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圧力波形測定装置及びその測定方法 コモンズ

国内特許コード P110006101
掲載日 2011年12月14日
出願番号 特願2008-091055
公開番号 特開2009-244110
登録番号 特許第4997518号
出願日 平成20年3月31日(2008.3.31)
公開日 平成21年10月22日(2009.10.22)
登録日 平成24年5月25日(2012.5.25)
発明者
  • 菊池 勝浩
  • 高見 創
  • 小澤 智
出願人
  • 公益財団法人鉄道総合技術研究所
発明の名称 圧力波形測定装置及びその測定方法 コモンズ
発明の概要

【課題】管路状空間内を開口端部へ向けて伝搬する平面圧力波の圧力波形測定装置及びその方法を提供する。
【解決手段】該装置は、管路状空間に沿って離間して設けられた複数個の圧力波形測定手段と、圧力波形測定手段によって得られた圧力波形データを管路状空間に沿った基準位置に位相シフトさせて基準位置における、開口端部で反射した反射波を除去した圧力波形を得るデータ処理手段と、からなる。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


高速移動体が周囲を壁面で囲まれた管路状空間内に突入するとこれに沿って圧縮圧力波が伝播する。例えば、高速列車がトンネル内に突入すると、圧縮圧力波がトンネル内を伝播してトンネル出口から外部へ向けて放射される。このとき生じるパルス状の微気圧波は、トンネル出口付近の家屋の戸や窓枠などを振動させ、また衝撃音を伴って生じるため問題となっている。そこで管路状空間内を伝搬する圧力波に関する研究が行われている。



例えば、非特許文献1では、比較的ゆるやかな圧力勾配を有する圧縮圧力波の管路状空間の開口端部からの外部放射について、TVD差分法で数値解析した結果と空力音響理論を用いて解析した結果について述べられている。



ここで管路状空間内を伝搬する圧力波と同空間外部の圧力波との関係については、管路状空間内開口端部での入射圧力波の時間微分と同空間外部の圧力波が比例する低周波遠方場近似の成立する範囲においては線形関係で予測可能である。一方、管路状空間内で連続的に発生する圧力波に関しては実験的に正確なデータは得られていない。

【非特許文献1】日本機械学会論文集B編、第58巻、第546号、1992年、第331頁~第337頁

産業上の利用分野


本発明は、管路状空間内を開口端部へ向けて伝搬する圧力波の波形測定装置及びその測定方法に関し、特に、トンネルなどの管路状空間内を開口端部へ向けて伝搬する平面圧力波の圧力波形測定装置及びその測定方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
管路状空間内を開口端部へ向けて伝搬する平面圧力波の圧力波形測定装置であって、
前記管路状空間に沿って離間して設けられた複数個の圧力波形測定手段と、
前記圧力波形測定手段によって得られた圧力波形データを前記管路状空間に沿った基準位置に位相シフトさせて、前記基準位置における、前記開口端部で反射した反射波を除去した圧力波形を得るデータ処理手段と、からなることを特徴とする圧力波形測定装置。

【請求項2】
前記圧力波形測定手段は、第1圧力波形測定手段及び第2圧力波形測定手段の2個からなることを特徴とする請求項1記載の圧力波形測定装置。

【請求項3】
前記データ処理手段は、前記基準位置を前記第2圧力波形測定手段の位置、前記第1圧力波形測定手段及び前記第2圧力波形測定手段の中間位置、若しくは、前記第1圧力波形測定手段の位置とすることを特徴とする請求項2記載の圧力波形測定装置。

【請求項4】
前記開口端部を原点として前記管路状空間の外側へ向けてx座標を設定したときの前記第1及び第2圧力波形測定手段の位置座標をそれぞれx及びx(x<x<0)、時間tに前記第1及び第2圧力波形測定手段で測定される圧力波形をF(t)及びF(t)、音速をcとしてτを(x-x)/cとすると、
前記データ処理手段は、前記基準位置を前記第2圧力波形測定手段の位置としたときにn=0、前記第1圧力波形測定手段の位置としたときにn=1、前記第1圧力波形測定手段及び前記第2圧力波形測定手段の中間位置としたときにn=1/2、と定義して、
前記開口端部で反射した反射波を除去した前記基準位置における分離波fを
【数式1】


なる関係式からデータ計算処理することを特徴とする請求項3記載の圧力波形測定装置。

【請求項5】
前記圧力波形測定手段は、前記管路状空間に沿って等間隔で離間して配した第1乃至第3圧力波形測定手段の3個からなることを特徴とする請求項1記載の圧力波形測定装置。

【請求項6】
前記開口端部を原点として前記管路状空間の外側へ向けてx座標を設定したときの前記第1、第2及び第3圧力波形測定手段の位置座標をそれぞれx、x及びx(x<x<x<0)、時間tに前記第1及び第2圧力波形測定手段で測定される圧力波形をF(t)、F(t)及びF(t)、音速をcとしてτを(x-x)/cとすると、
前記データ処理手段は、前記基準位置を前記第3圧力波形測定手段の位置として、
前記開口端部で反射した反射波を除去した前記基準位置における分離波fを
【数式2】


なる関係式からデータ計算処理することを特徴とする請求項5記載の圧力波形測定装置。

【請求項7】
管路状空間内を開口端部へ向けて伝搬する平面圧力波の圧力波形測定方法であって、
前記管路状空間に沿って離間して設けられた複数個の圧力波形測定手段によって得られた圧力波形データを前記管路状空間に沿った基準位置に位相シフトさせて、前記基準位置における、前記開口端部で反射した反射波を除去した圧力波形を得るデータ処理ステップを含むことを特徴とする圧力波形測定方法。

【請求項8】
前記圧力波形測定手段は、第1圧力波形測定手段及び第2圧力波形測定手段の2個からなることを特徴とする請求項7記載の圧力波形測定方法。

【請求項9】
前記データ処理ステップは、前記基準位置を前記第2圧力波形測定手段の位置、前記第1圧力波形測定手段及び前記第2圧力波形測定手段の中間位置、若しくは、前記第1圧力波形測定手段の位置とすることを特徴とする請求項8記載の圧力波形測定方法。

【請求項10】
前記開口端部を原点として前記管路状空間の外側へ向けてx座標を設定したときの前記第1及び第2圧力波形測定手段の位置座標をそれぞれx及びx(x<x<0)、時間tに前記第1及び第2圧力波形測定手段で測定される圧力波形をF(t)及びF(t)、音速をcとしてτを(x-x)/cとすると、
前記データ処理ステップは、前記基準位置を前記第2圧力波形測定手段の位置としたときにn=0、前記第1圧力波形測定手段の位置としたときにn=1、前記第1圧力波形測定手段及び前記第2圧力波形測定手段の中間位置としたときにn=1/2と定義して、
前記開口端部で反射した反射波を除去した前記基準位置における分離波fを
【数式3】


なる関係式からデータ計算処理することを特徴とする請求項9記載の圧力波形測定方法。

【請求項11】
前記圧力波形測定手段は、前記管路状空間に沿って等間隔で離間して配した第1乃至第3圧力波形測定手段の3個からなることを特徴とする請求項7記載の圧力波形測定方法。

【請求項12】
前記開口端部を原点として前記管路状空間の外側へ向けてx座標を設定したときの前記第1、第2及び第3圧力波形測定手段の位置座標をそれぞれx、x及びx(x<x<x<0)、時間tに前記第1及び第2圧力波形測定手段で測定される圧力波形をF(t)、F(t)及びF(t)音速をcとしてτを(x-x)/cとすると、
前記データ処理ステップは、前記基準位置を前記第3圧力波形測定手段の位置として、
前記開口端部で反射した反射波を除去した前記基準位置における分離波fを
【数式4】


なる関係式からデータ計算処理することを特徴とする請求項11記載の圧力波形測定方法。
産業区分
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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