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TEMPERATURE MEASURING METHOD USING ULTRASONIC WAVE meetings

Patent code P08P005773
Posted date Apr 4, 2008
Application number P2006-251806
Publication number P2008-070340A
Patent number P4843790
Date of filing Sep 15, 2006
Date of publication of application Mar 27, 2008
Date of registration Oct 21, 2011
Inventor
  • (In Japanese)井原 郁夫
  • (In Japanese)高橋 学
  • (In Japanese)釜親 大輔
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人長岡技術科学大学
Title TEMPERATURE MEASURING METHOD USING ULTRASONIC WAVE meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature measuring method using an ultrasonic wave, capable of measuring the temperature distribution in a medium by propagating the ultrasonic wave in the medium.
SOLUTION: The temperature distribution in a plate material 2 is measured based on the propagation time of the ultrasonic wave propagating in the plate material 2 for a certain distance and known data of the plate material 2. As the known data, data of the speed of the ultrasonic wave to temperature and thermal diffusivity are used. Using the fact that the speed of the ultrasonic wave in the plate material 2 is dependent on the temperature, the temperature distribution in the plate material 2 can be measured based on the known data related to the propagation speed of the ultrasonic wave. The time responsiveness is higher than that by a conventional temperature measuring method.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来、被測定物の表面温度の測定は熱電対などを利用した接触式温度計或いは放射などを利用した放射温度計により測定することができる。



また、媒体に入射された超音波の伝播速度が媒体の温度に依存する温度依存性を利用した超音波による温度測定が知られており、気体や固体材料等の媒体の温度測定方法(例えば特許文献1~3)が提案されている。



ところで、産業界では、高温環境での材料加工プロセスが多数あり、各種材料の温度及びその内部の温度分布を非破壊的に且つインプロセスで測定したいという要望が多数あるが、従来の温度測定方法では、内部の温度を測定できても、その温度分布までは測定することができなかった。
【特許文献1】
特開昭53-124486号公報
【特許文献2】
特開昭57-16874号公報
【特許文献3】
特開2000-234963号公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、超音波を用いて媒体の温度分布を測定する超音波を用いた温度測定方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
媒体の一側面に超音波探触子を配置し、前記媒体の他側面を加熱し、前記媒体中の一定距離を伝播する超音波パルスの伝播時間と前記媒体の既知のデータとから前記媒体中の温度分布を測定する超音波を用いた温度測定方法であって、
前記既知のデータに、前記媒体の温度に対する前記超音波パルスの伝播速度と、前記媒体の温度伝導率とを用い、
前記超音波探触子により前記超音波パルスを前記媒体の一側面から入射すると共に、前記媒体の他側面で反射した超音波パルスの伝播時間を測定し、
前記媒体の初期温度と、前記媒体の前記温度伝導率と、前記加熱後の測定時間とにより定まる前記媒体の温度分布を示す関数T(x,t)を仮定し、
前記加熱前に前記媒体の表面の温度を測定して得られた前記初期温度と、前記媒体の既知の前記温度伝導率と、前記加熱後の測定時間と、測定した前記超音波パルスの前記伝播時間とから、前記既知の前記媒体の温度に対する前記超音波パルスの伝播速度により求める超音波パルスの伝播時間の数式及び前記関数T(x,t)を用いて、前記媒体の他側面温度及び温度分布を算出することを特徴とする超音波を用いた温度測定方法。

【請求項2】
 
前記媒体の表面が一側面であり、前記媒体の一側面の温度を測定して前記初期温度を得ることを特徴とする請求項1記載の超音波を用いた温度測定方法。

【請求項3】
 
前記伝播時間の数式が
【数1】
 


であり、数1において、tLは超音波パルスの伝播時間、V(T)は温度Tの関数で表される媒体の音速であり、この音速V(T)は下記の数2で表され、
【数2】
 


上記数2において、A,Bは、それぞれ媒体固有の定数であり、
前記関数T(x,t)が
【数3】
 


であり、数3において、ηは下記の数4により表され、
【数4】
 


数3及び数4において、Tsは他側面温度、T0は媒体の初期温度、αは温度伝導率(α=λ/ρC:λは媒体の熱伝導率、ρは媒体の密度、Cは媒体の比熱容量)、xは他側面からの距離、tは加熱後の測定時間、uは確率変数であることを特徴とする請求項1又は2記載の超音波を用いた温度測定方法。

【請求項4】
 
前記超音波パルスを一側面から斜めに入射することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の超音波を用いた温度測定方法。

【請求項5】
 
前記超音波パルスの周波数が100kHz以上であることを特徴とする請求項14のいずれか1項に記載の超音波を用いた温度測定方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2006251806thum.jpg
State of application right Registered
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