JPH0783729A - 容積計 - Google Patents
容積計Info
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- JPH0783729A JPH0783729A JP23170593A JP23170593A JPH0783729A JP H0783729 A JPH0783729 A JP H0783729A JP 23170593 A JP23170593 A JP 23170593A JP 23170593 A JP23170593 A JP 23170593A JP H0783729 A JPH0783729 A JP H0783729A
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- speaker
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- helmholtz
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Abstract
(57)【要約】
【目的】マイクロホンを用いることなくヘルムホルツ共
鳴周波数を検出する、信頼度の高い音響式容積計を実現
することを目的とする。 【構成】被測定部材１と測定部材２とから構成されるヘ
ルムホルツ共鳴器にスピ−カ４が取り付けられている音
響式容積計において、スピ−カ回路の最小インピ−ダン
スを検出できるように構成されている。スピ−カ回路の
最小インピ−ダンスを与える周波数は、ヘルムホルツ共
鳴周波数に相当するので、これから被測定部材１の容積
を求めることができる。
鳴周波数を検出する、信頼度の高い音響式容積計を実現
することを目的とする。 【構成】被測定部材１と測定部材２とから構成されるヘ
ルムホルツ共鳴器にスピ−カ４が取り付けられている音
響式容積計において、スピ−カ回路の最小インピ−ダン
スを検出できるように構成されている。スピ−カ回路の
最小インピ−ダンスを与える周波数は、ヘルムホルツ共
鳴周波数に相当するので、これから被測定部材１の容積
を求めることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、スピーカまたはスピ
−カ回路の電気インピ−ダンスより音響共振器の共振周
波数を検出して被測定物容器の容積を求める新方式の音
響式の容積計に関する。
−カ回路の電気インピ−ダンスより音響共振器の共振周
波数を検出して被測定物容器の容積を求める新方式の音
響式の容積計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の容積計としては、例えば図８に示
すようなものがある。１は測定対象容積Ｖを持つ被測定
部材であり、２は測定機構を持つ測定部材で、上記被測
定部材１とともにヘルムホルツ共鳴器を形成する音響管
３が取り付けられ、さらにこのヘルムホルツ共鳴器には
共鳴を助長させるためのスピーカ４および上記音響管３
の音圧を測定するためのマイクロホン５と上記ヘルムホ
ルツ共鳴の音圧を測定するためのマイクロホン５’が取
り付けられている。６はマイクロホン５およびマイクロ
ホン５’から音圧信号を入力し、容積を算出し表示する
演算制御・表示装置である。この演算制御・表示装置６
は、各マイクロホンからの微小信号を増幅するための増
幅器７および８と、所定の周波数範囲を処理対象とする
ためのバンドパスフィルタ９および１０と、音響管３お
よびヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数を検出するための
位相同期回路１１および１２と、それにより得られた音
響管３とヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数を合成し、そ
の信号によりスピーカ４を駆動するための加算増幅器１
３と、音響管３とヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数から
被測定部材１の容積Ｖを算出するための演算回路１４
と、その結果を表示する表示器１５により構成されてい
る。なお、ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数ｆ1の他
に、音響管３の共鳴周波数ｆ2を検出しているのは、測
定誤差要因である音速を消去するためであり、消去して
得られる容積演算式は下記（数１）式となる。 Ｖ＝ｋ（ｆ2／ｆ1）2 …（数１） ここでｋは、音響管３の形状寸法および物理定数により
決まる係数である。
すようなものがある。１は測定対象容積Ｖを持つ被測定
部材であり、２は測定機構を持つ測定部材で、上記被測
定部材１とともにヘルムホルツ共鳴器を形成する音響管
３が取り付けられ、さらにこのヘルムホルツ共鳴器には
共鳴を助長させるためのスピーカ４および上記音響管３
の音圧を測定するためのマイクロホン５と上記ヘルムホ
ルツ共鳴の音圧を測定するためのマイクロホン５’が取
り付けられている。６はマイクロホン５およびマイクロ
ホン５’から音圧信号を入力し、容積を算出し表示する
演算制御・表示装置である。この演算制御・表示装置６
は、各マイクロホンからの微小信号を増幅するための増
幅器７および８と、所定の周波数範囲を処理対象とする
ためのバンドパスフィルタ９および１０と、音響管３お
よびヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数を検出するための
位相同期回路１１および１２と、それにより得られた音
響管３とヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数を合成し、そ
の信号によりスピーカ４を駆動するための加算増幅器１
３と、音響管３とヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数から
被測定部材１の容積Ｖを算出するための演算回路１４
と、その結果を表示する表示器１５により構成されてい
る。なお、ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数ｆ1の他
に、音響管３の共鳴周波数ｆ2を検出しているのは、測
定誤差要因である音速を消去するためであり、消去して
得られる容積演算式は下記（数１）式となる。 Ｖ＝ｋ（ｆ2／ｆ1）2 …（数１） ここでｋは、音響管３の形状寸法および物理定数により
決まる係数である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の容積計にあっては、共鳴助長用のスピーカ４
により音圧利得を上げ、その時の音圧変化をマイクロホ
ン５および５’にて検出する構成となっていたため、音
圧変化を検出するマイクロホンを必要とする。このマイ
クロホンの経時変化や特性のばらつきが測定誤差を生じ
易いという問題があった。本発明は、このような従来の
問題点に着目してなされたもので、マイクロホンを用い
ることなくヘルムホルツ共鳴周波数を検出する、信頼度
の高い音響式容積計を実現することを目的としている。
うな従来の容積計にあっては、共鳴助長用のスピーカ４
により音圧利得を上げ、その時の音圧変化をマイクロホ
ン５および５’にて検出する構成となっていたため、音
圧変化を検出するマイクロホンを必要とする。このマイ
クロホンの経時変化や特性のばらつきが測定誤差を生じ
易いという問題があった。本発明は、このような従来の
問題点に着目してなされたもので、マイクロホンを用い
ることなくヘルムホルツ共鳴周波数を検出する、信頼度
の高い音響式容積計を実現することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明においては、特許請求範囲に記載するように構
成している。すなわち請求項１に記載された発明の音響
式容積計は、音響管の一端に被測定物となる容器を接続
して得られるヘルムホルツ共鳴器と、上記ヘルムホルツ
共鳴器に音響的に結合されたスピ−カと、上記スピ−カ
の電気インピ−ダンスもしくはスピ−カ回路の電気イン
ピ−ダンスから上記ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数を
検出する手段と、上記共振周波数検出結果より上記被測
定物となる容器の容積を求める演算制御手段とを具備し
ている。また請求項２に記載された発明の音響式容積計
は、音響管の両端に被測定物となる容器と他の容器を接
続して構成される音響共振器と、該音響共振器に音響的
に結合されたスピ−カと、上記スピ−カの電気インピ−
ダンスもしくはスピ−カ回路の電気インピ−ダンスから
上記音響共振器の共振周波数を検出する手段と、上記音
響共振器の共振周波数の検出結果より上記被測定物とな
る容器の容積を求める演算制御手段とを具備している。
め本発明においては、特許請求範囲に記載するように構
成している。すなわち請求項１に記載された発明の音響
式容積計は、音響管の一端に被測定物となる容器を接続
して得られるヘルムホルツ共鳴器と、上記ヘルムホルツ
共鳴器に音響的に結合されたスピ−カと、上記スピ−カ
の電気インピ−ダンスもしくはスピ−カ回路の電気イン
ピ−ダンスから上記ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数を
検出する手段と、上記共振周波数検出結果より上記被測
定物となる容器の容積を求める演算制御手段とを具備し
ている。また請求項２に記載された発明の音響式容積計
は、音響管の両端に被測定物となる容器と他の容器を接
続して構成される音響共振器と、該音響共振器に音響的
に結合されたスピ−カと、上記スピ−カの電気インピ−
ダンスもしくはスピ−カ回路の電気インピ−ダンスから
上記音響共振器の共振周波数を検出する手段と、上記音
響共振器の共振周波数の検出結果より上記被測定物とな
る容器の容積を求める演算制御手段とを具備している。
【０００５】
【作用】上記のように本発明の容積計においては音響共
振器に結合されたスピ−カまたはスピ−カ回路の電気イ
ンピ−ダンスを測定し、該音響共振器の共振周波数を検
出するように構成されている。すなわち請求項１の実施
例では、後記（数２）式に示すように、音響共振器の音
響系インピ−ダンスＺOは共振周波数において最大とな
るので、スピ−カ回路の電気インピ−ダンスＺFは最小
になり、また請求項２の実施例では音響系インピ−ダン
スＺOは共振周波数において最小となるのでスピ−カ回
路のＺFは最大となる。したがってスピ−カ回路の電流
の最大値、あるいは電圧の最大値を検出することにより
共振周波数を検出できるので、信頼度の高い計測を行な
うことができ、高精度の容積計を実現することができ
る。
振器に結合されたスピ−カまたはスピ−カ回路の電気イ
ンピ−ダンスを測定し、該音響共振器の共振周波数を検
出するように構成されている。すなわち請求項１の実施
例では、後記（数２）式に示すように、音響共振器の音
響系インピ−ダンスＺOは共振周波数において最大とな
るので、スピ−カ回路の電気インピ−ダンスＺFは最小
になり、また請求項２の実施例では音響系インピ−ダン
スＺOは共振周波数において最小となるのでスピ−カ回
路のＺFは最大となる。したがってスピ−カ回路の電流
の最大値、あるいは電圧の最大値を検出することにより
共振周波数を検出できるので、信頼度の高い計測を行な
うことができ、高精度の容積計を実現することができ
る。
【０００６】
【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図１は、この発明の一実施例を示す図である。まず構成
を説明すると、１は被測定部材、２は音響管３を備え、
被測定部材１に密着して測定対象容積Ｖを持つヘルムホ
ルツ共鳴器を構成し、かつヘルムホルツ共鳴を助長させ
るためのスピーカ４を備えた測定部材、１６は音速補正
用の温度センサ、１７はヘルムホルツ共鳴周波数を検出
し、容積を算出、表示するための演算制御・表示装置、
１８はスピーカに供給される電流量を検出するための電
流検出回路、１９は所定の処理対象周波数範囲以外を除
去するためのバンドパスフィルタ、２０はヘルムホルツ
共鳴時に検出されるピークレベルを自動追尾し、周波数
に比例した電圧を出力するための回路、２１はその出力
レベルにより制御される電圧制御型発振器、２２はその
発振器２１の発振信号によって共鳴助長用のスピーカ３
を駆動させるための定電圧型駆動アンプ、２３は検出さ
れたヘルムホルツ共鳴周波数から容積を算出するための
演算回路、２４はその算出された容積値を表示する表示
器である。
図１は、この発明の一実施例を示す図である。まず構成
を説明すると、１は被測定部材、２は音響管３を備え、
被測定部材１に密着して測定対象容積Ｖを持つヘルムホ
ルツ共鳴器を構成し、かつヘルムホルツ共鳴を助長させ
るためのスピーカ４を備えた測定部材、１６は音速補正
用の温度センサ、１７はヘルムホルツ共鳴周波数を検出
し、容積を算出、表示するための演算制御・表示装置、
１８はスピーカに供給される電流量を検出するための電
流検出回路、１９は所定の処理対象周波数範囲以外を除
去するためのバンドパスフィルタ、２０はヘルムホルツ
共鳴時に検出されるピークレベルを自動追尾し、周波数
に比例した電圧を出力するための回路、２１はその出力
レベルにより制御される電圧制御型発振器、２２はその
発振器２１の発振信号によって共鳴助長用のスピーカ３
を駆動させるための定電圧型駆動アンプ、２３は検出さ
れたヘルムホルツ共鳴周波数から容積を算出するための
演算回路、２４はその算出された容積値を表示する表示
器である。
【０００７】次に検出原理について説明する。図１に示
す被測定部材１と測定部材２から成るヘルムホルツ共鳴
器は、スピーカ４のバスレフ型エンクロージャと見なす
ことができる。図２はこのバスレフ型エンクロージャに
スピーカを取り付けたときの出力音圧（ＳＰＬ）特性
と、スピーカを駆動アンプ側から見たときの電気インピ
ーダンス（ＺF）特性を示すもので、ｆHはヘルムホルツ
共鳴周波数を、ｆ0はスピーカの固有振動周波数を示
す。図より明らかなごとく、ヘルムホルツ共鳴周波数を
電気インピーダンスより検出するためには、双峰部に囲
まれた谷部のインピーダンスを求めればよい。しかし一
般的にスピーカは定電圧駆動されるためインピーダンス
変化はスピーカへ流れる電流の変化として図３に示すよ
うにインピーダンスの逆数の形で現われるので、スピー
カ４に流れ込む電流の山部を検出することでヘルムホル
ツ共鳴周波数を求めることができる。一般に前述スピ−
カ回路の電気インピーダンスＺFは次式にて表わされ
る。 ＺF＝ＺP＋ＺE＋｛Ａ2／（ＺM＋ＺO）｝ …（数２） ここで、ＺPは駆動アンプの内部抵抗、ＺEはスピーカの
ボイスコイル抵抗、Ａはスピーカの力係数、ＺMはスピ
ーカの振動板の機械系インピーダンスを示し、いずれも
一定値である。ＺOは音響系インピーダンスを示し、バ
スレフ型においては、ヘルムホルツ共鳴時ｆHにおいて
最大となるため、図２に示すようにスピーカの電気イン
ピーダンスＺFはｆHにおいて最低となる。また、音響系
インピーダンスＺOは音場のみに依存し、スピーカ特性
には左右されないため本質的に経時変化を受けにくいと
いう利点がある。なお、図２の固有振動周波数ｆ0にお
いて電気インピーダンスＺFが最大となるのは、スピー
カの固有振動により機械系インピーダンスＺMが低下す
るためである。
す被測定部材１と測定部材２から成るヘルムホルツ共鳴
器は、スピーカ４のバスレフ型エンクロージャと見なす
ことができる。図２はこのバスレフ型エンクロージャに
スピーカを取り付けたときの出力音圧（ＳＰＬ）特性
と、スピーカを駆動アンプ側から見たときの電気インピ
ーダンス（ＺF）特性を示すもので、ｆHはヘルムホルツ
共鳴周波数を、ｆ0はスピーカの固有振動周波数を示
す。図より明らかなごとく、ヘルムホルツ共鳴周波数を
電気インピーダンスより検出するためには、双峰部に囲
まれた谷部のインピーダンスを求めればよい。しかし一
般的にスピーカは定電圧駆動されるためインピーダンス
変化はスピーカへ流れる電流の変化として図３に示すよ
うにインピーダンスの逆数の形で現われるので、スピー
カ４に流れ込む電流の山部を検出することでヘルムホル
ツ共鳴周波数を求めることができる。一般に前述スピ−
カ回路の電気インピーダンスＺFは次式にて表わされ
る。 ＺF＝ＺP＋ＺE＋｛Ａ2／（ＺM＋ＺO）｝ …（数２） ここで、ＺPは駆動アンプの内部抵抗、ＺEはスピーカの
ボイスコイル抵抗、Ａはスピーカの力係数、ＺMはスピ
ーカの振動板の機械系インピーダンスを示し、いずれも
一定値である。ＺOは音響系インピーダンスを示し、バ
スレフ型においては、ヘルムホルツ共鳴時ｆHにおいて
最大となるため、図２に示すようにスピーカの電気イン
ピーダンスＺFはｆHにおいて最低となる。また、音響系
インピーダンスＺOは音場のみに依存し、スピーカ特性
には左右されないため本質的に経時変化を受けにくいと
いう利点がある。なお、図２の固有振動周波数ｆ0にお
いて電気インピーダンスＺFが最大となるのは、スピー
カの固有振動により機械系インピーダンスＺMが低下す
るためである。
【０００８】次に、演算制御・表示装置１７の作用につ
いて説明する。図３の示すように電流の最大を検出すれ
ば良いが、スピーカ４へ供給される電流は電流検出回路
１８で検出され、電圧信号ｅi（ｔ）として出力されて
いる。この回路は、たとえば電流経路に抵抗器を直列に
挿入し、それによる電圧降下分を検出する構成により実
現できる。ここで検出された信号ｅi（ｔ）は、誤動作
を防止するためにバンドパスフィルタ１９を通過し、図
３のＢWの示す周波数範囲のみが通過し、それ以外は除
去される。そして、この周波数範囲からヘルムホルツ共
鳴周波数ｆHをピークレベル自動追尾回路２０で検出す
る。次にピ−クレベル自動追尾回路２０およびこれに続
く電圧制御型発振器２１の作用を図４と図５を用いて詳
細に説明する。まず、ピークレベル自動追尾回路２０に
入力される信号ｅi（ｔ）は、交流信号であるので、こ
れを図４の示す交流／直流変換回路で、実効値相当の直
流電圧信号Ｖfに変換する。続いて微分回路２６で信号
Ｖfを時間微分する。続いて、微分信号ｄＶf／ｄｔは、
積分回路２７で積分され発振制御信号ＶVCOを生成す
る。そして、この制御信号ＶVCOにより電圧制御型発振
器２１は所定の周波数を発振し、定電圧型スピーカ駆動
アンプ２２にて電力増幅した後、電流検出回路１８を介
してスピーカ３を駆動する。つまり全体としてフィード
バックループを形成している。したがってこのループの
一連の動作は、図５に示すように、電源投入時には積分
回路２７の出力が０（Ｖ）であるから、発振周波数ｆ
VCOは最低周波数である。この時のスピーカ４の電気イ
ンピーダンスはまだ高いが、流れる電流により信号Ｖf
が発生し、その結果微分信号ｄＶf／ｄｔが必ず＋側に
なり積分回路２７で積分され制御信号ＶVCOが上昇しそ
れによって発振周波数ｆVCOが高周波側へ移動してゆ
く。この動作は発振周波数ｆVCOがヘルムホルツ共鳴周
波数ｆHをクロスする図５のＡの期間続けられるが、フ
ィ−ドバックル−プ内回路の信号伝達遅延時間、たとえ
ばピ−クレベル自動追尾回路２０の各回路ブロックにお
けるｔd1、ｔd2およびｔd3により、実際はオーバーシュ
ートがあり少し高周波側へ行き過ぎる。しかし、その時
スピーカ４の電気インピーダンスは逆に増加し、その結
果、信号Ｖfは低下してゆき、微分信号ｄｆV／ｄｔも−
側へ反転し、制御信号ＶVCOは低周波側へ移動する。そ
して、この動作は再びヘルムホルツ共鳴周波数ｆHをク
ロスするＣの期間続けられる。以降、同様の動作を繰り
返し最終的にＦに示すように、ある制御電圧で安定す
る。つまり、この時の電流値は最大値を示し、発振周波
数ｆVCOは、ヘルムホルツ共鳴周波数ｆHと一致してい
る。従って、この発振周波数ｆVCOを容積演算回路２３
にて計数し、合わせて温度センサ１６にて容積Ｖ内の温
度を検出し、次式により容積値を算出する。 Ｖ＝｛３３１.５√(Ｔ／２７３)／(２πｆVCO）｝2・(Ｓ／Ｌ） …（数３） ここで、Ｔは検出した容積内の絶対温度であり、またＳ
は音響管３の内径断面積で、Ｌは音響管３の実効長を示
す。また（数３）式は、次ぎのように簡略化できる。 Ｖ＝ｋ1（Ｔ／ｆVCO 2） …（数４） ここでｋ1＝｛（３３１．５／２π）2／２７３｝（Ｓ／
Ｌ）である。なお本実施例では温度センサ１６により絶
対温度Ｔを測定しているが、状況によっては外部に設置
した温度センサの測定値を用いても差し支えない。
いて説明する。図３の示すように電流の最大を検出すれ
ば良いが、スピーカ４へ供給される電流は電流検出回路
１８で検出され、電圧信号ｅi（ｔ）として出力されて
いる。この回路は、たとえば電流経路に抵抗器を直列に
挿入し、それによる電圧降下分を検出する構成により実
現できる。ここで検出された信号ｅi（ｔ）は、誤動作
を防止するためにバンドパスフィルタ１９を通過し、図
３のＢWの示す周波数範囲のみが通過し、それ以外は除
去される。そして、この周波数範囲からヘルムホルツ共
鳴周波数ｆHをピークレベル自動追尾回路２０で検出す
る。次にピ−クレベル自動追尾回路２０およびこれに続
く電圧制御型発振器２１の作用を図４と図５を用いて詳
細に説明する。まず、ピークレベル自動追尾回路２０に
入力される信号ｅi（ｔ）は、交流信号であるので、こ
れを図４の示す交流／直流変換回路で、実効値相当の直
流電圧信号Ｖfに変換する。続いて微分回路２６で信号
Ｖfを時間微分する。続いて、微分信号ｄＶf／ｄｔは、
積分回路２７で積分され発振制御信号ＶVCOを生成す
る。そして、この制御信号ＶVCOにより電圧制御型発振
器２１は所定の周波数を発振し、定電圧型スピーカ駆動
アンプ２２にて電力増幅した後、電流検出回路１８を介
してスピーカ３を駆動する。つまり全体としてフィード
バックループを形成している。したがってこのループの
一連の動作は、図５に示すように、電源投入時には積分
回路２７の出力が０（Ｖ）であるから、発振周波数ｆ
VCOは最低周波数である。この時のスピーカ４の電気イ
ンピーダンスはまだ高いが、流れる電流により信号Ｖf
が発生し、その結果微分信号ｄＶf／ｄｔが必ず＋側に
なり積分回路２７で積分され制御信号ＶVCOが上昇しそ
れによって発振周波数ｆVCOが高周波側へ移動してゆ
く。この動作は発振周波数ｆVCOがヘルムホルツ共鳴周
波数ｆHをクロスする図５のＡの期間続けられるが、フ
ィ−ドバックル−プ内回路の信号伝達遅延時間、たとえ
ばピ−クレベル自動追尾回路２０の各回路ブロックにお
けるｔd1、ｔd2およびｔd3により、実際はオーバーシュ
ートがあり少し高周波側へ行き過ぎる。しかし、その時
スピーカ４の電気インピーダンスは逆に増加し、その結
果、信号Ｖfは低下してゆき、微分信号ｄｆV／ｄｔも−
側へ反転し、制御信号ＶVCOは低周波側へ移動する。そ
して、この動作は再びヘルムホルツ共鳴周波数ｆHをク
ロスするＣの期間続けられる。以降、同様の動作を繰り
返し最終的にＦに示すように、ある制御電圧で安定す
る。つまり、この時の電流値は最大値を示し、発振周波
数ｆVCOは、ヘルムホルツ共鳴周波数ｆHと一致してい
る。従って、この発振周波数ｆVCOを容積演算回路２３
にて計数し、合わせて温度センサ１６にて容積Ｖ内の温
度を検出し、次式により容積値を算出する。 Ｖ＝｛３３１.５√(Ｔ／２７３)／(２πｆVCO）｝2・(Ｓ／Ｌ） …（数３） ここで、Ｔは検出した容積内の絶対温度であり、またＳ
は音響管３の内径断面積で、Ｌは音響管３の実効長を示
す。また（数３）式は、次ぎのように簡略化できる。 Ｖ＝ｋ1（Ｔ／ｆVCO 2） …（数４） ここでｋ1＝｛（３３１．５／２π）2／２７３｝（Ｓ／
Ｌ）である。なお本実施例では温度センサ１６により絶
対温度Ｔを測定しているが、状況によっては外部に設置
した温度センサの測定値を用いても差し支えない。
【０００９】次に、図６は、本発明の第２の実施例を示
すブロック図である。この実施例は、共鳴助長用のスピ
ーカ４を測定部材３１の管の上部に取り付け、測定容積
部を密閉とした構成となっている。この場合はヘルムホ
ルツ共鳴時のｆHにおいて音響系インピーダンスＺOが最
小となり、その結果、電気インピーダンスＺFが最大値
をとるので、電気インピーダンスＺFのピークを検出す
れば同様にｆHを検出でき、容積を求めることができ
る。なお、このときスピーカ４の固有振動周波数ｆOと
重ならないようにする必要があり、これにはスピーカ４
の振動板の質量を調整して固有振動周波数を変更するこ
とで、また測定部材３１の管などの寸法を調整してヘル
ムホルツ周波数を変更することで対応できる。演算制御
・表示装置１７における電気インピーダンスの検出はス
ピーカ４へ印加される電圧の変化を測定することにより
行なうこともできる。このためにはスピーカ４は定電流
型駆動アンプ２９で電流駆動され、ボルテージホロワ回
路等を用いた電圧検出回路２８にて電圧変化が検出され
る。電気インピーダンス変化と電圧変化とは正比例関係
にあり、実施例１と同様にピークレベル自動追尾回路２
０と電圧制御型発振器２１により、ヘルムホルツ共鳴周
波数と一致する発振信号ｆVCOを求めることができる。
ヘルムホルツ共鳴周波数と一致する発振信号ｆVCOは制
御信号ＶVCOと比例の関係にあるため、制御信号ＶVCOを
容積演算回路３０に入力し、次式により同様に容積を算
出することができる。 Ｖ＝｛３３１.５√(Ｔ／２７３)／２πｋSＶVCO｝2・(Ｓ／Ｌ） …（数５） ここで、ｋSは、ｆVCO＝ｋSＶVCOの比例定数である。
（数４）式と同様に係数ｋ2に置換すると、 Ｖ＝ｋ2（Ｔ／ＶVCO 2） …（数６） と簡略化できる。図７は前述の演算制御表示装置の動作
を示すタイミングチャ−トである。
すブロック図である。この実施例は、共鳴助長用のスピ
ーカ４を測定部材３１の管の上部に取り付け、測定容積
部を密閉とした構成となっている。この場合はヘルムホ
ルツ共鳴時のｆHにおいて音響系インピーダンスＺOが最
小となり、その結果、電気インピーダンスＺFが最大値
をとるので、電気インピーダンスＺFのピークを検出す
れば同様にｆHを検出でき、容積を求めることができ
る。なお、このときスピーカ４の固有振動周波数ｆOと
重ならないようにする必要があり、これにはスピーカ４
の振動板の質量を調整して固有振動周波数を変更するこ
とで、また測定部材３１の管などの寸法を調整してヘル
ムホルツ周波数を変更することで対応できる。演算制御
・表示装置１７における電気インピーダンスの検出はス
ピーカ４へ印加される電圧の変化を測定することにより
行なうこともできる。このためにはスピーカ４は定電流
型駆動アンプ２９で電流駆動され、ボルテージホロワ回
路等を用いた電圧検出回路２８にて電圧変化が検出され
る。電気インピーダンス変化と電圧変化とは正比例関係
にあり、実施例１と同様にピークレベル自動追尾回路２
０と電圧制御型発振器２１により、ヘルムホルツ共鳴周
波数と一致する発振信号ｆVCOを求めることができる。
ヘルムホルツ共鳴周波数と一致する発振信号ｆVCOは制
御信号ＶVCOと比例の関係にあるため、制御信号ＶVCOを
容積演算回路３０に入力し、次式により同様に容積を算
出することができる。 Ｖ＝｛３３１.５√(Ｔ／２７３)／２πｋSＶVCO｝2・(Ｓ／Ｌ） …（数５） ここで、ｋSは、ｆVCO＝ｋSＶVCOの比例定数である。
（数４）式と同様に係数ｋ2に置換すると、 Ｖ＝ｋ2（Ｔ／ＶVCO 2） …（数６） と簡略化できる。図７は前述の演算制御表示装置の動作
を示すタイミングチャ−トである。
【００１０】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、共鳴助長用のスピーカ回路の電気インピーダンス
からヘルムホルツ共鳴周波数を検出できる構成とし、か
つその電気インピーダンスを、電流または電圧の形で、
演算制御・表示装置内でリモートセンシングできる構成
とした。検出する周波数範囲の電気インピーダンスは音
場の音響インピーダンスが支配的であるため、本質的に
経時変化を受けにくい。このために信頼度が高く、メン
テナンス性や操作性にも優れている容積計を作ることが
できる。さらにマイクロホンとマイクロホン用配線、そ
の処理回路が不要となり、測定性能の向上とコスト低減
ができるという効果が得られる。
れば、共鳴助長用のスピーカ回路の電気インピーダンス
からヘルムホルツ共鳴周波数を検出できる構成とし、か
つその電気インピーダンスを、電流または電圧の形で、
演算制御・表示装置内でリモートセンシングできる構成
とした。検出する周波数範囲の電気インピーダンスは音
場の音響インピーダンスが支配的であるため、本質的に
経時変化を受けにくい。このために信頼度が高く、メン
テナンス性や操作性にも優れている容積計を作ることが
できる。さらにマイクロホンとマイクロホン用配線、そ
の処理回路が不要となり、測定性能の向上とコスト低減
ができるという効果が得られる。
【図１】本発明の音響式容積計の音響共振器断面図と演
算制御・表示装置の一実施例のブロック図。
算制御・表示装置の一実施例のブロック図。
【図２】バスレフ型スピーカシステムの特性図。
【図３】バスレフ型スピーカシステムの電流特性図。
【図４】ピークレベル自動追尾回路のブロック図。
【図５】図１の実施例における演算制御・表示装置の動
作を示すタイミングチャート。
作を示すタイミングチャート。
【図６】本発明の第２の実施例を示す音響共振器断面図
と演算制御・表示装置のブロック図。
と演算制御・表示装置のブロック図。
【図７】図６の実施例における演算制御・表示装置の動
作を示すタイミングチャ−ト。
作を示すタイミングチャ−ト。
【図８】従来の音響式容積計の音響共振器断面図と演算
制御・表示装置の一例のブロック図。
制御・表示装置の一例のブロック図。
１…被測定部材 ５…音響管共鳴検
出用マイクロホン ２…測定部材 ５’…空洞共鳴検
出用マイクロホン ３…音響管 ６…演算制御・表
示装置 ４…共鳴助長用のスピーカ ７…音響管マイク
ロホン用増幅回路 ８…空洞マイクロホン用増幅回路 ９…音響管共鳴周波数バンドパスフィルタ １０…空洞共鳴周波数バンドパスフィルタ １１…音響管共鳴用位相同期回路 ２２…定電圧型ス
ピーカ駆動増幅器 １２…空洞共鳴用位相同期回路 ２３…容積演算回
路 １３…加算増幅器 ２４…表示器 １４…容積演算回路 ２５…交流／直流
変換回路 １５…表示器 ２６…微分回路 １６…温度センサ ２７…積分回路 １７…演算制御・表示装置 ２８…電圧検出回
路 １８…電流検出回路 ２９…定電流型ス
ピーカ駆動増幅器 １９…バンドパスフィルタ ３０…容積演算回
路 ２０…ピークレベル自動追尾回路 ３１…密閉型測定
部材 ２１…電圧制御型発振器
出用マイクロホン ２…測定部材 ５’…空洞共鳴検
出用マイクロホン ３…音響管 ６…演算制御・表
示装置 ４…共鳴助長用のスピーカ ７…音響管マイク
ロホン用増幅回路 ８…空洞マイクロホン用増幅回路 ９…音響管共鳴周波数バンドパスフィルタ １０…空洞共鳴周波数バンドパスフィルタ １１…音響管共鳴用位相同期回路 ２２…定電圧型ス
ピーカ駆動増幅器 １２…空洞共鳴用位相同期回路 ２３…容積演算回
路 １３…加算増幅器 ２４…表示器 １４…容積演算回路 ２５…交流／直流
変換回路 １５…表示器 ２６…微分回路 １６…温度センサ ２７…積分回路 １７…演算制御・表示装置 ２８…電圧検出回
路 １８…電流検出回路 ２９…定電流型ス
ピーカ駆動増幅器 １９…バンドパスフィルタ ３０…容積演算回
路 ２０…ピークレベル自動追尾回路 ３１…密閉型測定
部材 ２１…電圧制御型発振器
Claims (2)
- 【請求項１】音響管の一端に被測定物となる容器を接続
して得られるヘルムホルツ共鳴器と、 上記ヘルムホル
ツ共鳴器に音響的に結合されたスピ−カと、 上記スピ−カの電気インピ−ダンスもしくはスピ−カ回
路の電気インピ−ダンスから上記ヘルムホルツ共鳴器の
共振周波数を検出する手段と、 上記共振周波数検出結果を用いて上記被測定物となる容
器の容積を求める演算制御手段と、 を具備することを特徴とする容積計。 - 【請求項２】音響管の一端に被測定物となる容器を接続
し、他端には他の容器を接続して構成される音響共振器
と、 上記音響共振器に音響的に結合されたスピ−カと、 上記スピ−カの電気インピ−ダンスもしくはスピ−カ回
路の電気インピ−ダンスから上記音響共振器の共振周波
数を検出する手段と、 上記音響共振器の共振周波数検出結果を用いて上記被測
定物となる容器の容積を求める演算制御手段と、 を具備することを特徴とする容積計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23170593A JPH0783729A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 容積計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23170593A JPH0783729A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 容積計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0783729A true JPH0783729A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=16927717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23170593A Pending JPH0783729A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 容積計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783729A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005090932A1 (ja) * | 2004-03-24 | 2005-09-29 | Kyoto University | 体積計測装置及び方法 |
| JP2006308565A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-11-09 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 体積計測装置及び方法 |
| WO2019007700A1 (de) * | 2017-07-07 | 2019-01-10 | Tenneco Gmbh | Rauschunterdrückungssystem |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP23170593A patent/JPH0783729A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005090932A1 (ja) * | 2004-03-24 | 2005-09-29 | Kyoto University | 体積計測装置及び方法 |
| JPWO2005090932A1 (ja) * | 2004-03-24 | 2008-02-07 | 国立大学法人京都大学 | 体積計測装置及び方法 |
| JP2006308565A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-11-09 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 体積計測装置及び方法 |
| WO2019007700A1 (de) * | 2017-07-07 | 2019-01-10 | Tenneco Gmbh | Rauschunterdrückungssystem |
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