JP2017207426A - Acoustic wave propagation length measurement method, and acoustic wave propagation length measurement device - Google Patents
Acoustic wave propagation length measurement method, and acoustic wave propagation length measurement device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017207426A JP2017207426A JP2016101370A JP2016101370A JP2017207426A JP 2017207426 A JP2017207426 A JP 2017207426A JP 2016101370 A JP2016101370 A JP 2016101370A JP 2016101370 A JP2016101370 A JP 2016101370A JP 2017207426 A JP2017207426 A JP 2017207426A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sound wave
- signal
- propagation length
- procedure
- fluid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 49
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 38
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 20
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 abstract 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Abstract
Description
本発明は、音波伝搬長測定方法、及び音波伝搬長測定装置に関する。 The present invention relates to a sound wave propagation length measurement method and a sound wave propagation length measurement device.
従来、流体管路内において音波を送受信し、送信された音波と受信された音波とに基づいて、音波の伝搬長を測定する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for transmitting and receiving sound waves in a fluid conduit and measuring the propagation length of sound waves based on the transmitted sound waves and the received sound waves is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載されるような従来の技術においては、受信された音波波形に流体管路内に生じる雑音の波形が重畳してしまう場合があり、この場合には、音波の伝搬長の測定精度が低下してしまうという問題がある。
However, in the conventional technique described in
そこで、本発明は、上記の問題を解決するために、流体管路内に生じる雑音の影響を低減することができる波伝搬長測定方法、及び音波伝搬長測定装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wave propagation length measurement method and a sound wave propagation length measurement apparatus that can reduce the influence of noise generated in a fluid conduit in order to solve the above-described problem. .
本発明の一つの態様は、内部を流体が流通する流体管路内の当該流体を介して音波を送受信することにより前記音波の伝搬長を測定する音波伝搬長測定方法であって、所定の周波数帯域の信号を発生させる波形発生手順と、前記波形発生手順において発生された信号を、前記流体管路を導波管と見なした場合の一次遮断周波数よりも低い周波数の音波にして前記流体管路中の前記流体に対して送信する音波送信手順と、前記音波送信手順において送信された音波を受信する音波受信手順と、前記音波受信手順において受信された音波に含まれる雑音を、前記波形発生手順において発生された信号に基づいて低減する雑音低減手順と、前記雑音低減手順において雑音が低減された信号と、前記波形発生手順において発生された信号とに基づいて、前記流体中を伝搬する音波の伝搬長を測定する測定手順とを有する音波伝搬長測定方法である。 One aspect of the present invention is a sound wave propagation length measuring method for measuring the propagation length of a sound wave by transmitting and receiving sound waves via the fluid in a fluid conduit through which the fluid flows, and having a predetermined frequency A waveform generating procedure for generating a signal in a band; and the fluid pipe is formed by converting a signal generated in the waveform generating procedure into a sound wave having a frequency lower than a primary cutoff frequency when the fluid conduit is regarded as a waveguide. Sound wave transmission procedure for transmitting to the fluid in the path, sound wave reception procedure for receiving the sound wave transmitted in the sound wave transmission procedure, and noise included in the sound wave received in the sound wave reception procedure Based on a noise reduction procedure that reduces based on a signal generated in the procedure, a signal in which noise has been reduced in the noise reduction procedure, and a signal generated in the waveform generation procedure A sound wave propagation measurement method and a measurement procedure for measuring the propagation length of a sound wave propagating through the fluid.
本発明の一つの態様は、前記雑音低減手順において、前記音波受信手順において受信された音波に含まれる雑音を、前記波形発生手順において発生された信号に基づくロックイン検波手法によって低減する。 According to one aspect of the present invention, in the noise reduction procedure, noise included in the sound wave received in the sound wave reception procedure is reduced by a lock-in detection method based on the signal generated in the waveform generation procedure.
本発明の一つの態様は、前記波形発生手順において、所定の周波数帯域のバースト信号を前記信号として発生させる。 One aspect of the present invention generates a burst signal of a predetermined frequency band as the signal in the waveform generation procedure.
本発明の一つの態様は、前記波形発生手順において、所定の周波数帯域の連続信号を前記信号として発生させる。 In one aspect of the present invention, in the waveform generation procedure, a continuous signal of a predetermined frequency band is generated as the signal.
本発明の一つの態様は、前記音波受信手順において、前記音波送信手順において送信された音波が測定対象物に反射された反射波を受信し、前記測定手順において、前記音波受信手順において受信された前記反射波の変化に基づいて、前記測定対象物の位置の変化を測定する。 In one aspect of the present invention, in the sound wave reception procedure, the sound wave transmitted in the sound wave transmission procedure receives a reflected wave reflected by a measurement object, and the sound wave reception procedure receives the reflected wave in the measurement procedure. Based on the change in the reflected wave, a change in the position of the measurement object is measured.
本発明の一つの態様は、内部を流体が流通する流体管路内の当該流体を介して音波を送受信することにより前記音波の伝搬長を測定する音波伝搬長測定装置であって、所定の周波数帯域の信号を発生させる波形発生部と、前記波形発生部が発生させる信号を、前記流体管路を導波管と見なした場合の一次遮断周波数よりも低い周波数の音波にして前記流体管路中の前記流体に対して送信する音波送信部と、前記音波送信部が送信する音波を受信する音波受信部と、前記音波受信部が受信する音波に含まれる雑音を、前記波形発生部が発生させる信号に基づいて低減する雑音低減部と、前記雑音低減部によって雑音が低減された信号と、前記波形発生部が発生させる信号とに基づいて、前記流体中を伝搬する音波の伝搬長を測定する測定部とを備える音波伝搬長測定装置である。 One aspect of the present invention is a sound wave propagation length measuring device that measures the propagation length of a sound wave by transmitting and receiving sound waves through the fluid in a fluid conduit through which the fluid flows, and has a predetermined frequency. A waveform generator for generating a signal in a band, and a signal generated by the waveform generator as a sound wave having a frequency lower than a primary cutoff frequency when the fluid conduit is regarded as a waveguide. The waveform generator generates sound included in the sound wave received by the sound wave transmitter, the sound wave receiver that receives the sound wave transmitted by the sound wave transmitter, and the sound wave received by the sound wave receiver. The propagation length of the sound wave propagating in the fluid is measured based on a noise reduction unit that is reduced based on a signal to be generated, a signal in which noise is reduced by the noise reduction unit, and a signal generated by the waveform generation unit With the measuring unit It is obtain acoustic propagation length measuring device.
流体管路内において音波を送受信し、送信された音波と受信された音波とに基づいて、音波の伝搬長を測定する場合において、流体管路内に生じる雑音の影響を低減することができる。 When the sound wave is transmitted and received in the fluid conduit and the propagation length of the sound wave is measured based on the transmitted sound wave and the received sound wave, the influence of noise generated in the fluid conduit can be reduced.
[第1の実施形態]
以下、本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、図1を参照して、音波伝搬長測定装置1の概要について説明する。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the outline of the sound wave propagation
図1は、本実施形態の音波伝搬長測定装置1の構成の一例を示す図である。この音波伝搬長測定装置1は、内部を流体Fdが流通する流体管路Fp内の流体Fdを介して音波Wを送受信することにより音波Wの伝搬長を測定する。具体的には、音波伝搬長測定装置1は、波形発生部10と、増幅部20と、送信部30と、受信部40と、ロックイン検波部50と、測定部60とを備える。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a sound wave propagation
波形発生部10は、バースト信号BtSと、参照信号RfSとを発生させる。波形発生部10は、発生させたバースト信号BtSを、増幅部20及び測定部60に供給する。このバースト信号BtSとは、例えば、10[kHz]のバースト波形信号である。波形発生部10は、発生させた参照信号RfSをロックイン検波部50に供給する。この参照信号RfSとは、例えば、10[kHz]の連続波形信号である。
The
増幅部20は、波形発生部10から供給されるバースト信号BtSを増幅して、増幅した信号を送信信号TxSとして送信部30に供給する。
The
送信部30は、例えば、水中スピーカーを備えており、供給される送信信号TxSを、流体管路Fp内の流体Fdに対して、音波Wとして出力する。以下、この音波Wの性質について、流体管路Fpが、間隔dで対向する平行平板壁であるものとして説明する。
The
間隔dで対向する平板間に、波長λ=d/4の波動が伝搬する場合を考える。この場合、0次の波は平板間を直進して伝搬する。またこの場合、1次の波、2次の波、3次の波が伝搬し、4次以上の波は伝搬しえない。1次の波、2次の波、3次の波のような高次の波は平板面に対して斜めに進行して壁面で多重反射し、0次の波より遅れて進行する。このため、0次の波に比べ高次の波は、受信部40への到着が遅れる。したがって、0次の波に比べ高次の波は、受信部40に受信された波形が時間軸に方向にぼやけて伸びる。このため、0次の波に比べ高次の波は、受信部40への到着時間の決定が困難となる。したがって、送信部30は、流体管路Fp内に0次の波を音波Wとして出力することが好ましい。
Consider a case where a wave with a wavelength λ = d / 4 propagates between flat plates facing each other at a distance d. In this case, the zero-order wave propagates straight between the flat plates. In this case, the primary wave, the secondary wave, and the tertiary wave propagate, and the wave of the 4th and higher order cannot propagate. Higher-order waves such as the first-order wave, the second-order wave, and the third-order wave travel obliquely with respect to the flat plate surface, undergo multiple reflection on the wall surface, and travel after the 0th-order wave. For this reason, the arrival of the high-order wave at the
ここで、流体管路Fpをいわゆる導波管として考え、導波管の遮断周波数の概念を音波Wに対してあてはめると、次のようにして説明することができる。すなわち、流体管路Fpを導波管と見なした場合の一次遮断周波数より小さい周波数の音波Wであれば、1次の波、2次の波、3次の波…等の高次の境界波動は存在できず、0次の波のみしか存在し得ないといえる。換言すれば、流体管路Fpを導波管と見なした場合の一次遮断周波数に対応する波長よりも長い波長の音波であれば、1次の波、2次の波、3次の波…等の高次の境界波動は存在できず、0次の波のみしか存在し得ないといえる。 Here, when the fluid conduit Fp is considered as a so-called waveguide, and the concept of the cutoff frequency of the waveguide is applied to the sound wave W, it can be explained as follows. That is, if the sound wave W has a frequency smaller than the primary cutoff frequency when the fluid pipe Fp is regarded as a waveguide, the higher-order boundary such as the primary wave, the secondary wave, the tertiary wave,. It can be said that no wave can exist and only the 0th-order wave can exist. In other words, if the sound wave has a wavelength longer than the wavelength corresponding to the primary cutoff frequency when the fluid conduit Fp is regarded as a waveguide, the first wave, the second wave, the third wave, ... It can be said that high-order boundary waves such as cannot exist, and only the 0th-order wave can exist.
なお、音波Wにおける一次遮断周波数は、電磁波の導波管の一遮断周波数と同様にして、管の断面形状、流体中の音速(例えば、常温の水中での音速は1500m/s、海水中では1513m/s等)、管壁での境界条件等を考慮して数学的に解析できることがよく知られている。板波の波動解析や電磁波の導波路解析でもよく知られているように遮断周波数の波動の波長のオーダーも境界条件にほとんどよらないことも数学的に自明である。
また、間隔dで対向した平板間の水路を導波管と見なした場合の音波Wの一次遮断周波数に対応する波長λは、概ねλ=dであることが知られている。
The primary cutoff frequency of the sound wave W is the same as the cutoff frequency of the electromagnetic wave waveguide, and the cross-sectional shape of the tube, the speed of sound in the fluid (for example, the speed of sound in normal temperature water is 1500 m / s, 1513 m / s, etc.), and it is well known that the analysis can be performed mathematically in consideration of the boundary condition at the pipe wall. As is well known in the wave analysis of plate waves and the waveguide analysis of electromagnetic waves, it is also mathematically obvious that the wavelength order of the cut-off frequency waves hardly depends on the boundary conditions.
Further, it is known that the wavelength λ corresponding to the primary cutoff frequency of the sound wave W when the water path between the flat plates facing each other with a distance d is regarded as a waveguide is approximately λ = d.
波形発生部10が、流体管路Fpを導波管と見なした場合の一次遮断周波数より小さい周波数の音波Wを生成しうるバースト信号BtSを出力すれば、流体管路Fp内の音波Wが0次の波になる。換言すれば、波形発生部10が発生させるバースト信号BtSとは、流体管路Fpを導波管と見なした場合の一次遮断周波数より小さい周波数の音波Wを生成しうる信号である。
すなわち、送信部30は、波形発生部10が発生させる信号を、流体管路Fpを導波管と見なした場合の一次遮断周波数よりも低い周波数の音波Wにして流体管路Fp中の流体Fdに対して送信する。
If the
That is, the
受信部40は、例えば水中マイクを備えており、送信部30が流体Fdに対して出力する音波Wを受信し、受信した音波Wを受信信号RxSとして出力する。ここで、受信部40が受信する音波Wには、雑音Nが含まれている場合がある。ここで、雑音Nとは、受信部40が受信する音波Wの成分のうち、送信部30が送信する音波Wの成分以外の成分である。例えば、雑音Nとは、送信部30が送信した音波Wに対して、流体管路Fp内において加えられる振動成分である。具体的な一例として、流体管路Fpは、工場など振動が発生する環境におかれる場合がある。このような場合において、流体管路Fpに振動が加えられると、流体管路Fpの壁面から流体Fdに振動が伝達され、流体Fdに振動が生じる。流体Fdに振動が生じると、受信部40が受信する音波Wには、この振動に応じた雑音Nが含まれる。雑音Nが含まれた受信信号RxSの一例を図2に示す。
The
図2は、第1の実施形態の信号波形の一例を示す図である。波形発生部10は、図2(a)に示すバースト信号BtSを出力する。送信部30は、このバースト信号BtSが増幅された送信信号TxSを音波Wとして出力する。つまり、波形発生部10が発生させるバースト信号BtSの波形と、送信部30が出力する音波Wの波形とは相似である。受信部40は、音波Wを受信し、図2(b)に示す受信信号RxSを出力する。この一例に示すように、バースト信号BtSの波形に対して受信信号RxSの波形は変形している。つまり、受信信号RxSには、雑音Nが含まれている。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a signal waveform according to the first embodiment. The
図1に戻り、ロックイン検波部50は、参照信号RfSに基づいて、受信信号RxSを既知のロックイン検波手法によって検波する。ロックイン検波部50は、受信信号RxSの検波結果をロックイン出力信号LiSとして測定部60に出力する。このロックイン出力信号LiSの波形の一例を図2(c)に示す。ここで、図2(b)に示す受信信号RxSと、ロックイン出力信号LiSとを比較すると、ロックイン出力信号LiSは、受信信号RxSに含まれる雑音N成分が低減された矩形状の波形を有する。つまり、ロックイン出力信号LiSは、受信信号RxSに含まれる雑音N成分が低減されている。
すなわち、ロックイン検波部50は、受信部40が受信する音波Wに含まれる雑音Nを、波形発生部10が発生させる信号に基づいて低減する。
Returning to FIG. 1, the lock-in
That is, the lock-in
ここで、既知のロックイン検波手法においては、所定の周波数オーダーの連続信号をその参照信号として用いることが好ましい。ここで、所定の周波数とは、例えば、100kHz以下、又は1kHz〜100kHzである。波形発生部10が発生させるバースト信号BtS及び参照信号RfSは、いずれも所定の周波数(例えば、100kHz以下、又は1kHz〜100kHz)オーダーの信号である。すなわち、波形発生部10は、所定の周波数帯域の信号を発生させる。また、参照信号RfSは、所定の周波数(例えば、100kHz以下、又は1kHz〜100kHz)オーダーの連続波である。したがって、波形発生部10が発生させるバースト信号BtS及び参照信号RfSは、既知のロックイン検波手法に適した周波数帯域と波形とを有している。
Here, in the known lock-in detection method, it is preferable to use a continuous signal of a predetermined frequency order as the reference signal. Here, the predetermined frequency is, for example, 100 kHz or less, or 1 kHz to 100 kHz. The burst signal BtS and the reference signal RfS generated by the
測定部60は、波形発生部10が出力するバースト信号BtSと、ロックイン検波部50が出力するロックイン出力信号LiSとに基づいて、送信部30と受信部40との間の音波Wの伝搬長lを測定する。具体的には、測定部60は、波形発生部10が出力するバースト信号BtSを取得する。このバースト信号BtSとは、図2(a)に示すように時刻t1においてバースト波形が立ち上がる信号である。測定部60は、ロックイン検波部50が出力するロックイン出力信号LiSを取得する。このロックイン出力信号LiSとは、図2(c)に示すように時刻t2において矩形状の波形が立ち上がる信号である。測定部60は、これら2つの信号の立ち上がりの時刻差Δtと、流体Fd中を伝搬する音波Wの音速WSとに基づいて、音波Wの伝搬長lを測定する。
すなわち、測定部60は、ロックイン検波部50によって雑音が低減された信号と、波形発生部10が発生させる信号とに基づいて、流体Fd中を伝搬する音波Wの伝搬長lを測定する。
The
That is, the
以上説明したように本実施形態の音波伝搬長測定装置1において、波形発生部10は、ロックイン検波部50の検波方式に適した周波数帯域及び波形である信号、すなわち、バースト信号BtS及び参照信号RfSを出力する。また、音波伝搬長測定装置1において、ロックイン検波部50は、波形発生部10が出力する参照信号RfSに基づいて、受信信号RxSに含まれる雑音Nを低減する。換言すれば、音波伝搬長測定装置1は、雑音Nの低減効果を有するロックイン検波方式を採用しうる周波数帯域及び波形によって、音波Wの伝搬長lを測定する。
つまり、本実施形態の音波伝搬長測定装置1によれば、流体管路Fp内において音波Wを送受信し、送信された音波Wと受信された音波Wとに基づいて、音波Wの伝搬長lを測定する場合において、流体管路Fp内に生じる雑音Nの影響を低減することができる。この方法は、送信部30及び受信部40を送受信装置に置き換えれば、次に示す第2の実施形態でも適用可能である。
As described above, in the sound wave propagation
That is, according to the sound wave propagation
[第2の実施形態]
図3及び図4を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。まず、図2を参照して、本実施形態の音波伝搬長測定装置2の概要について説明する。なお、以下の説明において、上述した第1の実施形態と同一の構成については、第1の実施形態と同一の符号を付して、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, with reference to FIG. 2, the outline | summary of the sound wave propagation length measuring apparatus 2 of this embodiment is demonstrated. In the following description, the same components as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof is omitted.
図3は、第2の実施形態の音波伝搬長測定装置2の構成の一例を示す図である。音波伝搬長測定装置2は、波形発生部10に代えて波形発生部15を、送信部30及び受信部40に代えて送受信部35を、ロックイン検波部50に代えてロックイン検波部55を、測定部60に代えて測定部65をそれぞれ備える。なお、送受信部35は、必ずしも、一体である必要はないし離れて設置されていてもよいことに留意してほしい。この音波伝搬長測定装置2は、音波Wの反射による位相遅れを利用して、流体管路Fp内の測定対象Objの位置を測定する点において、上述した第1の実施形態と異なる。ここで、測定対象Objとは、例えば、流体管路Fp内を移動する点検用ロボットや、流体管路Fp内の異物等である。この一例では、測定対象Objは、図3に示す移動方向Dmにある速度で移動している。この測定対象Objの移動速度が、流体Fd内を伝搬する音波Wの音速WSに比べて十分に低い場合(例えば、測定対象Objの移動速度が10[km/h]程度の場合)について説明する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the sound wave propagation length measuring apparatus 2 according to the second embodiment. The sound wave propagation length measuring apparatus 2 includes a
波形発生部15は、連続信号CtSを増幅部20に対して出力する。この連続信号CtSとは、例えば、10[kHz]の連続波形を有する信号である。
The
送受信部35は、例えば、水中スピーカーを備えており、供給される送信信号TxSを、流体管路Fp内の流体Fdに対して音波Wとして出力する。この送受信部35が流体Fdに出力する音波Wを、測定対象Objの入射波Wi、又は単に入射波Wiともいう。また、送受信部35は、例えば、水中マイクを備えており、流体Fdに出力された入射波Wiが測定対象Objによって反射された音波W、すなわち反射波Wrを受信し、受信した反射波Wrを受信信号RxSとして出力する。この受信信号RxSには、流体Fdの振動に応じた雑音Nが含まれる。雑音Nが含まれた受信信号RxSの一例を図4に示す。
The transmission /
図4は、第2の実施形態の信号波形の一例を示す図である。波形発生部15は、図4(a)に示す連続信号CtSを出力する。送受信部35は、この連続信号CtSが増幅された送信信号TxSを音波Wとして出力する。つまり、波形発生部15が発生させる連続信号CtSの波形と、送受信部35が出力する音波Wの波形とは相似である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a signal waveform according to the second embodiment. The
ロックイン検波部55は、参照信号RfSに基づいて、受信信号RxSを既知のロックイン検波手法によって検波する。ロックイン検波部55は、受信信号RxSの検波結果をロックイン出力信号LiSとして測定部65に出力する。このロックイン出力信号LiSの波形の一例を図4(b)に示す。なお、ロックイン出力信号LiSは、送受信部35が受信する受信信号RxSに含まれる雑音N成分が低減された信号であるが、この雑音N成分が低減される仕組みは、上述した第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。
The lock-in
本実施形態のロックイン出力信号LiSは、送受信部35と測定対象Objとの間の距離l2に応じて立ち上がりと立ち下りとが生じる矩形状の波形を有する信号である。具体的には、ロックイン出力信号LiSは、流体Fd中の音波Wの波長λの1/4の長さ、つまり距離(λ/4)だけ移動方向Dmに移動する毎に、立ち上がりと立ち下りとが生じる。図4に示す具体例では、測定対象Objは、時刻t1から時刻t2にかけて距離(λ/4)だけ移動方向Dmに移動している。また、測定対象Objは、時刻t2から時刻t3にかけて距離(λ/4)だけ、時刻t3から時刻t4にかけて距離(λ/4)だけ、それぞれ移動方向Dmに移動している。
The lock-in output signal LiS of the present embodiment is a signal having a rectangular waveform that rises and falls according to the distance l2 between the transmission /
図3に戻り、測定部65は、ロックイン出力信号LiSの波形の立ち上がり及び立ち下りの回数を計数することにより、送受信部35と測定対象Objとの間の距離l2の変化を測定する。ここで、図4に示す時刻t1における、送受信部35と測定対象Objとの間の距離が既知であれば、測定部65は、ロックイン出力信号LiSの波形変化の計数結果に基づいて、送受信部35と測定対象Objとの間の距離l2を測定することもできる。また、測定部65は、単位時間当たりのロックイン出力信号LiSの波形変化の計数結果に基づいて、測定対象Objの移動速度を測定することもできる。
Returning to FIG. 3, the
以上説明したように本実施形態の音波伝搬長測定装置2によれば、流体管路Fp内に生じる雑音Nの影響を低減しつつ、流体管路Fp内における測定対象Objの位置や移動速度を測定することができる。つまり、音波伝搬長測定装置2によれば、流体管路Fp内における測定対象Objの位置や移動速度を測定する場合において、流体管路Fp内に生じる雑音Nの影響を低減することができる。 As described above, according to the sound wave propagation length measuring apparatus 2 of the present embodiment, the position and moving speed of the measurement object Obj in the fluid pipe line Fp are reduced while reducing the influence of the noise N generated in the fluid pipe line Fp. Can be measured. That is, according to the sound wave propagation length measuring device 2, when measuring the position and moving speed of the measurement object Obj in the fluid pipeline Fp, the influence of the noise N generated in the fluid pipeline Fp can be reduced.
なお、上記実施形態及び各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせられてよい。 Note that the configurations in the above-described embodiment and each modification may be combined as appropriate as long as they do not contradict each other.
1、2…音波伝搬長測定装置、10、15…波形発生部、20…増幅部、30…送信部(音波送信部)、35…送受信部(音波送信部、音波受信部)、40…受信部(音波受信部)、50、55…ロックイン検波部(雑音低減部)、60、65…測定部、Fp…流体管路、Obj…測定対象
DESCRIPTION OF
Claims (6)
所定の周波数帯域の信号を発生させる波形発生手順と、
前記波形発生手順において発生された信号を、前記流体管路を導波管と見なした場合の一次遮断周波数よりも低い周波数の音波にして前記流体管路中の前記流体に対して送信する音波送信手順と、
前記音波送信手順において送信された音波を受信する音波受信手順と、
前記音波受信手順において受信された音波に含まれる雑音を、前記波形発生手順において発生された信号に基づいて低減する雑音低減手順と、
前記雑音低減手順において雑音が低減された信号と、前記波形発生手順において発生された信号とに基づいて、前記流体中を伝搬する音波の伝搬長を測定する測定手順と
を有する音波伝搬長測定方法。 A sound wave propagation length measuring method for measuring a propagation length of the sound wave by transmitting and receiving sound waves through the fluid in a fluid conduit through which the fluid flows,
A waveform generation procedure for generating a signal of a predetermined frequency band;
A sound wave that is transmitted to the fluid in the fluid line by converting the signal generated in the waveform generation procedure into a sound wave having a frequency lower than a primary cutoff frequency when the fluid line is regarded as a waveguide. Sending procedure,
A sound wave reception procedure for receiving the sound wave transmitted in the sound wave transmission procedure;
A noise reduction procedure for reducing noise included in the sound wave received in the sound wave reception procedure based on the signal generated in the waveform generation procedure;
A sound wave propagation length measurement method comprising: a measurement procedure for measuring a propagation length of a sound wave propagating in the fluid based on a signal in which noise is reduced in the noise reduction procedure and a signal generated in the waveform generation procedure .
前記音波受信手順において受信された音波に含まれる雑音を、前記波形発生手順において発生された信号に基づくロックイン検波手法によって低減する
請求項1に記載の音波伝搬長測定方法。 In the noise reduction procedure,
The sound wave propagation length measurement method according to claim 1, wherein noise included in the sound wave received in the sound wave reception procedure is reduced by a lock-in detection method based on a signal generated in the waveform generation procedure.
所定の周波数帯域のバースト信号を前記信号として発生させる
請求項1又は請求項2に記載の音波伝搬長測定方法。 In the waveform generation procedure,
The sound wave propagation length measuring method according to claim 1 or 2, wherein a burst signal of a predetermined frequency band is generated as the signal.
所定の周波数帯域の連続信号を前記信号として発生させる
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の音波伝搬長測定方法。 In the waveform generation procedure,
The sound wave propagation length measuring method according to any one of claims 1 to 3, wherein a continuous signal of a predetermined frequency band is generated as the signal.
前記音波送信手順において送信された音波が測定対象物に反射された反射波を受信し、
前記測定手順において、
前記音波受信手順において受信された前記反射波の変化に基づいて、前記測定対象物の位置の変化を測定する
請求項4に記載の音波伝搬長測定方法。 In the sound wave receiving procedure,
The sound wave transmitted in the sound wave transmission procedure receives the reflected wave reflected by the measurement object,
In the measurement procedure,
The sound wave propagation length measurement method according to claim 4, wherein a change in the position of the measurement object is measured based on a change in the reflected wave received in the sound wave reception procedure.
所定の周波数帯域の信号を発生させる波形発生部と、
前記波形発生部が発生させる信号を、前記流体管路を導波管と見なした場合の一次遮断周波数よりも低い周波数の音波にして前記流体管路中の前記流体に対して送信する音波送信部と、
前記音波送信部が送信する音波を受信する音波受信部と、
前記音波受信部が受信する音波に含まれる雑音を、前記波形発生部が発生させる信号に基づいて低減する雑音低減部と、
前記雑音低減部によって雑音が低減された信号と、前記波形発生部が発生させる信号とに基づいて、前記流体中を伝搬する音波の伝搬長を測定する測定部と
を備える音波伝搬長測定装置。 A sound wave propagation length measuring device that measures the propagation length of the sound wave by transmitting and receiving sound waves through the fluid in a fluid conduit through which the fluid flows;
A waveform generator for generating a signal of a predetermined frequency band;
A sound wave transmission in which the signal generated by the waveform generator is a sound wave having a frequency lower than a primary cutoff frequency when the fluid line is regarded as a waveguide, and is transmitted to the fluid in the fluid line. And
A sound wave receiver for receiving sound waves transmitted by the sound wave transmitter;
A noise reduction unit that reduces noise included in the sound wave received by the sound wave reception unit based on a signal generated by the waveform generation unit;
A sound wave propagation length measurement device comprising: a measurement unit that measures a propagation length of a sound wave propagating in the fluid based on a signal whose noise is reduced by the noise reduction unit and a signal generated by the waveform generation unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016101370A JP6703775B2 (en) | 2016-05-20 | 2016-05-20 | Sound wave propagation length measuring method and sound wave propagation length measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016101370A JP6703775B2 (en) | 2016-05-20 | 2016-05-20 | Sound wave propagation length measuring method and sound wave propagation length measuring device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017207426A true JP2017207426A (en) | 2017-11-24 |
JP6703775B2 JP6703775B2 (en) | 2020-06-03 |
Family
ID=60416461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016101370A Active JP6703775B2 (en) | 2016-05-20 | 2016-05-20 | Sound wave propagation length measuring method and sound wave propagation length measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6703775B2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60238708A (en) * | 1984-05-12 | 1985-11-27 | Mitsutoshi Endo | Detecting method of thickness of underground buried pipe |
JPH06288992A (en) * | 1993-03-30 | 1994-10-18 | Osaka Gas Co Ltd | Device for identifying inside of gas pipe by using acoustic waves |
JP2000214137A (en) * | 1999-01-22 | 2000-08-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and apparatus for inspecting interior of pipeline |
US20040182149A1 (en) * | 2001-10-05 | 2004-09-23 | Balin Nikolai Ivanovich | Liquid level measuring device |
JP2010133910A (en) * | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Kazuhiko Yamanouchi | Material evaluator using elastic wave |
JP2013140070A (en) * | 2012-01-04 | 2013-07-18 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | Liquid level measurement method and liquid level measurement device |
-
2016
- 2016-05-20 JP JP2016101370A patent/JP6703775B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60238708A (en) * | 1984-05-12 | 1985-11-27 | Mitsutoshi Endo | Detecting method of thickness of underground buried pipe |
JPH06288992A (en) * | 1993-03-30 | 1994-10-18 | Osaka Gas Co Ltd | Device for identifying inside of gas pipe by using acoustic waves |
JP2000214137A (en) * | 1999-01-22 | 2000-08-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and apparatus for inspecting interior of pipeline |
US20040182149A1 (en) * | 2001-10-05 | 2004-09-23 | Balin Nikolai Ivanovich | Liquid level measuring device |
JP2010133910A (en) * | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Kazuhiko Yamanouchi | Material evaluator using elastic wave |
JP2013140070A (en) * | 2012-01-04 | 2013-07-18 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | Liquid level measurement method and liquid level measurement device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6703775B2 (en) | 2020-06-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9366556B2 (en) | Method for ultrasonic metering using an orifice meter fitting | |
JP4544247B2 (en) | Ultrasonic flow meter and ultrasonic flow measurement method | |
KR102157507B1 (en) | Circuit for acoustic distance measuring | |
JP5321106B2 (en) | Ultrasonic measuring instrument | |
WO2011078691A3 (en) | Measuring apparatus | |
TR201901631T4 (en) | Gas velocity sensor. | |
JP6703775B2 (en) | Sound wave propagation length measuring method and sound wave propagation length measuring device | |
JP2011038870A (en) | Ultrasonic flow meter and flow rate measuring method using the same | |
JP5326697B2 (en) | Ultrasonic measuring instrument | |
JP5345006B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
JP2004245586A (en) | Ultrasonic flowmeter and method for measuring flow rate by ultrasonic wave | |
JP7151344B2 (en) | Pressure measuring device | |
JP5231278B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
JP2010286330A (en) | Method for inspecting thickness reduction of pipe, and inspection device used in the same | |
JP5649476B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
JP2016017952A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
JP2016080433A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
JP2005172547A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
JP2009174968A (en) | Obstacle detection apparatus | |
JP5316795B2 (en) | Ultrasonic measuring instrument | |
JP5398377B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
JPH081455Y2 (en) | Vortex flowmeter | |
JP2022109346A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
JP5614809B2 (en) | Ultrasonic flow meter and fluid decompression device | |
JP2022109347A (en) | Ultrasonic flowmeter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20181116 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190124 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191108 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191119 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20200116 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200227 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200407 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200428 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6703775 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |