JP2002519629A - 共振器が共振する周波数を決定するための方法及び装置 - Google Patents
共振器が共振する周波数を決定するための方法及び装置Info
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Abstract
Description
ある周波数範囲にわたって共振器を駆動し、例えばマイクで共振器が現在駆動さ
れている周波数について共振器内の信号の振幅を検出しなければならない。ラウ
ドスピーカは、共振が起こりうる周波数の範囲を通過するようにスキャンさせな
ければならない。共振周波数を正確に決定するには、共振が起こりうる周波数範
囲全体にわたって、小さいステップでラウドスピーカをスキャンさせなければな
らない。例えば+/−0.5Hzの精度を得るには、ラウドスピーカでその周波
数範囲を1Hzのステップでスキャンさせなければならない。しかしながら、ス
キャンしなければならない周波数範囲が大きい場合には、この作業には長い時間
を要し、不便である。
は: 第一の大きさの実質的に等間隔のステップで、第一の周波数範囲全体をスキャ
ンさせて音響信号を共振器内部へ送る音響送信機を駆動すること; 第一の周波数範囲にわたって音響送信機を駆動させることによって共振器内に
生成された音響信号の振幅を検出するよう構成された音響受信機から、信号を検
出すること; 第一の周波数範囲について、検出された信号に最大値が生じる周波数を決定す
ること; 第一の周波数範囲から決定された周波数を含む第一の周波数範囲よりも小さい
第二の周波数範囲全体を、第一の大きさよりも小さい第二の大きさの実質的に等
間隔のステップで、スキャンさせて音響送信機を駆動すること; 第二の周波数範囲にわたって音響送信機を駆動することによって、音響受信機
から、生成された信号を検出すること; 第二の周波数範囲について、検出された信号に最大値が生じる周波数を決定す
ること; を含んで構成されている。
: 第一の大きさの実質的に等間隔のステップで、第一の周波数範囲全体をスキャ
ンさせて音響信号を共振器内部へ送る音響送信機を駆動する手段; 第一の周波数範囲にわたって音響送信機を駆動させることによって共振器内に
生成された音響信号の振幅を検出するよう構成された音響受信機から、信号を検
出する手段; 検出された信号に最大値が生じる周波数を決定する手段; 前記決定された周波数を含む第一の周波数範囲よりも小さい第二の周波数範囲
全体を、第一の大きさよりも小さい第二の大きさの実質的に等間隔のステップで
、スキャンさせて音響送信機を駆動する手段; 第二の周波数範囲にわたって音響送信機を駆動することによって、音響受信機
から、生成された信号を検出する手段; 第二の周波数範囲について、検出された信号に最大値が生じる周波数を決定す
る手段; を含んで構成されている。
響送信機を駆動させることによって、スキャンさせた相対的に広い周波数範囲に
対する共振ピークの粗い値が迅速に得られる。共振ピークの粗い値が得られたら
、前に検出されたこの共振ピークに対する粗い値を含むより狭い第二の周波数範
囲にわたって音響送信機が駆動され、共振周波数がより正確に決定される。これ
により、共振周波数が迅速かつ正確に検出される。
機の振幅の変化に帰着する前に、ハードウェアが有限の時間をとってしまうとい
う事実があるため、共振ピークが検出された時刻において音響送信機が駆動され
ていた周波数を決定する作業が複雑になるという問題がある。このことは、結果
として検出された周波数の誤差に帰着する。
でスキャンし、最大値が生じる第一の周波数を決定し、そして、反対の方向にス
キャンして最大値が生じる第二の周波数を決定し、その後、最大値が生じた第一
の周波数と第二の周波数の平均を求めることによって解決される。
さらなるスキャンにわたって駆動される各周波数での予め決められている数のサ
ンプルを合計することによって得ることが望ましい。予め決められている数のサ
ンプルを合計することによって、ノイズのようなランダム誤差は軽減され、より
信頼できる結果が生成される。各周波数で多くのサンプルを合計することは、以
前のスキャンよりも遅くなるので、次のスキャンでスキャンされる周波数範囲は
、スキャンに要する時間を短くするために、前のスキャンの周波数範囲よりも小
さくするのが望ましい。合計するスキャンは、共振周波数が既に実質的に特定さ
れた後に実行した最後のスキャンとするのが望ましい。
の数を予め決めておいた期間カウントすることによって、あるいは予め決めてお
いた数のサイクルを生成するの要する時間を測定することによって、測定するこ
とが望ましい。
のものである駆動回路1は、ラウドスピーカ2を駆動するための適切な周波数範
囲のサイン波信号を生成するよう構成されている。ラウドスピーカは、共振器3
の内部に音響信号を投入するよう構成されている。マイクロフォン4は、共振器
内の音響信号の大きさをピックアップするよう構成されている。マイクロフォン
からの信号は、適当な電子回路5によってフィルタリングされ増幅され、そして
処理手段6は、共振器内のガスに関連する共振周波数を決定し、その音速を決定
する。
NC(コンピュータ数値制御)によって機械加工された二つの金属(この場合は
銅である)の半球31、32から構成されており、それらは内側の半径が1.5
cm、壁の厚さが3mmであり、両者が互いに溶接されて球を形成している。
持されており、これらは、図2に示すように半球がつなぎ合わされたときに、マ
イクロフォンからの信号の振幅が最大となる180°の角度だけ互いに離れた状
態になる。
一つだけを示してある。この通路によって、ガスは共振器3の内外で放散される
。各半球31、32には、望ましくは、90°ずつ離れた四つのガス放散通路3
3を設ける。ガス放散通路33は、望ましくは、共振器のハウジングにドリルで
穴をあけ、削りくずを除去して、共振器の内部に対して反復可能な面を与える。
もできる。この場合は、図2に示した銅の共振球のようなガス放散穴33は必要
なく、したがって穴33に起因する共振周波数の乱れを軽減することができる。
使用する多孔性材料は、周囲温度の変化に伴う共振器の寸法の変動に対して必要
となる補正の総量が少なくなるよう、銅よりも熱膨張が小さいことが望ましい。
Wの補聴器に使用される小型のラウドスピーカで、マイクロフォン4はサブミニ
チュア・マイクロフォンである。
。共振器には通路41が設けられている。これは望ましくは、ドリルで穴をあけ
、削りくずを除去して形成する。共振器の外側に通路41と中心が一致するよう
設けられた円柱状のスピンドル42は、共振器に取り付けるか、あるいは共振器
の一部として形成される。スピンドル42は、望ましくは、長さが10mmで、
内径はマイクロフォン4を十分に収容できる寸法とし、ここでは5mmとする。
スピンドル内でのマイクロフォン4は、ラウドスピーカが共振器に共振周波数を
投入したときに最も鋭い出力信号ピークが得られる最適点に置くことができるよ
う、長さ方向に沿ってその位置変えることができる。マイクロフォン4は、接着
剤43を使って、スピンドル42内の最適位置に固定される。接着剤は、固まっ
て不規則な形状になると共振周波数に乱れを生じさせる原因となるので、共振器
の空洞内へは入らないようにすることが望ましい。マイクロフォン4には、望ま
しくはリム45を設け、その直径をスピンドル42の内径とほぼ等しくすること
によって、接着剤が共振器へ入るのを防ぐ。あるいはまた、マイクロフォン4が
スピンドル42内にぴったりと嵌り込むようにしてもよい。マイクロフォン4は
、コネクタ46によって電気的にフィルタリング及び増幅回路5に接続されてい
る。
ことができるが、この例では図4に示すように、共振器の内側から特定の距離だ
け離して固定される。
、あるいは共振器の外壁の一部として形成される。1.5mmの通路22は、ド
リルでスピンドル21及び共振器の壁を通してあけられ、削りくずが除去されて
形成されている。ラウドスピーカ2は、スピンドル21の外側から通路22を覆
うように取り付けられている。ラウドスピーカは、通路22へ確実に入らないよ
うにされた接着剤を用いてスピンドル21に固定されている。ラウドスピーカは
コネクタ23によって電気的に駆動回路1に接続されている。
鋭い出力ピークが得られるよう、可変とする。これは、マイクロフォンとラウド
スピーカのうちの一方を固定し、他方を可動とすることによって実現される。
振球における僅かな誤差があるため、各共振器は、 c=f×K という式を使って個別に較正する。
デルを用いて、あるいは適当な方法で測定することによって、音速(c)が既知
となっているガスを用いて較正される。そして、較正された共振器内の音速が既
知のガスについて共振周波数(f)を測定して、定数Kが得られる。較正された
共振器とこれに関連する定数Kとを用いることによって、任意のガスに対して測
定された共振周波数から音速を決定することができる。この場合の誤差は約+/
−0.1%程度と考えられる。共振器の体積に影響を与える周囲温度の変化を補
償することによって、ガスの音速は約+/−0.05%程度というさらに小さい
誤差で決定される。
一の非半径方向共振(non-radial)ピークの周波数を含む適切な周波数範囲にわ
たるサイン波信号を与える。ラウドスピーカは、周波数掃引で駆動される。マイ
クロフォンは出力電圧を与え、これは図5に示すようにマイクロフォンが現在駆
動されている周波数に対応してフィルタリングされ増幅される。これには電子回
路に起因する小さな遅延が伴っている。マイクロフォンが最も大きい出力電圧を
生成する周波数は、非半径方向共振周波数として決定される。これは図5では、
20℃において8860Hzである。
る。
から、ライン111を通してクロック信号101が供給される。マイクロプロセ
ッサとしては、例えば Hitachi HD6473048F16などの他、適切なものであれば任
意のものを使用することができる。マイクロプロセッサ110は、ライン111
からの入力クロック信号101を処理して、図6に示すようにそれぞれが同じ周
波数のパルス幅変調(PWM)信号102、103、104をそれぞれライン1
12、113、114上に生成する。PWM信号102、103、104は、こ
こでは抵抗115、116、117からなる重み付け加算回路を用いることによ
って結合され、サイン波に対する近似波形をライン118上に生成する。図6に
示したサイン波に対する近似波形105は、それぞれが固定されたデューティー
サイクル(オフの時間に対するオンの時間のパーセンテージ)を有するPWM信
号102、103、104と同じ周波数を有している。
ック信号101の16サイクル分に相当するが、8サイクル分、32サイクル分
、あるいはその他であってもよい。PWM信号102の立ち上がり121と立ち
下がり122は、それぞれクロック信号101の6サイクル目と10サイクル目
の終了に同期してトリガーされる。PWM信号103の立ち上がり131と立ち
下がり132は、それぞれそクロック信号の4サイクル目と12サイクル目の終
了に同期してトリガーされる。PWM信号104の立ち上がり141と立ち下が
り142は、それぞれそクロック信号の2サイクル目と14サイクル目の終了に
同期してトリガーされる。
、117をそれぞれ通過する。抵抗115、116、117の値の比はサイン波
のもっとも良い近似波形となるように選ばれるが、この場合は、抵抗115は5
1kΩ、抵抗116は36kΩ、抵抗117は51kΩである。
5高調波、第7高調波、…などの高調波を抑え、第1高調波を維持するのが望ま
しい。図6に示した上記の方法を用いると、抵抗の許容差に起因するいくつかの
残留効果を別にすると、第3及び第4高調波は本質的に排除される。この例では
、サイン波生成装置は、ラウドスピーカ2を駆動するのに7.5kHzから11
.8kHzの範囲のサイン波と、マイクロフォン4によって検出されたラウドス
ピーカからの送信信号を生成するのに用いることを意図している。このような方
法で使った場合、第7高調波あるいはこれ以上の高調波に起因する送信信号はマ
イクロフォンの帯域限界の外側に位置することになるので、第7高調波あるいは
これ以上の高調波は、これらの高調波を除去するためのさらなるフィルタリング
や調整を必要としないレベルまで低減される。この装置をより低い周波数のサイ
ン波の生成に用いる場合は、低域フィルターを使うことによって、或いはさらな
るパルス幅変調信号を使ってサイン波に対するよりよい近似波形を生成すること
によって、第7高調波及びそれ以上の高調波の効果を排除するか、あるいは非常
に小さくすることができる。
れて、図6に示すようなサイン波に対する近似波形105を生成する。そして信
号105は、共通のライン118とグランドとの間に接続されたキャパシタ11
9によって低域フィルタリングされて、接続ポイント120において検出される
。
、その周波数は、入力162に供給される駆動信号の電圧に依存する。しかしな
がら、出力周波数がアナログ入力の値に依存するデバイスであれば、どのような
ものでも使用可能である。
タを使用している。図8は、このAD654のブロックダイアグラムを示している。
汎用演算増幅器163は入力段の役割を果たすが、その目的は、入力電圧信号1
62を駆動電流に変換し、調整することである。駆動電流は、電流−周波数コン
バータ165(非安定マルチバイブレータ)に伝達される。コンバータ165の
出力は、トランジスタ164をコントロールする。
高いインピーダンス(250mΩ)を示し、これはピン3のスケーリング抵抗1
67によって適当な駆動電流に変換される。この例では、抵抗167と168は
1.2kΩである。
形の周波数は、例えば温度変動や電気部品の機能の違いなどのために、図8に示
した入力162に供給される駆動信号の電圧から常に正確に決まるものではない
。このため、後述のように、サイン波に対する近似波形の出力と同じ周波数であ
るPWM信号102、103、104それぞれを伝達するライン112、113
、114のいずれかに、マイクロプロセッサ110を接続する。このマイクロプ
ロセッサは、選択したPWM信号のサイクルの数を、例えば1秒といった決めら
れた期間にわてってカウントする。これにより、サイン波の実際の出力周波数を
正確に決定することができる。マイクロプロセッサ110が一定期間にわたって
サイクルの数をカウントするのは、サイン波に対する近似波形105ではなく、
PWM信号102、103、104であるが、これはPWM信号がより正確に定
義された明確なオン/オフ状態を有しており、この方がカウントが容易でより良
い結果を与えるからである。
号101のサイクルの数をカウントし、これをPWM信号の各サイクルを生成す
るのに必要なクロック信号のサイクルの数で割ることによってサイン波の周波数
を決定することもできる。
られているクロックサイクルの数またはPWMのサイクルを生成するのに要した
時間を測定し、これからサイン波に対する近似波形の周波数を計算してもよい。
続的な周波数範囲で生成される。
に入手できる小型で(AD654用には、9.91mm×7.87mm×4.57m
m、8ピンのプラスチックDIP形態のもの、あるいは4.90mm×3.91
mm×2.39mm、8ピンのSOIC形態のもの)安価なデバイスである周波
数可変の方形波を生成する発振器を用いると、連続的な周波数範囲にわたるサイ
ン波に対する近似波形を生成でき、かつ、小型であるため小型のプローブや小型
のハウジングなどに取り付けることができるデバイスを製造することが可能とな
る。マイクロプロセッサは一般に多くのプローブや他の目的の電子装置に用いら
れているので、連続的な周波数範囲にわたるサイン波に対する近似波形を生成す
るために追加しなければならないスペースは、小型の可変周波数方形波生成発振
器のためのスペースだけである。
号を供給するよう構成されたデバイスであれば、任意のものを使用できる。
ならないというものではなく、サイン波に対する必要な近似のレベルに応じて適
切な数から生成することができる。さらに、サイン波の各サイクルが16クロッ
クサイクルに対応していることも必須のことではなく、8サイクル、32サイク
ルなど任意の適切な数とすることができる。
数)を迅速かつ正確に決定するために、はじめに、図9にS1で示した共振が起
こると思われる周波数範囲について迅速で粗い周波数掃引が行われる(この場合
は10〜15Hzのステップで)。マイクロプロセッサなどの制御手段は、最初
の粗い周波数掃引の中で最大値が現れた狭い周波数範囲を特定する。そして、最
大値が生じる周波数を正確に決定して共振周波数を特定するために、この特定さ
れた狭い周波数範囲内で、さらなる周波数掃引(S2)が、より小さい周波数ス
テップ(この場合は1Hz)で行われる。
合わせることによって、共振周波数の正確な値を、たとえば数分の1秒という短
時間で迅速に決定することができる。マイクロプロセッサなどの制御手段は、続
いて検出された周波数値を平均して(S3)ノイズに起因する誤差を小さくする
。そして、共振時にラウドスピーカ2を駆動するよう生成されたサイン波の周波
数を示すPWM信号の周波数が決定される(S4)。
ロセッサが、ここでは共振器内のガスの共振周波数を決定するアルゴリズムの実
行にも用いられる。マイクロプロセッサ110の代わりに、PCを適当なプラグ
イン形態のデータ取得カードと共に使用してもよい。
うにアナログ出力201、ディジタル入力202、そしてアナログ入力203を
有している。
するために、図8に示した電圧−周波数コンバータ160の入力162に接続さ
れている。この場合、アナログ出力201は二つの出力(不図示)からなってお
り、この両方が電圧−周波数コンバータ160の入力162に接続されている。
このうち一方の出力は粗い周波数掃引をコントロールし、他方は細かい周波数掃
引をコントロールする。二つの出力はそれぞれD/Aコンバータを通る。ただし
、ここではマイクロプロセッサ110そのものの中に設けられている。そして必
要なレベルの解像度を与える適当な抵抗を通される。この場合、粗い周波数制御
のための抵抗は36kΩであり、細かい周波数制御のための抵抗は2.2MΩで
ある。
形の周波数は、温度の変動や電子部品の性能のばらつきなどのために、アナログ
出力201からの駆動信号の電圧から常に正確に決めることはできない。ラウド
スピーカ2を駆動するサイン波に対する近似波形と同じ周波数であるPWM信号
102、103、104のうちのどれか、あるいはクロック信号101を、入力
202からマイクロプロセッサ110へ供給して、前に述べたように、サイン波
に対する近似波形105の周波数を計算する。
おり、これは外部のA/Dコンバータを介してマイクロプロセッサ110に接続
されている。共振周波数の位置を決めるプロセスは、アナログ入力203が最大
となる周波数を特定することである。
最初の三つのステージS1、S2、S3は、それぞれ共振を探すためにラウドス
ピーカの周波数を変えることを含んでいる。共振の位置が決められると、最後の
ステージS4で共振周波数が測定される。
ログ入力203の読みを約1回ずつとりながら、許容される周波数範囲にわたっ
て素早い掃引を行う。許容される周波数範囲は、ガスの組成の期待される組み合
わせ、温度、圧力に対して非半径方向共振が起こると思われる周波数に掃引が制
限されるようなものとして選択される。許容される周波数範囲の限界を課してい
るのは、共振周波数の位置を決めるのに要する時間を短くするとともに、望まな
い共振ピークの位置を決めてしまうというリスクを減らすためである。アナログ
出力201からの制御電圧とマイクロフォンの周波数との間の正確な関係は分か
ってはいないが、共振を探そうとする許容される周波数範囲の設定に使うのには
十分によく近似することができる。今回の例では、周波数範囲は7.5kHzか
ら11.8kHz(4.3kHz)で、周波数のスキャン速度は毎秒86kHz
であり、マイクロフォンのサンプリングレートは毎秒100,000サンプルで
、マイクロフォンは各方向に合計で5100サンプルを生成する。
るマイクロフォンからの信号の振幅のピークを探し、そのピークのときに用いら
れる周波数制御電圧を確定するよう構成されている。
ロフォンからの信号の振幅の変化を生成するのにハードウェアが有限の時間を要
することを考慮して、第一ステージS1では、アナログ出力電圧201の範囲全
体についての上向きの最初のスキャンと、同じアナログ出力電圧の範囲について
の下向きの二番目のスキャンとを行う。逆に、このアナログ出力電圧の範囲につ
いて最初のスキャンを下向きに行い、二番のスキャンを上向きに行うことが可能
であることは明らかである。上向きのスキャンを行うときは、ピークが検出され
た時点で供給されている周波数制御電圧201は、応答時間がかかるために、ピ
ークを起こさせた電圧よりも僅かに高くなっている。下向きのスキャンを行うと
きは、周波数制御電圧201は、ピーク電圧よりも僅かに低くなっている。両方
のスキャン方向について応答時間が同じだと仮定すれば、この二つの電圧の平均
が、共振時の正しい電圧を与えることになる。
スキャンを反対方向に行う方法と関連させて、図11に示す。この第二の方法は
、応答時間Tについての予測値を用いて、受信したマイクロフォンのデータ値M
のピーク301を、予測した応答時間T及び周波数制御電圧の時間に対する特性
302に基づいて、このマイクロフォンのデータ値を生成した周波数制御電圧V
(図11に破線303で示す)に合わせる。このためマイクロフォンは、周波数
制御電圧Vが時刻t1でスキャン動作を終了したあとも、しばらくはデータ収集
を継続する。この第二の方法では、図11に示すように、マイクロフォンのデー
タMの収集が周波数制御電圧302のスキャンと同期していたならば見逃してし
まうような、周波数制御電圧302の上向きスキャンにおけるスキャン限界近傍
に存在する例えばピーク301のようなピークでも、見出すことが可能となる。
予測した応答時間が正確であるとすれば、上向及び下向きのスキャンそれぞれに
おける応答ピークを生じさせた電圧として見出されたXとYの値は、正確に等し
くなるはずである。しかしながら、図11に示すように、この予測値は僅かなが
ら不正確な場合があり、そのような場合には、上向きのときの周波数制御電圧と
下向きのときの周波数制御電圧は僅かながら異なるので、これらは平均化される
。
れた小さい周波数範囲について、第一ステージと同じスキャンを用いる。第2ス
テージでは、第一ステージによって得られた共振での周波数制御電圧を、より小
さなスキャン周波数範囲での中心点として用いる。この例では、第2ステージの
周波数スキャン範囲は150.5Hzである。
囲の端部限界の一方に近すぎるために中心点に使うことができない場合もありう
る。このような場合には、第2ステージでのスキャンを、周波数制御電圧の範囲
の適当な端部限界に固定する。
も、第1ステージでは周波数制御電圧の最大解像度は用いないが、第2ステージ
ではより正確な共振周波数値を求めるために、これを用いる。
より遅い変化速度を用いる。すなわち、第1ステージでの毎秒86.0kHzで
はなく、毎秒2.15kHzとする。この例では、第2ステージのマイクロフォ
ンのサンプリングレートも、より小さい毎秒25,000サンプルであり、トー
タルで生成するマイクロフォンサンプルは1800サンプルである。
果が生成されるスキャンを行う第3ステージによって得られる。第2ステージと
同様に、このステージでも、その前のスキャンで得られた結果を、その中心点と
して用いる。もし、第2のスキャンの結果が、第3ステージS3の周波数制御電
圧の範囲の端部限界に近すぎるために中心点に使うことができない場合には、第
3ステージでのスキャンを、周波数制御電圧の範囲の適当な端部限界に固定する
ことができる。しかしながら、この第3ステージのスキャンは、前の各ステージ
に比べてゆっくり、丁寧に行われる。このため、このステージでカバーする周波
数制御電圧の値はより少なく、一般には24またはそれ以下で、ここでは21と
する。それぞれの値に対してアナログ出力201が設定され、そして数ミリ秒で
、この例では5ミリ秒で、回路は安定する。この安定化するまでの時間が経過す
ると、マイクロフォン電圧の所定数(この場合は20)のサンプルが採られ、合
計される。この処理は、各周波数制御電圧値に対して繰り返され、そしてピーク
値が確定される。これが、共振周波数制御電圧値である。
02、103、104あるいはディジタル入力202に供給されるクロック信号
101を用いて、ラウドスピーカ2を駆動する信号の周波数を測定し、共振器内
のガスの共振周波数を見出す。この決定された共振周波数(f)から、c=fK
という式を用いてガスの音速(c)が計算される。ここでKは、前に説明した、
その共振器に対する較正定数である。ガスの音速というのは、そのガスの種々の
特性を決定することを可能とする重要な特性である。
った形態のROMをはじめとする記録媒体に記録されたコンピュータプログラム
として提供することができる。
クダイアグラムである。
れらがどのようにサイン波に対する近似波形を生成するかを示している。
ている。
Claims (25)
- 【請求項1】 共振器が共振する周波数を決定する方法であって、 実質的に等間隔の第一の大きさのステップで第一の周波数範囲をスキャンする
ことによって、共振器の内部に音響信号を投入する音響送信機を駆動する工程と
、 音響送信機を第一の周波数範囲で駆動することによって生成される共振器内の
音響信号の振幅を検出するよう構成された音響受信機から、信号を検出する工程
と、 第一の周波数範囲に対して、検出された信号に最大値が生じた周波数を決定す
る工程と、 第一の周波数範囲から決定された周波数を含む第一の周波数範囲よりも小さい
第二の周波数範囲にわたって、第一の大きさよりも小さい実質的に等間隔の第二
の大きさのステップでスキャンすることによって、音響送信機を駆動する工程と
、 第二の周波数範囲にわたる音響送信機の駆動によって生成される音響受信機か
らの信号を検出する工程と、 第二の周波数範囲について、検出された信号に最大が生じる周波数を決定する
工程と、 を含んで構成されることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の方法において、第二の周波数範囲について最
大が生じる周波数の決定は、第二の周波数範囲を第一の方向でスキャンするよう
音響送信機を駆動して最大が生じる第一周波数を決定し、続いて同じ周波数範囲
を反対方向にスキャンするよう音響送信機を駆動して最大が生じる第二周波数を
決定し、そして、最大が生じる第一周波数及び第二周波数を平均して、最大が生
じる平均周波数を生成することを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の方法において、第一及び第二の周波数範囲に
おいて最大が生じる周波数の決定は、第一の方向で周波数範囲をスキャンするよ
う音響送信機を駆動して最大が生じる第一周波数を決定し、第一の方向と反対の
方向で同じ周波数範囲をスキャンするよう音響送信機を駆動して最大が生じる第
二周波数を決定し、最大が生じる第一及び第二周波数を平均して最大が生じる平
均周波数を生成することを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 音響送信機がスキャンを完了したあとしばらくの間は音響受
信機からの信号の検出を継続することを特徴する請求項1乃至3のうちいずれか
一項記載の方法。 - 【請求項5】 音響受信機から検出される信号を、予め決められた補正オフ
セットによって音響送信機を駆動する信号に合わせることを特徴する請求項4記
載の方法。 - 【請求項6】 第二の周波数範囲は、第一の周波数範囲において最大が生じ
たとされた周波数の近傍に中心を置くように設定することを特徴とする請求項1
乃至5のうちいずれか一項記載の方法。 - 【請求項7】 音響送信機は、第一の周波数範囲をスキャンするときよりも
、第二の周波数範囲をスキャンするときの方が遅い速度であることを特徴とする
請求項1乃至6のうちいずれか一項記載の方法。 - 【請求項8】 さらに第三の周波数範囲についてスキャンを行い、そこで音
響受信機から検出された信号の2又はそれ以上の所定数のサンプルが音響送信機
が駆動される各周波数において作られるよう音響送信機が駆動され、各周波数に
おける所定数のサンプルが合計され、最大が生じる周波数が最も大きい合計を有
する周波数として決定されることを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれか一
項記載の方法。 - 【請求項9】 音響送信機が駆動されたあと安定化時間が経過するまでは、
第三の周波数範囲でのスキャンにおける新しい周波数において、音響受信機から
検出された信号からサンプルを採らないことを特徴とする請求項8記載の方法。 - 【請求項10】 第三の範囲は、第二の範囲よりも小さく、かつ、第二の周
波数範囲において最大が生じると決定された周波数の近傍を、その範囲の中心と
して設定されることを特徴とする請求項8又は9記載の方法。 - 【請求項11】 最大が生じる周波数は、最大が生じるときに音響送信機を
駆動する信号のサイクルをカウントすることによって決定されることを特徴とす
る請求項1乃至10のうちいずれか一項記載の方法。 - 【請求項12】 添付した図面を参照して発明の詳細な説明において実質的
に説明された方法。 - 【請求項13】 共振器が共振する周波数を決定する装置であって、 実質的に等間隔の第一の大きさのステップで第一の周波数範囲をスキャンす
ることによって、共振器の内部に音響信号を投入するよう構成された音響送信機
を駆動する手段と、 音響送信機を第一の周波数範囲で駆動することによって生成される共振器内の
音響信号の振幅を検出するよう構成された音響受信機から、信号を検出する手段
と、 第一の周波数範囲に対して、検出された信号に最大値が生じた周波数を決定す
る手段と、 第一の周波数範囲から決定された周波数を含む第一の周波数範囲よりも小さい
第二の周波数範囲にわたって、第一の大きさよりも小さい実質的に等間隔の第二
の大きさのステップでスキャンすることによって、音響送信機を駆動する手段と
、 第二の周波数範囲にわたる音響送信機の駆動によって生成される音響受信機か
らの信号を検出する手段と、 第二の周波数範囲について、検出された信号に最大が生じる周波数を決定する
手段と、 を含んで構成されることを特徴とする装置。 - 【請求項14】 請求項13記載の装置において、駆動手段は音響送信機が
第二の周波数範囲を第一の方向でスキャンするよう駆動するよう構成され、決定
手段は最大が生じる第一周波数を決定するよう構成され、続いて駆動手段は音響
送信機が同じ周波数範囲を反対方向にスキャンするよう駆動するよう構成され、
決定手段は最大が生じる第二周波数を決定するよう構成され、そして、装置には
、最大が生じる第一周波数及び第二周波数を平均して最大が生じる平均周波数を
得る手段が設けられていることを特徴とする請求項13記載の装置。 - 【請求項15】 請求項13記載の装置において、駆動手段は第一及び第二
の周波数範囲のそれぞれについて第一の方向でスキャンするよう構成され、決定
手段は、最大が生じる第一周波数を決定し、駆動手段はさらに第一の方向と反対
の方向で同じ周波数範囲をスキャンするよう音響送信機を駆動するよう構成され
、決定手段は最大が生じる第二周波数を決定するよう構成され、当該装置には第
一の最大値と第二の最大値の平均を決定する手段が設けられていることを特徴と
する請求項13記載の装置。 - 【請求項16】 検出手段は、音響送信機がスキャンを完了したあとしばら
くの間は音響受信機からの信号の検出を継続するよう構成されていることを特徴
する請求項13乃至15のうちいずれか一項記載の装置。 - 【請求項17】 音響受信機から検出される信号を、予め決められた補正オ
フセットによって音響送信機を駆動する信号に合わせる手段を含むことを特徴す
る請求項16記載の方法。 - 【請求項18】 駆動手段は、第一の周波数範囲において最大が生じたとさ
れた周波数の近傍をその中心とするような第二の周波数範囲について音響送信機
を駆動するよう構成されていることを特徴とする請求項13乃至17のうちいず
れか一項記載の装置。 - 【請求項19】 駆動手段は、第一の周波数範囲をスキャンするときよりも
、第二の周波数範囲をスキャンするときの方が遅い速度となるよう、音響送信機
を駆動するよう構成されていることを特徴とする請求項13乃至18のうちいず
れか一項記載の装置。 - 【請求項20】 駆動手段は、第三の周波数範囲についてスキャンを行い、
そこで音響受信機から検出された信号の2又はそれ以上の所定数のサンプルが検
出手段によって音響送信機が駆動される各周波数において作られるよう音響送信
機を駆動するよう構成され、装置は、各周波数における所定数のサンプルを合計
する手段および最大が生じる周波数を最も大きい合計を有する周波数として決定
する決定手段を有することを特徴とする請求項13乃至19のうちいずれか一項
記載の装置。 - 【請求項21】 検出手段は、音響送信機が駆動されたあと安定化時間が経
過するまでは、第三の周波数範囲でのスキャンにおける新しい周波数において、
音響受信機から検出された信号からサンプルを採らないよう構成されていること
を特徴とする請求項20記載の装置。 - 【請求項22】 第三の範囲は、第二の範囲よりも小さく、かつ、第二の周
波数範囲において最大が生じると決定された周波数の近傍を、その範囲の中心と
して設定されることを特徴とする請求項20又は21記載の装置。 - 【請求項23】 最大が生じるときの周波数における駆動手段のサイクルを
カウントすることによって最大が生じる周波数を決定する手段を含むことを特徴
とする請求項13乃至22のうちいずれか一項記載の装置。 - 【請求項24】 添付した図面を参照して発明の詳細な説明において実質的
に説明された装置。 - 【請求項25】 請求項1乃至12のうちいずれか一項記載の方法を実行す
るためのコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007192731A (ja) * | 2006-01-20 | 2007-08-02 | Daishinku Corp | 周波数特性測定方法、および周波数特性測定装置 |
JP2009192359A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Toyota Motor Corp | レーダー装置 |
JP2010286354A (ja) * | 2009-06-11 | 2010-12-24 | Furuno Electric Co Ltd | ドップラ周波数推定装置、測位信号捕捉追尾装置、測位装置、およびドップラ周波数測定方法 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9813509D0 (en) * | 1998-06-24 | 1998-08-19 | British Gas Plc | Measuring the speed of sound of a gas |
GB0129139D0 (en) * | 2001-12-05 | 2002-01-23 | Sra Dev Ltd | Ultrasonic generator system |
US7035065B2 (en) * | 2002-04-02 | 2006-04-25 | General Electric Company | Electrical ground isolation and secondary failure reduction detection and isolation |
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GB201820883D0 (en) * | 2018-12-20 | 2019-02-06 | Sentec Ltd | Gas speed-of-sound sensor heaving optimal shape |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4233843A (en) * | 1978-10-30 | 1980-11-18 | Electric Power Research Institute, Inc. | Method and means for measuring temperature using acoustical resonators |
US4640130A (en) * | 1984-10-29 | 1987-02-03 | Baylor College Of Medicine | Method and apparatus for acoustically measuring the volume of an object |
JPS61105438A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-23 | Nippon Denso Co Ltd | 振動試験装置 |
SU1308854A1 (ru) * | 1986-01-28 | 1987-05-07 | Харьковский Институт Радиоэлектроники Им.Акад.М.К.Янгеля | Способ определени резонансных частот издели |
US5211054A (en) * | 1987-08-19 | 1993-05-18 | Seiko Instruments Inc. | Method and system for analyzing a gelation reaction by utilizing a piezoelectric resonator |
CA1295018C (en) * | 1987-09-23 | 1992-01-28 | Westinghouse Electric Corporation | Method and apparatus for determining resonant frequency of a turbine blade made of a material not responsive to a magnetic field |
SU1700411A1 (ru) * | 1988-10-17 | 1991-12-23 | Сумский филиал Харьковского политехнического института им.В.И.Ленина | Устройство дл определени параметров колебаний элементов конструкции |
EP0424685B1 (en) * | 1989-10-27 | 1995-05-10 | Storz Instrument Company | Method for driving an ultrasonic transducer |
US5251482A (en) * | 1990-07-16 | 1993-10-12 | Hughes Aircraft Company | Low frequency acoustic fuel sensor |
US5074419A (en) * | 1990-07-26 | 1991-12-24 | Smith Clive G | Ceiling or wall mounted storage hanger |
GB9107700D0 (en) * | 1991-04-11 | 1991-05-29 | Imperial College | Testing implants |
NO173035C (no) * | 1991-05-31 | 1993-10-13 | Geco As | Kalibrering av seismisk kabel i en helmholzresonator |
US5524477A (en) * | 1993-11-29 | 1996-06-11 | Leybold Inficon Inc. | Quantitative determination of air present in refrigerant sample by measurement of pressure coefficient of resonance frequency |
US5528924A (en) * | 1993-11-29 | 1996-06-25 | Leybold Inficon Inc. | Acoustic tool for analysis of a gaseous substance |
-
1998
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-
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007192731A (ja) * | 2006-01-20 | 2007-08-02 | Daishinku Corp | 周波数特性測定方法、および周波数特性測定装置 |
JP2009192359A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Toyota Motor Corp | レーダー装置 |
JP2010286354A (ja) * | 2009-06-11 | 2010-12-24 | Furuno Electric Co Ltd | ドップラ周波数推定装置、測位信号捕捉追尾装置、測位装置、およびドップラ周波数測定方法 |
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