JPH0233084B2 - YOSEKIKEI - Google Patents

YOSEKIKEI

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JPH0233084B2
JPH0233084B2 JP3915283A JP3915283A JPH0233084B2 JP H0233084 B2 JPH0233084 B2 JP H0233084B2 JP 3915283 A JP3915283 A JP 3915283A JP 3915283 A JP3915283 A JP 3915283A JP H0233084 B2 JPH0233084 B2 JP H0233084B2
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gas
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F17/00Methods or apparatus for determining the capacity of containers or cavities, or the volume of solid bodies

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、気体の容積変化と圧力変化との間の
関係を利用して、気体が充たされている空間の容
積を測定する装置に関る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for measuring the volume of a space filled with gas by utilizing the relationship between the change in volume of the gas and the change in pressure.

複雑な形状をした容器の容積を測定する一つの
方法として、従来からいわゆるボイル−シヤール
の法則に基づく測定法が知られている。これはピ
ストンなどにより既知の体積の気体を被測定容器
内に圧入したときに生ずる圧力増加分から容積を
求めるものであるが、その際、容器内の気体の静
圧等を別途に知る必要がある。また等温変化を前
提としているので、気体を圧入してから容器内が
熱的平衡状態になるまで圧力増加分の測定を待た
ねばならず、測定に時間がかかるという欠点もあ
る。また、容器に外部に通ずるベント孔等による
漏れがある場合には適用できない。
As one method for measuring the volume of a container having a complicated shape, a measurement method based on the so-called Boyle-Schard law has been known. This method calculates the volume from the pressure increase that occurs when a known volume of gas is injected into the container to be measured using a piston, etc., but in this case, it is necessary to separately know the static pressure of the gas inside the container. . Furthermore, since it is based on isothermal change, it is necessary to wait until the inside of the container is in a thermal equilibrium state to measure the pressure increase after pressurizing the gas, which also has the disadvantage that it takes time to measure. Furthermore, it cannot be applied if the container has a leakage from a vent hole etc. that leads to the outside.

本発明もまた、ボイル−シヤールの法則を利用
した容積測定ではあるが、被測定容器のほかに容
積既知の基準容器を用意し、これらに交番的な体
積変化を与えるという新しい方法により、前記の
ような従来方法の欠点や制約をとり除くものであ
る。すなわち本発明の目的の第一は、容器内の気
体の種類やその静圧、温度等に影響されない容積
測定法を提供することである。第二は、交番的体
積変化による断熱変化を利用することにより、測
定の迅速化を計ることである。第三は、被測定容
器が外部に通ずるベント孔等を有し完全には密閉
されてはいない状態においても、その容積測定を
可能ならしめることである。
Although the present invention also measures volume using the Boyle-Schard law, it uses a new method in which a reference container with a known volume is prepared in addition to the container to be measured, and alternating volume changes are applied to these containers. This eliminates the drawbacks and limitations of conventional methods. That is, the first object of the present invention is to provide a volume measurement method that is not affected by the type of gas in the container, its static pressure, temperature, etc. The second is to speed up the measurement by utilizing adiabatic changes due to alternating volume changes. Thirdly, the volume of the container to be measured can be measured even in a state where the container to be measured has a vent hole or the like that communicates with the outside and is not completely sealed.

第1図の本発明の実施例において、2は被測定
容器であり、1は既知の基準容積V1を有する基
準容器であり、4は両者の隔壁である。2の底部
には燃料等の液体3がたまつており、その上部の
空間の容積V2がこの場合の被測定容積である。
液体3の容積V3が変化するとV2が変化するが、
V2+V3は容器2の全容積であり、これは一定で
あるから、空間の容積V2を知れば、液体の体積
V3をも知ることができる。
In the embodiment of the invention shown in FIG. 1, 2 is a container to be measured, 1 is a reference container with a known reference volume V 1 and 4 is a partition between the two. A liquid 3 such as fuel is collected at the bottom of the liquid 3, and the volume V 2 of the space above the liquid 3 is the volume to be measured in this case.
When the volume V 3 of liquid 3 changes, V 2 changes, but
V 2 + V 3 is the total volume of container 2, which is constant, so if you know the volume of space V 2 , you can calculate the volume of liquid.
You can also learn about V 3 .

5および6は、それぞれ容器1および2に設け
られた小さなベント孔であつて、これによつて容
器1と2の内部の静圧は相等しくPとなり、この
場合それは大気圧に等しくなつている。7と8は
それぞれ容器1と2に付けられたベローズであ
る。18はモータとカム機構からなる駆動装置
で、レバー19を介してベローズ7,8に振動変
位を与え、これによつて容積V1、V2に対して交
番的な+ΔV1、−ΔV2なる微小体積変化を与える。
その結果、容器1および2内の圧力にそれぞれ−
ΔP1、+ΔP2なる交番的圧力変化を生ずる。ここ
で体積変化の比ΔV2/ΔV1は、レバー19のレバ
ー比l2/l1およびベローズ8,7の有効断面積の
比S2/S1のみによつて定まり、既知の一定値であ
る。
5 and 6 are small vent holes provided in containers 1 and 2, respectively, so that the static pressure inside containers 1 and 2 is equal to P, which in this case is equal to atmospheric pressure. . 7 and 8 are bellows attached to containers 1 and 2, respectively. Reference numeral 18 denotes a drive device consisting of a motor and a cam mechanism, which applies vibrational displacement to the bellows 7 and 8 via a lever 19, thereby creating alternating +ΔV 1 and -ΔV 2 with respect to volumes V 1 and V 2 . Gives minute volume changes.
As a result, the pressure inside containers 1 and 2 is -
Alternating pressure changes of ΔP 1 and +ΔP 2 are generated. Here, the volume change ratio ΔV 2 /ΔV 1 is determined only by the lever ratio l 2 /l 1 of the lever 19 and the effective cross-sectional area ratio S 2 /S 1 of the bellows 8, 7, and is a known constant value. be.

いま上記の体積変化ΔV1、ΔV2として、周波数
がで振幅がそれぞれv1、v2の正弦波 ΔV1=v1sin2πt (1) ΔV2=v2sin2πt (2) (tは時間) を与えると容器内の圧力変化ΔP1、ΔP2も同じ周
波数の正弦波となるが、それらを ΔP1=p1sin2πt (3) ΔP2=p2sin2πt (4) と表わす。上式においてP1、P2は圧力変化の振
幅である。
Now, assuming the above volume changes ΔV 1 and ΔV 2 , we can create sinusoidal waves with frequency and amplitude v 1 and v 2 , respectively: ΔV 1 = v 1 sin2πt (1) ΔV 2 = v 2 sin2πt (2) (t is time) When given, the pressure changes ΔP 1 and ΔP 2 in the container also become sinusoidal waves of the same frequency, and they are expressed as ΔP 1 = p 1 sin2πt (3) ΔP 2 = p 2 sin2πt (4). In the above equation, P 1 and P 2 are the amplitudes of pressure changes.

ここで、体積変化の周波数は十分大きく、容
器内の気体は断熱変化をするものとする。またベ
ント孔5および6は十分小さく、周波数におい
ては気体の出入りはほとんどないものとする。以
上の条件の下では、気体の定圧比熱と定容比熱の
比をγ(ガンマ)とすると ΔP1/P=γΔV1/V1 (5) ΔP2/P=γΔV2/V2 (6) であるから p1=γv1P/V1 (7) p2=γv2P/V2 (8) となる。したがつて p1/p2=(v1/v2)(V2/V1) (9) あるいは V2=V1(v2/v1)(p1/p2) (10) となるが、基準容積V1と容積変化の振幅比v2
v1は既知であるから、圧力変化の振幅比p1/p2
測定すれば、被測定容積V2を知ることができる。
Here, it is assumed that the frequency of the volume change is sufficiently large and the gas inside the container undergoes an adiabatic change. It is also assumed that the vent holes 5 and 6 are sufficiently small so that there is almost no gas entering or exiting at the frequency. Under the above conditions, if the ratio of the constant pressure specific heat and constant volume specific heat of the gas is γ (gamma), then ΔP 1 /P=γΔV 1 /V 1 (5) ΔP 2 /P=γΔV 2 /V 2 (6) Therefore, p 1 = γv 1 P/V 1 (7) p 2 = γv 2 P/V 2 (8). Therefore, p 1 /p 2 = (v 1 /v 2 )(V 2 /V 1 ) (9) or V 2 =V 1 (v 2 /v 1 )(p 1 /p 2 ) (10). However, the amplitude ratio of the reference volume V 1 and the volume change v 2 /
Since v 1 is known, the volume to be measured V 2 can be found by measuring the amplitude ratio p 1 /p 2 of the pressure change.

実際の装置においては、圧力変化ΔP1、ΔP2
それぞれ導管9,10によつて音響用マイクロホ
ンのごとき圧力変換器11および12に導かれて
検出され、電気信号に変換される(導管9,10
の容積はそれぞれ容積V1、V2に含まれる)。これ
らの電気信号は増幅器13および14によつて増
幅され、整流器15および16によつて整流平滑
されて直流信号E1およびE2となる。E1,E2はそ
れぞれ圧力変化の振幅p1,p2に比例しているか
ら、これらの直流電圧を割算器17の入力として
両者の比をとると、その出力E1/E2はp1/p2に比
例した大きさとなり、これより被測定容積V2
知ることができる。
In the actual device, the pressure changes ΔP 1 and ΔP 2 are guided through conduits 9 and 10 to pressure transducers 11 and 12, such as acoustic microphones, where they are detected and converted into electrical signals (conduits 9 and 10). 10
are included in the volumes V 1 and V 2 respectively). These electrical signals are amplified by amplifiers 13 and 14, rectified and smoothed by rectifiers 15 and 16, and become DC signals E 1 and E 2 . Since E 1 and E 2 are proportional to the amplitudes p 1 and p 2 of the pressure change, respectively, when these DC voltages are input to the divider 17 and the ratio of both is taken, the output E 1 /E 2 is The size is proportional to p 1 /p 2 , and from this the volume to be measured V 2 can be determined.

なお、ここでは体積変化ΔV1、ΔV2は正弦波で
あるとして説明したが、(5)、(6)式の関係はΔV1
ΔV2がいかなる波形の微小体積変化であつても成
り立つものでるから、一般にはΔV1、ΔV2は矩形
波等の任意の周期信号であつてもよく、さらには
直流分を含まない不規則信号であつてもよい。こ
れらの場合には整流器出力E1、E2はそれぞれ圧
力変化の絶対値の平均|1|、|2|に比例
し、また、振幅p1、p2も上記の|1|、|2
|も、ともに圧力変化の大きさを表わすパラメー
タであるから、本発明は圧力変化ΔP1、ΔP2の大
きさの比から被測定容積V2を求めるものである
ということができる。
Although the volume changes ΔV 1 and ΔV 2 have been described here as sinusoidal waves, the relationship between equations (5) and (6) is ΔV 1 ,
Since ΔV 2 holds true regardless of the minute volume change of any waveform, ΔV 1 and ΔV 2 can generally be arbitrary periodic signals such as rectangular waves, or even irregular signals that do not include a DC component. It may be. In these cases, the rectifier outputs E 1 and E 2 are proportional to the average absolute value of the pressure change | 1 |, | 2 |, respectively, and the amplitudes p 1 and p 2 are also proportional to the above | 1 |, | 2
Since | are both parameters representing the magnitude of the pressure change, it can be said that the present invention determines the volume to be measured V 2 from the ratio of the magnitudes of the pressure changes ΔP 1 and ΔP 2 .

以上においては、体積変化の周波数は、単に
その周波数においてはベント孔5,6を通して気
体の出入りがほとんどない程度としたが、この点
を定量的に説明すると以下のようになる。
In the above description, the frequency of volume change was simply assumed to be such that there is almost no gas entering or exiting through the vent holes 5 and 6, but this point can be explained quantitatively as follows.

基準容器1の容積V1はベント孔5の抵抗と組
合されて一次遅れ系を構成するが、その時定数
T1は T1=R1V1/γP (11) となる。ここでR1はベント孔5の流れ抵抗(体
積流量/差圧)であつて、たとえばベント孔が半
径r、長さLの毛細管とみなせる場合には、その
流れ抵抗Rはポアスイユの式により R=8μL/πr4 (12) と表わされる。ただしμは気体の粘性係数、πは
円周率である。同様に被測定容積V2とベント孔
6の抵抗R2によつて構成される一次遅れ系の時
定数T2は T2=R2V2/γP (13) となる。前記の体積変化の周期はこれらの時定数
と比較して決定されなくてはならない。すなわち
体積変化の周波数はカツトオフ周波数1/
2πT1、1/2πT2のいずれに対しても十分大きく
なくてはならず、これがの下限を決定する。た
とえば容積20リツトルの容器内に1気圧の空気が
あり、この容器にL=1cm、r=1mmの毛細管の
ベント孔が付けられている場合には、この容器の
カツトオフ周波数は約2.5Hzである。したがつて、
この場合を10Hz程度以上に設定すれば十分とい
える。
The volume V 1 of the reference container 1 is combined with the resistance of the vent hole 5 to form a first-order lag system, and its time constant
T 1 becomes T 1 =R 1 V 1 /γP (11). Here, R 1 is the flow resistance (volume flow rate/differential pressure) of the vent hole 5. For example, if the vent hole can be regarded as a capillary tube with radius r and length L, the flow resistance R is calculated by Poiseuil's formula as R =8μL/πr 4 (12) However, μ is the viscosity coefficient of the gas, and π is the constant of pi. Similarly, the time constant T 2 of the first-order lag system constituted by the volume to be measured V 2 and the resistance R 2 of the vent hole 6 is T 2 =R 2 V 2 /γP (13). The period of said volume change must be determined by comparison with these time constants. In other words, the frequency of volume change is the cutoff frequency 1/
Both 2πT 1 and 1/2πT 2 must be sufficiently large, and this determines the lower limit. For example, if there is air at 1 atm in a container with a volume of 20 liters, and this container is equipped with a capillary vent hole of L = 1 cm and r = 1 mm, the cutoff frequency of this container is approximately 2.5 Hz. . Therefore,
In this case, it is sufficient to set the frequency to about 10Hz or higher.

一方の上限は、容器内の気体の圧力が空間的
に一様に変化しなければならないということから
決定される。いいかえれば、その気体における周
波数の音の波長が容器1および2の大きさにく
らべて十分に長くなければならない。結局、体積
変化の周波数は、容器のカツトオフ周波数にく
らべて十分大きく、かつ容器内の圧力変化が空間
的に一様とみなせるように設定しなければならな
い。なお、容器内の気体が断熱変化をするとみな
しうるような周波数についても下限が存在する
が、この値は通常は上記の容器のカツトオフ周波
数よりも小さい。しかし後述するように、容器が
完全に密閉されその時定数が無限大とみなせるよ
うな場合には、この断熱変化の条件が体積変化の
周波数の下限となる。
One upper limit is determined from the fact that the pressure of the gas within the container must vary spatially uniformly. In other words, the wavelength of the sound frequency in the gas must be sufficiently long compared to the sizes of containers 1 and 2. Ultimately, the frequency of volume change must be set to be sufficiently large compared to the cut-off frequency of the container, and so that the pressure change within the container can be considered spatially uniform. Note that there is also a lower limit for the frequency at which the gas in the container can be considered to undergo an adiabatic change, but this value is usually smaller than the cut-off frequency of the container. However, as will be described later, if the container is completely sealed and its time constant can be regarded as infinite, the condition for this adiabatic change becomes the lower limit of the frequency of the volume change.

以上の説明から明らかなように、本発明におい
ては容器内の静圧Pや体積変化の振幅v1、v2を知
る必要はない。また気体の温度も知る必要がな
い。さらに容器1と2において内部の気体の温度
が異なつていてもさしつかえない。比熱比γは、
空気を含め多くの気体についてほぼ1.4であり、
容器1と2において気体の組成に若干の違いがあ
つても、通常は重大な障害とはならない。また、
もし容器1と2における気体の組成の違いが比熱
比γの違いとなつて現れたとしても、気体の組成
がそれぞれの容器について一定であるならば、γ
の違いも一定であり、(10)式に基づいて求められた
V2の値にある一定の係数を乗ずるだけで真の容
積値が求められる。しかしながら、容器1と2で
気体の組成に違いがある場合には、つぎに説明す
る第二実施例のように、これら気体組成の違いを
積極的に均一化するような方策をとる方が有利で
ある。
As is clear from the above description, in the present invention, it is not necessary to know the static pressure P in the container or the amplitudes v 1 and v 2 of the volume change. There is also no need to know the temperature of the gas. Furthermore, the temperatures of the gases inside the containers 1 and 2 may be different. The specific heat ratio γ is
It is approximately 1.4 for many gases including air,
Slight differences in the composition of the gases in containers 1 and 2 do not normally pose a significant problem. Also,
Even if the difference in gas composition in containers 1 and 2 manifests as a difference in specific heat ratio γ, if the gas composition is constant for each container, γ
The difference in is also constant, and is calculated based on equation (10).
The true volume value can be found simply by multiplying the value of V 2 by a certain coefficient. However, if there is a difference in gas composition between containers 1 and 2, it is more advantageous to take measures to actively equalize these differences in gas composition, as in the second embodiment described below. It is.

第1図の装置の一つ欠点は、圧力変換器11か
ら整流器15に至る信号経路のゲインと圧力変換
器12から整流器16に至る信号経路のゲインと
が相対的に変化すると、それが直接に誤差となつ
て現れることであり、第2図の装置はこの点を改
良したものである。
One drawback of the device shown in FIG. 1 is that if the gain of the signal path from pressure transducer 11 to rectifier 15 and the gain of the signal path from pressure transducer 12 to rectifier 16 change relative to each other, the This appears as an error, and the device shown in FIG. 2 is an improvement on this point.

第2図において、33と34は隔壁4に設けら
れたスピーカのごとき駆動装置で、発振器31お
よび増幅器32によつてコイル部33を駆動する
と、コーン部34がピストン運動をして、容積
V1、V2に対して差動的に、大きさの等しい体積
変化+ΔV、−ΔVを与える。すなわちこの場合は
ΔV1=ΔV2であり、(10)式おけるv2/v1は1とな
る。またベント孔5,6がなく、容器1と2は全
体として密閉されている。したがつて器内の静圧
は大気圧とは異なるが、容器1と2の間では、後
述するような方法で圧力平衡し、共に静圧がPと
なつている。
In FIG. 2, 33 and 34 are driving devices such as speakers provided on the partition wall 4. When the coil section 33 is driven by the oscillator 31 and the amplifier 32, the cone section 34 makes a piston movement and the volume increases.
Differentially give equal volume changes +ΔV and −ΔV to V 1 and V 2 . That is, in this case, ΔV 1 =ΔV 2 , and v 2 /v 1 in equation (10) is 1. Further, there are no vent holes 5, 6, and the containers 1 and 2 are completely sealed. Therefore, the static pressure inside the container is different from atmospheric pressure, but between containers 1 and 2, the pressure is balanced by the method described later, and the static pressure is P in both containers.

20は発振器であつて、第3図に示すような矩
形パルスu1(t)、u2(t)を発生し、これらのオ
ン、オフに応じて電磁弁21および22の開閉を
制御する。基準容器1の圧力変化ΔP1および被測
定容器2の圧力変化ΔP2は、導管23,24によ
つてそれぞれ電磁弁21および22に至るが、2
1が開いて22が閉じている状態では、ΔP1が導
管25内に導入され圧力変換器26によつて電気
信号に変換される。それは増幅器27によつて増
幅され、信号対雑音比を上げるために帯域フイル
タ28によつて周波数の成分のみが抽出され、
整流器29によつて直流電圧E1となる。この直
流電圧はマイクロコンピユータのごとき演算装置
30にとり込まれて記憶される。つぎに電磁弁2
2が開き21が閉じた状態になると、こんどは
ΔP2が導管25内に導入され同じ圧力変換器26
によつて電気信号に変換される。以下同様にして
整流器29の出力に直流電圧E2を発生するが、
この直流電圧は演算装置30にとり込まれ、前回
にとり込まれ記憶されていたE1の値との比E1
E2が演算され、これより被測定容積V2が算出さ
れる。演算装置30のこれら一連の動作は、前記
の矩形パルスu1(t)、u2(t)によつて制御され
る。
Reference numeral 20 denotes an oscillator which generates rectangular pulses u 1 (t) and u 2 (t) as shown in FIG. 3, and controls the opening and closing of electromagnetic valves 21 and 22 according to their on/off states. The pressure change ΔP 1 in the reference container 1 and the pressure change ΔP 2 in the measured container 2 reach the solenoid valves 21 and 22 through conduits 23 and 24, respectively.
With 1 open and 22 closed, ΔP 1 is introduced into conduit 25 and converted into an electrical signal by pressure transducer 26. It is amplified by an amplifier 27, and only the frequency components are extracted by a bandpass filter 28 to increase the signal-to-noise ratio.
The rectifier 29 converts the voltage into a DC voltage E1 . This DC voltage is taken into an arithmetic unit 30 such as a microcomputer and stored. Next, solenoid valve 2
2 is opened and 21 is closed, ΔP 2 is now introduced into the conduit 25 and the same pressure transducer 26
is converted into an electrical signal by Thereafter, a DC voltage E 2 is generated at the output of the rectifier 29 in the same manner.
This DC voltage is taken into the arithmetic unit 30, and the ratio E 1 /
E 2 is calculated, and the volume to be measured V 2 is calculated from this. These series of operations of the arithmetic unit 30 are controlled by the aforementioned rectangular pulses u 1 (t) and u 2 (t).

上記の電磁弁による交互に圧力を切換える動作
は、容積V1、V2に加えられる体積変化の周期
1/にくらべてずつと長い周期で行われるが、
それでも通常はたかだか数秒の周期で切換えられ
る程度である。そして圧力変換器26から整流器
29に至る信号経路のゲインはその間だけ一定で
ありさえすればよく、ゆつくりしたゲインの変動
は最終的な測定結果に影響しない。なお、この圧
力切換は、たとえばモータによつて駆動される回
転弁等によつても行いうることはいうまでもな
い。
The above-mentioned operation of alternately switching the pressure by the solenoid valve is performed at a longer cycle than the cycle 1/ of the volume change applied to the volumes V 1 and V 2 .
Even so, it is normally possible to switch at a cycle of a few seconds at most. The gain of the signal path from the pressure transducer 26 to the rectifier 29 only needs to be constant during that time, and gradual gain fluctuations do not affect the final measurement results. It goes without saying that this pressure switching can also be performed by, for example, a rotary valve driven by a motor.

第3図の波形において、u1(t)とu2(t)には
両者ともオンの状態で重なり合つているΔt0の長
さの期間があるが、これは容器1と2の静圧Pを
平衡させるために必要なものである。すなわちこ
の期間は電磁弁21と22が共に開いており、容
器1と2は導管23,25,24の通路によつて
連結され、両者の圧力が平衡する。それと同時
に、その間にも与えられている交番的体積変化に
より、この通路を通して気体が出入りし、容器1
と2の内部の気体の組成の均一化が行われる。こ
の圧力平衡と組成の均一化は、隔壁4にベント孔
を設けることによつても達成されるが、上述のよ
うにベント孔より太い導管を通して連結したほう
が、それらがより促進される。
In the waveform of Fig. 3, there is a period of length Δt 0 in which u 1 (t) and u 2 (t) are both on and overlap, but this is due to the static pressure in containers 1 and 2. This is necessary to balance P. That is, during this period, both solenoid valves 21 and 22 are open, containers 1 and 2 are connected by the passages of conduits 23, 25, and 24, and the pressures therebetween are balanced. At the same time, gas enters and exits the container through this passage due to the alternating volume changes imparted in the meantime.
The composition of the gas inside 2 is made uniform. This pressure equilibrium and composition uniformity can also be achieved by providing a vent hole in the partition wall 4, but these are more facilitated by connecting through a conduit that is thicker than the vent hole as described above.

圧力変化ΔP1、ΔP2の検出は、第3図に示した
ように、Δt1、Δt2なる長さの期間に行われるが、
この間は容器1および2はそれぞれ密閉状態にあ
り、その時定数は無限大となる。したがつて、こ
の場合体積変化の周波数の下限は、断熱変化の条
件によつて定められることになる。
The pressure changes ΔP 1 and ΔP 2 are detected during a period of length Δt 1 and Δt 2 as shown in FIG.
During this time, containers 1 and 2 are each in a sealed state, and the time constant becomes infinite. Therefore, in this case, the lower limit of the frequency of volume change is determined by the conditions of adiabatic change.

第4図は、防爆上の理由等から体積変化を与え
る駆動装置を容器の外に出した場合の実施例を示
すもので、説明をしない部分は第2図の場合と同
じである。駆動装置のコイル部33およびコーン
部34は小容積の容器35に付けられそれはさら
に導管25に接続されており、導管25と23と
電磁弁21あるいは導管25と24と電磁弁22
を通して交互にそれぞれ+ΔV1と+ΔV2の体積変
化が与えられる。この場合、前二例とは異なり、
体積変化は、容器1と2に対して差動的に与えら
れるのでなく、時間的に交互に与えられるのであ
るから、二つの容器は背中合わせに配置する必要
はなく、図に示すようにそれぞれ独立させて任意
の場所に配置できる。なお、この実施例において
は、外部に通じるベント孔5および6をそれぞれ
の容器に設けて、容器内の静圧Pを大気圧に等し
くしている。
FIG. 4 shows an embodiment in which the drive device for changing the volume is taken out of the container for explosion-proof reasons, and the parts not explained are the same as in FIG. 2. The coil section 33 and the cone section 34 of the drive device are attached to a small-volume container 35 which is further connected to the conduit 25, and the conduits 25 and 23 and the solenoid valve 21 or the conduits 25 and 24 and the solenoid valve 22.
A volume change of +ΔV 1 and +ΔV 2 is applied alternately through the channels. In this case, unlike the previous two cases,
Since the volume change is not applied differentially to containers 1 and 2, but is applied alternately over time, the two containers do not need to be placed back to back, but can be applied independently as shown in the figure. It can be placed anywhere. In this embodiment, vent holes 5 and 6 communicating with the outside are provided in each container to make the static pressure P inside the container equal to atmospheric pressure.

ここで駆動装置からみた負荷を考えると、体積
変化を与えるべき容積は電磁弁21と22の動作
にともなつてV1とV2に交互に切換えられて変化
する。したがつてコーン部34に作用する気体の
圧縮と膨張による反作用(ΔP1あるいはΔP2によ
る反力)も変化し、コイル部33に一定振幅の正
弦波電圧を与えても体積変化ΔV1とΔV2の振幅が
等しくなるとは限らない。そのため本実施例にお
いては、コイル部33のうしろに速度ピツクアツ
プ36を付けてコーン部34の振動速度を検出
し、その信号を増幅器32にフイードバツクする
ことにより、コーン部34の振動速度の振幅を一
定に保つている。振動周波数が一定であれば振
動変位の振幅も一定に保たれて、ΔV1とΔV2の振
幅は互いに等しく保たれる。特記すべきは、この
場合でも、体積変化ΔV1、V2の振幅の大きさ自
体はなんら知る必要がなく、両者の振幅が相等し
く保たれていさえすれば、振幅の大きさがドリフ
ト等によりゆるやかに変化してもさしつかえない
ということである。
Considering the load seen from the driving device, the volume to which the volume should be changed changes by being alternately switched between V 1 and V 2 as the solenoid valves 21 and 22 operate. Therefore, the reaction (reaction force due to ΔP 1 or ΔP 2 ) due to the compression and expansion of the gas acting on the cone portion 34 also changes, and even if a sinusoidal voltage of a constant amplitude is applied to the coil portion 33, the volume changes ΔV 1 and ΔV. The two amplitudes are not necessarily equal. Therefore, in this embodiment, a velocity pickup 36 is attached behind the coil section 33 to detect the vibration speed of the cone section 34, and the signal is fed back to the amplifier 32, thereby controlling the amplitude of the vibration speed of the cone section 34. It is kept constant. If the vibration frequency is constant, the amplitude of vibration displacement is also kept constant, and the amplitudes of ΔV 1 and ΔV 2 are kept equal to each other. It should be noted that even in this case, there is no need to know the magnitude of the amplitude of the volume changes ΔV 1 and V 2 ; as long as the amplitudes of both are kept equal, the magnitude of the amplitude will not change due to drift, etc. This means that it is okay to change gradually.

速度ピツクアツプ36と増幅器32の間に減衰
器を設け、電磁弁21と22の動作に同期してそ
の減衰率を変えるようにすると、ΔV1とΔV2の振
幅比を、1以外の一定比率に制御することも可能
である。これは基準容積V1が被測定容積V2にく
らべて小さいときなどに、ΔV1をΔV2にくらべて
小さくすることにより、えられる圧力変化ΔP1
ΔP2の大きさをほぼ同程度にして測定精度を上げ
ることに有効である。このことは第1図の装置に
ついてもいえることである。なお負荷の大小にか
かわらずΔV1とΔV2の大きさを互いに等しく保つ
には、たとえばコーン部34のバネ常数を大きく
して、気体の反作用による力を相対的に無視しう
るようにするなど、種々の手段が適用可能であ
る。また第3図の装置についても、ΔV1、ΔV2
して正弦波のほかに、任意の周期信号など、種々
の波形のものが適用可能であることはいうまでも
ない。
If an attenuator is provided between the speed pickup 36 and the amplifier 32 and its attenuation rate is changed in synchronization with the operation of the solenoid valves 21 and 22, the amplitude ratio of ΔV 1 and ΔV 2 can be set to a constant ratio other than 1. It is also possible to control. This is because when the reference volume V 1 is smaller than the measured volume V 2 , by making ΔV 1 smaller than ΔV 2 , the resulting pressure changes ΔP 1 and ΔP 2 can be made to be approximately the same magnitude. This is effective in increasing measurement accuracy. This also applies to the device shown in FIG. In order to keep the magnitudes of ΔV 1 and ΔV 2 equal regardless of the magnitude of the load, for example, the spring constant of the cone portion 34 may be increased so that the force due to the gas reaction can be relatively ignored. , various means are applicable. It goes without saying that in the apparatus shown in FIG. 3, various waveforms such as arbitrary periodic signals can be used as ΔV 1 and ΔV 2 in addition to sine waves.

要するに、本発明の基本的思想は、基準容積
V1と被測定容積V2の気体のそれぞれに、互の大
きさの比が一定な交番的体積変化ΔV1とΔV2を与
え、その際に生ずる交番的圧力変化ΔP1とΔP2
の大きさの比よりV2を求めることである。ここ
で必要な条件は気体の静圧Pが二つの容積の気体
について互に等しくなつているということであ
る。気体の組成が互いに等しいことは、第2図の
装置において説明したように、望ましいことでは
あるが、必須の条件ではない。以上の結果、温度
や静圧に影響されないということや、ベント孔の
ある容器の容積を迅速に測定しうるなど、特有の
効果を生ずるものである。また体積変化の大きさ
自体は変動してもさしつかえないことや、圧力変
化が交番的であるので、圧力変換器として、通常
のもののほかに、音響用マイクロホンが使用しう
ることなども、装置を製作する上できわめて有利
な点である。
In short, the basic idea of the present invention is that the reference volume
Apply alternating volume changes ΔV 1 and ΔV 2 with a constant ratio of mutual sizes to the gases in V 1 and the measured volume V 2 , respectively, and calculate the alternating pressure changes ΔP 1 and ΔP 2 that occur at that time . The purpose is to find V 2 from the size ratio. The necessary condition here is that the static pressure P of the gas be equal for the two volumes of gas. Although it is desirable that the gas compositions be equal to each other, as explained in connection with the apparatus of FIG. 2, it is not a necessary condition. As a result of the above, unique effects such as being unaffected by temperature and static pressure and being able to rapidly measure the volume of a container with a vent hole are produced. In addition, the magnitude of the volume change itself can vary, and since the pressure change is alternating, an acoustic microphone can be used as a pressure transducer in addition to a normal pressure transducer. This is an extremely advantageous point in manufacturing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例装置、第2図は本発
明の第二実施例装置、第3図は第2図における矩
形パルスの波形、第4図は本発明の第三実施例装
置である。 1…基準容器、2…被測定容器、3…液体、4
…隔壁、5〜6…ベント孔、7〜8…ベローズ、
9〜10…導管、11〜12…圧力変換器、13
〜14…増幅器、15〜16…整流器、17…割
算器、18…駆動装置、19…レバー、20…発
振器、21〜22…電磁弁、23〜25…導管、
26…圧力変換器、27…増幅器、28…帯域フ
イルタ、29…整流器、30…演算装置、31…
発振器、32…増幅器、33…コイル部、34…
コーン部、35…小容器、36…速度ピツクアツ
プ。
FIG. 1 shows a device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 shows a device according to a second embodiment of the present invention, FIG. 3 shows the waveform of the rectangular pulse in FIG. 2, and FIG. 4 shows a device according to a third embodiment of the present invention. It is. 1...Reference container, 2...Measurement container, 3...Liquid, 4
...Partition wall, 5-6...Vent hole, 7-8...Bellows,
9-10... Conduit, 11-12... Pressure transducer, 13
~14... Amplifier, 15-16... Rectifier, 17... Divider, 18... Drive device, 19... Lever, 20... Oscillator, 21-22... Solenoid valve, 23-25... Conduit,
26... Pressure transducer, 27... Amplifier, 28... Bandpass filter, 29... Rectifier, 30... Arithmetic device, 31...
Oscillator, 32... Amplifier, 33... Coil section, 34...
Cone part, 35...Small container, 36...Speed pick-up.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 基準容積の基準容器と、この基準容積の気体
と被測定容器の被測定容積の気体のそれぞれに互
の大きさの比が一定な交番的体積変化を与える手
段と、基準容器と被測定容器との内部の静圧を平
衡させる手段と、前記交番的体積変化によつて生
じた基準容器と被測定容器との内部の圧力変化を
検出して大きさの比を演算する手段を備えたこと
を特徴とする容積計。
1. A reference container with a reference volume, means for applying alternating volume changes with a fixed mutual size ratio to the gas in this reference volume and the gas in the measured volume of the container to be measured, and the reference container and the container to be measured. and means for detecting the change in pressure inside the reference container and the container to be measured caused by the alternating volume change and calculating the size ratio. A volume meter featuring:
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