JP2001141578A - 温度検出方法及び温度検出装置 - Google Patents
温度検出方法及び温度検出装置Info
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- JP2001141578A JP2001141578A JP32032699A JP32032699A JP2001141578A JP 2001141578 A JP2001141578 A JP 2001141578A JP 32032699 A JP32032699 A JP 32032699A JP 32032699 A JP32032699 A JP 32032699A JP 2001141578 A JP2001141578 A JP 2001141578A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流体の流れを乱さずに温度を安定して検出す
ることができる温度検出方法及び温度検出装置を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 温度検出装置１は、流体Ｆに音波を発す
る音源部２と、流体Ｆの流れ方向に複数設けられ、音波
を検出する音波検出部３と、装置全体の動作を制御する
制御部４とを備えている。このとき、音波が音波検出部
３に達するまでの時間及び距離に基づいて流体Ｆ中の音
速を求めるとともに、少なくとも２つの音波検出部３が
音波を検出する時間差に基づいて流体Ｆの流速を求め、
音波と流速とに基づいて流体Ｆの温度が求められる。
ることができる温度検出方法及び温度検出装置を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 温度検出装置１は、流体Ｆに音波を発す
る音源部２と、流体Ｆの流れ方向に複数設けられ、音波
を検出する音波検出部３と、装置全体の動作を制御する
制御部４とを備えている。このとき、音波が音波検出部
３に達するまでの時間及び距離に基づいて流体Ｆ中の音
速を求めるとともに、少なくとも２つの音波検出部３が
音波を検出する時間差に基づいて流体Ｆの流速を求め、
音波と流速とに基づいて流体Ｆの温度が求められる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体の温度を検出
する温度検出方法及び温度検出装置に関するものであ
る。
する温度検出方法及び温度検出装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンをはじめとする流
体機械には高温度のガス（流体）が流れるが、作動状態
を把握するために、この流体機械には流体の温度を検出
するための温度検出装置が設けられている。従来におけ
るこの種の温度検出装置には熱電対があり、この熱電対
を流体の淀み点に設け、この熱電対を用いて温度検出を
行なっていた。
体機械には高温度のガス（流体）が流れるが、作動状態
を把握するために、この流体機械には流体の温度を検出
するための温度検出装置が設けられている。従来におけ
るこの種の温度検出装置には熱電対があり、この熱電対
を流体の淀み点に設け、この熱電対を用いて温度検出を
行なっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方法では、熱電対のプローブを流体の流路中に挿入する
必要がある。そのため、流れが乱れてしまうとともに、
精度良く温度検出が行えないといった問題があった。さ
らに、高温度の流体中に直接プローブを配置する構成で
あるため、例えば、流体の温度がプローブの耐熱温度を
越える場合においては、安定した温度検出を行うことが
できないといった問題があった。
方法では、熱電対のプローブを流体の流路中に挿入する
必要がある。そのため、流れが乱れてしまうとともに、
精度良く温度検出が行えないといった問題があった。さ
らに、高温度の流体中に直接プローブを配置する構成で
あるため、例えば、流体の温度がプローブの耐熱温度を
越える場合においては、安定した温度検出を行うことが
できないといった問題があった。
【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、流体の流れを乱さずに温度を安定して検出す
ることができる温度検出方法及び温度検出装置を提供す
ることを目的とする。
たもので、流体の流れを乱さずに温度を安定して検出す
ることができる温度検出方法及び温度検出装置を提供す
ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の温度検出方法は、流体に音波を発し、この
音波を前記流体の流れ方向の複数位置で検出し、前記音
波が前記位置に達するまでの時間及び距離に基づいて前
記流体中の音速を求めるとともに、少なくとも２つの位
置での音波を検出する時間差に基づいて前記流体の流速
を求め、前記音波と流速とに基づいて前記流体の温度を
求めることを特徴とする。
め、本発明の温度検出方法は、流体に音波を発し、この
音波を前記流体の流れ方向の複数位置で検出し、前記音
波が前記位置に達するまでの時間及び距離に基づいて前
記流体中の音速を求めるとともに、少なくとも２つの位
置での音波を検出する時間差に基づいて前記流体の流速
を求め、前記音波と流速とに基づいて前記流体の温度を
求めることを特徴とする。
【０００６】本発明によれば、流体の温度検出は、音波
を用いて非接触で行われる。したがって、流体の流れを
乱すことなく精度良い温度検出が行われる。さらに、非
接触で温度検出を行うので、例えば、流体が高温度であ
っても、検出時における熱の悪影響は低減される。した
がって、安定した温度検出を行うことができる。
を用いて非接触で行われる。したがって、流体の流れを
乱すことなく精度良い温度検出が行われる。さらに、非
接触で温度検出を行うので、例えば、流体が高温度であ
っても、検出時における熱の悪影響は低減される。した
がって、安定した温度検出を行うことができる。
【０００７】また、流体の音速を検出するので、この検
出結果に基づき、流体の静温度を求めることができる。
出結果に基づき、流体の静温度を求めることができる。
【０００８】このような温度検出方法は、流体に音波を
発する音源部と、前記流体の流れ方向に複数設けられ、
前記音波を検出する音波検出部と、前記音波が前記音波
検出部に達するまでの時間及び距離に基づいて前記流体
中の音速を求めるとともに、少なくとも２つの音波検出
部が音波を検出する時間差に基づいて前記流体の流速を
求め、前記音波と流速とに基づいて前記流体の温度を求
める制御部とを備えることを特徴とする温度検出装置に
よって行うことができる。
発する音源部と、前記流体の流れ方向に複数設けられ、
前記音波を検出する音波検出部と、前記音波が前記音波
検出部に達するまでの時間及び距離に基づいて前記流体
中の音速を求めるとともに、少なくとも２つの音波検出
部が音波を検出する時間差に基づいて前記流体の流速を
求め、前記音波と流速とに基づいて前記流体の温度を求
める制御部とを備えることを特徴とする温度検出装置に
よって行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
温度検出装置を図面を参照して説明する。図１は本発明
の温度検出装置１の一実施形態を示す構成図である。図
１において、温度検出装置１は、音波を発する音源部２
と、この音源部２からの音波を検出する音波検出部３
（３１、３２、…、３ｎ）と、音源部２及び音波検出部
３に接続し、温度検出装置１全体の動作を制御する制御
部４とを備えている。また、流体Ｆは、空気等の気体や
各種液体であって、管路Ｒ内を矢印ｙ方向に流速Ｕで流
れる。
温度検出装置を図面を参照して説明する。図１は本発明
の温度検出装置１の一実施形態を示す構成図である。図
１において、温度検出装置１は、音波を発する音源部２
と、この音源部２からの音波を検出する音波検出部３
（３１、３２、…、３ｎ）と、音源部２及び音波検出部
３に接続し、温度検出装置１全体の動作を制御する制御
部４とを備えている。また、流体Ｆは、空気等の気体や
各種液体であって、管路Ｒ内を矢印ｙ方向に流速Ｕで流
れる。
【００１０】音源部２は、管路Ｒの外側の所定位置に設
けられており、この管路Ｒを流れる流体Ｆに対して管路
Ｒの外側から音波を供給するものである。この音源部２
は、例えばスピーカーによって構成されており、この音
源部２が音波を出力するタイミングは制御部４によって
指示される。
けられており、この管路Ｒを流れる流体Ｆに対して管路
Ｒの外側から音波を供給するものである。この音源部２
は、例えばスピーカーによって構成されており、この音
源部２が音波を出力するタイミングは制御部４によって
指示される。
【００１１】音波検出部３は、管路Ｒの外側の所定位置
に設けられており、音源部２から出力され流体Ｆ内を伝
播した音波を検出するものである。この音波検出部３
は、流体Ｆの流れ方向に沿って複数設けられており、隣
接する音波検出部３どうしは所定間隔を持って配置され
ている。この場合、例えば、音波検出部３１と３２とは
間隔ｘを持って配置されている。この音波検出部３は、
例えばマイクロフォンによって構成されており、それぞ
れの音波検出部３は検出信号をそれぞれ独立して制御部
４に送るようになっている。このとき、音源部２からそ
れぞれの音波検出部３１、３２、３ｎまでの距離はそれ
ぞれＬ１、Ｌ２、…Ｌｎとなっている。
に設けられており、音源部２から出力され流体Ｆ内を伝
播した音波を検出するものである。この音波検出部３
は、流体Ｆの流れ方向に沿って複数設けられており、隣
接する音波検出部３どうしは所定間隔を持って配置され
ている。この場合、例えば、音波検出部３１と３２とは
間隔ｘを持って配置されている。この音波検出部３は、
例えばマイクロフォンによって構成されており、それぞ
れの音波検出部３は検出信号をそれぞれ独立して制御部
４に送るようになっている。このとき、音源部２からそ
れぞれの音波検出部３１、３２、３ｎまでの距離はそれ
ぞれＬ１、Ｌ２、…Ｌｎとなっている。
【００１２】このような構成を持つ温度検出装置１を用
いて、流体Ｆの温度を検出する方法について説明する。
いて、流体Ｆの温度を検出する方法について説明する。
【００１３】制御部４の指示に基づいて音源部２から音
波が発せられる。この音源部２から発した音波は、管路
Ｒ内の流体Ｆを伝播して、各音波検出部３１、３２、
…、３ｎに達する。それぞれの音波検出部３１、３２、
…、３ｎは、流体Ｆを伝播する音波を検出し、このとき
の検出信号を制御部４に送出する。
波が発せられる。この音源部２から発した音波は、管路
Ｒ内の流体Ｆを伝播して、各音波検出部３１、３２、
…、３ｎに達する。それぞれの音波検出部３１、３２、
…、３ｎは、流体Ｆを伝播する音波を検出し、このとき
の検出信号を制御部４に送出する。
【００１４】制御部４は、音源部２が音波を発した時点
と、各音波検出部３１、３２、…、３ｎが音波を検出し
た時点とに基づき、音波が音源部２から各音波検出部３
１、３２、…、３ｎまで達するのに要する時間を算出す
る。
と、各音波検出部３１、３２、…、３ｎが音波を検出し
た時点とに基づき、音波が音源部２から各音波検出部３
１、３２、…、３ｎまで達するのに要する時間を算出す
る。
【００１５】次いで、制御部４は、音波が音波検出部３
に達するまでの時間及び距離に基づいて流体Ｆ中を伝播
する音波の速度（音速）ａを求める。すなわち、音源部
２と複数の音波検出部３のうちいずれか１つの音波検出
部３との距離と、この音波検出部３に音波が達するまで
の時間とに基づき、音速ａを求める。例えば、音源部２
から発した音波が音波検出部３２まで達する時間がｔで
ある場合、音源部２と音波検出部３２との距離はＬ２で
あるから、このときの音速ａは、
に達するまでの時間及び距離に基づいて流体Ｆ中を伝播
する音波の速度（音速）ａを求める。すなわち、音源部
２と複数の音波検出部３のうちいずれか１つの音波検出
部３との距離と、この音波検出部３に音波が達するまで
の時間とに基づき、音速ａを求める。例えば、音源部２
から発した音波が音波検出部３２まで達する時間がｔで
ある場合、音源部２と音波検出部３２との距離はＬ２で
あるから、このときの音速ａは、
【数１】 となる。
【００１６】次に、制御部４は、複数設けられた音波検
出部３のうち少なくとも２つの音波検出部３が音波を検
出する時間差に基づいて流体の流速Ｕを求める。例え
ば、音源部２から発した音波が音波検出部３２まで達す
る時間をｔとし、音波検出部３１と３２とが音波を検出
する時間差をΔｔとすると、音波が音波検出部３１まで
達する時間はｔ＋Δｔと表すことができる。そして、こ
の時間差Δｔ及びそれぞれの音波検出部３１と３２との
間隔ｘを用いることにより、流体Ｆの流速Ｕは、近似的
に、
出部３のうち少なくとも２つの音波検出部３が音波を検
出する時間差に基づいて流体の流速Ｕを求める。例え
ば、音源部２から発した音波が音波検出部３２まで達す
る時間をｔとし、音波検出部３１と３２とが音波を検出
する時間差をΔｔとすると、音波が音波検出部３１まで
達する時間はｔ＋Δｔと表すことができる。そして、こ
の時間差Δｔ及びそれぞれの音波検出部３１と３２との
間隔ｘを用いることにより、流体Ｆの流速Ｕは、近似的
に、
【数２】 と表すことができる。
【００１７】ところで、流体Ｆの成分が一定のとき、一
般的に、流体Ｆ中を伝播する音速ａは、
般的に、流体Ｆ中を伝播する音速ａは、
【数３】 と表すことができる。ここで、 κ：比熱比 Ｒ：ガス定数 Ｔｓ：流体Ｆの静温度 である。この場合、比熱比κ及びガス定数Ｒは、流体Ｆ
の特性として予め分かっている値である。したがって、
式（１）と式（３）とから、流体Ｆの静温度Ｔｓを求め
ることができる。
の特性として予め分かっている値である。したがって、
式（１）と式（３）とから、流体Ｆの静温度Ｔｓを求め
ることができる。
【００１８】さらに、流体Ｆの全温度Ｔは、一般的に、
【数４】 と表すことができる。ここで、 Ｍ：マッハ数（＝Ｕ／ａ） である。以上の式から、流体Ｆの全温度Ｔを求めること
ができる。同時に、式（３）から、流体Ｆの静温度Ｔｓ
を求めることができる。
ができる。同時に、式（３）から、流体Ｆの静温度Ｔｓ
を求めることができる。
【００１９】このように、流体Ｆの温度検出は、音波を
用いて非接触で行うことができる。すなわち、従来のよ
うに、流路中に温度検出用プローブを配置する必要がな
いため、流体Ｆの流れを乱すことなく、精度良い温度検
出を行うことができる。さらに、例えば流体Ｆが高温度
であっても、従来のようにプローブの耐熱温度を考慮す
る必要がないので、広い温度範囲に対して、安定した温
度検出を行うことができる。さらに、従来の温度検出装
置では困難であった流体Ｆの静温度の検出を全温度の検
出と同時に行うことができるので、流体Ｆに関する多く
の情報が一度に得られる。したがって、流体機械の作業
状態を精度良く把握できるので、効率良い作動を行うこ
とができる。
用いて非接触で行うことができる。すなわち、従来のよ
うに、流路中に温度検出用プローブを配置する必要がな
いため、流体Ｆの流れを乱すことなく、精度良い温度検
出を行うことができる。さらに、例えば流体Ｆが高温度
であっても、従来のようにプローブの耐熱温度を考慮す
る必要がないので、広い温度範囲に対して、安定した温
度検出を行うことができる。さらに、従来の温度検出装
置では困難であった流体Ｆの静温度の検出を全温度の検
出と同時に行うことができるので、流体Ｆに関する多く
の情報が一度に得られる。したがって、流体機械の作業
状態を精度良く把握できるので、効率良い作動を行うこ
とができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明の温度検出方法及び温度検出装置
は以下のような効果を有するものである。本発明によれ
ば、流体の温度検出は音波を用いて非接触で行われる。
したがって、流体の流れを乱すことなく精度良い温度検
出が行われる。さらに、非接触で温度検出を行うので、
例えば、流体が高温度であっても検出時における熱の悪
影響は低減される。したがって、安定した温度検出を行
うことができる。
は以下のような効果を有するものである。本発明によれ
ば、流体の温度検出は音波を用いて非接触で行われる。
したがって、流体の流れを乱すことなく精度良い温度検
出が行われる。さらに、非接触で温度検出を行うので、
例えば、流体が高温度であっても検出時における熱の悪
影響は低減される。したがって、安定した温度検出を行
うことができる。
【図１】本発明の温度検出装置の一実施形態を示す構成
図である。
図である。
１ 温度検出装置 ２ 音源部 ３ 音波検出部 ４ 制御部 Ｆ 流体 Ｌ１〜Ｌｎ 距離 Ｒ 管路 ｘ 間隔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大山 亜希彦 東京都田無市向台町三丁目５番１号 石川 島播磨重工業株式会社田無工場内 Ｆターム(参考） 2F056 VS03 VS04 VS07 VS10
Claims (3)
- 【請求項１】 流体に音波を発し、この音波を前記流体
の流れ方向の複数位置で検出し、 前記音波が前記位置に達するまでの時間及び距離に基づ
いて前記流体中の音速を求めるとともに、少なくとも２
つの位置での音波を検出する時間差に基づいて前記流体
の流速を求め、前記音波と流速とに基づいて前記流体の
温度を求めることを特徴とする温度検出方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の温度検出方法におい
て、 前記音速に基づいて、前記流体の静温度を求めることを
特徴とする温度検出方法。 - 【請求項３】 流体に音波を発する音源部と、 前記流体の流れ方向に複数設けられ、前記音波を検出す
る音波検出部と、 前記音波が前記音波検出部に達するまでの時間及び距離
に基づいて前記流体中の音速を求めるとともに、少なく
とも２つの音波検出部が音波を検出する時間差に基づい
て前記流体の流速を求め、前記音波と流速とに基づいて
前記流体の温度を求める制御部とを備えることを特徴と
する温度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32032699A JP2001141578A (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 温度検出方法及び温度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32032699A JP2001141578A (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 温度検出方法及び温度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001141578A true JP2001141578A (ja) | 2001-05-25 |
Family
ID=18120244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32032699A Pending JP2001141578A (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 温度検出方法及び温度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001141578A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2887036A1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-24 | Siemens Energy, Inc. | Active measurement of gas flow temperature, including in gas turbine combustors |
| JP2015117705A (ja) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | シーメンス エナジー インコーポレイテッド | ガスタービン燃焼器内の温度のアクティブモニタリング |
| US9746360B2 (en) | 2014-03-13 | 2017-08-29 | Siemens Energy, Inc. | Nonintrusive performance measurement of a gas turbine engine in real time |
| US9752959B2 (en) | 2014-03-13 | 2017-09-05 | Siemens Energy, Inc. | Nonintrusive transceiver and method for characterizing temperature and velocity fields in a gas turbine combustor |
| US9945737B2 (en) | 2014-03-13 | 2018-04-17 | Siemens Energy, Inc. | Method for determining waveguide temperature for acoustic transceiver used in a gas turbine engine |
| WO2023088156A1 (zh) * | 2021-11-22 | 2023-05-25 | 华为技术有限公司 | 一种声速矫正方法以及装置 |
-
1999
- 1999-11-10 JP JP32032699A patent/JP2001141578A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2887036A1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-24 | Siemens Energy, Inc. | Active measurement of gas flow temperature, including in gas turbine combustors |
| JP2015117705A (ja) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | シーメンス エナジー インコーポレイテッド | ガスタービン燃焼器内の温度のアクティブモニタリング |
| US9709448B2 (en) | 2013-12-18 | 2017-07-18 | Siemens Energy, Inc. | Active measurement of gas flow temperature, including in gas turbine combustors |
| US9746360B2 (en) | 2014-03-13 | 2017-08-29 | Siemens Energy, Inc. | Nonintrusive performance measurement of a gas turbine engine in real time |
| US9752959B2 (en) | 2014-03-13 | 2017-09-05 | Siemens Energy, Inc. | Nonintrusive transceiver and method for characterizing temperature and velocity fields in a gas turbine combustor |
| US9945737B2 (en) | 2014-03-13 | 2018-04-17 | Siemens Energy, Inc. | Method for determining waveguide temperature for acoustic transceiver used in a gas turbine engine |
| WO2023088156A1 (zh) * | 2021-11-22 | 2023-05-25 | 华为技术有限公司 | 一种声速矫正方法以及装置 |
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