JPS5877656A - 超音波濃度測定装置 - Google Patents
超音波濃度測定装置Info
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- JPS5877656A JPS5877656A JP56176642A JP17664281A JPS5877656A JP S5877656 A JPS5877656 A JP S5877656A JP 56176642 A JP56176642 A JP 56176642A JP 17664281 A JP17664281 A JP 17664281A JP S5877656 A JPS5877656 A JP S5877656A
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- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
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- G—PHYSICS
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- G—PHYSICS
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は溶液等の濃度を溶液中の超音波の伝播速度と溶
液の温度を用いて測定する超音波を利用した溶液の濃度
測定装置に関する。
液の温度を用いて測定する超音波を利用した溶液の濃度
測定装置に関する。
溶液中の超音波の伝播速度が、溶液の濃度と溶液の温度
等に依存することが知られている。
等に依存することが知られている。
したがって溶液の温度(T)と、溶液中の超音波の伝播
速度(V)を知れば溶液の濃度を知ることができる。し
かしながら前述した原理に基づく各種の測定は実験室で
は可能であるが、工業的プロセスにおいてはあまり用い
られていない。
速度(V)を知れば溶液の濃度を知ることができる。し
かしながら前述した原理に基づく各種の測定は実験室で
は可能であるが、工業的プロセスにおいてはあまり用い
られていない。
工業的プロセスにおいて、利用されないのは以下の理由
によるものと考えられる。溶液ととにその溶液の温度(
T)ととKN−V’曲線を多数用意しても、工業的プロ
セスにおける溶液の温度は一定に保たれることは少ない
ので、近似的な値しか得られないことがある。
によるものと考えられる。溶液ととにその溶液の温度(
T)ととKN−V’曲線を多数用意しても、工業的プロ
セスにおける溶液の温度は一定に保たれることは少ない
ので、近似的な値しか得られないことがある。
測定値を用いて算出するのに時間がかがる。高い精度が
得られない。
得られない。
ることKある。
前記目的を達成するために本発明による超音する速度演
算回路と、被測定溶液内の温度(T)を検出する温度セ
ンナと溶液中の温度(T)と超音波の伝播速度(V)か
ら溶液の濃度Nを求める関数F(T、V)が記憶されて
いる記憶回路と、前記温度センナ出方(T)と速度演算
回路出力(V)から前記関数F(T、V)を参照して濃
度Nを演算する濃度演算回路と、前記演算回路の出力を
出力する出力装置から構成されている。
算回路と、被測定溶液内の温度(T)を検出する温度セ
ンナと溶液中の温度(T)と超音波の伝播速度(V)か
ら溶液の濃度Nを求める関数F(T、V)が記憶されて
いる記憶回路と、前記温度センナ出方(T)と速度演算
回路出力(V)から前記関数F(T、V)を参照して濃
度Nを演算する濃度演算回路と、前記演算回路の出力を
出力する出力装置から構成されている。
以下図面等を参照して、本発明による装置をさらに詳し
く説明する。
く説明する。
第1図は本発明による装置の実施例を示すブロック図で
ある。
ある。
被測定溶液内には超音波送受波器2および温度センナ4
が受は入れられている。
が受は入れられている。
第8図A、第8図Bおよび第8図Cを参照して超音波送
受波器の実施例を説明する。
受波器の実施例を説明する。
超音波センサ本体23はプラグ22によりケーブルlK
@@され、後述する超音波回路のシングアラウンド回路
3に接続されている。
@@され、後述する超音波回路のシングアラウンド回路
3に接続されている。
本体23の下端面中央に第8図Bに示すように振動子2
7が設けられている。この振動子27は送信用振動子と
受イδ用損動子を兼ねている。反射板25は4本の支持
棒24で固定されており振動子27から送出された超音
波は反射板25で反射されて振動子27により受信され
る。なシ26はとめねじである。
7が設けられている。この振動子27は送信用振動子と
受イδ用損動子を兼ねている。反射板25は4本の支持
棒24で固定されており振動子27から送出された超音
波は反射板25で反射されて振動子27により受信され
る。なシ26はとめねじである。
温度センナ4は白金を用いた熱電対である。
第9図に示すように白金線の感温部43と43を支持す
る基部42.前記感温部43を温度計測部5に@続する
ケーブル41から構成されている。
る基部42.前記感温部43を温度計測部5に@続する
ケーブル41から構成されている。
超音波回路は公知のシングアラウンド部3で構成されて
いる。シングアラウンド方式は超音波バーストを送信し
反射波を受信してから10秒後に再度送信し、その反射
波を受信してから10秒後に送信を行なうという繰り返
しを行なって超音波の伝播速度(V)を測定する方式で
ある。第10図(A)に送信波、同図(B)に受信波を
示しである。任意の送信時点から(n+1)Llの送信
が行なわれるまでの時間fT(第10図(0)参照)と
し、演算によって得られ九P−τへをデータPとすれば
、伝播速度Vは次式で与えられるo V −2L o/
(P−τ0) ここにおいてLoけ前記振動子27と
反射板25jでの距離である。この演算は後述する中央
処理装置8で行なわれる。
いる。シングアラウンド方式は超音波バーストを送信し
反射波を受信してから10秒後に再度送信し、その反射
波を受信してから10秒後に送信を行なうという繰り返
しを行なって超音波の伝播速度(V)を測定する方式で
ある。第10図(A)に送信波、同図(B)に受信波を
示しである。任意の送信時点から(n+1)Llの送信
が行なわれるまでの時間fT(第10図(0)参照)と
し、演算によって得られ九P−τへをデータPとすれば
、伝播速度Vは次式で与えられるo V −2L o/
(P−τ0) ここにおいてLoけ前記振動子27と
反射板25jでの距離である。この演算は後述する中央
処理装置8で行なわれる。
本発明による装置では記憶回路であるROM10に溶液
中の温度(T)と超音波の伝播速度(V)から溶液の濃
度Nを求める関数F(T、V)の1例として多次多項式
の定数を記憶させである。
中の温度(T)と超音波の伝播速度(V)から溶液の濃
度Nを求める関数F(T、V)の1例として多次多項式
の定数を記憶させである。
(sj、に:O・・・・・・n)で与えられる。この多
次多項式の決定は溶液ごとに行なわれる。NaCjl溶
液を例にして前述した定数ajの決定方法について略述
する。まず前記多次多項式を何次の項まで利用するかK
ついて決定する。一般的に高次の項の係数は小となるの
で、何次の項まで利用するかは測定精度の要求によって
決まる。
次多項式の決定は溶液ごとに行なわれる。NaCjl溶
液を例にして前述した定数ajの決定方法について略述
する。まず前記多次多項式を何次の項まで利用するかK
ついて決定する。一般的に高次の項の係数は小となるの
で、何次の項まで利用するかは測定精度の要求によって
決まる。
NaC1溶液について、未知の定数を含む多次多項式を
次式のごとく設定する。
次式のごとく設定する。
N=ao+a1T+azV+asT +a4TV+as
V”+a@T V+atTV +a@T V
・−−−・−−−−−” (1)Naごkのモル濃度、
QO、Lo 、 20.30.40と温度lO℃、20
℃、25℃、30℃、40℃、45℃。
V”+a@T V+atTV +a@T V
・−−−・−−−−−” (1)Naごkのモル濃度、
QO、Lo 、 20.30.40と温度lO℃、20
℃、25℃、30℃、40℃、45℃。
50℃の組合せから発明の詳細な説明の末尾に示す別表
1に示す9つの組合せで、Na6JI溶液中の超音波の
伝播速度Vを測定する。
1に示す9つの組合せで、Na6JI溶液中の超音波の
伝播速度Vを測定する。
前記各温度および速度Vの測定は後述するように、本発
明による装置の一部を用いて行うことができる。
明による装置の一部を用いて行うことができる。
別表1に示すN、T、■を前記(1)式に代入してaO
*al・・・・・・a8を未知′数とする9元連立方程
式を解くことにより、別表2に示すように各係数a1を
決定することができる。とのaiを図示しないROMラ
イタにより第1図に示す1’LOM10に記入すること
によりaSが記憶されている記憶回路が構成される。R
OMライタ部は各N=、V:、Ttから各係数114を
算出し検算(上記asを算出に用いないNt Vi
TiKより)し各a$が適切な場合にのみROMに記
憶されるO 第1図に7で示す回路部分はインターフェイス回路であ
って、前述した温度計測部5からの出力はA/D変換器
6を介してインターフェイス7に接続されて匹る。前述
したシングアラウンド部3もこのインターフェイス7を
介して他の部分と信号の受授が行なわれる。インター7
エイス7に接続されているファンクション設定器13は
、この装置の動作を設定する設定装置で温gTのみを計
数表示する機能、音速Vのみを計測表示する機能および
これ等の測定値により本発明による装置の本来の目的で
ある濃度Nを算出し表示する機能を設定する。前述した
音速(V)を決定するために必要な定gLoおよびτ0
は、それぞれインターフェイス・7に接続されているb
設定器11シよびτ0設定器12により入力される。中
央処理装置8はファンクション設定913により設定さ
れた機能を実行する命令および後述する演算処理を実行
する中央処理装置である。’RAM9は演算の過程にお
いて必要な演算結果などを一時記憶する一時記憶装置で
ある。測定値、および演算結果はインターフェイス7を
介して出力バッファ14に入力され、表示器17JCよ
り7デ)ジョン設定器13により指 那定され九表示が
行なわれる。なお出力バッファ14から出力回路18に
、デジタル出力およびD/A変換器xs、レベルシフト
部16を介してアナログ出力を取り出すことができる。
*al・・・・・・a8を未知′数とする9元連立方程
式を解くことにより、別表2に示すように各係数a1を
決定することができる。とのaiを図示しないROMラ
イタにより第1図に示す1’LOM10に記入すること
によりaSが記憶されている記憶回路が構成される。R
OMライタ部は各N=、V:、Ttから各係数114を
算出し検算(上記asを算出に用いないNt Vi
TiKより)し各a$が適切な場合にのみROMに記
憶されるO 第1図に7で示す回路部分はインターフェイス回路であ
って、前述した温度計測部5からの出力はA/D変換器
6を介してインターフェイス7に接続されて匹る。前述
したシングアラウンド部3もこのインターフェイス7を
介して他の部分と信号の受授が行なわれる。インター7
エイス7に接続されているファンクション設定器13は
、この装置の動作を設定する設定装置で温gTのみを計
数表示する機能、音速Vのみを計測表示する機能および
これ等の測定値により本発明による装置の本来の目的で
ある濃度Nを算出し表示する機能を設定する。前述した
音速(V)を決定するために必要な定gLoおよびτ0
は、それぞれインターフェイス・7に接続されているb
設定器11シよびτ0設定器12により入力される。中
央処理装置8はファンクション設定913により設定さ
れた機能を実行する命令および後述する演算処理を実行
する中央処理装置である。’RAM9は演算の過程にお
いて必要な演算結果などを一時記憶する一時記憶装置で
ある。測定値、および演算結果はインターフェイス7を
介して出力バッファ14に入力され、表示器17JCよ
り7デ)ジョン設定器13により指 那定され九表示が
行なわれる。なお出力バッファ14から出力回路18に
、デジタル出力およびD/A変換器xs、レベルシフト
部16を介してアナログ出力を取り出すことができる。
これ等の出力は被測定溶液の自動制御その他の制御情報
として利用できる。表示器17および出力回路18は1
本装置の出力装置を形成している。
として利用できる。表示器17および出力回路18は1
本装置の出力装置を形成している。
次に第2図から第7図を参照して前記実施例装置の動作
および演算処理の過程を詳しく説明する。
および演算処理の過程を詳しく説明する。
第2図は前記実施例装置の主流れ図(Generalf
low chart )である。電源を投入して、この
装置の実行すべきファンクションをファンクション設定
器13で設定する。音速(v)または濃度(N)を測定
するときには、LoおよびτOを前述した設定器11.
12で設定する。
low chart )である。電源を投入して、この
装置の実行すべきファンクションをファンクション設定
器13で設定する。音速(v)または濃度(N)を測定
するときには、LoおよびτOを前述した設定器11.
12で設定する。
この状態でスタート(Zoo)させると、第2図に示す
ようにイニシャライズ(200)が行なわれる。
ようにイニシャライズ(200)が行なわれる。
イニシャライズ(20G)のステップは、第3図に詳し
く示すように、スタックポインタの設定(201)、入
出力ポートの設定(202)、 ワークエリアクリヤー
(20B)が行なわれる。次いで変数設定(3001が
行なわれる。
く示すように、スタックポインタの設定(201)、入
出力ポートの設定(202)、 ワークエリアクリヤー
(20B)が行なわれる。次いで変数設定(3001が
行なわれる。
変数の設定のステップ(3oo)では、第4図に示すよ
うに先に設定器11.32で設定された遅延時間τ0の
読み込み(301)、伝播距@bの読み込み(302)
、およびz x Lo値の計数(303)が行なわれる
。
うに先に設定器11.32で設定された遅延時間τ0の
読み込み(301)、伝播距@bの読み込み(302)
、およびz x Lo値の計数(303)が行なわれる
。
次いでどのファンクションが設定されているかKより、
温度(T)処理サブルーチン、音速(V)処理サブルー
チン、濃度(N)処理ルーチンのいずれかが実行される
。温度(T)処理サブルーチン(soo)は、#E11
に示すA/Dコンバータ6から、ディジタル化された温
度情報を入力しく500)。
温度(T)処理サブルーチン、音速(V)処理サブルー
チン、濃度(N)処理ルーチンのいずれかが実行される
。温度(T)処理サブルーチン(soo)は、#E11
に示すA/Dコンバータ6から、ディジタル化された温
度情報を入力しく500)。
メモリーバッファーに格納する(503)というルーチ
ンを繰り返し実行し、常に最新の温i[″(T)の情報
をメモリバッファーに提供している。
ンを繰り返し実行し、常に最新の温i[″(T)の情報
をメモリバッファーに提供している。
音速V処理サブルーチア(6oo)はデータP(第10
図のパルスqgTの712に対応する)を演算部に入力
しく602)、前にメモリバッファーに入力されている
LO2τ0を用いて2L)< P−τ。)の値を計算(
603) l、て、結果をメモリバッファーに格納する
(6G4)という手順を繰り返し実行する。
図のパルスqgTの712に対応する)を演算部に入力
しく602)、前にメモリバッファーに入力されている
LO2τ0を用いて2L)< P−τ。)の値を計算(
603) l、て、結果をメモリバッファーに格納する
(6G4)という手順を繰り返し実行する。
濃度(N)処理のルーチン()OO)は第7図に示され
ている。このルーチンでは前記音速(V)処理サブルー
チン(600)、温度処理ナブルーチ/(SOO)が利
用京れる。まず音速(V)処理サブルーチン(SOO)
の実行によって得られた音速(V)の値を10進→16
進変換を行なう(701)。また温疲処理サブルーチン
(SOO)の実行により得られた温度Tの値を10進→
16進変換する(702)。
ている。このルーチンでは前記音速(V)処理サブルー
チン(600)、温度処理ナブルーチ/(SOO)が利
用京れる。まず音速(V)処理サブルーチン(SOO)
の実行によって得られた音速(V)の値を10進→16
進変換を行なう(701)。また温疲処理サブルーチン
(SOO)の実行により得られた温度Tの値を10進→
16進変換する(702)。
次に前記変換されたV、TおよびROMl0に記憶され
ている定数amから濃[Nを計算する(703)。そし
て濃度の値を16進1G進変換しくフ04)その結果を
メモリーバッフデアリヤ に格納する。このようにして
得られた(V)、(T)。
ている定数amから濃[Nを計算する(703)。そし
て濃度の値を16進1G進変換しくフ04)その結果を
メモリーバッフデアリヤ に格納する。このようにして
得られた(V)、(T)。
(N)は、指定されたファンクションに従って。
表示(80G)が表示器17で行なわれる。
前述し九NaC11水溶液についてすでに知られている
数種類のモル濃gNiの溶液について、種々の温度につ
いて、前記測定装置により測定した結果の濃度NiMを
実測された速度(V)とともに別表3に示しである。別
表3からN1とNjMは完全に一致していることが理解
できる。
数種類のモル濃gNiの溶液について、種々の温度につ
いて、前記測定装置により測定した結果の濃度NiMを
実測された速度(V)とともに別表3に示しである。別
表3からN1とNjMは完全に一致していることが理解
できる。
本発明による装置は以上説明したように、被測定溶液の
濃度をリアルタイムで表示または出力できかつ高い精度
が得られるので、工業的プロセスに良好に応用できる。
濃度をリアルタイムで表示または出力できかつ高い精度
が得られるので、工業的プロセスに良好に応用できる。
前記装置につき被測定溶液をNaCIt水溶液にした場
合について詳しく説明したが次の各種の溶液等について
濃度を測定できる。
合について詳しく説明したが次の各種の溶液等について
濃度を測定できる。
(へ)各種水溶液
←)各種非水溶液、例えばアミンのアルコール溶液
(ハ)油脂類1例えば・プーン油、オリーブ油なお、ス
ラリー状のものについての濃度(例えば重量襲表示)の
測定も可能である。
ラリー状のものについての濃度(例えば重量襲表示)の
測定も可能である。
したがって、本発明による装置は、無機、有機のプラン
ト、食品加工工場などに広く応用できる。
ト、食品加工工場などに広く応用できる。
別表−1
別表 2
別表−3
第1図は本発明による装置の実施例を示すブロック図、
第2図、第3図、第4図、第5図。 第6図シよび第7図は前記装置の動作を説明するための
流れ図、第8図A、第8図Bおよび第8図Oは本発明に
よる装置で用いる超音波送受信部の構成を示す図、第9
図は感温センナの実施例を示す図、第10図はシングア
ラウンド方式を説明するためのグラフである。 l・・・被測定溶液 2・・・超音波送受波器3・・
・シングアラウンド部−4・・・温度センサ5・・・温
度計測部 6・・・A/D変換器7・・・インターフ
ェイス 8・・・中央処理装置9・・・RAM
lo・・・ROM11・・・Lo設定器 12・・
・τ0設定器13・・・ファンクッション設定置 14・・・出力バッファ 15・・・D/A変換器1
6・・・レベルシフト部 17・・・表示器18・・
・出力回路 第1図 16図 オフ図 才8図
第2図、第3図、第4図、第5図。 第6図シよび第7図は前記装置の動作を説明するための
流れ図、第8図A、第8図Bおよび第8図Oは本発明に
よる装置で用いる超音波送受信部の構成を示す図、第9
図は感温センナの実施例を示す図、第10図はシングア
ラウンド方式を説明するためのグラフである。 l・・・被測定溶液 2・・・超音波送受波器3・・
・シングアラウンド部−4・・・温度センサ5・・・温
度計測部 6・・・A/D変換器7・・・インターフ
ェイス 8・・・中央処理装置9・・・RAM
lo・・・ROM11・・・Lo設定器 12・・
・τ0設定器13・・・ファンクッション設定置 14・・・出力バッファ 15・・・D/A変換器1
6・・・レベルシフト部 17・・・表示器18・・
・出力回路 第1図 16図 オフ図 才8図
Claims (4)
- (1)被測定溶液内に支持される超音波送波器と、前記
送波器に対して一定の伝達距離を保って支持されている
超音波受波器と、前記送波器を駆動し受信波を増幅する
超音波回路と、伝播時間と前記伝播距離から伝播速度(
V)を演算する速度演算回路と、被測定溶液内の温度(
T)を検出する温度センナと、溶液中の温度(T)と超
音波の伝播速度(V)と溶液の濃jfNとの関係N、、
F(T、V)を示す関数が記憶されている記憶回路と、
前記温度センナの出力(T)と速度演算回路出力(V)
から、前記F(T、V)を参照して濃tLNを演算する
濃度演算回路と、前記演算回路の出力を出力する出力装
置から構成した超音波濃[111定装置。 - (2)前記関数N=F(T、V)は多次多項式零または
正の整数)であり、定数asが前記記憶回路に記憶され
ている特許請求の範囲第1項記載の超音波濃度測定装置
。 - (3)前記多次多項式は測定対象がNaC1溶液である
ときは、Nx a6+aIT +azV+a3T”+
aaTV+ aHV”+ aaT”V +’ayTV”
十asT”V2である特許請求の範囲第2項記載の超音
波濃度測定装置。 - (4)前記超音波回路はシングアラウンド回路である特
許請求の範囲第1項記載の超音波一度測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56176642A JPS5877656A (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | 超音波濃度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56176642A JPS5877656A (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | 超音波濃度測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5877656A true JPS5877656A (ja) | 1983-05-11 |
JPH048746B2 JPH048746B2 (ja) | 1992-02-18 |
Family
ID=16017144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56176642A Granted JPS5877656A (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | 超音波濃度測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5877656A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60222748A (ja) * | 1984-04-20 | 1985-11-07 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 比重測定方法及びその装置 |
JPS60222763A (ja) * | 1984-04-20 | 1985-11-07 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 血清総蛋白質濃度測定方法及びその装置 |
JPS6150062A (ja) * | 1984-08-20 | 1986-03-12 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 浸透圧測定方法及びその装置 |
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