JPS58205878A - 超音波式変位検出器 - Google Patents
超音波式変位検出器Info
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- JPS58205878A JPS58205878A JP57087852A JP8785282A JPS58205878A JP S58205878 A JPS58205878 A JP S58205878A JP 57087852 A JP57087852 A JP 57087852A JP 8785282 A JP8785282 A JP 8785282A JP S58205878 A JPS58205878 A JP S58205878A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- displacement
- phase
- wave
- signal
- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Remote Sensing (AREA)
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- Acoustics & Sound (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (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】
本発明は、不透明液体中の物体の変位計測装置に係り、
特に、高速増殖炉の機械式ポンプの軸変位計量１１ｊに
好適な高温用の超音波式変位検出器に関する。
特に、高速増殖炉の機械式ポンプの軸変位計量１１ｊに
好適な高温用の超音波式変位検出器に関する。
従来、高速増殖炉の機械式ポンプの軸変位測定器には、
渦゛醒流式のものが用いられてきたが、渦電流式変位計
はその温度補償のため複数の同一温度特性のものが必要
となるが、実際は個差があるため温度補償が必ずしも良
好に行なわれず、広い温度範囲において使用する場合、
精度が悪くなるという欠点があった。
渦゛醒流式のものが用いられてきたが、渦電流式変位計
はその温度補償のため複数の同一温度特性のものが必要
となるが、実際は個差があるため温度補償が必ずしも良
好に行なわれず、広い温度範囲において使用する場合、
精度が悪くなるという欠点があった。
したがって、本発明の目的は、上ｄ己した従来技術の欠
点をなくシ、広い温度範囲で正確な温度補償ができる精
度の高い高温用の変位検出器を提供することにある。
点をなくシ、広い温度範囲で正確な温度補償ができる精
度の高い高温用の変位検出器を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明の高温用の変位・演
出器においては、超音波送受傷器から回転軸までの超音
波の往復の時間変化を測定することにより、超音波送受
信子と回転軸間の距離の変化すなわち変位を知るように
している。本測定法で温度に影響されるのは音速であり
、この音速変化を考慮することにより、変位を精度良く
測定することが可能となる。
出器においては、超音波送受傷器から回転軸までの超音
波の往復の時間変化を測定することにより、超音波送受
信子と回転軸間の距離の変化すなわち変位を知るように
している。本測定法で温度に影響されるのは音速であり
、この音速変化を考慮することにより、変位を精度良く
測定することが可能となる。
以ド、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は、本発明の超音波式変位検出器の全体構成を示すブ
ロック線図である。Ｍｉ音波送信子１０１を駆動するだ
めの発振器１０１、増幅器１０２、超音波ビーム３０を
受信するための超音波受信トランスデユーサ１０４、増
幅器１０５、増幅出力を直流に変換するＡＣ−ＤＣ変換
器１１４、受信超音波の位相を検出するだめの波形整形
器１０６、位相抽出器１０７とローパスフィルタ１０８
から成る位相検波器、Ｎａ中の音速側だのだめの超音波
送受信トランスデユーサ１１０１ターゲート１１１、音
速測定器１１２．０１１１定した位相差に温度補償およ
び受信波振幅変化の補正をするだめの演算部１０９、出
力端子１１３から成るっ境界２０は、Ｎａ中と空気ふん
囲気の境界であシ、回転軸１０側がＮａ中である。
図は、本発明の超音波式変位検出器の全体構成を示すブ
ロック線図である。Ｍｉ音波送信子１０１を駆動するだ
めの発振器１０１、増幅器１０２、超音波ビーム３０を
受信するための超音波受信トランスデユーサ１０４、増
幅器１０５、増幅出力を直流に変換するＡＣ−ＤＣ変換
器１１４、受信超音波の位相を検出するだめの波形整形
器１０６、位相抽出器１０７とローパスフィルタ１０８
から成る位相検波器、Ｎａ中の音速側だのだめの超音波
送受信トランスデユーサ１１０１ターゲート１１１、音
速測定器１１２．０１１１定した位相差に温度補償およ
び受信波振幅変化の補正をするだめの演算部１０９、出
力端子１１３から成るっ境界２０は、Ｎａ中と空気ふん
囲気の境界であシ、回転軸１０側がＮａ中である。
次に、機能について説明する。通常、変位の測定範囲は
、超音波の波長よりも短いため、本発明の変位検出器に
おいては、超音波の位相変化から変位を検出している。
、超音波の波長よりも短いため、本発明の変位検出器に
おいては、超音波の位相変化から変位を検出している。
第２図は、この位相差の検出法を説明するためのタイム
チャートである。参照波（ａ）ｒ／′ｉ、発（辰器１０
１の出力であジ、この正側の部分を１”とした波形が、
波形整形器１０６の出力（ｂ）である。位相抽出器１０
７は、（ｂ）の信号が′１”のときのみ受信超音波信号
（Ｃ）を通すゲートであり、その出力１ｇ号は、（ｄ）
のようになる。結局、ローパスフィルタ１０８の出力は
（ｅ）の波形のようになり、超祈波送、受信信号の位相
差に関連する電圧１直となる。ただし、位相差δに比例
せず、また、一つの電圧値に対しδの値は２つある。こ
のため、演算部１０９ではローパスフィルタ１０８の出
力に対し、第３図のような換算用のグラフを持っている
。グラフ（ａ）は、第２図の（ｂ）のゲート信号が１”
になった最初のタイミングで受信波が負の値のとき、グ
ラフΦ）は負の値のときに用いる。
チャートである。参照波（ａ）ｒ／′ｉ、発（辰器１０
１の出力であジ、この正側の部分を１”とした波形が、
波形整形器１０６の出力（ｂ）である。位相抽出器１０
７は、（ｂ）の信号が′１”のときのみ受信超音波信号
（Ｃ）を通すゲートであり、その出力１ｇ号は、（ｄ）
のようになる。結局、ローパスフィルタ１０８の出力は
（ｅ）の波形のようになり、超祈波送、受信信号の位相
差に関連する電圧１直となる。ただし、位相差δに比例
せず、また、一つの電圧値に対しδの値は２つある。こ
のため、演算部１０９ではローパスフィルタ１０８の出
力に対し、第３図のような換算用のグラフを持っている
。グラフ（ａ）は、第２図の（ｂ）のゲート信号が１”
になった最初のタイミングで受信波が負の値のとき、グ
ラフΦ）は負の値のときに用いる。
位相抽出器１０７には、この正、負の判別をする機能も
ある。第４図に、演算部１０９の内部構成を説明するた
めのブロック図を示す。
ある。第４図に、演算部１０９の内部構成を説明するた
めのブロック図を示す。
第４図において、演算部１０９の入力信号には、位相差
信号１２０１、受信波高信号１２０２、関数発生器選択
信号１２０３、音速信号１２０４がある。割算器１０９
１は、受信波高が変化しても正しい位相差δが得られる
ように、ＡＣ−ＤＣ変換器１１４の出力である受信波高
信号１２０２で規格化するためのものである。関数発生
器１０９２゜１０９３は嬉３図の関数（ａ）、 （ｂ）
をＭｉみ込んだものである。関数発生器１０９２．１０
９３の選択は、位相抽出器１０７の一つの出力である関
数発生器選択信号１２０３により行なわれる。関数発生
器選択信号１２０３は、波形整形器１０６の出力が１″
になった直後のタイミングにおいて、超音波受信波が正
ならば、関数発生器１０９２を、負ならば関数発生器１
０９３を選択するような電圧値となる。別算器１０９５
、オーバスケール検出部１１０１、ｒツブダウンカウン
タ１１０２、オフセット電圧発生器１１０３は、位相差
信号が３６０°相当量を横切るとき、それを検出して位
相差３６０°に相当する電圧を位相差信号に加算するた
めのものである。オーバスケール検出部１１０１は、位
相差信号が３６ｏ゛からＯ°方向に変化したとき、アッ
プダウンカウンタ１１ｏ２のプリセット値に１を刀口え
、０°から３６ｏ°方向に変化したときは１を引くとい
う動作をする。
信号１２０１、受信波高信号１２０２、関数発生器選択
信号１２０３、音速信号１２０４がある。割算器１０９
１は、受信波高が変化しても正しい位相差δが得られる
ように、ＡＣ−ＤＣ変換器１１４の出力である受信波高
信号１２０２で規格化するためのものである。関数発生
器１０９２゜１０９３は嬉３図の関数（ａ）、 （ｂ）
をＭｉみ込んだものである。関数発生器１０９２．１０
９３の選択は、位相抽出器１０７の一つの出力である関
数発生器選択信号１２０３により行なわれる。関数発生
器選択信号１２０３は、波形整形器１０６の出力が１″
になった直後のタイミングにおいて、超音波受信波が正
ならば、関数発生器１０９２を、負ならば関数発生器１
０９３を選択するような電圧値となる。別算器１０９５
、オーバスケール検出部１１０１、ｒツブダウンカウン
タ１１０２、オフセット電圧発生器１１０３は、位相差
信号が３６０°相当量を横切るとき、それを検出して位
相差３６０°に相当する電圧を位相差信号に加算するた
めのものである。オーバスケール検出部１１０１は、位
相差信号が３６ｏ゛からＯ°方向に変化したとき、アッ
プダウンカウンタ１１ｏ２のプリセット値に１を刀口え
、０°から３６ｏ°方向に変化したときは１を引くとい
う動作をする。
オフセット電圧発生器１１０３は、アップダウンカウン
タ１１０２にセットされてる数値を位相差３６０°に相
当する電圧値の積を出力する。これらの回路によシ、位
相差３６０°を越える変化の検出が可能となる。位相差
信号は、位相差変位変換部１０９６によシ変位信号に変
換される。超音波の周波数をｆ１超音波送、受信子１０
３．ｉ０４と回転軸３０間の距離ｘ０１その間に定在す
る基準温度における波数Ｎｏ 、回転軸３ｏ周囲の媒質
の音速Ｖとすると、変位ΔＸは となる。位相差変位変換器は、１）式の演算機能を有す
る。なお、波数Ｎ。、距離ＸＱ、周波数ｆはあらかじめ
、設定しておく。
タ１１０２にセットされてる数値を位相差３６０°に相
当する電圧値の積を出力する。これらの回路によシ、位
相差３６０°を越える変化の検出が可能となる。位相差
信号は、位相差変位変換部１０９６によシ変位信号に変
換される。超音波の周波数をｆ１超音波送、受信子１０
３．ｉ０４と回転軸３０間の距離ｘ０１その間に定在す
る基準温度における波数Ｎｏ 、回転軸３ｏ周囲の媒質
の音速Ｖとすると、変位ΔＸは となる。位相差変位変換器は、１）式の演算機能を有す
る。なお、波数Ｎ。、距離ＸＱ、周波数ｆはあらかじめ
、設定しておく。
ここでは隠匿補償のため音速測定器１１２を用いている
ため、Ｎａの不純物績の補償の効果もある。使用中に不
純物濃度等がほとんど変化しないような場合は、サーモ
カップルなどによる温度測定と、温度−流速特性を用い
て温度補償を行なっても良い。
ため、Ｎａの不純物績の補償の効果もある。使用中に不
純物濃度等がほとんど変化しないような場合は、サーモ
カップルなどによる温度測定と、温度−流速特性を用い
て温度補償を行なっても良い。
以上説明したごとく、本実施例においては、温に補償の
ために音速側ボ手段を備えておシ、温度補償のみでなく
Ｎａの不純物濃度に対する音速変化についても補償でき
ている。
ために音速側ボ手段を備えておシ、温度補償のみでなく
Ｎａの不純物濃度に対する音速変化についても補償でき
ている。
第５図は、本発明の他の実施例である。第１の実施例の
位相咲波用の参照波（第２図（ａ）に相当）を、回転軸
１０近傍のＮａ中に置いた参照波発生用に構成された超
音波送信子１２２、ターゲット１２１、超音波受信子１
２３からなる参照波発生部から得られる参照波信号に置
きかえたことを特徴とする。第１の実施例では、超音波
送受信子１０３．１０４と、回転軸３０間の距離を算出
し、あらかじめ設定する一定値ｘ（１からの偏差分を変
位として出力していた。本実施例では、ターゲット１２
１と超音波送受信子１２２，１２３とターゲット１２１
間の距離を基準にして、そこからの偏差を算出する構成
とした。（１）式において、Ｎ。
位相咲波用の参照波（第２図（ａ）に相当）を、回転軸
１０近傍のＮａ中に置いた参照波発生用に構成された超
音波送信子１２２、ターゲット１２１、超音波受信子１
２３からなる参照波発生部から得られる参照波信号に置
きかえたことを特徴とする。第１の実施例では、超音波
送受信子１０３．１０４と、回転軸３０間の距離を算出
し、あらかじめ設定する一定値ｘ（１からの偏差分を変
位として出力していた。本実施例では、ターゲット１２
１と超音波送受信子１２２，１２３とターゲット１２１
間の距離を基準にして、そこからの偏差を算出する構成
とした。（１）式において、Ｎ。
できない。このため、演算部１０９の入力信号をいった
んディジタルに変換して演算している。ところが本実施
例では、この部分もアナログ回路で実現でき、演算回路
の簡単化という点で効果がある。
んディジタルに変換して演算している。ところが本実施
例では、この部分もアナログ回路で実現でき、演算回路
の簡単化という点で効果がある。
参照波発生部の超音波送、受信子１２２は、超音波送受
信子１０３と同じ符号で駆動する。ターゲット１２１の
反射部分と、超音波送、受信子１２２．１２３の間隔は
回転軸１０表面と超音波送受信子１０３，１０４の間隔
とほぼ同じに設置する。超音波送受信子１２３で電気信
号に変換された参照波は、増幅器１２４を通シ、波形整
形器１０６で波形整形された後、位相抽出器１０７に入
力される。演算部１２５は、第１の実施例の演算部１０
９と違っており、その違いは位相差変位変換器１０９６
にある。演算部１２５内蔵の位相差変位変換器は、その
変位ΔＸを （２）式のように演算する。（２）式の演算は、乗算器
と係数設定器の組合せによりアナログ回路でも実現でき
る。他の各部の動作は、すべて第１の実施例と同じであ
る。以上述べた構成にすることにより、比較的簡単な演
算処理の超音波式変位検出器を得ることができる。
信子１０３と同じ符号で駆動する。ターゲット１２１の
反射部分と、超音波送、受信子１２２．１２３の間隔は
回転軸１０表面と超音波送受信子１０３，１０４の間隔
とほぼ同じに設置する。超音波送受信子１２３で電気信
号に変換された参照波は、増幅器１２４を通シ、波形整
形器１０６で波形整形された後、位相抽出器１０７に入
力される。演算部１２５は、第１の実施例の演算部１０
９と違っており、その違いは位相差変位変換器１０９６
にある。演算部１２５内蔵の位相差変位変換器は、その
変位ΔＸを （２）式のように演算する。（２）式の演算は、乗算器
と係数設定器の組合せによりアナログ回路でも実現でき
る。他の各部の動作は、すべて第１の実施例と同じであ
る。以上述べた構成にすることにより、比較的簡単な演
算処理の超音波式変位検出器を得ることができる。
本発明によれば、温度補償が良好に実施できる超音波式
変位検出器が得られるので、ＦＢＲで使用する主要ポン
プ等の回転機の振動モニタが可能となり、良好な状態で
ポンプの運転ができるのでプラントの稼動率向上による
経済性改善の効果が大である。
変位検出器が得られるので、ＦＢＲで使用する主要ポン
プ等の回転機の振動モニタが可能となり、良好な状態で
ポンプの運転ができるのでプラントの稼動率向上による
経済性改善の効果が大である。
第１図は、本発明の一実施例を示す高温用軸変位検出器
のブロック線図、第２図は高温用軸変位検出器の信号処
理法を説明するためのタイムチャ（９） −ト、第３図は位相検波出力を位相差に換算するだめの
関数発生器の特性図、第４図は得られた位相差信号のｍ
ｖ補正をして変位を計算する演算部の内部構成図、第５
図は、他の実、＠例を示すブロック＠図である。 １０１・・・発振器、１０２，１０５・・・増幅器、１
０３・・・超音波送信子、１０・・・回転軸、１０４・
・・超音波受信子、１０６・・・波形整形器、１０７・
・・位相抽出器、１０８・・・ローパスフィルタ、１０
９・・・演算部、１１０・・・超音波送受信子、１１１
・・・ターゲット、１１２・・・音速測定器、１２２・
・・、姐音波送信子、１２３・・・、超音波受信子、１
２１・・・ターゲット、（１０） 第 ４図 第 ５ 回
のブロック線図、第２図は高温用軸変位検出器の信号処
理法を説明するためのタイムチャ（９） −ト、第３図は位相検波出力を位相差に換算するだめの
関数発生器の特性図、第４図は得られた位相差信号のｍ
ｖ補正をして変位を計算する演算部の内部構成図、第５
図は、他の実、＠例を示すブロック＠図である。 １０１・・・発振器、１０２，１０５・・・増幅器、１
０３・・・超音波送信子、１０・・・回転軸、１０４・
・・超音波受信子、１０６・・・波形整形器、１０７・
・・位相抽出器、１０８・・・ローパスフィルタ、１０
９・・・演算部、１１０・・・超音波送受信子、１１１
・・・ターゲット、１１２・・・音速測定器、１２２・
・・、姐音波送信子、１２３・・・、超音波受信子、１
２１・・・ターゲット、（１０） 第 ４図 第 ５ 回
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、変位測定対象に超音波を打ち込む手段と、測定対象
から反射した超音波を電気信号に変換する手段と、その
電気信号の位相を検出する手段と、その位相４８号を測
定対象の変位置に変換する手段から成ることを特徴とす
る超音波式変位検出器。 ２、特許請求の範囲第長項において、前記の超音波式変
位検出器に、測定対象の周囲の媒質の音速測定手段と変
位信号と音速信号を乗する手段とを付Ｉｎすることによ
シ、温度補償機能を有せしめたことを特徴とする超音波
式変位検出器。 ３、特許請求の範囲第１項において、位相の検出手段の
うちの参照波作成の手段として、測定対象の周囲の媒質
内に設置した反射板に超音波を打ち込み、その反射波を
電気信号に変換する手段を用いることにより、位相差変
位変換処理を簡単化したことを特徴とする超音波式変位
検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57087852A JPS58205878A (ja) | 1982-05-26 | 1982-05-26 | 超音波式変位検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57087852A JPS58205878A (ja) | 1982-05-26 | 1982-05-26 | 超音波式変位検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58205878A true JPS58205878A (ja) | 1983-11-30 |
Family
ID=13926412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57087852A Pending JPS58205878A (ja) | 1982-05-26 | 1982-05-26 | 超音波式変位検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58205878A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6344107U (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-24 |
-
1982
- 1982-05-26 JP JP57087852A patent/JPS58205878A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6344107U (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-24 |
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