JPS6365897B2 - - Google Patents
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- JPS6365897B2 JPS6365897B2 JP6795982A JP6795982A JPS6365897B2 JP S6365897 B2 JPS6365897 B2 JP S6365897B2 JP 6795982 A JP6795982 A JP 6795982A JP 6795982 A JP6795982 A JP 6795982A JP S6365897 B2 JPS6365897 B2 JP S6365897B2
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- Japan
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- transducer
- transmitter
- ultrasonic
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- predetermined distance
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Links
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
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- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/22—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
- G01K11/24—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects of the velocity of propagation of sound
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (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、超音波を用いて遠隔位置の温度を測
定する装置に関する。
定する装置に関する。
従来、遠隔的測温手段として物体の輻射する赤
外線の輻射量を検出することにより該物体の温度
を測定する方式のもの、又センサー部のみを遠隔
位置へ誘導等してその位置の温度情報を伝達させ
る方式のものがある。しかしながら、前者はある
空間における温度を測定するには適さず、又後者
はセンサー部及び情報伝達手段が別に要求され実
用的でない。
外線の輻射量を検出することにより該物体の温度
を測定する方式のもの、又センサー部のみを遠隔
位置へ誘導等してその位置の温度情報を伝達させ
る方式のものがある。しかしながら、前者はある
空間における温度を測定するには適さず、又後者
はセンサー部及び情報伝達手段が別に要求され実
用的でない。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、近接
した２点からの超音波の反射時間差より該２点間
を含む領域の温度を検出する温度計を提供するも
のである。
した２点からの超音波の反射時間差より該２点間
を含む領域の温度を検出する温度計を提供するも
のである。
以下、本発明を海水中の特定深度における水温
を検出する装置として使用した場合について説明
する。
を検出する装置として使用した場合について説明
する。
第１図は水温測定のための基本原理を示すもの
で、１は船、２及び３は該船１の船底部に所定の
間隔ｌを有して配設された超音波送受波器であ
る。尚、送受波器２，３は電子的若しくは機械的
手段により各指向方向が連動的に対照可変され且
つ指向方向は共に同一平面上となる如くなされて
いる。又、送受波器２，３は検出精度及び体積残
響エコーレベルの確保の点から狭巾指向ビーム及
び高周波（例えば、200kHz）が好ましい。
で、１は船、２及び３は該船１の船底部に所定の
間隔ｌを有して配設された超音波送受波器であ
る。尚、送受波器２，３は電子的若しくは機械的
手段により各指向方向が連動的に対照可変され且
つ指向方向は共に同一平面上となる如くなされて
いる。又、送受波器２，３は検出精度及び体積残
響エコーレベルの確保の点から狭巾指向ビーム及
び高周波（例えば、200kHz）が好ましい。
さて、送受波器２，３による送受波は図示の如
く、指向方向角θ及びθ＋Δθ（但し、Δθは微小
角）の方向でなされる。以下、幾何学的に説明す
る。尚、説明上、送受波器２の位置をＡ点、受波
器３の位置をＢ点とし、又各音波の交点を各々
C1，C2点と表わす。
く、指向方向角θ及びθ＋Δθ（但し、Δθは微小
角）の方向でなされる。以下、幾何学的に説明す
る。尚、説明上、送受波器２の位置をＡ点、受波
器３の位置をＢ点とし、又各音波の交点を各々
C1，C2点と表わす。
(1) 第１過程
送受波器２，３は共に指向方向角がθとされ
ている。先ず、送受波器２により連続若しくは
比較的長いパルスの超音波ビームが送波され
る。該ビームは圧力波を形成しながらAC1方向
に伝搬される。その後、送受波器３は短巾の超
音波パルスを送波し、直後より受波状態に入
る。従つて、両者が重り合う交点でパルス１は
上記ビームの圧力波による音響インピーダンス
の変化により反射エコーを発生し、該エコーは
送受波器３で受波される。すなわち、超音波パ
ルスの送波からエコーの受波までに要する時間
t1は音波が行路BC1を往復するに要する時間と
なる。
ている。先ず、送受波器２により連続若しくは
比較的長いパルスの超音波ビームが送波され
る。該ビームは圧力波を形成しながらAC1方向
に伝搬される。その後、送受波器３は短巾の超
音波パルスを送波し、直後より受波状態に入
る。従つて、両者が重り合う交点でパルス１は
上記ビームの圧力波による音響インピーダンス
の変化により反射エコーを発生し、該エコーは
送受波器３で受波される。すなわち、超音波パ
ルスの送波からエコーの受波までに要する時間
t1は音波が行路BC1を往復するに要する時間と
なる。
(2) 第２過程
送受波器２，３は共に指向方向をθ＋Δθと
されている。そして、前述同様送受波器２より
超音波ビームが送波され、AC2方向に伝搬され
る。その後、送受波器３から超音波パルスが送
波され、前述同様に交点C2で発生したエコー
が受波される。すなわち、超音波パルスの送波
からエコーの受波までに要する時間t2は音波が
行路BC2を往復するに要する時間となる。
されている。そして、前述同様送受波器２より
超音波ビームが送波され、AC2方向に伝搬され
る。その後、送受波器３から超音波パルスが送
波され、前述同様に交点C2で発生したエコー
が受波される。すなわち、超音波パルスの送波
からエコーの受波までに要する時間t2は音波が
行路BC2を往復するに要する時間となる。
(3) 第３過程
上記及び図において、BC1＝BD1とおけば、
音波が行路DC2を往復するのに要する時間はt2
−t1で表わされる。ところで、2DC2は∠ABC1
＝θ、∠ABC＝θ＋Δθより以下のようにして
求められる。
音波が行路DC2を往復するのに要する時間はt2
−t1で表わされる。ところで、2DC2は∠ABC1
＝θ、∠ABC＝θ＋Δθより以下のようにして
求められる。
すなわち、
BC1＝ｌ／2cosθ・BC2＝ｌ／2cos（θ＋Δθ）
より
2DC2＝２（BC2−BC1）＝ｌ（１／cos（θ＋Δθ）−
１／cosθ） ……(1)
又、海水中、Ｔ℃における音速ｖは実験式より
ｖ（Ｔ）＝1448.6＋4.618T（ｍ／ｓ）
従つて、
2DC2＝（t2−t1）（1448.6＋4.618T） ……(2)
と表わされ、これをＴについて整理すれば、(1)、
(2)式より Ｔ＝１／4.618｛ｌ／t2−t1（１／cos（θ＋Δθ）−
１／cosθ） −144.86｝ ……(3) と求まる。
(2)式より Ｔ＝１／4.618｛ｌ／t2−t1（１／cos（θ＋Δθ）−
１／cosθ） −144.86｝ ……(3) と求まる。
以上はC1C2間が比較的短い距離であることか
ら（Δθが微小）、C1C2間の水温を一定と見做すこ
とができることから導かれたもので、その深度Ｌ
は Ｌ＝１／２（ｌ／２tan（θ＋Δθ）＋ｌ／２tanθ） ＝ｌ／４（tan（θ＋Δθ）＋tanθ） ……(4) と表わせる。
ら（Δθが微小）、C1C2間の水温を一定と見做すこ
とができることから導かれたもので、その深度Ｌ
は Ｌ＝１／２（ｌ／２tan（θ＋Δθ）＋ｌ／２tanθ） ＝ｌ／４（tan（θ＋Δθ）＋tanθ） ……(4) と表わせる。
尚、正確には海面４からの深度で表わすことが
必要であるから、この分を後処理で加味すれば良
い。
必要であるから、この分を後処理で加味すれば良
い。
又、空中での測温は、音速としてｖ（Ｔ）＝
331.5＋0.6Tを使用すれば良い。
331.5＋0.6Tを使用すれば良い。
第２図は、叙上の水温測定方法を具現するため
の回路図の一例を示すものである。
の回路図の一例を示すものである。
図において、５は送受波器２及び３の各指向方
向角を連動的に可変し、その時の指向方向角のデ
ータを後述する演算回路６に導く指向角設定回路
である。７は送受波器２から連続的若しくは比較
的長い超音波ビームを送波させる送信回路、８は
送受波器３から短巾の超音波パルスを送波させる
ための送信トリガ発生回路である。該送信トリガ
発生回路８は手動スイツチ等（図示せず）により
独立して若しくは上記送信回路７の送信信号に基
ついて（図中、点線で示す）送信トリガが形成さ
れる如くなされている。９は送受波器３からの超
音波パルスに基づく反射エコーの受波後、増幅検
波する増幅検波回路である。１０は該増幅検波信
号を整形等して上記反射エコーに基つく信号を抽
出する検出回路である。１１は送信トリガ発生時
点から検出回路１０における上記信号抽出時点ま
での時間を計測するタイマーで、該時間データ
t1，t2は演算回路６に導かれる。演算回路６は、
前記第１過程における時間データt1及び指向方向
角θ、第２過程における時間データt2及び指向方
向角θ＋Δθ、及び送受波器間距離ｌに基づいて、
前記(3)式及び(4)式を演算する。
向角を連動的に可変し、その時の指向方向角のデ
ータを後述する演算回路６に導く指向角設定回路
である。７は送受波器２から連続的若しくは比較
的長い超音波ビームを送波させる送信回路、８は
送受波器３から短巾の超音波パルスを送波させる
ための送信トリガ発生回路である。該送信トリガ
発生回路８は手動スイツチ等（図示せず）により
独立して若しくは上記送信回路７の送信信号に基
ついて（図中、点線で示す）送信トリガが形成さ
れる如くなされている。９は送受波器３からの超
音波パルスに基づく反射エコーの受波後、増幅検
波する増幅検波回路である。１０は該増幅検波信
号を整形等して上記反射エコーに基つく信号を抽
出する検出回路である。１１は送信トリガ発生時
点から検出回路１０における上記信号抽出時点ま
での時間を計測するタイマーで、該時間データ
t1，t2は演算回路６に導かれる。演算回路６は、
前記第１過程における時間データt1及び指向方向
角θ、第２過程における時間データt2及び指向方
向角θ＋Δθ、及び送受波器間距離ｌに基づいて、
前記(3)式及び(4)式を演算する。
以上説明した如く、本発明によれば、従来測定
し得なかつた海中の水温及び空間の温度を極めて
簡単に測定することができ、又指向方向を任意に
設定することにより所望の深度、位置における温
度データを得ることができる。
し得なかつた海中の水温及び空間の温度を極めて
簡単に測定することができ、又指向方向を任意に
設定することにより所望の深度、位置における温
度データを得ることができる。
尚、本実施例において、音速が水圧により
100m当り1.75m／ｓ増加することが知られてい
ることから、深度Ｌにおける音波速度として上記
増加分を加えて補正することにより、より正確な
温度測定が可能となる。
100m当り1.75m／ｓ増加することが知られてい
ることから、深度Ｌにおける音波速度として上記
増加分を加えて補正することにより、より正確な
温度測定が可能となる。
又、本実施例では指向方向角を共に等しく対照
的に設定したが、一般的には等しく設定する根拠
はない。係る場合は行路差2DC2に相当する距離
を幾何学的に計算するのみで良い。
的に設定したが、一般的には等しく設定する根拠
はない。係る場合は行路差2DC2に相当する距離
を幾何学的に計算するのみで良い。
更に、船速による指向方向角への影響も水中音
速と船速とからベクトル的に交点C1，C2を計算
することができ、これより深度Ｌ及び行路差が幾
何学的に求まる。但し、水中音速の速いことから
実際上の影響はない。
速と船速とからベクトル的に交点C1，C2を計算
することができ、これより深度Ｌ及び行路差が幾
何学的に求まる。但し、水中音速の速いことから
実際上の影響はない。
最後に、前述の如く、指向方向角は連動的に相
等しく又は連動的ではあるが限らずしも相等しく
なくとも良いと説明したが、更に送受波器２，３
のいずれか一方を固定的としても同様である。
等しく又は連動的ではあるが限らずしも相等しく
なくとも良いと説明したが、更に送受波器２，３
のいずれか一方を固定的としても同様である。
第１図は、本発明を水温測定に使用した場合の
水温測定方法の原理を説明するための図である。
第２図は、第１図の原理を利用する本発明に係る
温度計の一実施例を示す回路図である。
水温測定方法の原理を説明するための図である。
第２図は、第１図の原理を利用する本発明に係る
温度計の一実施例を示す回路図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波を送波する送波器と、 該送波器の送波方向とその延長線上において交
わる如く超音波パルスを送波し、上記送波器と所
定距離隔てて配置された上記交点からの反射エコ
ーを受波する送受波器と、 該送受波器における超音波パルスの送波時から
反射エコー受波時までの時間を計測する時計と、 上記送波器の送波方向及び送受波器の送受波方
向の少くとも一方を微小角だけ変化させる変更手
段と、 該変更手段による変更の前後における時計にて
得られる各計測時間、上記変更及び上記所定距離
に基づく音波伝搬行路差及び両交点の中間付近位
置とから上記位置付近の温度を演算する演算回路
とから成る超音波温度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6795982A JPS58184522A (ja) | 1982-04-21 | 1982-04-21 | 超音波温度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6795982A JPS58184522A (ja) | 1982-04-21 | 1982-04-21 | 超音波温度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58184522A JPS58184522A (ja) | 1983-10-28 |
| JPS6365897B2 true JPS6365897B2 (ja) | 1988-12-19 |
Family
ID=13360005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6795982A Granted JPS58184522A (ja) | 1982-04-21 | 1982-04-21 | 超音波温度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58184522A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8402920D0 (en) * | 1984-02-03 | 1984-03-07 | Atomic Energy Authority Uk | Remote temperature measurement |
-
1982
- 1982-04-21 JP JP6795982A patent/JPS58184522A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58184522A (ja) | 1983-10-28 |
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