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公開番号2025120784
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-18
出願番号2024015879
出願日2024-02-05
発明の名称風計測装置、風計測方法および風計測プログラム
出願人オムロン株式会社
代理人個人
主分類G01P 5/24 20060101AFI20250808BHJP(測定;試験)
要約【課題】超音波を出射する出射部および出射された超音波を受信する受信部との間における多重反射干渉による影響を排除して高精度に風速を計測することが可能な風計測装置を提供する。
【解決手段】風計測装置10は、超音波センサ11a,11c、超音波センサ11b,11d、計測領域A1、風マイコン18を備える。超音波センサ11a,11cは、所定の方向へ超音波を出射する。超音波センサ11b,11dは、超音波センサ11a,11cから出射された超音波を受信する。計測領域A1は、超音波センサ11a,11cと超音波センサ11b,11dとの間に設けられる。風マイコン18は、超音波センサ11a,11cから超音波が出射されてから出射側と受信側との間で超音波が3回伝播する時間より短い所定期間、超音波センサ11b,11dにおいて受信した超音波の受信タイミングの変化に基づいて計測領域A1における風速および風向を計測する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
風速と風向とを計測する風計測装置であって、
所定の方向へ超音波を出射する出射部と、
前記出射部から出射された超音波を受信する受信部と、
前記出射部と前記受信部との間に設けられた計測領域と、
前記出射部から超音波が出射されてから前記出射部と前記受信部との間で超音波が３回伝播する時間より短い所定期間、前記受信部において受信した超音波の受信タイミングの変化に基づいて、前記計測領域における風速および風向を計測する計測部と、
を備えている風計測装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記所定期間は、前記出射部から出射された超音波が前記受信部において受信されるまでの超音波の伝播距離に応じて設定される、
請求項１に記載の風計測装置。
【請求項３】
前記所定期間の開始時間は、前記受信部において受信される超音波の振幅が所定の閾値を超えたタイミングである、
請求項１または２に記載の風計測装置。
【請求項４】
前記計測部は、前記所定期間において所定パルス分の前記受信部において受信された超音波のデータを用いて前記風速および風向を計測する、
請求項１または２に記載の風計測装置。
【請求項５】
前記出射部から出射された超音波を、前記受信部の方向へ反射させる反射面を、さらに備えている、
請求項１または２に記載の風計測装置。
【請求項６】
前記出射部および前記受信部は、前記反射面の中心軸を中心とする線対称に配置されている、
請求項５に記載の風計測装置。
【請求項７】
前記出射部および前記受信部は、一対で２組設けられている、
請求項１または２に記載の風計測装置。
【請求項８】
前記出射部および前記受信部は、互いに切替可能な状態で用いられ一対で設けられた超音波センサである、
請求項１または２に記載の風計測装置。
【請求項９】
風計測装置によって風速と風向とを計測する風計測方法であって、
前記風計測装置の出射部が、所定の方向へ超音波を出射する出射ステップと、
前記風計測装置の受信部が、前記出射部から出射された超音波を受信する受信ステップと、
前記風計測装置の計測部が、前記出射部から超音波が出射されてから前記出射部と前記受信部との間で超音波が３回伝播する時間より短い所定期間、前記受信部において受信した超音波の受信タイミングの変化に基づいて、前記出射部と前記受信部との間の計測領域における風速および風向を計測する計測ステップと、
を備えている風計測方法。
【請求項１０】
風計測装置によって風速と風向とを計測する風計測プログラムであって、
前記風計測装置の出射部が所定の方向へ超音波を出射する出射ステップと、
前記風計測装置の受信部が前記出射部から出射された超音波を受信する受信ステップと、
前記風計測装置の計測部が、前記出射部から超音波が出射されてから前記出射部と前記受信部との間で超音波が３回伝播する時間より短い所定期間、前記受信部において受信した超音波の受信タイミングの変化に基づいて、前記出射部と前記受信部との間の計測領域における風速および風向を計測する計測ステップと、
を備えている風計測方法を、コンピュータに実行させる風計測プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、風の速度や方向を計測する風計測装置、風計測方法および風計測プログラムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、気象センサの１つとして、屋外における風速や風向を計測するために、風速センサが設置されている。
例えば、特許文献１には、超音波を用いた風向風速センサについて開示されている。
この風向風速センサは、超音波を発する送波器と、送波器から発せられた超音波を受波してその到来を検出すると共に超音波を反射する第一の受波器と、第一の受波器にて反射された超音波を受波してその到来を検出する第二の受波器とを有し、送波器及び第二の受波器と第一の受波器との間の空気流の向き及び／又は速度は、送波器から第一の受波器までの超音波の伝播時間と、第一の受波器から第二の受波器までの超音波の伝播時間とに基づいて算定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－７９８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の風向風速センサでは、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示された風向風速センサでは、超音波を発する送波器と、送波器から発せられた超音波を受波する第１および第２の受波器との間において、送波器から出射された超音波が受波器との間において往復する多重反射干渉が生じるおそれがある。
【０００５】
このような多重反射干渉が発生した場合には、受波器において受波する超音波に、１回目に受信する超音波に、それ以前に出射された超音波が混ざり合ってしまい、測定精度が悪化してしまうおそれがあった。
本発明の課題は、超音波を出射する出射部および出射された超音波を受信する受信部との間における多重反射干渉による影響を排除して高精度に風速を計測することが可能な風計測装置、風計測方法および風計測プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る風計測装置は、風速と風向とを計測する風計測装置であって、出射部と、受信部と、計測領域と、計測部と、を備えている。出射部は、所定の方向へ超音波を出射する。受信部は、出射部から出射された超音波を受信する。計測領域は、出射部と受信部との間に設けられている。計測部は、出射部から超音波が出射されてから出射部と受信部との間で超音波が３回伝播する時間より短い所定期間、受信部において受信した超音波の受信タイミングの変化に基づいて、計測領域における風速および風向を計測する。
【０００７】
ここでは、多重反射干渉による影響を受けることを回避するために、出射部から出射され受信部において受信された超音波について、計測部が、出射部から超音波が出射されてから出射部と受信部との間で超音波が３回伝播する時間より短い所定期間、受信部において受信した超音波の受信タイミングの変化に基づいて、計測領域における風速および風向を計測する。
【０００８】
ここで、出射部および受信部は、例えば、１つの超音波センサを用いて、出射部および受信部として機能させてもよいし、出射部および受信部として専用の部材を用いてもよい。
出射部から出射される超音波は、直接、受信部において受信されてもよいし、例えば、出射部および受信部に対向する位置に設けられた反射面を介して受信されてもよい。
【０００９】
一対で用いられる出射部および受信部は、２組設けられた構成であってもよいし、１組、あるいは３組以上設けられた構成であってもよい。
計測部は、例えば、出射部から出射された超音波が無風状態で受信部において受信されるタイミングを基準として、その受信タイミングのずれ（位相差）を検出することで、風速および風向を計測する。
【００１０】
計測結果の精度を低下させる多重反射干渉は、出射部から出射された超音波が受信部において受信された後、再び、出射部へ戻り、３回目の伝播波として、出射部から出射される超音波とともに、受信部において受信される現象をいう。
これにより、受信部において受信された超音波のうち、多重反射干渉の影響を受ける前（出射部から超音波が出射されてから出射部と受信部との間で超音波が３回伝播する時間が経過する前）の所定期間だけ受信した超音波の受信データに基づいて風速および風向の計測を行うことができる。
この結果、超音波を出射する出射部と出射された超音波を受信する受信部との間における多重反射干渉による影響を排除して高精度に風速を計測することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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