KR20200066296A - 초음파 송신기, 전반 시간 측정 장치, 기체 농도 측정 장치, 전반 시간 측정 프로그램 및 전반 시간 측정 방법 - Google Patents

초음파 송신기, 전반 시간 측정 장치, 기체 농도 측정 장치, 전반 시간 측정 프로그램 및 전반 시간 측정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200066296A
KR20200066296A KR1020207009004A KR20207009004A KR20200066296A KR 20200066296 A KR20200066296 A KR 20200066296A KR 1020207009004 A KR1020207009004 A KR 1020207009004A KR 20207009004 A KR20207009004 A KR 20207009004A KR 20200066296 A KR20200066296 A KR 20200066296A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultrasonic wave
time
measurement space
ultrasonic
ultrasound
Prior art date
Application number
KR1020207009004A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102619159B1 (ko
Inventor
코이치 츠지야
요시후미 신후쿠
야스히로 토리야마
Original Assignee
우에다 니혼 무센 가부시키가이샤
닛신보 홀딩스 가부시키 가이샤
니혼무센 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 우에다 니혼 무센 가부시키가이샤, 닛신보 홀딩스 가부시키 가이샤, 니혼무센 가부시키가이샤 filed Critical 우에다 니혼 무센 가부시키가이샤
Publication of KR20200066296A publication Critical patent/KR20200066296A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102619159B1 publication Critical patent/KR102619159B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/4162—Systems investigating the composition of gases, by the influence exerted on ionic conductivity in a liquid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/346—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with amplitude characteristics, e.g. modulated signal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02—Analysing fluids
    • G01N29/024—Analysing fluids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/24—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/32—Arrangements for suppressing undesired influences, e.g. temperature or pressure variations, compensating for signal noise
    • G01N29/326—Arrangements for suppressing undesired influences, e.g. temperature or pressure variations, compensating for signal noise compensating for temperature variations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/341—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with time characteristics
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/341—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with time characteristics
    • G01N29/343—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with time characteristics pulse waves, e.g. particular sequence of pulses, bursts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/011—Velocity or travel time
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/021—Gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/02809—Concentration of a compound, e.g. measured by a surface mass change
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/103—Number of transducers one emitter, two or more receivers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

본 발명은, 초음파의 전반 시간의 측정 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다. 기체 농도 측정 장치는, 제 1 초음파를 농도 측정 공간에 송신하고, 당해 제 1 초음파에 시간적으로 이어지는 제 2 초음파를 농도 측정 공간에 송신하는 송신 회로(38) 및 송신 진동자(16)와, 농도 측정 공간을 전반한 초음파를 수신하는 수신 진동자(18) 및 수신 회로(40)와, 제 1 초음파 및 제 2 초음파가 송신된 타이밍, 그리고 제 1 초음파 및 제 2 초음파가 수신된 타이밍에 기초하여, 농도 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 전반 시간 측정부(32)를 구비한다. 제 2 초음파는, 제 1 초음파에 대하여 역위상이며, 그 진폭이 제 1 초음파의 진폭보다 크다.

Description

초음파 송신기, 전반 시간 측정 장치, 기체 농도 측정 장치, 전반 시간 측정 프로그램 및 전반 시간 측정 방법
본 발명은 초음파 송신기, 전반 시간 측정 장치, 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, 특정의 기체의 농도를 측정하는 장치가 기재되어 있다. 이들 특허 문헌에 기재되어 있는 장치는, 측정 대상의 공기에 있어서의 초음파의 전반 속도 등, 초음파의 전반 특성에 기초하여 특정의 기체의 농도를 측정하는 것이며, 수소의 농도의 측정에 이용해도 된다. 또한 특허 문헌 3 ~ 6에는, 본원 발명에 관련되는 기술로서, 초음파 펄스의 파형에 기초하여, 초음파 펄스가 수신된 타이밍을 특정하는 기술이 기재되어 있다.
일본특허공개공보 2002-214203호 일본특허공개공보 평3-223669호 일본특허공개공보 평8-254454호 일본특허공개공보 평9-127244호 일본특허공개공보 평9-184716호 일본특허공개공보 2007-187506호
일반적으로, 초음파의 전반 속도에 기초하여 특정의 기체의 농도를 측정하는 장치에는, 기체의 농도를 측정하는 공간이 마련되어 있다. 이 농도 측정 공간에는 초음파를 송수신하는 초음파 진동자가 마련되어 있다. 송신용의 초음파 진동자로부터 초음파가 송신되고 나서 농도 측정 공간 내를 전반한 초음파가 수신용의 초음파 진동자로 수신될 때까지의 전반 시간과, 미리 구해진 전반 거리에 기초하여, 초음파의 전반 속도가 구해진다.
그러나, 수신용의 초음파 진동자로 수신되는 초음파 펄스의 시간 파형이 진폭이 일정한 등의 특징이 없는 시간 파형인 경우, 초음파 펄스가 수신되는 타이밍의 검출이 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, 전반 시간 측정 장치에 탑재되는 초음파 송신기에 있어서, 상기 전반 시간 측정 장치는, 측정 공간에 초음파를 송신하고, 초음파가 송신된 타이밍과, 상기 측정 공간을 전반한 초음파가 수신된 타이밍에 기초하여, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 장치이며, 상기 초음파 송신기는, 제 1 초음파를 상기 측정 공간에 송신하고, 상기 제 1 초음파에 시간적으로 이어지는 제 2 초음파를 상기 측정 공간에 송신하는 송신부를 구비하고, 상기 제 2 초음파는, 상기 제 1 초음파에 대하여 역위상인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 2 초음파는, 그 진폭이 상기 제 1 초음파의 진폭보다 크다.
또한 본 발명은, 제 1 초음파를 측정 공간에 송신하고, 상기 제 1 초음파에 시간적으로 이어지는 제 2 초음파를 상기 측정 공간에 송신하는 송신부와, 상기 측정 공간을 전반한 초음파를 수신하는 수신부와, 상기 제 1 초음파 및 상기 제 2 초음파가 상기 송신부로부터 송신된 타이밍, 그리고 상기 제 1 초음파 및 상기 제 2 초음파가 상기 수신부에서 수신된 타이밍에 기초하여, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 전반 시간 측정부를 구비하고, 상기 제 2 초음파는, 상기 제 1 초음파에 대하여 역위상인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 2 초음파는, 그 진폭이 상기 제 1 초음파의 진폭보다 크다.
바람직하게는, 상기 전반 시간 측정부는, 상기 수신부가 수신하는 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 수신 신호를 취득하고, 상기 수신 신호에 포함되는 상기 제 1 초음파의 성분, 및, 상기 수신 신호에 포함되는 상기 제 2 초음파의 성분에 의해 상기 수신 신호의 시간 파형에 형성되는 경계점을 검출하고, 상기 경계점의 타이밍에 기초하여 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구한다.
바람직하게는, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간에 기초하여, 상기 측정 공간 내에 있어서의 특정의 기체의 농도를 측정하는 농도 측정부를 구비한다.
또한 본 발명은, 전반 시간 측정기에 읽혀지는 전반 시간 측정 프로그램에 있어서, 상기 전반 시간 측정기는, 초음파를 측정 공간에 송신하는 송신부와, 상기 측정 공간을 전반한 초음파를 수신하는 수신부와, 상기 송신부를 제어하여 상기 송신부에 초음파를 송신시키고, 또한 상기 송신부로부터 초음파가 송신된 타이밍, 및 초음파가 상기 수신부에서 수신된 타이밍에 기초하여, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 전반 시간 측정부를 구비하고, 상기 전반 시간 측정 프로그램은, 제 1 초음파를 상기 측정 공간에 송신하고, 상기 제 1 초음파에 시간적으로 이어지는 제 2 초음파를 상기 측정 공간에 송신하는 송신 처리로서, 상기 제 2 초음파는 상기 제 1 초음파에 대하여 역위상인 송신 처리를, 상기 송신부에 실행시키는 단계와, 상기 제 1 초음파 및 상기 제 2 초음파가 상기 송신부로부터 송신된 타이밍, 그리고 상기 제 1 초음파 및 제 2 초음파가 상기 수신부에서 수신된 타이밍에 기초하여, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 단계를 상기 전반 시간 측정기에 실행시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 단계는, 상기 수신부가 수신하는 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 수신 신호를 취득하고, 상기 수신 신호에 포함되는 상기 제 1 초음파의 성분, 및, 상기 수신 신호에 포함되는 상기 제 2 초음파의 성분에 의해 상기 수신 신호의 시간 파형에 형성되는 경계점을 검출하고, 상기 경계점의 타이밍에 기초하여 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명은, 전반 시간 측정기에 있어서 실행되는 전반 시간 측정 방법에 있어서, 상기 전반 시간 측정기는, 초음파를 측정 공간에 송신하는 송신부와, 상기 측정 공간을 전반한 초음파를 수신하는 수신부와, 상기 송신부를 제어하여 상기 송신부에 초음파를 송신시키고, 또한 상기 송신부로부터 초음파가 송신된 타이밍, 및 초음파가 상기 수신부에서 수신된 타이밍에 기초하여, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 전반 시간 측정부를 구비하고, 상기 전반 시간 측정 방법은, 제 1 초음파를 상기 측정 공간에 송신하고, 상기 제 1 초음파에 시간적으로 이어지는 제 2 초음파를 상기 측정 공간에 송신하는 송신 처리로서, 상기 제 2 초음파는 상기 제 1 초음파에 대하여 역위상인 송신 처리를, 상기 송신부가 실행하는 것과, 상기 제 1 초음파 및 상기 제 2 초음파가 상기 송신부로부터 송신된 타이밍, 그리고 상기 제 1 초음파 및 제 2 초음파가 상기 수신부에서 수신된 타이밍에 기초하여, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 상기 전반 시간 측정기가 구하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 것은, 상기 수신부가 수신하는 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 수신 신호를 취득하고, 상기 수신 신호에 포함되는 상기 제 1 초음파의 성분, 및, 상기 수신 신호에 포함되는 상기 제 2 초음파의 성분에 의해 상기 수신 신호의 시간 파형에 형성되는 경계점을 검출하고, 상기 경계점의 타이밍에 기초하여 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 것을 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 송신 회로에서 생성되는 송신 펄스 신호를 나타내는 도이다.
도 4는 수신 펄스 신호의 예를 나타내는 도이다.
도 5는 복수의 극소점이 상한 포락선에 나타나는 수신 펄스 신호의 예를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 6은 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, 적어도 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 송신 진동자(16)로부터 송신되어 하우징(10)의 내면에 있어서의 반사면(24)에서 반사된 초음파를 수신한다. 측정 회로(14)는, 초음파가 송신되고 나서 수신될 때까지의 시간과 미리 기억된 초음파의 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, 표시 장치 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), 프로세서(28) 및 기억부(42)를 구비한다. 측정 회로(14)에는 송신 진동자(16), 수신 진동자(18) 및 커넥터(22)가 접속되어 있다.
프로세서(28)는, 기억부(42)에 기억된 프로그램 혹은 미리 자체 기억된 프로그램을 실행함으로써, 내부에 송수신 제어부(30), 전반 시간 측정부(32) 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 변환하고, 송신 초음파 펄스를 송신한다. 이 송신 초음파 펄스는 하우징(10)의 반사면(24)에서 반사된다.
도 3에는, 송수신 제어부(30)에 의한 제어에 따라 송신 회로(38)에서 생성되는 송신 펄스 신호가 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 신호로부터 음극 신호를 감산하여 직류 성분이 제거된 신호에 기초하는 것이 된다. 시간(t0)부터 5 주기분의 구형파의 양극 신호가 생성되고, 시간(t0)부터 5 주기 후의 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 진폭이 작아진 후에 진폭이 커지는 초음파 펄스가 송신 진동자(16)로부터 송신된다.
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 되고, 임의의 크기여도 된다. 또한, 역상 신호의 주파수는 정상 신호의 주파수와 상이해도 된다. 송신 펄스 신호로서, 정상 신호 후에 역상 신호가 이어지는 신호를 이용함으로써, 수신 진동자(18)로 수신되는 초음파 펄스의 파형의 변화가 현저해져, 초음파 펄스가 수신되는 타이밍을 특정하는 처리의 정밀도가 높아진다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 기체 농도 측정 장치에는 초음파 송신기가 구성된다. 초음파 송신기는, 정상 신호에 기초하여 생성되는 제 1 초음파를 농도 측정 공간에 송신하고 정상 신호에 이어지는 역상 신호에 기초하여 생성되는 제 2 초음파를 농도 측정 공간에 송신하는 송신부(송신 회로(38) 및 송신 진동자(16))를 구비한다. 제 2 초음파는 제 1 초음파에 대하여 역위상이며, 그 진폭이 제 1 초음파의 진폭과 상이하다.
수신 진동자(18) 및 수신 회로(40)는 초음파를 수신하는 수신부로서 동작한다. 수신 진동자(18)는, 하우징(10)의 반사면(24)에서 반사된 초음파 펄스를 수신하고 이 수신 초음파 펄스를 전기 신호인 수신 펄스 신호로 변환하여 수신 회로(40)에 출력한다. 수신 회로(40)는 수신 펄스 신호의 레벨을 조정하여 프로세서(28)에 출력한다. 프로세서(28)는 수신 펄스 신호를 나타내는 수신 데이터를 기억부(42)에 기억한다. 이 수신 데이터는 수신 펄스 신호의 값과 시간을 대응시킨 데이터이다. 프로세서(28) 내에 구성된 전반 시간 측정부(32)는, 기억부(42)에 기억된 수신 데이터를 참조하여, 송신 회로(38)가 송신 펄스 신호를 출력하고 나서 수신 회로(40)가 수신 펄스 신호를 출력할 때까지의 전반 시간(tp)을 구한다.
도 4에는, 도 3에 나타나는 송신 펄스 신호에 따라 송신 초음파 펄스를 송신한 경우에 있어서의 수신 펄스 신호의 예가 나타나 있다. 횡축은 시간을 나타내고 종축은 진폭을 나타낸다. 수신 펄스 신호는, 복수의 웨이브가 시간축 상에서 연속되는 시간 파형을 가진다. 단, 0 레벨부터 증가하여 극대가 되고, 이 후, 감소하여 제로 크로스점에서 양에서 음이 되어, 부방향으로 증가하여 극소가 되고, 이 후, 정방향으로 증가하여 다음의 제로 크로스점에 이르는 시간 파형을, 「하나의 웨이브」로서 정의한다. 제로 크로스점은, 수신 펄스 신호의 진폭 정부(正負)값이 0이 되는 그 시간 파형 상의 점이다. 또한 이하의 설명에서는, 하나의 웨이브의 극대값을 피크값으로서 정의한다.
수신 펄스 신호에서는, 최초의 웨이브에서 다음의 웨이브를 향함에 따라 피크값이 커지고, 소정수 번째의 웨이브보다 후에 피크값이 일단 작아지고, 다시, 다음의 웨이브를 향함에 따라 피크값이 커진다. 그리고, 가장 피크값이 큰 웨이브부터 다음의 웨이브를 향함에 따라 피크값이 작아진다. 도 4에 나타나 있는 예에서는, 최초의 웨이브부터 6 번째의 웨이브까지 피크값이 커지고, 7 번째의 웨이브에서 피크값이 일단 작아지고, 다시, 이후의 웨이브를 향함에 따라 피크값이 커지고 있다. 도 4에는, 최초로 극대값(양의 피크)이 나타나는 수신 펄스 신호가 나타나 있지만, 최초로 극소값(음의 피크)이 나타나는 수신 펄스 신호가 나타나는 경우도 있다.
도 2의 전반 시간 측정부(32)는, 기억부(42)에 기억된 수신 데이터를 참조하여, 다음과 같은 처리에 의해, 초음파 펄스가 수신된 시간을 구한다. 즉, 전반 시간 측정부(32)는, 수신 펄스 신호의 상한 포락선의 극소점에 대응하는 양의 피크보다 하나 전의 양의 피크가 나타난 탐색 포인트 시간을 특정한다. 여기서, 상한 포락선이란 양의 피크를 묶는 포락선을 말한다. 전반 시간 측정부(32)는, 탐색 포인트 시간의 직후의 제로 크로스점(경계점)의 시간인 경계점 시간(tz)을 구한다.
전반 시간 측정부(32)는, 경계점 시간(tz)으로부터 송신 펄스 신호의 위상이 변화한 시간(t1)(도 3)을 감산한 전반 시간(tp)(tz - t1)을 구한다.
복수의 극소점이 상한 포락선에 나타나는 경우에는, 전반 시간 측정부(32)는, 다음과 같은 처리를 실행해도 된다. 즉, 전반 시간 측정부(32)는, 상한 포락선의 극소점의 직전에 나타난 상한 포락선의 극대점에서의 피크값으로부터, 그 극소점에서의 피크값을 감산한 하향 평가값과, 상한 포락선의 극소점의 직후에 나타난 상한 포락선의 극대점에서의 피크값으로부터, 그 극소점에서의 피크값을 감산한 상향 평가값의 합인 극소점 심도를 구한다. 극소점 심도는, 상한 포락선의 극소점이 나타나는 오목부의 깊이를 나타내는 평가값이다. 전반 시간 측정부(32)는, 상한 포락선에 나타나는 복수의 극소점 중, 극소점 심도가 가장 큰 극소점에 대응하는 양의 피크보다 하나 전의 양의 피크가 나타난 탐색 포인트 시간(tc)을 특정한다. 그리고, 탐색 포인트 시간(tc)의 직후의 제로 크로스점의 시간인 경계점 시간(tz)을 구한다. 전반 시간 측정부(32)는, 경계점 시간(tz)으로부터 송신 펄스 신호의 위상이 변화한 시간(t1)을 감산한 전반 시간(tp) = (tz - t1)을 구한다.
도 5에는 복수의 극소점이 상한 포락선(44)에 나타나는 수신 펄스 신호의 예가 모식적으로 나타나 있다. 상한 포락선(44)에는 2 개의 극소점(B 및 D)이 있다. 상한 포락선(44)의 극소점(B)의 직전에 상한 포락선(44)에 나타난 극대점(A)에서의 피크값(ya)으로부터, 극소점(B)에서의 피크값(yb)을 감산한 하향 평가값(e1)은 e1 = ya - yb이다. 또한, 상한 포락선(44)의 극소점(B)의 직후에 상한 포락선(44)에 나타난 극대점(C)에서의 피크값(yc)으로부터, 극소점(B)에서의 피크값(yb)을 감산한 상향 평가값(f1)은 f1 = yc - yb이다. 따라서, 극소점(B)에 대한 극소점 심도(db)는 db = e1 + f1 = (ya - yb) + (yc - yb)이다.
한편, 상한 포락선(44)의 극소점(D)의 직전에 상한 포락선(44)에 나타난 극대점(C)에서의 피크값(yc)으로부터, 극소점(D)에서의 피크값(yd)을 감산한 하향 평가값(e2)은 e2 = yc - yd이다. 또한, 상한 포락선(44)의 극소점(D) 직후에 상한 포락선(44)에 나타난 극대점(E)에서의 피크값(ye)으로부터, 극소점(D)에서의 피크값(yd)을 감산한 상향 평가값(f2)은 f2 = ye - yd이다. 따라서, 극소점(D)에 대한 극소점 심도(dd)는 dd = e2 + f2 = (yc - yd) + (ye - yd)이다.
도 5에 나타나 있는 수신 펄스 신호에서는, 극소점 심도(dd) = (yc - yd) + (ye - yd)가, 극소점 심도(db) = (ya - yb) + (yc - yb)보다 크다. 따라서, 전반 시간 측정부(32)는, 극소점(D)에 대응하는 양의 피크보다 하나 전의 양의 피크(극대점(C))가 나타난 탐색 포인트 시간(tc)을 특정한다. 그리고, 탐색 포인트 시간(tc) 직후의 제로 크로스점의 시간인 경계점 시간(tz)을 구한다. 전반 시간 측정부(32)는 경계점 시간(tz)으로부터 송신 펄스 신호의 위상이 변화한 시간(t1)을 감산한 전반 시간(tp)(tz - t1)을 구한다.
이와 같이, 전반 시간 측정부(32)는, 수신 진동자(18)가 수신하는 초음파 펄스에 기초하여 수신 회로(40)로부터 출력되는 수신 신호로서의 수신 펄스 신호를 취득하고, 수신 초음파 펄스에 포함되는 제 1 초음파의 성분, 및, 수신 초음파 펄스에 포함되는 제 2 초음파의 성분에 의해 수신 펄스 신호의 시간 파형에 형성되는 경계점을 검출하고, 송신 펄스 신호가 송신된 타이밍과 경계점의 타이밍에 기초하여 농도 측정 공간을 초음파가 전반하는 전반 시간(tp)을 구한다.
즉, 기체 농도 측정 장치에는, 농도 측정 공간에 초음파를 송신하고, 초음파가 송신된 타이밍과, 농도 측정 공간을 전반한 초음파가 수신된 타이밍에 기초하여, 농도 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 전반 시간 장치가 구성되어 있다.
또한 상기에서는, 수신 펄스 신호의 양의 피크 및 상한 포락선을 이용하여 전반 시간(tp)을 구하는 처리에 대하여 설명했다. 전반 시간 측정부(32)는, 수신 펄스 신호의 음의 피크 및 하한 포락선을 이용하여 전반 시간(tp)을 구해도 된다. 여기서, 하한 포락선이란 음의 피크를 묶는 포락선을 말한다. 이 경우, 전반 시간 측정부(32)는, 수신 펄스 신호의 하한 포락선의 극대점에 대응하는 음의 피크보다 하나 전의 음의 피크가 나타난 탐색 포인트 시간(td)을 특정한다. 전반 시간 측정부(32)는 탐색 포인트 시간(td)의 직전의 제로 크로스점(경계점)의 시간인 경계점 시간(tz)을 구한다.
또한, 복수의 극대점이 하한 포락선에 나타나는 경우에는, 전반 시간 측정부(32)는, 다음과 같은 처리를 실행해도 된다. 즉, 전반 시간 측정부(32)는, 하한 포락선의 극대점의 직전에 나타난 하한 포락선의 극소점에서의 값(음의 피크값)을, 그 극대점에서의 음의 피크값으로부터 감산한 상향 평가값과, 하한 포락선의 극대점의 직후에 나타난 하한 포락선의 극소점에서의 음의 피크값을 그 극대점에서의 음의 피크값으로부터 감산한 하향 평가값의 합인 극대점 심도를 구한다. 극대점 심도는, 하한 포락선의 극대점이 나타나는 오목부의 깊이를 나타내는 평가값이다. 전반 시간 측정부(32)는, 하한 포락선에 나타나는 복수의 극대점 중, 극대점 심도가 가장 큰 극대점에 대응하는 음의 피크보다 하나 전의 음의 피크가 나타난 탐색 포인트 시간(td)을 특정한다. 그리고, 탐색 포인트 시간(td)의 직전의 제로 크로스점의 시간인 경계점 시간(tz)을 구한다. 전반 시간 측정부(32)는, 경계점 시간(tz)으로부터 송신 펄스 신호의 위상이 변화한 시간(t1)을 감산한 전반 시간(tp) = (tz - t1)을 구한다.
도 2로 돌아와 수소 농도의 측정에 대하여 설명한다. 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]
Figure pct00001
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.
상술한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 기체 농도 측정 장치에는 초음파 송신기가 구성된다. 초음파 송신기는, 정상 신호에 기초하여 생성되는 제 1 초음파를 농도 측정 공간에 송신하고, 정상 신호에 이어지는 역상 신호에 기초하여 생성되는 제 2 초음파를 농도 측정 공간에 송신하는 송신부(송신 회로 및 송신 진동자(16))를 구비한다. 제 1 초음파에 이어지는 제 2 초음파는, 제 1 초음파에 대하여 역위상이다. 이에 의해, 수신 회로(40)로부터 출력되는 수신 펄스 신호의 상한 포락선에는 극소점이 나타난다. 또한 제 1 초음파에 이어지는 제 2 초음파는, 그 진폭이 제 1 초음파의 진폭과 상이하기 때문에, 이러한 극소점이 현저하게 나타난다. 따라서, 상한 포락선의 극소점을 검출하고, 이 극소점에 대응하는 양의 피크보다 하나 전의 양의 피크가 나타난 탐색 포인트 시간(tc)을 특정하고, 탐색 포인트 시간(tc) 직후의 제로 크로스점의 시간인 경계점 시간(tz)을 구하는 처리가 가능해진다. 이 처리는, 포락선에 큰 변화가 없는 초음파 펄스가 수신된 시간을 특정하는 것보다도 용이하다. 따라서, 경계점 시간(tz)의 측정이 고정밀도로 행해지고, 또한 전반 시간(tp), 전반 속도(vm) 및 수소 농도(p)의 측정이 고정밀도로 행해진다.
또한, 제 1 초음파를 농도 측정 공간에 송신하고, 제 1 초음파에 시간적으로 이어지는 역위상의 제 2 초음파를 농도 측정 공간에 송신한 경우, 기체의 밀도, 온도 등의 측정 조건의 변동이, 경계점 시간(tz)에 미치는 영향이 작은 것이 확인되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 기체 농도 측정 장치에 의하면, 측정 조건의 변화에 따른 측정 오차가 억제된다.
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 채용하여, 그 초음파 진동자가 초음파 펄스의 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)로 수신하는 구조에 대하여 설명했다. 이러한 구조 외에, 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 송신 진동자(16)와 수신 진동자(18)를 대향시킨 구조를 채용해도 된다. 이 경우, 송신 진동자(16)로부터 송신되어 하우징(10) 내를 전반한 초음파가, 수신 진동자(18)로 직접 수신된다. 송신 진동자(16)와 수신 진동자(18)를 직접 연결한 경로의 거리가 전반 거리가 된다.
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 있어서의 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 : 전반 시간 측정부
36 : 농도 측정부
38 : 송신 회로
40 : 수신 회로
42 : 기억부
44 : 상한 포락선

Claims (10)

  1. 전반 시간 측정 장치에 탑재되는 초음파 송신기에 있어서,
    상기 전반 시간 측정 장치는,
    측정 공간에 초음파를 송신하고, 초음파가 송신된 타이밍과 상기 측정 공간을 전반한 초음파가 수신된 타이밍에 기초하여, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 장치이며,
    상기 초음파 송신기는,
    제 1 초음파를 상기 측정 공간에 송신하고, 상기 제 1 초음파에 시간적으로 이어지는 제 2 초음파를 상기 측정 공간에 송신하는 송신부를 구비하고,
    상기 제 2 초음파는 상기 제 1 초음파에 대하여 역위상인 것을 특징으로 하는 초음파 송신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 초음파는 그 진폭이 상기 제 1 초음파의 진폭보다 큰 것을 특징으로 하는 초음파 송신기.
  3. 제 1 초음파를 측정 공간에 송신하고, 상기 제 1 초음파에 시간적으로 이어지는 제 2 초음파를 상기 측정 공간에 송신하는 송신부와,
    상기 측정 공간을 전반한 초음파를 수신하는 수신부와,
    상기 제 1 초음파 및 상기 제 2 초음파가 상기 송신부로부터 송신된 타이밍, 그리고 상기 제 1 초음파 및 상기 제 2 초음파가 상기 수신부에서 수신된 타이밍에 기초하여, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 전반 시간 측정부를 구비하고,
    상기 제 2 초음파는 상기 제 1 초음파에 대하여 역위상인 것을 특징으로 하는 전반 시간 측정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 초음파는 그 진폭이 상기 제 1 초음파의 진폭보다 큰 것을 특징으로 하는 전반 시간 측정 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 전반 시간 측정부는,
    상기 수신부가 수신하는 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 수신 신호를 취득하고, 상기 수신 신호에 포함되는 상기 제 1 초음파의 성분 및 상기 수신 신호에 포함되는 상기 제 2 초음파의 성분에 의해 상기 수신 신호의 시간 파형에 형성되는 경계점을 검출하고, 상기 경계점의 타이밍에 기초하여 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 것을 특징으로 하는 전반 시간 측정 장치.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 전반 시간 측정 장치와,
    상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간에 기초하여, 상기 측정 공간 내에 있어서의 특정 기체의 농도를 측정하는 농도 측정부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 기체 농도 측정 장치.
  7. 전반 시간 측정기에 읽혀지는 전반 시간 측정 프로그램에 있어서,
    상기 전반 시간 측정기는,
    초음파를 측정 공간에 송신하는 송신부와,
    상기 측정 공간을 전반한 초음파를 수신하는 수신부와,
    상기 송신부를 제어하여 상기 송신부에 초음파를 송신시키고, 또한 상기 송신부로부터 초음파가 송신된 타이밍 및 초음파가 상기 수신부에서 수신된 타이밍에 기초하여, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 전반 시간 측정부를 구비하고,
    상기 전반 시간 측정 프로그램은,
    제 1 초음파를 상기 측정 공간에 송신하고, 상기 제 1 초음파에 시간적으로 이어지는 제 2 초음파를 상기 측정 공간에 송신하는 송신 처리로서, 상기 제 2 초음파는 상기 제 1 초음파에 대하여 역위상인 송신 처리를 상기 송신부에 실행시키는 단계와,
    상기 제 1 초음파 및 상기 제 2 초음파가 상기 송신부로부터 송신된 타이밍, 그리고 상기 제 1 초음파 및 제 2 초음파가 상기 수신부에서 수신된 타이밍에 기초하여, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 단계를 상기 전반 시간 측정기에 실행시키는 것을 특징으로 하는 전반 시간 측정 프로그램.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 단계는,
    상기 수신부가 수신하는 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 수신 신호를 취득하고, 상기 수신 신호에 포함되는 상기 제 1 초음파의 성분 및 상기 수신 신호에 포함되는 상기 제 2 초음파의 성분에 의해 상기 수신 신호의 시간 파형에 형성되는 경계점을 검출하고, 상기 경계점의 타이밍에 기초하여 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반 시간 측정 프로그램.
  9. 전반 시간 측정기에 있어서 실행되는 전반 시간 측정 방법에 있어서,
    상기 전반 시간 측정기는,
    초음파를 측정 공간에 송신하는 송신부와,
    상기 측정 공간을 전반한 초음파를 수신하는 수신부와,
    상기 송신부를 제어하여 상기 송신부에 초음파를 송신시키고, 또한 상기 송신부로부터 초음파가 송신된 타이밍 및 초음파가 상기 수신부에서 수신된 타이밍에 기초하여, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 전반 시간 측정부를 구비하고,
    상기 전반 시간 측정 방법은,
    제 1 초음파를 상기 측정 공간에 송신하고, 상기 제 1 초음파에 시간적으로 이어지는 제 2 초음파를 상기 측정 공간에 송신하는 송신 처리로서, 상기 제 2 초음파는 상기 제 1 초음파에 대하여 역위상인 송신 처리를 상기 송신부가 실행하는 것과,
    상기 제 1 초음파 및 상기 제 2 초음파가 상기 송신부로부터 송신된 타이밍, 그리고 상기 제 1 초음파 및 제 2 초음파가 상기 수신부에서 수신된 타이밍에 기초하여, 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 상기 전반 시간 측정기가 구하는 것
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반 시간 측정 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 것은,
    상기 수신부가 수신하는 초음파에 기초하여 상기 수신부로부터 출력되는 수신 신호를 취득하고, 상기 수신 신호에 포함되는 상기 제 1 초음파의 성분 및 상기 수신 신호에 포함되는 상기 제 2 초음파의 성분에 의해 상기 수신 신호의 시간 파형에 형성되는 경계점을 검출하고, 상기 경계점의 타이밍에 기초하여 상기 측정 공간을 초음파가 전반하는 시간을 구하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반 시간 측정 방법.
KR1020207009004A 2017-10-04 2018-09-28 초음파 송신기, 전반 시간 측정 장치, 기체 농도 측정 장치, 전반 시간 측정 프로그램 및 전반 시간 측정 방법 KR102619159B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-194478 2017-10-04
JP2017194478A JP7012497B2 (ja) 2017-10-04 2017-10-04 伝搬時間測定装置、気体濃度測定装置および伝搬時間測定プログラム
PCT/JP2018/036245 WO2019069803A1 (ja) 2017-10-04 2018-09-28 超音波送信器、伝搬時間測定装置、気体濃度測定装置、伝搬時間測定プログラム、および伝搬時間測定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200066296A true KR20200066296A (ko) 2020-06-09
KR102619159B1 KR102619159B1 (ko) 2023-12-29

Family

ID=65995368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207009004A KR102619159B1 (ko) 2017-10-04 2018-09-28 초음파 송신기, 전반 시간 측정 장치, 기체 농도 측정 장치, 전반 시간 측정 프로그램 및 전반 시간 측정 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11499939B2 (ko)
EP (1) EP3693729A4 (ko)
JP (1) JP7012497B2 (ko)
KR (1) KR102619159B1 (ko)
CN (1) CN111164421B (ko)
CA (1) CA3078342A1 (ko)
WO (1) WO2019069803A1 (ko)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03223669A (ja) 1989-11-30 1991-10-02 Puritan Bennett Corp 超音波ガス測定器
JPH08254454A (ja) 1995-03-15 1996-10-01 Sanyo Electric Co Ltd 超音波センサ及びこれを用いた分注装置
JPH09127244A (ja) 1995-10-31 1997-05-16 Sanyo Electric Co Ltd 超音波センサ及びこれを用いた分注装置
JPH09184716A (ja) 1995-10-31 1997-07-15 Sanyo Electric Co Ltd 超音波センサ及びこれを用いた分注装置
JP2000249691A (ja) * 1999-03-03 2000-09-14 Ngk Spark Plug Co Ltd ガス濃度センサ
JP2002131427A (ja) * 2000-10-26 2002-05-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 超音波探査方法および装置、超音波解析装置
JP2002214203A (ja) 2001-01-22 2002-07-31 Teijin Ltd 超音波反射式ガス濃度測定方法及び装置
JP2007187506A (ja) 2006-01-12 2007-07-26 Aichi Tokei Denki Co Ltd 超音波流量計
JP2017090219A (ja) * 2015-11-09 2017-05-25 株式会社デンソー 物体検知装置

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4800757A (en) * 1985-11-15 1989-01-31 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Ultrasonic dimension measuring apparatus
US5130950A (en) * 1990-05-16 1992-07-14 Schlumberger Technology Corporation Ultrasonic measurement apparatus
US5349859A (en) * 1991-11-15 1994-09-27 Scientific Engineering Instruments, Inc. Method and apparatus for measuring acoustic wave velocity using impulse response
EP0732598B1 (en) 1995-03-15 2001-05-16 SANYO ELECTRIC Co., Ltd. Ultrasonic sensor and pipetting apparatus using same
JPH0961523A (ja) * 1995-08-24 1997-03-07 Toyota Autom Loom Works Ltd 超音波距離測定装置
JP2000206099A (ja) 1999-01-11 2000-07-28 Ngk Spark Plug Co Ltd ガス濃度センサ
JP3427762B2 (ja) * 1999-01-21 2003-07-22 松下電器産業株式会社 超音波流量計
US6308572B1 (en) * 1999-02-15 2001-10-30 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas concentration sensor
FR2790554B1 (fr) * 1999-03-03 2001-06-29 Schlumberger Ind Sa Methode et dispositif de mesure du temps de propagation d'un signal, en particulier d'un signal ultrasonore
JP4812048B2 (ja) * 2000-05-09 2011-11-09 株式会社日立メディコ 超音波診断装置
US20020062681A1 (en) 2000-11-30 2002-05-30 Livingston Richard A. Oxygen sensor and flow meter device
CN1285906C (zh) 2001-01-22 2006-11-22 帝人株式会社 利用超声波测定气体浓度和流量的装置及方法
JP2002243536A (ja) * 2001-02-19 2002-08-28 Ngk Spark Plug Co Ltd 超音波伝播時間測定方法及びガス濃度センサ
JP3716274B2 (ja) 2002-11-26 2005-11-16 松下電器産業株式会社 超音波流量計および超音波による流量計測方法
ATE480753T1 (de) * 2003-01-13 2010-09-15 Expro Meters Inc Apparat und verfahren zur bestimmung der geschwindigkeit eines fluids in einer leitung unter verwendung von ultraschallsensoren
US7096719B2 (en) * 2003-01-13 2006-08-29 Cidra Corporation Apparatus for measuring parameters of a flowing multiphase mixture
JP4271979B2 (ja) * 2003-04-21 2009-06-03 帝人株式会社 超音波式ガス濃度流量測定方法および装置
AU2003902318A0 (en) 2003-05-14 2003-05-29 Vision Fire And Security Pty Ltd Improved Sensing Apparatus And Method
DE102005059062B4 (de) * 2005-12-08 2009-08-27 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung eines Massenstroms
JP2008014930A (ja) * 2006-06-07 2008-01-24 Pfu Ltd 固形分濃度測定装置、固形分濃度測定方法および固形分濃度調整装置
CN101672693B (zh) * 2009-09-30 2011-04-20 西华大学 超声波传输时间无模糊测量方法
CN102297712B (zh) * 2011-07-12 2012-09-05 北京理工大学 一种超声回波传播时间测量方法
CN103185744A (zh) * 2011-12-30 2013-07-03 北京林业大学 一种测量超声波在板材中传播时间的检测装置
CN102866261B (zh) * 2012-09-18 2014-11-05 成都成电电子信息技术工程有限公司 检测超声波在测流速中飞行时间的方法
CN102914589B (zh) * 2012-09-29 2014-09-10 郑州光力科技股份有限公司 利用超声波检测甲烷浓度的检测方法
CN104897779B (zh) * 2015-06-30 2018-03-16 浙江农林大学 利用线性调频信号测量超声波传播时间的方法
KR102417558B1 (ko) * 2015-08-12 2022-07-07 트리아드 내셔널 시큐리티, 엘엘씨 멀티모드 음향 신호들을 이용한 금속 구조물들에서의 변화들의 검출 및 모니터링
US10809235B2 (en) * 2015-10-21 2020-10-20 Texas Instruments Incorporated Ultrasonic transducer system and method for bi-modal system responses
GB201611446D0 (en) * 2016-06-30 2016-08-17 Surface Measurement Systems Ltd Method and apparatus for measurement of vapour sorption, and sensor for use therein
CN107024250A (zh) * 2017-04-26 2017-08-08 成都声立德克技术有限公司 气体流量测量的系统及方法
JP6909697B2 (ja) * 2017-10-04 2021-07-28 上田日本無線株式会社 伝搬時間測定器、気体濃度測定装置、および伝搬時間測定プログラム

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03223669A (ja) 1989-11-30 1991-10-02 Puritan Bennett Corp 超音波ガス測定器
JPH08254454A (ja) 1995-03-15 1996-10-01 Sanyo Electric Co Ltd 超音波センサ及びこれを用いた分注装置
JPH09127244A (ja) 1995-10-31 1997-05-16 Sanyo Electric Co Ltd 超音波センサ及びこれを用いた分注装置
JPH09184716A (ja) 1995-10-31 1997-07-15 Sanyo Electric Co Ltd 超音波センサ及びこれを用いた分注装置
JP2000249691A (ja) * 1999-03-03 2000-09-14 Ngk Spark Plug Co Ltd ガス濃度センサ
JP2002131427A (ja) * 2000-10-26 2002-05-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 超音波探査方法および装置、超音波解析装置
JP2002214203A (ja) 2001-01-22 2002-07-31 Teijin Ltd 超音波反射式ガス濃度測定方法及び装置
JP2007187506A (ja) 2006-01-12 2007-07-26 Aichi Tokei Denki Co Ltd 超音波流量計
JP2017090219A (ja) * 2015-11-09 2017-05-25 株式会社デンソー 物体検知装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3693729A1 (en) 2020-08-12
KR102619159B1 (ko) 2023-12-29
US11499939B2 (en) 2022-11-15
CN111164421A (zh) 2020-05-15
WO2019069803A1 (ja) 2019-04-11
US20200292492A1 (en) 2020-09-17
CN111164421B (zh) 2022-09-02
JP7012497B2 (ja) 2022-01-28
CA3078342A1 (en) 2019-04-11
EP3693729A4 (en) 2020-12-23
JP2019066423A (ja) 2019-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107576371B (zh) 一种超声波液位测量方法和超声波液位测量装置
US20190078927A1 (en) Sensor
KR102407528B1 (ko) 기체 농도 측정 장치 및 그 교정 방법
KR101238387B1 (ko) 초음파를 이용한 빙해수조 얼음두께 계측 시스템 및 그 계측 방법
US20200232948A1 (en) System And Method For Detecting The Presence Of Bubbles In Aqueous Solutions
KR102619158B1 (ko) 전반 시간 측정기, 기체 농도 측정 장치, 전반 시간 측정 프로그램 및 전반 시간 측정 방법
CN116295711B (zh) 具备固定点自校准功能的高精度物位检测系统
KR102619159B1 (ko) 초음파 송신기, 전반 시간 측정 장치, 기체 농도 측정 장치, 전반 시간 측정 프로그램 및 전반 시간 측정 방법
KR20240095425A (ko) 기체 농도 측정 장치
WO2023085151A1 (ja) 気体濃度測定装置
RU103611U1 (ru) Акустический преобразователь линейных перемещений
CN112284493B (zh) 一种液位测量方法及装置
CN106017612A (zh) 一种不受环境因数影响的液位报警测量方法
JPH06317418A (ja) 超音波計測装置
CA3237326A1 (en) Waveform shaping device and gas concentration measuring device
CN118235040A (zh) 波形整形装置和气体浓度测量装置
CN118215841A (zh) 气体浓度测量装置
CN105652276A (zh) 一种超声波测距系统
JPS6388481A (ja) 超音波測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right