JPS61175572A - 超音波式風向風速計 - 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〕 この発明は超音波を利用した風向風速計に関し、特に超
音波の送波および受波を行なう送受波素子に於ける先端
部分への塵埃付着防止に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、電子技術の発達に伴なって、風向および風速の測
定も電子化されている。そして、この風向および風速の
測定には、超音波の伝播速度が風速に影響されることを
利用した超音波式が主流となっている。

第３図は従来一般に用いられているとともに、気象研究
所報告第３３巻１号の第１〜１９頁に開示されている超
音波式風向風速計の一例を示す構成図である。同図に於
いて１ｍ、１ｂは互いに対向して設けられた超音波パル
ス送受用の送受波素子、２は信号処理回路であって、予
め定められた一定時間毎に送受波素子１ｍ、１ｂに対し
てパルス信号を交互に供給することによって超音波パル
スの発生を行なわせるとともに、対向する送受波素子１
．　ａ　、　ｌ　ｂに於ける超音波受波信号と前記パル
ス信号との時間差から風向および風速を演算する信号処
理回路２とによって構成されている。ただし、３ｊ、３
ｂから発生される超音波パルスの進行方向を示し、Ｌは
送受波素子１ｍ、Ｉｂ間の距離？示している。

この様に構成された超音波風向風速計に於いて、信号処
理回路２が送受波素子１ｍ、１ｂに対して一定時間毎に
パルス信号を交互に供給すると、送受波素子１ｍ、１ｂ
からは超音波パルス３ｍ、３ｂが対向する送受波素子１
ｂ、Ｉｍに向って送信されることになる。ここで、超音
波は通常の音波と同じように、常温空気中を３４０　ｍ
／ｓｅｅの速度で伝播する。そして、この超音波は空気
の流れと同じ方向に伝播すると風速弁だけ伝播速度が早
くなり、逆方向に伝播すると風速弁だけ遅くなる。

ここで、第２図に示す超音波方式風向風速計に於いては
、一定時間毎に超音波パルスの伝播方向が逆向きとなる
ことから、信号処理回路２はこの２系統を交互に伝播す
る時間を測定することになる。そして、風速をＶ、超音
波の伝播軸成分をＶｘ。

空気中の音速をＣ１送受波素子１ｍ、１ｂ間の距離１ｔ
Ｌとすると、送受波素子１ａから１ｂへの伝して求めら
れる。従って、信号処理回路２は、伝播時間ｔ１＋ｔ２
を測定して演算することによシ風速ＶＸが得られ、この
風速ＶｘがＶｘ＝Ｖ　＠　Ｃｏｓθ　であることから演
算によって真の風速Ｖが求められることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記構成による超音波式風向風速計に於
いては、送受波素子の先端が風を受ける確率の高い方向
に面し、かつ大気中に露出した状態となっていることか
ら、汚れが付着して測定誤差が生ずる原因になるととも
に、メンテナンス周期が短かくなる問題を有している。

この発明は上記問題を解決するためになされたものであ
って、送受波素子の先端への塵埃の付着を防止した超音
波式風向風力計を提供することを目的とするものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

従って、この発明による超音波式風向風速計は、送受波
素子にその先端部を加熱する加熱器を設けたことである
。

〔作　用〕

この様に構成された超音波式風向風速計に於いては、送
受波素子の先端部を加熱することにより、該部分に付着
している塵埃に含まれる水分が蒸発することから、付着
している塵埃が容易に剥離することになる。また、付着
している塵埃の含水量が低くなることから、粘着力が弱
くなって塵埃の付着量も少なくなる本のである。

〔実施例〕

第１図はこの発明による超音波式風向風速計の一実施例
を示す構成図であって、第１図と同一部分は同一記号を
用いて示しである。同図に於いて４ｍ、４ｂは送受波素
子１ｍ、１ｂの先端部近傍に設けられたヒーター等によ
って構成される加熱器であって、加熱用の電源５の出力
によって発熱するように構成されている。そして、第３
図との相異点はこの加熱器４ｍ、４ｂを設けたことであ
る。

この様に構成された超音波式風向風速計に於いて、送受
波素子１ｍ、１ｂは大気中に配置され、その先端は風を
受ける確率が高いものとなっているために、粉じん等の
塵埃が付着することになる。

そして、この塵埃は含水量が少なければ粘着力が弱くな
ることから、付着する塵埃と剥離する剥離する塵埃の差
が少ない領域で平衡状態となることから、送受波素子１
ｍ、１ｂの先端に残留する塵埃の量は少なくなる。

しかし、送受波素子［ａ、１ｂの先端に含水量の多い塵
埃が付着したシ、あるいは既に付着している塵埃の含水
量が高くなると、塵埃の粘着力が強くなることから、剥
離する量よりも付着する量の方が多くなることから、送
受波素子１ｍ、１ｂの先端に付着する塵埃の量が多くな
ってしまう。

そして、含水率の高い塵埃が送受波素“子１ｍ、１ｂの
先端に多量に付着すると、伝播する超音波を著しく減衰
させることから、計測不能を引きおこす恐れが生ずる。

また、この超音波の減衰は、付着する塵埃の量のみなら
ず、その含水率にも大きく影響される。

ここで、電源５の出力を加熱器４ｍ、４ｂにそれぞれ供
給すると、その内部に設けられているヒーター等の発熱
体が発熱することによって加熱器４ｍ、４ｂの温度が上
昇する。そして、この加熱器４ｍ、４ｂはそれぞれ送受
波素子１ｍ、１ｂの先端部の外周を取シ囲むように装着
されているために、この加熱器４ｍ、４ｂが送受波素子
１ｍ。

１ｂを加熱する。加熱器４ｍ、４ｂによって送受波素子
１ｍ、１ｂが加熱されると、その先端部に付着している
塵埃に含まれる水分が蒸発して含水率が低下することか
ら、粘着力が低下して付着している塵埃が剥離して自然
に除去されることになる。また、付着している塵埃の粘
着力が低下していることから、付着する塵埃と剥離する
塵埃の差が少ない領域で平行することになり、これに伴
なって送受波素子１ａ、１ｂの先端に残留する塵埃の量
が少なくなって、計測に影響を与えなくなる。

更に、加熱器４ｍ、４ｂによって送受波素子１ｍ。

１ｂの先端に残留している塵埃が加熱されると、超音波
を著しく減衰させる水容が蒸発されることから、超音波
を利用した風速測定が高精度に行なえることになる。

第２図はこの発明による超音波式風向風速計の他の実施
例を示す構成図であって、第１図と同一部分は同一記号
を用いて示しである。同図に於いて４は電源５によって
駆動される加熱器、６’１６ｂは加熱器４に於いて発生
された発熱を送受波素子１＆、１ｂの先端部に伝導する
熱伝導体である。

この様に構成された超音波式風向風速計に於いて、電源
５の図示しないスイッチを投入すると、その出力によっ
て加熱器４が発熱する。そして、この加熱器４に於ける
発熱は、熱伝導体１５ｍ、５ｂを介して伝導することに
より送受波素子１１Ｌ、１ｂを加熱することになる。従
って、この場合に於いても、第１図に示した場合と同様
に、送受波素子１ｍ、１ｂの先端部に付着する塵埃の除
去が行なえるとともに、超音波の伝播を減衰させる水分
含有率が低下する。また、比較的大形の加熱器を送受波
素子１ｍ、１ｂの先端部から離して設けることが出来る
ことから、この加熱器が測定風の流れを乱して測定値の
精度を低下させる問題が防止される。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、この発明による超音波式風向風速計
に於いては、送受波素子の先端部を加熱器によって加熱
するものであるために、送受波素子の先端部への塵埃の
付着量およびその含水量を低下させることが出来るため
に、塵埃の付着防止および超音波の伝播に対する減衰が
防止されて、保守性および信頼性の高い超音波式風向風
速計が得られる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による超音波式風向風速計の一実施例
を示す構成図、第２図はこの発明による超音波式風向風
速計の他の実施例を示す構成図、第３図は従来の超音波
式風向風速計の一例を示す構成図である。 １ａ、ｌｂは送受波素子、２は信号処理回路、４．４＆
、４ｂは加熱器、５は電源。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定距離離間して対向配置された送受波素子から
   交互に超音波パルスを発生させて他方の送受波素子で受
   波することにより超音波パルスの両伝播時間から風速を
   求めて出力する超音波式風向風速計に於いて、前記送受
   波素子の先端部を加熱する加熱器を設けることによつて
   、塵埃の付着を防止することを特徴とする超音波式風向
   風速計。
2. （２）加熱器は送受波素子から離れた位置に設置される
   とともに、熱伝導体を介して前記送受波素子の先端部を
   加熱することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   超音波式風向風速計。