JPH02264829A - 容量性液体感知器 - Google Patents
容量性液体感知器Info
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Classifications
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- 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
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- G—PHYSICS
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- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/06—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission
- G01F1/07—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission with mechanical coupling to the indicating device
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- G01F23/268—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 variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors mounting arrangements of probes
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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２個のプレート間のキャパシタンスの変化を感
知することによってレベルを測定するキャパシタンス・
ゲージに関スる。
知することによってレベルを測定するキャパシタンス・
ゲージに関スる。
キャパシタンス・ゲージは翼タンク内の燃料のレベルを
測定するために、航空機のような環境に使用されている
。キャパシタンス・ゲージには運動する部品がなく、し
たがって極度の振動および温度が機械的なレベル感知器
を役たたなくする敵性環境において特に信頼できる。キ
ャパシタンス・ゲージは、流体レベルの直線的な変化が
流体容積の直線的な変化に対応しない、いろいろなタン
ク形状の比較的簡単な補償を可能にする。
測定するために、航空機のような環境に使用されている
。キャパシタンス・ゲージには運動する部品がなく、し
たがって極度の振動および温度が機械的なレベル感知器
を役たたなくする敵性環境において特に信頼できる。キ
ャパシタンス・ゲージは、流体レベルの直線的な変化が
流体容積の直線的な変化に対応しない、いろいろなタン
ク形状の比較的簡単な補償を可能にする。
キャパシタンス・レベル感知器は、コンデンサを確定す
る２個のプレートを含む。すべてのキャパシタンス・レ
ベル感知器は、２個の電極すなわちプレート間の電気キ
ャパシタンスが下記によって説明されるという事実に基
づく： Ｃ（ｐＦ）＝８．８５ Ｘ １０−”Ｓｅ （Ｎ −１
） ／ｄただし： Ｓ＝１個のプレートの面積（ｃｍ２） Ｎ＝ニブレート数 ｄ＝ニブレートの距離（ｃｍ） ｅ＝比誘電率 測定するコンデンサのプレートを分離する媒体の比誘電
率の変化は、測定される容量の変化を招くと思われる。
る２個のプレートを含む。すべてのキャパシタンス・レ
ベル感知器は、２個の電極すなわちプレート間の電気キ
ャパシタンスが下記によって説明されるという事実に基
づく： Ｃ（ｐＦ）＝８．８５ Ｘ １０−”Ｓｅ （Ｎ −１
） ／ｄただし： Ｓ＝１個のプレートの面積（ｃｍ２） Ｎ＝ニブレート数 ｄ＝ニブレートの距離（ｃｍ） ｅ＝比誘電率 測定するコンデンサのプレートを分離する媒体の比誘電
率の変化は、測定される容量の変化を招くと思われる。
空気の公称比誘電率は１．０に等しく、ケロシンやガソ
リンのような普通の油または流体の公称比誘電率は２．
０である。２個の平行なプレート間を上るそのような流
体は、流体高さの関数として測定セルの正味キャパシタ
ンスを増加させると思われる。測定中の流体は比誘電率
を変えず、あるいは測定されるキャパシタンスの変化は
レベル変化を誤ってもたらすことがある。
リンのような普通の油または流体の公称比誘電率は２．
０である。２個の平行なプレート間を上るそのような流
体は、流体高さの関数として測定セルの正味キャパシタ
ンスを増加させると思われる。測定中の流体は比誘電率
を変えず、あるいは測定されるキャパシタンスの変化は
レベル変化を誤ってもたらすことがある。
従来のキャパシタンス・レベル・ゲージは、比誘電率が
変わる流体を取り扱うことができない。
変わる流体を取り扱うことができない。
近代自動車燃料の変化する量に表わされる、アルコール
と水のような他の流体は、現在のキャパシタンス・ゲー
ジと両立せず、混合物の容積比誘電率を不釣合な量だけ
人工的に増加させることによリガソリンに対して「毒」
として作用する。エタノールおよびメタノールの比誘電
率はそれぞれ２４ならびに３１であり、また水の比誘電
率は７８である。ガソリンに対するこれらの添加物の比
較的小さな濃度は、合成混合物の比誘電率を大量に変化
させると思われる。大抵の場合、ガソリンに１０％〜１
５％のエタノールを加えると、約５．３までを効な比誘
電率を上げられると思われる。
と水のような他の流体は、現在のキャパシタンス・ゲー
ジと両立せず、混合物の容積比誘電率を不釣合な量だけ
人工的に増加させることによリガソリンに対して「毒」
として作用する。エタノールおよびメタノールの比誘電
率はそれぞれ２４ならびに３１であり、また水の比誘電
率は７８である。ガソリンに対するこれらの添加物の比
較的小さな濃度は、合成混合物の比誘電率を大量に変化
させると思われる。大抵の場合、ガソリンに１０％〜１
５％のエタノールを加えると、約５．３までを効な比誘
電率を上げられると思われる。
コバヤシ（Ｋｏｂａｙａｓｈｉ）の名で１９８４年９月
１１日に発行された米国特許第４，４７０，３００号は
、ガソホール内のアルコール濃度を測定するレベル・ゲ
ージ装置を開示している。同特許は、レベルを測定する
非安定マルチバイブレークにＲＣ時定数として接続され
る感知コンデンサを使用するレベル・ゲージを開示して
いる。非安定マルチバイブレータからの出力の周波数は
センサのキャパシタンスを表わす。非安定マルチバイブ
レータは燃料タンクの最上部に置かれるとともに、コン
デンサのキャパシタンス次第の周波数で発振する信号を
発生するようにコンデンサに接続されている。
１１日に発行された米国特許第４，４７０，３００号は
、ガソホール内のアルコール濃度を測定するレベル・ゲ
ージ装置を開示している。同特許は、レベルを測定する
非安定マルチバイブレークにＲＣ時定数として接続され
る感知コンデンサを使用するレベル・ゲージを開示して
いる。非安定マルチバイブレータからの出力の周波数は
センサのキャパシタンスを表わす。非安定マルチバイブ
レータは燃料タンクの最上部に置かれるとともに、コン
デンサのキャパシタンス次第の周波数で発振する信号を
発生するようにコンデンサに接続されている。
発振信号の周期を検出する周期検出器が発振器に接続さ
れている。発振器は、ガソホールにおけるアルコールの
濃度およびガソホールにおけるアルコールの種類により
所定の基準値より高い最小値を持つ周波数でパルスを発
生させるように配列されたＲＣ時定数を含む。
れている。発振器は、ガソホールにおけるアルコールの
濃度およびガソホールにおけるアルコールの種類により
所定の基準値より高い最小値を持つ周波数でパルスを発
生させるように配列されたＲＣ時定数を含む。
ガソリンに対するアルコールの添加は燃料特性の変化の
原因である一部メカニズムであり、従ってアルコール定
数は極めて価値あるものとなる。
原因である一部メカニズムであり、従ってアルコール定
数は極めて価値あるものとなる。
タンク内の燃料混合物の性質を絶えず監視することによ
って、エンジン制御コンピュータは任−意の与えられた
燃料混合物に最小放射で最適性能を発揮するようにエン
ジン運転をプログラムすることができる。ガソリン内の
アルコールの比を測定する便利な方法は、ガソホール混
合物の有効な比誘電率を監視することである。基準すな
わち正規化キャパシタンス・セルをレベル感知キャパシ
タンス・ゲージに組み込むと、温度変化および混合によ
る比誘電率の変化を補償することができる。
って、エンジン制御コンピュータは任−意の与えられた
燃料混合物に最小放射で最適性能を発揮するようにエン
ジン運転をプログラムすることができる。ガソリン内の
アルコールの比を測定する便利な方法は、ガソホール混
合物の有効な比誘電率を監視することである。基準すな
わち正規化キャパシタンス・セルをレベル感知キャパシ
タンス・ゲージに組み込むと、温度変化および混合によ
る比誘電率の変化を補償することができる。
エンプリント （Ｅｍｐｌｉｔ）の名で１９８６年５月
２０日に発行された米国特許第４，５９０，５７５号は
、基準キャパシタンス感知器およびレベル・キャパシタ
ンス感知器を利用する流体のレベルを測定するタイム・
ヘース装置を開示している。この装置は、マルチバイブ
レークからの時隔がキャパシタンスを測定するオン・ラ
イン装置である。この装置には、タンク内の物質のレベ
ルの関数であるキャパシタンスを持つ測定プローブと、
物質の比誘電率の関数であるキャパシタンスを持つ基準
プローブとがある。各プローブは、それぞれのプローブ
とタンクとの間のキャパシタンスの関数である出力周波
数を持つマルチバイブレークに接続されている。２個の
マルチバイブレータ回路の出力信号は論理およびスイッ
チング回路に接続されている。カウンタは入力パルスの
数をカウントし、所定の数がカウントされると、カウン
タは出力の２進状態を反転させるとともに信号を送信す
る感知器のプローブを変えさせる。送信機からの出力に
は、プローブ・キャパシタンスの関数として変化する接
続時間を有するパルスが含まれている。低レベル・パル
ス・セグメントは基準マルチバイブレークの周波数に対
応し、また高レベル・パルスはレベル・マルチバイブレ
ータの周波数の出力を表わす。出力信号が受信されると
、信号は１つが各プローブを表わす２つの時隔信号に分
離される。
２０日に発行された米国特許第４，５９０，５７５号は
、基準キャパシタンス感知器およびレベル・キャパシタ
ンス感知器を利用する流体のレベルを測定するタイム・
ヘース装置を開示している。この装置は、マルチバイブ
レークからの時隔がキャパシタンスを測定するオン・ラ
イン装置である。この装置には、タンク内の物質のレベ
ルの関数であるキャパシタンスを持つ測定プローブと、
物質の比誘電率の関数であるキャパシタンスを持つ基準
プローブとがある。各プローブは、それぞれのプローブ
とタンクとの間のキャパシタンスの関数である出力周波
数を持つマルチバイブレークに接続されている。２個の
マルチバイブレータ回路の出力信号は論理およびスイッ
チング回路に接続されている。カウンタは入力パルスの
数をカウントし、所定の数がカウントされると、カウン
タは出力の２進状態を反転させるとともに信号を送信す
る感知器のプローブを変えさせる。送信機からの出力に
は、プローブ・キャパシタンスの関数として変化する接
続時間を有するパルスが含まれている。低レベル・パル
ス・セグメントは基準マルチバイブレークの周波数に対
応し、また高レベル・パルスはレベル・マルチバイブレ
ータの周波数の出力を表わす。出力信号が受信されると
、信号は１つが各プローブを表わす２つの時隔信号に分
離される。
セグメントの持続時間はマイクロプロセッサ用に作られ
たカウンタおよび測定のキャパシタンスすなわちタンク
内の物質のレベルを表わす入力によって使用される。そ
のような装置に伴う問題点としてタンクのサイズが知れ
られていなければならないのは、プローブとタンクとの
間にキャパシタンスが作られるからである。さらに、作
られる信号は基準信号と測定信号との間で交互し、その
間の時間遅延は装置の精度を下げるとともに装置の応答
速度を遅くする。
たカウンタおよび測定のキャパシタンスすなわちタンク
内の物質のレベルを表わす入力によって使用される。そ
のような装置に伴う問題点としてタンクのサイズが知れ
られていなければならないのは、プローブとタンクとの
間にキャパシタンスが作られるからである。さらに、作
られる信号は基準信号と測定信号との間で交互し、その
間の時間遅延は装置の精度を下げるとともに装置の応答
速度を遅くする。
先行技術はどれも、レベルおよび比誘電率、または任意
な形状の容器での補償されたレベル測定の情報を同時に
有する信号を正確に作らない。
な形状の容器での補償されたレベル測定の情報を同時に
有する信号を正確に作らない。
本発明は、中にある物質の量またはレベルを測定する容
器内に置く方法およびキャパシタンス・レベル・ゲージ
組立体、ならびに容器内の物質のｌまたはレベルを測定
する方法である。組立体は、第１端と第２端との間の物
質のレベルを測定する第１端および第２端を持つ感知装
置を含んでいる。
器内に置く方法およびキャパシタンス・レベル・ゲージ
組立体、ならびに容器内の物質のｌまたはレベルを測定
する方法である。組立体は、第１端と第２端との間の物
質のレベルを測定する第１端および第２端を持つ感知装
置を含んでいる。
感知装置は、レベルを表わす電気キャパシタンスを作る
少なくとも２個の平行導電性部材を含む第１端と第２端
との間にわたる測定キャパシタンス装置と、比誘電率を
表わす電気キャパシタンスを作る少なくとも２個の平行
導電性部材を含む第２端に接続される基準キャパシタン
ス装置とを備えている。制御装置はレベル・キャパシタ
ンスおよび基準キャパシタンスに応動して、レベルおよ
び比誘電率の両方を同時に表わすレベル信号を作る。
少なくとも２個の平行導電性部材を含む第１端と第２端
との間にわたる測定キャパシタンス装置と、比誘電率を
表わす電気キャパシタンスを作る少なくとも２個の平行
導電性部材を含む第２端に接続される基準キャパシタン
ス装置とを備えている。制御装置はレベル・キャパシタ
ンスおよび基準キャパシタンスに応動して、レベルおよ
び比誘電率の両方を同時に表わすレベル信号を作る。
この発明の利点は、その使用が所定の形状の容器を要求
しない点である。さらに、レベル信号はレベル・キャパ
シタンスおよび基準キャパシタンスを同時に示して、レ
ベルを正確に表わす。
しない点である。さらに、レベル信号はレベル・キャパ
シタンスおよび基準キャパシタンスを同時に示して、レ
ベルを正確に表わす。
本発明の他の利点は、付図に関する下記の詳細な説明に
より容易に認められると思う。
より容易に認められると思う。
容器内の物質の量またはレベルを測定するキャパシタン
ス・レベル・ゲージ組立体が第１図に全体として１０で
示されている。組立体１０は、比誘電率の変化を補償す
ることによって容器１２にある物質Ｉ４のレベルを測定
する。物質１４は、上下に比誘電率の変化がある境界面
１６が作られる限り、固体や液体のようなどんな材料に
よっても構成される。好適な実施例では、境界面１６は
燃料タンク１２の中で車の空気と燃料との間に作られる
。空気の比誘電率は一般に１．０であるが、燃料および
アルコールの比誘電率はそれより大である。
ス・レベル・ゲージ組立体が第１図に全体として１０で
示されている。組立体１０は、比誘電率の変化を補償す
ることによって容器１２にある物質Ｉ４のレベルを測定
する。物質１４は、上下に比誘電率の変化がある境界面
１６が作られる限り、固体や液体のようなどんな材料に
よっても構成される。好適な実施例では、境界面１６は
燃料タンク１２の中で車の空気と燃料との間に作られる
。空気の比誘電率は一般に１．０であるが、燃料および
アルコールの比誘電率はそれより大である。
組立体１０は、物質工４のレベルを測定する第１端２０
および第２端２２を持つ感知装置１８を含んでいる。感
知装置１８は、容器１２の中のレベルを表わす電気キャ
パシタンスを持つレベル・コンデンサＣ１を作る少なく
とも２個の平行導電性部材２６．２８を含む第１端２０
と第２端２２との間にわたる測定キャパシタンス装置２
４を備えている。感知装置１８は、比誘電率を表わす電
電気キャパシタンスを持つ基準コンデンサＣ２を作る少
なくとも２個の平行導電性部材２６．３２を含む第２端
２２に接続された基準キャパシタンス装置３０をも備え
ている。制御装置３４はレベル・コンデンサＣ１および
基準コンデンサＣ２に応動して、物質１４のレベルおよ
び比誘電率の両方を同時に表わすレベル信号を作る。制
御装置３４は、物質１４の比誘電率および物質１４の中
に没しているレベルの関数としてレベルを測定する。境
界面１６は測定キャパシタンス装置２４の第１端２０と
第２端２２との間に置かれており、この境界面１６はキ
ャパシタンスすなわちレベル信号を変えながら、測定キ
ャパシタンス装置２４に沿って縦方向に移動する。
および第２端２２を持つ感知装置１８を含んでいる。感
知装置１８は、容器１２の中のレベルを表わす電気キャ
パシタンスを持つレベル・コンデンサＣ１を作る少なく
とも２個の平行導電性部材２６．２８を含む第１端２０
と第２端２２との間にわたる測定キャパシタンス装置２
４を備えている。感知装置１８は、比誘電率を表わす電
電気キャパシタンスを持つ基準コンデンサＣ２を作る少
なくとも２個の平行導電性部材２６．３２を含む第２端
２２に接続された基準キャパシタンス装置３０をも備え
ている。制御装置３４はレベル・コンデンサＣ１および
基準コンデンサＣ２に応動して、物質１４のレベルおよ
び比誘電率の両方を同時に表わすレベル信号を作る。制
御装置３４は、物質１４の比誘電率および物質１４の中
に没しているレベルの関数としてレベルを測定する。境
界面１６は測定キャパシタンス装置２４の第１端２０と
第２端２２との間に置かれており、この境界面１６はキ
ャパシタンスすなわちレベル信号を変えながら、測定キ
ャパシタンス装置２４に沿って縦方向に移動する。
第１図〜第３図は感知装置１８の３つの実施例を示す。
一般に、感知装置１８の基準キャパシタンス装置３０は
、流体または物質１４の中に必ず没するように感知装置
１８の台すなわち下方端である第２端２２に置かれてい
る。測定キャパシタンス装置２４は、それがタンクまた
は容器１２の中にある流体１４の高さまたはレベルを感
知するように配列されている。従って、測定キャパシタ
ンス装置２４は、境界面１６が第１端と基準キャパシタ
ンス装置３０との間で測定キャパシタンス装置２４に沿
って移動する間、容器１２を一杯および空になるように
する距離にわたっている。
、流体または物質１４の中に必ず没するように感知装置
１８の台すなわち下方端である第２端２２に置かれてい
る。測定キャパシタンス装置２４は、それがタンクまた
は容器１２の中にある流体１４の高さまたはレベルを感
知するように配列されている。従って、測定キャパシタ
ンス装置２４は、境界面１６が第１端と基準キャパシタ
ンス装置３０との間で測定キャパシタンス装置２４に沿
って移動する間、容器１２を一杯および空になるように
する距離にわたっている。
第１図に示される通り、感知装置１８の第１実施例は、
感知装置１８の長さ方向にわたる２個の別々な感知コン
デンサＣ１，Ｃ２の交互する「プレート」を構成する多
重平行電線２６．２８．３２を含む。基準キャパシタン
ス装置３０は、感知装置１８の下方端すなわち第２端２
２で物質１４の下に埋没され、かつ台＆ｉ！！ｌ縁器３
６と中間絶縁器３８との間に多重平行型′ｆａ２８．３
２を含んでいる。測定キャパシタンス装置２４は物質１
４のレベルのあらゆる変化を取り入れる距離にわたり、
かつ中間絶縁器３８と天井絶縁器４０との間に多重平行
型′１ａ２６．２８を含む。絶縁器３６．３８．４０は
そこを通る支持ボスト４４を受けるように全体として円
形のリングまたはディスクである。支持ボスト４４は絶
縁リング３６．３８．４０をそれぞれの位置に保持する
。多重平行電線２６．２８．３２は支持ボスト４４の回
りにかつ絶縁器３６．３８．４０の中に、円周上に隔離
されている。平行電線２６．２８．３２は絶縁されてい
る。測定キャパシタンス装置２４および基準キャパシタ
ンス装置３０の交互電線は大地に接続されかつ残りの電
線は制御装置３４に接続されている。好適な実施例では
、４２本の平行電線が存在する。１２本の電線２８が接
地され、４本の電線２６が測定コンデンサＣ１のプレー
トを含んで接地され、さらに４本のＩＩ線３２は基準コ
ンデンサＣ２めプレートを含んで一緒に接続されるが、
これらの電線２６．２８．３２は制御装置３４に接続さ
れている。
感知装置１８の長さ方向にわたる２個の別々な感知コン
デンサＣ１，Ｃ２の交互する「プレート」を構成する多
重平行電線２６．２８．３２を含む。基準キャパシタン
ス装置３０は、感知装置１８の下方端すなわち第２端２
２で物質１４の下に埋没され、かつ台＆ｉ！！ｌ縁器３
６と中間絶縁器３８との間に多重平行型′ｆａ２８．３
２を含んでいる。測定キャパシタンス装置２４は物質１
４のレベルのあらゆる変化を取り入れる距離にわたり、
かつ中間絶縁器３８と天井絶縁器４０との間に多重平行
型′１ａ２６．２８を含む。絶縁器３６．３８．４０は
そこを通る支持ボスト４４を受けるように全体として円
形のリングまたはディスクである。支持ボスト４４は絶
縁リング３６．３８．４０をそれぞれの位置に保持する
。多重平行電線２６．２８．３２は支持ボスト４４の回
りにかつ絶縁器３６．３８．４０の中に、円周上に隔離
されている。平行電線２６．２８．３２は絶縁されてい
る。測定キャパシタンス装置２４および基準キャパシタ
ンス装置３０の交互電線は大地に接続されかつ残りの電
線は制御装置３４に接続されている。好適な実施例では
、４２本の平行電線が存在する。１２本の電線２８が接
地され、４本の電線２６が測定コンデンサＣ１のプレー
トを含んで接地され、さらに４本のＩＩ線３２は基準コ
ンデンサＣ２めプレートを含んで一緒に接続されるが、
これらの電線２６．２８．３２は制御装置３４に接続さ
れている。
第２図は、両コンデンサＣＩ、Ｃ２のプレートを作るた
めに２個または二重リードのらせん構造に巻かれた２個
の連続した隣接電線を含む感知装置工８の第２実施例を
示す。基準キャパシタンス装置３０またはセルは感知装
置１８の台すなわち第２端２２に置かれて、測定キャパ
シタンス装置２４と共に相互巻接地すなわち共通電極２
８′を共有する。らせん設計の利点は、巻線２６′２８
′、３２′のピッチを変えることによっであるタンク１
２の非直線容積−レベル関係を補償する能力にある。感
知装置１８は、上方端すなわち第１端２０で取り付けら
れた制御ハウジング４７と共に絶縁材料の全体として十
字架形すなわち十字交差形の支持４６を含んでいる。共
通すなわち接地電線２８′は支持４６の長さ方向にわた
るように巻かれており、第２電線３２′は基準コンデン
サＣ２を・作るように台すなわち第２端２２年巻かれ、
第３ｉ９Ｘ２６’は測定コンデンサＣＩを作るように台
と上方端との間に巻かれている。電線は絶縁されている
。
めに２個または二重リードのらせん構造に巻かれた２個
の連続した隣接電線を含む感知装置工８の第２実施例を
示す。基準キャパシタンス装置３０またはセルは感知装
置１８の台すなわち第２端２２に置かれて、測定キャパ
シタンス装置２４と共に相互巻接地すなわち共通電極２
８′を共有する。らせん設計の利点は、巻線２６′２８
′、３２′のピッチを変えることによっであるタンク１
２の非直線容積−レベル関係を補償する能力にある。感
知装置１８は、上方端すなわち第１端２０で取り付けら
れた制御ハウジング４７と共に絶縁材料の全体として十
字架形すなわち十字交差形の支持４６を含んでいる。共
通すなわち接地電線２８′は支持４６の長さ方向にわた
るように巻かれており、第２電線３２′は基準コンデン
サＣ２を・作るように台すなわち第２端２２年巻かれ、
第３ｉ９Ｘ２６’は測定コンデンサＣＩを作るように台
と上方端との間に巻かれている。電線は絶縁されている
。
感知装置１８の第３実施例が第３図に示されている。感
知装置１８は２個の外側平行な平接地プレート２８′と
、測定プレート２６“と、その間に置かれる基準プレー
ト３２“とを含んでいる。
知装置１８は２個の外側平行な平接地プレート２８′と
、測定プレート２６“と、その間に置かれる基準プレー
ト３２“とを含んでいる。
基準プレート３２＃は感知装置１８の第２端２２すなわ
ち台に置かれ、また測定プレート２６“はその上に置か
れるとともに基準プレート３２“から隔離されている。
ち台に置かれ、また測定プレート２６“はその上に置か
れるとともに基準プレート３２“から隔離されている。
制御装置３４は、感知装置１８の上方端すなわち第１端
２０で収納される（４７’）。プレートは、プレート２
６“、２８“３２“の外縁を支持するように感知装置１
８の長さ方向にわたる支持ハウジング４５に固定される
ことがある。ハウジング４５は絶縁されていて、プレー
ト２６“、２８” ３２“と制御装置３４との間にわ
たっている電線を含むことがある。
２０で収納される（４７’）。プレートは、プレート２
６“、２８“３２“の外縁を支持するように感知装置１
８の長さ方向にわたる支持ハウジング４５に固定される
ことがある。ハウジング４５は絶縁されていて、プレー
ト２６“、２８” ３２“と制御装置３４との間にわ
たっている電線を含むことがある。
３つの実施例の内の１つの設計を利用することによって
、共通の設計特徴が開発されてきた。支持構造物は流体
を自由に出させなければならない。
、共通の設計特徴が開発されてきた。支持構造物は流体
を自由に出させなければならない。
電線やプレートの下に捕捉された液体は明らかに誤った
読みを与えるであろう。電線やプレートの支持は感知コ
ンデンサＣＩ、Ｃ２およびそれらのリードの寄生容量を
最小にするように設計しなければならないので、ゲージ
１０は電線電極を囲む媒体の比誘電率の変化に一段と敏
感である。したがって、感知電線またはプレート２６．
２８．３２と同じように空気や流体の中に自由に吊され
る必要がある。ガソホール内に埋没される感知器支持構
造物は、ナイロンのような水を吸収する材料で作ること
ができない。水の比誘電率はガソリンのそれのほぼ４０
倍であるので、燃料からプラスチックによって吸収され
る小量の水でさえ、キャパシタンスの読みに大きく影響
した。高密度ポリエチレンおよびポリプロピレンのよう
な非吸湿性プラスチックが一段と適している。
読みを与えるであろう。電線やプレートの支持は感知コ
ンデンサＣＩ、Ｃ２およびそれらのリードの寄生容量を
最小にするように設計しなければならないので、ゲージ
１０は電線電極を囲む媒体の比誘電率の変化に一段と敏
感である。したがって、感知電線またはプレート２６．
２８．３２と同じように空気や流体の中に自由に吊され
る必要がある。ガソホール内に埋没される感知器支持構
造物は、ナイロンのような水を吸収する材料で作ること
ができない。水の比誘電率はガソリンのそれのほぼ４０
倍であるので、燃料からプラスチックによって吸収され
る小量の水でさえ、キャパシタンスの読みに大きく影響
した。高密度ポリエチレンおよびポリプロピレンのよう
な非吸湿性プラスチックが一段と適している。
コンデンサ電極２６．２８．３２として使用される電線
またはプレートは、水を有するガソホールのような不完
全な誘電体を通る電気伝導を防止するように絶縁されな
ければならない。ポリエステル−イミドおよびエポキシ
−フェノール樹脂被覆は、いろいろなガソホール混合物
に対する所要の長期耐溶剤性を与える。最小量の流体の
中に基準キャパシタンス装置３０を完全に埋没させるた
めに、基準キャパシタンス装置３０は構造的に小さく、
すなわち少な（とも短くなければならず、しかもタンク
１２の中の燃料の確実な比誘電率の読みを与える有効な
キャパシタンスを得なければならない。キャパシタンス
装置２４．３０から制御装置３４までのリードの長さは
、寄生キャパシタンスを最小にするように、短くかつ直
接に保たなければならない。第３実施例における平行プ
レート２６．２８．３２はアルミニウム、鋼、黄銅、銅
などのような事実上どんな導電性材料でも作ることがで
き、また電線と同様な絶縁媒体で被覆することができる
。
またはプレートは、水を有するガソホールのような不完
全な誘電体を通る電気伝導を防止するように絶縁されな
ければならない。ポリエステル−イミドおよびエポキシ
−フェノール樹脂被覆は、いろいろなガソホール混合物
に対する所要の長期耐溶剤性を与える。最小量の流体の
中に基準キャパシタンス装置３０を完全に埋没させるた
めに、基準キャパシタンス装置３０は構造的に小さく、
すなわち少な（とも短くなければならず、しかもタンク
１２の中の燃料の確実な比誘電率の読みを与える有効な
キャパシタンスを得なければならない。キャパシタンス
装置２４．３０から制御装置３４までのリードの長さは
、寄生キャパシタンスを最小にするように、短くかつ直
接に保たなければならない。第３実施例における平行プ
レート２６．２８．３２はアルミニウム、鋼、黄銅、銅
などのような事実上どんな導電性材料でも作ることがで
き、また電線と同様な絶縁媒体で被覆することができる
。
制御装置３４は測定キャパシタンス装置２４および基準
キャパシタンス装置３０に応動して、レベルおよび比誘
電率をそれぞれ測定する。制御装置３４は２個のタイム
・ベース発生器４８．５０を含んでいる。ＲＣまたはＬ
Ｃ構造において各コンデンサＣ１，Ｃ２により作られる
周期が測定され、またその結果の値は適当な定数を乗じ
られて修正された流体レベルを生じる。言うまでもなく
、制御装置３４にはいくつかの方法が使用されるが、本
発明はそれに制限されない。
キャパシタンス装置３０に応動して、レベルおよび比誘
電率をそれぞれ測定する。制御装置３４は２個のタイム
・ベース発生器４８．５０を含んでいる。ＲＣまたはＬ
Ｃ構造において各コンデンサＣ１，Ｃ２により作られる
周期が測定され、またその結果の値は適当な定数を乗じ
られて修正された流体レベルを生じる。言うまでもなく
、制御装置３４にはいくつかの方法が使用されるが、本
発明はそれに制限されない。
第４図に示されるような好適な実施例では、制御装置３
４はキャパシタンスを表わすタイミング成分ｔ１を有す
る基準信号を作るために基準キャパシタンス装置３０に
接続される基準タイミング装置４８を含む。基準タイミ
ング装置４８は、基準コンデンサＣ２のキャパシタンス
を表わす周波数を持つ基準信号を作るための非安定マル
チバイブレークを含む。基準タイミング装置４日は、基
準信号のＲＣ時定数ｔ１を作るために基準コンデンサＣ
２と共に働く基準抵抗装置５２を含む。
４はキャパシタンスを表わすタイミング成分ｔ１を有す
る基準信号を作るために基準キャパシタンス装置３０に
接続される基準タイミング装置４８を含む。基準タイミ
ング装置４８は、基準コンデンサＣ２のキャパシタンス
を表わす周波数を持つ基準信号を作るための非安定マル
チバイブレークを含む。基準タイミング装置４日は、基
準信号のＲＣ時定数ｔ１を作るために基準コンデンサＣ
２と共に働く基準抵抗装置５２を含む。
制御装置３４は、キャパシタンスを表わすタイミング成
分ｔ２を持つレベル信号を作るために測定キャパシタン
ス装置２４に接続されるレベル・タイミング装置５０を
含む。レベル・タイミング装置５０は基準信号を受信す
るが、この場合レベル信号はレベル・コンデンサＣ１お
よび基準コンデンサＣ２の各キャパシタンスをそれぞれ
表わす２つのタイミング成分ｔｌ、ｔ２を含む。レベル
・タイミング装置５０は、レベル・キャパシタンスを表
わすパルス幅ｔ１および基準キャパシタンスを表わす周
波数を有するレベル信号を作るために単安定マルチバイ
ブレークを含む。レベル・タイミング装置５０は、レベ
ル信号のＲＣ時定数ｔ２を作るためにレベル・コンデン
サＣＩと共に働くレベル抵抗装置５４を含む。
分ｔ２を持つレベル信号を作るために測定キャパシタン
ス装置２４に接続されるレベル・タイミング装置５０を
含む。レベル・タイミング装置５０は基準信号を受信す
るが、この場合レベル信号はレベル・コンデンサＣ１お
よび基準コンデンサＣ２の各キャパシタンスをそれぞれ
表わす２つのタイミング成分ｔｌ、ｔ２を含む。レベル
・タイミング装置５０は、レベル・キャパシタンスを表
わすパルス幅ｔ１および基準キャパシタンスを表わす周
波数を有するレベル信号を作るために単安定マルチバイ
ブレークを含む。レベル・タイミング装置５０は、レベ
ル信号のＲＣ時定数ｔ２を作るためにレベル・コンデン
サＣＩと共に働くレベル抵抗装置５４を含む。
非安定マルチバイブレークすなわち自由運転発振器であ
る基準タイミング装置４８は、基準キャパシタンス装置
３０または基準コンデンサｃ２の値によって定められる
周波数ｔ２を有する。非安定マルチバイブレータの出力
はレベル・タイミング装置５０すなわち単安定マルチバ
イブレークをトリガするが、この場合出力パルス幅ｔ１
はレベル感知コンデンサＣ１または測定キャパシタンス
父方２４によって定められる。測定キャパシタンス装置
２４および基準キャパシタンス装置３ｏと、基準抵抗装
置５２ならびにレベル抵抗装置５４との組合せは、それ
ぞれ、周波数ｔ２およびパルス幅ｔ１を作るＲＣ時定数
を含む。基準コンデンサＣ２とレベル・コンデンサＣ１
との比は調節可能であり、与えられたタンクの形状の関
数であるかもしれない。実験によって、Ｃ２と０１の容
量比が１；５〜１：１０であることが示された。
る基準タイミング装置４８は、基準キャパシタンス装置
３０または基準コンデンサｃ２の値によって定められる
周波数ｔ２を有する。非安定マルチバイブレータの出力
はレベル・タイミング装置５０すなわち単安定マルチバ
イブレークをトリガするが、この場合出力パルス幅ｔ１
はレベル感知コンデンサＣ１または測定キャパシタンス
父方２４によって定められる。測定キャパシタンス装置
２４および基準キャパシタンス装置３ｏと、基準抵抗装
置５２ならびにレベル抵抗装置５４との組合せは、それ
ぞれ、周波数ｔ２およびパルス幅ｔ１を作るＲＣ時定数
を含む。基準コンデンサＣ２とレベル・コンデンサＣ１
との比は調節可能であり、与えられたタンクの形状の関
数であるかもしれない。実験によって、Ｃ２と０１の容
量比が１；５〜１：１０であることが示された。
流体レベル値は出力デユーティ・サイクル（ｔ １／ｌ
２）の関数である。出力電圧は、入力パルスのピーク
・ピーク電圧を乗じられたｔｌとｔ２との比に比例する
時間平均電圧である。比誘電率に関する項は方程式から
消去されて、適当な比例定数が適用されるとにきに装置
自体に補償させる。
２）の関数である。出力電圧は、入力パルスのピーク
・ピーク電圧を乗じられたｔｌとｔ２との比に比例する
時間平均電圧である。比誘電率に関する項は方程式から
消去されて、適当な比例定数が適用されるとにきに装置
自体に補償させる。
制御装置３４はさらに、メーター装置６０に接続される
電圧ホロワおよび低域フィルタ装置６２を含む。メータ
装置６０はレベル信号を受信して、比誘電率の変化を補
償される容器内の物質１４の実際のレベルすなわち容積
の視覚出力を作る。メータ装置６０は、物質の容積を測
定する乗因数を含むことがある。
電圧ホロワおよび低域フィルタ装置６２を含む。メータ
装置６０はレベル信号を受信して、比誘電率の変化を補
償される容器内の物質１４の実際のレベルすなわち容積
の視覚出力を作る。メータ装置６０は、物質の容積を測
定する乗因数を含むことがある。
別法として、制御装置３４は整流済の信号を作るレベル
信号を受信しかつ整流する整流装置を含むことがある。
信号を受信しかつ整流する整流装置を含むことがある。
フィルタ装置は、フィルタされた信号を受信しかつフィ
ルタしてフィルタ済の信号を作る。メータ装置はフィル
タ済の信号を受信して、フィルタ信号の大きさを視覚表
示する。メータ装置は、フィルタ済の信号の大きさに直
接応動するアナログ・メータであるかもしれない。制御
装置３４は別に、レベル信号を受信して、レベル信号の
周波数によって比誘電率を測定しかつレベル信号によっ
てレベルを測定するディジタル監視装置を含むことがあ
る。
ルタしてフィルタ済の信号を作る。メータ装置はフィル
タ済の信号を受信して、フィルタ信号の大きさを視覚表
示する。メータ装置は、フィルタ済の信号の大きさに直
接応動するアナログ・メータであるかもしれない。制御
装置３４は別に、レベル信号を受信して、レベル信号の
周波数によって比誘電率を測定しかつレベル信号によっ
てレベルを測定するディジタル監視装置を含むことがあ
る。
制御装置３４は、不連続な論理を有したり、レベル・タ
イミング装置５０の出力を受信するマイクロプロセッサ
を直接有したりする監視装置を含むこともある。繰返率
または周波数出力パルスは比誘電率修正パラメータを生
じるが、デユーティ・サイクル測定と第１パラメータの
影響との和は流体高さの関数であろう。直接ディジタル
処理によって、２つのタイミング関数は全く独立するこ
とができる。
イミング装置５０の出力を受信するマイクロプロセッサ
を直接有したりする監視装置を含むこともある。繰返率
または周波数出力パルスは比誘電率修正パラメータを生
じるが、デユーティ・サイクル測定と第１パラメータの
影響との和は流体高さの関数であろう。直接ディジタル
処理によって、２つのタイミング関数は全く独立するこ
とができる。
本発明は容器内の物質１４の量すなわちレベルを測定す
る方法をも含む。その方法は、比誘電率を表わす第１キ
ャパシタンスを感知する段階と、比誘電率を表わす第２
キャパシタンスを感知する段階とを含む。第１キャパシ
タンスおよび第２キャパシタンスの内の１つを表わす周
波数と、第１および第２キャパシタンスの他を表わすパ
ルス幅とを有するレベル信号が作られる。さらに詳しく
述べれば、基準信号は比誘電率を表わす周波数を持つ。
る方法をも含む。その方法は、比誘電率を表わす第１キ
ャパシタンスを感知する段階と、比誘電率を表わす第２
キャパシタンスを感知する段階とを含む。第１キャパシ
タンスおよび第２キャパシタンスの内の１つを表わす周
波数と、第１および第２キャパシタンスの他を表わすパ
ルス幅とを有するレベル信号が作られる。さらに詳しく
述べれば、基準信号は比誘電率を表わす周波数を持つ。
レベルを表わすパルス幅と比誘電率を表わす周波数とを
持つレベル信号を作ることを含むレベル信号が作られる
。
持つレベル信号を作ることを含むレベル信号が作られる
。
本発明は例示的な方法で開示されたが、言うまでもなく
使用された用語は制限ではなく説明の語の本質となるよ
うにされている。
使用された用語は制限ではなく説明の語の本質となるよ
うにされている。
明らかに、本発明の多くの変形および変化は上記の教え
に照らして可能である。したがって言うまでもなく、参
照数字が単に便宜のためのものであってどんな方法でも
制限すべきではない前記の特許請求の範囲内で、本発明
は明白に開示された以外の方法で実施することができる
。
に照らして可能である。したがって言うまでもなく、参
照数字が単に便宜のためのものであってどんな方法でも
制限すべきではない前記の特許請求の範囲内で、本発明
は明白に開示された以外の方法で実施することができる
。
第１図は感知装置の第１実施例の斜視図、第２図は感知
装置の第２実施例の斜視図、第３図は感知装置の第３実
施例の斜視図、第４図は本発明の概略図である。 １８・・・・・・感知装置；２２・・・・・・第２端；
２４・・・・・・測定キャパシタンス装置；３０・・・
・・・基準キャパシタンス装置；３４・・・・・・制御
装置。 手 杭 補 正 書 （方式） １、事件の表示 平成２年特許願第７００７号 ２、発明の名称 容量性液体感知器 ３、補正をする者 事件との関係 出 願 人 氏 名 ビータ− エイ ホクスタイン ４、代 理 人 ５、補正命令の日付 自 発 ６、補正の対象 明 細 書 ７、補正の内容 「 手 続 補 正 書
装置の第２実施例の斜視図、第３図は感知装置の第３実
施例の斜視図、第４図は本発明の概略図である。 １８・・・・・・感知装置；２２・・・・・・第２端；
２４・・・・・・測定キャパシタンス装置；３０・・・
・・・基準キャパシタンス装置；３４・・・・・・制御
装置。 手 杭 補 正 書 （方式） １、事件の表示 平成２年特許願第７００７号 ２、発明の名称 容量性液体感知器 ３、補正をする者 事件との関係 出 願 人 氏 名 ビータ− エイ ホクスタイン ４、代 理 人 ５、補正命令の日付 自 発 ６、補正の対象 明 細 書 ７、補正の内容 「 手 続 補 正 書
Claims (2)
- （１）中にある物質の量すなわちレベルを測定するため
に容器内に置かれている容量性レベル・ゲージ組立体で
あって、第１端と第２端との間の物質のレベルを測定す
る前記第１端および第２端（２２）を持つ感知装置（１
８）と、レベルを表わす電気キャパシタンスを作るため
に少なくとも２個の平行導電性部材を含む前記第１端と
第２端との間にわたる測定キャパシタンス装置（２４）
を含む前記感知装置と、比誘電率を表わす電気キャパシ
タンスを作るために少なくとも２個の平行導電性部材を
含む前記第２端（２２）に接続された基準キャパシタン
ス装置（３０）とを含み、レベルおよび比誘電率の両方
を同時に表わすレベル信号を作るために前記レベル・キ
ャパシタンスおよび前記基準キャパシタンスに応動する
制御装置（３４）を有することを特徴とする前記組立体
。 - （２）容器内の物質の量すなわちレベルを測定する方法
であって、レベルを表わす第１キャパシタンスを感知す
る段階と、比誘電率を表わす第２キャパシタンスを感知
する段階と、第１および第２キャパシタンスの内の１つ
を表わす周波数と第１および第２キャパシタンスの他を
表わすパルス幅とを持つレベル信号を作る段階とを含む
ことを特徴とする前記方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US297113 | 1989-01-13 | ||
| US07/297,113 US4947689A (en) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | Capacitive liquid sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02264829A true JPH02264829A (ja) | 1990-10-29 |
| JPH0674994B2 JPH0674994B2 (ja) | 1994-09-21 |
Family
ID=23144912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007007A Expired - Lifetime JPH0674994B2 (ja) | 1989-01-13 | 1990-01-16 | 容量性液体感知器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4947689A (ja) |
| EP (1) | EP0378304A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0674994B2 (ja) |
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