JP4588508B2 - 超音波伝播時間測定方法を用いた気体流量及び気体濃度の測定装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の超音波の伝播時間測定装置、気体流量の測定装置、及び気体濃度の測定装置の実施形態を例示した概略装置構成図である。この図1において、1は被測定気体が流れる測定管であって、この測定管の内部を測定対象の気体が所定の流速V[m/sec]で図示した矢印方向へ流れている。このとき、気体の流れ方向に沿って、あるいはこの流れ方向に対して傾斜して上流側と下流側とに、所定距離L[m]を隔てて超音波の送波器と受波器を兼ねる送受波器とが対向して配置されている。このとき、前記送受波器は、超音波振動子2と3をそれぞれ具備している。なお、以下の説明では、“送受波器”を“超音波振動子”で代表させて行うものとする。
2 超音波振動子
3 超音波振動子
4 送受信切替手段
5 励振手段
6 波数位置検出手段
7 ゼロクロス時刻検出手段
8 マイクロコンピュ−タ
9 記憶手段
10 温度測定手段
801 ピーク値出現時刻推定手段
802 到達時刻演算手段
803 気体流量演算手段
804 気体濃度演算手段
Claims (13)
- 測定対象である気体の流れ方向あるいはこの流れ方向に対して傾斜して、測定管の上流と下流に所定の距離をおいて互いに対向して一対の超音波振動子を配置し、一方の超音波振動子を励振させて超音波を発信し他方の超音波振動子で超音波を受信することによって、気体の流れに対する順逆双方向の超音波の各伝播時間を測定する方法において、
前記一対の超音波振動子に対して所定の時間間隔を置いて第1の超音波と第2の超音波からなる少なくとも2回の超音波を気体の流れに沿った順方向と逆方向とに交互に送信し、第1の超音波の受信信号からゼロクロス時刻を検出して超音波の各波数位置での超音波振幅のピーク値の各出現時刻を推定し、引き続いて送信された第2の超音波を受信する際に推定した各出現時刻で待ち受けて各推定出現時刻におけるピーク値を計測し、計測した正のピーク値群又は負のピーク値群に対して最も当てはまるピーク値と時間の関数である直線又は曲線を算出し、算出した関数が時間軸と交差する点を超音波信号の到達開始時刻として求めることにより超音波の伝播時間を算出することを特徴とする超音波の伝播時間測定方法。 - 第1の超音波の受信信号中において第3波位置〜第7波位置の何れかの波数位置を検出し、検出した波数位置からゼロクロス時刻の検出を始めることを特徴とする、請求項1に記載の超音波の伝播時間測定方法。
- 検出した少なくとも1つのゼロクロス時刻から超音波の(±1/4+N)周期分(ただし、Nは整数)の時刻だけゼロクロス時刻をずらすことによって、各波数位置での超音波信号の振幅ピーク値が出現する時刻を推定することを特徴とする、請求項1又は2に記載の超音波の伝播時間測定方法。
- 受信した第2の超音波信号に含まれる第3波、第5波、第7波、第9波、第11波、及び第13波から少なくとも3つの奇数番号波群を選択するか、あるいは第2波、第4波、第6波、第8波、第10波、及び第12波から少なくとも3つの偶数番号波群を選択し、選択した奇数番号波群あるいは前記偶数番号波群におけるピーク値群と推定出現時刻群との間の関係を最小二乗法によって直線近似し、近似直線が時間軸と交差する点を超音波の最初の到達時刻として算出することを特徴とする、請求項1〜3の何れかに記載の超音波の伝播時間測定方法。
- 気体の流れ方向に対して順逆双方向における請求項1〜4の何れかに記載の超音波の伝播時間測定方法によって測定した超音波の伝播時間から前記測定管中を流れる気体の流速[m/sec]を算出し、測定管の流路断面積[m2]を乗じて前記測定管を流れる気体の流量を測定する気体流量の測定方法。
- 気体の流れ方向に対して順逆双方向における請求項1〜4の何れかに記載の超音波の伝播時間測定方法によって測定した超音波の伝播時間から測定対象である気体中の超音波の伝播速度を算出すると共に対象気体の温度を測定し、気体濃度、超音波の電波速度、気体温度、及び測定対象の気体の種類などによって決まる補正係数との間に成立する関数から前記測定管を流れる気体の濃度を測定する気体濃度の測定方法。
- 請求項6に記載の気体濃度の測定方法を医用の酸素濃縮装置に使用することを特徴とする気体濃度の測定方法。
- 測定対象である気体がその中を流れる測定管と、該測定管の上流と下流とに所定の距離をおいて互いに対向して設けられた一対の超音波振動子と、該一対の超音波振動子を所定の時間間隔で励振させて超音波を発信させる励振手段と、該励振手段によって何れか一方の超音波振動子から第1の超音波と第2の超音波の発信が行われると他方の超音波振動子からの超音波の発信へと交互に切り替える送受信切替手段と、該第一の超音波の受信信号からゼロクロス時刻を検出するゼロクロス時刻検出手段と、該ゼロクロス時刻検出手段によって検出されたゼロクロス時刻から超音波信号の各波数位置における超音波振幅のピーク値が出現するピーク値出現時刻推定手段と、該ピーク値出現時刻推定手段によって推定された各ピーク値の出現時刻において前記第2の超音波を待ち受けて各推定ピーク値を取り込む推定ピーク値取込手段と、該推定ピーク値取込手段によって取り込んだ推定ピーク値群を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された推定ピーク値群から超音波の到達開始時刻を算出する到達時刻演算手段とを少なくとも備えた超音波の伝播時間測定装置。
- 受信した超音波信号の振幅値が予め設定されたトリガーレベル値を超えたことを検知してゼロクロス時刻検出手段によるゼロクロス時刻検出を開始する波数位置を検知する波数位置検出手段を備えた、請求項8に記載の超音波の伝播時間測定装置。
- 前記ゼロクロス時刻検出手段が、受信した超音波信号の振幅値の極性が「負値」から「正値」へ変化する際に振幅ゼロ値を横切る各ゼロクロス時刻(Tu1、Tu2、Tu3、Tu4、Tu5、…)、あるいは受信した超音波信号の振幅値の極性が「正値」から「負値」へ変化する際に振幅ゼロ値を横切る各ゼロクロス時刻(Td1、Td2、Td3、Td4、Td5、…)を検出する手段である、請求項8又は9に記載の超音波の伝播時間測定装置。
- 前記ピーク値出現時刻推定手段が、前記ゼロクロス時刻検出手段によって検出された少なくとも1つのゼロクロス時刻を基準時間として、該基準時間から超音波信号の(±1/4+N)周期分(ただし、Nは整数)の時刻だけ時間を進める方向へ時刻をシフトさせる手段である、請求項8〜10の何れかに記載の超音波の伝播時間測定装置。
- 請求項1〜10に記載の超音波の伝播時間測定方法又は測定装置を用いて測定された超音波の伝播時間に基づいて算出された前記測定管中を流れる気体の流速、前記測定管の流路断面積などから気体流量を演算する気体流量演算手段を備えた気体流量の測定装置。
- 前記測定管中を流れる気体の温度を測定する温度測定手段を備えると共に、請求項1〜10に記載の超音波の伝播時間測定方法又は測定装置を用いて測定された超音波の伝播時間に基づいて測定対象の気体中を伝播する超音波の伝播速度を算出して気体濃度、気体温度、超音波の伝播速度、及び測定対象の気体の種類などによって決まる補正係数によって決定される関数から気体濃度を演算する気体濃度演算手段を備えた気体濃度の測定装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011226845A (ja) * | 2010-04-16 | 2011-11-10 | Azden Ltd | 超音波流量計 |
JP6094721B1 (ja) * | 2016-02-05 | 2017-03-15 | 富士電機株式会社 | 測定装置、測定方法、及び測定プログラム |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008190971A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流速または流量計測装置とそのプログラム |
JP4988839B2 (ja) * | 2007-05-31 | 2012-08-01 | 帝人ファーマ株式会社 | 超音波式ガス濃度測定方法及びそれを用いた装置 |
JP5292798B2 (ja) * | 2007-12-19 | 2013-09-18 | パナソニック株式会社 | 流量計測装置 |
WO2009078161A1 (ja) * | 2007-12-19 | 2009-06-25 | Panasonic Corporation | 流量計測装置 |
JP5292797B2 (ja) * | 2007-12-19 | 2013-09-18 | パナソニック株式会社 | 流量計測装置 |
DE102008019991B4 (de) | 2008-04-21 | 2015-10-22 | Mib Gmbh Messtechnik Und Industrieberatung | Konzentrationsbestimmungsverfahren und Messgerät |
JP2013217926A (ja) * | 2008-06-13 | 2013-10-24 | Canon Inc | 記録媒体判別装置および画像形成装置 |
EP2182349A1 (en) * | 2008-10-28 | 2010-05-05 | Axsensor AB | Method for determining the starting instant of a periodically oscillating signal response |
EP2515089B1 (en) * | 2009-12-16 | 2019-10-02 | Panasonic Corporation | Flow rate measuring device |
CN101813673B (zh) * | 2010-05-07 | 2013-02-06 | 河海大学常州校区 | 检测微量二元混合气体浓度的声学信号处理装置及方法 |
JP5853892B2 (ja) * | 2012-07-26 | 2016-02-09 | 三菱電機株式会社 | 超音波測定装置、超音波測定システム及び超音波測定方法 |
JP2014115255A (ja) * | 2012-12-12 | 2014-06-26 | Panasonic Corp | 超音波センサ |
DE102020121062A1 (de) | 2019-08-22 | 2021-02-25 | Omron Corporation | Mischungsverhältnis-berechnungsvorrichtung |
CN110988853B (zh) * | 2019-12-23 | 2023-08-01 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 基于有效峰值的超声波到达时间计算方法 |
CN112730606B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-09-27 | 青岛精安医疗科技有限责任公司 | 基于压力检测的超声波氧浓度测量方法、系统和制氧系统 |
CN113295344B (zh) * | 2021-04-28 | 2023-03-24 | 成都秦川物联网科技股份有限公司 | 一种超声波检测燃气泄露的方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003014515A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-15 | Fuji Electric Co Ltd | 超音波流量計 |
JP2004085421A (ja) * | 2002-08-28 | 2004-03-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波流量計 |
JP2004271207A (ja) * | 2003-03-05 | 2004-09-30 | Nissan Motor Co Ltd | 超音波伝播時間測定装置及びこれを備えた流体センサ |
JP2004317459A (ja) * | 2003-04-21 | 2004-11-11 | Teijin Ltd | 超音波式ガス濃度流量測定方法および装置 |
JP2005030954A (ja) * | 2003-07-08 | 2005-02-03 | Teijin Ltd | 酸素濃縮装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01284786A (ja) * | 1988-05-10 | 1989-11-16 | Kojiro Sakiyama | 超音波の伝播時間測定方法 |
JPH02147920A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-06 | Yokogawa Electric Corp | 紙中の音速測定方法 |
EP0452531B1 (de) * | 1990-04-20 | 1995-01-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrische Messeinrichtung für die Laufzeitmessung eines elektrischen Signals |
JP3068674B2 (ja) * | 1991-07-29 | 2000-07-24 | 株式会社トキメック | 超音波送受波装置 |
JP3123895B2 (ja) * | 1995-03-15 | 2001-01-15 | 三洋電機株式会社 | 超音波センサ及びこれを用いた分注装置 |
JPH11108717A (ja) * | 1997-10-07 | 1999-04-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波伝搬時間の測定方法とそれを用いた超音波流量計測装置 |
-
2005
- 2005-03-28 JP JP2005091928A patent/JP4588508B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003014515A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-15 | Fuji Electric Co Ltd | 超音波流量計 |
JP2004085421A (ja) * | 2002-08-28 | 2004-03-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波流量計 |
JP2004271207A (ja) * | 2003-03-05 | 2004-09-30 | Nissan Motor Co Ltd | 超音波伝播時間測定装置及びこれを備えた流体センサ |
JP2004317459A (ja) * | 2003-04-21 | 2004-11-11 | Teijin Ltd | 超音波式ガス濃度流量測定方法および装置 |
JP2005030954A (ja) * | 2003-07-08 | 2005-02-03 | Teijin Ltd | 酸素濃縮装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011226845A (ja) * | 2010-04-16 | 2011-11-10 | Azden Ltd | 超音波流量計 |
JP6094721B1 (ja) * | 2016-02-05 | 2017-03-15 | 富士電機株式会社 | 測定装置、測定方法、及び測定プログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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