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公開番号2025124467
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-26
出願番号2024020546
出願日2024-02-14
発明の名称風速センサ、風速計測方法、及びプログラム
出願人ミツミ電機株式会社
代理人個人,個人
主分類G01P 5/24 20060101AFI20250819BHJP(測定;試験)
要約【課題】風速計測の精度を向上させること。
【解決手段】本風速センサは、流路と、前記流路に第1超音波を送信する第1送受信器と、前記流路に第2超音波を送信する第2送受信器と、計測部と、を備え、風速計測時に、前記流路を介して前記第2送受信器において受信された前記第1超音波を第1観測波とし、風速計測時に、前記流路を介して前記第1送受信器において受信された前記第2超音波を第2観測波とし、基準条件下で、前記流路を介して前記第2送受信器において受信された前記第1超音波、及び前記基準条件下で、前記流路を介して前記第1送受信器において受信された前記第2超音波の少なくとも一方を、基準波とするとき、前記計測部は、前記基準波と前記第1観測波との間の第1時間差と、前記基準波と前記第2観測波との間の第2時間差とを用いて、前記流路内の風速を計測する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
流路と、
前記流路に第１超音波を送信する第１送受信器と、
前記流路に第２超音波を送信する第２送受信器と、
計測部と、
を備え、
風速計測時に、前記流路を介して前記第２送受信器において受信された前記第１超音波を第１観測波とし、
風速計測時に、前記流路を介して前記第１送受信器において受信された前記第２超音波を第２観測波とし、
基準条件下で、前記流路を介して前記第２送受信器において受信された前記第１超音波、及び前記基準条件下で、前記流路を介して前記第１送受信器において受信された前記第２超音波の少なくとも一方を、基準波とするとき、
前記計測部は、前記基準波と前記第１観測波との間の第１時間差と、前記基準波と前記第２観測波との間の第２時間差とを用いて、前記流路内の風速を計測する、風速センサ。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記基準波のうち、前記流路を介して前記第２送受信器において受信された前記第１超音波を第１基準波とし、前記流路を介して前記第１送受信器において受信された前記第２超音波を第２基準波とし、
前記第１時間差は、前記第１基準波と前記第１観測波との間の時間差であり、
前記第２時間差は、前記第２基準波と前記第２観測波との間の時間差である、
請求項１に記載の風速センサ。
【請求項３】
前記基準条件は、前記流路内の風速がゼロであることを含む、
請求項１又は請求項２に記載の風速センサ。
【請求項４】
前記流路内の前記風速をＶとし、
前記基準波において、前記流路を介した、前記第１送受信器と前記第２送受信器との間の伝搬距離をＬ
０
とし、
前記基準波において、前記流路を介した、前記第１送受信器と前記第２送受信器との間の伝搬時間をＴ
０
とし、
前記第１時間差をΔｔ
１
とし、
前記第２時間差をΔｔ
２
としたときに、
前記計測部は、
式（１）に基づき前記流路内の風速を計測する、
請求項１又は請求項２に記載の風速センサ。
Ｖ＝（Ｌ
０
／２）×［｛１／（Δｔ
１
＋Ｔ
０
）｝－｛１／（Δｔ
２
＋Ｔ
０
）｝］・・・（１）
【請求項５】
前記計測部は、
前記流路内の風速がゼロである前記基準条件下で計測された前記基準波の、前記伝搬距離Ｌ
０
及び前記伝搬時間Ｔ
０
を記憶する、
請求項４に記載の風速センサ。
【請求項６】
前記伝搬距離Ｌ
０
及び前記伝搬時間Ｔ
０
は、前記基準条件下で予め計測された前記基準波に関するものである、
請求項５に記載の風速センサ。
【請求項７】
前記第２送受信器において受信された前記第１観測波に関する信号を第１信号とし、
前記第１送受信器において受信された前記第２観測波に関する信号を第２信号とし、
前記基準波に関する信号を基準信号とし、
前記計測部は、
前記第１信号から第１時点を検出し、
前記第２信号から第２時点を検出し、
前記基準信号から基準時点を検出し、
前記第１時点と前記基準時点との時間差に基づき、前記第１時間差を算出し、
前記第２時点と前記基準時点との時間差に基づき、前記第２時間差を算出する、
請求項１又は請求項２に記載の風速センサ。
【請求項８】
前記計測部は、
前記第１信号のｎ番目（ただし、ｎは、自然数）の周期における波高値がゼロとなる時点を、前記第１時点として検出し、
前記第２信号の前記ｎ番目の周期における波高値がゼロとなる時点を、前記第２時点として検出し、
前記基準信号の前記ｎ番目の周期における波高値がゼロとなる時点を、前記基準時点として検出する、
請求項７に記載の風速センサ。
【請求項９】
前記計測部は、
前記第１信号において、ｎ番目の周期から、［ｎ＋ｍ］番目（ただし、ｍは、自然数）の周期までの各周期の波高値がゼロとなるｍ個の前記第１時点を検出し、
前記第２信号において、前記ｎ番目の周期から、前記［ｎ＋ｍ］番目の周期までの各周期の波高値がゼロとなるｍ個の前記第２時点を検出し、
前記基準信号において、前記ｎ番目の周期から、前記［ｎ＋ｍ］番目の周期までの各周期の波高値がゼロとなるｍ個の前記基準時点を検出し、
ｍ個の前記第１時点及びｍ個の前記基準時点のうち、互いに同数番目の周期における、前記第１時点と前記基準時点との時間差をそれぞれ算出するとともに、それぞれの前記時間差の平均値に基づき、前記第１時間差を算出し、
ｍ個の前記第２時点及びｍ個の前記基準時点のうち、互いに同数番目の周期における、前記第２時点と前記基準時点との時間差をそれぞれ算出するとともに、それぞれの前記時間差の平均値に基づき、前記第２時間差を算出する、
請求項７に記載の風速センサ。
【請求項１０】
前記計測部は、
前記基準信号の波高値がゼロとなる複数の時点のうち、少なくとも１つを前記基準時点として検出し、
前記第１信号の波高値がゼロとなる複数の時点のうち、前記基準時点の直前の前記時点を、前記第１時点として検出し、
前記第２信号の波高値がゼロとなる複数の時点のうち、前記基準時点の直後の前記時点を、前記第２時点として検出する、
請求項７に記載の風速センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、風速センサ、風速計測方法、及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、一対の超音波送受信器を含み、それぞれの超音波送受信器から送信された超音波同士の位相差に基づき風速を計測する風速センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１３９８６５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、風速が大きくなると、それぞれの超音波同士の位相差が、超音波の１周期分の値を超える場合がある。この場合、実際の風速とは異なる風速が計測されるおそれがある。
【０００５】
本発明は、風速計測の精度を向上させた風速センサ、風速計測方法、及びプログラムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本風速センサは、流路と、前記流路に第１超音波を送信する第１送受信器と、前記流路に第２超音波を送信する第２送受信器と、計測部と、を備え、風速計測時に、前記流路を介して前記第２送受信器において受信された前記第１超音波を第１観測波とし、風速計測時に、前記流路を介して前記第１送受信器において受信された前記第２超音波を第２観測波とし、基準条件下で、前記流路を介して前記第２送受信器において受信された前記第１超音波、及び前記基準条件下で、前記流路を介して前記第１送受信器において受信された前記第２超音波の少なくとも一方を、基準波とするとき、前記計測部は、前記基準波と前記第１観測波との間の第１時間差と、前記基準波と前記第２観測波との間の第２時間差とを用いて、前記流路内の風速を計測する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、風速計測の精度を向上させた風速センサ、風速計測方法、及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
（ａ）実施形態に係る風速センサの平面図、及び（ｂ）実施形態に係る風速センサを図１（ａ）に示されるIB-IB線に沿って切断した断面の一例を模式的に示す断面図である。
実施形態に係る風速センサが備える計測部の構成の一例を模式的に示すブロック図である。
比較例における、第１観測波及び第２観測波のそれぞれに対応する信号の波形を示す模式的なグラフの一例である。
実施形態における、第１観測波、第２観測波、及び基準波のそれぞれに対応する信号の波形を示す模式的なグラフの一例である。
実施形態に係る風速計測方法の一例を示すフローチャートである。
変形例に係る風速センサをＸＺ平面に沿って切断した断面の一例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
【００１０】
図面において、方向表現として、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する直交座標を用いる。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する。Ｘ軸に沿う方向をＸ軸方向と表記する。Ｙ軸に沿う方向をＹ軸方向と表記する。Ｚ軸に沿う方向をＺ軸方向と表記する。また、Ｘ軸方向において、矢印が向く方向を＋Ｘ方向又は＋Ｘ側、＋Ｘ方向とは反対方向を－Ｘ方向又は－Ｘ側と表記する。Ｙ軸方向において、矢印が向く方向を＋Ｙ方向又は＋Ｙ側、＋Ｙ方向とは反対方向を－Ｙ方向又は－Ｙ側と表記する。Ｚ軸方向において、矢印が向く方向を＋Ｚ方向又は＋Ｚ側、＋Ｚ方向とは反対方向を－Ｚ方向又は－Ｚ側と表記する。本明細書では、＋Ｚ方向又は＋Ｚ側を「上」と称する場合がある。また、－Ｚ方向又は－Ｚ側を「下」と称する場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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