JPS5950945B2 - ３方向測定用のプロ−ブ - Google Patents
３方向測定用のプロ−ブInfo
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- JPS5950945B2 JPS5950945B2 JP6406579A JP6406579A JPS5950945B2 JP S5950945 B2 JPS5950945 B2 JP S5950945B2 JP 6406579 A JP6406579 A JP 6406579A JP 6406579 A JP6406579 A JP 6406579A JP S5950945 B2 JPS5950945 B2 JP S5950945B2
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- JP
- Japan
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- axis
- ultrasonic
- probe
- wind
- wind speed
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- Expired
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims description 24
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
- G01P5/245—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by measuring transit time of acoustical waves
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超音波を利用して風速（又は流速）を測定す
る場合に用いるプローブに関するものである。
る場合に用いるプローブに関するものである。
風速や流速（以下単に風速という）を測定する際に超音
波を利用するのは、風があるときと、風が無いときとで
は、超音波の伝播速度が変り、超音波の伝播方向と同じ
方向に、風速のベクトル成分があると、見掛上の超音波
伝播速度は速くなるが、一方超音波伝播方向と逆つた方
向に、風速のベクトル成分があると、見掛上の超音波伝
播速度は遅くなるから、両者に就て超音波伝播時間を測
定し、測定結果に基づいて演算すれば、風速の値を算出
できるからである。
波を利用するのは、風があるときと、風が無いときとで
は、超音波の伝播速度が変り、超音波の伝播方向と同じ
方向に、風速のベクトル成分があると、見掛上の超音波
伝播速度は速くなるが、一方超音波伝播方向と逆つた方
向に、風速のベクトル成分があると、見掛上の超音波伝
播速度は遅くなるから、両者に就て超音波伝播時間を測
定し、測定結果に基づいて演算すれば、風速の値を算出
できるからである。
実際の測定に当つては、必要に応じて、Ｘ軸方向とＹ軸
方向の２方向の風速成分を求めたり、Ｘ軸とＹ軸に加え
てＺ軸（垂直）の３方向に就て風速成分を測定する。
方向の２方向の風速成分を求めたり、Ｘ軸とＹ軸に加え
てＺ軸（垂直）の３方向に就て風速成分を測定する。
そして各軸毎に、超音波の伝播方向に対して、風の成分
が一致する場合と、逆になる場合の２つの条件で制］定
できるように超音波送受波器を配列したプローブを構成
し、ＸとＹ軸の２方向を測定する場合は、Ｘ軸測定用プ
ローブとＹ軸測定用のプローブをそれぞれ別個に用い、
３方向測定も之に準する。
が一致する場合と、逆になる場合の２つの条件で制］定
できるように超音波送受波器を配列したプローブを構成
し、ＸとＹ軸の２方向を測定する場合は、Ｘ軸測定用プ
ローブとＹ軸測定用のプローブをそれぞれ別個に用い、
３方向測定も之に準する。
そのため従来行なわれている第１の方法は、第１図に示
すように、例えばＸ軸方向の風速成分ＶＸを測定する際
、超音波送受波器ＡとＢ及びＣとＤからなるプローブを
、それぞれ一定距離１だけ隔て、軸線の方向をＸ軸と一
致させ、両者を平行して並べ、ＡからＢに向い、その反
対方向のＣからＤに向つて超音波を送出し、超音波の伝
播時間を測定する。
すように、例えばＸ軸方向の風速成分ＶＸを測定する際
、超音波送受波器ＡとＢ及びＣとＤからなるプローブを
、それぞれ一定距離１だけ隔て、軸線の方向をＸ軸と一
致させ、両者を平行して並べ、ＡからＢに向い、その反
対方向のＣからＤに向つて超音波を送出し、超音波の伝
播時間を測定する。
ＡからＢに向つて超音波を送出すると、超音波伝播方向
と風速成分の方向とが一致するから、ＡからＢまでの超
音波伝播時間を、は Ｊを４二 ・・・・・・・・・（１） 但し Ｃ；音の伝播速度 Ｖｘ；風速成分 次にＣからＤに向つて超音波を送出すると、超音フ波伝
播方向と風速成分の方向が逆であるから、ＣからＤまで
の超音波伝播時間を。
と風速成分の方向とが一致するから、ＡからＢまでの超
音波伝播時間を、は Ｊを４二 ・・・・・・・・・（１） 但し Ｃ；音の伝播速度 Ｖｘ；風速成分 次にＣからＤに向つて超音波を送出すると、超音フ波伝
播方向と風速成分の方向が逆であるから、ＣからＤまで
の超音波伝播時間を。
は（１）と（２）から
故に
（３）式でｌは一定で既知の値であるから、ｔ１とＴ２
を測定すれば、風速は数値計算から求まる。
を測定すれば、風速は数値計算から求まる。
第２図はこの方式を用い、ｘとＹ及びＺの３軸方向の風
速を測定する場合のプローブの配置要領を示したもので
あり、直交する二つの面上にｘ軸とＹ軸をとり、両者と
垂直の方向をＺ軸とし、かつ各プローブの軸線上に一定
距離を隔て・超音波送受波器を対向して設置し（図の・
印参照）である。そして各軸に就て、ｘ＋とｘ−、ｙ＋
とｙ一及びｚ＋とｚ−で示した矢印の如く、正逆両方向
の超音波伝播時間を測定して風速を求める。しかし、一
般に風は水平方向に吹く場合が多いから、水平方向３６
０゜の範囲においては、Ｘ軸かＹ軸と一致するか、極め
て接近する場合があり、この場合は超音波送受波器のを
面に風の影響を生じ、超音波伝播経路の中に風の乱れが
起り、測定し，ようとする風の真の姿と違つた姿になる
ので、乱れの発生を阻止することが望まれる。
速を測定する場合のプローブの配置要領を示したもので
あり、直交する二つの面上にｘ軸とＹ軸をとり、両者と
垂直の方向をＺ軸とし、かつ各プローブの軸線上に一定
距離を隔て・超音波送受波器を対向して設置し（図の・
印参照）である。そして各軸に就て、ｘ＋とｘ−、ｙ＋
とｙ一及びｚ＋とｚ−で示した矢印の如く、正逆両方向
の超音波伝播時間を測定して風速を求める。しかし、一
般に風は水平方向に吹く場合が多いから、水平方向３６
０゜の範囲においては、Ｘ軸かＹ軸と一致するか、極め
て接近する場合があり、この場合は超音波送受波器のを
面に風の影響を生じ、超音波伝播経路の中に風の乱れが
起り、測定し，ようとする風の真の姿と違つた姿になる
ので、乱れの発生を阻止することが望まれる。
また風速が速くなると、乱れの影響が大きくなり、その
結果、風速測定可能範囲の上限が低くなる。
結果、風速測定可能範囲の上限が低くなる。
プローブを水平面と平行に設置する方法では上記の欠点
があるので、この欠点を避けるため、第２の方法では第
３図に示す通り、超音送受波器Ａ，とＢのプローブと、
ＣとＤのプローブの軸線が互に適宜の角度で交るように
配列して構成したものを用いる。
があるので、この欠点を避けるため、第２の方法では第
３図に示す通り、超音送受波器Ａ，とＢのプローブと、
ＣとＤのプローブの軸線が互に適宜の角度で交るように
配列して構成したものを用いる。
この場合は、第１図と同様にＡからＢに、そしてＣから
Ｄに超音彼を送出してその伝播時間を測４定し、Ｙ軸方
向の風速成分Ｖｘを算出すると、となり、（３）式と異
なる点は係数Ｋが入ることであるが、この係数はプロー
ブの形で決る。
Ｄに超音彼を送出してその伝播時間を測４定し、Ｙ軸方
向の風速成分Ｖｘを算出すると、となり、（３）式と異
なる点は係数Ｋが入ることであるが、この係数はプロー
ブの形で決る。
第４図は、この交又方式を用い、３軸方向の風速を測定
する場合の例を示すもので、図に見る通り、第２図と異
なる点は、ｘ軸とＹ軸に関してはそれぞれの軸に傾斜を
もつて交るように、超音波送受波器を配置してある。
する場合の例を示すもので、図に見る通り、第２図と異
なる点は、ｘ軸とＹ軸に関してはそれぞれの軸に傾斜を
もつて交るように、超音波送受波器を配置してある。
測定の要領は第２図の場合と同様である。
ｘ軸とＹ軸に対して、対向して設けた超音波送θ受波器
を結ぶ軸線の方向が傾斜しているから、自然風はほとん
どが水平方向であり、垂直方向の風が少いことを考えれ
ば、超音波送受波器の軸線に沿つて風が吹くことは極め
て少いのは明らかであり、したがつて超音波伝播系路の
上に風の乱れを５生ずることが大巾に避けられる。
を結ぶ軸線の方向が傾斜しているから、自然風はほとん
どが水平方向であり、垂直方向の風が少いことを考えれ
ば、超音波送受波器の軸線に沿つて風が吹くことは極め
て少いのは明らかであり、したがつて超音波伝播系路の
上に風の乱れを５生ずることが大巾に避けられる。
しかし、この方式では超音波送受波器が送受兼用でない
ため、正逆両方向の測定にはそれぞれ違つた超音波伝播
系路を使わなければいけない、ところが、二つの系路長
１を厳密に等しくすることフは困難であり、その変差に
伴い、測定上のゼロ点がづれ、精密を要する場合は誤差
が問題となる。
ため、正逆両方向の測定にはそれぞれ違つた超音波伝播
系路を使わなければいけない、ところが、二つの系路長
１を厳密に等しくすることフは困難であり、その変差に
伴い、測定上のゼロ点がづれ、精密を要する場合は誤差
が問題となる。
本発明は、以上に述べた現状に鑑み、プローブを卒定の
対象軸上に置いた場合の欠点、すなわち超音波送受波器
による風の乱れが超音波伝播系路に発生するのを極力少
くすると共に、測定可能範囲の拡大を期し、かつ超音波
送受彼器の間隔１の偏差に基因するゼロ点の変動を除く
ようにするものである。すなわち測定の対象軸に対して
プローブを傾けることによつて、超音波送受波器による
乱れが、超音波伝播系路上に発生するのを極力避けると
共に、同一の超音波伝播系路を用いて正逆両方向の測定
を行い、超音波送受波器の間隔１の不一致に伴つて生ず
る測定上のゼロ点変動を除くように配慮したものである
。
対象軸上に置いた場合の欠点、すなわち超音波送受波器
による風の乱れが超音波伝播系路に発生するのを極力少
くすると共に、測定可能範囲の拡大を期し、かつ超音波
送受彼器の間隔１の偏差に基因するゼロ点の変動を除く
ようにするものである。すなわち測定の対象軸に対して
プローブを傾けることによつて、超音波送受波器による
乱れが、超音波伝播系路上に発生するのを極力避けると
共に、同一の超音波伝播系路を用いて正逆両方向の測定
を行い、超音波送受波器の間隔１の不一致に伴つて生ず
る測定上のゼロ点変動を除くように配慮したものである
。
以下に実施例に就て説明する。
第５図は、本発明の実施例における３軸方向の風速測定
用のプローブの配置要領を示し、プローブはＡとＢ及び
Ｃの３組で構成し、それぞれのプローブには対向して超
音波送受波器を設ける。
用のプローブの配置要領を示し、プローブはＡとＢ及び
Ｃの３組で構成し、それぞれのプローブには対向して超
音波送受波器を設ける。
ただし之等の超音波送受波器は、送波作用と受波作用を
兼用して行う送受兼用方式に構成し、同一の系路に就て
正逆両方向の超音波伝播時間を測定するようにしてある
。３組のプローブは、水平面において適宜の角度（図は
１２０゜の等しい角度で３等分した例）をもつて互に交
叉させ、かつ垂直面に対して適宜の角度（図は４５゜の
例）で傾斜してある。
兼用して行う送受兼用方式に構成し、同一の系路に就て
正逆両方向の超音波伝播時間を測定するようにしてある
。３組のプローブは、水平面において適宜の角度（図は
１２０゜の等しい角度で３等分した例）をもつて互に交
叉させ、かつ垂直面に対して適宜の角度（図は４５゜の
例）で傾斜してある。
３組のプローブ毎に超音波伝播時間を測定すると、それ
ぞれのプローブの軸線方向における風速が求まるが、こ
のま・では所望のｘとＹ及びＺ軸に就ての風速を表示で
きないから、ＸとＹ及びＺ軸の値に換算しなければいけ
ない。
ぞれのプローブの軸線方向における風速が求まるが、こ
のま・では所望のｘとＹ及びＺ軸に就ての風速を表示で
きないから、ＸとＹ及びＺ軸の値に換算しなければいけ
ない。
この換算は、幾何学の座標変換を行い解析した数値計算
の結果を用いればよいから、プローブの配置が決まつて
おれば、予め換算の要領を決めておける。
の結果を用いればよいから、プローブの配置が決まつて
おれば、予め換算の要領を決めておける。
図の場合は、途中の計算過程を省略して結果だけをまと
めてみると、かくして、本発明によるプローブを用いて
風速を測定すると、超音波伝播系路に対する風の乱れの
発生が大巾に少くなり、また超音波伝播系路の長さの違
いによつて生ずる測定上のゼロ点の変動が無くなるなど
、実用上の効果は大きい。
めてみると、かくして、本発明によるプローブを用いて
風速を測定すると、超音波伝播系路に対する風の乱れの
発生が大巾に少くなり、また超音波伝播系路の長さの違
いによつて生ずる測定上のゼロ点の変動が無くなるなど
、実用上の効果は大きい。
第１図は超音波送受波器を、測定対象軸に沿つて対向し
て設置した従来の例。
て設置した従来の例。
Claims (1)
- １ 超音波を用いて水平面内のＸ軸とＹ軸及び之等２軸
と直角のＺ軸に対する３方向の風速（又は流速）を測定
する装置に用いる３組のプローブであつて、各プローブ
には一定距離を隔て、送受兼用型の超音波送受波器が向
き合つて取付けられており、かつ向き合つた超音波送受
波器同志を結ぶ各プローブの軸線は、それぞれ相互の間
に、超音波送受波器の置かれる水平面において適宜に決
めた角度を保つようにして軸線の中点を通つて交叉する
と共に、適宜に決めた角度だけ垂直面に対して傾斜して
いることを特徴とする３方面測定用のプローブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6406579A JPS5950945B2 (ja) | 1979-05-25 | 1979-05-25 | ３方向測定用のプロ−ブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6406579A JPS5950945B2 (ja) | 1979-05-25 | 1979-05-25 | ３方向測定用のプロ−ブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55156877A JPS55156877A (en) | 1980-12-06 |
| JPS5950945B2 true JPS5950945B2 (ja) | 1984-12-11 |
Family
ID=13247312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6406579A Expired JPS5950945B2 (ja) | 1979-05-25 | 1979-05-25 | ３方向測定用のプロ−ブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5950945B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021510809A (ja) * | 2018-01-19 | 2021-04-30 | レイトラム，エル．エル．シー． | スパイラルコンベヤを通る気流を測定する装置および方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58180471U (ja) * | 1982-05-28 | 1983-12-02 | 海上電機株式会社 | 雪の付着を防止した超音波風向風速計 |
-
1979
- 1979-05-25 JP JP6406579A patent/JPS5950945B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021510809A (ja) * | 2018-01-19 | 2021-04-30 | レイトラム，エル．エル．シー． | スパイラルコンベヤを通る気流を測定する装置および方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55156877A (en) | 1980-12-06 |
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