JP3030518B2 - 流体レベルを計測するための装置 - Google Patents
流体レベルを計測するための装置Info
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- G—PHYSICS
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- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、流体レベルを計測するための装置、即ち、
望ましくは容器中に入れられている流動材料又は粉体材
料のレベルを計測するものであって、偏向可能なマイク
ロ波信号を送信するための送信器と、反射されたマイク
ロ波信号の反射位置を測定するために設けられた電子装
置及び第２の導波路を有するアンテナ装置とを備えてい
るものに関する。
望ましくは容器中に入れられている流動材料又は粉体材
料のレベルを計測するものであって、偏向可能なマイク
ロ波信号を送信するための送信器と、反射されたマイク
ロ波信号の反射位置を測定するために設けられた電子装
置及び第２の導波路を有するアンテナ装置とを備えてい
るものに関する。
発明の背景分野 このような装置は、レーダー波長域において作動する
ものとして長い間使用されて来ており、最近は、非常に
高測定精度（例えば、0.01％）を有する装置が市販され
るようになってきている。このような装置の代表的なユ
ーザーは、精油所や石油産業であり、それらにおいて
は、レベルの計測は、大きいタンク中において行なわれ
る。このように利用する場合には、タンク構造に応じ
て、数多くのさまざまなアンテナ又はそれに対応するタ
ンクのアダプタが必要である。然し乍ら、送信器及び受
信器を備えた同じ形式の電子装置が異なるタンク構造に
おいても使用できることが大いに望まれている。
ものとして長い間使用されて来ており、最近は、非常に
高測定精度（例えば、0.01％）を有する装置が市販され
るようになってきている。このような装置の代表的なユ
ーザーは、精油所や石油産業であり、それらにおいて
は、レベルの計測は、大きいタンク中において行なわれ
る。このように利用する場合には、タンク構造に応じ
て、数多くのさまざまなアンテナ又はそれに対応するタ
ンクのアダプタが必要である。然し乍ら、送信器及び受
信器を備えた同じ形式の電子装置が異なるタンク構造に
おいても使用できることが大いに望まれている。
実際には、前記の構造の装置には数多くの両立し難い
要件がある。即ち、 −タンクの壁からコーナー・エコー（couner echo）を
防ぐためには、円形偏波用のホーン・アンテナが適当で
あり、 −薄いアンテナ・ローブが必要な場合には、直線偏波用
パラボラ・アンテナが有用であり、 −垂直測定管がタンクの中において使用されている場合
には、この垂直測定管が一部タンクの外側に配置される
程度まで電磁波の漏洩が、測定感度が十分でなければな
らないように、同時に制限されなければならないし、 −あるタンクにおいては、可変偏波が必要であり、 −測定のある場合には、内部アンテナ・エコーの影響を
減じるために、送信及び受信が異なる偏向において発生
させることが望ましいことである。
要件がある。即ち、 −タンクの壁からコーナー・エコー（couner echo）を
防ぐためには、円形偏波用のホーン・アンテナが適当で
あり、 −薄いアンテナ・ローブが必要な場合には、直線偏波用
パラボラ・アンテナが有用であり、 −垂直測定管がタンクの中において使用されている場合
には、この垂直測定管が一部タンクの外側に配置される
程度まで電磁波の漏洩が、測定感度が十分でなければな
らないように、同時に制限されなければならないし、 −あるタンクにおいては、可変偏波が必要であり、 −測定のある場合には、内部アンテナ・エコーの影響を
減じるために、送信及び受信が異なる偏向において発生
させることが望ましいことである。
普通の機能に加えて、アンテナ手段は、シール機能を
持っており、従って、永久に固定されていなければなら
ないとともに、重量が大きい。これは、前記の種類の装
置では、上記のすべての異なる要件を満足させることが
できない。
持っており、従って、永久に固定されていなければなら
ないとともに、重量が大きい。これは、前記の種類の装
置では、上記のすべての異なる要件を満足させることが
できない。
本発明の目的は、前記の種類の装置を提供することで
あり、１つの電子装置を使用することにより、高い精度
でレベル計測がなされるように、種々の必要性を満たし
て、従来のタンクに取り付けられるようにしたものであ
る。
あり、１つの電子装置を使用することにより、高い精度
でレベル計測がなされるように、種々の必要性を満たし
て、従来のタンクに取り付けられるようにしたものであ
る。
発明の説明 本発明の装置において、各導波モードでマイクロ波信
号を送信したり、受信したりするべく送信器と受信器が
設けられ、これらは、互いに直交し、各々独立してい
る。第１及び第２の導波路の間に挿入された、容易に交
換可能な第３の導波路により、また、色々な容器とアン
テナに本装置を適用し上ように偏波又は減衰をマイクロ
波信号に作用させるように、第１の導波路は、円形の断
面を有すると好適である。好適には、上記の導波モード
は、直線方向に偏波され、相互に直交していると好適で
ある。
号を送信したり、受信したりするべく送信器と受信器が
設けられ、これらは、互いに直交し、各々独立してい
る。第１及び第２の導波路の間に挿入された、容易に交
換可能な第３の導波路により、また、色々な容器とアン
テナに本装置を適用し上ように偏波又は減衰をマイクロ
波信号に作用させるように、第１の導波路は、円形の断
面を有すると好適である。好適には、上記の導波モード
は、直線方向に偏波され、相互に直交していると好適で
ある。
本発明の実施例によれば、送信されたマイクロ波信号
の延長面に45°の角度で設けた絶縁板に第３の導波路が
設けられ、種々の楕円形の偏波で実施する。その場合、
右向きと左向きの円形偏波が代表的である。そこで、マ
イクロ波信号の二重の円形偏波が、ホーン・アンテナに
使用されるべく得られる。計測面の反射において、円形
の偏波が、正から負へ又は負から正へと切り替えられ、
第３の導波路を介しての再入力により、直交する線形偏
波が得られる。壁に反射した送信マイクロ波信号は、抑
制され、１つの過剰時間に反射して、送信された偏波に
線形偏波を与える。別の実施例においては、第３の導波
路の偏波は、楕円形の断面を有するが、内部リッジを備
えている。
の延長面に45°の角度で設けた絶縁板に第３の導波路が
設けられ、種々の楕円形の偏波で実施する。その場合、
右向きと左向きの円形偏波が代表的である。そこで、マ
イクロ波信号の二重の円形偏波が、ホーン・アンテナに
使用されるべく得られる。計測面の反射において、円形
の偏波が、正から負へ又は負から正へと切り替えられ、
第３の導波路を介しての再入力により、直交する線形偏
波が得られる。壁に反射した送信マイクロ波信号は、抑
制され、１つの過剰時間に反射して、送信された偏波に
線形偏波を与える。別の実施例においては、第３の導波
路の偏波は、楕円形の断面を有するが、内部リッジを備
えている。
本発明の更に別の実施例では、減衰材料の１個若しく
は２個の代替板を備え、それにより、送信されたマイク
ロ波信号は、再再反射された信号に影響されずに、20dB
のような大きな値で減衰される。この場合、第３の導波
路は、フェライト絶縁体の代わりとなるが、低コストで
良好な耐久性があり、送信されたマイクロ波信号が減衰
される。これは、放射線の漏洩が、対応する程度までに
減少させられ、このことは、レベル計測が自由空間で、
完全に、又は、部分的に影響を受けるか否かの要件であ
る。これは、穿孔された垂直管が、所謂、［フローイン
グ・ルーフ］と称するタンク内の自由空間で、導波路と
して使用される場合である。
は２個の代替板を備え、それにより、送信されたマイク
ロ波信号は、再再反射された信号に影響されずに、20dB
のような大きな値で減衰される。この場合、第３の導波
路は、フェライト絶縁体の代わりとなるが、低コストで
良好な耐久性があり、送信されたマイクロ波信号が減衰
される。これは、放射線の漏洩が、対応する程度までに
減少させられ、このことは、レベル計測が自由空間で、
完全に、又は、部分的に影響を受けるか否かの要件であ
る。これは、穿孔された垂直管が、所謂、［フローイン
グ・ルーフ］と称するタンク内の自由空間で、導波路と
して使用される場合である。
第３の導波路が減衰板に設けられる場合、第３の導波
路は、第１の導波路に対し回転可能に配置され、そこ
で、送信器から発信されるマイクロ波信号の偏波は、置
換されずに、導波路と固く結合された装置を回転するこ
とにより変更できる。
路は、第１の導波路に対し回転可能に配置され、そこ
で、送信器から発信されるマイクロ波信号の偏波は、置
換されずに、導波路と固く結合された装置を回転するこ
とにより変更できる。
本発明の装置の具体例においては、導波モードは直線
方向に偏波され、相互に垂直の第３の導波路は、アンテ
ナ手段からのエコーを同時に抑制せずに、この容器内
で、粉体のような拡散面に送信マイクロ波信号を適用す
るように、内部は空である。これは、送信又は受信信号
のいずれかの延長面に同時に形成される。
方向に偏波され、相互に垂直の第３の導波路は、アンテ
ナ手段からのエコーを同時に抑制せずに、この容器内
で、粉体のような拡散面に送信マイクロ波信号を適用す
るように、内部は空である。これは、送信又は受信信号
のいずれかの延長面に同時に形成される。
図面の簡単な説明 本発明を、添付の図面を参照して、より詳細に説明す
る。
る。
図１は、本発明の装置を部品に分けての展開斜視図で
あり、４つの代替アンテナ手段と４つの代替の第３の導
波路断面を備えるものである。
あり、４つの代替アンテナ手段と４つの代替の第３の導
波路断面を備えるものである。
図２は、第１の導波路断面による断面図（ａ）と、４
つの異なる第３の導波路断面による断面図（ｂ〜ｃ）を
示す。
つの異なる第３の導波路断面による断面図（ｂ〜ｃ）を
示す。
図３は、第の導波路断面を示す斜視図である。
実施例 図１において、マイクロ波信号の送信器と受信器の組
合わせの電子ユニットは１で示され、それと結合する第
１の導波路部分（断面）は２で示され、その底部には、
フランジ３を備える。ホーン・アンテナは、フランジ３
と結合するようにされる相当するフランジ４を示し、そ
れは、第２の導波路部分５の一端が固定される。電子ユ
ニット１とホーン・アンテナの間に、第３の導波路部分
６が、（環状）円筒状管７の形で、示される。その縁部
の周りに、縦方向のリッジ８があり、管をガイドする２
つのリッジの間の広いトラック９を除く周囲の周りに等
しく分散されたものである。装置を固定して、第３の導
波路部分６は、第１の導波路部分２中に挿入され、ホー
ン・アンテナ中の第２の導波路部分５と結合される導波
路結合10と頂部で、その導波路結合11と底部で結合され
る。
合わせの電子ユニットは１で示され、それと結合する第
１の導波路部分（断面）は２で示され、その底部には、
フランジ３を備える。ホーン・アンテナは、フランジ３
と結合するようにされる相当するフランジ４を示し、そ
れは、第２の導波路部分５の一端が固定される。電子ユ
ニット１とホーン・アンテナの間に、第３の導波路部分
６が、（環状）円筒状管７の形で、示される。その縁部
の周りに、縦方向のリッジ８があり、管をガイドする２
つのリッジの間の広いトラック９を除く周囲の周りに等
しく分散されたものである。装置を固定して、第３の導
波路部分６は、第１の導波路部分２中に挿入され、ホー
ン・アンテナ中の第２の導波路部分５と結合される導波
路結合10と頂部で、その導波路結合11と底部で結合され
る。
この場合、送信器及び受信器は、各々、マイクロ波信
号を、各々線形偏波され、互に垂直である各導波モード
で伝送し、受信するように配置される。第３の導波路部
分６は、必要に応じて、多種の挿入部分を備えることが
できる。この場合には、マイクロ波信号の延長面に45°
の角度に固定された誘電体材料の面を備えることができ
る。そのマイクロ波信号の延長面は、送信器から出て、
90°Ｃ位相差が得られる長さのものである。それによ
り、二重円形偏波が、ホーン・アンテナを介して出力す
るマイクロ波信号について得られる。波長は、装置の実
際の寸法に合わせて調整されるが、例えば、約3cmの範
囲である。既に説明したように、そのような偏波は、伝
送マイクロ波信号が、部分的に、該表面への途中のタン
ク壁で反射され、計測される危険のある場合に、有利で
ある。各々の反射に対して、円形偏波は、スイッチされ
（右から左へ、そして、逆に）、２度反射した波は、一
度反射されたものから区別できるようになる。
号を、各々線形偏波され、互に垂直である各導波モード
で伝送し、受信するように配置される。第３の導波路部
分６は、必要に応じて、多種の挿入部分を備えることが
できる。この場合には、マイクロ波信号の延長面に45°
の角度に固定された誘電体材料の面を備えることができ
る。そのマイクロ波信号の延長面は、送信器から出て、
90°Ｃ位相差が得られる長さのものである。それによ
り、二重円形偏波が、ホーン・アンテナを介して出力す
るマイクロ波信号について得られる。波長は、装置の実
際の寸法に合わせて調整されるが、例えば、約3cmの範
囲である。既に説明したように、そのような偏波は、伝
送マイクロ波信号が、部分的に、該表面への途中のタン
ク壁で反射され、計測される危険のある場合に、有利で
ある。各々の反射に対して、円形偏波は、スイッチされ
（右から左へ、そして、逆に）、２度反射した波は、一
度反射されたものから区別できるようになる。
装置を自由空間での計測に使用する場合に、少なくと
も、必要に応じて、出力マイクロ波信号をダンプするた
めの、金属、或いは金属層で被覆された絶縁板のよう
な、ダンピング材料を備える第３の導波路部分６を有す
ることは、適当である。出力信号は、従って、入力信号
がダンプされることなく、ダンプされる。
も、必要に応じて、出力マイクロ波信号をダンプするた
めの、金属、或いは金属層で被覆された絶縁板のよう
な、ダンピング材料を備える第３の導波路部分６を有す
ることは、適当である。出力信号は、従って、入力信号
がダンプされることなく、ダンプされる。
図１でのホーン・アンテナが、薄いアンテナ・ローブ
を必要とする場合に応じて、図示のないパラボラ・アン
テナで置換される場合、第３の導波路部分６は、送信器
からの出力マイクロ波信号の延長面に45°の角度に固定
されたダンピング板を備える。それにより、上記のよう
に、線形に偏波された波が、１つのみの偏波で得られ
る。
を必要とする場合に応じて、図示のないパラボラ・アン
テナで置換される場合、第３の導波路部分６は、送信器
からの出力マイクロ波信号の延長面に45°の角度に固定
されたダンピング板を備える。それにより、上記のよう
に、線形に偏波された波が、１つのみの偏波で得られ
る。
図２において、マイクロ波信号を出力するための延長
面12と、受信され、反射されたマイクロ波信号のための
延長面13とを有する第１の導波路部分の断面を示す
（ａ）。誘電体材板は、図2bに、14で示され、金属板
は、図2cで、15で示される。
面12と、受信され、反射されたマイクロ波信号のための
延長面13とを有する第１の導波路部分の断面を示す
（ａ）。誘電体材板は、図2bに、14で示され、金属板
は、図2cで、15で示される。
第３の導波路部分で、偏波とダンピングを変えること
ができることが望ましい場合、これは、図２で、16によ
り示されるように行なうことができる。この場合、導波
路部分は、回転可能であり、例えば、導波路断面の底部
に固定されたリボン状のコントロール ステイック17′
により、回転可能である。設置した後、中間層を、フラ
ンジ３と４の間に設け、第１の導波路部分２中に挿入し
た後に、導波路断面が回転できるようにする。この具体
例の断面は、図2dに示される。
ができることが望ましい場合、これは、図２で、16によ
り示されるように行なうことができる。この場合、導波
路部分は、回転可能であり、例えば、導波路断面の底部
に固定されたリボン状のコントロール ステイック17′
により、回転可能である。設置した後、中間層を、フラ
ンジ３と４の間に設け、第１の導波路部分２中に挿入し
た後に、導波路断面が回転できるようにする。この具体
例の断面は、図2dに示される。
第３の導波路部分６での広いトラック９は、第１の導
波路断面２でのピンに相当し、それにより、第１と第３
の導波路断面の間の相互回転位置は、回転可能であり、
ピンが除去される（図示なし）。
波路断面２でのピンに相当し、それにより、第１と第３
の導波路断面の間の相互回転位置は、回転可能であり、
ピンが除去される（図示なし）。
図３において、第３の導波路部分でのダンピング面の
具体例は、点線で示される。
具体例は、点線で示される。
本発明の装置の具体例において、図１に示されるよう
に、６′で示される第３の導波路部分は、図2eに明らか
なように、内部が空で、伝送されたマイクロ波信号を拡
散表面に合わせ、粉体材料で、計測すべきレベルとなる
拡散表面に合わせる。アンテナ手段は、円錐状にある第
２の導波路部分23とともに設計され、伝送されるか或い
は受信されるかどちらかのマイクロ波信号の延長面に対
して対称に配置され、45°の角度に固定された金属ミラ
ー24を備える。
に、６′で示される第３の導波路部分は、図2eに明らか
なように、内部が空で、伝送されたマイクロ波信号を拡
散表面に合わせ、粉体材料で、計測すべきレベルとなる
拡散表面に合わせる。アンテナ手段は、円錐状にある第
２の導波路部分23とともに設計され、伝送されるか或い
は受信されるかどちらかのマイクロ波信号の延長面に対
して対称に配置され、45°の角度に固定された金属ミラ
ー24を備える。
第１の導波路部分２が、アンテナのローブ方向に対し
て正しい角度に固定されなければならない場合に、17で
示すような第３の導波路部分の具体例を使用することが
できる。この導波路部分は、底部にねじ山18を備え、そ
れは、アンテナ手段21での第２の導波路20と結合するス
リーブ19のものに相当している。導波路部分17は、上記
のように、スリーブ19中にネジ固定された後、第１の導
波路部分２に挿入される。次に、アンテナ手段21は、図
示されない固定手段を備えるフランジ３に固着される。
アンテナ手段21は、この場合、導波路の役目をするタン
ク中に位置する垂直管に結合される。これは、導波路部
分17、第１の導波路部分２及び電子ユニット１は、水平
な軸に対称に位置することを意味する。
て正しい角度に固定されなければならない場合に、17で
示すような第３の導波路部分の具体例を使用することが
できる。この導波路部分は、底部にねじ山18を備え、そ
れは、アンテナ手段21での第２の導波路20と結合するス
リーブ19のものに相当している。導波路部分17は、上記
のように、スリーブ19中にネジ固定された後、第１の導
波路部分２に挿入される。次に、アンテナ手段21は、図
示されない固定手段を備えるフランジ３に固着される。
アンテナ手段21は、この場合、導波路の役目をするタン
ク中に位置する垂直管に結合される。これは、導波路部
分17、第１の導波路部分２及び電子ユニット１は、水平
な軸に対称に位置することを意味する。
Claims (7)
- 【請求項１】第１の導波路部分を通しての偏波性マイク
ロ波信号を伝送する送信器、 反射されたマイクロ波信号を受信する受信器 前記の反射マイクロ波信号の反射位置を測定するように
配置された電子機器、 第２の導波路部分を備えるアンテナ手段を有し、第１の
導波路部分は、好適には、断面が円形である、容器内に
ある流体即ち、流動或いは粉体材料のレベルを計測する
装置において、 前記の送信器と受信器は、、導波路モードで各々、マイ
クロ波信号を伝送し、受信するように配置され、各々の
モードは、相互にオーソゴナル（直角）で、相互に独立
で、そして、第１（２）と第２（５）の導波路部分の間
に挿入される容易に置換できる第３の導波路（６、16、
17）を備え、前記マイクロ波信号により、偏波及び／或
いはダンピングを通して、活動し、異なる容器及びアン
テナに装置を光学的に適合することを特徴とする前記計
測装置。 - 【請求項２】前記の導波路モードは、相互に垂直な線形
偏波されたものである請求項１に記載の計測装置。 - 【請求項３】第３の導波路部分（６）は、送信器から出
るマイクロ波信号の延長面に対して45°の角度にある誘
電面を備え、左及び右に回転する円形偏波である異なる
エリプテック（楕円形）偏波を得るものである請求項１
に記載の計測装置。 - 【請求項４】前記の第３の導波路部分（６）は、伝送マ
イクロ波信号だけをダンピングし、受信信号をダンピン
グしないダンピング材料の面（15）を少なくとも備える
ことを特徴とする請求項１或いは２に記載の計測装置。 - 【請求項５】ダンピング材料の前面の面（15）は、伝送
マイクロ波信号の延長面に対して45°の角度にセットさ
れたことを特徴とする請求項４に記載の計測装置。 - 【請求項６】前記の第３の導波路部分（16）は、第１の
導波路部分（２）に関して回転可能に配置されたことを
特徴とする請求項１或いは２に記載の計測装置。 - 【請求項７】第３の導波路部分（６′）は、内部が空
で、伝送されたマイクロ波信号を、アンテナ手段からの
エコーの同時抑制部により、表面拡散し、それは、伝送
され、或いは受信されたのどちらかのマイクロ波信号の
延長面に対して、対称的に形成されたものであることを
特徴とする請求項２に記載の計測装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9102087A SE504682C2 (sv) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | Anordning för mätning av nivån av ett i en behållare befintligt medium |
| SE9102087-5 | 1991-07-04 | ||
| PCT/SE1992/000486 WO1993001474A1 (en) | 1991-07-04 | 1992-06-26 | A device for gauging the level of a fluid |
Publications (2)
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