JPH0339605B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、繊維工業における糸、ロービング、
スライバや、ケーブルあるいはフイラメントのよ
うな細長い対称物の断面太さを求めるための方法
と装置に関する。これらは色々な物理的原理にも
とづいており、特に適しているとされているもの
に光電式、電気容量式などがあり、最近に至り電
気音響式なども提案され、多様な測定システムを
生んでいる。

しかし上述の電気音響式方法は、音響場の制御
と障害のない伝播に影響する被検体から得られる
変動の評価について、より効果的な配列に対して
さらに強力な研究が必要とされるため、広く受け
入れられるに至つていない。

〔従来の技術〕

繊維、特に糸、ロービング、スライバやケーブ
ルまたはフイラメントのごとき細長い対称物で音
響場に影響を与えるごとくした最初の提案はスイ
ス特許第515487号（米国特許第3750461号、日本
特許第1484107号、IN131314に対応する）に見ら
れる。ここでは細長い対称物（以下被検体と呼
ぶ）は定常波の節または腹の領域を通過し、この
定常波は共振器中を伝播し、被検体に向けられ
る。被検体の存在は定常波の受信部に到達した点
での伝播時間や位相に影響し、この変化の大きさ
から（障害をうけぬ伝播時との比較により）被検
体の断面太さを求めることができる。この原理を
さらに発展したものが、スイス特許第543075号明
細書（米国特許第3854327号明細書、特許第
1015451号明細書に対応）で示されている。この
方法は被検体は２つの周波数、例えば基本周波数
とその倍振動の重畳した音響場を通過する。原理
的には１つの周波数で充分であるが、温度効果と
汚れの沈積効果を補償するため、第２の周波数を
用いることが推賞されている（温度変化と起りう
る共振器壁への汚れの集積は、２つの周波数に相
対的にほぼ同程度に影響する）。２つの周波数は
音響発生器から同時に放射されてもよいし、音響
発生器の所の切換器で間けつ的に放射されてもよ
い。原理的には１つの周波数だけで測定してよ
い。第２の周波数は干渉源を補償するためにのの
み用いられ、この変化は通常ゆつくりしている。

音響発信器または音響受信器として働く電気音
響変換器は平面上に配置され、両者間の空間は大
気に開かれている。したがつて定常波中の音圧は
周囲の大気圧に関連する。

またこの方法と、それにもとづく装置はその適
用が制限される。紡績技術においては１つの工程
から次の工程へ繊維試料は圧搾空気でダクト中を
輸送され、繊維量の測定や断面太さの測定は他の
場所に測定ユニツトを設置できないので、ダクト
領域中で行なわねばならない。しかし圧搾空気の
使用は上記のような側面の開いたテストユニツト
中を被検体を通すことを不可能とする。

また上述の原理で働く測定ユニツトは直接生産
機台にとりつけて適用することはできない。測定
ユニツトはさけがたい機台振動で動揺され、特に
高感度の変換器として構成せねばならない音響受
信器は振動に反応しないようなものは存在しな
い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

最新のものとして上記した開発にもとづく測定
ユニツトは、したがつて障害をうけない場所（例
えば試験室）に設置された測定装置にしか使用で
きず、試験試料は離れた生産ラインから抽出して
こなければならない。しかしながら最新技術の要
求は、必要なチエツクを行ない、テスト結果をも
とに遅滞なく機能を調整できるよう直接生産過程
中常時監視できることである。

〔問題点を解決するための手段〕

このため本発明の方法によれば、音響エミツタ
と音響レシーバは、全面を遮蔽した音響チエンバ
に作用し、被検体は音響チエンバ中を通過するご
とくする。

この方法を実施する本発明の装置によれば、全
面を遮蔽した音響チエンバ中を被検体が通過し、
音響エミツタと音響レシーバが音響チエンバの壁
上に配置されて、音響チエンバ中に発生する振動
の腹および節が被検体の領域に生ずるごとき周波
数とする。

〔実施例〕

以下添付の図を用い本発明の内容を詳述する。

第１図において２は全側面を遮蔽された音響チ
エンバである。細長い繊維の糸、ケーブルあるい
はフイラメントのような形態をとる被検体は上記
チエンバ中を紙面に垂直に通過する。もちろん音
響チエンバの前およびうしろの紙面に平行な壁面
には被検体の通過のための適当な開口が設けてあ
る。該開口は音響チエンバ中の定常波の形成を制
限しない。

音響チエンバ２の相対向する壁面７上に音源３
例えばラウドスピーカと、音響レシーバ、例えば
マイクロフオンが設けられる。音源３が壁間距離
ｄに対しある比を有する波長λ（空気中）の音響
周波数で働くと、音響チエンバ中に定常波が形成
される。波長λが距離ｄの２倍である時、壁面に
おいては振動の節が、また中央（ｄ／２）の点で
は振動の腹が形成される（曲線ａ）・振動数が倍
となると（すなわち波長λが半分となると）λ＝
ｄで、定常波は節が０，ｄ／２，ｄの点、腹が
１／4d，３／4dにある曲線ｂのごとくなる。被
検体は公知の通りレシーバ４に発生する信号を変
え、障害のない信号と比較しての変化から振動お
よび／または位相および／または伝播時間を評価
することによつて被検体の大きさが求められる。

スイス特許第543075号明細書で既に述べられて
いるごとく、包括的評価を行なうためには少なく
とも２つの周波数が必要であり、被検体は一方の
周波数の節に、また他方の周波数の腹に位置せし
めるようにする。このため少なくとも近似的に偶
数比の周波数を用いるのが有利である。

第３図に１つの例を示す。対向する音響エミツ
タ３と音響レシーバ４、および音響エミツタ５と
音響レシーバ６がそれぞれ協働する。これらは音
響チエンバ２の２つの面７と８に配置されてい
る。音響エミツタ３は定常波ａを発生し、音響エ
ミツタ６はａに直角な定常波ｂを生ずる。中央部
を通過する被検体は波ｂの最少圧（速度最大）す
なわち振動の節の点で、波ａの最大圧（最少速
度）すなわち振動の腹の点に位置する。

はじめにのべたごとく、２つの周波数を用いる
と妨害、例えば温度の影響や汚れの集積を補償す
るのに有利である。音響チエンバの温度分布が均
一であるならば、２つの振動の方向が異なつてい
ても、温度の影響を補償することは可能である。
しかし例えば音響チエンバの壁上の汚れの集積に
対しては状況は異なる。これらは２つの周波数の
振動に対して同一の影響を示さない。もし振動が
同一方向であるならば、壁上の存在するであろう
いかなる汚れの集積も２つの周波数に対して同等
の影響を与える。

音響チエンバ２は必ずしも矩形断面をしている
必要はない。例えば第４図に示すような異つた断
面でも良い。この事は例えば構造上の理由で有利
である。

第４図には同時にエミツタ３，６とレシーバ
４，５の異つた形態も示してある。エミツタ３，
６は平行に配置され、基本振動ａを生ずるように
働く。この基本振動は同時に第２の周波数と重畳
させることができ、高調波ｂを生じさせることが
できる。レシーバ４，５も平行にすることがで
き、基本波ａの圧力信号をエミツタ信号に対し逆
相（180゜）で、また高調波ｂは同相（すなわち２
×180゜フエーズシフト）で受信する。

かかる電子音響測定ユニツトを生産機に取りつ
けると機台振動による揺れが経験される。実際上
振動に対し反応しない音響レシーバは存在しな
い。音響レシーバの振動に対する感じやすさは特
に振動が変換器膜に垂直な方向の時著しい。第２
図に示した実施例では、２つの音響レシーバ４，
５が対向して配置されている。これらレシーバが
同じ極性をもち並列につながれていると、機台振
動により生ずる信号は消すことができ、一方長軸
方向における固有振動の音波は同相となり、した
がつて加算される。

干渉は測定ユニツトの外部の雑音でも起りう
る。この場合もマイクロフオンの配置を適切にす
れば補償は可能である。これに対する１つの実施
例を第６図に示す。マイクロフオン４，５は実際
上共振器の反対側に配置される。基本波で作動す
る時最大圧力点はマイクロフオン４，５に対して
は逆相となる。これらはまた逆相接続をすること
が可能である。外部雑音は２つのマイクロフオン
には同相で入つてくる。マイクロフオンは逆相接
続されているので干渉雑音は受信されないことに
なる。マイクロフオンに適用される配置は干渉を
与えうる振動や雑音が最も良く補償できるよう最
終用途に合致せしめるべきである。

スイス特許第543075号に説明された対向した音
響パネルで上、下が開放された配置によれば、音
源と音響レシーバの間隔に対し整数比の半波長よ
り成る定常波のみを作る事ができる。全面を遮蔽
した音響チエンバをもつ本発明の方法によれば音
響チエンバ中に、モードと呼ばれる特別な振動条
件を発生させることも可能となる。このようなモ
ードの形成は公知であり、例えば下記の文献に見
られる。

フイリツプス・エム・モース、ケー・ウノ・イ
ンガード「理論音響学」、1968年マグロヒル社発
行467〜522および544〜576ページ、 ベルクマン・シエーフエル「実験物理学教科
書」第１巻、1974年ヴアルテル・デ・グリムテ
ル・ウント・カンパニ社発行492〜504ページ 問題は音響チエンバの寸法と音響エミツタ３ま
たは３，６で放射される周波数を被検体１が音響
レシーバ４または４，５で受信される信号に最大
の影響を与えうるよう適合させることである。

可能な実施例を第５図に示す。音響エミツタ３
はいわゆる混合振動モードを生じ、その振動の方
向は矢印９で示す。音響レシーバ４では放射信号
と同相の信号が生ずる。被検体は１つの圧力と速
度最小点に位置され、したがつてモードの固有周
波数には実際上何の変化も与えない。別の音響レ
シーバ５は圧力最小点に配置され実際上信号を生
じない。さて音響エミツタ３はここで第１高調波
が長軸方向に起るよう作動される。そうすると被
検体は圧力最大点（すなわち速度最小点）に位置
することとなり、音響レシーバ５はこの振動状態
の信号にのみ感応することになる。

第７図は第３図または第１図による共振器の他
の形式を示す。ここで被検体１は音響チエンバ２
の１つの周辺壁８に沿つて、すなわち壁に接して
通過する。実際上は被検体を音響チエンバの中央
を過度に張力を与えることなく浮かして通過させ
ることは困難なので、第７図の被検体位置は通常
の配置となろう。音場に対する影響については、
第５図で説明したと同じ事が適用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は遮弊された音響共振器（音響チエン
バ）中の被検体の基本的配置図、第２図は振動を
補償するための音響チエンバ共振器の一形式、第
３図は異なつた軸方向に音響刺激を有する１つの
音響チエンバ共振器中の被検体を示す図、第４図
は他の音響チエンバ共振器の実施例、第５図、第
６図は振動を補償するための音響チエンバ共振器
の実施形態、第７図は中心をずれて被検体が通過
するごとくした第５図と同様な音響チエンバ共振
器の実施例である。 １……被検体、２……音響チエンバ、３，６…
…音響エミツタ、４，５……音響レシーバ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１つの音響エミツタで放射され、
   少なくとも１つの音響レシーバで受信される音響
   エネルギを用い、被検体は上記音響エミツタと音
   響レシーバの間に導き音波の伝播に影響させるご
   とくしたものであつて、音響エミツタ３，６と音
   響レシーバ４，５は、全面を遮蔽した音響チエン
   バ２に作用し、被検体１は音響チエンバ２中を通
   過するごとくしたことを特徴とする、細長い対称
   物の断面太さを少なくとも近似的に求める方法。 ２ 少なくとも２つの音響レシーバ４，５を、こ
   れらに働く機械的振動は少なくとも部分的に排除
   するが、該レシーバに働く音波は加算されるごと
   く配置、接続したことを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ３ 第１の音場が音響チエンバ２の軸方向で、１
   つの音響エミツタ３と、１つの音響レシーバ４の
   間で生成され、第２の音場が音響チエンバ２の軸
   方向に別の音響エミツタ６と音響レシーバ５の間
   で定常波として生ずることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１項または第２項に記載の方法。 ４ 音響チエンバ２中にモードを形成し、細長い
   被検体１が、少なくとも第１モードの１つの節を
   通り、かつ少なくとも第２モードの１つの腹を通
   過するごとく、音響エミツタ３，６を音響チエン
   バ２に作用せしめ、周波数を適合せしめることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ５ 全面を遮蔽した音響チエンバ２中を被検体１
   が通過し、音響エミツタ３，６と音響レシーバ
   ４，５が音響チエンバ２の壁上に配置されて、音
   響チエンバ２中に発生する振動の腹および節が被
   検体１の領域に生ずるごとき周波数としたことを
   特徴とする、細長い対称物の断面の太さを少なく
   とも近似的に求めるための装置。 ６ 少なくとも２つの音響レシーバ４，５が設け
   られ、これらに働く機械的振動が補償されるごと
   く配置され、接続されることを特徴とする、特許
   請求の範囲第５項に記載の装置。 ７ 音響チエンバ２は互いに平行な２つの壁面８
   と、任意の形状の２つの側壁７をもつことを特徴
   とする、特許請求の範囲第５項に記載の装置。 ８ ２つの側壁７は少なくとも半円形状をとるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第７項に記載の
   装置。