JP3063792B2 - 超音波液面計測装置 - Google Patents
超音波液面計測装置Info
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- JP3063792B2 JP3063792B2 JP3153144A JP15314491A JP3063792B2 JP 3063792 B2 JP3063792 B2 JP 3063792B2 JP 3153144 A JP3153144 A JP 3153144A JP 15314491 A JP15314491 A JP 15314491A JP 3063792 B2 JP3063792 B2 JP 3063792B2
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- 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
- G01F23/296—Acoustic waves
- G01F23/2962—Measuring transit time of reflected waves
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動化学分析装
置における検液の液面の高さ位置を超音波により計測す
る超音波液面計測装置に関するものである。
置における検液の液面の高さ位置を超音波により計測す
る超音波液面計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】病院や血液センターにおいて、患者や献
血者から採血した血液に施される検査としては、ＧＯ
Ｔ，ＧＰＴ等の生化学検査、ＡＢＯ式，Ｒｈ式等の血液
型検査、不規則抗体の固定を行う抗体スクリーニング、
ＨＢS ，ＨＢC ，ＡＴＬ，ＨＩＶ，梅毒等の感染症の検
査、及びα−フェトプロテイン，癌脂児性抗原等の極微
量の生体成分の分析等がある。
血者から採血した血液に施される検査としては、ＧＯ
Ｔ，ＧＰＴ等の生化学検査、ＡＢＯ式，Ｒｈ式等の血液
型検査、不規則抗体の固定を行う抗体スクリーニング、
ＨＢS ，ＨＢC ，ＡＴＬ，ＨＩＶ，梅毒等の感染症の検
査、及びα−フェトプロテイン，癌脂児性抗原等の極微
量の生体成分の分析等がある。
【０００３】このような検査を自動的に行う自動生化学
分析装置や自動免疫学的分析装置では、サンプル容器に
収容された血液サンプルから、サンプリングノズルが所
定量のサンプルを吸引する。この吸引に際しては、サン
プルの液面の高さ位置が予め液面計測装置により計測さ
れ、これに基づいてサンプリングノズルのサンプルへの
挿入量が決定される。このような液面高さ位置の計測に
おいては、検体汚染の防止、及び検査の正確性の向上の
ために、液面と非接触に計測することが望ましい。
分析装置や自動免疫学的分析装置では、サンプル容器に
収容された血液サンプルから、サンプリングノズルが所
定量のサンプルを吸引する。この吸引に際しては、サン
プルの液面の高さ位置が予め液面計測装置により計測さ
れ、これに基づいてサンプリングノズルのサンプルへの
挿入量が決定される。このような液面高さ位置の計測に
おいては、検体汚染の防止、及び検査の正確性の向上の
ために、液面と非接触に計測することが望ましい。
【０００４】この種の非接触型液面計測装置としては、
例えば実開昭５７−１６８７２号、特開昭５７−１４９
９２２号、特開昭５６−６１６１９号に、超音波により
非接触で液面を計測する超音波液面計測装置が提案され
ている。この超音波液面計測装置では、超音波送波器及
び超音波受波器を有するプローブを用い、その送波器に
より液面へ超音波を送波し、液面からの反射波を受波器
により受波し、これら送受波に要する時間に基づいてプ
ローブから液面までの距離、即ち液面の高さ位置が計測
される。
例えば実開昭５７−１６８７２号、特開昭５７−１４９
９２２号、特開昭５６−６１６１９号に、超音波により
非接触で液面を計測する超音波液面計測装置が提案され
ている。この超音波液面計測装置では、超音波送波器及
び超音波受波器を有するプローブを用い、その送波器に
より液面へ超音波を送波し、液面からの反射波を受波器
により受波し、これら送受波に要する時間に基づいてプ
ローブから液面までの距離、即ち液面の高さ位置が計測
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】サンプルが収容される
サンプル容器は、一般に試験管のように内径が８ｍｍ〜
１５ｍｍ程度の細径なチューブ状容器である。
サンプル容器は、一般に試験管のように内径が８ｍｍ〜
１５ｍｍ程度の細径なチューブ状容器である。
【０００６】一方、従来の超音波液面検知装置では、送
波器から送波される超音波は、レーザビームのような極
く細径に集束されたものではなく、或る程度の幅と拡が
りを持っている。
波器から送波される超音波は、レーザビームのような極
く細径に集束されたものではなく、或る程度の幅と拡が
りを持っている。
【０００７】従って、チューブ状容器の上方に配置され
た送波器から送波された超音波は、液面に達する前に先
ず容器の上縁で反射して受波器に受波されることがあ
る。その結果、液面の高さに代わって、容器の上縁の位
置が計測されてしまう。
た送波器から送波された超音波は、液面に達する前に先
ず容器の上縁で反射して受波器に受波されることがあ
る。その結果、液面の高さに代わって、容器の上縁の位
置が計測されてしまう。
【０００８】本発明は係る問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、比較的に細径な容器
に収容された検液の液面高さ位置を計測できる超音波液
面計測装置を提供するものである。
であり、その目的とするところは、比較的に細径な容器
に収容された検液の液面高さ位置を計測できる超音波液
面計測装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る超音波液面計測装置は、検液の液面の
高さ位置を計測するものであって、超音波を送受波する
送受波手段と、検液が収容されるべき容器と上記送受波
手段との間に配置され、上記容器の上端部の内径よりも
細径な開口部を有すると共に、上記送受波手段から送波
された超音波のうち上記容器の上端部内径よりも細径な
波束のみを上記開口部を通過させて上記容器内に入射さ
せ、他の超音波については上記送受波手段に受波されな
い方向へ反射させる反射手段と、上記送受波手段により
超音波が送波された時刻と、上記容器内に入射して検液
の液面で反射した超音波が上記開口部を通過して上記送
受波手段により受波された時刻との時間差に基づいて、
検液の液面の高さ位置を計測する計測手段とを備えたこ
とを特徴とする。
に、本発明に係る超音波液面計測装置は、検液の液面の
高さ位置を計測するものであって、超音波を送受波する
送受波手段と、検液が収容されるべき容器と上記送受波
手段との間に配置され、上記容器の上端部の内径よりも
細径な開口部を有すると共に、上記送受波手段から送波
された超音波のうち上記容器の上端部内径よりも細径な
波束のみを上記開口部を通過させて上記容器内に入射さ
せ、他の超音波については上記送受波手段に受波されな
い方向へ反射させる反射手段と、上記送受波手段により
超音波が送波された時刻と、上記容器内に入射して検液
の液面で反射した超音波が上記開口部を通過して上記送
受波手段により受波された時刻との時間差に基づいて、
検液の液面の高さ位置を計測する計測手段とを備えたこ
とを特徴とする。
【００１０】また、本発明に係る他の超音波液面計測装
置は、検液の液面の高さ位置を計測するものであって、
超音波を送受波する送受波手段と、検液が収容されるべ
き容器と上記送受波手段との間に配置され、上記容器の
上端部の内径よりも細径な開口部及びこの開口部を規定
する反射面を有し、上記送受波手段から送波された超音
波を、上記反射面を経ずに直接に上記開口部を通過する
第１の超音波と上記反射面で反射する第２の超音波とに
分離する分離手段と、上記送受波手段により超音波が送
波された時刻と、上記容器内に入射して、検液の液面で
最初に反射した超音波が上記開口部を通過して上記送受
波手段により受波された時刻との時間差に基づいて、検
液の液面の高さ位置を計測する計測手段とを備え、上記
液面で最初に反射する超音波は、第１と第２の超音波の
超音波伝播距離の差異に起因して常に第１の超音波であ
ることを特徴とする。
置は、検液の液面の高さ位置を計測するものであって、
超音波を送受波する送受波手段と、検液が収容されるべ
き容器と上記送受波手段との間に配置され、上記容器の
上端部の内径よりも細径な開口部及びこの開口部を規定
する反射面を有し、上記送受波手段から送波された超音
波を、上記反射面を経ずに直接に上記開口部を通過する
第１の超音波と上記反射面で反射する第２の超音波とに
分離する分離手段と、上記送受波手段により超音波が送
波された時刻と、上記容器内に入射して、検液の液面で
最初に反射した超音波が上記開口部を通過して上記送受
波手段により受波された時刻との時間差に基づいて、検
液の液面の高さ位置を計測する計測手段とを備え、上記
液面で最初に反射する超音波は、第１と第２の超音波の
超音波伝播距離の差異に起因して常に第１の超音波であ
ることを特徴とする。
【００１１】
【作用】上記の構成によれば、容器へ向かう超音波の波
束は、容器の上端部内径よりも小さい径とされるため、
容器の上縁で反射することなく容器内へ入射する。従っ
て、容器内の検液の高さが確実に計測される。
束は、容器の上端部内径よりも小さい径とされるため、
容器の上縁で反射することなく容器内へ入射する。従っ
て、容器内の検液の高さが確実に計測される。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の第１実施例に係わる超音波液
面検知装置を示す。超音波液面検知装置のプローブ１は
超音波送波器２及び超音波受波器３を有する。これら送
波器２及び受波器３は、本発明の送受波手段を構成して
いる。
面検知装置を示す。超音波液面検知装置のプローブ１は
超音波送波器２及び超音波受波器３を有する。これら送
波器２及び受波器３は、本発明の送受波手段を構成して
いる。
【００１３】このようなプローブ１は、例えば血液等の
サンプル６が収容されたサンプル容器５の上方に設置さ
れている。サンプル容器５は、例えば内径が８ｍｍ〜１
５ｍｍ程度の試験官である。
サンプル６が収容されたサンプル容器５の上方に設置さ
れている。サンプル容器５は、例えば内径が８ｍｍ〜１
５ｍｍ程度の試験官である。
【００１４】これらプローブ１とサンプル容器５との間
には、反射板４が配置されている。この反射板４は、プ
ローブ１とサンプル容器５とを結ぶ中心軸１２上に絞り
４ａを有する。この絞り４ａは、容器５の上端部の内径
よりも小径とされている。この絞り４ａを除く反射板４
の上面は、反射面４ｂとされている。
には、反射板４が配置されている。この反射板４は、プ
ローブ１とサンプル容器５とを結ぶ中心軸１２上に絞り
４ａを有する。この絞り４ａは、容器５の上端部の内径
よりも小径とされている。この絞り４ａを除く反射板４
の上面は、反射面４ｂとされている。
【００１５】送波器２の入力側には、送波器２を駆動さ
せるドライバ７が接続され、受波器３の出力側には、受
波器３の信号出力を増幅する増幅器８が接続されてい
る。更に、ドライバ７と増幅器８とは、超音波測距装置
９に接続されている。この超音波測距装置９は、ドライ
バ７により送波器２を駆動して超音波を送波した時刻
と、受波器３によりサンプル６の液面６ａからの反射波
を受波した時刻とに基づいて、サンプル液面６ａの高さ
を計測する。次に、上記のような超音波液面検知装置の
動作について説明する。
せるドライバ７が接続され、受波器３の出力側には、受
波器３の信号出力を増幅する増幅器８が接続されてい
る。更に、ドライバ７と増幅器８とは、超音波測距装置
９に接続されている。この超音波測距装置９は、ドライ
バ７により送波器２を駆動して超音波を送波した時刻
と、受波器３によりサンプル６の液面６ａからの反射波
を受波した時刻とに基づいて、サンプル液面６ａの高さ
を計測する。次に、上記のような超音波液面検知装置の
動作について説明する。
【００１６】超音波測距装置９がドライバ７を介して送
波器２を駆動させると、送波器２から超音波が送波され
る。この超音波のうち、反射板４の絞り４ａを通過した
超音波１０は、絞り４ａの径が容器５の上端部内径より
も小さいために、容器５の上縁で反射することなく、容
器５内へ入射する。この入射波はサンプル液面６ａで反
射し、再び絞り４ａを通過して受波器３に入射する。
波器２を駆動させると、送波器２から超音波が送波され
る。この超音波のうち、反射板４の絞り４ａを通過した
超音波１０は、絞り４ａの径が容器５の上端部内径より
も小さいために、容器５の上縁で反射することなく、容
器５内へ入射する。この入射波はサンプル液面６ａで反
射し、再び絞り４ａを通過して受波器３に入射する。
【００１７】一方、絞り４ａを通過しない超音波、即ち
反射面４ｂに入射した超音波１１は反射面４ｂで反射さ
れ、容器５の上縁への入射が防止される。この場合、超
音波１１を受波器３に受波されない方向へ反射させる必
要がある。そのためには、反射板４の反射面４ｂに適宜
な傾きを与えればよい。例えば本実施例においては、反
射面４ｂが中心軸２０に対して約４５°の角度をなして
いる。
反射面４ｂに入射した超音波１１は反射面４ｂで反射さ
れ、容器５の上縁への入射が防止される。この場合、超
音波１１を受波器３に受波されない方向へ反射させる必
要がある。そのためには、反射板４の反射面４ｂに適宜
な傾きを与えればよい。例えば本実施例においては、反
射面４ｂが中心軸２０に対して約４５°の角度をなして
いる。
【００１８】以上のような超音波の経路によれば、容器
５の上縁からの反射波が生じないため、受波器３には液
面６ａからの反射波が正しく受波される。受波器３は、
受波した反射波を電気的な信号に変換して増幅器８へ与
える。増幅器８は与えられた電気信号を増幅して超音波
測距装置９へ与える。これにより超音波測距装置９はサ
ンプル液面６ａの高さを計測する。
５の上縁からの反射波が生じないため、受波器３には液
面６ａからの反射波が正しく受波される。受波器３は、
受波した反射波を電気的な信号に変換して増幅器８へ与
える。増幅器８は与えられた電気信号を増幅して超音波
測距装置９へ与える。これにより超音波測距装置９はサ
ンプル液面６ａの高さを計測する。
【００１９】図２に本発明の第２実施例を示す。この実
施例においては、上記第１実施例における反射板４に代
えて、中空の円錐状絞り１２を用いている。この円錐状
絞り１２の下端の開口部１２ａの内径は、上記反射板４
の絞り４ａと同様に、容器５の上端部の内径よりも小径
とされている。また、円錐状絞り１２のテーパー状をな
す内面は、反射面１２ｂとされている。この円錐状絞り
１２を除く構成は、上記第１実施例と同様である。この
第２実施例の超音波液面検知装置の動作について説明す
る。
施例においては、上記第１実施例における反射板４に代
えて、中空の円錐状絞り１２を用いている。この円錐状
絞り１２の下端の開口部１２ａの内径は、上記反射板４
の絞り４ａと同様に、容器５の上端部の内径よりも小径
とされている。また、円錐状絞り１２のテーパー状をな
す内面は、反射面１２ｂとされている。この円錐状絞り
１２を除く構成は、上記第１実施例と同様である。この
第２実施例の超音波液面検知装置の動作について説明す
る。
【００２０】送波器２から送波された超音波のうち、円
錐状絞り１２のテーパ状反射部１２ｂに入射した超音波
１１は、ここで反射されるためサンプル容器５内には入
射しない。これに対し開口部１２ａを通過した超音波１
０は、サンプル容器５内に入射し、サンプル液面６ａで
反射して再び開口部１２を通過して受波器３に受波され
る。そして上記第１実施例と同様にして超音波測距装置
９によりサンプル液面６ａの高さが計測される。
錐状絞り１２のテーパ状反射部１２ｂに入射した超音波
１１は、ここで反射されるためサンプル容器５内には入
射しない。これに対し開口部１２ａを通過した超音波１
０は、サンプル容器５内に入射し、サンプル液面６ａで
反射して再び開口部１２を通過して受波器３に受波され
る。そして上記第１実施例と同様にして超音波測距装置
９によりサンプル液面６ａの高さが計測される。
【００２１】この場合、反射面１２ｂで反射された超音
波のうち、その反射角度が緩い超音波１３は容器５内に
入射し、容器５の内壁や液面６ａで反射し、受波器３に
受波されることになる。しかし、この超音波１３は、反
射面１２ａや容器５の内壁で全く反射しない超音波１０
に比すると、超音波伝播距離が長いので受波器３に受波
される時刻が遅くなる。従って、超音波測距装置９にお
いては超音波１３は無効となり、サンプル液面６ａの高
さ計測に影響しない。
波のうち、その反射角度が緩い超音波１３は容器５内に
入射し、容器５の内壁や液面６ａで反射し、受波器３に
受波されることになる。しかし、この超音波１３は、反
射面１２ａや容器５の内壁で全く反射しない超音波１０
に比すると、超音波伝播距離が長いので受波器３に受波
される時刻が遅くなる。従って、超音波測距装置９にお
いては超音波１３は無効となり、サンプル液面６ａの高
さ計測に影響しない。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の超音波液面
計測装置によれば、比較的に細径な容器内に超音波を入
射させることができるから、このような容器に収容され
た検液の液面高さ位置を正確に計測できる。
計測装置によれば、比較的に細径な容器内に超音波を入
射させることができるから、このような容器に収容され
た検液の液面高さ位置を正確に計測できる。
【図１】本発明の第１実施例に係る超音波液面計測装置
の構成を示す構成図である。
の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の第２実施例の構成を示す構成図であ
る。
る。
１…プローブ、２…超音波送波器、３…超音波受波器、
４…反射板（反射手段）、４ａ…絞り（開口部）、５…
サンプル容器、６…サンプル（検液）、６ａ…サンプル
液面（検液液面）、９…超音波測距装置（計測手段）、
１０…超音波（第１の超音波）、１１，１３…超音波
（第２の超音波）、１２…円錐状絞り（分離手段）、１
２ａ…開口部、１２ｂ…反射面。
４…反射板（反射手段）、４ａ…絞り（開口部）、５…
サンプル容器、６…サンプル（検液）、６ａ…サンプル
液面（検液液面）、９…超音波測距装置（計測手段）、
１０…超音波（第１の超音波）、１１，１３…超音波
（第２の超音波）、１２…円錐状絞り（分離手段）、１
２ａ…開口部、１２ｂ…反射面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 23/28
Claims (2)
- 【請求項１】 検液の液面の高さ位置を計測するもので
あって、超音波を送受波する送受波手段と、検液が収容
されるべき容器と上記送受波手段との間に配置され、上
記容器の上端部の内径よりも細径な開口部を有すると共
に、上記送受波手段から送波された超音波のうち上記容
器の上端部内径よりも細径な波束のみを上記開口部を通
過させて上記容器内に入射させ、他の超音波については
上記送受波手段に受波されない方向へ反射させる反射手
段と、上記送受波手段により超音波が送波された時刻
と、上記容器内に入射して検液の液面で反射した超音波
が上記開口部を通過して上記送受波手段により受波され
た時刻との時間差に基づいて、検液の液面の高さ位置を
計測する計測手段とを備えたことを特徴とする超音波液
面計測装置。 - 【請求項２】 検液の液面の高さ位置を計測するもので
あって、超音波を送受波する送受波手段と、検液が収容
されるべき容器と上記送受波手段との間に配置され、上
記容器の上端部の内径よりも細径な開口部及びこの開口
部を規定する反射面を有し、上記送受波手段から送波さ
れた超音波を、上記反射面を経ずに直接に上記開口部を
通過する第１の超音波と上記反射面で反射する第２の超
音波とに分離する分離手段と、上記送受波手段により超
音波が送波された時刻と、上記容器内に入射して、検液
の液面で最初に反射した超音波が上記開口部を通過して
上記送受波手段により受波された時刻との時間差に基づ
いて、検液の液面の高さ位置を計測する計測手段とを備
え、上記液面で最初に反射する超音波は、第１と第２の
超音波の超音波伝播距離の差異に起因して常に第１の超
音波であることを特徴とする超音波液面計測装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3153144A JP3063792B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 超音波液面計測装置 |
| DE19924220714 DE4220714C2 (de) | 1991-06-25 | 1992-06-24 | Ultraschallflüssigkeitsniveauindikator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3153144A JP3063792B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 超音波液面計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH051936A JPH051936A (ja) | 1993-01-08 |
| JP3063792B2 true JP3063792B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=15555980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3153144A Expired - Fee Related JP3063792B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 超音波液面計測装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3063792B2 (ja) |
| DE (1) | DE4220714C2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011220714A (ja) * | 2010-04-05 | 2011-11-04 | Ihi Inspection & Instrumentation Co Ltd | スポット溶接用監視装置及び接合部評価方法 |
| JP2011218369A (ja) * | 2010-04-05 | 2011-11-04 | Ihi Inspection & Instrumentation Co Ltd | スポット溶接用トーチ |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5471872A (en) * | 1994-01-07 | 1995-12-05 | Semitool, Inc. | Acoustic liquid level measuring apparatus |
| DE19649880B4 (de) * | 1996-12-02 | 2004-07-15 | Pfeiffer, Wolfdietrich | Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung und Steuerung, chromatographischer Trennungen |
| DE19901814B4 (de) * | 1999-01-19 | 2009-09-10 | Volkswagen Ag | Niveauschalter |
| DE19963885C1 (de) * | 1999-12-30 | 2001-05-03 | Rehau Ag & Co | Verfahren zum Aufweiten von flexiblen Rohren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| US8919194B2 (en) | 2012-09-05 | 2014-12-30 | Simmonds Precision Products, Inc. | Liquid level gauging system with bubble shedding reflectors |
| GB2527759A (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-06 | Mobrey Ltd | Improvements in or relating to level detection |
Family Cites Families (3)
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Also Published As
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