JPH02228516A - 長さの測定方法およびその測定装置 - Google Patents
長さの測定方法およびその測定装置Info
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- JPH02228516A JPH02228516A JP1336158A JP33615889A JPH02228516A JP H02228516 A JPH02228516 A JP H02228516A JP 1336158 A JP1336158 A JP 1336158A JP 33615889 A JP33615889 A JP 33615889A JP H02228516 A JPH02228516 A JP H02228516A
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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］
この発明は、一端が閉塞された管状中空部または両端が
共に開口した管状中空部入れられた液体の柱（液柱）ま
たは気体の柱（気柱）の長さ、あるいは、固体棒の長さ
を非接触で測定する方法であって、所定の周波数または
波長、及び、所定の伝搬速度を有する定在波が柱または
棒内に発生され、定在波の節は、棒または柱の一端、特
に開口端の反対側の閉塞端に位置し、また、腹は２つの
開口端の一端に位置し、この定在波の周波数が変えられ
て行われる測定方法に関する。
共に開口した管状中空部入れられた液体の柱（液柱）ま
たは気体の柱（気柱）の長さ、あるいは、固体棒の長さ
を非接触で測定する方法であって、所定の周波数または
波長、及び、所定の伝搬速度を有する定在波が柱または
棒内に発生され、定在波の節は、棒または柱の一端、特
に開口端の反対側の閉塞端に位置し、また、腹は２つの
開口端の一端に位置し、この定在波の周波数が変えられ
て行われる測定方法に関する。
［従来の技術およびその課題］
陸水学に於ける地表水あるいは地下水の水位測定、研究
開発に於ける廃水路の計算、リザーバを満たす液位の測
定等に使用される液位（水位）をＤＩ定する公知の方法
は、一般に圧力検出またはフロートを用いるか、または
反響時間（エコー）の測定に基づく高価な１ＴＩＩ定技
術である。
開発に於ける廃水路の計算、リザーバを満たす液位の測
定等に使用される液位（水位）をＤＩ定する公知の方法
は、一般に圧力検出またはフロートを用いるか、または
反響時間（エコー）の測定に基づく高価な１ＴＩＩ定技
術である。
長年使用されているフロートを用いる測定では、Δ−１
定される液位の上下動がギヤによって感知され、圧力検
出はチップのセンサーを用いて、チップと媒体表面の間
の液柱を測定する。
定される液位の上下動がギヤによって感知され、圧力検
出はチップのセンサーを用いて、チップと媒体表面の間
の液柱を測定する。
さらに、陸水学では、計量装置に於ける圧力バランスに
より水柱の高さを測定する、いわゆるバブル−７ウスピ
ース（例えば、５ＥＢＡ ＨｙｄｒｏｍｅｔｒｌｅＫａ
ｕｒｂｅｕｒｅｎにより作られた圧縮空気レベルΩ）を
用いた据置の装置を用いた測定方法が使用される。ケー
ブル・光ソンド（高層気象測定器）および深さ探針が使
用される。ケーブル・・光ソンドでは、求めらるべき水
位の地下水内にソンド・チップを浸すことで表示される
。ケーブルの目盛りにより、水面までの高さの読み上げ
るだけでよい。
より水柱の高さを測定する、いわゆるバブル−７ウスピ
ース（例えば、５ＥＢＡ ＨｙｄｒｏｍｅｔｒｌｅＫａ
ｕｒｂｅｕｒｅｎにより作られた圧縮空気レベルΩ）を
用いた据置の装置を用いた測定方法が使用される。ケー
ブル・光ソンド（高層気象測定器）および深さ探針が使
用される。ケーブル・・光ソンドでは、求めらるべき水
位の地下水内にソンド・チップを浸すことで表示される
。ケーブルの目盛りにより、水面までの高さの読み上げ
るだけでよい。
水深ＵＪｊｌ装置では、探針が水面に接したときにカウ
ンターが止められ、水面までの高さが■１定される。
ンターが止められ、水面までの高さが■１定される。
反響を用いる公知の反響時間測定に於て、パルスジェネ
レーターで発信されたパルスは、水面または他の対象物
から反射され、パルスの発生と反射されたパルスの帰還
との間にかかる時間から経路がｉｌＮ定される。このよ
うなパルス反響測定は高価なため、陸水学では殆ど使用
されない。
レーターで発信されたパルスは、水面または他の対象物
から反射され、パルスの発生と反射されたパルスの帰還
との間にかかる時間から経路がｉｌＮ定される。このよ
うなパルス反響測定は高価なため、陸水学では殆ど使用
されない。
公知の機械的測定装置の欠点の一つは、試験値が不正確
な装置から得られる点である。温度変動による不正確さ
の他にも、例えば地下水の測定に使用される測量パイプ
の中にフロートが挿入されるとき、特に長い測量バイブ
が曲げられるときにも別の困難がある。
な装置から得られる点である。温度変動による不正確さ
の他にも、例えば地下水の測定に使用される測量パイプ
の中にフロートが挿入されるとき、特に長い測量バイブ
が曲げられるときにも別の困難がある。
温度による不正確さは、ケーブル・光ソンドおよび深さ
測量装置にも生じる。これらの試験装置では、探針の重
さによりケーブルの伸びという欠点がある。据置装置の
探針が水中に長い時間量されていると、ケーブルが浸透
性になり、引っ張られたときにケーブルが裂け、探針が
失われる。
測量装置にも生じる。これらの試験装置では、探針の重
さによりケーブルの伸びという欠点がある。据置装置の
探針が水中に長い時間量されていると、ケーブルが浸透
性になり、引っ張られたときにケーブルが裂け、探針が
失われる。
フランス特許第２，１８５，０９５号は、試験本体の寸
法を決定する方法を開示している。試験本体は高周波数
（ｈｆ）チャンバーの中に移動され、寸法の求められる
試験本体の共振周波数である２つの周波数が求められる
。フランス特許第２゜１８５．０９５号に述べられる式
に基づいて、試験本体の寸法が求められる。フランス特
許第２゜１８５．０９５号の適用例は、試験本体の材料
の熱膨張係数を／＃１定している。
法を決定する方法を開示している。試験本体は高周波数
（ｈｆ）チャンバーの中に移動され、寸法の求められる
試験本体の共振周波数である２つの周波数が求められる
。フランス特許第２゜１８５．０９５号に述べられる式
に基づいて、試験本体の寸法が求められる。フランス特
許第２゜１８５．０９５号の適用例は、試験本体の材料
の熱膨張係数を／＃１定している。
定在波を発生させ、連続す右最大値（または２つの最小
値および最小値に続く１つの最大値）を求めることによ
って、気体または液体で満たされた中空部の長さ、ある
いは棒の長さをどの様に決定するかは、フランス特許第
２，１９５．０８５号からは全く推ｎｊできない。
値および最小値に続く１つの最大値）を求めることによ
って、気体または液体で満たされた中空部の長さ、ある
いは棒の長さをどの様に決定するかは、フランス特許第
２，１９５．０８５号からは全く推ｎｊできない。
アメリカ特許節３，２３７，４４５号は、本体基部の共
振周波数を用いて式ｔ −ｃ ／ ｆから本体の厚さを
求める通常の厚さ測定に基づいている。
振周波数を用いて式ｔ −ｃ ／ ｆから本体の厚さを
求める通常の厚さ測定に基づいている。
さらに、アメリカ特許節３．２３７，４４５号は、基部
の共振周波数は、超音波がΔ）Ｊ定する本体（本体は特
に共振周波数あるいはその倍音に透過性である）を通過
した後に最大の信号を与えると仮定することにより、連
続変化する超音波によって共振周波数が求められる公知
の方法についても述べている。共振周波数が到達するま
での周波数の変化を避けるため、アメリカ特許節３，２
３７，４４５号は同時に複数の周波数の超音波を試験本
体に当て、音が本体を通過した後に再度周波数を１１１
１１定することを提案している。試験本体は特に共振周
波数に対して透過性であるため、共振周波数の超音波は
本体を通過する際に最も減衰されないので、この周波数
が特に強調される。
の共振周波数は、超音波がΔ）Ｊ定する本体（本体は特
に共振周波数あるいはその倍音に透過性である）を通過
した後に最大の信号を与えると仮定することにより、連
続変化する超音波によって共振周波数が求められる公知
の方法についても述べている。共振周波数が到達するま
での周波数の変化を避けるため、アメリカ特許節３，２
３７，４４５号は同時に複数の周波数の超音波を試験本
体に当て、音が本体を通過した後に再度周波数を１１１
１１定することを提案している。試験本体は特に共振周
波数に対して透過性であるため、共振周波数の超音波は
本体を通過する際に最も減衰されないので、この周波数
が特に強調される。
イギリス特許節８４２，２４１号は、周波数スペクトラ
ムの予想レンジにわたって変化される発振器の周波数を
用いて、式ｆ−Ｖ／２Ｔから求める超音波厚さ測定に関
する。発振器が反応するこれらの周波数（倍音周波数）
に於て、倍音発振器の半波長が測定され、試験本体の厚
さが相互に回転可能なスケールから直接読み取られる。
ムの予想レンジにわたって変化される発振器の周波数を
用いて、式ｆ−Ｖ／２Ｔから求める超音波厚さ測定に関
する。発振器が反応するこれらの周波数（倍音周波数）
に於て、倍音発振器の半波長が測定され、試験本体の厚
さが相互に回転可能なスケールから直接読み取られる。
イギリス特許節８４２，２４１号は、超音波によって厚
さを測定する際に定在波の存在を述べている。
さを測定する際に定在波の存在を述べている。
西ドイツ公告公報第２３１２０６２号は、超音波イマル
ジョン（１ａ＋ｍｅｒｓｉｏｎ ）共振の原理で動作す
る壁厚検査装置を開示している。超音波発生器は結合液
によって壁厚測定の対象物に音響的に結合される。超音
波発生器の周波数はｈｆ発振器により常に変調され、こ
れにより一時的な定在波が、結合液の中に連続して多く
の連続する倍音の中に急激に連続して形成される（西ド
イツ公告公報第８４２，２４１号のコラム７の４６６行
目らコラム８の６行目を特に参照せよ）。
ジョン（１ａ＋ｍｅｒｓｉｏｎ ）共振の原理で動作す
る壁厚検査装置を開示している。超音波発生器は結合液
によって壁厚測定の対象物に音響的に結合される。超音
波発生器の周波数はｈｆ発振器により常に変調され、こ
れにより一時的な定在波が、結合液の中に連続して多く
の連続する倍音の中に急激に連続して形成される（西ド
イツ公告公報第８４２，２４１号のコラム７の４６６行
目らコラム８の６行目を特に参照せよ）。
西ドイツ公告公報第３１ １７ ２３６号では、定在波
を用いて、観察空間内の対象物の存在および対象物が移
動しているかどうかを求めている。
を用いて、観察空間内の対象物の存在および対象物が移
動しているかどうかを求めている。
周波数は変化されない。どのようなレンジ静Ｉ定も行わ
れず、圧電セラミックの波動発生器は試験本体から特定
の間隔で取り付けられるべきであると仮定される。
れず、圧電セラミックの波動発生器は試験本体から特定
の間隔で取り付けられるべきであると仮定される。
西ドイツ公告公報第２１ ４４ ４７２号に開示され、
る金属パーツの厚さを測定する方法については、２本の
アンテナとそれらの間に配置される検査本体との間に定
在波が発生される。周波数は一定のままであり、本体の
厚さを測定するために、本体の内部で変化する波長の定
在波を使用しようとする試みは行われていない。
る金属パーツの厚さを測定する方法については、２本の
アンテナとそれらの間に配置される検査本体との間に定
在波が発生される。周波数は一定のままであり、本体の
厚さを測定するために、本体の内部で変化する波長の定
在波を使用しようとする試みは行われていない。
この発明の目的は、求める経路の長さ、すなわち終点間
の距離を簡単かつ正確な方法を提供することである。
の距離を簡単かつ正確な方法を提供することである。
［課題を解決するための手段およびその作用］この発明
は、定在波の振幅が波の供給される柱または棒の端部で
測定され、波の周波数が、少なくとも２つの連続す右最
大値（腹）または２つの連続する最小値（Ｗｌ）が現れ
るまで、あるいは、既に検出された最大値に続いて最小
値が現れるまで変化させられると共に、周波数ｆから次
式；％式％（３） を用いて棒または柱の長さが計算され、ここに、Ｌは棒
または柱の長さ、Ｃは波の伝搬速度、ｆｎは最初にｐｌ
定された最大値または最小値に於ける定在波の周波数、
ｆｕは最後に測定された最大値または最小値に於ける定
在波の周波数、及び、σはｎ番目の最大値または最小値
からＵ番目の最大値または最小値までに検出され右最大
値または最小値の数（σ−ｕ−ｎ）であり、または、波
長λから次式； ％式％） を用いて棒または柱の長さが計算され、ここに、Ｌは棒
または柱の長さ、λｎは最初に測定された最大値または
最小値に於ける定在波の波長、λｕは最後に測定された
最大値または最小値に於ける定在波の波長、及び、σは
ｎ番目からＵ番目の最大値または最小値までに検出され
右最大値または最小値の数（σ−ｕ−ｎ）であることを
特徴とし、上記問題点を解決する。
は、定在波の振幅が波の供給される柱または棒の端部で
測定され、波の周波数が、少なくとも２つの連続す右最
大値（腹）または２つの連続する最小値（Ｗｌ）が現れ
るまで、あるいは、既に検出された最大値に続いて最小
値が現れるまで変化させられると共に、周波数ｆから次
式；％式％（３） を用いて棒または柱の長さが計算され、ここに、Ｌは棒
または柱の長さ、Ｃは波の伝搬速度、ｆｎは最初にｐｌ
定された最大値または最小値に於ける定在波の周波数、
ｆｕは最後に測定された最大値または最小値に於ける定
在波の周波数、及び、σはｎ番目の最大値または最小値
からＵ番目の最大値または最小値までに検出され右最大
値または最小値の数（σ−ｕ−ｎ）であり、または、波
長λから次式； ％式％） を用いて棒または柱の長さが計算され、ここに、Ｌは棒
または柱の長さ、λｎは最初に測定された最大値または
最小値に於ける定在波の波長、λｕは最後に測定された
最大値または最小値に於ける定在波の波長、及び、σは
ｎ番目からＵ番目の最大値または最小値までに検出され
右最大値または最小値の数（σ−ｕ−ｎ）であることを
特徴とし、上記問題点を解決する。
この発明に於て、使用される波は縦波が望ましい。
この発明に於て、柱または棒の中に発生される定在波は
音響定在波が好ましい。
音響定在波が好ましい。
さらに、この発明は柱、特に気柱の中に、あるいは棒の
中に定在音波を発生させる場合に適用される。
中に定在音波を発生させる場合に適用される。
この発明の一実施例に於て、柱または棒内の定在波は、
定在波の振幅が測定される端部から発生される。
定在波の振幅が測定される端部から発生される。
実施するにあたって、及び、一端が閉塞された管状中空
部に柱が入っている場合、定在波は中空部の開口端から
発生されると都合がよく、また、定在波を発生するには
、音響発生器、例えば可聴周波数発生器が都合よく使用
される。
部に柱が入っている場合、定在波は中空部の開口端から
発生されると都合がよく、また、定在波を発生するには
、音響発生器、例えば可聴周波数発生器が都合よく使用
される。
この発明は、所定の周波数および伝搬速度を有する定在
波を媒体の柱（媒体柱）の内部に発生させ、媒体柱の長
さを次式； ％式％（１） から計算することにも及び、ここに、Ｌは媒体柱の長さ
、Ｃは波の速度、ｆｎはｎ番目の最大値の周波数、及び
、ｆ ｎ−１は（ｎ−１）番目の最大値の周波数である
。これは、式（３）の計算に於けるσ−１の特別の場合
である。
波を媒体の柱（媒体柱）の内部に発生させ、媒体柱の長
さを次式； ％式％（１） から計算することにも及び、ここに、Ｌは媒体柱の長さ
、Ｃは波の速度、ｆｎはｎ番目の最大値の周波数、及び
、ｆ ｎ−１は（ｎ−１）番目の最大値の周波数である
。これは、式（３）の計算に於けるσ−１の特別の場合
である。
この発明の方法は、従来の方法に比べ、精度およびコス
トの点で優れると共に、容品に数値化される。
トの点で優れると共に、容品に数値化される。
この発明の別の目的は、一端がｒＪ１塞された中空部ま
たは両端が共に開口した中空部の中の液柱または気柱の
長さを測定する方法を達成する単純な構成の装置を提供
することである。
たは両端が共に開口した中空部の中の液柱または気柱の
長さを測定する方法を達成する単純な構成の装置を提供
することである。
この発明の装置は、気柱または液柱を入れる管状中空部
の開口端に対向して配置されるスペーサの他端に連結さ
れたラウドスピーカ−１及び音響エネルギーを電気エネ
ルギーに変換する受信マイクロフォンを特徴とし、上記
問題点を解決する。
の開口端に対向して配置されるスペーサの他端に連結さ
れたラウドスピーカ−１及び音響エネルギーを電気エネ
ルギーに変換する受信マイクロフォンを特徴とし、上記
問題点を解決する。
両端が開口した柱の場合、好ましくは、定在波が発生さ
れる柱の端部に音響吸収材が設けられ、干渉反射が避け
られる。
れる柱の端部に音響吸収材が設けられ、干渉反射が避け
られる。
この発明の装置のさらに好ましい設計が、請求項１０乃
至１・８に記載される。
至１・８に記載される。
この発明の装置では、特に管状中空部の長さの測定に必
要な音波の音源が中空部に結合される。
要な音波の音源が中空部に結合される。
共鳴の形成がはっきり確かめられる方法で、気柱または
液柱に振動が与えられ、簡単かつ精度のよいこの発明に
よる測定が達成される。伝達された波の結合は、この発
明の装置により、反射波が入口から自由に出られるよう
に達成される。入射波の反射された定在波との重なりは
発生しない。従って、間違った解釈を導く受信マイクロ
フォン出の最大値または最小値の差が避けられる。
液柱に振動が与えられ、簡単かつ精度のよいこの発明に
よる測定が達成される。伝達された波の結合は、この発
明の装置により、反射波が入口から自由に出られるよう
に達成される。入射波の反射された定在波との重なりは
発生しない。従って、間違った解釈を導く受信マイクロ
フォン出の最大値または最小値の差が避けられる。
さらに、この発明の装置の動作中に周波数／波長が変化
した際、音響発生器で発生された波の音量（音圧）は一
定に保たれることが確かめられる。
した際、音響発生器で発生された波の音量（音圧）は一
定に保たれることが確かめられる。
付加の音圧がラウドスピーカ−の共鳴空間の中で測定さ
れると、コントロール回路を介してフィードバックされ
、一定に保たれる。
れると、コントロール回路を介してフィードバックされ
、一定に保たれる。
この発明の方法および装置は、陸水学に於ける水位の測
定およびリザーバーの貯蔵状態の測定に適用される。さ
らに、この発明は、圧力計の圧力測定および消費量の観
察に使用できる。この発明の装置は実質的に機械的部品
を用いることなく動作し、得られた検査量はすぐに数値
化して表示することができる。オイルや液化ガス等のり
ザーバーの液位は精度よく測定され、表示される。
定およびリザーバーの貯蔵状態の測定に適用される。さ
らに、この発明は、圧力計の圧力測定および消費量の観
察に使用できる。この発明の装置は実質的に機械的部品
を用いることなく動作し、得られた検査量はすぐに数値
化して表示することができる。オイルや液化ガス等のり
ザーバーの液位は精度よく測定され、表示される。
さらに、この発明は、航空力学、気象学、及び真空技術
に適用され、いずれの場合も圧力計の液柱（例えば水銀
柱）の測定が行われる。
に適用され、いずれの場合も圧力計の液柱（例えば水銀
柱）の測定が行われる。
この発明の方法および装置は非常に正確なので、古い液
位と新しい液位を測定することにより、リザーバーから
除かれた液量をＩＩ定することも可能である。この適用
では公知の複雑な機械的または誘導流量計を除去できる
。
位と新しい液位を測定することにより、リザーバーから
除かれた液量をＩＩ定することも可能である。この適用
では公知の複雑な機械的または誘導流量計を除去できる
。
この発明の測定は、パイプの開口端に音（可聴音）発生
器を取り付け、続いて音響レシーバ−（マイクロフォン
）を取り付けることによって達成される。音発生器はパ
イプの中に所定の周波数または波長を有する音を射出す
る。音響レシーバ−はパイプの開口端に於いて音の強度
を常に感知する。
器を取り付け、続いて音響レシーバ−（マイクロフォン
）を取り付けることによって達成される。音発生器はパ
イプの中に所定の周波数または波長を有する音を射出す
る。音響レシーバ−はパイプの開口端に於いて音の強度
を常に感知する。
音発生器で発生される音の周波数（または波長）は常に
（または段階的に）変えられ、例えば増加される。この
結果、音の強度の変動が音響レシーバ−の近くで起きる
。音の強度は定在波の振幅の測定である。パイプ内の音
響レシーバ−（マイクロフォン）の近くの音発生器で発
生された音波の腹が位置する所で、音の強度は常に最大
に達する。
（または段階的に）変えられ、例えば増加される。この
結果、音の強度の変動が音響レシーバ−の近くで起きる
。音の強度は定在波の振幅の測定である。パイプ内の音
響レシーバ−（マイクロフォン）の近くの音発生器で発
生された音波の腹が位置する所で、音の強度は常に最大
に達する。
一端が閉塞されたパイプでは、パイプ長は、音響発生器
により各時刻で発生された波長の４分の１．４分の３．
４分の５．４分の７等であり、両端とも開口したパイプ
では、パイプ長は４分の２．４分の４．４分の６．４分
の８等である。一般に、一端が閉塞されたパイプでは、
パイプ長（気柱または液柱、あるいは棒の長さ）が４分
の１波長の奇数倍のときに、また、両端が開口したパイ
プでは、パイプ長が４分の１波長の偶数倍のときに、腹
（振幅の最大値）がパイプの開口端に現れる。
により各時刻で発生された波長の４分の１．４分の３．
４分の５．４分の７等であり、両端とも開口したパイプ
では、パイプ長は４分の２．４分の４．４分の６．４分
の８等である。一般に、一端が閉塞されたパイプでは、
パイプ長（気柱または液柱、あるいは棒の長さ）が４分
の１波長の奇数倍のときに、また、両端が開口したパイ
プでは、パイプ長が４分の１波長の偶数倍のときに、腹
（振幅の最大値）がパイプの開口端に現れる。
この発明の測定では、音響発生器の（知られた）周波数
は変化され、共振強度が求められ、これにより２つの連
続する波の振幅（腹）が？＃１定される。
は変化され、共振強度が求められ、これにより２つの連
続する波の振幅（腹）が？＃１定される。
最大値の数を知る必要はない。媒体柱の長さは、媒体柱
内に発生された定在波の周波数および伝搬速度を用いて
、次式 ％式％（１） から計算され、ここに、Ｌは媒体柱の長さ（実施例では
シャフトのレベル）、Ｃは波の伝搬速度（例えば音速）
、ｆｎはｎ番目の最大値の周波数、及び、ｆ ｎ−１は
（ｎ−１）番目の最大値の周波数である。
内に発生された定在波の周波数および伝搬速度を用いて
、次式 ％式％（１） から計算され、ここに、Ｌは媒体柱の長さ（実施例では
シャフトのレベル）、Ｃは波の伝搬速度（例えば音速）
、ｆｎはｎ番目の最大値の周波数、及び、ｆ ｎ−１は
（ｎ−１）番目の最大値の周波数である。
空気中の音速がｃ−３３１，３＋０．６ｔｍ ／ ｓで
あることを考慮すると、式（１）は次のように変形され
、Ｌ ＝［３３１，３＋０．８ｔ］／ ［２（ｆ ｎ
−ｆ ｎ−１） ］ここに、ｔは測定される媒体の℃（
摂氏）での温度である。
あることを考慮すると、式（１）は次のように変形され
、Ｌ ＝［３３１，３＋０．８ｔ］／ ［２（ｆ ｎ
−ｆ ｎ−１） ］ここに、ｔは測定される媒体の℃（
摂氏）での温度である。
式（１）から２つの関係が得られる。すなわち、（ａ）
ｎ番目の最大値に対し、 一端が閉塞されたパイプでは、 Ｌ−（２ｎ−１）λｎ／４ ＝ （２ｎ−１）ｃ／４ ｆｎ また、両端が開口されたパイプでは、 Ｌ−（２ｎ−１）２λｎ／４ − （２ｎ −１） ｃ ／ ２ ｆ ｎ（ｂ）（ｎ−
１）番目の最大値に対し、一端が閉塞されたパイプでは
、 Ｌ＝ ［２（ｎ−１） −１］ λｎ−１／４−
（２ｎ−３） ｃ／４ ｆｎ−１また、両端
が開口されたパイプでは、 Ｌ−［２（ｎ−１）−１］ ２λｎ−１／４− （２ｎ
−３） ｃ／２ ｆｎ−１ であり、ここに、λｎはｎ番目の最大値の波長、【ｎは
ｎ番目の最大値の周波数、λｎ−１は（ｎ −１）番目
の最大値の波長、ｆ ｎ−１は（ｎ−１）番目の最大値
の周波数、ｎは等式から脱落し結果としては知る必要の
ない最大値の通し番号、Ｃは媒体内の波の伝搬速度、及
び、Ｌは求める長さである。
ｎ番目の最大値に対し、 一端が閉塞されたパイプでは、 Ｌ−（２ｎ−１）λｎ／４ ＝ （２ｎ−１）ｃ／４ ｆｎ また、両端が開口されたパイプでは、 Ｌ−（２ｎ−１）２λｎ／４ − （２ｎ −１） ｃ ／ ２ ｆ ｎ（ｂ）（ｎ−
１）番目の最大値に対し、一端が閉塞されたパイプでは
、 Ｌ＝ ［２（ｎ−１） −１］ λｎ−１／４−
（２ｎ−３） ｃ／４ ｆｎ−１また、両端
が開口されたパイプでは、 Ｌ−［２（ｎ−１）−１］ ２λｎ−１／４− （２ｎ
−３） ｃ／２ ｆｎ−１ であり、ここに、λｎはｎ番目の最大値の波長、【ｎは
ｎ番目の最大値の周波数、λｎ−１は（ｎ −１）番目
の最大値の波長、ｆ ｎ−１は（ｎ−１）番目の最大値
の周波数、ｎは等式から脱落し結果としては知る必要の
ない最大値の通し番号、Ｃは媒体内の波の伝搬速度、及
び、Ｌは求める長さである。
方法の実施にあたって、２つの連続す右最大値または最
小値は必ずしも必要ではない。任意ではあるが、最大値
または最小値の数はわかる、代わりの最大値または最小
値を使用することもできる。
小値は必ずしも必要ではない。任意ではあるが、最大値
または最小値の数はわかる、代わりの最大値または最小
値を使用することもできる。
２つの最大値が直接連続しない場合、長さしはＬ＝σｃ
／ ［２（ｆｕ−ｆｎ ）］ （３）から計算さ
れ、ここに、σは通過した腹の数（第１は無視する）、
ｆｕはＵ番目の最大値の周波数、ｆｌはｎ番目の最大値
の周波数、λｕはＵ番目の最大値の波長、λｎはｎ番目
の最大値の波長、Ｕは最後に記録された最大値の通し番
号、及び、ｎは最初に記録された最大値の通し番号であ
る。
／ ［２（ｆｕ−ｆｎ ）］ （３）から計算さ
れ、ここに、σは通過した腹の数（第１は無視する）、
ｆｕはＵ番目の最大値の周波数、ｆｌはｎ番目の最大値
の周波数、λｕはＵ番目の最大値の波長、λｎはｎ番目
の最大値の波長、Ｕは最後に記録された最大値の通し番
号、及び、ｎは最初に記録された最大値の通し番号であ
る。
ｎおよびＵの値はわからなくともよいが、その差σｍｕ
−ｎはわからなければならない。つまり、それは測定の
間にカウントされなければならない。
−ｎはわからなければならない。つまり、それは測定の
間にカウントされなければならない。
ここで、Ｕはｎよりも大きく、すなわち、周波数が徐々
に増加するとき、最初にｎ番目の周波数、次に（ｎ＋１
）番目の周波数、次に（ｎ＋２）番目の周波数が通過し
、最後にＵ番目の周波数が通過する。
に増加するとき、最初にｎ番目の周波数、次に（ｎ＋１
）番目の周波数、次に（ｎ＋２）番目の周波数が通過し
、最後にＵ番目の周波数が通過する。
音波の伝搬速度が、空気中に於ける速度、すなわち、ｃ
＝ ３３１．３＋０．８ｔであると、Ｌ ＝σ［３３
１，３＋０．６ｔｌ／ ［２（ｆＵ−ｆｎ ） ］であ
る。
＝ ３３１．３＋０．８ｔであると、Ｌ ＝σ［３３
１，３＋０．６ｔｌ／ ［２（ｆＵ−ｆｎ ） ］であ
る。
式（３）は、以下の２つの条件から計算される。
最後に記録された最大値は、
Ｌ−（２ｕ−１）λｕ／４
＝ （２ｕ−１） ｃ／４ ｆｕまたは、
Ｌ−（２ｕ−１）（２λｕ）／４
＝ （２ｕ −１） ｃ ／ ２ ｆ ｕであり、最初
に記録された最大値は、 Ｌ＝ （２ｎ−１）λｎ／４ − （２ｎ−１）ｃ／４ ｆｎ または、 Ｌ−（２ｕ−１） （２λｎ ）／４＝ （２ｎ−
１） ｃ’／２ ｆｎである。
に記録された最大値は、 Ｌ＝ （２ｎ−１）λｎ／４ − （２ｎ−１）ｃ／４ ｆｎ または、 Ｌ−（２ｕ−１） （２λｎ ）／４＝ （２ｎ−
１） ｃ’／２ ｆｎである。
波長および波の速度がわかっているとき、長さは、次式
％式％）］
から計算される。式（５）に於て、Ｌは棒または柱の長
さ、Ｃは波の伝搬速度、２口は最初に測定された最大値
または最小値に於ける定在波の波長、λｕは最後に測定
された最大値または最小値に於ける定在波の波長、及び
、σはＵ番目とｎ番目の最大値または最小値との間で測
定された最大値または最小値の数である。
さ、Ｃは波の伝搬速度、２口は最初に測定された最大値
または最小値に於ける定在波の波長、λｕは最後に測定
された最大値または最小値に於ける定在波の波長、及び
、σはＵ番目とｎ番目の最大値または最小値との間で測
定された最大値または最小値の数である。
この発明の方法および／または装置は、リザーバの貯蔵
量の監視および制御にも使用できる。最初に上述の方法
で液位が測定される。次に、リザーバがリザーバ内に射
出された一定周波数の波で満たされる。腹の数が求めら
れ、予め、４９１定された水位と到達すべき水位との間
の差に一致する腹の（最小値の）数が記録された後、リ
ザーバの給水が止められる。
量の監視および制御にも使用できる。最初に上述の方法
で液位が測定される。次に、リザーバがリザーバ内に射
出された一定周波数の波で満たされる。腹の数が求めら
れ、予め、４９１定された水位と到達すべき水位との間
の差に一致する腹の（最小値の）数が記録された後、リ
ザーバの給水が止められる。
さらに、この発明の方法および装置では、受信マイクロ
フォンが柱の端部に正確に取り付けられる必要はない。
フォンが柱の端部に正確に取り付けられる必要はない。
マイクロフォンは、柱の外側または内側に波長の８分の
１の範囲内で取り付けられさえすれば、十分な長さＤ１
定か可能である。
１の範囲内で取り付けられさえすれば、十分な長さＤ１
定か可能である。
式（３）および（５）に於て、ｆｎがｆｕより大きいと
き、すなわち、λｕがλｎより大きいとき、長さは計算
結果の絶対値に一致する。
き、すなわち、λｕがλｎより大きいとき、長さは計算
結果の絶対値に一致する。
この発明の方法および装置を用いて、固体棒の長さが測
定されるとき、好ましくは音響発生器およびレシーバ−
の反対側に位置する棒の端部に節が形成され、内部に発
生された波の節が位置するその一端によって、棒は音響
的に硬い材料の本体に対向して残らなければならず、こ
れにより波は棒内の端部で殆ど反射される。
定されるとき、好ましくは音響発生器およびレシーバ−
の反対側に位置する棒の端部に節が形成され、内部に発
生された波の節が位置するその一端によって、棒は音響
的に硬い材料の本体に対向して残らなければならず、こ
れにより波は棒内の端部で殆ど反射される。
［実施例］
この発明の詳細は、添付図面と関連した以下の説明の中
に示される。
に示される。
第１ａ図は長さＬの・バイブロ内の定在波を示し、音響
（音）発生器１および音響レシーバ−（マイクロフォン
）７が開口端に設けられる。第１ａ図の第１例では波長
λ−４Ｌ、第２例では波長λ−４Ｌ／３、第３例ではλ
−４Ｌ１５、第４例ではλ−４Ｌ／７である。
（音）発生器１および音響レシーバ−（マイクロフォン
）７が開口端に設けられる。第１ａ図の第１例では波長
λ−４Ｌ、第２例では波長λ−４Ｌ／３、第３例ではλ
−４Ｌ１５、第４例ではλ−４Ｌ／７である。
一般に、λｎ −４Ｌ ／ （２ｎ −１）、すなわち
、Ｌ−（２ｎ−１）λｎ／４である。
、Ｌ−（２ｎ−１）λｎ／４である。
第１ａ図の各別は、腹が音響発生器１に位置し、節が固
定（閉塞）端に位置することを示している。
定（閉塞）端に位置することを示している。
第１ｂ図は両端が共に開口した長さＬのバイブロ内の定
在波のいくつかの例を示す。音響発生器（可聴周波数発
生器１）および音レシーバ−（マイクロフォン）が−開
口端に設けられる。第１ｂ図の第１例では波長はλ−４
Ｌ／２、第２例ではλ−４Ｌ／４、第３例ではオー４Ｌ
／６、第４例ではλ−４Ｌ／８である。
在波のいくつかの例を示す。音響発生器（可聴周波数発
生器１）および音レシーバ−（マイクロフォン）が−開
口端に設けられる。第１ｂ図の第１例では波長はλ−４
Ｌ／２、第２例ではλ−４Ｌ／４、第３例ではオー４Ｌ
／６、第４例ではλ−４Ｌ／８である。
一般に、λｎ ＝ ４ Ｌ ／ ２ ｎ ｓすなわち、
Ｌｍｎλｎ ／ ２である。
Ｌｍｎλｎ ／ ２である。
第１ｂ図の各列は、腹が常に音響発生器および反対側の
開口端に位置することを示す。
開口端に位置することを示す。
音Ｗ発生器で発生された音波の波長が、長さＬを奇数で
割ったものの４倍、つまりバイブ長りの４／１．４／３
．４１５．４／７・・・倍のとき、すなわち、バイブ長
が波長の１／４．３／４．５／４．７／４・・・倍、つ
まり４分の１波長の奇数倍のときに、マイクロフォンで
の振幅および音響強度は常に最大になる（第１ａ図）。
割ったものの４倍、つまりバイブ長りの４／１．４／３
．４１５．４／７・・・倍のとき、すなわち、バイブ長
が波長の１／４．３／４．５／４．７／４・・・倍、つ
まり４分の１波長の奇数倍のときに、マイクロフォンで
の振幅および音響強度は常に最大になる（第１ａ図）。
同様の考察は第１ｂ図についても言える。
第２図に示される装置は、管状に絞られた音響出口穴３
を備える共鳴室２内に取り付けられた音響発生器すなわ
ちラウドスピーカ−１を備える。
を備える共鳴室２内に取り付けられた音響発生器すなわ
ちラウドスピーカ−１を備える。
共鳴室２のハウジングは、長さしのバイブロの開口端５
に設けられるスペーサ２を備える。
に設けられるスペーサ２を備える。
音響レシーバ−１実施例に於けるマイクロフォン７は、
バイブロの開口端５に取り付けられる。
バイブロの開口端５に取り付けられる。
受信マイクロフォン７は、スペーサ４のバイブロの開口
端に載る部分８に取り付けられる。
端に載る部分８に取り付けられる。
スペーサ４は反射波の波面９を可能な限り妨げないよう
に設計される。この理由から波面９が通過するスペーサ
の部分は狭く作られる。必要なら、放射波は減衰材を用
いることによって更に減衰される。
に設計される。この理由から波面９が通過するスペーサ
の部分は狭く作られる。必要なら、放射波は減衰材を用
いることによって更に減衰される。
調整マイクロフォン１０は共鳴室２の中、例えばハウジ
ングに取り付けられる。この、Ｍｆｆｉマイクロフォン
１０はレギュレータ１１を介してラウドスピーカ−１に
接続され、音響出力を調節し、これにより、共鳴室２内
にはあらゆる周波数（波長）に対して同じ音圧が発生す
る。
ングに取り付けられる。この、Ｍｆｆｉマイクロフォン
１０はレギュレータ１１を介してラウドスピーカ−１に
接続され、音響出力を調節し、これにより、共鳴室２内
にはあらゆる周波数（波長）に対して同じ音圧が発生す
る。
この発明の方法を用いる装置は、一部または全体が自動
的に動作し、操作者は単に結果、すなわち１Ｎ定した長
さを読み取るだけで済むように作られる。
的に動作し、操作者は単に結果、すなわち１Ｎ定した長
さを読み取るだけで済むように作られる。
第３図の装置は、ハウジング２１、スペーサ２２（スペ
ーシングスタブ４０、支持ロッド４１、止めリング４２
を備える）、ラウドスピーカ−２３、受信マイクロフォ
ン２４、調整マイクロフォン２５、レギュレータユニッ
ト２６、及びサイン波形発生器２７から構成される。
ーシングスタブ４０、支持ロッド４１、止めリング４２
を備える）、ラウドスピーカ−２３、受信マイクロフォ
ン２４、調整マイクロフォン２５、レギュレータユニッ
ト２６、及びサイン波形発生器２７から構成される。
音響出口に於けるハウジング２１の形状は、反射波面９
が更に反射されてバイブ２９内に再び戻らないように選
択される。減衰材は反射を防止する。
が更に反射されてバイブ２９内に再び戻らないように選
択される。減衰材は反射を防止する。
スペーサ２２の目的は、ラウドスピーカ−２３をバイブ
２９の開口端から離して支持し、また、受信マイクロフ
ォン２４をバイブの開口端に保持することである。スペ
ーサ２２の構成物、特に支持ロッド４１は、透過および
反射波面９の中に生じるモル放射（第４図に於て矢印で
示される）が可能な限り小さくなるように設計される。
２９の開口端から離して支持し、また、受信マイクロフ
ォン２４をバイブの開口端に保持することである。スペ
ーサ２２の構成物、特に支持ロッド４１は、透過および
反射波面９の中に生じるモル放射（第４図に於て矢印で
示される）が可能な限り小さくなるように設計される。
第４図に詳細に示されるように、丸いロッドおよび端面
の丸いリングが幾何学的に適している。
の丸いリングが幾何学的に適している。
レギュレータユニット２６は、調整マイクロフォン２５
、プリアンプ３０、通過周波数が伝搬周波数の範囲内に
あるデジタルフィルター３１、整流器３２、振幅変調器
３３、出力アンプ３６、水晶発振器３４、フィルター３
１をクロックする周波数逓倍器３５、及び矩形パルス／
サイン波変換器２７から構成される。レギュレータユニ
ットの回路ブロック図が第５図に示される。
、プリアンプ３０、通過周波数が伝搬周波数の範囲内に
あるデジタルフィルター３１、整流器３２、振幅変調器
３３、出力アンプ３６、水晶発振器３４、フィルター３
１をクロックする周波数逓倍器３５、及び矩形パルス／
サイン波変換器２７から構成される。レギュレータユニ
ットの回路ブロック図が第５図に示される。
第６図はバイブロまたは２９の開口端に於ける定在波の
振幅を周波数ｆの関数として示す。測定精度は最大値ま
たは最小値を検出する精度に依存する。第６ａ図に図示
され右最大値は正確に測定でき、従って正確な結果が得
られる。さらに、精度は測定レンジ内の最大値または最
小値の個数に直接依存する。測定され右最大値または最
小値が多いほど、最大値または最小値を検出する際の誤
差のパーセンテージが少なくなる。
振幅を周波数ｆの関数として示す。測定精度は最大値ま
たは最小値を検出する精度に依存する。第６ａ図に図示
され右最大値は正確に測定でき、従って正確な結果が得
られる。さらに、精度は測定レンジ内の最大値または最
小値の個数に直接依存する。測定され右最大値または最
小値が多いほど、最大値または最小値を検出する際の誤
差のパーセンテージが少なくなる。
第６ｂ図は振幅Ａが余計な反射により減少した場合を示
す。Δｆ１内の最大値は反射するときに現れ、音量の増
加を起こす。Δｆ内の音量の減少は、ハウジングでの反
射または不適当な結合部通過によって起きる。
す。Δｆ１内の最大値は反射するときに現れ、音量の増
加を起こす。Δｆ内の音量の減少は、ハウジングでの反
射または不適当な結合部通過によって起きる。
この発明の装置は、測定の精度および信頼性の向上を達
成する。好適な要件を以下に示す。
成する。好適な要件を以下に示す。
（ａ）ハウジングおよびスペーサは、余計な反射が起き
ないように設計され（第３図および第４図）、左右が共
に開口したパイプを使用するときは必要に応じて減衰材
が用いられる。
ないように設計され（第３図および第４図）、左右が共
に開口したパイプを使用するときは必要に応じて減衰材
が用いられる。
（ｂ）伝搬される波の結合レベルは、周波数レンジ全体
を越える定数に保たれる。
を越える定数に保たれる。
（ｃ）調整マイクロフォン及び受信マイクロフォンの感
度は、伝搬周波数の環境ノイズを除去するほどに高い。
度は、伝搬周波数の環境ノイズを除去するほどに高い。
第７図はバイブロおよび２９の開口端に於ける定在波の
振幅Ａを周波数ｆの関数として示す。測定周波数のサン
プリングは、初期レンジＢ１および最終レンジＢ３内で
は中央レンジＢ２よりも密になっている。従って第１及
び第２１＆大値間の間隔ｆｌ及び６番目の最小値は比較
的精度よく得られ、従って全体の測定精度は向上する。
振幅Ａを周波数ｆの関数として示す。測定周波数のサン
プリングは、初期レンジＢ１および最終レンジＢ３内で
は中央レンジＢ２よりも密になっている。従って第１及
び第２１＆大値間の間隔ｆｌ及び６番目の最小値は比較
的精度よく得られ、従って全体の測定精度は向上する。
この発明の方法は、以下のように、精度および！１１１
定時間に関して軽視できる。ただ、連続す右最大値およ
び最小値の間隔Δｆ（第６ａ図）は、あらゆる周波数の
基で正確に決定されなければならない。
定時間に関して軽視できる。ただ、連続す右最大値およ
び最小値の間隔Δｆ（第６ａ図）は、あらゆる周波数の
基で正確に決定されなければならない。
第７図に関して、この発明の方法は以下のようにして達
成できる。
成できる。
（ａ）Ｍ大測定周波数の決定
最大周波数の波長はパイプ径に比べて大きくなければな
らない。さもないと、パイプ内に定在波が形成されない
。
らない。さもないと、パイプ内に定在波が形成されない
。
（ｂ）測定周波数のサンプリング間隔ｄＦの決定それは
測定されるべき長さの最大値によって決定され、最小周
波数差は最大値または最小値の間に起きる。解析向上の
ため、周波数は、２つの最大値または最小値の間で、少
なくとも１２点で測定されることが望ましい。
測定されるべき長さの最大値によって決定され、最小周
波数差は最大値または最小値の間に起きる。解析向上の
ため、周波数は、２つの最大値または最小値の間で、少
なくとも１２点で測定されることが望ましい。
ｄＦ≦ｃ／ ［１２（２Ｉ、ｇａｘ ）コ （−最小周
波数差） （ｃ）発振の開始の予測 周波数の設定と音量の調査との間の待ち時間は、少なく
とも、パイプ端で反射された反射波が少なくとも入口に
戻るまでの時間を要する。言い換えれば、待ち時間は、 ｄｔ≧２Ｌｔｒａｘ／ｃ である。
波数差） （ｃ）発振の開始の予測 周波数の設定と音量の調査との間の待ち時間は、少なく
とも、パイプ端で反射された反射波が少なくとも入口に
戻るまでの時間を要する。言い換えれば、待ち時間は、 ｄｔ≧２Ｌｔｒａｘ／ｃ である。
（ｄ）測定開始の最低周波数
極値に現れる最小周波数は、
ｆｍｉｎ −ｃ／ （４Ｌｍｌｎ ）で与えられ
る。
る。
従って、測定開始時の周波数はこの周波数よりはるかに
低い。
低い。
（ｅ）測定の手順
最小サンプリング間隔ｄＦおよび最長待ち時間ｄｔにお
ける最低周波数を発生させ、 第１および第２の最小または最大が現れるまで、ｄＦの
割合で周波数を増加させ、 第１のパイプ長の概算が２つの最小値／最大値の間の周
波数差から得られ、待ち時間および周波数間隔が予想さ
れたパイプ長に整合される。言い換えれば、以下の通り
である。
ける最低周波数を発生させ、 第１および第２の最小または最大が現れるまで、ｄＦの
割合で周波数を増加させ、 第１のパイプ長の概算が２つの最小値／最大値の間の周
波数差から得られ、待ち時間および周波数間隔が予想さ
れたパイプ長に整合される。言い換えれば、以下の通り
である。
１、最初に概算的に予測されたパイプ長に基づき、待ち
時間が予期され得る最も短い値に設定され、 ■、少なくとも１２以上の測定点が連続す右最大値また
は最小値の２つの間に位置するように、ｄＦが拡大され
る。
時間が予期され得る最も短い値に設定され、 ■、少なくとも１２以上の測定点が連続す右最大値また
は最小値の２つの間に位置するように、ｄＦが拡大され
る。
■、求められ右最大値あるいは最小値の必要数は、一方
では必要な精度に依存し、他方では測定の有効時間に依
存する。（■および■の測定レンジの範囲内で許される
）最大値または最小値の可能な最大数が、高い精度を達
成するために求められなければならない。測定時間が限
定されると、または、要求される精度がさほど高くない
と、求め右最大値または最小値の数は、２つの連続す右
最大値あるいは最小値の理論的限界値まで低くなる。
では必要な精度に依存し、他方では測定の有効時間に依
存する。（■および■の測定レンジの範囲内で許される
）最大値または最小値の可能な最大数が、高い精度を達
成するために求められなければならない。測定時間が限
定されると、または、要求される精度がさほど高くない
と、求め右最大値または最小値の数は、２つの連続す右
最大値あるいは最小値の理論的限界値まで低くなる。
■、測定精度は、Δｆがどの程度正確に決定されるかに
直接依存するので、測定間隔の最後に於て周波数間隔ｄ
Ｆの最小周波数差は（第７図）に戻る。
直接依存するので、測定間隔の最後に於て周波数間隔ｄ
Ｆの最小周波数差は（第７図）に戻る。
■、測測定高い周波数から始められ、周波数を段階的に
減少させて行われる。実施に応じて適合されなければな
らない。
減少させて行われる。実施に応じて適合されなければな
らない。
第１ａ図および第１ｂ図は、柱内の種々の定在波を模式
的に示す図、 第２図は、この発明の装置の機能図、 第３図は、バイブの一部が液体で満たされた状態のこの
発明の装置の実施例を示す図、第４図は、第３図の装置
を拡大した詳細図、第５図は、この発明の装置の基本ユ
ニットの回路ブロック図、 第６ａ図および第６ｂ図は、異なる２つの場合に於ける
、周波数ｆの関数としての振幅Ａのグラフ、 第７図は、周波数測定点の間の距離を示すグラフである
。 出願人代理人 弁理士 鈴江 武彦 Ｆｉｇ、５ Ｆｉｇ、６α Ｆｉｇ、６ｂ
的に示す図、 第２図は、この発明の装置の機能図、 第３図は、バイブの一部が液体で満たされた状態のこの
発明の装置の実施例を示す図、第４図は、第３図の装置
を拡大した詳細図、第５図は、この発明の装置の基本ユ
ニットの回路ブロック図、 第６ａ図および第６ｂ図は、異なる２つの場合に於ける
、周波数ｆの関数としての振幅Ａのグラフ、 第７図は、周波数測定点の間の距離を示すグラフである
。 出願人代理人 弁理士 鈴江 武彦 Ｆｉｇ、５ Ｆｉｇ、６α Ｆｉｇ、６ｂ
Claims (22)
- （１）一端が閉塞された管状中空部または両端が共に開
口した管状中空部入れられた液柱または気柱の長さ、あ
るいは、固体棒の長さを非接触で測定する方法であって
、所定の周波数または波長、及び、所定の伝搬速度を有
する定在波が柱または棒内に発生され、定在波の節は、
棒または柱の一端、特に開口端の反対側の閉塞端に位置
し、また、腹は２つの開口端の一端に位置し、この定在
波の周波数が変えられて行われる長さの測定方法に於て
、 定在波の振幅は波の供給される柱または棒の端部で測定
され、波の周波数は、少なくとも２つの連続する最大値
（腹）または測定された最大値に続く最小値（節）が検
出されるまで変えられ、及び、棒または柱の長さは Ｌ＝σｃ／［２（ｆｕ−ｆｎ）］（３） の関係を用いて周波数ｆから計算され、ここに、Ｌは棒
または柱の長さ、ｃは波の伝搬速度、ｆｎは最初に測定
された最大値または最小値に於ける定在波の周波数、ｆ
ｕは最後に測定された最大値または最小値に於ける定在
波の周波数、及び、σはｎ番目の最大値または最小値か
らｕ番目の最大値または最小値までに検出され右最大値
または最小値の数（σ＝ｕ−ｎ）であり、または、棒ま
たは柱の長さは Ｌ＝σ（λｕλｎ）／［２（λｕ−λｎ）］（５）の関
係を用いて波長λから計算され、ここに、Ｌは棒または
柱の長さ、λｎは最初に測定された最大値または最小値
に於ける定在波の波長、λｕは最後に測定された最大値
または最小値に於ける定在波の波長、及び、σはｎ番目
の最大値または最小値からｕ番目の最大値または最小値
までに検出される最大値または最小値の数（σ＝ｕ−ｎ
）であることを特徴とする長さの測定方法。 - （２）柱または棒の中に電磁波の定在波が発生される請
求項１記載の測定方法。 - （３）特に気体物質の場合、柱の中に音響波の定在波が
発生されることを特徴とする請求項１記載の測定方法。 - （４）柱または棒の中の定在波は、定在波の振幅が測定
される端部から発生されることを特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載の測定方法。 - （５）一端が閉塞された管状中空部に入れられた柱の場
合には定在波は中空部の開口端から発生され、また、両
端が開口された管状中空部内の柱の場合には定在波は中
空部の開口端から発生されることを特徴とする請求項４
記載の測定方法。 - （６）例えば音響発生器は定在波を生成するための音響
発生器として使用される請求項３乃至５のいずれかに記
載の測定方法。 - （７）マイクロフォンなどの音響レシーバーが媒体内に
発生された定在波の振幅の検出に使用される請求項３乃
至６のいずれかに記載の測定方法。 - （８）媒体の柱の長さは、媒体の柱内に発生される定在
波の周波数および伝搬速度を用いて、次式Ｌ＝ｃ ／［
２（ｆｎ−ｆｎ−１）］（１）から計算され、ここに、
Ｌは媒体の柱の長さ、ｃは波の速度、ｆｎはｎ番目の最
大値の周波数、及び、ｆｎ−１は（ｎ−１）番目の最大
値の周波数であることを特徴とする請求項１乃至７のい
ずれかに記載の測定方法。 - （９）使用した最大周波数ｆ＿ｍ＿ａ＿ｘの音響波の波
長λが、測定される中空部の横寸法より大きいことを特
徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の測定方法。 - （１０）測定周波数の最小周波数差ｄＦが、ｄＦ≦ｃ／
［ｋ（２Ｌ＿ｍ＿ａ＿ｘ）］ の関係から決定され、ここに、ｃは波の伝搬速度、には
２つの最大値または最小値の間の好適には１２以上の測
定点の数、Ｌ＿ｍ＿ａ＿ｘは測定される媒体の柱の最大
の長さであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれ
かに記載の測定方法。 - （１１）音響波の発生と測定の間の最小待ち時間ｄｔが
、 ｄｔ≧２Ｌ＿ｍ＿ａ＿ｘ／ｃ から決定され、ここに、Ｌ＿ｍ＿ａ＿ｘは測定される媒
体の柱の最大の長さ、ｃは波の伝搬速度であることを特
徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の測定方法
。 - （１２）極値が現れる最小周波数ｆ＿ｍ＿ｉ＿ｎが、ｆ
＿ｍ＿ｉ＿ｎ＝ｃ／［４Ｌ＿ｍ＿ｉ＿ｎ］の関係から決
定され、ここに、ｃは波の伝搬速度、Ｌ＿ｍ＿ｉ＿ｎは
測定される媒体の柱の最小の長さであることを特徴とす
る請求項１乃至１１のいずれかに記載の測定方法。 - （１３）（ａ）測定は、最低周波数差ｄｆおよび最長待
ち時間ｄｔと共に最低の周波数ｆ＿ｍ＿ｉ＿ｎから始め
られ、 （ｂ）周波数ｆは第１および第２の最大値または最小値
が現 れるまでｄＦの増分で増加され、 （ｃ）パイプ長は２つの最小値または最大値の間の周波
数差から概算され、待ち時間ｄｔは可能な限り低い値に
、及び、周波数差ｄＦは可能な限り大きい値に設定され
、 （ｄ）所望の測定精度に必要な数の最大値または最小値
を測定することを特徴とする請求項１２記載の測定方法
。 - （１４）測定間隔の終了近くで、測定を開始する方法で
、装置が最小の周波数差に切り換えられることを特徴と
する請求項１３記載の測定方法。 - （１５）測定が最高の周波数ｆ＿ｍ＿ａ＿ｘで開始され
、測定周波数ｆが段階的に下げられることを特徴とする
請求項１３及び１４のいずれかに記載の方法。 - （１６）気柱または液性を入れる管状中空部（６、２９
）の開口端（５）に対向して配置されるスペーサ（４、
２２）の他端（８）に連結されたラウドスピーカー（１
）、及び音響レシーバーとして機能する受信マイクロフ
ォン（７、２４）によって特徴付けられる請求項１乃至
１４のいずれかに記載の方法を達成する測定装置。 - （１７）ラウドスピーカー（１、２３）がハウジング（
２１）で制限される反響室（２）の中に取り付けられる
ことを特徴とする請求項１６記載の測定装置。 - （１８）反響室（２）のハウジング（２１）が、中空部
（６、２９）の開口端（５）に向いて絞られた管状の音
響出口穴（３）を備えることを特徴とする請求項１７記
載の測定装置。 - （１９）反響室（２）内の音圧を測定する調整マイクロ
フォン（１０、２５）が、レギュレータユニット（１１
；２６、２７）を介してラウドスピーカー（１、２３）
に連絡され、ラウドスピーカー（１、２３）は周波数の
変動に対して反響室（２）内の音圧を一定に保つように
制御されることを特徴とする請求項１６乃至１８のいず
れかに記載の測定装置。 - （２０）受信マイクロフォン（７、２４）の感度の上限
を変更できるデバイスが設けられ、これにより受信マイ
クロフォン（７、２４）の感度の上限がラウドスピーカ
ー（１、２３）で発生された伝達される波に整合される
ことを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれかに記載
の測定装置。 - （２１）スペーサ（２２）は支持ロッド（４１）を有す
るリング（４２）を備え、ロッド（４０）によって反響
室（２）のハウジング（２１）に連結されることを特徴
とする請求項１６乃至２０のいずれかに記載の測定装置
。 - （２２）支持ロッド（４１）はリング（４２）の内側に
延びるとともに、リング（４２）の外側に延出すること
を特徴とする請求項２１記載の測定装置。
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