JPH07185208A - 音響加振装置 - Google Patents

音響加振装置

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JPH07185208A
JPH07185208A JP33570393A JP33570393A JPH07185208A JP H07185208 A JPH07185208 A JP H07185208A JP 33570393 A JP33570393 A JP 33570393A JP 33570393 A JP33570393 A JP 33570393A JP H07185208 A JPH07185208 A JP H07185208A
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JP
Japan
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frequency
acoustic
liquid
sound
sensor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP33570393A
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English (en)
Inventor
Shinya Ishii
伸也 石井
Kiyohide Hayashi
清秀 林
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セル中の液体の気泡の運動を制御するための
音響加振装置に関し、加振周波数を正確に設定する。 【構成】 流体セル中のシリコンオイルは、音響加振器
4から音響加振され、音響センサ7、圧力センサ5、温
度センサ6から検知信号が制御装置8内の共振周波数演
算部15に取込まれる。演算部15ではこれら信号と圧
力、温度に関する内部保有テーブルとで1次補間式より
加振周波数(fO )を算出する。その後、このfO の前
後の周波数でスキャンを行い、これらの音響データを測
定し、音響データの最大となる時の周波数を加振周波数
に設定し、発振回路に与え、音響加振器4を加振して気
泡9の運動を制御するので正確な気泡9の制御ができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は気液分離等で液体中の気
泡運動制御の実験に適用されるもので、気泡を含んだ液
体セルを音波により加振するための音響加振装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、無重力の環境下ではセルに入った
液体の中の気泡が静止状態にあり、例えば、このような
環境下で発生した気泡が液中又は気中で静止していると
不具合をきたすことがある。このような場合には発生し
た気泡を移動させて特定場所へ集め、取り除くようなこ
とが必要となる。このような液中の気泡の運動を制御し
て移動させるために気泡の入った液中セルに音波を加
え、加振する実験が実施されている。
【0003】従来、種々の重力環境下で液体の入ったセ
ルを音響加振する場合には、液体の入ったセル中に気泡
発生機構で気泡を発生させて音響加振器を作動させてセ
ル中の液体に音波を与えて液中の気泡を加振して制御し
ている。音響加振器から発する音の周波数は制御装置で
好ましい周波数を設定している。
【0004】制御装置から音響加振器へ与える周波数
は、液体セルが飛行体に設置されるものであれば、あら
かじめ予測されるフライト中の環境での流体セル圧力
(P)、温度(T)を設定して加振実験を行う。この周
波数は、液体セル中の地上実験により圧力(P)と温度
(T)、及びこの条件に対応して気泡の運動制御に最も
好ましい周波数(f)を選んだ対応テーブル(表1)を
参照して次の1次補間式(1)で計算している。
【0005】
【表1】
【0006】 fO =((P−P1 )/(P2 −P1 ))×{〔((T−T1 )/ (T2 −T1 ))×(f22−f21)+f21〕−〔((T−T1 )/ (T2 −T1 ))×(f12−f11)+f11〕}+((T−T1 )/ (T2 −T1 ))×(f12−f11)+f11 (1) 但し、上記の計算は、P1 ≦P≦P2 、T1 ≦T≦T2
の場合の例である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来の音響加振
装置で加振周波数を計算する場合に参照する液体の入っ
たセル(以下、「流体セル」と呼ぶ)中の圧力(P)と
温度(T)と周波数のテーブル(表1)は地上において
実験して得た最適の数値である。従って、実際に飛行体
に設置してフライトした場合では重力の条件が地上と異
なるため幾分の誤差が発生し、気泡運動の制御が効果的
になされない可能性がある。
【0008】本発明はこのような誤差を補正するために
流体セルを加振する直前に周波数スキャンを行い、その
中の音圧レベルの最大値を求めて加振周波数(共振周波
数)として設定し、共振周波数からのずれをなくして誤
差を補正できるような音響加振装置を提供せんとするも
のである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明はそのため、制御
装置で、圧力と温度と周波数の関係するテーブルから1
次補間で周波数(fO )を求め、音響加振器を駆動する
直前で、fO の前後の周波数でスキャンを行い、それら
のスキャン中で最大の音圧レベルの時の周波数を加振周
波数として設定するような周波数スキャン工程を追加す
る。
【0010】即ち、本発明は、液体の入ったセルと、同
セル中の液体に気泡を発生させる気泡発生機構と、前記
セル中の液体を加振するための音響加振装器と、同音響
加振器の加振を前記セルの液体中で検知する音響センサ
と、前記液体の圧力を検知する圧力センサ及び温度を検
知する温度センサと、前記音響センサ、圧力センサ及び
温度センサの信号に基づいて加振周波数を算出し、前記
音響加振器を制御する制御装置とからなり、同制御装置
は圧力、温度及びこれらに対応する周波数のテーブルを
保有して前記圧力センサ、温度センサの検出信号に基づ
き、同テーブルを参照して共振周波(fO )を1次補間
式で求めると共に、その後、このfO を中心とした前後
の周波数でスキャンしてそれぞれの周波数で加振し、そ
の時のそれぞれの音圧レベルを前記音響センサで測定
し、その測定音圧レベルのうちの最大値を示す周波数を
加振周波数に設定して前記音響加振器を加振し、前記液
体中の気泡の運動を制御することを特徴とする音響加振
装置を提供する。
【0011】
【作用】本発明は、まず制御装置においてセル中の液体
の圧力、温度に対応した周波数のテーブルを参照して1
次補間式で加振すべき周波数fO を求める。その後、こ
のfO の前後の周波数でスキャンを行い、それぞれの周
波数での音圧レベルを音響センサで測定し、その中での
最大の音圧レベルの周波数を加振周波数に設定し、音響
加振器をこの周波数で加振し、セル中の液体の気泡の運
動を制御するようにしたので、周波数がほぼ共振周波数
に一致するようになり気泡の運動の制御がより確実にな
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
具体的に説明する。図1は本発明の一実施例に係る音響
加振装置の構成を示すブロック図である。図1におい
て、1は流体セルでシリコンオイルが封入されている。
2は気泡発生機構で流体セル1中に気泡9を発生させる
もの、3は駆動モータで駆動信号10の指令により気泡
発生機構2を駆動する。4は音響加振器で発振回路16
よりスイッチを経由して流体セル1を音波で加振する。
8は制御装置全体で共振周波数演算部15、発振回路1
6からなる。圧力センサ5、温度センサ6、音響センサ
7からは流体セル1中の流体の圧力、温度、音響信号が
共振周波数演算器15に取り込まれ、加振周波数fO
計算し、発振回路16へ周波数fO を与える。11は加
振モードで共振周波数演算部15へ加振のモードfM
与える信号である。12は音圧レベル信号で音圧のレベ
ルが発振回路16に与えられる。13は加振指令信号で
スイッチ14をON、OFFする信号である。
【0013】このような構成で、流体セル1中には、低
粘度(〜200St)のシリコンオイルが注入されてい
る。この液中に気泡発生機構2の先端が挿入され、駆動
信号10により駆動モータ3を駆動して制御することに
より気泡9を規定の大きさで発生させる。
【0014】制御装置8では、気泡発生機構2を駆動す
る前に、流体セル1に取り付けた圧力センサ5、温度セ
ンサ6、音響センサ7により計測されたデータを共振周
波数演算器15に取り込み、これらデータに基づき加振
周波数fO が表1に示すようなあらかじめ設定された圧
力(P)、温度(T)テーブルと(1)式より、1次補
間で求められる。
【0015】更に、共振周波数演算部15では求めたf
O を発振回路16に出力する前に、周波数スキャンを実
施する。周波数スキャンのプログラムは、共振周波数演
算部15か又は制御装置8内の別の場所に収納きされて
おり、このプログラムに従って次のように実施される。
【0016】図2は周波数スキャンのフローチャートで
あり、まずS1では前述のように1次補間で周波数fO
が計算される。この周波数fO は通常は泡の運動を制御
するのにふさわしい値として2,500Hz〜10,0
00Hz程度の周波数となっている。S2では開始から
1秒間、fO −200Hzで加振する。S3ではこの間
の音響データを計測し、音響データのピーク値を求め
る。同様にS4で更に1秒間fO −100Hzで加振
し、S5でその時の音響データのピーク値を求める。S
6では更にそれから1秒間、即ち、開始から2秒後更に
1秒間、fO で加振し、S7でその時の音響ピーク値を
求める。S8では開始時間+3秒から1秒間、fO +1
00Hzで加振し、S9でその時の音響データを計測し
求める。S10では開始時間+4秒から1秒間、fO
200Hzで加振し、S11でその時の音響データを計
測し、ピーク値を求める。最後にS12では、各々1秒
間、加振した周波数、fO −200、fO −100、f
O 、fO +100、fO +200Hzの5種類のうち、
計測した音響データの最大値を求め、その最大値に対応
する周波数を加振周波数fO として設定する。
【0017】このようにして加振周波数が発振回路16
に与えられると、駆動信号10により駆動モータ3が駆
動して気泡発生機構2より気泡9が流体セル1中に発生
すると共に、音圧レベル12の信号が発振回路16へ与
えられ、加振指令13の信号が入るとスイッチ14が閉
じて先に設定の加振周波数fO で音響加振器4が最適の
周波数で駆動され、気泡9の運動を制御することにな
る。
【0018】図3いは前述の周波数スキャンの概念図
で、横たて時間を縦横に音圧のレベルを示したものであ
る。図2に示す制御フローに従って周波数スキャン20
を5回(t1 時間)実施し、その間で測定した音響デー
タのうち、例えば、Pで示す時の値が最大であるので、
このPの時の周波数fp で音響加振21をt2 時間実施
することを示している。
【0019】このような実施例によれば、流体セル1中
の圧力(P)、温度(T)のテーブルから(1)式によ
り1次補間で周波数(fO )を求め、更に図2で示すフ
ローに従って、周波数スキャン工程を音響加振直前に追
加してその計測音響データのうち最大値の時の周波数を
加振周波数として設定する。この設定した周波数で音響
加振器4を駆動して気泡発生機構2で発生させた気泡9
を加振することにより、気泡9の運動がより確実に制御
することが期待できる。これは、この周波数が共振周波
数にほぼ一致したものとなるためである。
【0020】なお、音圧が最大になる周波数を共振周波
数に一致させるために音圧の計測位置は流体セル1のコ
ーナー部に設けるものとした。
【0021】
【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
によれば音響加振すべき周波数を1次補間で求め、加振
をする直前に周波数スキャンを行い、各スキャンで測定
した音響データのうち最大値となる時の周波数を加振周
波数として設定するようにしたため共振周波数に正確に
一致させることができ、音響加振装置での気泡の運動制
御が確実に実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る音響加振装置の構成を
示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例で、周波数スキャンの制御の
フローチャートである。
【図3】本発明の周波数スキャンの概念図である。
【符号の説明】
1 流体セル 2 気泡発生機構 4 音響加振器 5 圧力センサ 6 温度センサ 7 音響センサ 8 制御装置 9 気泡 15 共振周波数演算部 16 発振回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体の入ったセルと、同セル中の液体に
    気泡を発生させる気泡発生機構と、前記セル中の液体を
    加振するための音響加振装器と、同音響加振器の加振を
    前記セルの液体中で検知する音響センサと、前記液体の
    圧力を検知する圧力センサ及び温度を検知する温度セン
    サと、前記音響センサ、圧力センサ及び温度センサの信
    号に基づいて加振周波数を算出し、前記音響加振器を制
    御する制御装置とからなり、同制御装置は圧力、温度及
    びこれらに対応する周波数のテーブルを保有して前記圧
    力センサ、温度センサの検出信号に基づき、同テーブル
    を参照して共振周波(fO )を1次補間式で求めると共
    に、その後、このfO を中心とした前後の周波数でスキ
    ャンしてそれぞれの周波数で加振し、その時のそれぞれ
    の音圧レベルを前記音響センサで測定し、その測定音圧
    レベルのうちの最大値を示す周波数を加振周波数に設定
    して前記音響加振器を加振し、前記液体中の気泡の運動
    を制御することを特徴とする音響加振装置。
JP33570393A 1993-12-28 1993-12-28 音響加振装置 Withdrawn JPH07185208A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006267174A (ja) * 2005-03-22 2006-10-05 Yamaguchi Univ スピーチプライバシー保護装置
CN113075210A (zh) * 2021-03-31 2021-07-06 华北电力大学 一种振动与电场耦合作用下油中气泡运动可视化测量装置

Cited By (3)

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JP2006267174A (ja) * 2005-03-22 2006-10-05 Yamaguchi Univ スピーチプライバシー保護装置
JP4734627B2 (ja) * 2005-03-22 2011-07-27 国立大学法人山口大学 スピーチプライバシー保護装置
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