CN1059272C - 料位计 - Google Patents

Abstract

料位计(10)具有微波发射器(11)、微波接收器(12)和用于将微波发射器(11)发射的微波(M)导入微波接收器(12)的导向部件(15)。导向部件(15)具有将被检测体导入的导入孔(23)或由电介质构成的导向体(219)，并且一端与微波发射器(11)连接，另一端与微波接收器(12)连接。使导向部件(15)向容器(1)内部突出地被安装到容器(1)上。被检测体从导向部件(15)的导入孔(23)浸入到导向部件(15)内，阻断微波(M)的传播。微波接收器(12)检测到该阻断后，报知被检测物体已达到指定的料位。另外，通过被检测体与导向体(219)接触，改变在导向体(219)中传播的微波(M)的传播量，通过检测该变化量来探测被检测体的贮藏料位。

Description

料位计

技术领域：

本发明涉及检测贮藏在贮藏容器内的液体及粉体的贮量而使用的料位计。

背景技术：

通常，在贮藏各种液体和粉体的容器内，为了检测各种液体和粉体的贮量而设置有料位计。例如，以液体为例进行说明，在贮藏液体的容器内，安装有用于检测液体贮量的液位计。

典型的液位计是使浮子浮在液面上，根据该浮子的位置以及浮子受到的浮力检测液面的浮子式液位计。但是，在这种浮子方式中，由于液体和浮子接触，所以，测量值容易受液体比重的变化、液体的粘度或容器的摇动等影响。另外，当贮藏液体为石油及(液化石油气)等危险物品时，由于浮子是可动部件，伴随其上下浮动将产生静电，会在容器内部起火，还有引起火灾及爆炸的危险性。

另外，现在广泛使用着静电电容式料位测量装置。该静电电容式料位测量装置的检测原理是：将测量电极和接地电极相隔微小间隙相对地配置在容器内，若被检测物导入这两个电极之间，由于两电极间的电容量发生变化，所以通过检测该变化量便可检测液位。

另外，作为非接触式液位计，如图14所示，还使用在容器1的侧壁上相对设置的检测窗2上从外部安装发生放射线、超声波、激光或微波等测量媒体的发射器3和接收器4而构成的液位计。

液位的检测是利用上述测量媒体被液体吸收的性质进行的。即，当液位达到检测窗2的位置时，从发射器3发射的测量媒体便被液体吸收，切断向接收器4的传播，所以，当将接收器4的微波检测切断时，便输出切断信号，这样，便可进行液位的检测。

特别是，当上述测量媒体为微波时，由于微波具有透过液体以外的物质例如塑料类及陶瓷、纸等材料的性质，所以，还有即使检测窗2被污染也可以检测液位的优点。

另外，当想将液体设定为多个贮量，例如2个贮量而在容器1内贮藏液体时，如图15所示的那样，便在容器1的侧壁上与相当于2个贮量的液位对应的高低相对地设置2组检测窗2，2a，同时，与其对应地设置2组发射器3，3a和接收器4，4a。

由于上述静电电容式料位测量装置依据的是检测电极间的电容量变化的原理，所以，特别是当被检测体的介电常数小时，有时，与有无被检测物对应的电容量的变化不显著，从而不能检测。此外，电极表面上的附着物对测量值的影响也不能不考虑。

另外，由于静电电容式料位测量装置用导线将放大器与电极连接，所以，当由于某种原因致使放大器一侧发生故障或发生冲击电压等而在电极间加上高电压时，将会发生火花放电。特别是当被检测物为可燃性物质时，就有引起火灾及爆炸的危险性，存在安全上的问题。

另外，由于需要用电线与电极连接，所以，在设置作业及维修保养作业中十分麻烦。而且，对每一种被检测物都必须调整测量灵敏度，且电容量也随电线的长度及设置条件而发生微妙的变化，所以，在各设置现场对放大器进行微调也是不可缺少的作业。

另一方面，如上所述，在相对地配置发射器3和接收器4而构成的液位计中，当容器为大型容器时，发射器3与接收器4之间的距离将变长，结果，必须增大发射器3的输出，同时包括检测窗2在内必须增大收发部的面积，从而检测精度将会降低。另外，当设定多个贮量时，与其对应地还必须设置多组检测窗2(2a)及微波发射器3(3a)、微波接收器4(4a)，从而招致增加零部件数以及与其相应的电力消耗，使装置和运转的成本提高。

另外，通常，被检测物的介电常数越大，对微波的吸收越大，对于介电常数小的各种油类，则不能进行可靠而精密地测量。当被检测物为粉体时，由于粉体与形成物质为固体的情况相比介电常数显著地减小，所以，由于同样的理由也不能检测。

除了由以上的检测原理引起的问题外，检测窗2通常用树脂形成，当贮藏液体为LPG(液化石油气)及LNG(液化天然气)之类，容器内部保持高压状态时，还有强度方面的问题。同样，当贮藏液体为石油及LPG、LNG、酒精、油类具有点火性及爆炸性时，容器1和微波发射器3、微波接收器4应为防爆结构并且相互不影响是很重要的。但是，在上述结构中，由于容器1和微波发射器3及微波接收器4通过检测窗2相连接，所以，不能说是完全的防爆结构。

另外，由于必须在容器1的侧壁上相对地设置1组或多组微波发射器3和微波接收器4，维修时必须进行拆卸和安装这些机器的作业，而增加作业的麻烦。

另外，关于安装位置，除了安装在容器1的侧壁上以外，其他位置不可能，所以，设计的自由度小。

这样，在浮子式料位计指示器、静电电容式料位测量装置和相对地配置发射器3和接收器4而构成的液位计中，都存在各种问题。

因此，本发明的目的就是要解决上述问题，即，目的是提供一种料位计，该料位计可以与被检测物的介电常数的大小无关地进行检测，并且当被检测物为粉体时也可以可靠而高精度地检测被检测物的贮藏料位，同时，不需要大输出的发射器、从而不必增大收发部的面积。而且，安全性和维修时的操作方便性具佳。

发明的公开：

本发明的料位计的特征在于通过导向部件将微波发射器发射的微波可靠地引导给微波接收器。而且，其特征还在于使导向部件具有以下所示的各种结构。

第1，发射器一侧的导向部件分支为向贮藏容器一侧突出的长度不同的多个导向部，另一方面接收器一侧的导向部件具有与上述导向部对应的突出长度，而且各导向部端部的反射面相对地配置。这样，利用1个微波发射器便可向多个微波接收器传播微波，从而利用1个微波发射器便可检测不同的贮量。

这时，构成发射器一侧的导向部件的多个导向部和接收器一侧的导向部件的内径通过使突出一侧的端部作为最佳传播直径成为逐渐增大的圆锥状，便可使微波在导向部件内部良好地传播，同时可以防止被检测液体将导向部件堵塞。

第2，通过用电介质构成导向部件，利用导向部件中心微波的传播量随空气的介电常数与被检测物的介电常数之差而变化。另外，使导向部件的波导管的直径小于微波在空气中可以传播的直径，利用在波导管内存在被检测物时和不存在时，微波的传播状态不同。这样，便可与被检测物的介电常数无关地检测贮藏料位，另外，不限于液体，还可以应用于检测粉体的贮藏料位。而且，检测时不必进行静电电容式料位装置那样的灵敏度微调，便可可靠地检测贮藏料位。

其中，通过使上述导向体的一部分的截面积小于其他部分或者使导向体具有锐角，可以改善进行具有与空气接近的小介电常数的被检测物的料位检测时的信噪比。

另外通过使上述导向体的两端部形成向下倾斜的形状，同时，通过在上述发射器一侧的波导管和上述接收器一侧的波导管上设置与上述导向体的端部连续、且直径小于微波泄漏直径的通孔，可以将在管材内部因结露而产生的水滴向导向部件外部排出，从而可以防止水滴吸收微波。而且，通过在导向体上形成倾斜面，可以减少微波向导向体入射时发生的散射，从而可以抑制微波衰减。

另外，其特征在于在发射器一侧的导向部上设有由电介质构成的微波反射部件。这样当微波反射部件的介电常数和被检测物的介电常数相近时，微波将透过微波反射部件而不被导入微波导入用开口部内；当被检测物的介电常数大时，微波将由被检测体所吸收，也不被导入微波导入用开口部内。因此，和上述一样，可以根据微波反射部件的介电常数与被检测体的介电常数之差检测贮藏料位，同时，也不限于液体，还可以检测粉体的贮藏料位。

其中，通过在微波导入用开口部的正下方设置由微波非透过性材料构成的屏蔽材料，可以防止透过微波反射部件的微波在容器底部反射后混入到接收器一侧的导向部内，从而可以改善被检测物的料位检测的信噪比。

另外，通过使构成导向部件的波导管的弯曲部分的管径小于微波在空气中可以传播的管径，当介电常数大于空气的物质填充到波导管内时，可以传播微波，从而可将微波导入微波接收器内。因此，依据微波接收器有无接收信号便可检测贮藏料位。

通过这样构成以后，便可检测范围更宽的物质的贮藏料位，特别是还可以检测先前难于检测的介电常数小的电介质的贮藏料位。另外，利用上述可以传播的管径的设定值还可以选择可检测的物质。

此外，本发明的料位计的特征还在于将微波发射器和微波接收器以及各种电路元件装配在盒内，同时通过安装部件将该盒和导向部件安装在容器上。这样，即使盒内部的部件发生火花，也不会有火花溅到容器内的贮藏物品上。另外，由于在盒和安装部件上形成与大气连通的通气孔，所以，可以防止贮藏物的挥发成分侵入到盒内部。这对于贮藏物具有可燃性和爆炸性时尤其重要。通过上述方式构成料位计便可获得优异的防爆结构。

附图的简要说明：

图1是本发明的料位计的第1实施例的主要部分的剖面图，

图2是图1所示的料位计的导向部件的变更例的主要部分的斜视图，

图3是本发明的料位计的第2实施例的局部剖面斜视图，

图4是图3的AA剖面图，

图5是图3的BB剖面图，

图6是用于说明图3所示的料位的的液位检测原理的说明图，

图7是图3所示的料位计的发射器一侧的导向部件的变更例的半剖面图，

图8是图3所示的料位计的接收部一侧的导向部件的变更例的半剖面图，

图9是本发明的料位计的第3实施例切去一部分的侧视图，

图10是图9所示的料位计的导向部件的另一结构的主要部分的剖面图，

图11是图9所示的料位计的导向部件的另一结构的主要部分的剖面图，

图12是图9所示的料位计的导向部件的另一结构的主要部分的剖面图，

图13是图9所示的料位指示器的导向部件其他结构的主要部分的剖面图，

图14是先有的使用微波的非接触式料位计的局部剖面的斜视图，

图15是先有的使用微波的另一非接触式料位计的局部剖面的斜视图。

实施发明的最佳形态：

下面，参照附图详细说明本发明的料位计。为了简单起见，以液体为例作为被检测体进行说明。

(第1实施例)

如图1所示，料位计10由收容微波发射器11、微波接收器12和各种电路元件13的盒14、对微波导向的导向部件15、和用于将盒14与导向部件15连接并安装到液体的贮藏容器1上的安装部件16构成。

微波发射器11是用于发生微波的部件，可以使用例如，耿氏二级管、碰撞雪崩渡越时间二极管、タンタツト二极管、俘获等离子体雪崩触发渡越二极管、垫垒注入渡越时间二极管和LSA二极管等众所周知的微波振荡器。另外，由于微波的传播只在导向部件15的内部进行，所以，微波发射器11的输出功率不必特别大。

另一方面，微波接收器12是用于接收微波发射器11发射的微波的部件，可以使用以混频二极管(压敏电阻)为代表的众所周知的微波接收器。另外，关于微波接收器12的特性，也不必具有特别低的噪音指数。

电路元件13是例如晶体管及电阻等电子元件、开关类、各种调整旋钮、端子和指示灯等，用于对微波发射器11和微波接收器12进行驱动和控制。这些电路元件13装配在电路基板17上，再收容在盒14内。另外，利用电缆18与图中未示出的电源及外部机器连接。

盒14是由金属构成的中空容器，在与后面所述的安装部件16的接合面19上设有法兰盘20，同时，与接合面19相对的面呈开口状，并利用盖板21将其封闭。在接合面19上形成开口部22a，22b，微波发射器11和微波接收器12分别装到上述开口部22a，22b。另外，装配着各种电路元件13的电路基板17呈层状安装在微波发射器11和微波接收器12的上部空间，收容在盒14内。

微波发射器11、微波接收器12和各种电路元件13的配置可以根据元件数量及盒14的形状等而变更，例如，也可以将上述各部件装配在同一块基板上。

导向部件15是用于将微波发射器发送的微波引导给微波接收器12的部件，是将具有耐腐蚀性的金属构成的中空的管子加工成U字形。微波发射器11发送的微波先在导向部件15的直线部15a内直线前进，然后，在弯曲部15b内，经内壁面反射后进入另一边的直线部15c内，在该直线部15c内直线前进到达微波接收器12。

另外，在导向部件15的弯曲部15b上设有多个液体导入孔23，当液位达到弯曲部15c时，便可浸入到该弯曲部15b的内部。该液体导入孔23的孔径及数量没有特别的限制，但是，如果孔径过小，粘度大的液体就不能浸入到导向部件15的弯曲部15b内，如果孔径大，则微波有可能通过液体导入孔23泄漏到弯曲部15b的外部，从而不能导入微波接收器12上，所以，应根据液体的种类及弯曲部15b的长度等适当地设定。

盒14和导向部件15通过安装部件16相互连接，并装到容器1上。

安装部件16由金属制的板材构成，并形成与盒14上形成的开口部22a，22b对应的开口部24a，24b，当与盒14接合时，构成贯通两者之间的贯通孔25a，25b。盒14通过法兰盘20由螺钉26固定到安装部件16上。

另外，在安装部件16上，在形成开口部24a，24b的位置，通过焊接或整体成形的方法设置向容器1一侧突出的连接部27a，27b，导向部件15的直线部15a，15c与其前端部连接。这时，在接连部27a，27b的外周面上形成螺纹，使内壁上形成螺纹的接头28a，28b与导向部件15的直线部15a，15c嵌合，同时，将该接头28a，28b与连接部27a，27b螺纹连接后，将导向部件15装到安装部件16上。

安装部件16的开口部24a，24b和盒14的开口部22a，22b利用由微波穿透性物质构成的密封部件29进行密封。另外，密封部件29既可以将上述微波穿透性物质加工成塞栓部件嵌入上述开口部内，也可以以熔融状态注入到上述开口部内固化而形成。

当贮藏液体为LPG、LNG和酒精等挥发性强的液体时，利用该密封部件29可以防止它们的气体从导向部件15上的液体导入孔23及导向部件15与安装部件16的连接部分进入并通过贯通孔25a，25b向盒14内部扩散，所以，即使万一在盒14内部由于短路等发生火花时，也可以防止起火及爆炸。同时，可以防止盒14内部发生的火苗向容器1内部扩展。

另外，在盒14的接合面19上，由开口部22a，22b形成与大气连通的开口30。该开口30在接合面19上例如从开口部22a，22b延续到法兰盘20的外端部，可以通过刻制适当深度的沟槽来形成。这样，万一密封部件29破损时，也可以防止贮藏液体的挥发成分扩散到盒14内部，从而可以防止在盒14内部发生的火苗向容器1内扩展。

开口30不限于设在盒14的接合面19上，图中虽然未示出，但是在安装部件16或盒14上也可以从开口部24a，24b设置与大气连通的同样的开口。另外，也可以在盒14和安装部件16上都设置开口。

安装部件16上安装了盒14和导向部件15后，利用螺钉31固定到容器1上的料位计安装用开口部。

下面，参照上述相同的图说明上述料位计10的液位检测原理。

如前所述，微波虽然可以透过空气、陶瓷、合成树脂和玻璃等，但是，具有可以被液体吸收的性质。因此，当贮藏在容器1内的液体的液位位于导向部件15的下方时(符号L1)，从微波发射器11发射的微波，如符号M所示的那样在导向部件15的内部传播并被导入微波接收器12内。

另外，当液位上升到导向部件15的弯曲部15b的一部分时(符号L2)，液体将从液体导入孔23浸入并滞留在弯曲部15b的底部。但是，在该状态下由于在弯曲部15b的内部仍然存在空腔部分，所以除了微波的一部分被液体吸收外其余部分仍可在该空洞部分传播并到达微波接收器12。

但是，当液位进一步上升到将导向部件15的弯曲部15b全部浸没时(符号L3)，从液体导入孔23浸入的液体充满弯曲部15b的内部，将微波的传播空间完全堵塞，所以，将微波阻断不能到达微波接收器12。这时，通过微波接收器12输出阻断信号的电路，便可进行液位的检测。

这样，由于在微波的传播被阻断时检测液位，所以，通过改变导向部件15的直线部15a(15c)的长度，便可任意设定液体的贮量。另一方面，将装置安装到容器的侧壁上时，当然就不必改变导向部件15的长度了。

图2是改变导向部件15的液体导入部分的结构的例子。如图所示，也可以将弯曲部15b用顶部设有液体导入孔23的圆锥状的反射部件32来构成，微波如符号M所示的那样从直线部15a导出后，经反射部件32的圆锥面反射而导入直线部15c内。

当液体从设在反射部件32的顶部的液体导入孔23浸入圆锥内部并且液位达到比微波的反射部件31的反射位置R高的高度时，便将微波阻断。

由于如上构成导向部件15，只要液体导入孔23不影响微波的反射(理论上，圆锥的直径可以大到微波反射位置R处)，就可以是大孔径，所以，对于粘性大的液体也完全可以使用。

只要是将从导向部件15的直线部15a导出的微波导入另一边的直线部15c内，反射部件32不限于圆锥状，可以具有各种形状。例如，可以将剖面呈V字形的部件与导向部件15的直线部15a，15b的前端连接来取代圆锥。

另外，通过在导向部件15的直线部15a；15b与反射部件32的连接部分或者与弯曲部15b(参见图1)的连接部分设置由上述微波穿透性物质构成塞栓部件33，可以用塞栓部件33将从液体导入孔23浸入的液体阻挡住，从而可以防止直线部15a，15b的内壁污染，或者当液体为高粘性液体时，可以防止液体堵塞到内部。

料位计10除了设置在容器1的顶部以外，设置到容器1的侧面也可以和上述一样检测液位。

本发明的料位计可以采用各种结构的导向部件，将其具体的结构作为第2实施例和第3实施例进行说明。(第2实施例)

图3所示的料位计100以收容微波发射器111、微波接收器112a，112b和各种电路元件113(参见图4)的盒114、对从微波发射器111发射的微波导向的发射器一侧的导向部件115和将在发射器一侧的导向部件115内传播的微波导入微波接收器112a，112b的接收器一侧的导向部件116a，116b为主要结构部件而构成。

并且，料位计100以盒114、发射器一侧的导向部件115和微波接收器112a，112b相连接的状态，通过安装部件117装到容器1上。

微波发射器111发射的微波被导入与微波发射器111的发射面连续设置的发射器一侧的导向部件115内。

发射器一侧的导向部件115是由具有耐腐蚀性的金属构成的中空的部件，微波从发射器一侧的导向部件115的内壁面上进行反射而传播。

另外，发射器一侧的导向部件115如图4所示，由与微波发射器111的发射部连接设置的微波导入部118、从微波导入部118分支设置的第1导向部115a和第2导向部115b构成。

其中，第1导向部115a和第2导向部115b向容器1一侧的突出的长度根据与设定贮藏液量相当的容器1内的液位高度而设定。因此，发射器一侧的导向部件115如图4所示，由1个微波导入部118和具有与贮液量多时(高液位)对应的短突出长度(H1)的第1导向部115a以及具有与贮液量少时(低液位)对应的长突出长度(H2)的第2导向部115b构成。

另外，第1导向部115a和第2导向部115b的突出一侧的端部呈开口状，并且设有分别形成45°的倾斜角的反射面119a，119b。

微波导入部118的内部如图4所示，被延伸到第1导向部115a与第2导向部115b的分支点120的隔壁121二等分，其截面为半圆形。

按上述构成的发射器一侧的导向部件115，通过由微波透过性物质构成的密封部件122，使微波导入部118的开口面与微波发射器111的发射部相对地设置。

另一方面，在各微波接收器112a，112b上，如图5所示，接收器一侧的导向部件116a，116b通过由微波透过性物质构成的密封部件122与微波接收器112a，112b的接收部相对地设置。

接收器一侧的导向部件116a，116b由具有耐腐蚀性的金属构成的中空直管构成，而且，如图5所示，将一边的接收器一侧的导向部件116a的突出长度可设定为与构成发射器一侧的导向部件115的第1导向部115a的突出长度(H1)相同，将另一边的接收器一侧的导向部件116b的突出长度可设定为与第2导向部115b的突出长度(H2)相同。

在下面的说明中，为了简便，将接收器一侧的导向部件116a称为第1接收器一侧的导向部件，将接收器一侧的导向部件116b称为第2接收器一侧的导向部件。

另外，上述各接收器一侧的导向部件116a，116b的突出一侧的端部呈开口状，并且形成具有45°的倾斜角的反射面123a，123b。

如上构成的发射器一侧的导向部件115和第1接收器一侧的导向部件116a及第2接收器一侧的导向部件116b安装到安装部件117上，使发射器一侧的导向部件115的第1导向部115a的反射面119a与第1接收器一侧的导向部件116a的反射面123a相对，使发射器一侧的导向部件115的第2导向部115b的反射面119b与第2接收器一侧的导向部件116b的反射面123b相对。

因此，从微波发射器111发射的微波，如符号M所示，由发射器一侧的导向部件115的隔壁121大致均等地分配到第1导向部115a一侧和第2导向部115b一侧，分别在导向部115a，115b内传播、在反射面119a，119b上反射并向外部导出后，在反射面123a，123b上反射并导入第1接收器一侧的导向部件116a和第2接收器一侧的导向部件116b内，从而导入微波接收器112a，112b。

另外，发射器一侧的导向部件115的第1导向部115a与第2导向部115b的分支角度α(参见图4)越小，对微波M的分配及传播越有利。

料位计100如上构成后，通过安装部件117装到容器1上。

下面，参照图6说明上述料位计100的液位检测原理。

当贮藏在容器1内的液体的液位位于发射器一侧的导向部件115的第1导向部115a的反射面119b和第2接收器一侧的导向部件116b的反射面123b的下方时(符号L0)，从微波发射器111发射的微波如符号M所示，被导入第1接收器一侧的导向部件116a和第2接收器一侧的导向部件116b内，并且进而导入与它们的端部连接的微波接收器112a，112b内。

但是，当液位上升到将发射器一侧的导向部件115的第2导向部115b的反射面和第2接收器一侧的导向部件116b的反射面123b全部复盖的高度(符号L1)时，从第2导向部115b的反射面119b导出的微波就被液体阻断向第2接收器一侧的导向部件116b的反射面123b的传播，从而不能到达微波接收器112b。

这时，通过将电路构成为从微波接收器112b输出阻断信号，便可进行第1(液位L1)的检测。

当液位进一步上升到将发射器一侧的导向部件115的第1导向部115a的反射面119a和第1接收器一侧的导向部件116a的反射面123a全部复盖的高度(符号L2)时，从第1导向部115a的反射面119a导出的微波就被液体阻断向第1接收器一侧的导向部件116a的反射面123a的传播，从而不能到达微波接收器112a。

这时，通过将电路构成能从微波接收器112a输出阻断信号，便可进行第2液位(L2)的检测。

这样，由于在微波的传播被阻断时能检测液位，所以，通过改变发射器一侧的导向部件115的第1导向部115a和第2导向部115b的突出长度(H1，H2)，以及与其对应的第1、第2接收器一侧的导向部件116a，116b的突出长度，便可任意设定液体的贮量，并且可以设定2个液位。

上述料位计100的导向部件可以如图7和图8所示的那样进行变更。通常，微波在中空管的内部传播时，对于上述中空管，存在对微波的传播最佳的内径(最佳传播直径)。该内径与微波的频率有关，例如，对于作为典型的微波即X射线波段的微波的情况，其频率为10.525GHz，最佳传播直径约为19～27.6mm。

离微波发射器111的发射部的距离越长，该最佳传播直径对微波的传播的影响越大。另外，为了实现料位计100整体的小型化和节省电力消耗，希望微波发射器111的发射部的面积越小越好，并且，发射器一侧的导向部件115的微波导入部118是单个的，不希望使发射器导向部件115的全长都以上述最佳传播直径构成。

根据上述观点，如图7所示，将发射器一侧的导向部件115，以与微波发射器111的发射部的面积相对应的小直径构成微波导入部118，且使分支后的第1导向部115a和第2导向部115b形成随着向端部延伸而直径逐渐增大的圆锥状，最后传播直径变大，便可使微波良好地传播。

另外，第1导向部115a和第2导向部115b的端部呈开口状，形成反射面119a，119b。

另一方面，第1和第2接收器一侧的导向部件116a，116b如图8所示，具有与发射器一侧的导向部件115的第1导向部115a和第2导向部115b对应的突出长度，同时，突出一侧的端部形成上述最佳传播直径的圆锥状。另外，各个端部呈开口状，形成反射面123a，123b。

并且，将发射器一侧的导向部件115和第1及第2接收器一侧的导向部件116a，116b设置成如图3所示的那样，使发射器一侧的导向部件115的第1导向部115a的反射面119a与第1接收器一侧的导向部件116a的反射面123a相对，使发射器一侧的导向部件115的第2导向部115b的反射面119b与第2接收器一侧的导向部件116b的反射面123b相对。

液位的检测，按照参照图6说明过的上述检测原理进行。其中，通过使发射器一侧的导向部件115和第1及第2接收器一侧的导向部件116a，116b成为大直径，使包含端部的反射面在内的开口部分增大，从而不会发生由被检测液体将各导向部件堵塞，特别是对于原油等高粘度的液体也可以使用。

在以上的说明中，示出了构成为使发射器一侧的导向部件115分支成向容器1一侧的突出长度不同的第1导向部115a和第2导向部115b而检测2个高度的液位的例子，但是，只要可以传播微波，可以进而将发射器一侧的导向部件115分支为多个突出长度不同的导向部。并且，通过使接收器一侧的导向部件也与其对应地用多个构成，便可检测多个液位高度。(第3实施例)

如图9所示，料位计200由容纳微波发射器210、微波接收器211和各种电路元件212的盒213、对微波导向的导向部件214和用于将盒213与导向部件214连接并装到容器1上的安装部件216构成。

导向部件214是用于将微波发射器210发射的微波导入微波接收器211的部件，使用由实心的电介质构成的导向体219将与微波发射器210连接的发射器一侧的波导管218a和与微波接收器211连接的接收器一侧的波导管218b相连接而构成。

各波导管218a，218b是由具有耐腐蚀性的金属构成的中空的管子，分别通过由微波透过性材料构成的塞栓部件220与微波发射器210及微波接收器211连接。

如果导向体219是介电常数小的材料，则能够检测的被检测体的介电常数的范围可望扩大。另外，最好耐药品性和耐热性好。导向体219由介电常数小的材料弯曲成略呈U字形的形状而形成。

并且，通过将导向体219的两端部219a嵌入发射器一侧的波导管218a和接收器一侧的波导管218b的端部内而接合，构成导向部件214。

因此，从微波发射器210发射的微波便如图中符号M所示，经发射器一侧的波导管218a的内壁面上反射并前进，接着入射到导向体219内，经过U字形弯曲部后，在接收器一侧的波导管218b内传播并到达微波接收器211的接收部，其中，通过使导向体219的两端部219a向图中下方倾斜，可以抑制微波向导向体219入射及出射时发生的散射，从而可以防止微波衰减。

并且，通过在波导管218a，218b的与导向体219连接的接合部分设置与导向体219的两端部219a的倾斜面连续的通孔221，可以使在各波导管218a，218b的内部由于结露而生成的水滴向导向部件214的外部排出，从而可以防止水滴滞留在导向体219的端部219a上阻断微波的传播。

该通孔221的孔径必须小于微波的泄漏直径，例如，对于通常使用的X波段的微波，由于上述微波泄漏直径约为15mm，所以，最好设定为小于该直径的孔径。当必须将通孔221的孔径做成大于上述微波泄漏直径的大孔径时，通过在通孔221上设置框体222，便可使通孔221的孔径实际上减小，防止微波泄漏。

下面，参照该图9说明上述料位计200对容器1内的被检测体的料位检测的原理。

本实施例的料位计200利用的是当微波在由电介质构成的传播媒体中传播时，通过与介电常数不同的物质接触，其传播量(强度)降低的特性。

当容器1内贮藏的被检测体的贮藏料位位于导向体219的下方时(符号L0)，从微波发射器210发射的微波便以某一恒定的传播量通过导向体219导入微波接收器211。这里，通过用介电常数小的电介质形成导向体219，能够检测的被检测体的介电常数的范围便可展宽。

因此，微波接收器211可以继续检测到某一恒定强度的微波。

当贮藏料位上升到导向体219与被检测体接触或者其一部分被浸没时(符号L1)，导向体219中传播的微波的传播量将发生变化。

在形成导向体219的电介质的周围为空气时，发射器一侧的波导管218a传播的微波入射到导向体219内后，虽然在导向体219中无衰减地传播，但是，当到达由空气包围的介电常数大的被检测体的部分时，将向被检测体一侧扩散。因此，导向给微波接收器211的微波的传播量减少，从而微波接收器211的检测强度将降低。

因此，通过预先构成的电路使得当微波接收器211的检测强度变化时，从微波接收器211输出检测信号，便可进行贮藏料位的检测。

另外，由于是根据空气与被检测体的介电常数之差而进行检测的，所以，作为被检测体不只限于液体，也可以检测粉体。

这里作为形成导向体219的电介质，通过选择介电常数小的材料可以扩展能够检测的被检测体的范围。

另外，通过改变导向部件214的波导管218a，218b的长度，可以任意设定贮量。

如果以上述那种直径一定的电介质棒构成导向体219，则在被检测体的介电常数与空气的介电常数接近时，在被检测体将导向体219包围时微波的扩散量便减少，相应地微波接收器211的接收强度的变化量也减小，从而检测精度将降低。

通常，微波在电介质中传播时，若电介质的截面积小，则衰减量将增加。有鉴于此，在本发明中如图10所示，构成上述导向体219。即，将导向体223的U字形弯曲部与波导管218a，218b接合的部分做成大直径(D1)，并且以弯曲部的中央为最小直径(D2)而直径逐渐减小。

利用这种结构，使在导向体223的U字形弯曲部衰减相当量的微波，即使在周围由介电常数小的物质包围，发生微小的微波扩散的状态下，微波接收器的接收强度的变化量也会增大，从而即使是介电常数小的物质也可以可靠地检测。

另外，利用图11所示的具有锐角的弯曲部的导向体224，也可以实现和上述缩小导向体219的直径相同的效果。这时，微波从导向体224的锐角部分225向被检测体泄漏。

也可以使导向体224随着靠近其锐角部分225而直径逐渐减小。

另外，还可以将导向部件214改变为图12所示的结构。如图所示，导向部件230由在发射器一侧的波导管231a的下端部附设由电介质构成的反射部件232而成的发射器一侧的导向部233和在接收器一侧的波导管231b的下端部设置开口部234的接收器一侧的导向部235构成。

反射部件232以相对于微波的行进轴线M成45°的角度附设在发射器一侧的波导管231a的下端开口部的正下方。

开口部234通过从接收器一侧的波导管231b的下端部向反射部件232一侧弯曲延伸的下延部236形成。

并且，反射部件232与开口部234以指定间隔相对地配置。

从图中未示出的微波发射器发射的微波如图中符号M所示，从发射器一侧的波导管231a的下端导出后，由在其下方的反射部件232上反射后，导入接收器一侧的波导管231b的开口部234内。并且，导入图中未示出的微波接收器。

被检测体的贮藏料位的检测是通过被检测体将导向部件230的反射部件232和开口部234包围而进行的。

这里，如果被检测体的介电常数与形成反射部件232的电介质的介电常数近似，包含反射部件232的区域就会成为具有基本上均匀的介电常数的状态。因此，反射部件232便失去对微波的反射功能，从而微波将不发生反射并且几乎全部透过反射部件232向图中下方直线前进。

结果，便没有微波导入开口部234内，在微波接收器中，微波接收强度急剧减小。利用该接收强度的变化进行被检测体的贮藏料位的检测。

另一方面，当被检测体的介电常数大于形成反射部件232的电介质的介电常数时，由于被检测体阻断微波向开口部234一侧的传播，所以，同样，微波接收器的接收强度也急剧地减小。因此，利用该接收强度的变化便可检测贮藏料位。

另外，在上述导向部件230的结构中，微波透过反射部件232时，从贮藏容器的底部及壁部的反射部分导入开口部234内成为噪声源。因此，通过将不透过微波的物质例如金属构成的屏蔽部件237设置到接收器一侧的波导管231b的下延部236的下方，便可阻断上述发射微波。

另外，还可以将导向部件214改变为图13所示的结构。如图所示，导向部件240由将图中未示出的微波发射器和微波接收器相连接的略呈U字形的波导管241构成。

这里，波导管241形成为其弯曲部分以波导管241的直径(D3)为大径部，以弯曲部中央为小径部(D4)逐渐减小直径，同时，设有用于将被检测体导入和排出波导管241内部的多个通孔242。

通常，微波在波导管内传播时，与微波的频率相对应的存在能够传播的管径。另外，还知道当波导管内填充物质时该能够传播的管径随填充物的介电常数而变化。具体地讲，设上述管径为d(mm)，上述填充物的介电常数为ε，微波的频率为f(GHz)，则有如下关系式：

d＝175.70/f(ε)^1/2即，若使微波的频率f一定，则介电常数ε越大的物质能够传播的直径d越小。

因此，通过使构成导向部件240的波导管241的弯曲部分的小径部(D4)小于微波在空气中能够传播的管径，当介电常数大于空气的物质通过通孔242浸入到波导管241内并由上述物质填充在管内时，便可传播微波，从而图中未示出的微波接收器便可接收到微波。因此，根据微波接收器有无接收便可检测贮藏料位。

通常，由于被检测体的介电常数大于空气的介电常数，所以，可以检测更宽范围的物质的贮藏料位，特别是可以检测先前难于检测的介电常数小的物质的贮藏料位。另外，利用上述能够传播的管径的设定还可以选择能检测的物质。

产业上利用的可能性：

如上所述，本发明的料位计，不论被检测体的介电常数的大小如何，并且即使被检测体是粉体也可以可靠而高精度地检测被检测体的贮藏料位，同时，不需要大输出功率的发射器，并且收发部的面积很小即可满足要求，此外，安全性和维修时操作的方便性也极佳。

Claims (7)

1.一种料位计(200)具有微波发射器(210)、微波接收器(211)和用于将上述微波发射器(210)发射的微波导入上述微波接收器(211)的导向部件(214)，并且使上述导向部件(214)向被检测物体的贮藏容器(1)内部突出地安装在该贮藏容器(1)上，该料位计(200)的特征在于：上述导向部件(214)利用由电介质构成的导向体(219)将与上述微波发射器(210)连接的发射器一侧的波导管(218a)和与上述微波接收器(211)连接的接收器一侧的波导管(218b)相连接而构成。

2.按权利要求1所述的料位计(200)，其特征是：上述导向体(219)的一部分截面积小于其他部分。

3.按权利要求1所述的料位计(200)，其特征是：上述导向体(219)具有呈锐角的弯曲部。

4.按权利要求1-3的任一权项所述的料位计(200)，其特征是：上述导向体(219)的两端部向下方倾斜，同时，上述发射器一侧的波导管(218a)和上述接收器一侧的波导管(218b)设有与上述导向体(219)的端部连接、并且设有带框体(222)的通孔(221)。

5.按权利要求1-3的任一权项所述的料位计(200)，其特征是：形成上述导向体(219)的电介质是介电常数小的电介质。

6.按权利要求1，2，3的任一项权项所述的料位计(200)，其特征是：上述微波发射器(210)、上述微波接收器(211)和各种电路元件(212)均装在盒(213)内，该盒(213)和上述导向部件(214)通过安装部件(216)安装在贮藏容器(1)上，同时，上述盒(213)和上述安装部件(216)形成将这两个部件接合时构成贯通该两部件之间的贯通孔的开口部，上述微波发射器(210)和上述微波接收器(211)安装在上述盒的开口部，另外，导向部件与上述安装部件的开口部连接，并且，上述贯通孔利用微波透过性物质进行密封。

7.按权利要求6所述的料位计(200)，其特征是：在上述盒(213)和/或上述安装部件(216)上，形成从贯通孔与大气连通的开口。

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