JP2000266583A - Portable liquid level judging apparatus, standard member for calibration and liquid level judging method within internal space of object - Google Patents
Portable liquid level judging apparatus, standard member for calibration and liquid level judging method within internal space of objectInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、流体を貯留する容
器や流体を輸送などを行う管などの対象物の内部に液体
が存在するときの液面の位置を外部から判定する携帯型
液位判定装置および較正用標準部材ならびに対象物内部
空間内の液位判定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a portable liquid level for externally determining the level of a liquid surface when a liquid exists inside an object such as a container for storing a fluid or a pipe for transporting the fluid. The present invention relates to a determination device, a calibration standard member, and a liquid level determination method in an internal space of an object.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に容器や輸送路中の液体の有無は、
予め確認または検出のための準備が施されている部分で
しか判断することができない。たとえば、内部に液体が
存在しているか否かを直接視認することが可能な構造を
有しているか、あるいは何らかの検出手段が設けられて
いるかなどの場合を除いて、外部から液体の有無を判定
することは非常に困難である。2. Description of the Related Art Generally, the presence or absence of liquid in a container or a transportation route is determined by
The determination can be made only in a portion that has been prepared for confirmation or detection in advance. For example, the presence / absence of a liquid is determined from the outside unless there is a structure in which it is possible to directly visually check whether or not a liquid is present inside, or if some kind of detection means is provided. It is very difficult to do.
【0003】液体の有無の判定の必要性は、たとえば都
市ガスの供給配管内に漏水が混入して供給不良が生じる
場合など、本来液体の存在が予想されず、したがって液
体の検出のための準備が施されていない場合に特に必要
となる。ガスの供給不良が生じる場合に、漏水が原因で
あると推定されても、漏水を直接確認することができな
ければ、適切な対策を施すこともできなくなってしま
う。The necessity of judging the presence or absence of a liquid is, for example, when water is mixed in a supply pipe for city gas and a supply failure occurs, the existence of a liquid is not expected. This is particularly necessary when no is provided. If a gas supply failure occurs, even if it is presumed to be due to water leakage, appropriate measures cannot be taken unless the leakage is directly confirmed.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】たとえば都市ガスの供
給配管内の漏水を検出する方法としては、放射線透過試
験や超音波探傷試験などが考えられる。放射線透過試験
は、検査装置が大掛かりとなり、検査結果が出るまでに
数時間を要するので、簡単に漏水の有無を判定すること
ができる方法として適用することは困難である。超音波
探傷試験のような超音波を漏水の有無の判定に適用する
ためには、簡易かつ有効に管内の液位を判定することが
できる装置および方法を開発する必要がある。For example, as a method of detecting water leakage in a supply pipe for city gas, a radiation transmission test, an ultrasonic flaw detection test, and the like can be considered. Since the radiation transmission test requires a large-scale inspection device and requires several hours until an inspection result is obtained, it is difficult to apply the radiation transmission test as a method that can easily determine the presence or absence of water leakage. In order to apply an ultrasonic wave such as an ultrasonic flaw detection test to the determination of the presence or absence of water leakage, it is necessary to develop a device and a method that can easily and effectively determine the liquid level in a pipe.
【0005】本発明の目的は、超音波を用いて対象物内
部の液位を判定することができる携帯型液位判定装置お
よび較正用標準部材ならびに対象物内部空間内の液位判
定方法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a portable liquid level determining apparatus and a calibration standard member capable of determining the liquid level inside an object using ultrasonic waves, and a liquid level judging method in the internal space of the object. It is to be.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、携帯型の筺体
内に収納され、判定対象物内部空間内の液位を外部から
判定可能な装置であって、判定対象物の外部表面に接触
させて、判定対象物の内部に超音波を送信し、反射波を
受信する探触子と、探触子に、送信用の超音波を発生さ
せるための電気的駆動を行う駆動回路と、探触子によっ
て受信される超音波信号と、駆動回路の電気的駆動のタ
イミングとを比較し、受信信号中に判定対象物内部の液
中を伝播した成分が含まれるか否かを判断し、液中伝播
成分が含まれるとき、探触子の接触位置が液面下である
と判定する判定回路と、判定回路の判定結果を筺体外部
に表示する表示器と、予め準備される較正用標準部材に
探触子を接触させて得られる受信信号に基づいて、判定
回路の判定基準を較正する較正回路とを含み、筺体は、
該較正用標準部材を保持可能な保持部を備えることを特
徴とする携帯型液位判定装置である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a device which is housed in a portable housing and is capable of judging the liquid level in an internal space of an object to be judged from the outside. A probe that transmits ultrasonic waves to the inside of the object to be determined and receives a reflected wave, a drive circuit that electrically drives the probe to generate ultrasonic waves for transmission, and a probe. The ultrasonic signal received by the stylus is compared with the timing of the electric drive of the drive circuit, and it is determined whether or not the received signal includes a component that has propagated in the liquid inside the determination target object. A judgment circuit for judging that the contact position of the probe is below the liquid level when the medium propagation component is included, a display for displaying the judgment result of the judgment circuit outside the housing, and a calibration standard member prepared in advance Based on the received signal obtained by bringing the probe into contact with And a positive calibration circuit, housing is
A portable liquid level determination device comprising a holding unit capable of holding the calibration standard member.
【0007】本発明に従えば、探触子を判定対象物の外
部表面に接触させ、判定対象物の内部に超音波を送信す
ると、判定対象物内部に液体が存在し、液体中に超音波
信号が伝播されれば液体中を伝播して反射された超音波
信号も、探触子によって受信することができる。判定回
路は、探触子によって受信される超音波信号と、探触子
に送信用の超音波を発生させる駆動回路の電気的駆動の
タイミングとを比較する。液中を伝播した受信信号であ
るか否かは、超音波信号の送信時点からの時間的な遅れ
に基づいて判断することができる。判定回路は、液中を
伝播した成分が含まれていると判断されるときに、探触
子の接触位置が液面下であると判定し、表示器は判定結
果を筺体外部に表示する。液面よりも上方で探触子を接
触させると、液中を伝播する超音波信号が生じなくなる
ので、表示器を参照すれば、探触子の接触位置が液面よ
りも下方であるか上方であるかを容易に判断することが
でき、対象物内部の液位を外部から容易に判定すること
ができる。筺体には較正用標準部材を保持可能な保持部
が備えられ、予め準備される較正用標準部材に探触子を
接触させて得られる受信信号に基づいて判定回路の判断
基準を較正する較正回路が含まれるので、液位の判定を
精度よく行うことができるように判定回路の判断基準を
随時較正することができる。According to the present invention, when the probe is brought into contact with the outer surface of the object to be determined and the ultrasonic wave is transmitted inside the object to be determined, the liquid exists inside the object to be determined, and the ultrasonic wave is contained in the liquid. If the signal is propagated, the ultrasonic signal propagated through the liquid and reflected can be received by the probe. The determination circuit compares the ultrasonic signal received by the probe with the electrical drive timing of a drive circuit that causes the probe to generate ultrasonic waves for transmission. Whether or not the received signal has propagated in the liquid can be determined based on a time delay from the transmission time of the ultrasonic signal. When the determination circuit determines that the component propagated in the liquid is included, the determination circuit determines that the contact position of the probe is below the liquid level, and the display unit displays the determination result outside the housing. When the probe is brought into contact with the liquid above the liquid level, the ultrasonic signal propagating through the liquid is not generated. Therefore, referring to the display, the contact position of the probe is below or above the liquid level. Can be easily determined, and the liquid level inside the object can be easily determined from the outside. The housing is provided with a holding portion capable of holding a calibration standard member, and a calibration circuit for calibrating a criterion of a determination circuit based on a received signal obtained by bringing a probe into contact with a calibration standard member prepared in advance. Is included, the criterion of the determination circuit can be calibrated at any time so that the determination of the liquid level can be performed with high accuracy.
【0008】さらに本発明は、携帯型液位判定装置で使
用する較正用標準部材であって、有底で、所定形状を有
する筒体と、筒体内に充填される液体と、液体が充填さ
れている筒体を封止する蓋とを含み、蓋の外表面から超
音波信号を送信し、蓋の内表面で反射して外表面に戻る
反射信号と、蓋の内表面から液体中に伝播して、液体を
通過して反射した超音波信号が蓋を通過して外表面に元
蹴る反射信号とを、前記携帯型液位判定装置の探触子に
よって受信可能な較正用標準部材である。Further, the present invention relates to a calibration standard member used in a portable liquid level judging device, comprising a cylinder having a bottom and a predetermined shape, a liquid filled in the cylinder, and a liquid filled in the cylinder. And a lid that seals the cylindrical body, transmits an ultrasonic signal from the outer surface of the lid, reflects off the inner surface of the lid and returns to the outer surface, and propagates from the inner surface of the lid into the liquid Then, a calibration standard member capable of receiving the ultrasonic signal reflected by passing through the liquid, the reflected signal passing back through the lid, and returning to the outer surface by the probe of the portable liquid level determination device. .
【0009】本発明に従えば、有底の筒体の内部には液
体が充填され、蓋で封止される。蓋の外表面から超音波
信号を送信すると、内表面で反射し、蓋の外表面に戻る
反射信号と、蓋の内表面から液体中に伝播して、底面の
内表面で反射して液体中を戻り、さらに蓋を通過して外
表面に戻る反射信号とを、携帯型液位判定装置の探触子
によって受信することができる。筒体が所定形状を有し
ているので、蓋内部で反射して戻る反射信号と、液体を
通過して戻る反射信号とは、超音波送信時点からの時間
の差として、容易に識別することができる。したがっ
て、携帯型液位判定装置の判定回路の判断基準を容易に
較正することもできる。According to the present invention, the inside of the bottomed cylinder is filled with a liquid and sealed with a lid. When an ultrasonic signal is transmitted from the outer surface of the lid, it is reflected on the inner surface and returns to the outer surface of the lid. And the reflected signal that passes through the lid and returns to the outer surface can be received by the probe of the portable liquid level determination device. Since the cylindrical body has a predetermined shape, the reflected signal reflected back inside the lid and the reflected signal returned through the liquid can be easily identified as a time difference from the ultrasonic transmission time. Can be. Therefore, the criterion of the determination circuit of the portable liquid level determination device can be easily calibrated.
【0010】さらに本発明は、内部に空間を有する対象
物の外部から、該空間内の液位を判定する方法であっ
て、対象物の外表面から超音波で信号を送信し、対象物
の外壁を通過し、外壁の内表面から液中に伝達され、液
中を伝播して反射され、外壁に戻る信号が受信されるか
否かに従って、対象物内に液体が貯留され、かつ超音波
信号の送信位置が液面より下方であるか否かを判定する
ことを特徴とする対象物内部空間内の液位判定方法であ
る。Further, the present invention is a method for judging a liquid level in a space from the outside of an object having a space therein, wherein a signal is transmitted by ultrasonic waves from the outer surface of the object, The liquid is stored in the object according to whether or not a signal that passes through the outer wall, is transmitted into the liquid from the inner surface of the outer wall, propagates through the liquid, is reflected, and returns to the outer wall is received, and the ultrasonic wave is applied. A liquid level determination method in an object internal space, which determines whether a signal transmission position is below a liquid level.
【0011】本発明に従えば、超音波を利用して、対象
物内部の液体の有無と、超音波の送信位置が液面より上
方であるか下方であるかを外部から容易に知ることがで
きる。また、容器や輸送管などに液体が充満しているか
否かも容易に知ることができる。According to the present invention, it is possible to easily know from outside using ultrasonic waves whether or not there is a liquid inside the object and whether the ultrasonic wave transmission position is above or below the liquid level. it can. Further, it is also possible to easily know whether or not the container or the transport pipe is filled with the liquid.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態と
しての携帯型液位判定装置の外観構成を示す。携帯型液
位判定装置は、筺体1内に電気回路部分が収納される。
筺体1の表面には表示器2および操作スイッチ3が配置
される。判定対象物に超音波を送信し、かつ反射波を受
信する探触子4は、接続コード5を介して筺体1に接続
される。筺体1には、探触子4を接触させて、液位判定
のための較正を行うテストピースを保持するテストピー
ス保持部6も形成される。FIG. 1 shows an external configuration of a portable liquid level judging device according to an embodiment of the present invention. In the portable liquid level determination device, an electric circuit portion is housed in a housing 1.
A display 2 and an operation switch 3 are arranged on the surface of the housing 1. A probe 4 that transmits an ultrasonic wave to a determination target and receives a reflected wave is connected to the housing 1 via a connection cord 5. The housing 1 is also provided with a test piece holder 6 for holding a test piece for performing calibration for liquid level determination by bringing the probe 4 into contact therewith.
【0013】表示器2には、超音波を送信した後で受信
される反射波の波形を表示するCRT(陰極線管)7、
セグメント型の発光ダイオードで数値を表示するする数
値表示器8、電球や発光ダイオードによるランプ9など
が設けられる。波形表示用のCRT7や数値表示器8
は、液晶表示器(LDC)などによって置換えることも
できる。操作スイッチ3には、電源スイッチや、探触子
4の受信感度の調整スイッチや、CRT7による表示の
調整用のスイッチなどが設けられる。The display 2 has a CRT (cathode ray tube) 7 for displaying the waveform of the reflected wave received after transmitting the ultrasonic wave,
There are provided a numerical display 8 for displaying a numerical value with a segment type light emitting diode, a lamp 9 using a light bulb or a light emitting diode, and the like. CRT 7 and numerical display 8 for waveform display
Can be replaced by a liquid crystal display (LDC) or the like. The operation switch 3 includes a power switch, a switch for adjusting the reception sensitivity of the probe 4, a switch for adjusting display on the CRT 7, and the like.
【0014】図2は、図1の携帯型液位判定装置につい
て、電気的構成の概要を示す。マイクロコンピュータを
含む処理回路10は、超音波の受信信号に基づいて、液
面を通過した信号成分の有無を判断し、液面の存在の有
無を判定する判定回路として機能する。また、判定回路
の判断基準を較正する較正回路としても機能する。メモ
リ11は、ROMやRAMを含む。ROMには、処理回
路10内のマイクロコンピュータに対して、判定回路や
較正回路として機能させるためのプログラムが予め格納
される。駆動回路12は、探触子4内の超音波送信素子
によって超音波を送信させるための電気的駆動を行う。
超音波の送信は、パルス上に行い、反射波を受信する際
には送信を停止する。すなわち、超音波の送信を一定の
短い期間に行い、送信期間よりも長い受信期間で超音波
信号の受信を行い、再び超音波の送信を行うことを周期
的に繰返す。探触子4内の受信素子が受信する超音波信
号は電気的に変換され、受信回路13によって増幅され
る。駆動回路12による送信のタイミングと、受信回路
13が受信する受信信号とは、処理回路10に与えられ
る。処理回路10、メモリ11、駆動回路12および受
信回路13に対する動作用の電力は、電池14から供給
される。FIG. 2 shows an outline of an electric configuration of the portable liquid level judging device shown in FIG. The processing circuit 10 including the microcomputer determines the presence or absence of a signal component that has passed through the liquid surface based on the received signal of the ultrasonic wave, and functions as a determination circuit that determines whether the liquid surface exists. It also functions as a calibration circuit for calibrating the criterion of the determination circuit. The memory 11 includes a ROM and a RAM. In the ROM, a program for causing a microcomputer in the processing circuit 10 to function as a determination circuit or a calibration circuit is stored in advance. The drive circuit 12 performs electrical drive for transmitting ultrasonic waves by the ultrasonic transmission element in the probe 4.
The transmission of the ultrasonic wave is performed on the pulse, and the transmission is stopped when the reflected wave is received. That is, the transmission of the ultrasonic wave is performed in a fixed short period, the reception of the ultrasonic signal is performed in the reception period longer than the transmission period, and the transmission of the ultrasonic wave is periodically repeated. The ultrasonic signal received by the receiving element in the probe 4 is electrically converted and amplified by the receiving circuit 13. The timing of transmission by the drive circuit 12 and the reception signal received by the reception circuit 13 are provided to the processing circuit 10. Operation power for the processing circuit 10, the memory 11, the driving circuit 12, and the receiving circuit 13 is supplied from a battery 14.
【0015】図3は、(a)で、図1の携帯型液位判定
装置で較正用標準部材として用いるテストピース15の
断面形状を示す。テストピース15は、円筒状の筒体1
6の軸線方向の両側から円板状の底17および蓋18を
それぞれ挿入して、内部に気密な空間を形成し、その空
間内に水19を充填して構成される。筒体16は、鋼製
で、外径は6mm程度であり、軸線方向の長さは10m
m程度である。筒体16の厚さは1.5mm程度であ
り、底17および蓋18の厚みは2mm程度である。こ
のようなテストピース15を保持する図1のテストピー
ス保持部6は、内径が筒体16の外径よりもわずかに大
きい丸穴として筺体1の表面に形成することができる。FIG. 3A shows a cross-sectional shape of a test piece 15 used as a calibration standard member in the portable liquid level determination device of FIG. The test piece 15 is a cylindrical cylinder 1
6, a disk-shaped bottom 17 and a lid 18 are inserted from both sides in the axial direction to form an airtight space inside, and the space is filled with water 19. The cylindrical body 16 is made of steel, has an outer diameter of about 6 mm, and has an axial length of 10 m.
m. The thickness of the cylindrical body 16 is about 1.5 mm, and the thickness of the bottom 17 and the lid 18 is about 2 mm. The test piece holding portion 6 of FIG. 1 that holds such a test piece 15 can be formed on the surface of the housing 1 as a round hole whose inside diameter is slightly larger than the outside diameter of the cylindrical body 16.
【0016】図1に示すような携帯型液位判定装置は、
従来から使用されている携帯型の超音波探傷器と基本的
には同等の構成を有する。図3(b)は、超音波探傷器
用のテストピース20の断面形状を示す。テストピース
20は、全体が鋼製の円柱状であり、内部に空間を有し
ていない。A portable liquid level determination device as shown in FIG.
It has basically the same configuration as a portable ultrasonic flaw detector used conventionally. FIG. 3B shows a cross-sectional shape of the test piece 20 for an ultrasonic flaw detector. The test piece 20 has a steel column shape as a whole, and has no space inside.
【0017】図4は、本発明で液面検出を行う原理を示
す。超音波が、鋼21と水22との2つの物質間の境界
面23に垂直に入射するとき、反射波と透過波との割合
を定める音圧反射率rは、次の式1で与えられる。FIG. 4 shows the principle of detecting the liquid level in the present invention. When the ultrasonic wave is perpendicularly incident on the boundary surface 23 between the two substances, the steel 21 and the water 22, the sound pressure reflectance r that determines the ratio of the reflected wave and the transmitted wave is given by the following equation 1. .
【0018】[0018]
【数1】 (Equation 1)
【0019】ここでZ1およびZ2は、鋼21および水2
2中の音響インピーダンスをそれぞれ示す。音響インピ
ーダンスは、密度と音速との積であり、鋼21中の音速
および密度をC1およびρ1とし、水22中の音速および
密度をC2およびρ2とすると、音響インピーダンス
Z1,Z2は次の式2および式3のように表される。Here, Z 1 and Z 2 are steel 21 and water 2
2 shows the acoustic impedance. Acoustic impedance is the product of the density and speed of sound, the sound velocity and density in the steel 21 and C 1 and [rho 1, when the acoustic velocity and density in the water 22 and C 2 and [rho 2, the acoustic impedance Z 1, Z 2 is expressed by the following equations 2 and 3.
【0020】 Z1 = ρ1 × C1 …(2) Z2 = ρ2 × C2 …(3) 境界面23が鋼21と水22との組合せであるときに
は、音圧反射率rは0.9程度となり、反射波は入射波
の90%程度となり、通過波は10%程度となる。水2
2中に伝播される通過波が、反対側の境界面や水22の
表面などから反射されて再び境界面23に入射し、鋼2
1中に戻る割合は、音圧往復通過率Tと呼ばれ、次の式
4によって表される。Z 1 = ρ 1 × C 1 (2) Z 2 = ρ 2 × C 2 (3) When the boundary surface 23 is a combination of the steel 21 and the water 22, the sound pressure reflectance r is 0. 0.9, the reflected wave is about 90% of the incident wave, and the passing wave is about 10%. Water 2
2 is reflected from the opposite boundary surface or the surface of the water 22 and reenters the boundary surface 23,
The rate of returning to 1 is called the sound pressure reciprocating passage rate T and is expressed by the following equation 4.
【0021】 T = 1 − r2 …(4) 水22の代わりに空気や都市ガスなどの気体が存在する
ときには、鋼21に比較して気体の音響インピーダンス
が極めて小さいので、超音波は境界面23で全反射し、
最終には伝播しない特徴がある。すなわち、水22が存
在すれば、境界面23での反射波ばかりではなく、水2
2中を通過する通過波の反射波を再び反射波として受信
することができるのに対し、水22が存在せず気体のみ
が存在するときには、境界面23からの反射波のみ受信
することができるだけであることが本発明の基本的な原
理である。T = 1−r 2 (4) When a gas such as air or city gas is present in place of the water 22, the acoustic impedance of the gas is extremely small as compared with the steel 21, so that the ultrasonic wave Total reflection at 23,
Some features do not propagate in the end. That is, if the water 22 exists, not only the reflected wave at the boundary surface 23 but also the water 2
2 can be received again as a reflected wave, whereas when only water and no gas are present, only the reflected wave from the boundary surface 23 can be received. Is the basic principle of the present invention.
【0022】図5は、図4に示す基本的な原理を応用し
て漏水確認テストを行う状態を示す。ポリエチレン製の
管であるポリエチレン管24中に、水25が途中に充満
している状態で、探触子4をポリエチレン管24の外周
面に当て、接触位置を軸線方向に変化させれば、反射波
の受信状態から水25の存在と、その液面位置とを判定
することができる。ポリエチレン管24は、たとえば外
径が32mmで32Aと呼ばれる規格で製造されてい
る。FIG. 5 shows a state in which a leak check test is performed by applying the basic principle shown in FIG. When the probe 4 is brought into contact with the outer peripheral surface of the polyethylene tube 24 in a state in which water 25 is filled in the polyethylene tube 24 which is a polyethylene tube, and the contact position is changed in the axial direction, reflection occurs. The presence of the water 25 and its liquid level can be determined from the wave reception state. The polyethylene tube 24 has an outer diameter of 32 mm and is manufactured according to a standard called 32A, for example.
【0023】図6は、図5に示す探触子4の位置4aと
4bとに対する超音波信号の受信波形を(a)および
(b)でそれぞれ示す。時刻t0から超音波信号の送信
を開始し、時刻t1までの範囲では、ポリエチレン管2
4の内周面からの反射波が観測される。時刻t2以降で
は、超音波がポリエチレン管24の内周面から水25中
に伝播し、反対側のポリエチレン管24の内周面で反射
して戻って来る受信波形が観測される。図6(a)に示
す図5の接触位置4aでは内部に水25が存在しないの
で、時刻t2以降の反射波は受信されない。図6(b)
に示すように、水25が存在していれば、時刻t2以降
に反射波を受信することができる。図6(b)に示すよ
うな受信波形が得られれば、水25などの液体が存在し
ていると判定することができ、一般的には漏水による水
25の存在であると判断することができる。FIGS. 6A and 6B show reception waveforms of ultrasonic signals at the positions 4a and 4b of the probe 4 shown in FIG. 5, respectively. The transmission of the ultrasonic signal starts from time t0, and the polyethylene pipe 2
The reflected wave from the inner peripheral surface of No. 4 is observed. After time t2, the ultrasonic wave propagates from the inner peripheral surface of the polyethylene tube 24 into the water 25, and a received waveform that is reflected by the inner peripheral surface of the opposite polyethylene tube 24 and returns is observed. At the contact position 4a in FIG. 5 shown in FIG. 6A, since no water 25 exists inside, the reflected wave after time t2 is not received. FIG. 6 (b)
As shown in (2), if water 25 is present, a reflected wave can be received after time t2. If a reception waveform as shown in FIG. 6B is obtained, it can be determined that liquid such as water 25 is present, and generally it is determined that water 25 is present due to water leakage. it can.
【0024】図7は、亜鉛びき管26に対する水25の
検出結果を示す。図7(a)に示す「水無し」と図7
(b)に示す「水有り」の結果は、図7(c)に示す亜
鉛びき管26の外表面に対する探触子4の接触位置4a
および4bにそれぞれ対応する。亜鉛びき管26におい
ても、水25が存在する場合には、水25中を通過して
反射される受信波が観測され、しかもその観測地点は、
亜鉛びき管26の形状に対応していることが解る。FIG. 7 shows the detection result of water 25 in the zinc pipe 26. "No water" shown in FIG.
The result of “with water” shown in (b) is the contact position 4a of the probe 4 with the outer surface of the zinc pipe 26 shown in FIG.
And 4b respectively. Also in the zinc pipe 26, when the water 25 is present, a received wave that passes through the water 25 and is reflected is observed, and the observation point is:
It can be seen that it corresponds to the shape of the zinc pipe 26.
【0025】図5に示す探触子4の探触位置4bと図6
の(b)での時刻t2以降の反射波の存在位置も、ポリ
エチレン管24の形状に対応する。一般に水25などの
液体を貯留している容器などの形状が解っていれば、反
射波が戻って来るまでの時間を容易に算出することがで
きる。図3(a)に示すようなテストピース15でも、
筒体16、底17および蓋18の形状が解っていれば、
容易に反射波が受信されるまでに要する時間を絞り込む
ことができる。したがって、図6や図7に示すような、
ポリエチレン管24や亜鉛びき管26の管壁内部での反
射波を受信するか、無視するようにすれば、水25など
の液中を通過した反射波を容易に識別することができ
る。The probe position 4b of the probe 4 shown in FIG.
The position of the reflected wave after time t2 in (b) also corresponds to the shape of the polyethylene tube 24. Generally, if the shape of the container storing the liquid such as water 25 is known, the time until the reflected wave returns can be easily calculated. The test piece 15 as shown in FIG.
If the shapes of the cylindrical body 16, the bottom 17 and the lid 18 are known,
The time required until the reflected wave is received can be easily narrowed down. Therefore, as shown in FIGS. 6 and 7,
By receiving or neglecting the reflected waves inside the tube walls of the polyethylene pipe 24 and the zinc pipe 26, the reflected waves that have passed through the liquid such as the water 25 can be easily identified.
【0026】図8は、地中に埋設される都市ガス供給用
の低圧本管30に水道管31が隣接しており、水道管3
1から水が漏れて低圧本管30内で漏水が生じているか
否かを判定する状態を示す。低圧本管30から、供給管
32を介して顧客のガスメータ33に都市ガスが供給さ
れる場合を想定する。本発明を適用すれば、供給管32
の地上露出部分まで水位が上昇していれば、供給管32
の外周面に探触子4を当てて、水分の存在を容易に判定
し、漏水の有無を簡単に判定することができる。FIG. 8 shows a water pipe 31 adjacent to a low-pressure main pipe 30 for supplying city gas buried underground.
1 shows a state in which it is determined whether or not water has leaked from the inside of the low-pressure main pipe 30 due to water leakage. It is assumed that city gas is supplied from the low-pressure main pipe 30 to a customer gas meter 33 via a supply pipe 32. If the present invention is applied, the supply pipe 32
If the water level has risen to the exposed part of the
The presence of moisture can be easily determined by contacting the probe 4 to the outer peripheral surface of the device, and the presence or absence of water leakage can be easily determined.
【0027】図9は、管35内に液体36が充満してい
るか否かを判断する状態を示す。管35内に液体36が
充満しているときには、探触子4の管35の外周面のど
の方向から当てても同様な結果が得られる。しかしなが
ら一般に図10に示すように、管35の上部から探触子
4を接触させる方が容易である。FIG. 9 shows a state in which it is determined whether or not the pipe 35 is filled with the liquid 36. When the tube 35 is filled with the liquid 36, the same result can be obtained by applying the probe 4 from any direction on the outer peripheral surface of the tube 35. However, it is generally easier to bring the probe 4 into contact with the upper part of the tube 35 as shown in FIG.
【0028】図11は、管35内に流体36が全部充満
されていない場合であって、空間が存在し、流体36の
液面も存在する場合を示す。このような場合には、管3
5に探触子4を接触させる必要がある。管35が、地中
に埋設されている場合には、管35の下まで掘削し、管
35の下部を露出させる必要がある。FIG. 11 shows a case where the fluid 35 is not completely filled in the pipe 35, that is, a case where a space exists and a liquid level of the fluid 36 also exists. In such a case, the tube 3
5 needs to be brought into contact with the probe 4. When the pipe 35 is buried underground, it is necessary to excavate below the pipe 35 to expose the lower part of the pipe 35.
【0029】図12は、管35内部に液体36の液面が
存在するときの反射波の波形を示す。図12(a)およ
び図12(b)は、図12(c)に示す探触子4の接触
位置4a,4bにそれぞれ対応する。上方の接触位置4
aに対する(a)に示す受信波形では、液体36を通過
した反射波は受信されていないことが解る。管35の下
部の探触子4の接触位置4bに対応する図12(b)の
受信波形では、液体36の液面で反射した受信波形が検
出されていることが解る。FIG. 12 shows the waveform of the reflected wave when the liquid surface of the liquid 36 exists inside the tube 35. FIGS. 12A and 12B correspond to the contact positions 4a and 4b of the probe 4 shown in FIG. 12C, respectively. Upper contact position 4
In the received waveform shown in (a) with respect to a, it is understood that the reflected wave that has passed through the liquid 36 is not received. In the received waveform of FIG. 12B corresponding to the contact position 4b of the probe 4 below the tube 35, it can be seen that the received waveform reflected on the liquid surface of the liquid 36 is detected.
【0030】本発明で、液位を判定する原理は、管など
の固体の音響インピーダンスと、液体の音響インピーダ
ンス、さらには気体の音響インピーダンスの違いに基づ
くので、固形物や気泡などの不純物が混入していない液
体ならほとんど検出可能であり、液位を判定することが
できる。したがって、塩酸や硫酸など、腐食性の強い化
学薬品の液体の検出も可能である。また、たとえば都市
ガスに臭いを付けるために添加する腐臭剤が添加用の配
管中に存在しているか否かなども、外部から容易に判定
することができる。管の材料としても、超音波が伝播す
る材料であればすべて適用可能であり、鉄鋼材料、塩化
ビニル、ポリエチレン、銅管等、金属管や合成樹脂管を
問わずに適用することができる。ただし、表面から探触
子4を接触させて超音波を送信し、超音波信号を受信す
る必要があるので、複雑な外形を有する管などに本発明
を適用することはできない。In the present invention, the principle of determining the liquid level is based on the difference between the acoustic impedance of a solid such as a tube, the acoustic impedance of a liquid, and the acoustic impedance of a gas. Almost no liquid can be detected, and the liquid level can be determined. Therefore, liquids of highly corrosive chemicals such as hydrochloric acid and sulfuric acid can be detected. Also, for example, it can be easily determined from the outside whether or not a deodorant to be added to add a smell to the city gas is present in the pipe for addition. As the material of the tube, any material capable of transmitting ultrasonic waves can be applied, and any material such as a steel tube, a vinyl chloride tube, a polyethylene tube, a copper tube, a metal tube, or a synthetic resin tube can be used. However, since the probe 4 needs to be brought into contact with the surface to transmit ultrasonic waves and receive ultrasonic signals, the present invention cannot be applied to a tube having a complicated outer shape.
【0031】さらに本発明は、管内部の液体の存在ばか
りではなく、容器などの内部の液体の存在も同様に判定
し、その液位も容易に判定することができる。Further, according to the present invention, not only the presence of the liquid inside the pipe but also the presence of the liquid inside the container or the like is determined in the same manner, and the liquid level can be easily determined.
【0032】[0032]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、探触子を
対象物の外表面に接触させて、超音波を送信し、受信さ
れる超音波信号に基づいて、対象物内部の液体の有無を
容易に判定することができ、探触子の接触位置の変化に
伴う液体の検出の有無によって、液面の位置も容易に判
定することができる。As described above, according to the present invention, the probe is brought into contact with the outer surface of the object, the ultrasonic wave is transmitted, and the liquid inside the object is determined based on the received ultrasonic signal. Can be easily determined, and the position of the liquid level can be easily determined based on whether or not the liquid is detected due to the change in the contact position of the probe.
【0033】さらに本発明によれば、携帯型液位判定装
置で、液体を伝播した超音波信号の有無に基づく液位判
定が確実に行えるような較正を容易に行うことができ
る。Further, according to the present invention, it is possible to easily perform calibration so that the portable liquid level determination device can reliably perform the liquid level determination based on the presence or absence of the ultrasonic signal transmitted through the liquid.
【0034】さらに本発明によれば、対象物内の液位
を、超音波信号を用いて容易に判定することができる。
したがって、本来なら液体が存在しないようなガス供給
管中の漏水の有無の判定なども容易に行うことができ
る。Further, according to the present invention, the liquid level in the object can be easily determined using an ultrasonic signal.
Therefore, it is possible to easily determine the presence or absence of water leakage in the gas supply pipe where there is normally no liquid.
【図1】本発明の実施の一形態の携帯型液位判定装置の
概略的な構成を示す簡略化した正面図である。FIG. 1 is a simplified front view showing a schematic configuration of a portable liquid level determination device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の携帯型液位判定装置の電気的構成を示す
ブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the portable liquid level determination device of FIG.
【図3】図1の携帯型液位判定装置に用いるテストピー
スと従来の超音波探傷器置に用いるテストピースとを示
す断面図である。3 is a cross-sectional view showing a test piece used for the portable liquid level determination device of FIG. 1 and a test piece used for a conventional ultrasonic flaw detector.
【図4】本発明で液体が存在していると判定することが
できる原理を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a principle by which the present invention can determine that a liquid exists.
【図5】図4の原理を利用して漏水を想定してポリエチ
レン管24内に水25が存在しているか否かを判定する
状態を示す簡略化した断面図である。FIG. 5 is a simplified cross-sectional view showing a state in which it is determined whether or not water 25 is present in a polyethylene pipe 24 assuming water leakage using the principle of FIG.
【図6】図5の探触子4の探触位置4a,4bでそれぞ
れ受信される超音波信号の波形を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing waveforms of ultrasonic signals received at the probe positions 4a and 4b of the probe 4 in FIG. 5, respectively.
【図7】亜鉛びき管26に対して水25の有無の判定を
行うための受信波形を示すグラフ、および判定状態を示
す簡略化した断面図である。FIG. 7 is a graph showing a reception waveform for determining the presence or absence of water 25 on the zinc pipe 26, and a simplified cross-sectional view showing a determination state.
【図8】本発明を適用して、都市ガスの供給管32内の
漏水の有無を確認することが可能な構成を示す簡略化し
た断面図である。FIG. 8 is a simplified cross-sectional view showing a configuration capable of confirming the presence or absence of water leakage in a city gas supply pipe 32 by applying the present invention.
【図9】管35内に充満している液体36の検出を行う
状態を示す簡略化した断面図である。FIG. 9 is a simplified cross-sectional view showing a state in which a liquid filled in a pipe is detected.
【図10】管35内に充満している液体を探触子4を当
てて判定する状態を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a state in which a liquid filled in a tube 35 is determined by applying a probe 4 thereto.
【図11】管35内に部分的に流体36が存在して空間
が生じているとき、探触子4の接触位置を示す簡略化し
た断面図である。FIG. 11 is a simplified cross-sectional view showing a contact position of the probe 4 when a space exists due to the partial presence of the fluid 36 in the pipe 35.
【図12】管35内に部分的に液体36が存在している
ときに探触子4の接触位置が管35の上部であるか下部
であるかに対応する受信波形を示すグラフ、および接触
位置を示す断面図である。FIG. 12 is a graph showing a reception waveform corresponding to whether the contact position of the probe 4 is above or below the tube 35 when the liquid 36 partially exists in the tube 35, and It is sectional drawing which shows a position.
1 筺体 2 表示器 4 探触子 6 テストピース保持部 7 CRT 8 数値表示部 9 ランプ 10 処理回路 11 メモリ 12 駆動回路 13 受信回路 15 テストピース 16 筒体 17 底 18 蓋 19,22 水 21 鋼 23 境界面 24 ポリエチレン管 26 亜鉛びき管 30 低圧本管 31 水道管 32 供給管 33 ガスメータ 35 管 36 流体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 2 Display 4 Probe 6 Test piece holding part 7 CRT 8 Numerical display part 9 Lamp 10 Processing circuit 11 Memory 12 Drive circuit 13 Receiving circuit 15 Test piece 16 Cylindrical body 17 Bottom 18 Lid 19,22 Water 21 Steel 23 Boundary surface 24 Polyethylene pipe 26 Zinc pipe 30 Low-pressure main pipe 31 Water pipe 32 Supply pipe 33 Gas meter 35 Pipe 36 Fluid
Claims (3)
内部空間内の液位を外部から判定可能な装置であって、 判定対象物の外部表面に接触させて、判定対象物の内部
に超音波を送信し、反射波を受信する探触子と、 探触子に、送信用の超音波を発生させるための電気的駆
動を行う駆動回路と、探触子によって受信される超音波
信号と、駆動回路の電気的駆動のタイミングとを比較
し、受信信号中に判定対象物内部の液中を伝播した成分
が含まれるか否かを判断し、液中伝播成分が含まれると
き、探触子の接触位置が液面下であると判定する判定回
路と、 判定回路の判定結果を筺体外部に表示する表示器と、 予め準備される較正用標準部材に探触子を接触させて得
られる受信信号に基づいて、判定回路の判定基準を較正
する較正回路とを含み、 筺体は、該較正用標準部材を保持可能な保持部を備える
ことを特徴とする携帯型液位判定装置。1. A device which is housed in a portable housing and is capable of judging a liquid level in an internal space of an object to be judged from the outside. A probe that transmits ultrasonic waves to the probe and receives reflected waves, a drive circuit that electrically drives the probe to generate ultrasonic waves for transmission, and an ultrasonic wave that is received by the probe The signal and the timing of the electric drive of the drive circuit are compared, and it is determined whether or not the received signal includes a component that has propagated in the liquid inside the determination target object. A determination circuit that determines that the contact position of the probe is below the liquid level, a display that displays the determination result of the determination circuit outside the housing, and a probe that is brought into contact with a calibration standard member that is prepared in advance. A calibration circuit for calibrating the criterion of the determination circuit based on the obtained reception signal. , Housing the portable liquid level determining apparatus comprising: a holding unit capable of holding the 該較 Tadashiyo standard member.
用する較正用標準部材であって、 有底で、所定形状を有する筒体と、 筒体内に充填される液体と、 液体が充填されている筒体を封止する蓋とを含み、 蓋の外表面から超音波信号を送信し、蓋の内表面で反射
して外表面に戻る反射信号と、蓋の内表面から液体中に
伝播して、液体を通過して反射した超音波信号が蓋を通
過して外表面に戻る反射信号とを、前記携帯型液位判定
装置の探触子によって受信可能な較正用標準部材。2. A standard member for calibration used in the portable liquid level determination device according to claim 1, wherein: a cylinder having a bottom and a predetermined shape; a liquid to be filled in the cylinder; A lid for sealing the filled cylinder, transmitting an ultrasonic signal from the outer surface of the lid, reflecting a signal from the inner surface of the lid and returning to the outer surface, A calibration standard member capable of receiving, by the probe of the portable liquid level determination device, an ultrasonic signal transmitted through the liquid and reflected by the liquid and returned to the outer surface through the lid.
該空間内の液位を判定する方法であって、 対象物の外表面から超音波で信号を送信し、 対象物の外壁を通過し、外壁の内表面から液中に伝達さ
れ、液中を伝播して反射され、再び外壁を通過して戻る
信号が受信されるか否かに従って、対象物内に液体が貯
留され、かつ超音波信号の送信位置が液面より下方であ
るか否かを判定することを特徴とする対象物内部空間内
の液位判定方法。3. An object having a space inside from outside.
A method for determining a liquid level in the space, wherein a signal is transmitted by ultrasonic waves from the outer surface of the object, passes through the outer wall of the object, is transmitted into the liquid from the inner surface of the outer wall, and passes through the liquid. The liquid is stored in the object and whether the transmission position of the ultrasonic signal is below the liquid level is determined in accordance with whether or not a signal which is propagated and reflected and returns again through the outer wall is received. A method for determining a liquid level in an internal space of an object, characterized by determining.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11076338A JP2000266583A (en) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | Portable liquid level judging apparatus, standard member for calibration and liquid level judging method within internal space of object |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11076338A JP2000266583A (en) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | Portable liquid level judging apparatus, standard member for calibration and liquid level judging method within internal space of object |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000266583A true JP2000266583A (en) | 2000-09-29 |
Family
ID=13602586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP11076338A Pending JP2000266583A (en) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | Portable liquid level judging apparatus, standard member for calibration and liquid level judging method within internal space of object |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2000266583A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012142174A (en) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | Hydrogen manufacturing system for fuel cell, fuel cell system, deionization method of hydrocarbon-based fuel and hydrogen manufacturing method |
CN107167219A (en) * | 2017-07-24 | 2017-09-15 | 江苏迅创科技有限公司 | A kind of self-alignment outer patch ultrasonic liquid level switch measuring system and its measuring method |
CN113267223A (en) * | 2021-06-22 | 2021-08-17 | 武汉新烽光电股份有限公司 | Input type ultrasonic flow monitor with safety protection function |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP11076338A patent/JP2000266583A/en active Pending
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CN113267223A (en) * | 2021-06-22 | 2021-08-17 | 武汉新烽光电股份有限公司 | Input type ultrasonic flow monitor with safety protection function |
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