JPH0843359A - 超音波濃度計等のセンサ及びこれを用いた超音波濃度測定方法 - Google Patents
超音波濃度計等のセンサ及びこれを用いた超音波濃度測定方法Info
- Publication number
- JPH0843359A JPH0843359A JP6197685A JP19768594A JPH0843359A JP H0843359 A JPH0843359 A JP H0843359A JP 6197685 A JP6197685 A JP 6197685A JP 19768594 A JP19768594 A JP 19768594A JP H0843359 A JPH0843359 A JP H0843359A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- container
- ultrasonic
- measured
- temperature
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- 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
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02845—Humidity, wetness
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 一回の測定ごとに洗浄する必要がなく、少量
でも測定でき、しかも耐薬品性も不要とする。 【構成】 センサ１０は、超音波伝播用液体Ｌ1 を満た
す第一の容器１２と、第一の容器１２の側壁１２ａ，１
２ｂに装着された超音波トランスデューサ１４ａ，１４
ｂと、第一の容器１２内に浸漬されると共に被測定液体
Ｌ2 を満たす第二の容器１６とを備えている。そして、
第二の容器１６には、超音波トランスデューサ１４ａ，
１４ｂから放射された超音波Ｕを超音波トランスデュー
サ１４ａ，１４ｂへ向けて反射する内壁面１８ａ，１８
ｂ及び外壁面２０ａ，２０ｂが形成されている。
でも測定でき、しかも耐薬品性も不要とする。 【構成】 センサ１０は、超音波伝播用液体Ｌ1 を満た
す第一の容器１２と、第一の容器１２の側壁１２ａ，１
２ｂに装着された超音波トランスデューサ１４ａ，１４
ｂと、第一の容器１２内に浸漬されると共に被測定液体
Ｌ2 を満たす第二の容器１６とを備えている。そして、
第二の容器１６には、超音波トランスデューサ１４ａ，
１４ｂから放射された超音波Ｕを超音波トランスデュー
サ１４ａ，１４ｂへ向けて反射する内壁面１８ａ，１８
ｂ及び外壁面２０ａ，２０ｂが形成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば超音波濃度計等
に用いられるセンサ、及びこのセンサを用いた超音波濃
度測定方法に関する。
に用いられるセンサ、及びこのセンサを用いた超音波濃
度測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の超音波濃度計等のセンサを
示し、図４（１）は図４（２）におけるIV-IV 線縦断面
図、図４（２）は一部を切り欠いた平面図である。以
下、これらの図面に基づき説明する。
示し、図４（１）は図４（２）におけるIV-IV 線縦断面
図、図４（２）は一部を切り欠いた平面図である。以
下、これらの図面に基づき説明する。
【０００３】従来のセンサ５０は、超音波トランスデュ
ーサ５２と、超音波トランスデューサ５２を装着すると
ともに超音波トランスデューサ５２から発生した超音波
Ｕを放射する放射板５４と、放射板５４に被測定液体Ｌ
2 を挟んで対向するとともに超音波トランスデューサ５
２から放射された超音波Ｕを超音波トランスデューサ５
２へ向けて反射する反射板５６と、反射板５６と放射板
５４とを連結する支柱５８と、支柱５８内に設けられた
測温素子６０とを備えたものである。
ーサ５２と、超音波トランスデューサ５２を装着すると
ともに超音波トランスデューサ５２から発生した超音波
Ｕを放射する放射板５４と、放射板５４に被測定液体Ｌ
2 を挟んで対向するとともに超音波トランスデューサ５
２から放射された超音波Ｕを超音波トランスデューサ５
２へ向けて反射する反射板５６と、反射板５６と放射板
５４とを連結する支柱５８と、支柱５８内に設けられた
測温素子６０とを備えたものである。
【０００４】次に、センサ５０の動作を説明する。
【０００５】まず、溶液等の被測定液体Ｌ2 の中にセン
サ５０を浸漬する。ここで、超音波トランスデューサ５
２から発生した超音波Ｕは、放射板５４から被測定液体
Ｌ2へ放射される。超音波Ｕは、被測定液体Ｌ2 内を伝
播しながら、反射板５６で反射して、再び超音波トラン
スデューサ５２に戻る。反射板５６と放射板５４との間
の距離Ｄは一定であるから、超音波Ｕが放射されてから
戻ってくるまでの伝播時間ｔを測定することにより、超
音波Ｕの被測定液体Ｌ2 における音速ｖ（ｖ＝２Ｄ／
ｔ）が算出できる。そして、既に知られている音速ｖと
被測定液体Ｌ2 の濃度との関係に基づき、音速ｖに対応
する被測定液体Ｌ2 の濃度が得られる。
サ５０を浸漬する。ここで、超音波トランスデューサ５
２から発生した超音波Ｕは、放射板５４から被測定液体
Ｌ2へ放射される。超音波Ｕは、被測定液体Ｌ2 内を伝
播しながら、反射板５６で反射して、再び超音波トラン
スデューサ５２に戻る。反射板５６と放射板５４との間
の距離Ｄは一定であるから、超音波Ｕが放射されてから
戻ってくるまでの伝播時間ｔを測定することにより、超
音波Ｕの被測定液体Ｌ2 における音速ｖ（ｖ＝２Ｄ／
ｔ）が算出できる。そして、既に知られている音速ｖと
被測定液体Ｌ2 の濃度との関係に基づき、音速ｖに対応
する被測定液体Ｌ2 の濃度が得られる。
【０００６】また、音速ｖは温度依存性を有しているの
で、測温素子６０で超音波Ｕの伝播領域６２の温度Ｔを
測定することにより、音速ｖを補正している。例えば、
蒸留水の超音波伝播速度は、0.1[℃] 当たり約0.3[m/s]
変化する。この場合、0.1[m/s]の測定分解能を保証する
ためには、0.03 [℃] の温度を正確に測定しなければな
らない。
で、測温素子６０で超音波Ｕの伝播領域６２の温度Ｔを
測定することにより、音速ｖを補正している。例えば、
蒸留水の超音波伝播速度は、0.1[℃] 当たり約0.3[m/s]
変化する。この場合、0.1[m/s]の測定分解能を保証する
ためには、0.03 [℃] の温度を正確に測定しなければな
らない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
センサ５０には、次のような問題があった。
センサ５０には、次のような問題があった。
【０００８】 被測定液体Ｌ2 の中にセンサ５０を浸
漬するので、一回の測定ごとにセンサ５０を洗浄する必
要がある。そのため、測定の作業性が低下していた。
漬するので、一回の測定ごとにセンサ５０を洗浄する必
要がある。そのため、測定の作業性が低下していた。
【０００９】 被測定液体Ｌ2 は、少なくともセンサ
５０を浸漬できるだけの量が必要である。そのため、少
量の被測定液体Ｌ2 は測定できなかった。
５０を浸漬できるだけの量が必要である。そのため、少
量の被測定液体Ｌ2 は測定できなかった。
【００１０】 センサ５０を構成する素材は、被測定
液体Ｌ2 に対する耐薬品性が要求される。そのような素
材は、一般に高価であり加工性も良くない。そのため、
センサ５０の製造コストが高くなっていた。
液体Ｌ2 に対する耐薬品性が要求される。そのような素
材は、一般に高価であり加工性も良くない。そのため、
センサ５０の製造コストが高くなっていた。
【００１１】 測温素子６０がセンサ５０内に設けら
れているので、実際の被測定液体Ｌ2 の温度との間に誤
差を生じる。
れているので、実際の被測定液体Ｌ2 の温度との間に誤
差を生じる。
【００１２】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、一回の測定ご
とに洗浄する必要がなく、少量でも測定でき、しかも耐
薬品性も要求されない超音波濃度計等のセンサ、及びこ
のセンサを用いた超音波濃度測定方法を提供することに
ある。
とに洗浄する必要がなく、少量でも測定でき、しかも耐
薬品性も要求されない超音波濃度計等のセンサ、及びこ
のセンサを用いた超音波濃度測定方法を提供することに
ある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係るセンサは、
上記目的を達成するためになされたものであり、超音波
伝播用液体を満たす第一の容器と、この第一の容器の側
壁に装着された超音波トランスデューサと、前記第一の
容器内に浸漬されると共に被測定液体を満たす第二の容
器とを備えたものである。そして、この第二の容器に
は、前記超音波トランスデューサから放射された超音波
を前記超音波トランスデューサへ向けて反射する内壁面
及び外壁面が形成されている。
上記目的を達成するためになされたものであり、超音波
伝播用液体を満たす第一の容器と、この第一の容器の側
壁に装着された超音波トランスデューサと、前記第一の
容器内に浸漬されると共に被測定液体を満たす第二の容
器とを備えたものである。そして、この第二の容器に
は、前記超音波トランスデューサから放射された超音波
を前記超音波トランスデューサへ向けて反射する内壁面
及び外壁面が形成されている。
【００１４】また、本発明に係る超音波濃度測定方法
は、本発明に係るセンサを用いる超音波濃度測定方法で
あって、以下の二通りである。
は、本発明に係るセンサを用いる超音波濃度測定方法で
あって、以下の二通りである。
【００１５】〔第一の超音波濃度測定方法〕
【００１６】前記第二の容器の材質の温度−音速特性
を予め測定する。前記第二の容器の前記内壁面及び外
壁面間の壁厚を測定する。前記第一の容器内に前記第
二の容器を浸漬した状態で前記超音波トランスデューサ
から放射した超音波が前記内壁面及び外壁面に反射して
再び前記超音波トランスデューサに戻ってくるまでの伝
播時間を測定する。これらの伝播時間の差，前記温度
−音速特性及び前記壁厚に基づき前記第二の容器の温度
を測定する。この第二の容器の温度，前記壁厚及び前
記伝播時間に基づき前記被測定液体の濃度を算出する。
を予め測定する。前記第二の容器の前記内壁面及び外
壁面間の壁厚を測定する。前記第一の容器内に前記第
二の容器を浸漬した状態で前記超音波トランスデューサ
から放射した超音波が前記内壁面及び外壁面に反射して
再び前記超音波トランスデューサに戻ってくるまでの伝
播時間を測定する。これらの伝播時間の差，前記温度
−音速特性及び前記壁厚に基づき前記第二の容器の温度
を測定する。この第二の容器の温度，前記壁厚及び前
記伝播時間に基づき前記被測定液体の濃度を算出する。
【００１７】〔第二の超音波濃度測定方法〕
【００１８】前記第二の容器の材質の温度−音速特性
を予め測定する。前記超音波伝播用液体内に測温素子
を入れて前記第二の容器の温度を測定する。前記第一
の容器内に前記第二の容器を浸漬した状態で前記超音波
トランスデューサから放射した超音波が前記内壁面及び
外壁面に反射して再び前記超音波トランスデューサに戻
ってくるまでの伝播時間を測定する。これらの伝播時
間の差，前記温度−音速特性及び前記第二の容器の温度
に基づき前記第二の容器の前記内壁面及び外壁面間の壁
厚を測定する。この壁厚，前記第二の容器の温度及び
前記伝播時間に基づき前記被測定液体の濃度を算出す
る。
を予め測定する。前記超音波伝播用液体内に測温素子
を入れて前記第二の容器の温度を測定する。前記第一
の容器内に前記第二の容器を浸漬した状態で前記超音波
トランスデューサから放射した超音波が前記内壁面及び
外壁面に反射して再び前記超音波トランスデューサに戻
ってくるまでの伝播時間を測定する。これらの伝播時
間の差，前記温度−音速特性及び前記第二の容器の温度
に基づき前記第二の容器の前記内壁面及び外壁面間の壁
厚を測定する。この壁厚，前記第二の容器の温度及び
前記伝播時間に基づき前記被測定液体の濃度を算出す
る。
【００１９】
【作用】超音波トランスデューサから発生した超音波
は、超音波伝播用液体中に放射される。放射された超音
波は、超音波伝播用液体又は被測定液体を伝播しなが
ら、第二の容器の内壁面又は外壁面で反射して、再び超
音波トランスデューサに戻る。内壁面又は外壁面で反射
した超音波の伝播時間差に基づき、被測定液体における
超音波の伝播時間が算出される。
は、超音波伝播用液体中に放射される。放射された超音
波は、超音波伝播用液体又は被測定液体を伝播しなが
ら、第二の容器の内壁面又は外壁面で反射して、再び超
音波トランスデューサに戻る。内壁面又は外壁面で反射
した超音波の伝播時間差に基づき、被測定液体における
超音波の伝播時間が算出される。
【００２０】次の測定は、第二の容器を交換するだけで
よい。また、第二の容器の容積を小さくすることによ
り、被測定液体は少量にできる。さらに、第一の容器及
び超音波トランスデューサは、耐薬品性が要求されない
ので、安価な素材で形成できる。
よい。また、第二の容器の容積を小さくすることによ
り、被測定液体は少量にできる。さらに、第一の容器及
び超音波トランスデューサは、耐薬品性が要求されない
ので、安価な素材で形成できる。
【００２１】
【実施例】図１は本発明に係るセンサの一実施例を示
し、図１（１）は図１（３）におけるＩ−Ｉ線縦断面
図、図１（２）は受信波の波形図、図１（３）は平面図
である。以下、これらの図面に基づき説明する。
し、図１（１）は図１（３）におけるＩ−Ｉ線縦断面
図、図１（２）は受信波の波形図、図１（３）は平面図
である。以下、これらの図面に基づき説明する。
【００２２】センサ１０は、超音波伝播用液体Ｌ1 を満
たす第一の容器１２と、第一の容器１２の側壁１２ａ，
１２ｂに装着された超音波トランスデューサ１４ａ，１
４ｂと、第一の容器１２内に浸漬されると共に被測定液
体Ｌ2 を満たす第二の容器１６とを備えている。そし
て、第二の容器１６には、超音波トランスデューサ１４
ａ，１４ｂから放射された超音波Ｕを超音波トランスデ
ューサ１４ａ，１４ｂへ向けて反射する内壁面１８ａ，
１８ｂ及び外壁面２０ａ，２０ｂが形成されている。
たす第一の容器１２と、第一の容器１２の側壁１２ａ，
１２ｂに装着された超音波トランスデューサ１４ａ，１
４ｂと、第一の容器１２内に浸漬されると共に被測定液
体Ｌ2 を満たす第二の容器１６とを備えている。そし
て、第二の容器１６には、超音波トランスデューサ１４
ａ，１４ｂから放射された超音波Ｕを超音波トランスデ
ューサ１４ａ，１４ｂへ向けて反射する内壁面１８ａ，
１８ｂ及び外壁面２０ａ，２０ｂが形成されている。
【００２３】超音波トランスデューサ１４ａ，１４ｂ
は、例えば圧電セラミック等によって板状に形成された
ものである。なお、超音波トランスデューサ１４ａ，１
４ｂの電極，配線等は省略して図示している。
は、例えば圧電セラミック等によって板状に形成された
ものである。なお、超音波トランスデューサ１４ａ，１
４ｂの電極，配線等は省略して図示している。
【００２４】第二の容器１６は、例えば合成樹脂等によ
って直方体に形成され、内壁面１８ａ，１８ｂ及び外壁
面２０ａ，２０ｂが超音波Ｕを反射しやすいように平面
になっている。
って直方体に形成され、内壁面１８ａ，１８ｂ及び外壁
面２０ａ，２０ｂが超音波Ｕを反射しやすいように平面
になっている。
【００２５】また、超音波トランスデューサ１４ａ，１
４ｂは、高精度に間隔を保てるように、それぞれ側壁１
２ａ，１２ｂに固定されている。さらに、超音波トラン
スデューサ１４ａ，１４ｂの表面と内壁面１８ａ，１８
ｂ及び外壁面２０ａ，２０ｂとが平行になるように、第
一の容器１２内に第二の容器１６が載置されている。
４ｂは、高精度に間隔を保てるように、それぞれ側壁１
２ａ，１２ｂに固定されている。さらに、超音波トラン
スデューサ１４ａ，１４ｂの表面と内壁面１８ａ，１８
ｂ及び外壁面２０ａ，２０ｂとが平行になるように、第
一の容器１２内に第二の容器１６が載置されている。
【００２６】次に、センサ１０の動作を説明する。
【００２７】例えば、超音波トランスデューサ１４ａか
ら発生した超音波Ｕは、超音波伝播用液体Ｌ1 中に放射
される。放射された超音波Ｕは、超音波伝播用液体Ｌ1
を伝播しながら、第二の容器１６の外壁面２０ａで一部
が反射し、内壁面１８ａでさらに一部が反射し、残部が
被測定液体Ｌ2 に放射される。被測定液体Ｌ2 に放射さ
れた超音波Ｕは、内壁面１８ｂで一部が反射する。超音
波トランスデューサ１４ａでは、外壁面２０ａで反射し
た超音波Ｕが受信波Ｗｒ1 、内壁面１８ａで反射した超
音波Ｕが受信波Ｗｒ2 、内壁面１８ｂで反射した超音波
Ｕが受信波Ｗｒ3 にそれぞれ変換される。これらの受信
波Ｗｒ1 ，Ｗｒ2 ，Ｗｒ3 の測定された時間差、すなわ
ち、反射した超音波Ｕの伝播時間差に基づき、被測定液
体Ｌ2 における超音波Ｕの伝播時間が算出される。超音
波トランスデューサ１４ｂから超音波Ｕを放射した場合
も、全く同様である。
ら発生した超音波Ｕは、超音波伝播用液体Ｌ1 中に放射
される。放射された超音波Ｕは、超音波伝播用液体Ｌ1
を伝播しながら、第二の容器１６の外壁面２０ａで一部
が反射し、内壁面１８ａでさらに一部が反射し、残部が
被測定液体Ｌ2 に放射される。被測定液体Ｌ2 に放射さ
れた超音波Ｕは、内壁面１８ｂで一部が反射する。超音
波トランスデューサ１４ａでは、外壁面２０ａで反射し
た超音波Ｕが受信波Ｗｒ1 、内壁面１８ａで反射した超
音波Ｕが受信波Ｗｒ2 、内壁面１８ｂで反射した超音波
Ｕが受信波Ｗｒ3 にそれぞれ変換される。これらの受信
波Ｗｒ1 ，Ｗｒ2 ，Ｗｒ3 の測定された時間差、すなわ
ち、反射した超音波Ｕの伝播時間差に基づき、被測定液
体Ｌ2 における超音波Ｕの伝播時間が算出される。超音
波トランスデューサ１４ｂから超音波Ｕを放射した場合
も、全く同様である。
【００２８】続いて行われる測定では、第二の容器１６
を交換するだけでよいので、洗浄が不要である。また、
第二の容器１６の容積を小さくすることにより、被測定
液体Ｌ2 が少量でも測定可能である。さらに、第一の容
器１２及び超音波トランスデューサ１４ａ，１４ｂは、
耐薬品性が要求されないので、安価な素材で形成でき
る。
を交換するだけでよいので、洗浄が不要である。また、
第二の容器１６の容積を小さくすることにより、被測定
液体Ｌ2 が少量でも測定可能である。さらに、第一の容
器１２及び超音波トランスデューサ１４ａ，１４ｂは、
耐薬品性が要求されないので、安価な素材で形成でき
る。
【００２９】図２は、図１のセンサ１０によって構成し
た超音波濃度計のブロック図である。以下、図１及び図
２に基づき説明する。
た超音波濃度計のブロック図である。以下、図１及び図
２に基づき説明する。
【００３０】超音波濃度計３０は、センサ１０と、送信
信号Ｓｔに付勢されて送信波Ｗｔをセンサ１０へ出力す
るパルサ３２と、センサ１０から入力した微弱な受信波
Ｗｒを増幅する広帯域増幅器３４と、広帯域増幅器３４
で増幅された受信波Ｗｒをデジタルの受信信号Ｓｒに変
換するコンパレータ３６と、送信信号Ｓｔをパルサ３２
へ出力してから受信信号Ｓｒをコンパレータ３６から入
力するまでの時間を測定する時間測定部３８とから構成
されている。
信号Ｓｔに付勢されて送信波Ｗｔをセンサ１０へ出力す
るパルサ３２と、センサ１０から入力した微弱な受信波
Ｗｒを増幅する広帯域増幅器３４と、広帯域増幅器３４
で増幅された受信波Ｗｒをデジタルの受信信号Ｓｒに変
換するコンパレータ３６と、送信信号Ｓｔをパルサ３２
へ出力してから受信信号Ｓｒをコンパレータ３６から入
力するまでの時間を測定する時間測定部３８とから構成
されている。
【００３１】パルサ３２からの送信波Ｗｔは、超音波ト
ランスデューサ１４ａ，１４ｂで超音波Ｕに変換され
る。反射して戻ってきた超音波Ｕは、超音波トランスデ
ューサ１４ａで受信波Ｗｒに変換される。受信波Ｗｒ
は、広帯域増幅器３４で増幅される。
ランスデューサ１４ａ，１４ｂで超音波Ｕに変換され
る。反射して戻ってきた超音波Ｕは、超音波トランスデ
ューサ１４ａで受信波Ｗｒに変換される。受信波Ｗｒ
は、広帯域増幅器３４で増幅される。
【００３２】図３は、図１における第二の容器１６につ
いて、材質ごとに温度−音速特性を測定した結果を示す
グラフである。この図において、材質イ，ロがメタクリ
ル樹脂、材質ハ，ホがポリアセタール樹脂、材質ニがポ
リブチレンテレフタレート、材質ヘ，トがポリカーボネ
ート樹脂である。以下、センサ１０を用いた超音波濃度
測定方法の二例について、図１乃至図３に基づき説明す
る。なお、第一の容器１２の距離Ｄ0 、及び、被測定液
体Ｌ2 の音速ｖ2 及び温度Ｔに対する濃度の関係は、既
知であるとする。
いて、材質ごとに温度−音速特性を測定した結果を示す
グラフである。この図において、材質イ，ロがメタクリ
ル樹脂、材質ハ，ホがポリアセタール樹脂、材質ニがポ
リブチレンテレフタレート、材質ヘ，トがポリカーボネ
ート樹脂である。以下、センサ１０を用いた超音波濃度
測定方法の二例について、図１乃至図３に基づき説明す
る。なお、第一の容器１２の距離Ｄ0 、及び、被測定液
体Ｌ2 の音速ｖ2 及び温度Ｔに対する濃度の関係は、既
知であるとする。
【００３３】〔第一の測定方法〕
【００３４】予め、第二の容器１６について、壁厚
Ｄ2 ，Ｄ4 を測定しておく。
Ｄ2 ，Ｄ4 を測定しておく。
【００３５】１）超音波伝播用液体Ｌ1 としての水は、
その音速ｖ1 が不純物の混ざり具合により変化する。第
一の容器１２から第二の容器１６を取り出した状態で超
音波トランスデューサ１４ａから超音波Ｕを放射する
と、超音波トランスデューサ１４ｂで反射した超音波Ｕ
が超音波トランスデューサ１４ａで受信波Ｗｒとして得
られる。受信波Ｗｒの伝播時間を測定することにより、
ここでの測定環境における音速ｖ1 を求めておく。
その音速ｖ1 が不純物の混ざり具合により変化する。第
一の容器１２から第二の容器１６を取り出した状態で超
音波トランスデューサ１４ａから超音波Ｕを放射する
と、超音波トランスデューサ１４ｂで反射した超音波Ｕ
が超音波トランスデューサ１４ａで受信波Ｗｒとして得
られる。受信波Ｗｒの伝播時間を測定することにより、
ここでの測定環境における音速ｖ1 を求めておく。
【００３６】２）第一の容器１２内に第二の容器１６を
浸漬した状態で超音波トランスデューサ１４ａから超音
波Ｕを放射し、超音波トランスデューサ１４ａで受信波
Ｗｒを得る。同様に、超音波トランスデューサ１４ｂか
ら超音波Ｕを放射し、超音波トランスデューサ１４ｂで
受信波Ｗｒを得る。
浸漬した状態で超音波トランスデューサ１４ａから超音
波Ｕを放射し、超音波トランスデューサ１４ａで受信波
Ｗｒを得る。同様に、超音波トランスデューサ１４ｂか
ら超音波Ｕを放射し、超音波トランスデューサ１４ｂで
受信波Ｗｒを得る。
【００３７】３）超音波トランスデューサ１４ａで得ら
れる受信波Ｗｒは、図１（２）に示すようになる。受信
波Ｗｒ1 の伝播時間ｔ1 と、１）で求めた音速ｖ1 とか
ら距離Ｄ1 （Ｄ1 ＝ｔ1 ・ｖ1 ／２）を求める。
れる受信波Ｗｒは、図１（２）に示すようになる。受信
波Ｗｒ1 の伝播時間ｔ1 と、１）で求めた音速ｖ1 とか
ら距離Ｄ1 （Ｄ1 ＝ｔ1 ・ｖ1 ／２）を求める。
【００３８】４）受信波Ｗｒ2 の伝播時間ｔ2 と受信波
Ｗｒ1 の伝播時間ｔ1 との差から、音速ｖ3 （ｖ3 ＝２
Ｄ2 ／（ｔ2 −ｔ1 ））を求める。そして、この音速ｖ
3 に対応する第二の容器１６の温度Ｔを、既知の温度−
音速特性（図３）から求める。
Ｗｒ1 の伝播時間ｔ1 との差から、音速ｖ3 （ｖ3 ＝２
Ｄ2 ／（ｔ2 −ｔ1 ））を求める。そして、この音速ｖ
3 に対応する第二の容器１６の温度Ｔを、既知の温度−
音速特性（図３）から求める。
【００３９】５）同様にして、超音波トランスデューサ
１４ｂを用いて、距離Ｄ5 を求める。
１４ｂを用いて、距離Ｄ5 を求める。
【００４０】６）距離Ｄ3 （Ｄ3 ＝Ｄ0 −Ｄ1 −Ｄ2 −
Ｄ4 −Ｄ5 ）を求める。受信波Ｗｒ3 の伝播時間ｔ3 と
受信波Ｗｒ2 の伝播時間ｔ2 との差から、被測定液体Ｌ
2 の音速ｖ2 （ｖ2 ＝２Ｄ3 ／（ｔ3 −ｔ2 ））を求め
る。この音速ｖ2 と温度Ｔとから、これらに対応した被
測定液体Ｌ2 の濃度を求める。
Ｄ4 −Ｄ5 ）を求める。受信波Ｗｒ3 の伝播時間ｔ3 と
受信波Ｗｒ2 の伝播時間ｔ2 との差から、被測定液体Ｌ
2 の音速ｖ2 （ｖ2 ＝２Ｄ3 ／（ｔ3 −ｔ2 ））を求め
る。この音速ｖ2 と温度Ｔとから、これらに対応した被
測定液体Ｌ2 の濃度を求める。
【００４１】〔第二の測定方法〕
【００４２】１）第一の測定方法における１）〜３）と
同じ。ただし、温度Ｔは被測定液体Ｌ2 中に測温素子
（図示せず）を入れて測定する。
同じ。ただし、温度Ｔは被測定液体Ｌ2 中に測温素子
（図示せず）を入れて測定する。
【００４３】２）受信波Ｗｒ2 の伝播時間ｔ2 と受信波
Ｗｒ1 の伝播時間ｔ1 との差から、壁厚Ｄ2 （Ｄ2 ＝
（ｔ2 −ｔ1 ）・ｖ3 ／２）を求める。音速ｖ3 は、
１）で測定した温度Ｔ及び既知の温度−音速特性（図
３）から求める。
Ｗｒ1 の伝播時間ｔ1 との差から、壁厚Ｄ2 （Ｄ2 ＝
（ｔ2 −ｔ1 ）・ｖ3 ／２）を求める。音速ｖ3 は、
１）で測定した温度Ｔ及び既知の温度−音速特性（図
３）から求める。
【００４４】３）同様にして、超音波トランスデューサ
１４ｂを用いて、距離Ｄ5 を求める。このとき、壁厚Ｄ
2 ≠Ｄ4 であれば、壁厚Ｄ4 も求める。
１４ｂを用いて、距離Ｄ5 を求める。このとき、壁厚Ｄ
2 ≠Ｄ4 であれば、壁厚Ｄ4 も求める。
【００４５】４）距離Ｄ3 （Ｄ3 ＝Ｄ0 −Ｄ1 −Ｄ2 −
Ｄ4 −Ｄ5 ）を求める。受信波Ｗｒ3 の伝播時間ｔ3 と
受信波Ｗｒ2 の伝播時間ｔ2 との差から、被測定液体Ｌ
2 の音速ｖ2 （ｖ2 ＝２Ｄ3 ／（ｔ3 −ｔ2 ））を求め
る。この音速ｖ2 と温度Ｔとから、これらに対応した被
測定液体Ｌ2 の濃度を求める。
Ｄ4 −Ｄ5 ）を求める。受信波Ｗｒ3 の伝播時間ｔ3 と
受信波Ｗｒ2 の伝播時間ｔ2 との差から、被測定液体Ｌ
2 の音速ｖ2 （ｖ2 ＝２Ｄ3 ／（ｔ3 −ｔ2 ））を求め
る。この音速ｖ2 と温度Ｔとから、これらに対応した被
測定液体Ｌ2 の濃度を求める。
【００４６】また、図３において、温度Ｔが40[℃]程度
上昇すると、音速ｖ3 はどのような材質でも100[m/s]程
度低下する。すなわち、１[℃]あたりの音速ｖ3 の変化
量Δｖ3 は、Δｖ3 ＝2.5[m/s]である。したがって、温
度Ｔの分解能を１[℃]とするのに要求される伝播時間ｔ
1 ，ｔ2 の分解能Δｔは、Δｔ＝２Ｄ2 （１／ｖ3 −１
／（ｖ3 ＋Δｖ3 ））であるから、壁厚Ｄ2 を１[mm]，
音速ｖ3 を2500[m/s]とすれば、おおよそ0.8[ns] とな
る。
上昇すると、音速ｖ3 はどのような材質でも100[m/s]程
度低下する。すなわち、１[℃]あたりの音速ｖ3 の変化
量Δｖ3 は、Δｖ3 ＝2.5[m/s]である。したがって、温
度Ｔの分解能を１[℃]とするのに要求される伝播時間ｔ
1 ，ｔ2 の分解能Δｔは、Δｔ＝２Ｄ2 （１／ｖ3 −１
／（ｖ3 ＋Δｖ3 ））であるから、壁厚Ｄ2 を１[mm]，
音速ｖ3 を2500[m/s]とすれば、おおよそ0.8[ns] とな
る。
【００４７】上記実施例では、超音波トランスデューサ
１４ａではなく超音波トランスデューサ１４ｂを用いて
距離Ｄ5 等を求めているので、超音波Ｕの減衰の影響の
ない正確な値が求められる。なお、超音波トランスデュ
ーサ１４ａ，１４ｂは、必ずしも両方必要ではなく、例
えば壁厚Ｄ2 ，Ｄ4 ，距離Ｄ3 及び温度Ｔが既知であっ
て求める必要がなければ、どちらか一方だけでもよい。
１４ａではなく超音波トランスデューサ１４ｂを用いて
距離Ｄ5 等を求めているので、超音波Ｕの減衰の影響の
ない正確な値が求められる。なお、超音波トランスデュ
ーサ１４ａ，１４ｂは、必ずしも両方必要ではなく、例
えば壁厚Ｄ2 ，Ｄ4 ，距離Ｄ3 及び温度Ｔが既知であっ
て求める必要がなければ、どちらか一方だけでもよい。
【００４８】本発明に係るセンサ１０は、濃度の測定に
限定されるものではなく、被測定液体Ｌ2 の音速ｖ2 及
び温度Ｔに対応する物性（例えば、密度，粘度等。）で
あれば、どのような測定にも適用できる。
限定されるものではなく、被測定液体Ｌ2 の音速ｖ2 及
び温度Ｔに対応する物性（例えば、密度，粘度等。）で
あれば、どのような測定にも適用できる。
【００４９】
【発明の効果】請求項１記載のセンサによれば、従来一
回の測定ごとに必要であった洗浄を不要にできるので、
作業性を向上できる。また、第二の容器を小さくするこ
とにより、少量の被測定液体でも測定できる。さらに、
従来要求されていた耐薬品性を不要にできるので、安価
な材料で作製することにより原材料費を大幅に低減でき
る。
回の測定ごとに必要であった洗浄を不要にできるので、
作業性を向上できる。また、第二の容器を小さくするこ
とにより、少量の被測定液体でも測定できる。さらに、
従来要求されていた耐薬品性を不要にできるので、安価
な材料で作製することにより原材料費を大幅に低減でき
る。
【００５０】請求項２記載の超音波濃度測定方法によれ
ば、第二の容器の温度を正確に測定できるので、特に第
二の容器の温度の影響が多い場合に測定精度を向上でき
る。
ば、第二の容器の温度を正確に測定できるので、特に第
二の容器の温度の影響が多い場合に測定精度を向上でき
る。
【００５１】請求項３記載の超音波濃度測定方法によれ
ば、第二の容器の壁厚を正確に測定できるので、特に第
二の容器の壁厚の影響が多い場合に測定精度を向上でき
る。
ば、第二の容器の壁厚を正確に測定できるので、特に第
二の容器の壁厚の影響が多い場合に測定精度を向上でき
る。
【図１】図１は本発明に係る超音波濃度計等のセンサの
一実施例を示し、図１（１）は図１（３）におけるＩ−
Ｉ線縦断面図、図１（２）は受信波の波形図、図１
（３）は平面図である。
一実施例を示し、図１（１）は図１（３）におけるＩ−
Ｉ線縦断面図、図１（２）は受信波の波形図、図１
（３）は平面図である。
【図２】図１のセンサを用いて構成した超音波濃度計の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】図１のセンサにおける第二の容器の材質の温度
−音速特性を示すグラフである。
−音速特性を示すグラフである。
【図４】従来の超音波濃度計等のセンサを示し、図４
（１）は図４（２）におけるIV-IV 線縦断面図、図４
（２）は一部を切り欠いた平面図である。
（１）は図４（２）におけるIV-IV 線縦断面図、図４
（２）は一部を切り欠いた平面図である。
１０ センサ １２ 第一の容器 １２ａ，１２ｂ 第一の容器の側壁 １４ａ，１４ｂ 超音波トランスデューサ １６ 第二の容器 １８ａ，１８ｂ 第二の容器の内壁面 ２０ａ，２０ｂ 第二の容器の外壁面 Ｌ1 超音波伝播用液体 Ｌ2 被測定液体
Claims (3)
- 【請求項１】 超音波伝播用液体を満たす第一の容器
と、この第一の容器の側壁に装着された超音波トランス
デューサと、前記第一の容器内に浸漬されると共に被測
定液体を満たす第二の容器とを備え、この第二の容器に
は、前記超音波トランスデューサから放射された超音波
を前記超音波トランスデューサへ向けて反射する内壁面
及び外壁面が形成されている超音波濃度計等のセンサ。 - 【請求項２】 請求項１記載の超音波濃度計等のセンサ
において、前記第二の容器の材質の温度−音速特性を予
め測定しておき、前記第二の容器の前記内壁面及び外壁
面間の壁厚を測定し、前記第一の容器内に前記第二の容
器を浸漬した状態で前記超音波トランスデューサから放
射した超音波が前記内壁面及び外壁面に反射して再び前
記超音波トランスデューサに戻ってくるまでの伝播時間
を測定し、これらの伝播時間の差，前記温度−音速特性
及び前記壁厚に基づき前記第二の容器の温度を測定し、
この第二の容器の温度，前記壁厚及び前記伝播時間に基
づき前記被測定液体の濃度を算出する超音波濃度測定方
法。 - 【請求項３】 請求項１記載の超音波濃度計等のセンサ
において、前記第二の容器の材質の温度−音速特性を予
め測定しておき、前記超音波伝播用液体内に測温素子を
入れて前記第二の容器の温度を測定し、前記第一の容器
内に前記第二の容器を浸漬した状態で前記超音波トラン
スデューサから放射した超音波が前記内壁面及び外壁面
に反射して再び前記超音波トランスデューサに戻ってく
るまでの伝播時間を測定し、これらの伝播時間の差，前
記温度−音速特性及び前記第二の容器の温度に基づき前
記第二の容器の前記内壁面及び外壁面間の壁厚を測定
し、この壁厚，前記第二の容器の温度及び前記伝播時間
に基づき前記被測定液体の濃度を算出する超音波濃度測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6197685A JPH0843359A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 超音波濃度計等のセンサ及びこれを用いた超音波濃度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6197685A JPH0843359A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 超音波濃度計等のセンサ及びこれを用いた超音波濃度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0843359A true JPH0843359A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=16378650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6197685A Withdrawn JPH0843359A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 超音波濃度計等のセンサ及びこれを用いた超音波濃度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0843359A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011185706A (ja) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | レーザ超音波を用いた表面欠陥監視方法及び表面欠陥監視装置 |
| JP2012239690A (ja) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 超音波流量計を用いた酸素濃度計 |
-
1994
- 1994-07-29 JP JP6197685A patent/JPH0843359A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011185706A (ja) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | レーザ超音波を用いた表面欠陥監視方法及び表面欠陥監視装置 |
| JP2012239690A (ja) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 超音波流量計を用いた酸素濃度計 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5777230A (en) | Delay line for an ultrasonic probe and method of using same | |
| US4130018A (en) | Ultrasonic transducer with reference reflector | |
| US4182155A (en) | Method and apparatus for zero point calibration of ultrasonic thickness gauge | |
| US4413517A (en) | Apparatus and method for determining thickness | |
| JPH11352114A (ja) | 超音波計測方法及び装置 | |
| CN104428640A (zh) | 用于确定在液体容器中的液位的高度的方法和装置 | |
| CN205785491U (zh) | 一种基于tof技术的声速剖面仪 | |
| JPH0447770B2 (ja) | ||
| US6308570B1 (en) | Method and apparatus for ultrasonic characterization through the thickness direction of a moving web | |
| JPH0843359A (ja) | 超音波濃度計等のセンサ及びこれを用いた超音波濃度測定方法 | |
| CN105823548A (zh) | 一种基于tof技术的声速剖面仪 | |
| Tsukahara et al. | An acoustic micrometer and its application to layer thickness measurements | |
| US5936160A (en) | Method and apparatus for measuring sound velocity in liquid | |
| KR20240027089A (ko) | 튜브 내 액체의 부피 흐름을 측정하기 위한 초음파 측정 셀 및 방법 | |
| JPH0271146A (ja) | パルス反射法による超音波の往復時間精密測定法 | |
| US5373742A (en) | Ultrasonic interferometer | |
| JP3201145B2 (ja) | 超音波濃度計等のセンサ | |
| SU815614A1 (ru) | Ультразвуковой способ измерени МОдул юНгА | |
| JPH07311184A (ja) | 超音波伝播時間測定用のセンサ及びこれを用いた超音波伝播時間測定方法 | |
| JPH02116745A (ja) | 超音波溶液濃度測定装置 | |
| SU1742632A1 (ru) | Способ определени температурного коэффициента скорости ультразвука | |
| RU2034236C1 (ru) | Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер | |
| JP2001133319A (ja) | 音速測定装置 | |
| US3540279A (en) | Acoustic sensing system | |
| SU1732177A1 (ru) | Способ определени температурного коэффициента скорости ультразвука |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011002 |