JP2703806B2

JP2703806B2 - 超音波温度センサおよびその用途のための超音波導波体コネクタ

Info

Publication number: JP2703806B2
Application number: JP1153549A
Authority: JP
Inventors: クルジックコンラッド; ピーターパークスマルカム; ワトソンスミスジョージ
Original assignee: ソーラートロングループリミテッド
Priority date: 1988-06-15
Filing date: 1989-06-15
Publication date: 1998-01-26
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: EP0351050A1; JPH0287299A; EP0351050B1; DE68903250T2; US5022014A; DE68903250D1

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は超音波温度センサおよびそのためのコネクタ
に関し、特にしかしながら限定されるのではなく航空機
火災検出システムの用途に好適な温度センサおよびシス
テムに関するものである。

（従来の技術）航空機火災検出システムとしては、絶縁材によって分
離された温度依存特性の２つの導体を有するケーブルを
備えたものが良く知られている。このケーブルは火災監
視されるべき場所に張りめぐらされており、若しこの場
所で火災が発生するとこの火災によりケーブルが局部的
に加熱され、これによって導体間のインピーダンスが変
化する。このインピーダンス変化の検出が従って火災の
存在を示すことになる。

しかしながらこのタイプのセンサには、ケーブルの長
手方向に沿って火災の箇所がただちに決定され得るよう
な数量的情報を前記インピーダンス変化から得ようとし
ても困難であるという欠点がある。航空機環境において
は従って消火器が代表的にはケーブルで監視される場所
に備え付けられており、消火するのにおそらく唯一つの
消火器を用いれば充分な場合でも全ての消火器を作動さ
せねばならないことがある。明らかに不必要に作動させ
た消火器は監視場所での設備例えば電機設備に対する回
避し得るかも知れない損害を発生させる可能性がある。

（発明の目的）従って本発明の目的とするところは、従来のセンサや
システムの欠点が軽減された温度センサおよびこれを用
いる火災検出システムを提供することである。

（発明の構成）本発明の１つの態様によると、長手の超音波導波体
と、該導波体の長手方向に沿って予め定められた点に位
置され、該点において前記導波体の音響インピーダンス
を第１のレベルから第２のレベルまで変化さすべく、与
えられた温度変化に応答可能な少なくとも１つの温度応
答手段とを備え、前記レベルの１つ（第２のレベルが好
ましい）が前記点に到達する超音波パルスの少なくとも
一部分の反射を起こすようにした温度センサが提供され
る。

本発明のこの第１の態様の１つの実施例として前記温
度応答手段は低融点合金を代表例とする低融点材料を有
し、この低融点材料は前記導波体と同じような音響イン
ピーダンスを有すると共に導波体の切欠部内に配されて
いる。この実施例においては、前記センサは好ましくは
切欠部内に低融点材料を保持する手段例えば導波体を囲
み且つ低融点材料を含む切欠部を被う保護被包または被
覆を有する。保護被包の場合は、該被包はスエージ加工
または導波体の囲りにチューブを押し出すことにより作
っても良く、一方保護被覆の場合は金属被覆により作っ
ても良い。

第１の態様の第２の実施例においては、温度応答手段
は温度に従って変化する機械的応力を導波体に与える装
置を備える。この第２の実施例において、この装置は導
波体を取囲む止め具を備えても良く、この止め具は温度
に従って締め付け力が増加するようになされている。従
ってこの止め具は、導波体およびそれ自体との間で即ち
導波体を介して第２の部材を保持するようになされた第
１の部材を備えても良く、第１の部材が第２の部材より
も小さな熱膨張係数を有する。

第１の態様の双方の実施例において、前記センサは導
波体の長手に沿って離間して配された複数個の温度応答
手段を備えることが好ましい。

本発明には、前述の内容の何れにも関連する温度セン
サを取り入れた温度検出システムも含まれ、更に超音波
例えば縦パルスを導波体の１つの端部に発射する手段、
および前記音響インピーダンスの変化によって反射され
た超音波パルスを検出する手段を備える。好ましくは前
記センサは、前記反射されたパルスとこれを惹起させた
発射パルスとの間の時間差を測定する手段を有する。

本発明の他の態様では、長手の超音波導波体を備え、
該導波体はケーシング内に被包された低融点材料代表的
には低融点金属の核心部を有し、前記ケーシングは局部
的に加熱されたときに前記核心部の局部的溶融を可能に
し、これによって前記核心部内を伝播する超音波パルス
が局部的に溶融した部分によって少なくとも部分的に反
射される温度センサが提供される。

本発明には更に前述のようなセンサを組み込んだ温度
感知システムを包含し、このシステムは更に超音波パル
ス例えば縦パルスを導波体の１つ端部において核心部へ
発射する手段と、核心部の局部溶融によって反射された
超音波パルスを検出する手段とを具備する。

好ましくは前記センサは、反射されたパルスとそれを
惹起した発射パルスとの間の時間差を測定する手段を更
らに具備している。

本発明の第３の態様では、局部的に加熱されたときに
温度勾配を生じ、この温度勾配が少なくとも部分的に超
音波パルスを反射するように作用する材料から成る長手
の超音波導波体１と、１つの端部において超音波パルス
例えば縦パルスを導波体中へ発射する手段と、前述のよ
うな温度勾配によって反射された超音波パルスを検出す
る手段とを具備する温度感知システムが提供される。

好ましくは前記センサは、反射されたパルスとそれを
惹起した発射パルスとの間の時間差を測定する手段を更
に備えている。

これまでの説明では、導波体がセンサとして用いられ
たときは代表的には単一の構成で超音波パルスを導波体
に注入し且つ導波体から超音波パルスを受信するために
用いられる超音波パルスの送受信機の出力側に例えば溶
接やろうづけによって恒久的に接続されていた。

しかしながら、超音波導波体が航空機環境例えば本出
願人の出願中の特許願に記載されているように使用され
る場合は、このような恒久的接続はむしろ不便なことが
ある。航空機環境においては、超音波導体が例えばエン
ジンの囲りに張りめぐらされたりダクト内に配された場
所では、導波体は関連するシステム以外から即ち超音波
パルス送受信機および関連する処理回路（または実際に
分離可能な部分に作られてさえいる）からただちに取り
外しが可能で、設置、保守および修理に簡便ならしめる
ことが通常は望ましい。しかしながらこれは、超音波送
信特性が良い場合であっても直ちに離合または接続可能
な１つまたはそれ以上の超音波導波体コネクタの条件を
要求することにもなる。本発明の目的の１つはこのよう
なコネクタを提供することにある。

本発明の更に他の態様では、第１および第２の中実テ
ーパ状コネクタ部を備え、該コネクタ部は接続されるべ
き導波体と同様の音響インピーダンスを有する材料から
成り、夫々のコネクタ部は前記導波体の何れか１つに接
続された狭い端部と、平坦で且つコネクタを通る超音波
パルスの伝播方向と概して垂直に延びる広い端部とを有
し、並びに平坦な端部同志を締め付けるためのコネクタ
部に接続可能な締め付け手段を具備する超音波コネクタ
が提供されている。

本発明の好適な実施例では、コネクタ部は概してホー
ン状で、代表的には円錐ホーン、カテノイド・ホーンま
たは指数的ホーンの如き形状にすることができる。更に
は夫々のコネクタ部は、その狭い端部が接続される夫々
の導波体と同じ材料であることが好ましい。

前記締め付け手段は、好ましくはコネクタ部の平坦な
端部に実質的に完全に垂直に方向付けられる締め付け力
を前記コネクタ部に与えるようになされる。また、前記
締め付け手段は、前記第１および第２のコネクタ部に夫
々接続する第１および第２の部分を備え、これら第１お
よび第２の部分が相互に螺合するようになされているの
が好ましい。

好ましくは、適当な音響結合油またはグリースの薄い
層は、コネクタ部の平坦な端部間で締め付けを行なう前
に準備するのが良い。

本発明について以下実施例のみにより図面を参照しな
がら説明する。

第１図は、本発明による火災検出センサおよびシステ
ムの第１の実施例の概略図である。

第２図は、第１図におけるセンサの部分詳細図であ
る。

第３図は、第１図のセンサの他の実施例を示す断面図
である。

第４図および第５図は、更に第１図の部分の他の実施
例を示す部分断面図である。

第６図は、本発明による超音波導波体コネクタの断面
図である。

第７図は、第６図のコネクタの部分的な可能な形状を
示す図である。

第８図は、本発明による他の実施例の超音波導波体コ
ネクタを示す断面図である。

第１図における火災検出センサは符号10で示され、ニ
ッケルまたはニッケル基材合金例えばインコネル（INCO
NEL）若しくはニクロム（NICHROME）または焼鈍ステン
レススチールから成る円筒状桿または棒14の中に長手の
超音波導波体12を具備する。該導波体12は、例えば３乃
至10メートルの長さで、複数個の区域例えば夫々が５乃
至10センチメートルに分割されており、より詳細は後述
されるであろう。

導波体12の１つの端部16に結合され、超音波パルス送
受信機18は、代表的には縦超音波パルス（伸縮パルスと
もいう）を導波体12に発射する磁歪素子を具備してい
る。前記送受信機18は、導波体12に発射されたパルスと
このパルスから結果として反射されたパルスとの間の時
間差を測定するようになされたタイミング回路20にも結
合されている。

導波体12の部分はより詳細に第２図に示されており、
線または桿14が長手方向に等間隔に配された切欠部22に
よって前述の区域に分割され、前記切欠部22は前記線ま
たは桿14と同様な音響インピーダンスを有する低融点合
金24で満たされているのが見られる。このような合金の
適切な例としては、約50％の銀を銅と亜鉛とで合金にし
て成る商品名「イージーフロー（EASYFLOW）」などとし
てろうづけ合金があげられる。合金24を溶融したときで
も切欠部内に保持するには、保護スリーブまたはステン
レススチールのチューブ26が、前記桿または線14上に前
記切欠部および合金を被うようにスエージ加工されてい
る。一方合金24が切欠部22内に配された後、桿または線
14の外面は例えばニッケルやクロムなどの成型性の堅い
材料で金属被覆がなされ得る。この金属被覆は合金が満
たされた切欠部を超えて該合金を切欠部内に保持するた
めに延びている。

実際の用途には、導波体12は火災監視さるべき場所に
張りめぐらされている。例えば、航空機ガスタービンエ
ンジンの外周、エンジンハウジングやエンジンカバーの
内部などで、前記導波体は充分に可撓性があって適用可
能である。装着の際に不必要な音響インピーダンスの変
化が発生しないことを確認するようにして、導波体を装
着するときに注意を払わねばならない。

火災監視には、超音波パルスは定期的に例えば100ヘ
ルツ（Hz）で送受信機18により導波体12の端部16内へ発
射されている。導波体内でのパルスの伝播速度は代表的
には約5000メートル／秒（m/sec）である。火災がない
場合は、切欠部22内に満たされた合金は、音響インピー
ダンスの点から実質的に他の残りの桿または線14と識別
不能で、送受信機18で発射された夫々のパルスは、導波
体12の他方の端部32へ伝わり、そして反射され送受信機
18によって検出される。夫々のパルスの発射と、端部で
反射された対応するパルスの到達および検出との間の時
間差は、タイミング回路20で測定される。端部で反射さ
れたパルスは、時間差（なぜなら導波体12の長さおよび
音響特性は予め知られ定められた値である）ばかりでな
くこれらは途中で反射されたパルスよりもかなり大きい
という点で同定がそれ自体で可能である。端部で反射さ
れたパルスの到達および検出の前に顕著な中途反射パル
スを検出しそこねた場合は、導波体12に沿って火災がな
いということを示すことになり、一方端部で反射された
パルスが到着し検出されると前記センサ10が充分に動作
していることを示すことになる。

第１図において符号30で示されるように、前記センサ
10にて監視されている場所で火災が発生した場合には、
この火災は少なくとも１つの切欠部22（例えば符号22a
で示される１つ）の中の合金24を溶融する。これは切欠
部22aにおいて導波体12の音響インピーダンスを顕著に
変化させ、また部分的ではあるが送受信機18により導波
体へ発射された夫々のパルスの反射を著しく惹起する。
切欠部で反射された夫々のパルスは、対応する端部にて
反射されたパルスの予定の到着時間よりも早く到着し送
受信機18によって検出される。更には送受信機18による
各パルスの発射および対応する切欠部での反射パルスの
到着および検出との間の時間差は、タイミング回路20で
測定される。この時間差は、切欠部で反射されたパルス
と端部で反射されたパルスとを識別するばかりでなく、
導波体12の長手方向に沿って火災がどこに位置するか示
すものである。

前記送受信機18による切欠部反射パルスの検出は、火
災警報の引き金としておよび適正な１つまたは１つづつ
いくつかの消火器の監視場所内での引き金として使用し
得るものである。

火災が消火器で鎮火されるとしたならば、切欠部22a
で溶融した合金は再固化し、前記センサ10の元の状態に
復元し、若し起こるなら更に発生する火災の検出が可能
になる。

第３図は、第１図及び第２図の導波体12の代りに使用
され得る導波体40の部分を示す。この導波体40は、例え
ば約96.5％のスズおよび約3.5％の銀を有する２元共融
物である低融点合金の核心部42を具備し、この核心部42
はステンレススチールの金属被包で囲まれている。核心
部42の１つの端部に発射された縦超音波パルスに応じ
て、導波体40は導波体12と同様にふるまう。従って火災
がないときは、パルスは導波体40の他方の端部まで伝わ
り反射される。途中で格別な反射パルスはない。しかし
火災が被包44を局部的に加熱する場合は、核心部42の部
分が局部加熱溶融をもたらし、反射が核心部の溶融部と
送受信機18に近い方の未溶融部との間の界面46で起こ
る。この界面からの反射パルスの早い到着および到着時
間は、火災の存在および位置を前記導波体12と同様に示
すものである。

再び言うが、消火によって導波体40はその元の状態へ
復元させ得るものである。

第４図は、符号50で第１図および第２図の導波体12の
代りに用いられ得る他の例の導波体を示している。この
導波体50は簡単な円筒状桿または線で、導波体12の桿ま
たは線14として特定された何れかの材料で作られている
（即ち低融点材料で満たされる切欠部を有しない）。そ
して止め具52が５乃至10センチメートル（cm）間隔で配
され、温度依存性の応力が導波体50に加えられるように
設計されている。このように各止め具52は、例えばイン
バール（INVAR）などの低熱膨張係数を有する金属から
成るＣ字状クランプ54を具備し、その下端部56は前記導
波体50を保持している。この導波体50は、Ｃ字状クラン
プ54の下端部56に抗して、ステンレススチールから成る
桿または棒58によって止められている。このステンレス
スチールの熱膨張係数は、Ｃ字状クランプ54より著しく
大である。

通常の温度では、夫々のＣ字状クランプ54は音響イン
ピーダンスに著しい影響を与えないように導波体50を単
に軽く止めるのみになされている。従って導波体50は、
通常温度での導波体12および40のようにふるまう。しか
しながら、１つまたはそれ以上の止め具52が火災にさら
されると、桿または棒58はＣ字状クランプ54よりも膨張
し実質的に局部的な応力を導波体50に与える。この局部
的応力は、前記導波体12の切欠部22と似たようにふるま
う。即ち導波体に沿って伝わる超音波パルスを反射し、
その検出および時間測定が夫々送受信機18およびタイミ
ング回路20によって行なわれる。

鎮火するとＣ字状クランプ54および桿または棒58は通
常の調和状態に戻り、従って導波体50内の局部的応力は
無くなり、当初の動作状態に復元する。

第５図は、符号60で第４図の止め具52の他の例を示し
ており、Ｃ字状クランプ54の代りに長円状体または環状
体62を用ちい、これは導波体50を囲むと共に導波体50に
抗するようにして桿または棒58を取り囲んでいる。止め
具60は、前記止め具52と同じ動作をし、特に鎮火により
導波体50を当初の動作状態に復元することが可能であ
る。

いくつかのまたは全ての止め具52および60は、火災監
視すべき場所を通る径路に沿って導波体50を支持するの
に使われる。

場合によっては止め具52および60は、導波体50に熱起
因応力を与えない支持体に代えても良い。というのは火
災によって局部的に加熱されたときに導波体50内に発生
する局部的温度勾配は、止め具52および60によって生ず
る局部的応力と同じようにふるまうことがわかったから
である。即ち局部的温度勾配は導波体に沿って伝播する
超音波パルスを部分的に反射する。

組立および保守を簡便にするには、導波体12、40およ
び50は、第６図乃至第８図に示すような種類の超音波導
波体コネクタによって夫々が送受信機18に接続され得る
ようにしても良い。

第６図の超音波導波体コネクタは、概して符号110で
示され、２つの超音波導波体112および114に接続してい
るのが図示されている。この導波体112、114は夫々可撓
性の桿または線の形状であり、代表的にはニッケルまた
はインコネル（INCONEL）やニクロム（NICHROME）など
のニッケル合金または焼鈍ステンレススチールから成る
ものである。

コネクタ110は、２つの同様な中実のコネクタ部116、
118を具備し、各コネクタ部はテーパ状円形断面で導波
体112、114と同一の材料から成る。このコネクタ部116
は、導波体112に突き合わせ溶接された狭い端部120と、
極めて平坦で滑らかな広い端部122とを有する。同様に
コネクタ部118は、導波体114に突き合わせ溶接された狭
い端部124と、極めて平坦で滑らかで且つ寸法および形
状がコネクタ部116の端部122と同一である広い端部126
とを有する。

コネクタ部116および118は、概してホーン形が好まし
い。このような形状の中で、円錐ホーン、カテノイド・
ホーンまたは指数的ホーンの形がとられ得る。

円錐ホーンについては、広い端部（122または126）か
らの距離ｚにおけるホーンの面積Ｓは式（１）であらわ
される。

ここにS₁は広い端部（122または126）の面積で、R₁お
よびR₂は夫々広い端部と狭い端部の半径で、Ｌはホーン
の長さ、およびｚは面積Ｓの測定される平面の広い端部
（122または126）からの距離である。

カテノイド・ホーンについては、面積Ｓは式（２）で
与えられる。

の面積で、他のパラメータは式（１）と同じ。

最後に指数的ホーンについては、面積Ｓは式（３）で
与えられる。

パラメータＳ、S₁、S₂、R₁、R₂、ＺおよびＬは第７図
中に示されている。

夫々のコネクタ部116および118の平坦な端部122およ
び126は、図中符号128で示されている締め付け具で相互
に接触するようにしっかりと締め付けられている。

端部122、126の音響結合を改善するには、良い音響結
合油またはグリースの適正な層129を締め付けの際に前
記端部122、126間に介在させる。

締め付け具128としては、簡単のために２つの束縛式
環状締め付け部材130、132が示されており、夫々の部材
は放射方向に内側の縁134または136を有し、これらの内
縁はコネクタ部116、118の平坦端部122または126の丁度
うしろで該コネクタ部の外面に当接する。しかしながら
締め付け部材130、132が束縛式でないことを望む場合
は、その内径の夫々がコネクタ部116、118の端部122、1
26の径よりも大きく作られる。そして各締め付け部材
は、直径を拡げ得る環状部材（図示せず）を介して各コ
ネクタ部に当接される。前記環状部材は、コネクタ部に
取付けられてから締め付け部材内で部分的に取付けられ
る。これは、コネクタ部が夫々の導波体に溶接されてか
ら締め付け部材をコネクタ部に組み込むことを簡便にす
る。

締め付け部材130は、外ねじを切った放射方向に外側
の縁138を有し、一方締め付け部材132は、軸方向に突き
出ている放射方向に外側の縁140を有し、該外側の縁140
は内ねじが切られると共に締め付け部材130のねじ縁138
を受け且つ接続するためにコネクタ部118の平坦端部を
経て突き出ている。このようにして締め付け部材130、1
32を螺合させるとコネクタ部116、118の平坦端部122、1
26が押圧されて相互に強固に当接する。

可能なかぎり締め付け具128は、コネクタ部116、118
に対する締め付け力を軸方向のみに与えるようにすべき
である。この限りでは締め付け部材130、132は、出来る
だけ端部122、126に近くなるように夫々のコネクタ部11
6、118の外面に当接するようになされており、そして当
接面の部分は出来るだけ放射方向に向けられるようにな
され、実際に放射方向に延ばしたフランジが必要により
提供され得る。

実際の用途では、コネクタ110は上述のように相互に
固く締め付けられ、導波体112または114内で伝播する超
音波パルスを送り、先ず第１にパルスを拡散し次いでコ
ネクタ部116、118の広い端部122、126の接触で得られた
増加した接触領域を通して送信する（送信は、油または
グリースの層129の存在によって増大される）。そして
濃縮して他方の導波体中へ戻す。コネクタは完全に双方
向性であることが望ましい。つまりそうであれば両方向
に通る超音波に同じふるまいをする。

先の延べたいくつかのホーン形状の中でも、カテノイ
ド形状が濃縮時に最も大きい増幅効果を有し、一方円錐
形が製造がより容易である。

本発明コネクタは、前述の実施例についていくつかの
変形をなし得るものである。例えばコネクタは円形に限
らず横断面形状でも良く、または全く変形させた横断面
状（例えば狭い端部で長方形から広い端部では円形）で
あっても良い。更には締め付け具128のほかの締め付け
具を使用することが出来、これらは、弾性のあるまたは
圧縮可能な材料から成るブッシュを経てコネクタ部11
6、118に当接するようになされ得るものである。特に単
に軸方向のみの締め付け力をコネクタ部116、118に与え
るのを確実にする他の方法として、コネクタ部の外面が
複数個の小さな段階で夫々のテーパに追従するようにし
ても良い。すなわち第８図中符号150で示されるように
複数個の交互に放射方向に延び軸方向に延びる環状の表
面部を備えるようにしても良い。この場合、第８図中符
号152で示される締め付け手段は、符号154で示される前
述の弾性のあるまたは圧縮可能なブッシュに与えられる
軸方向圧力を介して、放射方向に延びる前記環状表面部
に主として作用するようになし得る。

前述の本発明温度センサの実施例には多くの変形を成
し得るものである。例えば特に例に挙げたものの他に適
当な材料を、導波体12、40および50を作るのに用いるこ
とが出来、筒状に限らず他の形状例えば断面長方形や平
らなリボン状のものが、これら導波体用として使用され
得る。更には本発明は、航空機火災検出センサの環境で
説明されてはいるが、より広くは分布型温度敷居値検出
器として使用され得る。代表的な応用例として、オーバ
ーヒート検出器例えば航空機環境の用途、例えば200℃
（例えば350℃を超える温度が通常は検出される火災検
出環境に対して）を超える温度を検出することを含むこ
とも可能で、また冷蔵施設で任意数の分布点での温度が
−20℃を超えたときに検出する冷却検出も含むことがで
きる。このような低温の応用例によって、ガラス、光学
ファイバやプラスチックを超音波導波体に使うことが可
能となり、および／または押し出しによるプラスチック
被覆（スエージ加工された金属被覆の代りに）を前出の
ような核心部または金属挿入物または溶融性物質を有す
る金属導波体に使うことが可能となる。他の応用の可能
性としては、長手方向に沿って均一に加熱されねばなら
ないパイプに沿って分布温度の感知をする場合に、パイ
プが加熱された至ったその温度においてのみ液体である
流体がパイプ中で固化つまりブロッキングするのを防止
することが挙げられる。これらその他の応用例には導波
体は最長100メートルまで期待可能で、および／または
前述の種類の超音波導波体コネクタによって接続した複
数個の部分に作ることが可能である。

更に、いくつかの形状の導波体には、縦パルスばかり
でなく他の超音波パルス例えばねじれパルスが使用でき
るし、またパルスはある場合は磁歪素子よりむしろ圧電
素子によって発生される。

最後に、監視されている区域全体に亘っての平均温度
に関する情報は、端部で反射された到着時間の変化から
誘導することが可能である。というのは各種導波体中で
のパルスの伝播速度は、導波体材料の温度の関数である
から、および従って導波体の周囲の平均温度の関数であ
るからである。また一方切欠部を有する導波体の例で
は、切欠部のうちいくつかは満たさないままでも良いす
なわち未充填の切欠部と同様の効果を有する不連続部が
あっても良く、この場合には未充填切欠部間または不連
続部間の区域の各平均温度が、このような切欠部や不連
続部からの反射間の時間差から誘導され得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

図面中第１図は本発明による火災検出センサおよびシス
テムの第１の実施例の概略図、第２図は第１図における
センサの部分詳細図、第３図は本発明センサの実施例の
部分断面図、第４図および第５図は本発明センサの他の
実施例を示す部分断面図、第６図は本発明超音波導波体
コネクタの断面図、第７図は第６図におけるホーンの可
能な形状を示す図、そして第８図は本発明超音波導波体
コネクタの他の実施例を示す断面図である。 10……センサ 12、40、50……導波体 18……送受信機 20……タイミング回路 22……切欠部 24……合金 52、60……止め具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジョージワトソンスミス英国Ｎ11 ３ＨＴロンドンフライアンバーネットグレンソーンロード 16 (56)参考文献特開昭53−68198（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】長手の超音波導波体と、該導波体の長手方
向に沿って予め定められた点に位置され、該点において
前記導波体の音響インピーダンスの第１のレベルから第
２のレベルまで変化さすべく、与えられた温度変化に応
答可能な少なくとも１つの温度応答手段とを備え、前記
レベルの１つが前記点に到達する超音波パルスの少なく
とも一部分の反射を起こすようにしたことを特徴とする
温度センサ。
【請求項２】前記請求項（１）において、前記温度応答
手段が前記導波体と同様な音響インピーダンスを有し且
つ前記導波体の切欠部に配された低融点材料を備えたこ
とを特徴とする温度センサ。
【請求項３】前記請求項（２）において、前記低融点材
料が合金であることを特徴とする温度センサ。
【請求項４】前記請求項（２）または（３）において、
前記切欠部内の低融点材料を保持する手段を更に備えた
ことを特徴とする温度センサ。
【請求項５】前記請求項（４）において、前記保持手段
がスエージ加工または前記導波体の周囲にチューブを押
し出すことによって作られた保護被包を備えたことを特
徴とする温度センサ。
【請求項６】前記請求項（４）において、前記保持手段
が前記導波体への金属被覆による保護被覆を有すること
を特徴とする温度センサ。
【請求項７】前記請求項（１）において、前記温度応答
手段が温度によって変化する機械的応力を前記導波体に
与える装置を有することを特徴とする温度センサ。
【請求項８】前記請求項（７）において、前記装置が前
記導波体を囲むような止め具を有し、該止め具の締める
力が温度に従って増加するようになされていることを特
徴とする温度センサ。
【請求項９】前記請求項（８）において、前記止め具が
前記導波体を介して第２の部材を保持するようになされ
た第１の部材を備え、該第１の部材が第２の部材よりも
小さい熱膨張係数を有することを特徴とする温度セン
サ。
【請求項１０】前記請求項（１）乃至（９）の何れか１
つにおいて、前記導波体の長手方向に沿うと共に離間し
て配された複数個の温度応答手段を備えたことを特徴と
する温度センサ。
【請求項１１】前記請求項（１）乃至（10）の何れか１
つに記載の温度センサと、前記導波体の１つの端部に超
音波パルスを発射する手段と、前記音響インピーダンス
変化によって反射された超音波パルスを検出する手段と
を備えたことを特徴とする温度感知システム。
【請求項１２】長手の超音波導波体を備え、該導波体は
ケーシング内に被包された低融点材料の核心部を有し、
前記ケーシングは局部的に加熱されたときに前記核心部
が局部的に溶融すること可能にし、これによって前記核
心部内を伝播する超音波パルスが局部的に溶融した部分
によって少なくとも部分的に反射されることを特徴とす
る温度センサ。
【請求項１３】前記請求項（12）において、低融点材料
が合金であることを特徴とする温度センサ。
【請求項１４】前記請求項（12）または（13）に記載の
温度センサと、前記導波体の１つの端部において前記核
心部へ超音波パルスを発射する手段と、前記核心部の局
部的溶融によって反射された超音波パルスを検出する手
段とを備えたことを特徴とする温度感知システム。
【請求項１５】局部的に加熱されたときに温度勾配を生
じこの温度勾配が少なくとも部分的に超音波パルスを反
射するように作用する材料から成る長手の超音波導波体
と、１つの端部において前記導波体中へ超音波パルスを
発射する手段と、前述のような温度勾配によって反射さ
れた超音波パルスを検出する手段とを備えたことを特徴
とする温度感知システム。
【請求項１６】前記請求項（11）、（14）、または（1
5）の何れか１つにおいて、夫々の反射されたパルスと
これを惹き起こした反射パルスとの間の時間差を測定す
る手段を更に備えたことを特徴とする温度感知システ
ム。
【請求項１７】前記請求項（11）、（14）、（15）、ま
たは（16）の何れか１つにおいて、前記超音波パルス発
射手段が縦超音波パルスを発生するようになされている
ことを特徴とする温度感知システム。
【請求項１８】前記請求項（11）または（14）乃至（1
7）の何れか１つにおいて、前記超音波発射手段が磁歪
素子を有することを特徴とする温度感知システム。
【請求項１９】第１および第２の中実テーパ状コネクタ
部を備え、該コネクタ部は接続されるべき導波体と同様
の音響インピーダンスを有する材料から成り、夫々のコ
ネクタ部は前記導波体の何れか１つに接続された狭い端
部と、平坦で且つコネクタを通る超音波パルスの伝播方
向と概して垂直に延びる広い端部とを有し、並びに平坦
な端部同志を締め付けるためのコネクタ部と接続可能な
締め付け手段を備えたことを特徴とする超音波導波体コ
ネクタ。
【請求項２０】前記請求項（19）において、前記コネク
タ部が概してホーン状であることを特徴とするコネク
タ。
【請求項２１】前記請求項（20）において、前記コネク
タ部が円錐ホーンの如き形状であることを特徴とするコ
ネクタ。
【請求項２２】前記請求項（20）において、前記コネク
タ部がカテノイド・ホーンの如き形状であることを特徴
とするコネクタ。
【請求項２３】前記請求項（20）において、前記コネク
タ部が指数的ホーンの如き形状であることを特徴とする
コネクタ。
【請求項２４】前記請求項（19）乃至（23）の何れか１
つにおいて、夫々のコネクタ部が、その狭い端部と接続
されている夫々の導波体と同じ材料から成ることを特徴
とするコネクタ。
【請求項２５】前記請求項（19）乃至（24）の何れか１
つにおいて、前記締め付け手段が、前記コネクタ部の平
坦な端部に実質的に完全に垂直に方向づけられた締め付
け力を前記コネクタ部に与えるようになされていること
を特徴とするコネクタ。
【請求項２６】前記請求項（19）乃至（25）の何れか１
つにおいて、前記締め付け手段が前記第１および第２の
コネクタ部に夫々接続する第１および第２の部分を備
え、これら第１および第２の部分が相互に螺合し得るよ
うになされていることを特徴とするコネクタ。
【請求項２７】前記請求項（19）乃至（26）の何れか１
つにおいて、適当な音響結合油またはグリースの薄い層
が前記コネクタ部の平坦な端部間に締め付けを行なう前
に準備されていることを特徴とするコネクタ。