JPH08233718A - 超音波濃度計 - Google Patents
超音波濃度計Info
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- JPH08233718A JPH08233718A JP7061907A JP6190795A JPH08233718A JP H08233718 A JPH08233718 A JP H08233718A JP 7061907 A JP7061907 A JP 7061907A JP 6190795 A JP6190795 A JP 6190795A JP H08233718 A JPH08233718 A JP H08233718A
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- JP
- Japan
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- temperature
- data
- propagation time
- ultrasonic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小容量のメモリで構成することができる超音
波濃度計を提供する。 【構成】 伝播時間測定部7は超音波の伝播時間を測定
し伝播時間データAを出力する。温度測定部8は被測定
気体の温度を計測し温度データBを出力する。第1のメ
モリ部12は温度データBに対応する温度補正係数kを出
力する。演算部は伝播時間データAと温度補正係数kと
を乗算し演算結果Cを出力する。第2のメモリ部14は演
算結果Cに対応する濃度データDを出力する。
波濃度計を提供する。 【構成】 伝播時間測定部7は超音波の伝播時間を測定
し伝播時間データAを出力する。温度測定部8は被測定
気体の温度を計測し温度データBを出力する。第1のメ
モリ部12は温度データBに対応する温度補正係数kを出
力する。演算部は伝播時間データAと温度補正係数kと
を乗算し演算結果Cを出力する。第2のメモリ部14は演
算結果Cに対応する濃度データDを出力する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を利用して気体
の濃度を測定する超音波濃度計に関するものである。
の濃度を測定する超音波濃度計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】超音波が気体中を伝播する速度vは、そ
の気体の温度T及び濃度Dによって変化することが知ら
れており、気体の濃度Dは「D=f(v,T)」の式で
表すことができる(特開平2-198357号公報参照)。即
ち、気体の温度Tと気体中を伝わる超音波の伝播速度v
とを計測することにより気体の濃度Dを測定することが
できる。
の気体の温度T及び濃度Dによって変化することが知ら
れており、気体の濃度Dは「D=f(v,T)」の式で
表すことができる(特開平2-198357号公報参照)。即
ち、気体の温度Tと気体中を伝わる超音波の伝播速度v
とを計測することにより気体の濃度Dを測定することが
できる。
【0003】従って、被測定気体の温度及び超音波の伝
播速度に対応する濃度データをマトリクスの形でメモリ
に記憶させておき、計測した温度及び伝播速度に対応す
る濃度データを読みだすことにより濃度を測定すること
が考えられる。即ち、図5に示すように、濃度データを
行列の形でメモリに記憶させておき、温度データで行ア
ドレス,伝播速度データで列アドレスを選択し、対応す
る濃度データを読み出すことにより、計測した被測定気
体の温度及び伝播速度から濃度を測定することができ
る。
播速度に対応する濃度データをマトリクスの形でメモリ
に記憶させておき、計測した温度及び伝播速度に対応す
る濃度データを読みだすことにより濃度を測定すること
が考えられる。即ち、図5に示すように、濃度データを
行列の形でメモリに記憶させておき、温度データで行ア
ドレス,伝播速度データで列アドレスを選択し、対応す
る濃度データを読み出すことにより、計測した被測定気
体の温度及び伝播速度から濃度を測定することができ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように温度データ及び伝播速度データに夫々対応する
濃度データを用意することは、大容量のメモリが必要に
なるという問題を有していた。具体的に説明すると、温
度データの分解能が27(128)、伝播速度データの分解
能が28(256)である場合は、215(128×256=32,768
=32キロ)個の濃度データが必要である。1個の濃度デ
ータが8ビットであるとすると、 256キロビットの容量
を有するメモリが必要であった。
たように温度データ及び伝播速度データに夫々対応する
濃度データを用意することは、大容量のメモリが必要に
なるという問題を有していた。具体的に説明すると、温
度データの分解能が27(128)、伝播速度データの分解
能が28(256)である場合は、215(128×256=32,768
=32キロ)個の濃度データが必要である。1個の濃度デ
ータが8ビットであるとすると、 256キロビットの容量
を有するメモリが必要であった。
【0005】本発明は、小容量のメモリで構成すること
ができる超音波濃度計を提供することを目的とする。
ができる超音波濃度計を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、超音波の伝播時間を測定し伝播時間データ
を出力する伝播時間測定部と、被測定気体の温度を計測
し温度データを出力する温度測定部と、前記温度データ
に対応する温度補正係数を出力する第1のメモリ部と、
前記伝播時間データと前記温度補正係数とを乗算し演算
結果を出力する演算部と、前記演算結果に対応する濃度
データを出力する第2のメモリ部と、を有するものであ
る。
決するため、超音波の伝播時間を測定し伝播時間データ
を出力する伝播時間測定部と、被測定気体の温度を計測
し温度データを出力する温度測定部と、前記温度データ
に対応する温度補正係数を出力する第1のメモリ部と、
前記伝播時間データと前記温度補正係数とを乗算し演算
結果を出力する演算部と、前記演算結果に対応する濃度
データを出力する第2のメモリ部と、を有するものであ
る。
【0007】また、本発明は、超音波素子と、前記超音
波素子から発信された超音波を反射させる反射面と、前
記超音波素子の発信状態または受信状態を切り換える送
受信切換回路と、前記超音波素子から発信された超音波
が前記超音波素子に受信されるまでの伝播時間を測定し
伝播時間データを出力する伝播時間測定部と、被測定気
体の温度を計測し温度データを出力する温度測定部と、
前記温度データに対応する温度補正係数を出力する第1
のメモリ部と、前記伝播時間データと前記温度補正係数
とを乗算し演算結果を出力する演算部と、前記演算結果
に対応する濃度データを出力する第2のメモリ部と、を
有するものである。
波素子から発信された超音波を反射させる反射面と、前
記超音波素子の発信状態または受信状態を切り換える送
受信切換回路と、前記超音波素子から発信された超音波
が前記超音波素子に受信されるまでの伝播時間を測定し
伝播時間データを出力する伝播時間測定部と、被測定気
体の温度を計測し温度データを出力する温度測定部と、
前記温度データに対応する温度補正係数を出力する第1
のメモリ部と、前記伝播時間データと前記温度補正係数
とを乗算し演算結果を出力する演算部と、前記演算結果
に対応する濃度データを出力する第2のメモリ部と、を
有するものである。
【0008】
【作用】第1のメモリ部から出力される温度補正係数に
より伝播時間データを温度補正することができ、第2の
メモリ部は基準温度における濃度データを記憶しておけ
ばよく、超音波濃度計のメモリ部を小容量とすることが
できる。
より伝播時間データを温度補正することができ、第2の
メモリ部は基準温度における濃度データを記憶しておけ
ばよく、超音波濃度計のメモリ部を小容量とすることが
できる。
【0009】
【実施例】以下、図1乃至図4に示す図面に基づいて本
発明の一実施例を説明する。1は超音波素子であり、こ
の超音波素子1は発振部2により生成されドライバ3で
増幅された超音波信号を入力し超音波を発信する。超音
波素子1から発信された超音波は、測定室4中の被測定
気体(例えば空気と炭化水素ガスの混合気体)中を伝播
し、距離Lだけ離れた反射面5により反射されて、再び
超音波素子1により受信される。
発明の一実施例を説明する。1は超音波素子であり、こ
の超音波素子1は発振部2により生成されドライバ3で
増幅された超音波信号を入力し超音波を発信する。超音
波素子1から発信された超音波は、測定室4中の被測定
気体(例えば空気と炭化水素ガスの混合気体)中を伝播
し、距離Lだけ離れた反射面5により反射されて、再び
超音波素子1により受信される。
【0010】超音波素子1は送受信切換回路6により送
信状態または受信状態に切り換えられ、時間t1だけ超
音波を発信し、時間t2は受信可能の状態となる(図2
(a),(b)参照)。伝播時間測定部7は超音波が発
信されてから再び受信されるまでの伝播時間tを測定
し、この伝播時間tに基づいて伝播時間データAを出力
する。図2(c)に示すように、超音波素子1には測定
室4を複数回往復した超音波も受信されるが、伝播時間
tは超音波が発信され受信されるまでの測定室4を一往
復するに要する時間とする。伝播時間測定部7は28(2
56)の分解能を持ち、伝播速度データAは8ビットで出
力されるものとする。
信状態または受信状態に切り換えられ、時間t1だけ超
音波を発信し、時間t2は受信可能の状態となる(図2
(a),(b)参照)。伝播時間測定部7は超音波が発
信されてから再び受信されるまでの伝播時間tを測定
し、この伝播時間tに基づいて伝播時間データAを出力
する。図2(c)に示すように、超音波素子1には測定
室4を複数回往復した超音波も受信されるが、伝播時間
tは超音波が発信され受信されるまでの測定室4を一往
復するに要する時間とする。伝播時間測定部7は28(2
56)の分解能を持ち、伝播速度データAは8ビットで出
力されるものとする。
【0011】伝播時間tの間に超音波は距離Lの2倍を
伝播することとなり、伝播速度vと伝播時間tには「v
=2L/t」の式で表される関係がある。従って、距離
Lは定数であるので、伝播時間tにより伝播速度vが一
義的に定まり、前述した従来例で説明した伝播速度デー
タの代わりに、伝播時間データAを用いることができ
る。
伝播することとなり、伝播速度vと伝播時間tには「v
=2L/t」の式で表される関係がある。従って、距離
Lは定数であるので、伝播時間tにより伝播速度vが一
義的に定まり、前述した従来例で説明した伝播速度デー
タの代わりに、伝播時間データAを用いることができ
る。
【0012】8は被測定気体温度を測定し温度データB
を出力する温度測定部であり、この温度測定部8はサー
ミスタ9及びA/D変換部10からなる。サーミスタ9は
被測定気体の温度を計測し、温度に応じた電圧信号を出
力する。この電圧信号はA/D変換部10によりデジタル
信号に変換され、温度測定部8は温度データBを出力す
る。温度測定部8は27(128)の分解能を持ち、温度デ
ータBは7ビットで出力されるものとする。
を出力する温度測定部であり、この温度測定部8はサー
ミスタ9及びA/D変換部10からなる。サーミスタ9は
被測定気体の温度を計測し、温度に応じた電圧信号を出
力する。この電圧信号はA/D変換部10によりデジタル
信号に変換され、温度測定部8は温度データBを出力す
る。温度測定部8は27(128)の分解能を持ち、温度デ
ータBは7ビットで出力されるものとする。
【0013】11はメモリ部であり、後述する第1のメモ
リ部と第2のメモリ部とからなる。12は第1のメモリ部
であり、この第1のメモリ部12には温度補正係数kが記
憶されており(図3参照)、入力された温度データに対
応する温度補正係数kを出力する。温度補正係数kは温
度データBに対応した27(128)の分解能で7ビットに
て保有されている。
リ部と第2のメモリ部とからなる。12は第1のメモリ部
であり、この第1のメモリ部12には温度補正係数kが記
憶されており(図3参照)、入力された温度データに対
応する温度補正係数kを出力する。温度補正係数kは温
度データBに対応した27(128)の分解能で7ビットに
て保有されている。
【0014】13は演算部であり、この演算部13には伝播
時間データA及び温度補正係数kが入力され、伝播時間
データAと温度補正係数kとを乗算(掛け算)し演算結
果Cを出力する。伝播時間データAは8ビットであり、
温度補正係数kは7ビットであるので、「k×A」は15
ビットとなるが、演算部13はその15ビット中の端数を切
捨てた残りである上位8ビットの演算結果Cを出力す
る。
時間データA及び温度補正係数kが入力され、伝播時間
データAと温度補正係数kとを乗算(掛け算)し演算結
果Cを出力する。伝播時間データAは8ビットであり、
温度補正係数kは7ビットであるので、「k×A」は15
ビットとなるが、演算部13はその15ビット中の端数を切
捨てた残りである上位8ビットの演算結果Cを出力す
る。
【0015】14は第2のメモリ部であり、この第2のメ
モリ部14には濃度データDが記憶されており(図4参
照)、第2のメモリ部14は入力された演算結果Cに対応
する濃度データDを出力する。濃度データDは演算結果
Cに対応した28(256)の分解能で8ビットにて保持さ
れている。濃度データDはD/A変換部15で濃度データ
Dに応じた電圧値に変換され、出力バッファ16を介して
出力される。
モリ部14には濃度データDが記憶されており(図4参
照)、第2のメモリ部14は入力された演算結果Cに対応
する濃度データDを出力する。濃度データDは演算結果
Cに対応した28(256)の分解能で8ビットにて保持さ
れている。濃度データDはD/A変換部15で濃度データ
Dに応じた電圧値に変換され、出力バッファ16を介して
出力される。
【0016】次に、温度補正係数k及び演算結果Cにつ
いて詳述する。被測定気体温度Tに応じた温度補正係数
kは下記の数1で求められる。ただし、T0 は基準温度
で、T,T0 は共に絶対温度である。
いて詳述する。被測定気体温度Tに応じた温度補正係数
kは下記の数1で求められる。ただし、T0 は基準温度
で、T,T0 は共に絶対温度である。
【0017】
【数1】
【0018】伝播時間データAは超音波が発信されてか
ら再び受信されるまでの伝播時間tを表しているので、
伝播時間データAに温度補正係数kを乗算して得られた
演算結果Cは基準温度T0 での伝播時間を表している。
即ち、伝播時間データAに温度補正係数kを乗算するこ
とにより、基準温度T0 での伝播時間を示す演算結果C
が求めることができ、伝播時間データAを温度補正する
ことができる。従って、メモリ部11に伝播時間データA
及び温度データBに夫々対応する濃度データDを用意し
ておく必要がなく、第2のメモリ部14は基準温度T0 で
の濃度データDを記憶しておけば良いこととなる。
ら再び受信されるまでの伝播時間tを表しているので、
伝播時間データAに温度補正係数kを乗算して得られた
演算結果Cは基準温度T0 での伝播時間を表している。
即ち、伝播時間データAに温度補正係数kを乗算するこ
とにより、基準温度T0 での伝播時間を示す演算結果C
が求めることができ、伝播時間データAを温度補正する
ことができる。従って、メモリ部11に伝播時間データA
及び温度データBに夫々対応する濃度データDを用意し
ておく必要がなく、第2のメモリ部14は基準温度T0 で
の濃度データDを記憶しておけば良いこととなる。
【0019】次にメモリ部11について詳述する。既に述
べたように、メモリ部11は温度補正係数kを記憶してお
く第1のメモリ部12及び濃度データDを記憶しておく第
2のメモリ部14からなり、図3及び図4に示すように、
メモリ部13の領域を2つに分け、アドレス000〜127を第
1のメモリ部12に、アドレス128〜383を第2のメモリ部
14に使用している。
べたように、メモリ部11は温度補正係数kを記憶してお
く第1のメモリ部12及び濃度データDを記憶しておく第
2のメモリ部14からなり、図3及び図4に示すように、
メモリ部13の領域を2つに分け、アドレス000〜127を第
1のメモリ部12に、アドレス128〜383を第2のメモリ部
14に使用している。
【0020】温度測定部7の分解能は27(128)であ
り、温度データBは7ビットであるので、温度データB
に対応して出力される温度補正係数kは27(128)個必
要である。1個の温度補正係数kは7ビットであるの
で、第1のメモリ部12の容量は 896ビットとなる。ま
た、演算結果Cは8ビットであり、演算結果Cに対応し
て出力される濃度データDは28(256)個必要である。
1個の濃度データDは8ビットであるので、第2のメモ
リ部14の容量は2048ビットとなる。従って、メモリ部11
の全体の容量は合計2944ビットとなる。
り、温度データBは7ビットであるので、温度データB
に対応して出力される温度補正係数kは27(128)個必
要である。1個の温度補正係数kは7ビットであるの
で、第1のメモリ部12の容量は 896ビットとなる。ま
た、演算結果Cは8ビットであり、演算結果Cに対応し
て出力される濃度データDは28(256)個必要である。
1個の濃度データDは8ビットであるので、第2のメモ
リ部14の容量は2048ビットとなる。従って、メモリ部11
の全体の容量は合計2944ビットとなる。
【0021】前述した従来例では温度データは7ビット
であり、本実施例において温度補正係数kは7ビットで
あるので従来例と同程度の精度が得られる。一方、従来
例では 256キロビットのメモリが必要であったが、本実
施例においてはメモリ部11は大幅な小容量化が実現でき
合計2944ビット(従来例の約1.15%)で済む。
であり、本実施例において温度補正係数kは7ビットで
あるので従来例と同程度の精度が得られる。一方、従来
例では 256キロビットのメモリが必要であったが、本実
施例においてはメモリ部11は大幅な小容量化が実現でき
合計2944ビット(従来例の約1.15%)で済む。
【0022】本実施例によれば、第1のメモリ部12から
出力される温度補正係数kにより伝播時間データAを温
度補正することができ、第2のメモリ部14は基準温度T
0 における濃度データDを記憶しておけばよく、超音波
濃度計のメモリ部11を小容量とすることができる。
出力される温度補正係数kにより伝播時間データAを温
度補正することができ、第2のメモリ部14は基準温度T
0 における濃度データDを記憶しておけばよく、超音波
濃度計のメモリ部11を小容量とすることができる。
【0023】なお、送信用の超音波素子と受信用の超音
波素子とを別々に設け、夫々の超音波素子を対向配置
し、送信用の超音波素子から送信された超音波を受信用
の超音波素子で直接受信しても良いことは言うまでもな
いが、本実施例の如く、送受信切換回路6を設け、超音
波素子1が超音波を発信及び受信するように構成すれ
ば、送信用及び受信用の2つの超音波素子を設ける必要
がなく、好適である。
波素子とを別々に設け、夫々の超音波素子を対向配置
し、送信用の超音波素子から送信された超音波を受信用
の超音波素子で直接受信しても良いことは言うまでもな
いが、本実施例の如く、送受信切換回路6を設け、超音
波素子1が超音波を発信及び受信するように構成すれ
ば、送信用及び受信用の2つの超音波素子を設ける必要
がなく、好適である。
【0024】
【発明の効果】本発明は、超音波の伝播時間を測定し伝
播時間データを出力する伝播時間測定部と、被測定気体
の温度を計測し温度データを出力する温度測定部と、前
記温度データに対応する温度補正係数を出力する第1の
メモリ部と、前記伝播時間データと前記温度補正係数と
を乗算し演算結果を出力する演算部と、前記演算結果に
対応する濃度データを出力する第2のメモリ部と、を有
するものであり、第1のメモリ部から出力される温度補
正係数により伝播時間データを温度補正することがで
き、第2のメモリ部は基準温度における濃度データを記
憶しておけばよく、超音波濃度計のメモリ部を小容量と
することができる。
播時間データを出力する伝播時間測定部と、被測定気体
の温度を計測し温度データを出力する温度測定部と、前
記温度データに対応する温度補正係数を出力する第1の
メモリ部と、前記伝播時間データと前記温度補正係数と
を乗算し演算結果を出力する演算部と、前記演算結果に
対応する濃度データを出力する第2のメモリ部と、を有
するものであり、第1のメモリ部から出力される温度補
正係数により伝播時間データを温度補正することがで
き、第2のメモリ部は基準温度における濃度データを記
憶しておけばよく、超音波濃度計のメモリ部を小容量と
することができる。
【0025】また、本発明は、超音波素子と、前記超音
波素子から発信された超音波を反射させる反射面と、前
記超音波素子の発信状態または受信状態を切り換える送
受信切換回路と、前記超音波素子から発信された超音波
が前記超音波素子に受信されるまでの伝播時間を測定し
伝播時間データを出力する伝播時間測定部と、被測定気
体の温度を計測し温度データを出力する温度測定部と、
前記温度データに対応する温度補正係数を出力する第1
のメモリ部と、前記伝播時間データと前記温度補正係数
とを乗算し演算結果を出力する演算部と、前記演算結果
に対応する濃度データを出力する第2のメモリ部と、を
有するものであり、第1のメモリ部から出力される温度
補正係数により伝播時間データを温度補正することがで
き、第2のメモリ部は基準温度における濃度データを記
憶しておけばよく、超音波濃度計のメモリ部を小容量と
することができる。
波素子から発信された超音波を反射させる反射面と、前
記超音波素子の発信状態または受信状態を切り換える送
受信切換回路と、前記超音波素子から発信された超音波
が前記超音波素子に受信されるまでの伝播時間を測定し
伝播時間データを出力する伝播時間測定部と、被測定気
体の温度を計測し温度データを出力する温度測定部と、
前記温度データに対応する温度補正係数を出力する第1
のメモリ部と、前記伝播時間データと前記温度補正係数
とを乗算し演算結果を出力する演算部と、前記演算結果
に対応する濃度データを出力する第2のメモリ部と、を
有するものであり、第1のメモリ部から出力される温度
補正係数により伝播時間データを温度補正することがで
き、第2のメモリ部は基準温度における濃度データを記
憶しておけばよく、超音波濃度計のメモリ部を小容量と
することができる。
【図1】本発明の実施例を示すブロック図。
【図2】同上実施例のタイムチャートを示す図。
【図3】同上実施例の第1のメモリ部の説明図。
【図4】同上実施例の第2のメモリ部の説明図。
【図5】従来例を示すメモリ部の説明図。
1 超音波素子 5 反射面 6 送受信切換回路 7 伝播時間測定部 8 温度測定部 12 第1のメモリ部 13 演算部 14 第2のメモリ部 A 伝播時間データ B 温度データ C 演算結果 D 濃度データ k 温度補正係数
Claims (2)
- 【請求項1】 超音波の伝播時間を測定し伝播時間デー
タを出力する伝播時間測定部と、被測定気体の温度を計
測し温度データを出力する温度測定部と、前記温度デー
タに対応する温度補正係数を出力する第1のメモリ部
と、前記伝播時間データと前記温度補正係数とを乗算し
演算結果を出力する演算部と、前記演算結果に対応する
濃度データを出力する第2のメモリ部と、を有すること
を特徴とする超音波濃度計。 - 【請求項2】 超音波素子と、前記超音波素子から発信
された超音波を反射させる反射面と、前記超音波素子の
発信状態または受信状態を切り換える送受信切換回路
と、前記超音波素子から発信された超音波が前記超音波
素子に受信されるまでの伝播時間を測定し伝播時間デー
タを出力する伝播時間測定部と、被測定気体の温度を計
測し温度データを出力する温度測定部と、前記温度デー
タに対応する温度補正係数を出力する第1のメモリ部
と、前記伝播時間データと前記温度補正係数とを乗算し
演算結果を出力する演算部と、前記演算結果に対応する
濃度データを出力する第2のメモリ部と、を有すること
を特徴とする超音波濃度計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7061907A JPH08233718A (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 超音波濃度計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7061907A JPH08233718A (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 超音波濃度計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08233718A true JPH08233718A (ja) | 1996-09-13 |
Family
ID=13184706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7061907A Pending JPH08233718A (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 超音波濃度計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08233718A (ja) |
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1995
- 1995-02-24 JP JP7061907A patent/JPH08233718A/ja active Pending
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