JP2002022531A - 共鳴管系の音圧測定装置及び制御装置 - Google Patents
共鳴管系の音圧測定装置及び制御装置Info
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- JP2002022531A JP2002022531A JP2000209320A JP2000209320A JP2002022531A JP 2002022531 A JP2002022531 A JP 2002022531A JP 2000209320 A JP2000209320 A JP 2000209320A JP 2000209320 A JP2000209320 A JP 2000209320A JP 2002022531 A JP2002022531 A JP 2002022531A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構成が簡単で安定した結果が得られる音圧測
定装置１１を提供する。 【解決手段】低周波発振機における低周波音波の発生部
と共鳴管系との接続部近傍に設けた工業用圧力トランス
デューサ１０と、該工業用圧力トランスデューサ１０に
より検出された出力信号を正負の値が周期的に変化する
電気信号に変換するための変換器２１と、該変換器２１
で得られた電気信号を交流として扱い、その交流実効値
を得るための演算を実行する演算器２２と、得られた交
流実効値を表示するための表示器２３と、交流実効値を
出力する出力端子２４とから構成されたものである。
定装置１１を提供する。 【解決手段】低周波発振機における低周波音波の発生部
と共鳴管系との接続部近傍に設けた工業用圧力トランス
デューサ１０と、該工業用圧力トランスデューサ１０に
より検出された出力信号を正負の値が周期的に変化する
電気信号に変換するための変換器２１と、該変換器２１
で得られた電気信号を交流として扱い、その交流実効値
を得るための演算を実行する演算器２２と、得られた交
流実効値を表示するための表示器２３と、交流実効値を
出力する出力端子２４とから構成されたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低周波音波式乾燥
機等に使用する共鳴管系に発生させるべき低周波数の音
波（空気振動）の音圧を測定する装置、及びこの音圧測
定装置を利用した共鳴管系の制御装置に関するものであ
る。
機等に使用する共鳴管系に発生させるべき低周波数の音
波（空気振動）の音圧を測定する装置、及びこの音圧測
定装置を利用した共鳴管系の制御装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術および技術の背景】従来、例えば、特公昭
５８−５５８３４号公報では、一端が開口し、他端が閉
じられた共鳴管（開放型共鳴器）の、前記閉止端に、脈
動圧縮気体の供給を制御する供給器が付設され、この共
鳴器に対して予め定められた共鳴（共振）周波数の音波
を供給器の可動弁体にフィードバックする手段が前記共
鳴器に設けられた低周波音波発生装置の構成が開示され
ている。
５８−５５８３４号公報では、一端が開口し、他端が閉
じられた共鳴管（開放型共鳴器）の、前記閉止端に、脈
動圧縮気体の供給を制御する供給器が付設され、この共
鳴器に対して予め定められた共鳴（共振）周波数の音波
を供給器の可動弁体にフィードバックする手段が前記共
鳴器に設けられた低周波音波発生装置の構成が開示され
ている。
【０００３】他方、特表平３−５０５４２２号公報で
は、共振器（共鳴管系）内に、空気搬送定在波を発生す
る音響エミッタとして構成された開放式共振器と、該開
放式共振器内に、調節された空気を供給するための低周
波音波発生装置とにより構成され、低周波音波発生装置
は、ほぼサイン波状に変化する容積速度を有するモータ
駆動ピストンと、該ピストンの周波数を制御する制御手
段とからなる構成が開示されている。
は、共振器（共鳴管系）内に、空気搬送定在波を発生す
る音響エミッタとして構成された開放式共振器と、該開
放式共振器内に、調節された空気を供給するための低周
波音波発生装置とにより構成され、低周波音波発生装置
は、ほぼサイン波状に変化する容積速度を有するモータ
駆動ピストンと、該ピストンの周波数を制御する制御手
段とからなる構成が開示されている。
【０００４】また、特開平４−２２２３９４号公報に
は、低周波音波発生装置の両側開口部に連通されてルー
プ状の閉路を形成する共鳴管は、前記低周波音波発生装
置が発振する低周波音波の１／２波長に該当する長さを
有し、この共鳴管の長さ方向の中途部に伝熱室を設け、
この伝熱室を貫通する外部通路に帯状材が通過するよう
に構成したものが開示されている。
は、低周波音波発生装置の両側開口部に連通されてルー
プ状の閉路を形成する共鳴管は、前記低周波音波発生装
置が発振する低周波音波の１／２波長に該当する長さを
有し、この共鳴管の長さ方向の中途部に伝熱室を設け、
この伝熱室を貫通する外部通路に帯状材が通過するよう
に構成したものが開示されている。
【０００５】さらに、図示しないが、乾燥用容器の両端
に、同じ長さで他端が閉止された共鳴管を取付け、共鳴
管全体として予定の定在波の波長の二分の一の長さに設
定する。この共鳴管の両側閉止端に低周波音波発生装置
を接続し、所定の周波数の空気振動を与え続けると、共
鳴管内の空気は共鳴（共振）する。この場合、バランス
良く振動エネルギーを与えるには、両閉止端に１８０度
位相のずれた同一周波数の空気振動を与え続けるという
構成もある。
に、同じ長さで他端が閉止された共鳴管を取付け、共鳴
管全体として予定の定在波の波長の二分の一の長さに設
定する。この共鳴管の両側閉止端に低周波音波発生装置
を接続し、所定の周波数の空気振動を与え続けると、共
鳴管内の空気は共鳴（共振）する。この場合、バランス
良く振動エネルギーを与えるには、両閉止端に１８０度
位相のずれた同一周波数の空気振動を与え続けるという
構成もある。
【０００６】与えられた条件下で、共鳴（共振）状態が
維持されると、共鳴管系には定在波が発生維持される。
これらの場合、前記共鳴管の閉止端（低周波音波発生装
置との接続側をいう、以下同じ）には、定在波の節部が
位置し、前記開放端、伝熱室、乾燥用容器側で腹部とな
る。この腹部では、振幅が最大、つまり空気粒子の運動
が最大となり、空気（ガス）の速度が最大になる一方、
前記節部では空気（ガス）の速度が実質的にゼロで音圧
（ガス圧力）が最大となる。
維持されると、共鳴管系には定在波が発生維持される。
これらの場合、前記共鳴管の閉止端（低周波音波発生装
置との接続側をいう、以下同じ）には、定在波の節部が
位置し、前記開放端、伝熱室、乾燥用容器側で腹部とな
る。この腹部では、振幅が最大、つまり空気粒子の運動
が最大となり、空気（ガス）の速度が最大になる一方、
前記節部では空気（ガス）の速度が実質的にゼロで音圧
（ガス圧力）が最大となる。
【０００７】前記速度が大きい開放端をボイラや溶鉱炉
の煤の堆積した箇所に向けて、煤の除去作業に利用した
り、前記伝熱室の外部通路に帯状材を通過させるとき
に、帯状材の幅方向に略均一に冷却したり、前記乾燥用
容器に乾燥すべき物品を入れて、その物品の表面を均一
且つ迅速に乾燥させるのに利用している。
の煤の堆積した箇所に向けて、煤の除去作業に利用した
り、前記伝熱室の外部通路に帯状材を通過させるとき
に、帯状材の幅方向に略均一に冷却したり、前記乾燥用
容器に乾燥すべき物品を入れて、その物品の表面を均一
且つ迅速に乾燥させるのに利用している。
【０００８】ところで、この種の装置で、腹部での作業
効率を高めるには、共鳴（共振）状態が維持されること
が必要であり、共鳴管系の共鳴（共振）周波数は、共鳴
管及びこれに接続された容器等の大きさ、長さ、形状な
どにて一意的に定まるが、その値を正確に予測すること
は困難であることに加え、この周波数は音速、言い換え
ると温度によって変化するため、系の温度変化が予想さ
れる熱交換、乾燥等の用途ではさらに困難性が伴うとこ
ろ、前記特表平３−５０５４２２号公報では、共振器の
共鳴する固有振動数に対してピストン運動の周波数を制
御する制御手段として、共振器の一端における音圧を測
定するための圧力トランスデューサと、前記ピストンの
位置を測定するためのレベルインジケータと、これらの
計測信号を比較するための信号比較器と、前記ピストン
を駆動させるモータの回転数を制御する電子式の制御装
置とからなり、該制御装置は、共振器の端部において測
定された音圧とピストン速度との間の位相差を利用し、
該位相差がゼロのとき、ピストン運動と共振器との間に
最大作用が働くように制御するものを提案している。
効率を高めるには、共鳴（共振）状態が維持されること
が必要であり、共鳴管系の共鳴（共振）周波数は、共鳴
管及びこれに接続された容器等の大きさ、長さ、形状な
どにて一意的に定まるが、その値を正確に予測すること
は困難であることに加え、この周波数は音速、言い換え
ると温度によって変化するため、系の温度変化が予想さ
れる熱交換、乾燥等の用途ではさらに困難性が伴うとこ
ろ、前記特表平３−５０５４２２号公報では、共振器の
共鳴する固有振動数に対してピストン運動の周波数を制
御する制御手段として、共振器の一端における音圧を測
定するための圧力トランスデューサと、前記ピストンの
位置を測定するためのレベルインジケータと、これらの
計測信号を比較するための信号比較器と、前記ピストン
を駆動させるモータの回転数を制御する電子式の制御装
置とからなり、該制御装置は、共振器の端部において測
定された音圧とピストン速度との間の位相差を利用し、
該位相差がゼロのとき、ピストン運動と共振器との間に
最大作用が働くように制御するものを提案している。
【０００９】そのとき、ピストンの往復運動の周波数
は、共振器の内部における空気柱の固有振動数と一致す
るものではなく、いくぶん異なる周波数を選択するとし
ている。
は、共振器の内部における空気柱の固有振動数と一致す
るものではなく、いくぶん異なる周波数を選択するとし
ている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記先
行技術（特表平３−５０５４２２号）では、いわゆるセ
ンサとして、圧力トランスデューサとレベルインジケー
タの２つが必要であり、測定装置としてコスト高となる
という問題があることに加え、正弦的に変化する両測定
値の比較をどのように電気的に取り扱うか明示されてお
らず、実用上は多くの困難を伴っているのが実情であっ
た。
行技術（特表平３−５０５４２２号）では、いわゆるセ
ンサとして、圧力トランスデューサとレベルインジケー
タの２つが必要であり、測定装置としてコスト高となる
という問題があることに加え、正弦的に変化する両測定
値の比較をどのように電気的に取り扱うか明示されてお
らず、実用上は多くの困難を伴っているのが実情であっ
た。
【００１１】ところで、共鳴管系では、共鳴（共振）状
態のとき、腹部では、振幅が最大、つまり空気粒子の運
動が最大となり、空気（ガス）の速度も最大（極大）と
なる一方、節部では空気粒子の運動が最小、つまり空気
（ガス）の圧力（音圧）が最大（極大）となる。したが
って、作業部、すなわち腹部での空気（ガス）の速度を
計測する方法もあるが、作業部では空気流の方向にバラ
ツキが生じ易いから、計測値もバラツキが生じ易く検出
の安定性が欠けるいう問題があった。
態のとき、腹部では、振幅が最大、つまり空気粒子の運
動が最大となり、空気（ガス）の速度も最大（極大）と
なる一方、節部では空気粒子の運動が最小、つまり空気
（ガス）の圧力（音圧）が最大（極大）となる。したが
って、作業部、すなわち腹部での空気（ガス）の速度を
計測する方法もあるが、作業部では空気流の方向にバラ
ツキが生じ易いから、計測値もバラツキが生じ易く検出
の安定性が欠けるいう問題があった。
【００１２】他方、節部での空気圧力（音圧）の測定は
安定しており、その測定値を処理するだけで共鳴管系が
共鳴（共振）状態であるか否かを判別できることを本発
明者は発見した。
安定しており、その測定値を処理するだけで共鳴管系が
共鳴（共振）状態であるか否かを判別できることを本発
明者は発見した。
【００１３】この事を利用して、本発明は、簡単な構成
で、安価な共鳴管系の音圧測定装置と、共鳴管系の制御
装置を提供することを技術的課題とするものである。
で、安価な共鳴管系の音圧測定装置と、共鳴管系の制御
装置を提供することを技術的課題とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記技術的課題を解決す
るため、請求項１に記載の発明の共鳴管系の音圧測定装
置は、低周波発振機における低周波音波の発生部と共鳴
管系との接続部近傍に設けた圧力検出器と、該圧力検出
器により検出された出力信号を正負の値が周期的に変化
する電気信号に変換するための変換器と、該変換器で得
られた電気信号を交流として扱い、その交流実効値を得
るための演算を実行する演算器と、得られた交流実効値
を表示するために必要に応じて設けられる表示器とから
構成されたものである。
るため、請求項１に記載の発明の共鳴管系の音圧測定装
置は、低周波発振機における低周波音波の発生部と共鳴
管系との接続部近傍に設けた圧力検出器と、該圧力検出
器により検出された出力信号を正負の値が周期的に変化
する電気信号に変換するための変換器と、該変換器で得
られた電気信号を交流として扱い、その交流実効値を得
るための演算を実行する演算器と、得られた交流実効値
を表示するために必要に応じて設けられる表示器とから
構成されたものである。
【００１５】そして、請求項２に記載の発明の共鳴管系
の制御装置は、共鳴管系に接続させて低周波音波を発生
させる低周波発振機と、該低周波発振機の発生周波数を
変更させる周波数変更手段と、請求項１に記載の音圧測
定装置と、該音圧測定装置により得られた交流実効値に
基づいて前記周波数変更手段を制御する制御手段とを備
えたものである。
の制御装置は、共鳴管系に接続させて低周波音波を発生
させる低周波発振機と、該低周波発振機の発生周波数を
変更させる周波数変更手段と、請求項１に記載の音圧測
定装置と、該音圧測定装置により得られた交流実効値に
基づいて前記周波数変更手段を制御する制御手段とを備
えたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明を具体化した実施形
態について説明する。図１は共鳴管系全体のブロック
図、図２は共鳴管系の音圧測定装置のブロック図であ
る。
態について説明する。図１は共鳴管系全体のブロック
図、図２は共鳴管系の音圧測定装置のブロック図であ
る。
【００１７】図１は、低周波の音波により半導体部品等
の物品を乾燥させる乾燥装置に適用した共鳴管系であっ
て、乾燥容器部１の両端に、他端が閉止された共鳴管２
を接続した共鳴管系とする。換言すると、両端が閉止さ
れた共鳴管２の長さ方向の中間部の太さを大きくして、
その部分を乾燥容器部１とするのである。この共鳴管系
はその全長が共鳴周波数の音波の波長の半分に設定され
ている。なお、乾燥容器部１の側面等には、乾燥すべき
物品を出し入れするための開閉扉１ａが設けられ、乾燥
作業時には開閉扉１ａによる開口部が密閉できることは
いうまでもなく、乾燥容器部１には外部からの熱風が供
給されるか、内部にヒータなどの加熱手段が配置されて
いることは勿論である。
の物品を乾燥させる乾燥装置に適用した共鳴管系であっ
て、乾燥容器部１の両端に、他端が閉止された共鳴管２
を接続した共鳴管系とする。換言すると、両端が閉止さ
れた共鳴管２の長さ方向の中間部の太さを大きくして、
その部分を乾燥容器部１とするのである。この共鳴管系
はその全長が共鳴周波数の音波の波長の半分に設定され
ている。なお、乾燥容器部１の側面等には、乾燥すべき
物品を出し入れするための開閉扉１ａが設けられ、乾燥
作業時には開閉扉１ａによる開口部が密閉できることは
いうまでもなく、乾燥容器部１には外部からの熱風が供
給されるか、内部にヒータなどの加熱手段が配置されて
いることは勿論である。
【００１８】前記共鳴管２の両閉止端２ａ，２ｂには、
低周波音波発振機３を接続する。低周波音波発振機３の
一例は、図示するように、シリンダ４内をピストン５が
往復動し、該ピストン５の両側で空気の圧縮が行われる
ようにした、複動式圧縮機（パルセータ）であって、一
方のシリンダ室のポートＰ１を前記一方の閉止端２ａに
連接し、他方のシリンダ室のポートＰ１を前記他方の閉
止端２ｂに連接してなる。前記複動型ピストンシリンダ
に代えて、ピストンの片側だけで空気の圧縮が行われる
ようにした、単動式で２連シリンダとし、２つのピスト
ンが交互に圧縮するようにした圧縮機を利用しても良
い。これらの実施形態では、シリンダ室と各閉止端とは
連通している。そして、前記共鳴管２の両閉止端２ａ，
２ｂには、交互に高圧空気が供給される。前記ピストン
５のロッド６はクランク機構７に連結され、このクラン
ク機構７は、周波数変更手段としての回転数可変の電動
モータ８にて駆動される。
低周波音波発振機３を接続する。低周波音波発振機３の
一例は、図示するように、シリンダ４内をピストン５が
往復動し、該ピストン５の両側で空気の圧縮が行われる
ようにした、複動式圧縮機（パルセータ）であって、一
方のシリンダ室のポートＰ１を前記一方の閉止端２ａに
連接し、他方のシリンダ室のポートＰ１を前記他方の閉
止端２ｂに連接してなる。前記複動型ピストンシリンダ
に代えて、ピストンの片側だけで空気の圧縮が行われる
ようにした、単動式で２連シリンダとし、２つのピスト
ンが交互に圧縮するようにした圧縮機を利用しても良
い。これらの実施形態では、シリンダ室と各閉止端とは
連通している。そして、前記共鳴管２の両閉止端２ａ，
２ｂには、交互に高圧空気が供給される。前記ピストン
５のロッド６はクランク機構７に連結され、このクラン
ク機構７は、周波数変更手段としての回転数可変の電動
モータ８にて駆動される。
【００１９】さらに、前記電動モータ８は、その駆動回
路１２に接続され、この駆動回路１２は電子式（マイク
ロコンピュータ式）の制御装置９にて電動モータ８の回
転数ひいてはピストン５の往復動の周波数が制御される
ように構成されている。この場合、前記共鳴管２の一方
の閉止端の近傍には、当該閉止端の近傍における共鳴管
２内の音圧を検出するための圧力検出器としての工業用
圧力トランスデューサ１０が設けられ、後述するよう
に、共鳴管２の閉止端（節部）の音圧を測定した結果を
演算する音圧測定装置１１を介して所定の信号を制御装
置９に入力し、共鳴管系の共鳴状態（実施例では、共振
周波数は１〜１００Ｈｚ．程度）に維持するようにフィ
ードバック制御を実行するものである。
路１２に接続され、この駆動回路１２は電子式（マイク
ロコンピュータ式）の制御装置９にて電動モータ８の回
転数ひいてはピストン５の往復動の周波数が制御される
ように構成されている。この場合、前記共鳴管２の一方
の閉止端の近傍には、当該閉止端の近傍における共鳴管
２内の音圧を検出するための圧力検出器としての工業用
圧力トランスデューサ１０が設けられ、後述するよう
に、共鳴管２の閉止端（節部）の音圧を測定した結果を
演算する音圧測定装置１１を介して所定の信号を制御装
置９に入力し、共鳴管系の共鳴状態（実施例では、共振
周波数は１〜１００Ｈｚ．程度）に維持するようにフィ
ードバック制御を実行するものである。
【００２０】図１の共鳴管系では、共鳴状態において
は、乾燥容器部１のほぼ中央部が振動の腹部となり、こ
こでは振動のエネルギーは全て空気粒子の運動エネルギ
ーとなっている。尚、図１に示すように、乾燥容器部１
の横断面積をその他の共鳴管２の横断面積より大きくし
た場合には、その断面積の比率に応じて空気粒子の運動
速度は低下している。他方、共鳴管２の両閉止端では共
振の節部となり、振動のエネルギーは全て圧力となって
いる。
は、乾燥容器部１のほぼ中央部が振動の腹部となり、こ
こでは振動のエネルギーは全て空気粒子の運動エネルギ
ーとなっている。尚、図１に示すように、乾燥容器部１
の横断面積をその他の共鳴管２の横断面積より大きくし
た場合には、その断面積の比率に応じて空気粒子の運動
速度は低下している。他方、共鳴管２の両閉止端では共
振の節部となり、振動のエネルギーは全て圧力となって
いる。
【００２１】そこで、本発明では、前記共鳴管２の一方
の閉止端近傍における圧力を検出することにする。この
ための工業用圧力トランスデューサ１０は、好ましくは
外気（大気圧）を基準として正負の圧力を均等に検出で
きるもの（例えば、±0.1MPaの計測レンジをもつもの）
を使用する。
の閉止端近傍における圧力を検出することにする。この
ための工業用圧力トランスデューサ１０は、好ましくは
外気（大気圧）を基準として正負の圧力を均等に検出で
きるもの（例えば、±0.1MPaの計測レンジをもつもの）
を使用する。
【００２２】前記圧力検出器（工業用圧力トランスデュ
ーサ）１０は、半導体ピエゾ抵抗効果を利用した圧力セ
ンサ、例えば半導体歪みゲージ式のものや、ダイヤフラ
ム型シリコン(Si)圧力センサなどがある。このシリコン
(Si)圧力センサでは、トランジスタのベース、エミッタ
間の温度特性を利用して温度補償機能を集積化した素子
など、補償回路とセンサ部とがワンチップ上に集積化し
たものを利用することが好ましい。また、圧電式ピック
アップ（振動センサ）や、温度変化に対する雑音の発生
が少ない剪断型ピックアップを使用しても良い。
ーサ）１０は、半導体ピエゾ抵抗効果を利用した圧力セ
ンサ、例えば半導体歪みゲージ式のものや、ダイヤフラ
ム型シリコン(Si)圧力センサなどがある。このシリコン
(Si)圧力センサでは、トランジスタのベース、エミッタ
間の温度特性を利用して温度補償機能を集積化した素子
など、補償回路とセンサ部とがワンチップ上に集積化し
たものを利用することが好ましい。また、圧電式ピック
アップ（振動センサ）や、温度変化に対する雑音の発生
が少ない剪断型ピックアップを使用しても良い。
【００２３】次に、図２（ａ）に示すブロック図を参照
して、音圧測定装置１１の構成について説明する。前記
工業用圧力トランスデューサ１０からの信号（電圧もし
くは電流）を、その信号の変動部分（交流部分）を変換
器２１にて取り出す。この変換器２１として、工業用の
信号変換器（例えば、４〜２０ｍＡの信号を±２Ｖに変
換するもの）を用いることができる。
して、音圧測定装置１１の構成について説明する。前記
工業用圧力トランスデューサ１０からの信号（電圧もし
くは電流）を、その信号の変動部分（交流部分）を変換
器２１にて取り出す。この変換器２１として、工業用の
信号変換器（例えば、４〜２０ｍＡの信号を±２Ｖに変
換するもの）を用いることができる。
【００２４】次いで、この交流的信号（波形的信号）の
実効値を演算する演算器２２に接続し、交流実効値Ｖｅ
を得る。この実効値演算器２２として、工業用のいわゆ
る交流変換器を用い、例えば、実効値を０〜１Ｖの直流
信号として発信することができる。この交流実効値Ｖｅ
は、液晶表示メータ等の表示器２３にてデジタル値もし
くはアナログ的に表示できるようにする一方、出力端子
２４から前記交流実効値Ｖｅをマイクロコンピュータ式
の制御装置９へ入力し、前記共鳴管系を共鳴（共振）状
態に維持するように制御する。
実効値を演算する演算器２２に接続し、交流実効値Ｖｅ
を得る。この実効値演算器２２として、工業用のいわゆ
る交流変換器を用い、例えば、実効値を０〜１Ｖの直流
信号として発信することができる。この交流実効値Ｖｅ
は、液晶表示メータ等の表示器２３にてデジタル値もし
くはアナログ的に表示できるようにする一方、出力端子
２４から前記交流実効値Ｖｅをマイクロコンピュータ式
の制御装置９へ入力し、前記共鳴管系を共鳴（共振）状
態に維持するように制御する。
【００２５】図２（ｂ）は前記音圧測定装置１１におけ
る各回路での信号状態を示し、圧力は、正負圧力変動の
振動的圧力である。工業用圧力トランスデューサ１０の
出力端の信号Ａｐは、正値のＡａを中心にして、振幅Ａ
ｈの振動的信号として現される。したがって、振幅Ａｈ
の中点は、最大値Ａ１と最小値Ａ２との平均値Ａａ［＝
（Ａ１＋Ａ２）／２］である。例えば、±0.02MPa の圧
力変動は、12A ±1.6Aで表される。
る各回路での信号状態を示し、圧力は、正負圧力変動の
振動的圧力である。工業用圧力トランスデューサ１０の
出力端の信号Ａｐは、正値のＡａを中心にして、振幅Ａ
ｈの振動的信号として現される。したがって、振幅Ａｈ
の中点は、最大値Ａ１と最小値Ａ２との平均値Ａａ［＝
（Ａ１＋Ａ２）／２］である。例えば、±0.02MPa の圧
力変動は、12A ±1.6Aで表される。
【００２６】変換器２１での出力信号Ｖｆは前記工業用
圧力トランスデューサ１０の出力信号のうち交流部分の
みを取り出したものである。例えば、４〜２０ｍＡの電
流信号を±２Ｖに変換するのであり、前記±1.6Aの部分
のみを交流信号Ｖｆに変換することになる。
圧力トランスデューサ１０の出力信号のうち交流部分の
みを取り出したものである。例えば、４〜２０ｍＡの電
流信号を±２Ｖに変換するのであり、前記±1.6Aの部分
のみを交流信号Ｖｆに変換することになる。
【００２７】この交流信号Ｖｆを評価するにあたって、
ピーク値Ｖｐを採取することも考えられるが、これは瞬
時値であることと、低周波の交流信号にそれより高い周
波数の雑音が乗っている可能性があって、検出値に誤差
が含まれ易い。そこで、本発明では、演算器としての交
流変換器２２にて交流信号の実効値Ｖｅ（＝Ｖｐ／√
２）を演算するのである。その場合、前記交流信号Ｖｆ
のマイナス側をプラス側に反転させてから、前記演算を
実行するのが好ましい。
ピーク値Ｖｐを採取することも考えられるが、これは瞬
時値であることと、低周波の交流信号にそれより高い周
波数の雑音が乗っている可能性があって、検出値に誤差
が含まれ易い。そこで、本発明では、演算器としての交
流変換器２２にて交流信号の実効値Ｖｅ（＝Ｖｐ／√
２）を演算するのである。その場合、前記交流信号Ｖｆ
のマイナス側をプラス側に反転させてから、前記演算を
実行するのが好ましい。
【００２８】実効値の検出及び演算にあたっては、対数
ー逆対数変換方式を用いたTrue RMS方式による検出回路
を採用しても良い。
ー逆対数変換方式を用いたTrue RMS方式による検出回路
を採用しても良い。
【００２９】前記制御装置９では、前記入力された実効
値Ｖｅが最大（極大）になるように、駆動モータ８の回
転数をフィードバック制御するのである。
値Ｖｅが最大（極大）になるように、駆動モータ８の回
転数をフィードバック制御するのである。
【００３０】なお、前記制御装置９を使用しないで、手
動にて電動モータ８の回転数を調節する場合には、オペ
レータは前記表示器２３を観察しながら行うと良い。表
示器２３における表示単位は、電圧値や電流値でなく、
音圧の圧力値や、その実効値としても良い。工業用圧力
トランスデューサ１０の出力信号Ａｐをデジタル処理す
るため、Ａ／Ｄ変換器を介して音圧測定装置１１に入力
させるようにしても良い。この場合、音圧測定装置１１
をマイクロコンピュータ式とし、変換、演算などのた
め、制御プログラムを記憶させたＲＯＭ、各種データを
記憶させるＲＡＭ、演算等を実行するためのＣＰＵ等を
備える。
動にて電動モータ８の回転数を調節する場合には、オペ
レータは前記表示器２３を観察しながら行うと良い。表
示器２３における表示単位は、電圧値や電流値でなく、
音圧の圧力値や、その実効値としても良い。工業用圧力
トランスデューサ１０の出力信号Ａｐをデジタル処理す
るため、Ａ／Ｄ変換器を介して音圧測定装置１１に入力
させるようにしても良い。この場合、音圧測定装置１１
をマイクロコンピュータ式とし、変換、演算などのた
め、制御プログラムを記憶させたＲＯＭ、各種データを
記憶させるＲＡＭ、演算等を実行するためのＣＰＵ等を
備える。
【００３１】図３に示す共鳴管系は、図１の実施形態の
変形例であって、前記共鳴管２やパルセータに連結され
た乾燥容器部１内の乾燥すべき部品が危険物で濡れてい
る場合、外気をブロワ１３にて吸気し、吸気された空気
をヒータ１４にて加熱し、フィルタ１５で徐塵した空気
を導入パイプ１６を介して前記乾燥容器部１内に送り、
他の排気パイプ１７を介して全量排出するように構成さ
れているものである。前記乾燥容器部１と導入パイプ１
６並びに排気パイプ１７との接続部に開閉バルブ１８、
１９を設けることにより、開閉バルブ１８、１９を閉止
すれば、図１の構成及びその使用方法を採用できる。
変形例であって、前記共鳴管２やパルセータに連結され
た乾燥容器部１内の乾燥すべき部品が危険物で濡れてい
る場合、外気をブロワ１３にて吸気し、吸気された空気
をヒータ１４にて加熱し、フィルタ１５で徐塵した空気
を導入パイプ１６を介して前記乾燥容器部１内に送り、
他の排気パイプ１７を介して全量排出するように構成さ
れているものである。前記乾燥容器部１と導入パイプ１
６並びに排気パイプ１７との接続部に開閉バルブ１８、
１９を設けることにより、開閉バルブ１８、１９を閉止
すれば、図１の構成及びその使用方法を採用できる。
【００３２】本発明の音圧測定装置及び制御装置は、前
記従来の技術における装置や、物の混合、攪拌、伝熱、
燃焼等の操作に使用する共鳴管系にも適用できることは
勿論である。
記従来の技術における装置や、物の混合、攪拌、伝熱、
燃焼等の操作に使用する共鳴管系にも適用できることは
勿論である。
【００３３】
【発明の効果】以上に詳述したように、請求項１に記載
の発明の共鳴管系の音圧測定装置は、低周波発振機にお
ける低周波音波の発生部と共鳴管系との接続部近傍に設
けた圧力検出器と、該圧力検出器により検出された出力
信号を正負の値が周期的に変化する電気信号に変換する
ための変換器と、該変換器で得られた電気信号を交流と
して扱い、その交流実効値を得るための演算を実行する
演算器と、必要に応じて得られた交流実効値を表示する
ための表示器とから構成されたものである。
の発明の共鳴管系の音圧測定装置は、低周波発振機にお
ける低周波音波の発生部と共鳴管系との接続部近傍に設
けた圧力検出器と、該圧力検出器により検出された出力
信号を正負の値が周期的に変化する電気信号に変換する
ための変換器と、該変換器で得られた電気信号を交流と
して扱い、その交流実効値を得るための演算を実行する
演算器と、必要に応じて得られた交流実効値を表示する
ための表示器とから構成されたものである。
【００３４】圧力検出器を設ける箇所は、低周波発振機
における低周波音波の発生部と共鳴管系との接続部近傍
であって、共鳴管系側であり、この共鳴管系が共鳴（共
振）状態であるか否かを知るには、共鳴管系の節部での
空気圧力の大きさを観察すれば良いからであり、振動系
の節部での音圧の強度の大小の判別は、振幅のピーク値
よりも実効値の大小で行うほうがバラツキなく、安定し
ている。したがって、本発明によれば、従来の技術のよ
うに、共振器の一端における音圧を測定するための圧力
トランスジューサと、前記ピストンの位置を測定するた
めのレベルインジケータとを備えて、これらの計測信号
（位相）を比較し、位相が一致する状態をベストとする
というような面倒さがなく、また、センサも１つで済む
という効果を奏する。従って、本発明に従えば、簡単な
構成で、安価な共鳴管系の音圧測定装置を提供できると
いう顕著な効果を奏するのである。
における低周波音波の発生部と共鳴管系との接続部近傍
であって、共鳴管系側であり、この共鳴管系が共鳴（共
振）状態であるか否かを知るには、共鳴管系の節部での
空気圧力の大きさを観察すれば良いからであり、振動系
の節部での音圧の強度の大小の判別は、振幅のピーク値
よりも実効値の大小で行うほうがバラツキなく、安定し
ている。したがって、本発明によれば、従来の技術のよ
うに、共振器の一端における音圧を測定するための圧力
トランスジューサと、前記ピストンの位置を測定するた
めのレベルインジケータとを備えて、これらの計測信号
（位相）を比較し、位相が一致する状態をベストとする
というような面倒さがなく、また、センサも１つで済む
という効果を奏する。従って、本発明に従えば、簡単な
構成で、安価な共鳴管系の音圧測定装置を提供できると
いう顕著な効果を奏するのである。
【００３５】そして、請求項２に記載の発明の共鳴管系
の制御装置は、共鳴管系に接続させて低周波音波を発生
させる低周波発振機と、該低周波発振機の発生周波数を
変更させる周波数変更手段と、請求項１に記載の音圧測
定装置と、該音圧測定装置により得られた交流実効値に
基づいて前記周波数変更手段を制御する制御手段とを備
えたものである。
の制御装置は、共鳴管系に接続させて低周波音波を発生
させる低周波発振機と、該低周波発振機の発生周波数を
変更させる周波数変更手段と、請求項１に記載の音圧測
定装置と、該音圧測定装置により得られた交流実効値に
基づいて前記周波数変更手段を制御する制御手段とを備
えたものである。
【００３６】このように構成することにより、前記音圧
測定装置により得られた交流実効値が所定値になるよう
に低周波発振機の周波数を変更するという簡単な制御で
済み、制御手段の構成も簡単にできるという顕著な効果
を奏するのである。
測定装置により得られた交流実効値が所定値になるよう
に低周波発振機の周波数を変更するという簡単な制御で
済み、制御手段の構成も簡単にできるという顕著な効果
を奏するのである。
【図１】第１実施形態の共鳴管系の図である。
【図２】（ａ）は音圧測定装置の機能ブロック図、
（ｂ）は各回路における出力波形を示す図である。
（ｂ）は各回路における出力波形を示す図である。
【図３】第１実施形態の変形例の共鳴管系の図である。
１ 乾燥容器部 ２ 共鳴管 ２ａ，２ｂ 閉止端 ３ 低周波音波発振機 ４ シリンダ ５ ピストン ８ 電動モータ ９ 制御装置 １０ 圧力検出器としての工業用圧力トランスデュ
ーサ １１ 音圧測定装置 ２０ 増幅器 ２１ 変換器 ２２ 演算回路 ２３ 表示器
ーサ １１ 音圧測定装置 ２０ 増幅器 ２１ 変換器 ２２ 演算回路 ２３ 表示器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G064 AB02 AB13 AB23 BD02 CC16 CC35 5D107 AA14 BB09 DD07 EE01 FF09
Claims (2)
- 【請求項１】 低周波発振機における低周波音波の発生
部と共鳴管系との接続部近傍に設けた圧力検出器と、 該圧力検出器により検出された出力信号を正負の値が周
期的に変化する電気信号に変換するための変換器と、 該変換器で得られた電気信号を交流として扱い、その交
流実効値を得るための演算を実行する演算器と、 得られた交流実効値を表示するために必要に応じて設け
られる表示器とからなることを特徴とする共鳴管系の音
圧測定装置。 - 【請求項２】 共鳴管系に接続させて低周波音波を発生
させる低周波発振機と、 該低周波発振機の発生周波数を変更させる周波数変更手
段と、 請求項１に記載の音圧測定装置と、 該音圧測定装置により得られた交流実効値に基づいて前
記周波数変更手段を制御する制御手段とを備えたことを
特徴とする共鳴管系の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000209320A JP2002022531A (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | 共鳴管系の音圧測定装置及び制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000209320A JP2002022531A (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | 共鳴管系の音圧測定装置及び制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002022531A true JP2002022531A (ja) | 2002-01-23 |
Family
ID=18705746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000209320A Pending JP2002022531A (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | 共鳴管系の音圧測定装置及び制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002022531A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011205408A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Railway Technical Research Institute | 低周波音発生装置 |
| JP2012230121A (ja) * | 2004-07-29 | 2012-11-22 | Los Alamos National Security Llc | 超音波による分析対象の凝集及びフローサイトメトリの応用 |
| US8863958B2 (en) | 2007-04-09 | 2014-10-21 | Los Alamos National Security, Llc | Apparatus for separating particles utilizing engineered acoustic contrast capture particles |
| US8932520B2 (en) | 2007-10-24 | 2015-01-13 | Los Alamos National Security, Llc | Method for non-contact particle manipulation and control of particle spacing along an axis |
| US9038467B2 (en) | 2007-12-19 | 2015-05-26 | Los Alamos National Security, Llc | Particle analysis in an acoustic cytometer |
| US9494509B2 (en) | 2006-11-03 | 2016-11-15 | Los Alamos National Security, Llc | System and method for measuring particles in a sample stream of a flow cytometer using low-power laser source |
| US9733171B2 (en) | 2007-04-09 | 2017-08-15 | Los Alamos National Security, Llc | Acoustic concentration of particles in fluid flow |
-
2000
- 2000-07-11 JP JP2000209320A patent/JP2002022531A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9074979B2 (en) | 2004-07-29 | 2015-07-07 | Los Alamos National Security, Llc | Ultrasonic analyte concentration and application in flow cytometry |
| JP2012230121A (ja) * | 2004-07-29 | 2012-11-22 | Los Alamos National Security Llc | 超音波による分析対象の凝集及びフローサイトメトリの応用 |
| US10537831B2 (en) | 2004-07-29 | 2020-01-21 | Triad National Security, Llc | Ultrasonic analyte concentration and application in flow cytometry |
| US9494509B2 (en) | 2006-11-03 | 2016-11-15 | Los Alamos National Security, Llc | System and method for measuring particles in a sample stream of a flow cytometer using low-power laser source |
| US9733171B2 (en) | 2007-04-09 | 2017-08-15 | Los Alamos National Security, Llc | Acoustic concentration of particles in fluid flow |
| US9339744B2 (en) | 2007-04-09 | 2016-05-17 | Los Alamos National Security, Llc | Apparatus for separating particles utilizing engineered acoustic contrast capture particles |
| US9909117B2 (en) | 2007-04-09 | 2018-03-06 | Los Alamos National Security, Llc | Systems and methods for separating particles utilizing engineered acoustic contrast capture particles |
| US8863958B2 (en) | 2007-04-09 | 2014-10-21 | Los Alamos National Security, Llc | Apparatus for separating particles utilizing engineered acoustic contrast capture particles |
| US8932520B2 (en) | 2007-10-24 | 2015-01-13 | Los Alamos National Security, Llc | Method for non-contact particle manipulation and control of particle spacing along an axis |
| US9038467B2 (en) | 2007-12-19 | 2015-05-26 | Los Alamos National Security, Llc | Particle analysis in an acoustic cytometer |
| US9488621B2 (en) | 2007-12-19 | 2016-11-08 | Los Alamos National Security, Llc | Particle analysis in an acoustic cytometer |
| US11287362B2 (en) | 2007-12-19 | 2022-03-29 | Triad National Security, Llc | Particle analysis in an acoustic cytometer |
| US11287363B2 (en) | 2007-12-19 | 2022-03-29 | Triad National Security, Llc | Particle analysis in an acoustic cytometer |
| JP2011205408A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Railway Technical Research Institute | 低周波音発生装置 |
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