JP5051551B2 - 液面測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、タンク等に収容された液体の液面をフロートの移動により測定するタンク液量測定装置に関する。

地下に埋設されたタンクや、またローリ等に搭載されたタンク内の液位測定には、特許文献1に見られるような磁歪線の周囲に測定領域全体に渡るように受信コイルを巻回し、また上端に発信用コイルを設けてなる電歪現象を利用した変位検出手段に、磁石を内蔵したフロートを液面に追従可能に設けた液面測定装置も提案されている。

これによれば、フロートの位置を検出するため、比較的簡単な測定回路により高い精度で液面を検出することができるものの、フロートの位置から反射されたから磁歪波を受信コイルにより電磁現象に基づいて検出するため、受信感度が低いばかりでなく、間接的に検出するため変動要因が存在するという問題がある。

特開昭59-37418号公報

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところはフロートなどから反射された磁歪波を高いS/N比で検出することができ、かつ不安定要因を排除することができる磁歪波検出手段を備えた液面測定装置を提供することである。

このような課題を達成するために本題明においては、液面検出領域に磁歪線を張設し、前記磁歪線の一端から他端に向けて電圧パルスを発信し、液位に追従するフロートに設けられた磁石との反応により生じる磁歪波の到達時間を計測する液面測定装置において、前記磁歪波の検出手段は、単一の圧電振動板を基板に固定して前記圧電振動板の中心線に前記磁歪線の挿入が可能な溝を形成して２分割するとともに前記溝に前記磁歪線を挿入固定して構成されている。

本発明によれば、磁歪線の磁歪波を歪として検出するため、磁歪波を高い感度で検出することができ、また変動要因を最小にして不安定要素を排除することができる。
また液位検出のための歪信号である捩れ振動を2枚の圧電体のそれぞれの差分として検出するため回転（捩れ）以外の信号を相殺してノイズを減少させて高い精度で検出できる。

本発明の液面測定装置の信号処理部の構造を示す断面図である。 同上装置の磁歪波検出部の構造を示す図である。 図（ａ）乃至図（ｃ）は、それぞれ同上磁歪波検出部を構成する圧電体の製造方法を示す図である。

本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図1は、本発明の液面計の送受信部を拡大して示すものであって、送受信回路基板1にはその中心線を通るように一端側（図中、下端）が固定され、一定の張力を付与するように固定手段2で上端が固定されて基板1から若干浮いた状態で張設された磁歪線3が位置している。

磁歪線3は受信回路基板1に配置された図示しない発信用スイッチから延びた発信用ケーブル4が磁歪線3の他端に接続されており、固定手段2の近傍には本発明が特徴とする受信手段10が配置されている。

この受信手段10は、側面が磁歪線3の周面に接し、かつ磁歪線3を対称線とするように好ましくは同一特性を有する圧電振動板11,11を基板12に固定して構成されている。基板12はダンパ部材13を介して送受信回路基板1に設けられている。この圧電振動板11は、磁歪線の歪を効率的に電気信号に変換するために圧電セラミック型が好ましい。

なお、図中符号5は、受信回路基板1などを収容するケースを、また図中符号6は、磁石7を内蔵したフロート8をガイドする管体をそれぞれ示す。

図2は上述の受信手段10の一実施例を示すものであって、2つの圧電体11,11は、磁歪線3が接する程度の間隙を設けて基板12に固定され、好ましくは圧電体11,11と磁歪線3とが接する領域に磁歪線3のひずみが圧電体11,11に確実に伝達されるように接着剤などの固着剤14により固定されている。
図3は受信手段10の製造方法を示すものであって、ユニットを構成する所定サイズの複数の圧電振動板11’、11’を単一の基板12’に一列に等間隔で固定し（図ａ）、各圧電振動中心部に磁歪線3に接し、かつ圧電振動板11’だけを2分割できる程度の深さの切り込み15を切断手段16により入れ（図ｂ）、最後に基板12’を切り込みで分割された圧電振動板11’11’が対となるように基板2’を切り離す（図ｃ）ことにより製造される。

このようにして構成され受信手段10は、切り込み15に磁歪線3の周面が接するようにダンパー部材13を介して受信回路回路基板1に取り付けられている。

この実施例において、発信用ケーブル4に電圧パルスを供給すると、磁歪線3に急激な回転磁界が生じてフロート8の磁石7と反応することにより磁歪線3に機械的歪が生じ、この歪みは疎密波となって磁歪線3を約2.8ｋｍ／ｓの速度で伝播し受信手段10に到達する。

到達した疎密波は、磁歪線3の両側に配置された2枚の圧電振動板11,11を歪ませるため、それぞれの圧電振動板11,11は圧電効果により電気信号を発生する。

このように本発明は機械的歪を直接検出するため、受信コイルにより電磁的に検出する従来のものよりも検出感度が高く、また周囲の磁界に左右されないため感度が高い。
また、磁歪線3に加わる振動は正規信号の他に外乱によるものも発生するが、液位検出に利用できる歪信号は捩れ振動であるため、図2のように磁歪線を対称線とするように配置された2枚の圧電振動板にそれぞれの差分を検出することにより、回転（捩れ）による以外の信号を相殺できるため、ノイズを減少させて高い精度で検出できる。

1 送受信回路基板
2 固定手段
3 磁歪線
7 磁石
8 フロート
10 受信手段
11 圧電振動板
12 基板
13 ダンパ部材

Claims (2)

1. 液面検出領域に磁歪線を張設し、前記磁歪線の一端から他端に向けて電圧パルスを発信し、液位に追従するフロートに設けられた磁石との反応により生じる磁歪波の到達時間を計測する液面測定装置において、
   前記磁歪波の検出手段は、単一の圧電振動板を基板に固定して前記圧電振動板の中心線に前記磁歪線の挿入が可能な溝を形成して２分割するとともに前記溝に前記磁歪線を挿入固定して構成されている液面測定装置。
2. 前記基板は、その裏面をダンパ部材を介して固定されている請求項1に記載の液面測定装置。

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