部１１１は、水中の第１領域１１１ａ（図４参照）に第１音波を送波するとともに、第１領域１１１ａからの第１音波の反射波（エコー）を含む音波を受波する。第２送受波部１１２は、水中の第２領域１１２ａ（図４参照）に第２音波を送波するとともに、第２領域１１２ａからの第２音波の反射波（エコー）を含む音波を受波する。

【0052】

第１送受波部１１１の送波および受波のための面１１１ｂは、Ｚ軸方向に対して角度θ１傾いている。これにより、第１送受波部１１１の送波方向および受波方向の俯角は、角度θ１となる。言い換えれば、第１領域１１１ａ（図４参照）の中心軸１１１ｃは、船体４０の長手方向（Ｘ軸方向）に対して角度θ１だけ傾いている。また、第２送受波部１１２の送波および受波のための面１１２ｂは、Ｚ軸方向に対して角度θ２傾いている。これにより、第２送受波部１１２の送波方向および受波方向の俯角は、角度θ２となる。言い換えれば、第２領域１１２ａ（図４参照）の中心軸１１２ｃは、船体４０の長手方向（Ｘ軸方向）に対して角度θ２だけ傾いている。

【0053】

第１送受波部１１１の送信ビームおよび受信ビームの中心軸１１１ｃと、第２送受波部１１２の送信ビームおよび受信ビームの中心軸１１２ｃとは非平行である。第１送受波部１１１の面１１１ｂと第２送受波部１１２の面１１２ｂとは、互いに平行な状態から互いに向かい合う方向に、それぞれ、９０°－θ１と９０°－θ２だけ傾いている。

【0054】

実施形態２では、角度θ１と角度θ２は等しい。角度θ１、θ２は、たとえば５０°～８０°程度に設定される。

【0055】

第１送受波部１１１は、中心軸１１１ｃに対して所定の角度範囲に広がる指向性を有する。具体的には、第１送受波部１１１から送波される音波の広がり角と、第１送受波部１１１により受波される音波の広がり角は、１°～６°程度である。同様に、第２送受波部１１２は、中心軸１１２ｃに対して所定の角度範囲に広がる指向性を有する。具体的には、第２送受波部１１２から送波される音波の広がり角と、第２送受波部１１２により受波される音波の広がり角は、１°～６°程度である。

【0056】

第１送受波部１１１から送波された第１音波は、第１領域１１１ａ（図４参照）内のプランクトンや微粒子等によって反射され、第１送受波部１１１に戻って受波される。また、第２送受波部１１２から送波された第２音波は、第２領域１１２ａ（図４参照）内のプランクトンや微粒子等によって反射され、第２送受波部１１２に戻って受波される。このとき、船体４０の船速に応じて、受波された音波の周波数がドップラー効果により変化する。したがって、第１送受波部１１１から送波され第１送受波部１１１で受波される第１音波に基づく信号（以下、「第１速度信号」と称する）、および、第２送受波部１１２から送波され第２送受波部１１２で受波される第２音波に基づく信号（以下、「第２速度信号」と称する）を用いて、船速を算出することができる。

【0057】

船速の算出においては、第１速度信号および第２速度信号の両方が用いられる。これにより、船体４０に前後方向の傾きが生じても、船速を正確に算出できる。すなわち、波等の影響により、船体４０が前後方向に傾くと、第１送受波部１１１および第２送受波部１１２から送波される音波の送波方向が変化し、これに伴い、各音波の反射波に生じるドップラーシフト量（送波時の周波数と受波時の周波数の差分）が変化する。たとえば、船体４０の傾きに応じて、第１送受波部１１１により受波される反射波のドップラーシフト量が増加すると、第２送受波部１１２により受波される反射波のドップラーシフト量が減少する。したがって、第１速度信号および第２速度信号の周波数は、それぞれ、船体４０の傾きに応じた周波数だけ増減する。よって、第１速度信号および第２速度信号の各周波数のドップラーシフト量からそれぞれ算出される速度を平均化することにより、船体４０の傾きの影響が抑制された船速を算出できる。これにより、船体４０の傾きに拘わらず、船速を正確に算出できる。

【0058】

さらに、水中に気泡がある場合、図１で説明した場合と同様に、一方の送受波部から送波された音波は、水中の気泡によって乱反射することにより、他方の送受波部で受波される。

【0059】

すなわち、第１送受波部１１１から送波された第１音波は、第１領域１１１ａと第２領域１１２ａとの間に存在する複数の気泡によって繰り返し反射され、これら複数の気泡による乱反射により、第２領域１１２ａへと伝搬する。こうして、第２領域１１２ａへと伝搬した音波が、第２領域１１２ａに存在する気泡で反射されて、第２送受波部１１２に受波される。同様に、第２送受波部１１２から送波された第２音波は、第２領域１１２ａと第１領域１１１ａとの間に存在する複数の気泡によって繰り返し反射され、これら複数の気泡による乱反射により、第１領域１１１ａへと伝搬する。こうして、第１領域１１１ａへと伝搬した音波が、第１領域１１１ａに存在する気泡で反射されて、第１送受波部１１１に受波される。

【0060】

したがって、第１送受波部１１１から送波され第２送受波部１１２で受波される第１音波に基づく信号（以下、「第２気泡信号」と称する）、および、第２送受波部１１２から送波され第１送受波部１１１で受波される第２音波に基づく信号（以下、「第１気泡信号」と称する）を用いて、水中の気泡の状態を判定できる。

【0061】

図６は、船速測定装置２の構成を示すブロック図である。

【0062】

船速測定装置２は、送受波器１１０と、制御装置１２０と、表示装置１３０と、を備える。制御装置１２０は、第１切替回路２０１と、第２切替回路２０２と、第１送信アンプ２１１と、第２送信アンプ２１２と、送信信号生成回路２１３と、第１受信アンプ２２１と、第２受信アンプ２２２と、第１Ａ／Ｄ変換回路２３１と、第２Ａ／Ｄ変換回路２３２と、信号処理回路２４０と、を備える。制御装置１２０と表示装置１３０は、船体４０の操舵室４１（図４参照）に設置される。

【0063】

送信信号生成回路２１３は、信号処理回路２４０からの指示に応じて、第１送受波部１１１を駆動するための送信信号を生成して第１送信アンプ２１１に出力し、第２送受波部１１２を駆動するための送信信号を生成して第２送信アンプ２１２に出力する。実施形態２では、送信信号生成回路２１３は、第１音波および第２音波の周波数がＦ（ＭＨｚ）となるように、送信信号を生成する。第１送信アンプ２１１は、送信信号を増幅して第１切替回路２０１に出力する。第２送信アンプ２１２は、送信信号を増幅して第２切替回路２０２に出力する。

【0064】

第１送受波部１１１は、第１切替回路２０１からの送信信号に応じて、水中へ第１音波（超音波パルス）を送波する。第２送受波部１１２は、第２切替回路２０２からの送信信号に応じて、水中へ第２音波（超音波パルス）を送波する。第１送受波部１１１および第２送受波部１１２は、超音波パルスが水中のプランクトン、微粒子、気泡などで反射された反射波（エコー）を受波して、電気信号に変換する。これにより、受信信号が生成される。第１送受波部１１１および第２送受波部１１２は、それぞれ、受波した音波に応じた受信信号を第１切替回路２０１および第２切替回路２０２に出力する。

【0065】

第１切替回路２０１は、第１送信アンプ２１１から送信信号が出力された場合、送信信号を中継して第１送受波部１１１に出力する。また、第１切替回路２０１は、第１送受波部１１１から受信信号が出力された場合、受信信号を中継して第１受信アンプ２２１に出力する。同様に、第２切替回路２０２は、第２送信アンプ２１２から送信信号が出力された場合、送信信号を中継して第２送受波部１１２に出力する。また、第２切替回路２０２は、第２送受波部１１２から受信信号が出力された場合、受信信号を中継して第２受信アンプ２２２に出力する。

【0066】

第１受信アンプ２２１は、第１切替回路２０１から出力された受信信号を増幅させて第１Ａ／Ｄ変換回路２３１に出力する。第２受信アンプ２２２は、第２切替回路２０２から出力された受信信号を増幅させて第２Ａ／Ｄ変換回路２３２に出力する。第１Ａ／Ｄ変換回路２３１は、第１受信アンプ２２１から出力されたアナログの受信信号をデジタルの受信信号に変換し、信号処理回路２４０に出力する。第２Ａ／Ｄ変換回路２３２は、第２受信アンプ２２２から出力されたアナログの受信信号をデジタルの受信信号に変換し、信号処理回路２４０に出力する。

【0067】

信号処理回路２４０は、第１Ａ／Ｄ変換回路２３１および第２Ａ／Ｄ変換回路２３２から出力された受信信号に基づいて、船速を算出するともに、気泡の状態を判定する。そして、信号処理回路２４０は、算出した船速および気泡の状態の判定結果等を表示装置１３０に出力する。

【0068】

表示装置１３０は、液晶ディスプレイなどの表示器である。表示装置１３０は、信号処理回路２４０から出力された船速および判定結果等を表示する。表示装置１３０の表示内容については、追って図１７（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

【0069】

図７は、信号処理回路２４０の構成を示すブロック図である。

【0070】

信号処理回路２５は、ＣＰＵ等の演算処理回路とメモリ（記憶媒体）とを備え、メモリに保持されたプログラムによって、所定の機能を実行する。図７には、当該プログラムによって信号処理回路２５が実行する機能が、機能ブロックとして示されている。なお、これらの機能の一部または全てが、ソフトウエアでなく、ハードウエアの構成により実現されてもよい。

【0071】

信号処理回路２４０は、タイミング設定部３０１と、第１周波数変換部３１１と、第２周波数変換部３１２と、第１ドップラー計測部３２１と、第２ドップラー計測部３２２と、気泡判定部３３０と、速度算出部３４０と、を備える。

【0072】

タイミング設定部３０１は、送信信号生成回路２１３に対して送信信号を生成させる指示を送信する。このとき、タイミング設定部３０１は、第１音波の送波タイミングと第２音波の送波タイミングとが相違するよう、送信信号を生成させる指示を送信する。送波タイミングについては、追って図８を参照して説明する。

【0073】

第１周波数変換部３１１は、第１Ａ／Ｄ変換回路２３１から入力された受信信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により周波数変換する。第２周波数変換部３１２は、第２Ａ／Ｄ変換回路２３２から入力された受信信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により周波数変換する。

【0074】

ここで、第１送受波部１１１から入力される受信信号には、第１送受波部１１１が受波した第１音波の受信信号（第１速度信号）と、第１送受波部１１１が受波した第２音波の受信信号（第１気泡信号）とがある。第１周波数変換部３１１は、第１速度信号を周波数変換した周波数データを第１ドップラー計測部３２１に出力し、第１気泡信号を周波数変換した周波数データを気泡判定部３３０に出力する。

【0075】

同様に、第２送受波部１１２から入力される受信信号には、第２送受波部１１２が受波した第２音波の受信信号（第２速度信号）と、第２送受波部１１２が受波した第１音波の受信信号（第２気泡信号）とがある。第２周波数変換部３１２は、第２速度信号を周波数変換した周波数データを第２ドップラー計測部３２２に出力し、第２気泡信号を周波数変換した周波数データを気泡判定部３３０に出力する。

【0076】

第１ドップラー計測部３２１は、第１周波数変換部３１１から出力された第１速度信号の周波数データにおいて、ピーク（最大値）となる振幅の周波数と、第１音波の送信周波数Ｆとのずれ（ドップラーシフト量）を計測し、計測したずれ量を速度算出部３４０に出力する。同様に、第２ドップラー計測部３２２は、第２周波数変換部３１２から出力された第２速度信号の周波数データにおいて、ピーク（最大値）となる振幅の周波数と、第２音波の送信周波数Ｆとのずれ（ドップラーシフト量）を計測し、計測したずれ量を速度算出部３４０に出力する。

【0077】

気泡判定部３３０は、第１周波数変換部３１１から出力された第１気泡信号の周波数データと、第２周波数変換部３１２から出力された第２気泡信号の周波数データとに基づいて気泡の状態を判定する。具体的には、気泡判定部３３０は、第１気泡信号の周波数データにおいて所定の閾値以上の振幅が生じている場合、対応する第２速度信号の取得時に気泡が生じていると判定する。同様に、気泡判定部３３０は、第２気泡信号の周波数データにおいて所定の閾値以上の振幅が生じている場合に、対応する第１速度信号の取得時に気泡が生じていると判定する。気泡判定部３３０は、判定結果を速度算出部３４０と表示装置１３０に出力する。気泡の判定方法については、追って図９（ａ）～図１０（ｂ）を参照して説明する。

【0078】

速度算出部３４０は、第１ドップラー計測部３２１から出力された周波数のずれ量に基づいて、第１送受波部１１１に基づく船速を算出し、第２ドップラー計測部３２２から出力された周波数のずれ量に基づいて、第２送受波部１１２に基づく船速を算出する。そして、速度算出部３４０は、所定の周期分の第１送受波部１１１に基づく船速と、所定の周期分の第２送受波部１１２に基づく船速とを用いて、現時点における船速を算出する。速度算出部３４０は、こうして算出した現時点における船速を表示装置１３０に出力する。

【0079】

ここで、水中に気泡が存在する場合、プランクトンや微粒子等により反射された音波が、気泡の影響を受けることが起こり得る。この場合、第１速度信号および第２速度信号に劣化が生じ、適正な船速を取得できなくなる。このため、実施形態２では、気泡判定部３３０を設け、気泡が検出されたタイミングの第１速度信号および第２速度信号を当該タイミングにおける船速の算出には用いない。

【0080】

図８は、第１送受波部１１１の送波タイミングおよび受波タイミングと、第２送受波部１１２の送波タイミングおよび受波タイミングとを模式的に示すタイミングチャートである。

【0081】

図８には、第１送受波部１１１または第２送受波部１１２が音波を送波してから、この音波の反射波を受波するまでの時間間隔として周期Ｐ１～Ｐ４が示されている。周期Ｐ１、Ｐ３において、第１送受波部１１１が第１音波を送波し、周期Ｐ２、Ｐ４において、第２送受波部１１２が第２音波を送波する。

【0082】

時刻Ｔ１において第１送受波部１１１から第１音波が送波されると、第１音波は、水中のプランクトンや微粒子に反射されて、時刻Ｔ２付近において第１送受波部１１１に受波される。これにより、第１送受波部１１１から第１速度信号が出力される。このとき、水中に気泡が存在すると、第１音波は、気泡によって乱反射し、時刻Ｔ２付近において第２送受波部１１２に受波される。これにより、第２送受波部１１２から第２気泡信号が出力される。第２気泡信号は、気泡の状態を判定する際に用いられ、第２気泡信号に基づく気泡の判定結果により、第１速度信号に基づいて算出される船速が適正か否かが判定される。こうして、周期Ｐ１における送波および受波の処理が終了する。

【0083】

続いて、時刻Ｔ３において第２送受波部１１２から第２音波が送波されると、第２音波は、水中のプランクトンや微粒子に反射されて、時刻Ｔ４付近において第２送受波部１１２に受波される。これにより、第２送受波部１１２から第２速度信号が出力される。このとき、水中に気泡が存在すると、第２音波は、気泡によって乱反射し、時刻Ｔ４付近において第１送受波部１１１に受波される。これにより、第１送受波部１１１から第１気泡信号が出力される。第１気泡信号は、気泡の状態を判定する際に用いられ、第１気泡信号に基づく気泡の判定結果により、第２速度信号に基づいて算出される船速が適正か否かが判定される。こうして、周期Ｐ２における送波および受波の処理が終了する。

【0084】

このように、第１送受波部１１１により第１音波を送波する周期と、第２送受波部１１２により第２音波を送波する周期とが交互に繰り返される。

【0085】

次に、図９（ａ）～図１０（ｂ）を参照して、速度算出部３４０による船速の算出と、気泡判定部３３０による気泡の状態の判定とについて説明する。

【0086】

図９（ａ）のグラフは、水中に気泡がない場合に得られる、第１速度信号または第２速度信号に基づく周波数データの例を示す図である。

【0087】

水中に気泡がないと、第１音波および第２音波の送信周波数Ｆの近傍において振幅が顕著に大きくなり、振幅が大きい部分の周波数の幅は狭くなる。したがって、ピーク（最大値）となる振幅の周波数を容易かつ適正に特定できる。

【0088】

第１ドップラー計測部３２１は、図９（ａ）に示すような第１速度信号を周波数変換した周波数データにおいて、振幅のピークが第１音波の送信周波数Ｆからどの程度ずれているかを計測する。速度算出部３４０は、周波数のずれ量（ドップラーシフト量）に基づいて、第１送受波部１１１に基づく船速を算出する。同様に、第２ドップラー計測部３２２は、図９（ａ）に示すような第２速度信号を周波数変換した周波数データにおいて、振幅のピークが第２音波の送信周波数Ｆからどの程度ずれているかを計測する。速度算出部３４０は、周波数のずれ量（ドップラーシフト量）に基づいて、第２送受波部１１２に基づく船速を算出する。

【0089】

図９（ｂ）のグラフは、水中に気泡がない場合に得られる、第１気泡信号または第２気泡信号に基づく周波数データの例を示す図である。

【0090】

気泡判定部３３０は、図９（ｂ）に示すような第１気泡信号に基づく周波数データにおいて、所定の閾値Ａｔｈ以上の振幅が生じているか否かを判定する。閾値Ａｔｈは、ノイズと気泡に基づく振幅とを区別可能に設定される。すなわち、閾値Ａｔｈは、気泡が存在しない場合に生じるノイズの振幅よりも大きく、所定量の気泡が存在する場合に生じ得る振幅よりも小さく設定される。閾値Ａｔｈは、どの程度の量の気泡の有無を検出するかに応じて適宜調整され得る。

【0091】

図９（ｂ）のグラフの場合、閾値Ａｔｈ以上の振幅が生じていないため、気泡は生じていないと判定される。したがって、この場合の第１気泡信号と同じタイミングで取得される第２速度信号は適正であり、この第２速度信号に基づく船速は適正であると判定される。

【0092】

同様に、気泡判定部３３０は、図９（ｂ）に示すような第２気泡信号に基づく周波数データにおいて、所定の閾値Ａｔｈ以上の振幅が生じているか否かを判定する。図９（ｂ）のグラフの場合、閾値Ａｔｈ以上の振幅が生じていないため、気泡は生じていないと判定される。したがって、この場合の第２気泡信号と同じタイミングで取得される第１速度信号は適正であり、この第１速度信号に基づく船速は適正であると判定される。

【0093】

図１０（ａ）のグラフは、水中に気泡がある場合に得られる、第１速度信号または第２速度信号に基づく周波数データの例を示す図である。

【0094】

水中に気泡があると、気泡により反射された音波が、音波を送波した送受波部に戻ってしまうため、送信周波数Ｆの近傍において振幅が顕著に大きくなり、振幅が大きくなる周波数の幅が広くなってしまう。このため、ピーク（最大値）となる振幅の周波数を特定しにくくなり、船速の算出精度が低下する虞がある。

【0095】

図１０（ｂ）のグラフは、水中に気泡がある場合に得られる、第１気泡信号または第２気泡信号に基づく周波数データの例を示す図である。

【0096】

図１０（ｂ）に示すような第１気泡信号に基づく周波数データの場合、閾値Ａｔｈ以上の振幅が生じているため、気泡が生じていると判定される。したがって、この場合の第１気泡信号と同じタイミングで取得される第２速度信号は速度の算出には劣化が大きく、この第２速度信号に基づく船速は不適正であると判定される。

【0097】

同様に、図１０（ｂ）に示すような第２気泡信号に基づく周波数データの場合、閾値Ａｔｈ以上の振幅が生じているため、気泡が生じていると判定される。したがって、この場合の第２気泡信号と同じタイミングで取得される第１速度信号は速度の算出には劣化が大きく、この第１速度信号に基づく船速は不適正であると判定される。

【0098】

次に、図１１～１６を参照して、発明者が行った実験について説明する。

【0099】

発明者は、実際の海水に対して、気泡が生じていない状態と、気泡が少量生じている状態と、気泡が多量に生じている状態とを人工的に作り出した。このとき、対水船速は、気泡が生じていない状態において０ｋｎ、気泡が少量生じている状態において約４ｋｎ、気泡が多量に生じている状態において約５ｋｎであった。そして、発明者は、各状態において、第１送受波部１１１からＦ０（Ｈｚ）の送信周波数で第１音波を送波させ、反射波（エコー）を第１送受波部１１１と第２送受波部１１２で受波させた。そして、発明者は、第１送受波部１１１の第１速度信号と第２送受波部１１２の第２気泡信号とに基づいて、それぞれ、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って周波数データを取得した。

【0100】

図１１は、気泡が生じていない状態において、第１速度信号から得られた周波数データのグラフである。図１１には、所定の周期分の第１速度信号に基づく周波数データを平均した周波数データが示されている。上述したように、気泡が生じていない状態において船速は０ｋｎに設定されている。また、図１１に示す実験結果によれば、第１音波と同じ周波数Ｆ０において、狭い周波数の幅で振幅が大きくなっている。したがって、この場合、第１速度信号に基づいて適正に船速が得られることが分かる。

【0101】

図１２は、気泡が生じていない状態において、第２気泡信号から得られた周波数データのグラフである。図１２には、所定の周期分の第２気泡信号に基づく周波数データを平均した周波数データが示されている。図１２に示すように、第２気泡信号に基づく周波数データにはノイズ成分があるものの、振幅が大きくなっている周波数帯が明確に存在しない。したがって、この場合、第２気泡信号に基づいて、適正に気泡の状態を判定できることが分かる。

【0102】

図１３は、気泡が少量生じている状態において、第１速度信号から得られた周波数データのグラフである。上述したように、気泡が少量生じている状態において船速は約４ｋｎに設定されている。これにより、第１音波の送信周波数Ｆ０に対するドップラーシフト量ΔＦｃ（Ｈｚ）が計算により算出される。また、図１３に示す実験結果によれば、第１音波の送信周波数Ｆ０からΔＦａ（Ｈｚ）程度ずれた周波数付近において、振幅が大きくなっている。そして、この場合のΔＦｃとΔＦａを比較すると、ΔＦｃとΔＦａはほぼ同じ値であることが分かった。したがって、この場合も、第１速度信号に基づいて適正に船速が得られることが分かる。

【0103】

図１４は、気泡が少量生じている状態において、第２気泡信号から得られた周波数データのグラフである。図１４の場合、図１２と比較して、第１音波の送信周波数Ｆ０付近において振幅が大きくなっている。これは、水中に存在する少量の気泡によって、第１送受波部１１１で送波された第１音波が第２送受波部１１２で受波されたためと考えられる。この場合、図１４に示すように、振幅の閾値Ａｔｈを設定することにより、気泡の状態を判定できる。すなわち、周波数データ全体の振幅が閾値Ａｔｈよりも下にあるため、水中に船速の算出結果に影響を及ぼす気泡が実質的に存在しないと判断でき、第１速度信号に基づく船速が適正であることが分かる。

【0104】

図１５は、気泡が多量に生じている状態において、第１速度信号から得られた周波数データのグラフである。上述したように、気泡が多量に生じている状態において船速は約５ｋｎに設定されている。これにより、第１音波の送信周波数Ｆ０に対するドップラーシフト量ΔＦｃ（Ｈｚ）が計算により算出される。また、図１５に示す実験結果によれば、第１音波の送信周波数Ｆ０からΔＦａ（Ｈｚ）程度ずれた周波数付近において、振幅が大きくなっている。そして、この場合のΔＦｃとΔＦａを比較すると、ΔＦｃとΔＦａがほぼ同じ値であるとは言えないことが分かった。したがって、この場合、第１速度信号に基づいて適正に船速が得られないことが分かる。

【0105】

図１６は、気泡が多量に生じている状態において、第２気泡信号から得られた周波数データのグラフである。図１６の場合、図１４と比較して、第１音波の送信周波数Ｆ０付近において振幅がさらに大きくなっている。この場合も、図１６に示すように、振幅の閾値Ａｔｈを設定することにより、気泡の状態を判定できる。すなわち、周波数データの一部の振幅が閾値Ａｔｈ以上であるため、水中に船速の算出結果に影響を及ぼす気泡が存在すると判断でき、同じタイミングで得られる船速が不適正であることが分かる。

【0106】

次に、図１７（ａ）、（ｂ）を参照して、表示装置１３０の表示内容について説明する。

【0107】

実施形態２では、上述したように、第１気泡信号に基づいて、同じタイミングで取得される第２速度信号の適否が判定され、第２気泡信号に基づいて、同じタイミングで取得される第１速度信号の適否が判定される。さらに、実施形態２では、直前の所定の周期において適正と判定された第１速度信号および第２速度信号に基づいて平均が算出され、現時点の船速が算出される。このとき、気泡判定部３３０が、直前の所定の周期における第１気泡信号および第２気泡信号に基づいて水中に気泡が存在しないと判定した場合に限り、速度算出部３４０は、現時点の船速の算出を行う。すなわち、直前の所定の周期における第１気泡信号および第２気泡信号に基づいて、水中に気泡が存在し現在点の船速が適正でないと判定される場合は、現在点の船速は算出されず表示装置１３０に表示されない。

【0108】

図１７（ａ）は、直前の所定周期の船速に基づいて現時点の船速が算出された場合の表示装置１３０の表示内容を模式的に示す図である。船速表示領域１３１は、船速を表示するための領域であり、気泡情報表示領域１３２は、気泡判定部３３０により判定された気泡の状態に関する情報を表示するための領域である。船速表示領域１３１と気泡情報表示領域１３２は、上下に並んでいる。図１７（ａ）の場合、現時点の船速が算出されているため、船速表示領域１３１には船速が表示され、気泡情報表示領域１３２には「気泡は発生していません。」とのメッセージが表示される。

【0109】

図１７（ｂ）は、直前の所定周期の船速に基づいて現時点の船速が算出されなかった場合の表示装置１３０の表示内容を模式的に示す図である。この場合、船速表示領域１３１には、現時点の船速が算出されなかったことを示す斜線が表示される。気泡情報表示領域１３２には、「気泡が発生しており、船速が不正確になっているおそれがあります。」とのメッセージが表示される。

【0110】

なお、船速と気泡の有無の表示方法は、図１７（ａ）、（ｂ）の表示方法に限られるものではない。たとえば、船速が算出された場合は、気泡情報は表示されず、船速が算出できなかった場合のみ、気泡情報が表示されてもよい。この場合、単に、「気泡」との文字が、船速表示領域１３１またはその近傍に表示されてもよい。

【0111】

図１８は、船速測定処理を示すフローチャートである。

【0112】

図１８に示す船速測定処理は、船速測定装置２の電源がオンされたことにより自動的に開始される。あるいは、ユーザが船速測定装置２に対して船速測定の開始指示を入力したことにより、図１８の処理は開始されてもよい。

【0113】

船速測定処理が開始されると、信号処理回路２４０は、第１送受波部１１１により、水中の第１領域１１１ａに第１音波を送波させる（Ｓ１１）。そして、信号処理回路２４０は、第１送受波部１１１に、第１領域１１１ａからの音波（第１音波の反射波）を受波させるとともに、第２送受波部１１２に、第２領域１１２ａからの音波を受波させる（Ｓ１２）。これにより、第１送受波部１１１から第１速度信号が出力され、第２送受波部１１２から第２気泡信号が出力される。ステップＳ１１、Ｓ１２の処理は、図８に示した第１送受波部１１１の送波に基づく１つの周期に相当する。

【0114】

続いて、信号処理回路２４０は、第２送受波部１１２により、水中の第２領域１１２ａに第２音波を送波させる（Ｓ１３）。そして、信号処理回路２４０は、第２送受波部１１２に、第２領域１１２ａからの音波（第２音波の反射波）を受波させるとともに、第１送受波部１１１に、第１領域１１１ａからの音波を受波させる（Ｓ１４）。これにより、第２送受波部１１２から第２速度信号が出力され、第１送受波部１１１から第１気泡信号が出力される。ステップＳ１３、Ｓ１４の処理は、図８に示した第２送受波部１１２の送波に基づく１つの周期に相当する。

【0115】

続いて、信号処理回路２４０は、ステップＳ１２で取得した第１速度信号に基づいて船速を算出し、ステップＳ１４で取得した第２速度信号に基づいて船速を算出する。さらに、信号処理回路２４０は、ステップＳ１２で取得した第２気泡信号に基づいて、気泡の状態を判定し、ステップＳ１４で取得した第１気泡信号に基づいて、気泡の状態を判定する。信号処理回路２４０は、算出した船速と気泡の判定結果を互いに対応づけてメモリに記憶する（Ｓ１５）。信号処理回路２４０は、船速算出動作が終了するまでステップＳ１１～Ｓ１５の処理を繰り返す（Ｓ１６）。これにより、各周期で得られた船速と気泡の判定結果とが順次、信号処理回路２４０のメモリに記憶されていく。

【0116】

その後、上述したように、気泡判定部３３０が、所定の周期における第１気泡信号および第２気泡信号に基づいて水中に気泡が存在しないと判定した場合に限り、速度算出部３４０は、現時点の船速の算出を行う。速度算出部３４０は、所定の周期において適正と判定された第１速度信号および第２速度信号に基づいて平均を算出し、現時点の船速を算出する。そして、信号処理回路２４０は、現時点の船速を算出した場合に、算出した船速と気泡の判定結果に基づく気泡情報とを、図１７（ａ）に示したように表示装置１３０に表示させる。また、信号処理回路２４０は、現時点の船速を算出しなかった場合に、船速が算出されなかったことを示す斜線を、図１７（ｂ）に示したように船速表示領域１３１に表示し、気泡情報を図１７（ｂ）に示したように気泡情報表示領域１３２に表示する。

【0117】

＜実施形態２の効果＞
実施形態２によれば、以下の効果が奏され得る。

【0118】

第１送受波部１１１の第１領域１１１ａと、第２送受波部１１２の第２領域１１２ａとは異なっている。このため、水中に気泡が存在しない場合、第１送受波部１１１により送波された音波の反射波は第２送受波部１１２によってほぼ受波されず、第１領域１１１ａに気泡以外の物体が存在したとしても、当該物体からの反射波は第２送受波部１１２にほぼ入射しない。同様に、水中に気泡が存在しない場合、第２送受波部１１２により送波された音波の反射波は第１送受波部１１１によってほぼ受波されず、第２領域１１２ａに気泡以外の物体が存在したとしても、当該物体からの反射波は第１送受波部１１１にほぼ入射しない。

【0119】

一方、水中に気泡が存在する場合、第１送受波部１１１により送波された音波は、気泡に当たって乱反射を繰り返すことにより、第２領域１１２ａへと伝搬する。これにより、第２領域１１２ａに伝搬した反射波が、第２送受波部１１２に入射し、第２送受波部１１２によって受波される。この場合、第１領域１１１ａに気泡以外の物体が混在したとしても、当該物体からの反射波は、直接第２送受波部１１２にほぼ入射しない。同様に、水中に気泡が存在する場合、第２送受波部１１２により送波された音波は、気泡に当たって乱反射を繰り返すことにより、第１領域１１１ａへと伝搬する。これにより、第１領域１１１ａに伝搬した反射波が、第１送受波部１１１に入射し、第１送受波部１１１によって受波される。この場合、第２領域１１２ａに気泡以外の物体が混在したとしても、当該物体からの反射波は、直接第１送受波部１１１にほぼ入射しない。

【0120】

したがって、実施形態２によれば、第２送受波部１１２から送波された音波が第２領域１１２ａに存在する気泡で反射された後に第１領域１１１ａに存在する気泡で反射されて第１送受波部１１１が受波した第１受信信号（第１気泡信号）、および第１送受波部１１１から送波された音波が第１領域１１１ａに存在する気泡で反射された後に第２領域１１２ａに存在する気泡で反射されて第２送受波部１１２が受波した第２受信信号（第２気泡信号）の少なくとも一方に基づいて、水中の気泡の状態を正確に判定できる。

【0121】

また、第１送受波部１１１が受波した第１音波の反射波に基づく受信信号（第１速度信号）および第２送受波部１１２が受波した第２音波の反射波に基づく受信信号（第２速度信号）により船速を算出できる。すなわち、実施形態２では、第１送受波部１１１および第２送受波部１１２は、気泡の状態の判定と船速の算出の両方に用いられる。このため、第１送受波部１１１および第２送受波部１１２を備えた船速測定装置２において、別途構成を追加することなく気泡の状態を検出できる。

【0122】

図５に示したように、第１送受波部１１１の送信ビームおよび受信ビームの中心軸１１１ｃと、第２送受波部１１２の送信ビームおよび受信ビームの中心軸１１２ｃとが、非平行である。これにより、第１送受波部１１１と第２送受波部１１２とが接近していても、第１領域１１１ａと第２領域１１２ａとを適切に分離させることができる。よって、第１送受波部１１１と第２送受波部１１２とを船底等に纏めて設置できる。また、第１送受波部１１１と第２送受波部１１２とを単一の送受波器１１０に設置する場合に、第１送受波部１１１と第２送受波部１１２とを送受波器１１０にコンパクトに収納できる。

【0123】

図１７（ａ）、（ｂ）に示したように、信号処理回路２４０は、表示装置１３０に、速度算出部３４０により算出された船速と、気泡判定部３３０により判定された気泡の状態に関する情報とを表示させる。これにより、ユーザは、船速を視覚的に把握する際に、気泡の状態を確認できる。よって、ユーザは、船速に対する気泡の影響を把握できる。

【0124】

また、信号処理回路２４０は、表示装置１３０に、船速と、気泡の状態に関する情報とを並べて表示させる。これにより、ユーザは、船速と気泡の状態に関する情報を視覚的に対照できる。よって、ユーザは、円滑に、船速に対する気泡の影響を把握できる。

【0125】

図１７（ａ）、（ｂ）に示したように、信号処理回路２４０は、気泡判定部３３０により判定された水中の気泡の状態に基づいて、表示装置１３０に表示される船速の表示の有無を切り替える。具体的には、気泡判定部３３０は、所定の周期分の第１気泡信号および第２気泡信号に基づいて、現時点における気泡の有無を判定する。現時点において水中に気泡が生じていないと判定されると、速度算出部３４０は、現時点の船速として平均を算出する。他方、現時点において水中に気泡が生じていると判定されると、速度算出部３４０は、現時点の船速を算出しない。そして、図１７（ａ）、（ｂ）に示したように、信号処理回路２４０は、気泡が生じていない場合、船速表示領域１３１に船速を表示し、気泡が生じている場合、船速表示領域１３１に斜線を表示する。水中に気泡が多く存在すると、速度算出部３４０により算出される船速が不正確になる場合がある。このような場合に、船速の表示を消失させることにより、不正確な船速が表示されることを抑制できる。

【0126】

また、不正確な船速が表示されることを避けるために、第１送受波部１１１および第２送受波部１１２を気泡の影響が少ない船首４０ａに設置する必要がないため、操舵室４１等に設置される表示装置１３０等から船首４０ａに設置された第１送受波部１１１および第２送受波部１１２まで、長い距離にわたって配線を設ける必要がない。よって、第１送受波部１１１および第２送受波部１１２の設置コストを大幅に削減できる。

【0127】

速度算出部３４０は、気泡判定部３３０が水中に気泡が存在しないと判定した場合、現時点の船速（平均）の算出を行う。水中に気泡が多く存在すると、速度算出部３４０により算出される船速は不正確になる場合がある。実施形態２の構成によれば、このような場合に、船速の無駄な算出処理を抑制できる。また、この場合も、不正確な船速が算出されることを避けるために、第１送受波部１１１および第２送受波部１１２を船首４０ａに設置する必要がない。よって、第１送受波部１１１および第２送受波部１１２の設置コストを大幅に削減できる。

【0128】

第１周波数変換部３１１および第２周波数変換部３１２は、それぞれ、第１気泡信号および第２気泡信号を周波数変換する。そして、気泡判定部３３０は、第１気泡信号および第２気泡信号が周波数変換された周波数データに基づいて、水中の気泡の状態を判定する。これにより、第１気泡信号および第２気泡信号の強度を評価する手法に比べて、受波対象となる音波の周波数とは異なる周波数帯のノイズを排除できるため、精度よく水中の気泡の状態を判定できる。

【0129】

図９（ｂ）および図１０（ｂ）のグラフを参照して説明したように、気泡判定部３３０は、第１気泡信号および第２気泡信号に基づく周波数データにおいて、閾値Ａｔｈ以上の振幅が生じている場合、水中に気泡が存在すると判定する。水中に気泡が存在しない場合、第１気泡信号および第２気泡信号に基づく周波数データには、ノイズに基づく振幅が生じるものの、閾値Ａｔｈ以上の振幅が生じない。一方、水中に気泡が存在する場合、第１気泡信号および第２気泡信号に基づく周波数データには、ノイズに基づく振幅に気泡からの音波に基づく振幅が重畳される。したがって、この場合、周波数データにおいて閾値Ａｔｈ以上の振幅が生じる。よって、閾値Ａｔｈ以上の振幅が生じているか否かを判定することで、水中に気泡が存在するか否かを判定できる。

【0130】

第１送受波部１１１の第１領域１１１ａが船首４０ａ側に向けられ、第２送受波部１１２の第２領域１１２ａが船尾４０ｂ側に向けられている。このように、２つの領域のうち一方が船首４０ａ側に向けられ他方が船尾４０ｂ側に向けられると、各送受波部によって、船首４０ａ方向に音波を送波した場合の送波と受波の周波数ずれと、船尾４０ｂ方向に音波を送波した場合の送波と受波の周波数ずれを、それぞれ測定できる。よって、航行時に船体４０が前後に傾いても、各方向の周波数ずれを平均化することにより、船速を適正に算出することができる。また、このような目的で配置された２つの送受波部を、気泡の検出に共用できる。よって、構成の簡素化を図りながら、船速および気泡を、適正に検出できる。

【0131】

＜変更例＞
上記実施形態２では、図９（ｂ）および図１０（ｂ）のグラフを参照して説明したように、周波数データにおいて、閾値Ａｔｈ以上の振幅が生じている場合に、水中に気泡が存在すると判定された。しかしながら、気泡判定の手法はこれに限らず、たとえば、図１９（ａ）のグラフに示すように、周波数データにおいて、閾値Ａｔｈ以上の振幅の信号面積（斜線部分）が所定値を越えている場合に、水中に気泡が存在すると判定されてもよい。また、図１９（ｂ）のグラフに示すように、周波数データにおいて、閾値Ａｔｈ以上の振幅の周波数帯Ｆ１における信号面積（斜線部分）が所定値を越えている場合に、水中に気泡が存在すると判定されてもよい。

【0132】

また、図２０（ａ）のグラフに示すように、周波数データにおいて、元の音波の送信周波数Ｆを含む所定範囲の周波数帯ＦＢに、閾値Ａｔｈ以上の振幅が生じている場合に、水中に気泡が存在すると判定されてもよい。送波された音波が気泡で散乱されると、散乱された音波の周波数は、送波された音波の送信周波数Ｆ付近に含まれる。したがって、送信周波数Ｆを含む所定範囲の周波数帯ＦＢにおいて判定が行われれば、水中に気泡が存在するか否かをより精度よく判定できる。

【0133】

また、図２０（ｂ）のグラフに示すように、周波数データの周波数帯ＦＢにおいて、閾値Ａｔｈ以上の振幅の信号面積（斜線部分）が所定値を越えている場合に、水中に気泡が存在すると判定されてもよい。

【0134】

また、上記実施形態１、２では、気泡により散乱された音波の受信信号に基づいて気泡の有無が判定されたが、判定される気泡の状態は、気泡の有無に限られるものではない。たとえば、気泡により散乱された音波の受信信号に基づいて、気泡の量が判定されてもよい。この場合、たとえば、実施形態２の構成では、図１０（ｂ）のグラフに示す周波数データにおいて、閾値Ａｔｈ以上の振幅の信号量に基づいて、水中に存在する気泡の量が、気泡判定部３３０において判定される。

【0135】

ここで、閾値Ａｔｈ以上の振幅の信号量は、たとえば、図１９（ｂ）のグラフにおいてハッチングが付された領域の面積（周波数帯Ｆ１に含まれる各周波数成分の振幅の総量）として取得され得る。あるいは、図１９（ａ）のグラフにおいてハッチングが付された領域の面積が、閾値Ａｔｈ以上の振幅の信号量として用いられてもよい。

【0136】

このように、水中に存在する気泡の量が判定される場合、気泡の量に関する情報が、表示装置１３０に表示されてもよい。この場合、気泡の量が、多少に応じて連続的に変化するスケールによって表示されてもよく、あるいは、２つの閾値と気泡の量の判定結果との大小関係により、多、中、少の３段階で表示されてもよい。３段階に限らず、他の階数によって、気泡の量が表示されてもよい。こうすると、ユーザは、水中にどの程度の気泡が存在しているかを把握することができる。

【0137】

また、上記実施形態２では、振幅の閾値Ａｔｈは固定値であったが、これに限らず、気泡信号に基づく判定を行うごとに、閾値Ａｔｈが速度信号の信号強度に基づいて決定されてもよい。たとえば、第２気泡信号に基づく判定を行う場合、第１速度信号の信号強度に基づいて、第２気泡信号の判定で用いる閾値Ａｔｈが決定されてもよい。同様に、第１気泡信号に基づく判定を行う場合、第２速度信号の信号強度に基づいて、第１気泡信号の判定で用いる閾値Ａｔｈが決定されてもよい。

【0138】

また、上記実施形態１では、気泡判定の際に、受波部１２の受信信号の強度が大きい場合に水中に気泡が存在すると判定したが、これに限らず、上記実施形態２の船速測定装置２と同様の気泡判定が行われてもよい。

【0139】

たとえば、気泡検出装置１において、周波数変換部が設けられ、受波部１２の受信信号が周波数変換部により周波数変換されてもよい。そして、気泡判定部２５ａは、周波数変換部により周波数変換された周波数データに基づいて、水中の気泡の状態を判定してもよい。

【0140】

このとき、図９（ｂ）および図１０（ｂ）のグラフを参照して説明したように、気泡判定部２５ａは、周波数データにおいて、所定の閾値以上の振幅が生じている場合に、水中に気泡が存在すると判定してもよい。また、図２０（ａ）のグラフを参照して説明したように、気泡判定部２５ａは、周波数データにおいて、送波部１１が送波した音波の送信周波数を含む所定範囲の周波数帯に、所定の閾値以上の振幅が生じている場合に、水中に気泡が存在すると判定してもよい。また、図１９（ａ）、（ｂ）および図２０（ｂ）のグラフを参照して説明したように、気泡判定部２５ａは、信号面積が所定の所定値を越えている場合に、水中に気泡が存在すると判定してもよい。また、気泡判定部２５ａは、信号面積（信号量）に基づいて、水中に存在する気泡の量を判定してもよく、閾値Ａｔｈ以上の振幅の信号量に基づいて、水中に存在する気泡の量を判定してもよい。

【0141】

また、上記実施形態２では、第１送受波部１１１および第２送受波部１１２は、音波の送波と受波の両方を行うよう構成されたが、第１送受波部１１１に代えて、第１送波部と第１受波部が設けられ、第２送受波部１１２に代えて、第２送波部と第２受波部が設けられてもよい。この場合、第１送波部で送波された第１音波は第１受波部で受波され、第１受波部から第１速度信号が出力される。同様に、第２送波部で送波された第２音波は第２受波部で受波され、第２受波部から第２速度信号が出力される。水中に気泡がある場合、第１送波部で送波された第１音波は、乱反射により第２受波部で受波され、第２受波部から第２気泡信号が出力される。同様に、第２送波部で送波された第２音波は、乱反射により第１受波部で受波され、第１受波部から第１気泡信号が出力される。

【0142】

また、第１送受波部１１１は、第１領域１１１ａに対する音波の送波と、第１領域１１１ａからの音波の受波のいずれか一方のみを行ってもよく、第２送受波部１１２は、第２領域１１２ａに対する音波の送波と、第２領域１１２ａからの音波の受波のいずれか一方のみを行ってもよい。第１送受波部１１１が音波の送波を行う場合、第２送受波部１１２は音波の受波を行い、第２送受波部１１２が音波の送波を行う場合、第１送受波部１１１が音波の受波を行えばよい。

【0143】

また、上記実施形態２では、図５に示したように、第１送受波部１１１の面１１１ｂと、第２送受波部１１２の面１１２ｂとが、互いに平行な状態から互いに向かい合う方向に傾いていたが、これに限らず、面１１１ｂと面１１２ｂとが、互いに平行な状態から、互いに向かい合う方向とは逆の方向に傾いてもよい。

【0144】

また、第１領域１１１ａの中心軸１１１ｃと第２領域１１２ａの中心軸１１２ｃは、互いに平行であってもよい。すなわち、第１送受波部１１１の面１１１ｂと、第２送受波部１１２の面１１２ｂとが、互いに平行であってもよい。この場合、第１領域１１１ａと第２領域１１２ａとが重ならないように、第１送受波部１１１と第２送受波部１１２との間に所定の距離が空くように、第１送受波部１１１と第２送受波部１１２が配置される。

【0145】

また、上記実施形態１において、表示装置３０が省略されてもよい。この場合、気泡判定部２５ａによる気泡の状態の判定結果は、外部の表示装置に送信され、外部の表示装置に気泡の状態の判定結果が表示される。また、上記実施形態２において、表示装置１３０が省略されてもよい。この場合、速度算出部３４０により算出された船速と、気泡判定部３３０による気泡の状態の判定結果とが、外部の表示装置に送信され、外部の表示装置に船速と気泡の状態の判定結果とが表示される。

【0146】

また、上記実施形態２では、速度算出部３４０において、船速として対水船速が算出されたが、対地船速が算出されてもよい。対水船速は、プランクトンや微粒子からの反射波に基づいて算出されるが、対地船速は、海底からの反射波に基づいて算出される。対地船速の場合も、対水船速と同様、第１速度信号および第２速度信号をそれぞれ周波数変換した周波数データにおいて、元の音波との周波数ずれが計測され、計測された周波数のずれ量に基づいて対地船速が算出される。

【0147】

このように対地船速が算出される場合も、対地船速を算出するための音波の送波に合わせて取得された気泡信号に基づいて、各周期で算出された対地船速の適否が判定される。そして、現時点までの複数周期における対地船速に基づいて、現時点の対地船速が算出される。

【0148】

なお、上記実施形態２において、さらに対地船速が算出される場合、対水船速と対地船速に基づいて潮流の速度が算出されてもよい。

【0149】

また、上記実施形態２では、水中の気泡の状態の判定は、第１送受波部１１１が受波した第２音波および第２送受波部１１２が受波した第１音波の両方に基づいて行われたが、第１送受波部１１１が受波した第２音波および第２送受波部１１２が受波した第１音波のいずれか一方に基づいて水中の気泡の状態の判定が行われてもよい。この場合、第１送受波部１１１が受波した第２音波の信号（第１気泡信号）および第２送受波部１１２が受波した第１音波の信号（第２気泡信号）のいずれか一方が周波数変換され、生成された周波数データに基づいて気泡の状態が判定される。

【0150】

また、上記実施形態２において、船速測定装置２は、第２気泡信号に基づいて第１速度信号を補正し、第１気泡信号に基づいて第２速度信号を補正する補正部をさらに備えてもよい。たとえば、補正部は、第１速度信号を周波数変換して生成された周波数データから、第２気泡信号を周波数変換して生成された周波数データを減算して、補正後の第１速度信号に基づく周波数データを算出し、第２速度信号を周波数変換して生成された周波数データから第１気泡信号を周波数変換して生成された周波数データを減算して、補正後の第２速度信号に基づく周波数データを算出する。そして、速度算出部３４０は、補正後の第１速度信号および第２速度信号に基づいて船速を算出する。こうすると、船速の算出に用いる信号（第１速度信号および第２速度信号）に対する気泡の影響が抑制され、より正確に船速が算出されることが期待され得る。

【0151】

なお、上記実施形態２では、気泡の状態に応じて船速の測定が中止されるため、船速の測定結果が気泡の影響を受けることがない。このため、気泡の影響を避けるために、第１送受波部１１１および第２送受波部１１２を船首４０ａに設置する必要がない。したがって、第１送受波部１１１および第２送受波部１１２と、操舵室４１等に設置される制御装置１２０との間に、長い配線ケーブルを敷設する必要がなく、船速測定装置２の設置コストを大幅に削減できる。

【0152】

また、上記実施形態２では、図７に示すように、第１Ａ／Ｄ変換回路２３１および第２Ａ／Ｄ変換回路２３２から直接、信号処理回路２４０に受信信号が入力されたが、第１Ａ／Ｄ変換回路２３１および第２Ａ／Ｄ変換回路２３２と信号処理回路２４０との間にバッファメモリが設けられてもよい。この場合、周波数変換部およびドップラー計測部は１系統とされ、バッファメモリから時分割で受信信号が読み出されて周波数変換部およびドップラー計測部により処理される。速度算出部３４０は、時分割で受信するドップラーシフト量から、第１速度信号および第２速度信号に基づく船速を算出する。また、気泡判定部３３０は、時分割で受信する周波数データから、第１気泡信号および第２気泡信号に基づく気泡の判定を行う。

【0153】

また、上記実施形態２では、本発明に係る気泡検出装置が船速測定装置２に適用された場合の構成が示されたが、本発明に係る気泡検出装置は、船速測定装置２に限らず、水中の物標を検出するための物標探知装置等や水中探知装置などの他の装置にも、適宜、適用され得る。たとえば、気泡検出装置が物標探知装置に適用される場合、水中に所定量以上の気泡が生じていることに応じて、物標の検出結果を示す画面（探知画面）が無効化されてもよい。

【0154】

本発明の実施形態は、特許請求の範囲に記載の範囲で適宜種々の変更可能である。

【符号の説明】

【0155】

１ 気泡検出装置（水中探知装置）
２ 船速測定装置（水中探知装置）
１１ 送波部（第１振動子）
１１ａ 送波領域（第１領域）
１２ 受波部（第２振動子）
１２ａ 受波領域（第２領域）
２５ａ 気泡判定部
１１１ 第１送受波部（第１振動子、第２振動子）
１１１ａ 第１領域（第１領域、第２領域）
１１１ｂ 面（送波面、受波面）
１１１ｃ 中心軸
１１２ 第２送受波部（第１振動子、第２振動子）
１１２ａ 第２領域（第１領域、第２領域）
１１２ｂ 面（送波面、受波面）
１１２ｃ 中心軸
１３０ 表示装置（表示部）
３１１ 第１周波数変換部（周波数変換部）
３１２ 第２周波数変換部（周波数変換部）
３３０ 気泡判定部
３４０ 速度算出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】