JP3324836B2 - 超音波振動子保持具 - Google Patents
超音波振動子保持具Info
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- JP3324836B2 JP3324836B2 JP21339993A JP21339993A JP3324836B2 JP 3324836 B2 JP3324836 B2 JP 3324836B2 JP 21339993 A JP21339993 A JP 21339993A JP 21339993 A JP21339993 A JP 21339993A JP 3324836 B2 JP3324836 B2 JP 3324836B2
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- JP
- Japan
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- flange
- screw
- ultrasonic transducer
- vibrator
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパイプやタンクの中の液
体のレベルや有無を調べるための超音波センサとしての
超音波振動子を取り付け、保持するための保持具に関す
る。
体のレベルや有無を調べるための超音波センサとしての
超音波振動子を取り付け、保持するための保持具に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ボンベや各種パイプ、タンク等の内部の
液体のレベル、すなわち液位を知るためには各種のセン
サが用いられるが、超音波振動子は小型、軽量でかつ感
度、安定度等に優れていることから、近年多用されてい
る。かかる超音波振動子は例えば２ＭＨｚ以上の固有の
周波数で振動するものである。
液体のレベル、すなわち液位を知るためには各種のセン
サが用いられるが、超音波振動子は小型、軽量でかつ感
度、安定度等に優れていることから、近年多用されてい
る。かかる超音波振動子は例えば２ＭＨｚ以上の固有の
周波数で振動するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】かかる超音波振動子は
被測定対象物の入った容器の管壁等に移動しないように
固定することが望ましいが、接着剤を用いて固定した
り、大きな押圧力で固定すると振動子自体が自由振動し
にくくなる。その結果、振動子の固有振動周波数が失わ
れ、管壁の共振点にまで周波数が低下してしまい、振動
子はあたかもスピーカのムービングコイル同様のパワー
ドライブユニットとなってしまう。
被測定対象物の入った容器の管壁等に移動しないように
固定することが望ましいが、接着剤を用いて固定した
り、大きな押圧力で固定すると振動子自体が自由振動し
にくくなる。その結果、振動子の固有振動周波数が失わ
れ、管壁の共振点にまで周波数が低下してしまい、振動
子はあたかもスピーカのムービングコイル同様のパワー
ドライブユニットとなってしまう。
【０００４】すなわち、振動子の振動はそれ自体の固有
振動周波数による自由振動でなくてはならず、取り付け
の状態によって周波数に変化をきたすようでは正確な測
定は望めないのである。振動子の振動エネルギーを効果
的に管等の被測定箇所に伝えるためには、振動子と管壁
の間に油、グリース、シリコンゴム等を介在させ、振動
子を管壁に向って押し込んでいき、介在物の厚みが１／
４λに達したときが最良の状態となる。
振動周波数による自由振動でなくてはならず、取り付け
の状態によって周波数に変化をきたすようでは正確な測
定は望めないのである。振動子の振動エネルギーを効果
的に管等の被測定箇所に伝えるためには、振動子と管壁
の間に油、グリース、シリコンゴム等を介在させ、振動
子を管壁に向って押し込んでいき、介在物の厚みが１／
４λに達したときが最良の状態となる。
【０００５】この押圧力を得るために従来の保持具で
は、単に被測定物を一周するように取り付けられた２本
程度のスチールベルトで振動子の保持部材を管壁等に向
って押圧するよう締めつける形となっており、ベルトを
手で移動させたり、締めつける力を変化させたりして振
動子の振動が最も効果的に伝わる最良点を見つけてい
た。従って、わずかな力のかかり具合で最良点からはず
れてしまうことが多い。又再現性に乏しいため、一旦振
動子を取りはずしてから再び取り付けたり、新しい振動
子との交換を行うようなときには、最良点を見つけるの
に手間取るという不具合があった。
は、単に被測定物を一周するように取り付けられた２本
程度のスチールベルトで振動子の保持部材を管壁等に向
って押圧するよう締めつける形となっており、ベルトを
手で移動させたり、締めつける力を変化させたりして振
動子の振動が最も効果的に伝わる最良点を見つけてい
た。従って、わずかな力のかかり具合で最良点からはず
れてしまうことが多い。又再現性に乏しいため、一旦振
動子を取りはずしてから再び取り付けたり、新しい振動
子との交換を行うようなときには、最良点を見つけるの
に手間取るという不具合があった。
【０００６】従って本発明は振動子に対する押圧力を自
由に設定でき、かつ管壁等の被測定箇所に対して自由な
角度を以て振動子を押圧することのできる超音波振動子
保持具を提供することを目的とする。
由に設定でき、かつ管壁等の被測定箇所に対して自由な
角度を以て振動子を押圧することのできる超音波振動子
保持具を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では超音波振動子を保持する保持部が基台部
に対して押圧されつつ、角度調整の可能な形で保持され
る構成となっている。すなわち、本発明によれば被測定
物に取り付け可能な基台部と、超音波振動子を一体的に
保持する保持部と、前記超音波振動子が前記被測定物の
方向に押圧されつつ、前記保持部が前記基台部に対して
角度調整可能なように前記保持部を前記基台部に対して
支持する支持手段とを有する超音波振動子保持具が提供
される。
め、本発明では超音波振動子を保持する保持部が基台部
に対して押圧されつつ、角度調整の可能な形で保持され
る構成となっている。すなわち、本発明によれば被測定
物に取り付け可能な基台部と、超音波振動子を一体的に
保持する保持部と、前記超音波振動子が前記被測定物の
方向に押圧されつつ、前記保持部が前記基台部に対して
角度調整可能なように前記保持部を前記基台部に対して
支持する支持手段とを有する超音波振動子保持具が提供
される。
【０００８】
【実施例】以下図面と共に本発明の実施例について説明
する。被測定物の容器としてのパイプ、ボンベ、タンク
等には様々な形状があり、本発明の超音波振動子保持具
は、多様な形状に対応可能である。ここでは最も一般的
な中空円筒状の容器を振動子の取り付け箇所として説明
する。
する。被測定物の容器としてのパイプ、ボンベ、タンク
等には様々な形状があり、本発明の超音波振動子保持具
は、多様な形状に対応可能である。ここでは最も一般的
な中空円筒状の容器を振動子の取り付け箇所として説明
する。
【０００９】図１は本発明の超音波振動子保持具の一実
施例を示す分解斜視図である。図２は振動子を取り付け
た状態を示す平面部分断面図である。１０は中に被測定
液体（図示せず）が入る中空円筒状容器である。この容
器１０の外壁の所望の被測定箇所１０Ｍに超音波振動子
３２を取り付けるための保持具は振動子保持部３０と、
基台部１２と、後述する支持手段とを有する。なお、振
動子保持部３０及び基台部１２は適当なケーシングに収
められるが、このケーシングはこれらの図では省略して
いる。基台部１２は箱状部１４と箱状部１４の一端側に
取り付けられた２つの平板状足部２２、２４を有してい
る。この平板状足部２２、２４は箱状部１４の外方へ伸
長するように、その長手方向の長さが定められており、
図中上下の２ヵ所でスチールベルト２６、２８によって
容器１０に固定される。この段階では振動子保持部３０
の基台部１２に対する押圧力や傾きは未調整である。こ
の調整については後述する。
施例を示す分解斜視図である。図２は振動子を取り付け
た状態を示す平面部分断面図である。１０は中に被測定
液体（図示せず）が入る中空円筒状容器である。この容
器１０の外壁の所望の被測定箇所１０Ｍに超音波振動子
３２を取り付けるための保持具は振動子保持部３０と、
基台部１２と、後述する支持手段とを有する。なお、振
動子保持部３０及び基台部１２は適当なケーシングに収
められるが、このケーシングはこれらの図では省略して
いる。基台部１２は箱状部１４と箱状部１４の一端側に
取り付けられた２つの平板状足部２２、２４を有してい
る。この平板状足部２２、２４は箱状部１４の外方へ伸
長するように、その長手方向の長さが定められており、
図中上下の２ヵ所でスチールベルト２６、２８によって
容器１０に固定される。この段階では振動子保持部３０
の基台部１２に対する押圧力や傾きは未調整である。こ
の調整については後述する。
【００１０】基台部１２の箱状部１４は平板状足部２
２、２４に接続された側部２０と底部１５を有してお
り、底部１５には略中心に貫通孔１６が設けられ、その
周囲に３つのネジ穴１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが設けられ
ている。振動子保持部３０は中央棒状部材３４とその一
端に取り付けられ、半径方向に拡がるフランジ部３６を
有している。超音波振動子３２は中央棒状部材３４のフ
ランジ部３６とは反対の方の一端に取り付けられてい
る。すなわち、中央棒状部材３４は中空円筒状であり、
超音波振動子３２のリード線４８は中央棒状部材３４の
中央空間を通ってフランジ部３６の中央孔３７を介して
外部に引き出されると共に、図２に示されるように超音
波振動子３２は中央棒状部材３４の中空円筒部の先端の
段差部３３に入れ子式に挿入されて保持されている。
２、２４に接続された側部２０と底部１５を有してお
り、底部１５には略中心に貫通孔１６が設けられ、その
周囲に３つのネジ穴１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが設けられ
ている。振動子保持部３０は中央棒状部材３４とその一
端に取り付けられ、半径方向に拡がるフランジ部３６を
有している。超音波振動子３２は中央棒状部材３４のフ
ランジ部３６とは反対の方の一端に取り付けられてい
る。すなわち、中央棒状部材３４は中空円筒状であり、
超音波振動子３２のリード線４８は中央棒状部材３４の
中央空間を通ってフランジ部３６の中央孔３７を介して
外部に引き出されると共に、図２に示されるように超音
波振動子３２は中央棒状部材３４の中空円筒部の先端の
段差部３３に入れ子式に挿入されて保持されている。
【００１１】フランジ部３６には中央孔３７の周囲に前
述のネジ穴１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに対応する３つの貫
通孔３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃが設けられている。これら
のネジ穴及び貫通孔はそれぞれ中央の貫通孔１６又は中
央孔３７の中心軸を中心に略１２０°間隔で配置されて
いる。
述のネジ穴１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに対応する３つの貫
通孔３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃが設けられている。これら
のネジ穴及び貫通孔はそれぞれ中央の貫通孔１６又は中
央孔３７の中心軸を中心に略１２０°間隔で配置されて
いる。
【００１２】前述の支持手段は貫通孔３８Ａ、３８Ｂ、
３８Ｃを介し、それぞれ対応するネジ穴１８Ａ、１８
Ｂ、１８Ｃに螺合する３本のネジ（ビス）４０Ａ、４０
Ｂ、４０Ｃとワッシャ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃと、コイ
ルバネ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４６Ａ、４６Ｂ、４６
Ｃを有している。各ネジには１つのワッシャと２つのコ
イルバネが係合しており、いずれのネジ４０Ａ、４０
Ｂ、４０Ｃについての構造も同一であるので、ネジ４０
Ａを代表として説明する。
３８Ｃを介し、それぞれ対応するネジ穴１８Ａ、１８
Ｂ、１８Ｃに螺合する３本のネジ（ビス）４０Ａ、４０
Ｂ、４０Ｃとワッシャ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃと、コイ
ルバネ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４６Ａ、４６Ｂ、４６
Ｃを有している。各ネジには１つのワッシャと２つのコ
イルバネが係合しており、いずれのネジ４０Ａ、４０
Ｂ、４０Ｃについての構造も同一であるので、ネジ４０
Ａを代表として説明する。
【００１３】ネジ４０Ａの頭部側にワッシャ４２Ａが挿
入され、ワッシャ４２Ａとフランジ部３６の一方の面の
間にコイルバネ４４Ａが設けられ、フランジ部３６の他
方の面と箱状部１４の底部１５の間にもう一つのコイル
バネ４６Ａが設けられている。図２ではネジ４０Ｂ、４
０Ｃのみが示されており、ネジ４０Ａは簡単なために図
示も省略している。なお、必要に応じて各コイルバネの
両端にワッシャが当接するようにワッシャの数を増やす
ことができる。又、振動子保持部３０や基台部１２は例
えばステンレススチールにより構成することができ、フ
ランジ部３６の直径は例えば３０ｍｍ程度とすることが
できる。
入され、ワッシャ４２Ａとフランジ部３６の一方の面の
間にコイルバネ４４Ａが設けられ、フランジ部３６の他
方の面と箱状部１４の底部１５の間にもう一つのコイル
バネ４６Ａが設けられている。図２ではネジ４０Ｂ、４
０Ｃのみが示されており、ネジ４０Ａは簡単なために図
示も省略している。なお、必要に応じて各コイルバネの
両端にワッシャが当接するようにワッシャの数を増やす
ことができる。又、振動子保持部３０や基台部１２は例
えばステンレススチールにより構成することができ、フ
ランジ部３６の直径は例えば３０ｍｍ程度とすることが
できる。
【００１４】図３は基台部の変形例を示す斜視図であ
る。この基台部１２′では図１中の平板状足部２２、２
４に代えて円柱状足部５０、５２を用いている。この５
０、５２は所定の間隔を以って略平行に配されている。
図４は図３の基台部１２′が点線で示す大径の容器１０
Ａと実線で示す小径の１０Ｂにそれぞれ取り付けられて
いる様子を示す平面図である。容器１０Ａ、１０Ｂとの
接触部分が円柱状足部５０、５２の円周部であるため、
径の大小に拘らず安定して取り付けることができる。図
３、図４に示した例では円柱状足部５０、５２の断面が
完全な円形であるが、これは完全な円形でなくとも容器
に接する側が円弧状であればよく、従って断面が略半円
等であってもよい。
る。この基台部１２′では図１中の平板状足部２２、２
４に代えて円柱状足部５０、５２を用いている。この５
０、５２は所定の間隔を以って略平行に配されている。
図４は図３の基台部１２′が点線で示す大径の容器１０
Ａと実線で示す小径の１０Ｂにそれぞれ取り付けられて
いる様子を示す平面図である。容器１０Ａ、１０Ｂとの
接触部分が円柱状足部５０、５２の円周部であるため、
径の大小に拘らず安定して取り付けることができる。図
３、図４に示した例では円柱状足部５０、５２の断面が
完全な円形であるが、これは完全な円形でなくとも容器
に接する側が円弧状であればよく、従って断面が略半円
等であってもよい。
【００１５】図３、図４の例の基台１２′を用いると基
台１２′が容器１０に対して左右に傾くことがなく、よ
り安定した取り付けが可能となる。又、ダイキャスト一
体成形が可能でありコストを低くすることができる。
台１２′が容器１０に対して左右に傾くことがなく、よ
り安定した取り付けが可能となる。又、ダイキャスト一
体成形が可能でありコストを低くすることができる。
【００１６】次に本発明の上記実施例における超音波振
動子保持具のネジの調整について説明する。図５は超音
波振動子３２から発信した超音波パルスが容器１０の反
対側の管壁で反射したエコー波の受信状態を示す波形図
であり、（ａ）は超音波振動子３２の取り付け状態が不
良のため、エコー波が十分に受信されていない様子を示
し、（ｂ）は超音波振動子３２が完全な状態で取り付け
られ、十分なエコー波が受信されている様子を示す。
動子保持具のネジの調整について説明する。図５は超音
波振動子３２から発信した超音波パルスが容器１０の反
対側の管壁で反射したエコー波の受信状態を示す波形図
であり、（ａ）は超音波振動子３２の取り付け状態が不
良のため、エコー波が十分に受信されていない様子を示
し、（ｂ）は超音波振動子３２が完全な状態で取り付け
られ、十分なエコー波が受信されている様子を示す。
【００１７】図５の（ａ）から（ｂ）の状態とすべく、
各ネジ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを、ネジ回しで手動調整
する。その結果、超音波振動子３２の容器１０の管壁へ
の押圧力と傾斜角度を任意に変化させることができ、最
も良好な点が発見できる。これは各ネジについて２個の
コイルバネでフランジ部３６を両面から支持しているた
めであり、フランジ部３６が適当な力で保持されて、そ
の結果超音波振動子３２に加わる圧力が適当なものとな
り、かつ自由な傾斜角が得られるからである。なお、必
要に応じて振動子３２と容器１０の間に油、グリース、
シリコーンゴム等を介在させることができる。なおネジ
は必要に応じて増加させることができる。
各ネジ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを、ネジ回しで手動調整
する。その結果、超音波振動子３２の容器１０の管壁へ
の押圧力と傾斜角度を任意に変化させることができ、最
も良好な点が発見できる。これは各ネジについて２個の
コイルバネでフランジ部３６を両面から支持しているた
めであり、フランジ部３６が適当な力で保持されて、そ
の結果超音波振動子３２に加わる圧力が適当なものとな
り、かつ自由な傾斜角が得られるからである。なお、必
要に応じて振動子３２と容器１０の間に油、グリース、
シリコーンゴム等を介在させることができる。なおネジ
は必要に応じて増加させることができる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波振
動子保持具によれば容器に基台部が固定された後、保持
部の圧力と角度を調整すべく支持手段を調整できるの
で、振動子に適当な圧力を加えつつ、かつ取り付け面に
対して所望の角度を得てエコー波の十分に受信できる最
良点を短時間で発見できると共に、一旦発見した最良点
がずれてしまうこともなく、又再現性も高い。
動子保持具によれば容器に基台部が固定された後、保持
部の圧力と角度を調整すべく支持手段を調整できるの
で、振動子に適当な圧力を加えつつ、かつ取り付け面に
対して所望の角度を得てエコー波の十分に受信できる最
良点を短時間で発見できると共に、一旦発見した最良点
がずれてしまうこともなく、又再現性も高い。
【図１】本発明の保持具の一実施例を示した分解斜視図
である。
である。
【図２】図１の実施例の保持具を被測定箇所に取り付け
た様子を示す平面部分断面図である。
た様子を示す平面部分断面図である。
【図３】基台部の変形例を示す斜視図である。
【図４】図３の変形例を径の異なる２つの物体に取り付
けた様子を示す平面図である。
けた様子を示す平面図である。
【図５】ネジを調整してエコー波に変化が生じる様子を
示す波形図である。
示す波形図である。
１０、１０Ａ、１０Ｂ 容器 １０Ｍ 被測定箇所 １２、１２′ 基台部 １４ 箱状部 １５ 底部 １６、３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ 貫通孔 １８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ ネジ穴 ２０ 側部 ２２、２４ 平板状足部 ２６、２８ スチールベルト ３０ 振動子保持部 ３２ 超音波振動子 ３３ 段差部 ３４ 中央棒状部材 ３６ フランジ部 ３７ 中央孔 ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ ネジ（ビス） ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ ワッシャ ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ コ
イルバネ ４８ リード線 ５０、５２ 円柱状足部
イルバネ ４８ リード線 ５０、５２ 円柱状足部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−104227（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−107210（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−266232（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−65638（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−99126（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−67981（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 23/296 G01F 1/66 G01B 17/00 G01N 29/02 G01S 7/521 G01D 11/30
Claims (6)
- 【請求項１】 被測定物に取り付け可能な基台部と、 超音波振動子を一体的に保持する保持部と、 前記超音波振動子が前記被測定物の方向に押圧されつ
つ、前記保持部が前記基台部に対して角度調整可能なよ
うに前記保持部を前記基台部に対して支持する支持手段
とを有する超音波振動子保持具。 - 【請求項２】 超音波振動子の一面に当接する端部を有
する中央棒状部材と、前記中央棒状部材に接続され、前
記中央棒状部材の半径方向に拡がるフランジ部を有する
保持部と、 前記超音波振動子を被測定対象物体の壁面に当接せしめ
るように前記保持部の前記中央棒状部材が貫通する貫通
孔を有する基台部と、 前記保持部の前記フランジ部を前記基台部に対して押圧
しつつ角度調整できるよう支持するための弾性部材を有
する支持手段とを有する超音波振動子保持具。 - 【請求項３】 前記支持手段が前記基台部と前記フラン
ジを連結する回動可能なネジと、前記ネジの周囲にあっ
て前記フランジ部と前記基台部の間に設けられたコイル
バネを有するものである請求項２記載の超音波振動子保
持具。 - 【請求項４】 前記支持する手段が更に、前記ネジの周
囲にあって前記フランジ部と前記ネジの前記基台部側の
反対側の端部との間に設けられたコイルバネをも有する
請求項３記載の超音波振動子保持具。 - 【請求項５】 前記フランジ部をその上面から見たとき
前記ネジが前記中央棒状部材の中心軸を中心に略１２０
°間隔で配置されるよう３本設けられている請求項２乃
至４のいずれか１つに記載の超音波振動子保持具。 - 【請求項６】 前記基台部の前記被測定対象物体の壁面
側の部分に所定間隔を以った２本の略平行な円柱又は半
円柱状部材が設けられている請求項２乃至６のいずれか
１つに記載の超音波振動子保持具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21339993A JP3324836B2 (ja) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | 超音波振動子保持具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21339993A JP3324836B2 (ja) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | 超音波振動子保持具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0792007A JPH0792007A (ja) | 1995-04-07 |
| JP3324836B2 true JP3324836B2 (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=16638576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21339993A Expired - Fee Related JP3324836B2 (ja) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | 超音波振動子保持具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3324836B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5128811B2 (ja) * | 2006-12-28 | 2013-01-23 | パナソニック デバイスＳｕｎｘ株式会社 | 液面検出装置 |
| JP6963973B2 (ja) * | 2017-11-13 | 2021-11-10 | 大成建設株式会社 | 配管摩耗監視システムおよび計測装置 |
-
1993
- 1993-08-05 JP JP21339993A patent/JP3324836B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0792007A (ja) | 1995-04-07 |
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