JPS61107109A - 細長い対称物の断面太さを少なくとも近似的に求めるための方法と装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 繊維工業における系、ローピング、スライパや、ケーブ
ルあるいはフィラメントのような細長い対称物の断面太
さを求めるための方法や装置については多くのものが公
知である。これらは色々な物理的原理にもとづいており
、特に適しているとされているものに光電式、電気容量
式などがあり、最近に至り電気音響式なども提案され、
多様な測定システムを生んでいる。

しかし上述の電気音響式方法は、音響場の制御と障害の
ない伝播に影響する被検体から得られる変動の評価につ
いて、より効果的な配列に対してさらに強力な研究が必
要とされるため、広く受は入れられるに至っていない。

〔従来の技術〕

繊維、特に糸、ローピング、スライパやケーブルまたは
フィラメントのごとき細長い対Ｓ物で音響場に影響を与
えるごとくした最初の提案はスイス特許第５１５４８７
号（米国特許第３７５０４６１号、日本特許第１４８４
１０７号、ｌＮ１３１３１４に対応する）に見られる。

ここでは細長い対１［（以下被検体と呼ぶ）は定常波の
節または、腹の領域を通過し、この定常波は共振器中を
伝播し、被検体に向！Ｉゴられる。被検体の存在は定常
波の受信部に到達した点での伝播時間や位相に影響し、
この変化の大きさから（障害をうけぬ伝播時との比較に
より）被検体の断面太さを求めることができる。この原
理をさらに発展したものが、スイス特許第５４３０７５
号明細書（米国特許第３８５４３２７号明細書、特許第
１０１５４５１号明細書に対応）で示されている。この
方法は被検体は２つの周波数、例えば基本周波数とその
倍振動の重畳した音響場を通過する。原理的には１つの
周波数で充分であるが、温度効果と汚れの沈積効果を補
償するため、第２の周波数を用いることが推賞されてい
る（温度変化と起りうる共振器壁への汚れの集積は、２
つの周波数に相対的にほば同程度に彫金する）。２つの
周波数は音響発生器から同時に放射されてもよいし、音
響発生器の所の切換器で間けつ的に放射されてもよい。

原理的には１つの周波数だけで測定してよい。第２の周
波数は干渉証を補償するためにののみ用いられ、この変
化は通常ゆっくりしている。

音響発信器または音響受信器として働く電気音響変換器
は平面上に配置され、両者間の空間は大気に開かれてい
る。したがって定常波中の音圧は周囲の大気圧に関連す
る。

またこの方法と、それにもとづく装置はその適用が制限
される。ｇ績技術においては１つ・の工程から次の工程
・へ８１ｍ試料は圧搾空気でダクト中を輸送され・繊重
量の測定や断面太さの測定は他の場所に測定ユニットを
設置できないので、ダクト領域中で行なわねばならない
。しかし圧搾空気の使用は上記のような側面の開いたテ
ストユニット中を被検体を通すことを不可能とする。

また上述の原理で働く測定ユニットは直接生産機台にと
りつけて適用することはできない。

測定ユニットはさけがたい機台振動で動揺され、特に高
感度の変換器として構成せねばならない音響受信器は振
動に反応しないようなものは存在しない。

〔発明が解決しようとする問題点〕 最新のものとして上記した開発にもとづく測定ユニット
は、したがって障害をうけない場所（例えば試験室）に
設置された測定装置にしか使用できず、試験試ａは雛れ
た生産ラインから抽出してこなければならない。しかし
ながら最新技術の要求は、必要なチェックを行ない、テ
スト結果をもとに遅滞なく機能を調整できるよう直接生
産過程中常時監視できることである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこれらの要求を考慮し、特許請求の範囲１ない
し４項にのべる特徴を有する方法に関し、また特許請求
の範囲５ないし８項の特徴を有する装置に関する。

〔実施例〕

以下添付の図を用い本発明の内容を詳述する。

第１図において２は全側面を遮弊された音響チェンバで
ある。細長い！ａ錐の系、ケーブルあるいはフィラメン
トのような形態をとる被検体は上記チェンバ中を紙面に
垂直に通過する。もちろん音響チェンバの前およびうし
ろの紙面に平行な壁面には被検体の通過のための適当な
開口が設けである。該開口は音響チェンバ中の定常波の
形成を制限しない。

音響チェンバ２の相対向する壁面７−ヒに音源３例えば
ラウドスピーカと、音響レシーバ、例えばマイクロフォ
ンがビルトインされる。音源３が壁間距離ｄに対しある
比を有する波長入（空気中）の音響周波数で働くと、音
響チェンバ中に定常波が形成される。波長入が距ａｄの
２倍である時、壁面においては振動の節が、また中央（
ｄ／２）の点では振動の腹が形成される（曲線ａ）、振
動数が倍となると（すなわち波長入が半分となると）λ
＝ｄで、定常波は節が０　、　ｄ／２　、　ｄの点、腹
が１／４　ｄ　、　３／４　ｄにある曲線すのごとくな
る。被検体は公知の通りレシーバ４に発生する信号を変
え、障害のない信号と比較しての変化から振動および／
または位相および／または伝播時間を評価することによ
って被検体の大きさが求められる。

スイス特許第５４３０７５号明細書で既に述べられてい
るごとく、包括的評価を行なうためには少なくとも２つ
の周波数が必要であり、被検体は一方の周波数の節に、
また他方の周波数の腹に位置せしめるようにする。この
ため少なくとも近似的に偶数比の周波数を用いるのが有
利である。

第３図に１つの例を示す。対向する音響エミッタ３と音
響レシーバ４、および音響エミッタ５と音響レシーバ６
がそれぞれ協働する。これらは音響チェンバ２の２つの
面７と８に配置されている。音響エミッタ３は定常波ａ
を発生し、音響エミッタ６はａに直角な定常ｇｂを生ず
る。

中央部を通過する被検体は波すの量少圧（速度最大）の
点で、波ａの最大圧（最少速度）の点に位置する。

はじめにのべたごとく、２つの周波数を用いると妨害、
例えば温度の２響や汚れの集積を補償するのに有利であ
る。音響チェンバの温度分布が均一であるならば、２つ
の振動の方向が異なっていても、温度の影響を補償する
ことは可能である。しかし例えば音響チェンバの壁上の
汚れの集積に対しては状況は異なる。これらは２つの周
波数の振動に対して同一の影響を示さない、もし振動が
同一方向であるならば、壁上の存在するであろういかな
る汚れの集積も２つの周波数に対して同等の影響を与え
る。

音響チェンバ２は必ずしも矩形断面をしている必要はな
い。例えば第４図に示すような異った断面でも良い。こ
の事は例えば構造上の理由で有利である。

第４図には同時にエミッタ３，６とレシーバ４゜５の異
った形態も示しである。エミッタ３，６は平行に配置さ
れ、基本振ｍａを生ずるように働く。この基本振動は同
時に第２の周波数と重畳させることができ、調波すを生
じさせることができる。レシーバ４、５も平行にするこ
とができ、基本波ａの圧力信号をエミッタ信号に対し逆
相（１８０’）で、また調波すは同相（すなわち２×１
８０°フエーズシフト）で受信する。

かかる電子音１＃測定ユニツトを生産様に取りつけると
機台振動による揺れが経験される。実際上振動に対し反
応しない音響レシーバは存在しない。音響レシーバの振
動に対する感じやすさは特に振動が変換器膜に垂直な方
向の時著しい。第２図に示した実施例では、２ケの音響
レシーバ４、５が対向して配置されている。これらレシ
ーバが同じ極性をもち並列につながれていると、機台振
動により生ずる信号は消すことができ、−万長軸方向に
おける固有振動の音波は同相となり、したがって加算さ
れる。

干渉は測定ユニットの外部の雑音でも起りうる。この場
合もマイクロフォンの配置を適切にすれば補償は可能で
ある。これに対する１つの実施例を第６図に示す。マイ
クロフォン４．５は実際上共振器の反対側に配置される
。基本波で作動する時量大圧力点はマイクロフォン４、
５に対しては逆相となる。これらはまた逆相接続をする
ことが可能である。外部雑音は２つのマイクロフォンに
は同相で入ってくる。マイクロフォンは逆相接続されて
いるので干渉雑音は受信されないことになる。マイクロ
フォンに適用される配置は干渉を与えうる振動や雑音が
最も良く補イαできるよう最終用途に合致せしめるべき
である。

スイス特許第５．４３０７５号に説明された対向した音
響パネルで上、下が開放された配置によれば、音源と音
響レシーバの間隔に対し整数比の半波長より成る定常波
のみを作る事ができる。

全面を遮弊した音響チェンバをもつ本発明の方法によれ
ば音響チェンバ中に、モードと呼ばれる特別な振動条件
を発生させることも可能となる。このようなモードの形
成は公知であり、例えば下記の文獣に見られる。

フィリップス・エム・モース、ケー・ウノ・インガード
「理論音響学」、１９６８年マグロヒル社発行４６７　
Ｓ−５２２および５４４〜５７６ページ、ベルクマン・
シエーフエル「実験物理学教科書」第１巻、１９７４年
ヴアルテノいデ・グルムテル・ウド・カンパニ社発行４
９２〜５０４ページ問題は音響チェンバの寸法と音響エ
ミッタ３または３，６で放射される周波数を被検体１が
音響レシーバ４または４、５で受信される信号に最大の
影響を与えうるよう適合させることである。

可能な実施例を第５図に示す。音響エミッタ３はいわゆ
る混合振動モードを生じ、その振動の方向°は矢印９で
示す。音響レシーバ４では波射信号と同相の信号が生ず
る。被検体は１つの圧力と速度最小点に位置され、した
がってモードの固有周波数には実際上何の変化も与えな
い。

別の音響レシーバ５は圧力最か点に配置され実際上信号
を生じない。さて音響エミッタ３はここで第１高調波が
長軸方向に起るよう作動される。そうすると被検体は圧
力最大点（すなわち速度最小点）に位置することとなり
、音響レシーバ５はこの振励状態の信号にのみ感応する
ことになる。

第７図は第３図または第１図による共振器の他の形式を
示す。ここで被検体ｌは音響チェンバ２の１つの周辺壁
８に沿って、すなわち壁に接して通過する。実際上は被
検体を音響チェンバの中央を過度に張力を与えることな
く浮かして通過させることは困難なので、第７図の被検
体位置は通常の配置となろう。音場に対する影響につい
ては、第５図で説明したと同じ事が適用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は遮弊された音各共振器（音響チェンバ）中の被
検体の基本的配置図、第２図は振動を補償するための音
響チェンバ共振器の一形式、第３図は異なった軸方向に
音響刺激を有する１つの音響チェンバ共振器中の被検体
を示す図、第４図は他の音響チェンバ共振器の実施例、
第５図、第６図は振動を補償するための音響チェンバ共
振器の実施形態、第７図は中心をずれて被検体が通過す
るごとくした第５図と同様な音響チェンバ共振器の実施
例である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　少なくとも１つの音響エミッタで放射され、少なく
   とも１つの音響レシーバで受信される音響エネルギを用
   い、被検体は上記音響エミッタと音響レシーバの間に導
   き音波の伝播に影響させるごとくしたものであつて、音
   響エミッタ（３、６）と音響レシーバ（４、５）は、全
   面を遮弊した音響チエンバ（２）上で作動し、被検体（
   １）は音響チエンバ（２）中を通過するごとくしたこと
   を特徴とする、細長い対称物、特に繊維工業における糸
   、ローピング、スライパやコードまたはフィラメントの
   断面太さを少なくとも近似的に求める方法。 ２　少なくとも２つの音響レシーバ（４、５）を、これ
   らに働く機械的震動は少なくとも部分的に排除するが、
   該レシーバに働く音波は加算されるごとく配置、接続し
   たことを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ３　第１の音場が音響チエンバ（２）の軸方向で、１つ
   の音響エミッタ（３）と、１つの音響レシーバ（４）の
   間で生成され、第２の音場が音響チエンバ（２）の軸方
   向に別の音響エミッタ（６）と音響レシーバ（５）の間
   で定常波として生ずることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項および第２項に記載の方法。 ４　音響チエンバ（２）中にモードを形成し、細長い被
   検体（１）が、少なくとも第１モードの１つの節を通り
   、かつ少なくとも第２モードの１つの腹を通過するごと
   く、音響エミッタ（３、６）を音響チエンバ（２）に作
   用せしめ、周波数を適合せしめることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 ５　全面を遮弊した音響チエンバ（２）中を被検体（１
   ）が通過し、音響エミッタ（３、６）と音響レシーバ（
   ４、５）を音響チエンバ（２）の壁上に配置し、音響チ
   エンバ（２）中に発生する振動の最大圧力点、または最
   小圧力点が被検体（１）の領域に生ずるごとき周波数と
   した特許請求の範囲第１項に記載の方法を実施するため
   の装置。 ６　少なくとも２ケの音響レシーバ（４、５）が設けら
   れ、これらに働く機械的振動が補償されるごとく配置し
   、接続されたことを特徴とする、特許請求の範囲第５項
   に記載の装置。 ７　音響チエンバ（２）は互いに平行な２つの壁面（８
   ）と、任意の形状の２つの側壁（７）をもつことを特徴
   とする、特許請求の範囲第５項に記載の装置。 ８　２つの側壁（７）は少なくとも半円形状をとること
   を特徴とする、特許請求の範囲第７項に記載の装置。