JP2855552B2 - 界面位置検出方法 - Google Patents

界面位置検出方法

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JP2855552B2 JP4196297A JP19629792A JP2855552B2 JP 2855552 B2 JP2855552 B2 JP 2855552B2 JP 4196297 A JP4196297 A JP 4196297A JP 19629792 A JP19629792 A JP 19629792A JP 2855552 B2 JP2855552 B2 JP 2855552B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は界面位置検出方法、特
に汚泥処理槽における汚泥と上澄液の界面位置の検出に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】汚泥を含む液の浄化方法として従来図3
に示すように、汚泥処理槽(1)内において汚泥(2)
を槽底(3)に沈澱させて上澄液(4)とに分離したの
ち、上澄液(4)を残して沈澱汚泥(2)を処理槽
(1)の下部から排出して、処理することが行われてい
る。ところでこの場合適切な沈澱汚泥の排出時期を知る
ためには、例えば液面(5)から上澄液(4)と沈澱汚
泥(2)との境界、即ち界面(6)までの深さ、或いは
槽底(3)から界面(6)までの深さを知ることが必要
である。そこで界面位置の検出に当たって、従来超音波
を利用した次の手段が用いられている。
【0003】図3に示すように液面(5)の近傍に、送
受波面を液中に浸漬させて超音波送波器(7)と受波器
(8)を設ける(一般には送受波兼用器が用いられ
る)。そしてCPU(9)より制御される、適当な一定
周期で発振する送信器(10)のパルス出力により、送
波器(7)を駆動して槽底(3)の方向に向けて図4
(a)のように送信波Sを送波し、これにもとづく界面
(6)や槽底(3)から生じる反射波R1 ,R2 など
を、図4(b)のように受信器(増幅回路)(11)に
よりエンベローブ化し、更にアナログ・デジタル変換器
(12)によりデジタル化して、一旦メモリ(13)に
記憶させ、その記憶内容を送波と同期して読出して、図
5のように界面(6)の位置などをCRT(14)の画
面に表示する。一方送波器(7)による超音波の送信か
ら受波器(8)による界面(6)からの反射波の受信ま
での時間を用いて、深さ演算器(15)により例えば液
面(5)から界面(6)までの深さを演算し、これを図
5中に示すようにデジタル表示(16)することが行わ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記のような汚
泥処理においては、汚泥が沈静化するまでの間、図3に
示すように上部の液中に浮遊する汚泥(2a)を生じる
のを免れることができない。このため図4(b)に示す
ように送信波Sと、界面(6)からの反射波R1 との間
に、浮遊汚泥(2a)にもとづく多数の反射波R3 ,R
4 〜Rn を生じるのを避け得ない。そのため送信波Sの
次に生じた浮遊汚泥(2a)にもとづく反射波R3 を、
界面(6)からの反射波R1 と誤って認識して演算を行
い、誤った結果をデジタル表示(16)する問題を生じ
る。
【0005】そこで従来においてはその解決手段とし
て、例えば次の方法が提案された。即ち図3中に点線に
よって示すように、受信器(11)の出力側にスレシホ
ールド回路(17)を設けて、図4(b)中の破線のよ
うにそのスレシホールドレベルLTHを浮遊汚泥(2
a)からの反射波R3 〜Rn を消去しうるように設定す
る。また図3のようにスレシホールド回路(17)の出
力側に、ゲート開の時間幅が一定であって短く(例えば
660μsec ,深さ50cmに相当)、しかもゲート開の
開始時刻が図4(c)のようにスライドされるノイズゲ
ート回路(18)を設けて、液面側から最初にスレシホ
ールドレベルLTHを越えた反射波を検出し、これを界
面からの反射波とする方法が提案されている。しかし反
射波波形の観測手段をもたないため、浮遊汚泥の反射波
のレベル変動などに対応して、適切なスレシホールドレ
ベルの設定は実際上困難であり、浮遊汚泥にもとづく反
射波を完全に排除することは難しい。従って従来方法で
は信頼性の高い界面位置の検出を行い得ない。
【0006】
【発明の目的】この発明は界面より上部に浮遊する汚泥
の存在にもかかわらず、高い信頼性のもとに界面位置を
検出できる手段の提示にある。
【0007】この発明の第1の発明は、界面からの反射
波のレベルが浮遊汚泥からの反射波レベルより必ず大で
あることに着目してなされたもので、この発明の上記目
的は次の手段、即ち、〔汚泥処理槽内の処理液面近傍か
ら該汚泥処理槽の槽底に向けて超音波による送信波を送
波し、該送信波の前記汚泥処理槽内の沈澱汚泥と上澄液
との界面からの反射波を受波増幅してスレシホールド回
路により検出し、前記送信波の送波時から前記反射波の
受波時までの超音波の伝播時間から、前記界面の深さを
演算してデジタル表示するようにした界面位置検出方法
において、前記スレシホールド回路に前記送信波にもと
づく全反射波を取込み、前記スレシホールド回路のスレ
シホールドレベルを前記全反射波の受信増幅レベルより
も高いレベルに設定した後、前記全反射波の受信増幅レ
ベルを上昇せしめ、最初に前記高いスレシホールドレベ
ルを越える反射波の受信信号を前記界面からの反射波と
して検出し、前記送信波の送波時から前記界面からの反
射波の検出時までの伝播時間を計測し、該計測された伝
播時間から界面の深さを演算してデジタル表示するよう
にしたことを特徴とする〕手段により達成される。
た、第2の発明は、槽底側から所要のスレシホールドレ
ベルを越える反射波を順次に検出した場合は、槽底から
の反射波の次に界面からの反射波が検出されることが確
実であることに着目してなされたもので、この発明の上
記目的は次の手段、即ち、 〔汚泥処理槽内の処理液面近
傍から該汚泥処理槽の槽底に向けて超音波による送信波
を送波し、該送信波の前記汚泥処理槽内の沈澱汚泥と上
澄液との界面からの反射波を受波増幅してスレシホール
ド回路により検出し、前記送信波の送波時から前記反射
波の受波時までの超音波の伝播時間から、前記界面の深
さを演算してデジタル表示するようにした界面位置検出
方法において、 前記送信波にもとづく前記処理液面から
槽底までの全反射波をA/Dサンプリングした後、槽底
側から順次前記各反射波を前記スレシホールド回路によ
って検出し、前記槽底の反射波の次に検出される反射波
を前記界面からの反射波として検出し、前記送信波の送
波時から前記界面からの反射波の検出時までの伝播時間
を計測し、該計測された伝播時間から界面の深さを演算
してデジタル表示するようにしたことを特徴とする〕手
段により達成される。以上のようにすれば、浮遊汚泥に
もとづく反射波のレベルを上廻るスレシホールドレベル
を設定して消去する従来方法のように、浮遊汚泥の反射
波のレベルの変動により、浮遊汚泥からの反射波を界面
の反射波と誤認するのを確実に防ぐことができ、信頼性
の高い界面位置の検出を行うことができる。
【0008】
【実施例】次に図1の実施例図を参照して、この発明に
かかる界面レベル検知方法について説明する。図1にお
いて(1)は汚泥処理槽、(7)は超音波の送波器、
(8)は受波器、(10)は送信器、(11)は受信
器、(12)はアナログ・デジタル変換器、(13)は
メモリ(RAM)、(13a)は書込み回路、(13
b)は読出し回路、(14)はCRT、(14a)は表
示回路、(9)はCPU、(9a)は回路各部の動作用
プログラムや演算用プログラムを記憶したメモリ(RO
M)であって、以上は図4に示した従来回路と同じであ
る。(19)は第1ノイズゲート回路であって、送信の
完了より槽底(3)からの反射波の現出時点までの間ゲ
ートを開く。(20)はスレシホールド回路、(21)
はゲイン制御回路、(22)は可変増幅器、(23)は
第2ノイズゲート回路であって、一定であって短いゲー
ト開の時間幅をもち、かつゲート開の開始時刻が槽底
(3)の方向にスライドされる。(24)はアナログ・
デジタル変換器、(15)は深さ演算器である。
【0009】
【動作】CPU(9)のメモリ(9a)に記憶された動
作プログラムにもとづき、送信器(10)を介して送波
器(7)は駆動され、槽底(3)の方向に向けて図2
(a)のように超音波を発信し、受信器(11)は受波
器(8)により得られた反射波を図2(b)のようにエ
ンベローブ化する。アナログ・デジタル変換器(12)
は受信器(11)の出力をデジタル化し、メモリ(1
3)に一旦記憶させたのち読出して、CRT(14)の
画面に液面(5)、界面(6)、槽底(3)の像を従来
方法と同様に図5のように表示する。一方第1ノイズゲ
ート回路(19)は送信波と槽底(3)からの反射波
2にもとづくCPU(9)からの指令により、図2
(c)に示すように、超音波による送信波Sの送信完了
時刻より槽底(3)からの反射波R2 の受信完了までの
間ゲートを開いて、受信器(11)の入力から浮遊汚泥
(2a)の反射波R3 〜Rn 、界面(6)からの反射波
1 、槽底(3)からの反射波R2 、即ち全反射波を取
込む(なお槽底(3)からの反射波R2 が得られにくい
場合がある。このようなときには、送信波Sの送波時か
ら当該送信波Sが槽底(3)に到達するまでの時間を想
定して、この送信波Sの到達想定時刻に動作するCPU
(9)に設けられたスイッチによって槽底(3)の位置
を与えるようにしてもよい。)。そして可変増幅器(
)と、図2(b)中に破線で示すスレシホールドレベ
ルLTH、即ち界面(6)からの反射波R1 のレベルよ
り大きいスレシホールドレベルLTHをもつ、スレシホ
ールド回路(20)に加える。ゲイン制御回路(21)
は取込まれた全反射波R1 ,R2 ,R3 〜Rn のレベル
が、スレシホールドレベルLTHより小さく出力の送出
がないことを検出して、図2(b)中の点線図示のよう
に可変増幅器(22)のゲインを高め、図2(d)のよ
うに全反射波のうちの界面(6)からの反射波R1 のレ
ベルが、スレシホールドレベルLTHを越えたとき、ゲ
イン制御出力の送信を停止して、可変増幅器(22)の
ゲインを一定に保つ。第2ノイズゲート回路(23)
は、可変増幅器(22)の出力から、最初に送出される
界面(6)からの反射波R1 の発生を検出してアナログ
・デジタル変換器(24)を介して深さ演算器(15)
に加え、これと、CPU(9)からの送波時刻とから界
面(6)の深さを演算し、その出力を表示回路(14
a)によりCRT(14)の画面上にデジタル表示す
る。なお以上では第1,第2ノイズゲート回路(19)
(23)を別箇に設けたが、共用することもできる。ま
た以上では浮遊汚泥にもとづく測定上の難点の克服につ
いて説明したが、ノイズによる測定の信頼性の低下防止
にも効果を発揮する。また、本発明による他の界面位置
検出方法としては、ノイズゲート回路を図2(c)のよ
うに不感帯以降槽底までオープンにしてしまい、ゲート
内を全部A/Dサンプリングした後、槽底(3)側から
順次各反射波をスレシホールド回路( 20)によって検
出し、槽底(3)からの反射波の次に検出される反射波
を界面(6)からの反射波として検出し、送信波Sの送
波時点からこの検出された界面信号までの伝播時間に基
づき、処理液面から界面までの距離(深さ)を測定する
ことが可能である。そしてこの検出方法においても、ス
レシホールド回路(20)のスレシホールドレベルを越
える値がなかった場合には、越えるまでゲート内のゲイ
ンを上げて受波の認識を行い、これを終了したら従来と
同じ狭いゲート幅にして安定に界面を検出し続けるよう
にしたものである。従って前記従来方法の欠点を一掃で
きる。
【0010】
【発明の効果】この発明によれば、浮遊汚泥の存在にも
かかわらず、常に高い信頼性のもとに界面の深さをデジ
タル表示できるすぐれた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる界面位置検出方法の実施例回
路図である。
【図2】この発明にかかる界面位置検出方法の原理説明
用の波形図である。
【図3】従来の界面位置検出方法の回路図である。
【図4】従来の界面位置検出方法の動作説明用の波形図
である。
【図5】CRTの表示画像の説明図である。
【符号の説明】
(1) 汚泥処理槽 (2) 汚泥 (2a) 浮遊汚泥 (3) 槽底 (4) 上澄液 (5) 液面 (6) 界面 (7) 送波器 (8) 受波器 (9) CPU(9a) 動作プログラム記憶用メモリ S 送波 R1 界面からの反射波 R2 槽底からの反射波 (10) 送信器 (11) 受信器 (12) アナログ・デジタル変換器 (13) メモリ (14) CRT (14a) 表示回路 (15) 深さ演算器 (16) デジタル表示 R3 〜Rn 浮遊汚泥からの反射波 (17) スレシホールド回路 (18) ノイズゲート回路 (19) 第1ノイズゲート回路 (20) スレシホールド回路 (21) ゲイン制御回路 (22) 可変増幅器 (23) 第2ノイズゲート回路 (24) アナログ・デジタル変換器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 汚泥処理槽内の処理液面近傍から該汚泥
    処理槽の槽底に向けて超音波による送信波を送波し、該
    送信波の前記汚泥処理槽内の沈澱汚泥と上澄液との界面
    からの反射波を受波増幅してスレシホールド回路により
    検出し、前記送信波の送波時から前記反射波の受波時ま
    での超音波の伝播時間から、前記界面の深さを演算して
    デジタル表示するようにした界面位置検出方法におい
    て、前記スレシホールド回路に前記送信波にもとづく全反射
    波を取込み、前記スレシホールド回路のスレシホールド
    レベルを前記全反射波の受信増幅レベルよりも高いレベ
    ルに設定した後、前記全反射波の受信増幅レベルを上昇
    せしめ、最初に前記高いスレシホールドレベルを越える
    反射波の受信信号を前記界面からの反射波として検出
    し、前記送信波の送波時から前記界面からの反射波の検
    出時までの伝播時間を計測し、該計測された伝播時間か
    界面の深さを演算してデジタル表示するようにしたこ
    とを特徴とする界面位置検出方法。
  2. 【請求項2】 汚泥処理槽内の処理液面近傍から該汚泥
    処理槽の槽底に向けて超音波による送信波を送波し、該
    送信波の前記汚泥処理槽内の沈澱汚泥と上澄液との界面
    からの反射波を受波増幅してスレシホールド回路により
    検出し、前記送信波の送波時から前記反射波の受波時ま
    での超音波の伝播時間から、前記界面の深さを演算して
    デジタル表示するようにした界面位置検出方法におい
    て、 前記送信波にもとづく前記処理液面から槽底までの全反
    射波をA/Dサンプリングした後、槽底側から順次前記
    各反射波を前記スレシホールド回路によって検出し、前
    記槽底の反射波の次に検出される反射波を前記界面から
    の反射波として検出し、前記送信波の送波時から前記界
    面からの反射波の検出時までの伝播時間を計測し、該計
    測された伝播時間から界面の深さを演算してデジタル表
    示するようにしたことを特徴とする界面位置検出方法。
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