KR102619158B1 - 전반 시간 측정기, 기체 농도 측정 장치, 전반 시간 측정 프로그램 및 전반 시간 측정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 초음파의 전반 시간의 측정 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다. 연산부로서의 프로세서(28)에는, 직접파 신호의 상한 포락선의 변화율인 제 1 상한 변화율 및 직접파 신호의 하한 포락선의 변화율인 제 1 하한 변화율에 기초하여 구해진 제 1 상관 대상 신호와, 1 왕복 지연파 신호의 상한 포락선의 변화율인 제 2 상한 변화율 및 1 왕복 지연파 신호의 하한 포락선의 변화율인 제 2 하한 변화율에 기초하여 구해진 제 2 상관 대상 신호를 구하는 상관 대상 결정부(32)가 구성된다. 또한 프로세서(28)에는, 제 1 상관 대상 신호와 제 2 상관 대상 신호를 시간축 상에서 이동시킨 신호와의 상관값을 구하는 상관 처리부(34)가 구성된다. 상관 처리부(34)는 상관값에 기초하여 제 1 상관 대상 신호와 제 2 상관 대상 신호와의 시간차를 구하고, 농도 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 당해 시간차에 기초하여 구하는 전반 시간 측정부로서의 기능을 가진다.
Description
본 발명은 전반 시간 측정기, 기체 농도 측정 장치, 전반 시간 측정 프로그램 및 전반 시간 측정 방법에 관한 것으로, 특히, 초음파가 측정 공간을 전반하는 시간을 구하는 기술에 관한 것이다.
연료 전지로부터 공급되는 전력에 의해 주행하는 연료 전지차에 대하여, 널리 연구 개발이 행해지고 있다. 연료 전지는 수소 및 산소의 화학 반응에 의해 전력을 발생시킨다. 일반적으로, 수소가 연료로서 연료 전지에 공급되고, 산소는 주위의 공기로부터 연료 전지에 도입된다. 연료 전지차에는 수소 탱크가 탑재되어, 수소 탱크로부터 연료 전지로 수소가 공급된다. 수소 탱크 내의 수소가 적어졌을 때는, 서비스 스테이션에 설치된 수소 공급 장치로부터 연료 전지차의 수소 탱크로 수소가 공급된다.
수소는 가연성의 기체이기 때문에, 연료 전지차 및 수소 공급 장치로부터의 수소의 누출의 감시가 필요해진다. 따라서, 연료 전지차 및 수소 공급 장치와 함께, 수소 농도 측정 장치가 널리 이용되고 있다. 수소 농도 측정 장치는 공기 중에 포함되는 수소의 농도를 측정하거나, 수소 농도가 소정 값을 초과했을 때에 경보를 발하거나 하는 기능을 가진다.
이하의 특허 문헌 1 및 2에는, 특정한 기체의 농도를 측정하는 장치가 기재되어 있다. 이들 특허 문헌에 기재되어 있는 장치는, 측정 대상의 공기에 있어서의 초음파의 전반 속도 등, 초음파의 전반 특성에 기초하여 특정한 기체의 농도를 측정하는 것이며, 수소의 농도의 측정에 이용해도 된다. 또한 특허 문헌 3 및 4에는, 본원 발명에 관련되는 기술로서, 초음파를 송신했을 시에 수신되는 다중 반사 에코에 대하여, 인접하는 펄스의 상관값을 구함으로써, 인접하는 펄스의 시간 간격을 구하는 기술이 기재되어 있다.
일반적으로, 초음파의 전반 속도에 기초하여 특정한 기체의 농도를 측정하는 장치에는, 기체의 농도를 측정하는 공간이 마련되어 있다. 이 농도 측정 공간에는 초음파를 송수신하는 초음파 진동자가 마련되어 있다. 농도 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간인 전반 시간과 미리 구해진 전반 거리에 기초하여, 초음파의 전반 속도가 구해진다. 전반 시간을 측정하는 방법에는, 다음과 같은 방법이 있다. 즉, 농도 측정 공간 내에 송신되어 수신용의 초음파 진동자에 직접 도달하는 제 1 초음파와, 농도 측정 공간 내에 송신되어 수신용의 초음파 진동자에서 반사되어 송신용의 초음파 진동자로 돌아와 반사되고 다시 수신용의 초음파 진동자에 도달하는 제 2 초음파와의 수신 시간의 차이에 기초하여 전반 시간을 측정하는 방법이 있다.
그러나, 제 1 초음파 펄스 및 제 2 초음파 펄스의 시간 파형이, 진폭이 일정한 등의 특징이 없는 시간 파형인 경우, 제 1 초음파 펄스 및 제 2 초음파 펄스의 수신 시간의 차이의 측정이 곤란해지는 경우가 있다. 이 경우, 농도 측정 공간 내를 전반한 초음파의 전반 시간의 측정 정밀도가 저하되어, 기체의 농도의 측정 정밀도가 저하되는 경우가 있다.
본 발명은, 초음파의 전반 시간의 측정 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 초음파를 수신하는 수신부와, 상기 수신부에서 수신된 제 1 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 제 1 수신 신호와 상기 제 1 초음파 다음에 상기 수신부에서 수신된 제 2 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 제 2 수신 신호에 기초하여, 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 연산부를 구비하고, 상기 연산부는, 상기 제 1 수신 신호의 상한 포락선의 변화율인 제 1 상한 변화율 및 상기 제 1 수신 신호의 하한 포락선의 변화율인 제 1 하한 변화율에 기초하여 구해진 제 1 상관 대상 신호와, 상기 제 2 수신 신호의 상한 포락선의 변화율인 제 2 상한 변화율 및 상기 제 2 수신 신호의 하한 포락선의 변화율인 제 2 하한 변화율에 기초하여 구해진 제 2 상관 대상 신호를 구하는 상관 대상 결정부와, 상기 제 1 상관 대상 신호와 상기 제 2 상관 대상 신호를 시간축 상에서 이동시킨 신호와의 상관값을 구하는 상관 처리부와, 상기 상관값에 기초하여 상기 제 1 상관 대상 신호와 상기 제 2 상관 대상 신호와의 시간차를 구하고, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 상기 시간차에 기초하여 구하는 전반 시간 측정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상관 대상 결정부는, 시간축 상에서 인접하는 극대값의 차분을 구함으로써, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 상한 변화율을 구하고, 시간축 상에서 인접하는 극소값의 차분을 구함으로써, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 하한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 하한 변화율을 구하고, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 하한 변화율을 시계열순으로 배열함으로써, 상기 제 1 상관 대상 신호를 구하고, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 하한 변화율을 시계열순으로 배열함으로써, 상기 제 2 상관 대상 신호를 구한다.
바람직하게는, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간에 기초하여, 상기 측정 공간 내에 있어서의 특정한 기체의 농도를 측정하는 농도 측정부를 구비한다.
또한 본 발명은, 초음파를 수신하는 수신부와, 상기 수신부에서 수신된 제 1 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 제 1 수신 신호와 상기 제 1 초음파 다음에 상기 수신부에서 수신된 제 2 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 제 2 수신 신호에 기초하여, 소정의 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 연산부를 구비하는 전반 시간 측정기에 읽혀지는 전반 시간 측정 프로그램에 있어서, 상기 제 1 수신 신호의 상한 포락선의 변화율인 제 1 상한 변화율 및 상기 제 1 수신 신호의 하한 포락선의 변화율인 제 1 하한 변화율에 기초하여 구해진 제 1 상관 대상 신호와, 상기 제 2 수신 신호의 상한 포락선의 변화율인 제 2 상한 변화율 및 상기 제 2 수신 신호의 하한 포락선의 변화율인 제 2 하한 변화율에 기초하여 구해진 제 2 상관 대상 신호를 구하는 상관 대상 결정 처리와, 상기 제 1 상관 대상 신호와, 상기 제 2 상관 대상 신호를 시간축 상에서 이동시킨 신호와의 상관값을 구하는 상관 처리와, 상기 상관값에 기초하여, 상기 제 1 상관 대상 신호와 상기 제 2 상관 대상 신호와의 시간차를 구하고, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 상기 시간차에 기초하여 구하는 전반 시간 측정 처리를 상기 연산부에 실행시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상관 대상 결정 처리는, 시간축 상에서 인접하는 극대값의 차분을 구함으로써, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 상한 변화율을 구하는 처리와, 시간축 상에서 인접하는 극소값의 차분을 구함으로써, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 하한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 하한 변화율을 구하는 처리와, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 상한 변화율, 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 하한 변화율을 시계열순으로 배열함으로써, 상기 제 1 상관 대상 신호를 구하는 처리와, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 상한 변화율, 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 하한 변화율을 시계열순으로 배열함으로써, 상기 제 2 상관 대상 신호를 구하는 처리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 초음파를 수신하는 수신부와, 상기 수신부에서 수신된 제 1 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 제 1 수신 신호와, 상기 제 1 초음파 다음에 상기 수신부에서 수신된 제 2 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 제 2 수신 신호에 기초하여, 소정의 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 연산부를 구비하는 전반 시간 측정기에 있어서 실행되는 전반 시간 측정 방법에 있어서, 상기 제 1 수신 신호의 상한 포락선의 변화율인 제 1 상한 변화율 및 상기 제 1 수신 신호의 하한 포락선의 변화율인 제 1 하한 변화율에 기초하여 구해진 제 1 상관 대상 신호와, 상기 제 2 수신 신호의 상한 포락선의 변화율인 제 2 상한 변화율 및 상기 제 2 수신 신호의 하한 포락선의 변화율인 제 2 하한 변화율에 기초하여 구해진 제 2 상관 대상 신호를 구하는 상관 대상 결정 처리와, 상기 제 1 상관 대상 신호와, 상기 제 2 상관 대상 신호를 시간축 상에서 이동시킨 신호와의 상관값을 구하는 상관 처리와, 상기 상관값에 기초하여 상기 제 1 상관 대상 신호와 상기 제 2 상관 대상 신호와의 시간차를 구하고, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 상기 시간차에 기초하여 구하는 전반 시간 측정 처리를 상기 연산부에 실행시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상관 대상 결정 처리는, 시간축 상에서 인접하는 극대값의 차분을 구함으로써, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 상한 변화율을 구하는 처리와, 시간축 상에서 인접하는 극소값의 차분을 구함으로써, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 하한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 하한 변화율을 구하는 처리와, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 하한 변화율을 시계열순으로 배열함으로써, 상기 제 1 상관 대상 신호를 구하는 처리와, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 하한 변화율을 시계열순으로 배열함으로써, 상기 제 2 상관 대상 신호를 구하는 처리를 포함한다.
본 발명에 따르면, 초음파의 전반 시간의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 기체 농도 측정 장치를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 2는 기체 농도 측정 장치의 상세한 구성을 나타내는 도이다.
도 3은 직접파 신호 및 1 왕복 지연파 신호의 시간 파형의 예를 나타내는 도이다.
도 4는 직접파 신호의 시간 파형을 나타내는 도이다.
도 5는 직접파 신호, 상한 포락선 및 하한 포락선을 나타내는 도이다.
도 6은 직접파 신호, 제 1 상한 변화율 및 제 1 하한 변화율을 나타내는 도이다.
도 7은 직접파 신호 및 제 1 상관 대상 신호를 나타내는 도이다.
도 8은 직접파 신호와, 1 왕복 지연파 신호를 슬라이딩 시간(ts)만큼 진행한 신호와의 상관값을 나타내는 도이다.
도 9는 제 1 상관 대상 신호와 슬라이딩 제 2 상관 대상 신호와의 상관값을 나타내는 도이다.
도 10은 송신 회로에서 생성되는 송신 펄스 신호의 예를 나타내는 도이다.
도 11은 기체 농도 측정 장치의 변형예를 나타내는 도이다.
도 2는 기체 농도 측정 장치의 상세한 구성을 나타내는 도이다.
도 3은 직접파 신호 및 1 왕복 지연파 신호의 시간 파형의 예를 나타내는 도이다.
도 4는 직접파 신호의 시간 파형을 나타내는 도이다.
도 5는 직접파 신호, 상한 포락선 및 하한 포락선을 나타내는 도이다.
도 6은 직접파 신호, 제 1 상한 변화율 및 제 1 하한 변화율을 나타내는 도이다.
도 7은 직접파 신호 및 제 1 상관 대상 신호를 나타내는 도이다.
도 8은 직접파 신호와, 1 왕복 지연파 신호를 슬라이딩 시간(ts)만큼 진행한 신호와의 상관값을 나타내는 도이다.
도 9는 제 1 상관 대상 신호와 슬라이딩 제 2 상관 대상 신호와의 상관값을 나타내는 도이다.
도 10은 송신 회로에서 생성되는 송신 펄스 신호의 예를 나타내는 도이다.
도 11은 기체 농도 측정 장치의 변형예를 나타내는 도이다.
도 1에는, 본 발명의 실시 형태에 따른 기체 농도 측정 장치가 모식적으로 나타나 있다. 기체 농도 측정 장치는, 기체 농도를 측정하기 위한 공간을 가지는 하우징(10)을 구비하고 있고, 하우징(10) 내의 기체를 전반하는 초음파의 전반 속도에 기초하여 기체 농도를 측정한다. 하우징(10)에는 통기홀(20)이 마련되어 있고, 통기홀(20)을 거쳐 기체가 하우징(10)의 내외를 유통한다. 하우징(10)에 있어서의 농도 측정 공간의 형상은, 예를 들면 직육면체 형상, 원통 형상 등으로 한다. 농도 측정 공간은, 반드시 하우징(10)의 벽에 의해 모든 방향이 둘러싸여 있지 않아도 되며, 초음파를 송수신할 수 있는 공간이면 된다.
기체 농도 측정 장치는, 하우징(10) 내에 수용된 회로 기판(12)을 구비하고 있다. 회로 기판(12)에는 측정 회로(14), 송신 진동자(16), 수신 진동자(18) 및 커넥터(22)가 실장(實裝)되어 있다. 송신 진동자(16)는, 측정 회로(14)의 동작에 기초하여 초음파를 송신한다. 수신 진동자(18)는 하우징(10) 내를 전반한 초음파를 수신한다. 측정 회로(14)는, 직접파가 수신 진동자(18)에서 수신된 타이밍과 1 왕복 지연파가 수신 진동자(18)에서 수신된 타이밍과의 차이에 기초하여, 송신 진동자(16)로부터 하우징(10)의 내면에 있어서의 반사면(24)을 거쳐 수신 진동자(18)에 이르기까지의 거리를 초음파가 전반할 때의 전반 시간을 구한다. 여기서, 직접파는, 송신 진동자(16)로부터 송신되고 반사면(24)에서 반사되어 수신 진동자(18)에 이르는 초음파이다. 또한, 1 왕복 지연파는 송신 진동자(16)로부터 송신되고 반사면(24)에서 반사되어 수신 진동자(18)에 이르고, 또한 수신 진동자(18), 반사면(24), 송신 진동자(16) 및 반사면(24)의 순으로 반사되어 다시 수신 진동자(18)에 이르는 초음파이다. 측정 회로(14)는, 이와 같이 하여 구해진 전반 시간과 미리 기억된 전반 거리에 기초하여, 초음파의 전반 속도를 구한다.
측정 회로(14)는 자체 구비하는 온도 센서에 의한 검출값에 의해 하우징(10) 내의 온도를 측정하고, 또한 초음파의 전반 속도 및 온도 측정값에 기초하여 기체 농도를 구한다. 측정 회로(14)는, 외부 장치로서 커넥터(22)에 접속된 컴퓨터, 표시장치 등에 기체 농도 측정값을 출력한다.
도 2에는, 본 발명의 실시 형태에 따른 기체 농도 측정 장치의 상세한 구성이 나타나 있다. 기체 농도 측정 장치는 하우징(10), 송신 진동자(16), 수신 진동자(18), 측정 회로(14) 및 커넥터(22)를 구비한다. 측정 회로(14)는 송신 회로(38), 수신 회로(40), 온도 센서(26), 프로세서(28) 및 기억부(42)를 구비한다. 측정 회로(14)에는 송신 진동자(16), 수신 진동자(18) 및 커넥터(22)가 접속되어 있다.
연산부로서의 프로세서(28)는 기억부(42)에 기억된 프로그램, 혹은 미리 자체 기억된 프로그램을 실행함으로써, 내부에 송수신 제어부(30), 상관 대상 결정부(32), 상관 처리부(34) 및 농도 측정부(36)를 구성한다. 이들 구성 요소는, 프로세서(28)로 실현되는 대신에, 하드웨어인 디지털 회로에 의해 개별로 구성해도 된다.
기체 농도 측정 장치가 수소 농도를 측정하는 처리에 대하여 설명한다. 송신 회로(38) 및 송신 진동자(16)는 초음파를 송신하는 송신부로서 동작한다. 송신 회로(38)는 송수신 제어부(30)에 의한 제어에 따라, 송신 진동자(16)에 송신 펄스 신호를 출력한다. 송신 진동자(16)는 전기 신호인 송신 펄스 신호를 초음파로 변환하여, 송신 초음파 펄스를 송신한다. 이 송신 초음파 펄스는 하우징(10)의 반사면(24)에서 반사되어, 수신 진동자(18)에 이른다.
수신 진동자(18)에 이른 직접파의 일부는, 수신 진동자(18), 반사면(24), 송신 진동자(16) 및 반사면(24)의 순으로 반사되어 다시 수신 진동자(18)에 이른다. 수신 진동자(18)에 도래하는 초음파에는, 이러한 직접파 및 1 왕복 지연파에 더하여, N 왕복 지연파(N은 2 이상의 정수)가 있다. N 왕복 지연파는 수신 진동자(18)에서 반사되고, 반사면(24), 송신 진동자(16) 및 반사면(24)에서 반사되어, 수신 진동자(18)로 돌아오는 왕복 경로를 N 회에 걸쳐 전반되어 수신 진동자(18)에서 수신되는 초음파이다.
수신 진동자(18) 및 수신 회로(40)는, 초음파를 수신하는 수신부로서 동작한다. 수신 진동자(18)는 초음파를 수신하고, 이 수신 초음파를 전기 신호인 수신 신호로 변환하여 수신 회로(40)에 출력한다. 수신 회로(40)는 수신 신호의 레벨을 조정하여, 프로세서(28)에 출력한다. 프로세서(28)는 수신 신호를 나타내는 수신 데이터를 기억부(42)에 기억한다. 이 수신 데이터는, 수신 펄스 신호의 값과 시간을 대응시킨 데이터이다. 기억부(42)에 기억된 수신 데이터는, 프로세서(28)가 실행하는 처리에 있어서, 프로세서(28)에 적절히 읽혀진다.
수신 신호에는 직접파에 기초하는 직접파 신호, 1 왕복 지연파에 기초하는 1 왕복 지연파 신호, 및 N 왕복 지연파에 기초하는 N 왕복 지연 신호가 포함되어 있다. 이하에서는, 직접파 신호 및 1 왕복 지연파 신호를 이용하여, 송신 진동자(16)로부터 반사면(24)을 거쳐 수신 진동자(18)에 이르기까지의 거리를 초음파가 전반할 때의 전반 시간을 구하는 처리에 대하여 설명한다.
도 3에는, 직접파 신호 및 1 왕복 지연파 신호의 시간 파형의 예가 나타나 있다. 횡축은 시간을 나타내고 종축은 진폭을 나타낸다. 도 3에 나타나는 예에서는, 직접파 신호(46)의 변동 폭은 1 왕복 지연파 신호(48)의 변동 폭보다 크고, 1 왕복 지연파 신호(48)는, 직접파 신호(46)보다 늦게 수신 회로(40)로부터 프로세서(28)에 출력된다. 도 4에는 종축 및 횡축의 스케일을 변경하여 직접파 신호의 시간 파형이 나타나 있다. 1 왕복 지연파 신호는 직접파 신호와는 크기가 상이하지만, 직접파 신호의 시간 파형과 동일한 시간 파형을 가지고 있다.
상관 대상 결정부(32)는, 직접파 신호의 시간 파형의 극대점을 묶는 상한 포락선의 미분 파형을, 제 1 상한 변화율로서 구한다. 또한 상관 대상 결정부(32)는, 직접파 신호의 시간 파형의 극소점을 묶는 하한 포락선의 미분 파형을, 제 1 하한 변화율로서 구한다. 또한 상관 대상 결정부(32)는, 제 1 상한 변화율 및 제 1 하한 변화율에 기초하여, 직접파 신호와 1 왕복 지연파 신호와의 시간차를 구하기 위한 신호인 제 1 상관 대상 신호를 구한다. 단, 이들 처리는 이하에 설명하는 바와 같이 이산적인 값에 대하여 실행된다.
도 5에는 직접파 신호(46), 상한 포락선(50) 및 하한 포락선(52)이 나타나 있다. 상한 포락선(50)은 극대점(M(1), M(3), M(5), ···, M(2j-1), ···)이 보간된 시간 파형이다. 단, j는 정수이다. 하한 포락선(52)은 극소점(M(2), M(4), M(6), ···, M(2j), ···)이 보간된 시간 파형이다. 즉, 극대점은 부호 'M'의 오른쪽에 홀수가 부여된 부호에 의해 나타나고, 극소점은 부호 'M'의 오른쪽에 짝수가 부여된 부호에 의해 나타나 있다.
여기서는, 극대점(M(2j-1))의 진폭을 y(2j-1)로 나타내고, 극소점(M(2j))의 진폭을 y(2j)로 나타낸다. 또한, 극대점(M(2j-1))에 대응하는 시간을 t(2j-1)로 나타내고, 극소점(M(2j))에 대응하는 시간을 t(2j)로 나타낸다.
상관 대상 결정부(32)는, 시간(t(2j-1))에 있어서의 제 1 상한 변화율의 값(D(2j-1))을 D(2j-1) = y(2j-1) - y(2j-3)의 관계에 따라 구한다. 즉, 상관 대상 결정부(32)는, D(3) = y(3) - y(1), D(5) = y(5) - y(3), D(7) = y(7) - y(5), ···으로서 제 1 상한 변화율의 이산값을 구한다.
또한 상관 대상 결정부(32)는, 시간(t(2j))에 있어서의 제 1 하한 변화율의 값(D(2j))을 D(2j) = y(2j) - y(2j-2)의 관계에 따라 구한다. 즉, 상관 대상 결정부(32)는 D(2) = y(2) - y(0), D(4) = y(4) - y(2), D(6) = y(6) - y(4), ···으로서 제 1 하한 변화율의 이산값을 구한다.
상관 대상 결정부(32)는, 시간축 상에 이산적으로 배열된 제 1 상한 변화율의 이산값(D(3), D(5), D(7), ···)과, 시간축 상에 이산적으로 배열된 제 1 하한 변화율의 이산값(D(2), D(4), D(6), ···)을 동일한 시간축 상에서 배열한 제 1 상관 대상 신호를 구한다. 즉, 이산적인 제 1 상관 대상 신호가, 시간축 상의 이산값(D(2), D(3), D(4), D(5), D(6), ···)으로서 구해진다. 상관 대상 결정부(32)는, 이와 같이 하여 구해진 제 1 상관 대상 신호를 기억부(42)에 기억한다.
도 6에는 직접파 신호(46), 제 1 상한 변화율(54) 및 제 1 하한 변화율(56)이 나타나 있다. 단, 제 1 상한 변화율(54) 및 제 1 하한 변화율(56)에 대해서는, 이산값을 보간하여 얻어진 시간 파형이 나타나 있다. 도 7에는 직접파 신호(46) 및 제 1 상관 대상 신호(58)가 나타나 있다. 단, 제 1 상관 대상 신호(58)에 대해서는, 이산값을 보간하여 얻어진 시간 파형이 나타나 있다.
상관 대상 결정부(32)는, 직접파 신호에 대하여 실행한 처리와 동일한 처리를 1 왕복 지연파 신호에 대해서도 실시함으로써, 이산적인 제 2 상관 대상 신호를 구한다. 즉, 상관 대상 결정부(32)는, 1 왕복 지연파 신호의 시간 파형의 극대점을 묶는 상한 포락선의 미분 파형을 제 2 상한 변화율로서 구한다. 또한 상관 대상 결정부(32)는, 1 왕복 지연파 신호의 시간 파형의 극소점을 묶는 하한 포락선의 미분 파형을 제 2 하한 변화율로서 구한다. 또한 상관 대상 결정부(32)는, 제 2 상한 변화율 및 제 2 하한 변화율에 기초하여, 직접파 신호와 1 왕복 지연파 신호와의 시간차를 구하기 위한 신호인 제 2 상관 대상 신호를 구하여, 기억부(42)에 기억한다.
이와 같이, 상관 대상 결정부(32)는, 시간축 상에서 인접하는 극대값의 차분을 구함으로써, 시계열로 배열된 이산적인 제 1 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 제 2 상한 변화율을 구하고, 시간축 상에서 인접하는 극소값의 차분을 구함으로써, 시계열로 배열된 이산적인 제 1 하한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 제 2 하한 변화율을 구하고, 시계열로 배열된 이산적인 제 1 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 제 1 하한 변화율을 시계열순으로 배열함으로써, 제 1 상관 대상 신호를 구하고, 기억부(42)에 기억하고, 시계열로 배열된 이산적인 제 2 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 제 2 하한 변화율을 시계열순으로 배열함으로써, 제 2 상관 대상 신호를 구하여, 기억부(42)에 기억한다.
상관 처리부(34)는, 기억부(42)에 기억된 제 1 상관 대상 신호 및 제 2 상관 대상 신호의 이산값을 읽어들인다. 상관 처리부(34)는 제 1 상관 대상 신호 및 제 2 상관 대상 신호의 이산값에 대하여 보간 처리를 실행하고, 시간축 상의 이산값을 증가시켜도 된다.
상관 처리부(34)는 제 1 상관 대상 신호와, 제 2 상관 대상 신호를 시간축 상에서 슬라이딩 시간(ts)만큼 진행한 슬라이딩 제 2 상관 대상 신호와의 상관값을 구한다. 즉, 슬라이딩 제 2 상관 대상 신호는, 제 2 상관 대상 신호를 시간축 상에서 슬라이딩 시간(ts)만큼 시간축 부방향으로 이동시킨 신호이다. 여기서 상관값은, 2 개의 신호의 시간 파형이 근사하고 있는 정도를 나타내는 값이다. 상관값은, 그 절대값의 최대값이 1이 되도록 규격화되고, -1 이상, 1 이하의 값을 취한다. 2 개의 신호의 시간 파형이 근사하고 있을수록, 상관값의 절대값이 1에 가까워진다.
상관 처리부(34)는, 전반 시간 측정부로서의 기능을 가지고, 슬라이딩 시간(ts)을 변화시키면서 상관값을 구하고, 상관값이 최대가 될 때의 슬라이딩 시간(ts)을 2로 나눈 값을 전반 시간(tp)으로서 구한다. 전반 시간(tp)는, 송신 진동자(16)로부터 반사면(24)을 거쳐 수신 진동자(18)에 이르기까지의 거리를 초음파가 전반하는 시간이다.
이와 같이, 기체 농도 측정 장치에는, 직접파가 수신 진동자(18)에서 수신된 타이밍과, 1 왕복 지연파가 수신 진동자(18)에서 수신된 타이밍과의 차이에 기초하여, 송신 진동자(16)로부터 하우징(10)의 반사면(24)을 거쳐 수신 진동자(18)에 이르기까지의 거리를 초음파가 전반할 때의 전반 시간을 구하는 전반 시간 측정기가 구성되어 있다.
기억부(42)에는 전반 거리(d0)가 기억되어 있다. 전반 거리(d0)는, 초음파가 송신 진동자(16)로부터 하우징(10)의 반사면(24)에 이르고, 반사면(24)으로부터 수신 진동자(18)에 이르는 구간의 거리를 미리 측정한 값이다. 농도 측정부(36)는 기억부(42)로부터 전반 거리(d0)를 읽어들여, 전반 거리(d0)를 전반 시간(tp)으로 나눔으로써 전반 속도 측정값(vm)(= d0 / tp)을 구한다. 또한 농도 측정부(36)는, 온도 센서(26)에 의한 검출값에 기초하여 온도 측정값(Tm)을 구한다. 농도 측정부(36)는 다음의 (수 1)에 기초하여 수소 농도(p)를 구한다.
[수 1]
여기서, k는 기체의 비열비이며, R은 기체 정수이다. Mh는 수소의 분자량이며, Ma는 수소를 포함하지 않는 공기의 분자량이다. 측정 대상의 공기의 조성을 질소 80%, 산소 20%뿐이라고 가정하면, 비열비(k)는 1.4로서 좋다. 또한, 기체 정수(R)는 8.31, 수소의 분자량(Mh)은 2.0, 공기의 분자량(Ma)은 28.8이다. 상술한 바와 같이 전반 속도 측정값(vm) 및 온도 측정값(Tm)은 농도 측정부(36)에 의해 구해진다.
(수 1)의 우변의 각 값은 이미 알고 있기 때문에, 농도 측정부(36)는 (수 1)에 따라 수소 농도(p)를 구한다. 프로세서(28)는, 이와 같이 구해진 수소 농도(p)를 커넥터(22)로부터 외부의 컴퓨터에 출력한다. 기체 농도 측정 장치가 표시 패널을 구비하고 있는 경우에는, 프로세서(28)는 표시 패널에 수소 농도(p)를 표시해도 된다.
본 실시 형태에 따른 기체 농도 측정 장치에서는, 직접파 신호의 시간 파형의 극대점을 묶는 상한 포락선의 미분 파형이 제 1 상한 변화율로서 구해지고, 직접파 신호의 시간 파형의 극소점을 묶는 하한 포락선의 미분 파형이 제 1 하한 변화율로서 구해진다. 또한 제 1 상한 변화율 및 제 1 하한 변화율의 이산값을 시간축 상에 배열한 제 1 상관 대상 신호가 구해진다. 본 실시 형태에 따른 기체 농도 측정 장치에서는, 마찬가지로 하여, 1 왕복 지연파 신호의 시간 파형의 극대점을 묶는 상한 포락선의 미분 파형이 제 2 상한 변화율로서 구해지고, 1 왕복 지연파 신호의 시간 파형의 극소점을 묶는 하한 포락선의 미분 파형이 제 2 하한 변화율로서 구해진다. 또한 제 2 상한 변화율 및 제 2 하한 변화율의 이산값을 시간축 상에 배열한 제 2 상관 대상 신호가 구해진다. 그리고, 제 1 상관 대상 신호와, 제 2 상관 대상 신호를 슬라이딩 시간(ts)만큼 진행한 신호와의 상관값을 구하고, 그 상관값이 최대가 될 때의 슬라이딩 시간(ts)의 반의 시간이 전반 시간(tp)으로서 구해진다.
이러한 처리에 의하면, 제 1 상관 대상 신호 및 제 2 상관 대상 신호는, 직접파 및 1 회 왕복 지연파의 진폭이 아닌, 포락선의 시간 변화율에 따른 신호가 된다. 따라서, 진폭 변화가 완만한 직접파 신호와, 진폭 변화가 완만한 1 왕복 지연파 신호를 슬라이딩 시간(ts)만큼 진행한 신호와의 상관값을 구할 경우에 비해, 슬라이딩 시간(ts)을 변화시켰을 때의 상관값의 피크가 날카로워진다. 이에 의해, 전반 시간(tp)의 측정 정밀도가 높아져, 기체의 농도의 측정 정밀도가 높아진다.(여기
또한, 전반 시간의 측정은 직접파 및 1 왕복 지연파가 수신 진동자(18)로 수신되는 타이밍의 차이에 기초하여 행해진다. 이 때문에, 송신 회로(38), 송신 진동자(16), 수신 진동자(18), 수신 회로(40) 등에 있어서의 지연 시간이 측정값에 미치는 영향이 상쇄된다. 또한 기체의 밀도, 온도 등의 측정 조건에 의해 직접파 및 1 왕복 지연파의 파형이 무너진 경우라도, 이 파형 무너짐은 직접파 및 1 왕복 지연파의 양자에 대하여 동일하게 발생한다. 이 때문에, 파형 무너짐은 상관값에 미치는 영향은 작아, 측정 조건의 변화에 의한 측정 오차가 억제된다.
도 8에는, 직접파 신호와, 1 왕복 지연파 신호를 슬라이딩 시간(ts)만큼 진행한 신호와의 상관값이 나타나 있다. 횡축은 슬라이딩 시간(ts)을 나타내고, 종축은 상관값을 나타낸다. 도 9에는, 제 1 상관 대상 신호와 슬라이딩 제 2 상관 대상 신호와의 상관값이 나타나 있다. 횡축은 슬라이딩 시간(ts)을 나타내고, 종축은 상관값을 나타낸다. 도 9에 나타나는 상관값은 도 8에 나타나는 상관값에 비해, 슬라이딩 시간(ts)의 변화에 대한 피크값의 변화가 크다. 본 실시 형태에 따른 처리에 의해, 전반 시간(tp)의 측정 정밀도가 높아져, 기체의 농도의 측정 정밀도가 높아지는 것은, 이들 도면으로부터도 명백하다.
상기에서는, 직접파 신호 및 1 왕복 지연파 신호의 상관값을 이용하여, 송신 진동자(16)로부터 반사면(24)을 거쳐 수신 진동자(18)에 이르기까지의 거리를 초음파가 전반할 때의 전반 시간을 구하고, 이 전반 시간으로부터 수소 농도를 측정하는 처리에 대하여 설명했다. 직접파 신호 및 N 왕복 지연파 신호의 상관값을 이용하여, 상기 전반 시간의 N 배의 시간(N 배 전반 시간)을 구하여, N 배 전반 시간으로부터 수소 농도를 측정해도 된다. 이 경우, 전반 거리(d0)의 N 배를 N 배 전반 시간으로 나눔으로써 전반 속도 측정값(vm)을 구하고, 이 전반 속도 측정값(vm)을 이용하여 수소 농도를 측정하면 된다. 또한, N 왕복 지연파 신호와 N-M 왕복 지연파 신호의 상관값을 이용하여, 상기 전반 시간의 N-M 배의 시간(N-M 배 전반 시간)을 구하고, N-M 배 전반 시간으로부터 수소 농도를 측정해도 된다. 단, N은 2 이상의 정수, M은 1 이상의 정수이며, N > M의 관계가 성립하는 것으로 한다. 이 경우, 전반 거리(d0)의 N-M 배를 N-M 배 전반 시간으로 나눔으로써 전반 속도 측정값(vm)을 구하고, 이 전반 속도 측정값(vm)을 이용하여 수소 농도를 측정하면 된다.
도 10에는, 송수신 제어부(30)에 의한 제어에 따라 송신 회로(38)에서 생성되는 송신 펄스 신호의 예가 나타나 있다. 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 진폭을 나타낸다. 이 송신 펄스 신호는, 양극 신호 및 음극 신호의 쌍으로 이루어지는 차동 신호이다. 송신 진동자(16)로부터 송신되는 초음파 펄스는, 양극 신호에서 음극 신호를 감산하여 직류 성분이 제거된 신호에 기초하는 것이 된다. 시간(t0)부터 5 주기분의 구형파의 양극 신호가 생성되고, 시간(t0)부터 5 주기 후인 시간(t1)에, 역위상의 구형파가 3 주기에 걸쳐 양극 신호로서 생성된다. 시간(t0)부터 시간(t1)까지의 사이에서, 음극 신호의 레벨은 0이다. 그리고, 시간(t1) 이후에 3 주기분의 구형파의 음극 신호가 생성된다. 시간(t1) 이후에서는, 음극 신호는 양극 신호에 대하여 역극성의 관계에 있다. 이러한 송신 펄스 신호에 의하면, 제 6 주기째에 있어서 위상이 반전되고 또한 진폭이 커지는 초음파가 송신 진동자(16)로부터 송신된다. 이에 의해, 포락선의 시간 변화율이 큰 초음파가 수신 진동자(18)에서 수신되어, 제 1 상관 대상 신호와 슬라이딩 제 2 상관 대상 신호와의 상관값의 피크가 날카로워진다. 따라서, 전반 시간(tp)의 측정 정밀도가 높아져, 기체의 농도의 측정 정밀도가 높아진다.
여기서는, 5 주기의 정상(正相)의 신호 후에, 3 주기의 역상(逆相)의 신호가 이어지는 송신 펄스 신호에 대하여 설명했다. 정상 신호의 주기수(반복의 수) 및 역상 신호의 주기수는 임의이다. 또한, 역상 신호의 진폭은 정상 신호의 진폭과 동일해도 되고, 정상 신호의 진폭과 상이해도 된다. 즉, 역상 신호의 진폭은, 정상 신호의 진폭의 2 배가 아니어도 되며, 임의의 크기여도 된다. 또한 역상 신호의 주파수는 정상 신호의 주파수와 상이해도 된다.
또한 상기에서는, 송신 진동자(16)와 수신 진동자(18)가 개별로 마련된 구성에 대하여 설명했다. 이들 초음파 진동자는 공통화해도 된다. 즉, 1 개의 공통의 초음파 진동자가 송신 회로(38) 및 수신 회로(40)에 접속된 구성을 채용하고, 그 초음파 진동자가 초음파의 송신 및 수신을 행해도 된다.
또한 상기에서는, 송신 진동자(16)로부터 하우징(10)의 반사면(24)에 초음파를 송신하고, 하우징(10)의 반사면(24)에서 반사된 초음파를 수신 진동자(18)에서 수신하는 구조에 대하여 설명했다. 이러한 구조 외에, 도 11에 나타나 있는 바와 같이, 송신 진동자(16)와 수신 진동자(18)를 대향시킨 구조를 채용해도 된다. 이 경우, 송신 진동자(16)로부터 송신되고 하우징(10) 내를 전반한 초음파가 수신 진동자(18)에서 수신된다. 송신 진동자(16)로부터 송신되고 수신 진동자(18)에 직접 도달하는 초음파가 직접파로서 수신 진동자(18)에서 수신된다. 또한, 송신 진동자(16)로부터 송신되고 수신 진동자(18)에서 반사되어 송신 진동자(16)로 돌아와, 송신 진동자(16)에서 반사되어 다시 수신 진동자(18)에 이르는 초음파가 1 왕복 지연파로서 수신 진동자(18)에서 수신된다. 또한, 송신 진동자(16)로부터 송신되고 수신 진동자(18)에서 반사되어 송신 진동자(16)로 돌아와, 송신 진동자(16)에서 반사되어 다시 수신 진동자(18)에 이르는 왕복 경로를 N 회에 걸쳐 전반한 초음파가 N 왕복 지연파로서 수신 진동자(18)에서 수신된다.
상기에서는, 기체 농도 측정 장치로서, 수소의 농도를 측정하는 실시 형태에 대하여 설명했다. 기체 농도 측정 장치는 그 외의 기체의 농도를 측정해도 된다. 이 경우, (수 1)에 있어서 비열비(k), 분자수 등을 측정 대상의 기체의 값으로 치환한 처리가 실행된다.
10 : 하우징
12 : 회로 기판
14 : 측정 회로
16 : 송신 진동자
18 : 수신 진동자
20 : 통기홀
22 : 커넥터
24 : 반사면
26 : 온도 센서
28 : 프로세서
30 : 송수신 제어부
32 : 상관 대상 결정부
34 : 상관 처리부
36 : 농도 측정부
38 : 송신 회로
40 : 수신 회로
42 : 기억부
46 : 직접파 신호
481 : 왕복 지연파 신호
50 : 상한 포락선
52 : 하한 포락선
54 : 제 1 상한 변화율
56 : 제 1 하한 변화율
58 : 제 1 상관 대상 신호
12 : 회로 기판
14 : 측정 회로
16 : 송신 진동자
18 : 수신 진동자
20 : 통기홀
22 : 커넥터
24 : 반사면
26 : 온도 센서
28 : 프로세서
30 : 송수신 제어부
32 : 상관 대상 결정부
34 : 상관 처리부
36 : 농도 측정부
38 : 송신 회로
40 : 수신 회로
42 : 기억부
46 : 직접파 신호
481 : 왕복 지연파 신호
50 : 상한 포락선
52 : 하한 포락선
54 : 제 1 상한 변화율
56 : 제 1 하한 변화율
58 : 제 1 상관 대상 신호
Claims (7)
- 초음파를 수신하는 수신부와,
상기 수신부에서 수신된 제 1 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 제 1 수신 신호와, 상기 제 1 초음파 다음에 상기 수신부에서 수신된 제 2 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 제 2 수신 신호에 기초하여, 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 연산부를 구비하고,
상기 연산부는,
상기 제 1 수신 신호의 상한 포락선의 변화율인 제 1 상한 변화율 및 상기 제 1 수신 신호의 하한 포락선의 변화율인 제 1 하한 변화율에 기초하여 구해진 제 1 상관 대상 신호와, 상기 제 2 수신 신호의 상한 포락선의 변화율인 제 2 상한 변화율 및 상기 제 2 수신 신호의 하한 포락선의 변화율인 제 2 하한 변화율에 기초하여 구해진 제 2 상관 대상 신호를 구하는 상관 대상 결정부와,
상기 제 1 상관 대상 신호와 상기 제 2 상관 대상 신호를 시간축 상에서 이동시킨 신호와의 상관값을 구하는 상관 처리부와,
상기 상관값에 기초하여, 상기 제 1 상관 대상 신호와 상기 제 2 상관 대상 신호와의 시간차를 구하고, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 상기 시간차에 기초하여 구하는 전반 시간 측정부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 전반 시간 측정기. - 제 1 항에 있어서,
상기 상관 대상 결정부는,
시간축 상에서 인접하는 극대값의 차분을 구함으로써, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 상한 변화율을 구하고,
시간축 상에서 인접하는 극소값의 차분을 구함으로써, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 하한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 하한 변화율을 구하고,
시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 하한 변화율을 시계열순으로 배열함으로써, 상기 제 1 상관 대상 신호를 구하고,
시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 하한 변화율을 시계열순으로 배열함으로써, 상기 제 2 상관 대상 신호를 구하는
것을 특징으로 하는 전반 시간 측정기. - 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 전반 시간 측정기와,
상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간에 기초하여, 상기 측정 공간 내에 있어서의 특정한 기체의 농도를 측정하는 농도 측정부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 기체 농도 측정 장치. - 초음파를 수신하는 수신부와,
상기 수신부에서 수신된 제 1 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 제 1 수신 신호와 상기 제 1 초음파 다음에 상기 수신부에서 수신된 제 2 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 제 2 수신 신호에 기초하여, 소정의 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 연산부를 구비하는 전반 시간 측정기를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는, 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체에 저장된 전반 시간 측정 프로그램에 있어서,
상기 제 1 수신 신호의 상한 포락선의 변화율인 제 1 상한 변화율 및 상기 제 1 수신 신호의 하한 포락선의 변화율인 제 1 하한 변화율에 기초하여 구해진 제 1 상관 대상 신호와, 상기 제 2 수신 신호의 상한 포락선의 변화율인 제 2 상한 변화율 및 상기 제 2 수신 신호의 하한 포락선의 변화율인 제 2 하한 변화율에 기초하여 구해진 제 2 상관 대상 신호를 구하는 상관 대상 결정 처리와,
상기 제 1 상관 대상 신호와 상기 제 2 상관 대상 신호를 시간축 상에서 이동시킨 신호와의 상관값을 구하는 상관 처리와,
상기 상관값에 기초하여 상기 제 1 상관 대상 신호와 상기 제 2 상관 대상 신호와의 시간차를 구하고, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 상기 시간차에 기초하여 구하는 전반 시간 측정 처리를 상기 연산부에 실행시키는 것을 특징으로 하는 전반 시간 측정 프로그램. - 제 4 항에 있어서,
상기 상관 대상 결정 처리는,
시간축 상에서 인접하는 극대값의 차분을 구함으로써, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 상한 변화율을 구하는 처리와,
시간축 상에서 인접하는 극소값의 차분을 구함으로써, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 하한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 하한 변화율을 구하는 처리와,
시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 하한 변화율을 시계열순으로 배열함으로써, 상기 제 1 상관 대상 신호를 구하는 처리와,
시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 하한 변화율을 시계열순으로 배열함으로써, 상기 제 2 상관 대상 신호를 구하는 처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반 시간 측정 프로그램. - 초음파를 수신하는 수신부와,
상기 수신부에서 수신된 제 1 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 제 1 수신 신호와 상기 제 1 초음파 다음에 상기 수신부에서 수신된 제 2 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 제 2 수신 신호에 기초하여, 소정의 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 연산부를 구비하는 전반 시간 측정기에 있어서 실행되는 전반 시간 측정 방법에 있어서,
상기 제 1 수신 신호의 상한 포락선의 변화율인 제 1 상한 변화율 및 상기 제 1 수신 신호의 하한 포락선의 변화율인 제 1 하한 변화율에 기초하여 구해진 제 1 상관 대상 신호와, 상기 제 2 수신 신호의 상한 포락선의 변화율인 제 2 상한 변화율 및 상기 제 2 수신 신호의 하한 포락선의 변화율인 제 2 하한 변화율에 기초하여 구해진 제 2 상관 대상 신호를 구하는 상관 대상 결정 처리와,
상기 제 1 상관 대상 신호와 상기 제 2 상관 대상 신호를 시간축 상에서 이동시킨 신호와의 상관값을 구하는 상관 처리와,
상기 상관값에 기초하여 상기 제 1 상관 대상 신호와 상기 제 2 상관 대상 신호와의 시간차를 구하고, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 상기 시간차에 기초하여 구하는 전반 시간 측정 처리를 상기 연산부에 실행시키는 것을 특징으로 하는 전반 시간 측정 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 상관 대상 결정 처리는,
시간축 상에서 인접하는 극대값의 차분을 구함으로써, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 상한 변화율을 구하는 처리와,
시간축 상에서 인접하는 극소값의 차분을 구함으로써, 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 하한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 하한 변화율을 구하는 처리와,
시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 1 하한 변화율을 시계열순으로 배열함으로써, 상기 제 1 상관 대상 신호를 구하는 처리와,
시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 상한 변화율 및 시계열로 배열된 이산적인 상기 제 2 하한 변화율을 시계열순으로 배열함으로써, 상기 제 2 상관 대상 신호를 구하는 처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반 시간 측정 방법.
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| JPJP-P-2017-194408 | 2017-10-04 | ||
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