JP3494992B2 - ガスの音速の測定 - Google Patents
ガスの音速の測定Info
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- acoustic
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/036—Analysing fluids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H5/00—Measuring propagation velocity of ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. of pressure waves
Description
【０００１】本発明は、ガスの音速を測定するための方
法及び装置に関連する。ガスの音速は、ガスのその他の
特性を決定するのに非常に有用である。
法及び装置に関連する。ガスの音速は、ガスのその他の
特性を決定するのに非常に有用である。
【０００２】M. Bretz、M. L Shapiro及び M. R. Moldo
verが、「球形音響共振器（Spherical Acoustic Resona
tors）」というタイトルでアメリカン・ジャーナル・オ
ブ・フィジクス第５７巻に開示しているように、ガスの
音速の正確な測定は、共振器を使って行うことができ
る。この共振器には試験ガスのサンプルが入れられ、そ
の壁には音響送信機及び音響受信機が設けられている。
この音響送信機は、ある周波数範囲にわたって駆動さ
れ、音響送信機を駆動する各周波数について、音響受信
機から信号の振幅が得られる。そして、音響受信機がピ
ックアップする最も強く鋭い信号、すなわち第一共振半
径方向モード（the first resonant radialmode）が検
出される。共振周波数は共振器内の試験ガスの音速の線
形関数なので、試験ガスの音速を決定することが可能と
なる。
verが、「球形音響共振器（Spherical Acoustic Resona
tors）」というタイトルでアメリカン・ジャーナル・オ
ブ・フィジクス第５７巻に開示しているように、ガスの
音速の正確な測定は、共振器を使って行うことができ
る。この共振器には試験ガスのサンプルが入れられ、そ
の壁には音響送信機及び音響受信機が設けられている。
この音響送信機は、ある周波数範囲にわたって駆動さ
れ、音響送信機を駆動する各周波数について、音響受信
機から信号の振幅が得られる。そして、音響受信機がピ
ックアップする最も強く鋭い信号、すなわち第一共振半
径方向モード（the first resonant radialmode）が検
出される。共振周波数は共振器内の試験ガスの音速の線
形関数なので、試験ガスの音速を決定することが可能と
なる。
【０００３】一定半径の球形共振器に対して、中に入れ
られたガスは一連の音響共振を示す。これらの共振は、
三次元定在波によるものである。理想的な装置では、共
振周波数（ｆ）は、球面ベッセル関数（ｚ）、音速
（ｃ）、そして球の半径（ｒ）の関数であり、次のよう
に与えられる： ｆ＝ｃｚ／（２πｒ） 半径方向モードが使われるのは、このモードでは音が球
の壁に直角に当たり、このため粘性抵抗に起因するエネ
ルギーのロスが起こらず、正確に検出するのがそれほど
難しくない鋭い共振ピークを生ずるからである。
られたガスは一連の音響共振を示す。これらの共振は、
三次元定在波によるものである。理想的な装置では、共
振周波数（ｆ）は、球面ベッセル関数（ｚ）、音速
（ｃ）、そして球の半径（ｒ）の関数であり、次のよう
に与えられる： ｆ＝ｃｚ／（２πｒ） 半径方向モードが使われるのは、このモードでは音が球
の壁に直角に当たり、このため粘性抵抗に起因するエネ
ルギーのロスが起こらず、正確に検出するのがそれほど
難しくない鋭い共振ピークを生ずるからである。
【０００４】音響球形共振器の基礎的な数学モデルを用
いた以前の研究では、０．０２％の精度の音速測定が報
告されている。
いた以前の研究では、０．０２％の精度の音速測定が報
告されている。
【０００５】しかしながら、球形共振器の共振周波数は
球の半径に反比例するので、音響送信機の周波数範囲内
で第一共振半径方向モードを生成するために、共振器
は、通常少なくとも１２ｃｍの半径を有している。しか
しながら、ガスパイプなどのガス源の中に挿入して簡便
に検査するのに使用したり、あるいは便利で小型のハウ
ジング内で使用するには、このような寸法の共振器では
大きすぎる。もしも共振器が、例えば直径３ｃｍの球ま
で小さくなると、第一共振半径方向モードは約１８ｋＨ
ｚで生じ、これは音響送信機（２０Ｈｚ〜１３ｋＨｚ）
の範囲を超えてしまう。
球の半径に反比例するので、音響送信機の周波数範囲内
で第一共振半径方向モードを生成するために、共振器
は、通常少なくとも１２ｃｍの半径を有している。しか
しながら、ガスパイプなどのガス源の中に挿入して簡便
に検査するのに使用したり、あるいは便利で小型のハウ
ジング内で使用するには、このような寸法の共振器では
大きすぎる。もしも共振器が、例えば直径３ｃｍの球ま
で小さくなると、第一共振半径方向モードは約１８ｋＨ
ｚで生じ、これは音響送信機（２０Ｈｚ〜１３ｋＨｚ）
の範囲を超えてしまう。
【０００６】本発明の第一の形態では、ガスの音速を決
定するための装置は、テストしようとするガスを中に入
れる実質的に球形の共振器と、共振器内へ音響信号を供
給する音響送信機と、共振器内の音響信号の振幅を検出
する音響受信機と、検出された共振モードの周波数から
試験ガスの音速を決定する制御手段とを含んで構成さ
れ、検出された共振モードは非半径方向共振モード（no
n-radial resonant mode）であり、共振器の内側の半径
は実質的に５ｃｍ又はこれより小さいことを特徴とす
る。
定するための装置は、テストしようとするガスを中に入
れる実質的に球形の共振器と、共振器内へ音響信号を供
給する音響送信機と、共振器内の音響信号の振幅を検出
する音響受信機と、検出された共振モードの周波数から
試験ガスの音速を決定する制御手段とを含んで構成さ
れ、検出された共振モードは非半径方向共振モード（no
n-radial resonant mode）であり、共振器の内側の半径
は実質的に５ｃｍ又はこれより小さいことを特徴とす
る。
【０００７】本発明のさらに別の形態では、ガスの音速
を決定する方法は、音速を決定しようとするガスが入れ
られた実質的に球形の共振器の内部に音響信号を供給す
る工程と、共振器内の音響信号の振幅を検出する工程
と、検出された共振モードの周波数から、共振器内のガ
スの音速を決定する工程とを含んで構成され、検出され
た共振モードは非半径方向モードであり、共振器の内側
の半径は実質的に５ｃｍ又はこれより小さいことを特徴
する。
を決定する方法は、音速を決定しようとするガスが入れ
られた実質的に球形の共振器の内部に音響信号を供給す
る工程と、共振器内の音響信号の振幅を検出する工程
と、検出された共振モードの周波数から、共振器内のガ
スの音速を決定する工程とを含んで構成され、検出され
た共振モードは非半径方向モードであり、共振器の内側
の半径は実質的に５ｃｍ又はこれより小さいことを特徴
する。
【０００８】本発明者は、以前から用いられていた第一
共振半径方向モードの周波数よりも小さい周波数で起こ
る第一非半径方向共振を用いる。この第一非半径方向モ
ードでは、共振周波数をトランスデューサの範囲内に維
持しながら、以前の共振器よりも小さい寸法の共振器を
用いて音速を検出することが可能となる。このため、よ
り小型の共振器を例えばプローブとして使用することが
可能であり、高精度を維持しながら、既存のガスパイプ
内に挿入したり、より小型のハウジング内に設置するこ
とができ、非常に便利である。
共振半径方向モードの周波数よりも小さい周波数で起こ
る第一非半径方向共振を用いる。この第一非半径方向モ
ードでは、共振周波数をトランスデューサの範囲内に維
持しながら、以前の共振器よりも小さい寸法の共振器を
用いて音速を検出することが可能となる。このため、よ
り小型の共振器を例えばプローブとして使用することが
可能であり、高精度を維持しながら、既存のガスパイプ
内に挿入したり、より小型のハウジング内に設置するこ
とができ、非常に便利である。
【０００９】共振器の内側の半径は、４ｃｍ又はこれ以
下、３ｃｍ又はこれ以下、２ｃｍ又はこれ以下、そして
望ましくは１．５ｃｍ又はこれ以下といった小型のもの
にすることが可能であり、非常に便利である。
下、３ｃｍ又はこれ以下、２ｃｍ又はこれ以下、そして
望ましくは１．５ｃｍ又はこれ以下といった小型のもの
にすることが可能であり、非常に便利である。
【００１０】半径が１．５ｃｍの実質的に球形の共振器
の場合、第一非半径方向モードはガス内に９ｋＨｚ前後
で起こることが見出された。これはうまく音響トランス
デューサの周波数範囲（２０Ｈｚ〜１３ｋＨｚ）に含ま
れている。
の場合、第一非半径方向モードはガス内に９ｋＨｚ前後
で起こることが見出された。これはうまく音響トランス
デューサの周波数範囲（２０Ｈｚ〜１３ｋＨｚ）に含ま
れている。
【００１１】球形共振器を用いると、最も精確な音速測
定が可能となる。球はその中心を通るすべての平面内で
対称であるため、熱膨張などによる補正を比較的簡単に
行うことができる。
定が可能となる。球はその中心を通るすべての平面内で
対称であるため、熱膨張などによる補正を比較的簡単に
行うことができる。
【００１２】加えて、音響送信機及び音響受信機を、共
振器の空洞の外側に配置することができ、このため共振
系に重大な乱れを与えない。シリンダを用いた場合は、
これとは対照的に音響送信機及び音響受信機は経路長に
影響を与えることになり、シリンダの膨張と同じよう
に、送信機及び受信機のどのような膨張についても考慮
しなければならない。
振器の空洞の外側に配置することができ、このため共振
系に重大な乱れを与えない。シリンダを用いた場合は、
これとは対照的に音響送信機及び音響受信機は経路長に
影響を与えることになり、シリンダの膨張と同じよう
に、送信機及び受信機のどのような膨張についても考慮
しなければならない。
【００１３】第一非半径方向共振モードの精確な共振周
波数、すなわち精確な音速測定値を与えるよう共振曲線
を急峻にするには、音響送信機と音響受信機の相対的な
直線的位置が非常に重要であることが見出された。ま
た、この相対的な位置は、構造的な誤差に起因して、各
共振器によってわずかに異なっていることが明らかとな
った。このことを考慮するため、音響送信機及び音響受
信機を、これらの相対距離が変えられるように共振器に
取り付けることが望ましい。このようにすると、較正の
際に最適なピークの急峻さが得られるようこれらの相対
位置を変えることができる。
波数、すなわち精確な音速測定値を与えるよう共振曲線
を急峻にするには、音響送信機と音響受信機の相対的な
直線的位置が非常に重要であることが見出された。ま
た、この相対的な位置は、構造的な誤差に起因して、各
共振器によってわずかに異なっていることが明らかとな
った。このことを考慮するため、音響送信機及び音響受
信機を、これらの相対距離が変えられるように共振器に
取り付けることが望ましい。このようにすると、較正の
際に最適なピークの急峻さが得られるようこれらの相対
位置を変えることができる。
【００１４】第一非半径方向モードに対して最大の振幅
のピークを検出するためには、共振器が実質上球形の場
合、音響送信機と音響受信機を、実質上対向する位置、
すなわち実質上互いに１８０°の角度だけ離間するよう
配置するのが望ましい。
のピークを検出するためには、共振器が実質上球形の場
合、音響送信機と音響受信機を、実質上対向する位置、
すなわち実質上互いに１８０°の角度だけ離間するよう
配置するのが望ましい。
【００１５】以前は、音響送信機は高い電圧で動作して
いた。例えば前掲のM. Bretzらの論文の送信機の場合は
１５０Ｖという高い動作電圧だった。しかしながら、共
振器を例えばメタンや天然ガスといった可燃性のガスと
共に使用する場合には、潜在的な危険を伴うことにな
る。本発明の小さい共振器では、例えば補聴器のスピー
カとして使われる５Ｖという低電圧の小型送信機を用い
ることができるので、安全性は非常に高い。
いた。例えば前掲のM. Bretzらの論文の送信機の場合は
１５０Ｖという高い動作電圧だった。しかしながら、共
振器を例えばメタンや天然ガスといった可燃性のガスと
共に使用する場合には、潜在的な危険を伴うことにな
る。本発明の小さい共振器では、例えば補聴器のスピー
カとして使われる５Ｖという低電圧の小型送信機を用い
ることができるので、安全性は非常に高い。
【００１６】以下において、添付図面を参照しながら、
さらに本発明の実施の形態について説明する。
さらに本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】以下に、添付図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。
施の形態を説明する。
【００１８】図１に示すように、マイクロプロセッサを
含むか或いはマイクロプロセッサそのもものである駆動
回路１は、ラウドスピーカ２を駆動するための適切な周
波数範囲のサイン波信号を生成するよう構成されてい
る。ラウドスピーカは、共振器３の内部に音響信号を投
入するよう構成されている。マイクロフォン４は、共振
器内の音響信号の大きさをピックアップするよう構成さ
れている。マイクロフォンからの信号は、適当な電子回
路５によってフィルタリングされ増幅され、そして処理
手段６は、共振器内のガスに関連する共振周波数を決定
し、その音速を決定する。
含むか或いはマイクロプロセッサそのもものである駆動
回路１は、ラウドスピーカ２を駆動するための適切な周
波数範囲のサイン波信号を生成するよう構成されてい
る。ラウドスピーカは、共振器３の内部に音響信号を投
入するよう構成されている。マイクロフォン４は、共振
器内の音響信号の大きさをピックアップするよう構成さ
れている。マイクロフォンからの信号は、適当な電子回
路５によってフィルタリングされ増幅され、そして処理
手段６は、共振器内のガスに関連する共振周波数を決定
し、その音速を決定する。
【００１９】図２に示した共振器３は、この場合は剛体
の球である。例示した共振器は、ＣＮＣ（コンピュータ
数値制御）によって機械加工された二つの金属（この場
合は銅である）の半球３１、３２から構成されており、
それらは内側の半径が１．５ｃｍ、壁の厚さが３ｍｍで
あり、両者が互いに溶接されて球を形成している。
の球である。例示した共振器は、ＣＮＣ（コンピュータ
数値制御）によって機械加工された二つの金属（この場
合は銅である）の半球３１、３２から構成されており、
それらは内側の半径が１．５ｃｍ、壁の厚さが３ｍｍで
あり、両者が互いに溶接されて球を形成している。
【００２０】半球３１、３２の二つの頂部で、ラウドス
ピーカ２及びマイクロフォン４が支持されており、これ
らは、図２に示すように半球がつなぎ合わされたとき
に、マイクロフォンからの信号の振幅が最大となる１８
０°の角度だけ互いに離れた状態になる。
ピーカ２及びマイクロフォン４が支持されており、これ
らは、図２に示すように半球がつなぎ合わされたとき
に、マイクロフォンからの信号の振幅が最大となる１８
０°の角度だけ互いに離れた状態になる。
【００２１】共振器には、多数のガス放散通路３３が設
けられている。図２にはこのうちの一つだけを示してあ
る。この通路によって、ガスは共振器３の内外で放散さ
れる。各半球３１、３２には、望ましくは、９０°ずつ
離れた四つのガス放散通路３３を設ける。ガス放散通路
３３は、望ましくは、共振器のハウジングにドリルで穴
をあけ、削りくずを除去して、共振器の内部に対して反
復可能な面を与える。
けられている。図２にはこのうちの一つだけを示してあ
る。この通路によって、ガスは共振器３の内外で放散さ
れる。各半球３１、３２には、望ましくは、９０°ずつ
離れた四つのガス放散通路３３を設ける。ガス放散通路
３３は、望ましくは、共振器のハウジングにドリルで穴
をあけ、削りくずを除去して、共振器の内部に対して反
復可能な面を与える。
【００２２】別の方法として、共振球を、焼結した材料
などの多孔性材料から形成することもできる。この場合
は、図２に示した銅の共振球のようなガス放散穴３３は
必要なく、したがって穴３３に起因する共振周波数の乱
れを軽減することができる。使用する多孔性材料は、周
囲温度の変化に伴う共振器の寸法の変動に対して必要と
なる補正の総量が少なくなるよう、銅よりも熱膨張が小
さいことが望ましい。
などの多孔性材料から形成することもできる。この場合
は、図２に示した銅の共振球のようなガス放散穴３３は
必要なく、したがって穴３３に起因する共振周波数の乱
れを軽減することができる。使用する多孔性材料は、周
囲温度の変化に伴う共振器の寸法の変動に対して必要と
なる補正の総量が少なくなるよう、銅よりも熱膨張が小
さいことが望ましい。
【００２３】ここで使用するラウドスピーカ２は、供給
電圧が５Ｖ、パワーレベルが３３ｍＷの補聴器に使用さ
れる小型のラウドスピーカで、マイクロフォン４はサブ
ミニチュア・マイクロフォンである。
電圧が５Ｖ、パワーレベルが３３ｍＷの補聴器に使用さ
れる小型のラウドスピーカで、マイクロフォン４はサブ
ミニチュア・マイクロフォンである。
【００２４】図３は、マイクロフォン４をどのように共
振器３に取り付けるかを示している。共振器には通路４
１が設けられている。これは望ましくは、ドリルで穴を
あけ、削りくずを除去して形成する。共振器の外側に通
路４１と中心が一致するよう設けられた円柱状のスピン
ドル４２は、共振器に取り付けるか、あるいは共振器の
一部として形成される。スピンドル４２は、望ましく
は、長さが１０ｍｍで、内径はマイクロフォン４を十分
に収容できる寸法とし、ここでは５ｍｍとする。スピン
ドル内でのマイクロフォン４は、ラウドスピーカが共振
器に共振周波数を投入したときに最も鋭い出力信号ピー
クが得られる最適点に置くことができるよう、長さ方向
に沿ってその位置変えることができる。マイクロフォン
４は、接着剤４３を使って、スピンドル４２内の最適位
置に固定される。接着剤は、固まって不規則な形状にな
ると共振周波数に乱れを生じさせる原因となるので、共
振器の空洞内へは入らないようにすることが望ましい。
マイクロフォン４には、望ましくはリム４５を設け、そ
の直径をスピンドル４２の内径とほぼ等しくすることに
よって、接着剤が共振器へ入るのを防ぐ。あるいはま
た、マイクロフォン４がスピンドル４２内にぴったりと
嵌り込むようにしてもよい。マイクロフォン４は、コネ
クタ４６によって電気的にフィルタリング及び増幅回路
５に接続されている。
振器３に取り付けるかを示している。共振器には通路４
１が設けられている。これは望ましくは、ドリルで穴を
あけ、削りくずを除去して形成する。共振器の外側に通
路４１と中心が一致するよう設けられた円柱状のスピン
ドル４２は、共振器に取り付けるか、あるいは共振器の
一部として形成される。スピンドル４２は、望ましく
は、長さが１０ｍｍで、内径はマイクロフォン４を十分
に収容できる寸法とし、ここでは５ｍｍとする。スピン
ドル内でのマイクロフォン４は、ラウドスピーカが共振
器に共振周波数を投入したときに最も鋭い出力信号ピー
クが得られる最適点に置くことができるよう、長さ方向
に沿ってその位置変えることができる。マイクロフォン
４は、接着剤４３を使って、スピンドル４２内の最適位
置に固定される。接着剤は、固まって不規則な形状にな
ると共振周波数に乱れを生じさせる原因となるので、共
振器の空洞内へは入らないようにすることが望ましい。
マイクロフォン４には、望ましくはリム４５を設け、そ
の直径をスピンドル４２の内径とほぼ等しくすることに
よって、接着剤が共振器へ入るのを防ぐ。あるいはま
た、マイクロフォン４がスピンドル４２内にぴったりと
嵌り込むようにしてもよい。マイクロフォン４は、コネ
クタ４６によって電気的にフィルタリング及び増幅回路
５に接続されている。
【００２５】ラウドスピーカ２も、図３に示したマイク
ロフォン４と同じ方法で取り付けることができるが、こ
の例では図４に示すように、共振器の内側から特定の距
離だけ離して固定される。
ロフォン４と同じ方法で取り付けることができるが、こ
の例では図４に示すように、共振器の内側から特定の距
離だけ離して固定される。
【００２６】図４では、長さが約２ｍｍのスピンドル２
１は、共振器３に取り付けられるか、あるいは共振器の
外壁の一部として形成される。１．５ｍｍの通路２２
は、ドリルでスピンドル２１及び共振器の壁を通してあ
けられ、削りくずが除去されて形成されている。ラウド
スピーカ２は、スピンドル２１の外側から通路２２を覆
うように取り付けられている。ラウドスピーカは、通路
２２へ確実に入らないようにされた接着剤を用いてスピ
ンドル２１に固定されている。ラウドスピーカはコネク
タ２３によって電気的にフィルタリング及び増幅回路１
に接続されている。
１は、共振器３に取り付けられるか、あるいは共振器の
外壁の一部として形成される。１．５ｍｍの通路２２
は、ドリルでスピンドル２１及び共振器の壁を通してあ
けられ、削りくずが除去されて形成されている。ラウド
スピーカ２は、スピンドル２１の外側から通路２２を覆
うように取り付けられている。ラウドスピーカは、通路
２２へ確実に入らないようにされた接着剤を用いてスピ
ンドル２１に固定されている。ラウドスピーカはコネク
タ２３によって電気的にフィルタリング及び増幅回路１
に接続されている。
【００２７】最も鋭い出力ピークが得られるよう、マイ
クロフォンとラウドスピーカの両方の位置を可変とする
か、あるいはマイクロフォンとラウドスピーカのうちの
一方を固定し、他方を可動とする。
クロフォンとラウドスピーカの両方の位置を可変とする
か、あるいはマイクロフォンとラウドスピーカのうちの
一方を固定し、他方を可動とする。
【００２８】機械加工の許容誤差に起因して生じる、例
えば有効半径が異なるといった各共振球における僅かな
誤差があるため、各共振器は、 ｃ＝ｆ×Ｋ という式を使って個別に較正する。
えば有効半径が異なるといった各共振球における僅かな
誤差があるため、各共振器は、 ｃ＝ｆ×Ｋ という式を使って個別に較正する。
【００２９】各共振器は、ＧＡＳＶＬＥなどのガスの特
性を予測するためのコンピュータモデルを用いて、ある
いは適当な方法で測定することによって、音速（ｃ）が
既知となっているガスを用いて較正される。そして、較
正された共振器内の音速が既知のガスについて共振周波
数（ｆ）を測定して、定数Ｋが得られる。較正された共
振器とこれに関連する定数Ｋとを用いることによって、
任意のガスに対して測定された共振周波数から音速を決
定することができる。この場合の誤差は約０．１％程度
と考えられる。共振器の体積に影響を与える周囲温度の
変化を補償することによって、ガスの音速は約０．０５
％程度というさらに小さい誤差で決定される。
性を予測するためのコンピュータモデルを用いて、ある
いは適当な方法で測定することによって、音速（ｃ）が
既知となっているガスを用いて較正される。そして、較
正された共振器内の音速が既知のガスについて共振周波
数（ｆ）を測定して、定数Ｋが得られる。較正された共
振器とこれに関連する定数Ｋとを用いることによって、
任意のガスに対して測定された共振周波数から音速を決
定することができる。この場合の誤差は約０．１％程度
と考えられる。共振器の体積に影響を与える周囲温度の
変化を補償することによって、ガスの音速は約０．０５
％程度というさらに小さい誤差で決定される。
【００３０】ラウドスピーカは、図１に示した電子回路
１によって駆動され、共振器３の第一の非半径方向共振
ピークの周波数を含む適切な周波数範囲にわたるサイン
波信号を与える。ラウドスピーカは、周波数掃引で駆動
される。マイクロフォンは出力電圧を与え、これは図５
に示すようにマイクロフォンが現在駆動されている周波
数に対応してフィルタリングされ増幅される。これには
電子回路に起因する小さな遅延が伴っている。マイクロ
フォンが最も大きい出力電圧を生成する周波数は、非半
径方向共振周波数として決定される。これは図５では、
２０℃において８８６０Ｈｚである。
１によって駆動され、共振器３の第一の非半径方向共振
ピークの周波数を含む適切な周波数範囲にわたるサイン
波信号を与える。ラウドスピーカは、周波数掃引で駆動
される。マイクロフォンは出力電圧を与え、これは図５
に示すようにマイクロフォンが現在駆動されている周波
数に対応してフィルタリングされ増幅される。これには
電子回路に起因する小さな遅延が伴っている。マイクロ
フォンが最も大きい出力電圧を生成する周波数は、非半
径方向共振周波数として決定される。これは図５では、
２０℃において８８６０Ｈｚである。
【００３１】連続的な周波数範囲のサイン波に対する近
似波形の生成について、以下に述べる。
似波形の生成について、以下に述べる。
【００３２】図６及び図７に示すように、マイクロプロ
セッサ１１０には、電圧制御発振器から、ライン１１１
を通してクロック信号１０１が供給される。マイクロプ
ロセッサとしては、例えば Hitachi HD6473048F16など
の他、適切なものであれば任意のものを使用することが
できる。マイクロプロセッサ１１０は、ライン１１１か
らの入力クロック信号１０１を処理して、図６に示すよ
うにそれぞれが同じ周波数のパルス幅変調（ＰＷＭ）信
号１０２、１０３、１０４をそれぞれライン１１２、１
１３、１１４上に生成する。ＰＷＭ信号１０２、１０
３、１０４は、ここでは抵抗１１５、１１６、１１７か
らなる重み付け加算回路を用いることによって結合さ
れ、サイン波に対する近似波形をライン１１８上に生成
する。図６に示したサイン波に対する近似波形１０５
は、それぞれが固定されたデューティーサイクル（オフ
の時間に対するオンの時間のパーセンテージ）を有する
ＰＷＭ信号１０２、１０３、１０４と同じ周波数を有し
ている。
セッサ１１０には、電圧制御発振器から、ライン１１１
を通してクロック信号１０１が供給される。マイクロプ
ロセッサとしては、例えば Hitachi HD6473048F16など
の他、適切なものであれば任意のものを使用することが
できる。マイクロプロセッサ１１０は、ライン１１１か
らの入力クロック信号１０１を処理して、図６に示すよ
うにそれぞれが同じ周波数のパルス幅変調（ＰＷＭ）信
号１０２、１０３、１０４をそれぞれライン１１２、１
１３、１１４上に生成する。ＰＷＭ信号１０２、１０
３、１０４は、ここでは抵抗１１５、１１６、１１７か
らなる重み付け加算回路を用いることによって結合さ
れ、サイン波に対する近似波形をライン１１８上に生成
する。図６に示したサイン波に対する近似波形１０５
は、それぞれが固定されたデューティーサイクル（オフ
の時間に対するオンの時間のパーセンテージ）を有する
ＰＷＭ信号１０２、１０３、１０４と同じ周波数を有し
ている。
【００３３】この例では、合成されたサイン波に対する
近似波形１０５の各サイクルはクロック信号１０１の１
６サイクル分に相当するが、８サイクル分、３２サイク
ル分、あるいはその他であってもよい。ＰＷＭ信号１０
２の立ち上がり１２１と立ち下がり１２２は、それぞれ
クロック信号１０１の６サイクル目と１０サイクル目の
終了に同期してトリガーされる。ＰＷＭ信号１０３の立
ち上がり１３１と立ち下がり１３２は、それぞれそクロ
ック信号の４サイクル目と１２サイクル目の終了に同期
してトリガーされる。ＰＷＭ信号１０４の立ち上がり１
４１と立ち下がり１４２は、それぞれそクロック信号の
２サイクル目と１４サイクル目の終了に同期してトリガ
ーされる。
近似波形１０５の各サイクルはクロック信号１０１の１
６サイクル分に相当するが、８サイクル分、３２サイク
ル分、あるいはその他であってもよい。ＰＷＭ信号１０
２の立ち上がり１２１と立ち下がり１２２は、それぞれ
クロック信号１０１の６サイクル目と１０サイクル目の
終了に同期してトリガーされる。ＰＷＭ信号１０３の立
ち上がり１３１と立ち下がり１３２は、それぞれそクロ
ック信号の４サイクル目と１２サイクル目の終了に同期
してトリガーされる。ＰＷＭ信号１０４の立ち上がり１
４１と立ち下がり１４２は、それぞれそクロック信号の
２サイクル目と１４サイクル目の終了に同期してトリガ
ーされる。
【００３４】各ＰＷＭ信号１０２、１０３、１０４は、
その後重み付け抵抗１１５、１１６、１１７をそれぞれ
通過する。抵抗１１５、１１６、１１７の値の比はサイ
ン波のもっとも良い近似波形となるように選ばれるが、
この場合は、抵抗１１５は５１ｋΩ、抵抗１１６は３６
ｋΩ、抵抗１１７は５１ｋΩである。
その後重み付け抵抗１１５、１１６、１１７をそれぞれ
通過する。抵抗１１５、１１６、１１７の値の比はサイ
ン波のもっとも良い近似波形となるように選ばれるが、
この場合は、抵抗１１５は５１ｋΩ、抵抗１１６は３６
ｋΩ、抵抗１１７は５１ｋΩである。
【００３５】ＰＷＭの方形波からサイン波の近似波形を
生成するためには、第３高調波、第５高調波、第７高調
波、…などの高調波を抑え、第１高調波を維持するのが
望ましい。図６に示した上記の方法を用いると、抵抗の
許容差に起因するいくつかの残留効果を別にすると、第
３及び第４高調波は本質的に排除される。この例では、
サイン波生成装置は、ラウドスピーカ２を駆動するのに
７．５ｋＨｚから１１．８ｋＨｚの範囲のサイン波と、
マイクロフォン４によって検出されたラウドスピーカか
らの送信信号を生成するのに用いることを意図してい
る。このような方法で使った場合、第７高調波あるいは
これ以上の高調波に起因する送信信号はマイクロフォン
の帯域限界の外側に位置することになるので、第７高調
波あるいはこれ以上の高調波は、これらの高調波を除去
するためのさらなるフィルタリングや調整を必要としな
いレベルまで低減される。この装置をより低い周波数の
サイン波の生成に用いる場合は、低域フィルターを使う
ことによって、或いはさらなるパルス幅変調信号を使っ
てサイン波に対するよりよい近似波形を生成することに
よって、第７高調波及びそれ以上の高調波の効果を排除
するか、あるいは非常に小さくすることができる。
生成するためには、第３高調波、第５高調波、第７高調
波、…などの高調波を抑え、第１高調波を維持するのが
望ましい。図６に示した上記の方法を用いると、抵抗の
許容差に起因するいくつかの残留効果を別にすると、第
３及び第４高調波は本質的に排除される。この例では、
サイン波生成装置は、ラウドスピーカ２を駆動するのに
７．５ｋＨｚから１１．８ｋＨｚの範囲のサイン波と、
マイクロフォン４によって検出されたラウドスピーカか
らの送信信号を生成するのに用いることを意図してい
る。このような方法で使った場合、第７高調波あるいは
これ以上の高調波に起因する送信信号はマイクロフォン
の帯域限界の外側に位置することになるので、第７高調
波あるいはこれ以上の高調波は、これらの高調波を除去
するためのさらなるフィルタリングや調整を必要としな
いレベルまで低減される。この装置をより低い周波数の
サイン波の生成に用いる場合は、低域フィルターを使う
ことによって、或いはさらなるパルス幅変調信号を使っ
てサイン波に対するよりよい近似波形を生成することに
よって、第７高調波及びそれ以上の高調波の効果を排除
するか、あるいは非常に小さくすることができる。
【００３６】各抵抗１１５、１１６、１１７からの出力
は、共通のライン１１８上で結合されて、図６に示すよ
うなサイン波に対する近似波形１０５を生成する。そし
て信号１０５は、共通のライン１１８とグランドとの間
に接続されたキャパシタ１１９によって低域フィルタリ
ングされて、接続ポイント１２０において検出される。
は、共通のライン１１８上で結合されて、図６に示すよ
うなサイン波に対する近似波形１０５を生成する。そし
て信号１０５は、共通のライン１１８とグランドとの間
に接続されたキャパシタ１１９によって低域フィルタリ
ングされて、接続ポイント１２０において検出される。
【００３７】図８は、電圧制御発振器１６０を示してい
る。これは発振出力１６１を生成し、その周波数は、入
力１６２に供給される駆動信号の電圧に依存する。しか
しながち、出力周波数がアナログ入力の値に依存するデ
バイスであれば、どのようなものでも使用可能である。
る。これは発振出力１６１を生成し、その周波数は、入
力１６２に供給される駆動信号の電圧に依存する。しか
しながち、出力周波数がアナログ入力の値に依存するデ
バイスであれば、どのようなものでも使用可能である。
【００３８】本発明のこの例では、Analog Devices社の
AD654という電圧−周波数コンバータを使用している。
図８は、このAD654のブロックダイアグラムを示してい
る。汎用演算増幅器１６３は入力段の役割を果たすが、
その目的は、入力電圧信号１６２を駆動電流に変換し、
調整することである。駆動電流は、電流−周波数コンバ
ータ１６５（非安定マルチバイブレータ）に伝達され
る。コンバータ１６５の出力は、トランジスタ１６４を
コントロールする。
AD654という電圧−周波数コンバータを使用している。
図８は、このAD654のブロックダイアグラムを示してい
る。汎用演算増幅器１６３は入力段の役割を果たすが、
その目的は、入力電圧信号１６２を駆動電流に変換し、
調整することである。駆動電流は、電流−周波数コンバ
ータ１６５（非安定マルチバイブレータ）に伝達され
る。コンバータ１６５の出力は、トランジスタ１６４を
コントロールする。
【００３９】図８の回路接続では、入力増幅器１６３
は、１６２の入力電圧に対して非常に高いインピーダン
ス（２５０ｍΩ）を示し、これはピン３のスケーリング
抵抗１６７によって適当な駆動電流に変換される。この
例では、抵抗１６７と１６８は１．２ｋΩである。
は、１６２の入力電圧に対して非常に高いインピーダン
ス（２５０ｍΩ）を示し、これはピン３のスケーリング
抵抗１６７によって適当な駆動電流に変換される。この
例では、抵抗１６７と１６８は１．２ｋΩである。
【００４０】図７に示した出力の接続ポイント１２０に
生成されるサイン波に対する近似波形の周波数は、例え
ば温度変動や電気部品の機能の違いなどのために、図８
に示した入力１６２に供給される駆動信号の電圧から常
に正確に決まるものではない。このため、後述のよう
に、サイン波に対する近似波形の出力と同じ周波数であ
るＰＷＭ信号１０２、１０３、１０４それぞれを伝達す
るライン１１２、１１３、１１４のいずれかに、マイク
ロプロセッサ１１０を接続する。このマイクロプロセッ
サは、選択したＰＷＭ信号のサイクルの数を、例えば１
秒といった決められた期間にわてってカウントする。こ
れにより、サイン波の実際の出力周波数を正確に決定す
ることができる。マイクロプロセッサ１１０が一定期間
にわたってサイクルの数をカウントするのは、サイン波
に対する近似波形１０５ではなく、ＰＷＭ信号１０２、
１０３、１０４であるが、これはＰＷＭ信号がより正確
に定義された明確なオン／オフ状態を有しており、この
方がカウントが容易でより良い結果を与えるからであ
る。
生成されるサイン波に対する近似波形の周波数は、例え
ば温度変動や電気部品の機能の違いなどのために、図８
に示した入力１６２に供給される駆動信号の電圧から常
に正確に決まるものではない。このため、後述のよう
に、サイン波に対する近似波形の出力と同じ周波数であ
るＰＷＭ信号１０２、１０３、１０４それぞれを伝達す
るライン１１２、１１３、１１４のいずれかに、マイク
ロプロセッサ１１０を接続する。このマイクロプロセッ
サは、選択したＰＷＭ信号のサイクルの数を、例えば１
秒といった決められた期間にわてってカウントする。こ
れにより、サイン波の実際の出力周波数を正確に決定す
ることができる。マイクロプロセッサ１１０が一定期間
にわたってサイクルの数をカウントするのは、サイン波
に対する近似波形１０５ではなく、ＰＷＭ信号１０２、
１０３、１０４であるが、これはＰＷＭ信号がより正確
に定義された明確なオン／オフ状態を有しており、この
方がカウントが容易でより良い結果を与えるからであ
る。
【００４１】別の方法として、マイクロプロセッサ１１
０が一定期間にわたってクロック信号１０１のサイクル
の数をカウントし、これをＰＷＭ信号の各サイクルを生
成するのに必要なクロック信号のサイクルの数で割るこ
とによってサイン波の周波数を決定することもできる。
０が一定期間にわたってクロック信号１０１のサイクル
の数をカウントし、これをＰＷＭ信号の各サイクルを生
成するのに必要なクロック信号のサイクルの数で割るこ
とによってサイン波の周波数を決定することもできる。
【００４２】さらに別の方法として、あるいは追加とし
て、マイクロプロセッサが予め決められているクロック
サイクルの数またはＰＷＭのサイクルを生成するのに要
した時間を測定し、これからサイン波に対する近似波形
の周波数を計算してもよい。
て、マイクロプロセッサが予め決められているクロック
サイクルの数またはＰＷＭのサイクルを生成するのに要
した時間を測定し、これからサイン波に対する近似波形
の周波数を計算してもよい。
【００４３】発振器１６０は連続的な周波数範囲の発振
信号を生成するので、サイン波は連続的な周波数範囲で
生成される。
信号を生成するので、サイン波は連続的な周波数範囲で
生成される。
【００４４】サイン波に対する近似波形を生成するため
に、マイクロプロセッサと共にすぐに入手できる小型で
（AD654用には、９．９１ｍｍ×７．８７ｍｍ×４．５
７ｍｍ、８ピンのプラスチックＤＩＰ形態のもの、ある
いは４．９０ｍｍ×３．９１ｍｍ×２．３９ｍｍ、８ピ
ンのＳＯＩＣ形態のもの）安価なデバイスである周波数
可変の方形波を生成する発振器を用いると、連続的な周
波数範囲にわたるサイン波に対する近似波形を生成で
き、かつ、小型であるため小型のプローブや小型のハウ
ジングなどに取り付けることができるデバイスを製造す
ることが可能となる。マイクロプロセッサは一般に多く
のプローブや他の目的の電子装置に用いられているの
で、連続的な周波数範囲にわたるサイン波に対する近似
波形を生成するために追加しなければならないスペース
は、小型の可変周波数方形波生成発振器のためのスペー
スだけである。
に、マイクロプロセッサと共にすぐに入手できる小型で
（AD654用には、９．９１ｍｍ×７．８７ｍｍ×４．５
７ｍｍ、８ピンのプラスチックＤＩＰ形態のもの、ある
いは４．９０ｍｍ×３．９１ｍｍ×２．３９ｍｍ、８ピ
ンのＳＯＩＣ形態のもの）安価なデバイスである周波数
可変の方形波を生成する発振器を用いると、連続的な周
波数範囲にわたるサイン波に対する近似波形を生成で
き、かつ、小型であるため小型のプローブや小型のハウ
ジングなどに取り付けることができるデバイスを製造す
ることが可能となる。マイクロプロセッサは一般に多く
のプローブや他の目的の電子装置に用いられているの
で、連続的な周波数範囲にわたるサイン波に対する近似
波形を生成するために追加しなければならないスペース
は、小型の可変周波数方形波生成発振器のためのスペー
スだけである。
【００４５】発振器は必ずしも電圧制御発振器である必
要はなく、連続的な周波数範囲の信号を供給するよう構
成されたデバイスであれば、任意のものを使用できる。
要はなく、連続的な周波数範囲の信号を供給するよう構
成されたデバイスであれば、任意のものを使用できる。
【００４６】サイン波に対する近似波形も、必ずしも三
つのＰＷＭ信号から生成しなければならないというもの
ではなく、サイン波に対して必要とされる近似のレベル
に応じて適切な数から生成することができる。さらに、
サイン波の各サイクルが１６クロックサイクルに対応し
ていることも必須のことではなく、８サイクル、３２サ
イクルなど任意の適切な数とすることができる。
つのＰＷＭ信号から生成しなければならないというもの
ではなく、サイン波に対して必要とされる近似のレベル
に応じて適切な数から生成することができる。さらに、
サイン波の各サイクルが１６クロックサイクルに対応し
ていることも必須のことではなく、８サイクル、３２サ
イクルなど任意の適切な数とすることができる。
【００４７】共振周波数（マイクロフォンによって生成
される信号の振幅が最大となる周波数）を迅速かつ正確
に決定するために、はじめに、図９にＳ１で示した共振
が起こると思われる周波数範囲について迅速で粗い周波
数掃引が行われる（この場合は１０〜１５Ｈｚのステッ
プで）。マイクロプロセッサなどの制御手段は、最初の
粗い周波数掃引の中で最大値が現れた狭い周波数範囲を
特定する。そして、最大値が生じる周波数を正確に決定
して共振周波数を特定するために、この特定された狭い
周波数範囲内で、さらなる周波数掃引（Ｓ２）が、より
小さい周波数ステップ（この場合は１Ｈｚ）で行われ
る。
される信号の振幅が最大となる周波数）を迅速かつ正確
に決定するために、はじめに、図９にＳ１で示した共振
が起こると思われる周波数範囲について迅速で粗い周波
数掃引が行われる（この場合は１０〜１５Ｈｚのステッ
プで）。マイクロプロセッサなどの制御手段は、最初の
粗い周波数掃引の中で最大値が現れた狭い周波数範囲を
特定する。そして、最大値が生じる周波数を正確に決定
して共振周波数を特定するために、この特定された狭い
周波数範囲内で、さらなる周波数掃引（Ｓ２）が、より
小さい周波数ステップ（この場合は１Ｈｚ）で行われ
る。
【００４８】上記のような粗い周波数掃引と狭い周波数
範囲での細かい周波数掃引とを組み合わせることによっ
て、共振周波数の正確な値を、たとえば数分の１秒とい
う短時間で迅速に決定することができる。マイクロプロ
セッサなどの制御手段は、連続して検出される複数の周
波数値を平均して（Ｓ３）ノイズに起因する誤差を小さ
くする。そして、共振時にラウドスピーカ２を駆動する
よう生成されたサイン波の周波数を示すＰＷＭ信号の周
波数が決定される（Ｓ４）。
範囲での細かい周波数掃引とを組み合わせることによっ
て、共振周波数の正確な値を、たとえば数分の１秒とい
う短時間で迅速に決定することができる。マイクロプロ
セッサなどの制御手段は、連続して検出される複数の周
波数値を平均して（Ｓ３）ノイズに起因する誤差を小さ
くする。そして、共振時にラウドスピーカ２を駆動する
よう生成されたサイン波の周波数を示すＰＷＭ信号の周
波数が決定される（Ｓ４）。
【００４９】ここで、共振周波数の決定について詳しく
説明する。
説明する。
【００５０】上で述べたＰＷＭ信号を生成するマイクロ
プロセッサ１１０と同じマイクロプロセッサが、ここで
は共振器内のガスの共振周波数を決定するアルゴリズム
の実行にも用いられる。マイクロプロセッサ１１０の代
わりに、ＰＣを適当なプラグイン形態のデータ取得カー
ドと共に使用してもよい。
プロセッサ１１０と同じマイクロプロセッサが、ここで
は共振器内のガスの共振周波数を決定するアルゴリズム
の実行にも用いられる。マイクロプロセッサ１１０の代
わりに、ＰＣを適当なプラグイン形態のデータ取得カー
ドと共に使用してもよい。
【００５１】共振周波数を決定するために、マイクロプ
ロセッサ１１０は、図１０に示すようにアナログ出力２
０１、ディジタル入力２０２、そしてアナログ入力２０
３を有している。
ロセッサ１１０は、図１０に示すようにアナログ出力２
０１、ディジタル入力２０２、そしてアナログ入力２０
３を有している。
【００５２】アナログ出力２０１は、ラウドスピーカ２
に投入される周波数をコントロールするために、図８に
示した電圧−周波数コンバータ１６０の入力１６２に接
続されている。この場合、アナログ出力２０１は二つの
出力（不図示）からなっており、この両方が電圧−周波
数コンバータ１６０の入力１６２に接続されている。こ
のうち一方の出力は粗い周波数掃引をコントロールし、
他方は細かい周波数掃引をコントロールする。二つの出
力はそれぞれＤ／Ａコンバータを通る。ただし、ここで
はマイクロプロセッサ１１０そのものの中に設けられて
いる。そして必要なレベルの解像度を与える適当な抵抗
を通される。この場合、粗い周波数制御のための抵抗は
３６ｋΩであり、細かい周波数制御のための抵抗は２．
２ＭΩである。
に投入される周波数をコントロールするために、図８に
示した電圧−周波数コンバータ１６０の入力１６２に接
続されている。この場合、アナログ出力２０１は二つの
出力（不図示）からなっており、この両方が電圧−周波
数コンバータ１６０の入力１６２に接続されている。こ
のうち一方の出力は粗い周波数掃引をコントロールし、
他方は細かい周波数掃引をコントロールする。二つの出
力はそれぞれＤ／Ａコンバータを通る。ただし、ここで
はマイクロプロセッサ１１０そのものの中に設けられて
いる。そして必要なレベルの解像度を与える適当な抵抗
を通される。この場合、粗い周波数制御のための抵抗は
３６ｋΩであり、細かい周波数制御のための抵抗は２．
２ＭΩである。
【００５３】前に説明したように、ラウドスピーカを駆
動するサイン波信号に対する近似形の周波数は、温度の
変動や電子部品の性能のばらつきなどのために、アナロ
グ出力２０１からの駆動信号の電圧から常に正確に決め
ることはできない。ラウドスピーカ２を駆動するサイン
波に対する近似波形と同じ周波数であるＰＷＭ信号１０
２、１０３、１０４のうちのどれか、あるいはクロック
信号１０１を、入力２０２からマイクロプロセッサ１１
０へ供給して、前に述べたように、サイン波に対する近
似波形１０５の周波数を計算する。
動するサイン波信号に対する近似形の周波数は、温度の
変動や電子部品の性能のばらつきなどのために、アナロ
グ出力２０１からの駆動信号の電圧から常に正確に決め
ることはできない。ラウドスピーカ２を駆動するサイン
波に対する近似波形と同じ周波数であるＰＷＭ信号１０
２、１０３、１０４のうちのどれか、あるいはクロック
信号１０１を、入力２０２からマイクロプロセッサ１１
０へ供給して、前に述べたように、サイン波に対する近
似波形１０５の周波数を計算する。
【００５４】アナログ入力２０３はマイクロフォンによ
って受信される信号の振幅を表しており、これは外部の
Ａ／Ｄコンバータを介してマイクロプロセッサ１１０に
接続されている。共振周波数の位置を決めるプロセス
は、アナログ入力２０３が最大となる周波数を特定する
ことである。
って受信される信号の振幅を表しており、これは外部の
Ａ／Ｄコンバータを介してマイクロプロセッサ１１０に
接続されている。共振周波数の位置を決めるプロセス
は、アナログ入力２０３が最大となる周波数を特定する
ことである。
【００５５】共振周波数の位置を決めるプロセスは四つ
のステージに分けることができる。最初の三つのステー
ジＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、それぞれ共振を探すためにラウ
ドスピーカの周波数を変えることを含んでいる。共振の
位置が決められると、最後のステージＳ４で共振周波数
が測定される。
のステージに分けることができる。最初の三つのステー
ジＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、それぞれ共振を探すためにラウ
ドスピーカの周波数を変えることを含んでいる。共振の
位置が決められると、最後のステージＳ４で共振周波数
が測定される。
【００５６】第一のステージＳ１では、アナログ出力電
圧２０１の各ステップに対してアナログ入力２０３の読
みを約１回ずつとりながら、許容される周波数範囲にわ
たって素早い掃引を行う。許容される周波数範囲は、ガ
スの組成の期待される組み合わせ、温度、圧力に対して
非半径方向共振が起こると思われる周波数に掃引が制限
されるようなものとして選択される。許容される周波数
範囲の限界を課しているのは、共振周波数の位置を決め
るのに要する時間を短くするとともに、望まない共振ピ
ークの位置を決めてしまうというリスクを減らすためで
ある。アナログ出力２０１からの制御電圧とマイクロフ
ォンの周波数との間の正確な関係は分かってはいない
が、共振を探そうとする許容される周波数範囲の設定に
使うのには十分によく近似することができる。今回の例
では、周波数範囲は７．５ｋＨｚから１１．８ｋＨｚ
（４．３ｋＨｚ）で、周波数のスキャン速度は毎秒８６
ｋＨｚであり、マイクロフォンのサンプリングレートは
毎秒１００，０００サンプルで、マイクロフォンは各方
向に合計で５１００サンプルを生成する。
圧２０１の各ステップに対してアナログ入力２０３の読
みを約１回ずつとりながら、許容される周波数範囲にわ
たって素早い掃引を行う。許容される周波数範囲は、ガ
スの組成の期待される組み合わせ、温度、圧力に対して
非半径方向共振が起こると思われる周波数に掃引が制限
されるようなものとして選択される。許容される周波数
範囲の限界を課しているのは、共振周波数の位置を決め
るのに要する時間を短くするとともに、望まない共振ピ
ークの位置を決めてしまうというリスクを減らすためで
ある。アナログ出力２０１からの制御電圧とマイクロフ
ォンの周波数との間の正確な関係は分かってはいない
が、共振を探そうとする許容される周波数範囲の設定に
使うのには十分によく近似することができる。今回の例
では、周波数範囲は７．５ｋＨｚから１１．８ｋＨｚ
（４．３ｋＨｚ）で、周波数のスキャン速度は毎秒８６
ｋＨｚであり、マイクロフォンのサンプリングレートは
毎秒１００，０００サンプルで、マイクロフォンは各方
向に合計で５１００サンプルを生成する。
【００５７】共振周波数の位置を決めるために、マイク
ロプロセッサは、入力２０３におけるマイクロフォンか
らの信号の振幅のピークを探し、そのピークのときに用
いられる周波数制御電圧を確定するよう構成されてい
る。
ロプロセッサは、入力２０３におけるマイクロフォンか
らの信号の振幅のピークを探し、そのピークのときに用
いられる周波数制御電圧を確定するよう構成されてい
る。
【００５８】出力２０１の周波数制御電圧における変化
の結果としての入力２０３のマイクロフォンからの信号
の振幅の変化を生成するのにハードウェアが有限の時間
を要することを考慮して、第一ステージＳ１では、アナ
ログ出力電圧２０１の範囲全体についての上向きの最初
のスキャンと、同じアナログ出力電圧の範囲についての
下向きの二番目のスキャンとを行う。逆に、このアナロ
グ出力電圧の範囲について最初のスキャンを下向きに行
い、二番のスキャンを上向きに行うことが可能であるこ
とは明らかである。上向きのスキャンを行うときは、ピ
ークが検出された時点で供給されている周波数制御電圧
２０１は、応答時間がかかるために、ピークを起こさせ
た電圧よりも僅かに高くなっている。下向きのスキャン
を行うときは、周波数制御電圧２０１は、ピーク電圧よ
りも僅かに低くなっている。両方のスキャン方向につい
て応答時間が同じだと仮定すれば、この二つの電圧の平
均が、共振時の正しい電圧を与えることになる。
の結果としての入力２０３のマイクロフォンからの信号
の振幅の変化を生成するのにハードウェアが有限の時間
を要することを考慮して、第一ステージＳ１では、アナ
ログ出力電圧２０１の範囲全体についての上向きの最初
のスキャンと、同じアナログ出力電圧の範囲についての
下向きの二番目のスキャンとを行う。逆に、このアナロ
グ出力電圧の範囲について最初のスキャンを下向きに行
い、二番のスキャンを上向きに行うことが可能であるこ
とは明らかである。上向きのスキャンを行うときは、ピ
ークが検出された時点で供給されている周波数制御電圧
２０１は、応答時間がかかるために、ピークを起こさせ
た電圧よりも僅かに高くなっている。下向きのスキャン
を行うときは、周波数制御電圧２０１は、ピーク電圧よ
りも僅かに低くなっている。両方のスキャン方向につい
て応答時間が同じだと仮定すれば、この二つの電圧の平
均が、共振時の正しい電圧を与えることになる。
【００５９】ハードウェアによる有限の応答時間を考慮
する第二の方法を、最初と二番めのスキャンを反対方向
に行う方法と関連させて、図１１に示す。この第二の方
法は、応答時間Ｔについての予測値を用いて、受信した
マイクロフォンのデータ値Ｍのピーク３０１を、予測し
た応答時間Ｔ及び周波数制御電圧の時間に対する特性３
０２に基づいて、このマイクロフォンのデータ値を生成
した周波数制御電圧Ｖ（図１１に破線３０３で示す）に
合わせる。このためマイクロフォンは、周波数制御電圧
Ｖが時刻ｔ1でスキャン動作を終了したあとも、しばら
くはデータ収集を継続する。この第二の方法では、図１
１に示すように、マイクロフォンのデータＭの収集が周
波数制御電圧３０２のスキャンと同期していたならば見
逃してしまうような、周波数制御電圧３０２の上向きス
キャンにおけるスキャン限界近傍に存在する例えばピー
ク３０１のようなピークでも、見出すことが可能とな
る。予測した応答時間が正確であるとすれば、上向及び
下向きのスキャンそれぞれにおける応答ピークを生じさ
せた電圧として見出されたＸとＹの値は、正確に等しく
なるはずである。しかしながら、図１１に示すように、
この予測値は僅かながら不正確な場合があり、そのよう
な場合には、上向きのときの周波数制御電圧と下向きの
ときの周波数制御電圧は僅かながら異なるので、これら
は平均化される。
する第二の方法を、最初と二番めのスキャンを反対方向
に行う方法と関連させて、図１１に示す。この第二の方
法は、応答時間Ｔについての予測値を用いて、受信した
マイクロフォンのデータ値Ｍのピーク３０１を、予測し
た応答時間Ｔ及び周波数制御電圧の時間に対する特性３
０２に基づいて、このマイクロフォンのデータ値を生成
した周波数制御電圧Ｖ（図１１に破線３０３で示す）に
合わせる。このためマイクロフォンは、周波数制御電圧
Ｖが時刻ｔ1でスキャン動作を終了したあとも、しばら
くはデータ収集を継続する。この第二の方法では、図１
１に示すように、マイクロフォンのデータＭの収集が周
波数制御電圧３０２のスキャンと同期していたならば見
逃してしまうような、周波数制御電圧３０２の上向きス
キャンにおけるスキャン限界近傍に存在する例えばピー
ク３０１のようなピークでも、見出すことが可能とな
る。予測した応答時間が正確であるとすれば、上向及び
下向きのスキャンそれぞれにおける応答ピークを生じさ
せた電圧として見出されたＸとＹの値は、正確に等しく
なるはずである。しかしながら、図１１に示すように、
この予測値は僅かながら不正確な場合があり、そのよう
な場合には、上向きのときの周波数制御電圧と下向きの
ときの周波数制御電圧は僅かながら異なるので、これら
は平均化される。
【００６０】第２ステージＳ２は、第１ステージにおい
て共振ピークを含んでいると特定された小さい周波数範
囲について、第一ステージと同じスキャンを用いる。第
２ステージでは、第一ステージによって得られた共振で
の周波数制御電圧を、より小さなスキャン周波数範囲で
の中心点として用いる。この例では、第２ステージの周
波数スキャン範囲は１５０．５Ｈｚである。
て共振ピークを含んでいると特定された小さい周波数範
囲について、第一ステージと同じスキャンを用いる。第
２ステージでは、第一ステージによって得られた共振で
の周波数制御電圧を、より小さなスキャン周波数範囲で
の中心点として用いる。この例では、第２ステージの周
波数スキャン範囲は１５０．５Ｈｚである。
【００６１】しかしながら、最初のスキャンの結果が、
第２ステージの周波数制御電圧の範囲の端部限界の一方
に近すぎるために中心点に使うことができない場合もあ
りうる。このような場合には、第２ステージでのスキャ
ンを、周波数制御電圧の範囲の適当な端部限界に固定す
る。
第２ステージの周波数制御電圧の範囲の端部限界の一方
に近すぎるために中心点に使うことができない場合もあ
りうる。このような場合には、第２ステージでのスキャ
ンを、周波数制御電圧の範囲の適当な端部限界に固定す
る。
【００６２】周波数制御電圧のステップサイズも、第２
ステージでは異なる。速度についても、第１ステージで
は周波数制御電圧の最大解像度は用いないが、第２ステ
ージではより正確な共振周波数値を求めるために、これ
を用いる。
ステージでは異なる。速度についても、第１ステージで
は周波数制御電圧の最大解像度は用いないが、第２ステ
ージではより正確な共振周波数値を求めるために、これ
を用いる。
【００６３】第２ステージでは、ラウドスピーカの周波
数の時間に対する変化速度として、より遅い変化速度を
用いる。すなわち、第１ステージでの毎秒８６．０ｋＨ
ｚではなく、毎秒２．１５ｋＨｚとする。この例では、
第２ステージのマイクロフォンのサンプリングレート
も、より小さい毎秒２５，０００サンプルであり、トー
タルで生成するマイクロフォンサンプルは１８００サン
プルである。
数の時間に対する変化速度として、より遅い変化速度を
用いる。すなわち、第１ステージでの毎秒８６．０ｋＨ
ｚではなく、毎秒２．１５ｋＨｚとする。この例では、
第２ステージのマイクロフォンのサンプリングレート
も、より小さい毎秒２５，０００サンプルであり、トー
タルで生成するマイクロフォンサンプルは１８００サン
プルである。
【００６４】最終的な値は、マイクロフォンのデータを
平均化し、したがって信頼できる結果が生成されるスキ
ャンを行う第３ステージによって得られる。第２ステー
ジと同様に、このステージでも、その前のスキャンで得
られた結果を、その中心点として用いる。もし、第２の
スキャンの結果が、第３ステージＳ３の周波数制御電圧
の範囲の端部限界に近すぎるために中心点に使うことが
できない場合には、第３ステージでのスキャンを、周波
数制御電圧の範囲の適当な端部限界に固定することがで
きる。しかしながら、この第３ステージのスキャンは、
前の各ステージに比べてゆっくり、丁寧に行われる。こ
のため、このステージでカバーする周波数制御電圧の値
はより少なく、一般には２４またはそれ以下で、ここで
は２１とする。それぞれの値に対してアナログ出力２０
１が設定され、そして数ミリ秒で、この例では５ミリ秒
で、回路は安定する。この安定化するまでの時間が経過
すると、マイクロフォン電圧の所定数（この場合は２
０）のサンプルが採られ、合計される。この処理は、各
周波数制御電圧値に対して繰り返され、そしてピーク値
が確定される。これが、共振周波数制御電圧値である。
平均化し、したがって信頼できる結果が生成されるスキ
ャンを行う第３ステージによって得られる。第２ステー
ジと同様に、このステージでも、その前のスキャンで得
られた結果を、その中心点として用いる。もし、第２の
スキャンの結果が、第３ステージＳ３の周波数制御電圧
の範囲の端部限界に近すぎるために中心点に使うことが
できない場合には、第３ステージでのスキャンを、周波
数制御電圧の範囲の適当な端部限界に固定することがで
きる。しかしながら、この第３ステージのスキャンは、
前の各ステージに比べてゆっくり、丁寧に行われる。こ
のため、このステージでカバーする周波数制御電圧の値
はより少なく、一般には２４またはそれ以下で、ここで
は２１とする。それぞれの値に対してアナログ出力２０
１が設定され、そして数ミリ秒で、この例では５ミリ秒
で、回路は安定する。この安定化するまでの時間が経過
すると、マイクロフォン電圧の所定数（この場合は２
０）のサンプルが採られ、合計される。この処理は、各
周波数制御電圧値に対して繰り返され、そしてピーク値
が確定される。これが、共振周波数制御電圧値である。
【００６５】最後の第４ステージＳ４では、共振値にお
ける周波数を保持し、ＰＷＭ信号１０２、１０３、１０
４あるいはディジタル入力２０２に供給されるクロック
信号１０１を用いて、ラウドスピーカ２を駆動する信号
の周波数を測定する。 ［図面の簡単な説明］
ける周波数を保持し、ＰＷＭ信号１０２、１０３、１０
４あるいはディジタル入力２０２に供給されるクロック
信号１０１を用いて、ラウドスピーカ２を駆動する信号
の周波数を測定する。 ［図面の簡単な説明］
【図１】共振器を用いてガスの音速を測定するシステム
の全体的な動作を示したブロックダイアグラムである。
の全体的な動作を示したブロックダイアグラムである。
【図２】本装置で使用される実質的に球形の共振器を示
している。
している。
【図３】音響受信機がどのように共振器に取り付けられ
るかを示している。
るかを示している。
【図４】音響送信機がどのように共振器に取り付けられ
るかを示している。
るかを示している。
【図５】音響受信機によって受信されたある周波数範囲
の信号の振幅を示している。
の信号の振幅を示している。
【図６】クロック信号どのように用いてパルス幅変調さ
れた複数の信号を生成し、これらがどのようにサイン波
に対する近似波形を生成するかを示している。
れた複数の信号を生成し、これらがどのようにサイン波
に対する近似波形を生成するかを示している。
【図７】図６に示した動作を実行するための電子回路シ
ステムを示している。
ステムを示している。
【図８】クロック信号を図６に示したシステムに供給す
るための電圧制御発振器を示している。
るための電圧制御発振器を示している。
【図９】共振周波数を決定する動作のシーケンスを示し
ている。
ている。
【図１０】共振周波数を決定するための処理手段への接
続を示している。
続を示している。
【図１１】有限のハードウェア応答時間を考慮する方法
を示している。
を示している。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 バーン ディヴィッド
イギリス レスターシャー エルイー11
２キューエイ ラフボロー ジュニパ
ー ウェイ 45
(72)発明者 プライス バリー レナード
イギリス レスターシャー エルイー12
８アールジェイ クウォーン スウィ
ンフィールド ロード ４
(56)参考文献 ＨＯＺＵＭＩ Ｔ，ＩＮＴＥＲＮＡＴ
ＩＯＮＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｔ
ＨＥＲＯＰＨＹＳＩＣＳ，1993年，14
（４），ｐｐ．739−762
ＭＯＬＤＯＶＥＲ Ｍ Ｒ，ＪＯＵＲ
ＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥ ＡＣＯＵＳＴＩ
ＣＡＬ ＳＯＣＩＥＴＹ ＯＦ ＡＭＥ
ＲＩＣＡ，1986年，79（２），ｐｐ.
253−272
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 29/02
G01F 1/66
G01H 13/00
G01P 5/00
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (26)
- 【請求項１】 ガスの音速を決定する装置であって、 試験ガスを中に入れる実質上球形の共振器と、 共振器内へ音響信号を供給する音響送信機と、 共振器内の音響信号の振幅を検出する音響受信機と、 検出された共振モードの周波数から、共振器内のガスの
音速を決定する制御手段とを有し、 検出される共振モードは非半径方向共振モードであり、
共振器の内側の半径は実質上５ｃｍ又はこれより小さい
ことを特徴とする装置。 - 【請求項２】 共振器の内側の半径は実質上４ｃｍ又は
これより小さいことを特徴する請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 共振器の内側の半径は実質上３ｃｍ又は
これより小さいことを特徴する請求項２記載の装置。 - 【請求項４】 共振器の内側の半径は実質上２ｃｍ又は
これより小さいことを特徴する請求項３記載の装置。 - 【請求項５】 共振器の内側の半径は実質上１．５ｃｍ
又はこれより小さいことを特徴する請求項４記載の装
置。 - 【請求項６】 音響送信機及び音響受信機は、共振器の
キャビティの外側に位置するよう構成されていることを
特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の装
置。 - 【請求項７】 音響送信機と音響受信機の相対距離は可
変であることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれ
か一項記載の装置。 - 【請求項８】 音響送信機及び音響受信機のうちの一方
は共振器の中心から固定された距離の位置に取り付けら
れ、他方は共振器の中心からの距離を可変として取り付
けられていることを特徴する請求項７記載の装置。 - 【請求項９】 音響送信機は５ボルト又はこれより小さ
い供給電圧で動作するよう構成されていることを特徴と
する請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の装置。 - 【請求項１０】 音響送信機と音響受信機は、共振器に
実質上１８０°の角度離間して取り付けられていること
を特徴する請求項１乃至９記載のうちいずれか一項記載
の装置。 - 【請求項１１】 共振器には、使用中にガスが内外で放
散されるようにする二つ又はこれより多い通路が壁を貫
通するよう設けられていることを特徴する請求項１乃至
１０のうちいずれか一項記載の装置。 - 【請求項１２】 共振器のうち少なくとも一部は多孔性
材料から形成されていることを特徴とする請求項１乃至
１１のうちいずれか一項記載の装置。 - 【請求項１３】 制御手段は、検出された非半径方向モ
ードの周波数から、 ｃ＝ｆ×Ｋ という関係を用いて共振器内のガスの音速を決定するよ
う構成されていることを特徴とし、ここで、ｃはガスの
音速、ｆは測定された音響周波数、Ｋは較正によって決
定された共振器の定数である、請求項１乃至１２のうち
いずれか一項記載の装置。 - 【請求項１４】 ガスの音速を決定する方法であって、 音速を決定しようとするガスが入れられた実質上球形の
共振器内へ音響信号を供給する工程と、 共振器内の音響信号の振幅を検出する工程と、 検出された共振モードの周波数から共振器内のガスの音
速を決定する工程とを有し、 検出された共振モードは非半径方向共振モードであり、
共振器の内側の半径は実質上５ｃｍ又はこれより小さい
ことを特徴とする方法。 - 【請求項１５】 共振器の内側の半径は実質上４ｃｍ又
はこれより小さいことを特徴する請求項１４記載の方
法。 - 【請求項１６】 共振器の内側の半径は実質上３ｃｍ又
はこれより小さいことを特徴する請求項１５記載の方
法。 - 【請求項１７】 共振器の内側の半径は実質上２ｃｍ又
はこれより小さいことを特徴する請求項１６記載の装
置。 - 【請求項１８】 共振器の内側の半径は実質上１．５ｃ
ｍ又はこれより小さいことを特徴する請求項１７記載の
装置。 - 【請求項１９】 音響送信機及び音響受信機は、共振器
のキャビティの外側に位置するよう構成されていること
を特徴とする請求項１４乃至１８のうちいずれか一項記
載の装置。 - 【請求項２０】 音響送信機と音響受信機の相対距離は
可変であることを特徴とする請求項１４乃至１９のうち
いずれか一項記載の方法。 - 【請求項２１】 音響送信機及び音響受信機のうちの一
方は共振器の中心から固定された距離の位置に取り付け
られ、他方は共振器の中心からの距離を可変として取り
付けられていることを特徴する請求項２０記載の方法。 - 【請求項２２】 音響送信機は５ボルト又はこれより小
さい供給電圧で動作するよう構成されていることを特徴
とする請求項１４乃至２１のうちいずれか一項記載の方
法。 - 【請求項２３】 音響送信機と音響受信機は、共振器に
実質上１８０°の角度離間して取り付けられていること
を特徴する請求項１４乃至２２のうちいずれか一項記載
の方法。 - 【請求項２４】 共振器には、使用中にガスが内外で放
散されるようにする二つ又はこれより多い通路が壁を貫
通するよう設けられていることを特徴する請求項１４乃
至２３のうちいずれか一項記載の方法。 - 【請求項２５】 共振器は多孔性材料から形成されてい
ることを特徴とする請求項１４乃至２４のうちいずれか
一項記載の方法。 - 【請求項２６】 制御手段は、検出された非半径方向モ
ードの周波数から、 ｃ＝ｆ×Ｋ という関係を用いて共振器内のガスの音速を決定するよ
う構成されていることを特徴とし、ここで、ｃはガスの
音速、ｆは測定された音響周波数、Ｋは較正によって決
定された共振器の定数である、請求項１４乃至２５のう
ちいずれか一項記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9813509.8 | 1998-06-24 | ||
| GBGB9813509.8A GB9813509D0 (en) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | Measuring the speed of sound of a gas |
| PCT/GB1999/001931 WO1999067629A1 (en) | 1998-06-24 | 1999-06-17 | Measuring the speed of sound of a gas |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3494992B2 true JP3494992B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=10834220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000556237A Expired - Fee Related JP3494992B2 (ja) | 1998-06-24 | 1999-06-17 | ガスの音速の測定 |
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR100417969B1 (ja) |
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| CA (1) | CA2334974C (ja) |
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| CA2486732C (en) * | 2002-04-10 | 2012-10-02 | Cidra Corporation | Probe for measuring parameters of a flowing fluid and/or multiphase mixture |
| US7165464B2 (en) | 2002-11-15 | 2007-01-23 | Cidra Corporation | Apparatus and method for providing a flow measurement compensated for entrained gas |
| WO2004048906A2 (en) | 2002-11-22 | 2004-06-10 | Cidra Corporation | Method for calibrating a flow meter having an array of sensors |
| WO2004063741A2 (en) | 2003-01-13 | 2004-07-29 | Cidra Corporation | Apparatus for measuring parameters of a flowing multiphase fluid mixture |
| WO2004065912A2 (en) | 2003-01-21 | 2004-08-05 | Cidra Corporation | Apparatus and method for measuring unsteady pressures within a large diameter pipe |
| US7343818B2 (en) | 2003-01-21 | 2008-03-18 | Cidra Corporation | Apparatus and method of measuring gas volume fraction of a fluid flowing within a pipe |
| US20060048583A1 (en) | 2004-08-16 | 2006-03-09 | Gysling Daniel L | Total gas meter using speed of sound and velocity measurements |
| EP1590637B1 (en) | 2003-01-21 | 2008-11-05 | Expro Meters, Inc. | An apparatus and method of measuring gas volume fraction of a fluid flowing within a pipe |
| EP1590636B1 (en) | 2003-01-21 | 2012-03-14 | Cidra Corporate Services, Inc. | Measurement of entrained and dissolved gases in process flow lines |
| US7146864B2 (en) | 2003-03-04 | 2006-12-12 | Cidra Corporation | Apparatus having a multi-band sensor assembly for measuring a parameter of a fluid flow flowing within a pipe |
| US7197942B2 (en) | 2003-06-05 | 2007-04-03 | Cidra Corporation | Apparatus for measuring velocity and flow rate of a fluid having a non-negligible axial mach number using an array of sensors |
| US7121152B2 (en) | 2003-06-06 | 2006-10-17 | Cidra Corporation | Portable flow measurement apparatus having an array of sensors |
| US7623976B2 (en) | 2003-06-24 | 2009-11-24 | Cidra Corporate Services, Inc. | System of distributed configurable flowmeters |
| WO2005003695A1 (en) | 2003-06-24 | 2005-01-13 | Cidra Corporation | Characterizing unsteady pressures in pipes using optical measurement devices |
| US7197938B2 (en) | 2003-06-24 | 2007-04-03 | Cidra Corporation | Contact-based transducers for characterizing unsteady pressures in pipes |
| US7150202B2 (en) | 2003-07-08 | 2006-12-19 | Cidra Corporation | Method and apparatus for measuring characteristics of core-annular flow |
| US7127360B2 (en) | 2003-07-15 | 2006-10-24 | Cidra Corporation | Dual function flow measurement apparatus having an array of sensors |
| US7882750B2 (en) | 2003-08-01 | 2011-02-08 | Cidra Corporate Services, Inc. | Method and apparatus for measuring parameters of a fluid flowing within a pipe using a configurable array of sensors |
| US7253742B2 (en) | 2003-08-01 | 2007-08-07 | Cidra Corporation | Method and apparatus for measuring parameters of a fluid flowing within a pipe using a configurable array of sensors |
| US7322251B2 (en) | 2003-08-01 | 2008-01-29 | Cidra Corporation | Method and apparatus for measuring a parameter of a high temperature fluid flowing within a pipe using an array of piezoelectric based flow sensors |
| WO2005015135A2 (en) | 2003-08-08 | 2005-02-17 | Cidra Corporation | Piezocable based sensor for measuring unsteady pressures inside a pipe |
| US7110893B2 (en) | 2003-10-09 | 2006-09-19 | Cidra Corporation | Method and apparatus for measuring a parameter of a fluid flowing within a pipe using an array of sensors |
| US7171315B2 (en) | 2003-11-25 | 2007-01-30 | Cidra Corporation | Method and apparatus for measuring a parameter of a fluid flowing within a pipe using sub-array processing |
| WO2005059479A1 (en) | 2003-12-11 | 2005-06-30 | Cidra Corporation | Method and apparatus for determining a quality metric of a measurement of a fluid parameter |
| US7367239B2 (en) | 2004-03-23 | 2008-05-06 | Cidra Corporation | Piezocable based sensor for measuring unsteady pressures inside a pipe |
| CA2568349C (en) | 2004-05-17 | 2013-07-16 | Cidra Corporation | Apparatus and method for measuring compositional parameters of a mixture |
| WO2010120258A2 (en) | 2005-03-17 | 2010-10-21 | Cidra Corporation | An apparatus and method of processing data to improve the performance of a flow monitoring system |
| EP1886098B1 (en) | 2005-05-27 | 2016-03-09 | Expro Meters, Inc. | An apparatus and method for measuring a parameter of a multiphase flow |
| CN101203750B (zh) * | 2005-06-17 | 2010-12-08 | 马奎特紧急护理公司 | 对气体中声速的压力引发的温度影响的减小的方法 |
| EP3045905B1 (en) | 2005-06-17 | 2018-02-07 | Maquet Critical Care AB | Reduction of pressure induced temperature influence on the speed of sound in a gas |
| AU2006268266B2 (en) | 2005-07-07 | 2011-12-08 | Expro Meters, Inc. | Wet gas metering using a differential pressure based flow meter with a sonar based flow meter |
| US7603916B2 (en) | 2005-07-07 | 2009-10-20 | Expro Meters, Inc. | Wet gas metering using a differential pressure and a sonar based flow meter |
| WO2007136788A2 (en) | 2006-05-16 | 2007-11-29 | Cidra Corporation | Apparatus and method for determining a parameter in a wet gas flow |
| WO2008060942A2 (en) | 2006-11-09 | 2008-05-22 | Cidra Corporation | Apparatus and method for measuring a fluid flow parameter within an internal passage of an elongated body |
| US8346491B2 (en) | 2007-02-23 | 2013-01-01 | Expro Meters, Inc. | Sonar-based flow meter operable to provide product identification |
| US8229686B2 (en) * | 2007-06-28 | 2012-07-24 | Expro Meters, Inc. | Apparatus and method for measuring liquid and gas flow rates in a stratified multi-phase flow |
| US8862411B2 (en) * | 2007-08-24 | 2014-10-14 | Expro Meters, Inc. | Velocity and impingement method for determining parameters of a particle/fluid flow |
| US8612154B2 (en) * | 2007-10-23 | 2013-12-17 | Schlumberger Technology Corporation | Measurement of sound speed of downhole fluid by helmholtz resonator |
| US7831398B2 (en) * | 2007-12-20 | 2010-11-09 | Expro Meters, Inc. | Method for quantifying varying propagation characteristics of normal incident ultrasonic signals as used in correlation based flow measurement |
| US8061186B2 (en) | 2008-03-26 | 2011-11-22 | Expro Meters, Inc. | System and method for providing a compositional measurement of a mixture having entrained gas |
| US7963177B2 (en) * | 2008-04-10 | 2011-06-21 | Expro Meters, Inc. | Apparatus for attenuating ultrasonic waves propagating within a pipe wall |
| US8286466B2 (en) | 2008-06-05 | 2012-10-16 | Expro Meters, Inc. | Method and apparatus for making a water cut determination using a sequestered liquid-continuous stream |
| US7975559B2 (en) * | 2008-07-03 | 2011-07-12 | Expro Meters, Inc. | Apparatus for attenuating ultrasonic waves propagating within a pipe wall |
| US20120216876A1 (en) * | 2010-11-16 | 2012-08-30 | Impulse Devices Inc. | Suppression and Separation of Interactive Acoustic Modes in a Fluid-Filled Resonator |
| EP2853871B1 (en) * | 2013-09-27 | 2016-03-30 | Alstom Technology Ltd | Method for determining the temperature inside a combustor |
| US9546941B2 (en) * | 2015-05-04 | 2017-01-17 | Caterpillar Inc. | Method and system for estimating the specific gravity of an unknown fuel source in a multi-fuel engine |
| US11029284B2 (en) | 2018-02-08 | 2021-06-08 | South Dakota Board Of Regents | Acoustic resonance chamber |
| JP7179478B2 (ja) * | 2018-04-10 | 2022-11-29 | Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社 | 気体センサ及び気体検出方法 |
| GB201820883D0 (en) | 2018-12-20 | 2019-02-06 | Sentec Ltd | Gas speed-of-sound sensor heaving optimal shape |
| WO2021030793A2 (en) | 2019-08-15 | 2021-02-18 | Massachusetts Institute Of Technology | Rhinometric sensing and gas detection |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4233843A (en) * | 1978-10-30 | 1980-11-18 | Electric Power Research Institute, Inc. | Method and means for measuring temperature using acoustical resonators |
| US4869097A (en) * | 1988-03-23 | 1989-09-26 | Rockwell International Corporation | Sonic gas pressure gauge |
| US4890687A (en) * | 1989-04-17 | 1990-01-02 | Mobil Oil Corporation | Borehole acoustic transmitter |
| US5060507A (en) * | 1989-06-21 | 1991-10-29 | John Urmson | Method and apparatus for fluid mixture monitoring, constituent analysis, and composition control |
| US5060506A (en) * | 1989-10-23 | 1991-10-29 | Douglas David W | Method and apparatus for monitoring the content of binary gas mixtures |
| US5211052A (en) * | 1990-10-11 | 1993-05-18 | Sparktech | Aeroacoustic gas composition monitor |
| GB2251308B (en) * | 1990-12-22 | 1994-09-07 | Schlumberger Ind Ltd | Sensors |
| NO173035C (no) * | 1991-05-31 | 1993-10-13 | Geco As | Kalibrering av seismisk kabel i en helmholzresonator |
| FI88209C (fi) * | 1992-04-14 | 1993-04-13 | Kytoelae Instrumenttitehdas | Foerfarande och anordning vid akustisk stroemmaetning foer att foersaekra sig om den funktionsfoermaoga |
| US5697346A (en) * | 1993-05-28 | 1997-12-16 | Servojet Products International | Method for using sonic gas-fueled internal combustion engine control system |
| US5533402A (en) * | 1994-05-11 | 1996-07-09 | Artann Corporation | Method and apparatus for measuring acoustic parameters in liquids using cylindrical ultrasonic standing waves |
| US5625140A (en) * | 1995-12-12 | 1997-04-29 | Lucent Technologies Inc. | Acoustic analysis of gas mixtures |
| US6116080A (en) * | 1998-04-17 | 2000-09-12 | Lorex Industries, Inc. | Apparatus and methods for performing acoustical measurements |
| GB9813514D0 (en) * | 1998-06-24 | 1998-08-19 | British Gas Plc | Frequency determination |
-
1998
- 1998-06-24 GB GBGB9813509.8A patent/GB9813509D0/en not_active Ceased
-
1999
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ＨＯＺＵＭＩ Ｔ，ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥＲＯＰＨＹＳＩＣＳ，１９９３年，１４（４），ｐｐ．７３９−７６２ |
| ＭＯＬＤＯＶＥＲ Ｍ Ｒ，ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥ ＡＣＯＵＳＴＩＣＡＬ ＳＯＣＩＥＴＹ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ，１９８６年，７９（２），ｐｐ．２５３−２７２ |
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| GB9914031D0 (en) | 1999-08-18 |
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| EP1099112A1 (en) | 2001-05-16 |
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| US6481288B1 (en) | 2002-11-19 |
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