音速プローブ
音速プローブは、海洋学や水路学の研究目的で、特に水柱内の音速を測定するために使用される装置です。
歴史
初期の深度測深は、鉛の重りをロープに取り付け、深度値を記した鉛線測深（または測深線）によって行われていました。この方法は機械的な性質上、測深に適用される補正は潮位による測深値の減少のみでした。20世紀半ばには、音響パルスの往復伝播時間を用いて水中の距離を測定できるソナーシステムが開発されました。これにより、測深士は一定時間内により多くの測深を行うことができ、鉛線を使用する場合よりも労働集約性が低くなりました。
使用
ソナーの多くの用途において、音速は平均1500メートル/秒と想定されます。しかし、海水中の音速は1440メートル/秒から1570メートル/秒まで変動することがあります。[ 1 ]
速度、時間、距離の関係は相互に依存しているため、距離を正確に測定するには、送信から受信までの時間と水中での音速を正確に知る必要があります。これを実現するには2つの方法があります。
まず、測深士はトランスデューサーの下に空気を充填した金属棒を降ろし、その両端に水深値を記したロープを結び付けます。ロープの値が正しいと仮定した場合、所定の水深間隔で金属棒を降ろし、音響測深機のトレース上で観測します。音響測深機の深さの値は、金属棒の「真の」水深に対してプロットすることができます。固定されたオフセット値は喫水値の補正によるものとし、観察される勾配の変化は音速の差によるものとみなされます。この方法は「バーチェック」と呼ばれ、測深士がデータ収集前に実施します。
第二に、調査員は調査対象区域の水中に沈めることができる音速プローブを用いて、実際の音速を測定することができます。この方法は、バーチェックよりも迅速であるという利点があり、うねりや波浪による船の動揺がある場合でも実施できますが、この方法では船の喫水オフセットは特定できません。
動作原理
プローブ法を使用して水中の音速を取得する一般的な方法は 2 つあります。
まず、音速に影響を与える主な3つの変数は、導電率・温度・深度プローブ（CTDプローブ）を用いて測定できます。この機器は、塩分濃度、温度、圧力を測定し、利用可能な様々な公式のいずれかを用いて水の音速を計算することができます。[ 2 ]
第二に、小型の音響トランスデューサと、トランスデューサの音響中心から既知の距離に設置された反射面を用いて、音速を直接測定することができます。トランスデューサから反射面までの距離と、送信パルスから受信パルスまでの時間が既知であれば、水中の音速を計算できます。音速プローブに使用されるトランスデューサは、送信距離と受信距離が十分近いため、吸収損失を軽減できるため、通常、高周波（1～4MHz程度）です。
参考文献
- ^ “アーカイブコピー” . 2011年9月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年4月18日閲覧。
{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク)、国連海洋地図帳、海水の物理的および化学的性質。 - ^ Del Grosso, VA (1974). 「自然水中の音速に関する新しい式（他の式との比較を含む）」 .アメリカ音響学会誌. 56 (4): 1084– 1091. Bibcode : 1974ASAJ...56.1084D . doi : 10.1121/1.1903388 .
外部リンク
参照
