JPH0375809B2 - - Google Patents
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- JPH0375809B2 JPH0375809B2 JP6682387A JP6682387A JPH0375809B2 JP H0375809 B2 JPH0375809 B2 JP H0375809B2 JP 6682387 A JP6682387 A JP 6682387A JP 6682387 A JP6682387 A JP 6682387A JP H0375809 B2 JPH0375809 B2 JP H0375809B2
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- JP
- Japan
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- ultrasonic
- waveguide
- time
- measured
- ultrasound
- Prior art date
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、音速測定方法およびその装置に係
り、とくに漏洩波を利用して流動体等の音速をリ
モート計測し得るようにした音速測定方法および
その装置に関する。
り、とくに漏洩波を利用して流動体等の音速をリ
モート計測し得るようにした音速測定方法および
その装置に関する。
超音波を利用した物体の音速測定又は物体の温
度測定では、一方の超音波センサから出力される
縦波超音波を被測定物を介して他方の超音波セン
サへ直接伝播させるという構成を採つている。そ
して、この間に繰り返し授受される超音波の伝播
時間およびその変化により、音速又は温度および
これらの変化等を測定しようとするものが大多数
を占めている。
度測定では、一方の超音波センサから出力される
縦波超音波を被測定物を介して他方の超音波セン
サへ直接伝播させるという構成を採つている。そ
して、この間に繰り返し授受される超音波の伝播
時間およびその変化により、音速又は温度および
これらの変化等を測定しようとするものが大多数
を占めている。
高温流動体又は危険な状況下にある流動体の監
視或いは液状危険物等に対する温度変化の監視に
使用される超音波センサは、これらの劣悪環境下
でも充分耐えることが必要とされている。
視或いは液状危険物等に対する温度変化の監視に
使用される超音波センサは、これらの劣悪環境下
でも充分耐えることが必要とされている。
しかしながら、一般の超音波センサは、振動子
と保護体との複合体から成り、これらが接合材に
より一体化されているため、使用温度に上限（約
400〔℃〕）があり、500〜800〔℃〕の温度を定常的
に連続測定することが不可能に近い状況となつて
いた。また、振動子や保護体は、化学的にも汚損
され易いものが多く、特に温度変化の激しい環境
下では、劣化の進行が著しく早いという不都合が
ある。
と保護体との複合体から成り、これらが接合材に
より一体化されているため、使用温度に上限（約
400〔℃〕）があり、500〜800〔℃〕の温度を定常的
に連続測定することが不可能に近い状況となつて
いた。また、振動子や保護体は、化学的にも汚損
され易いものが多く、特に温度変化の激しい環境
下では、劣化の進行が著しく早いという不都合が
ある。
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善
し、とくに、流動体等の測定物が例え有害物であ
り、或いは高温下におかれているものであつて
も、これら被測定物の音速およびその変化を高精
度にリモート測定することができ、これによつて
当該被測定物の温度や粘性およびそれらの変化等
を高精度に測定することを可能とした高速測定方
法およびその装置を提供することを、その目的と
する。
し、とくに、流動体等の測定物が例え有害物であ
り、或いは高温下におかれているものであつて
も、これら被測定物の音速およびその変化を高精
度にリモート測定することができ、これによつて
当該被測定物の温度や粘性およびそれらの変化等
を高精度に測定することを可能とした高速測定方
法およびその装置を提供することを、その目的と
する。
そこで、本発明では、超音波導波路と超音波反
射部材とを一定距離をおいて相互に対向させると
ともに、これら各部材の他端部相互間に被測定媒
体を介在せしめ、その後、前記超音波導波路の使
用超音波における位相速度Vpと群速度Vgとを測
定し、これらの測定に相前後して当該超音波導波
路の一端部から他端部に向けて超音波を伝播せし
めるとともに、当該他端部からの反射波が一端部
で受信されるまでの時間と当該超音波導波路から
漏洩した超音波が超音波反射部材との間を往復伝
播して受信されるまでの時間との差Δtを求め、
これらの各測定値に基づいて下式、すなわち、 F1（VP、Vg、Δt、Ｖ）＝０ を演算し前記被測定媒体の音速Ｖを特定する構成
を採り、これによつて前記目的を達成しようとす
るものである。
射部材とを一定距離をおいて相互に対向させると
ともに、これら各部材の他端部相互間に被測定媒
体を介在せしめ、その後、前記超音波導波路の使
用超音波における位相速度Vpと群速度Vgとを測
定し、これらの測定に相前後して当該超音波導波
路の一端部から他端部に向けて超音波を伝播せし
めるとともに、当該他端部からの反射波が一端部
で受信されるまでの時間と当該超音波導波路から
漏洩した超音波が超音波反射部材との間を往復伝
播して受信されるまでの時間との差Δtを求め、
これらの各測定値に基づいて下式、すなわち、 F1（VP、Vg、Δt、Ｖ）＝０ を演算し前記被測定媒体の音速Ｖを特定する構成
を採り、これによつて前記目的を達成しようとす
るものである。
以下、本発明の第１実施例を第１図ないし第３
図に基づいて説明する。
図に基づいて説明する。
第１図において、音速測定装置は、相互に一定
距離Ｄをへだてて配設された板状（帯状でも可）
の超音波導波路（以下、単に「導波路」という）
１及びこの超音波導波路１と同一形状に形成され
た超音波反射部材（以下、単に「反射部材」とい
う）２と、前記超音波導波路１の一端部に装着さ
れた超音波送受波器３とを備えている。
距離Ｄをへだてて配設された板状（帯状でも可）
の超音波導波路（以下、単に「導波路」という）
１及びこの超音波導波路１と同一形状に形成され
た超音波反射部材（以下、単に「反射部材」とい
う）２と、前記超音波導波路１の一端部に装着さ
れた超音波送受波器３とを備えている。
導波路１及びこれに対向装備された反射部材２
は、本実施例ではステンレス製で同一長さのもの
が使用されている。この導波路１及び反射部材２
の他端部は、図に示すように被測定媒体５内に配
設されるようになつている。
は、本実施例ではステンレス製で同一長さのもの
が使用されている。この導波路１及び反射部材２
の他端部は、図に示すように被測定媒体５内に配
設されるようになつている。
超音波送受波器３は、導波路１の一端部の側面
に装備されている。そして、超音波送受波器３か
ら導波路１に対して超音波（縦波）が斜入射され
るとともにその後所定時間をおいて当該導波路１
内から種々の情報を含んだ反射伝播波を受信し得
るようになつている。
に装備されている。そして、超音波送受波器３か
ら導波路１に対して超音波（縦波）が斜入射され
るとともにその後所定時間をおいて当該導波路１
内から種々の情報を含んだ反射伝播波を受信し得
るようになつている。
１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂは各々超音波反射手段
としての導波路１及び反射部材２の各端面を示
す。
としての導波路１及び反射部材２の各端面を示
す。
ここで、導波路１内を伝播する波動及び被測定
媒体５内の伝播状況について説明する。
媒体５内の伝播状況について説明する。
導波路１を液体又は固体に接すると、導波路１
中を伝搬する音波エネルギの一部は液体等の接触
媒体に漏洩する性質がある。この性質を利用し、
例えば上記接触媒体内に一対の導波路（本実施例
では他方の導波路が超音波反射部材２を構成して
いる）を配置すると、一方を伝搬していた音波の
エネルギの一部は接触媒体を介してもう一方の音
波導波路に伝播する。この時、接触媒体中を伝播
するのに要する時間を測定することにより、被接
媒体の音速を検出できる。
中を伝搬する音波エネルギの一部は液体等の接触
媒体に漏洩する性質がある。この性質を利用し、
例えば上記接触媒体内に一対の導波路（本実施例
では他方の導波路が超音波反射部材２を構成して
いる）を配置すると、一方を伝搬していた音波の
エネルギの一部は接触媒体を介してもう一方の音
波導波路に伝播する。この時、接触媒体中を伝播
するのに要する時間を測定することにより、被接
媒体の音速を検出できる。
前記超音波送受波器３から導波路１に超音波が
入射されると、この波動は被測定媒体５の方向に
向けて導波路１内を伝播する。この場合、超音波
が導波路１中を伝搬する速度の内、位相速度を
Vp、群速度をVgとする。導波路１が被測定媒体
５に接し、この時の被測定媒体５の音速Ｖが、導
波路１の位相速度Vpより小さい場合、導波路１
中を伝搬する超音波エネルギの一部は被測定媒体
５内に放射される。そして、この時の放射角θは
次式により決まる。
入射されると、この波動は被測定媒体５の方向に
向けて導波路１内を伝播する。この場合、超音波
が導波路１中を伝搬する速度の内、位相速度を
Vp、群速度をVgとする。導波路１が被測定媒体
５に接し、この時の被測定媒体５の音速Ｖが、導
波路１の位相速度Vpより小さい場合、導波路１
中を伝搬する超音波エネルギの一部は被測定媒体
５内に放射される。そして、この時の放射角θは
次式により決まる。
θ＝sin-1（Ｖ／Vp） ……
被測定媒体５に放射された超音波は、反射部材
２に到達し、この反射部材２に沿つて伝搬する波
と、ここで反射して導波路１側に戻る波とがあ
る。
２に到達し、この反射部材２に沿つて伝搬する波
と、ここで反射して導波路１側に戻る波とがあ
る。
今、導波路１と反射部材２の長さが等しい場
合、導波路間の間隔をＤとすると、往復を２行程
とした場合に被測定媒体中の経路がＮ行程（Ｎ＝
１、２、３、……）の受信波の到達時間は、 tN＝〔（2L−ND tanθ）／Vg〕 ＋〔ND／Ｖ cosθ〕＋τ1＋τ2 …… ここで、τ1、τ2は送受信の際の固定遅延量であ
る。
合、導波路間の間隔をＤとすると、往復を２行程
とした場合に被測定媒体中の経路がＮ行程（Ｎ＝
１、２、３、……）の受信波の到達時間は、 tN＝〔（2L−ND tanθ）／Vg〕 ＋〔ND／Ｖ cosθ〕＋τ1＋τ2 …… ここで、τ1、τ2は送受信の際の固定遅延量であ
る。
次に、Ｎ＝２、４の場合の差を求めると、
Δt＝2D〔（１／Ｖ cosθ）
−（tanθ／Vg）〕 ……
この式及び前述した式より被測定媒体５の
音速Ｖを求める式として次式を得る。
音速Ｖを求める式として次式を得る。
（4D2＋Vg 2Δt2）V4
−（8D2VpVg＋Vp 2Vg 2Δt2）V2
＋4D2Vp 2Vg 2＝０ ……
従つて、Δtを測定すれば、即知のＤ及び別に
測定するVg、Vpにより式から被測定媒体５の
音速Ｖが求まる。
測定するVg、Vpにより式から被測定媒体５の
音速Ｖが求まる。
これら一連の演算は、後述するように表示機能
を備えた本体の信号処理系にて行われる。
を備えた本体の信号処理系にて行われる。
ここで、前記導波路１を伝播する超音波の位相
速度Vpと群速度Vgを求める場合の動作原理につ
いて説明する。
速度Vpと群速度Vgを求める場合の動作原理につ
いて説明する。
まず、第３図に、超音波送受波器３のクサビ部
材３Ａと超音波振動子３Ｂとを示す。このクサビ
部材３Ａは、断面が台形状をなし、その一方の斜
面３ａに超音波振動子３Ｂが固着されている。ま
た、他方の斜面３ｃは、超音波振動子３Ｂから発
信された超音波が入射面３ｂで反射してクサビ部
材３Ａ内を伝播する場合の当該伝播経路に直交す
る面を構成するようになつている。このため、斜
面３Ｃからの反射波は、超音波振動子３Ｂに戻る
ようになつている。l1、l1′は、その場合の伝播経
路及び距離を示す。
材３Ａと超音波振動子３Ｂとを示す。このクサビ
部材３Ａは、断面が台形状をなし、その一方の斜
面３ａに超音波振動子３Ｂが固着されている。ま
た、他方の斜面３ｃは、超音波振動子３Ｂから発
信された超音波が入射面３ｂで反射してクサビ部
材３Ａ内を伝播する場合の当該伝播経路に直交す
る面を構成するようになつている。このため、斜
面３Ｃからの反射波は、超音波振動子３Ｂに戻る
ようになつている。l1、l1′は、その場合の伝播経
路及び距離を示す。
従つて、この時のクサビ部材３Ａ内の超音波の
全伝播時間T0を測定することにより、クサビ部
材３Ａ内の音速Cpは次式によつて算出し得る。
全伝播時間T0を測定することにより、クサビ部
材３Ａ内の音速Cpは次式によつて算出し得る。
Cp＝２（l1＋l1′）／T0 ……
また、クサビ部材３Ａの音速CPと導波路１を
伝播する超音波の位相速度Vpとの間には、次式
の関係がある。
伝播する超音波の位相速度Vpとの間には、次式
の関係がある。
Vp＝Cp／sinθi ……
但し、θi：入射角（第３図参照）
さらに、第１図に示す如く、導波路１の長さを
Ｌとし、超音波振動子３Ｂから発信された超音波
が導波路１を１往復するのに要する伝播時間をＴ
とすると、導波路１を伝搬する超音波の群速度
Vgは、次式で表される。
Ｌとし、超音波振動子３Ｂから発信された超音波
が導波路１を１往復するのに要する伝播時間をＴ
とすると、導波路１を伝搬する超音波の群速度
Vgは、次式で表される。
Vg＝2L／Ｔ ……
となる。ここで、Ｌは固定値であることから、結
局、式における全伝播時間Ｔを計時し当該式
を演算することにより、必要とする導波路１の群
速度を極く容易に算定することができる。この群
速度及び位相速度の演算は、後述する処号処理系
の第１の演算手段１３Ｂでとり行われる。
局、式における全伝播時間Ｔを計時し当該式
を演算することにより、必要とする導波路１の群
速度を極く容易に算定することができる。この群
速度及び位相速度の演算は、後述する処号処理系
の第１の演算手段１３Ｂでとり行われる。
ここで、前記信号処理系について更に詳述する
と、送受信回路部１０Ａで受信される信号は、信
号選択手段１３Ａを介して計時手段１３へ送ら
れ、ここで伝播時間の計時が行われたのち信号処
理部２０にて所定の処号処理がなされる。
と、送受信回路部１０Ａで受信される信号は、信
号選択手段１３Ａを介して計時手段１３へ送ら
れ、ここで伝播時間の計時が行われたのち信号処
理部２０にて所定の処号処理がなされる。
この信号処理部２０は、第１図に示すように第
１のメモリ１４と、時間差算定手段１５と、記憶
手段としての第２のメモリ１６と、第２演算部１
７とを有し、更に前記計時手段１３と第２のメモ
リ１６との間に第１演算部１３Ｂを備えた構成と
なつている。この信号処理部２０では、導波路１
の位相速度Vp、群速度Vg及び流体の音速Ｃが演
算される。この信号処理部２０における演算結果
は、表示手段１８で表示されるようになつてい
る。
１のメモリ１４と、時間差算定手段１５と、記憶
手段としての第２のメモリ１６と、第２演算部１
７とを有し、更に前記計時手段１３と第２のメモ
リ１６との間に第１演算部１３Ｂを備えた構成と
なつている。この信号処理部２０では、導波路１
の位相速度Vp、群速度Vg及び流体の音速Ｃが演
算される。この信号処理部２０における演算結果
は、表示手段１８で表示されるようになつてい
る。
信号処理部２０及び前述した計時手段１３等の
各電気系は、それぞれ主制御部３０によつて駆動
制御されるようになつている。
各電気系は、それぞれ主制御部３０によつて駆動
制御されるようになつている。
この主制御部３０は回路全体の動作のタイミン
グを一致させるための全体的な駆動制御信号を出
力するほか、測定時の導波路１における超音波位
相速度を求める第１の制御機能と、同じく導波路
１又は２の超音波群速度を求める第２の制御機能
と、被測定流体の音速を求める第３の制御機能と
を有している。主制御部３０のこれらの制御機能
は、本実施例では測定条件設定部３０Ａからのオ
ペレータによる外部指令によつて切換えられるよ
うになつている。
グを一致させるための全体的な駆動制御信号を出
力するほか、測定時の導波路１における超音波位
相速度を求める第１の制御機能と、同じく導波路
１又は２の超音波群速度を求める第２の制御機能
と、被測定流体の音速を求める第３の制御機能と
を有している。主制御部３０のこれらの制御機能
は、本実施例では測定条件設定部３０Ａからのオ
ペレータによる外部指令によつて切換えられるよ
うになつている。
次に、上記実施例の全体的な動作について説明
する。
する。
まず最初に、被測定流体に対して導波路１、反
射部材２及び超音波送受波器３を第１図の如く配
設する。続いて、装置全体を稼働させると、受信
側では第２図に示す受信波REが得られる。ここ
で、受信波REのうち、W1は超音波送受波器３内
の反射面３Ｃで反射されてきた受波を、W2は超
音波送受波器３内の反射面３Ｃで２回反射されて
きた受波を示す。また、Ｎ＝０は被測定媒体中の
経路を通ることなく受信された受波を、Ｎ＝２は
被測定媒体中経路を２行程通つてきた受波を、Ｎ
＝４は同様に４行程通つてきた受波を各々示す。
＊印は、Ｎ＝０の波が受波されてから導波路１を
１往復するのに要する時間分だけ遅れてきた受信
波を示す。
射部材２及び超音波送受波器３を第１図の如く配
設する。続いて、装置全体を稼働させると、受信
側では第２図に示す受信波REが得られる。ここ
で、受信波REのうち、W1は超音波送受波器３内
の反射面３Ｃで反射されてきた受波を、W2は超
音波送受波器３内の反射面３Ｃで２回反射されて
きた受波を示す。また、Ｎ＝０は被測定媒体中の
経路を通ることなく受信された受波を、Ｎ＝２は
被測定媒体中経路を２行程通つてきた受波を、Ｎ
＝４は同様に４行程通つてきた受波を各々示す。
＊印は、Ｎ＝０の波が受波されてから導波路１を
１往復するのに要する時間分だけ遅れてきた受信
波を示す。
次に、主制御部３０の第１の制御機能を稼働さ
せ、回路全体を導波路１部分の測定時における超
音波による位相速度Vpの測定状態（位相速度測
定モード）に設定する。回路全体がこの位相速度
測定モードが設定されると、信号選択手段１３Ａ
が主制御部３０の指示によつて第２図に示す受信
波の内の受信信号W1，W2のみを通過せしめるよ
うに作動する。この各信号W1，W2及び予め入力
される送信信号TRは、信号選択手段１３Ａを通
過して計時手段１３へ送られ、ここで前述した時
間T0（但し、T0＝t1＝t2）が計時され、その時間
データが第１演算部１３Ｂへ送られる。第１演算
部１３Ｂでは、測定時間T0に基づいて式及び
式の演算が行われ、その結果が第２のメモリ１
６に記憶されるとともに表示手段１８に表示され
るようになつている。
せ、回路全体を導波路１部分の測定時における超
音波による位相速度Vpの測定状態（位相速度測
定モード）に設定する。回路全体がこの位相速度
測定モードが設定されると、信号選択手段１３Ａ
が主制御部３０の指示によつて第２図に示す受信
波の内の受信信号W1，W2のみを通過せしめるよ
うに作動する。この各信号W1，W2及び予め入力
される送信信号TRは、信号選択手段１３Ａを通
過して計時手段１３へ送られ、ここで前述した時
間T0（但し、T0＝t1＝t2）が計時され、その時間
データが第１演算部１３Ｂへ送られる。第１演算
部１３Ｂでは、測定時間T0に基づいて式及び
式の演算が行われ、その結果が第２のメモリ１
６に記憶されるとともに表示手段１８に表示され
るようになつている。
次にオペレータの指示によつて主制御部３０の
第２の制御機能が稼働されると、回路全体が導波
路１の群速度測定モードに設定される。
第２の制御機能が稼働されると、回路全体が導波
路１の群速度測定モードに設定される。
この場合、信号選択手段１３Ａは、主制御部３
０に制御されて第２図における受信信号の内、Ｎ
＝２と＊印の信号を選択してこれを計時手段１３
Ａへ送り込むように作動する。ここで前述した時
間Ｔ（但し、Ｔ＝t3）がＮ＝１と＊印の受信信号
の差として計時され、その時間データが第１演算
部１３Ｂへ送られる。第１演算部１３Ｂでは、測
定時間Ｔに基づいて式の演算が行われ、その結
果が位相速度Vpの時と同様に記憶され、同様に
表示手段１８に表示されるようになつている。
０に制御されて第２図における受信信号の内、Ｎ
＝２と＊印の信号を選択してこれを計時手段１３
Ａへ送り込むように作動する。ここで前述した時
間Ｔ（但し、Ｔ＝t3）がＮ＝１と＊印の受信信号
の差として計時され、その時間データが第１演算
部１３Ｂへ送られる。第１演算部１３Ｂでは、測
定時間Ｔに基づいて式の演算が行われ、その結
果が位相速度Vpの時と同様に記憶され、同様に
表示手段１８に表示されるようになつている。
続いて、オペレータによる入力指令によつて主
制御部３０の第３の制御機能が稼働されると、回
路全体が液体の音速測定モードに設定される。こ
の流体の音速測定モードにおいては、信号選択手
段１３Ａの働きにより第２図におけるＮ＝０とＮ
＝２の受信波を通過せしめその伝搬時間が計時手
段１３で具体的に計測される。
制御部３０の第３の制御機能が稼働されると、回
路全体が液体の音速測定モードに設定される。こ
の流体の音速測定モードにおいては、信号選択手
段１３Ａの働きにより第２図におけるＮ＝０とＮ
＝２の受信波を通過せしめその伝搬時間が計時手
段１３で具体的に計測される。
計時手段１３では、二つの入力信号の伝播時間
を計時した後その時間データを第１のメモリ１４
へ順次送り込む。この第１のメモリ１４は、Ｎ＝
２の時間データを入力するとＮ＝０の時間データ
とともにこれを時間差算定手段１５へ出力する。
この時間差算定手段１５では、直ちに時間差Δt
（但し、Δt＝t4）を算定し第２のメモリ１６へ記
憶させるようになつている。
を計時した後その時間データを第１のメモリ１４
へ順次送り込む。この第１のメモリ１４は、Ｎ＝
２の時間データを入力するとＮ＝０の時間データ
とともにこれを時間差算定手段１５へ出力する。
この時間差算定手段１５では、直ちに時間差Δt
（但し、Δt＝t4）を算定し第２のメモリ１６へ記
憶させるようになつている。
第２のメモリ１６では、このΔtが入力される
と、これらとともに予め記憶されている導波路１
の超音波の位相速度Vp及び群速度Vgとを第２演
算部１７へ出力する。この第２演算部１７では、
これらの入力情報に基づいて式の演算し、その
結果得られる流体の音速Ｖをリアルタイムで表示
手段１８へ出力し表示するようになつている。
と、これらとともに予め記憶されている導波路１
の超音波の位相速度Vp及び群速度Vgとを第２演
算部１７へ出力する。この第２演算部１７では、
これらの入力情報に基づいて式の演算し、その
結果得られる流体の音速Ｖをリアルタイムで表示
手段１８へ出力し表示するようになつている。
この実施例によると、導波路１及び反射部材２
の長さに無関係に被測定媒体５の音速Ｖを有効に
求めることができ、受信波の内のＮ＝２とＮ＝４
の受信時間差を検出するとともに、これに前後し
て導波路１の位相速度Vpと群速度Vgとを同時に
測定することができ、従つて超音波送受波器３を
被測定媒体内に没入させることなく直ちに当該被
測定媒体５の音速Ｖを求めることができ、導波路
１及び反射部材２の長短に無関係であることか
ら、例えば高温流体又は危険性の高い流体に対し
遠方からのリモート計測が可能となり、従つて超
音波送受波器３として通常のものを使用しても、
充分耐久性を確保することができるという利点が
ある。また、被測定媒体５に対する導波路１及び
反射部材２の挿入寸法を大きく設定すると受信感
度が大きくなるが測定精度には直接の関係がない
ことから、導波路１及び反射部材２の長さ及び被
測定媒体５内への投入寸法も特に厳密さを要求さ
れず、従つて取扱いがいたつて容易となるという
リモート測定として優れた利点を備えている。
の長さに無関係に被測定媒体５の音速Ｖを有効に
求めることができ、受信波の内のＮ＝２とＮ＝４
の受信時間差を検出するとともに、これに前後し
て導波路１の位相速度Vpと群速度Vgとを同時に
測定することができ、従つて超音波送受波器３を
被測定媒体内に没入させることなく直ちに当該被
測定媒体５の音速Ｖを求めることができ、導波路
１及び反射部材２の長短に無関係であることか
ら、例えば高温流体又は危険性の高い流体に対し
遠方からのリモート計測が可能となり、従つて超
音波送受波器３として通常のものを使用しても、
充分耐久性を確保することができるという利点が
ある。また、被測定媒体５に対する導波路１及び
反射部材２の挿入寸法を大きく設定すると受信感
度が大きくなるが測定精度には直接の関係がない
ことから、導波路１及び反射部材２の長さ及び被
測定媒体５内への投入寸法も特に厳密さを要求さ
れず、従つて取扱いがいたつて容易となるという
リモート測定として優れた利点を備えている。
一方、被測定媒体５への挿入寸法がそのまま超
音波送受波器３で受信する超音波レベルの大小に
直接関係することから、被測定媒体５の液面水位
等も同時に検知することができるいう利点もあ
る。
音波送受波器３で受信する超音波レベルの大小に
直接関係することから、被測定媒体５の液面水位
等も同時に検知することができるいう利点もあ
る。
更に、上記実施例において導波路を板状部材に
より形成した場合を例示したが、他の部材、例え
ば丸棒部材、適当な針金部材、パイプ状部材など
で導波路を形成したものであつてもよい。
より形成した場合を例示したが、他の部材、例え
ば丸棒部材、適当な針金部材、パイプ状部材など
で導波路を形成したものであつてもよい。
本発明は以上のように構成され機能するので、
これによると、導波路の長短には無関係に被測定
媒体の音速を高精度に測定することができ、これ
がため、被測定媒体が例えば高温流体又は危険性
の高い流体であつても、遠方からリモート計測が
充分に可能となり、導波路の位相速度及び群速度
が不明であつてもこれらを同時に測定することが
でき、従つて演算に必要な変数のすべてをリアル
タイムで測定したのち音速の演算を行うことから
温度補正を全く不要とした高精度の音速測定を行
うことができ、更に超音波送受波器一個で充分に
機能することから構成が簡単となり取扱い易いと
いう従来にない優れた音速測定方法およびその装
置を提供することができる。
これによると、導波路の長短には無関係に被測定
媒体の音速を高精度に測定することができ、これ
がため、被測定媒体が例えば高温流体又は危険性
の高い流体であつても、遠方からリモート計測が
充分に可能となり、導波路の位相速度及び群速度
が不明であつてもこれらを同時に測定することが
でき、従つて演算に必要な変数のすべてをリアル
タイムで測定したのち音速の演算を行うことから
温度補正を全く不要とした高精度の音速測定を行
うことができ、更に超音波送受波器一個で充分に
機能することから構成が簡単となり取扱い易いと
いう従来にない優れた音速測定方法およびその装
置を提供することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す全体的構成
図、第２図は第１図における受信波形の一例を示
す説明図、第３図は第１図で使用される超音波送
受波器を示す一部省略した断面図である。 １……超音波導波路、１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂ
……超音波反射手段、２……超音波反射部材、３
……超音波送受波器、１３……計時手段、１５…
…時間差算定手段、１６……記憶手段としての第
２のメモリ、１７……第２演算部。
図、第２図は第１図における受信波形の一例を示
す説明図、第３図は第１図で使用される超音波送
受波器を示す一部省略した断面図である。 １……超音波導波路、１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂ
……超音波反射手段、２……超音波反射部材、３
……超音波送受波器、１３……計時手段、１５…
…時間差算定手段、１６……記憶手段としての第
２のメモリ、１７……第２演算部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波導波路と超音波反射部材とを一定距離
をおいて相互に対向させるとともに、これら各部
材の他端部相互間に被測定媒体を介在せしめ、そ
の後、前記超音波導波路の使用超音波における位
相速度Vpと群速度Vgとを測定し、これらの測定
に相前後して当該超音波導波路の一端部から他端
部に向けて超音波を伝播せしめるとともに、当該
他端部からの反射波が一端部で受信されるまでの
時間と当該超音波導波路から漏洩した超音波が超
音波反射部材との間を往復伝播して受信されるま
での時間との差Δtを求め、これらの各測定値に
基づいて下式、すなわち、 F1（VP、Vg、Δt、Ｖ）＝０ を演算し前記被測定媒体の音速Ｖを特定すること
を特徴とした音速測定方法。 ２ 一端部に超音波超音波送受波器を装備すると
ともに被測定媒体内の配設される他端部に超音波
反射手段を備えた超音波導波路と、この超音波導
波路に所定距離隔てて配設される超音波反射部材
と、前記超音波送受波器に超音波発振用の励振信
号を出力するとともに、当該超音波送受波器にて
検知される受信信号を信号処理系へ出力する送受
信回路とを有し、 前記信号処理系を、前記超音波導波路の他端部
からの反射波が受信されるまでの時間と当該超音
波導波路から反射部材へ向けて漏洩する超音波が
被測定媒体内を往復伝播して受信されるまでの時
間とをそれぞれ測定する計時手段と、この計時手
段にて測定される二つの受信波の到達時間差を算
定する時間差算定手段と、この時間差算定手段の
出力を記憶する記憶手段とを設け、 この記憶手段には前記超音波導波路の当該音速
測定時における使用超音波の位相速度及び群速度
を測定し記憶せしめるとともに、この記憶手段の
出力情報に基づいて所定の演算を行い前記流体の
音速を特定する音速演算手段とを設けたことを特
徴とする音速測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6682387A JPS63233336A (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 音速測定方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6682387A JPS63233336A (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 音速測定方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63233336A JPS63233336A (ja) | 1988-09-29 |
| JPH0375809B2 true JPH0375809B2 (ja) | 1991-12-03 |
Family
ID=13326946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6682387A Granted JPS63233336A (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 音速測定方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63233336A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2641105B1 (en) * | 2010-11-16 | 2015-01-21 | Qualcomm Incorporated | System and method for object position estimation based on ultrasonic reflected signals |
| CN103196539B (zh) * | 2013-03-22 | 2014-09-24 | 山西大学 | 测量声速的方法及装置 |
-
1987
- 1987-03-20 JP JP6682387A patent/JPS63233336A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63233336A (ja) | 1988-09-29 |
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