JP4210708B1

JP4210708B1 - 音響式容積計又は音響式体積計による測定方法

Info

Publication number: JP4210708B1
Application number: JP2007316569A
Authority: JP
Inventors: 武郎柄目; 隆瀬上; 宗宏伊達
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2027-12-07
Also published as: JP2009139249A

Abstract

【課題】複雑な形状の容器などの容積測定に必要な校正作業を効率よく行うことができる音響式容積計による測定方法を提供する。
【解決手段】基準槽と被測定体に載置される測定槽で音響式容積計の基準容器を形成し、基準槽と測定槽に交番的な容積変化を与え、その時の基準槽と測定槽の圧力変化を検出して、この二つの圧力変化の比を算出し、この比を用いて被測定体の容積を測定する音響式容積計による測定方法であって、一つの標準容積器に基準容器を載置すると音響式容積計の簡易校正を開始して、一定時間間隔で前記簡易校正を繰り返す校正工程と、この校正工程で校正された音響式容積計により被測定体の容積を測定する測定工程を備えた。
【選択図】図６

Description

本発明は、複雑な形状の容器や物体などの容積・体積を音響的な手法により測定する音響式容積計又は音響式体積計による測定方法に関する。

複雑な形状の容器や物体などの容積を測定する方法として、基準槽と測定槽からなる基準容器の測定槽側を被測定容器に載置して測定槽と被測定容器を連通させ、次いで基準槽と測定槽にスピーカなどの音源によって交番的な容積変化を差動的に与え、この時に生ずる基準槽と測定槽の圧力変化を検出し、この圧力変化を用いることにより被測定容器の表面積の影響を除去して被測定容器の容積を演算によって求める方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この測定方法では、測定前に初めの校正作業として、容積の演算に必要な３個の未知数を求めるために、容積が既知である３個の標準容積器の容積を測定する必要がある。次の校正作業からは１個の標準容積器の容積を測定することで、最初に求めた３個の未知数を補正すればよいことになる。一般に、基準槽と測定槽の圧力変化を検出するマイクロホンや電気回路は、夫々温湿度特性を有しているので、これらの特性の変化により容積の測定値に誤差が生じる。この対応策として、測定環境に温湿度変化などが生じる毎に校正作業を行っている。

特開２００６−２８４４７３号公報

しかし、このような校正作業は作業者の判断による手作業で行われているため、作業者による測定環境の温湿度変化への対応の遅れにより、容積の測定値に誤差が生じてしまう。また、測定作業の合間に校正作業を行わなければならないため、校正作業の頻度によって測定作業の効率が悪くなるという問題がある。

本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複雑な形状の容器や物体などの容積又は体積測定に必要な校正作業を効率よく行うことができる音響式容積計又は音響式体積計による測定方法を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、基準槽と被測定体に載置される測定槽で音響式容積計の基準容器を形成し、基準槽と測定槽に交番的な容積変化を与え、その時の基準槽と測定槽の圧力変化を検出して、この二つの圧力変化の比を算出し、この比を用いて被測定体の容積を測定する音響式容積計による測定方法であって、３個の標準容積器を用いる音響式容積計の通常校正の後で、これら３個の標準容積器のうちの１個を用いて校正する簡易校正を行う際に、１個の標準容積器に基準容器を載置すると標準容積器に設けたセンサが校正モード指令信号を与え、この校正モード指令信号により音響式容積計の簡易校正を一定時間間隔で繰り返す校正工程と、この校正工程で校正された音響式容積計により被測定体の容積を測定する測定工程を備えたものである。

請求項２に係る発明は、基準槽と被測定体に載置される測定槽で音響式容積計の基準容器を形成し、基準槽と測定槽に交番的な容積変化を与え、その時の基準槽と測定槽の圧力変化を検出して、この二つの圧力変化の比を算出し、この比を用いて被測定体の容積を測定する音響式容積計による測定方法であって、３個の標準容積器を用いる音響式容積計の通常校正の後で、これら３個の標準容積器のうちの１個を用いて校正する簡易校正を行う際に、１個の標準容積器に基準容器を載置すると標準容積器に設けたセンサが校正モード指令信号を与え、この校正モード指令信号により音響式容積計の簡易校正を一定時間間隔で繰り返す校正工程と、この校正工程で校正された音響式容積計により被測定体の容積を測定する測定工程を備え、スイッチ操作により校正モードが測定モードに切り替わるようにした。

請求項３に係る発明は、基準槽と被測定体に載置される測定槽で音響式体積計の基準容器を形成し、基準槽と測定槽に交番的な容積変化を与え、その時の基準槽と測定槽の圧力変化を検出して、この二つの圧力変化の比を算出し、この比を用いて被測定体の体積を測定する音響式体積計による測定方法であって、３個の標準体積器を用いる音響式体積計の通常校正の後で、これら３個の標準体積器のうちの１個を用いて校正する簡易校正を行う際に、１個の標準体積器に基準容器を載置すると標準体積器に設けたセンサが校正モード指令信号を与え、この校正モード指令信号により音響式体積計の簡易校正を一定時間間隔で繰り返す校正工程と、この校正工程で校正された音響式体積計により被測定体の体積を測定する測定工程を備えたものである。

請求項４に係る発明は、基準槽と被測定体に載置される測定槽で音響式体積計の基準容器を形成し、基準槽と測定槽に交番的な容積変化を与え、その時の基準槽と測定槽の圧力変化を検出して、この二つの圧力変化の比を算出し、この比を用いて被測定体の体積を測定する音響式体積計による測定方法であって、３個の標準体積器を用いる音響式体積計の通常校正の後で、これら３個の標準体積器のうちの１個を用いて校正する簡易校正を行う際に、１個の標準体積器に基準容器を載置すると標準体積器に設けたセンサが校正モード指令信号を与え、この校正モード指令信号により音響式体積計の簡易校正を一定時間間隔で繰り返す校正工程と、この校正工程で校正された音響式体積計により被測定体の体積を測定する測定工程を備え、スイッチ操作により校正モードが測定モードに切り替わるようにした。

請求項１に係る発明によれば、一つの標準容積器に音響式容積計の基準容器を載置するだけで、作業者による測定準備作業の間に校正が行われるので、作業者の校正要否の判断や作業者の手を煩わすことがない。また、校正が一定時間の間隔で繰り返されるので、最新の校正処理に基づく容積測定が可能となり、測定精度を維持することができる。更に、作業者は測定環境の温湿度変化などに基づく校正要否の判断をする必要がなく、測定作業に集中することができ、測定作業の効率が向上する。

請求項２に係る発明によれば、一つの標準容積器に音響式容積計の基準容器を載置するだけで、作業者による測定準備作業の間に校正が行われ、作業者の意思により望ましいタイミングで容積の測定作業を開始することができるので、測定作業の効率が向上する。

請求項３に係る発明によれば、一つの標準体積器を用いるだけで、作業者による測定準備作業の間に校正が行われるので、作業者の校正要否の判断や作業者の手を煩わすことがない。また、校正が一定時間の間隔で繰り返されるので、最新の校正処理に基づく体積測定が可能となり、測定精度を維持することができる。更に、作業者は測定環境の温湿度変化などに基づく校正要否の判断をする必要がなく、測定作業に集中することができ、測定作業の効率が向上する。

請求項４に係る発明によれば、一つの標準体積器に音響式体積計の基準容器を載置するだけで、作業者による測定準備作業の間に校正が行われ、作業者の意思により望ましいタイミングで体積の測定作業を開始することができるので、測定作業の効率が向上する。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る音響式容積計による測定方法に用いる音響式容積計の構成図、図２は３個の標準容積器により測定された音響インピーダンスを示す複素平面図、図３は図２の音響インピーダンスを表示した複素平面を角度θだけ座標回転させた図、図４は校正に用いるパラメータを求めるための手順を示すフローチャート、図５は簡易校正の複素平面による説明図、図６は本発明に係る音響式容積計による測定方法のフローチャート、図７は同じく説明図、図８は本発明に係る音響式体積計による測定方法に用いる音響式体積計の構成図、図９は測定容器に被測定体を収納して測定する音響式体積計の構成図である。

本発明に係る音響式容積計による測定方法に用いる音響式容積計は、図１に示すように、基準容器１内に形成された隔壁２にスピーカ３を配置し、基準容器１内を容積Ｖrの基準槽４と容積Ｖ0の測定槽５に画成している。基準槽４と測定槽５には、夫々マイクロホン６，７が設けられている。隔壁２には連通管８が設けられ、連通管８は基準槽４と測定槽５側の静圧（大気圧）を平衡させ気体成分を均一化させる機能を有する。

また、校正時には測定槽５が標準容積器９，１０，１１に載置され、測定時には測定槽５が被測定容器１２に載置される。測定槽５と、標準容積器９，１０，１１及び被測定容器１２との接合面からは空気洩れがないものとする。ここで、Ｖ1は標準容積器９の凹部９ａの容積（既知）、Ｖ2は標準容積器１０の凹部１０ａの容積（既知）、Ｖ3は標準容積器１１の凹部１１ａの容積（既知）、Ｖtは被測定容器１２の凹部１２ａの被測定容積である。

スピーカ３は、基準容器１、標準容積器９，１０，１１及び被測定容器１２の内部に交番的な容積変化を差動的に与え、マイクロホン６，７は、スピーカ３によってなされる基準容器１、標準容積器９，１０，１１及び被測定容器１２の内部の圧力変化を検出する。また、基準槽４と測定槽５の容積変化が同じであれば、夫々の槽にスピーカを配置してもよい。

また、音響式容積計は、マイクロホン６，７の出力信号を増幅する増幅器１３，１４と、増幅器１３，１４の出力信号Ｅ１，Ｅ２をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換し、演算処理して記憶する信号処理装置１５と、信号処理装置１５で制御されるスピーカ３に容積変化を与える信号（例えば、正弦波信号）を入力する信号発生器１６と、信号処理装置１５に校正モード又は測定モードの指令信号を与えるスイッチ１７などを備えている。

また、標準容積器９，１０，１１には、標準容積器９，１０，１１に基準容器１を載置した時、基準容器１を認識して信号処理装置１５に校正モード指令信号を与えるセンサ１８，１９，２０が設けられている。なお、３個の標準容積器９，１０，１１を用いて行う通常の校正作業の後で、少なくとも一個の標準容積器（例えば、標準容積器９）にセンサ１８を設ければ、測定準備作業の間に簡易校正を自動で開始させることができる。更に、標準容積器９，１０，１１にセンサ１８，１９，２０を設けると、標準容積器９，１０，１１が特定されるので、校正時の作業者による標準容積器の取り違えを防止することができる。

また、標準容積器９，１０，１１にセンサ１８，１９，２０を設けず、スイッチ１７の操作により校正モードと測定モードの切り替えを行うこともできる。なお、信号処理装置１５は、センサ１８，１９，２０の指令信号による校正モードと測定モードの切り替え機能と、スイッチ１７の指令信号による校正モードと測定モードの切り替え機能を有している。

次に、表面積の影響による誤差の補正方法（容積の測定原理）について説明する。測定時における基準容器１及び被測定容器１２の表面からの熱の出入りを考慮したスピーカ３から容器内部を見た時の音響インピーダンス（圧力変化／体積変化速度）Ｚは、被測定容器１２の大きさが音の波長に比べて十分小さい場合、近似的に次式（１），（２），（３）で表される（音響ブリッジ式容積計：鳥越・石井計測自動制御学会論文集Ｖol.30,No.11 1303/1309,1994参照）。

ここで、Ｐ0は基準容器１及び被測定容器１２の内部の静圧（大気圧）、γは気体の比熱比（空気：約１．４）、Ｖは容器の容積、Ｓは容器内部の全表面積、ωは音（容積変化）の角周波数、κは空気の熱伝導度、ρは空気の密度、Ｃ_Ｐは定圧比熱、δtは熱的境界層の厚さ、ｊは虚数単位である。εはδt（熱的境界層）の音響インピーダンスへの影響を表し、式（２）からその影響は表面積Ｓに比例する。

基準容器内部の圧力変化ΔＰ1と被測定容器内部の圧力変化ΔＰ2の比から容積が求まることが知られている。
基準槽４（容積Ｖr）の容積変化と測定槽５側（容積Ｖ0の測定槽５と容積Ｖtの被測定容器１２）の容積変化は同じである。従って、基準槽４と測定槽５側の圧力変化の比は、それぞれの容器の音響インピーダンスＺr，Ｚaの比に等しい。式（４）に記載する音圧変化ΔＰ1（基準槽４），ΔＰ2（測定槽５側）は、スピーカ３の駆動周波数成分での各槽の圧力変化分を表す。

ここで、添え字ｒは基準容器１の基準槽４側を表し、添え字ａは測定槽５側を表すものとする。
次に、Ａ／Ｄ変換後の両マイクロホン６，７の出力信号Ｅ１，Ｅ２をフーリエ変換し、駆動周波数成分の比を求め、これをＢ（複素量）とする。この駆動周波数成分の比Ｂと音圧変化比の関係は、次式（５）で表される。

ここで、Ｇｅ^ｊφは、基準槽４側と測定槽５側の両チャンネル間、音圧−マイクロホン６，７の出力間、増幅器１３，１４入力−Ａ／Ｄ変換波形間の位相差φ、ゲイン（感度）比Ｇである。式（４）と式（５）より、式（６）が得られる。

αｅ^ｊθを次式（７）のように置く（αは実数）。

駆動周波数成分の比Ｂは、式（７）を用いると、次式（８）で表される。

更に、次式（９）で表すように、座標回転を行った音圧比で式（８）を表すと、式（１０）のように表される。

容積Ｖa（Ｖ0＋Ｖt）は、次式（１１）のように表される。

式（１１）では、基準槽４側の位相のずれ（表面積の影響）やマイクロホン６，７及び回路系（増幅器１３，１４入力−Ａ／Ｄ変換波形間）の位相廻りの影響が排除されている。
次に、複素平面上で式（１０）のＢ’を勾配−１で実数軸上に外挿した値Ｂ’xは、Ｂ’を式（１２）のように表すと、値Ｂ’xは式（１３）のようになる。

勾配−１で実数軸上に外挿することは、表面積の影響εaをゼロと置くことと等価であるので、式（１１）は、次式（１４）として、容積について表面積の影響εaを排除した式で表すことができる。

Ｖa＝Ｖt＋Ｖ0であるから、共通容積Ｖ0を差し引いた被測定容器１２の被測定容積Ｖtは、次式（１５）で表され、表面積の影響を受けないで被測定容積Ｖtを測定することができる。

次に、被測定容器１２の被測定容積Ｖtの測定に先立つ校正作業において、３個の未知数α，θ，Ｖ0を求める手順を、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
先ず、ステップＳＰ１において、基準容器１を容積Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3の３個の標準容積器９，１０，１１に順次載置した時に、スピーカ３により基準容器１及び標準容積器９，１０，１１の内部に交番的な容積変化を差動的に与えた場合に増幅され、Ａ／Ｄ変換されたマイクロホン６，７の出力信号Ｅ１，Ｅ２をフーリエ変換する。

次いで、ステップＳＰ２において、標準容積器（容積Ｖ1）９、標準容積器（容積Ｖ2）１０及び標準容積器（容積Ｖ3）１１について、駆動周波数成分の比Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3を、図２に示すように、複素平面にプロットする。

次いで、ステップＳＰ３において、座標回転角θの初期値をゼロ（θ＝０）とし、ステップＳＰ４で式（９）を用いてＢ1、Ｂ2からＢ’1、Ｂ’2を求める。そして、式（１３）を用いて、図３に示すように、Ｂ’1x、Ｂ’2xを求める。

次いで、ステップＳＰ５において、求めたＢ’1x、Ｂ’2xと、既知である標準容積器９の容積Ｖ1と標準容積器10の容積Ｖ2を式（１５）に代入し、式（１６）と式（１７）の連立方程式から未知数α，Ｖ0を求める。

次いで、ステップＳＰ６において、この時のα，θ，Ｖ0を用いて、式（１５）からＢ’3xを求め、式（１８）でＶ’3を求める。

次いで、ステップＳＰ７において、このＶ’3がＶ3±ｘ％（例えば、０．１％）の範囲内でないと判断された場合には、ステップＳＰ８で座標回転角θを微小変化させて（θ±Δθ）、Ｖ’3がＶ3±ｘ％の範囲内になるまでステップＳＰ４〜ステップＳＰ７を繰り返す。

また、ステップＳＰ７において、Ｖ’3がＶ3±ｘ％の範囲内になったと判断された場合には、ステップＳＰ９でα，θ，Ｖ0を決定し、校正作業は終了する。

次に、校正作業で決定されたパラメータα，θ，Ｖ0を用いて被測定容器１２の被測定容積Ｖtを測定する手順を説明する。
先ず、複素量Ｂを計算する。次に、式（９）を用いてＢ’を求める。そして、式（１５）を用いて被測定容器１２の被測定容積Ｖtが求まる。

このような関係になることを、図２と図３により説明する。基準容器１を３個の標準容積器９，１０，１１に順次載置した場合の音圧比（マイクロホン６，７の出力信号Ｅ１，Ｅ２のフーリエ係数の比）Ｂを複素平面上に表示すると、図２に示す点Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3のように表される。この中には、容積の効果以外に表面積の影響、マイクロホン６，７及び回路系（増幅器１３，１４入力−Ａ／Ｄ変換波形間）の位相廻りの効果、連通管８の駆動周波数におけるリークなどが含まれている。

式（７）で示されるマイクロホン６，７及び回路系の位相特性の差、基準容器１側の表面積の影響による音圧の位相廻り、連通管８のリークによる位相廻りの総和の位相廻りθを差し引いた、即ちθだけ回転した座標系でプロットしたものがＢ’1，Ｂ’2，Ｂ’3である。

式（１０）から明らかなように、Ｂ’1，Ｂ’2，Ｂ’3において被測定容器１２側の表面積の影響は、この座標系の上では勾配−１の直線上の動きになる。従って、表面積の影響を除く、即ちεをゼロにすることは、実数軸に勾配−１で外挿することになり、式（１４）が得られる。よって、このθと比例係数αが分かれば、未知の容積Ｖa（＝Ｖt＋Ｖ0）が表面積の影響を除去した状態で求められる。

α，θ，Ｖ0は、ここで、Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3が複素平面上で１直線に並ぶと解が求められないので、そのような組み合わせは除く。このようにして決められたパラメータα，θ，Ｖ0を用いて、図１に示す被測定容器１２の被測定容積Ｖt（＝Ｖa−Ｖ0）を表面積の影響なしで測定することができる。

また、図３にＢ空間の実数軸を書いた時、その実数軸とデータ点から勾配−１で引いた３本直線の交点の原点からの距離はＢ’軸上の交点と比例関係にある。従って、どちらの軸に対する交点を用いても同じ結果を得ることができる。これをＢ空間で眺めると、勾配−１からθ回転した直線と実数軸との交点Ｂxを求めることである。即ち、実数軸から眺めた時の勾配をｋとし、ＢxのＢ空間上の実数成分をＢ_R、同じく虚数成分をＢ_Iとすると、次式（１９）で表される。

即ち、θだけ座標軸を回転する代わりに、外挿する時の勾配を−１からθだけ回転した値を用いても同じ結果を得る。α，ｋ，Ｖ0は、回転角度θを勾配ｋに置き換え、図４に示すフローチャートと同じ手順で求めることができる。

ところで、校正後の時間経過と、主にマイクロホン及びアンプ系のゲイン及び位相の微妙な変動により誤差が生じる場合がある。この誤差を修正するために３個の標準容積器９，１０，１１を用いてパラメータα，θ，Ｖ0の再校正（通常の校正）を行うことは可能であるが、僅かな誤差が生じている場合には、以下に示す方法により、１個の標準容積器（例えば、標準容積器９）を用いて簡易な校正を行うことができる（簡易校正）。

先ず、図５に示すように、３個の標準容積器９，１０，１１の前回校正（通常の校正）時における音圧比をＢ1，Ｂ2，Ｂ3とする。そして、その中の一つの標準容積器９に対する簡易校正時の音圧比をＢ1nとするとき、Ｂ1とＢ1nとの関係を次式（２０）とする。

このηを用いて算出した、Ｂ1η，Ｂ2η，Ｂ3ηを用いてパラメータα，θ，Ｖ0の再校正を、通常の校正と同様に、図４に示すフローチャート（Ｂ1→Ｂ1η、Ｂ2→Ｂ2η、Ｂ3→Ｂ3ηとする）に従って行う。これは、Ｂ1nという複素量（２個の独立変数）を用いて、新たなα，θ，Ｖ0を求め、これらα，θ，Ｖ0を用いて被測定容器１２の容積Ｖtが測定できることを示している。

以上のように構成された本発明に係る音響式容積計による測定方法について、図６に示す作業手順と図７に示す作業内容より説明する。先ず、図４に示すフローチャートに基づいて、音響式容積計で３個の標準容積器９，１０，１１の容積を測定し、校正に用いるパラメータα，θ，Ｖ0を求める（通常の校正工程）。

次いで、作業者は最初の被測定品２１の測定準備作業である被測定品２１の作業台２２への搬入作業及び被測定品２１への音響シール用グリスの塗布作業（所要時間、約５〜１０分）などを行う（測定準備工程）。測定準備作業が終了すると、作業者は基準容器１を最初の被測定品２１に載置し、スイッチ１７を操作して信号処理装置１５に測定モード指令信号を与える。すると、通常の校正工程で求めたパラメータα，θ，Ｖ0を用いて最初の被測定品２１の容積Ｖtを測定する（測定工程）。

最初の被測定品２１の容積測定作業が終了すると、作業者は被測定品２１から基準容器１を外して作業台２２の所定位置に設置されている標準容積器９に載置する。すると、標準容積器９に設けたセンサ１８が基準容器１を認識して、信号処理装置１５に校正モード指令信号を与える。センサ１８による校正モード指令信号により、所定時間（例えば、３分）経過後に音響式容積計は校正を開始し、一定時間間隔（例えば、３０秒間隔）で簡易校正を繰り返す（簡易な校正工程）。なお、センサ１８，１９，２０を用いず、基準容器１を標準容積器９に載置し、測定していない状態が所定時間（例えば、３分）経過継続すると音響式容積計の校正を開始する機能を信号処理装置１５に備えることもできる。

一方、作業者は音響式容積計が簡易校正を繰り返し行っている間に、２番目の被測定品２１の測定準備作業である被測定品２１の作業台２２への搬入作業及び被測定品２１への音響シール用グリスの塗布作業などを行う（測定準備工程）。測定準備作業が終了すると、作業者は標準容積器９から基準容器１を外して作業台２２に置かれた２番目の被測定品２１に載置する。基準容器１が外されたことで、センサ１８により信号処理装置１５に測定モード指令信号を与える。すると、直前の簡易校正で求めたパラメータα，θ，Ｖ0を用いて２番目の被測定品２１の容積Ｖtを測定する（測定工程）。または、スイッチ１７を操作して、信号処理装置１５に測定モード指令信号を与えることもできる。３番目の被測定品２１の容積測定作業からは、２番目の被測定品２１の容積測定作業と同様の作業が行われる。

このように、簡易な校正工程、測定準備工程、測定工程を繰り返すことにより、多数の被測定品２１の容積測定を行うことができる。そして、一つの標準容積器９に音響式容積計の基準容器１を載置するだけで、作業者による測定準備作業の間に校正が行われるため、作業者の校正要否の判断や作業者の手を煩わすことがない。また、校正が一定時間間隔で繰り返されるので、最新の校正処理に基づく容積測定が可能となり、測定精度を維持することができる。更に、作業者は測定環境の温湿度変化などに基づく校正要否の判断をする必要がなく、測定作業に集中することができ、測定作業の効率が向上する。

本発明に係る音響式体積計による測定方法に用いる音響式体積計は、図８に示すように、基準容器１内に形成された隔壁２にスピーカ３を配置し、基準容器１内を容積Ｖrの基準槽４と容積Ｖ0の測定槽５に画成している。基準槽４と測定槽５には、夫々マイクロホン６，７が設けられている。隔壁２には連通管８が設けられ、連通管８は基準槽４と測定槽５の静圧（大気圧）を平衡させ気体成分を均一化させる機能を有する。

また、校正時には測定槽５が標準体積器３０，３１，３２に載置され、測定時には測定槽５が被測定体３３に載置される。測定槽５と、標準体積器３０，３１，３２及び被測定体３３との接合面からは空気洩れがないものとする。ここで、Ｖ4は標準体積器３０の凸部３０ａの体積（既知）、Ｖ5は標準体積器３１の凸部３１ａの体積（既知）、Ｖ6は標準体積器３２の凸部３２ａの体積（既知）、Ｖtは被測定体３３の凸部３３ａの体積である。

スピーカ３は、基準容器１の内部に交番的な容積変化を差動的に与え、マイクロホン６，７は、スピーカ３によってなされる基準容器１の内部の圧力変化を検出する。

また、音響式体積計は、マイクロホン６，７の出力信号を増幅する増幅器１３，１４と、増幅器１３，１４の出力信号Ｅ１，Ｅ２をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換し演算処理する信号処理装置１５と、信号処理装置１５で制御されるスピーカ３に容積変化を与える信号（例えば、正弦波信号）を入力する信号発生器１６と、信号処理装置１５に校正モード又は測定モードの指令信号を与えるスイッチ１７などを備えている。

また、標準体積器３０，３１，３２には、標準体積器３０，３１，３２に基準容器１を載置した時、基準容器１を認識して信号処理装置１５に校正モード指令信号を与えるセンサ３４，３５，３６が設けられている。なお、３個の標準体積器３０，３１，３２を用いて行う通常の校正作業の後で、少なくとも一個の標準体積器（例えば、標準体積器３０）にセンサ３４を設ければ、測定準備作業の間に簡易校正を自動で開始させることができる。また、標準体積器３０，３１，３２にセンサ３４，３５，３６を設けず、スイッチ１７の操作により校正モードと測定モードの切り替えを行うこともできる。

このような音響式体積計の構成は、音響式容積計の構成と同じであり、通常の校正工程、測定工程、簡易な校正工程、測定準備工程の作業は、音響式容積計と同様の測定方法で行うことができる。

また、図９に示すように、基準容器１の測定槽５に測定容器３７を接続し被測定体３８の体積を測定することもできる。ここで、Ｖcは測定容器３７の容積（既知）、Ｖtは被測定体３８の被測定体積、Ｖd（＝Ｖc −Ｖt ）は被測定体３８を入れた後の測定容器３７の容積である。この場合の校正には、２個の標準体積器３９，４０が用いられる。Ｖ7は標準体積器３９の体積（既知）、Ｖ8は標準体積器４０の体積（既知）である。

このように、簡易な校正工程、測定準備工程、測定工程を繰り返すことにより、多数の被測定品の体積測定を行うことができる。そして、一つの標準体積器（例えば、標準体積器３０）又は空の測定容器３７に音響式体積計の基準容器１を載置するだけで、作業者による測定準備作業の間に校正が行われるため、作業者の校正要否の判断や作業者の手を煩わすことない。また、校正が一定時間間隔で繰り返されるので、最新の校正処理に基づく体積測定が可能となり、測定精度を維持することができる。更に、作業者は測定環境の温湿度変化などに基づく校正要否の判断をする必要がなく、測定作業に集中することができ、測定作業の効率が向上する。

作業者による測定準備作業の間に校正が行われるため、作業者は測定環境の温湿度変化などに基づく校正要否の判断をする必要がなく、測定作業に集中することができ、測定作業の効率が向上するので、あらゆる産業分野における複雑な形状の容積及び体積の測定に適用することができる。

本発明に係る音響式容積計による測定方法に用いる音響式容積計の構成図３個の標準容積器により測定された音響インピーダンスを示す複素平面図図２の音響インピーダンスを表示した複素平面を角度θだけ座標回転させた図校正に用いるパラメータα，θ，Ｖ0を求めるための手順を示すフローチャート簡易校正の複素平面による説明図本発明に係る音響式容積計による測定方法のフローチャート本発明に係る音響式容積計による測定方法の説明図本発明に係る音響式体積計による測定方法に用いる音響式体積計の構成図測定容器に被測定体を収納して測定する音響式体積計の構成図

符号の説明

１…基準容器、２…隔壁、３…スピーカ、４…基準槽、５…測定槽、６，７…マイクロホン、９，１０，１１…標準容積器、１２，３３，３８…被測定体、１３，１４…増幅器、１５…信号処理装置、１６…信号発生器、１７…スイッチ、１８，１９，２０，３４，３５，３６…センサ、２１…被測定品、３０，３１，３２，３９，４０…標準体積器、３７…測定容器。

Claims

基準槽と被測定体に載置される測定槽で音響式容積計の基準容器を形成し、基準槽と測定槽に交番的な容積変化を与え、その時の基準槽と測定槽の圧力変化を検出して、この二つの圧力変化の比を算出し、この比を用いて被測定体の容積を測定する音響式容積計による測定方法であって、３個の標準容積器を用いる音響式容積計の通常校正の後で、これら３個の標準容積器のうちの１個を用いて校正する簡易校正を行う際に、１個の標準容積器に基準容器を載置すると標準容積器に設けたセンサが校正モード指令信号を与え、この校正モード指令信号により音響式容積計の簡易校正を一定時間間隔で繰り返す校正工程と、この校正工程で校正された音響式容積計により被測定体の容積を測定する測定工程を備えたことを特徴とする音響式容積計による測定方法。
基準槽と被測定体に載置される測定槽で音響式容積計の基準容器を形成し、基準槽と測定槽に交番的な容積変化を与え、その時の基準槽と測定槽の圧力変化を検出して、この二つの圧力変化の比を算出し、この比を用いて被測定体の容積を測定する音響式容積計による測定方法であって、３個の標準容積器を用いる音響式容積計の通常校正の後で、これら３個の標準容積器のうちの１個を用いて校正する簡易校正を行う際に、１個の標準容積器に基準容器を載置すると標準容積器に設けたセンサが校正モード指令信号を与え、この校正モード指令信号により音響式容積計の簡易校正を一定時間間隔で繰り返す校正工程と、この校正工程で校正された音響式容積計により被測定体の容積を測定する測定工程を備え、スイッチ操作により校正モードが測定モードに切り替わることを特徴とする音響式容積計による測定方法。
基準槽と被測定体に載置される測定槽で音響式体積計の基準容器を形成し、基準槽と測定槽に交番的な容積変化を与え、その時の基準槽と測定槽の圧力変化を検出して、この二つの圧力変化の比を算出し、この比を用いて被測定体の体積を測定する音響式体積計による測定方法であって、３個の標準体積器を用いる音響式体積計の通常校正の後で、これら３個の標準体積器のうちの１個を用いて校正する簡易校正を行う際に、１個の標準体積器に基準容器を載置すると標準体積器に設けたセンサが校正モード指令信号を与え、この校正モード指令信号により音響式体積計の簡易校正を一定時間間隔で繰り返す校正工程と、この校正工程で校正された音響式体積計により被測定体の体積を測定する測定工程を備えたことを特徴とする音響式体積計による測定方法。
基準槽と被測定体に載置される測定槽で音響式体積計の基準容器を形成し、基準槽と測定槽に交番的な容積変化を与え、その時の基準槽と測定槽の圧力変化を検出して、この二つの圧力変化の比を算出し、この比を用いて被測定体の体積を測定する音響式体積計による測定方法であって、３個の標準体積器を用いる音響式体積計の通常校正の後で、これら３個の標準体積器のうちの１個を用いて校正する簡易校正を行う際に、１個の標準体積器に基準容器を載置すると標準体積器に設けたセンサが校正モード指令信号を与え、この校正モード指令信号により音響式体積計の簡易校正を一定時間間隔で繰り返す校正工程と、この校正工程で校正された音響式体積計により被測定体の体積を測定する測定工程を備え、スイッチ操作により校正モードが測定モードに切り替わることを特徴とする音響式体積計による測定方法。