JP2000146673A - コンクリートレベルセンサ - Google Patents
コンクリートレベルセンサInfo
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- JP2000146673A JP2000146673A JP10323030A JP32303098A JP2000146673A JP 2000146673 A JP2000146673 A JP 2000146673A JP 10323030 A JP10323030 A JP 10323030A JP 32303098 A JP32303098 A JP 32303098A JP 2000146673 A JP2000146673 A JP 2000146673A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】打設されたコンクリートのレベルを簡易かつ精
度良く測定することができるコンクリートレベルセンサ
を提供する。 【解決手段】間隔を保持して対向した第１電極２４ａと
第２電極２４ｂとからなる対電極２５を、コンクリート
Ｃの打ち上がり方向に複数個配置した集合電極２０と、
各対電極２５の第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間に
電圧を印加して第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間の
インピーダンスを測定し、該インピーダンスの測定結果
に応じて第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間にコンク
リートＣが存在するか否かを判別するコンクリート有無
判別手段２１と、コンクリート有無判別手段２１により
第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間にコンクリートＣ
が存在すると判別された対電極２５の個数と、対電極２
５の配置間隔ｈとを用いて、コンクリートの打ち上がり
高さＨを算出する高さ算出手段２７とを備える。
度良く測定することができるコンクリートレベルセンサ
を提供する。 【解決手段】間隔を保持して対向した第１電極２４ａと
第２電極２４ｂとからなる対電極２５を、コンクリート
Ｃの打ち上がり方向に複数個配置した集合電極２０と、
各対電極２５の第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間に
電圧を印加して第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間の
インピーダンスを測定し、該インピーダンスの測定結果
に応じて第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間にコンク
リートＣが存在するか否かを判別するコンクリート有無
判別手段２１と、コンクリート有無判別手段２１により
第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間にコンクリートＣ
が存在すると判別された対電極２５の個数と、対電極２
５の配置間隔ｈとを用いて、コンクリートの打ち上がり
高さＨを算出する高さ算出手段２７とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術の分野】本発明は、打設したコンク
リートのレベル（高さ）を測定するセンサに関する。
リートのレベル（高さ）を測定するセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、打設されたコンクリートのレベル
（高さ）を測定するセンサとして、図６に示したよう
に、所定の間隔を保って対向した一対の電極１０ａ，１
０ｂを、型枠１１に打設されるコンクリートＣの打ち上
がり方向に延設し、該一対の電極１０ａ，１０ｂ間に、
データロガ１３から接続ケーブル１２を介して電圧を印
加して、電極１０ａ，１０ｂ間のインピーダンス（電気
容量や電気抵抗）を測定することで、打設されたコンク
リートＣのレベルを測定するものが知られている。
（高さ）を測定するセンサとして、図６に示したよう
に、所定の間隔を保って対向した一対の電極１０ａ，１
０ｂを、型枠１１に打設されるコンクリートＣの打ち上
がり方向に延設し、該一対の電極１０ａ，１０ｂ間に、
データロガ１３から接続ケーブル１２を介して電圧を印
加して、電極１０ａ，１０ｂ間のインピーダンス（電気
容量や電気抵抗）を測定することで、打設されたコンク
リートＣのレベルを測定するものが知られている。
【０００３】かかるセンサによれば、コンクリートＣの
打ち上がり高さＨが高くなるほど、電極１０ａ，１０ｂ
間のスペース中にコンクリートＣが存在する割合が大き
くなる。そして、コンクリートＣの電気化学的な性質に
より、電極１０ａ，１０ｂ間に存在するコンクリートＣ
の割合に応じて、電極１０ａ，１０ｂ間のインピーダン
スが変化する。そのため、データロガ１３で電極１０
ａ，１０ｂ間のインピーダンスを測定し、該インピーダ
ンスの測定結果に対してパソコン１４で演算処理を行う
ことで、コンクリートＣの打ち上がり高さＨを測定する
ことができる。
打ち上がり高さＨが高くなるほど、電極１０ａ，１０ｂ
間のスペース中にコンクリートＣが存在する割合が大き
くなる。そして、コンクリートＣの電気化学的な性質に
より、電極１０ａ，１０ｂ間に存在するコンクリートＣ
の割合に応じて、電極１０ａ，１０ｂ間のインピーダン
スが変化する。そのため、データロガ１３で電極１０
ａ，１０ｂ間のインピーダンスを測定し、該インピーダ
ンスの測定結果に対してパソコン１４で演算処理を行う
ことで、コンクリートＣの打ち上がり高さＨを測定する
ことができる。
【０００４】しかし、コンクリートの電気化学的な性質
は、コンクリートの種類や温度等により大きな影響を受
ける。そのため、上述した従来のセンサにおいては、コ
ンクリートの打ち上がり高さの測定結果の再現性や直線
性に問題が生じる場合があった。さらに、上述した従来
のセンサにおいては、パソコン１４でコンクリートの打
ち上がり高さを算出するための基準データを得るため
に、予め種々の条件下でのコンクリートの打ち上がり高
さと電極１０ａ，１０ｂ間のインピーダンスとの関係を
求める、いわゆるキャリブレーションを行う必要があ
り、このキャリブレーションに多大な労力を要してい
た。
は、コンクリートの種類や温度等により大きな影響を受
ける。そのため、上述した従来のセンサにおいては、コ
ンクリートの打ち上がり高さの測定結果の再現性や直線
性に問題が生じる場合があった。さらに、上述した従来
のセンサにおいては、パソコン１４でコンクリートの打
ち上がり高さを算出するための基準データを得るため
に、予め種々の条件下でのコンクリートの打ち上がり高
さと電極１０ａ，１０ｂ間のインピーダンスとの関係を
求める、いわゆるキャリブレーションを行う必要があ
り、このキャリブレーションに多大な労力を要してい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記背景を
鑑みてなされたものであり、打設されたコンクリートの
レベルを簡易かつ精度良く測定することができるセンサ
を提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであり、打設されたコンクリートの
レベルを簡易かつ精度良く測定することができるセンサ
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、間隔を保持して対向した第１電極と第２
電極とからなる対電極を、コンクリートの打ち上がり方
向に複数個配置した集合電極と、前記各対電極の前記第
１電極と前記第２電極の間に電圧を印加して該第１電極
と該第２電極の間のインピーダンスを測定し、該インピ
ーダンスの測定結果に応じて該第１電極と該第２電極の
間にコンクリートが存在するか否かを判別するコンクリ
ート有無判別手段と、該コンクリート有無判別手段によ
り前記第１電極と前記第２電極の間にコンクリートが存
在すると判別された前記対電極の個数と、前記対電極の
配置間隔とを用いて、コンクリートの打ち上がり高さを
算出する高さ算出手段とを備えたことを特徴とする。
め、本発明は、間隔を保持して対向した第１電極と第２
電極とからなる対電極を、コンクリートの打ち上がり方
向に複数個配置した集合電極と、前記各対電極の前記第
１電極と前記第２電極の間に電圧を印加して該第１電極
と該第２電極の間のインピーダンスを測定し、該インピ
ーダンスの測定結果に応じて該第１電極と該第２電極の
間にコンクリートが存在するか否かを判別するコンクリ
ート有無判別手段と、該コンクリート有無判別手段によ
り前記第１電極と前記第２電極の間にコンクリートが存
在すると判別された前記対電極の個数と、前記対電極の
配置間隔とを用いて、コンクリートの打ち上がり高さを
算出する高さ算出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】かかる本発明によれば、前記コンクリート
有無判別手段は、前記対電極の前記第１電極と前記第２
電極間にコンクリートが存在するか否かの、比較的低い
精度で可能な判別を行うだけでよい。そのため、判別の
ための閾値をコンクリートの種類や温度等の影響を受け
ないように、余裕を持たせて設定することが可能であ
る。また、この場合には、種々の条件下でのキャリブレ
ーションを行うことも不要であるため、測定に要する労
力が少なくて済む。
有無判別手段は、前記対電極の前記第１電極と前記第２
電極間にコンクリートが存在するか否かの、比較的低い
精度で可能な判別を行うだけでよい。そのため、判別の
ための閾値をコンクリートの種類や温度等の影響を受け
ないように、余裕を持たせて設定することが可能であ
る。また、この場合には、種々の条件下でのキャリブレ
ーションを行うことも不要であるため、測定に要する労
力が少なくて済む。
【０００８】そして、前記高さ算出手段により、前記コ
ンクリート有無判別手段によって前記第１電極と前記第
２電極の間にコンクリートが存在すると判別された前記
対電極の数と、前記対電極が配置された間隔とを用いて
コンクリートの打ち上がり高さを算出することで、コン
クリートの種類や温度等の影響を排除して、コンクリー
トの打ち上がり高さを精度良く算出することができる。
ンクリート有無判別手段によって前記第１電極と前記第
２電極の間にコンクリートが存在すると判別された前記
対電極の数と、前記対電極が配置された間隔とを用いて
コンクリートの打ち上がり高さを算出することで、コン
クリートの種類や温度等の影響を排除して、コンクリー
トの打ち上がり高さを精度良く算出することができる。
【０００９】また、前記高さ算出手段は、前記コンクリ
ート有無判別手段による、前記対電極の前記第１電極と
前記第２電極の間にコンクリートが存在するか否かの判
別結果に応じて開閉する開閉手段を前記各対電極毎に有
し、各開閉手段に直列に抵抗を接続した直列回路を並列
に接続した並列回路を備えて、該並列回路の合成抵抗値
により前記第１電極と前記第２電極の間にコンクリート
が存在する前記対電極の個数を把握することを特徴とす
る。
ート有無判別手段による、前記対電極の前記第１電極と
前記第２電極の間にコンクリートが存在するか否かの判
別結果に応じて開閉する開閉手段を前記各対電極毎に有
し、各開閉手段に直列に抵抗を接続した直列回路を並列
に接続した並列回路を備えて、該並列回路の合成抵抗値
により前記第１電極と前記第２電極の間にコンクリート
が存在する前記対電極の個数を把握することを特徴とす
る。
【００１０】かかる本発明によれば、前記コンクリート
有無判別手段により前記第１電極と前記第２電極の間に
コンクリートが存在すると判別された前記対電極の数に
応じて、前記並列回路を構成する前記抵抗の数が変化す
る。そのため、前記高さ算出手段は、前記並列回路の合
成抵抗値から、前記第１電極と前記第２電極の間にコン
クリートが存在する前記対電極の個数を容易に把握する
ことができる。
有無判別手段により前記第１電極と前記第２電極の間に
コンクリートが存在すると判別された前記対電極の数に
応じて、前記並列回路を構成する前記抵抗の数が変化す
る。そのため、前記高さ算出手段は、前記並列回路の合
成抵抗値から、前記第１電極と前記第２電極の間にコン
クリートが存在する前記対電極の個数を容易に把握する
ことができる。
【００１１】また、前記高さ算出手段は、前記並列回路
を用いて構成したホイートストンブリッジ回路を備え、
該ホイートストンブリッジ回路の出力電圧により、前記
第１電極と前記第２電極の間にコンクリートが存在する
前記対電極の個数を把握することを特徴とする。
を用いて構成したホイートストンブリッジ回路を備え、
該ホイートストンブリッジ回路の出力電圧により、前記
第１電極と前記第２電極の間にコンクリートが存在する
前記対電極の個数を把握することを特徴とする。
【００１２】かかる本発明によれば、前記ホイートスト
ンブリッジ回路の入力に所定電圧を印加すると、該ホイ
ートストンブリッジ回路の出力電圧は、前記並列回路の
合成抵抗値に応じて変化する。そして、前記並列回路の
合成抵抗値は、上述したように、前記第１電極と前記第
２電極の間にコンクリートが存在する前記対電極の個数
に応じて変化する。そのため、前記ホイートストンブリ
ッジ回路の出力電圧は、前記第１電極と前記第２電極の
間にコンクリートが存在する前記対電極の個数に応じて
変化する。
ンブリッジ回路の入力に所定電圧を印加すると、該ホイ
ートストンブリッジ回路の出力電圧は、前記並列回路の
合成抵抗値に応じて変化する。そして、前記並列回路の
合成抵抗値は、上述したように、前記第１電極と前記第
２電極の間にコンクリートが存在する前記対電極の個数
に応じて変化する。そのため、前記ホイートストンブリ
ッジ回路の出力電圧は、前記第１電極と前記第２電極の
間にコンクリートが存在する前記対電極の個数に応じて
変化する。
【００１３】したがって、ひずみゲージで構成されたホ
イートストンブリッジ回路と接続して使用される電気抵
抗式ひずみゲージ測定器や、データロガ等を前記高さ算
出手段として使用することができる。即ち、前記ホイー
トストンブリッジ回路を、電気抵抗式ひずみゲージ測定
器や、データロガ等と接続して、前記ホイートストンブ
リッジ回路の出力電圧を測定することで、前記前記第１
電極と前記第２電極の間にコンクリートが存在する前記
対電極の個数を把握して、コンクリートの打ち上がり高
さを算出することができる。
イートストンブリッジ回路と接続して使用される電気抵
抗式ひずみゲージ測定器や、データロガ等を前記高さ算
出手段として使用することができる。即ち、前記ホイー
トストンブリッジ回路を、電気抵抗式ひずみゲージ測定
器や、データロガ等と接続して、前記ホイートストンブ
リッジ回路の出力電圧を測定することで、前記前記第１
電極と前記第２電極の間にコンクリートが存在する前記
対電極の個数を把握して、コンクリートの打ち上がり高
さを算出することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を、図
１〜図５を参照して説明する。図１は本発明のコンクリ
ートレベルセンサの構成図、図２（ａ）は図１に示した
コンクリート有無判別手段の回路構成図、図２（ｂ）は
図１に示したコンクリート有無判別手段の等価回路図、
図３は図２（ａ）に示した回路の作動説明図、図４は図
１に示したホイートストンブリッジ回路の構成図、図５
（ａ）〜図５（ｃ）は図４に示した回路の等価回路図で
ある。
１〜図５を参照して説明する。図１は本発明のコンクリ
ートレベルセンサの構成図、図２（ａ）は図１に示した
コンクリート有無判別手段の回路構成図、図２（ｂ）は
図１に示したコンクリート有無判別手段の等価回路図、
図３は図２（ａ）に示した回路の作動説明図、図４は図
１に示したホイートストンブリッジ回路の構成図、図５
（ａ）〜図５（ｃ）は図４に示した回路の等価回路図で
ある。
【００１５】図１を参照して、本発明のコンクリートレ
ベルセンサは、集合電極２０と、コンクリート有無判別
手段２１とホイートストンブリッジ回路２６とを備えた
検出モジュール２２と、検出モジュール２２とケーブル
を介して接続されたデータロガ２７とからなり、集合電
極２０を型枠２３内に打設されたコンクリートＣ内に浸
漬することで、コンクリートＣの打ち上がり高さＨを測
定する。
ベルセンサは、集合電極２０と、コンクリート有無判別
手段２１とホイートストンブリッジ回路２６とを備えた
検出モジュール２２と、検出モジュール２２とケーブル
を介して接続されたデータロガ２７とからなり、集合電
極２０を型枠２３内に打設されたコンクリートＣ内に浸
漬することで、コンクリートＣの打ち上がり高さＨを測
定する。
【００１６】集合電極２０は、間隔を保持して対向した
第１電極２４ａと第２電極２４ｂとからなる対電極２５
を、コンクリートＣの打ち上がり方向にｎ（≧２）個配
置して構成される。コンクリート有無判別手段２１は、
各対電極２５の第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間に
電圧を印加して、第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間
のインピーダンスを測定することで、第１電極２４ａと
第２電極２４ｂの間にコンクリートＣが存在するか否か
を判別する。ここで、各対電極２５の第１電極２４ａと
第２電極２４ｂの間隔は、安定した測定を行うために一
定に保たれている。
第１電極２４ａと第２電極２４ｂとからなる対電極２５
を、コンクリートＣの打ち上がり方向にｎ（≧２）個配
置して構成される。コンクリート有無判別手段２１は、
各対電極２５の第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間に
電圧を印加して、第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間
のインピーダンスを測定することで、第１電極２４ａと
第２電極２４ｂの間にコンクリートＣが存在するか否か
を判別する。ここで、各対電極２５の第１電極２４ａと
第２電極２４ｂの間隔は、安定した測定を行うために一
定に保たれている。
【００１７】また、ホイートストンブリッジ回路２６と
データロガ２７とにより、本発明の高さ算出手段が構成
される。即ち、データロガ２７からホイートストンブリ
ッジ回路２６に電源が供給され、ホイートストンブリッ
ジ回路２６からデータロガ２７に、コンクリート有無判
別手段２１により、第１電極２４ａと第２電極２４ｂの
間にコンクリートＣが有ると判別された対電極２５の個
数に応じた電圧が出力される。そして、データロガ２７
は、ホイートストンブリッジ回路２６の出力電圧から、
コンクリート有無判別手段２１により、第１電極２４ａ
と第２電極２４ｂの間にコンクリートＣが有ると判別さ
れた対電極２５の個数を把握して、コンクリートＣの打
ち上がり高さＨを算出する。
データロガ２７とにより、本発明の高さ算出手段が構成
される。即ち、データロガ２７からホイートストンブリ
ッジ回路２６に電源が供給され、ホイートストンブリッ
ジ回路２６からデータロガ２７に、コンクリート有無判
別手段２１により、第１電極２４ａと第２電極２４ｂの
間にコンクリートＣが有ると判別された対電極２５の個
数に応じた電圧が出力される。そして、データロガ２７
は、ホイートストンブリッジ回路２６の出力電圧から、
コンクリート有無判別手段２１により、第１電極２４ａ
と第２電極２４ｂの間にコンクリートＣが有ると判別さ
れた対電極２５の個数を把握して、コンクリートＣの打
ち上がり高さＨを算出する。
【００１８】本実施の形態では、各対電極２５の間隔を
一定（図中ｈ）としているので、コンクリート有無判別
手段２１により、第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間
にコンクリートＣが存在すると判別された対電極２５の
数がｉであれば、データロガ２７は、コンクリートＣの
打ち上がり高さＨを、Ｈ＝ｈ×ｉにより算出することが
できる。
一定（図中ｈ）としているので、コンクリート有無判別
手段２１により、第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間
にコンクリートＣが存在すると判別された対電極２５の
数がｉであれば、データロガ２７は、コンクリートＣの
打ち上がり高さＨを、Ｈ＝ｈ×ｉにより算出することが
できる。
【００１９】例えば、図１においては、第１電極２４ａ
と第２電極２４ｂの間にコンクリートＣが存在する対電
極２５の個数は３であるので、コンクリートＣの打ち上
がり高さＨ＝３×ｈとなる。なお、対電極２５の配置間
隔ｈを狭めることで測定精度を高めることができる。ま
た、各対電極２５の間隔は必ずしも一定である必要はな
く、データロガ２７に予め各対電極２５の間隔に関する
データを保持しておけば、データロガ２７は、該データ
に基づいてコンクリートＣの打ち上がり高さＨを算出す
ることができる。
と第２電極２４ｂの間にコンクリートＣが存在する対電
極２５の個数は３であるので、コンクリートＣの打ち上
がり高さＨ＝３×ｈとなる。なお、対電極２５の配置間
隔ｈを狭めることで測定精度を高めることができる。ま
た、各対電極２５の間隔は必ずしも一定である必要はな
く、データロガ２７に予め各対電極２５の間隔に関する
データを保持しておけば、データロガ２７は、該データ
に基づいてコンクリートＣの打ち上がり高さＨを算出す
ることができる。
【００２０】次に、図２（ａ），２（ｂ），及び図３を
参照して、コンクリート有無判別手段２１による、対電
極２５の第１電極２４ａと２４ｂの間にコンクリートが
存在するか否かの判別方法について説明する。
参照して、コンクリート有無判別手段２１による、対電
極２５の第１電極２４ａと２４ｂの間にコンクリートが
存在するか否かの判別方法について説明する。
【００２１】コンクリート有無判別手段２１は、図２
（ａ）に示したように、各対電極２５に対して、コンパ
レータ３０を有する。コンパレータ３０は、その正入力
電圧が負入力電圧以上であるときは正電源電圧（＋
ＶCC）を出力し、正入力電圧が負入力電圧未満であると
きには負電源電圧（−ＶCC）を出力する。また、コンパ
レータ３０の出力ｃには抵抗４０（抵抗値ｒ）が直列に
接続されている。
（ａ）に示したように、各対電極２５に対して、コンパ
レータ３０を有する。コンパレータ３０は、その正入力
電圧が負入力電圧以上であるときは正電源電圧（＋
ＶCC）を出力し、正入力電圧が負入力電圧未満であると
きには負電源電圧（−ＶCC）を出力する。また、コンパ
レータ３０の出力ｃには抵抗４０（抵抗値ｒ）が直列に
接続されている。
【００２２】図２（ｂ）は、コンパレータ３０の出力抵
抗ＲO が非常に小さく（ＲO ≪ｒ）、且つ、コンパレー
タ３０の出力が電源電圧（±ＶCC）レベルまでフルスイ
ングすると仮定して、以上説明したコンパレータ３０の
動作を切替スイッチ３３で等価的に表した回路である。
コンパレータ３０の正入力電圧が負入力電圧以上である
ときは、切替スイッチ３３の接点ｂと接点ｃの間が導通
して共通接点ｃから正電源電圧（＋ＶCC）が出力され
る。
抗ＲO が非常に小さく（ＲO ≪ｒ）、且つ、コンパレー
タ３０の出力が電源電圧（±ＶCC）レベルまでフルスイ
ングすると仮定して、以上説明したコンパレータ３０の
動作を切替スイッチ３３で等価的に表した回路である。
コンパレータ３０の正入力電圧が負入力電圧以上である
ときは、切替スイッチ３３の接点ｂと接点ｃの間が導通
して共通接点ｃから正電源電圧（＋ＶCC）が出力され
る。
【００２３】一方、コンパレータ３０の正入力電圧が負
入力電圧未満であるときには、切替スイッチ３３の接点
ａと接点ｃの間が導通して共通接点ｃから負電源電圧
（−Ｖ CC）が出力される。このように、コンパレータ３
０は、正入力電圧と負入力電圧の比較結果に応じて、出
力ｃからの出力電圧を正電源電圧（＋ＶCC）と負電源電
圧（−ＶCC）とに切替えるスイッチ（本発明の開閉手段
に相当する）として作動する。そして、コンパレータ３
０（切替スイッチ３３）と抵抗４０（抵抗値ｒ）とを直
列に接続して、本発明の直列回路４１を構成している。
入力電圧未満であるときには、切替スイッチ３３の接点
ａと接点ｃの間が導通して共通接点ｃから負電源電圧
（−Ｖ CC）が出力される。このように、コンパレータ３
０は、正入力電圧と負入力電圧の比較結果に応じて、出
力ｃからの出力電圧を正電源電圧（＋ＶCC）と負電源電
圧（−ＶCC）とに切替えるスイッチ（本発明の開閉手段
に相当する）として作動する。そして、コンパレータ３
０（切替スイッチ３３）と抵抗４０（抵抗値ｒ）とを直
列に接続して、本発明の直列回路４１を構成している。
【００２４】図２（ａ）を参照して、コンクリート有無
判別手段２１は、各対電極２５の第２電極２４ｂをコン
パレータ３０の負電源電圧（−ＶCC）に接続し、第１電
極２４ａに抵抗３４を介してブリッジ電圧ＶC を印加し
たときの、第１電極２４ａの電圧（＝コンパレータ３０
の正入力電圧）を、コンパレータ３０により比較電圧Ｖ
B と比較することで、対電極２５の第１電極２４ａと２
４ｂ間にコンクリートが存在するか否かの判別を行う。
尚、ブリッジ電圧ＶC をコンパレータ３０の正電源電圧
（＋ＶCC）と同一（ＶC ＝＋ＶCC）としてもよい。
判別手段２１は、各対電極２５の第２電極２４ｂをコン
パレータ３０の負電源電圧（−ＶCC）に接続し、第１電
極２４ａに抵抗３４を介してブリッジ電圧ＶC を印加し
たときの、第１電極２４ａの電圧（＝コンパレータ３０
の正入力電圧）を、コンパレータ３０により比較電圧Ｖ
B と比較することで、対電極２５の第１電極２４ａと２
４ｂ間にコンクリートが存在するか否かの判別を行う。
尚、ブリッジ電圧ＶC をコンパレータ３０の正電源電圧
（＋ＶCC）と同一（ＶC ＝＋ＶCC）としてもよい。
【００２５】第１電極２４ａに抵抗３４を介してブリッ
ジ電圧ＶC を印加したときの第１電極２４ａの電圧は、
第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間のインピーダンス
の変化に応じて変動する。そのため、第１電極２４ａの
電圧を検出するすることで、第１電極２４ａと第２電極
２４ｂの間のインピーダンスを測定（把握）することが
できる。
ジ電圧ＶC を印加したときの第１電極２４ａの電圧は、
第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間のインピーダンス
の変化に応じて変動する。そのため、第１電極２４ａの
電圧を検出するすることで、第１電極２４ａと第２電極
２４ｂの間のインピーダンスを測定（把握）することが
できる。
【００２６】したがって、第１電極２４ａと第２電極２
４ｂの間にコンクリートが存在するときの、第１電極２
４ａと第２電極２４間のインピーダンスに基づいて比較
電圧ＶB を決定し、該比較電圧ＶB と第１電極２４ａの
電圧（本発明のインピーダンスの測定結果に対応する）
とをコンパレータ３０で比較することで、コンパレータ
３０の出力電圧から、第１電極２４ａと第２電極２４ｂ
の間にコンクリートが存在するか否かを判別することが
できる。
４ｂの間にコンクリートが存在するときの、第１電極２
４ａと第２電極２４間のインピーダンスに基づいて比較
電圧ＶB を決定し、該比較電圧ＶB と第１電極２４ａの
電圧（本発明のインピーダンスの測定結果に対応する）
とをコンパレータ３０で比較することで、コンパレータ
３０の出力電圧から、第１電極２４ａと第２電極２４ｂ
の間にコンクリートが存在するか否かを判別することが
できる。
【００２７】具体的には、図３に示したように、コンク
リート有無判別手段２１は、所定のタイミング（図中ｔ
1 〜ｔ2 、ｔ3 〜ｔ4 ）で対電極２５の第１電極２４ａ
にブリッジ電圧ＶC を印加する。図中ｔ1 〜ｔ2 は、第
１電極２４ａと第２電極２４ｂの間にコンクリートが存
在しない状態で、第１電極２４ａにブリッジ電圧ＶCを
印加した場合を示し、図中ｔ3 〜ｔ4 は、第１電極２４
ａと第２電極２４ｂの間にコンクリートが存在する状態
で、第１電極２４ａにブリッジ電圧ＶC を印加した場合
を示している。
リート有無判別手段２１は、所定のタイミング（図中ｔ
1 〜ｔ2 、ｔ3 〜ｔ4 ）で対電極２５の第１電極２４ａ
にブリッジ電圧ＶC を印加する。図中ｔ1 〜ｔ2 は、第
１電極２４ａと第２電極２４ｂの間にコンクリートが存
在しない状態で、第１電極２４ａにブリッジ電圧ＶCを
印加した場合を示し、図中ｔ3 〜ｔ4 は、第１電極２４
ａと第２電極２４ｂの間にコンクリートが存在する状態
で、第１電極２４ａにブリッジ電圧ＶC を印加した場合
を示している。
【００２８】ｔ1 〜ｔ2 で第１電極２４ａにブリッジ電
圧ＶC を印加したときは、第１電極２４ａと第２電極２
４ｂの間が絶縁状態（インピーダンス∞）にあるので、
図２（ａ）を参照して、コンパレータ３０の正入力には
ブリッジ電圧ＶC がそのまま入力される。
圧ＶC を印加したときは、第１電極２４ａと第２電極２
４ｂの間が絶縁状態（インピーダンス∞）にあるので、
図２（ａ）を参照して、コンパレータ３０の正入力には
ブリッジ電圧ＶC がそのまま入力される。
【００２９】そのため、図３のに示したように、コン
パレータ３０の正入力電圧（ＶC ）がコンパレータ３０
の負入力電圧（ＶB ）よりも大きくなり、に示したよ
うにコンパレータ３０の出力電圧が正電源電圧（＋
ＶCC）となる。このとき、図２（ｂ）に示した等価回路
においては、切替スイッチ３３の接点ｂと接点ｃの間が
導通した状態となる。
パレータ３０の正入力電圧（ＶC ）がコンパレータ３０
の負入力電圧（ＶB ）よりも大きくなり、に示したよ
うにコンパレータ３０の出力電圧が正電源電圧（＋
ＶCC）となる。このとき、図２（ｂ）に示した等価回路
においては、切替スイッチ３３の接点ｂと接点ｃの間が
導通した状態となる。
【００３０】一方、ｔ3 〜ｔ4 で第１電極２４ａにブリ
ッジ電圧ＶC を印加したときには、図２（ａ）を参照し
て、第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間に、コンクリ
ートの電気容量３５（本発明のインピーダンスに相当す
る）が存在するため、図３のに示したように、コンパ
レータ３０の正入力電圧は電気容量３５への電荷の充電
が進むにつれて緩やかに上昇し、比較電圧ＶB を上回る
ことはない。
ッジ電圧ＶC を印加したときには、図２（ａ）を参照し
て、第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間に、コンクリ
ートの電気容量３５（本発明のインピーダンスに相当す
る）が存在するため、図３のに示したように、コンパ
レータ３０の正入力電圧は電気容量３５への電荷の充電
が進むにつれて緩やかに上昇し、比較電圧ＶB を上回る
ことはない。
【００３１】そのため、図３のに示したように、コン
パレータ３０の出力電圧が負電源電圧（−ＶCC）とな
る。このとき、図２（ｂ）に示した等価回路において
は、切替スイッチ３３の接点ａと接点ｃの間が導通した
状態となる。
パレータ３０の出力電圧が負電源電圧（−ＶCC）とな
る。このとき、図２（ｂ）に示した等価回路において
は、切替スイッチ３３の接点ａと接点ｃの間が導通した
状態となる。
【００３２】ここで、比較電圧ＶB は、対電極２５の第
１電極２４ａと第２電極２４ｂの間にコンクリートが存
在するか否かという、さほど精度を有しない判別を行う
ためのものである。そのため、コンクリートの種類や温
度等の影響により、第１電極２４ａの電圧が変動して
も、コンクリートの有無の判別ができるように、余裕を
持たせて設定することができる したがって、コンクリート有無判別手段２１は、コンク
リートの種類や温度の影響を排除して、対電極２５の第
１電極２４ａと第２電極２４ｂの間にコンクリートが存
在するか否かを判別することができる。そして、コンク
リートの種類や温度の影響を考慮してインピーダンスを
測定するためのキャリブレーションを行う必要もない。
１電極２４ａと第２電極２４ｂの間にコンクリートが存
在するか否かという、さほど精度を有しない判別を行う
ためのものである。そのため、コンクリートの種類や温
度等の影響により、第１電極２４ａの電圧が変動して
も、コンクリートの有無の判別ができるように、余裕を
持たせて設定することができる したがって、コンクリート有無判別手段２１は、コンク
リートの種類や温度の影響を排除して、対電極２５の第
１電極２４ａと第２電極２４ｂの間にコンクリートが存
在するか否かを判別することができる。そして、コンク
リートの種類や温度の影響を考慮してインピーダンスを
測定するためのキャリブレーションを行う必要もない。
【００３３】次に、図４を参照して、ホイートストンブ
リッジ回路２６は、図２（ａ）に示したコンパレータ３
０に抵抗４０を直列に接続したｎ個の直列回路４１を並
列に接続した並列回路４２を用いて構成されるものであ
るが、図４においては、説明の便宜上、コンパレータ３
０を図２（ｂ）で説明した切替スイッチ３３（図中ＳＷ
1 〜ＳＷn ）で表している。
リッジ回路２６は、図２（ａ）に示したコンパレータ３
０に抵抗４０を直列に接続したｎ個の直列回路４１を並
列に接続した並列回路４２を用いて構成されるものであ
るが、図４においては、説明の便宜上、コンパレータ３
０を図２（ｂ）で説明した切替スイッチ３３（図中ＳＷ
1 〜ＳＷn ）で表している。
【００３４】また、図４は、１番目の切替スイッチ３３
（図中ＳＷ1 ）に対応した対電極２５から、ｉ番目（１
≦ｉ≦ｎ）の切替スイッチ３３（図中ＳＷi ）に対応し
た対電極２５までが、コンクリート中に浸漬した状態を
示しており、１番目からｉ番目までの切替スイッチ３３
（図中ＳＷ1 〜ＳＷi ）の接点ａと接点ｃの間が導通し
た状態となっている。
（図中ＳＷ1 ）に対応した対電極２５から、ｉ番目（１
≦ｉ≦ｎ）の切替スイッチ３３（図中ＳＷi ）に対応し
た対電極２５までが、コンクリート中に浸漬した状態を
示しており、１番目からｉ番目までの切替スイッチ３３
（図中ＳＷ1 〜ＳＷi ）の接点ａと接点ｃの間が導通し
た状態となっている。
【００３５】並列回路４２においては、接点ａと接点ｃ
の間が導通した切替スイッチ３３（対応する対電極２５
の第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間にコンクリート
が存在することを意味する）の個数が多い程、図中Ｘ点
とＹ点の間の合成抵抗値が大きくなる。また、図中Ｚ点
とＹ点の合成抵抗値は、逆に、接点ａと接点ｃの間が導
通した切替スイッチ３３の個数が多い程小さくなる。
の間が導通した切替スイッチ３３（対応する対電極２５
の第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間にコンクリート
が存在することを意味する）の個数が多い程、図中Ｘ点
とＹ点の間の合成抵抗値が大きくなる。また、図中Ｚ点
とＹ点の合成抵抗値は、逆に、接点ａと接点ｃの間が導
通した切替スイッチ３３の個数が多い程小さくなる。
【００３６】したがって、並列回路４２のＸＹ間又はＹ
Ｚ間の合成抵抗値から、接点ａと接点ｃの間が導通した
切替スイッチ３３の個数、即ち、第１電極２４ａと第２
電極２４ｂの間にコンクリートが存在する対電極２５の
個数を把握することができる。
Ｚ間の合成抵抗値から、接点ａと接点ｃの間が導通した
切替スイッチ３３の個数、即ち、第１電極２４ａと第２
電極２４ｂの間にコンクリートが存在する対電極２５の
個数を把握することができる。
【００３７】そこで、本実施の形態では、図４に示した
ように、並列回路４２を用いてホイートストンブリッジ
回路２６を構成し、並列回路４２の合成抵抗の変化、即
ち、第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間にコンクリー
トが存在する対電極２５の個数の変化に応じて、ホイー
トストンブリッジ回路２６の出力電圧ｅが変化するよう
にしている。
ように、並列回路４２を用いてホイートストンブリッジ
回路２６を構成し、並列回路４２の合成抵抗の変化、即
ち、第１電極２４ａと第２電極２４ｂの間にコンクリー
トが存在する対電極２５の個数の変化に応じて、ホイー
トストンブリッジ回路２６の出力電圧ｅが変化するよう
にしている。
【００３８】これにより、通常、ひずみゲージで構成さ
れたホイートストンブリッジ回路と接続して使用される
データロガ２７を、ホイートストンブリッジ回路２６と
接続して、データロガ２７からホイートストンブリッジ
回路２６にブリッジ電圧Ｅを印加し、ホイートストンブ
リッジ回路２６の出力電圧ｅをデータロガ２７で測定す
ることで、データロガ２７は、第１電極２４ａと第２電
極２４ｂの間にコンクリートが存在する対電極２５の個
数を把握することができる。
れたホイートストンブリッジ回路と接続して使用される
データロガ２７を、ホイートストンブリッジ回路２６と
接続して、データロガ２７からホイートストンブリッジ
回路２６にブリッジ電圧Ｅを印加し、ホイートストンブ
リッジ回路２６の出力電圧ｅをデータロガ２７で測定す
ることで、データロガ２７は、第１電極２４ａと第２電
極２４ｂの間にコンクリートが存在する対電極２５の個
数を把握することができる。
【００３９】尚、図４において、記号Ｒ，ｒ，ｒS は、
各抵抗の抵抗値を示している。そして、抵抗４３（抵抗
値ｒ／ｎ）は、接点ａと接点ｃの間が導通した切替スイ
ッチ３３が存在しないとき、即ち、コンクリートが打設
されていないときに、ホイートストンブリッジ回路２６
の出力電圧ｅを０とするためのものである。接点ａと接
点ｃの間が導通した切替スイッチ３３が存在しなけれ
ば、ＸＹ間の合成抵抗値がｒ／ｎとなり、Ｙ点の電位が
Ｅ／２となるため、ホイートストンブリッジ回路２６の
出力電圧ｅが０Ｖとなる。また、抵抗４４（抵抗値
ｒS ）は、ホイートストンブリッジ回路２６の出力電圧
ｅの出力レベルを調節するためのものである。
各抵抗の抵抗値を示している。そして、抵抗４３（抵抗
値ｒ／ｎ）は、接点ａと接点ｃの間が導通した切替スイ
ッチ３３が存在しないとき、即ち、コンクリートが打設
されていないときに、ホイートストンブリッジ回路２６
の出力電圧ｅを０とするためのものである。接点ａと接
点ｃの間が導通した切替スイッチ３３が存在しなけれ
ば、ＸＹ間の合成抵抗値がｒ／ｎとなり、Ｙ点の電位が
Ｅ／２となるため、ホイートストンブリッジ回路２６の
出力電圧ｅが０Ｖとなる。また、抵抗４４（抵抗値
ｒS ）は、ホイートストンブリッジ回路２６の出力電圧
ｅの出力レベルを調節するためのものである。
【００４０】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、データロガ２
７の入力インピーダンスが無限大であると仮定して、図
４に示したホイートストンブリッジ回路２６を等価回路
で表したものである。図５（ａ）は図４に示したホイー
トストンブリッジ回路２６のＡ矢印側の等価回路であ
り、図中Ｖ1 は図４のＹ点の電圧（Ａ2 点基準）であ
る。図４のＸ−Ｙ間の合成抵抗値はｒ／（ｎ−ｉ）とな
り、Ｙ−Ｚ間の合成抵抗値はｒ／ｉとなるので、Ｖ
1 は、以下の式（１）で表せる。
７の入力インピーダンスが無限大であると仮定して、図
４に示したホイートストンブリッジ回路２６を等価回路
で表したものである。図５（ａ）は図４に示したホイー
トストンブリッジ回路２６のＡ矢印側の等価回路であ
り、図中Ｖ1 は図４のＹ点の電圧（Ａ2 点基準）であ
る。図４のＸ−Ｙ間の合成抵抗値はｒ／（ｎ−ｉ）とな
り、Ｙ−Ｚ間の合成抵抗値はｒ／ｉとなるので、Ｖ
1 は、以下の式（１）で表せる。
【００４１】
【数１】
【００４２】また、図５（ｂ）は、図４に示したホイー
トストンブリッジ回路２６のＢ矢印側の等価回路であ
り、図５（ｃ）は、図５（ａ）に示したホイートストン
ブリッジ回路２６のＡ矢印側の等価回路とＢ矢印側の等
価回路との合成等価回路である。
トストンブリッジ回路２６のＢ矢印側の等価回路であ
り、図５（ｃ）は、図５（ａ）に示したホイートストン
ブリッジ回路２６のＡ矢印側の等価回路とＢ矢印側の等
価回路との合成等価回路である。
【００４３】図５（ｃ）に示した合成等価回路から、ホ
イートストンブリッジ回路２６のブリッジ電圧Ｅと出力
電圧ｅとの関係は、以下の式（２）で表される。そし
て、式（２）中、Ｒ，ｒ，ｒS ，及びｎは定数であるの
で、式（２）の左辺の第２項を定数Ｋで置き換えると、
ホイートストンブリッジ回路２６のブリッジ電圧Ｅと出
力電圧ｅとの関係は式（３）で表される。
イートストンブリッジ回路２６のブリッジ電圧Ｅと出力
電圧ｅとの関係は、以下の式（２）で表される。そし
て、式（２）中、Ｒ，ｒ，ｒS ，及びｎは定数であるの
で、式（２）の左辺の第２項を定数Ｋで置き換えると、
ホイートストンブリッジ回路２６のブリッジ電圧Ｅと出
力電圧ｅとの関係は式（３）で表される。
【００４４】
【数２】
【００４５】したがって、図１を参照して、データロガ
２７は、式（３）より、第１電極２４ａと第２電極２４
ｂの間にコンクリートが存在する対電極２５の個数ｉ
を、ホイートストンブリッジ回路２６のブリッジ電圧Ｅ
と出力電圧ｅとから算出することができる。そして、コ
ンクリートＣの打ち上がり高さＨを、第１電極２４ａと
第２電極２４ｂの間にコンクリートが存在する対電極２
５の個数ｉと、対電極２５の配置間隔ｈとから、Ｈ＝ｉ
×ｈにより算出することができる。
２７は、式（３）より、第１電極２４ａと第２電極２４
ｂの間にコンクリートが存在する対電極２５の個数ｉ
を、ホイートストンブリッジ回路２６のブリッジ電圧Ｅ
と出力電圧ｅとから算出することができる。そして、コ
ンクリートＣの打ち上がり高さＨを、第１電極２４ａと
第２電極２４ｂの間にコンクリートが存在する対電極２
５の個数ｉと、対電極２５の配置間隔ｈとから、Ｈ＝ｉ
×ｈにより算出することができる。
【００４６】尚、本実施の形態においては、図４に示し
たように、並列回路４２の合成抵抗値の変化を、ホイー
トストンブリッジ回路２６の出力電圧ｅを介して検出す
るようにしたが、ホイートストンブリッジ回路２６を介
さずに直接検出するようにしてもよい。
たように、並列回路４２の合成抵抗値の変化を、ホイー
トストンブリッジ回路２６の出力電圧ｅを介して検出す
るようにしたが、ホイートストンブリッジ回路２６を介
さずに直接検出するようにしてもよい。
【図１】本発明のコンクリートレベルセンサの構成図。
【図２】図１に示したコンクリート有無判別手段の回路
構成図
構成図
【図３】図２に示したコンクリート有無判別手段の作動
説明図。
説明図。
【図４】ホイートストンブリッジ回路の構成図。
【図５】図４に示したホイートストンブリッジ回路の等
価回路。
価回路。
【図６】従来のコンクリートレベルセンサの構成図。
２０…集合電極、２１…コンクリート有無判別手段、２
４ａ…第１電極、２４ｂ…第２電極、２５…対電極、２
６…ホイートストンブリッジ回路、２７…データロガ、
３３…切替スイッチ
４ａ…第１電極、２４ｂ…第２電極、２５…対電極、２
６…ホイートストンブリッジ回路、２７…データロガ、
３３…切替スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平田 隆祥 東京都清瀬市下清戸４丁目640番地 株式 会社大林組技術研究所内 (72)発明者 小澤 卓郎 群馬県桐生市相生町四丁目247番地 株式 会社東京測器研究所桐生工場内 (72)発明者 末吉 良敏 群馬県桐生市相生町四丁目247番地 株式 会社東京測器研究所桐生工場内 Ｆターム(参考） 2F014 AA07 DA01 GA01
Claims (3)
- 【請求項１】間隔を保持して対向した第１電極と第２電
極とからなる対電極を、コンクリートの打ち上がり方向
に複数個配置した集合電極と、前記各対電極の前記第１
電極と前記第２電極の間に電圧を印加して該第１電極と
該第２電極の間のインピーダンスを測定し、該インピー
ダンスの測定結果に応じて該第１電極と該第２電極の間
にコンクリートが存在するか否かを判別するコンクリー
ト有無判別手段と、該コンクリート有無判別手段により
前記第１電極と前記第２電極の間にコンクリートが存在
すると判別された前記対電極の個数と、前記対電極の配
置間隔とを用いて、コンクリートの打ち上がり高さを算
出する高さ算出手段とを備えたことを特徴とするコンク
リートレベルセンサ。 - 【請求項２】前記高さ算出手段は、前記コンクリート有
無判別手段による、前記対電極の前記第１電極と前記第
２電極の間にコンクリートが存在するか否かの判別結果
に応じて開閉する開閉手段を前記各対電極毎に有し、各
開閉手段に直列に抵抗を接続した直列回路を並列に接続
した並列回路を備えて、該並列回路の合成抵抗値により
前記第１電極と前記第２電極の間にコンクリートが存在
する前記対電極の個数を把握することを特徴とする請求
項１記載のコンクリートレベルセンサ。 - 【請求項３】前記高さ算出手段は、前記並列回路を用い
て構成したホイートストンブリッジ回路を備え、該ホイ
ートストンブリッジ回路の出力電圧により、前記第１電
極と前記第２電極の間にコンクリートが存在する前記対
電極の個数を把握することを特徴とする請求項２記載の
コンクリートレベルセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32303098A JP3999380B2 (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | コンクリートレベルセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32303098A JP3999380B2 (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | コンクリートレベルセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000146673A true JP2000146673A (ja) | 2000-05-26 |
| JP3999380B2 JP3999380B2 (ja) | 2007-10-31 |
Family
ID=18150342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32303098A Expired - Fee Related JP3999380B2 (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | コンクリートレベルセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3999380B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103866663A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-06-18 | 中铁第五勘察设计院集团有限公司 | Crtsⅲ型板式无砟轨道自密实混凝土灌注厚度自动量测装置 |
| JP7369400B2 (ja) | 2020-03-12 | 2023-10-26 | 鉄建建設株式会社 | 帯状センサ及び充填検査装置 |
-
1998
- 1998-11-13 JP JP32303098A patent/JP3999380B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103866663A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-06-18 | 中铁第五勘察设计院集团有限公司 | Crtsⅲ型板式无砟轨道自密实混凝土灌注厚度自动量测装置 |
| CN103866663B (zh) * | 2014-03-07 | 2016-03-30 | 中铁第五勘察设计院集团有限公司 | Crtsⅲ型板式无砟轨道自密实混凝土灌注厚度自动量测装置 |
| JP7369400B2 (ja) | 2020-03-12 | 2023-10-26 | 鉄建建設株式会社 | 帯状センサ及び充填検査装置 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3999380B2 (ja) | 2007-10-31 |
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