(57)【要約】【課題】送信機と受信機の相対位置を精度よく、かつ、容易に特定できるようにする。【解決手段】音波を送信する少なくとも１つ以上の送信機１〜６と、少なくとも１つ以上の受信機７〜１２と、を備える。送信機の数をＳ、受信機の数をＲとしたとき、３×（Ｓ＋Ｒ）≦Ｓ×Ｒの関係を満たしている。また、被測定空間に流体の流れが生じていない状態で、送信機１〜６から受信機７〜１２に至る複数の伝搬経路毎に、送信機１〜６から音波を送信させてから受信機７〜１２により音波が受信されるまでの伝搬時間を計測し、伝搬時間に基づいて複数の送信機と受信機の相対位置を算出する。【選択図】図４
2019138891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定空間の風速分布を計測する風速分布計測装置であって、
前記被測定空間の互いに異なる位置に配置され、音波を送信する少なくとも１つ以上の送信機と、
前記被測定空間の互いに異なる位置に配置され、前記送信機から送信された前記音波を受信する少なくとも１つ以上の受信機と、
前記被測定空間に流体の流れが生じていない状態で、前記送信機から前記受信機に至る複数の伝搬経路毎に、前記送信機から前記音波を送信させてから前記受信機により前記音波が受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間計測部（Ｓ１０４、Ｓ１０６）と、
前記伝搬時間計測部により計測された前記伝搬時間と音速の積により前記複数の伝搬経路毎の経路長を算出する経路長算出部（Ｓ１１０）と、
前記経路長算出部により算出された前記複数の伝搬経路毎の経路長に基づいて前記複数の送信機と前記受信機の相対位置を算出する相対位置算出部（Ｓ１１２）と、
前記相対位置算出部により算出された前記複数の送信機と前記受信機の相対位置を用いて前記被測定空間内を複数の領域に分割した分割領域毎の風速分布を推定する風速分布推定部（Ｓ２００〜Ｓ２１０）と、を備え、
前記送信機の数をＳ、前記受信機の数をＲとしたとき、３×（Ｓ＋Ｒ）≦Ｓ×Ｒの関係を満たしている風速分布計測装置。
【請求項２】
被測定空間の流速分布を計測する流速分布計測装置であって、
前記被測定空間の互いに異なる位置に配置され、音波を送信する少なくとも３つ以上の送信機と、
前記被測定空間に配置され、前記送信機から送信された前記音波を受信する少なくとも１つ以上の受信機と、
前記少なくとも３つ以上の送信機の座標を記憶する記憶部と、
前記被測定空間に流体の流れが生じていない状態で、前記送信機から前記受信機に至る複数の伝搬経路毎に、前記送信機から前記音波を送信させてから前記受信機により前記音波が受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間計測部（Ｓ３０２）と、
前記伝搬時間計測部により計測された前記伝搬時間と音速の積により前記複数の伝搬経路毎の経路長を算出する経路長算出部（Ｓ３０６）と、
前記記憶部に記憶された前記少なくとも３つ以上の送信機の座標と、前記経路長算出部により算出された前記複数の伝搬経路毎の経路長に基づいて前記複数の送信機と前記受信機の相対位置を算出する相対位置算出部（Ｓ３０８）と、
前記相対位置算出部により算出された前記複数の送信機と前記受信機の相対位置を用いて前記被測定空間内を複数の領域に分割した分割領域毎の風速分布を推定する風速分布推定部（Ｓ２００〜Ｓ２１０）と、を備えた風速分布計測装置。
【請求項３】
被測定空間の流速分布を計測する流速分布計測装置であって、
前記被測定空間の互いに異なる位置に配置され、音波を送信する少なくとも１つ以上の送信機と、
前記被測定空間に配置され、前記送信機から送信された前記音波を受信する少なくとも３つ以上の受信機と、
前記少なくとも３つ以上の受信機の座標を記憶する記憶部と、
前記被測定空間に流体の流れが生じていない状態で、前記送信機から前記受信機に至る複数の伝搬経路毎に、前記送信機から前記音波を送信させてから前記受信機により前記音波が受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間計測部（Ｓ３０２）と、
前記伝搬時間計測部により計測された前記伝搬時間と音速の積により前記複数の伝搬経路毎の経路長を算出する経路長算出部（Ｓ３０６）と、
前記記憶部に記憶された前記少なくとも３つ以上の受信機の座標と、前記経路長算出部により算出された前記複数の伝搬経路毎の経路長と、に基づいて前記複数の送信機と前記受信機の相対位置を算出する相対位置算出部（Ｓ３０８）と、
前記相対位置算出部により算出された前記複数の送信機と前記受信機の相対位置を用いて前記被測定空間内を複数の領域に分割した分割領域毎の風速分布を推定する風速分布推定部（Ｓ２００〜Ｓ２１０）と、を備えた風速分布計測装置。
【請求項４】
前記送信機の少なくとも１つは、前記受信機のいずれかと対向配置されており、
前記伝搬時間計測部は、前記受信機と対向配置された前記送信機から送信された音波を前記受信機が受信した時間と、該受信機に反射した音波が前記送信機に反射し、該送信機に反射した音波を前記受信機が再度受信するまでの時間の１／２として前記伝搬時間を計測する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の風速分布計測装置。
【請求項５】
前記伝搬時間計測部は、前記受信機と対向している前記送信機から送信された音波を前記受信機が受信した時間と、前記受信機と対向していない前記送信機から送信された音波を前記受信機が受信した時間との時間差を特定し、前記受信機と対向している前記送信機から送信された音波を前記受信機が受信した時間と前記受信機と対向していない前記送信機から送信された音波を前記受信機が受信した時間との時間差との和に基づいて前記伝搬時間を算出する請求項４に記載の風速分布計測装置。
【請求項６】
車両に搭載され、車室内を被測定空間として被測定空間の風速分布を計測する請求項１ないし５のいずれか１つに記載の風速分布計測装置。
【請求項７】
前記被測定空間内に配置され、前記送信機から送信された前記音波を反射する反射部材（４０）を備えた請求項１ないし６のいずれか１つに記載の風速分布計測装置。
【請求項８】
前記反射部材は、三次元多面体である請求項７に記載の風速分布計測装置。
【請求項９】
前記送信機の向きを変化させる変化機構（５０）を備えた請求項１ないし８のいずれか１つに記載の風速分布計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風速分布計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空間内の温度分布を測定する装置として、特許文献１に記載されたものがある。この装置は、被測定空間の各所にスピーカ、マイクロフォンおよび温度センサを備えたノードを設け、多数の測定対象区間における音波の伝搬時間を測定するとともに、空間内の温度を温度センサを用いて測定する。
【０００３】
そして、各測定対象区間における音波の伝搬時間から空間内の各所を通過する音波の速度を求める連立方程式をたて、各ノードで測定した各所における温度を連立方程式に代入した後に、連立方程式を解いて各所における音速および温度を求めるよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１７３９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように空間内の各所の温度を求める場合、音波を送信する送信機と音波を受信する受信機の位置を精度よく計測する必要がある。特に、車室内のような狭い空間では音波の伝搬時間が短くなるため、空間内の温度分布を精度よく測定するためには、特に送信機と受信機の相対位置を精度よく計測する必要がある。また、送信機や受信機の設置位置を変更した場合、送信機と受信機の設置位置を再度計測する必要がある。
【０００６】
特に、送信機と受信機の数が多くなると、送信機と受信機の相対位置を精度よく計測するのは難しくなるといった問題がある。なお、上記特許文献１には、送信機と受信機の位置が精度よく求められていることが前提となっており、送信機と受信機の位置の計測手法について記載されていない。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みたもので、送信機と受信機の相対位置を精度よく、かつ、容易に特定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、被測定空間の風速分布を計測する風速分布計測装置であって、被測定空間の互いに異なる位置に配置され、音波を送信する少なくとも１つ以上の送信機と、被測定空間の互いに異なる位置に配置され、送信機から送信された音波を受信する少なくとも１つ以上の受信機と、被測定空間に流体の流れが生じていない状態で、送信機から受信機に至る複数の伝搬経路毎に、送信機から音波を送信させてから受信機により音波が受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間計測部（Ｓ１０４、Ｓ１０６）と、伝搬時間計測部により計測された伝搬時間と音速の積により複数の伝搬経路毎の経路長を算出する経路長算出部（Ｓ１１０）と、経路長算出部により算出された複数の伝搬経路毎の経路長に基づいて複数の送信機と受信機の相対位置を算出する相対位置算出部（Ｓ１１２）と、相対位置算出部により算出された複数の送信機と受信機の相対位置を用いて被測定空間内を複数の領域に分割した分割領域毎の風速分布を推定する風速分布推定部（Ｓ２００〜Ｓ２１０）と、を備え、送信機の数をＳ、受信機の数をＲとしたとき、３×（Ｓ＋Ｒ）≦Ｓ×Ｒの関係を満たしている。
【０００９】
上記した構成によれば、音波を送信する少なくとも１つ以上の送信機と、少なくとも１つ以上の受信機と、を備え、送信機の数をＳ、受信機の数をＲとしたとき、３×（Ｓ＋Ｒ）≦Ｓ×Ｒの関係を満たしており、被測定空間に流体の流れが生じていない状態で、送信機から受信機に至る複数の伝搬経路毎に、送信機から音波を送信させてから受信機により音波が受信されるまでの伝搬時間を計測し、計測した伝搬時間と音速の積により複数の伝搬経路毎の経路長を算出し、これらの複数の伝搬経路毎の経路長に基づいて複数の送信機と受信機の相対位置を算出するので、送信機と受信機の相対位置を精度よく、かつ、容易に特定することができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するため、請求項２に記載の発明は、被測定空間の流速分布を計測する流速分布計測装置であって、被測定空間の互いに異なる位置に配置され、音波を送信する少なくとも３つ以上の送信機と、被測定空間に配置され、送信機から送信された音波を受信する少なくとも１つ以上の受信機と、少なくとも３つ以上の送信機の座標を記憶する記憶部と、被測定空間に流体の流れが生じていない状態で、送信機から受信機に至る複数の伝搬経路毎に、送信機から音波を送信させてから受信機により音波が受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間計測部（Ｓ３０２）と、伝搬時間計測部により計測された伝搬時間と音速の積により複数の伝搬経路毎の経路長を算出する経路長算出部（Ｓ３０６）と、記憶部に記憶された少なくとも３つ以上の送信機の座標と、経路長算出部により算出された複数の伝搬経路毎の経路長に基づいて複数の送信機と受信機の相対位置を算出する相対位置算出部（Ｓ３０８）と、相対位置算出部により算出された複数の送信機と受信機の相対位置を用いて被測定空間内を複数の領域に分割した分割領域毎の風速分布を推定する風速分布推定部（Ｓ２００〜Ｓ２１０）と、を備えている。
【００１１】
上記した構成によれば、音波を送信する少なくとも３つ以上の送信機と、少なくとも１つ以上の受信機と、少なくとも３つ以上の送信機の座標を記憶する記憶部と、を備え、送信機から音波を送信させてから受信機により音波が受信されるまでの伝搬時間を計測し、計測した伝搬時間と音速の積により複数の伝搬経路毎の経路長を算出し、記憶部に記憶された少なくとも３つ以上の送信機の座標と、経路長算出部により算出された複数の伝搬経路毎の経路長に基づいて複数の送信機と受信機の相対位置を算出するので、送信機と受信機の相対位置を精度よく、かつ、容易に特定することができる。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、請求項３に記載の発明は、被測定空間の流速分布を計測する流速分布計測装置であって、被測定空間の互いに異なる位置に配置され、音波を送信する少なくとも１つ以上の送信機と、被測定空間に配置され、送信機から送信された音波を受信する少なくとも３つ以上の受信機と、少なくとも３つ以上の受信機の座標を記憶する記憶部と、被測定空間に流体の流れが生じていない状態で、送信機から受信機に至る複数の伝搬経路毎に、送信機から音波を送信させてから受信機により音波が受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間計測部（Ｓ３０２）と、伝搬時間計測部により計測された伝搬時間と音速の積により複数の伝搬経路毎の経路長を算出する経路長算出部（Ｓ３０６）と、記憶部に記憶された少なくとも３つ以上の受信機の座標と、経路長算出部により算出された複数の伝搬経路毎の経路長と、に基づいて複数の送信機と受信機の相対位置を算出する相対位置算出部（Ｓ３０８）と、相対位置算出部により算出された複数の送信機と受信機の相対位置を用いて被測定空間内を複数の領域に分割した分割領域毎の風速分布を推定する風速分布推定部（Ｓ２００〜Ｓ２１０）と、を備えている。
【００１３】
上記した構成によれば、音波を送信する少なくとも１つ以上の送信機と、少なくとも３つ以上の受信機と、少なくとも３つ以上の受信機の座標を記憶する記憶部と、を備え、被測定空間に流体の流れが生じていない状態で、送信機から受信機に至る複数の伝搬経路毎に、送信機から音波を送信させてから受信機により音波が受信されるまでの伝搬時間を計測し、計測した伝搬時間と音速の積により複数の伝搬経路毎の経路長を算出し、記憶部に記憶された少なくとも３つ以上の受信機の座標と、経路長算出部により算出された複数の伝搬経路毎の経路長と、に基づいて複数の送信機と受信機の相対位置を算出するので、送信機と受信機の相対位置を精度よく、かつ、容易に特定することができる。
【００１４】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の風速分布計測装置の構成図である。
【図２】音波の伝搬時間を計測する処理について説明するための図である。
【図３】音波の伝搬時間を計測する処理について説明するための図である。
【図４】第１実施形態の制御装置による座標演算処理のフローチャートである。
【図５】第１実施形態の制御装置による風速分布演算処理のフローチャートである。
【図６】風速分布の求め方について説明するための図である。
【図７】風速分布の求め方について説明するための図である。
【図８】風速分布の求め方について説明するための図である。
【図９】風速分布の求め方について説明するための図である。
【図１０】風速分布の求め方について説明するための図である。
【図１１】風速分布の求め方について説明するための図である。
【図１２】第２実施形態の風速分布計測装置の構成図である。
【図１３】第２実施形態の制御装置による座標演算処理のフローチャートである。
【図１４】第３実施形態の風速分布計測装置の構成図である。
【図１５】第４実施形態の風速分布計測装置の音波の計測方法について説明するための図である。
【図１６】第４実施形態の風速分布計測装置の音波の計測方法について説明するための図である。
【図１７】第５実施形態の風速分布計測装置の構成図である。
【図１８】第５実施形態の風速分布計測装置の音波の計測方法について説明するための図である。
【図１９】第５実施形態の風速分布計測装置の音波の計測方法について説明するための図である。
【図２０】第５実施形態の風速分布計測装置の音波の計測方法における送信波形と受信波形を示した図である。
【図２１】第６実施形態の風速分布計測装置の構成図である。
【図２２】第７実施形態の風速分布計測装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る風速分布計測装置の構成について図１を用いて説明する。風速分布計測装置は、自動車の車室内等の被測定対象空間内の風速分布等を計測するものである。風速分布計測装置は、音波の送受信を行う１２個の送受信機１〜１２と、送受信機１〜１２を制御する制御装置３０を備えている。なお、送受信機１〜１２は、被測定対象空間内に配置されている。ここでは、送受信機１〜６を送信機として使用し、送受信機７〜１２を受信機として使用する。図１中には示してないが、送受信機１〜１２と制御装置３０は不図示の通信線を介して接続されている。
【００１８】
送受信機１の座標（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、送受信機２の座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、送受信機３の座標（ｘ３、ｙ３、ｚ３）、送受信機４の座標（ｘ４、ｙ４、ｚ４）、送受信機５の座標（ｘ５、ｙ５、ｚ５）、送受信機６の座標（ｘ６、ｙ６、ｚ６）は未知数となっている。
【００１９】
また、送受信機７の座標（ｘ７、ｙ７、ｚ７）、送受信機８の座標（ｘ８、ｙ８、ｚ８）、送受信機９の座標（ｘ９、ｙ９、ｚ９）、送受信機１０の座標（ｘ１０、ｙ１０、ｚ１０）、送受信機１１の座標（ｘ１１、ｙ１１、ｚ１１）、送受信機１２の座標（ｘ１２、ｙ１２、ｚ１２）についても未知数となっている。
【００２０】
なお、送信機としての送受信機１〜６の数をＳ、受信機としての送受信機７〜１２の数をＲとしたとき、３×（Ｓ＋Ｒ）≦Ｓ×Ｒの関係を満たしている。
【００２１】
制御装置３０は、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ等を備えたコンピュータとして構成されており、ＣＰＵは、メモリに記憶されたプログラムに従って各種処理を実施する。制御装置３０は、送受信機７〜１２により受信された音波に応じたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータを有し、送受信機７〜１２により受信された音波の波形解析を行うことが可能となっている。なお、制御装置３０のメモリには、作業者の操作部の操作によって送信機としての送受信機１〜６の数Ｓと、受信機としての送受信機７〜１２の数Ｒが記憶されている。
【００２２】
制御装置３０には、被測定対象空間の温度を計測する温度センサ３１が接続されている。温度センサ３１は、被測定対象空間の温度を計測し、この温度を示す信号を制御装置３０に出力する。
【００２３】
制御装置３０は、被測定対象空間内に空気流れが生じてない状況で、送受信機１〜６から音波を順次送信させるとともに、送信された音波を送受信機７〜１２で順次受信させる処理を繰り返し実施して、音波の伝搬時間を計測する処理を実施する。さらに、制御装置３０は、これらの伝搬時間から各送受信機１〜１６と各送受信機７〜１２との間の全経路の経路長Ｌ１〜Ｌ３６を算出するとともに、この算出した経路長Ｌ１〜Ｌ３６を用いて各送受信機１〜１２の相対位置を座標として特定する座標演算処理を実施する。
【００２４】
ここで、音波の伝搬時間を計測する処理について図２〜図３を用いて説明する。
【００２５】
図３（ａ）は、図２に示すように、送信機Ａと受信機Ｂとの経路長がＬ１となっている場合における、送信機Ａから送信された音波を受信機Ｂが受信した直接音の波形と、この直接音が受信機Ｂに反射して、さらに送信機Ａに反射した反射音を受信機Ｂが再度受信した反射音の波形を表している。
【００２６】
このように、受信機Ｂが最初に受信した直接音と、受信機Ｂが再度受信した反射音が観測された場合、受信機Ｂが最初に受信した直接音と、受信機Ｂが再度受信した反射音との時間差は、送信機Ａと受信機Ｂの伝搬時間ｔ１の２倍となる。したがって、受信機Ｂが最初に受信した直接音と、受信機Ｂが再度受信した反射音との時間差の１／２を送信機Ａから受信機Ｂに伝搬する音波の伝搬時間として算出することができる。
【００２７】
例えば、送信機Ａに入力する信号波形と、送信機Ａから送信された音波を受信機Ｂの受信波形に基づいて送信機Ａから受信機Ｂに伝搬する音波の伝搬時間を算出しようとすると、送信機Ａに信号を入力してから送信機Ａから音波が送信されるまでの遅延が問題となる。
【００２８】
しかし、上記したように、受信機Ｂが最初に受信した直接音と、受信機Ｂが再度受信した反射音との時間差の１／２を送信機Ａから受信機Ｂに伝搬する音波の伝搬時間として算出することで、送信機Ａに信号を入力してから送信機Ａから音波が送信されるまでの遅延による影響を受けることなく伝搬時間を算出することができる。
【００２９】
また、図３（ｂ）は、図２に示すように、送信機Ａと受信機Ｃとの経路長がＬ１よりも長いＬ２となっている場合における、送信機Ａから送信された音波を受信機Ｃが受信した直接音の波形を表している。
【００３０】
ここで、受信機Ｃが最初に受信した直接音は観測されたものの、この直接音が受信機Ｃに反射して、さらに送信機Ａに反射した反射音が観測されなかったものとする。この場合、予め特定した送信機Ａから受信機Ｂに伝搬する音波の伝搬時間ｔ１を用いて送信機Ａから受信機Ｃに伝搬する音波の伝搬時間ｔ２を求める。
【００３１】
具体的には、図３（ｂ）に示すように、送信機Ａからの音波を受信機Ｂが受信した直接音の出力波形と反射音を受信した受信機Ｂの出力波形との相互相関により送信機Ａからの音波を受信機Ｂが受信した時間と受信機Ｃが受信した時間の時間差を伝搬時間ｔ２として特定する。そして、この伝搬時間ｔ２に予め特定した送信機Ａから受信機Ｂに伝搬する音波の伝搬時間ｔ１を加算して送信機Ａから受信機Ｃに伝搬する音波の伝搬時間ｔ１＋ｔ２を算出する。
【００３２】
このようにすることで、受信機Ｃが送信機Ａに反射した反射音を観測できない場合でも、送信機Ａに信号を入力してから送信機Ａから音波が送信されるまでの遅延による影響を受けることなく伝搬時間ｔ１＋ｔ２を算出することができる。
【００３３】
制御装置３０は、被測定対象空間内に空気流れが生じてない状況で、各送受信機１〜１２の相対位置として座標を演算する座標演算処理を実施する。
【００３４】
図４は、制御装置３０による座標演算処理のフローチャートである。制御装置３０は、被測定対象空間内に空気流れが生じてない状況で、図２に示す処理を実施する。ここからは、送受信機１〜１２を送受信機として使用する。
【００３５】
まず、制御装置３０は、Ｓ１００にて、送信機として使用される送受信機１〜６の１つから音波を出力させる。ここでは、制御装置３０は、送受信機１に音波を出力するよう指示する。
【００３６】
次に、制御装置３０は、Ｓ１０２にて、送信機からの直接音と、この直接音が受信機に反射して再び送信機で反射した反射音が観測されたか否かを判定する。ここで、送受信機１からの直接音と、この直接音が送受信機７に反射して再び送受信機１で反射した反射音が受信機７により観測された場合、制御装置３０は、Ｓ１０４にて、送受信機７が最初に受信した直接音と、送受信機７が再度受信した反射音との時間差の１／２を送受信機１と送受信機７との間の経路の伝搬時間として算出し、算出した伝搬時間をメモリに記憶させる。
【００３７】
次に、制御装置３０は、Ｓ１０８にて、全ての経路の伝搬時間を計測したか否かを判定する。ここで、全ての経路の伝搬時間の計測が完了してない場合、Ｓ１００に戻り、未計測の経路についての伝搬時間の計測を実施する。具体的には、送受信機１と送受信機７の間の経路以外の１つの経路についての伝搬時間の計測を実施する。
【００３８】
なお、Ｓ１０２にて、送信機としての送受信機１〜６からの直接音が受信機としての送受信機７〜１２に反射して再び送受信機１〜６で反射した反射音が観測されないと判定された場合、制御装置３０は、Ｓ１０６にて、図３（ｂ）に示したように、直接音の波形と反射音を受信した送受信機７〜１２の波形を比較して差分時間を求め、この差分時間から伝搬時間を算出する。
【００３９】
ここで、例えば、送受信機７が反射音を受信して、予め送受信機１と送受信機７の間の伝搬時間ｔ１が特定されており、送受信機８が送受信機１からの音波を観測したものとする。
【００４０】
この場合、送受信機１からの音波を送受信機８が受信した直接音の出力波形と反射音を受信した送受信機７の出力波形との相互相関により送受信機１からの音波を送受信機７が受信した時間と送受信機８が受信した時間の時間差を伝搬時間ｔ２として特定し、この伝搬時間ｔ２に予め特定した送受信機１と送受信機７の間の伝搬時間ｔ１を加算して送受信機１から送受信機８に伝搬する音波の伝搬時間ｔ１＋ｔ２を算出する。
【００４１】
このようにして３６の全ての経路についての伝搬時間の計測が実施されると、制御装置３０は、Ｓ１１０にて、経路毎に、伝搬時間と音速から全経路の経路長を算出する。ここで、温度をＴ（℃）とすると、音速ｃは、ｃ＝３３１．５＋０．６Ｔとして表すことができる。伝搬時間ｔ１、ｔ１＋ｔ２に音速ｃを乗算することにより経路長を算出することができる。
【００４２】
次に、制御装置３０は、Ｓ１１２にて、各送受信機１〜１２の座標（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、（ｘ２、ｙ２、ｚ２）・・（ｘ１２、ｙ１２、ｚ１２）を算出する。具体的には、数式１を用いて各座標を算出する。
【００４３】
【数１】
2019138891.tif 000003
【００４４】
ここで、本流速分布計測装置は、送信機の数をＳ、受信機の数をＲとしたとき、３×（Ｓ＋Ｒ）≦Ｓ×Ｒの関係を満たしている。すなわち、ｘ座標、ｙ座標、ｚ座標の３つの未知数に送信機と受信機の数の合計を乗算した値が、伝搬経路の数であるＳ×Ｒ以下であれば、送信機と受信機の各座標を算出することが可能である。
【００４５】
本実施形態では、座標の未知数が３６であり、伝搬経路の数が３６であり、伝搬経路の数が未知数と同じになるため、座標の未知数を算出することが可能である。制御装置３０は、各座標を算出すると、算出した各座標をメモリに記憶させ、本処理を終了する。
【００４６】
次に、風速の計測について説明する。ここでは、送受信機１と送受信機７との経路長がＬ１となっており、送受信機１側から送受信機７側に風速ｖの風が吹いている場合の風速を計測する例を示す。
【００４７】
まず、送受信機１から送受信機７に向けて音速ｃの音波を送信する。このときの音波の伝搬時間をｔ１とすると、伝搬時間ｔ１、音速ｃ、風速ｖ、経路長Ｌ１の関係は、数式２のように表すことができる。
【００４８】
【数２】
2019138891.tif 000004
【００４９】
次に、送受信機７から送受信機１に向けて音速ｃの音波を送信する。このときの音波の伝搬時間をｔ２とすると、伝搬時間ｔ２、音速ｃ、風速ｖ、経路長Ｌ１の関係は、数式３のように表すことができる。
【００５０】
【数３】
2019138891.tif 000005
【００５１】
数式２〜数式３から音速ｃを消去すると、数式４の関係が成立する。
【００５２】
【数４】
2019138891.tif 000006
【００５３】
このように、伝搬時間ｔ１、ｔ２および経路長Ｌ１から風速ｖを算出することができる。
【００５４】
次に、制御装置３０による風速分布演算処理について図５に示すフローチャートを用いて説明する。ここでは、ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）法を用いて、図６に示すような領域Ａ〜領域Ｄにおける風速分布を演算する。ここで、領域Ａ〜領域Ｄから成る領域を囲むように送受信機１〜８が設置されている。
【００５５】
まず、制御装置３０は、Ｓ２００にて、伝搬経路の双方向の平均風速を算出する。具体的には、図７に示すように、まず、送受信機１から送信した音波を送受信機６が受信したときの伝搬時間と、送受信機６から送信した音波を送受信機１が受信したときの伝搬時間を計測し、各伝搬時間から送受信機１と送受信機６の間の平均風速Ｖｍを算出する。
【００５６】
同様に、送受信機２から送信した音波を送受信機５が受信したときの伝搬時間と、送受信機５から送信した音波を送受信機２が受信したときの伝搬時間計測し、各伝搬時間から送受信機２と送受信機５の間の平均風速Ｖｍを算出する。
【００５７】
同様に、送受信機３から送信した音波を送受信機８が受信したときの伝搬時間と、送受信機８から送信した音波を送受信機３が受信したときの伝搬時間を計測し、各伝搬時間から送受信機３と送受信機８の間の平均風速Ｖｍを算出する。
【００５８】
同様に、送受信機４から送信した音波を送受信機７が受信したときの伝搬時間と、送受信機７から送信した音波を送受信機４が受信したときの伝搬時間を計測し、各伝搬時間から送受信機４と送受信機７の間の平均風速Ｖｍを算出する。
【００５９】
図７に示す例では、送受信機１と送受信機６の間の平均風速Ｖｍは、２（ｍ／ｓ）、送受信機２と送受信機３の間の平均風速Ｖｍは、３（ｍ／ｓ）となっている。また、送受信機３と送受信機８の間の平均風速Ｖｍは、１．５（ｍ／ｓ）、送受信機４と送受信機７の間の平均風速Ｖｍは、３．５（ｍ／ｓ）となっている。
【００６０】
次に、制御装置３０は、Ｓ２０２にて、各領域Ａ〜Ｄに対して風速分布を推定し、推定平均風速Ｖｃを算出する。ここでは、図８に示すように、初期値として各領域Ａ〜Ｄの風速分布をそれぞれ１（ｍ／ｓ）とする。この場合、送受信機１と送受信機６の間の推定平均風速Ｖｃ、送受信機２と送受信機３の間の推定平均風速Ｖｃ、送受信機３と送受信機８の間の推定平均風速Ｖｃおよび送受信機４と送受信機７の間の推定平均風速Ｖｍは、それぞれ１（ｍ／ｓ）となる。
【００６１】
次に、制御装置３０は、Ｓ２０４にて、図７に示した平均風速Ｖｍと図８に示した推定平均風速Ｖｍとの差εを算出する。図９に示すように、送受信機１と送受信機６の間の平均風速Ｖｍと推定平均風速Ｖｃとの差εは、１（ｍ／ｓ）として算出される。また、送受信機２と送受信機５の間の平均風速Ｖｍと推定平均風速Ｖｃとの差εは、２（ｍ／ｓ）として算出される。また、送受信機３と送受信機８の間の平均風速Ｖｍと推定平均風速Ｖｃとの差εは、０．５（ｍ／ｓ）として算出される。また、送受信機１と送受信機６の間の平均風速Ｖｍと推定平均風速Ｖｃとの差εは、２．５（ｍ／ｓ）として算出される。
【００６２】
次に、制御装置３０は、Ｓ２０６にて、平均風速Ｖｍと推定平均風速Ｖｃとの差εが小さくなるように、各領域Ａ〜Ｄの風速分布を再設定する。ここでは、図１０に示すように、領域Ａの風速分布を１．２（ｍ／ｓ）、領域Ｂの風速分布を１．６（ｍ／ｓ）、領域Ｃの風速分布を１．４（ｍ／ｓ）、領域Ｄの風速分布を１．８（ｍ／ｓ）に再設定する。
【００６３】
次に、制御装置３０は、Ｓ２０８にて、風速分布が収束したか否かを判定する。ここで、風速分布が収束していない場合、Ｓ２０４へ戻り、Ｓ２０４〜Ｓ２０６の処理を繰り返し実施する。
【００６４】
また、図１１に示すように、領域Ａの風速分布が１（ｍ／ｓ）、領域Ｂの風速分布が３（ｍ／ｓ）、領域Ｃの風速分布が２（ｍ／ｓ）、領域Ｄの風速分布が４（ｍ／ｓ）となり、各領域Ａ〜Ｄの風速分布が収束すると、Ｓ２０８の判定はＹＥＳとなり、次に、制御装置３０は、Ｓ２１０にて、風速分布をメモリに記憶させるとともにディスプレイに表示させ、本処理を終了する。
【００６５】
なお、ここでは、４つの領域Ａ〜Ｄについて領域毎の風速分布を算出する例を示したが、送受信機１〜１２の数をより多くすることで、３次元空間における複数の空間毎の風速分布を算出することもできる。
【００６６】
以上、説明したように、風速分布計測装置は、被測定空間の互いに異なる位置に配置され、音波を送信する少なくとも１つ以上の送信機と、被測定空間の互いに異なる位置に配置され、送信機から送信された音波を受信する少なくとも１つ以上の受信機と、を備えている。また、送信機の数をＳ、受信機の数をＲとしたとき、３×（Ｓ＋Ｒ）≦Ｓ×Ｒの関係を満たしている。また、被測定空間に流体の流れが生じていない状態で、送信機から受信機に至る複数の伝搬経路毎に、送信機から音波を送信させてから受信機により音波が受信されるまでの伝搬時間を計測し、計測した伝搬時間と音速の積により複数の伝搬経路毎の経路長を算出し、これらの複数の伝搬経路毎の経路長に基づいて複数の送信機と受信機の相対位置を算出するので、送信機と受信機の相対位置を精度よく、かつ、容易に特定することができる。
【００６７】
また、送信機の少なくとも１つは、受信機のいずれかと対向配置されており、制御装置３０は、受信機と対向配置された送信機から送信された音波を受信機が受信した時間と、該受信機に反射した音波が送信機に反射し、該送信機に反射した音波を受信機が再度受信するまでの時間の１／２として伝搬時間を計測する。
【００６８】
したがって、送信機に信号を入力してから送信機から音波が送信されるまでの遅延による影響を受けることなく伝搬時間を算出することができる。
【００６９】
また、制御装置３０は、受信機と対向している送信機から送信された音波を受信機が受信した時間と、受信機と対向していない送信機から送信された音波を受信機が受信した時間との時間差を特定し、受信機と対向している送信機から送信された音波を受信機が受信した時間と受信機と対向していない送信機から送信された音波を受信機が受信した時間との時間差との和に基づいて伝搬時間を算出する。
【００７０】
したがって、受信機と対向配置された送信機から送信された音波を受信機が受信した時間と、該受信機に反射した音波が送信機に反射し、該送信機に反射した音波を受信機が再度受信するまでの時間を計測できない場合でも、送信機に信号を入力してから送信機から音波が送信されるまでの遅延による影響を受けることなく伝搬時間を算出することができる。
【００７１】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る風速分布計測装置について図１２〜図１３を用いて説明する。上記第１実施形態の風速分布計測装置は、複数の送受信機の各座標が未知数となっており、音波の送受信によって計測した伝搬時間と音速を用いて各経路の長さを算出し、この各経路の長さを用いて複数の送受信機の各座標を算出するようにした。
【００７２】
これに対し、本実施形態の風速分布計測装置は、３つの送受信機１〜３の座標が既知となっており、音波の送受信によって３つ目以降の送受信機４の座標を算出する。
【００７３】
本実施形態の風速分布計測装置は、図１２に示すように、座標が既知となっている３つの送受信機１〜３と、座標が未知である１つの送受信機４と、各送受信機１〜３を制御する制御装置３０を備えている。ここでは、送受信機１〜３を送信機として使用し、送受信機４を受信機として使用する。
【００７４】
制御装置３０は、被測定対象空間内に空気流れが生じてない状況で、送受信機１〜３から音波を順次送信させるとともに、送信された音波を送受信機４に順次受信させる処理を繰り返し実施して、音波の伝搬時間を計測する処理を実施する。さらに、制御装置３０は、これらの伝搬時間から各送受信機１〜３と各送受信機４との間の３つの経路の経路長Ｌ１〜Ｌ３を算出するとともに、この算出した経路長Ｌ１〜Ｌ３を用いて座標が未知である送受信機４の相対位置を座標として特定する座標演算処理を実施する。
【００７５】
次に、本実施形態の制御装置３０による座標演算処理について図１３を用いて説明する。制御装置３０は、被測定対象空間内に空気流れが生じてない状況で、図１３に示す処理を実施する。
【００７６】
まず、制御装置３０は、Ｓ３００にて、送信機として使用される送受信機１〜３の１つから音波を出力させる。ここでは、制御装置３０は、送受信機１に音波を出力するよう指示する。
【００７７】
次に、制御装置３０は、Ｓ３０２にて、送受信機１から音波が送信されてからこの音波が送受信機４により受信されるまでの伝搬時間を計測し、計測した伝搬時間をメモリに記憶させる。
【００７８】
次に、制御装置３０は、Ｓ３０４にて、全ての経路の伝搬時間を計測したか否かを判定する。ここで、全ての経路の伝搬時間の計測が完了してない場合、Ｓ３００に戻り、未計測の経路についての伝搬時間の計測を実施する。具体的には、送受信機１と送受信機４の間の経路以外の１つの経路についての伝搬時間の計測を実施する。
【００７９】
このようにして全ての経路についての伝搬時間の計測が実施されると、制御装置３０は、Ｓ３０６にて、経路毎に、伝搬時間と音速から全経路の経路長を算出する。ここで、温度をＴ（℃）とすると、音速ｃは、ｃ＝３３１．５＋０．６Ｔとして表すことができる。伝搬時間ｔに音速ｃを乗算することにより経路長を算出することができる。
【００８０】
次に、制御装置３０は、Ｓ３０８にて、各送受信機４の座標（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。具体的には、数式５を用いて各座標を算出する。
【００８１】
【数５】
2019138891.tif 000007
【００８２】
上記したように、座標の未知数が３つであり、伝搬経路の数が３であり、伝搬経路の数が未知数と同じになるため、座標の未知数を算出することが可能である。制御装置３０は、各座標を算出すると、算出した各座標をメモリに記憶させ、本処理を終了する。
【００８３】
ここでは、３つの送受信機の座標が既知となっており、音波の送受信によって４つ目の送受信機４の座標を算出するようにしたが、同様の処理を行って、５つ目以降の送受信機４の座標を算出することもできる。
【００８４】
本実施形態では、上記第１実施形態と同様に、合計９個の送受信機の座標を算出する。そして、制御装置３０は、座標が特定された合計１２個の送受信機１〜１２の座標を用いて、上記第１実施形態と同様に風速分布演算処理を実施する。なお、風速分布演算処理の詳細については、上記第１実施形態と同様であるので、その詳細についての説明は省略する。
【００８５】
以上、説明したように、流速分布計測装置は、音波を送信する少なくとも３つ以上の送信機と、少なくとも１つ以上の受信機と、少なくとも３つ以上の送信機の座標を記憶する記憶部と、を備えている。そして、被測定空間に流体の流れが生じていない状態で、送信機から受信機に至る複数の伝搬経路毎に、送信機から音波を送信させてから受信機により音波が受信されるまでの伝搬時間を計測し、計測した伝搬時間と音速の積により複数の伝搬経路毎の経路長を算出し、記憶部に記憶された少なくとも３つ以上の送信機の座標と、経路長算出部により算出された複数の伝搬経路毎の経路長に基づいて複数の送信機と受信機の相対位置を算出するので、送信機と受信機の相対位置を精度よく、かつ、容易に特定することができる。
【００８６】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る風速分布計測装置の構成について図１４を用いて説明する。本実施形態の風速分布計測装置は、３つの送受信機１〜３の座標が既知となっており、１つの送受信機４の座標が未知となっており、音波の送受信によって未知となっている１つの送受信機４の座標を算出する。
【００８７】
本実施形態の風速分布計測装置は、座標が既知となっている３つの送受信機１〜３と、座標が未知である１つの送受信機４と、各送受信機１〜３を制御する制御装置３０を備えている。ここでは、送受信機１〜３を受信機として使用し、送受信機４を送信機として使用する。
【００８８】
制御装置３０は、被測定対象空間内に空気流れが生じてない状況で、送受信機４から音波を順次送信させるとともに、送信された音波を送受信機１〜３に順次受信させる処理を繰り返し実施して、音波の伝搬時間を計測する処理を実施する。なお、本実施形態の制御装置３０による座標演算処理のフローチャートは、図１３に示したものと同じである。
【００８９】
制御装置３０は、Ｓ３００にて、送信機として使用される送受信機１から音波を出力させ、Ｓ３０２にて、送受信機１から音波が送信されてからこの音波が送受信機４により受信されるまでの伝搬時間を計測し、計測した伝搬時間をメモリに記憶させる。
【００９０】
そして、全ての経路Ｌ１〜Ｌ３についての伝搬時間の計測が実施されると、制御装置３０は、Ｓ３０６にて、経路毎に、伝搬時間と音速から全経路の経路長を算出する。ここで、温度をＴ（℃）とすると、音速ｃは、ｃ＝３３１．５＋０．６Ｔとして表すことができる。伝搬時間ｔに音速ｃを乗算することにより経路長を算出することができる。
【００９１】
次に、制御装置３０は、各送受信機４の座標（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。具体的には、数式５を用いて各座標を算出する。
【００９２】
上記したように、座標の未知数が３つであり、伝搬経路の数が３であり、伝搬経路の数が未知数と同じになるため、座標の未知数を算出することが可能である。
【００９３】
ここでは、３つの送受信機の座標が既知となっており、音波の送受信によって４つ目の送受信機４の座標を算出するようにしたが、同様の処理を行って、５つ目以降の送受信機４の座標を算出することもできる。
【００９４】
本実施形態では、上記第１実施形態と同様に、合計９個の送受信機の座標を算出する。そして、制御装置３０は、座標が特定された合計１２個の送受信機１〜１２の座標を用いて、上記第１実施形態と同様に風速分布演算処理を実施する。なお、風速分布演算処理の詳細については、上記第１実施形態と同様であるので、その詳細についての説明は省略する。
【００９５】
以上、説明したように、流速分布計測装置は、音波を送信する少なくとも１つ以上の送信機と、少なくとも３つ以上の受信機と、少なくとも３つ以上の受信機の座標を記憶する記憶部と、を備えている。そして、被測定空間に流体の流れが生じていない状態で、送信機から受信機に至る複数の伝搬経路毎に、送信機から音波を送信させてから受信機により音波が受信されるまでの伝搬時間を計測、計測した伝搬時間と音速の積により複数の伝搬経路毎の経路長を算出し、記憶部に記憶された少なくとも３つ以上の受信機の座標と、経路長算出部により算出された複数の伝搬経路毎の経路長と、に基づいて複数の送信機と受信機の相対位置を算出するので、送信機と受信機の相対位置を精度よく、かつ、容易に特定することができる。
【００９６】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る風速分布計測装置の伝搬時間の計測方法について図１５〜図１６を用いて説明する。図１５は、送信機への入力信号波形と受信機から出力される出力信号波形を表している。
【００９７】
本実施形態の制御装置３０は、送信機への入力信号波形と受信機から出力される出力信号波形の相互相関から伝搬時間を計測する。この際、受信機から出力される出力信号波形の振幅が不安定な領域で送信機への入力信号波形との比較を行うと、伝搬時間を正確に計測することができない。このため、本実施形態の制御装置３０は、振幅が安定している領域で送信機への入力信号波形との比較を行う。具体的には、図１５に示すように、目印となる波形（例えば、最も振幅の大きなピーク）で送信機への入力信号波形と受信機から出力される出力信号波形の比較を行い、伝搬時間を求める。
【００９８】
また、本実施形態の制御装置３０は、図１６に示すように、振幅が安定した領域の両波形を比較して伝搬時間の候補を求め、目印となる波形から求めた伝搬時間を近くの候補の値に補正する。これにより、伝搬時間に含まれる誤差が低減され、伝搬時間を精度良く計測することが可能となる。
【００９９】
（第５実施形態）
第５実施形態に係る風速分布計測装置の構成について図１７〜図２０を用いて説明する。本実施形態の風速分布計測装置は、上記第１実施形態の風速分布計測装置と比較して、さらに、被測定空間内に、送信機から送信された音波を反射する反射部材４０を備えている点が異なる。本実施形態の反射部材４０は板状を成している。
【０１００】
風速分布計測装置は、送信機としての送受信機１０１〜１１６、受信機としての送受信機１１７〜１２１、反射部材４０、温度センサ３１、計測部３２および制御装置３０を備えている。図１７中には示してないが、送信機１０１〜１１６、受信機１１７〜１２１および計測部３２は不図示の通信線を介して接続されている。
【０１０１】
計測部３２は、制御装置３０、送信機としての送受信機１０１〜１１６および受信機としての送受信機１１７〜１２１の間の信号処理を行う。
【０１０２】
制御装置３０は、被測定対象空間内に空気流れが生じてない状況で、送受信機１０１〜１１６から音波を順次送信させるとともに、送信された音波を送受信機１１７〜１３２で順次受信させる処理を繰り返し実施して、音波の伝搬時間を計測する処理を実施する。
【０１０３】
ここで、送受信機１から送信された音波が反射部材４０に反射して、この反射した音波が送受信機１３２と送受信機１２５で受信される。この場合、反射部材４０が設けられていない場合と比較して、新たに２つの伝搬経路を伝搬する音波の伝搬時間を計測することが可能となる。
【０１０４】
図２０には、図１８に示すように送信機Ｘから受信機Ｙに向けて送信された送信波形と、この音波が反射部材４０に反射した反射波を受信機Ｚが受信した場合の受信機Ｚの受信波形と、図１９に示すように、反射部材４０が設けられておらず、受信機Ｚが送信機Ｘから送信された音波を受信されない場合の受信機Ｚの電圧波形が示されている。
【０１０５】
反射部材４０を設けることにより、本来、送信機Ｘから受信機Ｙに向けて送信された音波を受信することのできない受信機Ｚであっても、送信機Ｘから送信された音波を受信することが可能となる。
【０１０６】
このように、被測定対象空間内に空気流れが生じてない状況で、送受信機１０１〜１１６から音波を順次送信させるとともに、送信された音波を送受信機１１７〜１３２で順次受信させる処理を繰り返し実施して、音波の伝搬時間を計測する処理を実施する。さらに、制御装置３０は、これらの伝搬時間から各送受信機１０１〜１３２の相対位置を座標として特定する座標演算処理を実施する。さらに、制御装置３０は、図５に示す風速分布演算処理を実施して、複数の領域について領域毎の風速分布を算出する。
【０１０７】
上記した反射部材４０を多数設けることにより、より多くの伝搬経路を伝搬する音波の伝搬時間を計測することが可能となり、被測定対象空間内をより多くの領域に分割して風速分布の計測を行うことが可能となる。
【０１０８】
なお、本実施形態では、上記第１実施形態の風速分布計測装置に対し、さらに、送信機から送信された音波を反射する反射部材４０を備えた例を示したが、上記第２〜第４実施形態の風速分布計測装置についても、さらに、送信機から送信された音波を反射する反射部材４０を備えることもできる。
【０１０９】
（第６実施形態）
第６実施形態に係る風速分布計測装置の構成について図２１を用いて説明する。上記第５実施形態の反射部材４０は板状を成しているが、本実施形態の反射部材４０は円錐形状を成している。このため、図２１に示すように、送信機１から送信された音波は、円錐形状を成す反射部材４０に反射して受信機１１７と受信機１１８の両方で受信される。
【０１１０】
したがって、送信機１から反射部材４０に反射して複数の受信機１１７、１１８に至る伝搬経路の音波の伝搬時間を同時に計測することが可能である。具体的には、送信機１０１から反射部材４０に反射して受信機１１７に至る伝搬経路と送信機１０１から反射部材４０に反射して受信機１１８に至る伝搬経路の音波の伝搬時間を同時に計測することが可能である。
【０１１１】
なお、本実施形態では、反射部材４０が円錐形状を成しているが、球体、角錐など、三次元多面体として構成することもできる。
【０１１２】
（第７実施形態）
第７実施形態に係る風速分布計測装置の構成について図２２を用いて説明する。本実施形態の風速分布計測装置は送信機の向きを変化させる変化機構５０を備えている。
【０１１３】
変化機構５０は、制御装置３０と通信線を介して接続されており、制御装置３０からの指示に応じて送信機の向きを変化させる。
【０１１４】
例えば、受信機１１７および受信機１１９が送信機１０１の受信範囲外に配置されており、送信機１から送信された音波を受信機１１７および受信機１１９が受信できない場合でも、変化機構５０を介して送信機１０１の向きを受信機１１７側に変化させたり、送信機１の向きを受信機１１９側に変化させることで、受信機１１７および受信機１１９が送信機１０１から送信された音波を受信できるようになり、被測定対象空間内をより多くの領域に分割して風速分布の計測を行うことが可能となる。
【０１１５】
（他の実施形態）
（１）上記第１実施形態では、Ｓ１０４、Ｓ１０６に示したように、送信機から送信された音波を受信機が受信した直接音の波形と、受信機に反射して送信機で反射した反射音を受信機が再度受信した反射音の波形と、に基づいて音波の伝搬時間を算出した。これに対し、上記第２〜第３実施形態においても、Ｓ１０４、Ｓ１０６に示したように、送信機から送信された音波を受信機が受信した直接音の波形と、受信機に反射して送信機で反射した反射音を受信機が再度受信した反射音の波形と、に基づいて音波の伝搬時間を算出してもよい。
【０１１６】
（２）上記各実施形態では、各送受信機から音波を送信する例を示したが、各送受信機から超音波を送信するよう構成することもできる。
【０１１７】
（３）上記各実施形態では、ＣＴ法を用いて、各領域における風速分布を演算するようにしたが、ＣＴ法以外の手法を用いて各領域における風速分布を演算するようにしてもよい。
【０１１８】
（４）上記第１実施形態では、送信機としての送信機１〜６の数をＳ＝６、受信機としての送受信機７〜１２の数をＲ＝６とし、３×（Ｓ＋Ｒ）≦Ｓ×Ｒの関係を満たすよう構成した。これに対し、例えば、送信機としての送信機の数をＳ＝８、受信機としての送受信機の数をＲ＝５とした場合でも、３×（Ｓ＋Ｒ）≦Ｓ×Ｒの関係を満たし、送信機と受信機の各座標を算出することが可能である。
【０１１９】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
【０１２０】
（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、風速分布計測装置は、被測定空間の互いに異なる位置に配置され、音波を送信する少なくとも１つ以上の送信機を備えている。また、被測定空間の互いに異なる位置に配置され、送信機から送信された音波を受信する少なくとも１つ以上の受信機を備えている。また、被測定空間に流体の流れが生じていない状態で、送信機から受信機に至る複数の伝搬経路毎に、送信機から音波を送信させてから受信機により音波が受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間計測部を備えている。また、伝搬時間計測部により計測された伝搬時間と音速の積により複数の伝搬経路毎の経路長を算出する経路長算出部を備えている。また、経路長算出部により算出された複数の伝搬経路毎の経路長に基づいて複数の送信機と受信機の相対位置を算出する相対位置算出部を備えている。また、相対位置算出部により算出された複数の送信機と受信機の相対位置を用いて被測定空間内を複数の領域に分割した分割領域毎の風速分布を推定する風速分布推定部を備えている。また、送信機の数をＳ、受信機の数をＲとしたとき、３×（Ｓ＋Ｒ）≦Ｓ×Ｒの関係を満たしている。
【０１２１】
また、第２の観点によれば、流速分布計測装置は、被測定空間の互いに異なる位置に配置され、音波を送信する少なくとも３つ以上の送信機を備えている。また、被測定空間に配置され、送信機から送信された音波を受信する少なくとも１つ以上の受信機を備えている。また、少なくとも３つ以上の送信機の座標を記憶する記憶部と、被測定空間に流体の流れが生じていない状態で、送信機から受信機に至る複数の伝搬経路毎に、送信機から音波を送信させてから受信機により音波が受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間計測部を備えている。また、伝搬時間計測部により計測された伝搬時間と音速の積により複数の伝搬経路毎の経路長を算出する経路長算出部を備えている。また、記憶部に記憶された少なくとも３つ以上の送信機の座標と、経路長算出部により算出された複数の伝搬経路毎の経路長に基づいて複数の送信機と受信機の相対位置を算出する相対位置算出部を備えている。また、相対位置算出部により算出された複数の送信機と受信機の相対位置を用いて被測定空間内を複数の領域に分割した分割領域毎の風速分布を推定する風速分布推定部を備えている。
【０１２２】
また、第３の観点によれば、被測定空間の流速分布を計測する流速分布計測装置であって、被測定空間の互いに異なる位置に配置され、音波を送信する少なくとも１つ以上の送信機を備えている。また、被測定空間に配置され、送信機から送信された音波を受信する少なくとも３つ以上の受信機を備えている。また、少なくとも３つ以上の受信機の座標を記憶する記憶部を備えている。また、被測定空間に流体の流れが生じていない状態で、送信機から受信機に至る複数の伝搬経路毎に、送信機から音波を送信させてから受信機により音波が受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間計測部を備えている。また、伝搬時間計測部により計測された伝搬時間と音速の積により複数の伝搬経路毎の経路長を算出する経路長算出部を備えている。また、記憶部に記憶された少なくとも３つ以上の受信機の座標と、経路長算出部により算出された複数の伝搬経路毎の経路長と、に基づいて複数の送信機と受信機の相対位置を算出する相対位置算出部を備えている。また、相対位置算出部により算出された複数の送信機と受信機の相対位置を用いて被測定空間内を複数の領域に分割した分割領域毎の風速分布を推定する風速分布推定部を備えている。
【０１２３】
また、第４の観点によれば、送信機の少なくとも１つは、受信機のいずれかと対向配置されている。また、伝搬時間計測部は、受信機と対向配置された送信機から送信された音波を受信機が受信した時間と、該受信機に反射した音波が送信機に反射し、該送信機に反射した音波を受信機が再度受信するまでの時間の１／２として伝搬時間を計測する。
【０１２４】
したがって、送信機に信号を入力してから送信機から音波が送信されるまでの遅延による影響を受けることなく伝搬時間を算出することができる。
【０１２５】
また、第５の観点によれば、伝搬時間計測部は、受信機と対向している送信機から送信された音波を受信機が受信した時間と、受信機と対向していない送信機から送信された音波を受信機が受信した時間との時間差を特定し、受信機と対向している送信機から送信された音波を受信機が受信した時間と受信機と対向していない送信機から送信された音波を受信機が受信した時間との時間差との和に基づいて伝搬時間を算出する。
【０１２６】
したがって、受信機と対向配置された送信機から送信された音波を受信機が受信した時間と、該受信機に反射した音波が送信機に反射し、該送信機に反射した音波を受信機が再度受信するまでの時間を計測できない場合でも、送信機に信号を入力してから送信機から音波が送信されるまでの遅延による影響を受けることなく伝搬時間を算出することができる。
【０１２７】
また、第６の観点によれば、車両に搭載され、車室内を被測定空間として被測定空間の風速分布を計測する。したがって、車室内を被測定空間として被測定空間の風速分布を精度良く計測することができる。
【０１２８】
また、第７の観点によれば、風速分布計測装置は、被測定空間内に配置され、送信機から送信された音波を反射する反射部材を備えている。したがって、より多くの伝搬経路を伝搬する音波の伝搬時間を計測することが可能となり、被測定対象空間内をより多くの領域に分割して風速分布の計測を行うことが可能となる。
【０１２９】
また、第８の観点によれば、反射部材は、三次元多面体である。したがって、送信機から反射部材に反射して複数の受信機に至る伝搬経路の音波の伝搬時間を同時に計測することが可能である。
【０１３０】
また、第９の観点によれば、風速分布計測装置は、送信機の向きを変化させる変化機構を備えている。したがって、送信機から送信された音波を受信機が受信できない場合でも、送信機の向きを変化させることで、送信機から送信された音波を受信機が受信できるようになり、被測定対象空間内をより多くの領域に分割して風速分布の計測を行うことが可能となる。
【０１３１】
なお、上記実施形態における構成と特許請求の範囲の構成との対応関係について説明すると、Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ３０２の処理が伝搬時間計測部に相当し、Ｓ１１０、Ｓ３０６の処理が経路長算出部に相当し、Ｓ１１２、Ｓ３０８の処理が相対位置算出部に相当し、Ｓ２００〜Ｓ２１０の処理が風速分布推定部に相当し、制御装置３０のメモリが記憶部に相当する。
【符号の説明】
【０１３２】
１〜１２  送受信機
３０      制御装置
３１      温度センサ  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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