JPS5917784B2 - 超音波流速測定方式 - Google Patents
超音波流速測定方式Info
- Publication number
- JPS5917784B2 JPS5917784B2 JP52155611A JP15561177A JPS5917784B2 JP S5917784 B2 JPS5917784 B2 JP S5917784B2 JP 52155611 A JP52155611 A JP 52155611A JP 15561177 A JP15561177 A JP 15561177A JP S5917784 B2 JPS5917784 B2 JP S5917784B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow velocity
- transducer
- reflector
- measurement method
- velocity measurement
- Prior art date
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- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
- G01P5/245—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by measuring transit time of acoustical waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Multimedia (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超音波を利用して流体の流速の３次元成分と
方向を測定する方式に関するものである。
方向を測定する方式に関するものである。
一般に音波が流体を伝播するとき、音波の対地速度は流
速に影響される。これを利用して流速を測定するのが超
音波流速計で流速測定法としては、時間差法、シンク・
アラウンド法、位相差法等が知られている。しかしその
いづれの方法においても、送受波器の保持位置の変動は
誤差の原因となク、特に比較的小さな変化即ち流速の遅
い場合あるいは変化の小さい測定等においてはその精度
のｉ 保持が通常の方法では非常に困難となる。従来の
超音波流速計の一例を第１図に示す。第１図において送
受信部１よりの信号は送受波器Ａ２で音波に変換され矢
印ａ（又はａ′）の如く伝播し平板状の反射プレート３
により反射され矢印ｂ（又は１０ｂ’）の如く伝播して
、送受波器Ｂ４で受波され、電気信号に変換され送受信
部ＩＶＣ人力する。人力された信号は情報人力部５で増
幅処理される。演算処理部６は、前記信号を処理し、結
果を記録部Ｔに記録する。なお送受波器２、４及び反射
板３１５は全体が流体（海、川等）の中に配置される。
しかしながら第１図の従来の技術では、送受波器及び反
射板が図示のごとく細い棒により支えられているので、
送受波器の位置及び反射板の位置を精度よく保持するこ
とが困難であり、これらのｘ 素子の位置の変動は直ち
に測定誤差の原因となる。特に反射プレート３が平板状
であるので、素子の位置の変化により受波器が音波を受
波出来なくなることさえある。さらに、この従来技術で
は、土台に平行かつ送受波器Ａ、Ｂ、２、４ＶＣ平行な
−３方の流速しか測定できない。従つて本発明は従来の
技術の上記欠点を改善することを目的とし、その特徴は
送受波器を土台又は筐体に直接固定すること、及び反射
板として平板反射板の代わに曲面状反射板を用いること
、さ３０らに、流体の流速の水平成分と垂直成分の２成
分を測定できる１組の送受波器を２組用いることにより
、流体の流速の３次元成分とその方向を測定することに
ある。
速に影響される。これを利用して流速を測定するのが超
音波流速計で流速測定法としては、時間差法、シンク・
アラウンド法、位相差法等が知られている。しかしその
いづれの方法においても、送受波器の保持位置の変動は
誤差の原因となク、特に比較的小さな変化即ち流速の遅
い場合あるいは変化の小さい測定等においてはその精度
のｉ 保持が通常の方法では非常に困難となる。従来の
超音波流速計の一例を第１図に示す。第１図において送
受信部１よりの信号は送受波器Ａ２で音波に変換され矢
印ａ（又はａ′）の如く伝播し平板状の反射プレート３
により反射され矢印ｂ（又は１０ｂ’）の如く伝播して
、送受波器Ｂ４で受波され、電気信号に変換され送受信
部ＩＶＣ人力する。人力された信号は情報人力部５で増
幅処理される。演算処理部６は、前記信号を処理し、結
果を記録部Ｔに記録する。なお送受波器２、４及び反射
板３１５は全体が流体（海、川等）の中に配置される。
しかしながら第１図の従来の技術では、送受波器及び反
射板が図示のごとく細い棒により支えられているので、
送受波器の位置及び反射板の位置を精度よく保持するこ
とが困難であり、これらのｘ 素子の位置の変動は直ち
に測定誤差の原因となる。特に反射プレート３が平板状
であるので、素子の位置の変化により受波器が音波を受
波出来なくなることさえある。さらに、この従来技術で
は、土台に平行かつ送受波器Ａ、Ｂ、２、４ＶＣ平行な
−３方の流速しか測定できない。従つて本発明は従来の
技術の上記欠点を改善することを目的とし、その特徴は
送受波器を土台又は筐体に直接固定すること、及び反射
板として平板反射板の代わに曲面状反射板を用いること
、さ３０らに、流体の流速の水平成分と垂直成分の２成
分を測定できる１組の送受波器を２組用いることにより
、流体の流速の３次元成分とその方向を測定することに
ある。
以下図面により実施例を説明する。３５第２図において
、送受波器２と反射板３、及び送受波器４と反射板３、
の間の距離を１、音速をｃ、送受波器２と送受波器３と
の距離をｄとし、Ｖを流速、音波を送受波器２→反射板
３→送受波器４と伝搬させたときの伝搬時間をｔとする
とＺｌｔ− ．−． となり、逆方向の伝搬時間を
ｔ′とするとＴ２＝？となる。
、送受波器２と反射板３、及び送受波器４と反射板３、
の間の距離を１、音速をｃ、送受波器２と送受波器３と
の距離をｄとし、Ｖを流速、音波を送受波器２→反射板
３→送受波器４と伝搬させたときの伝搬時間をｔとする
とＺｌｔ− ．−． となり、逆方向の伝搬時間を
ｔ′とするとＴ２＝？となる。
これらの伝搬ｂ−１ｒ＾八ＱＯ
ｌｌＶＵ
時間の逆数の差は丁−］＝７Ｃ０Ｓθ＝７２Ｖと２１Ｚ
１１なｂ従つてｖ＝−Ｃ−一―）により流速が求められ
る。
１１なｂ従つてｖ＝−Ｃ−一―）により流速が求められ
る。
第３図は本発明による流速計の実施例を示し、筐体又は
土台１０の上に送受波器２及び４が直接固定される。
土台１０の上に送受波器２及び４が直接固定される。
曲面による反射面を有する反射板３は棒１１により土台
１０に固定される。土台１０の材質は送波器からの音波
が土台を介して受波器に伝播するのを防ぐために音響減
衰材料とするのが好ましい。土台１０は測定しようとす
る流体（例えば海、川等）の中に挿人される。第３図に
おいて、送受信部１よりの信号は送受波器２により音波
に変換され、該音波は曲面反射板３を介して送受波器４
に到達しここで電気信号に変換される。
１０に固定される。土台１０の材質は送波器からの音波
が土台を介して受波器に伝播するのを防ぐために音響減
衰材料とするのが好ましい。土台１０は測定しようとす
る流体（例えば海、川等）の中に挿人される。第３図に
おいて、送受信部１よりの信号は送受波器２により音波
に変換され、該音波は曲面反射板３を介して送受波器４
に到達しここで電気信号に変換される。
該信号は送受信部１に人力され情報人力部５で増幅処理
される。演算処理部６はこの信号を先に示した数式に従
つて演算処理し、結果は記録部７に記録される。従つて
土台１０を水平に保持したときは、第１図の場合には音
波は水平面内のみを伝播するのに対し、第３図の実施例
では音波は水平成分及び垂直成分の両方を有する。従つ
て、この実施例によれば、例えば陸地付近を流れる沿岸
流や海底等の底層流についての地形の関係や、水温の差
による対流などによつて、流速の垂直成分を無視できな
い場合に、水平成分に加えて垂直成分をも測定すること
ができる。以上説明したように、本発明では、平面状で
支柱のない送受波器の配置を平面でない反射板の採用に
よる位置変位に対する厳密さの要求の不要化によつて、
安定した測定が可能となり、製作の容易さと、調整の簡
易さが達成できるとともに、長期間安定した装置の作成
が可能となる利点がある。
される。演算処理部６はこの信号を先に示した数式に従
つて演算処理し、結果は記録部７に記録される。従つて
土台１０を水平に保持したときは、第１図の場合には音
波は水平面内のみを伝播するのに対し、第３図の実施例
では音波は水平成分及び垂直成分の両方を有する。従つ
て、この実施例によれば、例えば陸地付近を流れる沿岸
流や海底等の底層流についての地形の関係や、水温の差
による対流などによつて、流速の垂直成分を無視できな
い場合に、水平成分に加えて垂直成分をも測定すること
ができる。以上説明したように、本発明では、平面状で
支柱のない送受波器の配置を平面でない反射板の採用に
よる位置変位に対する厳密さの要求の不要化によつて、
安定した測定が可能となり、製作の容易さと、調整の簡
易さが達成できるとともに、長期間安定した装置の作成
が可能となる利点がある。
曲面反射板としての凸面状の反射板の使用は、波形を単
一化し、受信波形を整合する効果のあることが実験の結
果でも証明することができた。従つて、精度向上にも利
点がある。そして、流速の水平成分と垂直成分の２成分
を測定することができる。第４図は本発明による流速計
の別の実施例を示し、この実施例では平板状の土台の上
に２組の送受波器２，４及び２′，４′がもうけられ、
支柱１１により曲面反射板１１が支持される。
一化し、受信波形を整合する効果のあることが実験の結
果でも証明することができた。従つて、精度向上にも利
点がある。そして、流速の水平成分と垂直成分の２成分
を測定することができる。第４図は本発明による流速計
の別の実施例を示し、この実施例では平板状の土台の上
に２組の送受波器２，４及び２′，４′がもうけられ、
支柱１１により曲面反射板１１が支持される。
第３図の実施例では送受波器が１組のみ実装されている
ので、流速の水平方向については一方向の成分のみしか
測定することが出来ないが、第４図の実施例では、水平
成分と垂直成分を測定できる１組の送受波器を２組直交
させて用いているため、従つ：ニリニｚ″：工＝÷＝：
：？ｘらにこれから，流速の方向をも測定することがで
きる。
ので、流速の水平方向については一方向の成分のみしか
測定することが出来ないが、第４図の実施例では、水平
成分と垂直成分を測定できる１組の送受波器を２組直交
させて用いているため、従つ：ニリニｚ″：工＝÷＝：
：？ｘらにこれから，流速の方向をも測定することがで
きる。
本発明は、流体であれば海や川に限られることなく、気
体でも液体でも応用できるので、風速計、流速計として
利用することができる。
体でも液体でも応用できるので、風速計、流速計として
利用することができる。
又、音速計として利用することも可能である。安定性が
良く、感度が良いので、音速の変化を利用した温度計と
しても利用が可能である。そして特に、地形の関係や温
度差による対流などによつて垂直成分が無視出来ない場
合に、その垂直成分および直交する２方向の水平成分の
３次元成分について流速を測定することが出来、さらに
、流速の方向をも知ることが出来、従つて任意の方向の
流速について３次元成分および方向を測定することがで
きる。
良く、感度が良いので、音速の変化を利用した温度計と
しても利用が可能である。そして特に、地形の関係や温
度差による対流などによつて垂直成分が無視出来ない場
合に、その垂直成分および直交する２方向の水平成分の
３次元成分について流速を測定することが出来、さらに
、流速の方向をも知ることが出来、従つて任意の方向の
流速について３次元成分および方向を測定することがで
きる。
第１図は従来の超音波流速計の構成図、第２図は超音波
流速計の原理説明図、第３図は本発明による超音波流速
計の構成図、第４図は本発明による超音波流速計の別の
実施例ρ構成図である。
流速計の原理説明図、第３図は本発明による超音波流速
計の構成図、第４図は本発明による超音波流速計の別の
実施例ρ構成図である。
Claims (1)
- １ 流体中にもうけられる平面状の土台に間隔をおいて
超音波の送波器および受波器を２組直交させて固定し、
該平面と別の面に曲面状反射板をもうけ、送波器から反
射板を介して受波器に到る超音波の伝播時間により流体
の流速の３次元成分と方向を測定することを特徴とする
超音波流速測定方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52155611A JPS5917784B2 (ja) | 1977-12-26 | 1977-12-26 | 超音波流速測定方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52155611A JPS5917784B2 (ja) | 1977-12-26 | 1977-12-26 | 超音波流速測定方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5488170A JPS5488170A (en) | 1979-07-13 |
| JPS5917784B2 true JPS5917784B2 (ja) | 1984-04-23 |
Family
ID=15609797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52155611A Expired JPS5917784B2 (ja) | 1977-12-26 | 1977-12-26 | 超音波流速測定方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5917784B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6333464U (ja) * | 1986-08-21 | 1988-03-03 | ||
| JP5605704B2 (ja) * | 2010-12-27 | 2014-10-15 | 株式会社ソニック | ２次元超音波風速計 |
-
1977
- 1977-12-26 JP JP52155611A patent/JPS5917784B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5488170A (en) | 1979-07-13 |
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