JPH07311184A - 超音波伝播時間測定用のセンサ及びこれを用いた超音波伝播時間測定方法 - Google Patents
超音波伝播時間測定用のセンサ及びこれを用いた超音波伝播時間測定方法Info
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- JPH07311184A JPH07311184A JP6129781A JP12978194A JPH07311184A JP H07311184 A JPH07311184 A JP H07311184A JP 6129781 A JP6129781 A JP 6129781A JP 12978194 A JP12978194 A JP 12978194A JP H07311184 A JPH07311184 A JP H07311184A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 遅れ時間の影響を排除することにより、測定
精度を向上させる。 【構成】 センサ１０は、超音波振動子５２と、超音波
振動子５２を装着するとともに超音波振動子５２から発
生した超音波Ｕを放射する放射板５４と、放射板５４に
被測定液体Ｌを挟んで対向するとともに超音波振動子５
２から放射された超音波Ｕを超音波振動子５２へ向けて
反射する反射板１２と、反射板１２と放射板５４とを連
結する支柱５８とを備えている。そして、反射板１２
は、超音波振動子５２までの距離が異なる第一の反射面
１２１及び第二の反射面１２２から構成されている。
精度を向上させる。 【構成】 センサ１０は、超音波振動子５２と、超音波
振動子５２を装着するとともに超音波振動子５２から発
生した超音波Ｕを放射する放射板５４と、放射板５４に
被測定液体Ｌを挟んで対向するとともに超音波振動子５
２から放射された超音波Ｕを超音波振動子５２へ向けて
反射する反射板１２と、反射板１２と放射板５４とを連
結する支柱５８とを備えている。そして、反射板１２
は、超音波振動子５２までの距離が異なる第一の反射面
１２１及び第二の反射面１２２から構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば超音波濃度計等
に用いられる超音波伝播時間測定用のセンサ、及びこの
センサを用いた超音波伝播時間測定方法に関する。
に用いられる超音波伝播時間測定用のセンサ、及びこの
センサを用いた超音波伝播時間測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の超音波伝播時間測定用の
センサを示す断面図である。以下、この図面に基づき説
明する。
センサを示す断面図である。以下、この図面に基づき説
明する。
【０００３】センサ５０は、超音波振動子５２と、超音
波振動子５２を装着するとともに超音波振動子５２から
発生した超音波Ｕを放射する放射板５４と、放射板５４
に被測定液体Ｌを挟んで対向するとともに超音波振動子
５２から放射された超音波Ｕを超音波振動子５２へ向け
て反射する反射板５６と、反射板５６と放射板５４とを
連結する支柱５８とを備えたものである。
波振動子５２を装着するとともに超音波振動子５２から
発生した超音波Ｕを放射する放射板５４と、放射板５４
に被測定液体Ｌを挟んで対向するとともに超音波振動子
５２から放射された超音波Ｕを超音波振動子５２へ向け
て反射する反射板５６と、反射板５６と放射板５４とを
連結する支柱５８とを備えたものである。
【０００４】次に、センサ５０の動作を説明する。
【０００５】超音波振動子５２から発生した超音波Ｕ
は、放射板５４から被測定液体Ｌへ放射される。超音波
Ｕは、被測定液体Ｌ内を伝播しながら、反射板５６で反
射して、再び超音波振動子５２に戻る。反射板５６と放
射板５４との間の距離Ｄは既知であるから、超音波Ｕが
放射されてから戻ってくるまでの伝播時間Ｔを測定する
ことにより、超音波Ｕの被測定液体Ｌにおける音速ｖ
（ｖ＝２Ｄ／Ｔ）が算出できる。
は、放射板５４から被測定液体Ｌへ放射される。超音波
Ｕは、被測定液体Ｌ内を伝播しながら、反射板５６で反
射して、再び超音波振動子５２に戻る。反射板５６と放
射板５４との間の距離Ｄは既知であるから、超音波Ｕが
放射されてから戻ってくるまでの伝播時間Ｔを測定する
ことにより、超音波Ｕの被測定液体Ｌにおける音速ｖ
（ｖ＝２Ｄ／Ｔ）が算出できる。
【０００６】伝播時間Ｔの測定方法としては、シングア
ラウンド(Sing-Around) 法が一般的に用いられる。シン
グアラウンド法では、超音波Ｕを放射してから受信する
までの１サイクルの後に、一定の遅延時間を置いて、次
の超音波Ｕを放射している。最初の超音波Ｕの放射に伴
う振動が十分に減衰していないうちに次の超音波Ｕを放
射すると、測定誤差が大きくなるからである。
ラウンド(Sing-Around) 法が一般的に用いられる。シン
グアラウンド法では、超音波Ｕを放射してから受信する
までの１サイクルの後に、一定の遅延時間を置いて、次
の超音波Ｕを放射している。最初の超音波Ｕの放射に伴
う振動が十分に減衰していないうちに次の超音波Ｕを放
射すると、測定誤差が大きくなるからである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、測定される
伝播時間Ｔは、測定回路系で発生する何らかの遅れ時間
Δｔの影響を受けている。しかも、この遅れ時間Δｔ
は、一定ではなく、測定回路系での動作温度，電源電圧
等の変動により、時々刻々変化している。そのため、常
に一定の遅れ時間Δｔを考慮して伝播時間Ｔを補正する
ことは、あまり効果がない。このように、遅れ時間Δｔ
の存在は、測定精度の向上の妨げとなっていた。
伝播時間Ｔは、測定回路系で発生する何らかの遅れ時間
Δｔの影響を受けている。しかも、この遅れ時間Δｔ
は、一定ではなく、測定回路系での動作温度，電源電圧
等の変動により、時々刻々変化している。そのため、常
に一定の遅れ時間Δｔを考慮して伝播時間Ｔを補正する
ことは、あまり効果がない。このように、遅れ時間Δｔ
の存在は、測定精度の向上の妨げとなっていた。
【０００８】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、遅れ時間の影
響を排除することにより測定精度を向上させた、超音波
伝播時間測定用のセンサ及びこれを用いた超音波伝播時
間測定方法を提供することにある。
響を排除することにより測定精度を向上させた、超音波
伝播時間測定用のセンサ及びこれを用いた超音波伝播時
間測定方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係るセンサは、
上記目的を達成するためになされたものであり、超音波
振動子と、この超音波振動子を装着するとともにこの超
音波振動子から発生した超音波を放射する放射板と、こ
の放射板に被測定液体を挟んで対向するとともに前記超
音波振動子から放射された超音波を前記超音波振動子へ
向けて反射する反射板と、この反射板と前記放射板とを
連結する支柱とを備えた超音波伝播時間測定用のセンサ
を改良したものである。
上記目的を達成するためになされたものであり、超音波
振動子と、この超音波振動子を装着するとともにこの超
音波振動子から発生した超音波を放射する放射板と、こ
の放射板に被測定液体を挟んで対向するとともに前記超
音波振動子から放射された超音波を前記超音波振動子へ
向けて反射する反射板と、この反射板と前記放射板とを
連結する支柱とを備えた超音波伝播時間測定用のセンサ
を改良したものである。
【００１０】すなわち、前記反射板は、前記超音波振動
子までの距離が異なる第一及び第二の反射面から構成さ
れていることを特徴とするものである。
子までの距離が異なる第一及び第二の反射面から構成さ
れていることを特徴とするものである。
【００１１】また、本発明に係る超音波伝播時間測定方
法は、本発明に係るセンサを用い、前記超音波振動子か
ら放射された超音波が前記第一の反射面で反射して再び
前記超音波振動子に戻ってくるまでの第一の伝播時間を
測定し、前記超音波振動子から放射された超音波が前記
第二の反射面で反射して再び前記超音波振動子に戻って
くるまでの第二の伝播時間を測定し、前記第一の伝播時
間と前記第二の伝播時間との差を求めるものである。
法は、本発明に係るセンサを用い、前記超音波振動子か
ら放射された超音波が前記第一の反射面で反射して再び
前記超音波振動子に戻ってくるまでの第一の伝播時間を
測定し、前記超音波振動子から放射された超音波が前記
第二の反射面で反射して再び前記超音波振動子に戻って
くるまでの第二の伝播時間を測定し、前記第一の伝播時
間と前記第二の伝播時間との差を求めるものである。
【００１２】
【作用】超音波振動子から発生した超音波は、放射板を
通して被測定液体中に放射される。放射された超音波
は、被測定液体を伝播しながら反射板の第一又は第二の
反射面で反射して、再び超音波振動子に戻る。第一の反
射面で反射した超音波の伝播時間Ｔ1 と第二の反射面で
反射した超音波の伝播時間Ｔ2 とは、超音波振動子まで
の距離に応じた異なった値であるが、どちらも同じ遅れ
時間の影響を受けている。したがって、伝播時間Ｔ1 と
伝播時間Ｔ2 との差は、遅れ時間が除去されたものとな
る。
通して被測定液体中に放射される。放射された超音波
は、被測定液体を伝播しながら反射板の第一又は第二の
反射面で反射して、再び超音波振動子に戻る。第一の反
射面で反射した超音波の伝播時間Ｔ1 と第二の反射面で
反射した超音波の伝播時間Ｔ2 とは、超音波振動子まで
の距離に応じた異なった値であるが、どちらも同じ遅れ
時間の影響を受けている。したがって、伝播時間Ｔ1 と
伝播時間Ｔ2 との差は、遅れ時間が除去されたものとな
る。
【００１３】
【実施例】図１は、本発明に係る超音波伝播時間測定用
のセンサの一実施例を示す断面図である。以下、この図
面に基づき説明する。ただし、図４と同一部分は同一符
号を付して重複説明を省略する。
のセンサの一実施例を示す断面図である。以下、この図
面に基づき説明する。ただし、図４と同一部分は同一符
号を付して重複説明を省略する。
【００１４】センサ１０は、超音波振動子５２と、超音
波振動子５２を装着するとともに超音波振動子５２から
発生した超音波Ｕを放射する放射板５４と、放射板５４
に被測定液体Ｌを挟んで対向するとともに超音波振動子
５２から放射された超音波Ｕを超音波振動子５２へ向け
て反射する反射板１２と、反射板１２と放射板５４とを
連結する支柱５８とを備えている。そして、反射板１２
は、超音波振動子５２までの距離が異なる第一の反射面
１２１及び第二の反射面１２２から構成されている。
波振動子５２を装着するとともに超音波振動子５２から
発生した超音波Ｕを放射する放射板５４と、放射板５４
に被測定液体Ｌを挟んで対向するとともに超音波振動子
５２から放射された超音波Ｕを超音波振動子５２へ向け
て反射する反射板１２と、反射板１２と放射板５４とを
連結する支柱５８とを備えている。そして、反射板１２
は、超音波振動子５２までの距離が異なる第一の反射面
１２１及び第二の反射面１２２から構成されている。
【００１５】超音波振動子５２は、例えば圧電セラミッ
ク等によって円板状に形成されたものである。なお、超
音波振動子５２の電極，配線等は省略して図示してい
る。
ク等によって円板状に形成されたものである。なお、超
音波振動子５２の電極，配線等は省略して図示してい
る。
【００１６】図２は、超音波伝播時間測定装置のブロッ
ク図である。以下、図１及び図２を用いてセンサ１０の
動作を説明する。ただし、図１と同一部分は同一符号を
付して重複説明を省略する。
ク図である。以下、図１及び図２を用いてセンサ１０の
動作を説明する。ただし、図１と同一部分は同一符号を
付して重複説明を省略する。
【００１７】超音波伝播時間測定装置３０は、センサ１
０と本体３２とから構成されている。本体３２は、送信
信号を発生するタイミングジェネレータ３４と、タイミ
ングジェネレータ３４で発生した送信信号を一定の遅延
時間経過後に出力する固定遅延回路３６と、固定遅延回
路３６から出力された送信信号により付勢され超音波振
動子５２に超音波を発生するためのパルス電圧を印加す
るパルス送信回路３８と、超音波振動子５２に戻ってき
た反射波による受信信号を増幅する増幅回路４０と、増
幅された受信信号を検波する検波回路４２と、検波され
た受信信号の中から目的の受信波だけを検出するゲート
回路４４と、送信信号に付勢されて時間を測定するカウ
ンタ４６、ゲート回路４４で目的の受信波が検出された
時におけるカウンタ４６で測定された時間に基づき伝播
時間を算出するＣＰＵ４８と、ＣＰＵ４８で算出された
伝播時間を出力する表示部４９とから構成されている。
０と本体３２とから構成されている。本体３２は、送信
信号を発生するタイミングジェネレータ３４と、タイミ
ングジェネレータ３４で発生した送信信号を一定の遅延
時間経過後に出力する固定遅延回路３６と、固定遅延回
路３６から出力された送信信号により付勢され超音波振
動子５２に超音波を発生するためのパルス電圧を印加す
るパルス送信回路３８と、超音波振動子５２に戻ってき
た反射波による受信信号を増幅する増幅回路４０と、増
幅された受信信号を検波する検波回路４２と、検波され
た受信信号の中から目的の受信波だけを検出するゲート
回路４４と、送信信号に付勢されて時間を測定するカウ
ンタ４６、ゲート回路４４で目的の受信波が検出された
時におけるカウンタ４６で測定された時間に基づき伝播
時間を算出するＣＰＵ４８と、ＣＰＵ４８で算出された
伝播時間を出力する表示部４９とから構成されている。
【００１８】被測定液体Ｌにセンサ１０が浸漬されてい
る。ここで、パルス送信回路３８から発生したパルス電
圧は、超音波振動子５２に印加される。超音波振動子５
２は、パルス電圧を超音波に変換し、放射板５４を通し
て被測定液体Ｌ中へ超音波Ｕを放射する。超音波Ｕは、
被測定液体Ｌを伝播しながら、第一の反射面１２１又は
第二の反射面１２２で反射して再び超音波振動子５２に
戻る。超音波振動子５２は、戻ってきた超音波Ｕを電気
的な受信信号に変換して増幅回路４０へ出力する。
る。ここで、パルス送信回路３８から発生したパルス電
圧は、超音波振動子５２に印加される。超音波振動子５
２は、パルス電圧を超音波に変換し、放射板５４を通し
て被測定液体Ｌ中へ超音波Ｕを放射する。超音波Ｕは、
被測定液体Ｌを伝播しながら、第一の反射面１２１又は
第二の反射面１２２で反射して再び超音波振動子５２に
戻る。超音波振動子５２は、戻ってきた超音波Ｕを電気
的な受信信号に変換して増幅回路４０へ出力する。
【００１９】このときの、超音波Ｕの送信波及び受信波
と時間ｔとの関係を図３の波形図に示す。以下、図１乃
至図３に基づき説明する。
と時間ｔとの関係を図３の波形図に示す。以下、図１乃
至図３に基づき説明する。
【００２０】超音波振動子５２から超音波Ｕの送信波Ｗ
ｔ1 が放射されてから、実際にカウンタ４６で時間を測
定し始めるまでには、測定回路において信号の遅れ時間
Δｔを要する。その後、第一の反射面１２１で反射した
超音波Ｕは超音波振動子５２に戻り受信波Ｗｒ1 とな
り、第二の反射面１２２で反射した超音波Ｕは超音波振
動子５２に戻り受信波Ｗｒ2 となる。反射面１２１で反
射した超音波Ｕの伝播時間Ｔ1 と反射面１２２で反射し
た超音波Ｕの伝播時間Ｔ2 とは、超音波振動子５２まで
の距離Ｄ1 ，Ｄ2 に応じた異なった値となるが、どちら
も同じ遅れ時間Δｔの影響を受けている。すなわち、反
射面１２１で反射した超音波Ｕの真の伝播時間は（Δｔ
＋Ｔ1 ）であり、反射面１２２で反射した超音波Ｕの真
の伝播時間は（Δｔ＋Ｔ2 ）である。
ｔ1 が放射されてから、実際にカウンタ４６で時間を測
定し始めるまでには、測定回路において信号の遅れ時間
Δｔを要する。その後、第一の反射面１２１で反射した
超音波Ｕは超音波振動子５２に戻り受信波Ｗｒ1 とな
り、第二の反射面１２２で反射した超音波Ｕは超音波振
動子５２に戻り受信波Ｗｒ2 となる。反射面１２１で反
射した超音波Ｕの伝播時間Ｔ1 と反射面１２２で反射し
た超音波Ｕの伝播時間Ｔ2 とは、超音波振動子５２まで
の距離Ｄ1 ，Ｄ2 に応じた異なった値となるが、どちら
も同じ遅れ時間Δｔの影響を受けている。すなわち、反
射面１２１で反射した超音波Ｕの真の伝播時間は（Δｔ
＋Ｔ1 ）であり、反射面１２２で反射した超音波Ｕの真
の伝播時間は（Δｔ＋Ｔ2 ）である。
【００２１】また、距離Ｄ1 ，Ｄ2 との差を距離Ｄ3 、
伝播時間Ｔ1 ，Ｔ2 との差を伝播時間Ｔ3 とすると、Ｔ
3 は次式で与えられる。
伝播時間Ｔ1 ，Ｔ2 との差を伝播時間Ｔ3 とすると、Ｔ
3 は次式で与えられる。
【００２２】 Ｔ3 ＝（Δｔ＋Ｔ2 ）−（Δｔ＋Ｔ1 ）＝Ｔ2 −Ｔ1
【００２３】すなわち、距離Ｄ3 を往復した超音波Ｕの
伝播時間Ｔ3 は、遅れ時間Δｔが除去されたものとな
る。これにより、正確な音速ｖ3 は、ｖ3 ＝２Ｄ3 ／Ｔ
3 で与えられる。
伝播時間Ｔ3 は、遅れ時間Δｔが除去されたものとな
る。これにより、正確な音速ｖ3 は、ｖ3 ＝２Ｄ3 ／Ｔ
3 で与えられる。
【００２４】なお、図３において、受信波Ｗｒ3 は反射
面１２１で再び反射した超音波Ｕの受信波であり、送信
波Ｗｔ2 は一定時間Ｔ3 経過後の次の送信波である。
面１２１で再び反射した超音波Ｕの受信波であり、送信
波Ｗｔ2 は一定時間Ｔ3 経過後の次の送信波である。
【００２５】また、遅れ時間Δｔは、測定回路によって
は負の値すなわち、進み時間になる場合もあり得る。
は負の値すなわち、進み時間になる場合もあり得る。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、第一及び第二の反射面
は超音波振動子までの距離が異なるので、同じ時間遅れ
の影響を受けた伝播時間の異なる受信波をそれぞれの反
射面から得ることができる。したがって、これらの受信
波の伝播時間の差を求めることにより、遅れ時間を排除
した正確な伝播時間を測定できるので、測定精度を向上
できる。
は超音波振動子までの距離が異なるので、同じ時間遅れ
の影響を受けた伝播時間の異なる受信波をそれぞれの反
射面から得ることができる。したがって、これらの受信
波の伝播時間の差を求めることにより、遅れ時間を排除
した正確な伝播時間を測定できるので、測定精度を向上
できる。
【図１】本発明に係る超音波伝播時間測定用のセンサの
一実施例を示す断面図である。
一実施例を示す断面図である。
【図２】図１のセンサを用いて構成した超音波伝播時間
測定装置のブロック図である。
測定装置のブロック図である。
【図３】図１のセンサの動作を示す波形図である。
【図４】従来の超音波伝播時間測定用のセンサを示す断
面図である。
面図である。
１０ センサ １２ 反射板 １２１ 第一の反射面 １２２ 第二の反射面 ５２ 超音波振動子 ５４ 放射板 ５８ 支柱 Ｕ 超音波 Ｌ 被測定液体
Claims (2)
- 【請求項１】 超音波振動子と、この超音波振動子を装
着するとともにこの超音波振動子から発生した超音波を
放射する放射板と、この放射板に被測定液体を挟んで対
向するとともに前記超音波振動子から放射された超音波
を前記超音波振動子へ向けて反射する反射板と、この反
射板と前記放射板とを連結する支柱とを備えた超音波伝
播時間測定用のセンサにおいて、 前記反射板は、前記超音波振動子までの距離が異なる第
一及び第二の反射面から構成されていることを特徴とす
る超音波伝播時間測定用のセンサ。 - 【請求項２】 請求項１記載のセンサにおいて、前記超
音波振動子から放射された超音波が前記第一の反射面で
反射して再び前記超音波振動子に戻ってくるまでの第一
の伝播時間を測定し、前記超音波振動子から放射された
超音波が前記第二の反射面で反射して再び前記超音波振
動子に戻ってくるまでの第二の伝播時間を測定し、前記
第一の伝播時間と前記第二の伝播時間との差を求めるこ
とを特徴とする超音波伝播時間測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6129781A JPH07311184A (ja) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | 超音波伝播時間測定用のセンサ及びこれを用いた超音波伝播時間測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6129781A JPH07311184A (ja) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | 超音波伝播時間測定用のセンサ及びこれを用いた超音波伝播時間測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07311184A true JPH07311184A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=15018071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6129781A Withdrawn JPH07311184A (ja) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | 超音波伝播時間測定用のセンサ及びこれを用いた超音波伝播時間測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07311184A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006506607A (ja) * | 2002-08-28 | 2006-02-23 | セパレーション テクノロジー，インコーポレーティッド | 赤血球指数の超音波測定のための方法及び装置 |
| JP2013104730A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 沸騰水型原子炉内機器の振動計測方法 |
| WO2019162021A1 (de) * | 2018-02-21 | 2019-08-29 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur qualitätsbestimmung, tankvorrichtung |
-
1994
- 1994-05-19 JP JP6129781A patent/JPH07311184A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006506607A (ja) * | 2002-08-28 | 2006-02-23 | セパレーション テクノロジー，インコーポレーティッド | 赤血球指数の超音波測定のための方法及び装置 |
| JP4659457B2 (ja) * | 2002-08-28 | 2011-03-30 | セパレーション テクノロジー，インコーポレーティッド | 赤血球指数の超音波測定のための方法及び装置 |
| JP2013104730A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 沸騰水型原子炉内機器の振動計測方法 |
| WO2019162021A1 (de) * | 2018-02-21 | 2019-08-29 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur qualitätsbestimmung, tankvorrichtung |
| CN112005109A (zh) * | 2018-02-21 | 2020-11-27 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于进行品质确定的设备，箱设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010731 |