JP2002331342A - 電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便でしかも新規な情報を用いないで実質的
に検出誤差の解消を図ることが可能な電磁式溶鋼レベル
検出器の簡易校正方法を提供する。 【解決手段】 送信コイルＴ及び受信コイルＲからなる
検出器Ｓと、送信コイルＴに電流を印加する交流電源１
１と、受信コイルＲに誘起される交流電圧を直流信号に
変換する同期検波器１３と、同期検波器１３によって出
力された信号の有効信号分のみを取り出すオフセット調
整器１５とを有する電磁式溶鋼レベル検出器を用い、予
め基準となる単位レベル毎のデータを含む折れ線近似し
たデータテーブルを求めておき、実際の使用にあって
は、予め、既知湯面レベルでの実測値（Ｖｍ）とデータ
テーブルでのデータ値（Ｖｄ）を求めて、データ値（Ｖ
ｄ）／実測値（Ｖｍ）からなる正規化係数（Ｋ１）を求
め、実際の測定値に正規化係数（Ｋ１）を乗じて、デー
タテーブルから溶鋼面までの深さを測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検出体に生じる
渦電流を利用して、被検出体までの距離を測定する電磁
式溶鋼レベル検出器、特に溶融金属の連続鋳造時に、鋳
造モールド内における溶融金属の湯面レベル信号の簡易
校正法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に送・受信コイルを備えた電磁式溶
鋼レベル計１０の一般的構成を示す。図３において、Ｂ
はモールド、Ｍは溶鋼、Ｓは検出器である。検出器Ｓは
送信コイルＴと受信コイルＲで構成されている、１１は
交流電源、１２は交流増幅器、１３は交流電圧を直流電
圧に変換する同期検波器、１４は直流増幅器、１５はオ
フセット調整器、１６は線形処理器である。線型処理器
１６は非線型の直流出力電圧を線型化、即ち測定距離に
応じた電圧に変換して出力する装置である。

【０００３】図３の構成においてモールドＢから一定距
離ｄｍだけ離れた位置に検出器Ｓを設置しておき、送信
コイルＴに交流電源１１から通電し、送信コイルＴで交
流磁界を生成する。この磁界中にある受信コイルＲには
誘導電圧が発生するので、この誘導電圧を交流増幅器１
２で増幅し、同期検波器１３で検波し直流電圧に変換す
る。この直流電圧の出力値は、主として検出器Ｓとモー
ルドＢ間の距離ｄｍ、及び検出器Ｓと溶鋼Ｍ間の距離に
より決まる。直流電圧は直流増幅器１４に入力されると
共に前記検出器Ｓとモールド間距離ｄｍで決まる電圧値
に相当する負の電圧をオフセット調整器１５から加算さ
れる。即ち、オフセット調整器１５から加算される電圧
によって周辺の金物による信号成分が除去され、これに
よって得られる直流電圧は、溶鋼Ｍによる湯面レベル変
化による有効信号分のみが得られ、次段の線形処理器１
６を経て、湯面レベルまでの距離が測定できる。

【０００４】図２に検出器Ｓとモールド間距離ｄｍをパ
ラメータとするレベル特性結果の一例を示し、縦軸は直
流増幅器１４から出力される直流電圧を示す。検出器Ｓ
は、図３に示すようにモールド上部のモールド壁からギ
ャップｄｍ離れた位置に設け、溶鋼レベル計測に供され
る。なお、検出器Ｓは絶縁体製ケースに収納され（図示
せず）高温環境に適応できる構造としている。図２から
明らかなように検出器Ｓとモールド間の距離ｄｍが小さ
くなるに従って、モールドでの渦流損が増加し出力電圧
が低下する。ここでｄｍ＝１５のデータを線形化の基準
データとすると他のデータでは自明のように線形化誤差
を生じるという問題が発生する。この問題を解消する方
法として、例えば特公平３−４８４４８号公報に記載の
溶融金属湯面検出装置が知られており、溶融金属上に近
接して、非磁性質でかつ耐熱性を有する一対のコイルを
一定の間隔をあけて溶融金属面の垂線を軸とする対象な
位置に並設した検出部と、前記一対のコイルの一方のコ
イルに交流電圧を印加し、これにより生成された電磁界
内に設けた他方のコイルの誘起電圧を直流電圧信号とす
る検波平滑部と、前記溶融金属の容器の作用により定ま
り前記検出部と溶融金属間の距離に対応しない電圧値を
予め記憶する記憶手段と記憶電圧により前記検波平滑部
出力電圧の補正を行う補正機能部とを備えて構成されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来例に係る
電磁誘導を検出原理とする溶鋼湯面レベル計では、検出
器Ｓ周辺の非検出体の金物、例えば、モールドとのギャ
ップｄｍが変動すると二次コイルの検出電圧が変化し計
測誤差が発生する。また線型処理器１６の基準データ
は、通常模擬湯面（鉛板、ステンレス板など）を用いて
単位長毎（例えば１０ｍｍ）に移動して求める。一方、
実際の検出対象である溶鋼と模擬湯面とは材料特性（導
電率）が異なるため前記基準データによる線形演算では
変換誤差を回避できない。従来これらの問題を軽減する
ため、（１）検出器設置位置の再現性確保、（２）実溶
鋼の材料特性に限りなく近い材料の選択、（３）基準デ
ータの任意の定点と実溶鋼レベルが一致した時（電極式
レベル計等で定点判定する）の各電圧との差分値を求め
記憶しておき、それ以後逐次得られる検出電圧と該差分
値を加算してデータ補正（オフセット調整）を行い線形
処理器の入力とする等により対処していたが、誤差低減
に限界があった。また、特公平３−４８４４８号公報に
記載の溶融金属湯面検出装置は装置が複雑化し、その測
定に手間がかかるという問題があった。本発明はかかる
事情に鑑みてなされたもので、簡便でしかも新規な情報
を用いないで実質的に検出誤差の解消を図ることが可能
な電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う第１の発
明に係る電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法は、送
信コイル及び受信コイルからなる検出器と、前記送信コ
イルに電流を印加する交流電源と、前記受信コイルに誘
起される交流電圧を直流信号に変換する同期検波器と、
該同期検波器によって出力された信号の有効信号分のみ
を取り出すオフセット調整器とを有する電磁式溶鋼レベ
ル検出器を用い、予め基準となる単位レベル毎のデータ
を含む折れ線近似したデータテーブルを求めておき、実
際の使用にあっては、予め、既知湯面レベルでの実測値
（Ｖｍ）と前記データテーブルでのデータ値（Ｖｄ）を
求めて、データ値（Ｖｄ）／実測値（Ｖｍ）からなる正
規化係数（Ｋ１）を求め、実際の測定値に前記正規化係
数（Ｋ１）を乗じて、前記データテーブルから溶鋼面ま
での深さを測定する。

【０００７】また、第２の発明に係る電磁式溶鋼レベル
検出器の簡易校正方法は、送信コイル及び受信コイルか
らなる検出器と、前記送信コイルに電流を印加する交流
電源と、前記受信コイルに誘起される交流電圧を直流信
号に変換する同期検波器と、該同期検波器によって出力
された信号の有効信号分のみを取り出すオフセット調整
器とを有する電磁式溶鋼レベル検出器を用い、予め基準
となる単位レベル毎のデータを含む折れ線近似したデー
タテーブルを求めておき、実際の使用にあっては、予
め、既知湯面レベルでの実測値（Ｖｍ）と前記データテ
ーブルでのデータ値（Ｖｄ）を求め、実測値（Ｖｍ）／
データ値（Ｖｄ）からなる正規化係数（Ｋ２）を求め
て、前記データテーブルに前記正規化係数（Ｋ２）を乗
じて、補正データテーブルを作成し、前記電磁式溶鋼レ
ベル検出器の測定値を前記補正データテーブルに対照し
て実際の溶鋼面までの深さを測定する。なお、第１、第
２の発明に係る電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法
において、検出電圧を線型処理してもよい。

【０００８】第１、第２の発明に係る電磁式溶鋼レベル
検出器の簡易校正方法は、前述のように、電磁式溶鋼レ
ベル検出器の検出電圧は、主として検出器Ｓとモールド
Ｂ間の距離ｄｍ、及び検出器Ｓと溶鋼Ｍ間の距離により
決まるが、出力電圧に対する周囲の金物による影響は、
検出器Ｓが特定されれば、一定の比例関係を有してい
る。従って、任意の検出器Ｓについて、予め予備実験を
行って、基準となる単位レベル毎のデータを含む折れ線
近似したデータテーブルを求めておき、実際の使用にあ
っては、特定の湯面レベルに対するデータテーブル値
（Ｖｄ）と、実測値（Ｖｍ）との比を求めれば、任意の
湯面レベルについても、この比率関係を維持することに
なる。第１の発明においては、データテーブルを基準と
して、実測値にデータ値（Ｖｄ）／実測値（Ｖｍ）から
なる正規化係数（Ｋ１）を求め、この正規化係数（Ｋ
１）を実測値に掛けて実測値を修正し、この修正値を前
記データテーブルに照らして湯面レベルを測定し、これ
を出力する。第２の発明においては、データテーブルを
測定状態に合わせて補正し、実際の実測値をこの補正し
たデータテーブルに照合して距離を測定するものであ
る。なお、第１、第２の発明においては、最終出力は、
測定距離に比例した電圧に変換して、即ち線型処理を行
って出力するのが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る電磁式溶鋼
レベル検出器の簡易校正方法を適用した装置のブロック
図である。なお、図１において、図３に使用した構成要
素と同一の構成要素については同一の符号を用いて詳し
い説明を省略する。

【００１０】ここに、図１において、２０は本発明の一
実施の形態に係る電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方
法を適用した装置を、２１は直流増幅器１４からの出力
を処理する補正演算器を、２２は割り込み信号発生器
で、例えば、湯面が所定レベルに達したら導通する接点
信号を入力してもよい。なお、装置２０は従来の電磁式
溶鋼レベル検出器に新たな補正演算器を加えて構成され
ている。補正演算器２１内には、前記した検出器Ｓが、
モールドＢに対して所定の距離ｄｍを設けて配置し、各
レベル毎の出力電圧からオフセット電圧を引いた直流電
圧を記録したデータテーブルが記憶されている。このデ
ータテーブルは、例えば図２のグラフに示されるように
１０ｍｍ（単位レベル）毎のデータとなっているので、
その間は直線と見做して折れ線近似をしている。従っ
て、この折れ線近似のデータテーブルは、湯面まので実
測値と出力電圧が一対一に対応している。

【００１１】次に、この検出器Ｓを任意の即ち測定対象
となるモールドＢ１に取付ける。この場合、モールドＢ
１と検出器Ｓとの距離は測定する必要はないが、検出器
ＳはモールドＢ１に対して固定位置に設定する必要があ
る。モールドＢ１内の湯面が上昇すると、電極センサー
Ｇが湯面に接し、これによって、割り込み信号発生器２
２から補正演算器２１に出力される。電極センサーＧが
湯面に接したときの湯面レベルは既知であるので、この
時の直流増幅器１４からの出力、即ち既知湯面レベルの
実測値（Ｖｍ）を記憶すると同時に、前記データテーブ
ルでの既知湯面レベルでのデータ値（Ｖｄ）を出力して
記憶し、これらを演算器にて以下の式（１）を実行す
る。データ値（Ｖｄ）／実測値（Ｖｍ）＝正規化係数
（Ｋ１） ・・・・・（１）そして、この正規化係数
（Ｋ１）を記憶し、検出器Ｓを用いる本装置２０を用い
て、このモールドＢ１の湯面の任意の湯面を測定する場
合には、直流増幅器１４からの実際の測定値である出力
値（Ｖｍｘ）に正規化係数（Ｋ１）を掛けて補正値（Ｖ
ａｍ）を算出し、この補正値（Ｖａｍ）を前記データテ
ーブルに対照させると、湯面のレベルが分かる。算出さ
れた湯面のレベルは、線型処理が行われ、測定距離に比
例する電圧に換算されて出力される。

【００１２】前記実施の形態においては、検出器Ｓの受
信コイルＲに発生する電圧に基づいて直流増幅器１４か
ら出力される実測値（Ｖｍ）を正規化係数（Ｋ１）で補
正しているが、他の実施の形態に係る方法として以下の
方法でも本発明は実施できる。即ち、割り込み信号発生
器２２から発生する信号に基づき、この時の直流増幅器
１４からの出力、即ち既知湯面レベルの実測値（Ｖｍ）
を記憶するのと同時に、前記データテーブルでの既知湯
面レベルでのデータ値（Ｖｄ）を出力して記憶し、これ
らを演算器にて、実測値（Ｖｍ）／データ値（Ｖｄ）か
らなる正規化係数（Ｋ２）を演算して記憶する。そし
て、データテーブルの各単位レベル毎の電圧データテー
ブルに正規化係数（Ｋ２）を掛けて、補正データテーブ
ルを作成する。この補正データテーブルの各単位レベル
間は当然直線補完、即ち折れ線近似が成されている。こ
の補正データテーブルを用いて、実際の測定電圧、即ち
直流増幅器１４の出力と対照させることによって、湯面
レベルを出力できる。

【００１３】以上の実施の形態においては、折れ線近似
のための基準データは複数個必要としない。電磁誘導を
検出原理とする検出器は非線形な特性を有するが、本実
施の形態のように溶鋼Ｍが存在しない点を絶対基点と、
校正のための電極レベル計（即ち、電極センサーＧ）等
で計測するもう一つの点の合計２点を決め、利得補正す
ることによって理論的に基準データへ変換再現できる。
これを四則演算のみで可能としたので処理時間を問題と
することなく簡便でしかも実用的な補正方法を実現した
ものである。

【００１４】なお、参考までに、本発明の基本となる本
発明の一実施の形態を適用した装置の調整手順を、更に
具体的に説明すると、以下の（１）〜（４）の通りであ
る。 （１）まず、測定対象のモールドＢ１に検出器Ｓを設置
する。 （２）基準データテーブルの作成：模擬湯面を除きオフ
セット調整器１５を調整し直流増幅器１４の出力電圧を
零とする。これによって、モールドＢ１等の近接する導
体の影響が除去される。 （３）次に、模擬湯面をセットし湯面を１０ｍｍ毎移動
し基準データテーブルを作成する。 （４）実測湯面による検出信号の校正：モールドへ溶鋼
を入れて、鋳込み湯面が上昇してくると、別途設けた定
点検出の例えば電極式レベル計からの割り込み信号を受
け直流増幅器１４の出力電圧を取り込み、同時に前述
（１）式に示す演算を行い正規化係数（Ｋ１）を求め記
憶する。次いで、検出信号の補正データを得るために逐
次得られる検出信号の即ち直流増幅器１４の出力電圧
（Ｖｍｘ）と正規化係数（Ｋ１）との乗算を行う。 （５）利得補正された補正データは、基準データを用い
公知の折れ線近似（二点間の直線近似）による線形変換
を行い出力する。以上のような補正演算処理によって、
被検出体の材質の影響、検出器とモールド間ギャップの
特性への影響等の補償を可能とする簡便な溶鋼湯面レベ
ル計の校正方法を実現した。

【００１５】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、第１
の発明に係る電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法
は、既知湯面レベルでの実測値（Ｖｍ）とデータテーブ
ルでのデータ値（Ｖｄ）を求めて、データ値（Ｖｄ）／
実測値（Ｖｍ）からなる正規化係数（Ｋ１）を求め、実
際の測定値に正規化係数（Ｋ１）を乗じて、データテー
ブルから溶鋼面までの深さを測定している。そして、第
２の発明に係る電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法
においては、既知湯面レベルでの実測値（Ｖｍ）とデー
タテーブルでのデータ値（Ｖｄ）を求め、実測値（Ｖ
ｍ）／データ値（Ｖｄ）からなる正規化係数（Ｋ２）を
求めて、データテーブルに正規化係数（Ｋ２）を乗じ
て、補正データテーブルを作成し、実際の溶鋼面まので
深さを、電磁式溶鋼レベル検出器の測定値を補正データ
テーブルに対照して実際の溶鋼面までの深さを測定して
いる。従って、装置構成が簡便で、しかも新規な情報を
用いないで実質的に検出誤差の解消を図ることが可能
で、更には信頼性の高い電磁式溶鋼レベル検出器の簡易
校正方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る電磁式溶鋼レベル
検出器の簡易校正方法の装置構成を示すブロック図であ
る。

【図２】直流増幅器の出力と湯面レベルとの関係を表す
グラフである。

【図３】従来例に係る電磁式溶鋼レベル検出器のブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１１：交流電源、１２：交流増幅器、１３：同期検波
器、１４：直流増幅器、１５：オフセット調整器、１
６：線形処理器、２０：装置、２１：補正演算器、２
２：割り込み信号発生器、Ｓ：検出器、Ｂ１：モール
ド、Ｍ：溶鋼、Ｔ：送信コイル、Ｒ：受信コイル、Ｇ：
電極センサー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信コイル及び受信コイルからなる検出
   器と、前記送信コイルに電流を印加する交流電源と、前
   記受信コイルに誘起される交流電圧を直流信号に変換す
   る同期検波器と、該同期検波器によって出力された信号
   の有効信号分のみを取り出すオフセット調整器とを有す
   る電磁式溶鋼レベル検出器を用い、予め基準となる単位
   レベル毎のデータを含む折れ線近似したデータテーブル
   を求めておき、実際の使用にあっては、予め、既知湯面
   レベルでの実測値（Ｖｍ）と前記データテーブルでのデ
   ータ値（Ｖｄ）を求めて、データ値（Ｖｄ）／実測値
   （Ｖｍ）からなる正規化係数（Ｋ１）を求め、実際の測
   定値に前記正規化係数（Ｋ１）を乗じて、前記データテ
   ーブルから溶鋼面までの深さを測定することを特徴とす
   る電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法。
2. 【請求項２】 送信コイル及び受信コイルからなる検出
   器と、前記送信コイルに電流を印加する交流電源と、前
   記受信コイルに誘起される交流電圧を直流信号に変換す
   る同期検波器と、該同期検波器によって出力された信号
   の有効信号分のみを取り出すオフセット調整器とを有す
   る電磁式溶鋼レベル検出器を用い、予め基準となる単位
   レベル毎のデータを含む折れ線近似したデータテーブル
   を求めておき、実際の使用にあっては、予め、既知湯面
   レベルでの実測値（Ｖｍ）と前記データテーブルでのデ
   ータ値（Ｖｄ）を求め、実測値（Ｖｍ）／データ値（Ｖ
   ｄ）からなる正規化係数（Ｋ２）を求めて、前記データ
   テーブルに前記正規化係数（Ｋ２）を乗じて、補正デー
   タテーブルを作成し、前記電磁式溶鋼レベル検出器の測
   定値を前記補正データテーブルに対照して実際の溶鋼面
   までの深さを測定することを特徴とする電磁式溶鋼レベ
   ル検出器の簡易校正方法。