JPH01136027A - 体積測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は体積測定装置に関し、詳しくはへルムホルツ
の共鳴器を用いることで簡単な測定が可能な体積測定装
置に関する。

〔従来の技術〕

例えば食肉として用いられる生体中は、屠殺場でその牛
の食肉としての品質を判定するために、脂肪址を推定す
る必要があり、このため個別の牛についてその体積に関
する正確な情報が不可欠になってくる。

牛の体積は、従来では体重を測定しこの体重を基に過去
の統計的なデータから推定することが行なわれているが
、この方法では牛の体型等にばらつきがあるために、誤
差が大きすぎて体積を正確に測定することがむずかしい
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで、特に正確さを要求される場合には、水の満たさ
れた水槽に牛を入れて水を排除し、水槽に残った水の量
を測定することで体積測定が行なわれる。

ところがこの方法によって一頭づつ測定することは、は
なはだ厄介であり時間がかかるばかりでなく、生体中が
水を恐れるために作業を円滑に行なうことが困難である
。　　゛ この発明はこのような実状に鑑みてなされたもので、正
確でかつ簡易に被検体の体積測定が可能な体積測定装置
を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は前記問題点を解決するために、密閉箱にポー
トを接続する共鳴器と、前記密閉箱に被検体を収納させ
て前記共鳴器を共鳴させる発振体とを備え、前記発振体
による共鳴振動数を情報として前記被検体の体積を測定
することを特徴としている。

〔作　用〕

この発明では、密閉箱に被検体を収納した状態で発振体
を振動させて共鳴器を共鳴させ、このときの共鳴振動数
を基にヘルムホルツの共鳴器に係る密閉箱内の気体の体
積と共鳴周波数との関係から、被検体を除いた密閉箱内
の気体の体積を求め、この値を密閉箱の体積から減じる
ことで被検体の体積が測定できる。

〔実施例〕

次に添付区名と共にこの発明の実施例を詳細に説明する
。

図中符号１は体積測定装置であり、被検体として例えば
生体中が収納される密閉箱２と１周波数変更可能な発振
器３が収納される発振室４とが、円筒状のポート５で連
結されて構成される。発振室４には内部全面に吸音体６
が貼りつめられ、さらにポート５を開閉するシャッタ７
が設けられている。

密閉箱２とポート５により構成される共鳴器８の固有の
共鳴周波数ｆｒ（７秒）は、ヘルムホルツの共鳴器とし
て周知の次式で与えられる。

すなわち共鳴器８に音響エネルギーを与えてやると共鳴
周波数ｆｒのエネルギーは熱エネルギーに変換して吸収
してしまい反射されなくなる。

また、密閉箱２からこの密閉箱２に収納された生体中を
除いた部分の気体の体積をＶｏとすると生体中を収納し
た状態での共鳴周波数ｆｒ’は同様に次式で与えられる
。

但し　Ｓ：ポートの断面積（ｃｍ２　）Ｖ　：　密閉箱
の体積（ｃｍ３） Ｌ　：　ポートの長さ（ｃｍ） ｒ　：　ポートの半径（ｃｍ） Ｃ：　音速＝　３４０００　　（ｃｍ７秒）Ｌ’　＝　
Ｌ＋１．８　ｒ　　（ｃｍ）π　：　円周率 また、牛の体積Ｖ（牛）と、ｖ、ｖ’との間には次の関
係式が成立する。

Ｖ（牛）＝ｖ−ｖ’　・・・・・０ 次にこの体積測定装置１を用いた生体中の体積測定方法
を説明する。

第１図（ａ）に示すように、発振室４のシャッタ７を閉
鎖した状態で、共鳴器８の固有の共鳴周波数ｆｒの周辺
及び、これより大きい範囲で周波数を変化させて発振器
３を発振させ、第１図（ｂ）のような周波数特性を示し
発振室４が共鳴しないことを確認する。なお共鳴周波数
ｆｒは式■より求められる。

この後、第２図（ａ）に示すように密閉箱２を空にして
シャッタ７を開放させた状態で、発振器３を発振させて
共鳴器８を共鳴させ、この時の周波数が共鳴周波数ｆｒ
になるようにキャリブレーションを行なう（第２図〈ｂ
））。このキャリブレーションは温度や湿度の変化で音
速Ｃが変化することによる影響を回避するために行なう
ものである。

キャリブレーション終了後、第３図（ａ）に示すように
密閉箱２に生体中９を収納させた状態で共鳴器８を共鳴
させ、このときの共鳴周波数ｆ　ｒ’を読みとり（第３
図（ｂ＞）、この共鳴周波数ｆｒ’と式■とから、体＠
ｖ゛　を求め、既知の密閉箱の体積Ｖと式■により牛の
体ｆｆ１Ｖ（牛）を求める。

このように、生体中９を密閉箱２に収納して発振器３を
発振させて共鳴器８を共鳴させ、共鳴周波数ｆｒ“を測
定することにより、生体中の体積Ｖ（牛）を正確かつ簡
易に測定することが可能である。

次に、第４図に示す内部形状の共鳴器の具体的なｆｒの
値は次のように計算される。

Ｖ　　＝　　２ＥＩＯ（π＋７０２　　／２　　＋１４
０　Ｘｌｌ０　）”＝Ｂ６　　Ｘｌ０６　Ｃｍ３ Ｓ　　＝πＸ５０２　ｉ：１７８５０　　ｃｍ２Ｌ”：
　　（５０＋０．８　　Ｘ１００　）　　＝１３０　ｃ
ｍＣ／２π＝　５．４　Ｘ　１０３　Ｃｍ／秒＝　１７
．１３　　（Ｈｚ） また、Ｖ　（牛）　＝　２０００．ｆ３なる生体中を入
れた場合の共鳴周波数ｆｒ’は ＝　２０．９８１０３４　Ｈｚ となり、約３．８５Ｈｚ高くなる。

密閉箱の体積Ｖの１２の変化についての△ｆｒ’の変化
を調べてみると、 ＝　　２０．９８３８４９Ｈｚ となり、体積にして１０００ｃｃ　（＝　ｔｆ　）すな
わち１／　２０００の変化に対して、共鳴周波数変化は
０．００３Ｈｚである。

従って表示分解能としては７桁を必要とし、このため原
発振周波数をｌ　ＭＨｚ以上にする必要がある。

なお１発振室４は発振器３からの音響エネルギーを共鳴
器８に効率よく与えるためのものであり、これを設ける
場合には発振室４そのものの共鳴を防止するために密閉
箱２より大きめにするが、発振室４は必ずしも必要とす
るものではない。

また、この実施例の密閉箱２の形状は第４図に示すよう
に、牛を収納した場合の無駄なスペースを排除する為に
半円筒形状としたが、これに限定されることはなく、ポ
ートの形状も円筒に限定されることもない。但し円筒以
外の場合にはＬｏの値をこれに対応したものに変更する
必要がある。

さらに、被検体は牛に限定されず他の生体家畜、例えば
生体豚でもよく、また、生体家畜に限定されるごともな
く、人体の体積測定に使用すれば生科学の面での活用が
期待できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の体積測定装置は、密閉
箱にポートを接続する共鳴器と、前記密閉箱に被検体を
収納させて前記共鳴器を共鳴させる発振体とを備え、前
記発振体による共鳴周波数を情報として前記被検体の体
積を測定するので、正確かつ簡易に被検体の体積測定が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は体積測定装置の概略図及び周波数特性
図を示し、第１図（ａ）は発振室の周波数特性をチエツ
クする概略図、第１図（ｂ）はその周波数特性図、第２
図（ａ）はキヤリプレーシゴンの概略図、第２図（ｂ）
はその周波数特性図、第３図は牛収納時の共鳴を示す概
略図、第３図（ｂ）はその周波数特性図、第４図は共鳴
器の内部空間の大きさを示す図である。 図中符号ｌは体積測定装置、２は密閉箱、３は発振体、
４は発振室、５はポート、６は吸音体、７はシャッター
、８は共鳴器、９は生体中である。 ｆヒ　　　　　　　　　　周波数 （ｂ） 第１図 （ａ） 第２図 （＆） 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）密閉箱にポートを接続する共鳴器と、前記密閉箱
   に被検体を収納させて前記共鳴器を共鳴させる発振体と
   を備え、前記発振体による共鳴振動数を情報として前記
   被検体の体積を測定する体積測定装置。
2. （２）前記被検体は生体家畜又は人体である特許請求の
   範囲第１項記載の体積測定装置。