JP2004309450A - 超音波を用いた比重（濃度）測定装置及びその方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】開示された本発明は、電気信号を超音波に変換する手段、 超音波を電気信号に変換する手段及び超音波の発生と検知が可能な手段を利用して超音波の伝搬速度を測定し、測定された超音波の伝搬速度を利用して媒質の密度及び温度の変化を認識し、認識された媒質の密度及び温度の変化を利用して媒質の比重（濃度）を測定するための超音波を用いた比重（濃度）測定装置及びその方法を提供する。
【解決手段】本発明は、少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象を表示部に表示させて、使用者が選択できるようにし、前記使用者により選択された被測定の媒体対象に対して超音波の伝搬速度を測定し、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を読み入れて前記測定された超音波の伝搬速度を代入させる制御手段； 及び前記の比重（濃度）換算式により自動的に演算された比重（濃度）を表示する表示手段；から構成されたことを特徴とする。
【選択図】 図３
【解決手段】本発明は、少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象を表示部に表示させて、使用者が選択できるようにし、前記使用者により選択された被測定の媒体対象に対して超音波の伝搬速度を測定し、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を読み入れて前記測定された超音波の伝搬速度を代入させる制御手段； 及び前記の比重（濃度）換算式により自動的に演算された比重（濃度）を表示する表示手段；から構成されたことを特徴とする。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を用いた比重（濃度）測定装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
より詳しくは、超音波の伝搬速度を測定し、測定された超音波の伝搬速度を利用して媒質の密度及び温度の変化を認識し、認識された媒質の密度及び温度の変化を利用して媒質の比重（濃度）を測定するための超音波を用いた比重（濃度）測定装置及びその方法に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
一般的に、ガソリン車、ディーゼル車に無関係に、車両にはエンジンの始動、点火、照明及びその他の電装品の電源に使用するようにバッテリー（１０）が搭載されるが、図１及び図２は自動車用バッテリーが装着された状態及び産業用バッテリー（１０−１）の構造を示す図面である。
【０００４】
前記車両用バッテリー（１０）は、図１に示されたように、上端部両側には異なる金属からなる陽極端子（１１）と陰極端子（１２）とが具備されており、電解液と共に車両用バッテリー（１０）を成すようになる。
【０００５】
前記陽極端子（１１）を導体に連結すると、各電極の作用物質と電解液が有する化学的エネルギーを電気的エネルギーに作り出すことができ、前記作用物質は主に鉛が使用され、電解液は純度の高い無色、無臭の薄い硫酸を使用するが、前記薄い硫酸中に鉛を入れるのが最も有利であるということが研究され、現在車両用バッテリー（１０）の作用物質は主に鉛を使用する。
【０００６】
前記電解液の比重（濃度）は、バッテリー（１０）が完全充電状態時、２０℃で１．２４０、１．２６０、１．２８０の３種類を使用し、熱帯地では１．２４０、温帯地では１．２６０、寒冷地では１．２８０を使用する等寒暖により区分して使用するが、韓国では一般的に１．２６０（２０℃）を基準とする。
【０００７】
前記電解液の比重（濃度）が１．２６０で車両用バッテリー（１０）の電圧は１３．５Ｖで１００％充電状態であり、一定期間が経ると放電して電解液の比重（濃度）が減少し、電圧も減少するようになるが、温度が高いほど放電量が多くなる。
【０００８】
したがって、前記車両用バッテリー（１０）が放電されると再度充電しなければならないが、前記車両用バッテリー（１０）の上端部にはヒドロメーター（Ｈｙｄｒｏｍｅｔｅｒ）（１４）が具備され、前記車両用バッテリー（１０）の充電状態を光の明るさで表示するようになる。
【０００９】
しかし、従来には、前記バッテリーの電解液の比重（濃度）が１．０６０以下に減少するようになり、前記バッテリーの電圧が９Ｖ以下に減少するようになると、前記バッテリーを再度充電させても再使用が困難になるが、前記のように車両用バッテリーの上端部に具備されて前記バッテリーの充電状態を表示するヒドロメーターが光の明るさで表示されるため、昼間の場合、前記ヒドロメーターの光の明るさを正しく判断することが困難であり、正確なバッテリーの充電状態を分かることが出来なくなり、充電時期を失うという問題点があった。
【００１０】
前記のような問題点を解決するために、車両用バッテリーに電解液の比重（濃度）を簡易で正確に測定できる比重（濃度）計を要求するに至った。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような要求に応じるために案出されたものであって、本発明は、電気信号を超音波に変換する手段、超音波を電気信号に変換する手段及び超音波の発生と検知が可能な手段を利用して超音波の伝搬速度を測定し、測定された超音波の伝搬速度を利用して媒質の密度及び温度の変化を認識し、認識された媒質の密度及び温度の変化を利用して媒質の比重（濃度）を測定するための超音波を用いた比重（濃度）測定装置及びその方法を提供することにその目的がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の一実施例として、少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象を表示部に表示させて、使用者が選択できるようにし、前記使用者により選択された被測定の媒体対象に対して超音波の伝搬速度を測定し、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を読み入れて前記測定された超音波の伝搬速度を代入させる制御手段； 及び前記比重（濃度）換算式により自動的に演算された比重（濃度）を表示する表示手段；から構成されたことを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）測定装置を含み、上述した課題を解決する。
【００１３】
また、本発明の他の実施例として、本発明は、使用者の操作に応じて電源を供給又は遮断できる電源ボタンと、電圧測定を要請するための電圧測定ボタンとを具備している操作部と； 電気信号を入力されて超音波に変換し、前記超音波を入力されて電気信号に変換する送／受波部と； 測定時間が一致するように基準時刻に利用される基準パルスを発生する基準パルス発生部と； 前記基準パルス発生部から基準パルスを入力されて、制御用クロック及び超音波送信用パルスをそれぞれ分周して供給するパルス分周部と； 外部から入力される送信開始信号に応じて前記パルス分周部から入力される超音波送信用パルスを、予め設定された個数のパルスを生成させて出力する送信パルス計数部と、前記制御部から入力される制御信号に応じて前記送信パルス計数部により生成されたパルスが送／受波部に送出されるようにし、予め設定された送信個数のパルスが送信された場合、パルスが伝送されることを中断する送信パルス制御部とから構成された送信駆動部と； 前記送／受波部から受信されたパルスを予め設定されたレベルだけ増幅させ、波形を整形して出力する受信増幅及び波形整形部と、前記送信パルス制御部から入力される計数開始信号に応じて前記基準パルス部から入力されるパルスを計数し、外部から入力される計数中断信号に応じて基準パルスの計数動作を中断する受信パルス計数部と、前記送信パルス制御部から入力される計数開始信号に応じて前記受信増幅及び波形整形部から受信されるパルスを計数し、計数結果パルスの個数が予め設定された個数と一致する場合、受信完了信号を出力する前記送信パルス計数部から入力される計数信号を比較値とし、予め設定されたパルスの個数を基準値として、前記比較値と基準値とが一致する場合、前記受信パルス計数部に計数中断信号を出力する一方、（受信完了信号を出力する）受信パルス制御部とから構成された受信駆動部と； 液体の温度を測定する温度測定部と； 外部から入力される制御信号に応じて表示可能な計測情報を出力する表示部と； 使用者が前記操作部の電源ボタンを操作して電源が供給されると、前記パルス分周部から入力される制御用クロックに応じてオートセッティング（ＡＵＴＯ ＳＥＴＴＩＮＧ）過程を遂行した後、 前記送信パルス計数部に送信開始信号を出力し、 受信完了信号が入力されるまで待機状態を維持し、前記受信パルス計数部から受信完了信号が入力されると、送信から受信まで掛った時間をカウントして比重（濃度）を測定し、測定された比重（濃度）と前記温度測定部で測定された温度が前記表示部に表示されるようにする一方、前記使用者が前記操作部の電圧測定要請ボタンを操作して電圧測定要請信号が入力されると、電圧測定制御信号を出力して測定された電圧が前記表示部を介して表示されるようにする制御部と； 前記制御部の電圧測定制御信号に応じて蓄電池の端子電圧を測定する電圧測定部と； 前記制御部の制御に応じて前記測定された比重（濃度）、温度及び電圧に対するデータが外部に伝送できるようにする送信部と；を含んで構成されたことを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）測定装置を含み、上述した課題を解決する。
【００１４】
また、前記受信増幅及び波形整形部は、超音波信号からＤＣ成分を除去して超音波信号を増幅させる１段から構成された非反転増幅器と、前記増幅された超音波信号の振幅を一定に維持するようにする対数増幅器と、ＯＦＦＳＥＴ値を入力させて一定のレベル以上の超音波信号のみが出力されるようにする半波整流回路と、前記半波整流回路で整流された半波を上昇と下降においてエッジが形成されるようにする微分回路と、ゼロボルトデテクター（ＺＥＲＯ ＶＯＬＴ ＤＥＴＥＣＴＯＲ）として、前記超音波信号の基準点を抽出して整形波の超音波信号を矩形波の超音波信号に生成する比較器と、前記超音波信号から不要な短い信号を除去する積分回路と、前記矩形波の超音波信号を再整形し、再整形された矩形波から雑音信号を除去した後に出力するシュミットトリガー回路と、前記対数増幅器の勾配角を調節して増幅度を変化させるスロープ（ＳＬＰＯＥ）調整器とを含んで構成されたことを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）測定装置として、上述した課題を解決する。
【００１５】
また、前記制御部は、 前記温度測定部又は前記電圧測定部を介して温度又は電圧測定時に前記送受波部に供給される電源が遮断されるようにする一方、予め設定された時間内に所定の被測定媒体に対する比重（濃度）測定が行われない場合、自動的に不要な部分の電源が遮断されるようにすることを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）測定装置として、上述した課題を解決する。
【００１６】
また、前記制御部は、前記使用者が被測定の媒体対象の種類を選択できるように前記表示部を介して被測定の媒体対象が表示されるようにする一方、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を格納しており、前記使用者の意図によって被測定の媒体対象の種類による比重（濃度）測定換算式のデータを利用して演算した後、その結果が前記表示部を介して出力することを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）を測定する測定装置として、上述した課題を解決する。
【００１７】
また、前記制御部は、少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象に対して連続測定を遂行する場合、被測定の媒体対象別の固有番号を発行し、前記固有番号に対応して測定データが格納されるように制御することを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）測定装置として、上述した課題を解決する。
【００１８】
また、本発明の他の実施例として、本発明の方法は、（１）少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象を表示部に表示させて、使用者が選択できるようにするステップ；（２）前記使用者により選択された被測定の媒体対象に対して超音波の伝搬速度を測定し、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を読み入れて、前記測定された超音波の伝搬速度を代入させるステップ；及び（３）前記比重（濃度）換算式により自動的に演算された比重（濃度）を表示部に表示させるステップと；を含んでなることを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）測定方法として、上述した課題を解決する。
【００１９】
本発明のこれらの目的と特徴及び長所は、添付の図面及び下記の詳細な説明を参照することによって、より容易に理解することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象を表示部に表示させて、使用者が選択できるようにし、前記使用者により選択された被測定の媒体対象に対して超音波の伝搬速度を測定し、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を読み入れて前記測定された超音波の伝搬速度を代入させる制御手段と、前記比重（濃度）換算式により自動的に演算された比重（濃度）を表示する表示手段とから構成され、前記制御手段に内臓された換算式を利用して、比重（濃度）調整が必要な場合、目標の比重値と測定された比重値、体積を入力することにより、比重の調整に必要な要素（例えば、塩量、硫酸量、錠剤数量等）を正確に演算する機能を活用して、容易に目標の濃度又は比重を得ることができるようにする。
【００２１】
図３は、本発明による超音波を用いた比重（濃度）測定装置の構成を説明するためのブロック図であり、図４は、本発明による超音波を用いた比重（濃度）測定装置の詳細回路ブロック図である。
【００２２】
先ず、図３及び図４を参照すると、本発明の構成は下記の通りである。
【００２３】
操作部（１０）は使用者の操作に応じて電源を供給又は遮断することのできる電源ボタン（１１）と電圧測定を要請するための電圧測定ボタン（１２）を具備している。
【００２４】
送／受波部（２０）は、電気信号を入力されて超音波に変換し、前記超音波を入力されて電気信号に変換する。
【００２５】
基準パルス発生部（３０）は、測定時間が一致するように基準時刻に利用される基準パルスを発生する。
【００２６】
パルス分周部（４０）は、前記基準パルス発生部（３０）から基準パルスを入力されて、制御用クロック及び超音波送信用パルスをそれぞれ分周させて供給する。
【００２７】
送信駆動部（５０）は、後述する制御部（１１０）から入力される送信開始信号に応じて、前記パルス分周部（４０）から入力される超音波送信用パルスを予め設定された個数のパルスを生成させて出力する送信パルス計数部（５１）と、送信パルス制御部（７０）は、前記制御部（１１０）から入力される制御信号に応じて、前記送信パルス計数部（５１）により生成されたパルスが送／受波部（２０）に送出されるようにし、予め設定された送信個数のパルスが送信された場合、パルスが伝送されることを中断する送信パルス制御部（７０）とから構成される。
【００２８】
受信駆動部（６０）は、前記送／受波部（２０）から受信されたパルスを予め設定されたレベルだけ増幅させて出力する受信増幅及び波形整形部（６１）と、前記送信パルス制御部（７０）から入力される計数開始信号に応じて前記基準パルス発生部（３０）から入力されるパルスを計数し、前記送信パルス制御部（７０）から入力される計数中断信号に応じて基準パルスの計数動作を中断する受信パルス計数部（６２）と、前記送信パルス制御部（５２）から入力される計数開始信号に応じて前記受信増幅及び波形整形部（６１）から受信されるパルスを計数し、計数結果パルスの個数が予め設定された個数と一致する場合、受信完了信号を出力する受信パルス制御部（６３）とから構成される。
【００２９】
一方、前記受信増幅及び波形整形部（６１）は、添付図面の図４に示されたように超音波信号からＤＣ成分を除去して超音波信号を増幅させる１段から構成された非反転増幅器（６１−１）と、前記増幅された超音波信号の振幅を一定に維持するようにする対数増幅器（６１−２）と、ＯＦＦＳＥＴ値を入力させて一定のレベル以上の超音波信号だけが出力されるようにする半波整流回路（６１−３）と、前記半波整流回路（６１−３）で整流された半波を上昇と下降においてエッジが形成されるようにする微分回路（６１−４）と、ゼロボルトデテクター（ＺＥＲＯ ＶＯＬＴ ＤＥＴＥＣＴＯＲ）として、前記超音波信号の基準点を抽出して整形波の超音波信号を矩形波の超音波信号に生成する比較器（６１−５）と、前記超音波信号から不要な短い信号を除去する積分回路（６１−６）と、前記矩形波の超音波信号を再整形し、再整形された矩形波から雑音信号を除去した後に出力するシュミットトリガー回路（６１−７）と、前記対数増幅器の勾配角を調節して増幅度を変化させるスロープ（ＳＬＰＯＥ）調整器（６１−８）とから構成される。
【００３０】
温度測定部（１２０）は液体の温度を測定する。
【００３１】
表示部（１３０）は、前記制御部（１１０）から入力される制御信号に応じて表示可能な計測情報を出力する。
【００３２】
制御部（１１０）は、使用者が前記操作部の電源ボタン（１１）を操作して電源が供給されると、前記パルス分周部（４０）から入力される制御用クロックに応じてオートセッティング（ＡＵＴＯ ＳＥＴＴＩＮＧ） 過程を遂行した後、前記送信パルス計数部（５１）に送信開始信号を出力し、受信完了信号が入力されるまで待機状態を維持し、前記受信パルス計数部（６２）から受信完了信号が入力されると、送信から受信まで掛った時間をカウントして比重（濃度）を測定し、測定された比重（濃度）と前記温度測定部（１２０）で測定された温度とが前記表示部（１４０）に表示されるようにする一方、前記使用者が前記操作部（１０）の電圧測定要請ボタン（１２）を操作して電圧測定要請信号が入力されると、電圧測定制御信号を出力して測定された電圧が前記表示部（１４０）を介して表示されるようにする。
【００３３】
また、前記制御部（１１０）は、前記温度測定部（１２０） 又は前記電圧測定部（１３０）を介して温度又は電圧測定時に前記送／受波部（２０）に供給される電源が遮断されるようにする一方、予め設定された時間内に所定の被測定の媒体に対する比重（濃度）測定が行われない場合、自動的に電源が遮断されるようにする。
【００３４】
また、前記制御部（１１０）は、前記使用者が被測定の媒体対象の種類を選択できるように、前記表示部（１４０）を介して被測定の媒体対象が表示されるようにする一方、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を格納しており、前記使用者の意図によって被測定の媒体対象の種類による比重（濃度）測定換算式のデータを利用して演算した後、その結果が前記表示部（１４０）を介して出力されるようにする。
【００３５】
また、前記制御部（１１０）は、少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象に対して連続測定を遂行する場合、被測定の媒体対象別の固有番号を発行し、前記固有番号に対応して測定データが格納されるように制御する。
【００３６】
電圧測定部（１４０）は、前記制御部（１１０）の電圧測定の制御信号に応じて蓄電池の端子電圧を測定する。
【００３７】
送信部（１５０）は、前記制御部（１１０）の制御に応じて前記測定された比重（濃度）、温度及び電圧に対するデータが外部に伝送できるようにする。
【００３８】
それでは、前記のような構成からなる超音波を用いた比重（濃度）測定装置を添付の図面図３乃至図５を参照して詳細に説明すると、下記の通りである。
【００３９】
図５は、本発明による超音波を用いた比重（濃度）測定方法を説明するための動作フローチャートである。
【００４０】
まず、使用者が操作部（１０）の電源ボタン（１１０）を押付け、本発明の比重（濃度）測定装置に電源が供給されると、制御部（１１０）は、全体システムを初期化させた後、前記使用者が所定の被測定の媒体対象を選択できるように、内部メモリーに格納されている少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象を表示部（１４０）に表示させる（Ｓ１００）。
【００４１】
そして、制御部（１１０）は、前記使用者が被測定の媒体対象を選択したかどうかを判断する（Ｓ１１０）。判断結果、前記使用者が被測定の媒体対象を選択した場合、制御部（１１０）は、前記使用者が選択した被測定の媒体対象に対して超音波の伝搬速度を測定し、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を内部メモリーから読み入れて前記測定された超音波の伝搬速度を代入（Ｓ１２０）させた後、前記比重（濃度）換算式により自動的に演算された比重（濃度）を表示部（１４０）に表示させる（Ｓ１３０）。一方、前記Ｓ１１０過程の判断結果、前記使用者により被測定の媒体対象が選択されていない場合、前記制御部（１１０）は前記使用者により取消命令が下されたかどうかを判断する（Ｓ１４０）。判断結果、取消命令が下された場合、比重（濃度）測定モードを解除した後終了し、そうではない場合、前記Ｓ１１０過程を繰り返し遂行する。
【００４２】
この時、超音波の伝搬速度は下記の数式により測定される。
【００４３】
ここで、媒質の一般的の伝搬速度Ｖ （ｍ／ｓ） ＝ 周波数（Ｈｚ）・波長（ｍ）であり、ここで、Ｃ ＝ ｓｑｒｔ （Ｂ／ρ） （ｍ／ｓ）であり、 Ｂは媒質の体積弾性率であり、 ρ は媒質の密度であり。
【００４４】
したがって、液体中において音波の速度と温度、密度との関係は下記式で表される。
【００４５】
音速＝ １４４７．４ ｍ／ｓ （１ ＋ ０．００１８３Ｔ）、ここで、Ｔは攝氏温度である。
【００４６】
一例として、硫酸の比重（濃度）は、温度が１℃変化することにより０．０００７ずつ変化する場合、Ｓ２５ ＝ Ｓｔ＋ ０．０００７（ｔ−２５）であり、この時、Ｓｔは実際の測定比重（濃度）であり、ｔ＝実際の測定温度である。
【００４７】
また、超音波の伝搬の速度は媒質の密度によって伝搬速度が変わる。それで、送／受波器（２０）の送波器から超音波を送信すると、送／受波器（２０）の受波器により測定対象の物体に当って反射して戻って来る超音波を受信し、この時、超音波の速度および送信から受信まで掛った時間を測定すると、対象物までの距離が求められる。
【００４８】
ここで、対象の物体までの距離をＬ ［ｍ］とし、測定された時間をＴ ［ｓ］とすると、Ｌ ＝ （Ｔ ＊ Ｖ ） ／ ２ ［ｍ］であり、ここで、Ｖ ［ｍ／ｓ］は媒質中の音速である。
【００４９】
一方、前記制御部（１１０）で前記超音波の伝搬速度を測定する方法に対して説明すると、前記使用者が前記操作部（１０）の電源ボタン（１１）を操作して電源が供給されると、前記パルス分周部（４０）から入力される制御用クロックに応じてオートセッティング（ＡＵＴＯ ＳＥＴＴＩＮＧ）過程を遂行した後、 前記送信パルス計数部（５１）に送信開始信号を出力し、受信完了信号が入力されるまで待機状態を維持し、前記受信パルス計数部（６２）から受信完了信号が入力されると、送信から受信まで掛った時間をカウントして比重（濃度）を測定し、測定された比重（濃度）と前記温度測定部（１２０）で測定された温度とが前記表示部（１４０）に表示されるようにする。
【００５０】
また、前記使用者が前記操作部（１０）の電圧測定要請ボタン（１２）を操作して電圧測定要請信号が入力されると、制御部（１１０）は電圧測定制御信号を出力して、測定された電圧が前記表示部（１４０）を介して表示されるようにする。
【００５１】
一方、前記制御部（１１０）は、前記温度測定部（１２０）又は前記電圧測定部（１３０）を介して温度又は電圧測定時に前記送／受波部（２０）に供給される電源が遮断されるようにする一方、予め設定された時間内に所定の被測定の媒体対象に対する比重（濃度）測定が行われない場合、自動的に電源が遮断されるようにする。
【００５２】
また、前記制御部（１１０）は、前記使用者が被測定の媒体対象の種類を選択できるように、前記表示部（１４０）を介して被測定の媒体対象が表示されるようにする一方、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を格納しており、前記使用者の意図によって被測定の媒体対象の種類による比重（濃度）測定換算式のデータを利用して演算した後、その結果が前記表示部（１４０）を介して出力されるようにする。
【００５３】
また、前記制御部（１１０）は、少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象に対して連続測定を遂行する場合、被測定の媒体対象別の固有番号を発行し、前記固有番号に対応して測定データが格納されるように制御する。
【００５４】
一方、本発明の超音波を用いた比重（濃度）測定装置は、前記で記述したように車両用バッテリーだけでなく、比重（濃度）を測定すべき分野ではすべて適用することができる。すなわち、超音波を用いた比重（濃度）測定装置は、前記制御部（１１０）に内臓された換算式を利用して比重（濃度）調整が必要な場合、目標の比重値と測定された比重値、体積を入力することにより、比重の調整に必要な要素（例えば、塩量、硫酸量、錠剤数量等）を正確に演算する機能を活用して、容易に目標の濃度又は比重を得ることができるようにする。
【００５５】
以上の本発明は、前記で記述された実施例により限定されなく、当業者らにより多様な変形及び変更が可能であり、これは添付の請求項において定義される本発明の趣旨と範囲に含まれる。
【００５６】
【発明の効果】
以上で考察したように、本発明は、電気信号を超音波に変換する手段、超音波を電気信号に変換する手段及び超音波の発生と検知が可能な手段を利用して超音波の伝搬速度を測定し、測定された超音波の伝搬速度を利用して媒質の密度及び温度の変化を認識し、認識された媒質の密度及び温度の変化を利用して媒質の比重（濃度）を測定することができるように構成して、媒質の比重（濃度）を精密に測定できるだけでなく、その変化量も正確に測定できるようにする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用バッテリーを示す図面である。
【図２】産業用バッテリーの構造を示す図面である。
【図３】本発明による超音波を用いた比重（濃度）測定装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図４】本発明による超音波を用いた比重（濃度）測定装置の詳細回路ブロック図である。
【図５】本発明による超音波を用いた比重（濃度）測定方法を説明するための動作フローチャートである。
【符号の説明】
１０ ：操作部
２０ ：送／受波部
３０ ：基準パルス発生部
４０ ：パルス分周部
５０ ：送信駆動部
６０ ：受信駆動部
７０ ：送信パルス制御部
１１０ ：制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を用いた比重（濃度）測定装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
より詳しくは、超音波の伝搬速度を測定し、測定された超音波の伝搬速度を利用して媒質の密度及び温度の変化を認識し、認識された媒質の密度及び温度の変化を利用して媒質の比重（濃度）を測定するための超音波を用いた比重（濃度）測定装置及びその方法に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
一般的に、ガソリン車、ディーゼル車に無関係に、車両にはエンジンの始動、点火、照明及びその他の電装品の電源に使用するようにバッテリー（１０）が搭載されるが、図１及び図２は自動車用バッテリーが装着された状態及び産業用バッテリー（１０−１）の構造を示す図面である。
【０００４】
前記車両用バッテリー（１０）は、図１に示されたように、上端部両側には異なる金属からなる陽極端子（１１）と陰極端子（１２）とが具備されており、電解液と共に車両用バッテリー（１０）を成すようになる。
【０００５】
前記陽極端子（１１）を導体に連結すると、各電極の作用物質と電解液が有する化学的エネルギーを電気的エネルギーに作り出すことができ、前記作用物質は主に鉛が使用され、電解液は純度の高い無色、無臭の薄い硫酸を使用するが、前記薄い硫酸中に鉛を入れるのが最も有利であるということが研究され、現在車両用バッテリー（１０）の作用物質は主に鉛を使用する。
【０００６】
前記電解液の比重（濃度）は、バッテリー（１０）が完全充電状態時、２０℃で１．２４０、１．２６０、１．２８０の３種類を使用し、熱帯地では１．２４０、温帯地では１．２６０、寒冷地では１．２８０を使用する等寒暖により区分して使用するが、韓国では一般的に１．２６０（２０℃）を基準とする。
【０００７】
前記電解液の比重（濃度）が１．２６０で車両用バッテリー（１０）の電圧は１３．５Ｖで１００％充電状態であり、一定期間が経ると放電して電解液の比重（濃度）が減少し、電圧も減少するようになるが、温度が高いほど放電量が多くなる。
【０００８】
したがって、前記車両用バッテリー（１０）が放電されると再度充電しなければならないが、前記車両用バッテリー（１０）の上端部にはヒドロメーター（Ｈｙｄｒｏｍｅｔｅｒ）（１４）が具備され、前記車両用バッテリー（１０）の充電状態を光の明るさで表示するようになる。
【０００９】
しかし、従来には、前記バッテリーの電解液の比重（濃度）が１．０６０以下に減少するようになり、前記バッテリーの電圧が９Ｖ以下に減少するようになると、前記バッテリーを再度充電させても再使用が困難になるが、前記のように車両用バッテリーの上端部に具備されて前記バッテリーの充電状態を表示するヒドロメーターが光の明るさで表示されるため、昼間の場合、前記ヒドロメーターの光の明るさを正しく判断することが困難であり、正確なバッテリーの充電状態を分かることが出来なくなり、充電時期を失うという問題点があった。
【００１０】
前記のような問題点を解決するために、車両用バッテリーに電解液の比重（濃度）を簡易で正確に測定できる比重（濃度）計を要求するに至った。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような要求に応じるために案出されたものであって、本発明は、電気信号を超音波に変換する手段、超音波を電気信号に変換する手段及び超音波の発生と検知が可能な手段を利用して超音波の伝搬速度を測定し、測定された超音波の伝搬速度を利用して媒質の密度及び温度の変化を認識し、認識された媒質の密度及び温度の変化を利用して媒質の比重（濃度）を測定するための超音波を用いた比重（濃度）測定装置及びその方法を提供することにその目的がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の一実施例として、少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象を表示部に表示させて、使用者が選択できるようにし、前記使用者により選択された被測定の媒体対象に対して超音波の伝搬速度を測定し、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を読み入れて前記測定された超音波の伝搬速度を代入させる制御手段； 及び前記比重（濃度）換算式により自動的に演算された比重（濃度）を表示する表示手段；から構成されたことを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）測定装置を含み、上述した課題を解決する。
【００１３】
また、本発明の他の実施例として、本発明は、使用者の操作に応じて電源を供給又は遮断できる電源ボタンと、電圧測定を要請するための電圧測定ボタンとを具備している操作部と； 電気信号を入力されて超音波に変換し、前記超音波を入力されて電気信号に変換する送／受波部と； 測定時間が一致するように基準時刻に利用される基準パルスを発生する基準パルス発生部と； 前記基準パルス発生部から基準パルスを入力されて、制御用クロック及び超音波送信用パルスをそれぞれ分周して供給するパルス分周部と； 外部から入力される送信開始信号に応じて前記パルス分周部から入力される超音波送信用パルスを、予め設定された個数のパルスを生成させて出力する送信パルス計数部と、前記制御部から入力される制御信号に応じて前記送信パルス計数部により生成されたパルスが送／受波部に送出されるようにし、予め設定された送信個数のパルスが送信された場合、パルスが伝送されることを中断する送信パルス制御部とから構成された送信駆動部と； 前記送／受波部から受信されたパルスを予め設定されたレベルだけ増幅させ、波形を整形して出力する受信増幅及び波形整形部と、前記送信パルス制御部から入力される計数開始信号に応じて前記基準パルス部から入力されるパルスを計数し、外部から入力される計数中断信号に応じて基準パルスの計数動作を中断する受信パルス計数部と、前記送信パルス制御部から入力される計数開始信号に応じて前記受信増幅及び波形整形部から受信されるパルスを計数し、計数結果パルスの個数が予め設定された個数と一致する場合、受信完了信号を出力する前記送信パルス計数部から入力される計数信号を比較値とし、予め設定されたパルスの個数を基準値として、前記比較値と基準値とが一致する場合、前記受信パルス計数部に計数中断信号を出力する一方、（受信完了信号を出力する）受信パルス制御部とから構成された受信駆動部と； 液体の温度を測定する温度測定部と； 外部から入力される制御信号に応じて表示可能な計測情報を出力する表示部と； 使用者が前記操作部の電源ボタンを操作して電源が供給されると、前記パルス分周部から入力される制御用クロックに応じてオートセッティング（ＡＵＴＯ ＳＥＴＴＩＮＧ）過程を遂行した後、 前記送信パルス計数部に送信開始信号を出力し、 受信完了信号が入力されるまで待機状態を維持し、前記受信パルス計数部から受信完了信号が入力されると、送信から受信まで掛った時間をカウントして比重（濃度）を測定し、測定された比重（濃度）と前記温度測定部で測定された温度が前記表示部に表示されるようにする一方、前記使用者が前記操作部の電圧測定要請ボタンを操作して電圧測定要請信号が入力されると、電圧測定制御信号を出力して測定された電圧が前記表示部を介して表示されるようにする制御部と； 前記制御部の電圧測定制御信号に応じて蓄電池の端子電圧を測定する電圧測定部と； 前記制御部の制御に応じて前記測定された比重（濃度）、温度及び電圧に対するデータが外部に伝送できるようにする送信部と；を含んで構成されたことを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）測定装置を含み、上述した課題を解決する。
【００１４】
また、前記受信増幅及び波形整形部は、超音波信号からＤＣ成分を除去して超音波信号を増幅させる１段から構成された非反転増幅器と、前記増幅された超音波信号の振幅を一定に維持するようにする対数増幅器と、ＯＦＦＳＥＴ値を入力させて一定のレベル以上の超音波信号のみが出力されるようにする半波整流回路と、前記半波整流回路で整流された半波を上昇と下降においてエッジが形成されるようにする微分回路と、ゼロボルトデテクター（ＺＥＲＯ ＶＯＬＴ ＤＥＴＥＣＴＯＲ）として、前記超音波信号の基準点を抽出して整形波の超音波信号を矩形波の超音波信号に生成する比較器と、前記超音波信号から不要な短い信号を除去する積分回路と、前記矩形波の超音波信号を再整形し、再整形された矩形波から雑音信号を除去した後に出力するシュミットトリガー回路と、前記対数増幅器の勾配角を調節して増幅度を変化させるスロープ（ＳＬＰＯＥ）調整器とを含んで構成されたことを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）測定装置として、上述した課題を解決する。
【００１５】
また、前記制御部は、 前記温度測定部又は前記電圧測定部を介して温度又は電圧測定時に前記送受波部に供給される電源が遮断されるようにする一方、予め設定された時間内に所定の被測定媒体に対する比重（濃度）測定が行われない場合、自動的に不要な部分の電源が遮断されるようにすることを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）測定装置として、上述した課題を解決する。
【００１６】
また、前記制御部は、前記使用者が被測定の媒体対象の種類を選択できるように前記表示部を介して被測定の媒体対象が表示されるようにする一方、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を格納しており、前記使用者の意図によって被測定の媒体対象の種類による比重（濃度）測定換算式のデータを利用して演算した後、その結果が前記表示部を介して出力することを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）を測定する測定装置として、上述した課題を解決する。
【００１７】
また、前記制御部は、少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象に対して連続測定を遂行する場合、被測定の媒体対象別の固有番号を発行し、前記固有番号に対応して測定データが格納されるように制御することを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）測定装置として、上述した課題を解決する。
【００１８】
また、本発明の他の実施例として、本発明の方法は、（１）少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象を表示部に表示させて、使用者が選択できるようにするステップ；（２）前記使用者により選択された被測定の媒体対象に対して超音波の伝搬速度を測定し、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を読み入れて、前記測定された超音波の伝搬速度を代入させるステップ；及び（３）前記比重（濃度）換算式により自動的に演算された比重（濃度）を表示部に表示させるステップと；を含んでなることを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）測定方法として、上述した課題を解決する。
【００１９】
本発明のこれらの目的と特徴及び長所は、添付の図面及び下記の詳細な説明を参照することによって、より容易に理解することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象を表示部に表示させて、使用者が選択できるようにし、前記使用者により選択された被測定の媒体対象に対して超音波の伝搬速度を測定し、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を読み入れて前記測定された超音波の伝搬速度を代入させる制御手段と、前記比重（濃度）換算式により自動的に演算された比重（濃度）を表示する表示手段とから構成され、前記制御手段に内臓された換算式を利用して、比重（濃度）調整が必要な場合、目標の比重値と測定された比重値、体積を入力することにより、比重の調整に必要な要素（例えば、塩量、硫酸量、錠剤数量等）を正確に演算する機能を活用して、容易に目標の濃度又は比重を得ることができるようにする。
【００２１】
図３は、本発明による超音波を用いた比重（濃度）測定装置の構成を説明するためのブロック図であり、図４は、本発明による超音波を用いた比重（濃度）測定装置の詳細回路ブロック図である。
【００２２】
先ず、図３及び図４を参照すると、本発明の構成は下記の通りである。
【００２３】
操作部（１０）は使用者の操作に応じて電源を供給又は遮断することのできる電源ボタン（１１）と電圧測定を要請するための電圧測定ボタン（１２）を具備している。
【００２４】
送／受波部（２０）は、電気信号を入力されて超音波に変換し、前記超音波を入力されて電気信号に変換する。
【００２５】
基準パルス発生部（３０）は、測定時間が一致するように基準時刻に利用される基準パルスを発生する。
【００２６】
パルス分周部（４０）は、前記基準パルス発生部（３０）から基準パルスを入力されて、制御用クロック及び超音波送信用パルスをそれぞれ分周させて供給する。
【００２７】
送信駆動部（５０）は、後述する制御部（１１０）から入力される送信開始信号に応じて、前記パルス分周部（４０）から入力される超音波送信用パルスを予め設定された個数のパルスを生成させて出力する送信パルス計数部（５１）と、送信パルス制御部（７０）は、前記制御部（１１０）から入力される制御信号に応じて、前記送信パルス計数部（５１）により生成されたパルスが送／受波部（２０）に送出されるようにし、予め設定された送信個数のパルスが送信された場合、パルスが伝送されることを中断する送信パルス制御部（７０）とから構成される。
【００２８】
受信駆動部（６０）は、前記送／受波部（２０）から受信されたパルスを予め設定されたレベルだけ増幅させて出力する受信増幅及び波形整形部（６１）と、前記送信パルス制御部（７０）から入力される計数開始信号に応じて前記基準パルス発生部（３０）から入力されるパルスを計数し、前記送信パルス制御部（７０）から入力される計数中断信号に応じて基準パルスの計数動作を中断する受信パルス計数部（６２）と、前記送信パルス制御部（５２）から入力される計数開始信号に応じて前記受信増幅及び波形整形部（６１）から受信されるパルスを計数し、計数結果パルスの個数が予め設定された個数と一致する場合、受信完了信号を出力する受信パルス制御部（６３）とから構成される。
【００２９】
一方、前記受信増幅及び波形整形部（６１）は、添付図面の図４に示されたように超音波信号からＤＣ成分を除去して超音波信号を増幅させる１段から構成された非反転増幅器（６１−１）と、前記増幅された超音波信号の振幅を一定に維持するようにする対数増幅器（６１−２）と、ＯＦＦＳＥＴ値を入力させて一定のレベル以上の超音波信号だけが出力されるようにする半波整流回路（６１−３）と、前記半波整流回路（６１−３）で整流された半波を上昇と下降においてエッジが形成されるようにする微分回路（６１−４）と、ゼロボルトデテクター（ＺＥＲＯ ＶＯＬＴ ＤＥＴＥＣＴＯＲ）として、前記超音波信号の基準点を抽出して整形波の超音波信号を矩形波の超音波信号に生成する比較器（６１−５）と、前記超音波信号から不要な短い信号を除去する積分回路（６１−６）と、前記矩形波の超音波信号を再整形し、再整形された矩形波から雑音信号を除去した後に出力するシュミットトリガー回路（６１−７）と、前記対数増幅器の勾配角を調節して増幅度を変化させるスロープ（ＳＬＰＯＥ）調整器（６１−８）とから構成される。
【００３０】
温度測定部（１２０）は液体の温度を測定する。
【００３１】
表示部（１３０）は、前記制御部（１１０）から入力される制御信号に応じて表示可能な計測情報を出力する。
【００３２】
制御部（１１０）は、使用者が前記操作部の電源ボタン（１１）を操作して電源が供給されると、前記パルス分周部（４０）から入力される制御用クロックに応じてオートセッティング（ＡＵＴＯ ＳＥＴＴＩＮＧ） 過程を遂行した後、前記送信パルス計数部（５１）に送信開始信号を出力し、受信完了信号が入力されるまで待機状態を維持し、前記受信パルス計数部（６２）から受信完了信号が入力されると、送信から受信まで掛った時間をカウントして比重（濃度）を測定し、測定された比重（濃度）と前記温度測定部（１２０）で測定された温度とが前記表示部（１４０）に表示されるようにする一方、前記使用者が前記操作部（１０）の電圧測定要請ボタン（１２）を操作して電圧測定要請信号が入力されると、電圧測定制御信号を出力して測定された電圧が前記表示部（１４０）を介して表示されるようにする。
【００３３】
また、前記制御部（１１０）は、前記温度測定部（１２０） 又は前記電圧測定部（１３０）を介して温度又は電圧測定時に前記送／受波部（２０）に供給される電源が遮断されるようにする一方、予め設定された時間内に所定の被測定の媒体に対する比重（濃度）測定が行われない場合、自動的に電源が遮断されるようにする。
【００３４】
また、前記制御部（１１０）は、前記使用者が被測定の媒体対象の種類を選択できるように、前記表示部（１４０）を介して被測定の媒体対象が表示されるようにする一方、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を格納しており、前記使用者の意図によって被測定の媒体対象の種類による比重（濃度）測定換算式のデータを利用して演算した後、その結果が前記表示部（１４０）を介して出力されるようにする。
【００３５】
また、前記制御部（１１０）は、少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象に対して連続測定を遂行する場合、被測定の媒体対象別の固有番号を発行し、前記固有番号に対応して測定データが格納されるように制御する。
【００３６】
電圧測定部（１４０）は、前記制御部（１１０）の電圧測定の制御信号に応じて蓄電池の端子電圧を測定する。
【００３７】
送信部（１５０）は、前記制御部（１１０）の制御に応じて前記測定された比重（濃度）、温度及び電圧に対するデータが外部に伝送できるようにする。
【００３８】
それでは、前記のような構成からなる超音波を用いた比重（濃度）測定装置を添付の図面図３乃至図５を参照して詳細に説明すると、下記の通りである。
【００３９】
図５は、本発明による超音波を用いた比重（濃度）測定方法を説明するための動作フローチャートである。
【００４０】
まず、使用者が操作部（１０）の電源ボタン（１１０）を押付け、本発明の比重（濃度）測定装置に電源が供給されると、制御部（１１０）は、全体システムを初期化させた後、前記使用者が所定の被測定の媒体対象を選択できるように、内部メモリーに格納されている少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象を表示部（１４０）に表示させる（Ｓ１００）。
【００４１】
そして、制御部（１１０）は、前記使用者が被測定の媒体対象を選択したかどうかを判断する（Ｓ１１０）。判断結果、前記使用者が被測定の媒体対象を選択した場合、制御部（１１０）は、前記使用者が選択した被測定の媒体対象に対して超音波の伝搬速度を測定し、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を内部メモリーから読み入れて前記測定された超音波の伝搬速度を代入（Ｓ１２０）させた後、前記比重（濃度）換算式により自動的に演算された比重（濃度）を表示部（１４０）に表示させる（Ｓ１３０）。一方、前記Ｓ１１０過程の判断結果、前記使用者により被測定の媒体対象が選択されていない場合、前記制御部（１１０）は前記使用者により取消命令が下されたかどうかを判断する（Ｓ１４０）。判断結果、取消命令が下された場合、比重（濃度）測定モードを解除した後終了し、そうではない場合、前記Ｓ１１０過程を繰り返し遂行する。
【００４２】
この時、超音波の伝搬速度は下記の数式により測定される。
【００４３】
ここで、媒質の一般的の伝搬速度Ｖ （ｍ／ｓ） ＝ 周波数（Ｈｚ）・波長（ｍ）であり、ここで、Ｃ ＝ ｓｑｒｔ （Ｂ／ρ） （ｍ／ｓ）であり、 Ｂは媒質の体積弾性率であり、 ρ は媒質の密度であり。
【００４４】
したがって、液体中において音波の速度と温度、密度との関係は下記式で表される。
【００４５】
音速＝ １４４７．４ ｍ／ｓ （１ ＋ ０．００１８３Ｔ）、ここで、Ｔは攝氏温度である。
【００４６】
一例として、硫酸の比重（濃度）は、温度が１℃変化することにより０．０００７ずつ変化する場合、Ｓ２５ ＝ Ｓｔ＋ ０．０００７（ｔ−２５）であり、この時、Ｓｔは実際の測定比重（濃度）であり、ｔ＝実際の測定温度である。
【００４７】
また、超音波の伝搬の速度は媒質の密度によって伝搬速度が変わる。それで、送／受波器（２０）の送波器から超音波を送信すると、送／受波器（２０）の受波器により測定対象の物体に当って反射して戻って来る超音波を受信し、この時、超音波の速度および送信から受信まで掛った時間を測定すると、対象物までの距離が求められる。
【００４８】
ここで、対象の物体までの距離をＬ ［ｍ］とし、測定された時間をＴ ［ｓ］とすると、Ｌ ＝ （Ｔ ＊ Ｖ ） ／ ２ ［ｍ］であり、ここで、Ｖ ［ｍ／ｓ］は媒質中の音速である。
【００４９】
一方、前記制御部（１１０）で前記超音波の伝搬速度を測定する方法に対して説明すると、前記使用者が前記操作部（１０）の電源ボタン（１１）を操作して電源が供給されると、前記パルス分周部（４０）から入力される制御用クロックに応じてオートセッティング（ＡＵＴＯ ＳＥＴＴＩＮＧ）過程を遂行した後、 前記送信パルス計数部（５１）に送信開始信号を出力し、受信完了信号が入力されるまで待機状態を維持し、前記受信パルス計数部（６２）から受信完了信号が入力されると、送信から受信まで掛った時間をカウントして比重（濃度）を測定し、測定された比重（濃度）と前記温度測定部（１２０）で測定された温度とが前記表示部（１４０）に表示されるようにする。
【００５０】
また、前記使用者が前記操作部（１０）の電圧測定要請ボタン（１２）を操作して電圧測定要請信号が入力されると、制御部（１１０）は電圧測定制御信号を出力して、測定された電圧が前記表示部（１４０）を介して表示されるようにする。
【００５１】
一方、前記制御部（１１０）は、前記温度測定部（１２０）又は前記電圧測定部（１３０）を介して温度又は電圧測定時に前記送／受波部（２０）に供給される電源が遮断されるようにする一方、予め設定された時間内に所定の被測定の媒体対象に対する比重（濃度）測定が行われない場合、自動的に電源が遮断されるようにする。
【００５２】
また、前記制御部（１１０）は、前記使用者が被測定の媒体対象の種類を選択できるように、前記表示部（１４０）を介して被測定の媒体対象が表示されるようにする一方、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を格納しており、前記使用者の意図によって被測定の媒体対象の種類による比重（濃度）測定換算式のデータを利用して演算した後、その結果が前記表示部（１４０）を介して出力されるようにする。
【００５３】
また、前記制御部（１１０）は、少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象に対して連続測定を遂行する場合、被測定の媒体対象別の固有番号を発行し、前記固有番号に対応して測定データが格納されるように制御する。
【００５４】
一方、本発明の超音波を用いた比重（濃度）測定装置は、前記で記述したように車両用バッテリーだけでなく、比重（濃度）を測定すべき分野ではすべて適用することができる。すなわち、超音波を用いた比重（濃度）測定装置は、前記制御部（１１０）に内臓された換算式を利用して比重（濃度）調整が必要な場合、目標の比重値と測定された比重値、体積を入力することにより、比重の調整に必要な要素（例えば、塩量、硫酸量、錠剤数量等）を正確に演算する機能を活用して、容易に目標の濃度又は比重を得ることができるようにする。
【００５５】
以上の本発明は、前記で記述された実施例により限定されなく、当業者らにより多様な変形及び変更が可能であり、これは添付の請求項において定義される本発明の趣旨と範囲に含まれる。
【００５６】
【発明の効果】
以上で考察したように、本発明は、電気信号を超音波に変換する手段、超音波を電気信号に変換する手段及び超音波の発生と検知が可能な手段を利用して超音波の伝搬速度を測定し、測定された超音波の伝搬速度を利用して媒質の密度及び温度の変化を認識し、認識された媒質の密度及び温度の変化を利用して媒質の比重（濃度）を測定することができるように構成して、媒質の比重（濃度）を精密に測定できるだけでなく、その変化量も正確に測定できるようにする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用バッテリーを示す図面である。
【図２】産業用バッテリーの構造を示す図面である。
【図３】本発明による超音波を用いた比重（濃度）測定装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図４】本発明による超音波を用いた比重（濃度）測定装置の詳細回路ブロック図である。
【図５】本発明による超音波を用いた比重（濃度）測定方法を説明するための動作フローチャートである。
【符号の説明】
１０ ：操作部
２０ ：送／受波部
３０ ：基準パルス発生部
４０ ：パルス分周部
５０ ：送信駆動部
６０ ：受信駆動部
７０ ：送信パルス制御部
１１０ ：制御部
Claims (7)
- 少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象を表示部に表示させて、使用者が選択できるようにし、前記使用者により選択された被測定の媒体対象に対して超音波の伝搬速度を測定し、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を読み入れて前記測定された超音波の伝搬速度を代入させる制御手段； 及び
前記比重（濃度）換算式により自動的に演算された比重（濃度）を表示する表示手段；から構成されたことを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）測定装置。 - 使用者の操作に応じて電源を供給又は遮断できる電源ボタンと、電圧測定を要請するための電圧測定ボタンとを具備している操作部と；
電気信号を入力されて超音波に変換し、前記超音波を入力されて電気信号に変換する送／受波部と；
測定時間が一致するように基準時刻に利用される基準パルスを発生する基準パルス発生部と；
前記基準パルス発生部から基準パルスを入力されて、制御用クロック及び超音波送信用パルスをそれぞれ分周して供給するパルス分周部と；
外部から入力される送信開始信号に応じて前記パルス分周部から入力される超音波送信用パルスを、予め設定された個数のパルスを生成させて出力する送信パルス計数部と、前記制御部から入力される制御信号に応じて前記送信パルス計数部により生成されたパルスが送／受波部に送出されるようにし、予め設定された送信個数のパルスが送信された場合、パルスが伝送されることを中断する送信パルス制御部とから構成された送信駆動部と；
前記送／受波部から受信されたパルスを予め設定されたレベルだけ増幅させ、波形を整形して出力する受信増幅及び波形整形部と、前記送信パルス制御部から入力される計数開始信号に応じて前記基準パルス部から入力されるパルスを計数し、外部から入力される計数中断信号に応じて基準パルスの計数動作を中断する受信パルス計数部と、前記送信パルス制御部から入力される計数開始信号に応じて前記受信増幅及び波形整形部から受信されるパルスを計数し、計数結果パルスの個数が予め設定された個数と一致する場合、受信完了信号を出力する前記送信パルス計数部から入力される計数信号を比較値とし、予め設定されたパルスの個数を基準値として、前記比較値と基準値とが一致する場合、前記受信パルス計数部に計数中断信号を出力する一方、受信完了信号を出力する受信パルス制御部とから構成された受信駆動部と；
液体の温度を測定する温度測定部と；
外部から入力される制御信号に応じて表示可能な計測情報を出力する表示部と；
使用者が前記操作部の電源ボタンを操作して電源が供給されると、前記パルス分周部から入力される制御用クロックに応じてオートセッティング（ＡＵＴＯ ＳＥＴＴＩＮＧ）過程を遂行した後、 前記送信パルス計数部に送信開始信号を出力し、 受信完了信号が入力されるまで待機状態を維持し、前記受信パルス計数部から受信完了信号が入力されると、送信から受信まで掛った時間をカウントして比重（濃度）を測定し、測定された比重（濃度）と前記温度測定部で測定された温度が前記表示部に表示されるようにする一方、前記使用者が前記操作部の電圧測定要請ボタンを操作して電圧測定要請信号が入力されると、電圧測定制御信号を出力して測定された電圧が前記表示部を介して表示されるようにする制御部と；
前記制御部の電圧測定制御信号に応じて蓄電池の端子電圧を測定する電圧測定部と；
前記制御部の制御に応じて前記測定された比重（濃度）、温度及び電圧に対するデータが外部に伝送できるようにする送信部と；
を含んで構成されたことを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）測定装置。 - 前記受信増幅及び波形整形部は、
超音波信号からＤＣ成分を除去して超音波信号を増幅させる１段から構成された非反転増幅器と、前記増幅された超音波信号の振幅を一定に維持するようにする対数増幅器と、ＯＦＦＳＥＴ値を入力させて一定のレベル以上の超音波信号のみが出力されるようにする半波整流回路と、前記半波整流回路で整流された半波を上昇と下降においてエッジが形成されるようにする微分回路と、ゼロボルトデテクター（ＺＥＲＯ ＶＯＬＴ ＤＥＴＥＣＴＯＲ）として、前記超音波信号の基準点を抽出して整形波の超音波信号を矩形波の超音波信号に生成する比較器と、前記超音波信号から不要な短い信号を除去する積分回路と、前記矩形波の超音波信号を再整形し、再整形された矩形波から雑音信号を除去した後に出力するシュミットトリガー回路と、前記対数増幅器の勾配角を調節して増幅度を変化させるスロープ（ＳＬＰＯＥ）調整器とを含んで構成されたことを特徴とする請求項２に記載の超音波を用いた比重（濃度）測定装置。 - 前記制御部は、
前記温度測定部又は前記電圧測定部を介して温度又は電圧測定時に前記送受波部に供給される電源が遮断されるようにする一方、予め設定された時間内に所定の被測定媒体に対する比重（濃度）測定が行われない場合、自動的に電源が遮断されるようにすることを特徴とする請求項２に記載の超音波を用いた比重（濃度）測定装置。 - 前記制御部は、
前記使用者が被測定の媒体対象の種類を選択できるように前記表示部を介して被測定の媒体対象が表示されるようにする一方、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を格納しており、前記使用者の意図によって被測定の媒体対象の種類による比重（濃度）測定換算式のデータを利用して演算した後、その結果が前記表示部を介して出力することを特徴とする請求項２に記載の超音波を用いた比重（濃度）を測定する測定装置。 - 前記制御部は、
少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象に対して連続測定を遂行する場合、被測定の媒体対象別の固有番号を発行し、前記固有番号に対応して測定データが格納されるように制御することを特徴とする請求項１に記載の超音波を用いた比重（濃度）測定装置。 - （１）少なくとも一つ以上の被測定の媒体対象を表示部に表示させて、使用者が選択できるようにするステップ；
（２）前記使用者により選択された被測定の媒体対象に対して超音波の伝搬速度を測定し、前記被測定の媒体対象に対応する比重（濃度）換算式を読み入れて、前記測定された超音波の伝搬速度を代入させるステップ； 及び
（３）前記比重（濃度）換算式により自動的に演算された比重（濃度）を表示部に表示させるステップと；を含んでなることを特徴とする超音波を用いた比重（濃度）測定方法。
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