JPH02242124A - 流体面監視計 - Google Patents
流体面監視計Info
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- JPH02242124A JPH02242124A JP2014734A JP1473490A JPH02242124A JP H02242124 A JPH02242124 A JP H02242124A JP 2014734 A JP2014734 A JP 2014734A JP 1473490 A JP1473490 A JP 1473490A JP H02242124 A JPH02242124 A JP H02242124A
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 52
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01F23/2966—Acoustic waves making use of acoustical resonance or standing waves
-
- G—PHYSICS
- 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
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- 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
- G01F23/2966—Acoustic waves making use of acoustical resonance or standing waves
- G01F23/2967—Acoustic waves making use of acoustical resonance or standing waves for discrete levels
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は容器内の流体の表面を監視するための流体面監
視計に関する。
視計に関する。
容器内の流体の表面を監視する公知の方法は伝播時間の
測定を行うことである。変換器は流体表面の上方または
下方の何れかから超音波のパルスを発し、流体表面から
の超音波の反射波を変換器が検知し、超音波が変換器か
ら流体表面に行って戻るまでにかかった時間を測定する
。流体、つまり音響伝導体、の中の超音波の速度の知識
を用（・れば、そこで流体表面を計算することが可能で
ある。
測定を行うことである。変換器は流体表面の上方または
下方の何れかから超音波のパルスを発し、流体表面から
の超音波の反射波を変換器が検知し、超音波が変換器か
ら流体表面に行って戻るまでにかかった時間を測定する
。流体、つまり音響伝導体、の中の超音波の速度の知識
を用（・れば、そこで流体表面を計算することが可能で
ある。
容器内の流体表面を監視するいま一つの公知の方法は１
屋の変換器を、容器壁土に１方を他方の垂直方向上方に
配置することである。変換器の一つが流体表面の上方ま
たは下方から超音波のパルスを発し、他方の変換器は容
器壁を垂直方向に進行する超音波を検知する。容器壁内
を伝播する超音波は容器壁に接触する流体によって減衰
される。
屋の変換器を、容器壁土に１方を他方の垂直方向上方に
配置することである。変換器の一つが流体表面の上方ま
たは下方から超音波のパルスを発し、他方の変換器は容
器壁を垂直方向に進行する超音波を検知する。容器壁内
を伝播する超音波は容器壁に接触する流体によって減衰
される。
検知された超音波の振幅は容器内の流体表面の尺度であ
る。しかし、検知された超音波の振幅は流体表面のみな
らず、変換器の感度にも左右されるので、この方法は完
全に満足のできるものではない。この方法は、変換器の
感度を補償するための、注意深い較正を必要とするであ
ろう。
る。しかし、検知された超音波の振幅は流体表面のみな
らず、変換器の感度にも左右されるので、この方法は完
全に満足のできるものではない。この方法は、変換器の
感度を補償するための、注意深い較正を必要とするであ
ろう。
本発明は容器内の流体表面を監視する斬新な装置を与え
ることを目的とする。
ることを目的とする。
よって、本発明は容器内の流体表面を監視するための流
体面監視計を与え、監視計は、応力波を通過させて伝播
させる伝播部材と、該伝播部材に音響結合される少なく
とも１個の音波放射変換器と、を含み、該少なくとも１
個の音波放射変換器は１個以上の応力波パルスを伝播部
材に送信するように装置され、応力波パルスは、伝播部
材内に拡散応力波場を生ずるように或る時間の間に伝播
部材の中に伝播し、拡散応力波場は伝播部材に接触する
流体により減衰され、少なくとも１個の音波放射変換器
は伝播部材内に伝播する応力波を検知して拡散渡場のレ
ベルに相当する電気信号を発生し、さらに拡散応力波場
の減衰を測定するために電気信号を解析する解析装置を
含み、拡散応力波場の減衰量は伝播部材に接触する容器
内の流体表面を表わす。
体面監視計を与え、監視計は、応力波を通過させて伝播
させる伝播部材と、該伝播部材に音響結合される少なく
とも１個の音波放射変換器と、を含み、該少なくとも１
個の音波放射変換器は１個以上の応力波パルスを伝播部
材に送信するように装置され、応力波パルスは、伝播部
材内に拡散応力波場を生ずるように或る時間の間に伝播
部材の中に伝播し、拡散応力波場は伝播部材に接触する
流体により減衰され、少なくとも１個の音波放射変換器
は伝播部材内に伝播する応力波を検知して拡散渡場のレ
ベルに相当する電気信号を発生し、さらに拡散応力波場
の減衰を測定するために電気信号を解析する解析装置を
含み、拡散応力波場の減衰量は伝播部材に接触する容器
内の流体表面を表わす。
伝播部材は容器壁と一体に形成されることができる。
伝播部材の少なくとも第１の部分は容器内に延在し、配
置されることができる。
置されることができる。
伝播部材の第２の部分は容器の外側に配置され、前記少
なくとも１個の変換器はこの伝播部材の第２の部分に配
置される。
なくとも１個の変換器はこの伝播部材の第２の部分に配
置される。
第１の変換器は伝播部材の中に応力波パルスを送るよう
に装置されることができ、第２の変換器は伝播部材の中
に伝播する応力波を検知するように装置される。
に装置されることができ、第２の変換器は伝播部材の中
に伝播する応力波を検知するように装置される。
解析装置は拡散応力波場の減少率を測定することにより
、拡散応力波場の減衰を測定することができる。
、拡散応力波場の減衰を測定することができる。
減少率は拡散応力波場の包絡線の勾配を用℃・て測定さ
れることができる。
れることができる。
減少率は過渡応力波パルスにつき測定されることができ
る。
る。
減少率は繰返応力波パルスにつき測定されることができ
る。
る。
以下に添付図面を参照しつつ、本発明の実施例を詳細に
説明する。
説明する。
第１図に、流体面監視計１４を具えた容器１０が示され
る。容器１０は流体１２を収容し、流体１２は流体面１
６を有する。流体面監視計１４は、応力波、弾性波、超
音波つまり音響放射線を中に伝播させる伝播部材１６を
含む。伝播部材１６はこの特性を有する任意の適当な材
料から形成される。図示の伝播部材１６は逆Ｕ字形で、
伝播部材１６の第１の脚１５は容器の中に延在して配置
され、伝播部材１６の第２の脚１７は容器１０の外側に
配置される。第１の変換器１８と第２の変換器２０は伝
播部材１６の第２の脚１７に音響結合される。第１の変
換器１８は送信機であり、パルス発生機２２に電気接続
される。第２の変換器２０は受信機であり、増幅器２４
と解析器２６に直列に電気接続される。解析器２６は表
示装置２８とレコーダ６０に電気接続される。
る。容器１０は流体１２を収容し、流体１２は流体面１
６を有する。流体面監視計１４は、応力波、弾性波、超
音波つまり音響放射線を中に伝播させる伝播部材１６を
含む。伝播部材１６はこの特性を有する任意の適当な材
料から形成される。図示の伝播部材１６は逆Ｕ字形で、
伝播部材１６の第１の脚１５は容器の中に延在して配置
され、伝播部材１６の第２の脚１７は容器１０の外側に
配置される。第１の変換器１８と第２の変換器２０は伝
播部材１６の第２の脚１７に音響結合される。第１の変
換器１８は送信機であり、パルス発生機２２に電気接続
される。第２の変換器２０は受信機であり、増幅器２４
と解析器２６に直列に電気接続される。解析器２６は表
示装置２８とレコーダ６０に電気接続される。
作動におし・て、パルス発生器２２は電気的パルスを第
１の変換器１８に送り、変換器１８は応力波を伝播部材
１６に送る。応力波は伝播部材１６の中を伝播し、伝播
部材１６をめぐって、かなりの時間、反響して拡散応力
波場を生ずる。この反響の間、応力波は伝播部材をめぐ
って多数回、反射し、例えば数千回の反射があることも
ある。応力波が伝播部材１６を通って伝播するにつれて
、拡散応力波場は伝播部材自体により、また、より顕著
には伝播部材に接触する任意の流体により、減衰させら
れる。拡散応力波場の減衰量はその流体に接触する伝播
部材の面積に左右される。
１の変換器１８に送り、変換器１８は応力波を伝播部材
１６に送る。応力波は伝播部材１６の中を伝播し、伝播
部材１６をめぐって、かなりの時間、反響して拡散応力
波場を生ずる。この反響の間、応力波は伝播部材をめぐ
って多数回、反射し、例えば数千回の反射があることも
ある。応力波が伝播部材１６を通って伝播するにつれて
、拡散応力波場は伝播部材自体により、また、より顕著
には伝播部材に接触する任意の流体により、減衰させら
れる。拡散応力波場の減衰量はその流体に接触する伝播
部材の面積に左右される。
第２の変換器２０は伝播部材内の拡散応力波場のレベル
を検知し、応力波を電気信号に変える。
を検知し、応力波を電気信号に変える。
電気信号は増幅器２４により増幅され、解析器２６によ
り解析されて、拡散応力波場の減衰が測定される。応力
渡場の減衰量は伝播部材１６の流体に接触される面積を
指示し、この面積は伝播部材１６に接触する。容器内の
流体の表面（高さ）によって決まる。解析器は表示装置
２８とレコーダ３０に電気出力信号を送るように装置さ
れる。
り解析されて、拡散応力波場の減衰が測定される。応力
渡場の減衰量は伝播部材１６の流体に接触される面積を
指示し、この面積は伝播部材１６に接触する。容器内の
流体の表面（高さ）によって決まる。解析器は表示装置
２８とレコーダ３０に電気出力信号を送るように装置さ
れる。
表示装置２８は例えば視覚デイスプレー・ユニットまた
は計器であることができる。
は計器であることができる。
望ましくは、変換器１８は単一の過渡応力波パルスを放
出し、これが伝播部材１６の中で反響して変換器２０に
よって検知される。単一の過渡応力波パルスからの検知
反響応力波のレベル６０が第２図に示され、解析器２６
が反響の山と谷を含めて反響応力波レベル６０を包んだ
包絡線６２が第３図に示される。
出し、これが伝播部材１６の中で反響して変換器２０に
よって検知される。単一の過渡応力波パルスからの検知
反響応力波のレベル６０が第２図に示され、解析器２６
が反響の山と谷を含めて反響応力波レベル６０を包んだ
包絡線６２が第３図に示される。
望ましくは、解析器２６は拡散応力波場の減少率、つま
り単一過渡応力波パルスからの拡散応力波レベルの減少
率を測定する。第４図は、容器内の６つの異なる流体面
について、単一過渡応力波パルスから変換器２０が検知
した包絡線３４．３６゜３８を示す。包絡線６６は包絡
線６４よりも小さな減少率、つまり勾配、を有し、包絡
線３８が最小の減少率を有することが、明らかに判る。
り単一過渡応力波パルスからの拡散応力波レベルの減少
率を測定する。第４図は、容器内の６つの異なる流体面
について、単一過渡応力波パルスから変換器２０が検知
した包絡線３４．３６゜３８を示す。包絡線６６は包絡
線６４よりも小さな減少率、つまり勾配、を有し、包絡
線３８が最小の減少率を有することが、明らかに判る。
包絡線６４は最高の流体面に相当し、包絡線３８は最低
の流体面に相当する。第５図は等しい流体面について、
感度の異なる変換器２０により検知される包絡線４０，
４２，４４．４６を示す。最大の応力波レベルは感度と
共に減するが、反響応力波レベルの減少率は一定である
ことが良く判る。
の流体面に相当する。第５図は等しい流体面について、
感度の異なる変換器２０により検知される包絡線４０，
４２，４４．４６を示す。最大の応力波レベルは感度と
共に減するが、反響応力波レベルの減少率は一定である
ことが良く判る。
拡散応力波場の減少率の測定は流体面を測定するための
、より正確で反復性のある技法であり、変換器の感度に
影響されない、つまり変換器の感度の変化に影響されな
い。
、より正確で反復性のある技法であり、変換器の感度に
影響されない、つまり変換器の感度の変化に影響されな
い。
第６図は、拡散応力波場の減少率対流体面のグラフであ
り、この図は、全領域にわたって定常的に、流体面と共
に減少率が増すことを示す。全領域にわたって単調的に
増加する線形関係が存在する。伝播部材の適当な形状形
成により、または解析器内に適当な補正を用いることに
より、非線形性の補償を行うことができる。
り、この図は、全領域にわたって定常的に、流体面と共
に減少率が増すことを示す。全領域にわたって単調的に
増加する線形関係が存在する。伝播部材の適当な形状形
成により、または解析器内に適当な補正を用いることに
より、非線形性の補償を行うことができる。
１個よりも多い過渡応力波パルス、例えば繰返応力波パ
ルス放射を用いることも可能である。
ルス放射を用いることも可能である。
或る用途において、伝播部材が流体から隔離されるよう
に、応力波の伝播を許さな（・スリーブで伝播部材を包
囲する必要があることもある。
に、応力波の伝播を許さな（・スリーブで伝播部材を包
囲する必要があることもある。
伝播部材の第２の部分は導波管を形成して、殊に容器が
有害な環境にある場合、変換器を保護するために、容器
から離れた位置に変換器を配置するようにすることがで
きる。
有害な環境にある場合、変換器を保護するために、容器
から離れた位置に変換器を配置するようにすることがで
きる。
実施例において、１対の変換器が使用されているが、送
信機／受信機として働く単一の変換器を用いることが可
能である。しかし、このような装置は、より複雑な電子
系を必要とする。
信機／受信機として働く単一の変換器を用いることが可
能である。しかし、このような装置は、より複雑な電子
系を必要とする。
応力波レベル減少率対流体面の実測値を示す第６図の例
えば、１５０ ＫＪ（−ｚの領域における周波数値を有
する応力波が、共振圧電式変換器を用いて発生され、検
知された。
えば、１５０ ＫＪ（−ｚの領域における周波数値を有
する応力波が、共振圧電式変換器を用いて発生され、検
知された。
伝播部材は容器壁の一部分を形成することもできるが、
伝播部材を外部音源から隔離し、伝播部材に前記の形状
をとらせるように、伝播部材を容器から分離することが
望ましい。
伝播部材を外部音源から隔離し、伝播部材に前記の形状
をとらせるように、伝播部材を容器から分離することが
望ましい。
第１図は、本発明による流体面監視計を有する容器の縦
断面図、 第２図は、代表的な過渡応力波パルスにおける、応力波
レベル対時間のグラフ、 第３図は、代表的な応力波パルスの包絡線を示す、応力
波レベル対時間のグラフ、 第４図は、代表的な応力波パルスの６つの異なる包絡線
を示す、応力波レベル対時間のグラフ、第５図は、異な
る変換器感度における単一の代表的応力波パルスの異な
る包絡線を示す、応力波レベル対時間のグラフ、 第６図は、拡散応力波場レベル減少率対流体面のグラフ
である。 １４・・・流体面監視計 １６・・・伝播部材１８．
２０・・・変換器 ２６・・・解析装置
断面図、 第２図は、代表的な過渡応力波パルスにおける、応力波
レベル対時間のグラフ、 第３図は、代表的な応力波パルスの包絡線を示す、応力
波レベル対時間のグラフ、 第４図は、代表的な応力波パルスの６つの異なる包絡線
を示す、応力波レベル対時間のグラフ、第５図は、異な
る変換器感度における単一の代表的応力波パルスの異な
る包絡線を示す、応力波レベル対時間のグラフ、 第６図は、拡散応力波場レベル減少率対流体面のグラフ
である。 １４・・・流体面監視計 １６・・・伝播部材１８．
２０・・・変換器 ２６・・・解析装置
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、容器内の流体の表面を監視するための流体面監視計
であって： ａ、応力波を通して伝播させる伝播部材と、前記伝播部
材に音響結合する少なくとも１個の音波放射変換器と、
を有し、 ｂ、前記少なくとも１個の音波放射変換器は１個以上の
応力波パルスを前記伝播部材の中に送信するように装置
され、前記応力波パルスは或る時間の間に前記伝播部材
の中に伝播して、前記伝播部材の中に拡散応力波場を生
じ、前記拡散応力波場は前記伝播部材に接触する任意の
流体によって減衰され、 ｃ、前記少なくとも１個の音波放射変換器は前記伝播部
材の中に伝播する応力波を検知して、前記拡散応力波場
のレベルに相当する電気信号を発生し、 ｄ、前記電気信号を解析して前記拡散応力波場の減衰を
測定するための解析装置を有し、前記拡散応力波場の減
衰量が前記容器内の、前記伝播部材に接触する流体の表
面（高さ）を示す；流体面監視計。 ２、前記伝播部材は前記容器の壁と一体に形成される、
請求項１記載の流体面監視計。 ３、前記伝播部材の少なくとも第１の部分は前記容器の
中に延在して配置される、請求項１記載の流体面監視計
。 ４、前記伝播部材の第２の部分は前記容器の外側に配置
され、前記少なくとも１個の変換器は前記伝播部材の第
２の部分上に配置される、請求項６記載の流体面監視計
。 ５、第１の変換器は応力波パルスを前記伝播部材に送信
するように装置され、第２の変換器は前記伝播部材の中
を伝播する応力波を検知するように装置される、請求項
１記載の流体面監視計。 ６、前記解析装置は前記拡散応力波場の減少率を測定す
ることにより、前記拡散応力波場の減衰を測定する、請
求項１記載の流体面監視計。 ７、前記減少率は前記拡散応力波場の包絡線の勾配を用
いて測定される、請求項６記載の流体面監視計。 ８、前記減少率は過渡応力波パルスについて測定される
、請求項６または７記載の流体面監視計。 ９ 前記減少率は繰返応力波パルスについて測定される
、請求項６または７記載の流体面監視計。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8903532.3 | 1989-02-16 | ||
| GB898903532A GB8903532D0 (en) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | A fluid level monitor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02242124A true JPH02242124A (ja) | 1990-09-26 |
Family
ID=10651797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014734A Pending JPH02242124A (ja) | 1989-02-16 | 1990-01-24 | 流体面監視計 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5031451A (ja) |
| EP (1) | EP0382977B1 (ja) |
| JP (1) | JPH02242124A (ja) |
| DE (1) | DE68912759T2 (ja) |
| GB (1) | GB8903532D0 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5119676A (en) * | 1991-09-03 | 1992-06-09 | The Babcock & Wilcox Company | Ultrasonic method and apparatus for determining water level in a closed vessel |
| US5452611A (en) * | 1993-12-09 | 1995-09-26 | Kay-Ray/Sensall, Inc. | Ultrasonic level instrument with dual frequency operation |
| FR2719113B1 (fr) * | 1994-04-26 | 1996-07-12 | Auxitrol Sa | Capteur de niveau de liquide à noyau plongeur. |
| US5578994A (en) * | 1994-05-25 | 1996-11-26 | Milltronics Ltd. | Liquid level switch |
| US6053041A (en) * | 1995-02-27 | 2000-04-25 | The Regents Of The University Of California | Noninvasive method for determining the liquid level and density inside of a container |
| US7360417B2 (en) * | 2005-01-10 | 2008-04-22 | Gems Sensors, Inc. | Fluid level detector |
| US7607347B2 (en) * | 2006-03-07 | 2009-10-27 | Gems Sensors, Inc. | Fluid level detector |
| WO2008063725A2 (en) * | 2006-08-23 | 2008-05-29 | University Of Washington | Use of ultrasound for monitoring security of shipping containers |
| US9052230B2 (en) | 2011-05-13 | 2015-06-09 | Chevron U.S.A. Inc | Industrial process monitoring and imaging |
Family Cites Families (11)
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