JP2001056320A - 超音波音速測定方法及び装置 - Google Patents
超音波音速測定方法及び装置Info
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- JP2001056320A JP2001056320A JP2000169369A JP2000169369A JP2001056320A JP 2001056320 A JP2001056320 A JP 2001056320A JP 2000169369 A JP2000169369 A JP 2000169369A JP 2000169369 A JP2000169369 A JP 2000169369A JP 2001056320 A JP2001056320 A JP 2001056320A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】気泡の影響を受けて超音波が減衰し、充分に受
信波が得られない場合であっても精度よく測定値を得る
ことができる。 【解決手段】本発明は 超音波送信部より超音波を送信
し、該超音波送信部と超音波受信部との間を伝播する超
音波の伝播時間に基づいて試料中の音速を求める超音波
音速測定方法を前提としている。該超音波音速測定方法
において、複数回の送信における上記超音波受信部が受
信した少なくとも１つの受信波の受信タイミングにのみ
位相が同期する連続波を発振するようにし、且つ、その
連続発振波から送信タイミングを生成する機構を有した
局部発振器の周期を計測する。
信波が得られない場合であっても精度よく測定値を得る
ことができる。 【解決手段】本発明は 超音波送信部より超音波を送信
し、該超音波送信部と超音波受信部との間を伝播する超
音波の伝播時間に基づいて試料中の音速を求める超音波
音速測定方法を前提としている。該超音波音速測定方法
において、複数回の送信における上記超音波受信部が受
信した少なくとも１つの受信波の受信タイミングにのみ
位相が同期する連続波を発振するようにし、且つ、その
連続発振波から送信タイミングを生成する機構を有した
局部発振器の周期を計測する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波音速測定方
法及び装置に関し、特に、気泡が存在する試料中を伝播
する超音波の音速を測定する方法及び装置に関するもの
である。
法及び装置に関し、特に、気泡が存在する試料中を伝播
する超音波の音速を測定する方法及び装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図４は、超音波音速測定装置が備えた超
音波送受信装置を示す外観図である。超音波送受信部２
ａより所定距離の位置に反射板２ｂが設けられており、
上記超音波送受信部２ａと反射板２ｂとの間に試料が充
填されるようになっている。この構造で上記超音波送受
信部２ａに設けられた発振素子（図示せず）より送出さ
れた超音波が、反射板２ｂで反射され上記超音波送受信
部２ａに設けられた受信素子（図示せず）に受信されて
電気信号に変換されるようになっている。
音波送受信装置を示す外観図である。超音波送受信部２
ａより所定距離の位置に反射板２ｂが設けられており、
上記超音波送受信部２ａと反射板２ｂとの間に試料が充
填されるようになっている。この構造で上記超音波送受
信部２ａに設けられた発振素子（図示せず）より送出さ
れた超音波が、反射板２ｂで反射され上記超音波送受信
部２ａに設けられた受信素子（図示せず）に受信されて
電気信号に変換されるようになっている。
【０００３】上記超音波音速測定装置において試料中に
超音波を伝播させると、その伝播周期Ｔと伝播距離Ｌと
からｃ＝Ｌ／Ｔとして音速を求めることができ、該音速
に基づいて試料の物理量、例えば密度を算出することが
できるようになっている。
超音波を伝播させると、その伝播周期Ｔと伝播距離Ｌと
からｃ＝Ｌ／Ｔとして音速を求めることができ、該音速
に基づいて試料の物理量、例えば密度を算出することが
できるようになっている。
【０００４】この伝播周期Ｔを精度よく求めるための方
法として、オーバラップ法やシングアラウンド法が広く
知られている。
法として、オーバラップ法やシングアラウンド法が広く
知られている。
【０００５】オーバラップ法は図５、図６に示すように
なっている。すなわち、矩形波発振器１０１より出力さ
れる矩形波Ｗｓを分周器１０７で分周した分周波Ｄｓを
パルサ１０２に入力し、該パルサ１０２で駆動パルスＰ
ｄを形成し、該駆動パルスＰｄを超音波送受信部１０３
に入力する。更に、ここで得られた、受信波をアンプ１
０４を介してオシロスコープ１０５に入力するようにな
ている。
なっている。すなわち、矩形波発振器１０１より出力さ
れる矩形波Ｗｓを分周器１０７で分周した分周波Ｄｓを
パルサ１０２に入力し、該パルサ１０２で駆動パルスＰ
ｄを形成し、該駆動パルスＰｄを超音波送受信部１０３
に入力する。更に、ここで得られた、受信波をアンプ１
０４を介してオシロスコープ１０５に入力するようにな
ている。
【０００６】一方オシロスコープは上記矩形波発振器１
０１の出力によって駆動されており、従って、当該オシ
ロスコープを駆動する矩形波Ｗｓの周期と超音波送受信
部１０３より得られる反射波Ｓｒの周期とが一致したと
きに、オシロスコープの画面が静止し、その時の周期
が、上記周期Ｔとなる。
０１の出力によって駆動されており、従って、当該オシ
ロスコープを駆動する矩形波Ｗｓの周期と超音波送受信
部１０３より得られる反射波Ｓｒの周期とが一致したと
きに、オシロスコープの画面が静止し、その時の周期
が、上記周期Ｔとなる。
【０００７】この方法は、上記矩形波発振器１０１の発
振周波数を手動で調整することによって、オシロスコー
プの表示状態を静止状態に保つようになっているので、
自動測定ができない難点がある。
振周波数を手動で調整することによって、オシロスコー
プの表示状態を静止状態に保つようになっているので、
自動測定ができない難点がある。
【０００８】更に、シングアラウンド法は図７に示すよ
うになっている。すなわち、起動トリガの入力でパルサ
２０１より駆動パルスを発振させて超音波送受信部１０
３に入力し、該超音波送受信部１０３より得られる受信
波に基づいてパルス成形器２０３で新たなトリガを形成
して、該トリガを上記パルサ２０１に入力するようにな
っている。この場合は上記パルス成形器２０３の生成す
るパルスを周波数カウンタ２０４に入力し、該周波数カ
ウンタ２０４で所定時間に得られる計数値に基づいての
周期Ｔを算出することができるようになっている。
うになっている。すなわち、起動トリガの入力でパルサ
２０１より駆動パルスを発振させて超音波送受信部１０
３に入力し、該超音波送受信部１０３より得られる受信
波に基づいてパルス成形器２０３で新たなトリガを形成
して、該トリガを上記パルサ２０１に入力するようにな
っている。この場合は上記パルス成形器２０３の生成す
るパルスを周波数カウンタ２０４に入力し、該周波数カ
ウンタ２０４で所定時間に得られる計数値に基づいての
周期Ｔを算出することができるようになっている。
【０００９】この方法は、上記外部回路の構成等の影響
を受けやすく、得られた周期Ｔは真の周期τ0 と回路上
の遅れ時間τe の加算値で現れることになる。
を受けやすく、得られた周期Ｔは真の周期τ0 と回路上
の遅れ時間τe の加算値で現れることになる。
【００１０】そこで、特開平６−２３５７２１号に開示
される超音波音速測定装置では、図８に示すように、伝
播周期Ｔを，連続波を発振するようにした局部発振器を
用いることによって、精度よく自動測定できるようにし
ている。
される超音波音速測定装置では、図８に示すように、伝
播周期Ｔを，連続波を発振するようにした局部発振器を
用いることによって、精度よく自動測定できるようにし
ている。
【００１１】まず、駆動パルス発振回路３０１より発振
されたある時点での駆動パルスに基づいて、超音波送受
信部１０３よりより少なくとも２回の受信波を得る。そ
して、１回目の受信波と２回目の受信波を分離手段３０
２で分離して、１回目の受信波に基づいて、次の駆動
パルスを駆動パルス発振回路３０１で発生するように
し、２回目の受信波に基づいて局部発振器３０４で伝搬
周期Ｔに対応するパルスを発振するようにしている。こ
のパルスに基づいて時間計測回路３０５で伝搬周期Ｔを
測定するようになっている。更に。上記局部発振器３０
４の出力より１回目の受信波に対応するパルスを抽出
して局部発振器３０４の基準パルスとし、２回目の受信
波に対応するパルスを抽出して駆動パルス発振回路３
０１の基準パルスとしている。
されたある時点での駆動パルスに基づいて、超音波送受
信部１０３よりより少なくとも２回の受信波を得る。そ
して、１回目の受信波と２回目の受信波を分離手段３０
２で分離して、１回目の受信波に基づいて、次の駆動
パルスを駆動パルス発振回路３０１で発生するように
し、２回目の受信波に基づいて局部発振器３０４で伝搬
周期Ｔに対応するパルスを発振するようにしている。こ
のパルスに基づいて時間計測回路３０５で伝搬周期Ｔを
測定するようになっている。更に。上記局部発振器３０
４の出力より１回目の受信波に対応するパルスを抽出
して局部発振器３０４の基準パルスとし、２回目の受信
波に対応するパルスを抽出して駆動パルス発振回路３
０１の基準パルスとしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−２３５７２１号に開示される超音波音速測定装置で
は、１つの送信波（駆動パルス）毎に最低２つの受信波
が必要であるため、試料中に気泡が存在する場合、満足
な測定結果が得られないという問題があった。すなわ
ち、上記超音波音速測定装置によれば、気泡の影響を受
けて超音波が減衰し１つの送信波毎に２つ以上の受信波
が得られない場合、連続発振が大きく乱れ、測定値に大
きなばらつきが生じる。
６−２３５７２１号に開示される超音波音速測定装置で
は、１つの送信波（駆動パルス）毎に最低２つの受信波
が必要であるため、試料中に気泡が存在する場合、満足
な測定結果が得られないという問題があった。すなわ
ち、上記超音波音速測定装置によれば、気泡の影響を受
けて超音波が減衰し１つの送信波毎に２つ以上の受信波
が得られない場合、連続発振が大きく乱れ、測定値に大
きなばらつきが生じる。
【００１３】本発明は上記従来の事情に基づいて提案さ
れたものであって、試料中に気泡が存在する場合であっ
ても高精度に超音波の音速を測定できるようにした超音
波音速測定方法及び装置を提供することを目的とするも
のである。
れたものであって、試料中に気泡が存在する場合であっ
ても高精度に超音波の音速を測定できるようにした超音
波音速測定方法及び装置を提供することを目的とするも
のである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために以下の手段を採用している。すなわち図１に
示すように、超音波送信部より超音波を送信し、該超音
波送信部と超音波受信部との間を伝播する超音波の伝播
時間に基づいて試料中の音速を求める超音波音速測定方
法を前提としている。
するために以下の手段を採用している。すなわち図１に
示すように、超音波送信部より超音波を送信し、該超音
波送信部と超音波受信部との間を伝播する超音波の伝播
時間に基づいて試料中の音速を求める超音波音速測定方
法を前提としている。
【００１５】上記超音波音速測定方法において、複数回
の送信における上記超音波受信部が受信した少なくとも
１つの受信波の受信タイミングにのみ位相が同期する連
続波を発振するようにし、且つ、その連続発振波から送
信タイミングを生成する機構を有した局部発振器の周期
を計測する。具体的には、上記超音波受信部が受信した
波を所定量遅延させた後、遅延受信波の受信タイミング
にのみ位相が同期する連続波を発振するようにし、且
つ、その連続発振波から送信タイミングを生成する機構
を有した局部発振器の周期を計測する。そして、このよ
うに計測した周期に基づいた上記伝播時間より超音波の
音速を求める。
の送信における上記超音波受信部が受信した少なくとも
１つの受信波の受信タイミングにのみ位相が同期する連
続波を発振するようにし、且つ、その連続発振波から送
信タイミングを生成する機構を有した局部発振器の周期
を計測する。具体的には、上記超音波受信部が受信した
波を所定量遅延させた後、遅延受信波の受信タイミング
にのみ位相が同期する連続波を発振するようにし、且
つ、その連続発振波から送信タイミングを生成する機構
を有した局部発振器の周期を計測する。そして、このよ
うに計測した周期に基づいた上記伝播時間より超音波の
音速を求める。
【００１６】このようにすれば、受信された信号にのみ
位相同期をかけることができるため、気泡の影響を殆ど
受けない安定した測定が可能となる。
位相同期をかけることができるため、気泡の影響を殆ど
受けない安定した測定が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に従って詳細に説明する。
に従って詳細に説明する。
【００１８】図１は、本発明を適用した超音波音速測定
装置のブロック図であり、図２はそのタイミングチャー
トである。
装置のブロック図であり、図２はそのタイミングチャー
トである。
【００１９】超音波の送信部と受信ぶより構成される送
受信部２ａと反射板２ｂの間に試料が充填された状態
で、送信回路１による駆動に基づいて、送受信部２ａよ
り図２(a) に示すように超音波S0,S10… が発振され
る。この超音波（以下「送信波」という）S0,S10…
は、試料中に超音波送受信部２ａと所定距離をおいて設
置した反射板２ｂで反射して超音波送受信部２ａに返
り、再び超音波送受信部２ａで反射して超音波送受信部
２ａ・反射板２ｂ間で図２(a) に示すように多重反射波
(R0,R1…),(R10,R11…) …を起こす。
受信部２ａと反射板２ｂの間に試料が充填された状態
で、送信回路１による駆動に基づいて、送受信部２ａよ
り図２(a) に示すように超音波S0,S10… が発振され
る。この超音波（以下「送信波」という）S0,S10…
は、試料中に超音波送受信部２ａと所定距離をおいて設
置した反射板２ｂで反射して超音波送受信部２ａに返
り、再び超音波送受信部２ａで反射して超音波送受信部
２ａ・反射板２ｂ間で図２(a) に示すように多重反射波
(R0,R1…),(R10,R11…) …を起こす。
【００２０】この多重反射波を、超音波送受信部２ａで
受信し、受信回路３で増幅した後、検出回路４で整形す
ると、図２(b) に示す受信検出波Ｓｒが得られる。な
お、検出回路４では、所定レベル以上の強度で検出した
反射波のみを受信波として採用するようにし、例えば、
図２に示す１回目の発振波S0に対して、第１回目の反射
波R0と２回目の反射波R1が、また、２回目の発振波S10
に対して、１回目の反射波R10 に対応する受信検出波Ｓ
ｒ0 Ｓｒ1 Ｓｒ10が所定レベル以上であったので採用さ
れている。３回目の発振波S20 に対応する全部の反射波
が所定レベル以下であったので、全く反射波が受信され
ていない。
受信し、受信回路３で増幅した後、検出回路４で整形す
ると、図２(b) に示す受信検出波Ｓｒが得られる。な
お、検出回路４では、所定レベル以上の強度で検出した
反射波のみを受信波として採用するようにし、例えば、
図２に示す１回目の発振波S0に対して、第１回目の反射
波R0と２回目の反射波R1が、また、２回目の発振波S10
に対して、１回目の反射波R10 に対応する受信検出波Ｓ
ｒ0 Ｓｒ1 Ｓｒ10が所定レベル以上であったので採用さ
れている。３回目の発振波S20 に対応する全部の反射波
が所定レベル以下であったので、全く反射波が受信され
ていない。
【００２１】ところで、上記のように反射波が所定レベ
ル以下となる原因は、例えば、試料液中に泡等の障害物
が発生する場合が考えられる。このように受信波が検出
されない状態で以下に説明するＰＬＬ回路が作動すると
誤った測定値を得ることになる。そこで、本発明では、
上記所定レベル以上の強度で検出した反射波のみを受信
波として採用する構成が採用されている。
ル以下となる原因は、例えば、試料液中に泡等の障害物
が発生する場合が考えられる。このように受信波が検出
されない状態で以下に説明するＰＬＬ回路が作動すると
誤った測定値を得ることになる。そこで、本発明では、
上記所定レベル以上の強度で検出した反射波のみを受信
波として採用する構成が採用されている。
【００２２】すなわち、上記受信検出波Ｓｒを所定時間
τだけ受信波遅延回路５（第１の遅延回路）で遅延させ
ることによって、図２(c) に示す遅延受信波ＬＳｒを
得、該遅延受信波ＬＳｒは、ＰＬＬ１６の位相比較器８
の比較信号として入力される。一方、ＰＬＬ１６の局部
発振器１０の出力である発振波（送信タイミング用連続
発振波）Ｐ0 は遅延回路６でτe 遅延され更に、遅延回
路７（第２の遅延回路＝遅延回路６＋遅延回路７）で所
定時間τ遅延され遅延連続発振波Ｐ20となって、上記位
相比較器８の基準波として入力される。これによって、
遅延受信波ＬＳｒの立ち上がりと、遅延連続発振波Ｐ20
の立ち上がりの位相を比較した結果が位相比較器８から
出力されるようになっている。
τだけ受信波遅延回路５（第１の遅延回路）で遅延させ
ることによって、図２(c) に示す遅延受信波ＬＳｒを
得、該遅延受信波ＬＳｒは、ＰＬＬ１６の位相比較器８
の比較信号として入力される。一方、ＰＬＬ１６の局部
発振器１０の出力である発振波（送信タイミング用連続
発振波）Ｐ0 は遅延回路６でτe 遅延され更に、遅延回
路７（第２の遅延回路＝遅延回路６＋遅延回路７）で所
定時間τ遅延され遅延連続発振波Ｐ20となって、上記位
相比較器８の基準波として入力される。これによって、
遅延受信波ＬＳｒの立ち上がりと、遅延連続発振波Ｐ20
の立ち上がりの位相を比較した結果が位相比較器８から
出力されるようになっている。
【００２３】また、上記検出回路４の出力はＰＬＬ１６
のゲート回路９に制御信号として入力され、これによっ
て、受信検出波Ｓｒのでているタイミングのみでの位相
比較器８での比較結果（すなわち遅延受信波の立ち上が
りと、遅延連続発振波Ｐ20の立ち上がりの位相差）が、
ゲート回路９を通過し局部発振器１０での発振周波数に
反映されるようになっている。すなわち、泡等の影響で
受信検出波Ｓｒが得られていないときにはゲート回路９
は閉じた状態となっているので、位相比較器８での比較
結果は反映されないことになる。
のゲート回路９に制御信号として入力され、これによっ
て、受信検出波Ｓｒのでているタイミングのみでの位相
比較器８での比較結果（すなわち遅延受信波の立ち上が
りと、遅延連続発振波Ｐ20の立ち上がりの位相差）が、
ゲート回路９を通過し局部発振器１０での発振周波数に
反映されるようになっている。すなわち、泡等の影響で
受信検出波Ｓｒが得られていないときにはゲート回路９
は閉じた状態となっているので、位相比較器８での比較
結果は反映されないことになる。
【００２４】以上の構成で、所定の間隔で発振される複
数の発振波S0,S10…に対応して少なくとも１回の反射波
があれば、上記多重反射の時間間隔に同期した連続発振
波Ｐ0 を得ることができ、この連続発振波Ｐ0 の周期を
カウンタ１１で計測し、この周期と、上記温度測定回路
１３より得られる温度とに基づいて演算回路１４は音速
を算出して、プリンタ、あるいは表示画面等の出力手段
１５にその結果を出力する。図２の例では、発振波S0に
対して反射波R0,R1 、発振波S10に対して反射波R10 が
受信されているが、発振波S20 に対しては全く反射波が
受信されていない様子を示している。
数の発振波S0,S10…に対応して少なくとも１回の反射波
があれば、上記多重反射の時間間隔に同期した連続発振
波Ｐ0 を得ることができ、この連続発振波Ｐ0 の周期を
カウンタ１１で計測し、この周期と、上記温度測定回路
１３より得られる温度とに基づいて演算回路１４は音速
を算出して、プリンタ、あるいは表示画面等の出力手段
１５にその結果を出力する。図２の例では、発振波S0に
対して反射波R0,R1 、発振波S10に対して反射波R10 が
受信されているが、発振波S20 に対しては全く反射波が
受信されていない様子を示している。
【００２５】試料液中の泡等の障害物によって受信波が
検出されないときに遅延連続発振波Ｐ20と発生していな
い遅延受信波ＬＳｒとの比較結果を局部発振器１０の発
振周波数に反映すると、目的とする周波数を得ることが
できない。ところが、上記のように検出波を所定時間τ
だけ遅延させると、検出回路４（遅延させる前のタイミ
ングを持った信号）よりゲート回路９に受信波の有無に
基づいた制御信号が入力され、ゲート回路９の開閉が制
御されるようになっている。しかも、反射波が検出され
ない状態では上記ゲート回路９は閉じた状態を維持して
いるので、遅延連続発振波Ｐ20と発生していない遅延受
信波ＬＳｒとの比較結果が局部発振器１０の発振周波数
に反映されることはない。
検出されないときに遅延連続発振波Ｐ20と発生していな
い遅延受信波ＬＳｒとの比較結果を局部発振器１０の発
振周波数に反映すると、目的とする周波数を得ることが
できない。ところが、上記のように検出波を所定時間τ
だけ遅延させると、検出回路４（遅延させる前のタイミ
ングを持った信号）よりゲート回路９に受信波の有無に
基づいた制御信号が入力され、ゲート回路９の開閉が制
御されるようになっている。しかも、反射波が検出され
ない状態では上記ゲート回路９は閉じた状態を維持して
いるので、遅延連続発振波Ｐ20と発生していない遅延受
信波ＬＳｒとの比較結果が局部発振器１０の発振周波数
に反映されることはない。
【００２６】また、物理的、電気的な条件で、上記超音
波の発振から第１回目の反射波R0,R10…が得られるまで
の時間間隔と、第１回目の反射波R0,R10…を受信してか
ら第２回目以降の反射波を受信するまでの時間間隔とで
は、前者の方が若干（τe ）大きくなっている。そこ
で、上記連続発振波遅延回路６での遅延量は上記τe に
対応させている。分周回路１２ではτe 時間遅らせる以
前の連続発振波Ｐ0 の立ち上がりを利用して駆動信号Ｓ
ｄが形成されるようになっている。すなわち、駆動信号
のタイミングは遅延されていない受信検出波Ｓｒに同期
した連続発振波Ｐ10よりもτe だけ早くなっている。
波の発振から第１回目の反射波R0,R10…が得られるまで
の時間間隔と、第１回目の反射波R0,R10…を受信してか
ら第２回目以降の反射波を受信するまでの時間間隔とで
は、前者の方が若干（τe ）大きくなっている。そこ
で、上記連続発振波遅延回路６での遅延量は上記τe に
対応させている。分周回路１２ではτe 時間遅らせる以
前の連続発振波Ｐ0 の立ち上がりを利用して駆動信号Ｓ
ｄが形成されるようになっている。すなわち、駆動信号
のタイミングは遅延されていない受信検出波Ｓｒに同期
した連続発振波Ｐ10よりもτe だけ早くなっている。
【００２７】この、τe は、試料の種類に依存するので
はなく超音波発振に必要な素子等の電気的、物理的な要
因に起因するので、装置に特有の値となる。そこで、装
置毎に連続発振波が最も安定に発振するようにτe を調
整するのが好ましい。尚、上記分周回路１２での分周比
は試料に応じて変更可能であり、多重反射が次の受信波
に影響を及ぼさない程度の値とする。
はなく超音波発振に必要な素子等の電気的、物理的な要
因に起因するので、装置に特有の値となる。そこで、装
置毎に連続発振波が最も安定に発振するようにτe を調
整するのが好ましい。尚、上記分周回路１２での分周比
は試料に応じて変更可能であり、多重反射が次の受信波
に影響を及ぼさない程度の値とする。
【００２８】図３は、５分毎に気泡流量を変化させた２
０℃のイオン交換水中を伝播する超音波の音速を本発明
と従来法（シングアラウンド法）とによって測定した結
果を示す図である。気泡は、φ６のチューブノズルにて
空気をバブリングし通気した。本発明に基づく測定結果
Ａは気泡の多少に係わらず安定した結果を示しているの
に対して、従来法に基づく測定結果Ｂは気泡の影響を受
け、気泡の数が多い程真値より大きくずれた値が得られ
ることが理解できる。
０℃のイオン交換水中を伝播する超音波の音速を本発明
と従来法（シングアラウンド法）とによって測定した結
果を示す図である。気泡は、φ６のチューブノズルにて
空気をバブリングし通気した。本発明に基づく測定結果
Ａは気泡の多少に係わらず安定した結果を示しているの
に対して、従来法に基づく測定結果Ｂは気泡の影響を受
け、気泡の数が多い程真値より大きくずれた値が得られ
ることが理解できる。
【００２９】なお、ここでは、試料中に所定距離をおい
て超音波送受信部２ａと反射板２ｂとを設置した構成を
例示しているが、本発明はこれに限定されるものではな
い。すなわち、超音波送信部と超音波受信部とを設置し
た構成では、ｃ＝Ｌ／Ｔとして音速を求めることができ
る。
て超音波送受信部２ａと反射板２ｂとを設置した構成を
例示しているが、本発明はこれに限定されるものではな
い。すなわち、超音波送信部と超音波受信部とを設置し
た構成では、ｃ＝Ｌ／Ｔとして音速を求めることができ
る。
【００３０】以上のように本発明によれば、送信波毎に
生じる多重受信波が気泡の存在により不規則に、また、
たまにしか受信されないような状況であっても、受信波
の有無を位相同期回路への入力以前に判定し、受信され
た信号にのみ位相同期をかけることによって、気泡の影
響を殆ど受けない安定した測定が可能となる。
生じる多重受信波が気泡の存在により不規則に、また、
たまにしか受信されないような状況であっても、受信波
の有無を位相同期回路への入力以前に判定し、受信され
た信号にのみ位相同期をかけることによって、気泡の影
響を殆ど受けない安定した測定が可能となる。
【図１】本発明を適用した超音波音速測定装置のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】本発明におけるタイミングチャートである。
【図３】本発明と従来法とによる測定結果を示す図であ
る。
る。
【図４】超音波音速測定装置が備えた超音波送受信装置
を示す外観図である。
を示す外観図である。
【図５】従来技術のオーバラップ法の概念図である。
【図６】従来技術のオーバラップ法のタイムチャートで
ある。
ある。
【図７】従来技術のシングアラウンド法の概念図であ
る。
る。
【図８】他の従来技術の概念図である。
１ 送信回路 ２ａ 超音波送受信部 ２ｂ 反射板 ２ｃ 測温体 ３ 受信回路 ４ 検出回路 ５ 受信波遅延回路 ６ 連続発振波遅延回路（遅延時間τe ） ７ 連続発振波遅延回路（遅延時間τ） ８ 位相比較器 ９ ゲート回路 １０ 局部発振器 １１ カウンタ １２ 分周回路 １３ 温度測定回路 １４ 演算回路 １５ 出力手段 １６ ＰＬＬ
Claims (6)
- 【請求項１】 超音波送信部より超音波を送信し、該超
音波送信部と超音波受信部との間を伝播する超音波の伝
播時間に基づいて試料中の音速を求める超音波音速測定
方法において、 複数回の送信における上記超音波受信部が受信した少な
くとも１つの受信波の受信タイミングにのみ位相が同期
する連続波を発振するようにし、且つ、その連続発振波
から送信タイミングを生成する機構を有した局部発振器
の周期を計測し、該周期に基づいた上記伝播時間より超
音波の音速を求めることを特徴とする超音波音速測定方
法。 - 【請求項２】 上記超音波受信部が受信した波を所定量
遅延させた後、遅延受信波の受信タイミングにのみ位相
が同期する連続波を発振するようにし、且つ、その連続
発振波から送信タイミングを生成する機構を有した局部
発振器の周期を計測する請求項１に記載の超音波音速測
定方法。 - 【請求項３】 超音波送信部より超音波を送信し、該超
音波送信部と超音波受信部との間を伝播する超音波の伝
播時間に基づいて試料中の音速を求める超音波音速測定
装置において、 複数回の送信における上記超音波受信部が受信した少な
くとも１つの受信波の受信タイミングにのみ位相が同期
する連続波を発振するＰＬＬ回路と、 上記ＰＬＬ回路の発振する連続波に基づくタイミングで
超音波を送信する送信回路と、 上記ＰＬＬ回路の発振する連続発振波の周期に基づいた
上記伝播時間より超音波の音速を求める演算回路と、 を備えたことを特徴とする超音波音速測定装置。 - 【請求項４】 更に、上記超音波受信部が受信した受信
波を所定時間遅延させた遅延受信波を形成する遅延回路
と、 上記ＰＬＬ回路が、上記遅延受信波の受信タイミングに
のみ位相が同期する連続波を発振する構成とし、且つ、
上記送信回路が、該受信タイミングにのみ位相が同期す
る連続波に基づくタイミングで超音波を送信する請求項
３に記載の超音波音速測定装置。 - 【請求項５】 更に、上記超音波受信部が受信した受信
検出波を所定時間遅延させた遅延受信波を形成する第１
の遅延回路と、 上記ＰＬＬ回路が：該ＰＬＬ回路を構成する位相比較器
と局部発振器の間に、受信検出波があったときに、上記
位相比較器の出力を局部発振器に入力するゲート回路
と、 上記局部発振器の出力を上記所定時間遅延させて、上記
位相比較器の基準信号とする第２の遅延回路とを備え、 更に、上記局部発振器の出力のタイミングで超音波を発
振する上記送信回路とを備えた請求項３に記載の超音波
音速測定装置。 - 【請求項６】 更に、上記第２の遅延回路が上記局部発
振器の出力を上記所定時間遅延させるとともに、回路構
成上必要な別の所定時間遅延させる請求項５に記載の超
音波音速測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000169369A JP3436731B2 (ja) | 1999-06-07 | 2000-06-06 | 超音波音速測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15959599 | 1999-06-07 | ||
| JP11-159595 | 1999-06-07 | ||
| JP2000169369A JP3436731B2 (ja) | 1999-06-07 | 2000-06-06 | 超音波音速測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001056320A true JP2001056320A (ja) | 2001-02-27 |
| JP3436731B2 JP3436731B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=26486342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000169369A Expired - Lifetime JP3436731B2 (ja) | 1999-06-07 | 2000-06-06 | 超音波音速測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3436731B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002286701A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-10-03 | Kyoto Electron Mfg Co Ltd | 超音波音速測定における測定値補正方法および超音波測定装置 |
| US7143632B2 (en) | 2003-07-23 | 2006-12-05 | High Energy Accelerator Research Organization | Gas detecting method, and gas detecting device |
| CN113504307A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-10-15 | 西南石油大学 | 一种多频率岩心声速测量装置 |
-
2000
- 2000-06-06 JP JP2000169369A patent/JP3436731B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002286701A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-10-03 | Kyoto Electron Mfg Co Ltd | 超音波音速測定における測定値補正方法および超音波測定装置 |
| US7143632B2 (en) | 2003-07-23 | 2006-12-05 | High Energy Accelerator Research Organization | Gas detecting method, and gas detecting device |
| CN113504307A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-10-15 | 西南石油大学 | 一种多频率岩心声速测量装置 |
| CN113504307B (zh) * | 2021-09-10 | 2021-12-21 | 西南石油大学 | 一种多频率岩心声速测量装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3436731B2 (ja) | 2003-08-18 |
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| JPH0421807B2 (ja) | ||
| JP2020180811A (ja) | 超音波流量計 |
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