JPH06148003A - 超音波を用いた温度測定装置 - Google Patents
超音波を用いた温度測定装置Info
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- JPH06148003A JPH06148003A JP4294400A JP29440092A JPH06148003A JP H06148003 A JPH06148003 A JP H06148003A JP 4294400 A JP4294400 A JP 4294400A JP 29440092 A JP29440092 A JP 29440092A JP H06148003 A JPH06148003 A JP H06148003A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超音波を用いて媒体中の温度を計測する温度
測定装置に関し、測定可能な温度範囲が広く、かつ媒体
中の広い領域にわたり温度を精度良く測定できる温度測
定装置を提供することを目的とする。 【構成】 媒体中一定距離を伝播する超音波の伝播時間
から媒体中の温度を算出する温度測定装置において、一
定周波数の超音波を所定タイミングで送波する手段１
と、その超音波を受波して受波信号を生成する手段２
と、上記受波信号を受けて超音波の送受波にかかる遅延
時間を検出する手段３と、この超音波の周期で遅延時間
を換算し、この遅延時間を整数の波数値で表す手段４
と、送波した超音波と受波した超音波の位相を比較し、
十分高い周波数で変調し、カウントすることで位相差を
検出する手段５と、上記波数と位相差とから上記超音波
の伝播時間を算出し、この伝播時間から上記媒体中の温
度を算出する演算手段６とを備える。
測定装置に関し、測定可能な温度範囲が広く、かつ媒体
中の広い領域にわたり温度を精度良く測定できる温度測
定装置を提供することを目的とする。 【構成】 媒体中一定距離を伝播する超音波の伝播時間
から媒体中の温度を算出する温度測定装置において、一
定周波数の超音波を所定タイミングで送波する手段１
と、その超音波を受波して受波信号を生成する手段２
と、上記受波信号を受けて超音波の送受波にかかる遅延
時間を検出する手段３と、この超音波の周期で遅延時間
を換算し、この遅延時間を整数の波数値で表す手段４
と、送波した超音波と受波した超音波の位相を比較し、
十分高い周波数で変調し、カウントすることで位相差を
検出する手段５と、上記波数と位相差とから上記超音波
の伝播時間を算出し、この伝播時間から上記媒体中の温
度を算出する演算手段６とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を用いて媒体中
の平均温度を測定する温度測定装置に関し、詳しくは、
媒体中一定距離を伝播する超音波の伝播時間を正確に算
出し、その伝播時間から媒体中の平均温度を正確に決定
する温度測定装置に関する。
の平均温度を測定する温度測定装置に関し、詳しくは、
媒体中一定距離を伝播する超音波の伝播時間を正確に算
出し、その伝播時間から媒体中の平均温度を正確に決定
する温度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】媒体中を伝播する音波の速度が温度によ
り変化することを利用して媒体の温度を測定することが
できる。このとき媒体中を伝播する音波の速度Ｖと、そ
の媒体の温度Ｔとの関係は、式（１）のように表すこと
ができる。 Ｖ＝３３１．４５＋０．６０５Ｔ …（１） また音速Ｖは、音波の伝播距離Ｌを一定とすると、その
伝播時間ｔを計測することにより式（２）で求められ
る。 Ｖ＝Ｌ／ｔ …（２） これにより媒体の温度Ｔは、式（３）から算出できる。 Ｔ＝（Ｌ／ｔ−３３１．４５）／０．６０５ …（３）
り変化することを利用して媒体の温度を測定することが
できる。このとき媒体中を伝播する音波の速度Ｖと、そ
の媒体の温度Ｔとの関係は、式（１）のように表すこと
ができる。 Ｖ＝３３１．４５＋０．６０５Ｔ …（１） また音速Ｖは、音波の伝播距離Ｌを一定とすると、その
伝播時間ｔを計測することにより式（２）で求められ
る。 Ｖ＝Ｌ／ｔ …（２） これにより媒体の温度Ｔは、式（３）から算出できる。 Ｔ＝（Ｌ／ｔ−３３１．４５）／０．６０５ …（３）
【０００３】実開昭６３−３９６４６号において、超音
波をその送波部から一定距離にある受波部に向けて送波
し、この超音波が送波部から受波部に到達するまでの伝
播時間を測定することによって媒体の平均温度を測定す
る温度測定装置が開示されている。また、特開昭６３−
１０２１８１号には、送波部から送波した超音波をその
伝播路上に一定の間隔をおいて設けた２つの受波部で受
波し、受波した音波間の位相差を時間に換算することに
よって媒体の平均温度を測定する温度測定装置が開示さ
れている。
波をその送波部から一定距離にある受波部に向けて送波
し、この超音波が送波部から受波部に到達するまでの伝
播時間を測定することによって媒体の平均温度を測定す
る温度測定装置が開示されている。また、特開昭６３−
１０２１８１号には、送波部から送波した超音波をその
伝播路上に一定の間隔をおいて設けた２つの受波部で受
波し、受波した音波間の位相差を時間に換算することに
よって媒体の平均温度を測定する温度測定装置が開示さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】前者のように超音波の
伝播時間を測定し、その伝播時間から媒体の温度を測定
する温度測定装置は、超音波の伝播距離を長く設定でき
るので、広い範囲にわたる媒体の平均温度を広い温度範
囲で測定できる反面、測定される伝播時間が超音波の受
波レベルによって大きく変動されるので、精度良く温度
測定を行うことができなかった。また後者のように超音
波の位相を検出し、その位相差の時間換算値から媒体の
温度を測定する温度測定装置は、超音波の位相が受波レ
ベルの影響をほとんど受けないので精度良く温度測定が
できる反面、検出可能な位相差の範囲が例えば超音波の
１周期以内と狭いので、広い範囲にわたる媒体内の温度
を測定することができず、測定可能な温度の範囲も狭か
った。
伝播時間を測定し、その伝播時間から媒体の温度を測定
する温度測定装置は、超音波の伝播距離を長く設定でき
るので、広い範囲にわたる媒体の平均温度を広い温度範
囲で測定できる反面、測定される伝播時間が超音波の受
波レベルによって大きく変動されるので、精度良く温度
測定を行うことができなかった。また後者のように超音
波の位相を検出し、その位相差の時間換算値から媒体の
温度を測定する温度測定装置は、超音波の位相が受波レ
ベルの影響をほとんど受けないので精度良く温度測定が
できる反面、検出可能な位相差の範囲が例えば超音波の
１周期以内と狭いので、広い範囲にわたる媒体内の温度
を測定することができず、測定可能な温度の範囲も狭か
った。
【０００５】そこで本発明の目的は、広い範囲にわたる
媒体の平均温度を広い温度範囲で測定できると同時に、
その温度測定値が精度良く測定され得る温度測定装置を
提供することにある。
媒体の平均温度を広い温度範囲で測定できると同時に、
その温度測定値が精度良く測定され得る温度測定装置を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の装置は図１のような形態を採用する。本発
明によれば、媒体中一定距離を伝播する超音波の伝播時
間からこの媒体中の温度を算出する温度測定装置におい
て、一定周波数の超音波を所定タイミングで送波する送
波手段１と、上記送波した超音波を受波して受波信号を
生成する受波手段２と、この受波信号を受けて、上記超
音波が送波されてから受波されるまでの遅延時間を検出
する遅延時間検出手段３と、この超音波の周期で遅延時
間を換算し、この遅延時間を整数の波数値で表す波数算
出手段４と、上記受波信号を上記超音波の周波数より十
分高い周波数で変調し、上記送波した超音波と受波した
超音波との間の位相差を検出する位相差検出手段５と、
上記波数と位相差とから上記超音波の伝播時間を算出
し、この伝播時間から上記媒体中の温度を算出する演算
手段６とを備える温度測定装置が提供される。好適に
は、上記伝播時間の算出毎に今回算出した波数と前回の
波数，および今回検出した位相差と前回検出した位相差
をそれぞれ比較して各変化量を算出し、この各変化量か
ら今回の波数を補正する手段を更に備えることが好まし
い。また、上記送波手段１と受波手段２とが同じ超音波
素子を兼用するように構成されても良い。
に、本発明の装置は図１のような形態を採用する。本発
明によれば、媒体中一定距離を伝播する超音波の伝播時
間からこの媒体中の温度を算出する温度測定装置におい
て、一定周波数の超音波を所定タイミングで送波する送
波手段１と、上記送波した超音波を受波して受波信号を
生成する受波手段２と、この受波信号を受けて、上記超
音波が送波されてから受波されるまでの遅延時間を検出
する遅延時間検出手段３と、この超音波の周期で遅延時
間を換算し、この遅延時間を整数の波数値で表す波数算
出手段４と、上記受波信号を上記超音波の周波数より十
分高い周波数で変調し、上記送波した超音波と受波した
超音波との間の位相差を検出する位相差検出手段５と、
上記波数と位相差とから上記超音波の伝播時間を算出
し、この伝播時間から上記媒体中の温度を算出する演算
手段６とを備える温度測定装置が提供される。好適に
は、上記伝播時間の算出毎に今回算出した波数と前回の
波数，および今回検出した位相差と前回検出した位相差
をそれぞれ比較して各変化量を算出し、この各変化量か
ら今回の波数を補正する手段を更に備えることが好まし
い。また、上記送波手段１と受波手段２とが同じ超音波
素子を兼用するように構成されても良い。
【０００７】
【作用】上記形態によれば、送波手段１により一定周波
数の超音波が所定タイミングで送波され、受波手段２で
受波されることにより受波信号が生成される。この受波
信号は、遅延時間検出手段３，位相差検出手段５に供給
される。遅延時間検出手段３では、上記所定タイミング
の信号と受波信号とを基に、超音波が送波されてから受
波されるまでの遅延時間が検出される。この遅延時間は
波数算出手段４により、この遅延時間を上記送波された
超音波の周期で換算する整数の波数で与えられる。位相
差検出手段５では、受波信号の位相が上記送波された超
音波を基準として比較され、送波周波数より十分高い周
波数で変調され、カウントされることにより、その位相
差が検出される。演算手段６では、上記波数および位相
差を基に「超音波の周期と波数の積」と「位相差の時間
換算値」が算出され、その和から伝播時間が算出され
る。これにより、この伝播時間から媒体の温度が決定さ
れる。
数の超音波が所定タイミングで送波され、受波手段２で
受波されることにより受波信号が生成される。この受波
信号は、遅延時間検出手段３，位相差検出手段５に供給
される。遅延時間検出手段３では、上記所定タイミング
の信号と受波信号とを基に、超音波が送波されてから受
波されるまでの遅延時間が検出される。この遅延時間は
波数算出手段４により、この遅延時間を上記送波された
超音波の周期で換算する整数の波数で与えられる。位相
差検出手段５では、受波信号の位相が上記送波された超
音波を基準として比較され、送波周波数より十分高い周
波数で変調され、カウントされることにより、その位相
差が検出される。演算手段６では、上記波数および位相
差を基に「超音波の周期と波数の積」と「位相差の時間
換算値」が算出され、その和から伝播時間が算出され
る。これにより、この伝播時間から媒体の温度が決定さ
れる。
【０００８】媒体の温度を決定するための伝播時間は、
常に理想的に測定され得れば上記のような遅延時間を採
用することができるが、実際上は、周囲環境等の外的要
因により音波の受波レベルが変動するので、その値に誤
差が含まれ得る。しかし上記形態を採用することにより
伝播時間は、超音波の周期を単位とする波数によって算
出されるその概値と、受波レベルの変動に影響されない
位相差によって時間換算されるその微細値とから得られ
る。これにより、たとえ上記遅延時間に誤差が含まれて
も、例えばその誤差が１周期の範囲であれば、その誤差
は伝播時間の概値部分で吸収され得る。
常に理想的に測定され得れば上記のような遅延時間を採
用することができるが、実際上は、周囲環境等の外的要
因により音波の受波レベルが変動するので、その値に誤
差が含まれ得る。しかし上記形態を採用することにより
伝播時間は、超音波の周期を単位とする波数によって算
出されるその概値と、受波レベルの変動に影響されない
位相差によって時間換算されるその微細値とから得られ
る。これにより、たとえ上記遅延時間に誤差が含まれて
も、例えばその誤差が１周期の範囲であれば、その誤差
は伝播時間の概値部分で吸収され得る。
【０００９】また超音波が安定して伝播できる範囲であ
れば、その伝播距離が長くされても、超音波の伝播時間
は、波数から算出されるその概値が増えるだけで、位相
差から算出される微細値は、例えば常に超音波の１周期
の範囲で算出される。したがって広い範囲の媒体の温度
が測定でき、その精度は上述の位相差による温度測定装
置の精度と同様に得られる。
れば、その伝播距離が長くされても、超音波の伝播時間
は、波数から算出されるその概値が増えるだけで、位相
差から算出される微細値は、例えば常に超音波の１周期
の範囲で算出される。したがって広い範囲の媒体の温度
が測定でき、その精度は上述の位相差による温度測定装
置の精度と同様に得られる。
【００１０】更に、上記波数を補正する手段を備えるこ
とにより、伝播時間を算出する毎に算出される波数に対
して補正値が生成される。この補正値は、今回算出され
た波数と前回の波数との間の差に対して、その間の位相
変化による要素が加味される。この要素は、伝播時間算
出時における位相差の変移が、例えば超音波の１周期以
上となったとき場合、その位相変移の遅れ又は進みの方
向に応じて付加される。これにより、たとえ超音波の受
波レベルが変動して波数が変化しても、この波数は補正
されて正確に算出され得る。また補正値は、この補正値
の値が識別されることにより、被測定媒体の急激な温度
変化，あるいは伝播時間算出に係る基本値の異常等に対
して適応され得る。
とにより、伝播時間を算出する毎に算出される波数に対
して補正値が生成される。この補正値は、今回算出され
た波数と前回の波数との間の差に対して、その間の位相
変化による要素が加味される。この要素は、伝播時間算
出時における位相差の変移が、例えば超音波の１周期以
上となったとき場合、その位相変移の遅れ又は進みの方
向に応じて付加される。これにより、たとえ超音波の受
波レベルが変動して波数が変化しても、この波数は補正
されて正確に算出され得る。また補正値は、この補正値
の値が識別されることにより、被測定媒体の急激な温度
変化，あるいは伝播時間算出に係る基本値の異常等に対
して適応され得る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明に係る温度測定装置の実施例を
図面とともに説明する。
図面とともに説明する。
【００１２】図２は、本温度測定装置の全体構成を示す
ブロック図である。本装置は、超音波の送受波を行うた
めのセンサ部１０と、超音波の送受波および温度算出に
係る信号処理を行うための制御演算部２０とを備えてい
る。また、超音波が伝播する媒体内（本実施例において
は空気）には超音波の反射板３０が備えられている。
ブロック図である。本装置は、超音波の送受波を行うた
めのセンサ部１０と、超音波の送受波および温度算出に
係る信号処理を行うための制御演算部２０とを備えてい
る。また、超音波が伝播する媒体内（本実施例において
は空気）には超音波の反射板３０が備えられている。
【００１３】まずセンサ部１０を説明する。センサ部１
０の端部には送波用の超音波素子１１と受波用の超音波
素子１３とが備えられている。この超音波素子１１は駆
動回路１２によって駆動され、例えば４０ＫＨｚの超音
波を送波する。送波された超音波は、各超音波素子１
１，１３から一定距離に固定された反射板３０に反射し
た後、超音波素子１３で受波される。超音波素子１３で
受波された超音波信号は増幅回路１４で増幅された後、
マスク回路１５へ供給される。マスク回路１５は、超音
波の送波時から一定時間、回り込みや障害物からの反射
による影響を受けた超音波信号を除去する。このように
受波信号が生成され、制御演算部２０に入力される。
０の端部には送波用の超音波素子１１と受波用の超音波
素子１３とが備えられている。この超音波素子１１は駆
動回路１２によって駆動され、例えば４０ＫＨｚの超音
波を送波する。送波された超音波は、各超音波素子１
１，１３から一定距離に固定された反射板３０に反射し
た後、超音波素子１３で受波される。超音波素子１３で
受波された超音波信号は増幅回路１４で増幅された後、
マスク回路１５へ供給される。マスク回路１５は、超音
波の送波時から一定時間、回り込みや障害物からの反射
による影響を受けた超音波信号を除去する。このように
受波信号が生成され、制御演算部２０に入力される。
【００１４】次に制御演算部２０を順に説明する。制御
演算部２０には、マイクロコンピュータ・ユニット２１
（以下、ＭＣＵと呼ぶ）が備えられている。このＭＣＵ
２１は、超音波の送波制御，受波信号の演算処理，およ
び温度算出結果の信号出力を実行する。ＭＣＵ２１のＥ
パルス端子と接続されている分周回路２２は、ＭＣＵ２
１のＥパルス信号（１ＭＨｚ）から４０ＫＨｚの基準信
号を生成し、この基準信号を送波ゲート回路２３に入力
する。送波ゲート回路２３は、ＭＣＵ２１の制御により
基準信号から送波タイミング信号を生成し、この送波タ
イミング信号をセンサ部１０の駆動回路１２，マスク回
路１５に供給する。これにより超音波素子１１から超音
波が所定タイミングで送波される。
演算部２０には、マイクロコンピュータ・ユニット２１
（以下、ＭＣＵと呼ぶ）が備えられている。このＭＣＵ
２１は、超音波の送波制御，受波信号の演算処理，およ
び温度算出結果の信号出力を実行する。ＭＣＵ２１のＥ
パルス端子と接続されている分周回路２２は、ＭＣＵ２
１のＥパルス信号（１ＭＨｚ）から４０ＫＨｚの基準信
号を生成し、この基準信号を送波ゲート回路２３に入力
する。送波ゲート回路２３は、ＭＣＵ２１の制御により
基準信号から送波タイミング信号を生成し、この送波タ
イミング信号をセンサ部１０の駆動回路１２，マスク回
路１５に供給する。これにより超音波素子１１から超音
波が所定タイミングで送波される。
【００１５】超音波が受波されたとき、マスク回路１５
から供給される受波信号は、遅延時間検出回路２４およ
び位相差検出回路２５に供給される。遅延時間検出回路
２４は、この受波信号から受波検知信号を生成して超音
波の受波時点を検出する。そして受波時点の検出後、超
音波の送波から受波までの遅延時間が検出される。一
方、位相差検出回路２５は、受波信号をパルス化して位
相信号を生成し、それと基準信号とを比較し、十分高い
周波数で変調し、それをカウントすることによりその位
相差を検出する。これら遅延時間検出回路２４で検出さ
れた遅延時間、および位相差検出回路２５で検出された
位相差は、共にＭＣＵ２１に取り込まれる。
から供給される受波信号は、遅延時間検出回路２４およ
び位相差検出回路２５に供給される。遅延時間検出回路
２４は、この受波信号から受波検知信号を生成して超音
波の受波時点を検出する。そして受波時点の検出後、超
音波の送波から受波までの遅延時間が検出される。一
方、位相差検出回路２５は、受波信号をパルス化して位
相信号を生成し、それと基準信号とを比較し、十分高い
周波数で変調し、それをカウントすることによりその位
相差を検出する。これら遅延時間検出回路２４で検出さ
れた遅延時間、および位相差検出回路２５で検出された
位相差は、共にＭＣＵ２１に取り込まれる。
【００１６】ＭＣＵ２１は、この遅延時間および位相差
から上記超音波の送受波に係る伝播時間を算出し、この
伝播時間から媒体の温度を算出する。算出された温度測
定結果は表示回路２６に信号出力され、例えば７セグメ
ントの表示器にデジタル表示される。また温度測定結果
は、出力回路２７を介して他の関連装置にも移信され得
る。
から上記超音波の送受波に係る伝播時間を算出し、この
伝播時間から媒体の温度を算出する。算出された温度測
定結果は表示回路２６に信号出力され、例えば７セグメ
ントの表示器にデジタル表示される。また温度測定結果
は、出力回路２７を介して他の関連装置にも移信され得
る。
【００１７】図３は、上記各回路で生成される信号のタ
イムチャートである。図３（ａ）は、分周回路２２によ
ってＭＣＵ２１のＥパルスから生成される４０ＫＨｚの
基準信号であり、図３（ｂ）は、送波ゲート回路２３で
生成される送波タイミング信号である。この送波タイミ
ング信号は基準信号と同期しており、その出力時間が基
準信号の周期の整数倍に設定される。図３（ｃ）は、送
波ゲート回路２３から駆動回路１２に出力される駆動信
号を示し、基準信号と送波タイミング信号とのＡＮＤか
ら生成される。
イムチャートである。図３（ａ）は、分周回路２２によ
ってＭＣＵ２１のＥパルスから生成される４０ＫＨｚの
基準信号であり、図３（ｂ）は、送波ゲート回路２３で
生成される送波タイミング信号である。この送波タイミ
ング信号は基準信号と同期しており、その出力時間が基
準信号の周期の整数倍に設定される。図３（ｃ）は、送
波ゲート回路２３から駆動回路１２に出力される駆動信
号を示し、基準信号と送波タイミング信号とのＡＮＤか
ら生成される。
【００１８】また図３（ｄ）は超音波の受波信号を示
し、この受波信号は、超音波の送波後、マスク回路１５
による一定のマスク時間が経過した後に超音波素子１３
で受波され増幅回路１４で増幅された超音波信号であ
り、本実施例の場合、各超音波素子間の距離が近接して
いるので、受波信号の周波数は上記基準信号の周波数と
適合している。この受波信号は位相差検出回路２５で閾
値処理され、図３（ｅ）に示すパルス状の位相信号に変
換される。またこの受波信号は、遅延時間検出回路２４
で積分され、図３（ｆ）に示す積分信号となる。この積
分信号は、更に閾値処理され、図３（ｇ）に示す受波検
知信号に整形され、この受波検知信号の立ち上がり時が
超音波の受波時を指示している。
し、この受波信号は、超音波の送波後、マスク回路１５
による一定のマスク時間が経過した後に超音波素子１３
で受波され増幅回路１４で増幅された超音波信号であ
り、本実施例の場合、各超音波素子間の距離が近接して
いるので、受波信号の周波数は上記基準信号の周波数と
適合している。この受波信号は位相差検出回路２５で閾
値処理され、図３（ｅ）に示すパルス状の位相信号に変
換される。またこの受波信号は、遅延時間検出回路２４
で積分され、図３（ｆ）に示す積分信号となる。この積
分信号は、更に閾値処理され、図３（ｇ）に示す受波検
知信号に整形され、この受波検知信号の立ち上がり時が
超音波の受波時を指示している。
【００１９】図３（ｈ）は、遅延時間検出回路２４で生
成される遅延時間信号を示し、送波タイミング信号の立
ち上がり時から受波検知信号の立ち上がり時までが検出
されている。この遅延時間信号はその後、ＭＣＵ２１に
供給される。また図３（ｉ）は、位相差検出回路２５で
生成される位相差信号を示し、上記基準信号を基準にし
た位相信号の位相差から生成される。この位相差信号
は、その後Ｅパルスに変調されてカウンタで計数化され
る。計数化された位相差信号は２進コードに変換され、
ＭＣＵ２１に供給される。
成される遅延時間信号を示し、送波タイミング信号の立
ち上がり時から受波検知信号の立ち上がり時までが検出
されている。この遅延時間信号はその後、ＭＣＵ２１に
供給される。また図３（ｉ）は、位相差検出回路２５で
生成される位相差信号を示し、上記基準信号を基準にし
た位相信号の位相差から生成される。この位相差信号
は、その後Ｅパルスに変調されてカウンタで計数化され
る。計数化された位相差信号は２進コードに変換され、
ＭＣＵ２１に供給される。
【００２０】このようにＭＣＵ２１には、遅延時間信号
および位相差信号が入力され、その遅延時間および位相
差から超音波の伝播時間が算出される。本実施例では伝
播時間の算出にあたり、従来の温度測定装置のように、
遅延時間検出回路２４で検出される遅延時間が伝播時間
としてそのまま適用されない。すなわち、遅延時間検出
回路２４で検出される遅延時間は、常にその値が理想的
に測定され得れば伝播時間として採用することができる
が、実際上は、超音波の受波レベル変動によりその値に
誤差が含まれ得る。従って本実施例では、上記遅延時間
を超音波の１周期で換算した値の整数部を波数とし、こ
の波数と超音波の周期との積から伝播時間の概値を算出
し、一方で、上記検出された位相差を超音波の１周期内
の時間で換算して伝播時間の微細値を算出する。そして
この概値と微細値とを加えることにより伝播時間を算出
する。
および位相差信号が入力され、その遅延時間および位相
差から超音波の伝播時間が算出される。本実施例では伝
播時間の算出にあたり、従来の温度測定装置のように、
遅延時間検出回路２４で検出される遅延時間が伝播時間
としてそのまま適用されない。すなわち、遅延時間検出
回路２４で検出される遅延時間は、常にその値が理想的
に測定され得れば伝播時間として採用することができる
が、実際上は、超音波の受波レベル変動によりその値に
誤差が含まれ得る。従って本実施例では、上記遅延時間
を超音波の１周期で換算した値の整数部を波数とし、こ
の波数と超音波の周期との積から伝播時間の概値を算出
し、一方で、上記検出された位相差を超音波の１周期内
の時間で換算して伝播時間の微細値を算出する。そして
この概値と微細値とを加えることにより伝播時間を算出
する。
【００２１】このように伝播時間を算出する関係式を式
（４）に示す。ここで波数ｎは、関数ｉｎｔ（τ／Ｔ）
により整数で算出される。 ｔ＝ｉｎｔ（τ／Ｔ）・Ｔ＋ｄｐ ＝ｎ・Ｔ＋ｄｐ …（４） τ：遅延時間 Ｔ：超音波の周期（周波数ｆの逆数：１／ｆ） ｄｐ：位相差からの換算時間 ｎ：波数
（４）に示す。ここで波数ｎは、関数ｉｎｔ（τ／Ｔ）
により整数で算出される。 ｔ＝ｉｎｔ（τ／Ｔ）・Ｔ＋ｄｐ ＝ｎ・Ｔ＋ｄｐ …（４） τ：遅延時間 Ｔ：超音波の周期（周波数ｆの逆数：１／ｆ） ｄｐ：位相差からの換算時間 ｎ：波数
【００２２】更に上記式（４）は、波数ｎに波数補正値
αを与えて式（５）のように構成することができる。こ
れにより、超音波の受波レベルが変化して結果的に波数
ｎが変動しても、その波数ｎが波数補正値αによって補
正され、伝播時間ｔの値に影響を与えないようにするこ
とができる。 ｔ＝（ｎ＋α）／ｆ＋ｄｐ …（５） この波数補正値αは、伝播時間の算出動作時、波数を算
出する毎に与えられ、実際の波数および位相差の変化量
から以下の〔表１〕のように決定される。
αを与えて式（５）のように構成することができる。こ
れにより、超音波の受波レベルが変化して結果的に波数
ｎが変動しても、その波数ｎが波数補正値αによって補
正され、伝播時間ｔの値に影響を与えないようにするこ
とができる。 ｔ＝（ｎ＋α）／ｆ＋ｄｐ …（５） この波数補正値αは、伝播時間の算出動作時、波数を算
出する毎に与えられ、実際の波数および位相差の変化量
から以下の〔表１〕のように決定される。
【００２３】 〔表１〕 ──────────────────────────────────── ｋ回目の算出 波数ｎk に対する 波数ｎk に対して補正 波数：ｎk 波数補正値：αk される波数：ｎk ＋αk ──────────────────────────────────── ｎ0 α0 ＝０ ｎ1 α1 ＝ｎ0 ＋α0 −ｎ1 （±１） ｎ0 （±１） ｎ2 α2 ＝ｎ1 ＋α1 −ｎ2 （±１） ｎ0 （±１）（±１） ・ ・ ・ ・ ・ ・ ｎk-1 αk-1 ＝ｎk-2 ＋αk-2 −ｎk-1 （±１） ｎ0 ＋Σ（±１） ｎk αk ＝ｎk-1 ＋αk-1 −ｎk （±１） ｎ0 ＋Σ（±１） ────────────────────────────────────
【００２４】まず、この波数補正値αを算出するには、
最初に波数および位相差に対する各初期値を決定する必
要がある。各初期値の決定は、伝播時間の算出動作が開
始される前、伝播時間の算出動作と同様な超音波の送受
波が所定回数繰り返されて決定される。まず波数の初期
値ｎ0 は、この送受波の反復時に測定される遅延時間か
ら波数が算出され、その平均値から決定される。次に位
相差の初期値ｄｐ0 は、所定回数の送受波の最後に検出
された位相差から決定される。尚、波数補正値自身の初
期値α0 は０である。
最初に波数および位相差に対する各初期値を決定する必
要がある。各初期値の決定は、伝播時間の算出動作が開
始される前、伝播時間の算出動作と同様な超音波の送受
波が所定回数繰り返されて決定される。まず波数の初期
値ｎ0 は、この送受波の反復時に測定される遅延時間か
ら波数が算出され、その平均値から決定される。次に位
相差の初期値ｄｐ0 は、所定回数の送受波の最後に検出
された位相差から決定される。尚、波数補正値自身の初
期値α0 は０である。
【００２５】各初期値が決定されると通常の伝播時間の
算出動作が開始され、その算出動作中に波数が算出され
ると同時に波数補正値も算出される。〔表１〕は、１回
目、２回目、…ｋ回目の伝播時間の算出動作時に算出さ
れる波数ｎk 対してその波数補正値αの算出方法を示し
たものである。第１回目の伝播時間算出の際、算出され
た波数ｎ1 に対する波数補正値α1 は、初期値ｎ0 ＋α
0 とその波数ｎ1 との差に、初期位相差ｄｐ0 に対する
位相変化に従って＋１または−１の付加値（表１では
（±１）で示す）が与えられた値となる。
算出動作が開始され、その算出動作中に波数が算出され
ると同時に波数補正値も算出される。〔表１〕は、１回
目、２回目、…ｋ回目の伝播時間の算出動作時に算出さ
れる波数ｎk 対してその波数補正値αの算出方法を示し
たものである。第１回目の伝播時間算出の際、算出され
た波数ｎ1 に対する波数補正値α1 は、初期値ｎ0 ＋α
0 とその波数ｎ1 との差に、初期位相差ｄｐ0 に対する
位相変化に従って＋１または−１の付加値（表１では
（±１）で示す）が与えられた値となる。
【００２６】この付加値（±１）は、伝播時間の算出毎
に検出される位相差の変化が、例えば超音波の１／２周
期以上の場合、全体の位相差が超音波の１周期を越え、
１波数分だけ波数が増減すると見なして付加される。あ
るいは伝播時間の算出毎に検出される位相差の変化の累
積値が超音波の１周期を越えるとき付加される。つま
り、位相差の基準である上記基準信号の起点から１周期
の範囲で位相差の変化を見た場合、位相差の累積値が位
相の遅れる方向に通過するとき（２π側から０側）＋１
が付加され、反対に位相が進む方向に通過するとき（０
側から２π側）−１が付加される。また付加値は、伝播
時間の算出毎に検出される計数化された位相差値を基
に、その累積値が判別されることによって付加されても
よい。
に検出される位相差の変化が、例えば超音波の１／２周
期以上の場合、全体の位相差が超音波の１周期を越え、
１波数分だけ波数が増減すると見なして付加される。あ
るいは伝播時間の算出毎に検出される位相差の変化の累
積値が超音波の１周期を越えるとき付加される。つま
り、位相差の基準である上記基準信号の起点から１周期
の範囲で位相差の変化を見た場合、位相差の累積値が位
相の遅れる方向に通過するとき（２π側から０側）＋１
が付加され、反対に位相が進む方向に通過するとき（０
側から２π側）−１が付加される。また付加値は、伝播
時間の算出毎に検出される計数化された位相差値を基
に、その累積値が判別されることによって付加されても
よい。
【００２７】これにより第１回目の伝播時間算出の際、
その波数ｎ1 に対して補正された波数ｎ1 ＋α1 は、ｎ
0 （±１）となり、これは初期値ｎ0 の波数に、位相の
変化分に相当する（±１）が加えられた値に相当する。
そしてこの補正された波数値ｎ0 （±１）が、上記の式
（５）に適用される。
その波数ｎ1 に対して補正された波数ｎ1 ＋α1 は、ｎ
0 （±１）となり、これは初期値ｎ0 の波数に、位相の
変化分に相当する（±１）が加えられた値に相当する。
そしてこの補正された波数値ｎ0 （±１）が、上記の式
（５）に適用される。
【００２８】その後、波数補正値αは伝播時間の算出毎
に算出される。そしてｋ回目の波数ｎk に対する波数補
正値αk は、ｎk-1 ＋αk-1 −ｎk （±１）より算出さ
れる。その結果、ｋ回目の波数ｎk に対する補正された
波数（ｎk ＋αk ）は、実際上、ｎ0 ＋Σ（±１）とな
る。すなわち伝播時間の算出前に決定された波数の初期
値ｎ0 に、それまでの位相変化の付加値（±１）の総和
が加えられた値となる。
に算出される。そしてｋ回目の波数ｎk に対する波数補
正値αk は、ｎk-1 ＋αk-1 −ｎk （±１）より算出さ
れる。その結果、ｋ回目の波数ｎk に対する補正された
波数（ｎk ＋αk ）は、実際上、ｎ0 ＋Σ（±１）とな
る。すなわち伝播時間の算出前に決定された波数の初期
値ｎ0 に、それまでの位相変化の付加値（±１）の総和
が加えられた値となる。
【００２９】図４は、この波数補正値αを用いて波数ｎ
を補正しながら伝播時間ｔを算出するタイムチャートの
例を示している。この例は、超音波の周波数が４０ＫＨ
ｚ、被測定媒体の温度がｘ0 からｘ3 の間で低下し、ｘ
3 からｘ6 の間で上昇する状態を示している。
を補正しながら伝播時間ｔを算出するタイムチャートの
例を示している。この例は、超音波の周波数が４０ＫＨ
ｚ、被測定媒体の温度がｘ0 からｘ3 の間で低下し、ｘ
3 からｘ6 の間で上昇する状態を示している。
【００３０】図４において、超音波の位相差ｄｐは、ｘ
0 からｘ3 の間、媒体の温度の低下により超音波の速度
が遅くなるので徐々に増加（位相遅れ方向）し、反対に
ｘ3からｘ6 の間は、媒体の温度が上昇して超音波の速
度が早くなるので徐々に減少（位相進み方向）してい
る。そして位相差ｄｐが超音波の周期と等しくなる
ｘ1，ｘ2 およびｘ4 ，ｘ5 の時点では、波数補正値α
に付加値（＋１または−１）が与えられている。波数ｎ
は、受波レベル変化により変動しているが波数補正値α
によって補正されているので、補正された波数ｎ＋αに
はその変動の影響が現れていない。この結果、算出され
た伝播時間ｔは、波数ｎ＋αと位相差ｄｐの和、すなわ
ち波数ｎ0 ＋Σ（±１）と位相差ｄｐの和で表され、媒
体の温度の変化に追従されている。
0 からｘ3 の間、媒体の温度の低下により超音波の速度
が遅くなるので徐々に増加（位相遅れ方向）し、反対に
ｘ3からｘ6 の間は、媒体の温度が上昇して超音波の速
度が早くなるので徐々に減少（位相進み方向）してい
る。そして位相差ｄｐが超音波の周期と等しくなる
ｘ1，ｘ2 およびｘ4 ，ｘ5 の時点では、波数補正値α
に付加値（＋１または−１）が与えられている。波数ｎ
は、受波レベル変化により変動しているが波数補正値α
によって補正されているので、補正された波数ｎ＋αに
はその変動の影響が現れていない。この結果、算出され
た伝播時間ｔは、波数ｎ＋αと位相差ｄｐの和、すなわ
ち波数ｎ0 ＋Σ（±１）と位相差ｄｐの和で表され、媒
体の温度の変化に追従されている。
【００３１】このように伝播時間ｔは、波数ｎ0 ＋Σ
（±１）と位相差ｄｐの和で表されるが、ここで、もし
波数の初期値ｎ0 にズレがあれば、そのズレはそのまま
温度の誤差になってしまう。本実施例では伝播時間の算
出の間、このような初期値ｎ0のズレを評価することが
できる。この初期値ｎ0 の評価は、各波数補正値αの平
均値α＊を判別することにより行われる。波数補正値α
は、波数が通常、理想的に算出されていれば初期値（α
0 ＝０）のままであるが、実際は受波レベルの変動によ
り変動する。しかし上述のように波数補正値αを算出す
れば、その平均値α＊は「０」周辺で推移するはずであ
る。したがって、この平均値α＊がプラスまたはマイナ
スに偏るとき初期値ｎ0 に異常があると判別することが
できる。
（±１）と位相差ｄｐの和で表されるが、ここで、もし
波数の初期値ｎ0 にズレがあれば、そのズレはそのまま
温度の誤差になってしまう。本実施例では伝播時間の算
出の間、このような初期値ｎ0のズレを評価することが
できる。この初期値ｎ0 の評価は、各波数補正値αの平
均値α＊を判別することにより行われる。波数補正値α
は、波数が通常、理想的に算出されていれば初期値（α
0 ＝０）のままであるが、実際は受波レベルの変動によ
り変動する。しかし上述のように波数補正値αを算出す
れば、その平均値α＊は「０」周辺で推移するはずであ
る。したがって、この平均値α＊がプラスまたはマイナ
スに偏るとき初期値ｎ0 に異常があると判別することが
できる。
【００３２】本実施例では、波数補正値が算出される毎
に波数補正値αをサンプリングし、その平均値α＊を判
別している。これにより、もし異常が検出された場合に
は、波数の初期値ｎ0 は再計測され新しい初期値ｎ0 に
更正される。また、このように初期値ｎ0 を評価するこ
とにより、被測定媒体の温度が一時的に極めて急激な変
化をしても、その変化に対して初期値ｎ0 が適応され得
る。
に波数補正値αをサンプリングし、その平均値α＊を判
別している。これにより、もし異常が検出された場合に
は、波数の初期値ｎ0 は再計測され新しい初期値ｎ0 に
更正される。また、このように初期値ｎ0 を評価するこ
とにより、被測定媒体の温度が一時的に極めて急激な変
化をしても、その変化に対して初期値ｎ0 が適応され得
る。
【００３３】図５および図６は、上記マイクロコンピュ
ータ・ユニット２１において、上記波数補正値αを用い
て伝播時間ｔを算出し、その伝播時間から媒体の平均温
度を算出する動作フローチャートの例を示す。
ータ・ユニット２１において、上記波数補正値αを用い
て伝播時間ｔを算出し、その伝播時間から媒体の平均温
度を算出する動作フローチャートの例を示す。
【００３４】図５には、上記フローチャートが開始さ
れ、上記波数補正値αの各初期値を算出するステップが
示されている。まずステップ１００は初期設定を示して
いる。装置に電源が投入されると同時に装置全体がリセ
ットされ、その後、超音波の周波数ｆ，伝播距離Ｌ等の
基本データが取り込まれる。続いてステップ１１０で
は、上記各初期値を算出するために超音波の送波制御が
行われ、ステップ１２０で、その超音波の送受波間の遅
延時間及び位相差が入力される。そしてこの遅延時間か
ら波数が算出される（ステップ１３０）。この波数と上
記位相差はステップ１４０において内部の記憶装置に記
憶される。波数補正値αの各初期値を決定するために、
この送受波動作は所定回数（Ｍ）繰り返される（ステッ
プ１５０）。この送受波動作が所定回数が反復される
と、ステップ１６０において、その平均値から波数補正
値算出に係る波数および位相差の各初期値ｎ0 ，ｄｐ0
が決定される。またステップ１７０では波数補正値自身
の初期値α0 （α＝０）が設定される。
れ、上記波数補正値αの各初期値を算出するステップが
示されている。まずステップ１００は初期設定を示して
いる。装置に電源が投入されると同時に装置全体がリセ
ットされ、その後、超音波の周波数ｆ，伝播距離Ｌ等の
基本データが取り込まれる。続いてステップ１１０で
は、上記各初期値を算出するために超音波の送波制御が
行われ、ステップ１２０で、その超音波の送受波間の遅
延時間及び位相差が入力される。そしてこの遅延時間か
ら波数が算出される（ステップ１３０）。この波数と上
記位相差はステップ１４０において内部の記憶装置に記
憶される。波数補正値αの各初期値を決定するために、
この送受波動作は所定回数（Ｍ）繰り返される（ステッ
プ１５０）。この送受波動作が所定回数が反復される
と、ステップ１６０において、その平均値から波数補正
値算出に係る波数および位相差の各初期値ｎ0 ，ｄｐ0
が決定される。またステップ１７０では波数補正値自身
の初期値α0 （α＝０）が設定される。
【００３５】続いて図６には、超音波の伝播時間を算出
して被測定媒体の温度を算出する動作ステップが示され
ている。まずステップ２００では超音波の送波制御が行
われる。続いてステップ２１０ではこの超音波の送受波
に係る遅延時間信号が入力され、この遅延時間から波数
ｎが算出される。更にステップ２２０では、同じく位相
差信号が入力され、この位相信号から時間ｄｐおよび位
相角が換算される。、そしてステップ２３０では上述の
〔表１〕に従って波数補正値αが算出される。ステップ
２４０では波数補正値αの値が内部の記憶装置に記憶さ
れ、同時に超音波の測定回数がカウントされる。このカ
ウントに基づきステップ２５０では超音波の測定回数が
調べられ、上記ステップ１６０で算出した波数の初期値
ｎ0 の妥当性を評価するタイミングが決定される。従っ
て、ステップ２５０で所定の測定回数（Ｘ）が検出され
たときだけ、ステップ２６０で波数補正値の平均値α＊
が判別される。すなわち波数補正値の平均値α＊が
「０」近辺の所定範囲以内にあるか否かが判別される。
平均値α＊が所定範囲内にあるときには、波数の初期値
ｎ0 にズレがないと判断され、ステップ２８０において
伝播時間の算出動作が続けられる。反対に波数補正値の
平均値α＊が所定範囲から外れているときにはステップ
１００に戻され、波数補正値に係る各初期値が再度算出
される。
して被測定媒体の温度を算出する動作ステップが示され
ている。まずステップ２００では超音波の送波制御が行
われる。続いてステップ２１０ではこの超音波の送受波
に係る遅延時間信号が入力され、この遅延時間から波数
ｎが算出される。更にステップ２２０では、同じく位相
差信号が入力され、この位相信号から時間ｄｐおよび位
相角が換算される。、そしてステップ２３０では上述の
〔表１〕に従って波数補正値αが算出される。ステップ
２４０では波数補正値αの値が内部の記憶装置に記憶さ
れ、同時に超音波の測定回数がカウントされる。このカ
ウントに基づきステップ２５０では超音波の測定回数が
調べられ、上記ステップ１６０で算出した波数の初期値
ｎ0 の妥当性を評価するタイミングが決定される。従っ
て、ステップ２５０で所定の測定回数（Ｘ）が検出され
たときだけ、ステップ２６０で波数補正値の平均値α＊
が判別される。すなわち波数補正値の平均値α＊が
「０」近辺の所定範囲以内にあるか否かが判別される。
平均値α＊が所定範囲内にあるときには、波数の初期値
ｎ0 にズレがないと判断され、ステップ２８０において
伝播時間の算出動作が続けられる。反対に波数補正値の
平均値α＊が所定範囲から外れているときにはステップ
１００に戻され、波数補正値に係る各初期値が再度算出
される。
【００３６】ステップ２８０では、上述の関係式（５）
に従って伝播時間ｔが算出され、ステップ２９０では、
上述の関係式（３）に従って上記伝播時間ｔから温度Ｔ
が算出される。この結果、媒体中の平均温度Ｔが決定さ
れ、決定された媒体の温度Ｔは、ステップ３００で表示
器，レベルメータ等に信号出力される。以上で一回の温
度測定動作が終了し、次の温度測定動作のためにステッ
プ２００にリターンされる。上記伝播時間の算出動作
は、本装置の電源スイッチがオフされるまで繰り返され
る。
に従って伝播時間ｔが算出され、ステップ２９０では、
上述の関係式（３）に従って上記伝播時間ｔから温度Ｔ
が算出される。この結果、媒体中の平均温度Ｔが決定さ
れ、決定された媒体の温度Ｔは、ステップ３００で表示
器，レベルメータ等に信号出力される。以上で一回の温
度測定動作が終了し、次の温度測定動作のためにステッ
プ２００にリターンされる。上記伝播時間の算出動作
は、本装置の電源スイッチがオフされるまで繰り返され
る。
【００３７】以上説明したように、超音波の伝播時間は
波数と位相差とから正確に測定され、その結果、媒体中
の温度が正確に算出される。例えば空気中５０ｃｍ（Ｌ
／２＝５０）の領域の平均温度を測定する際、例えば超
音波の周波数を４０ＫＨｚ，伝播距離の誤差を５０ｃｍ
あたり０．８ｍｍ以下と設定して実験した場合、従来の
ように算出した遅延時間をそのまま用いて媒体温度を測
定すると、その精度は約±５℃程度であったが、本装置
によれば約±１℃以内の精度で測定することができた。
また、従来のように媒体中の温度を超音波の位相差のみ
から算出した場合、計測温度範囲を１００℃とするには
超音波の伝播距離を４．８ｃｍ以下にしなければならな
かったが、本装置によれば超音波が安定して受波できる
範囲であれば自由に設定可能である。
波数と位相差とから正確に測定され、その結果、媒体中
の温度が正確に算出される。例えば空気中５０ｃｍ（Ｌ
／２＝５０）の領域の平均温度を測定する際、例えば超
音波の周波数を４０ＫＨｚ，伝播距離の誤差を５０ｃｍ
あたり０．８ｍｍ以下と設定して実験した場合、従来の
ように算出した遅延時間をそのまま用いて媒体温度を測
定すると、その精度は約±５℃程度であったが、本装置
によれば約±１℃以内の精度で測定することができた。
また、従来のように媒体中の温度を超音波の位相差のみ
から算出した場合、計測温度範囲を１００℃とするには
超音波の伝播距離を４．８ｃｍ以下にしなければならな
かったが、本装置によれば超音波が安定して受波できる
範囲であれば自由に設定可能である。
【００３８】このように本発明に係る一実施例が紹介さ
れたが、これらの各構成は種々の変形が可能である。例
えば送波用超音波素子と受波用超音波素子とを対向させ
て配置しても良いし、あるいは送波／受波兼用の超音波
素子を用いて１つの超音波素子で構成しても良い。ま
た、上記測定装置内の各回路に温度補償回路が組み合わ
されても良い。更に、測定の対象とする媒体は、超音波
の伝播が可能であれば、気体，液体，固体に係わらず適
応され得る。また更に、超音波の送波タイミングを変形
して、受波検知の対象とするキータイミングを適当に設
定することにより、複数の周期を単位とした波数を設定
し、同時にその設定周期の範囲で位相差を検出する構成
が適応されたり、またはこの構成を組み合わせたりする
ことも可能である。尚、本装置において使用され得る超
音波の周波数は特に限定されないが、工業的には、その
用途，コスト等に応じてその指向性とともに適当に組み
合わせて適応され得る。
れたが、これらの各構成は種々の変形が可能である。例
えば送波用超音波素子と受波用超音波素子とを対向させ
て配置しても良いし、あるいは送波／受波兼用の超音波
素子を用いて１つの超音波素子で構成しても良い。ま
た、上記測定装置内の各回路に温度補償回路が組み合わ
されても良い。更に、測定の対象とする媒体は、超音波
の伝播が可能であれば、気体，液体，固体に係わらず適
応され得る。また更に、超音波の送波タイミングを変形
して、受波検知の対象とするキータイミングを適当に設
定することにより、複数の周期を単位とした波数を設定
し、同時にその設定周期の範囲で位相差を検出する構成
が適応されたり、またはこの構成を組み合わせたりする
ことも可能である。尚、本装置において使用され得る超
音波の周波数は特に限定されないが、工業的には、その
用途，コスト等に応じてその指向性とともに適当に組み
合わせて適応され得る。
【００３９】
【発明の効果】このように本発明によれば、媒体温度の
測定に係る超音波の伝播時間算出において、超音波の周
期を算出基準として波数および位相差を採用したことに
より、超音波の伝播距離が大きくとれ、且つ受波レベル
の変動に対する影響が低減または回避される。その結
果、媒体中の広い領域の平均温度を広い温度範囲で正確
に測定し得る格別の温度測定装置が提供される。
測定に係る超音波の伝播時間算出において、超音波の周
期を算出基準として波数および位相差を採用したことに
より、超音波の伝播距離が大きくとれ、且つ受波レベル
の変動に対する影響が低減または回避される。その結
果、媒体中の広い領域の平均温度を広い温度範囲で正確
に測定し得る格別の温度測定装置が提供される。
【００４０】本発明の温度測定装置は、これにより温度
制御に係る各種装置に対して広く適用できる。例えば自
動車用オートエアコン等の空調制御、風呂焚き等の燃焼
制御、および火災センサなどに適用することができ、従
来、温度の測定が測定部周辺の「点監視」であったもの
が、測定領域周辺の「線監視」とすることができる。一
例として、自動車のオートエアコンの温度制御に用いた
場合、従来、アスピレータを通して車内の部分的な温度
しか測定できなかったが、本装置によれば、車内全体の
平均温度が直接測定され、効果的なエアコン制御が達成
される。
制御に係る各種装置に対して広く適用できる。例えば自
動車用オートエアコン等の空調制御、風呂焚き等の燃焼
制御、および火災センサなどに適用することができ、従
来、温度の測定が測定部周辺の「点監視」であったもの
が、測定領域周辺の「線監視」とすることができる。一
例として、自動車のオートエアコンの温度制御に用いた
場合、従来、アスピレータを通して車内の部分的な温度
しか測定できなかったが、本装置によれば、車内全体の
平均温度が直接測定され、効果的なエアコン制御が達成
される。
【図１】本発明に係る温度測定装置の一形態を示す構成
図である。
図である。
【図２】本発明に係る温度測定装置の一実施例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図３】図２の装置の各回路内で生成される信号のタイ
ムチャートの一例を示す。
ムチャートの一例を示す。
【図４】図２の装置で行われる伝播時間測定のタイムチ
ャートの一例を示す。
ャートの一例を示す。
【図５】図２の装置で行われる温度算出動作フローチャ
ートの一例を示す。
ートの一例を示す。
【図６】図２の装置で行われる温度算出動作フローチャ
ートの一例を示す。
ートの一例を示す。
１０…センサ部 ２０…制御演算部 ２１…マイクロコンピュータ・ユニット（ＭＣＵ） ３０…反射板
フロントページの続き (72)発明者 西沢 一敏 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 媒体中一定距離を伝播する超音波の伝播
時間から前記媒体中の温度を算出する温度測定装置にお
いて、 一定周波数の超音波を所定タイミングで送波する送波手
段（１）と、 前記送波した超音波を受波して受波信号を生成する受波
手段（２）と、 前記受波信号を受けて、前記超音波が送波されてから受
波されるまでの遅延時間を検出する手段（３）と、 前記超音波の周期を用いて前記遅延時間を換算し、前記
遅延時間を整数の波数値で表す手段（４）と、 前記受波信号を前記超音波の周波数より十分高い周波数
で変調し、前記送波した超音波と前記受波した超音波と
の間の位相差を検出する手段（５）と、 前記波数と位相差とから前記超音波の伝播時間を算出
し、この伝播時間から前記媒体中の温度を算出する手段
（６）とを具備する、 ことを特徴とする温度測定装置。 - 【請求項２】 前記送波手段（１）と受波手段（２）と
が同じ超音波素子を兼用するように構成されていること
を特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 更に、前記伝播時間の算出毎に今回算出
した波数と前回の波数，および今回検出した位相差と前
回検出した位相差をそれぞれ比較して変化量を算出し、
この各変化量から前記今回の波数を補正する手段を具備
することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
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