JP2001074760A - 超音波ドップラー流速計 - Google Patents
超音波ドップラー流速計Info
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- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/663—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters by measuring Doppler frequency shift
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液体中における物体の回転速度や、一方向に
流れる液体の流速を検出すること。 【解決手段】 入力用すだれ状電極にキャリア周波数ｆ
0を有する入力電気信号を印加すると、基板に漏洩弾性
波が励振される。この漏洩弾性波は基板に接触する液体
中に縦波として照射され、この縦波は液体中に含まれる
物体で反射された後、出力用すだれ状電極によって、そ
の物体の運動状態に対応するドップラー偏移周波数ｆを
有する遅延電気信号に変換される。物体の移動速度はｆ
0とｆとの周波数差Δｆと関係づけられる。このように
して、液体中にある物体の回転速度や、流れている液体
の流速が分かる。
流れる液体の流速を検出すること。 【解決手段】 入力用すだれ状電極にキャリア周波数ｆ
0を有する入力電気信号を印加すると、基板に漏洩弾性
波が励振される。この漏洩弾性波は基板に接触する液体
中に縦波として照射され、この縦波は液体中に含まれる
物体で反射された後、出力用すだれ状電極によって、そ
の物体の運動状態に対応するドップラー偏移周波数ｆを
有する遅延電気信号に変換される。物体の移動速度はｆ
0とｆとの周波数差Δｆと関係づけられる。このように
して、液体中にある物体の回転速度や、流れている液体
の流速が分かる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体中における物
体の回転速度や、一方向に流れる液体の流速を検出する
超音波ドップラー流速計に関する。
体の回転速度や、一方向に流れる液体の流速を検出する
超音波ドップラー流速計に関する。
【０００２】
【従来の技術】振動変位の動的状態を検出する従来のセ
ンサは、接触型と非接触型の２つに分類される。微小変
位測定用の電気マイクロメータやデジタルゲージ、回転
軸測定用のロータリエンコーダ、長変位測定用リニアス
ケールなどは接触型センサに属する。これらの接触型セ
ンサは測定精度、応答時間などに問題を有している。レ
ーザ型センサおよび電気音響型センサなどは非接触型セ
ンサに属する。レーザ型センサは測定精度、測定方法、
装置の規模などに問題を有している。電気音響型センサ
は被測定物の変位の測定範囲が狭いという欠点を有する
とともに、測定精度にも問題がある。また、従来のもの
では液体の流速を精度よく測定するには複雑な信号処理
回路技術が必要で、電気音響変換用のトランスデューサ
に難点があった。
ンサは、接触型と非接触型の２つに分類される。微小変
位測定用の電気マイクロメータやデジタルゲージ、回転
軸測定用のロータリエンコーダ、長変位測定用リニアス
ケールなどは接触型センサに属する。これらの接触型セ
ンサは測定精度、応答時間などに問題を有している。レ
ーザ型センサおよび電気音響型センサなどは非接触型セ
ンサに属する。レーザ型センサは測定精度、測定方法、
装置の規模などに問題を有している。電気音響型センサ
は被測定物の変位の測定範囲が狭いという欠点を有する
とともに、測定精度にも問題がある。また、従来のもの
では液体の流速を精度よく測定するには複雑な信号処理
回路技術が必要で、電気音響変換用のトランスデューサ
に難点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、小型
軽量で、検出感度が高く、高速応答に優れ、低消費電力
駆動が可能な超音波ドップラー流速計を提供することに
ある。
軽量で、検出感度が高く、高速応答に優れ、低消費電力
駆動が可能な超音波ドップラー流速計を提供することに
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の超音波
ドップラー流速計は、圧電性を有する基板、入力用すだ
れ状電極、出力用すだれ状電極および信号検出手段から
成る超音波ドップラー流速計であって、前記基板の一方
の端面には前記入力用および出力用すだれ状電極が設け
られ、前記基板のもう一方の端面は液体と接触してお
り、前記入力用すだれ状電極の電極指は前記出力用すだ
れ状電極の電極指に対し傾きを有し、前記入力用すだれ
状電極は、入力電気信号を印加されることにより前記基
板に漏洩弾性波を励振し、前記漏洩弾性波を前記液体中
に縦波として照射し、前記縦波を前記液体中に含まれる
物体で反射させ、前記出力用すだれ状電極は、反射され
た前記縦波をドップラー偏移周波数を有する遅延電気信
号に変換し、前記信号検出手段は、前記入力電気信号の
キャリア周波数と前記ドップラー偏移周波数との周波数
差から前記物体の移動速度を検出する。
ドップラー流速計は、圧電性を有する基板、入力用すだ
れ状電極、出力用すだれ状電極および信号検出手段から
成る超音波ドップラー流速計であって、前記基板の一方
の端面には前記入力用および出力用すだれ状電極が設け
られ、前記基板のもう一方の端面は液体と接触してお
り、前記入力用すだれ状電極の電極指は前記出力用すだ
れ状電極の電極指に対し傾きを有し、前記入力用すだれ
状電極は、入力電気信号を印加されることにより前記基
板に漏洩弾性波を励振し、前記漏洩弾性波を前記液体中
に縦波として照射し、前記縦波を前記液体中に含まれる
物体で反射させ、前記出力用すだれ状電極は、反射され
た前記縦波をドップラー偏移周波数を有する遅延電気信
号に変換し、前記信号検出手段は、前記入力電気信号の
キャリア周波数と前記ドップラー偏移周波数との周波数
差から前記物体の移動速度を検出する。
【０００５】請求項２に記載の超音波ドップラー流速計
は、前記物体が回転する状態にある時、前記信号検出手
段は前記物体の回転速度を検出する。
は、前記物体が回転する状態にある時、前記信号検出手
段は前記物体の回転速度を検出する。
【０００６】請求項３に記載の超音波ドップラー流速計
は、前記液体が一方向に流れるのに従って前記物体が移
動し、前記信号検出手段は前記物体の移動速度を検出す
る。
は、前記液体が一方向に流れるのに従って前記物体が移
動し、前記信号検出手段は前記物体の移動速度を検出す
る。
【０００７】請求項４に記載の超音波ドップラー流速計
は、前記基板が圧電セラミックで成り、前記圧電セラミ
ックの分極軸の方向がその厚さ方向と平行である。
は、前記基板が圧電セラミックで成り、前記圧電セラミ
ックの分極軸の方向がその厚さ方向と平行である。
【０００８】請求項５に記載の超音波ドップラー流速計
は、前記基板が圧電性高分子フィルムで成る。
は、前記基板が圧電性高分子フィルムで成る。
【０００９】請求項６に記載の超音波ドップラー流速計
は、前記基板が２層体で成り、前記２層体が圧電層およ
び非圧電層で成る。
は、前記基板が２層体で成り、前記２層体が圧電層およ
び非圧電層で成る。
【００１０】請求項７に記載の超音波ドップラー流速計
は、前記基板が２つの圧電部と前記２つの圧電部に挟ま
れた非圧電部で成る。
は、前記基板が２つの圧電部と前記２つの圧電部に挟ま
れた非圧電部で成る。
【００１１】請求項８に記載の超音波ドップラー流速計
は、前記基板が、非圧電板と前記非圧電板に設けられた
２つの圧電板で成る。
は、前記基板が、非圧電板と前記非圧電板に設けられた
２つの圧電板で成る。
【００１２】請求項９に記載の超音波ドップラー流速計
は、前記入力用すだれ状電極の電極指は前記出力用すだ
れ状電極の電極指と直交している。
は、前記入力用すだれ状電極の電極指は前記出力用すだ
れ状電極の電極指と直交している。
【００１３】請求項１０に記載の超音波ドップラー流速
計は、前記入力用および出力用すだれ状電極が、それぞ
れ円弧状を成すとともに互いに同心を有する位置関係を
形成している。
計は、前記入力用および出力用すだれ状電極が、それぞ
れ円弧状を成すとともに互いに同心を有する位置関係を
形成している。
【００１４】請求項１１に記載の超音波ドップラー流速
計は、前記信号分析手段が信号発生器、増幅器および周
波数カウンタで成り、前記信号発生器は前記入力電気信
号を発生し、前記増幅器は前記遅延電気信号を増幅し、
前記周波数カウンタは、前記周波数差から前記物体の移
動速度を検出する。
計は、前記信号分析手段が信号発生器、増幅器および周
波数カウンタで成り、前記信号発生器は前記入力電気信
号を発生し、前記増幅器は前記遅延電気信号を増幅し、
前記周波数カウンタは、前記周波数差から前記物体の移
動速度を検出する。
【００１５】請求項１２に記載の超音波ドップラー流速
計は、前記信号分析手段が信号発生器、増幅器および周
波数／電圧変換器で成り、前記信号発生器は前記入力電
気信号を発生し、前記増幅器は前記遅延電気信号を増幅
し、前記周波数／電圧変換器は、前記ドップラー偏移周
波数を電圧に変換し、変換された前記電圧によって前記
周波数差を表す。
計は、前記信号分析手段が信号発生器、増幅器および周
波数／電圧変換器で成り、前記信号発生器は前記入力電
気信号を発生し、前記増幅器は前記遅延電気信号を増幅
し、前記周波数／電圧変換器は、前記ドップラー偏移周
波数を電圧に変換し、変換された前記電圧によって前記
周波数差を表す。
【００１６】請求項１３に記載の超音波ドップラー流速
計は、前記信号分析手段が信号発生器および位相比較器
で成り、前記信号発生器は前記入力電気信号を発生し、
前記位相比較器は、前記入力電気信号と前記遅延電気信
号との位相差を検出し、前記位相差によって前記周波数
差を表す。
計は、前記信号分析手段が信号発生器および位相比較器
で成り、前記信号発生器は前記入力電気信号を発生し、
前記位相比較器は、前記入力電気信号と前記遅延電気信
号との位相差を検出し、前記位相差によって前記周波数
差を表す。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の超音波ドップラー流速計
は、圧電性を有する基板、入力用すだれ状電極、出力用
すだれ状電極および信号分析手段から成る簡単な構造を
有する。入力用および出力用すだれ状電極は、基板の一
方の端面に設けられており、基板のもう一方の端面は液
体と接触している。また、入力用すだれ状電極の電極指
は出力用すだれ状電極の電極指に対して傾きを有するよ
うに配置されている。入力用すだれ状電極にその中心周
波数とほぼ等しいキャリア周波数ｆ0を有する入力電気
信号を印加すると、基板に漏洩弾性波が励振される。こ
の漏洩弾性波は基板に接触する液体中に縦波として照射
される。液体中の縦波は液体中に含まれる物体で反射さ
れる。反射された縦波は、出力用すだれ状電極によっ
て、その物体の運動状態に対応するドップラー偏移周波
数ｆを有する遅延電気信号に変換される。遅延電気信号
の変化は信号分析手段によってキャリア周波数ｆ0とド
ップラー偏移周波数ｆとの周波数差Δｆとして検出され
る。このようにして、液体中の物体の移動速度は周波数
差Δｆと関係づけられる。たとえば液体中にある物体の
回転速度が分かる。また、流れている液体の流速は、そ
の液体に含まれている物体の移動速度から分かる。
は、圧電性を有する基板、入力用すだれ状電極、出力用
すだれ状電極および信号分析手段から成る簡単な構造を
有する。入力用および出力用すだれ状電極は、基板の一
方の端面に設けられており、基板のもう一方の端面は液
体と接触している。また、入力用すだれ状電極の電極指
は出力用すだれ状電極の電極指に対して傾きを有するよ
うに配置されている。入力用すだれ状電極にその中心周
波数とほぼ等しいキャリア周波数ｆ0を有する入力電気
信号を印加すると、基板に漏洩弾性波が励振される。こ
の漏洩弾性波は基板に接触する液体中に縦波として照射
される。液体中の縦波は液体中に含まれる物体で反射さ
れる。反射された縦波は、出力用すだれ状電極によっ
て、その物体の運動状態に対応するドップラー偏移周波
数ｆを有する遅延電気信号に変換される。遅延電気信号
の変化は信号分析手段によってキャリア周波数ｆ0とド
ップラー偏移周波数ｆとの周波数差Δｆとして検出され
る。このようにして、液体中の物体の移動速度は周波数
差Δｆと関係づけられる。たとえば液体中にある物体の
回転速度が分かる。また、流れている液体の流速は、そ
の液体に含まれている物体の移動速度から分かる。
【００１８】本発明の超音波ドップラー流速計では、基
板が圧電セラミックで成り、その圧電セラミックの分極
軸の方向がその厚さ方向と平行である構造、または基板
が圧電性高分子フィルムで成る構造が可能である。この
ような構造を採用することにより、液体中の物体の移動
速度の検出感度を向上させることが可能となるばかりで
なく、装置の小型軽量化を促進することができる。
板が圧電セラミックで成り、その圧電セラミックの分極
軸の方向がその厚さ方向と平行である構造、または基板
が圧電性高分子フィルムで成る構造が可能である。この
ような構造を採用することにより、液体中の物体の移動
速度の検出感度を向上させることが可能となるばかりで
なく、装置の小型軽量化を促進することができる。
【００１９】本発明の超音波ドップラー流速計では、基
板が２層体で成り、この２層体が圧電層および非圧電層
で成る構造が可能である。圧電層としては圧電セラミッ
ク薄板が、非圧電層としてはアクリル薄板などが用いら
れる。このような層状構造基板の採用により、機械的強
度を高めることが可能となる。また、アクリル薄板の使
用は液体層との音響結合のための整合性において好都合
である。
板が２層体で成り、この２層体が圧電層および非圧電層
で成る構造が可能である。圧電層としては圧電セラミッ
ク薄板が、非圧電層としてはアクリル薄板などが用いら
れる。このような層状構造基板の採用により、機械的強
度を高めることが可能となる。また、アクリル薄板の使
用は液体層との音響結合のための整合性において好都合
である。
【００２０】本発明の超音波ドップラー流速計では、基
板が２つの圧電部とその２つの圧電部に挟まれた非圧電
部で成る構造が可能である。このような構造を採用する
ことにより、出力用すだれ状電極での遅延電気信号の信
号処理を向上させることができる。
板が２つの圧電部とその２つの圧電部に挟まれた非圧電
部で成る構造が可能である。このような構造を採用する
ことにより、出力用すだれ状電極での遅延電気信号の信
号処理を向上させることができる。
【００２１】本発明の超音波ドップラー流速計では、基
板が非圧電板とその非圧電板に設けられた２つの圧電板
で成る構造が可能である。このような構造を採用するこ
とにより、機械的強度を高めることが可能となるばかり
でなく、出力用すだれ状電極での遅延電気信号の検出感
度を向上させることができる。非圧電板としてはアクリ
ル板などが用いられるが、アクリル板の使用は液体層と
の音響結合のための整合性において好都合である。
板が非圧電板とその非圧電板に設けられた２つの圧電板
で成る構造が可能である。このような構造を採用するこ
とにより、機械的強度を高めることが可能となるばかり
でなく、出力用すだれ状電極での遅延電気信号の検出感
度を向上させることができる。非圧電板としてはアクリ
ル板などが用いられるが、アクリル板の使用は液体層と
の音響結合のための整合性において好都合である。
【００２２】本発明の超音波ドップラー流速計では、入
力用すだれ状電極の電極指が出力用すだれ状電極の電極
指と直交する構造が可能である。このような構造を採用
することにより、出力用すだれ状電極での遅延電気信号
の検出感度をさらに向上させることができる。
力用すだれ状電極の電極指が出力用すだれ状電極の電極
指と直交する構造が可能である。このような構造を採用
することにより、出力用すだれ状電極での遅延電気信号
の検出感度をさらに向上させることができる。
【００２３】本発明の超音波ドップラー流速計では、入
力用および出力用すだれ状電極がそれぞれ円弧状を成す
とともに互いに同心を有する構造が可能である。このよ
うな構造を採用することにより、液体中での漏洩弾性波
の縦波への変換効率を上昇させることができ、また、出
力用すだれ状電極での遅延電気信号の検出感度を向上さ
せることができる。
力用および出力用すだれ状電極がそれぞれ円弧状を成す
とともに互いに同心を有する構造が可能である。このよ
うな構造を採用することにより、液体中での漏洩弾性波
の縦波への変換効率を上昇させることができ、また、出
力用すだれ状電極での遅延電気信号の検出感度を向上さ
せることができる。
【００２４】本発明の超音波ドップラー流速計では、信
号分析手段が、入力電気信号を発生する信号発生器、遅
延電気信号を増幅する増幅器、および周波数カウンタで
成る構造が可能である。このような構造では、増幅器に
よって増幅された遅延電気信号は周波数カウンタに伝え
られ、そのドップラー偏移周波数ｆが測定される。この
ようにして、液体中の物体の移動速度は、キャリア周波
数ｆ0とドップラー偏移周波数ｆとの周波数差Δｆとし
て表される。
号分析手段が、入力電気信号を発生する信号発生器、遅
延電気信号を増幅する増幅器、および周波数カウンタで
成る構造が可能である。このような構造では、増幅器に
よって増幅された遅延電気信号は周波数カウンタに伝え
られ、そのドップラー偏移周波数ｆが測定される。この
ようにして、液体中の物体の移動速度は、キャリア周波
数ｆ0とドップラー偏移周波数ｆとの周波数差Δｆとし
て表される。
【００２５】本発明の超音波ドップラー流速計では、信
号分析手段が、入力電気信号を発生する信号発生器、遅
延電気信号を増幅する増幅器、および周波数／電圧（Ｆ
／Ｖ）変換器で成る構造が可能である。このような構造
では、増幅器によって増幅された遅延電気信号はＦ／Ｖ
変換器に伝えられ、遅延電気信号のドップラー偏移周波
数ｆは電圧に変換される。このようにして液体中の物体
の移動速度は、Ｆ／Ｖ変換された電気信号の電圧の形で
出力される。
号分析手段が、入力電気信号を発生する信号発生器、遅
延電気信号を増幅する増幅器、および周波数／電圧（Ｆ
／Ｖ）変換器で成る構造が可能である。このような構造
では、増幅器によって増幅された遅延電気信号はＦ／Ｖ
変換器に伝えられ、遅延電気信号のドップラー偏移周波
数ｆは電圧に変換される。このようにして液体中の物体
の移動速度は、Ｆ／Ｖ変換された電気信号の電圧の形で
出力される。
【００２６】本発明の超音波ドップラー流速計では、信
号分析手段が、入力電気信号を発生する信号発生器と位
相比較器で成る構造が可能である。位相比較器では入力
電気信号と遅延電気信号との位相差が検出され、液体中
の物体の移動速度はこの位相差によって表される。
号分析手段が、入力電気信号を発生する信号発生器と位
相比較器で成る構造が可能である。位相比較器では入力
電気信号と遅延電気信号との位相差が検出され、液体中
の物体の移動速度はこの位相差によって表される。
【００２７】
【実施例】図１は本発明の超音波ドップラー流速計の一
実施例を示す構成図である。本実施例は基板１、入力用
すだれ状電極２、出力用すだれ状電極３および信号分析
手段４から成る。信号分析手段４は入力用すだれ状電極
２および出力用すだれ状電極３に電気的に接続されてい
る。基板１は厚さ１５０μｍの圧電セラミック薄板で成
る。本実施例では基板１として圧電セラミック薄板が用
いられているが、圧電性の高分子フィルムを用いること
も可能である。入力用すだれ状電極２および出力用すだ
れ状電極３はともにアルミニウム薄板で成り、基板１の
一方の端面に設けられている。もしも、円盤６を有する
モータ５の回転速度を測定する場合には、円盤６を液槽
７中の液体に浸し、基板１のもう一方の端面を液体と接
触させる必要がある。このようにして、図１の超音波ド
ップラー流速計は小型軽量で構造も簡単である。
実施例を示す構成図である。本実施例は基板１、入力用
すだれ状電極２、出力用すだれ状電極３および信号分析
手段４から成る。信号分析手段４は入力用すだれ状電極
２および出力用すだれ状電極３に電気的に接続されてい
る。基板１は厚さ１５０μｍの圧電セラミック薄板で成
る。本実施例では基板１として圧電セラミック薄板が用
いられているが、圧電性の高分子フィルムを用いること
も可能である。入力用すだれ状電極２および出力用すだ
れ状電極３はともにアルミニウム薄板で成り、基板１の
一方の端面に設けられている。もしも、円盤６を有する
モータ５の回転速度を測定する場合には、円盤６を液槽
７中の液体に浸し、基板１のもう一方の端面を液体と接
触させる必要がある。このようにして、図１の超音波ド
ップラー流速計は小型軽量で構造も簡単である。
【００２８】図２は基板１、入力用すだれ状電極２およ
び出力用すだれ状電極３で成るデバイスを上方から見た
ときの平面図である。入力用すだれ状電極２と出力用す
だれ状電極３はともに１０対の電極指を有し、電極交差
幅は４ｍｍで、電極周期長は３４０μｍである。また、
入力用すだれ状電極２の電極指は出力用すだれ状電極３
の電極指と直交している。
び出力用すだれ状電極３で成るデバイスを上方から見た
ときの平面図である。入力用すだれ状電極２と出力用す
だれ状電極３はともに１０対の電極指を有し、電極交差
幅は４ｍｍで、電極周期長は３４０μｍである。また、
入力用すだれ状電極２の電極指は出力用すだれ状電極３
の電極指と直交している。
【００２９】図３は信号分析手段４の第１の実施例を示
す構成図である。本実施例では、信号分析手段４は信号
発生器８、増幅器９および周波数カウンタ１０から成
る。
す構成図である。本実施例では、信号分析手段４は信号
発生器８、増幅器９および周波数カウンタ１０から成
る。
【００３０】図３の信号分析手段４を備えた図１の超音
波ドップラー流速計において、キャリア周波数ｆ0を有
する入力電気信号が信号発生器８からすだれ状電極２に
印加されると、基板１に漏洩弾性波が励振される。この
漏洩弾性波は入力用すだれ状電極２の電極周期長にほぼ
対応する波長を有しており、液体中に縦波として伝搬さ
れる。つまり、液体中において漏洩弾性波から縦波への
モード変換が起こる。この縦波は円盤６によって反射さ
れ、反射された縦波は、出力用すだれ状電極３によって
ドップラー偏移周波数ｆを有する遅延電気信号として検
出される。遅延電気信号は増幅器９によって増幅され、
周波数カウンタ１０に伝えられ、ドップラー偏移周波数
ｆが測定される。ドップラー偏移周波数ｆは円盤６が回
転するに従って変化することから、キャリア周波数ｆ0
とドップラー偏移周波数ｆとの周波数差Δｆからモータ
５の回転速度が分かる。
波ドップラー流速計において、キャリア周波数ｆ0を有
する入力電気信号が信号発生器８からすだれ状電極２に
印加されると、基板１に漏洩弾性波が励振される。この
漏洩弾性波は入力用すだれ状電極２の電極周期長にほぼ
対応する波長を有しており、液体中に縦波として伝搬さ
れる。つまり、液体中において漏洩弾性波から縦波への
モード変換が起こる。この縦波は円盤６によって反射さ
れ、反射された縦波は、出力用すだれ状電極３によって
ドップラー偏移周波数ｆを有する遅延電気信号として検
出される。遅延電気信号は増幅器９によって増幅され、
周波数カウンタ１０に伝えられ、ドップラー偏移周波数
ｆが測定される。ドップラー偏移周波数ｆは円盤６が回
転するに従って変化することから、キャリア周波数ｆ0
とドップラー偏移周波数ｆとの周波数差Δｆからモータ
５の回転速度が分かる。
【００３１】図４は液体中を伝搬する縦波の伝搬路を矢
印で示した平面図である。円盤６は縦波を４５°の角度
で反射することがわかる。
印で示した平面図である。円盤６は縦波を４５°の角度
で反射することがわかる。
【００３２】図５は液体中を伝搬する縦波の伝搬路を矢
印で示した側面図である。入力用すだれ状電極２は縦波
を２８．８°の角度で照射する。これは、第１に基板１
の厚さが１５０μｍであること、第２に入力用すだれ状
電極２の電極周期長が３４０μｍであることに因る。つ
まり、縦波の照射角度は基板１中の漏洩弾性波の速度と
液体中の縦波速度から計算される。結果として円盤６は
縦波を２８．８°の角度で反射する。
印で示した側面図である。入力用すだれ状電極２は縦波
を２８．８°の角度で照射する。これは、第１に基板１
の厚さが１５０μｍであること、第２に入力用すだれ状
電極２の電極周期長が３４０μｍであることに因る。つ
まり、縦波の照射角度は基板１中の漏洩弾性波の速度と
液体中の縦波速度から計算される。結果として円盤６は
縦波を２８．８°の角度で反射する。
【００３３】図６は基板１に励振される各モードの弾性
波の位相速度の理論値と、周波数との関係を示す特性図
である。基板１中を伝搬する横波の速度は２，４５０ｍ
/ｓであり、縦波の速度は４，３９０ｍ/ｓである。各モ
ードにおいて大きな速度分散が認められる。
波の位相速度の理論値と、周波数との関係を示す特性図
である。基板１中を伝搬する横波の速度は２，４５０ｍ
/ｓであり、縦波の速度は４，３９０ｍ/ｓである。各モ
ードにおいて大きな速度分散が認められる。
【００３４】図７は液体中への縦波照射のための入力用
すだれ状電極２の実効変換効率ηの理論値と、周波数と
の関係を示す特性図である。Ｓ0モードにおいて９．５
３ＭＨｚ近傍で最も高いピークがみられ、このピークの
周波数は最適な動作周波数を示している。
すだれ状電極２の実効変換効率ηの理論値と、周波数と
の関係を示す特性図である。Ｓ0モードにおいて９．５
３ＭＨｚ近傍で最も高いピークがみられ、このピークの
周波数は最適な動作周波数を示している。
【００３５】図６および７により、（１）Ｓ0モード弾
性波が効率よく縦波に変換されること、（２）Ｓ0モー
ドの最適な動作周波数は約９．５３ＭＨｚであり、これ
はキャリア周波数ｆ0に相当すること、（３）９．５３
ＭＨｚ近傍での最適の位相速度は約３，０９０ｋｍ／ｓ
であることが分かる。
性波が効率よく縦波に変換されること、（２）Ｓ0モー
ドの最適な動作周波数は約９．５３ＭＨｚであり、これ
はキャリア周波数ｆ0に相当すること、（３）９．５３
ＭＨｚ近傍での最適の位相速度は約３，０９０ｋｍ／ｓ
であることが分かる。
【００３６】図８は円盤６が回転している場合に周波数
カウンタ１０で測定される周波数と、その振幅との関係
を示す出力信号のスペクトルの特性図である。図８にお
けるドップラースペクトルは、９．５２８５ＭＨｚおよ
び９．５３４５ＭＨｚにエネルギーピークを有し、前者
はドップラー偏移周波数ｆに後者はキャリア周波数ｆ 0
に対応する。このようにして、周波数差Δｆが求まる。
カウンタ１０で測定される周波数と、その振幅との関係
を示す出力信号のスペクトルの特性図である。図８にお
けるドップラースペクトルは、９．５２８５ＭＨｚおよ
び９．５３４５ＭＨｚにエネルギーピークを有し、前者
はドップラー偏移周波数ｆに後者はキャリア周波数ｆ 0
に対応する。このようにして、周波数差Δｆが求まる。
【００３７】図９はモータ５の回転速度と、周波数差Δ
ｆとの関係を示す特性図である。回転速度が周波数差Δ
ｆと直線的に相関していることが分かる。このようにし
て、回転速度は周波数差Δｆから求まる。図９における
負の符号は逆回転を意味している。
ｆとの関係を示す特性図である。回転速度が周波数差Δ
ｆと直線的に相関していることが分かる。このようにし
て、回転速度は周波数差Δｆから求まる。図９における
負の符号は逆回転を意味している。
【００３８】図１０は信号分析手段４の第２の実施例を
示す構成図である。本実施例では、信号分析手段４は信
号発生器１１、増幅器１２および周波数／電圧（Ｆ／
Ｖ）変換器１３から成る。
示す構成図である。本実施例では、信号分析手段４は信
号発生器１１、増幅器１２および周波数／電圧（Ｆ／
Ｖ）変換器１３から成る。
【００３９】図１０の信号分析手段４を備えた図１の超
音波ドップラー流速計において、入力電気信号が信号発
生器１１から入力用すだれ状電極２に印加されると、基
板１に漏洩弾性波が励振される。この漏洩弾性波は液体
中に縦波として照射され、その縦波は円盤６によって反
射された後、出力用すだれ状電極３において遅延電気信
号として検出される。遅延電気信号は増幅器１２によっ
て増幅され、Ｆ／Ｖ変換器１３に伝えられる。 Ｆ／Ｖ
変換器１３において遅延電気信号の周波数は電圧に変換
される。このようにして、 Ｆ／Ｖ変換された遅延電気
信号の電圧の形で周波数差Δｆを表すことが可能とな
る。
音波ドップラー流速計において、入力電気信号が信号発
生器１１から入力用すだれ状電極２に印加されると、基
板１に漏洩弾性波が励振される。この漏洩弾性波は液体
中に縦波として照射され、その縦波は円盤６によって反
射された後、出力用すだれ状電極３において遅延電気信
号として検出される。遅延電気信号は増幅器１２によっ
て増幅され、Ｆ／Ｖ変換器１３に伝えられる。 Ｆ／Ｖ
変換器１３において遅延電気信号の周波数は電圧に変換
される。このようにして、 Ｆ／Ｖ変換された遅延電気
信号の電圧の形で周波数差Δｆを表すことが可能とな
る。
【００４０】図１１は信号分析手段４の第３の実施例を
示す構成図である。本実施例では、信号分析手段４は信
号発生器１４、減衰器１５、位相偏移器１６および位相
比較器１７から成る。
示す構成図である。本実施例では、信号分析手段４は信
号発生器１４、減衰器１５、位相偏移器１６および位相
比較器１７から成る。
【００４１】図１１の信号分析手段４を備えた図１の超
音波ドップラー流速計において、入力電気信号が信号発
生器１４から入力用すだれ状電極２に印加されると、基
板１に漏洩弾性波が励振される。この漏洩弾性波は液体
中に縦波として照射され、その縦波は円盤６によって反
射された後、出力用すだれ状電極３において遅延電気信
号として検出される。遅延電気信号の位相は、減衰器１
５によって減衰された入力電気信号の位相と位相比較器
１７において比較される。この場合、入力電気信号の位
相は、モータ５が回転していないときには、遅延電気信
号の位相と一致するように位相偏移器１６によって予め
調整されている。このようにして、入力電気信号の位相
と遅延電気信号の位相との位相差として、周波数差Δｆ
を表すことが可能となる。
音波ドップラー流速計において、入力電気信号が信号発
生器１４から入力用すだれ状電極２に印加されると、基
板１に漏洩弾性波が励振される。この漏洩弾性波は液体
中に縦波として照射され、その縦波は円盤６によって反
射された後、出力用すだれ状電極３において遅延電気信
号として検出される。遅延電気信号の位相は、減衰器１
５によって減衰された入力電気信号の位相と位相比較器
１７において比較される。この場合、入力電気信号の位
相は、モータ５が回転していないときには、遅延電気信
号の位相と一致するように位相偏移器１６によって予め
調整されている。このようにして、入力電気信号の位相
と遅延電気信号の位相との位相差として、周波数差Δｆ
を表すことが可能となる。
【００４２】図１２は図２のデバイスの代わりに用いら
れるデバイスの第１の実施例を示す断面図である。図１
２のデバイスは図２と同様な構造を有する。但し、基板
１の代わりに２層体が用いられていることを除く。２層
体は圧電層１８および非圧電層１９から成り、それらは
ともに内側端面で固着されている。入力用すだれ状電極
２および出力用すだれ状電極３は圧電層１８の内側また
は外側のどちらの端面に備えられていてもよいが、この
実施例においては外側端面に備えられている。図１の超
音波ドップラー流速計においては、非圧電層１９の外側
端面が液体と接触する。非圧電層１９としては、たとえ
ばアクリル板などが用いられる。図１２のデバイスは図
２のデバイスに比べ機械的強度に優れている。
れるデバイスの第１の実施例を示す断面図である。図１
２のデバイスは図２と同様な構造を有する。但し、基板
１の代わりに２層体が用いられていることを除く。２層
体は圧電層１８および非圧電層１９から成り、それらは
ともに内側端面で固着されている。入力用すだれ状電極
２および出力用すだれ状電極３は圧電層１８の内側また
は外側のどちらの端面に備えられていてもよいが、この
実施例においては外側端面に備えられている。図１の超
音波ドップラー流速計においては、非圧電層１９の外側
端面が液体と接触する。非圧電層１９としては、たとえ
ばアクリル板などが用いられる。図１２のデバイスは図
２のデバイスに比べ機械的強度に優れている。
【００４３】図１３は図２のデバイスの代わりに用いら
れるデバイスの第２の実施例を示す断面図である。図１
３のデバイスは図２と同様な構造を有する。但し、基板
１の代わりに別の基板が用いられていることを除く。こ
の基板は圧電部２０、圧電部２１および非圧電部２２か
ら成り、非圧電部２２は圧電部２０と圧電部２１に挟ま
れている。また、それぞれの一方の端面は図１の超音波
ドップラー流速計における液体と接触している。入力用
すだれ状電極２および出力用すだれ状電極３は圧電部２
０および圧電部２１それぞれのもう一方の端面に設けら
れている。図１３のデバイスは図２のデバイスに比べ出
力用すだれ状電極３での遅延電気信号の信号処理に優れ
ている。
れるデバイスの第２の実施例を示す断面図である。図１
３のデバイスは図２と同様な構造を有する。但し、基板
１の代わりに別の基板が用いられていることを除く。こ
の基板は圧電部２０、圧電部２１および非圧電部２２か
ら成り、非圧電部２２は圧電部２０と圧電部２１に挟ま
れている。また、それぞれの一方の端面は図１の超音波
ドップラー流速計における液体と接触している。入力用
すだれ状電極２および出力用すだれ状電極３は圧電部２
０および圧電部２１それぞれのもう一方の端面に設けら
れている。図１３のデバイスは図２のデバイスに比べ出
力用すだれ状電極３での遅延電気信号の信号処理に優れ
ている。
【００４４】図１４は図２のデバイスの代わりに用いら
れるデバイスの第３の実施例を示す断面図である。図１
４のデバイスは図２と同様な構造を有する。但し、基板
１の代わりに別の基板が用いられていることを除く。こ
の基板は非圧電板２３、圧電板２４および圧電板２５か
ら成る。非圧電板２３の一方の端面は図１の超音波ドッ
プラー流速計における液体と接触している。非圧電板２
３のもう一方の端面には、圧電板２４および圧電板２５
が絶縁された状態で設けられている。入力用すだれ状電
極２および出力用すだれ状電極３は、それぞれ圧電板２
４および圧電板２５における内側または外側のどちらの
端面に備えられていてもよいが、この実施例においては
外側端面に備えられている。図１４のデバイスは図２の
デバイスに比べ機械的強度に優れているばかりでなく、
出力用すだれ状電極３での遅延電気信号の検出感度に優
れている。
れるデバイスの第３の実施例を示す断面図である。図１
４のデバイスは図２と同様な構造を有する。但し、基板
１の代わりに別の基板が用いられていることを除く。こ
の基板は非圧電板２３、圧電板２４および圧電板２５か
ら成る。非圧電板２３の一方の端面は図１の超音波ドッ
プラー流速計における液体と接触している。非圧電板２
３のもう一方の端面には、圧電板２４および圧電板２５
が絶縁された状態で設けられている。入力用すだれ状電
極２および出力用すだれ状電極３は、それぞれ圧電板２
４および圧電板２５における内側または外側のどちらの
端面に備えられていてもよいが、この実施例においては
外側端面に備えられている。図１４のデバイスは図２の
デバイスに比べ機械的強度に優れているばかりでなく、
出力用すだれ状電極３での遅延電気信号の検出感度に優
れている。
【００４５】図１５は図２のデバイスの代わりに用いら
れるデバイスの第４の実施例を示す平面図である。図１
５のデバイスは図２と同様な構造を有する。但し、入力
用すだれ状電極２および出力用すだれ状電極３の代わり
に入力用すだれ状電極２６および出力用すだれ状電極２
７が用いられていることを除く。入力用すだれ状電極２
６および出力用すだれ状電極２７は、ともに円弧状のア
ルミニウム薄膜で成り、互いに同心を有する位置関係を
形成している。図１５のデバイスは図２のデバイスに比
べ液体中での漏洩弾性波の縦波への変換効率に優れ、ま
た、出力用すだれ状電極３での遅延電気信号の検出感度
に優れている。
れるデバイスの第４の実施例を示す平面図である。図１
５のデバイスは図２と同様な構造を有する。但し、入力
用すだれ状電極２および出力用すだれ状電極３の代わり
に入力用すだれ状電極２６および出力用すだれ状電極２
７が用いられていることを除く。入力用すだれ状電極２
６および出力用すだれ状電極２７は、ともに円弧状のア
ルミニウム薄膜で成り、互いに同心を有する位置関係を
形成している。図１５のデバイスは図２のデバイスに比
べ液体中での漏洩弾性波の縦波への変換効率に優れ、ま
た、出力用すだれ状電極３での遅延電気信号の検出感度
に優れている。
【００４６】図１２，１３および１４において、入力用
すだれ状電極２および出力用すだれ状電極３の代わりに
入力用すだれ状電極２６および出力用すだれ状電極２７
をそれぞれ用いることが可能である。このような構造は
液体中での漏洩弾性波の縦波への変換効率を向上させ、
また、遅延電気信号の検出感度を向上させる。
すだれ状電極２および出力用すだれ状電極３の代わりに
入力用すだれ状電極２６および出力用すだれ状電極２７
をそれぞれ用いることが可能である。このような構造は
液体中での漏洩弾性波の縦波への変換効率を向上させ、
また、遅延電気信号の検出感度を向上させる。
【００４７】図１６は図１の超音波ドップラー流速計を
用いてパイプ２８中を流れる液体の流速を測定する場合
の一実施例を示す構成図である。液体中には流速に従っ
て移動する物体２９が含まれており、この物体２９は液
体中において縦波を反射する。液体の流速はキャリア周
波数ｆ0とドップラー偏移周波数ｆとの周波数差Δｆか
ら得られる。このようにして、たとえば人の血液の流
速、水道管や排水管内を流れる水や汚水の流速の測定が
可能である。
用いてパイプ２８中を流れる液体の流速を測定する場合
の一実施例を示す構成図である。液体中には流速に従っ
て移動する物体２９が含まれており、この物体２９は液
体中において縦波を反射する。液体の流速はキャリア周
波数ｆ0とドップラー偏移周波数ｆとの周波数差Δｆか
ら得られる。このようにして、たとえば人の血液の流
速、水道管や排水管内を流れる水や汚水の流速の測定が
可能である。
【００４８】
【発明の効果】本発明の超音波ドップラー流速計は、圧
電性を有する基板、その基板の一方の端面に設けられた
入力用すだれ状電極および出力用すだれ状電極、そして
信号分析手段から成る。入力用すだれ状電極の電極指は
出力用すだれ状電極の電極指に対して傾きを有するよう
に配置されている。もしも、キャリア周波数ｆ0を有す
る入力電気信号を入力用すだれ状電極に印加すると、基
板に漏洩弾性波が励振される。この漏洩弾性波は基板の
もう一方の端面に接触する液体中に縦波として照射さ
れ、液体中に含まれる物体で反射される。反射された縦
波は、出力用すだれ状電極によってその物体の運動状態
に対応するドップラー偏移周波数ｆを有する遅延電気信
号に変換される。遅延電気信号の変化は信号分析手段に
よってキャリア周波数ｆ0とドップラー偏移周波数ｆと
の周波数差Δｆとして検出される。このようにして、液
体中の物体の移動速度が周波数差Δｆと関係づけられ
る。
電性を有する基板、その基板の一方の端面に設けられた
入力用すだれ状電極および出力用すだれ状電極、そして
信号分析手段から成る。入力用すだれ状電極の電極指は
出力用すだれ状電極の電極指に対して傾きを有するよう
に配置されている。もしも、キャリア周波数ｆ0を有す
る入力電気信号を入力用すだれ状電極に印加すると、基
板に漏洩弾性波が励振される。この漏洩弾性波は基板の
もう一方の端面に接触する液体中に縦波として照射さ
れ、液体中に含まれる物体で反射される。反射された縦
波は、出力用すだれ状電極によってその物体の運動状態
に対応するドップラー偏移周波数ｆを有する遅延電気信
号に変換される。遅延電気信号の変化は信号分析手段に
よってキャリア周波数ｆ0とドップラー偏移周波数ｆと
の周波数差Δｆとして検出される。このようにして、液
体中の物体の移動速度が周波数差Δｆと関係づけられ
る。
【００４９】本発明の超音波ドップラー流速計では、
（１）基板が圧電セラミックで成り、その圧電セラミッ
クの分極軸の方向がその厚さ方向と平行である構造、
（２）基板が圧電性高分子フィルムで成る構造、（３）
基板が２層体で成りこの２層体が圧電層および非圧電層
で成る構造、（４）基板が２つの圧電部とその２つの圧
電部に挟まれた非圧電部で成る構造、（５）基板が非圧
電板とその非圧電板に設けられた２つの圧電板で成る構
造が可能である。これらの構造を採用することにより、
装置の小型軽量化の促進、物体の移動速度の検出感度の
向上、機械的強度の向上、遅延電気信号の信号処理およ
び検出感度の向上などが可能となる。
（１）基板が圧電セラミックで成り、その圧電セラミッ
クの分極軸の方向がその厚さ方向と平行である構造、
（２）基板が圧電性高分子フィルムで成る構造、（３）
基板が２層体で成りこの２層体が圧電層および非圧電層
で成る構造、（４）基板が２つの圧電部とその２つの圧
電部に挟まれた非圧電部で成る構造、（５）基板が非圧
電板とその非圧電板に設けられた２つの圧電板で成る構
造が可能である。これらの構造を採用することにより、
装置の小型軽量化の促進、物体の移動速度の検出感度の
向上、機械的強度の向上、遅延電気信号の信号処理およ
び検出感度の向上などが可能となる。
【００５０】本発明の超音波ドップラー流速計では、入
力用すだれ状電極の電極指が出力用すだれ状電極の電極
指と直交する構造が可能である。このような構造を採用
することにより、出力用すだれ状電極での遅延電気信号
の検出感度をさらに向上させることができる。また、入
力用および出力用すだれ状電極がそれぞれ円弧状を成す
とともに互いに同心を有する構造が可能である。このよ
うな構造を採用することにより、液体中での漏洩弾性波
の縦波への変換効率を上昇させることができ、また、出
力用すだれ状電極での遅延電気信号の検出感度を向上さ
せることができる。
力用すだれ状電極の電極指が出力用すだれ状電極の電極
指と直交する構造が可能である。このような構造を採用
することにより、出力用すだれ状電極での遅延電気信号
の検出感度をさらに向上させることができる。また、入
力用および出力用すだれ状電極がそれぞれ円弧状を成す
とともに互いに同心を有する構造が可能である。このよ
うな構造を採用することにより、液体中での漏洩弾性波
の縦波への変換効率を上昇させることができ、また、出
力用すだれ状電極での遅延電気信号の検出感度を向上さ
せることができる。
【００５１】本発明の超音波ドップラー流速計では、信
号分析手段が、信号発生器、増幅器および周波数カウン
タで成る構造が可能である。このような構造では、液体
中の物体の移動速度は、キャリア周波数ｆ0とドップラ
ー偏移周波数ｆとの周波数差Δｆとして表される。
号分析手段が、信号発生器、増幅器および周波数カウン
タで成る構造が可能である。このような構造では、液体
中の物体の移動速度は、キャリア周波数ｆ0とドップラ
ー偏移周波数ｆとの周波数差Δｆとして表される。
【００５２】本発明の超音波ドップラー流速計では、信
号分析手段が、信号発生器、増幅器および周波数／電圧
（Ｆ／Ｖ）変換器で成る構造が可能である。このような
構造では、液体中の物体の移動速度は、Ｆ／Ｖ変換され
た電気信号の電圧という形で表される。
号分析手段が、信号発生器、増幅器および周波数／電圧
（Ｆ／Ｖ）変換器で成る構造が可能である。このような
構造では、液体中の物体の移動速度は、Ｆ／Ｖ変換され
た電気信号の電圧という形で表される。
【００５３】本発明の超音波ドップラー流速計では、信
号分析手段が、信号発生器および位相比較器で成る構造
が可能である。このような構造では、液体中の物体の移
動速度は位相差によって表される。
号分析手段が、信号発生器および位相比較器で成る構造
が可能である。このような構造では、液体中の物体の移
動速度は位相差によって表される。
【図１】本発明の超音波ドップラー流速計の一実施例を
示す構成図。
示す構成図。
【図２】基板１、入力用すだれ状電極２および出力用す
だれ状電極３で成るデバイスを上方から見たときの平面
図。
だれ状電極３で成るデバイスを上方から見たときの平面
図。
【図３】信号分析手段４の第１の実施例を示す構成図。
【図４】液体中を伝搬する縦波の伝搬路を矢印で示した
平面図。
平面図。
【図５】液体中を伝搬する縦波の伝搬路を矢印で示した
側面図。
側面図。
【図６】基板１に励振される各モードの弾性波の位相速
度の理論値と、周波数との関係を示す特性図。
度の理論値と、周波数との関係を示す特性図。
【図７】液体中への縦波照射のための入力用すだれ状電
極２の実効変換効率ηの理論値と、周波数との関係を示
す特性図。
極２の実効変換効率ηの理論値と、周波数との関係を示
す特性図。
【図８】円盤６が回転している場合に周波数カウンタ１
０で測定される周波数と、その振幅との関係を示す特性
図。
０で測定される周波数と、その振幅との関係を示す特性
図。
【図９】モータ５の回転速度と、周波数差Δｆとの関係
を示す特性図。
を示す特性図。
【図１０】信号分析手段４の第２の実施例を示す構成
図。
図。
【図１１】信号分析手段４の第３の実施例を示す構成
図。
図。
【図１２】図２のデバイスの代わりに用いられるデバイ
スの第１の実施例を示す断面図。
スの第１の実施例を示す断面図。
【図１３】図２のデバイスの代わりに用いられるデバイ
スの第２の実施例を示す断面図。
スの第２の実施例を示す断面図。
【図１４】図２のデバイスの代わりに用いられるデバイ
スの第３の実施例を示す断面図。
スの第３の実施例を示す断面図。
【図１５】図２のデバイスの代わりに用いられるデバイ
スの第４の実施例を示す平面図。
スの第４の実施例を示す平面図。
【図１６】図１の超音波ドップラー流速計を用いてパイ
プ２８中を流れる液体の流速を測定する場合の一実施例
を示す構成図。
プ２８中を流れる液体の流速を測定する場合の一実施例
を示す構成図。
１ 基板 ２ 入力用すだれ状電極 ３ 出力用すだれ状電極 ４ 信号分析手段 ５ モータ ６ 円盤 ７ 液槽 ８ 信号発生器 ９ 増幅器 １０ 周波数カウンタ １１ 信号発生器 １２ 増幅器 １３ Ｆ／Ｖ変換器 １４ 信号発生器 １５ 減衰器 １６ 位相偏移器 １７ 位相比較器 １８ 圧電層 １９ 非圧電層 ２０ 圧電部 ２１ 圧電部 ２２ 非圧電部 ２３ 非圧電板 ２４ 圧電板 ２５ 圧電板 ２６ 入力用すだれ状電極 ２７ 出力用すだれ状電極 ２８ パイプ ２９ 物体
Claims (13)
- 【請求項１】 圧電性を有する基板、入力用すだれ状電
極、出力用すだれ状電極および信号検出手段から成る超
音波ドップラー流速計であって、前記基板の一方の端面
には前記入力用および出力用すだれ状電極が設けられ、
前記基板のもう一方の端面は液体と接触しており、前記
入力用すだれ状電極の電極指は前記出力用すだれ状電極
の電極指に対し傾きを有し、前記入力用すだれ状電極
は、入力電気信号を印加されることにより前記基板に漏
洩弾性波を励振し、前記漏洩弾性波を前記液体中に縦波
として照射し、前記縦波を前記液体中に含まれる物体で
反射させ、前記出力用すだれ状電極は、反射された前記
縦波をドップラー偏移周波数を有する遅延電気信号に変
換し、前記信号検出手段は、前記入力電気信号のキャリ
ア周波数と前記ドップラー偏移周波数との周波数差から
前記物体の移動速度を検出する超音波ドップラー流速
計。 - 【請求項２】 前記物体が回転する状態にある時、前記
信号検出手段は前記物体の回転速度を検出する請求項１
に記載の超音波ドップラー流速計。 - 【請求項３】 前記液体が一方向に流れるのに従って前
記物体が移動し、前記信号検出手段は前記物体の移動速
度を検出する請求項１に記載の超音波ドップラー流速
計。 - 【請求項４】 前記基板が圧電セラミックで成り、前記
圧電セラミックの分極軸の方向がその厚さ方向と平行で
ある請求項１，２または３に記載の超音波ドップラー流
速計。 - 【請求項５】 前記基板が圧電性高分子フィルムで成る
請求項１，２または３に記載の超音波ドップラー流速
計。 - 【請求項６】 前記基板が２層体で成り、前記２層体が
圧電層および非圧電層で成る請求項１，２，３，４また
は５に記載の超音波ドップラー流速計。 - 【請求項７】 前記基板が２つの圧電部と前記２つの圧
電部に挟まれた非圧電部で成る請求項１，２，３，４ま
たは５に記載の超音波ドップラー流速計。 - 【請求項８】 前記基板が、非圧電板と前記非圧電板に
設けられた２つの圧電板で成る請求項１，２，３，４ま
たは５に記載の超音波ドップラー流速計。 - 【請求項９】 前記入力用すだれ状電極の電極指は前記
出力用すだれ状電極の電極指と直交している請求項１，
２，３，４，５，６，７または８に記載の超音波ドップ
ラー流速計。 - 【請求項１０】 前記入力用および出力用すだれ状電極
は、それぞれ円弧状を成すとともに互いに同心を有する
位置関係を形成している請求項１，２，３，４，５，
６，７，８または９に記載の超音波ドップラー流速計。 - 【請求項１１】 前記信号分析手段が信号発生器、増幅
器および周波数カウンタで成り、前記信号発生器は前記
入力電気信号を発生し、前記増幅器は前記遅延電気信号
を増幅し、前記周波数カウンタは、前記周波数差から前
記物体の移動速度を検出する請求項１，２，３，４，
５，６，７，８，９または１０に記載の超音波ドップラ
ー流速計。 - 【請求項１２】 前記信号分析手段が信号発生器、増幅
器および周波数／電圧変換器で成り、前記信号発生器は
前記入力電気信号を発生し、前記増幅器は前記遅延電気
信号を増幅し、前記周波数／電圧変換器は、前記ドップ
ラー偏移周波数を電圧に変換し、変換された前記電圧に
よって前記周波数差を表す請求項１，２，３，４，５，
６，７，８，９または１０に記載の超音波ドップラー流
速計。 - 【請求項１３】 前記信号分析手段が信号発生器および
位相比較器で成り、前記信号発生器は前記入力電気信号
を発生し、前記位相比較器は、前記入力電気信号と前記
遅延電気信号との位相差を検出し、前記位相差によって
前記周波数差を表す請求項１，２，３，４，５，６，
７，８，９または１０に記載の超音波ドップラー流速
計。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6691577B1 (en) * | 2002-11-01 | 2004-02-17 | Kohji Toda | Ultrasonic moving-speed measuring system |
| CN102368041A (zh) * | 2010-06-29 | 2012-03-07 | 丹尼尔度量和控制公司 | 超声波流量计传感器组件的方法和系统 |
| KR20180016116A (ko) * | 2016-08-05 | 2018-02-14 | 전자부품연구원 | 초음파 유속계 및 유속 측정방법 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6942619B2 (en) * | 2002-05-20 | 2005-09-13 | Kohji Toda | Ultrasound radiation device |
| US6640631B1 (en) * | 2002-05-20 | 2003-11-04 | Kohji Toda | System and measuring sound velocity in material |
| US6637268B1 (en) * | 2002-05-20 | 2003-10-28 | Kohji Toda | Vibration displacement sensing system |
| JP2006030041A (ja) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Fuji Electric Systems Co Ltd | クランプオン型ドップラー式超音波流速分布計 |
| CA2506986A1 (en) * | 2005-05-10 | 2006-11-10 | Garant Gp | A shaft for tools, and tool and a method of fabrication thereof |
| US7152490B1 (en) | 2005-08-15 | 2006-12-26 | Daniel Measurement And Control, Inc. | Methods for determining transducer delay time and transducer separation in ultrasonic flow meters |
| WO2014094782A1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | Miitors Aps | Utility meter controlling the conversion range of an adc |
| CA3000003C (en) | 2015-09-25 | 2023-04-11 | Mark KOVSCEK | Fluid monitoring system |
| CN116500609B (zh) * | 2023-05-16 | 2023-11-21 | 北京锐达仪表有限公司 | 落料状态及物位波动状态检测用复合微波雷达测量系统 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS584075A (ja) * | 1981-06-30 | 1983-01-11 | 日本特殊陶業株式会社 | 超音波流量計用圧電変換器 |
| JPS59100820A (ja) * | 1982-12-01 | 1984-06-11 | Koji Toda | 液体流速計 |
| JPS60216284A (ja) * | 1984-04-12 | 1985-10-29 | Koji Toda | 超音波撮像方式 |
| JPH0460454A (ja) * | 1990-06-28 | 1992-02-26 | Koji Toda | 表面波速度分布測定方法および装置 |
| JPH0587608A (ja) * | 1991-09-25 | 1993-04-06 | N K S:Kk | 流体速度測定方法およびその装置 |
| JPH06229749A (ja) * | 1993-02-02 | 1994-08-19 | Koji Toda | 超音波位置検出装置 |
| JPH0719911A (ja) * | 1993-06-29 | 1995-01-20 | Koji Toda | 超音波トランスデューサ |
| JPH08285874A (ja) * | 1995-04-18 | 1996-11-01 | Canon Inc | 基準信号発生装置及びそれを用いた回転情報検出装置 |
| JPH10240430A (ja) * | 1997-03-03 | 1998-09-11 | Koji Toda | 超音波接触位置検出装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5633809A (en) * | 1989-12-22 | 1997-05-27 | American Sigma, Inc. | Multi-function flow monitoring apparatus with area velocity sensor capability |
| GB9215231D0 (en) * | 1992-07-17 | 1992-09-02 | Skidmore Robert | Flowmeters |
| US5372221A (en) * | 1992-07-20 | 1994-12-13 | Otis Elevator Company | Active brake sensor |
| US5287035A (en) * | 1992-10-05 | 1994-02-15 | United Technologies Corporation | SAW detector |
| WO1995002279A1 (en) * | 1993-07-06 | 1995-01-19 | Motorola, Inc. | Surface acoustic wave device |
| US5771206A (en) * | 1997-03-06 | 1998-06-23 | Toda; Kohji | Elastic wave device for sensing a touch-position |
| US6142948A (en) * | 1999-05-21 | 2000-11-07 | Toda; Kohji | Vibration displacement detecting system |
| US6317389B1 (en) * | 2000-04-21 | 2001-11-13 | Kohji Toda | Ultrasound-signal radiating device |
| US6393920B1 (en) * | 2000-04-21 | 2002-05-28 | Kohji Toda | Sound pressure sensing device |
-
1999
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- 1999-09-09 US US09/392,546 patent/US6564649B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS584075A (ja) * | 1981-06-30 | 1983-01-11 | 日本特殊陶業株式会社 | 超音波流量計用圧電変換器 |
| JPS59100820A (ja) * | 1982-12-01 | 1984-06-11 | Koji Toda | 液体流速計 |
| JPS60216284A (ja) * | 1984-04-12 | 1985-10-29 | Koji Toda | 超音波撮像方式 |
| JPH0460454A (ja) * | 1990-06-28 | 1992-02-26 | Koji Toda | 表面波速度分布測定方法および装置 |
| JPH0587608A (ja) * | 1991-09-25 | 1993-04-06 | N K S:Kk | 流体速度測定方法およびその装置 |
| JPH06229749A (ja) * | 1993-02-02 | 1994-08-19 | Koji Toda | 超音波位置検出装置 |
| JPH0719911A (ja) * | 1993-06-29 | 1995-01-20 | Koji Toda | 超音波トランスデューサ |
| JPH08285874A (ja) * | 1995-04-18 | 1996-11-01 | Canon Inc | 基準信号発生装置及びそれを用いた回転情報検出装置 |
| JPH10240430A (ja) * | 1997-03-03 | 1998-09-11 | Koji Toda | 超音波接触位置検出装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6691577B1 (en) * | 2002-11-01 | 2004-02-17 | Kohji Toda | Ultrasonic moving-speed measuring system |
| CN102368041A (zh) * | 2010-06-29 | 2012-03-07 | 丹尼尔度量和控制公司 | 超声波流量计传感器组件的方法和系统 |
| CN102368041B (zh) * | 2010-06-29 | 2013-05-08 | 丹尼尔度量和控制公司 | 超声波流量计传感器组件的方法和系统 |
| KR20180016116A (ko) * | 2016-08-05 | 2018-02-14 | 전자부품연구원 | 초음파 유속계 및 유속 측정방법 |
| KR102184733B1 (ko) * | 2016-08-05 | 2020-12-01 | 한국전자기술연구원 | 초음파 유속계 및 유속 측정방법 |
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