JPH0126496B2 - - Google Patents
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- JPH0126496B2 JPH0126496B2 JP57067960A JP6796082A JPH0126496B2 JP H0126496 B2 JPH0126496 B2 JP H0126496B2 JP 57067960 A JP57067960 A JP 57067960A JP 6796082 A JP6796082 A JP 6796082A JP H0126496 B2 JPH0126496 B2 JP H0126496B2
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- wave
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Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 14
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/22—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
- G01K11/24—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects of the velocity of propagation of sound
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超音波を用いて遠隔位置の温度を測
定する装置に関する。
定する装置に関する。
従来、遠隔的測温手段として物体の輻射する赤
外線の輻射量を検出することにより該物体の温度
を測定する方式のもの、又センサー部のみを遠隔
位置へ誘導等してその位置の温度情報を伝達させ
る方式のものがある。しかしながら、前者はある
空間における温度を測定するには適さず、又後者
はセンサー部及び情報伝達手段が別に要求され実
用的でない。
外線の輻射量を検出することにより該物体の温度
を測定する方式のもの、又センサー部のみを遠隔
位置へ誘導等してその位置の温度情報を伝達させ
る方式のものがある。しかしながら、前者はある
空間における温度を測定するには適さず、又後者
はセンサー部及び情報伝達手段が別に要求され実
用的でない。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、近接
した２点からの超音波の反射時間差より該２点間
を含む領域の温度を検出する温度計を提供するも
のである。
した２点からの超音波の反射時間差より該２点間
を含む領域の温度を検出する温度計を提供するも
のである。
以下、本発明を海水中の特定深度における水温
を検出する装置として使用した場合について説明
する。
を検出する装置として使用した場合について説明
する。
第１図は水温測定のための基本原理を示すもの
で、１は船、２及び３は該船１の船底部に所定の
間隔２ｌを有して配設された超音波送波器であ
る。該送波器２，３は電子的若しくは機械的手段
により各指向方向が連続的に対照可変され且つ両
指向方向はその延長線上で交わる如くなされてい
る。上記において、例えば送波器２の送波周波数
を250kHz、送波器３の送波周波数を200kHzとす
れば、その交点で微弱ではあるがビートエコ
（450kHz若しくは50kHz）が生ずることが知られ
ている。４は上記ビートエコーを受波する周波数
450kHz若しくは50kHzの受波器で、説明の便宜
上、上記間隔２ｌの中間位置に配設されているも
のとする。又、送波器２，３は検出精度及び体積
残響エコーレベルの確保の点から狭巾指向ビーム
及び前述の如き高周波が好ましい。
で、１は船、２及び３は該船１の船底部に所定の
間隔２ｌを有して配設された超音波送波器であ
る。該送波器２，３は電子的若しくは機械的手段
により各指向方向が連続的に対照可変され且つ両
指向方向はその延長線上で交わる如くなされてい
る。上記において、例えば送波器２の送波周波数
を250kHz、送波器３の送波周波数を200kHzとす
れば、その交点で微弱ではあるがビートエコ
（450kHz若しくは50kHz）が生ずることが知られ
ている。４は上記ビートエコーを受波する周波数
450kHz若しくは50kHzの受波器で、説明の便宜
上、上記間隔２ｌの中間位置に配設されているも
のとする。又、送波器２，３は検出精度及び体積
残響エコーレベルの確保の点から狭巾指向ビーム
及び前述の如き高周波が好ましい。
さて、送波器２，３による送波は図示の如く、
指向方向角θ及びθ＋Δθ（但し、Δθは微小角）
の方向でなされる。以下、幾何学的に説明する。
尚、説明上、送波器２，３の位置をＡ，Ｃ点、受
波器４の位置をＢ点とし、又各音波の交点を各々
D1，D2点と表わす。
指向方向角θ及びθ＋Δθ（但し、Δθは微小角）
の方向でなされる。以下、幾何学的に説明する。
尚、説明上、送波器２，３の位置をＡ，Ｃ点、受
波器４の位置をＢ点とし、又各音波の交点を各々
D1，D2点と表わす。
(1) 第１過程
送波器２，３は共に指向方向角がθとされて
いる。そして、送波器２，３は同時に連続する
若しくはパルス的な超音波ビームを送波する。
いる。そして、送波器２，３は同時に連続する
若しくはパルス的な超音波ビームを送波する。
該送波ビームは圧力波を形成しながら進行し
交点D1で重り合う。この結果D1点でビートエ
コーが発生し、該ビートエコーは受波器４、す
なわちＢ点で受波される。すなわち、送波から
受波までに要する時はt1は音波が行路CD1B（又
はAD1B）を通過するに要する時間となる。
交点D1で重り合う。この結果D1点でビートエ
コーが発生し、該ビートエコーは受波器４、す
なわちＢ点で受波される。すなわち、送波から
受波までに要する時はt1は音波が行路CD1B（又
はAD1B）を通過するに要する時間となる。
(2) 第２過程
送波器２，３は次に指向方向角が共にθ＋
Δθとされている。そして前述同様に送波器２，
３から同時に超音波が送波され、交点D2にて
発生したビートエコーが受波器４で受波され
る。すなわち、送波から受波までに要した時間
t2は音波が行路CD2B（又はAD2B）を通過する
に要する時間となる。
Δθとされている。そして前述同様に送波器２，
３から同時に超音波が送波され、交点D2にて
発生したビートエコーが受波器４で受波され
る。すなわち、送波から受波までに要した時間
t2は音波が行路CD2B（又はAD2B）を通過する
に要する時間となる。
(3) 第３過程
上記及び図においてAD1＝AE＝CD1＝CFで
あるから、音波が行路ED2D1（又はFD2D1）を
通過するに要する時間はt2−t1で表わされる。
あるから、音波が行路ED2D1（又はFD2D1）を
通過するに要する時間はt2−t1で表わされる。
すなわち、
AD1＝ｌ／cosθ・AD2＝ｌ／cos（θ＋Δθ）
BD1＝ltanθ BD2＝ltan（θ＋Δθ）
より
ED2D1＝（AD2−AD1）＋（BD2−BD1）
＝ｌ（１／cos（θ＋Δθ）−１／cosθ）＋（tan
（θ＋ Δθ）−tanθ） ………(1) 又、海水中、Ｔ℃における音速ｖは実験式よ
り ｖ（Ｔ）＝1448.6＋4.618T（ｍ／ｓ） 従つて、 ED2D1＝（t2−t1）（1448.6＋4.618T）……(2) と表わされ、これをＴについて整理すれば、
(1)、(2)式より、 Ｔ＝１／4.618｛ｌ／t2−t1（１／cos（θ＋Δθ）−
１／cosθ ＋tan（θ＋Δθ）−tanθ）−1448.6｝
……………(3) と求まる。
（θ＋ Δθ）−tanθ） ………(1) 又、海水中、Ｔ℃における音速ｖは実験式よ
り ｖ（Ｔ）＝1448.6＋4.618T（ｍ／ｓ） 従つて、 ED2D1＝（t2−t1）（1448.6＋4.618T）……(2) と表わされ、これをＴについて整理すれば、
(1)、(2)式より、 Ｔ＝１／4.618｛ｌ／t2−t1（１／cos（θ＋Δθ）−
１／cosθ ＋tan（θ＋Δθ）−tanθ）−1448.6｝
……………(3) と求まる。
以上はD1D2間が比較的短い距離であること
から（Δθが微小）、D1D2間の水温を一定と見
做すことができることから導かれたもので、そ
の深度Ｌは １／２（BD2＋BD1）＝ｌ／２（tan（θ＋Δθ）＋ tanθ） ………(4) と表わせる。
から（Δθが微小）、D1D2間の水温を一定と見
做すことができることから導かれたもので、そ
の深度Ｌは １／２（BD2＋BD1）＝ｌ／２（tan（θ＋Δθ）＋ tanθ） ………(4) と表わせる。
尚、正確には海面５からの深度で表わすこと
が必要であるから、この分を後処理で加味すれ
ば良い。
が必要であるから、この分を後処理で加味すれ
ば良い。
第２図は、叙上の水温測定方法を具視するため
の回路図の一例を示すものである。
の回路図の一例を示すものである。
図において、６は送波器２及び３の各指向方向
を連動的に可変し、その時の指向角のデータを後
述する演算回路７に導く指向角設定回路である。
８は送波器２及び３を同時に励振するための送信
トリガ発生回路である。９は指向方向角設定に基
づく特定深度位置からのビートエコーの受波信号
を増幅検波する増幅検波回路である。１０は該増
幅検波信号を整形等して上記ビートエコーに基づ
く信号を抽出する検波回路である。１１は送信ト
リガ発生回路８からの送信トリガ発生時点から検
出回路１０によるビートエコーに基づく信号の抽
出時点までの時間を計測するタイマーで、該時間
データは演算回路７に導かれる。
を連動的に可変し、その時の指向角のデータを後
述する演算回路７に導く指向角設定回路である。
８は送波器２及び３を同時に励振するための送信
トリガ発生回路である。９は指向方向角設定に基
づく特定深度位置からのビートエコーの受波信号
を増幅検波する増幅検波回路である。１０は該増
幅検波信号を整形等して上記ビートエコーに基づ
く信号を抽出する検波回路である。１１は送信ト
リガ発生回路８からの送信トリガ発生時点から検
出回路１０によるビートエコーに基づく信号の抽
出時点までの時間を計測するタイマーで、該時間
データは演算回路７に導かれる。
演算回路７は、前記第１過程における時間デー
タt1及び指向方向角θ及び第２過程における時間
データt2及び指向方向角θ＋Δθ、前記間隔寸法
ｌに基づいて前記(3)及び(4)式を演算する。
タt1及び指向方向角θ及び第２過程における時間
データt2及び指向方向角θ＋Δθ、前記間隔寸法
ｌに基づいて前記(3)及び(4)式を演算する。
以上説明した如く、本発明によれば、従来測定
し得なかつた海中等ある空間の温度を極めて簡単
に測定することができ、又指向方向を任意に設定
することにより所望の深度における水温データを
得ることができる。
し得なかつた海中等ある空間の温度を極めて簡単
に測定することができ、又指向方向を任意に設定
することにより所望の深度における水温データを
得ることができる。
上記において、空気中における場合は音速とし
てｖ（Ｔ）＝331.5＋0.6Tを用いれば良い。
てｖ（Ｔ）＝331.5＋0.6Tを用いれば良い。
尚、音速が水圧により100ｍ当り1.75ｍ／ｓ増
加することが知られていることから、深度Ｌにお
ける音波速度として上記増加分を加えて補正する
ことにより、より正確な水温測定が可能となる。
加することが知られていることから、深度Ｌにお
ける音波速度として上記増加分を加えて補正する
ことにより、より正確な水温測定が可能となる。
又、本実施例では指向角を共に等しく対照的に
設定したが、一般的には等しく設定する根拠はな
い。係る場合、送波器２，３のいずれか一方を予
め送波しておき、他方を送波することによりビー
トエコーを生成させる。従つて、時間データは他
方の送波の時点から受波までとなる。又、その場
合の行路差は幾何学的に簡単に求めることができ
る。
設定したが、一般的には等しく設定する根拠はな
い。係る場合、送波器２，３のいずれか一方を予
め送波しておき、他方を送波することによりビー
トエコーを生成させる。従つて、時間データは他
方の送波の時点から受波までとなる。又、その場
合の行路差は幾何学的に簡単に求めることができ
る。
更に、送波器２，３は共に指向方向を可変する
ものでなくとも良く、いずれか一方は固定的でも
良い。
ものでなくとも良く、いずれか一方は固定的でも
良い。
第１図は、本発明の温度測定方法を水温測定に
利用した場合の原理を説明するための図である。
第２図は上記第１図の原理を具現する本発明に係
る温度計の一実施例を示す回路図である。
利用した場合の原理を説明するための図である。
第２図は上記第１図の原理を具現する本発明に係
る温度計の一実施例を示す回路図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波の送波方向がその延長線上で交わる如
く所定間隔を隔てて配置される各々異なる周波数
の超音波を送波する２個の送波器と、 上記交点からのビートエコーを受波する受波器
と、 送波時から受波時までの時間を計測する時計
と、 上記２個の送波器の各送波方向の少くとも一方
を微小角だけ変更させる変更手段と、 該変更手段による変更の前後における各送波、
受波により上記時計にて得られる各計測時間、上
記変更、上記所定間隔及び受波器位置に基づく音
波伝搬行路差及び両交点の中間付近位置とから上
記位置付近の温度を算出する演算回路とから成る
超音波温度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6796082A JPS58184523A (ja) | 1982-04-21 | 1982-04-21 | 超音波温度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6796082A JPS58184523A (ja) | 1982-04-21 | 1982-04-21 | 超音波温度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58184523A JPS58184523A (ja) | 1983-10-28 |
| JPH0126496B2 true JPH0126496B2 (ja) | 1989-05-24 |
Family
ID=13360038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6796082A Granted JPS58184523A (ja) | 1982-04-21 | 1982-04-21 | 超音波温度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58184523A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8402920D0 (en) * | 1984-02-03 | 1984-03-07 | Atomic Energy Authority Uk | Remote temperature measurement |
| JP5375061B2 (ja) * | 2008-12-09 | 2013-12-25 | 株式会社デンソーウェーブ | 空間温度測定方法および空間温度測定装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5653428A (en) * | 1979-10-09 | 1981-05-13 | Koden Electronics Co Ltd | Water temperature measuring system onboard ship |
-
1982
- 1982-04-21 JP JP6796082A patent/JPS58184523A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5653428A (en) * | 1979-10-09 | 1981-05-13 | Koden Electronics Co Ltd | Water temperature measuring system onboard ship |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58184523A (ja) | 1983-10-28 |
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