JP2019066377A - Level gauge and level measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、液位を測定する装置および方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for measuring liquid level.
地中のピット内にある水の高さなどを測定する場合、通常はピット入り口から相当に深い位置に水面があり、直接目視などで水位を測定することは困難である。そのような水位を精密に測定するものとして、投げ込み式水位計が使用されている。これは、先端部の筒体に圧力センサや計測回路、電源などが設けられており、この筒体に長い電気ケーブルや光ケーブルが接続されていて、圧力センサにより得られた情報を外部の計器盤に伝達するようになっている。圧力センサを収納した筒体を排水ピットなどの底に投入し、その液圧を測定する。この液圧データに基づいて、圧力センサに対する液面の高さが算定でき、液位を求めることができる。ケーブルを介して圧力データあるいは算定された液位データをピットの外部に設けられた計器盤に送ることにより、ピットの外部で液位を測定することができる。例えば、特許文献1に記載の発明も同様の投げ込み式水位計に基づいている。
In the case of measuring the height of water in a pit in the ground, etc., the water surface is usually located considerably deep from the pit entrance, and it is difficult to measure the water level by direct visual observation or the like. A throw-in water gauge is used to measure such water level precisely. A pressure sensor, a measurement circuit, a power supply, etc. are provided in a cylinder at the tip, and a long electric cable or optical cable is connected to this cylinder, and information obtained by the pressure sensor can be used as an external instrument panel It is supposed to be transmitted to A cylinder containing a pressure sensor is inserted into the bottom of a drainage pit or the like, and the fluid pressure is measured. Based on the fluid pressure data, the height of the fluid level relative to the pressure sensor can be calculated, and the fluid level can be determined. The level can be measured outside the pit by transmitting pressure data or calculated level data to the instrument panel provided outside the pit via a cable. For example, the invention described in
また、簡易な液位測定装置としては、異なる高さに複数のフロートを設けたものがある。液面より上にあるフロートは下がった状態であるが液中にあるフロートは浮き上がるので、このフロートの状態を検知することにより液位を知ることができる。 Moreover, as a simple liquid level measuring device, there is one in which a plurality of floats are provided at different heights. Since the float above the liquid level is in a lowered state but the float in the liquid is lifted, it is possible to know the liquid level by detecting the state of the float.
特許文献1などで用いられる投げ込み式の液位計は設置が容易であり、しかも精度の良い測定ができる。しかし、この液位計は高価である。一方、フロート式の液位計は安価に作れるが、液面の上昇や下降の速さを把握することができない。フロートのある位置のみでしか測定できないので、大まかな情報しか得られず、フロートとフロートの間の連続的な液位情報を得ることはできない。
The throw-in type liquid level gauge used in
この発明は簡易な構成でありながら、精度の良い測定が連続的にできる液位計および液位測定方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a level gauge and a level measurement method capable of continuously performing accurate measurement while having a simple configuration.
上述の課題を解決するため、この発明の液位計は、内部に液体を収容する管と、管の下端部に設けられた開口と、管の上端部を密閉する蓋部と、管の内部で上端部に設けられた圧力センサを有する。管の上面に設けられた給液口と、給液口を開閉する開閉蓋と、下端部の開口を開閉する開閉部材と、管の上部より開閉部材を開閉操作する開閉操作部材を備えることが好ましい。圧力センサに接続された演算装置を有し、圧力センサの信号に基いて液圧Pを測定し、以下の式に基いて管の基準位置に対する液位hを算定する。
h=P/ρg ρ:液の密度, g:重力加速度 (式1)
さらに、液圧Pが大気圧のときに異常であることを示す信号を発生させる自己診断機能を有することが好ましい。
In order to solve the above-described problems, the liquid level meter according to the present invention comprises a pipe for containing liquid therein, an opening provided at the lower end of the pipe, a lid for sealing the upper end of the pipe, and the inside of the pipe And a pressure sensor provided at the upper end. A liquid supply port provided on the upper surface of the pipe, an open / close lid for opening and closing the liquid supply port, an open / close member for opening and closing the opening at the lower end, and an open / close operation member for opening and closing the open / close member from the top of the pipe preferable. It has an arithmetic unit connected to the pressure sensor, and measures the hydraulic pressure P based on the signal of the pressure sensor, and calculates the liquid level h relative to the reference position of the pipe based on the following equation.
h = P / ρg ρ: density of liquid, g: gravitational acceleration (equation 1)
Furthermore, it is preferable to have a self-diagnosis function that generates a signal indicating that the fluid pressure P is abnormal when it is at atmospheric pressure.
この発明の液位測定方法は、内部に液体を収容する管と、管の下端部に設けられた開口と、管の上端部を密閉する蓋部と、管の内部で上端部に設けられた圧力センサと、管の上面に設けられた給液口と、給液口を開閉する開閉蓋と、下端部の開口を開閉する開閉部材と、管の上部より開閉部材を開閉操作する開閉操作部材と、圧力センサに接続された演算装置と、を備えた液位計を使用し、
管の下端部を測定対象の液体中に挿入し、開閉部材により下端部の開口部を閉鎖するとともに給液口を開き、給液口より液体を管内に供給して管を充満させ、
開閉蓋により給液口を閉鎖し、開閉操作部材により開閉部材を操作して開口部を開き、
圧力センサの信号に基いて液圧Pを測定し、以下の式に基いて管の基準位置に対する液位hを算定する。
h=P/ρg ρ:液の密度, g:重力加速度 (式1)
According to the liquid level measuring method of the present invention, a pipe for containing the liquid therein, an opening provided at the lower end of the pipe, a lid for sealing the upper end of the pipe, and the upper end inside the pipe A pressure sensor, a liquid supply port provided on the upper surface of the pipe, an open / close lid for opening and closing the liquid supply port, an open / close member for opening and closing the opening at the lower end, and an open / close operation member for opening and closing the open / close member from the top of the pipe Using a liquid level meter equipped with a computing device connected to the pressure sensor,
Insert the lower end of the pipe into the liquid to be measured, close the opening at the lower end with the opening and closing member and open the liquid supply port, and supply the liquid from the liquid supply port into the pipe to fill the pipe,
The liquid supply port is closed by the opening and closing lid, and the opening and closing member is operated by the opening and closing operation member to open the opening,
The fluid pressure P is measured based on the signal of the pressure sensor, and the fluid level h relative to the reference position of the pipe is calculated based on the following equation.
h = P / ρg ρ: density of liquid, g: gravitational acceleration (equation 1)
この発明の液位計は細長い管と上端部の圧力センサを主要部材とする簡易な構成であり、安価に実現できる。先端部にはセンサ類のような繊細な部材を含まず、しかも、液位を迅速かつ正確に測定できる。 The liquid level meter according to the present invention has a simple structure using an elongated pipe and a pressure sensor at the upper end as main members, and can be realized inexpensively. The tip does not contain delicate members such as sensors, and the liquid level can be measured quickly and accurately.
この発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。液位計の概要を示す概念図である。 A mode for carrying out the present invention will be described based on the drawings. It is a conceptual diagram showing the outline of a level gauge.
液位計1は内部に液体を収容する管2を備える。この管は測定対象である液が入った容器xの底部まで届く長さを有するものであればよく、金属管や塩化ビニール管など硬質な管が適しているが、ホースのような柔軟な管でもよい。本例では、排水ピット内の水位を測定する例であり、酸化や腐食に強く十分な剛性を有し、比較的安価であるステンレス管を使用しており、例えば径50mmのステンレス管などが特に適している。
The
管2は鉛直方向に延びた状態で使用されるが、傾斜があっても問題はない。そして、この中空管の上部は密閉される必要がある。そのため、管の上端面は密閉蓋3によって閉じられている。この密閉蓋3には給液口5と、給液口5を開閉するキャップ状の開閉蓋6が設けられている。
The
一方、管2の下部には液体が出入りできる開口7が形成されている必要がある。この開口7は、下端部の側面に設けてもよいが、管2の底面に設ける方が内部に異物を堆積させないために好ましい。さらに、開口7を開閉する開閉部材8と、管2の上部より開閉部材8を開閉操作する開閉操作部材9を設けている。本例では装置の構成を簡易にするため、扉状の開閉部材8と、この扉に連結されたワイヤや棒材のような開閉操作部材9を用いている。
On the other hand, the lower part of the
また、管2の下部には支持部材10が設けられており、開口7を排水ピットの底から所定の高さだけ離れた状態で支持するようにしている。排水ピットの場合、底から50〜300mm程度だけ高い位置に開口7を設置することにより、底部に溜まるスラッジが管2の開口7を塞ぐことを防止する。
In addition, a
また、管2の上端部には液圧センサ4が設けられている。さらに、外部には演算装置11が設けられており、液圧センサ4と演算装置11は回線12を介して接続されている。この接続は有線でも無線でもよく、さらにその組合せやインターネットなどの通信回線を介したものでもよい。
Further, a
ついで、この液位計1の使用方法に基いて、液位測定方法の例を説明する。まず、管2の下端部を測定対象の容器xの中に設置する。支持部材10などを使用して、圧力センサ4の位置が固定され、かつ、開口7が液中で所定の高さになるように設置する。
Next, an example of a liquid level measurement method will be described based on how to use the
測定を開始する前に、開閉操作部材9を操作して開閉部材8により下部の開口7を閉鎖する。一方、開閉蓋6を開放し、給液口5より測定対象の液体yと同様の液体を管2の中に供給する。たとえば、排水ピットの測定であれば水を供給する。液体を管2の上端まで充填したら、開閉蓋6を閉じて上端部を密封する。
Before starting the measurement, the open / close operation member 9 is operated to close the
そして、開閉操作部材9を操作して開閉部材8により下部の開口7を開放する。これにより、開口7を通って、液体yが出入りできるようになり、液位の測定を開始できる。
Then, the opening / closing operation member 9 is operated to open the
本発明の液位計および液位測定方法の作用原理について説明する。図2は液位計の作用原理を示す概念図である。ここでは、主要な構成のみを示しており、液位測定に直接的には関与しないものは省略している。 The operation principle of the level gauge and level measurement method of the present invention will be described. FIG. 2 is a conceptual view showing the operation principle of the level gauge. Here, only the main components are shown, and those that are not directly involved in the liquid level measurement are omitted.
管2の上端部は測定対象の液体上面の最大高さよりも上になるように設置する。すなわち、液面は常に管2の上端部になる圧力センサよりも低い位置になる。管2の上端部は密閉されているので、上端部での液圧は大気圧よりも低い負圧となる。一方、排水ピットx内の液体yの上面の圧力は大気圧である。したがって、液体上面と圧力センサ4の高さの差をh、液体yの密度をρ、重力加速度をgとすると、液体上面と圧力センサ4に近い基準位置における圧力差、すなわち、圧力センサ4によって検知される圧力は、次の関係になる。
h=P/ρg
これによって、hが求められる。また、圧力センサ4の位置は固定されているので、このhは液位を示す値となる。
The upper end of the
h = P / ρg
This gives h. Further, since the position of the
圧力センサ4によって得られた圧力情報Pは外部の演算装置11に送られ、演算装置11によって液位hを算定してもよく、また、管2の上端部付近に設けた小型処理端末(図示省略)などで液位hを算定したり、時間平均計算やノイズ除去等の処理も加えた上で、その小型処理端末に付属した通信部材を用いて、外部のサーバに送信してもよい。
The pressure information P obtained by the
上述の通り、圧力センサ4を容器xの液体yの最大上昇位置よりも高く設置すれば、正常に測定している限り圧力Pは負圧(大気圧未満)となるはずである。しかし、もし管2に孔が空いたりすると、管2の中の液位は容器xの液位と同じになり、圧力Pも大気圧になる。そこで、連続的に液位を測定するときに演算装置によって圧力Pが大気圧未満であるか否かについて判定させ、圧力Pが大気圧になったときには異常と判断させることができる。この場合、それまでの測定データを記憶装置に保存させるとともに、それ以降の計測を中止する。そして、表示装置13などに異常が発生したことおよび異常発生時間を表示したり、音声等によって警報を発することができる。このように特別な機材を加えることなく液位計に自己診断機能を持たせることができる。
As described above, if the
この発明の液位計の本体部は管2と圧力センサ4を主要部材とする簡易な構成であり、安価に実施できる。そのため、液位計を3本組にすることもできる。それぞれの圧力センサ4の値を相互比較し、最も差が小さい組み合わせの値を採用するようにすれば、信頼性を高めることができる。さらに、1本の管に孔が空いた場合には自己診断機能によって異常を通知するとともに、残りの2本によって測定を継続しながら新たな3本組への交換を待つことができる。
The main body portion of the liquid level meter of the present invention is a simple structure having the
この発明の液位計の実施例について説明する。図3は液位の測定例を示すグラフである。水槽に水を入れ、満杯になった後に排出し、その間の水位hの変化を計測し、時間を横軸として表示している。500mm×500mm×1600mmの水槽を容器として使用する。管としては、直径100mm、高さ1700mmのアクリル樹脂のものを使用する。水槽には、0〜2000mmのスケールも垂直に投入し、水位hの確認に使用する。管上部には、負圧測定用の圧力センサを設置している。圧力センサのデータは、デジタル式記録計により0.1秒周期で記録する。
まず管に水を上端までし、その後、水槽にポンプでゆっくりと水を入れ、ほぼ満杯になったら水を水槽から排出する。水槽の水位hは圧力センサによって検知した圧力データに基いて上述の計算式によって算定し、スケールによって測定される水位とも比較した。
図3には圧力センサのデータに基いた水位を表示している。水槽の底部近くを基準高さとして、それよりも上方向を正として表示している。水位の変化に素早く追随しており、実質的にリアルタイムの測定が精度よく実施できている。この水位とスケールの読取値は、読取誤差を考慮しても誤差は±1%程度であり、ほぼ完全に一致していることが確認できた。
An embodiment of the level gauge of the present invention will be described. FIG. 3 is a graph showing an example of liquid level measurement. The water tank is filled with water, drained after being full, the change in water level h during that time is measured, and the time is displayed as the horizontal axis. A water tank of 500 mm × 500 mm × 1600 mm is used as a container. As a tube, an acrylic resin having a diameter of 100 mm and a height of 1700 mm is used. A scale of 0 to 2000 mm is also vertically inserted into the water tank and used to check the water level h. A pressure sensor for measuring negative pressure is installed at the top of the tube. The pressure sensor data is recorded with a digital recorder in 0.1 second cycles.
First, let the water go up to the top of the tube, then slowly pump the water into the water tank and drain it from the water tank when it is almost full. The water level h of the water tank was calculated by the above-mentioned formula based on the pressure data detected by the pressure sensor, and was also compared with the water level measured by the scale.
The water level based on the data of the pressure sensor is displayed in FIG. The bottom of the water tank is indicated as the reference height, and the upper direction is indicated as positive. It quickly follows changes in water level, and it is possible to carry out virtually real-time measurement with high accuracy. It was confirmed that the readings of the water level and the scale had an error of about ± 1% even in consideration of the reading error, and they were almost completely in agreement.
この液位計および液位測定方法は様々な分野に広く適用できる。
河川に設置し、演算装置またはサーバに対して遠隔伝送することにより、河川の水位を安全な場所で連続的に測定できる。安価な装置であるため、多くの場所に設置することができるので、危険個所を漏れなく監視することができる。
マンホールピットや排水中和ピットに設けて遠隔で水位を監視できる。
薬液タンクの液位を遠隔で測定することもできる。
三角関の水位を継続計測し、総排水量を計算するための情報を取得することができる。
また、貯水池や井戸の水位の遠隔測定にも適用でき、貯水量を正確に把握することにより節水など適切な水資源の活用に利用できる。
さらに、地下排水管の水位を遠隔測定にも適用できる。
以上、さまざまな場所や液体に対して液位を安価で確実に測定し、伝送することによって、災害防止や対応、資源の効果的活用などに貢献できる。
The liquid level meter and the liquid level measuring method can be widely applied to various fields.
The water level of the river can be measured continuously at a safe place by installing it in a river and transmitting it remotely to a computing device or server. Because it is an inexpensive device, it can be installed in many places, so that the danger point can be monitored without leakage.
It can be installed in manhole pits and drainage neutralization pits to monitor the water level remotely.
The liquid level of the chemical solution tank can also be measured remotely.
It is possible to continuously measure the water level of the triangle and obtain information for calculating the total drainage volume.
In addition, it can be applied to the remote measurement of the water level of reservoirs and wells, and it can be used for the appropriate use of water resources such as water saving by accurately grasping the storage volume.
In addition, the water level of underground drainage can be applied to telemetry.
As described above, by measuring the liquid level inexpensively and reliably for various places and liquids, it can contribute to disaster prevention and response, effective use of resources, and the like.
1.液位計
2.管
3.開閉蓋
4.圧力センサ
5.給液口
6.開閉蓋
7.開口
8.開閉部材
9.開閉操作部材
10.支持部材
11.演算装置
12.回線
13.表示装置
x.容器
y.液体
1.
5. Supply port 6. Opening and closing
12. Line
13. Display device x. Container y. liquid
Claims (6)
h=P/ρg ρ:液の密度, g:重力加速度 (式1) The hydraulic pressure P is measured based on the signal of the pressure sensor, and the liquid level h with respect to the reference position of the pipe is calculated based on the following equation. Level gauge as described in.
h = P / ρg ρ: density of liquid, g: gravitational acceleration (equation 1)
管の下端部を測定対象の液体中に挿入し、開閉部材により下端部の開口を閉鎖するとともに給液口を開き、給液口より液体を管内に供給して管を充満させ、
開閉蓋により給液口を閉鎖し、開閉操作部材により開閉部材を操作して開口を開き、
圧力センサの信号に基いて液圧Pを測定し、以下の式に基いて管の基準位置に対する液位hを算定する液位測定方法。
h=P/ρg ρ:液の密度, g:重力加速度 (式1) A tube containing liquid inside, an opening provided at the lower end of the tube, a lid for sealing the upper end of the tube, a pressure sensor provided at the upper end inside the tube, and an upper surface of the tube The liquid supply port, the opening / closing lid for opening / closing the liquid supply port, the opening / closing member for opening / closing the opening at the lower end, the opening / closing operation member for opening / closing the opening / closing member from the top of the pipe, and the calculation connected to the pressure sensor Use a liquid level meter equipped with
Insert the lower end of the pipe into the liquid to be measured, close the opening of the lower end by the opening / closing member and open the liquid supply port, and supply the liquid from the liquid supply port into the pipe to fill the pipe,
The liquid supply port is closed by the opening and closing lid, and the opening and closing member is operated by the opening and closing operation member to open the opening,
A liquid level measurement method of measuring the hydraulic pressure P based on the signal of the pressure sensor and calculating the liquid level h with respect to the reference position of the pipe based on the following equation.
h = P / ρg ρ: density of liquid, g: gravitational acceleration (equation 1)
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CN113466082A (en) * | 2021-06-29 | 2021-10-01 | 西安西电变压器有限责任公司 | High-vacuum intelligent micro-water measuring device and method |
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2017
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CN113466082B (en) * | 2021-06-29 | 2023-10-03 | 西安西电变压器有限责任公司 | High-vacuum intelligent micro-water measuring device and method |
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