JP2552826B2 - 液面の計測方法 - Google Patents
液面の計測方法Info
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- JP2552826B2 JP2552826B2 JP60167195A JP16719585A JP2552826B2 JP 2552826 B2 JP2552826 B2 JP 2552826B2 JP 60167195 A JP60167195 A JP 60167195A JP 16719585 A JP16719585 A JP 16719585A JP 2552826 B2 JP2552826 B2 JP 2552826B2
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、液体物質もしくは半固体状物質の貯槽内の
液面の計測方法に関するものである。
液面の計測方法に関するものである。
（従来の技術） 従来、液面を計測する手段として、昭和51年４月20日
発行の工業技術院計量研究所計量技術ハンドブック編集
委員会にかかる改訂計量技術ハンドブック824頁には２
本の細い白金線に電流を通じ、その温度を周囲の空気温
度よりも約20度高くして、液にひたされた白金線の電気
抵抗が液面の上昇、下降によって変化し、不平衡電流が
流れるのをガルバノメーターに指示させて液面を求める
ものが記載されている。
発行の工業技術院計量研究所計量技術ハンドブック編集
委員会にかかる改訂計量技術ハンドブック824頁には２
本の細い白金線に電流を通じ、その温度を周囲の空気温
度よりも約20度高くして、液にひたされた白金線の電気
抵抗が液面の上昇、下降によって変化し、不平衡電流が
流れるのをガルバノメーターに指示させて液面を求める
ものが記載されている。
又、特開昭49−34858号公報には熱線抵抗体に定電流
を流して加熱しておき、この抵抗体の電圧降下を測定し
て、容器内の低温液化ガスの液位を検出することが記載
されている。
を流して加熱しておき、この抵抗体の電圧降下を測定し
て、容器内の低温液化ガスの液位を検出することが記載
されている。
更に実開昭51−29862号公報には白金又はニッケル等
の抵抗線に定電流を供給して加熱しこの加熱された抵抗
線を水中に挿入することによって冷却させ、その結果え
られる電気抵抗変化を利用して水位の高さを計るように
したものが記載されている。
の抵抗線に定電流を供給して加熱しこの加熱された抵抗
線を水中に挿入することによって冷却させ、その結果え
られる電気抵抗変化を利用して水位の高さを計るように
したものが記載されている。
（発明が解決しようとする問題点） 従来の以上のものは何れも測定部における抵抗の経年
変化によって、電気抵抗が変化してしまうと改めて液面
との相関を調べる必要がある。
変化によって、電気抵抗が変化してしまうと改めて液面
との相関を調べる必要がある。
更に被測定液体の温度が一定であることを前提として
おり、被測定液体の温度が変化すると電気抵抗が変化
し、測定が不可能になる。
おり、被測定液体の温度が変化すると電気抵抗が変化
し、測定が不可能になる。
ちなみに電気抵抗体が白金の場合被測定液体の温度５
〜８℃の変化が電気抵抗にして２〜３％という大きな変
化になりその変化があっても液面との相関を維持するこ
とは重要な課題である。
〜８℃の変化が電気抵抗にして２〜３％という大きな変
化になりその変化があっても液面との相関を維持するこ
とは重要な課題である。
しかるに電気抵抗値と液面との相関で測定するものは
抵抗体の経年変化もしくは液温等の変化に起因する電気
抵抗の変化に対して何等相関を維持するための対策がな
されておらず該変化によって電気抵抗の絶対値が変化す
ると電気抵抗と液面の関係を調べ直さなければならな
い。つまり従来の方法は経年変化や液体の温度変化がな
い状態で実施できる測定方法ということになる。
抵抗体の経年変化もしくは液温等の変化に起因する電気
抵抗の変化に対して何等相関を維持するための対策がな
されておらず該変化によって電気抵抗の絶対値が変化す
ると電気抵抗と液面の関係を調べ直さなければならな
い。つまり従来の方法は経年変化や液体の温度変化がな
い状態で実施できる測定方法ということになる。
（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は、測定部における電気抵抗の経年変化
や被測定液体の温度変化があっても貯槽内の液面の位置
の連続的変化を高精度で計測できる方法を提供すること
にある。
や被測定液体の温度変化があっても貯槽内の液面の位置
の連続的変化を高精度で計測できる方法を提供すること
にある。
すなわち、液体物質もしくは半固体状物質と熱的に接
触している電気的導体のみを用いて、その電気的導体を
通電加熱し、その通電加熱による該導体の電気抵抗から
温度の変化を計測し、さらに被測定液体物質の温度の変
化を測定し、前記導体の温度と液体物質の温度との温度
差と液面との相関関係から液面の位置を連続的に計測す
ることを特徴とする液面の計測方法である。
触している電気的導体のみを用いて、その電気的導体を
通電加熱し、その通電加熱による該導体の電気抵抗から
温度の変化を計測し、さらに被測定液体物質の温度の変
化を測定し、前記導体の温度と液体物質の温度との温度
差と液面との相関関係から液面の位置を連続的に計測す
ることを特徴とする液面の計測方法である。
本発明でいう液体物質もしくは半固体状物質と電気的
導体が熱的に接触しているとは、液体物質もしくは半固
体状物質への熱伝達を利用することであり、本発明でい
う温度とは前記物質と熱的に接触している電気的導体の
温度であって、電気抵抗から温度を検出し、その温度と
液面との相互関係から液面位置を検出するものである。
導体が熱的に接触しているとは、液体物質もしくは半固
体状物質への熱伝達を利用することであり、本発明でい
う温度とは前記物質と熱的に接触している電気的導体の
温度であって、電気抵抗から温度を検出し、その温度と
液面との相互関係から液面位置を検出するものである。
（実施例） 厚さ0.15mmのテフロンで被覆した2mmφ×50mmのステ
ンレス棒の周囲に、該ステンレス棒1cm当たり11回の割
合で0.1mmφの白金線を巻いたものを、更に厚さ0.15mm
のテフロンで被覆したセンサー（第１図参照）を30℃の
蒸溜水中に浸漬し、同白金線を0.3Aの直流定電流で通電
加熱して該センサーの平均温度θｗ（℃）と蒸溜水の温
度との差、Δθ＝θｗ−30（℃）を測定した結果、液面
の高さｙ（cm）と該温度差Δθ（℃）間にきわめて良好
な直線関係（実測値と回帰値の偏差は0.1mm以内）が得
られ、下記回帰式を得た（第２図参照）。
ンレス棒の周囲に、該ステンレス棒1cm当たり11回の割
合で0.1mmφの白金線を巻いたものを、更に厚さ0.15mm
のテフロンで被覆したセンサー（第１図参照）を30℃の
蒸溜水中に浸漬し、同白金線を0.3Aの直流定電流で通電
加熱して該センサーの平均温度θｗ（℃）と蒸溜水の温
度との差、Δθ＝θｗ−30（℃）を測定した結果、液面
の高さｙ（cm）と該温度差Δθ（℃）間にきわめて良好
な直線関係（実測値と回帰値の偏差は0.1mm以内）が得
られ、下記回帰式を得た（第２図参照）。
ｙ＝−0.178Δθ＋5.000 以上の結果は、本発明の方法を用いれば、一般のあら
ゆる液体物質や半固体状物質に関しても、これらの物質
と熱的に接触している金属細線を通電加熱した場合、該
細線の温度は貯槽内の位置の変化に対し、きわめて良好
に対応して変化すること、すなわち、本発明の目的であ
る液面の高精度計測実現を実証するものである。また、
液面の位置の変化に対する該金属細線の応答時間は数秒
以内であり連続計測に対する有効性も実証された。
ゆる液体物質や半固体状物質に関しても、これらの物質
と熱的に接触している金属細線を通電加熱した場合、該
細線の温度は貯槽内の位置の変化に対し、きわめて良好
に対応して変化すること、すなわち、本発明の目的であ
る液面の高精度計測実現を実証するものである。また、
液面の位置の変化に対する該金属細線の応答時間は数秒
以内であり連続計測に対する有効性も実証された。
尚、白金線の温度θｗは次式を用いて算出した。
V:白金線両端の電圧値（Ｖ） i:電流値（Ａ） Ro:0℃における白金線の電気抵抗（Ω） α：電気抵抗の温度係数（1/K） 以上の説明は液面との相関を電気抵抗ではなく電気抵
抗をさらに温度に変化することによって従来の問題点を
解決することを示す。
抗をさらに温度に変化することによって従来の問題点を
解決することを示す。
すなわち、例えば温度計数α及び電気抵抗Roが経年変
化によって変化してもこれらの値を補正することによっ
て温度と液面の相関関係は維持されるようになってい
る。
化によって変化してもこれらの値を補正することによっ
て温度と液面の相関関係は維持されるようになってい
る。
又、電気的導体の温度と被測定液体の温度との温度差
を算出し、該温度差と液面との相関をとっても良好に相
関することが前記回帰式から解るが、これは液体の温度
変化による電気抵抗の変化への影響を取り除く方法を示
している。
を算出し、該温度差と液面との相関をとっても良好に相
関することが前記回帰式から解るが、これは液体の温度
変化による電気抵抗の変化への影響を取り除く方法を示
している。
つまり、温度差は液温の変化に関係なく液面と一定の
相関を有することを示すものである。
相関を有することを示すものである。
何れにしても本発明は液温変化に伴う電気抵抗の変化
の影響を受けずに液面との相関性を維持するため電気抵
抗から温度を導いている点に特徴がある。
の影響を受けずに液面との相関性を維持するため電気抵
抗から温度を導いている点に特徴がある。
これを具体的に説明すると次のようである。
第１図において（１）は白金線、（２）及び（３）は
電流導入用リード線、（４）及び（５）は電圧測定用リ
ード線、（６）はステンレス棒、（７）、（８）はテフ
ロン被覆をそれぞれ示す。
電流導入用リード線、（４）及び（５）は電圧測定用リ
ード線、（６）はステンレス棒、（７）、（８）はテフ
ロン被覆をそれぞれ示す。
第３図は第１図に示したセンサーの使用態様を示して
おり、（Ｓ）は上記センサーを、（９）は自動化直流定
電源、（10）は電圧計測装置、（11）はコントローラ
ー、（12）は時間対液面の位置の表示装置、（13）は貯
槽、（14）は貯液、（15）〜（17）はGP−IB制御系をそ
れぞれ示す。
おり、（Ｓ）は上記センサーを、（９）は自動化直流定
電源、（10）は電圧計測装置、（11）はコントローラ
ー、（12）は時間対液面の位置の表示装置、（13）は貯
槽、（14）は貯液、（15）〜（17）はGP−IB制御系をそ
れぞれ示す。
第４図は、本発明の計測方法を例示するもので（イ）
はセンサー（Ｓ）を貯槽（13）の深さ方向に固定して通
電加熱するもの、（ロ）は貯槽（13）内の液面の上限位
置において液面と平行な方向にセンサー（Ｓ）を配設し
たもの（ただし配設位置は可変とする）、（ハ）は貯槽
（13）内の液面の下限位置において、液面と平行な方向
にセンサー（Ｓ）を配設したものを示している。
はセンサー（Ｓ）を貯槽（13）の深さ方向に固定して通
電加熱するもの、（ロ）は貯槽（13）内の液面の上限位
置において液面と平行な方向にセンサー（Ｓ）を配設し
たもの（ただし配設位置は可変とする）、（ハ）は貯槽
（13）内の液面の下限位置において、液面と平行な方向
にセンサー（Ｓ）を配設したものを示している。
（イ）は液面の位置の連続的計測、（ロ）は貯液の終
了及び貯液の排出開始の検出、（ハ）は貯液の開始及び
液排出終了の検出に、それぞれ用いられるものである。
了及び貯液の排出開始の検出、（ハ）は貯液の開始及び
液排出終了の検出に、それぞれ用いられるものである。
すなわち、センサー（Ｓ）を通電加熱すると（イ）の
場合、第５図の如く貯液開始時（Ａ）はセンサー（Ｓ）
の温度が高く、液面が上昇するに従い、該温度は下降直
線もしくは曲線に沿って降下し、貯液終了時（Ｂ）から
貯液排出開始時（Ｃ）までは一定であり、貯液排出開始
時（Ｃ）から同終了時（Ｄ）までは反対に上昇直線もし
くは曲線CDに沿って上昇をする。
場合、第５図の如く貯液開始時（Ａ）はセンサー（Ｓ）
の温度が高く、液面が上昇するに従い、該温度は下降直
線もしくは曲線に沿って降下し、貯液終了時（Ｂ）から
貯液排出開始時（Ｃ）までは一定であり、貯液排出開始
時（Ｃ）から同終了時（Ｄ）までは反対に上昇直線もし
くは曲線CDに沿って上昇をする。
（ロ）の場合では、貯液開始時（Ａ）から貯液終了時
（Ｂ）までは該温度は一定で、貯液終了（Ｂ）と同時に
該温度は急激に降下し、貯液排出開始（Ｃ）と同時に再
び急激に上昇するまで一定値を示す。また急激に上昇し
た以後は、該温度の値は変化しない。（ハ）の場合で
は、貯液開始（Ａ）と同時に該温度が急激に降下し、以
後、貯液排出終了（Ｄ）迄一定となり、貯液排出終了
（Ｄ）直後に再度急激に上昇して貯液開始（Ａ）以前の
値に戻る。
（Ｂ）までは該温度は一定で、貯液終了（Ｂ）と同時に
該温度は急激に降下し、貯液排出開始（Ｃ）と同時に再
び急激に上昇するまで一定値を示す。また急激に上昇し
た以後は、該温度の値は変化しない。（ハ）の場合で
は、貯液開始（Ａ）と同時に該温度が急激に降下し、以
後、貯液排出終了（Ｄ）迄一定となり、貯液排出終了
（Ｄ）直後に再度急激に上昇して貯液開始（Ａ）以前の
値に戻る。
本発明は以上のように白金線等で構成されるセンサー
の通電加熱による電気的導体の電気抵抗から温度の変化
をとらえることによって液面の位置の検出ができるので
ある。
の通電加熱による電気的導体の電気抵抗から温度の変化
をとらえることによって液面の位置の検出ができるので
ある。
又、センサーとして用いる白金線等の形状は、第８図
（イ）のようなコイル状の他に、（ロ）のように貯槽の
下方にいくに従ってコイル巻きを緻密にしたもので、下
方にいくに従って液面の位置の検出精度を高くしたも
の、（ハ）のような単一の直線からなるもの、あるいは
（ニ）のように下端においてわん曲させて、貯槽の底部
における液面の位置の検出精度を高くしたものでも良
い。
（イ）のようなコイル状の他に、（ロ）のように貯槽の
下方にいくに従ってコイル巻きを緻密にしたもので、下
方にいくに従って液面の位置の検出精度を高くしたも
の、（ハ）のような単一の直線からなるもの、あるいは
（ニ）のように下端においてわん曲させて、貯槽の底部
における液面の位置の検出精度を高くしたものでも良
い。
以上、何れにしても本発明によれば通電加熱した金属
細線の電気抵抗から温度の変化を計測し、該温度と液面
との相関関係から液面の位置を高精度で連続的に計測で
きるものである。
細線の電気抵抗から温度の変化を計測し、該温度と液面
との相関関係から液面の位置を高精度で連続的に計測で
きるものである。
（発明の効果） 本発明によれば、貯槽の形や容量、あるいは液体物質
もしくは半固体状物質の種類の如何にかかわらず、又、
測定部の経年変化や被測定液体の温度変化があっても貯
槽内の液面の位置の連続的計測を極めて高精度で実現す
るものである。
もしくは半固体状物質の種類の如何にかかわらず、又、
測定部の経年変化や被測定液体の温度変化があっても貯
槽内の液面の位置の連続的計測を極めて高精度で実現す
るものである。
しかも、通電加熱した電気的導体の電気抵抗から温度
を測定して液面の位置を知ることができるので、センサ
ーと発熱体を別々に設ける必要がなく設備が簡単であ
る。
を測定して液面の位置を知ることができるので、センサ
ーと発熱体を別々に設ける必要がなく設備が簡単であ
る。
第１図はセンサーの全体図とその断面図 第２図は液面高さと、センサーの平均温度と蒸溜水の温
度との差の関係を示した図 第３図はセンサーの使用態様図 第４図は本発明の計測方法を示す説明図 第５、６、７図はセンサーにおける温度と時間との関係
を示す図 第８図は各種センサーの形状を示す説明図である。 （１）……白金線 （２）（３）……電流導入用リード線 （４）（５）……電圧計測用リード線 （６）……ステンレス棒 （７）（８）……テフロン被覆 （９）……自動化直流定電源 （10）……電圧計測装置 （11）……コントローラー （12）……時間対液面の位置の表示装置 （13）……貯槽 （14）……貯液
度との差の関係を示した図 第３図はセンサーの使用態様図 第４図は本発明の計測方法を示す説明図 第５、６、７図はセンサーにおける温度と時間との関係
を示す図 第８図は各種センサーの形状を示す説明図である。 （１）……白金線 （２）（３）……電流導入用リード線 （４）（５）……電圧計測用リード線 （６）……ステンレス棒 （７）（８）……テフロン被覆 （９）……自動化直流定電源 （10）……電圧計測装置 （11）……コントローラー （12）……時間対液面の位置の表示装置 （13）……貯槽 （14）……貯液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−73320（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−14127（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−10665（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−19557（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−104158（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−29862（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭47−36359（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭52−38432（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】液体物質もしくは半固体状物質と熱的に接
触している電気的導体のみを用いて、その電気的導体を
定電流加熱し、その加熱による該導体の電気抵抗から平
均温度の変化を計測し、さらに被測定液体物質の温度の
変化を測定し、前記導体の平均温度と液体物質の温度と
の温度差と液面との相関関係から液面の位置を連続的に
計測することを特徴とする液面の計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60167195A JP2552826B2 (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | 液面の計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60167195A JP2552826B2 (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | 液面の計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6227622A JPS6227622A (ja) | 1987-02-05 |
| JP2552826B2 true JP2552826B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=15845187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60167195A Expired - Fee Related JP2552826B2 (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | 液面の計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2552826B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH053947Y2 (ja) * | 1988-02-02 | 1993-01-29 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5673320A (en) * | 1979-11-20 | 1981-06-18 | Toshiba Corp | Water level detecting device |
| US4532799A (en) * | 1983-06-17 | 1985-08-06 | The Perkin-Elmer Corporation | Liquid level sensor |
-
1985
- 1985-07-29 JP JP60167195A patent/JP2552826B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6227622A (ja) | 1987-02-05 |
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| SU393621A1 (ru) | лХ^^ОЗНАЯ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |