JP5375061B2 - 空間温度測定方法および空間温度測定装置 - Google Patents
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Description
これらの方法、装置によれば、システム設置後にシステムに与えなければいけないデータは、交差点間の距離になる伝搬経路差dのみで済むので、設置時における初期設定が非常に簡便となる。従って実際の設置現場におけるシステム設置作業が容易になる。
請求項7に係る発明によれば、超音波発生器は互いに異なる周波数の超音波を発信するための信号を発振する発振機を備え、時間計測手段は、超音波発生器を構成する発振機が信号を発振開始して所定の振幅レベルに達した時点から、検出器により検出される差音の設定周波数を含む所定周波数範囲内の信号の振幅レベルが所定レベルに達した時点までの時間を計測することで到達時間の計測結果としているため、簡易な演算処理によって空間の温度を測定できる。
請求項9に係る発明のように、2個以上の超音波発生器および検出器を、測定対象空間から所定方向側に位置して配置可能に一体化されたモジュールにより構成すると良い。
この図1に示すように、このシステムSは空間温度測定装置1によって構成されている。空間温度測定装置1は、生活居住空間に設置されており、壁面などから離間した所定範囲の測定対象空間R(例えば、図1に示す楕円範囲の空間)を測定対象として超音波を利用して空間温度を測定するように構成されている。
Ha=W/(2×cosθa)、 Hb=W/(2×cosθb) …(1)
であり、距離La、Lbはそれぞれ、
La=(W×tanθa)/2、 Lb=(W×tanθb)/2 …(2)
で表される。すなわち経路差dは、
d = Ha−Hb+La−Lb
= W(tanθa−tanθb+1/cosθa−1/cosθb)/2
… (3)
で表わされることになる。したがって音速Vを、
V = 経路差d / 到達時間差td …(4)
で求めることができる。また、気温をZとすると、1気圧条件において音速Vは、
V = 331.5[m/s] + 0.61 × Z …(5)
の関係があるため、音速Vが求められれば、
Z = (V − 331.5[m/s]) ÷ 0.61 …(6)
の関係で算出できる。このような原理によって気温Zを算出できる。
また、第1周波数f1と第2周波数f2との差分周波数が、非可聴周波数(例えば、20kHzを超える周波数)に設定されている場合には、人がうなりを聴き取ることはないため耳障りな音を測定対象空間Rの周辺に発生させることなくシステムSを構築できる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形または拡張が可能である。
スピーカ6〜9は4個に限られず、2個、3個、または、5個以上のスピーカを用いて構成しても良い。すなわち、最小限の2個のスピーカ6,7を用いて構成しても良く、2個のスピーカ6、7を用いるときには、スピーカ6、7による超音波発生の高指向となる方向を2つの異なる交差点L4、L5に向けて順に変更するように構成すると良い。
Claims (9)
- 測定対象空間の中心位置を挟んで向かい合う方向にある2つの異なる交差点のそれぞれに対し、互いに異なる位置に配設された少なくとも2個以上の超音波発生器から互いに近接して異なる周波数の超音波を、一方の交差点に対して発信した後、想定される前記測定対象空間の最低温度での音速に基づいて予め設定された所定期間を待機した後に他方の交差点に対して発信することで前記超音波を前記2つの異なる交差点にて時間差をもって交差させ、
前記超音波発生器から前記2つの異なる交差点に超音波を発信することに応じて生じる2つの差音を所定位置に配置された検出器により検出し、
前記超音波発生器が超音波を発信してから前記2つの差音が前記検出器に到達して検出されるまでの到達時間の差をtd、音の伝搬経路差をdとしたとき、前記測定対象空間内における音速Vを伝搬経路差d/時間差tdにより測定し、温度Zを、
Z=(前記音速V−331.5[m/s])÷0.61
の計算式を用いて前記測定対象空間内における前記2つの交差点間の温度Zを算出することを特徴とする空間温度測定方法。 - 前記2つの差音は、その設定周波数が非可聴周波数に設定されていることを特徴とする請求項1記載の空間温度測定方法。
- 前記互いに異なる周波数の超音波を発信するための信号を発振する発振機が信号を発振開始して所定の振幅レベルに達した時点から、前記検出器により検出される差音の設定周波数を含む所定周波数範囲内の信号の振幅レベルが所定レベルに達した時点までの時間を計測することで前記到達時間の計測結果とすることを特徴とする請求項1または2記載の空間温度測定方法。
- 前記2つの交差点を結合した線分を長径とする楕円範囲を測定対象として測定することを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の空間温度測定方法。
- 測定対象空間の中心位置を挟んで向かい合う方向にある2つの異なる交差点のそれぞれに対し、互いに異なる位置に配設された少なくとも2個以上の超音波発生器が互いに近接して異なる周波数の超音波を、一方の交差点に対して発信した後、想定される前記測定対象空間の最低温度での音速に基づいて予め設定された所定期間を待機した後に他方の交差点に対して発信してから、前記2つの異なる交差点にて時間差をもって交差して生じる2つの差音が所定位置に配設された検出器にそれぞれ到達して検出されるまでの到達時間の差を測定する時間計測手段と、
前記時間計測手段の時間差をtdとし、音の伝搬経路差をdとしたとき、前記測定対象空間内における音速Vを伝搬経路差d/時間差tdにより測定し、
(前記音速V−331.5[m/s])÷0.61
の計算式を用いて前記測定対象空間内における前記2つの交差点間の温度Zを算出する温度算出手段とを備えたことを特徴とする空間温度測定装置。
- 請求項5記載の空間温度測定装置において、
前記2つの差音は、その設定周波数が非可聴周波数に設定されていることを特徴とする空間温度測定装置。 - 請求項5または6記載の空間温度測定装置において、
前記超音波発生器は、前記互いに異なる周波数の超音波を発信するための信号を発振する発振機を備え、
前記時間計測手段は、前記超音波発生器を構成する発振機が信号を発振開始して所定の振幅レベルに達した時点から、前記検出器により検出される差音の設定周波数を含む所定周波数範囲内の信号の振幅レベルが所定レベルに達した時点までの時間を計測することで前記到達時間の計測結果とすることを特徴とする空間温度測定装置。 - 請求項5ないし7の何れかに記載の空間温度測定装置において、
前記2個以上の超音波発生器は、当該超音波発生器による超音波の交差点が、前記測定対象空間となる生活居住空間内の人の居住平均高さに合わせて設置可能に構成されていることを特徴とする空間温度測定装置。 - 請求項5ないし8の何れかに記載の空間温度測定装置において、
前記2個以上の超音波発生器および前記検出器は、前記測定対象空間から所定方向側に位置して配置可能に一体化されたモジュールにより構成されていることを特徴とする空間温度測定装置。
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