JPH02112741A - 音響式流体温度測定方法 - Google Patents
音響式流体温度測定方法Info
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- JPH02112741A JPH02112741A JP26543088A JP26543088A JPH02112741A JP H02112741 A JPH02112741 A JP H02112741A JP 26543088 A JP26543088 A JP 26543088A JP 26543088 A JP26543088 A JP 26543088A JP H02112741 A JPH02112741 A JP H02112741A
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (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、流体温度の測定を目的とした音響式流体温度
測定方法に係り、特に流体の外周壁に取付ける送受信器
用導波管による測定誤差をな（した音響式流体温度測定
方法に関する。
測定方法に係り、特に流体の外周壁に取付ける送受信器
用導波管による測定誤差をな（した音響式流体温度測定
方法に関する。
高温の流体温度を測定する装置の１つに音波を用いたも
のがある。この装置をボイラ内部の温度計測に適用した
例を第８図に示す。第８図において、音波は送信器１８
から送信され、流体中を伝わって受信器１９で検出され
る。そしてコントロール装置９により送信から受信まで
の伝播時間ｔ（Ｓ）が算出される。ここで、伝播時間も
と温度Ｔ （ｋ）には次の関係がある。
のがある。この装置をボイラ内部の温度計測に適用した
例を第８図に示す。第８図において、音波は送信器１８
から送信され、流体中を伝わって受信器１９で検出され
る。そしてコントロール装置９により送信から受信まで
の伝播時間ｔ（Ｓ）が算出される。ここで、伝播時間も
と温度Ｔ （ｋ）には次の関係がある。
ｔ＝Ｌ／ｖ’７−了「
Ｔ：ガス性状で決まる定数
Ｌ：送信器と受信器間の距離（ｍ）
この関係式を用いて、伝播時間から高温流体の平均温度
が算出できる。
が算出できる。
以上のような音波を用いた高温流体の温度計測装置に用
いられる音波センサの従来構造を第９図に示す。この図
は、炉壁ｌののぞき窓２に取付ける構造になっている。
いられる音波センサの従来構造を第９図に示す。この図
は、炉壁ｌののぞき窓２に取付ける構造になっている。
９０°曲がりを持つ導波管３を炉壁１とセンサボックス
４の間に取付けることで、センサボックス４は炉内の高
温流体（約１５００°Ｃ）の輻射熱から守られ、７０°
Ｃ程度に保たれる。
４の間に取付けることで、センサボックス４は炉内の高
温流体（約１５００°Ｃ）の輻射熱から守られ、７０°
Ｃ程度に保たれる。
ところが、上記従来技術による送信から受信までの音波
の伝播時間には、音波が流体中だけでなく導波管中を伝
わる時間も含んでいる。このため、算出される温度には
誤差が含まれることになる。
の伝播時間には、音波が流体中だけでなく導波管中を伝
わる時間も含んでいる。このため、算出される温度には
誤差が含まれることになる。
炉内の温度測定を行なう場合、音波送信器、受信器を熱
から守るためにボックス内は冷却されている。そのため
、音波は流体の温度より低い温度の導波管内の気体中を
伝わる。つまり、検出される送信から受信までの伝播時
間ｔ“は、次式に示すようになっている。
から守るためにボックス内は冷却されている。そのため
、音波は流体の温度より低い温度の導波管内の気体中を
伝わる。つまり、検出される送信から受信までの伝播時
間ｔ“は、次式に示すようになっている。
む ’＝ｔ＋ｔ、 ＋ｔｚ （２）
ここでｔは流体中を伝わる音波の伝播時間であり、１．
は送信器側の導波管中を伝わる音波の伝播時間であり、
ｔ２は受信器側の導波管中を伝わる音波の伝播時間であ
る。炉幅１０ｍ、炉内温度１５００″Ｃで、第９図に示
す音波センサを用いて伝播時間を測定すると１３．６７
ｍ５であった。このまま温度を算出すると１３０５°Ｃ
となり、がなり低温側へずれた値となる。
ここでｔは流体中を伝わる音波の伝播時間であり、１．
は送信器側の導波管中を伝わる音波の伝播時間であり、
ｔ２は受信器側の導波管中を伝わる音波の伝播時間であ
る。炉幅１０ｍ、炉内温度１５００″Ｃで、第９図に示
す音波センサを用いて伝播時間を測定すると１３．６７
ｍ５であった。このまま温度を算出すると１３０５°Ｃ
となり、がなり低温側へずれた値となる。
このような課題を解決するためには、測定時に導波管中
を伝わる音波の伝播時間がわかればよい。
を伝わる音波の伝播時間がわかればよい。
導波管の長さがわかっていれば、導波管内の温度を知る
ことで導波管中を伝わる音波の伝播時間が算出できる。
ことで導波管中を伝わる音波の伝播時間が算出できる。
けれども、導波管内は炉壁側約５００°Ｃ、センサボッ
クス内約７０°Ｃと温度勾配が急なため、熱電対等で導
波管内の平均温度を測定するのは困難である。
クス内約７０°Ｃと温度勾配が急なため、熱電対等で導
波管内の平均温度を測定するのは困難である。
もう１つの方法として、反射板を導波管につけて反射波
の伝播時間を測定する方法が考えられる。
の伝播時間を測定する方法が考えられる。
ところが、この方法で受信される波形は反射板による反
射波だけでなく、センサボックス、導波管内での反射、
共鳴による音波も含まれるため、反射波を検出すること
は難しい。
射波だけでなく、センサボックス、導波管内での反射、
共鳴による音波も含まれるため、反射波を検出すること
は難しい。
本発明の目的は、上記した反射板を導波管に設ける際に
生じる課題を解決し、誤差のない温度測定が可能な音響
式流体温度測定方法を提供することにある。
生じる課題を解決し、誤差のない温度測定が可能な音響
式流体温度測定方法を提供することにある。
上記従来技術の課題は、流体流路を囲む流路壁の相対抗
する位置にそれぞれ開口部を設け、各開口部には導波管
を介して送信器と受信器を備えたセンサボックスを連通
させ、一方の開口部に連通ずる送信器から発信した音波
を他方の開口部に連通ずる受信器で受信して発信から受
信までの時間を計測することにより流体の温度を測定す
る音響式流体温度測定方法において、被測定流体とセン
サボックスをつなぐ導波管の流体側出口を可動式反射板
で開閉し、同一センサボックス内にて送信器からの信号
を受信器で受信し、反射板の開閉時におけるそれぞれの
受信信号の差から導波管内の音波伝播時間を求め、この
値を流体温度の補正値として使用することを特徴とする
音響式流体温度測定方法により解決される。
する位置にそれぞれ開口部を設け、各開口部には導波管
を介して送信器と受信器を備えたセンサボックスを連通
させ、一方の開口部に連通ずる送信器から発信した音波
を他方の開口部に連通ずる受信器で受信して発信から受
信までの時間を計測することにより流体の温度を測定す
る音響式流体温度測定方法において、被測定流体とセン
サボックスをつなぐ導波管の流体側出口を可動式反射板
で開閉し、同一センサボックス内にて送信器からの信号
を受信器で受信し、反射板の開閉時におけるそれぞれの
受信信号の差から導波管内の音波伝播時間を求め、この
値を流体温度の補正値として使用することを特徴とする
音響式流体温度測定方法により解決される。
以下、本発明を実施例により詳しく説明する。
第１図は、本発明の一実施例による音波送受信器の断面
図である。この装置は、ボイラ内部の温度を測定するた
めに炉壁１ののぞき窓２に取付けるように設計されてい
る。のぞき窓２に導波管３がつけられ、その後ろにセン
サボックス４がつけられている。センサボックス４の中
には音波送信器１８、音波受信器１９がある。導波管３
ののぞき窓２側の開端に可動式反射板５がつけられてい
る。この可動式反射板５はモータ８により開閉の動作を
行なうことができるようになっている。
図である。この装置は、ボイラ内部の温度を測定するた
めに炉壁１ののぞき窓２に取付けるように設計されてい
る。のぞき窓２に導波管３がつけられ、その後ろにセン
サボックス４がつけられている。センサボックス４の中
には音波送信器１８、音波受信器１９がある。導波管３
ののぞき窓２側の開端に可動式反射板５がつけられてい
る。この可動式反射板５はモータ８により開閉の動作を
行なうことができるようになっている。
炉内の音波の伝播時間の測定、および補正方法を第２図
の系統図により説明する。
の系統図により説明する。
まず導波管３内の伝播時間の測定を行なう。反射板間の
状態で、コントローラ９より音波発信用パルスがパルス
発生器１０に送られ、パルス発生器１０より音波信号が
送信され、送信用アンプ１■で増幅されてリレーボック
ス１２を経てセンサボックス内の送信器１８で音波に変
換される。パルス発生器１０より音波信号が送信される
と同時にトリガ信号がＡ／Ｄ変換器１６に送られ、Ａ／
Ｄ変換器がデータの取込みを開始する。音波送信器１８
から送信された音波は導波管中で反響し、また反射板で
反射して同一ボッスフ内の受信器１９で受信され、受信
信号となる。受信信号は受信用リレーボックス１３を経
て受信用アンプ１４で増幅され、Ａ／Ｄ変換器でデータ
として取込まれる。このデータは演算器９に波形データ
ＨＣとして蓄えられる。このときの波形の様子を第３図
に示す。
状態で、コントローラ９より音波発信用パルスがパルス
発生器１０に送られ、パルス発生器１０より音波信号が
送信され、送信用アンプ１■で増幅されてリレーボック
ス１２を経てセンサボックス内の送信器１８で音波に変
換される。パルス発生器１０より音波信号が送信される
と同時にトリガ信号がＡ／Ｄ変換器１６に送られ、Ａ／
Ｄ変換器がデータの取込みを開始する。音波送信器１８
から送信された音波は導波管中で反響し、また反射板で
反射して同一ボッスフ内の受信器１９で受信され、受信
信号となる。受信信号は受信用リレーボックス１３を経
て受信用アンプ１４で増幅され、Ａ／Ｄ変換器でデータ
として取込まれる。このデータは演算器９に波形データ
ＨＣとして蓄えられる。このときの波形の様子を第３図
に示す。
次に、反射板を開にして上記と同様の操作が行なわれ、
受信信号が波形データＨ０として演算器９に蓄えられる
。このときの波形の様子を第４図に示す。演算器９では
次の計算が行なわれる。
受信信号が波形データＨ０として演算器９に蓄えられる
。このときの波形の様子を第４図に示す。演算器９では
次の計算が行なわれる。
Ｈｔ、＝Ｈｃ−Ｈ，（３）
計算結果Ｈ１の波形を第５図に示す、この処理データか
ら反射波の伝播時間１＋を検出する。上記一連の操作は
コントローラ９内のコンピュータでプログラム化されて
おり、所要時間は１０秒程度である。以上の操作を、対
をなす他方の音波センサに対しても行ない、伝播時間ｔ
２を検出する。
ら反射波の伝播時間１＋を検出する。上記一連の操作は
コントローラ９内のコンピュータでプログラム化されて
おり、所要時間は１０秒程度である。以上の操作を、対
をなす他方の音波センサに対しても行ない、伝播時間ｔ
２を検出する。
次に、対をなす一方の音波センサの送信器から音波を送
信し、他方の音波センサの受信器でその音波を受信する
ことでその間の伝播時間ｔ′を検出する。そして、導波
管内を伝わる伝播時間の補正は次の式で行なう。
信し、他方の音波センサの受信器でその音波を受信する
ことでその間の伝播時間ｔ′を検出する。そして、導波
管内を伝わる伝播時間の補正は次の式で行なう。
（ｔ＝ｔ’−（ｔ＋／２＋ｔｚ／２） （４）伝播
時間ｔから炉内の温度が算出できる。
時間ｔから炉内の温度が算出できる。
第３図および第４図において、時間０（（イ）で示す部
分）は、送信器１８から音波を発信したときの時刻であ
り、この時刻はパルス発生器ＩＯからトリガ信号を出す
ことで知ることができる。
分）は、送信器１８から音波を発信したときの時刻であ
り、この時刻はパルス発生器ＩＯからトリガ信号を出す
ことで知ることができる。
（ロ）で示す部分は、第１図のセンサボックス４内にあ
る送信器１８から受信器１９まで最短距離で伝わった音
波の到達時刻であり、第１図中に音波経路Ａで示す。ま
た、Ｃで示す波形は、第１図中のＢで示す経路をとった
反射波や導波管３内での反響による波形である。このＣ
の波形のために、導波管３の先端に反射板５を置いても
、５からの反射波りは第３図のようにＣの波形と重なっ
てしまい、反射波りを検出することができない。反射板
５が導波管３の先端にない第４図の受信器１９の受信信
号は波形Ｃのみであり、よって第３図の波形から第４図
の波形を差し引いたものは第５図に示すように、反射板
５からの反射波りのみの波形を示し、（イ）と（ハ）の
間の時間ｔ、は導波管３内を音波が往復する時間である
。
る送信器１８から受信器１９まで最短距離で伝わった音
波の到達時刻であり、第１図中に音波経路Ａで示す。ま
た、Ｃで示す波形は、第１図中のＢで示す経路をとった
反射波や導波管３内での反響による波形である。このＣ
の波形のために、導波管３の先端に反射板５を置いても
、５からの反射波りは第３図のようにＣの波形と重なっ
てしまい、反射波りを検出することができない。反射板
５が導波管３の先端にない第４図の受信器１９の受信信
号は波形Ｃのみであり、よって第３図の波形から第４図
の波形を差し引いたものは第５図に示すように、反射板
５からの反射波りのみの波形を示し、（イ）と（ハ）の
間の時間ｔ、は導波管３内を音波が往復する時間である
。
第６図は、本発明の他の実施例を示す音波送受信器の断
面図であり、導波管３を炉内に挿入できるようにした例
である。炉壁１は水冷構造となっているため、炉壁から
炉内約１ｍまでは温度の急勾配があり、必要とする温度
はそれより内側である。第６図の装置により導波管を１
ｍはど炉内に挿入することで、必要な温度のみ測定でき
るようになり、さらに精度が向上する。ただし、炉内の
熱から導波管を守るため導波管を二重構造にしてその中
に水を流して冷却する必要があるため割高となる。
面図であり、導波管３を炉内に挿入できるようにした例
である。炉壁１は水冷構造となっているため、炉壁から
炉内約１ｍまでは温度の急勾配があり、必要とする温度
はそれより内側である。第６図の装置により導波管を１
ｍはど炉内に挿入することで、必要な温度のみ測定でき
るようになり、さらに精度が向上する。ただし、炉内の
熱から導波管を守るため導波管を二重構造にしてその中
に水を流して冷却する必要があるため割高となる。
第７図は、本発明のさらに他の実施例を示す導波管の火
炉側正面図、第７Ａ図は第７図のＡ−Ａ線矢視断面図で
あり、反射板が導波管をすべて覆わない構造になってい
る。このような構造にすることで反射波検出の精度は落
ちるが、コンパクトな構造にすることができる。
炉側正面図、第７Ａ図は第７図のＡ−Ａ線矢視断面図で
あり、反射板が導波管をすべて覆わない構造になってい
る。このような構造にすることで反射波検出の精度は落
ちるが、コンパクトな構造にすることができる。
本発明によれば、音響式温度針において導波管中を伝わ
る音波の伝播時間の補正が正確にできるので、温度測定
の精度が向上する効果がある。
る音波の伝播時間の補正が正確にできるので、温度測定
の精度が向上する効果がある。
第１図は、本発明の実施例図、第２図は、本発明の実施
例系統図、第３図は、反射板閉時の受信波形図、第４図
は、反射板間時の受信波形図、第５図は、第３図と第４
図の受信信号の差によって得た処理波形図、第６図は、
本発明の他の実施例図、第７図は、本発明のさらに他の
実施例を示す導波管の火炉側正面図、第７Ａ図は、第７
図のＡＡ線矢視断面図、第８図、第９図は、従来技術の
説明図である。 １・・・炉壁、２・・・のぞき窓、３・・・導波管、４
・・・センサボックス、５・・・可動式反射板、６・・
・歯車、７・・・歯車、８・・・モータ、９・・・コン
トローラ演算器、１０・・・パルス発生器、１１・・・
送信用アンプ、１２・・・送信器用リレー、１３・・・
受信器用リレー、１４・・・受信用アンプ、１５・・・
Ａ／Ｄ変換器、１６〜１７・・・リレー制御信号、１８
・・・送信器、１９・・・受信器。 出願人 バブコック日立株式会社 代理人 弁理士 川 北 武 長 炉壁 のぞま窓 導波管 センサボックス 可動式反射板 歯根（１） 歯根（■） モーター 送信器 受信器 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第７Ａ図 Ａ
例系統図、第３図は、反射板閉時の受信波形図、第４図
は、反射板間時の受信波形図、第５図は、第３図と第４
図の受信信号の差によって得た処理波形図、第６図は、
本発明の他の実施例図、第７図は、本発明のさらに他の
実施例を示す導波管の火炉側正面図、第７Ａ図は、第７
図のＡＡ線矢視断面図、第８図、第９図は、従来技術の
説明図である。 １・・・炉壁、２・・・のぞき窓、３・・・導波管、４
・・・センサボックス、５・・・可動式反射板、６・・
・歯車、７・・・歯車、８・・・モータ、９・・・コン
トローラ演算器、１０・・・パルス発生器、１１・・・
送信用アンプ、１２・・・送信器用リレー、１３・・・
受信器用リレー、１４・・・受信用アンプ、１５・・・
Ａ／Ｄ変換器、１６〜１７・・・リレー制御信号、１８
・・・送信器、１９・・・受信器。 出願人 バブコック日立株式会社 代理人 弁理士 川 北 武 長 炉壁 のぞま窓 導波管 センサボックス 可動式反射板 歯根（１） 歯根（■） モーター 送信器 受信器 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第７Ａ図 Ａ
Claims (1)
- （１）流体流路を囲む流路壁の相対抗する位置にそれぞ
れ開口部を設け、各開口部には導波管を介して送信器と
受信器を備えたセンサボックスを連通させ、一方の開口
部に連通する送信器から発信した音波を他方の開口部に
連通する受信器で受信して発信から受信までの時間を計
測することにより流体の温度を測定する音響式流体温度
測定方法において、被測定流体とセンサボックスをつな
ぐ導波管の流体側出口を可動式反射板で開閉し、同一セ
ンサボックス内にて送信器からの信号を受信器で受信し
、反射板の開閉時におけるそれぞれの受信信号の差から
導波管内の音波伝播時間を求め、この値を流体温度の補
正値として使用することを特徴とする音響式流体温度測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26543088A JP2653855B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 音響式流体温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26543088A JP2653855B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 音響式流体温度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02112741A true JPH02112741A (ja) | 1990-04-25 |
| JP2653855B2 JP2653855B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=17417049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26543088A Expired - Fee Related JP2653855B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 音響式流体温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2653855B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102818654A (zh) * | 2012-08-15 | 2012-12-12 | 华北电力大学 | 一种基于声学技术的铝电解槽连续测温装置及方法 |
| CN102818652A (zh) * | 2012-08-15 | 2012-12-12 | 华北电力大学 | 一种基于声学测温的铝包内铝水温度在线监测系统及方法 |
-
1988
- 1988-10-21 JP JP26543088A patent/JP2653855B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2653855B2 (ja) | 1997-09-17 |
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|---|---|---|---|
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