JPS5817367A - 速度測定方法およびその装置 - Google Patents

速度測定方法およびその装置

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JPS5817367A
JPS5817367A JP56115543A JP11554381A JPS5817367A JP S5817367 A JPS5817367 A JP S5817367A JP 56115543 A JP56115543 A JP 56115543A JP 11554381 A JP11554381 A JP 11554381A JP S5817367 A JPS5817367 A JP S5817367A
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signal
signal detection
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speed
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JP56115543A
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Yujiro Segawa
佑二郎 瀬川
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Kawasaki Steel Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P3/80Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
    • G01P3/806Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means in devices of the type to be classified in G01P3/68

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は固体、液体等一定方向へ走行−流動する走行
体の速度を測定するための速度測定方法および装置に関
するものである。
従来、固体や液体などの走行体の速度を測定する方法と
して相関法が知られている。この測定方法は第1図に示
すように、走行体1に向けて配置した2箇の検出素子2
a、2bにより走行体1の表面状態や温度などに基づく
ランダム信号X (t) *Y (t)を検出し前記ラ
ンダム信号X (t) % Y (t)から相互相関計
6によって求めた相互相関関数RABが最大となる遅れ
時間fdを求め、前記検出素子2&、2b相互の間隔l
と前記遅れ時間τdとから走行体1の速度マ<−t6(
l>を算出するものである。
このような相関法によれば、非接触でかつ連続的に走行
体1の速度を測定することができる利点があるが、゛従
来ではランダム信号をピックアップするにあたって、走
行体1に向けて所定箇所に固定した2箇の検出素子を用
いて行なっていたために、下記のような問題があった。
すなわち上述した相関法による計測精度は、ランダム信
号をピックアップすべき2点間の距離lと相互相関関数
演算の時のむだ時間τの変化幅Δτとによって決まるの
で、計測精度を向上させるためには、2点間の距離!を
大きくする必要があるが、2点間の距離!を大きくし過
ぎると4得られるランダム信号の時間的ズレが大きくな
り、その結果相互相関関数BABの最大値が低下してそ
の明確な遅れ時間τdを検出することが困難になる問題
がある。一方、2点からピックアップされる信号の時間
的ズレは、走行体1の速度マと検出素子2av2b相互
の距離!とによって決まるので、信号の時間的ズレを、
相互相関関数RABの最大値の明確な遅れ時間ra  
を検出するに必要かつ1分な値に設定するには、検出素
子21L%211相互の距離lを走行体1の速度マに応
じて適当な寸法に設定する必要がある。したがって、計
測精度を高めるためには層検出素子2a、2b  相互
の距離lを相互相関関数RABの最大値の遅れ時間τ複
を明確に検出し得る範囲内で走行体1の速度マに応じて
大きくする必要があるが、従来では2箇の検出素子2m
、2bを物理的に固定し、移動することができないよう
にしているため、精度の良い測定を行なうことができな
い場合があり1殊に走行体1の速度マが変化するような
場合には、検出素子2a12b相互の距離!が走行体1
の速度マに対して大きすぎたり、あるいは逆に小さすぎ
たりする状態が生じるので、測定精度が低下する場合が
生じる問題があった。
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので1常に精度
良く測定することのできる速度測定方法およびその方法
を実施するための装置を提供することを目的とするもの
である。
すなわちこの発明は、・3箇以上の信号検出素子を走行
体の走行方向に沿って一直線上に配列しておき、これら
信号検出素子のうちから任意の2箇の信号検出素子を選
んでweの組合ゎ、せを得、これらの組合わせのうち、
2つの信号の相互相関関数の最大値が予め設定した値以
上でかつ最も遅延したものとなる信号検出素子の組合わ
せを探し出すことにより、相互相関関数の最大値を明確
に把 ・握し得る範囲内で2つの信号をピックアップす
べき2点間の距離を可及的に大きくシ、もって精度良く
速度を測定し得るようにしたことを特徴とするものであ
る。
以下この発明を製銑工程におけるスラグの流速を測定す
る場合を例にとってより具体的に説明する。
まず、この発明の装置の一例を第2図を参照して説明す
ると、スラグ1oが第2図の矢印方3向に所定速度Vで
流れているものとし、このスラグ1゜に対し311以上
の信号検出素子11a111b・・・をスラグ10の流
れ方向に沿って一直線上に配置しておく、なお、符号1
2は信号検出素子11a。
111)・・・とスラグ10との間に配置した倍率嘗の
光学系である。前記信号検出素子1ia%111)・・
・は、スラグ10から発する光を電気信号に変換して出
力するものであって、スラグ10の流れ方向に対し最上
流側にある#!1番目の信号検出素子11&は増幅器1
6を介して相互相関計14に接続されており、また第2
番目以降の信号検出素子11b、・・・は切換器15に
それぞれ接続されている。この切換器15は増幅器16
を介して前記相互相関計14に接続され、前記第2番目
以降の信号検出素子11b、・・・にょって得られた各
信号を個別に順次相互相関計14に対して出力するよう
になっている。相互相関計14は、前記第1番目の信号
検出素子11&から入力された信号と切換器15から入
力された各信号とを順次比較して各々につぃ1て相互相
関関数を求めるとともにその最大値を算出するよう構成
されており、この相互相関計14には、選択器17およ
び遅延時間検出器18がそれぞれ接続されている。
選択器17は相互相関計14によって算定された相互相
関関数の最大値が予め設定した値以上の場合に前記切換
器15に対し信号を出力し1切換器15から相互相関計
14に対して送出する信号を第2番目の信号検出素子1
1bによって得られる信号から順次第3番目以降のもの
に切換えるものであって、第1番目の信号検出素子11
&から得られた信号を一方の関数とした各相互相関関数
の最大値のうち、予め設定した値以上でかつ最も遅延し
た最大値が遅延時間検出器18に出力されるようになっ
ている。さらにこの遅延時間検出器18に演算器19が
接続される一方、その演算器19に前記切換器15が接
続されており、この演算器19において、前記遅延時間
検出器18から入力される前記最も遅延した最大値の遅
れ時間と当該最も遅延した最大値を与える信号を出力す
る信号検出素子(仮りに111とする)から第1番目の
信号検出素子11&までの距離に基づいてスラグ10の
速度を算出するように構成されている。
つぎに上記のように構成した装置の作用すなわちこの発
明の測定方法について説明すると、溶鉱炉から排出され
るスラグ10は1500℃程度の高温であって強い光を
発しているので、前記信号検出素子116%11m)・
・・には光学系12を介してスラグ10の表面の一定範
囲の像が映る・その場合スラグ10は所定速度で流動し
ているうえにその表面状態は一様ではないので、各信号
検出素子11&m11b・・・にょって時間の経過と共
に例えば第3図に示すようなランダム信号が得られる。
これらのランダム信号のうち第1番目の信号検出素子1
iaによって得られた信号(以下第1番目の信号という
)は増幅器13を介して相互相関計14に入力され、他
の信号検出素子11b%110・・働にょつて得られた
信号は切換器15に送られる。測定開始時には切換器1
5はスタート状態にありで、第2番目の信号検出素子1
1bで得られた信号(以下第2番目の信号という)を相
互相関計14に送出するが、スラグ10の流速が極端に
遅くない場合には、これら第1番目および第2番目の信
号は近似しているので1相互相関計14においてこれら
の信号によって定まる相互相関関数の最大値は大きな値
を示し、その最大値が予め設定した値よりも大きくなる
ことにより、前記選択器17が信号を出力し、そり結果
切換器15が切換って13番目の信号検出素子11Gに
よって得られたランダム信号が切換器15から相互相関
計14に送出される。・そし、て第1番目の信号と第3
番目の信号とによってぐ定まる相互相関関数の最大値が
予め設定した値よりも大きければ、前記選択器17が信
号を出力し、°その結果切換器15が前述のように切換
ゎる。以下同様に、第1番目の信号を一方の関数とし、
切換器15から送出される信号を他方の関数とした相互
相関関数の最大値が予め設定した値以上であれば、切換
器15が選択器17の出方信号により順次切換わる。
ところで−スラグ10は流動中にその表面状態が逐次変
化しているので、第1番目の信号と第2番目以降の信号
との相関関係(類似の度合)は次第に低くなり、した′
がって相互相関計14によって求まる相互相関関数の最
大値は切換器15が動作して切換わる毎に次第に低くな
る。なお、相互相関計14で求まる各相互相関関数の最
大値の低下度合について説明すると、第1番目の信号と
第2番目以降の信号との相関関係は、スラグ10の流動
速度が遅く、その表面状態が短かい距離を流れる間に変
イヒしてしまう場合には前記最大値の低重度合は急激に
なり、また逆にスラグ10の流動速度が速ぐ、その表面
状態がほぼ同一状態に長く持続する場4合には、前記最
大値の低下度合は緩慢になる。そして切換器15が例え
ば1番目の信号°を送出すべく切換わり、その信号と第
1番目の信号とによって定まる相互相関関数の最大値が
予め設定した値とほぼ同等にまで低くなると、その最大
値が最も遅延した最大値として遅延時間検出器18に入
力され、遅延時間検出器18は測定開始時すなわち第1
番目の信号検出素子11&の出方時から前記最も遅延し
た最大値の発生時までの時間を算定し、遅れ時間t”d
として演算器19に出力する。一方、切換器15は最終
的に1番目の信号を送出すべく切換りたことによりその
旨の信号を演算器19に出力する。ここで、前記各信号
検出素子11an11b・・・相互の間隔をΔl とす
れば、第1番目の信号検出素子11aから1番目の信号
検出素子111までの距離は (1−1)XΔlとなるが、スラグ1oの表面は光学系
12によりて1倍されて信号検出素子11a111b1
1・智に投影されているので、前記の距離(1−1)X
Δlはスラグ表面上の実距離では(1−1)XΔt7.
  である。この実距離は信号検出素子11&m11b
・・・相互の間隔Δlおよび光学系12の倍率嘗を演算
器19に予め入力しておけば、演算器19に対し切換器
15から前述したように信号が入力されることにより(
すなわち1の値が指示されることにより)求ま゛す、−
力演算器19には前記遅れ時間τdが入力され、したが
って演算器19は (1−1)X(Δ気)Xしτd を計算し、スラグ10
の速度マを算出する。
上述の説明から明らかなように上記の測定装置、測定方
法では、スラグ10の流動速度が遅く1比較的短い距離
を流れる間にその表面状態が変化する場合には、第1番
目の信号検出素子11aに近い位置にある信号検出素子
を選択し、またスラグ10の流動速度が速く、比較的長
い距離に亘ってその表面状態がほぼ同一状態に保たれる
場合には、第1番目の信号検出素子11&から離れた位
置にある信号検出素子を選択し、いずれの場合でも相互
相関関数の明確な最大値のうち最も遅延した最大値の遅
れ時間fd を検出することができるから。
スラグ10の流速の緩急に拘わらず、常に正確な速度マ
を測定することができる・ なお−上述の説明では信号検出素子の具体例を挙げなか
ったが、前述したような動作を行なう信号検出素子とし
ては、リニアアレイセンサー、00D  等の集積化し
た半導体素子を採用することができ1このよ゛うな素子
を用いれば、装置を小型化し得るとともに高速切換えが
可能となり、測定精度が更に向上することは言うまでも
ない。また、上述の説明は製銑工程におけるスラグ10
の流速を測定する場合を例に採ったものであるが、この
発明はスラグ10の流速測定を行なう場合に限られるも
のではなく、温水等の流体や鋼板、鋼球等の固体などの
速度測定にも応用することができるのであり、このよう
な自発光のない走行体の速度を測定する場合には、所定
の光源から走行体に光を照射して生じる反射光を光電変
換素子からなる信号検出素子で電気信号に変えればよく
、あるいは走行体が所定の温度を有するものであれば、
温度を電気信号に変える素子でランダム信号をピックア
ップすればよい。さらに上述の説明では選択器17の出
力信号により切換器15を動作させるようにしたが、こ
の発明では上記のような選択器17を特に用いる必要は
なく、作業者が相互相関計14の出力を見て切換器15
を動作させるようにしてもよい。またさらに、上記実施
例では第1番目の信号検出素子11&によりビ、クア、
プした信号を一方の関数として相互相関関数を求める場
合について説明したが、この発明は上記実施例に限られ
るものではなく、要は走行体の走行方向に沿って一直線
上に配列した6箇以上の信号検出素子のうちから、任意
に2箇の信号検出素子を選んで、これらから得られる信
号に基づいて相互相関関数を算定し、かつその最大値の
遅延時間を求めればよい。
以上の説明で明らかなようにこの発明の速度測定方法お
よび装置によれば、相関法によって速度を測定するにあ
たって、走行体の速度を測定するに必要な2つの信号を
検出するための2点間の距離を、相互相関関数の最大値
が十分大きくかつその明確な遅延時間を検出し得る範囲
内で可及的に大きな距離とすることができ、換言すれば
走行体の速度の緩急に応じてその速度に適した距離とす
ることができるので、走行体の速度の緩急に拘わらず常
に精度の良い速度測定を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は相関法による従来の速度測定法を原理的に示す
プp、り線図、第2図はこの発明の装置の一例を原理的
に示すブロック61図、第3図はその信号検出素子によ
って得られた信号の一例を示す波形図である。 10・・・スラグ。 11&、11b%  ・ ・ ・ 111・ ・ ・信
号検出素子。 14・・・相互相関計、    15・ ・ ・切換器
。 18・ ・ ・遅延時間検出器、19・ ・ ・演算器
◎出願人  川崎製鉄株式会社 代理人  弁理士 豊田武人 (ほか1名)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)3箇以上の信号検出素子を測定すべき走行体の走
    行方向に沿って一直線上に配列しておき、これら信号検
    出素子のうちから任意の2箇の信号検出素子からなる複
    数の組合わせを選択し、その各組合わせのうち4各信号
    検出素子からの出力信号の相互相関関数の最大値が予め
    設定した値以上でかつ最も遅延した最大値となる信号検
    出素子の組合わせを探し出し1得られた組合わせにおけ
    る2mの信号検出素子間の距離とその相互相関関数の最
    大値の遅延時間とから走行体の速度を検出することを特
    徴とする速度測定方法。 ■ 測定すべき走行体の走行方向に沿って一直線上に配
    列された3箇以上の信号検出素子と、これら信号検出素
    子のうち任意の2箇の信号検出素子を選択してそれらの
    信号を送出する切換器と。 その切換器から送出される2つの出力信号に基づいて相
    互相関関数を求める相互相関計と、前記相互相関関数の
    最大値のうち予め設定した値以上でかつ最も遅延した最
    大値の遅延時間を求める遅延時間検出器と、その遅延時
    間および前記最も遅延した最大値を与える信号を出力し
    た2箇の信号検出素子相互の間の距離に基づいて走行体
    の速度を算出する演算器とを具備していることを特徴と
    する速度測定装置。
JP56115543A 1981-07-23 1981-07-23 速度測定方法およびその装置 Granted JPS5817367A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60263863A (ja) * 1984-06-12 1985-12-27 Asia Kosoku Kk 実体像による表面流速分布監視方法
JPS6122257A (ja) * 1984-01-24 1986-01-30 ベロイト コ−ポレ−ション 液体噴流速度の測定装置
JPS6288966A (ja) * 1985-10-16 1987-04-23 Murata Mfg Co Ltd 焦電形センサアレイ

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