JPS603616B2 - 速度測定装置 - Google Patents
速度測定装置Info
- Publication number
- JPS603616B2 JPS603616B2 JP54077573A JP7757379A JPS603616B2 JP S603616 B2 JPS603616 B2 JP S603616B2 JP 54077573 A JP54077573 A JP 54077573A JP 7757379 A JP7757379 A JP 7757379A JP S603616 B2 JPS603616 B2 JP S603616B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- circuit
- fluid
- measured
- ultrasonic
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- Expired
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、相対的に移動する一方の物体から得られるラ
ンダム信号の自己相関関数が、相対速度に対応したェク
スポーネンシャルな関数であることを利用した速度測定
装置に関するものである。
ンダム信号の自己相関関数が、相対速度に対応したェク
スポーネンシャルな関数であることを利用した速度測定
装置に関するものである。
本発明の目的は、構成が簡単なこの種の速度測定装置を
実現しようとするものである。第１図は本発明の一実施
例を示す構成ブロック図である。
実現しようとするものである。第１図は本発明の一実施
例を示す構成ブロック図である。
ここでは管路内を流れる流体の流速を測定する場合を例
にとつて説明する。図において、１は被測定流体が流れ
ている管路、２はこの管路の管肇に取付けた超音波送信
器、３は超音波受信器で、被測定流体を横切って超音波
送信器２と対億している。被測定流体を横切って伝播す
る超音波信号は、被測定流体中に存在する小渦やゆらぎ
等に対応したランダム信号を検出する役目をしている。
４は超音波送信器２を駆動する発振器、５は超音波受信
器３からの信号と発振器４からの信号とを入力とし、両
信号の位相差を検出する位相差検出器で、ここでは復調
器としての作用も行なっている。
にとつて説明する。図において、１は被測定流体が流れ
ている管路、２はこの管路の管肇に取付けた超音波送信
器、３は超音波受信器で、被測定流体を横切って超音波
送信器２と対億している。被測定流体を横切って伝播す
る超音波信号は、被測定流体中に存在する小渦やゆらぎ
等に対応したランダム信号を検出する役目をしている。
４は超音波送信器２を駆動する発振器、５は超音波受信
器３からの信号と発振器４からの信号とを入力とし、両
信号の位相差を検出する位相差検出器で、ここでは復調
器としての作用も行なっている。
６は位相差検出器５からの検出信号ｅを適当な周期でサ
ンプリングするサンプリング回路、７はこのサンプリン
グ回路の出力信号を適当な時間、例えば２ｈｓ遅延させ
る遅延回路、８は遅延回路７によって遅延された信号ｅ
とサンプリング回路６からの信号（遅延しない信号）ｅ
とを掛算する掛算回路である。
ンプリングするサンプリング回路、７はこのサンプリン
グ回路の出力信号を適当な時間、例えば２ｈｓ遅延させ
る遅延回路、８は遅延回路７によって遅延された信号ｅ
とサンプリング回路６からの信号（遅延しない信号）ｅ
とを掛算する掛算回路である。
９は積算回路で、例えば１ワード分のメモリ回路で構成
されており、雛算回路８からの掛算結果をＮ回積算する
。
されており、雛算回路８からの掛算結果をＮ回積算する
。
サンプリング回路６、遅延回路７、掛算回路８および積
算回路９は、位相差検出回路５からのランダム信号ｅの
自己相関値のｘｘ（２ｈｓ）を求める回路を構成してい
る。１０は積算回路９の積算結果をアナログ信号に変換
するＤ／Ａ変換器、１１はｌｏ髪変換回路である。
算回路９は、位相差検出回路５からのランダム信号ｅの
自己相関値のｘｘ（２ｈｓ）を求める回路を構成してい
る。１０は積算回路９の積算結果をアナログ信号に変換
するＤ／Ａ変換器、１１はｌｏ髪変換回路である。
このように構成した装置の動作を次に説明する。
発振器４からの信号によって超音波送信器２を駆動する
と、ここから被測定流体中に超音波信号が出射され、こ
の超音波信号は超音波受信器３によって受信される。こ
こで被測定流体中を伝播する超音波信号は、その伝播方
向（ここでは被測定流体の流れ方向と直角な方向）の流
れ成分を含む流れ固有の乱れやらぎに対応して変調され
る。位相差検出器５は、超音波受信器３からの受信信号
と発振器４からの信号とを入力とし、両信号の間の位相
差を検出するとともに復調し、その出力端に第２図に示
すような被測定流体中に存在する乱れやゆらぎの大きさ
に対応するランダム信号ｅを得ることができる。ここで
、このようにして被測定流体から得られたランダム信号
ｅの周波数スベクトラムを分析してみると、その帯城幅
が第３図に示すように同一管径のもとで被測定流体の流
速Ｖに関連して制限されていることが判明した。
と、ここから被測定流体中に超音波信号が出射され、こ
の超音波信号は超音波受信器３によって受信される。こ
こで被測定流体中を伝播する超音波信号は、その伝播方
向（ここでは被測定流体の流れ方向と直角な方向）の流
れ成分を含む流れ固有の乱れやらぎに対応して変調され
る。位相差検出器５は、超音波受信器３からの受信信号
と発振器４からの信号とを入力とし、両信号の間の位相
差を検出するとともに復調し、その出力端に第２図に示
すような被測定流体中に存在する乱れやゆらぎの大きさ
に対応するランダム信号ｅを得ることができる。ここで
、このようにして被測定流体から得られたランダム信号
ｅの周波数スベクトラムを分析してみると、その帯城幅
が第３図に示すように同一管径のもとで被測定流体の流
速Ｖに関連して制限されていることが判明した。
また、このランダム信号の自己相関関数をいくつかの流
速Ｖについて測定したところ、第４図に示すように流速
に対応したェクスポーネンシャル関数であることも分か
った。これらの特性から実験的に、被測定流体から得ら
れるランダム信号の自己相関関数のｘｘ（７）は次式で
表わすことができる。の××（７）＝ｅＸｐ（一ＱＶ７
） （１）ただし、７は遅延時間、Ｑは管径の大
きさによって決まる値であって、大口径となるほどＱの
値は小さくなる。
速Ｖについて測定したところ、第４図に示すように流速
に対応したェクスポーネンシャル関数であることも分か
った。これらの特性から実験的に、被測定流体から得ら
れるランダム信号の自己相関関数のｘｘ（７）は次式で
表わすことができる。の××（７）＝ｅＸｐ（一ＱＶ７
） （１）ただし、７は遅延時間、Ｑは管径の大
きさによって決まる値であって、大口径となるほどＱの
値は小さくなる。
例えば、口径班の場合、Ｑの値は１．４となる。第４図
の自己相関関数曲線において、例えば遅延時間７＝がｓ
の点にのみ着目すると、自己相関関数値のｘｘ（２ｈｓ
）と流速Ｖとは次のような値となる。の××（２ｈＳ）
＝０．７８→Ｖ＝０．９ｈ／Ｓ■ｘｘ（２ｈｓ）＝０．
５３→Ｖ＝２．３ｈ／ｓのｘｘ（狐ｓ）＝０．２８一Ｖ
＝４，肌／ｓ第１図回路において、サンプリング回路６
、遅延回路７、鶏算回路８および積算回路９は、自己相
関関数のｘｘ（ａｈｓ）の値を求める回路を構成してお
り、積算回路９の出力端からのｘｘ（２ｈｓ）の値が出
力される。
の自己相関関数曲線において、例えば遅延時間７＝がｓ
の点にのみ着目すると、自己相関関数値のｘｘ（２ｈｓ
）と流速Ｖとは次のような値となる。の××（２ｈＳ）
＝０．７８→Ｖ＝０．９ｈ／Ｓ■ｘｘ（２ｈｓ）＝０．
５３→Ｖ＝２．３ｈ／ｓのｘｘ（狐ｓ）＝０．２８一Ｖ
＝４，肌／ｓ第１図回路において、サンプリング回路６
、遅延回路７、鶏算回路８および積算回路９は、自己相
関関数のｘｘ（ａｈｓ）の値を求める回路を構成してお
り、積算回路９の出力端からのｘｘ（２ｈｓ）の値が出
力される。
この回路において遅延時間７は２ｈｓで一定であり、ま
たＱの値も管径が同一のもとでは一定であるから、【１
｝式は｛２）式の通りとなる。■ｘｘ（７）＝ｅｘｐ（
−Ｋ・Ｖ） ■ただしＫ＝Ｑ・丁（一定）ｌｏ髪
変、換回路１ １は■式においてのｘｘ（丁）から流速
Ｖの値を得るもので、この回路の出力端子ＯＵＴから流
速Ｖに対応した信号を得ることができる。
たＱの値も管径が同一のもとでは一定であるから、【１
｝式は｛２）式の通りとなる。■ｘｘ（７）＝ｅｘｐ（
−Ｋ・Ｖ） ■ただしＫ＝Ｑ・丁（一定）ｌｏ髪
変、換回路１ １は■式においてのｘｘ（丁）から流速
Ｖの値を得るもので、この回路の出力端子ＯＵＴから流
速Ｖに対応した信号を得ることができる。
このような装置によれば、原理的に被測定流体から得ら
れるランダム信号の自己相関を利用するものであるが、
ひとつの遅延時間の点だけしか演算する必要がないので
、全体構成が簡単であるうえに、従来公知の相関式流量
計のように相関関数のピーク値を求めたり、このピーク
位置から流速を演算したりする必要はなく、ｌｏｇ変換
回路の出力端から被測定流体の流速に対応した信号を得
ることができる。
れるランダム信号の自己相関を利用するものであるが、
ひとつの遅延時間の点だけしか演算する必要がないので
、全体構成が簡単であるうえに、従来公知の相関式流量
計のように相関関数のピーク値を求めたり、このピーク
位置から流速を演算したりする必要はなく、ｌｏｇ変換
回路の出力端から被測定流体の流速に対応した信号を得
ることができる。
第５図は本発明の他の実施例の構成図である。
この実施例では被測定流体中に互に近接して並ぶ２本の
超音波伝播経路Ｐ，，Ｐ２を形成し、被測定流体から２
つのランダム信号Ｎ，，Ｎ２を得るようにし、両信号の
間の位相差信号ｅを遅延時間が丁の自己相関計７０に入
力させたものである。この実施例によれば、ランダム信
号Ｎ，，Ｎ２に同相で混入している例えば管路振動等の
影響を除去できる効果がある。なお、上記の各実施例で
はいずれも管路内を流れる流体の流速を測定する場合を
例にとって説明したが、対象の空間周波数が一定帯城で
あれば鉄板や紙の移動速度の測定や、自動車や航空機の
移動速度の検出等にも適用できる。
超音波伝播経路Ｐ，，Ｐ２を形成し、被測定流体から２
つのランダム信号Ｎ，，Ｎ２を得るようにし、両信号の
間の位相差信号ｅを遅延時間が丁の自己相関計７０に入
力させたものである。この実施例によれば、ランダム信
号Ｎ，，Ｎ２に同相で混入している例えば管路振動等の
影響を除去できる効果がある。なお、上記の各実施例で
はいずれも管路内を流れる流体の流速を測定する場合を
例にとって説明したが、対象の空間周波数が一定帯城で
あれば鉄板や紙の移動速度の測定や、自動車や航空機の
移動速度の検出等にも適用できる。
なお、自動車や航空機の移動速度の検出を行なう場合、
ランダム信号としては道路表面や地表からの反射光を用
いることとなる。また、相対的に移動する一方からのラ
ンダム信号を検出する手段としては、超音波信号を利用
する場合の他、光信号や熱信号等を利用してもよい。以
上説明したように、本発明によれば全体構成の簡単な速
度測定装置が実現できる。
ランダム信号としては道路表面や地表からの反射光を用
いることとなる。また、相対的に移動する一方からのラ
ンダム信号を検出する手段としては、超音波信号を利用
する場合の他、光信号や熱信号等を利用してもよい。以
上説明したように、本発明によれば全体構成の簡単な速
度測定装置が実現できる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図はランダム信号の一例を示す波形図、第３図はランダ
ム信号の周波数スベクトラムを示した線図、第４図はラ
ンダム信号の自己相関関数を示す線図、第５図は本発明
の他の実施例を示す構成ブロック図である。 １・・・・・・管路、２・・・・・・超音波送信器、３
・・・・・・超音波受信器、４…・・・発振器、５・・
・・・・位相差検出器、６・・・・・・サンプリング回
路、７・・・・・・遅延回路、８・・・…掛算回路、９
・・・・・・積算回路、１０・・・・・・Ｄ／Ａ変換器
、１ １・・・・・・ｌｏ髪変、換回路。 〆′図〆Ｚ図 〆３図 〆４図 オＪ図
図はランダム信号の一例を示す波形図、第３図はランダ
ム信号の周波数スベクトラムを示した線図、第４図はラ
ンダム信号の自己相関関数を示す線図、第５図は本発明
の他の実施例を示す構成ブロック図である。 １・・・・・・管路、２・・・・・・超音波送信器、３
・・・・・・超音波受信器、４…・・・発振器、５・・
・・・・位相差検出器、６・・・・・・サンプリング回
路、７・・・・・・遅延回路、８・・・…掛算回路、９
・・・・・・積算回路、１０・・・・・・Ｄ／Ａ変換器
、１ １・・・・・・ｌｏ髪変、換回路。 〆′図〆Ｚ図 〆３図 〆４図 オＪ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 相対的に運動する一方の側から高域制限されたラン
ダム信号を得、このランダム信号の自己相関関数の特定
の遅延時間に対応する値を対数変換し、相対速度を知る
ようにした速度測定装置。 ２ 相対的に運動する一方の側は管路内を流れる流体で
あって、この流体中に超音波信号を伝播させてランダム
信号を検出するようにした特許請求の範囲第１項記載の
速度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54077573A JPS603616B2 (ja) | 1979-06-21 | 1979-06-21 | 速度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54077573A JPS603616B2 (ja) | 1979-06-21 | 1979-06-21 | 速度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS562567A JPS562567A (en) | 1981-01-12 |
| JPS603616B2 true JPS603616B2 (ja) | 1985-01-29 |
Family
ID=13637738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54077573A Expired JPS603616B2 (ja) | 1979-06-21 | 1979-06-21 | 速度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS603616B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6823716B2 (en) * | 2002-11-18 | 2004-11-30 | Southwest Research Institute | Device for precision measurement of speed of sound in a gas |
| JP5590875B2 (ja) * | 2009-12-18 | 2014-09-17 | 三菱重工業株式会社 | 流量測定装置及び流速測定装置 |
-
1979
- 1979-06-21 JP JP54077573A patent/JPS603616B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS562567A (en) | 1981-01-12 |
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