JP2004132978A - Ultrasonic generator, sonic velocity measuring equipment using ultrasonic generator and sonic velocity measuring method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体中の音速、特に超音波の速度の測定装置およびそれに関連する技術に関する。 The present invention relates to an apparatus for measuring the speed of sound in a fluid, particularly the speed of ultrasonic waves, and a technique related thereto.
超音波を用いて被検体の寸法や材質を管理することは、被破壊検査など様々な分野で行われている。（例えば、特開平９−６１１４５号） 寸 法 Managing the size and material of a subject using ultrasonic waves is performed in various fields such as destructive inspection. (For example, JP-A-9-61145)
この技術は、「超音波を送信する送信器Ｓ１」と「超音波を受信する受信器Ｓ２」とを組み合わせ、超音波の伝播時間を測定し、被検体の厚さまたは音速値を測定するものである。被検体の厚さと音速との双方が不明である場合にも、双方の値を測定できる技術である。例えば、媒体（流体）中を通過する音速について知りたい場合、その媒体を保持する容器の厚さを知らなくても、測定が可能である。 This technique combines the "transmitter S1 for transmitting ultrasonic waves" and the "receiver S2 for receiving ultrasonic waves" to measure the propagation time of ultrasonic waves and to measure the thickness or sound velocity value of the subject. It is. This is a technique capable of measuring both the thickness and the sound velocity of the subject even when both are unknown. For example, when it is desired to know the speed of sound passing through a medium (fluid), the measurement can be performed without knowing the thickness of the container holding the medium.
さて、上記の技術を、管内を流れる流体中の音速値を測定する場合に用いるとすると、以下のような不都合がある。
まず、被検体となる配管において、測定装置の設置場所が限られているような場合がある。例えば、「超音波を送信する送信器Ｓ１」と「超音波を受信する受信器Ｓ２」と配管の軸方向へ並列させようとしても、配管において軸方向距離が取れないような場合がある。特に、測定に最適な設置場所を探索してから測定するような場合には、それらの設置面積が多く必要となる場合があるからである。
By the way, if the above technique is used to measure the speed of sound in a fluid flowing in a pipe, the following inconveniences will occur.
First, there is a case where the installation place of the measurement device is limited in the pipe serving as the subject. For example, there is a case where an axial distance cannot be secured in the piping even if the "transmitter S1 for transmitting ultrasonic waves" and the "receiver S2 for receiving ultrasonic waves" are arranged in parallel in the axial direction of the piping. This is because, in particular, when the measurement is performed after searching for an optimum installation location for the measurement, a large installation area may be required.
また、流体が流れている場合には、ドップラ効果によって反射波が下流方向へ流される。しかし、流速が不明であったり、不定である場合は多く、その場合には測定に最適な設置場所を探索することも困難である。
特開平９−６１１４５号に開示された技術によれば、最適設置場所の探索が行えるとされているものの、以下のような問題がある。まず、設置場所が限られていて移動方向距離を充分に確保できない場合には機能しない。また、移動機構による移動方向が直線的である場合には、配管の周方向へのずれを吸収できない。更に、周方向の移動も可能な移動機構は、構造が複雑となり、装置が大がかりになったり移動制御が煩雑となる。
When the fluid is flowing, the reflected wave is caused to flow downstream by the Doppler effect. However, the flow velocity is often unknown or indeterminate, and in that case, it is difficult to search for an optimal installation location for the measurement.
According to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-61145, it is possible to search for an optimum installation location, but there are the following problems. First, it does not work when the installation location is limited and the moving direction distance cannot be sufficiently secured. Further, when the moving direction by the moving mechanism is linear, the displacement of the pipe in the circumferential direction cannot be absorbed. Further, the moving mechanism capable of moving in the circumferential direction has a complicated structure, and requires a large-scale device and complicated movement control.
本発明が解決しようとする課題は、設置場所が限られているような場合でも音速値を測定可能な技術を提供することである。
請求項１から請求項５記載の発明の目的は、設置場所が限られているような場合でも音速値を測定可能な超音波発生装置を提供することにある。
また、請求項６から請求項１１記載の発明の目的は、設置場所が限られているような場合でも音速値を測定可能な音速測定装置を提供することにある。
また、請求項１２から請求項１４記載の発明の目的は、設置場所が限られているような場合でも音速値を測定可能な音速測定方法を提供することにある。
また、請求項１５から請求項１７記載の発明の目的は、設置場所が限られているような場合でも音速値を測定可能な音速測定方法を実現するためのコンピュータプログラムを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique capable of measuring a sound velocity value even in a case where an installation place is limited.
An object of the invention described in claims 1 to 5 is to provide an ultrasonic generator capable of measuring a sound velocity value even when an installation place is limited.
It is another object of the present invention to provide a sound velocity measuring device capable of measuring a sound velocity value even when an installation place is limited.
Another object of the present invention is to provide a sound velocity measuring method capable of measuring a sound velocity value even in a case where an installation place is limited.
It is another object of the present invention to provide a computer program for realizing a sound velocity measuring method capable of measuring a sound velocity value even when an installation place is limited.
上記した課題を解決するため、本願では以下の発明を開示する。 た め In order to solve the above problems, the present application discloses the following inventions.
（請求項１）
請求項１記載の発明は、超音波を発振すると共にその発振した超音波の反射波を受信する超音波発生装置に係る。
すなわち、超音波の発振部と受信部とを一体とした受発振部として形成し、 その受発振部から発振した超音波が受発振部とは異なる位置に反射してくる場合に、その反射波を受発振部にて受信できるようにするための修正用音響レンズユニットを備えた超音波発生装置である。
(Claim 1)
The invention according to claim 1 relates to an ultrasonic generator that oscillates an ultrasonic wave and receives a reflected wave of the oscillated ultrasonic wave.
That is, when an ultrasonic oscillation unit and a receiving unit are formed as an integrated receiving / oscillating unit, and the ultrasonic wave oscillated from the receiving / oscillating unit is reflected at a position different from the receiving / oscillating unit, the reflected wave This is an ultrasonic generator including a correction acoustic lens unit for enabling the receiving and oscillating unit to receive the sound.
（用語説明）
「音響レンズ」とは、探触子の圧電素子より前面に配置してある構造体であり、凸面形状を採用することにより探触子から出た超音波を収束させる機能を有する。一般的には、生体での音速に比べ遅い音速約１０００ｍ／ｓｅｃのシリコンにて製造しており、凸面形状をとることにより探触子から出た超音波を収束させることができる。ただし、周囲の媒体より速い音速を持つ物質を音響レンズに使用した場合には、凹面形状を採用しなければ超音波を収束させることができない。
「修正用音響レンズ」とは、一般には、球面の一部をなす表面を有する音響レンズ（球面レンズ）であるが、特殊な場合には非球面レンズの場合もある。
「ユニット」としているのは、受発振部の位置を音響レンズの焦点位置へセッティングしたり、レンズ角度を調整したりする機構を含む趣旨である。更に、超音波の屈折率や大きさを異ならせた複数の音響レンズを備えている場合には、それらの中から適正な屈折率や大きさの音響レンズを抽出したりセッティングしたりする機構などを含む。
(Glossary)
The “acoustic lens” is a structure disposed in front of the piezoelectric element of the probe, and has a function of converging ultrasonic waves emitted from the probe by adopting a convex shape. Generally, it is made of silicon having a sound speed of about 1000 m / sec, which is slower than the sound speed of a living body, and by taking a convex shape, it is possible to converge the ultrasonic waves emitted from the probe. However, when a material having a higher sound velocity than the surrounding medium is used for the acoustic lens, the ultrasonic wave cannot be focused unless a concave shape is adopted.
The “correction acoustic lens” is generally an acoustic lens (spherical lens) having a surface that forms part of a spherical surface, but may be an aspherical lens in special cases.
The term “unit” is intended to include a mechanism for setting the position of the oscillation unit to the focal position of the acoustic lens and adjusting the lens angle. Furthermore, if there are multiple acoustic lenses with different refractive indices and sizes of ultrasonic waves, a mechanism to extract or set acoustic lenses with appropriate refractive indices and sizes from among them, etc. including.
（作用）
超音波の発振部と受信部とを一体とした受発振部として形成している。このため、被検体における受発振部の設置場所は、超音波の発振部と受信部とが別体で形成されている場合に比べて小さくて済む。
その受発振部から発振した超音波が受発振部とは異なる位置に反射してくる場合には、修正用音響レンズユニットによってその反射波を受発振部にて受信できるように収束させる。そのため、設置場所が限られているような場合でも、音速値を測定可能な超音波発生装置となる。
(Action)
The ultrasonic oscillation unit and the reception unit are formed as an integrated reception / oscillation unit. For this reason, the installation location of the receiving and oscillating unit in the subject can be smaller than when the ultrasonic oscillating unit and the receiving unit are formed separately.
When the ultrasonic wave oscillated from the oscillation unit is reflected to a position different from the oscillation unit, the reflected wave is converged by the acoustic lens unit for correction so that the oscillation unit can receive the reflected wave. Therefore, even when the installation place is limited, the ultrasonic generator can measure the sound velocity value.
（請求項２）
請求項２記載の発明は、超音波を発振すると共にその発振した超音波の反射波を受信する超音波発生装置に係る。
すなわち、超音波の発振部と受信部とを一体とした受発振部として形成し、 その受発振部から発振した超音波が拡散反射する場合に、その反射波を受発振部にて受信できるようにするための収束用音響レンズユニットを備えた超音波発生装置である。
(Claim 2)
The invention according to claim 2 relates to an ultrasonic generator that oscillates an ultrasonic wave and receives a reflected wave of the oscillated ultrasonic wave.
That is, an ultrasonic oscillation unit and a reception unit are formed as an integrated reception / oscillation unit, and when the ultrasonic wave oscillated from the oscillation unit is diffusely reflected, the reflected wave can be received by the oscillation unit. This is an ultrasonic generator provided with a converging acoustic lens unit for achieving the following.
（用語説明）
超音波の「拡散反射」とは、例えば、超音波の反射面が超音波の発射方向に対して凹状をなしているような場合（具体的には、エルボ管のように丸い配管の内曲面にて反射するような場合）に、発射方向に向かって広がって反射することである。
「収束用音響レンズユニット」とは、拡散した超音波を収束させるための、いわゆる「かまぼこ型音響レンズ」（円筒形の曲面の一部をなす表面を有するレンズ）を備えたユニットである。
(Glossary)
The “diffuse reflection” of ultrasonic waves refers to, for example, a case where the reflection surface of the ultrasonic waves is concave with respect to the emission direction of the ultrasonic waves (specifically, the inner curved surface of a round pipe such as an elbow tube). In the case where the light beam is reflected by the light source).
The “converging acoustic lens unit” is a unit provided with a so-called “kamaboko acoustic lens” (a lens having a surface that forms a part of a cylindrical curved surface) for converging diffused ultrasonic waves.
（作用）
超音波の発振部と受信部とを一体とした受発振部として形成している。このため、被検体における受発振部の設置場所は、超音波の発振部と受信部とが別体で形成されている場合に比べて小さくて済む。
その受発振部から発振した超音波が拡散反射する場合には、収束用音響レンズユニットによって拡散反射した反射波を受発振部にて受信できるように収束させる。そのため、設置場所が限られているような場合でも、音速値を測定可能な超音波発生装置となる。
(Action)
The ultrasonic oscillation unit and the reception unit are formed as an integrated reception / oscillation unit. For this reason, the installation location of the receiving and oscillating unit in the subject can be smaller than when the ultrasonic oscillating unit and the receiving unit are formed separately.
When the ultrasonic wave oscillated from the receiving / oscillating unit is diffusely reflected, the reflected wave diffusely reflected by the convergence acoustic lens unit is converged so as to be received by the receiving / oscillating unit. Therefore, even when the installation place is limited, the ultrasonic generator can measure the sound velocity value.
（請求項３）
請求項３記載の発明は、請求項１および請求項２記載の超音波発生装置の機能を組み合わせたものである。すなわち、受発振部から発振した超音波が受信部に対してずれて反射してくる反射波のずれを修正するための修正機能と、 発振部から発振した超音波が拡散反射する反射波を収束させるための収束機能とを備えた音響レンズユニットを備えた超音波発生装置に係る。
(Claim 3)
According to a third aspect of the present invention, the functions of the ultrasonic generator according to the first and second aspects are combined. In other words, the correction function for correcting the deviation of the reflected wave that is reflected by the ultrasonic wave oscillated from the receiving / oscillating unit shifted to the receiving unit, and converges the reflected wave that the ultrasonic wave oscillated from the oscillating unit diffusely reflects. The present invention relates to an ultrasonic wave generator including an acoustic lens unit having a convergence function for causing a convergence.
（用語説明）
「修正機能」とは、例えば、球体表面の一部をなすようないわゆる球面の音響レンズを用いて達成する。また、「収束機能」とは、例えば、かまぼこ型音響レンズを用いて達成する。
「音響レンズユニット」とは、修正機能および収束機能を、凸型音響レンズおよびかまぼこ型音響レンズそれぞれ単独の組合せのほか、それぞれの音響レンズを複数備えている場合には、それら音響レンズ郡および適正な屈折率や大きさの音響レンズを抽出したりセッティングしたりする機構や、受発振部の位置を音響レンズの焦点位置へセッティングしたりする機構などを含む趣旨である。
(Glossary)
The “correction function” is achieved by using, for example, a so-called spherical acoustic lens that forms a part of the surface of a sphere. The “convergence function” is achieved by using, for example, a kamaboko type acoustic lens.
"Acoustic lens unit" means that the correction function and the convergence function are not only the combination of a convex acoustic lens and a kamaboko type acoustic lens, but also the acoustic lens group and the appropriate The purpose is to include a mechanism for extracting or setting an acoustic lens having an appropriate refractive index and a large size, a mechanism for setting the position of a reception / oscillation unit to the focal position of the acoustic lens, and the like.
（作用）
受発振部から発振した超音波が受信部に対してずれ、且つ拡散反射する反射波が発生するような設置場所であっても、音速値を測定可能な超音波発生装置となる。
(Action)
An ultrasonic generator capable of measuring a sound velocity value even in an installation place where an ultrasonic wave oscillated from a receiving / oscillating unit is shifted with respect to a receiving unit and a reflected wave diffusely reflected is generated.
（請求項４）
請求項４記載の発明は、 超音波を発振すると共にその発振した超音波を受信する超音波発生装置において、 超音波の発振部と、 その発振部とは別体に形成した受信部と、
発振部から発振した超音波が受信部の設置位置とは異なる位置に向かってくる場合に、その超音波を受信部にて受信できるようにするための音響レンズユニットを備えた超音波発生装置に係る。
(Claim 4)
The invention according to claim 4 is an ultrasonic generator that oscillates ultrasonic waves and receives the oscillated ultrasonic waves, comprising: an oscillating section for ultrasonic waves; a receiving section formed separately from the oscillating section;
When the ultrasonic wave oscillated from the oscillating unit is directed to a position different from the installation position of the receiving unit, the ultrasonic generating device having an acoustic lens unit for enabling the receiving unit to receive the ultrasonic wave. Related.
（用語説明）
「発振部とは別体に形成した受信部」については、発振部が発振した超音波が配管の内壁へぶつかって反射した反射波を受信する場合の他、発振部と配管を挟むように設置する場合の両方を含む。発振部と配管を挟むように設置する場合は、配管の材質などによって反射波が弱いような場合などに有効な設置方法となる。
本請求項にいう「音響レンズユニット」とは、前述した修正用音響レンズ（一般には球面レンズ）、収束用音響レンズ（一般にはかまぼこレンズ）のいずれか、またはそれらの組合せをいうものとする。
(Glossary)
"Receiving part formed separately from the oscillating part" is installed so that the ultrasonic wave oscillated by the oscillating part collides with the inner wall of the pipe and receives the reflected wave, and is sandwiched between the oscillating part and the pipe. Including both cases. When the oscillator is installed so as to sandwich the oscillating portion and the pipe, this is an effective installation method when the reflected wave is weak due to the material of the pipe.
The "acoustic lens unit" in the present invention refers to any of the above-described acoustic lens for correction (generally a spherical lens), an acoustic lens for convergence (generally a kamaboko lens), or a combination thereof.
（作用）
発振部と、その発振部から離れた位置へ受信部を設置する。このとき、被検体である配管の流体の流れ方向が把握できていれば、受信部を発振部に対して下流側へ設置する。発振部から超音波を発振し、その超音波は、受信部の設置位置近くへ向かうものの、配管の軸方向や周方向へずれていたとしても、そのずれは音響レンズユニットによって吸収され、受信部が超音波を受信できる。
ここにおいて、発振部および受信部の設置位置が制限されているような被検体においても、音速値を測定可能な超音波発生装置となる。
(Action)
An oscillating unit and a receiving unit are installed at a position away from the oscillating unit. At this time, if the flow direction of the fluid in the pipe, which is the subject, can be ascertained, the receiver is installed downstream of the oscillator. The ultrasonic wave is oscillated from the oscillating unit, and the ultrasonic wave is directed to the vicinity of the installation position of the receiving unit. However, even if the ultrasonic wave is displaced in the axial direction or the circumferential direction of the pipe, the deviation is absorbed by the acoustic lens unit, Can receive ultrasonic waves.
Here, the ultrasonic generator can measure the sound velocity value even in a subject where the installation positions of the oscillation unit and the reception unit are limited.
（請求項５）
請求項５記載の発明は、超音波を発振すると共にその発振した超音波の反射波を受信する超音波発生装置に係る。
すなわち、超音波を発振すると共にその発振した超音波を受信する超音波発生装置において、 超音波の発振部と、 その発振部とは別体に形成した受信部とをそれぞれ複数個ずつ備え、 各発振部は、全ての受信部へ超音波を発振し、 発振部の数だけ超音波を受信する各受信部において、受信した全ての超音波の強度を測定可能な超音波測定機構と、 その超音波測定機構と受信部移動機構とを用いて超音波の強度が最大となる超音波の経路を抽出する最大値抽出機構とを備えた超音波発生装置に係る。
なお、この請求項にいう「発振部とは別体に形成した受信部」についても、発振部が発振した超音波が配管の内壁へぶつかって反射した反射波を受信する場合の他、発振部と配管を挟むように設置する場合の両方を含む。
(Claim 5)
The invention according to claim 5 relates to an ultrasonic generator that oscillates an ultrasonic wave and receives a reflected wave of the oscillated ultrasonic wave.
That is, in an ultrasonic generator that oscillates an ultrasonic wave and receives the oscillated ultrasonic wave, an ultrasonic wave oscillating unit and a plurality of receiving units formed separately from the oscillating unit are provided. The oscillating unit oscillates ultrasonic waves to all receiving units, and in each receiving unit that receives ultrasonic waves by the number of oscillating units, an ultrasonic measuring mechanism capable of measuring the intensity of all received ultrasonic waves, The present invention relates to an ultrasonic generator including a maximum value extracting mechanism for extracting a path of an ultrasonic wave having the maximum intensity of an ultrasonic wave using a sound wave measuring mechanism and a receiving unit moving mechanism.
In addition, regarding the “receiving unit formed separately from the oscillating unit” in this claim, in addition to the case where the ultrasonic wave oscillated by the oscillating unit hits the inner wall of the pipe and receives the reflected wave, the oscillating unit And the case where it is installed so as to sandwich the piping.
（作用）
例えば、発振部をｍ個、受信部をｎ個設けたとする。各発振部は、全ての受信部へ超音波を発振する。すなわち、一の発振部がｎ個の超音波を発振するので、発振される超音波の種類はｍ×ｎ個となる。そして、発生する反射波もｍ×ｎ個となる。超音波測定機構は、ｍ×ｎ個の超音波の強度を測定し、最大となる超音波の経路を抽出する。
最大となった経路の超音波を用いれば、音速の測定の誤差が最も小さくなる。
なお、流体の速度が変化したり、流体の密度が変化したりすれば、超音波の強度は随時変化するので、強度が最大となる超音波の経路も随時変化する可能性がある。
(Action)
For example, it is assumed that m oscillation units and n reception units are provided. Each oscillating unit oscillates ultrasonic waves to all receiving units. That is, since one oscillating unit oscillates n ultrasonic waves, the number of ultrasonic waves to be oscillated is mxn. Then, the number of generated reflected waves is m × n. The ultrasonic measurement mechanism measures the intensity of the m × n ultrasonic waves and extracts the maximum ultrasonic path.
The use of the ultrasonic wave having the largest path minimizes the error in the measurement of the speed of sound.
If the velocity of the fluid changes or the density of the fluid changes, the intensity of the ultrasonic wave changes as needed, and the path of the ultrasonic wave at which the intensity is maximized may change as needed.
（請求項６）
請求項６記載の発明は、請求項１記載の超音波発生装置に対して、超音波発生装置を用いて超音波の往復時間を測定する往復時間測定ユニットと、その往復時間に基づいて音速値を測定する音速測定ユニットとを加えた音速測定装置に係る。
(Claim 6)
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a reciprocating time measuring unit for measuring a reciprocating time of an ultrasonic wave using the ultrasonic wave generating device with respect to the ultrasonic wave generating device of the first aspect, and a sound velocity value based on the reciprocating time. And a sound velocity measuring unit for measuring the sound velocity.
（作用）
超音波発生装置の受発振部から発振した超音波が受発振部とは異なる位置に反射してくる場合には、修正用音響レンズユニットによってその反射波を受発振部にて受信できるように収束させる。往復時間測定ユニットが超音波発生装置を用いて超音波の往復時間を測定し、その往復時間に基づいて音速測定ユニットが音速値を測定する。ここにおいて、音速をそのまま測定することができる音速測定装置が提供される。
(Action)
When the ultrasonic wave oscillated from the receiving and oscillating unit of the ultrasonic wave generator is reflected to a position different from the receiving and oscillating unit, the acoustic wave unit for correction converges so that the reflected wave can be received by the receiving and oscillating unit. Let it. The reciprocating time measuring unit measures the reciprocating time of the ultrasonic wave using the ultrasonic wave generator, and the sound speed measuring unit measures the sound speed value based on the reciprocating time. Here, a sound velocity measuring device capable of directly measuring the sound velocity is provided.
（請求項７）
請求項７記載の発明は、請求項２記載の超音波発生装置に対して、その超音波発生装置を用いて超音波の往復時間を測定する往復時間測定ユニットと、その往復時間に基づいて音速値を測定する音速測定ユニットとを備えた音速測定装置に係る。
(Claim 7)
According to a seventh aspect of the present invention, a reciprocating time measuring unit for measuring a reciprocating time of an ultrasonic wave by using the ultrasonic generating device with respect to the ultrasonic generating device according to the second aspect, and a sound velocity based on the reciprocating time. The present invention relates to a sound velocity measuring device provided with a sound velocity measuring unit for measuring a value.
（作用）
超音波発生装置の受発振部から発振した超音波が拡散反射する場合には、収束用音響レンズユニットによって拡散反射した反射波を受発振部にて受信できるように収束させる。往復時間測定ユニットが超音波発生装置を用いて超音波の往復時間を測定し、その往復時間に基づいて音速測定ユニットが音速値を測定する。ここにおいて、音速をそのまま測定することができる音速測定装置が提供される。
(Action)
When the ultrasonic wave oscillated from the receiving and oscillating unit of the ultrasonic wave generator is diffusely reflected, the reflected wave diffusely reflected by the convergence acoustic lens unit is converged so as to be received by the receiving and oscillating unit. The reciprocating time measuring unit measures the reciprocating time of the ultrasonic wave using the ultrasonic wave generator, and the sound speed measuring unit measures the sound speed value based on the reciprocating time. Here, a sound velocity measuring device capable of directly measuring the sound velocity is provided.
（請求項８）
請求項８記載の発明は、請求項３記載の超音波発生装置に対して、その超音波発生装置を用いて超音波の往復時間を測定する往復時間測定ユニット、およびその往復時間に基づいて音速値を測定する音速測定ユニットを備えた音速測定装置に係る。
(Claim 8)
According to an eighth aspect of the present invention, a reciprocating time measuring unit for measuring a reciprocating time of an ultrasonic wave using the ultrasonic wave generating device with respect to the ultrasonic wave generating device of the third aspect, and a sound speed based on the reciprocating time. The present invention relates to a sound velocity measuring device provided with a sound velocity measuring unit for measuring a value.
（作用）
超音波発生装置の受発振部から発振した超音波が受信部に対してずれ、且つ拡散反射する反射波が発生するような設置場所であっても、修正機能および収束機能により反射波を受発振部にて受信できる。しかも、配管の表面に対して、配管軸方向と垂直に入射した超音波を選択的に（指向性を持って）捉えることができるので、流速に関わらず往復に要する時間が同じになる。このため、往復時間測定ユニットが超音波発生装置を用いて超音波の往復時間を測定し、その往復時間に基づいて音速測定ユニットが音速値を測定する。ここにおいて、音速をそのまま測定することができる音速測定装置が提供される。
(Action)
Even in an installation place where the ultrasonic wave oscillated from the receiving and oscillating unit of the ultrasonic wave generator is shifted with respect to the receiving unit and a diffused reflected wave is generated, the reflected wave is received and oscillated by the correction function and the convergence function It can be received by the unit. In addition, since ultrasonic waves incident on the surface of the pipe perpendicular to the pipe axis direction can be selectively captured (with directivity), the time required for reciprocation is the same regardless of the flow velocity. For this reason, the reciprocating time measuring unit measures the reciprocating time of the ultrasonic wave using the ultrasonic generator, and the sound speed measuring unit measures the sound speed value based on the reciprocating time. Here, a sound velocity measuring device capable of directly measuring the sound velocity is provided.
（請求項９）
請求項９記載の発明は、請求項４記載の超音波発生装置に対して、その超音波発生装置を用いて超音波の到達時間を測定する到達時間測定ユニット、およびその到達時間に基づいて音速値を測定する音速測定ユニットを備えた音速測定装置に係る。
(Claim 9)
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an arrival time measuring unit for measuring an arrival time of an ultrasonic wave by using the ultrasonic wave generating device with respect to the ultrasonic wave generating device according to the fourth aspect, and a sound speed based on the arrival time. The present invention relates to a sound velocity measuring device provided with a sound velocity measuring unit for measuring a value.
（作用）
発振部から超音波を発振し、反射波が発生する。その反射波は、受信部移動機構によって移動する受信部が受信する。そして、受信した超音波の強度を超音波測定機構が測定する。そして、移動制御機構が、超音波測定機構と受信部移動機構とを用いて超音波の強度が最大の位置で受信部を停止させる。ここにおいて、流体の流れなどさまざまな理由によって反射波がずれたとしても、音速値を測定する。ここにおいて、音速をそのまま測定することができる音速測定装置が提供される。
(Action)
Ultrasonic waves are oscillated from the oscillating unit, and reflected waves are generated. The reflected wave is received by the receiver moving by the receiver moving mechanism. Then, the intensity of the received ultrasonic wave is measured by the ultrasonic measurement mechanism. Then, the movement control mechanism stops the receiving unit at the position where the intensity of the ultrasonic wave is maximum by using the ultrasonic measuring mechanism and the receiving unit moving mechanism. Here, the sound velocity value is measured even if the reflected wave is shifted for various reasons such as the flow of the fluid. Here, a sound velocity measuring device capable of directly measuring the sound velocity is provided.
（請求項１０）
請求項１０記載の発明は、請求項５記載の超音波発生装置の原理を用いた音速測定装置に係る。
すなわち、超音波の発振部と、その発振部とは別体に形成した受信部とをそれぞれ複数個ずつ備え、各発振部は、全ての受信部へ超音波を発振し、発振部の数だけ超音波を受信する各受信部において、受信した全ての超音波の強度を測定可能な超音波測定機構と、その超音波測定機構と受信部移動機構とを用いて超音波の強度が最大となる超音波の経路を抽出する最大値抽出機構と、 その最大値抽出機構によって抽出された発振部および受信部の組合せに基づいて超音波の到達時間を測定する到達時間測定ユニットと、 その到達時間に基づいて音速値を測定する音速測定ユニットとを備えた音速測定装置である。
(Claim 10)
The invention according to claim 10 relates to a sound velocity measuring device using the principle of the ultrasonic generator according to claim 5.
That is, an ultrasonic oscillation unit and a plurality of reception units formed separately from the oscillation unit are provided, and each oscillation unit oscillates ultrasonic waves to all reception units, and the number of oscillation units is equal to the number of oscillation units. In each receiving unit that receives ultrasonic waves, an ultrasonic measuring mechanism capable of measuring the intensity of all the received ultrasonic waves, and the ultrasonic intensity is maximized using the ultrasonic measuring mechanism and the receiving unit moving mechanism. A maximum value extraction mechanism for extracting the path of the ultrasonic wave, a arrival time measurement unit for measuring the arrival time of the ultrasonic wave based on a combination of the oscillation section and the reception section extracted by the maximum value extraction mechanism, And a sound speed measurement unit that measures a sound speed value based on the sound speed.
（作用）
発振部をｍ個、受信部をｎ個設けたとする。各発振部は、全ての受信部へ超音波を発振する。すなわち、一の発振部がｎ個の超音波を発振するので、発振される超音波の種類はｍ×ｎ個となる。そして、発生する超音波もｍ×ｎ個となる。超音波測定機構は、ｍ×ｎ個の超音波の強度を測定し、最大となる超音波の経路を抽出する。
最大となった経路の超音波を用いることにより、誤差が最も小さくなるように音速の測定が可能な音速測定装置が提供される。
(Action)
It is assumed that m oscillation units and n reception units are provided. Each oscillating unit oscillates ultrasonic waves to all receiving units. That is, since one oscillating unit oscillates n ultrasonic waves, the number of ultrasonic waves to be oscillated is mxn. The number of generated ultrasonic waves is also m × n. The ultrasonic measurement mechanism measures the intensity of the m × n ultrasonic waves and extracts the maximum ultrasonic path.
A sound velocity measuring device capable of measuring the sound velocity so as to minimize the error by using the ultrasonic wave having the maximum path is provided.
（請求項１１）
請求項１１に記載の発明は、請求項６から請求項１０のいずれかに記載の音速測定装置を限定したものであり、異常事態を検知して警告を発することができる機能を備えている。
すなわち、定常時の音速たる定常音速値およびその定常音速値からの許容値を記憶する定常音速記憶手段と、 その定常音速記憶手段が記憶している定常音速値と音速測定ユニットにて測定された音速値との差分が前記許容値の範囲内であるか否かを判断する許容判断手段と、 その許容判断手段による判断が許容値の範囲外である場合に、警告信号を発信する警告出力手段とを備えた音速測定装置に係る。
(Claim 11)
According to an eleventh aspect of the present invention, the sound velocity measuring device according to any one of the sixth to tenth aspects is limited, and has a function of detecting an abnormal situation and issuing a warning.
That is, a steady-state sound speed value as a sound speed in a steady state and a steady-state sound speed storage means for storing an allowable value from the steady-state sound speed value, and a steady-state sound speed value and a sound speed measurement unit stored in the steady-state sound speed storage unit. Permission determining means for determining whether or not the difference from the sound speed value is within the range of the allowable value; and warning output means for transmitting a warning signal when the determination by the permission determining means is out of the range of the allowable value. And a sound velocity measuring device comprising:
（用語説明）
「定常音速値」とは、経験的、統計的に知られた値を外部から入力することとしてもよいし、運転後の所定時間内の平均値を内部で算出して記憶することとしてもよい。
「許容値」とは、一般には、経験的、統計的に知られた値を外部から入力する。または、「平均値のプラスマイナスｘ％」といった設定値を外部から入力し、その設定値から算出するようにしてもよい。
「警告信号」とは、警告音を発するスピーカを作動させるための信号であったり、運転を停止したり減速させたりするための制御信号であったり、様々である。
(Glossary)
The “steady sound velocity value” may be obtained by externally inputting a value known empirically and statistically, or may be internally calculated and stored as an average value within a predetermined time after driving. .
The "allowable value" generally inputs an empirically and statistically known value from the outside. Alternatively, a set value such as “+/− x% of the average value” may be externally input and calculated from the set value.
The “warning signal” is various such as a signal for operating a speaker that emits a warning sound, a control signal for stopping or decelerating the operation.
（作用）
定常音速記憶手段が定常時の音速たる定常音速値およびその定常音速値からの許容値を記憶している。その定常音速記憶手段が記憶している定常音速値と音速測定ユニットにて測定された音速値との差分が前記許容値の範囲内であるか否かを、許容判断手段が判断する。その許容判断手段による判断が許容値の範囲外である場合に、警告出力手段が警告信号を発信する。
ここにおいて、許容値を超える音速値の変化があった場合には、被検体に対する異常が発生したと判断することができ、警告を自動的に発信することができる。
(Action)
The steady sound speed storage means stores a steady sound speed value which is a sound speed in a steady state and an allowable value from the steady sound speed value. The permission determining means determines whether or not the difference between the steady sound velocity value stored in the steady sound velocity storage means and the sound velocity value measured by the sound velocity measuring unit is within the range of the allowable value. The warning output means sends a warning signal when the judgment by the permission judgment means is out of the range of the allowable value.
Here, when there is a change in the sound velocity value exceeding the allowable value, it can be determined that an abnormality has occurred for the subject, and a warning can be automatically transmitted.
（請求項１２）
請求項１２記載の発明は、超音波の発振部と、その発振部とは別体に形成した受信部と、その受信部を発振部に対して移動させる受信部移動機構と、受信部によって受信した超音波の強度を測定可能な超音波測定機構とを備えた超音波発生装置による音速測定方法に係る。
すなわち、超音波測定機構と受信部移動機構とを用いて超音波の強度が最大の位置を探索する探索手順と、 その探索手順によって決定された反射波強度の最大位置にて受信部を固定する受信部固定手順と、 その受信部固定手順において固定された位置にて超音波の到達時間を測定する到達時間測定手順と、 その到達時間に基づいて音速値を測定する音速測定手順とを備えた音速測定方法である。
(Claim 12)
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic oscillator, a receiver formed separately from the oscillator, a receiver moving mechanism for moving the receiver with respect to the oscillator, and a receiver for receiving. The present invention relates to a sound velocity measuring method using an ultrasonic generator including an ultrasonic measuring mechanism capable of measuring the intensity of the generated ultrasonic wave.
That is, a search procedure for searching for a position where the intensity of the ultrasonic wave is maximum using the ultrasonic measurement mechanism and the receiving unit moving mechanism, and the receiving unit is fixed at the maximum position of the reflected wave intensity determined by the search procedure. A receiving unit fixing procedure, an arrival time measuring procedure for measuring an arrival time of an ultrasonic wave at a position fixed in the receiving unit fixing procedure, and a sound velocity measuring procedure for measuring a sound velocity value based on the arrival time. This is a sound velocity measurement method.
（請求項１３）
請求項１３記載の発明は、超音波の発振部と、その発振部とは別体に形成した受信部とをそれぞれ複数個ずつ備え、各発振部は、全ての受信部へ超音波を発振し、発振部の数だけ超音波を受信する各受信部において、受信した全ての超音波の強度を測定可能な超音波測定機構を備えた超音波発生装置による音速測定方法に係る。
すなわち、超音波測定機構と受信部移動機構とを用いて超音波の強度が最大の位置を探索する探索手順と、 その探索手順によって探索された発振部および受信部の組合せに基づいて超音波の到達時間を測定する到達時間測定手順と、 その到達時間に基づいて音速値を測定する音速測定手順とを備えた音速測定方法である。
(Claim 13)
The invention according to claim 13 is provided with a plurality of ultrasonic oscillation units and a plurality of reception units formed separately from the oscillation units, and each oscillation unit oscillates the ultrasonic waves to all the reception units. The present invention relates to a sound velocity measuring method using an ultrasonic generator including an ultrasonic measuring mechanism capable of measuring the intensity of all the received ultrasonic waves in each receiving section that receives ultrasonic waves by the number of oscillators.
That is, a search procedure for searching for a position where the intensity of the ultrasonic wave is maximum using the ultrasonic measurement mechanism and the receiving section moving mechanism, and the ultrasonic wave based on the combination of the oscillation section and the reception section searched by the search procedure. This is a sound velocity measuring method including a arrival time measuring procedure for measuring an arrival time, and a sound velocity measuring procedure for measuring a sound velocity value based on the arrival time.
（請求項１４）
請求項１４記載の発明は、定常時の音速たる定常音速値およびその定常音速値からの許容値を記憶する定常音速記憶手順と、 その定常音速記憶手順にて記憶している定常音速値と音速測定手順にて測定された音速値との差分が前記許容値の範囲内であるか否かを判断する許容判断手順と、 その許容判断手順による判断が許容値の範囲外である場合に、警告信号を発信する警告出力手順とを備えた請求項１２または請求項１３のいずれかに記載の音速測定方法に係る。
(Claim 14)
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a stationary sound velocity storage procedure for storing a stationary sound velocity value as a sound velocity in a stationary state and an allowable value from the stationary sound velocity value, and a stationary sound velocity value and a sound velocity stored in the stationary sound velocity storage procedure. An allowance determination procedure for determining whether or not the difference from the sound velocity value measured in the measurement procedure is within the range of the allowable value; and a warning when the determination by the allowance determination procedure is out of the range of the allowable value. 14. A sound velocity measuring method according to claim 12, further comprising a warning output procedure for transmitting a signal.
（請求項１５）
請求項１５記載の発明は、超音波の発振部と、その発振部とは別体に形成した受信部と、その受信部を発振部に対して移動させる受信部移動機構と、受信部によって受信した超音波の強度を測定可能な超音波測定機構とを備えた超音波発生装置を用いた音速測定プログラムに係る。
そのプログラムは、超音波測定機構と受信部移動機構とを用いて超音波の強度が最大の位置を探索する探索手順と、 その探索手順によって決定された反射波強度の最大位置にて受信部を固定する受信部固定手順と、 その受信部固定手順において固定された位置にて超音波の到達時間を測定する到達時間測定手順と、 その到達時間に基づいて音速値を測定する音速測定手順とをコンピュータに実行させるためのプログラムとした音速測定プログラムである。
(Claim 15)
According to a fifteenth aspect of the present invention, an ultrasonic oscillation unit, a reception unit formed separately from the oscillation unit, a reception unit moving mechanism for moving the reception unit with respect to the oscillation unit, and reception by the reception unit The present invention relates to a sound velocity measurement program using an ultrasonic generator provided with an ultrasonic measurement mechanism capable of measuring the intensity of the generated ultrasonic wave.
The program includes a search procedure for searching for a position where the intensity of the ultrasonic wave is maximum using the ultrasonic measurement mechanism and the receiving unit moving mechanism, and a receiving unit at the maximum position of the reflected wave intensity determined by the search procedure. A receiving part fixing procedure for fixing, an arrival time measuring procedure for measuring an arrival time of the ultrasonic wave at a position fixed in the receiving part fixing procedure, and a sound velocity measuring procedure for measuring a sound velocity value based on the arrival time. This is a sound velocity measurement program that is a program to be executed by a computer.
（請求項１６）
請求項１６記載の発明は、超音波の発振部と、その発振部とは別体に形成した受信部とをそれぞれ複数個ずつ備え、各発振部は、全ての受信部へ超音波を発振し、発振部の数だけ超音波を受信する各受信部において、受信した全ての超音波の強度を測定可能な超音波測定機構を備えた超音波発生装置を用いた音速測定プログラムに係る。
そのプログラムは、超音波測定機構と受信部移動機構とを用いて超音波の強度が最大の位置を探索する探索手順と、 その探索手順によって探索された発振部および受信部の組合せに基づいて超音波の到達時間を測定する到達時間測定手順と、 その到達時間に基づいて音速値を測定する音速測定手順とをコンピュータに実行させるためのプログラムとした音速測定プログラムである。
(Claim 16)
The invention according to claim 16 is provided with a plurality of ultrasonic oscillation units and a plurality of reception units formed separately from the oscillation units, and each oscillation unit oscillates ultrasonic waves to all reception units. The present invention also relates to a sound velocity measurement program using an ultrasonic generator provided with an ultrasonic measurement mechanism capable of measuring the intensity of all received ultrasonic waves in each of the receiving units that receive ultrasonic waves by the number of oscillation units.
The program is based on a search procedure for searching for a position where the intensity of the ultrasonic wave is maximum using the ultrasonic measurement mechanism and the receiving section moving mechanism, and a combination of the oscillation section and the receiving section searched by the search procedure. It is a sound velocity measurement program as a program for causing a computer to execute a arrival time measurement procedure for measuring the arrival time of a sound wave and a sound velocity measurement procedure for measuring a sound velocity value based on the arrival time.
（請求項１７）
請求項１７記載の発明は、請求項１５または請求項１６のいずれかに記載の音速測定プログラムを限定したものである。
すなわち、 定常時の音速たる定常音速値およびその定常音速値からの許容値を記憶する定常音速記憶手順と、 その定常音速記憶手順にて記憶している定常音速値と音速測定手順にて測定された音速値との差分が前記許容値の範囲内であるか否かを判断する許容判断手順と、
その許容判断手順による判断が許容値の範囲外である場合に、警告信号を発信する警告出力手順とを備えた音速測定プログラムに係る。
(Claim 17)
According to a seventeenth aspect of the present invention, the sound velocity measuring program according to the fifteenth or sixteenth aspect is limited.
That is, a steady sound speed value that is a constant sound speed and a permissible value from the steady sound speed value are stored, and a steady sound speed value and a sound speed measurement procedure that are stored in the steady sound speed storing procedure are measured. An allowable judgment procedure for judging whether or not the difference from the sound speed value is within the range of the allowable value,
A warning output step of transmitting a warning signal when the determination by the permission determination procedure is out of the range of the permissible value.
請求項１５ないし請求項１７に係るコンピュータプログラムを、記録媒体へ記憶させて提供することもできる。ここで、「記録媒体」とは、それ自身では空間を占有し得ないプログラムを担持することができる媒体であり、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ（光磁気ディスク）、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＰＤなどである。
また、これらの発明に係るプログラムを格納したコンピュータから、通信回線を通じて他のコンピュータへ伝送することも可能である。
なお、汎用的なコンピュータを備えた超音波発生装置や音速測定装置に対して、上記のような各手段を達成可能であるようなプログラムをプリインストール、あるいはダウンロードすることで、請求項１等に係る機能を備えた超音波発生装置や、請求項６等に係る音速測定装置を形成することも可能である。
The computer program according to claims 15 to 17 may be provided by being stored in a recording medium. Here, the “recording medium” is a medium that can carry a program that cannot occupy space by itself, such as a flexible disk, a hard disk, a CD-ROM, an MO (magneto-optical disk), and a DVD-ROM. ROM, PD and the like.
Further, it is also possible to transmit the program according to the present invention from a computer storing the program to another computer via a communication line.
It should be noted that by preinstalling or downloading a program capable of achieving each of the above-described means in an ultrasonic generator or a sound velocity measuring device equipped with a general-purpose computer, the present invention can be applied to claims 1 and the like. It is also possible to form an ultrasonic generator having such a function or a sound velocity measuring device according to claim 6 or the like.
本願発明を、図面および実施形態に基づいて更に詳しく説明する。ここで使用する図面は、図１ないし図５である。 発 明 The present invention will be described in more detail based on the drawings and embodiments. The drawings used here are FIGS. 1 to 5.
（図１）
図１は、実際の配管において超音波がどのように伝播し、どのような伝播時間が掛かるかを説明するための図である。
ｘｙ座標をとり、超音波が入射する側の配管内面をｙ＝０とする。
配管の壁に超音波が入射する角度をθ１とする。
配管材料を通過する際の音速をＣ１とする。
配管内部を流れる流体を通過する際の音速をＣ２とし、流体の音速は一様とする。
配管内部を流れる流体の流速をＵ（ｙ）とする。
配管内部の流体に対する超音波の伝播角度をθ（ｙ）とする。
(Fig. 1)
FIG. 1 is a diagram for explaining how an ultrasonic wave propagates in an actual pipe and how long it takes to propagate the ultrasonic wave.
The xy coordinates are set, and the inner surface of the pipe on the side where the ultrasonic wave is incident is set to y = 0.
The angle at which the wall of the pipe ultrasound enters the theta 1.
The sound velocity when passing through the piping materials and C 1.
The speed of sound passing through the fluid flowing inside the pipe and C 2, the sound velocity of the fluid is uniform.
The flow velocity of the fluid flowing inside the pipe is defined as U (y).
The propagation angle of the ultrasonic wave to the fluid inside the pipe is defined as θ (y).
超音波の伝播経路は、以下のように表される。
また、超音波の伝播時間は、以下のように表される。
ここで、配管の壁に超音波が入射する角度θ１＝０、すなわち、配管の軸方向に対して垂直に入射したとすれば、sinθ１＝０であるから、超音波の伝播経路は、
また、超音波の伝播時間は、
次に、発達した乱流における流速分布を算出する。
配管の半径をｒ０、配管内の平均流速をＵ０ 、壁面摩擦係数をｃｆとすると、
配管の中心軸からの距離ｒ は、ｒ＝｜ｙ−ｒ０｜ となる。
したがって、流速分布Ｕ（ｙ）は以下のようになる。
The radius of the pipe r 0, the average flow velocity in the pipe U 0, when the wall friction coefficient and c f,
The distance r 1 from the center axis of the pipe is r = | y−r 0 |.
Therefore, the flow velocity distribution U (y) is as follows.
また、超音波を配管の表面に垂直に入射したとき（ θ１＝０のとき）には、反射波は、式３を０≦ｙ≦２ｒ０ の区間で積分したときの２倍の距離だけ、入射位置よりも流れ下流側にずれた位置に返ってくる。
そこで、式５の流速分布を式３に代入して、反射波の位置のずれｘｂを算出すると、以下のようになる。
Then, the displacement xb of the position of the reflected wave is calculated by substituting the flow velocity distribution of Expression 5 into Expression 3, and the result is as follows.
実際の配管において、反射波の位置のずれｘｂを算出してみる。例えば、高温高圧の水を流す大口径配管として、半径ｒ０が３００ｍｍ、流速Ｕ０が１０ｍ／ｓ、音速Ｃ２が１０３１ｍ／ｓ［５５０Ｋ（２７７℃）、７．５Ｍｐａのとき］、壁面摩擦係数が０．００３（壁面あらさが０．０３ｍｍのとき）である場合において、ｘｂを算出してみると、１２．２ｍｍとなった。この場合、ｘｂが０であるとして音速を算出する場合に比べて０．００５％の誤差が生じることとなる。 In an actual pipe, the displacement xb of the position of the reflected wave will be calculated. For example, a large-diameter pipe for flowing a high-temperature, high-pressure water, the radius r 0 is 300 mm, the flow velocity U 0 is 10 m / s, the sound velocity C 2 is 1031m / s [550K (277 ℃ ), when 7.5 MPa], wall friction When the coefficient was 0.003 (when the wall surface roughness was 0.03 mm), xb was calculated to be 12.2 mm. In this case, an error of 0.005% occurs as compared with the case where the sound velocity is calculated on the assumption that xb is 0.
また、高温高圧の水蒸気を流す大口径配管として、半径ｒ０が３００ｍｍ、流速Ｕ０が４０ｍ／ｓ、音速Ｃ２ が４９０ｍ／ｓ［５６０Ｋ（２８７℃）、７．１Ｍｐａの飽和蒸気］、壁面摩擦係数が０．００３（壁面あらさが０．０３ｍｍのとき）である場合に、ｘｂを算出してみると、１０２．７ｍｍとなった。この場合、ｘｂ が０であるとして音速を算出する場合に比べて０．３７％の誤差が生じることとなる。 Further, as a large diameter piping for flowing a high-temperature, high-pressure steam, the radius r 0 is 300 mm, the flow velocity U 0 is 40 m / s, the sound velocity C 2 is 490m / s [560K (287 ℃ ), saturated steam of 7.1 MPa], wall When the coefficient of friction was 0.003 (when the wall roughness was 0.03 mm), xb was calculated to be 102.7 mm. In this case, an error of 0.37% occurs as compared with the case where the sound speed is calculated on the assumption that xb is 0.
現在最も優れたドップラ式流量計は、理論値からの誤差が０．２％程度であるため、０．３７％の誤差であっても無視できない。そこで、流体中の音速に基づく誤差をゼロに近づけるための技術として、以下に示す実施形態を提供する。 The best Doppler type flow meter at present has an error of 0.2% from the theoretical value, so even an error of 0.37% cannot be ignored. Therefore, the following embodiment is provided as a technique for making an error based on the speed of sound in a fluid close to zero.
（図２）
図２に示すのは、発振器兼受信器を、音響レンズの焦点位置に設置する実施形態である。すなわち、超音波の発振部と受信部とを一体とした受発振部として形成し、その受発振部から発振した超音波が受発振部とは異なる位置に反射してくる場合に、その反射波を受発振部にて受信できるようにするための修正用音響レンズユニットを備えた超音波発生装置と、その超音波発生装置を用いて超音波の往復時間を測定する往復時間測定ユニットと、その往復時間に基づいて音速値を測定する音速測定ユニットとを備えた音速測定装置である。
(Fig. 2)
FIG. 2 shows an embodiment in which an oscillator / receiver is installed at a focal position of an acoustic lens. That is, when an ultrasonic oscillation unit and a reception unit are formed as an integrated receiving / oscillating unit, and the ultrasonic wave oscillated from the receiving / oscillating unit is reflected to a position different from the receiving / oscillating unit, the reflected wave An ultrasonic generator equipped with a correction acoustic lens unit for enabling the receiving and oscillating unit to receive, a reciprocating time measuring unit for measuring the reciprocating time of the ultrasonic wave using the ultrasonic generator, and the And a sound speed measurement unit that measures a sound speed value based on a round trip time.
更に詳しく説明する。受信器を兼ねた発振器は、被検体となる配管に対して、音響レンズを介して固定される。周波数ｆ０の超音波を発振する発振器およびエミッタを介して発振器が発振する超音波は、配管の軸方向に対して垂直である。また、音響レンズは、発振器が発振する超音波をその中心で通過させるように、しかも発振の際に広がった成分も配管の軸方向に対して垂直となるように、更に広がって反射してくる反射波が受信器へ集められるように、焦点位置へ配置される。したがって、発振器が発振する超音波は、音響レンズを介しても屈折することなく、配管表面および配管内の流体に対して発振される。 This will be described in more detail. The oscillator, which also serves as a receiver, is fixed to a pipe serving as a subject via an acoustic lens. The ultrasonic wave oscillated by the oscillator via the oscillator oscillating the ultrasonic wave of the frequency f 0 and the emitter is perpendicular to the axial direction of the pipe. In addition, the acoustic lens further spreads and reflects so that the ultrasonic wave oscillated by the oscillator passes at its center, and the component spread at the time of oscillation is also perpendicular to the axial direction of the pipe. It is positioned at the focal point so that the reflected waves are collected at the receiver. Therefore, the ultrasonic wave oscillated by the oscillator is oscillated with respect to the pipe surface and the fluid in the pipe without being refracted even through the acoustic lens.
被検体である流体がある流速にて流れている場合、超音波は流体の下流側へ押し流されながら配管へ反射し、更に流されながら反射波として戻ってくる。そのため、受信のための経路は本来的には下流側へずれる。しかし、音響レンズが下流側へずれた反射波を屈折させ、受信器を兼ねた発振器へ戻す。これによって、流体の流れによって経路がずれた超音波であっても、受信器を兼ねた発振器、すなわち同一箇所にて受信することができる。
なお、受信した超音波は、増幅器、ＡＤ変換器や周波数ｆ０というデータを用いて音速計算装置にて音速を算出し、コンピュータを介して表示装置に、その音速を表示する。超音波の発振から音速の表示出力までを断続的に行えば、超音波の速度をリアルタイムで把握できることとなる。
When the fluid as the subject is flowing at a certain flow rate, the ultrasonic wave is reflected on the pipe while being swept downstream of the fluid, and returns as a reflected wave while further flowing. Therefore, the path for reception is originally shifted to the downstream side. However, the acoustic lens refracts the reflected wave shifted to the downstream side, and returns the reflected wave to the oscillator also serving as the receiver. Thus, even if the ultrasonic wave is deviated in its path due to the flow of the fluid, it can be received by the oscillator also serving as the receiver, that is, by the same location.
Incidentally, the ultrasonic wave received, an amplifier, and calculates the speed of sound at the sound velocity computing device using the data of the AD converter and the frequency f 0, the display device via the computer and displays the speed of sound. If the process from the generation of the ultrasonic wave to the output of the sound speed is performed intermittently, the speed of the ultrasonic wave can be grasped in real time.
前述の例にて説明する。すなわち、半径ｒ０が３００ｍｍ、流速Ｕ０が４０ｍ／ｓ、音速Ｃ２が４９０ｍ／ｓ［５６０Ｋ（２８７℃）、７．１Ｍｐａの飽和蒸気］、壁面あらさが０．０３ｍｍである場合に、ｘｂを算出してみると、１０２．７ｍｍとなる。しかし、直径２５０ｍｍの音響レンズを介すると、受信器を兼ねた発振器において反射波を受信できた。
このような音速計測装置と現在最も優れたドップラ式流量計とを連動させれば、音速の誤差を吸収することができ、更なる精度向上に貢献する。
This will be described with reference to the above example. That is, when the radius r 0 is 300 mm, the flow velocity U 0 is 40 m / s, the sound velocity C 2 is 490 m / s [560 K (287 ° C.), 7.1 Mpa of saturated steam], and the wall roughness is 0.03 mm, x When b is calculated, it becomes 102.7 mm. However, through an acoustic lens having a diameter of 250 mm, a reflected wave could be received by an oscillator also serving as a receiver.
By linking such a sound velocity measuring device with a Doppler type flow meter, which is currently the best, it is possible to absorb a sound velocity error, which contributes to further improvement in accuracy.
（図３）
図３に示すのは、配管の曲率によって生じる超音波の広がりを、かまぼこ型音響レンズおよび球面型音響レンズで補正する実施形態である。すなわち、超音波の発振部と受信部とを一体とした受発振部として形成し、受発振部から発振した超音波が受信部に対してずれて反射してくる反射波のずれを修正するための修正機能と、発振部から発振した超音波が拡散反射する反射波を収束させるための収束機能とを備えた音響レンズユニットを備えた超音波発生装置、その超音波発生装置を用いて超音波の往復時間を測定する往復時間測定ユニット、およびその往復時間に基づいて音速値を測定する音速測定ユニットを備えた音速測定装置である。
(Fig. 3)
FIG. 3 shows an embodiment in which the spread of the ultrasonic waves caused by the curvature of the pipe is corrected by a crab-shaped acoustic lens and a spherical acoustic lens. In other words, in order to correct the deviation of the reflected wave in which the ultrasonic wave oscillated from the receiving and oscillating portion is reflected and shifted with respect to the receiving portion, the ultrasonic oscillating portion and the receiving portion are formed as an integrated receiving and oscillating portion. Generator provided with an acoustic lens unit having a correction function of (1) and a convergence function for converging a reflected wave in which ultrasonic waves oscillated from an oscillating unit are diffusely reflected, and an ultrasonic wave using the ultrasonic generator. And a sound speed measuring device including a sound speed measuring unit for measuring a sound speed value based on the round trip time.
更に詳しく説明する。図２に示す実施形態との相違点は、二種類の音響レンズによるユニットを採用している点、および被検体が円形断面である配管である点である。配管内面及び外面には曲率があるため、超音波は配管の表面と外面で屈折するとともに、反射する面でも進行方向が変化する。そのために、受信器を兼ねた発振器へ戻ってくる超音波（反射波）は拡散している。
その拡散した反射波をかまぼこ型音響レンズが収束させ、更に球面型音響レンズを介することによって、音速値を測定可能である。
This will be described in more detail. The difference from the embodiment shown in FIG. 2 is that a unit using two types of acoustic lenses is employed, and that the subject is a pipe having a circular cross section. Since the inner and outer surfaces of the pipe have a curvature, the ultrasonic wave is refracted on the surface and the outer surface of the pipe, and the traveling direction also changes on the reflecting surface. For this reason, the ultrasonic waves (reflected waves) returning to the oscillator also serving as the receiver are diffused.
The sound wave value can be measured by converging the diffused reflected wave by the circular acoustic lens and further passing through the spherical acoustic lens.
（図４）
図４に示すのは、配管にガイドレールを取り付けて受信器が直線上を移動するようにするとともに、受信器を少しずつ確実に動かすために、ねじが回転する方式の自動移送装置を取り付けた実施形態である。また、この実施形態においては、フィードバック制御によって受信器を反射波が最も強い位置に移動させることとしている。更に、図示を省略しているが、受信器と配管との間には、音響レンズを配置し、その音響レンズの焦点位置に受信器を配置している。
この実施形態においては、受信器の自動移送装置およびそのピーク位置検出装置を用いたフィードバック制御にて、大まかな位置へ受信器を配置し、その配置にて受信する超音波が少々ずれていたとしても、音響レンズにて収束させて受信するものである。なお、フィードバック制御が極めて高い精度で行える場合には、音響レンズユニットを省略することも可能である。
(FIG. 4)
As shown in FIG. 4, a guide rail is attached to the pipe so that the receiver moves in a straight line, and an automatic transfer device of a type in which a screw rotates is attached to surely move the receiver little by little. It is an embodiment. In this embodiment, the receiver is moved to the position where the reflected wave is strongest by the feedback control. Further, although not shown, an acoustic lens is disposed between the receiver and the pipe, and the receiver is disposed at a focal position of the acoustic lens.
In this embodiment, the feedback control using the automatic transfer device of the receiver and its peak position detection device, the receiver is arranged at a rough position, and the ultrasonic wave received by the arrangement is slightly shifted. Are received by being converged by an acoustic lens. When the feedback control can be performed with extremely high accuracy, the acoustic lens unit can be omitted.
図４中、想像線で描いてある位置Ｂでの受信器は、配管を挟んで発振器と反対側に位置させた場合を示している。この場合でも、受信器と配管との間には、音響レンズを配置する。配管を挟んで発振器と反対側に位置させる実施形態は、配管の軸方向に発振器と受信器とを並列させて設置するスペースを確保できないような場合や、配管の材質などによって反射波が弱いような場合などに有効である。
なお、発振器による超音波の発振方向を配管の表面に対して垂直に設置することが困難な場合には、発振器と配管との間にも音響レンズを配置することとしてもよい。
FIG. 4 shows a case where the receiver at the position B drawn by the imaginary line is located on the opposite side of the oscillator with respect to the pipe. Also in this case, an acoustic lens is arranged between the receiver and the pipe. In the embodiment that is located on the opposite side to the oscillator with the pipe in between, such a case that it is not possible to secure a space for installing the oscillator and the receiver in parallel in the axial direction of the pipe, or that the reflected wave is weak due to the material of the pipe and the like. It is effective in such cases.
If it is difficult to set the oscillation direction of the ultrasonic waves by the oscillator perpendicular to the surface of the pipe, an acoustic lens may be provided between the oscillator and the pipe.
（図５）
図５には、音速管理ユニットを中心とした警告システムの構成図を示している。
この警告システムは、音速測定ユニット、音速管理ユニットおよび警告ユニットからなる。そして音速管理ユニットは、データ入力手段と、定常時の音速たる定常音速値およびその定常音速値からの許容値を記憶する定常音速記憶手段と、その定常音速記憶手段が記憶している定常音速値と音速測定ユニットにて測定された音速値との差分が前記許容値の範囲内であるか否かを判断する許容判断手段と、 その許容判断手段による判断が許容値の範囲外である場合に、警告信号を発信する警告出力手段とを備えている。
(FIG. 5)
FIG. 5 shows a configuration diagram of a warning system centering on the sound speed management unit.
This warning system includes a sound speed measurement unit, a sound speed management unit, and a warning unit. The sound speed management unit includes a data input unit, a steady sound speed storage unit that stores a steady sound speed value as a sound speed in a steady state and an allowable value from the steady sound speed value, and a steady sound speed value stored in the steady sound speed storage unit. Determining whether or not the difference between the sound speed value measured by the sound speed measuring unit and the sound speed value is within the range of the allowable value.If the determination by the allowable determining unit is out of the range of the allowable value, And warning output means for transmitting a warning signal.
前述した実施形態のいずれかにて形成される超音波発生装置およびそれを用いた音速測定装置からなる音速測定ユニットからは、リアルタイムで音速値を音速管理ユニットのデータ入力手段へ入力する。また、データ入力手段へは、管理者が定常音速値および許容値を入力する。なお、定常音速値については、音速測定ユニットが測定した平均音速を自動入力することとしてもよいし、データ入力手段へ随時入力された音速値から平均音速を算出して自動設定することとしてもよい。 (4) A sound velocity value is input in real time from a sound velocity measuring unit including the ultrasonic wave generator formed in any one of the above-described embodiments and a sound velocity measuring apparatus using the same to the data input means of the sound velocity managing unit. Further, the administrator inputs a steady sound velocity value and an allowable value to the data input means. As for the steady sound velocity value, the average sound velocity measured by the sound velocity measuring unit may be automatically inputted, or the average sound velocity may be calculated from the sound velocity value inputted to the data input means at any time, and may be automatically set. .
定常音速記憶手段が定常時の音速たる定常音速値およびその定常音速値からの許容値を記憶している。その定常音速記憶手段が記憶している定常音速値と音速測定ユニットにて測定された音速値との差分が前記許容値の範囲内であるか否かを、許容判断手段が判断する。その許容判断手段による判断が許容値の範囲外である場合に、警告出力手段が警告ユニットに対して警告信号を発信する。
ここにおいて、許容値を超える音速値の変化があった場合には、被検体に対する異常が発生したと判断することができ、警告を自動的に発信することができる。
The steady sound speed storage means stores a steady sound speed value which is a sound speed in a steady state and an allowable value from the steady sound speed value. The permission determining means determines whether or not the difference between the steady sound velocity value stored in the steady sound velocity storage means and the sound velocity value measured by the sound velocity measuring unit is within the range of the allowable value. If the determination by the permission determining means is out of the range of the allowable value, the warning output means sends a warning signal to the warning unit.
Here, when there is a change in the sound velocity value exceeding the allowable value, it can be determined that an abnormality has occurred for the subject, and a warning can be automatically transmitted.
請求項１から請求項５記載の発明によれば、設置場所が限られているような場合でも音速値を測定可能な超音波発生装置を提供することができた。
また、請求項６および請求項１１記載の発明によれば、設置場所が限られているような場合でも音速値を測定可能な音速測定装置を提供することができた。
また、請求項１２から請求項１４記載の発明によれば、設置場所が限られているような場合でも音速値を測定可能な音速測定方法を提供することができた。
また、請求項１５から請求項１７記載の発明によれば、設置場所が限られているような場合でも音速値を測定可能な音速測定方法を実現するためのコンピュータプログラムを提供することができた。
According to the first to fifth aspects of the present invention, it is possible to provide an ultrasonic generator capable of measuring a sound velocity value even when an installation place is limited.
Further, according to the inventions set forth in claims 6 and 11, it is possible to provide a sound velocity measuring device capable of measuring a sound velocity value even when an installation place is limited.
Further, according to the invention of claims 12 to 14, it is possible to provide a sound velocity measuring method capable of measuring a sound velocity value even when the installation place is limited.
According to the invention of claims 15 to 17, it is possible to provide a computer program for realizing a sound velocity measuring method capable of measuring a sound velocity value even when the installation place is limited. .
Claims (17)
超音波の発振部と受信部とを一体とした受発振部として形成し、
その受発振部から発振した超音波が受発振部とは異なる位置に反射してくる場合に、その反射波を受発振部にて受信できるようにするための修正用音響レンズユニットを備えた超音波発生装置。 In an ultrasonic generator that oscillates an ultrasonic wave and receives a reflected wave of the oscillated ultrasonic wave,
Forming an ultrasonic oscillation unit and a reception unit as an integrated reception / oscillation unit,
When an ultrasonic wave oscillated from the oscillation unit is reflected to a position different from the oscillation unit, the ultrasonic wave unit includes a correction acoustic lens unit for enabling the reflected wave to be received by the oscillation unit. Sound wave generator.
超音波の発振部と受信部とを一体とした受発振部として形成し、
その受発振部から発振した超音波が拡散反射する場合に、その反射波を受発振部にて受信できるようにするための収束用音響レンズユニットを備えた超音波発生装置。 In an ultrasonic generator that oscillates an ultrasonic wave and receives a reflected wave of the oscillated ultrasonic wave,
Forming an ultrasonic oscillation unit and a reception unit as an integrated reception / oscillation unit,
An ultrasonic wave generator comprising a converging acoustic lens unit for allowing an ultrasonic wave oscillated from the oscillation unit to be reflected and received by the oscillation unit when the ultrasonic wave is diffusely reflected.
超音波の発振部と受信部とを一体とした受発振部として形成し、
受発振部から発振した超音波が受信部に対してずれて反射してくる反射波のずれを修正するための修正機能と、
発振部から発振した超音波が拡散反射する反射波を収束させるための収束機能とを備えた音響レンズユニットを備えた超音波発生装置。 In an ultrasonic generator that oscillates an ultrasonic wave and receives a reflected wave of the oscillated ultrasonic wave,
Forming an ultrasonic oscillation unit and a reception unit as an integrated reception / oscillation unit,
A correction function for correcting the deviation of the reflected wave in which the ultrasonic wave oscillated from the receiving and oscillating unit is displaced and reflected with respect to the receiving unit,
An ultrasonic generator including an acoustic lens unit having a convergence function for converging a reflected wave of an ultrasonic wave oscillated from an oscillating unit, which is diffusely reflected.
超音波の発振部と、その発振部とは別体に形成した受信部と、
発振部から発振した超音波が受信部の設置位置とは異なる位置に向かってくる場合に、その超音波を受信部にて受信できるようにするための音響レンズユニットを備えた超音波発生装置。 In an ultrasonic generator that oscillates ultrasonic waves and receives the oscillated ultrasonic waves,
An ultrasonic oscillation unit, a reception unit formed separately from the oscillation unit,
When the ultrasonic wave oscillated from the oscillating unit is directed to a position different from the installation position of the receiving unit, the ultrasonic generating device includes an acoustic lens unit for enabling the receiving unit to receive the ultrasonic wave.
超音波の発振部と、
その発振部とは別体に形成した受信部とをそれぞれ複数個ずつ備え、
各発振部は、全ての受信部へ超音波を発振し、
発振部の数だけ超音波を受信する各受信部において、受信した全ての超音波の強度を測定可能な超音波測定機構と、
その超音波測定機構と受信部移動機構とを用いて超音波の強度が最大となる超音波の経路を抽出する最大値抽出機構とを備えた超音波発生装置。 In an ultrasonic generator that oscillates ultrasonic waves and receives the oscillated ultrasonic waves,
An ultrasonic oscillator,
A plurality of receiving units formed separately from the oscillating unit are provided,
Each oscillating unit oscillates ultrasonic waves to all receiving units,
An ultrasonic measurement mechanism capable of measuring the intensity of all received ultrasonic waves in each receiving unit that receives ultrasonic waves by the number of oscillation units,
An ultrasonic generator including a maximum value extracting mechanism for extracting a path of an ultrasonic wave having the maximum intensity of the ultrasonic wave using the ultrasonic measuring mechanism and the receiving unit moving mechanism.
その超音波発生装置を用いて超音波の往復時間を測定する往復時間測定ユニットと、
その往復時間に基づいて音速値を測定する音速測定ユニットとを備えた音速測定装置。 When the ultrasonic wave oscillating unit and the receiving unit are formed as an integrated receiving and oscillating unit, and the ultrasonic wave oscillated from the receiving and oscillating unit is reflected at a position different from the receiving and oscillating unit, the reflected wave is received. An ultrasonic generator including a correction acoustic lens unit for receiving by the oscillation unit,
A round-trip time measurement unit that measures the round-trip time of the ultrasonic wave using the ultrasonic generator,
A sound velocity measuring unit for measuring a sound velocity value based on the round trip time.
その超音波発生装置を用いて超音波の往復時間を測定する往復時間測定ユニットと、
その往復時間に基づいて音速値を測定する音速測定ユニットとを備えた音速測定装置。 An ultrasonic oscillation unit and a reception unit are formed as an integrated reception / oscillation unit so that when the ultrasonic wave oscillated from the oscillation unit is diffusely reflected, the reflected wave can be received by the oscillation unit. An ultrasonic generator having an acoustic lens unit for convergence for
A round-trip time measurement unit that measures the round-trip time of the ultrasonic wave using the ultrasonic generator,
A sound velocity measuring unit for measuring a sound velocity value based on the round trip time.
その超音波発生装置を用いて超音波の往復時間を測定する往復時間測定ユニット、
およびその往復時間に基づいて音速値を測定する音速測定ユニットを備えた音速測定装置。 Modification to form the ultrasonic oscillation part and the reception part as an integrated reception and oscillation part, and to correct the deviation of the reflected wave that the ultrasonic wave oscillated from the reception and oscillation part is shifted and reflected to the reception part An ultrasonic generator including an acoustic lens unit having a function and a convergence function for converging a reflected wave in which ultrasonic waves oscillated from an oscillating unit are diffusely reflected,
A round-trip time measurement unit that measures the round-trip time of ultrasonic waves using the ultrasonic generator,
And a sound speed measuring unit including a sound speed measuring unit for measuring a sound speed value based on the round trip time.
その超音波発生装置を用いて超音波の到達時間を測定する到達時間測定ユニット、
およびその到達時間に基づいて音速値を測定する音速測定ユニットを備えた音速測定装置。 An ultrasonic oscillator, and a receiver formed separately from the oscillator to receive the ultrasonic wave oscillated by the oscillator, and a position where the ultrasonic wave oscillated from the oscillator is different from the installation position of the receiver. When coming toward, an ultrasonic generator including an acoustic lens unit for allowing the ultrasonic wave to be received by the receiver,
An arrival time measuring unit that measures the arrival time of the ultrasonic wave using the ultrasonic generator,
And a sound velocity measuring unit for measuring a sound velocity value based on the arrival time.
その発振部とは別体に形成した受信部とをそれぞれ複数個ずつ備え、
各発振部は、全ての受信部へ超音波を発振し、発振部の数だけ超音波を受信する各受信部において、受信した全ての超音波の強度を測定可能な超音波測定機構と、
その超音波測定機構と受信部移動機構とを用いて超音波の強度が最大となる超音波の経路を抽出する最大値抽出機構と、
その最大値抽出機構によって抽出された発振部および受信部の組合せに基づいて超音波の到達時間を測定する到達時間測定ユニットと、
その到達時間に基づいて音速値を測定する音速測定ユニットとを備えた音速測定装置。 An ultrasonic oscillator,
A plurality of receiving units formed separately from the oscillating unit are provided,
Each oscillating unit oscillates ultrasonic waves to all receiving units, and in each receiving unit that receives ultrasonic waves by the number of oscillating units, an ultrasonic measuring mechanism that can measure the intensity of all received ultrasonic waves,
A maximum value extraction mechanism that extracts the path of the ultrasonic wave at which the intensity of the ultrasonic wave is maximum using the ultrasonic measurement mechanism and the receiving unit moving mechanism,
An arrival time measurement unit that measures the arrival time of the ultrasonic wave based on a combination of the oscillation unit and the reception unit extracted by the maximum value extraction mechanism,
A sound speed measurement unit for measuring a sound speed value based on the arrival time.
その定常音速記憶手段が記憶している定常音速値と音速測定ユニットにて測定された音速値との差分が前記許容値の範囲内であるか否かを判断する許容判断手段と、
その許容判断手段による判断が許容値の範囲外である場合に、警告信号を発信する警告出力手段とを備えた請求項６から請求項１０のいずれかに記載の音速測定装置。 Steady sound speed storage means for storing a steady sound speed value as a sound speed at a steady state and an allowable value from the steady sound speed value,
Permissible determining means for determining whether or not the difference between the constant sound velocity value stored by the constant sound velocity storage means and the sound velocity value measured by the sound velocity measuring unit is within the range of the permissible value,
The sound velocity measuring device according to any one of claims 6 to 10, further comprising warning output means for transmitting a warning signal when the determination by the permission determining means is out of the range of the allowable value.
超音波測定機構と受信部移動機構とを用いて超音波の強度が最大の位置を探索する探索手順と、
その探索手順によって決定された超音波強度の最大位置にて受信部を固定する受信部固定手順と、
その受信部固定手順において固定された位置にて超音波の到達時間を測定する到達時間測定手順と、
その到達時間に基づいて音速値を測定する音速測定手順とを備えた音速測定方法。 Oscillator for ultrasound, a receiver formed separately from the oscillator, a receiver moving mechanism that moves the receiver relative to the oscillator, and the strength of ultrasonic waves received by the receiver can be measured A method of measuring the speed of sound by an ultrasonic generator having a simple ultrasonic measurement mechanism,
A search procedure for searching for a position where the intensity of the ultrasonic wave is maximum using the ultrasonic measurement mechanism and the receiving unit moving mechanism,
A receiving unit fixing procedure for fixing the receiving unit at the maximum position of the ultrasonic intensity determined by the search procedure,
Arrival time measurement procedure for measuring the arrival time of the ultrasonic wave at a position fixed in the receiving unit fixing procedure,
A sound velocity measurement procedure for measuring a sound velocity value based on the arrival time.
超音波測定機構と受信部移動機構とを用いて超音波の強度が最大の位置を探索する探索手順と、
その探索手順によって探索された発振部および受信部の組合せに基づいて超音波の到達時間を測定する到達時間測定手順と、
その到達時間に基づいて音速値を測定する音速測定手順とを備えた音速測定方法。 An ultrasonic oscillation unit and a plurality of receiving units formed separately from the oscillation unit are provided, and each oscillation unit oscillates an ultrasonic wave to all the receiving units, and the number of the ultrasonic waves is equal to the number of the oscillation units. In each receiving unit that receives the, a sound velocity measuring method by an ultrasonic generator having an ultrasonic measuring mechanism capable of measuring the intensity of all received ultrasonic waves,
A search procedure for searching for a position where the intensity of the ultrasonic wave is maximum using the ultrasonic measurement mechanism and the receiving unit moving mechanism,
An arrival time measurement procedure for measuring the arrival time of the ultrasonic wave based on the combination of the oscillation unit and the reception unit searched by the search procedure,
A sound velocity measurement procedure for measuring a sound velocity value based on the arrival time.
その定常音速記憶手順にて記憶している定常音速値と音速測定手順にて測定された音速値との差分が前記許容値の範囲内であるか否かを判断する許容判断手順と、
その許容判断手順による判断が許容値の範囲外である場合に、警告信号を発信する警告出力手順とを備えた請求項１２または請求項１３のいずれかに記載の音速測定方法。 A steady sound speed storage procedure for storing a steady sound speed value that is a sound speed at a steady state and an allowable value from the steady sound speed value,
An allowance determination procedure for determining whether the difference between the steady sound velocity value stored in the steady sound velocity storage procedure and the sound velocity value measured in the sound velocity measurement procedure is within the range of the allowable value,
14. The sound velocity measuring method according to claim 12, further comprising a warning output step of transmitting a warning signal when the determination by the permission determination procedure is out of the range of the allowable value.
そのプログラムは、超音波測定機構と受信部移動機構とを用いて超音波の強度が最大の位置を探索する探索手順と、
その探索手順によって決定された反射波強度の最大位置にて受信部を固定する受信部固定手順と、
その受信部固定手順において固定された位置にて超音波の到達時間を測定する到達時間測定手順と、
その到達時間に基づいて音速値を測定する音速測定手順とをコンピュータに実行させるためのプログラムとした音速測定プログラム。 Oscillator for ultrasound, a receiver formed separately from the oscillator, a receiver moving mechanism that moves the receiver relative to the oscillator, and the strength of ultrasonic waves received by the receiver can be measured A sound velocity measurement program using an ultrasonic generator having a simple ultrasonic measurement mechanism,
The program uses an ultrasonic measurement mechanism and a receiving unit moving mechanism to search for a position where the intensity of the ultrasonic wave is maximum,
A receiver fixing procedure for fixing the receiver at the maximum position of the reflected wave intensity determined by the search procedure,
Arrival time measurement procedure for measuring the arrival time of the ultrasonic wave at a position fixed in the receiving unit fixing procedure,
A sound velocity measurement program for causing a computer to execute a sound velocity measurement procedure for measuring a sound velocity value based on the arrival time.
そのプログラムは、超音波測定機構と受信部移動機構とを用いて超音波の強度が最大の位置を探索する探索手順と、
その探索手順によって探索された発振部および受信部の組合せに基づいて超音波の到達時間を測定する到達時間測定手順と、
その到達時間に基づいて音速値を測定する音速測定手順とをコンピュータに実行させるためのプログラムとした音速測定プログラム。 An ultrasonic oscillation unit and a plurality of receiving units formed separately from the oscillation unit are provided.Each of the oscillation units oscillates ultrasonic waves to all the receiving units, and the number of ultrasonic units is equal to the number of the oscillation units. In each receiving unit for receiving the ultrasonic velocity measurement program using an ultrasonic generator having an ultrasonic measurement mechanism capable of measuring the intensity of all received ultrasonic waves,
The program uses an ultrasonic measurement mechanism and a receiving unit moving mechanism to search for a position where the intensity of the ultrasonic wave is maximum,
An arrival time measurement procedure for measuring the arrival time of the ultrasonic wave based on the combination of the oscillation unit and the reception unit searched by the search procedure,
A sound velocity measurement program for causing a computer to execute a sound velocity measurement procedure for measuring a sound velocity value based on the arrival time.
その定常音速記憶手順にて記憶している定常音速値と音速測定手順にて測定された音速値との差分が前記許容値の範囲内であるか否かを判断する許容判断手順と、
その許容判断手順による判断が許容値の範囲外である場合に、警告信号を発信する警告出力手順とを備えた請求項１５または請求項１６のいずれかに記載の音速測定プログラム。 A steady sound speed storage procedure for storing a steady sound speed value that is a sound speed at a steady state and an allowable value from the steady sound speed value,
An allowance determination procedure for determining whether the difference between the steady sound velocity value stored in the steady sound velocity storage procedure and the sound velocity value measured in the sound velocity measurement procedure is within the range of the allowable value,
17. The sound velocity measurement program according to claim 15, further comprising: a warning output step of transmitting a warning signal when the determination by the permission determination procedure is out of the range of the allowable value.
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006053082A (en) * | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Hitachi Ltd | Core flow rate measuring instrument |
| JP2007211964A (en) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Tokyo Gas Co Ltd | Method and system for distinguishing gas replacement state in gas piping |
| US8387116B2 (en) | 2007-12-28 | 2013-02-26 | Mekiki Co., Ltd. | Attribute information authentication apparatus, attribute information authentication method, and storage medium for storing computer program |
| JP2013530393A (en) * | 2010-06-03 | 2013-07-25 | シェブロン ユー．エス．エー．インコーポレイテッド | Apparatus and method for generating a beam of acoustic energy in a borehole and their applications |
| JP2015081865A (en) * | 2013-10-23 | 2015-04-27 | 富士電機株式会社 | Fluid type discrimination device and fluid type discrimination method |
| KR101533539B1 (en) * | 2014-12-17 | 2015-07-03 | 성균관대학교산학협력단 | Method and apparatus for remotely idendifyiing fluid materials in pipe object |
-
2003
- 2003-09-18 JP JP2003326032A patent/JP2004132978A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006053082A (en) * | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Hitachi Ltd | Core flow rate measuring instrument |
| JP4656889B2 (en) * | 2004-08-13 | 2011-03-23 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | Core flow measurement device |
| JP2007211964A (en) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Tokyo Gas Co Ltd | Method and system for distinguishing gas replacement state in gas piping |
| US8387116B2 (en) | 2007-12-28 | 2013-02-26 | Mekiki Co., Ltd. | Attribute information authentication apparatus, attribute information authentication method, and storage medium for storing computer program |
| JP2013530393A (en) * | 2010-06-03 | 2013-07-25 | シェブロン ユー．エス．エー．インコーポレイテッド | Apparatus and method for generating a beam of acoustic energy in a borehole and their applications |
| JP2015081865A (en) * | 2013-10-23 | 2015-04-27 | 富士電機株式会社 | Fluid type discrimination device and fluid type discrimination method |
| KR101533539B1 (en) * | 2014-12-17 | 2015-07-03 | 성균관대학교산학협력단 | Method and apparatus for remotely idendifyiing fluid materials in pipe object |
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