音波伝搬時間計測と数値海洋モデルによる高精度流況モニタリングシステムの構築

利用声波传播时间测量和数值海洋模型构建高精度流量监测系统

• 批准号: 20K14964
• 负责人: 谷口 直和
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14964/
• 关键词: 流速場モニタリング; 双方向音波送受信; 高精度流速場推定; 音波伝搬時間; 数値海洋モデル

本研究の目的は、数値海洋モデルを音波送受信データから得られる経路平均流速にデータ 同化させた、高精度沿岸流速分布の準リアルタイムモニタリングシステムの構築であり、本研究では、瀬戸内海の約100平方キロメートル程度までの比較的小領域の湾や灘へ適用できるシステムを目指した。本年度は、まず、搬送波周波数18kHzで動作する音波送受信装置を4台製作した。その際に、本研究の前年に行った予備実験で生じた装置の送信回路トラブルを解決し、装置の安定性を向上させた。予備実験と同じ海域（三原瀬戸）に製作した4台の装置を設置し（忠海二窓港、大久野島フェリー桟橋、幸崎西漁港、大三島常石造船ドック跡地（盛港堤防に変更））、約2か月間音波送受信実験をおこない、得られた音波送受信データを解析し、経路平均流速を算出した。実験期間中の2日間に、後方散乱信号のドップラー効果を利用した超音波流速計（ADCP）を使った曳航流速計測を行い、音波送受信から得られた流速とADCPから得られた結果を比較した。双方向音波送受信を用いた流速計測法を、ADCPを使った曳航観測結果と比較し、高い再現性を示すことを確認した。双方向音波送受信から得られた流速は、複雑な地形形状に起因する半日周潮よりもはるかに短い周期の流速変動を捉えていた。また、定期的にパルス状の流速変化が現れる事も捉えていた。双方向音波送受信をもちいた流速計測は、短時間変動を長期的に計測できるため、時々刻々と複雑に潮流が変化する海域の流速変動を効率的に把握できる。数値海洋モデルを音波送受信データから得られる経路平均流速にデータ同化させることで、高精度沿岸流速分布の準リアルタイムモニタリングシステムを構築できると考える。

The purpose of this study is to establish a model for the accurate distribution of coastal velocity in a small area of the inland sea about 100 square meters and to compare it with the model for the application of coastal velocity in a small area. This year, four acoustic transmission and reception devices were manufactured with a transmission frequency of 18kHz. In this paper, the design and implementation of the transmission loop of the device are discussed. 4 sets of equipment were installed in the same sea area (Mihara), and the average flow velocity of the channel was calculated for about 2 months. During the period of 2 days, the scattered signal was measured by ultrasonic current meter (ADCP), and the results were compared. The two-way acoustic transmission and reception method is used to compare the measurement results of ADCP and high reproducibility. Bidirectional sound wave transmission and reception, flow velocity, complex terrain shape, semi-annual tide, short-term periodic flow velocity, etc. The flow rate of the product is changed regularly. The velocity measurement of two-way acoustic transmission and reception signals is based on short-term variation and long-term measurement, and the velocity variation and rate of flow in the sea area are controlled. A study on the accuracy of the coastal velocity distribution in the ocean

项目成果

A Reciprocal Acoustic Transmission Experiment in an Area of Complex Coastlines in the Seto Inland Sea for Measuring Path-Averaged Current Velocity,

濑户内海复杂海岸线区域的相互声传输实验，用于测量路径平均水流速度，

• 发表时间: 2020
• 作者: Naokazu Taniguchi;Yuji Sakuno;Hidemi Mutsuda;Toshiyuki Takahashi;Kengo Yoshiki;Hironori Yamamoto
• 通讯作者: Hironori Yamamoto

A reciprocal acoustic transmission experiment for precise observations of tidal currents in a shallow sea

• DOI: 10.1016/j.oceaneng.2020.108292
• 发表时间: 2020-10
• 期刊: Ocean Engineering
• 影响因子: 5
• 作者: N. Taniguchi;Toshiyuki Takahashi;Kengo Yoshiki;H. Yamamoto;Aruni Dinan Hanifa;Y. Sakuno;Hidemi Mutsuda-Hidemi