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公開番号2025153433
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024055915
出願日2024-03-29
発明の名称超音波風速計、及び風速測定方法
出願人ミツミ電機株式会社
代理人個人,個人
主分類G01P 5/26 20060101AFI20251002BHJP(測定;試験)
要約【課題】測定精度の向上を図ることが可能な超音波風速計を提供する。
【解決手段】超音波風速計100は、第1超音波送受信機31と、第1超音波送受信機31から第1方向に第1距離D1離れた第2超音波送受信機32と、第1超音波送受信機31から第1距離D1よりも短い第2距離D2離れた第3超音波送受信機33と、第1超音波送受信機31と第2超音波送受信機32との間の送受信結果、及び、第1超音波送受信機31と第3超音波送受信機との間の送受信結果を用いて演算処理を行う制御回路210と、を備え、制御回路210は、第1超音波送受信機31と第2超音波送受信機32との間の送受信結果を用いて第1風速を演算し、第1超音波送受信機31と第3超音波送受信機33との間の送受信結果を用いて第2風速を演算し、第1風速と第2風速との差が第1条件を満たさない場合に、第1風速を出力し、第1風速と第2風速との差が第1条件を満たす場合に、第2風速を出力する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１超音波送受信機と、
前記第１超音波送受信機から第１方向に第１距離離れた第２超音波送受信機と、
前記第１超音波送受信機から前記第１方向とは異なる方向に前記第１距離よりも短い第２距離離れた第３超音波送受信機と、
前記第１超音波送受信機と前記第２超音波送受信機との間の超音波の送受信結果、及び、前記第１超音波送受信機と前記第３超音波送受信機との間の超音波の送受信結果を用いて演算処理を行う制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記第１超音波送受信機と前記第２超音波送受信機との間の超音波の送受信結果を用いて第１風速を演算し、
前記第１超音波送受信機と前記第３超音波送受信機との間の超音波の送受信結果を用いて第２風速を演算し、
前記第１風速と前記第２風速との差が第１条件を満たさない場合に、前記第１風速を出力し、
前記第１風速と前記第２風速との差が第１条件を満たす場合に、前記第２風速を出力する超音波風速計。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記第１条件は前記第２風速が前記第１風速の２倍以上であることである請求項１に記載の超音波風速計。
【請求項３】
前記制御回路は、
前記第１超音波送受信機から第１超音波を送信し前記第２超音波送受信機で前記第１超音波を受信した第１時間と、前記第２超音波送受信機から第２超音波を送信し前記第１超音波送受信機で前記第２超音波を受信した第２時間とを用いて、前記第１風速を演算し、
前記第１超音波送受信機から第３超音波を送信し前記第３超音波送受信機で前記第３超音波を受信した第３時間と、前記第３超音波送受信機から第４超音波を送信し前記第１超音波送受信機で第４超音波を受信した第４時間とを用いて、前記第２風速を演算する請求項１又は２に記載の超音波風速計。
【請求項４】
前記制御回路は、
前記第２超音波送受信機が前記第１超音波を受信したときの振幅が０となる時間のうち第５時間に最も近い時間を前記第１時間とし、
前記第１超音波送受信機が前記第２超音波を受信したときの振幅が０となる時間のうち前記第５時間に最も近い時間を前記第２時間として、前記第１風速を演算し、
前記第３超音波送受信機が前記第３超音波を受信したときの振幅が０となる時間のうち前記第５時間に最も近い時間を前記第３時間とし、
前記第１超音波送受信機が前記第４超音波を受信したときの振幅が０となる時間のうち前記第５時間に最も近い時間を前記第４時間として、前記第２風速を演算する請求項３に記載の超音波風速計。
【請求項５】
前記第１方向と交差する第２方向に前記第３超音波送受信機と対向し、且つ、前記第１超音波送受信機から前記第２距離離れた第４超音波送受信機を更に備え、
前記制御回路は、
前記第１超音波送受信機と前記第２超音波送受信機との間の超音波の送受信結果と、
前記第３超音波送受信機と前記第４超音波送受信機との間の超音波の送受信結果とを用いて、前記第１風速を演算し、
前記第１超音波送受信機と前記第３超音波送受信機との間の超音波の送受信結果と、
前記第１超音波送受信機と前記第４超音波送受信機との間の超音波の送受信結果と、
前記第２超音波送受信機と前記第３超音波送受信機との間の超音波の送受信結果と、
前記第２超音波送受信機と前記第４超音波送受信機との間の超音波の送受信結果とを用いて、前記第２風速を演算する請求項１に記載の超音波風速計。
【請求項６】
前記第１超音波送受信機、前記第２超音波送受信機、前記第３超音波送受信機、及び、前記第４超音波送受信機を搭載する天板と、
前記第１方向及び前記第２方向に交差する第３方向に、前記天板と対向する底板と、
前記底板から前記第３方向に延在し、前記天板を支持する複数の支柱と、を更に備え、
前記第３方向に見て、前記複数の支柱は、前記第１超音波送受信機と前記第２超音波送受信機とを結ぶ仮想の第１直線、及び、前記第３超音波送受信機と前記第４超音波送受信機とを結ぶ仮想の第２直線と重ならない位置に配置されている請求項５に記載の超音波風速計。
【請求項７】
第１超音波送受信機と、前記第１超音波送受信機から第１方向に第１距離離れた第２超音波送受信機と、前記第１超音波送受信機から前記第１方向とは異なる方向に前記第１距離よりも短い第２距離離れた第３超音波送受信機とを備える超音波風速計を用いて風速を測定する風速測定方法であって、
前記第１超音波送受信機から送信された超音波を、前記第２超音波送受信機により受信して、当該超音波の送受信結果を用いて第１風速を演算する工程と、
前記第１超音波送受信機から送信された超音波を、前記第３超音波送受信機により受信して、当該超音波の送受信結果を用いて第２風速を演算する工程と、を含み、
前記第１風速と前記第２風速との差が第１条件を満たさない場合に、前記第１風速を出力し、
前記第１風速と前記第２風速との差が第１条件を満たす場合に、前記第２風速を出力する風速測定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波風速計、及び風速測定方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、圧電振動子を備えた送受波器を互いに超音波信号を送受可能に複数配置した超音波式風向風速計が知られている（例えば、特許文献１参照）。この超音波式風向風速計では、送受波器の１つから超音波信号を発信して残りの他の送受波器で受波する動作を、超音波信号を発信する送受波器を順次切り替えて繰り返すことで、全ての送受波器の対の組み合わせについて送受波器の双方向の超音波信号伝搬時間を測定する。
【０００３】
この超音波式風向風速計では、測定された超音波信号伝搬時間から送受波器数ｎについてのｎ・（ｎ－１）／２個の風向風速ベクトルを算出する。この超音波式風向風速計では、算出された風向風速ベクトルのうち、所定の閾値以上に相違する風向値および風速値を除外する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００９－２２９２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来技術に係る超音波式風向風速計では、強風時における風向風速の誤判定の問題は述べられていない。
【０００６】
本開示は、測定精度の向上を図ることが可能な超音波風速計、及び風速測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る超音波風速計は、第１超音波送受信機と、当該第１超音波送受信機から第１方向に第１距離離れた第２超音波送受信機と、第１超音波送受信機から第１方向とは異なる方向に第１距離よりも短い第２距離離れた第３超音波送受信機と、第１超音波送受信機と第２超音波送受信機との間の超音波の送受信結果、及び、第１超音波送受信機と第３超音波送受信機との間の超音波の送受信結果を用いて演算処理を行う制御回路と、を備え、制御回路は、第１超音波送受信機と第２超音波送受信機との間の超音波の送受信結果を用いて第１風速を演算し、第１超音波送受信機と第３超音波送受信機との間の超音波の送受信結果を用いて第２風速を演算し、第１風速と第２風速との差が第１条件を満たさない場合に、第１風速を出力し、第１風速と第２風速との差が第１条件を満たす場合に、第２風速を出力する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示は、測定精度の向上を図ることが可能な超音波風速計、及び風速測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施形態に係る超音波風速計を例示する概略斜視図である。
実施形態に係る超音波風速計を例示する概略断面図である。
反射板及び超音波送受信機の配置の一例を示す平面図である。
複数の超音波送受信機の間のベクトルの一例を示す概略図である。
風速Ｖを示すベクトル、風速ＶのＸ軸成分、及びＹ軸成分の一例を示す図である。
実施形態に係る超音波風速計のハードウェア構成を例示するブロック図である。
図７（ａ）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例示するグラフであり、図７（ｂ）第３観測波及び第４観測波のそれぞれに対応する信号の波形を例示するグラフである。
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例示するグラフである。
実施形態に係る風速測定方法に係る手順を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態に係る超音波風速計について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。また、本明細書において、「上」及び「下」との用語を使用する場合がある。これは、図２に示されている状態における「上」及び「下」であり、Ｚ軸方向において、天板１１が配置されている方を「上」とし、反射板２１が配置されている方を「下」とする。実際の超音波風速計１００の配置はこれに限定されない。
（【００１１】以降は省略されています）

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