JPS6197584A - 超音波式距離測定方法および装置 - Google Patents
超音波式距離測定方法および装置Info
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- JPS6197584A JPS6197584A JP21864884A JP21864884A JPS6197584A JP S6197584 A JPS6197584 A JP S6197584A JP 21864884 A JP21864884 A JP 21864884A JP 21864884 A JP21864884 A JP 21864884A JP S6197584 A JPS6197584 A JP S6197584A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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】
［産業上の利用分野］
本発明は、超音波式距離測定方法および装置に関する。
［従来の技術］
従来、鉄鋼の圧延工程等におけるような比較的環境の良
くない場所で高精度の変位測定を行う方法として、光学
的手法、電磁的手法等があるが、光学的手法は水蒸気、
冷却水が存在すると使用不可能であり、電磁的手法は被
測定物体の電磁的性質の変化に測定精度が左右される。
くない場所で高精度の変位測定を行う方法として、光学
的手法、電磁的手法等があるが、光学的手法は水蒸気、
冷却水が存在すると使用不可能であり、電磁的手法は被
測定物体の電磁的性質の変化に測定精度が左右される。
これらの変位測定方法に対し、水ジェツトによる超音波
距離測定方法には、上記のような欠点がないが、水温に
よる音速変化や測定分解能に限界があり、精度の点で問
題があった。そこで、従来の水ジェツトによる超音波測
定距離測定方法では、水温補正等の対策が取られている
。たとえ°ば、ＭａｔｅｒｉａｌｓＥｖａｌｕａｔｉｏ
ｎ Ｖ ｏ ｌ 、３５ Ｎｏ、２ （１９７７
）第４５頁〜第５０頁によれば、第７図に示すように、
被測定物体ｌに対する測定用探触子２とは別に、補正用
探触子３と基準面４を設け、音速を測定し、補正可能と
している。第１図において、１−２間、３−４間の伝播
時間をｔｌ、ｔ２とし、３−４間の距離をｄ２とすれば
、測定距離ｄ１は次式で計算される。
距離測定方法には、上記のような欠点がないが、水温に
よる音速変化や測定分解能に限界があり、精度の点で問
題があった。そこで、従来の水ジェツトによる超音波測
定距離測定方法では、水温補正等の対策が取られている
。たとえ°ば、ＭａｔｅｒｉａｌｓＥｖａｌｕａｔｉｏ
ｎ Ｖ ｏ ｌ 、３５ Ｎｏ、２ （１９７７
）第４５頁〜第５０頁によれば、第７図に示すように、
被測定物体ｌに対する測定用探触子２とは別に、補正用
探触子３と基準面４を設け、音速を測定し、補正可能と
している。第１図において、１−２間、３−４間の伝播
時間をｔｌ、ｔ２とし、３−４間の距離をｄ２とすれば
、測定距離ｄ１は次式で計算される。
ｄｉ ＝ （ｔｌ Ｘｄ２ ）／１２
・・・（１）また、従来方法では、伝播時間の測定
には、ランプ波を使う方法が取られており、励振パルス
に同期させてランプ波を発生させ１反射パルスが到来し
た時点で、ランプ波電圧をサンプルホールドし、測定し
ている。そこで、この方式の精度は、ランプ波の直線性
に左右され、アナログ方式であるために０．１％が限界
である。
・・・（１）また、従来方法では、伝播時間の測定
には、ランプ波を使う方法が取られており、励振パルス
に同期させてランプ波を発生させ１反射パルスが到来し
た時点で、ランプ波電圧をサンプルホールドし、測定し
ている。そこで、この方式の精度は、ランプ波の直線性
に左右され、アナログ方式であるために０．１％が限界
である。
［発明が解決しようとする問題点］
このように、従来方法では、まず時間間隔の測定精度が
０．１％であり、たとえば３０ｍｍの水距離を測定しよ
うとすれば、３０ｐｍの誤差が生ずる。また、第７図の
方法で音速補正を行うので、探触子が２個必要となるこ
と、測定用と補正用で測定場所が異なるので、この間に
温度勾配ができればそれがそのまま誤差になる。すなわ
ち、水の音速の温度変化は、８ ＸＩＧ／”Ｃ！であり
、２つの探触子の間で０．１℃の温度差ができれば、測
定距離３０腸■の場合、誤差は５ｐｍとなってしまう。
０．１％であり、たとえば３０ｍｍの水距離を測定しよ
うとすれば、３０ｐｍの誤差が生ずる。また、第７図の
方法で音速補正を行うので、探触子が２個必要となるこ
と、測定用と補正用で測定場所が異なるので、この間に
温度勾配ができればそれがそのまま誤差になる。すなわ
ち、水の音速の温度変化は、８ ＸＩＧ／”Ｃ！であり
、２つの探触子の間で０．１℃の温度差ができれば、測
定距離３０腸■の場合、誤差は５ｐｍとなってしまう。
本発明は、簡素な装置で、操作性が良く、悪環境下でも
高精度の距離測定が可能となる超音波式距離測定方法お
よび装置を提供することを目的とする。
高精度の距離測定が可能となる超音波式距離測定方法お
よび装置を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
本発明の第１は、水浸または水柱ジェット構造の超音波
探触子ヘッドを用い、探触子ヘッド内に設けられて送信
、受信を行う振動子と、被測定物体表面との間の超音波
の伝播時間を測定して、被測定物体までの距離を測定す
る超音波式圧ｌｌｉ＆測定方法において、振動子と被測
定物体との間の一定位置に入射超音波パルスエネルギの
一部を反射し、他の一部を通過させる基準反射体を設け
、励振パルスと該基準反射体による反射パルスの間の時
間間隔ｔｏおよび励振パルスと被測定物体による反射パ
ルスの間の時間間隔ｔｉを測定し、上記時間間隔ｔｏお
よび振動子と基準反射体とがなす距ｇｌｄｏからその時
の水中の音速Ｃを算出し、上記時間間隔ｔｌにその音速
Ｃを乗じて、振動子と被測定物体間の距離ｄｉを演算す
るようにしたものである。
探触子ヘッドを用い、探触子ヘッド内に設けられて送信
、受信を行う振動子と、被測定物体表面との間の超音波
の伝播時間を測定して、被測定物体までの距離を測定す
る超音波式圧ｌｌｉ＆測定方法において、振動子と被測
定物体との間の一定位置に入射超音波パルスエネルギの
一部を反射し、他の一部を通過させる基準反射体を設け
、励振パルスと該基準反射体による反射パルスの間の時
間間隔ｔｏおよび励振パルスと被測定物体による反射パ
ルスの間の時間間隔ｔｉを測定し、上記時間間隔ｔｏお
よび振動子と基準反射体とがなす距ｇｌｄｏからその時
の水中の音速Ｃを算出し、上記時間間隔ｔｌにその音速
Ｃを乗じて、振動子と被測定物体間の距離ｄｉを演算す
るようにしたものである。
また、本発明の第２は、水浸または水柱ジェット構造の
超音波探触子ヘッドを用い、探触子ヘッド内に設けられ
て送信、受信を行う振動子と、被測定物体表面との間の
超音波の伝播時間を測定し、被測定物体までの距離を測
定する超音波式距離測定装置において、探触子ヘッドの
ノズルの途中に設けられる基準反射体と、主パルス発生
器と、主パルス発生器に同期して振動子を励振するパル
サと、励振パルスおよび反射パルスを受信増巾するレシ
ーバと、主パルス発生器のパルスから一定の遅延の後に
、ノズル途中の基準反射体および被測定物体からの各反
射パルスの前記レシーバへの到達時間の近傍である巾を
持ったパルスを発生し、各反射パルスをそれぞれ有効、
無効とする遅延パルス発生器と、励振パルスとノズル途
中の基準反射体および被測定物体からの各反射パルスの
それぞれとの時間間隔ｔＯ，ｔｌを測定するパルスカウ
ンタと、上記時間間隔ｔｏおよび振動子と基準反射体と
が成す距離ｄＯからその時の水中の“音速Ｃを算出し、
上記時間間隔ｔ１にその音速Ｃを乗じて、振動子と被測
定物体間の距ｇＩｄｌを演算する演算処理器と、を有し
てなるようにしたものである。
超音波探触子ヘッドを用い、探触子ヘッド内に設けられ
て送信、受信を行う振動子と、被測定物体表面との間の
超音波の伝播時間を測定し、被測定物体までの距離を測
定する超音波式距離測定装置において、探触子ヘッドの
ノズルの途中に設けられる基準反射体と、主パルス発生
器と、主パルス発生器に同期して振動子を励振するパル
サと、励振パルスおよび反射パルスを受信増巾するレシ
ーバと、主パルス発生器のパルスから一定の遅延の後に
、ノズル途中の基準反射体および被測定物体からの各反
射パルスの前記レシーバへの到達時間の近傍である巾を
持ったパルスを発生し、各反射パルスをそれぞれ有効、
無効とする遅延パルス発生器と、励振パルスとノズル途
中の基準反射体および被測定物体からの各反射パルスの
それぞれとの時間間隔ｔＯ，ｔｌを測定するパルスカウ
ンタと、上記時間間隔ｔｏおよび振動子と基準反射体と
が成す距離ｄＯからその時の水中の“音速Ｃを算出し、
上記時間間隔ｔ１にその音速Ｃを乗じて、振動子と被測
定物体間の距ｇＩｄｌを演算する演算処理器と、を有し
てなるようにしたものである。
［作 用］
本発明によれば、超音波探触子ヘッドによる距離側定位
−における水の音速を、距離測定と略同時に測定し、水
温による音速の適正な補正を行うことが可能となる。し
たがって、操作性の良い簡素な装置で、悪環境下でも高
精度の距離測定が可能である。
−における水の音速を、距離測定と略同時に測定し、水
温による音速の適正な補正を行うことが可能となる。し
たがって、操作性の良い簡素な装置で、悪環境下でも高
精度の距離測定が可能である。
［実施例］
第１図は本発明の第１実施例に係る距離測定装置ｌＯを
示す測定系統図、第２図は超音波探触子ヘッドの一例を
示す断面図である。
示す測定系統図、第２図は超音波探触子ヘッドの一例を
示す断面図である。
距離測定装置ｌＯは、第１図および第２図に示すように
、超音波探触子ヘッド１１を有している。探触子ヘッド
ｌ ’ｌは、水ジェツトを噴出可能とするノズル１２を
備えるとともに、水ジエツト内を移動する超音波の送信
、受信を行う振動子１３を備え、振動子１３と被測定物
体１４との間の超音波の伝播時間を測定して、被測定物
体までの距離ｄ１を測定可能としている。距離測定装置
１０は、ノズル１２の内部における中間位置に、入射超
音波パルスエネルギの一部を反射し、他の一部を通過さ
せる基準反射体１５を備えている。
、超音波探触子ヘッド１１を有している。探触子ヘッド
ｌ ’ｌは、水ジェツトを噴出可能とするノズル１２を
備えるとともに、水ジエツト内を移動する超音波の送信
、受信を行う振動子１３を備え、振動子１３と被測定物
体１４との間の超音波の伝播時間を測定して、被測定物
体までの距離ｄ１を測定可能としている。距離測定装置
１０は、ノズル１２の内部における中間位置に、入射超
音波パルスエネルギの一部を反射し、他の一部を通過さ
せる基準反射体１５を備えている。
基準反射体１５は、金属性薄板等に超音波のビーム直径
よりわずかに小さな孔を開口されてなり、振動子１３か
ら一定の距離ｄｏに固定されている。それにより、振動
子１３から発せられた超音波の一部はこの反射体１５で
反射されて振動子１３に戻り第３図に示す波形ａの反射
パルスＰＯとして観察され、振動子１３より発せられる
超音波の他の一部は反射体１５の孔を通過して被測定物
体１４に達し、そこで反射して振動子１３に戻り波形ａ
の反射パルスｐｉとして観測される。なお、第３図に示
す波形ａのパルスＰａは励振パルスである。
よりわずかに小さな孔を開口されてなり、振動子１３か
ら一定の距離ｄｏに固定されている。それにより、振動
子１３から発せられた超音波の一部はこの反射体１５で
反射されて振動子１３に戻り第３図に示す波形ａの反射
パルスＰＯとして観察され、振動子１３より発せられる
超音波の他の一部は反射体１５の孔を通過して被測定物
体１４に達し、そこで反射して振動子１３に戻り波形ａ
の反射パルスｐｉとして観測される。なお、第３図に示
す波形ａのパルスＰａは励振パルスである。
ここで、距離測定装置１０は、主パルス発生器１６と、
主パルス発生器１６に同期して振動子１３を励振するパ
ルサ１７と、励振パルスＰａお−よび反射パルスｐｏ、
ｐｔを受信増巾するレシーバ１８とを備えている。また
、距離測定装置１０は、主パルス発生器１６のパルスか
ら一定の遅延の後に、基準反射体１５からの反射パルス
ＰＯのレシーバ１８への到達時間の近傍で第３図に波形
すで示すようなある巾を持ったパルスｐｂを発生し、反
射パルスＰＯを有効とし、反射パルスＰ１を無効とする
遅延パルス発生器１９を備えている。また、距離測定装
置ｌＯは、主パルス発生器１６のパルスから一定の遅延
の後に、被測定物体１４からの反射パルスＰｉのレシー
バ１８への到達時間の近傍で第３図に波形Ｃで示すよう
なある巾を持ったパルスＰｃを発生し、反射ノくルスＰ
Ｉを有効とし、反射パルスＰＯを無効とする遅延パルス
発生器２０を備えている。また、距離測定装置ｌＯは、
波形ａと波形すの積を取ることによってパルス列ｄを作
成するミキサ２１を備えるとともに、波形ａと波形Ｃの
積を取ることに、よってパルス列ｅを作成するミキサ２
２を備えている。また、距離測定装置ｌＯは、ミキサ２
１の出力パルスに基づいてクロックツくルス発生器２３
の発生パルス数を計数し、励振パルスＰａと反射パルス
ＰＯとの時間間隔ｔｏを測定するノくルスカウンタ２４
を備えている。また、距離測定袋は１０は、ミキサ２２
の出力パルスに基づいてクロックパルス発生器２３の発
生パルス数を計数し、励振パルスＰａと反射パルスＰ１
との時間間隔ｔ１を測定するパルスカウンタ２５を備え
ている。また、距離測定装置ｌＯは演算処理器２６を備
えている。演算処理器２６は、上記時間間隔ｔｏおよび
振動子１３と基準反射体１５とが成す距＠ｄＯから、そ
の時の水中の音速Ｃを下記（２）式によって算出する。
主パルス発生器１６に同期して振動子１３を励振するパ
ルサ１７と、励振パルスＰａお−よび反射パルスｐｏ、
ｐｔを受信増巾するレシーバ１８とを備えている。また
、距離測定装置１０は、主パルス発生器１６のパルスか
ら一定の遅延の後に、基準反射体１５からの反射パルス
ＰＯのレシーバ１８への到達時間の近傍で第３図に波形
すで示すようなある巾を持ったパルスｐｂを発生し、反
射パルスＰＯを有効とし、反射パルスＰ１を無効とする
遅延パルス発生器１９を備えている。また、距離測定装
置ｌＯは、主パルス発生器１６のパルスから一定の遅延
の後に、被測定物体１４からの反射パルスＰｉのレシー
バ１８への到達時間の近傍で第３図に波形Ｃで示すよう
なある巾を持ったパルスＰｃを発生し、反射ノくルスＰ
Ｉを有効とし、反射パルスＰＯを無効とする遅延パルス
発生器２０を備えている。また、距離測定装置ｌＯは、
波形ａと波形すの積を取ることによってパルス列ｄを作
成するミキサ２１を備えるとともに、波形ａと波形Ｃの
積を取ることに、よってパルス列ｅを作成するミキサ２
２を備えている。また、距離測定装置ｌＯは、ミキサ２
１の出力パルスに基づいてクロックツくルス発生器２３
の発生パルス数を計数し、励振パルスＰａと反射パルス
ＰＯとの時間間隔ｔｏを測定するノくルスカウンタ２４
を備えている。また、距離測定袋は１０は、ミキサ２２
の出力パルスに基づいてクロックパルス発生器２３の発
生パルス数を計数し、励振パルスＰａと反射パルスＰ１
との時間間隔ｔ１を測定するパルスカウンタ２５を備え
ている。また、距離測定装置ｌＯは演算処理器２６を備
えている。演算処理器２６は、上記時間間隔ｔｏおよび
振動子１３と基準反射体１５とが成す距＠ｄＯから、そ
の時の水中の音速Ｃを下記（２）式によって算出する。
Ｃ＝ ｄＯ／ （ｔＯ−Δ） ・・・（２）また、
演算処理器２６は、下記（３）式に示すように、時間間
隔ｔに上記音速Ｃを乗じて、振動子１３と被測定物体１
４とが成す距離ｄｉを演算し、出力可能としている。
演算処理器２６は、下記（３）式に示すように、時間間
隔ｔに上記音速Ｃを乗じて、振動子１３と被測定物体１
４とが成す距離ｄｉを演算し、出力可能としている。
ｄｉ ＝ （ｔｌ−Δ）ＸＣ・・・（３）なお、上記Δ
は、超音波が水中以外の部分および電気パルスがケーブ
ル等を伝わる無駄時間であり、ＩＭ定系によって定まる
一定値である。
は、超音波が水中以外の部分および電気パルスがケーブ
ル等を伝わる無駄時間であり、ＩＭ定系によって定まる
一定値である。
なお、上記距離測定装置ｌＯにおいて、主パルス発生器
１６は立上り過渡時間２０ｎ秒程度の鋭いパルスを発生
させる。また、振動子１３の振動周波数はｌ０ＮＨ２程
度である。また、クロックパルスはＩ ＧＨ２のものを
使用可能である。また、演算処理器２６はマイクロプロ
セッサを使用可能である。
１６は立上り過渡時間２０ｎ秒程度の鋭いパルスを発生
させる。また、振動子１３の振動周波数はｌ０ＮＨ２程
度である。また、クロックパルスはＩ ＧＨ２のものを
使用可能である。また、演算処理器２６はマイクロプロ
セッサを使用可能である。
次に、上記距離測定装置１０による測定手順について説
明する。この距離測定装置１０において、レシーバ１８
の出力波形は第３図の波形ａに示すようになり、前述の
ように、Ｐａは励振パルス、Ｐは基準反射体１５からの
反射パルス、Ｐｌは被測定物体１４からの反射パルスで
ある。遅延パルス発生器１９は、波形すに示すように、
反射パルスＰＯを含む位置に主パルス発生器１６のパル
スに同期して遅延パルスＰｂを発生する。遅。
明する。この距離測定装置１０において、レシーバ１８
の出力波形は第３図の波形ａに示すようになり、前述の
ように、Ｐａは励振パルス、Ｐは基準反射体１５からの
反射パルス、Ｐｌは被測定物体１４からの反射パルスで
ある。遅延パルス発生器１９は、波形すに示すように、
反射パルスＰＯを含む位置に主パルス発生器１６のパル
スに同期して遅延パルスＰｂを発生する。遅。
延パルス発生器２０は、同様にして、波形Ｃに示すよう
に、反射パルスＰを含む位置に遅延パルスＰｃを発生す
る。ミキサ２１は波形ａと波形すの積を取り、パルス列
ｄを作り、同様にして、ミキサ２２は波形ａと波形Ｃか
らパルス列ｅを作る。
に、反射パルスＰを含む位置に遅延パルスＰｃを発生す
る。ミキサ２１は波形ａと波形すの積を取り、パルス列
ｄを作り、同様にして、ミキサ２２は波形ａと波形Ｃか
らパルス列ｅを作る。
パルスカウンタ２４は、パルス列ｄによりゲートが開閉
され、クロックパルス発生器２３のパルスをカウントす
ることにより、時間間隔ｔｏを計測する。同様にして、
パルスカウンタ２４による計測時と同時刻もしくは短い
時間差の間に、パルスカウンタ２５が時間間隔ｔｌを計
測する。演算処 ゛理器２６は、上記パルスカウンタ２
４．２５の計数結果に基づき、前記（２）式および（３
）式により、距離ｄ１を演算し、出力する。
され、クロックパルス発生器２３のパルスをカウントす
ることにより、時間間隔ｔｏを計測する。同様にして、
パルスカウンタ２４による計測時と同時刻もしくは短い
時間差の間に、パルスカウンタ２５が時間間隔ｔｌを計
測する。演算処 ゛理器２６は、上記パルスカウンタ２
４．２５の計数結果に基づき、前記（２）式および（３
）式により、距離ｄ１を演算し、出力する。
上記距離測定装置ｌＯによる測定系においては、ｌ ０
０２以上のクロックパルスの周波数を使うので、木の音
速が１，５００ｍ／秒であるから、変位測定の分解能は
Ｉｇ、ｍ以上に向上することが可能である。また、（２
）式および（３）式の音速Ｃは、測定位置における水の
音速であり、リアルタイムで測定位置の音速を計り、水
温による音速変化の補正を行うこととなる。
０２以上のクロックパルスの周波数を使うので、木の音
速が１，５００ｍ／秒であるから、変位測定の分解能は
Ｉｇ、ｍ以上に向上することが可能である。また、（２
）式および（３）式の音速Ｃは、測定位置における水の
音速であり、リアルタイムで測定位置の音速を計り、水
温による音速変化の補正を行うこととなる。
したがって、上記距離測定装置１０を用いた距離測定に
よれば、水温の変化、温度勾配に起因する測定誤差を完
全に排除することが可能となり、かつ１４ｍ以上の高分
解能で距離の測定を行うことが可能となる。
よれば、水温の変化、温度勾配に起因する測定誤差を完
全に排除することが可能となり、かつ１４ｍ以上の高分
解能で距離の測定を行うことが可能となる。
なお、上記第１実施例は１時間間隔ｔｏ、ｔｔの測定を
同時もしくは短い時間差の内に行う場合について説明し
た。しかしながら、水温の変化がゆるやかな場合には、
第４図に示す第２実施例における、ように、リレー３１
を用いて、時間間隔ｔｏ、ｔｔの測定を交互に行うこと
も可能である。この場合は、ミキサ、パルスカウンタを
それぞれ一台に削減可能である。
同時もしくは短い時間差の内に行う場合について説明し
た。しかしながら、水温の変化がゆるやかな場合には、
第４図に示す第２実施例における、ように、リレー３１
を用いて、時間間隔ｔｏ、ｔｔの測定を交互に行うこと
も可能である。この場合は、ミキサ、パルスカウンタを
それぞれ一台に削減可能である。
ｔ５５図は本発明による距離測定結果を示す線図であり
、被測定物体を５０１Ｌのステップで変位させた時の出
力を示している。この第５図によれば、±２路程度の良
好な測定が可能左なることが認められる。
、被測定物体を５０１Ｌのステップで変位させた時の出
力を示している。この第５図によれば、±２路程度の良
好な測定が可能左なることが認められる。
また、第６図は、水の温度を５℃〜４５℃変化させた時
の出力変化を示す線図である。この第６図によれば、音
速の補正を行わない場合には±１，０００ ＪＬ程度の
誤差が生ずるのに対し、本発明においては、５ｇｍ以内
の誤差で収まることが認められる。すなわち、従来の超
音波距離測定装置の精度が±５０１Ｌであるのに対し、
本発明によれば、その測定精度が±５１Ｌ以内となり、
従来に比して１０倍以上の精度向上が認め）れる。
の出力変化を示す線図である。この第６図によれば、音
速の補正を行わない場合には±１，０００ ＪＬ程度の
誤差が生ずるのに対し、本発明においては、５ｇｍ以内
の誤差で収まることが認められる。すなわち、従来の超
音波距離測定装置の精度が±５０１Ｌであるのに対し、
本発明によれば、その測定精度が±５１Ｌ以内となり、
従来に比して１０倍以上の精度向上が認め）れる。
［発明の効果］
以上のように、本発明の第１は、水浸または水柱ジェッ
ト構造の超音波探触子ヘッドを用い、探触子ヘッド内に
設けられて送信、受信を行う振動子と、被測定物体表面
との間の超音波の伝播時間を測定して、被測定物体まで
の距離を測定する超音波式距離測定方法において、振動
子と被測定物体との間の一定位置に入射超音波パルスエ
ネルギの一部を反射し、他の一部を通過させる基準反射
体を設け、励振パルスと該基準反射体による反射パルス
の間の時間間隔ｔｏおよび励振パルスと被測定物体によ
る反射パルスの間の時間間隔ｔｌを測定し、上記時間間
隔ｔｏおよび振動子と基準反射体とがなす距１１１ｄＯ
からその時の水中の音速Ｃを算出し、上記時間間隔ｔｌ
にその音速Ｃを乗じて、振動子と被測定物体間の距離ｄ
１を演算するようにしたものである。
ト構造の超音波探触子ヘッドを用い、探触子ヘッド内に
設けられて送信、受信を行う振動子と、被測定物体表面
との間の超音波の伝播時間を測定して、被測定物体まで
の距離を測定する超音波式距離測定方法において、振動
子と被測定物体との間の一定位置に入射超音波パルスエ
ネルギの一部を反射し、他の一部を通過させる基準反射
体を設け、励振パルスと該基準反射体による反射パルス
の間の時間間隔ｔｏおよび励振パルスと被測定物体によ
る反射パルスの間の時間間隔ｔｌを測定し、上記時間間
隔ｔｏおよび振動子と基準反射体とがなす距１１１ｄＯ
からその時の水中の音速Ｃを算出し、上記時間間隔ｔｌ
にその音速Ｃを乗じて、振動子と被測定物体間の距離ｄ
１を演算するようにしたものである。
また、本発明の第２は、水浸または水柱ジェット構造の
超音波探触子ヘッドを用い、探触子ヘッド内に設けられ
て送信、受信を行う振動子と、被測定物体表面との間の
超音波の伝播時間を測定し、被測定物体までの距離を測
定する超音波式距離測定方法において、探触子ヘッドの
ノズルの途中に設けられる基準反射体と、主パルス発生
器と、主パルス発生器に同期して振動子を励振するパル
サと、励振パルスおよび反射パルスを受信増巾するレシ
ーバと、主パルス発生器のパルスから一定の遅延の後に
、ノズル途中の基準反射体および被測定物体からの各反
射パルスの前記レシーバへの到達時間の近傍である巾を
持ったパルスを発生し、各反射パルスをそれぞれ有効、
無効とする遅延パルス発生器と、励振パルスとノズル途
中の基準反射体および被測定物体からの各反射パルスの
それぞれとの時間間隔ｔｏ、ｔｔを測定するパルスカウ
ンタと、上記時間間隔ｔｏおよび振動子と基準反射体と
が成す距離ｄＯからその時の水中の音速Ｃを算出し、上
記時間間隔ｔ１にその音速Ｃを乗じて、振動子と被測定
物体間の距離ｄ１を演算する演算処理器と、を有してな
るようにしたものである。
超音波探触子ヘッドを用い、探触子ヘッド内に設けられ
て送信、受信を行う振動子と、被測定物体表面との間の
超音波の伝播時間を測定し、被測定物体までの距離を測
定する超音波式距離測定方法において、探触子ヘッドの
ノズルの途中に設けられる基準反射体と、主パルス発生
器と、主パルス発生器に同期して振動子を励振するパル
サと、励振パルスおよび反射パルスを受信増巾するレシ
ーバと、主パルス発生器のパルスから一定の遅延の後に
、ノズル途中の基準反射体および被測定物体からの各反
射パルスの前記レシーバへの到達時間の近傍である巾を
持ったパルスを発生し、各反射パルスをそれぞれ有効、
無効とする遅延パルス発生器と、励振パルスとノズル途
中の基準反射体および被測定物体からの各反射パルスの
それぞれとの時間間隔ｔｏ、ｔｔを測定するパルスカウ
ンタと、上記時間間隔ｔｏおよび振動子と基準反射体と
が成す距離ｄＯからその時の水中の音速Ｃを算出し、上
記時間間隔ｔ１にその音速Ｃを乗じて、振動子と被測定
物体間の距離ｄ１を演算する演算処理器と、を有してな
るようにしたものである。
したがって、本発明によれば、操作性の良い簡素な装置
の使用により、悪環境下でも高精度の距離測定が可能と
なる。
の使用により、悪環境下でも高精度の距離測定が可能と
なる。
第１図は本発明の第１実施例に係る距離測定装置を示す
測定系統図、第２図は、超音波探触子ヘッドの一例を示
す断面図、第３図は距離測定装置における波形を示す線
図、第４図は本発明の第２実施例に係る距離測定装置を
示す測定系統図、第５図は本発明の具体的測定結果を示
す線図、第６図は本発明による音速補正の効果を示す線
図、第７図は従来の音速補正方法を示す模式図である。 １０・・・距離測定装置、 １１・・・超音波探触子ヘッド、１２・・・ノズル、１
３・・・振動子、１４・・・被測定物体、１５・・・基
準反射体、１６・・・主パルス発生器、１７・・・パル
サ、１８・・・レシーバ、１９．２０・・・遅延パルス
発生器、 ２、２２・・・ミキサ、 ２３・・・クロックパルス発生器、 ２４．２５・・・パルスカウンタ、 ２６・・・演算処理器。 代理人 弁理士 塩 川“ 修 治 第１目 第２図 フ１（
測定系統図、第２図は、超音波探触子ヘッドの一例を示
す断面図、第３図は距離測定装置における波形を示す線
図、第４図は本発明の第２実施例に係る距離測定装置を
示す測定系統図、第５図は本発明の具体的測定結果を示
す線図、第６図は本発明による音速補正の効果を示す線
図、第７図は従来の音速補正方法を示す模式図である。 １０・・・距離測定装置、 １１・・・超音波探触子ヘッド、１２・・・ノズル、１
３・・・振動子、１４・・・被測定物体、１５・・・基
準反射体、１６・・・主パルス発生器、１７・・・パル
サ、１８・・・レシーバ、１９．２０・・・遅延パルス
発生器、 ２、２２・・・ミキサ、 ２３・・・クロックパルス発生器、 ２４．２５・・・パルスカウンタ、 ２６・・・演算処理器。 代理人 弁理士 塩 川“ 修 治 第１目 第２図 フ１（
Claims (2)
- （１）水浸または水柱ジェット構造の超音波探触子ヘッ
ドを用い、探触子ヘッド内に設けられて送信、受信を行
う振動子と、被測定物体表面との間の超音波の伝播時間
を測定して、被測定物体までの距離を測定する超音波式
距離測定方法において、振動子と被測定物体との間の一
定位置に入射超音波パルスエネルギの一部を反射し、他
の一部を通過させる基準反射体を設け、励振パルスと該
基準反射体による反射パルスの間の時間間隔ｔ０および
励振パルスと被測定物体による反射パルスの間の時間間
隔ｔ１を測定し、上記時間間隔ｔ０および振動子と基準
反射体とがなす距離ｄ０からその時の水中の音速Ｃを算
出し、上記時間間隔ｔ１にその音速Ｃを乗じて、振動子
と被測定物体間の距離ｄ１を演算することを特徴とする
超音波式距離測定方法。 - （２）水浸または水柱ジェット構造の超音波探触子ヘッ
ドを用い、探触子ヘッド内に設けられて送信、受信を行
う振動子と、被測定物体表面との間の超音波の伝播時間
を測定し、被測定物体までの距離を測定する超音波式距
離測定装置において、探触子ヘッドのノズルの途中に設
けられる基準反射体と、主パルス発生器と、主パルス発
生器に同期して振動子を励振するパルサと、励振パルス
および反射パルスを受信増巾するレシーバと、主パルス
発生器のパルスから一定の遅延の後に、ノズル途中の基
準反射体および被測定物体からの各反射パルスの前記レ
シーバへの到達時間の近傍である巾を持ったパルスを発
生し、各反射パルスをそれぞれ有効、無効とする遅延パ
ルス発生器と、励振パルスとノズル途中の基準反射体お
よび被測定物体からの各反射パルスのそれぞれとの時間
間隔ｔ０、ｔ１を測定するパルスカウンタと、上記時間
間隔ｔ０および振動子と基準反射体とが成す距離ｄ０か
らその時の水中の音速Ｃを算出し、上記時間間隔ｔ１に
その音速Ｃを乗じて、振動子と被測定物体間の距離ｄ１
を演算する演算処理器と、を有してなることを特徴とす
る超音波式距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21864884A JPS6197584A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 超音波式距離測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21864884A JPS6197584A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 超音波式距離測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6197584A true JPS6197584A (ja) | 1986-05-16 |
| JPH0123754B2 JPH0123754B2 (ja) | 1989-05-08 |
Family
ID=16723238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21864884A Granted JPS6197584A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 超音波式距離測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6197584A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0221785A2 (en) * | 1985-10-21 | 1987-05-13 | Kawasaki Steel Corporation | Ultra-sonic distance sensor and monitoring of surface profile utilizing ultra-sonic distance sensor |
| US4778107A (en) * | 1986-08-21 | 1988-10-18 | Nippondenso Co., Ltd. | Fuel injection valve assembly and an assembling method therefor |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56147020A (en) * | 1980-04-16 | 1981-11-14 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Ultrasonic level gage |
| JPS5784378A (en) * | 1980-11-14 | 1982-05-26 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Method of measuring distance with supersonic wave in flowing fluid |
| JPS592526U (ja) * | 1982-06-29 | 1984-01-09 | 株式会社名機製作所 | 射出成形機 |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP21864884A patent/JPS6197584A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56147020A (en) * | 1980-04-16 | 1981-11-14 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Ultrasonic level gage |
| JPS5784378A (en) * | 1980-11-14 | 1982-05-26 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Method of measuring distance with supersonic wave in flowing fluid |
| JPS592526U (ja) * | 1982-06-29 | 1984-01-09 | 株式会社名機製作所 | 射出成形機 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0221785A2 (en) * | 1985-10-21 | 1987-05-13 | Kawasaki Steel Corporation | Ultra-sonic distance sensor and monitoring of surface profile utilizing ultra-sonic distance sensor |
| US4976149A (en) * | 1985-10-21 | 1990-12-11 | Kawasaki Steel Corporation | Ultrasonic distance sensor and monitoring of surface profile utilizing ultrasonic distance sensor |
| US4778107A (en) * | 1986-08-21 | 1988-10-18 | Nippondenso Co., Ltd. | Fuel injection valve assembly and an assembling method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0123754B2 (ja) | 1989-05-08 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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