JP2003315318A - 容器内の混合気体の共鳴周波数を測定することによって混合気体の分圧比を非破壊・リアルタイムで測定する方法、及び装置 - Google Patents
容器内の混合気体の共鳴周波数を測定することによって混合気体の分圧比を非破壊・リアルタイムで測定する方法、及び装置Info
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- JP2003315318A JP2003315318A JP2002125284A JP2002125284A JP2003315318A JP 2003315318 A JP2003315318 A JP 2003315318A JP 2002125284 A JP2002125284 A JP 2002125284A JP 2002125284 A JP2002125284 A JP 2002125284A JP 2003315318 A JP2003315318 A JP 2003315318A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02881—Temperature
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 混合気体自身を破壊することなしに、混合気
体の分圧比を連続的に且つリアルタイムで測定する方法
及び装置の関するものである。 【解決手段】 温度、圧力が制御又は測定された混合気
体を容器に導入し、その混合気体中で音を発振して音の
共鳴振動状態を発生させ、その共鳴周波数を測定し、そ
の周波数、混合気体の温度及び圧力から混合気体につい
ての音の伝播速度を知り、その速度に基づいて混合気体
の分圧比を決定することからなる、容器内の混合気体の
共鳴周波数を測定することによって混合気体の分圧比を
非破壊・リアルタイムで測定する。
体の分圧比を連続的に且つリアルタイムで測定する方法
及び装置の関するものである。 【解決手段】 温度、圧力が制御又は測定された混合気
体を容器に導入し、その混合気体中で音を発振して音の
共鳴振動状態を発生させ、その共鳴周波数を測定し、そ
の周波数、混合気体の温度及び圧力から混合気体につい
ての音の伝播速度を知り、その速度に基づいて混合気体
の分圧比を決定することからなる、容器内の混合気体の
共鳴周波数を測定することによって混合気体の分圧比を
非破壊・リアルタイムで測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、混合気体自身を破
壊することなしに、混合気体中を伝わる音の早さ（音
速）を測定し、それに基づいて混合気体の分圧比を連続
的に且つリアルタイムで測定する方法及び装置の関する
ものである。
壊することなしに、混合気体中を伝わる音の早さ（音
速）を測定し、それに基づいて混合気体の分圧比を連続
的に且つリアルタイムで測定する方法及び装置の関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術では、混合気体の分圧比の測
定は、採取した試料を分析器にかけたり、試料を化学的
に変性させたりして混合気体の分圧比を測定している。
定は、採取した試料を分析器にかけたり、試料を化学的
に変性させたりして混合気体の分圧比を測定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】混合気体の分圧比を測
定する場合、例えば、試料を採取して分析する方法で
は、時間的に連続な測定やリアルタイムな測定はできな
かった。また、試料を化学的に変性させて分析する方法
は、破壊検査であるため試料そのものの性質が失われて
しまう。本発明は、かかる欠点を改善するためになした
ものである。
定する場合、例えば、試料を採取して分析する方法で
は、時間的に連続な測定やリアルタイムな測定はできな
かった。また、試料を化学的に変性させて分析する方法
は、破壊検査であるため試料そのものの性質が失われて
しまう。本発明は、かかる欠点を改善するためになした
ものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、混合気体の温
度、圧力を制御あるいは計測した上で、容器に導入し、
容器内での音の共鳴周波数を測定することによって、そ
の混合気体中での音速を知り、その混合気体について予
め作成しておいた音速と分圧比との関係から、混合気体
の分圧比を決定する方法及び装置である。
度、圧力を制御あるいは計測した上で、容器に導入し、
容器内での音の共鳴周波数を測定することによって、そ
の混合気体中での音速を知り、その混合気体について予
め作成しておいた音速と分圧比との関係から、混合気体
の分圧比を決定する方法及び装置である。
【０００５】上記音速は、その気体に含まれる分子の種
類、その混合比率（分圧比）、圧力、温度の函数であ
る。したがって、音速、分子の種類、圧力、温度が分れ
ば、分圧比が分る。この場合、音、温度、圧力を測定
し、通常の大気の分圧比（窒素、酸素等）は既知なの
で、新たに加えた気体の分圧比が一意に決まる。
類、その混合比率（分圧比）、圧力、温度の函数であ
る。したがって、音速、分子の種類、圧力、温度が分れ
ば、分圧比が分る。この場合、音、温度、圧力を測定
し、通常の大気の分圧比（窒素、酸素等）は既知なの
で、新たに加えた気体の分圧比が一意に決まる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明において混合気体成分の分
圧比を測定をするためには、それを測定することが可能
な系に混合気体を接続し、その混合気体を流しながら計
測することによって行なわれる。
圧比を測定をするためには、それを測定することが可能
な系に混合気体を接続し、その混合気体を流しながら計
測することによって行なわれる。
【０００７】本発明による分圧比の測定は、とりわけ、
空気とヘリウム等のように、その音速が大きく異なる混
合気体の場合に有効である。これを図１に基づいて説明
すると、容器１の一側面に混合気体の導入路２を設け、
容器の他側面に混合気体の排出路３を設ける。容器への
混合気体の導入路側に音波発振器４を設け、容器の混合
気体の排出路側に音波受信器５を設ける。容器の混合気
体用の導入路２及び排出路３にそれぞれ圧力制御器７を
設ける。このように構成された容器全体を温度制御系６
中に挿入することによって混合気体の温度調整が行われ
る。
空気とヘリウム等のように、その音速が大きく異なる混
合気体の場合に有効である。これを図１に基づいて説明
すると、容器１の一側面に混合気体の導入路２を設け、
容器の他側面に混合気体の排出路３を設ける。容器への
混合気体の導入路側に音波発振器４を設け、容器の混合
気体の排出路側に音波受信器５を設ける。容器の混合気
体用の導入路２及び排出路３にそれぞれ圧力制御器７を
設ける。このように構成された容器全体を温度制御系６
中に挿入することによって混合気体の温度調整が行われ
る。
【０００８】混合気体は、一方の圧力制御器７において
圧力制御された後に導入路２を経て容器に導入され、他
方の圧力制御器７において圧力制御された後に排出路３
から容器外に排出される。この容器は温度制御系６内に
配置されて容器内の混合気体の温度が調整される。
圧力制御された後に導入路２を経て容器に導入され、他
方の圧力制御器７において圧力制御された後に排出路３
から容器外に排出される。この容器は温度制御系６内に
配置されて容器内の混合気体の温度が調整される。
【０００９】容器内に導入された混合気体に発振器から
音を発振して混合気体中に音の共鳴振動状態を発生さ
せ、その共鳴周波数を受信器で測定し、その測定された
周波数及び混合気体の温度、圧力及び容器の形状から混
合気体中での音速を知り、その音速から混合気体の分圧
比が決定される。
音を発振して混合気体中に音の共鳴振動状態を発生さ
せ、その共鳴周波数を受信器で測定し、その測定された
周波数及び混合気体の温度、圧力及び容器の形状から混
合気体中での音速を知り、その音速から混合気体の分圧
比が決定される。
【００１０】上記発振器としてはスピーカーのようなも
のが使用され、それから音波を発振し、その音波の周波
数を変化させることにより共鳴周波数が探される。又、
本発明における共鳴状態とは容器内に「定在波」が立っ
た状態である。定在波は音速、容器の形状、音の周波数
の３条件がそろうと発生し、定在波が立った状態では、
容器の形状、発振器の周波数から音速が精度よく分る。
定在波が立っているかどうかは、発振器の周波数を変化
させて受信器（マイクのようなもの）が拾う音の大きさ
が大きくなったことで分る。
のが使用され、それから音波を発振し、その音波の周波
数を変化させることにより共鳴周波数が探される。又、
本発明における共鳴状態とは容器内に「定在波」が立っ
た状態である。定在波は音速、容器の形状、音の周波数
の３条件がそろうと発生し、定在波が立った状態では、
容器の形状、発振器の周波数から音速が精度よく分る。
定在波が立っているかどうかは、発振器の周波数を変化
させて受信器（マイクのようなもの）が拾う音の大きさ
が大きくなったことで分る。
【００１１】
【実施例】混合気体を共鳴可能な容器に導入する。この
際、気体の温度、圧力を制御あるいは計測しておく。気
体を導入する容器は、気体に対して耐食性で、共鳴させ
るのに十分硬い必要がある。この容器内面に発振器と受
信器をとりつけ、内部に定在波を立てる。つまり共鳴さ
せる。容器の構造、発振器、受信器の配置から定存波の
モードが決まり、さらに気体の温度、圧力、共鳴周波数
から音速が決まる。音速は混合気体の分圧比によって決
まるので、以上の仕掛けから混合気体の分圧比を知るこ
とができる。
際、気体の温度、圧力を制御あるいは計測しておく。気
体を導入する容器は、気体に対して耐食性で、共鳴させ
るのに十分硬い必要がある。この容器内面に発振器と受
信器をとりつけ、内部に定在波を立てる。つまり共鳴さ
せる。容器の構造、発振器、受信器の配置から定存波の
モードが決まり、さらに気体の温度、圧力、共鳴周波数
から音速が決まる。音速は混合気体の分圧比によって決
まるので、以上の仕掛けから混合気体の分圧比を知るこ
とができる。
【００１２】この方法では、測定装置を係に直列に接続
することにより、連続的にリアルタイムで混合気体の分
圧比を測定できる。また、気体を変性することがないの
で、非破壊的な測定ができる。
することにより、連続的にリアルタイムで混合気体の分
圧比を測定できる。また、気体を変性することがないの
で、非破壊的な測定ができる。
【００１３】即ち、ヘリウムー空気混合気体を長さ１０
ｃｍの共鳴可能な円筒容器に導入し、発振器から音波を
発振し、その周波数を変化させて最低次数共鳴周波数を
受信器で検知することにより、その最低次数共鳴周波数
（Ｈｚ）、その混合気体中の音速、及びその混合気体の
各成分の分圧比の関係図を作成すると図２に示すとおり
である。そこで、音速が分れば、その混合気体の分圧が
図２から決定することができる。例えば、音速が略６０
０ｍ／ｓｅｃである場合には、混合気体の分圧比はヘリ
ウム置換率で０．４であると決定できる。
ｃｍの共鳴可能な円筒容器に導入し、発振器から音波を
発振し、その周波数を変化させて最低次数共鳴周波数を
受信器で検知することにより、その最低次数共鳴周波数
（Ｈｚ）、その混合気体中の音速、及びその混合気体の
各成分の分圧比の関係図を作成すると図２に示すとおり
である。そこで、音速が分れば、その混合気体の分圧が
図２から決定することができる。例えば、音速が略６０
０ｍ／ｓｅｃである場合には、混合気体の分圧比はヘリ
ウム置換率で０．４であると決定できる。
【００１４】
【発明の効果】本発明により、混合気体の分圧比をそれ
を測定することができる系に直列に接続した状態で連続
的にリアルタイムで、かつ非破壊的に測定できる、とい
う本発明に特有な顕著な効果が生じる。
を測定することができる系に直列に接続した状態で連続
的にリアルタイムで、かつ非破壊的に測定できる、とい
う本発明に特有な顕著な効果が生じる。
【図１】 本発明の混合気体の分圧比を測定する装置を
示す図である。
示す図である。
【図２】 長さ１０ｃｍの円筒容器内の最低次数共鳴周
波数（Ｈｚ）、その容器内における混合気体中の音速、
及び混合気体の分圧比の関係を示すグラフである。
波数（Ｈｚ）、その容器内における混合気体中の音速、
及び混合気体の分圧比の関係を示すグラフである。
１： 容器
２： 導入路
３： 排出路
４： 発信器
５： 受信器
６： 温度制御系
７： 圧力制御系
Claims (2)
- 【請求項１】 温度、圧力が制御又は測定された混合気
体を容器に導入し、その混合気体中で音を発振して音の
共鳴振動状態を発生させ、その共鳴周波数を測定し、そ
の周波数、混合気体の温度、圧力及び容器の形状から混
合気体についての音速（音の伝播速度）を知り、その混
合気体について予め作成しておいた音速と分圧比との関
係から、その音速に基づいて混合気体の分圧比を決定す
ることからなる、容器内の混合気体の共鳴周波数を測定
することによって混合気体の分圧比を非破壊・リアルタ
イムで測定する方法。 - 【請求項２】 混合気体の共鳴状態を可能にする容器、
混合気体の容器への導入路、混合気体の容器からの排出
路、容器内で音の共鳴振動状態を発生させるための発振
器、容器内の共鳴振動状態を検出するための受信器、装
置全体の温度を調整するための温度制御系、及び混合気
体の圧力制御器から構成され、混合気体についての測定
された温度、圧力及び共鳴周波数から音速を知り、その
音速から混合気体の分圧比を決定することからなる、容
器内の混合気体の共鳴周波数を測定することによって混
合気体の分圧比を非破壊・リアルタイムで測定する装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002125284A JP2003315318A (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | 容器内の混合気体の共鳴周波数を測定することによって混合気体の分圧比を非破壊・リアルタイムで測定する方法、及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002125284A JP2003315318A (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | 容器内の混合気体の共鳴周波数を測定することによって混合気体の分圧比を非破壊・リアルタイムで測定する方法、及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003315318A true JP2003315318A (ja) | 2003-11-06 |
Family
ID=29540056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002125284A Pending JP2003315318A (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | 容器内の混合気体の共鳴周波数を測定することによって混合気体の分圧比を非破壊・リアルタイムで測定する方法、及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003315318A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06507725A (ja) * | 1991-12-23 | 1994-09-01 | インストルメンッティテーダス キュトョレ オイ | ガス流特に天然ガス流の監視を行う方法及び装置 |
| JPH0727749A (ja) * | 1993-07-07 | 1995-01-31 | Honda Motor Co Ltd | ガス濃度検出装置 |
| JPH1073574A (ja) * | 1996-06-13 | 1998-03-17 | Leybold Inficon Inc | 音響セル、音響センサおよび２元ガスの組成決定方法 |
| JP2002509250A (ja) * | 1998-01-16 | 2002-03-26 | ビージー インテレクチュアル プロパティー リミテッド | ガス相対濃度測定方法及び装置 |
-
2002
- 2002-04-26 JP JP2002125284A patent/JP2003315318A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06507725A (ja) * | 1991-12-23 | 1994-09-01 | インストルメンッティテーダス キュトョレ オイ | ガス流特に天然ガス流の監視を行う方法及び装置 |
| JPH0727749A (ja) * | 1993-07-07 | 1995-01-31 | Honda Motor Co Ltd | ガス濃度検出装置 |
| JPH1073574A (ja) * | 1996-06-13 | 1998-03-17 | Leybold Inficon Inc | 音響セル、音響センサおよび２元ガスの組成決定方法 |
| JP2002509250A (ja) * | 1998-01-16 | 2002-03-26 | ビージー インテレクチュアル プロパティー リミテッド | ガス相対濃度測定方法及び装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041201 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20060223 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060421 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060511 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061005 |