JPH0293327A - 静電容量式レベル計 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、冷暖房施設、原子力施設その他各種の施設に
設置されたタンク等に充填されている被測定液のレベル
を測定する静電容量式レベル計に係わり、特に被測定液
の電気型導度の影響を除去する静電容量式レベル計の改
良に関する。

（従来の技術） 従来のこの種のレベル測定には静電容量式レベル計が使
用されているが、このようなレベル計では第４図に示す
如く被測定液のレベルを静電容量として測定する静電容
量測定手段１と、予め零スパン調整によって得られたイ
ンピーダンス、すなわちタンク内の被測定液レベル零と
満杯時のインピーダンスが設定され、前記静電容量測定
手段１からの静電容量をインピーダンスに変換しこの変
換インピーダンスと前記設定インピーダンスとの関係か
ら被測定液のレベルを求める液レベル変換手段２とによ
って構成されている。

なお、静電容量測定手段１は、第５図に示す如く被１Ｎ
−で測定液３の充填されたタンク４内に立設され、具体
的には筒状のグランドｌａ内のほぼ中心部に電極１ｂが
配置され、この電極１ｂの外側に絶縁物ＩＣが設けられ
ている。そして、この電極１ｂおよびグランド１ａには
それぞれ信号線（図示せず）を接続し、その信号線の端
部が前記液レベル変換手段２に接続されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、以上のようなレベル計においては、被測定液
３の電気型導度（μＳ：マイクロシーメンス）が変化す
ると被測定液３のレベルが一定であっても第６図に示す
如く静電容量が大きく変化してしまう。従って、この電
気型導度が変化すると被測定液のレベル出力が変化し、
その変化分が被測定液のレベル誤差となる。図中、５は
絶縁領域、６は導電領域、ｋは電気型導度、Ｃは定数を
示す。しかも、被測定液のレベル出力の変化は低電気電
導度の液体はど顕著に現われるので、被測定液を充分吟
味して測定する必要があり、ひいては被１１３定液の測
定範囲が著しく制限される問題がある。

本発明は以上のような実情に鑑みてなされたもので、電
気型導度の影響を除去することにより高精度に披ａ＃３
定流体のレベルを測定する静電容量式レベル計を提供す
ることを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明による静電容量式レベル計は上記目的を達成する
ために、前記披ｉ１？で測定流体のレベルを静電容量と
して測定する静電容量測定手段と、この静電容量測定手
段で測定された静電容量をインピーダンスに変換するイ
ンピーダンス変換手段と、前記被測定流体の電気電導度
信号または誘電率を発生する信号発生手段と、この信号
発生手段からの電気電導度信号または誘電率信号をイン
ピーダンスに変換すると共にこの変換インピーダンスを
用いて前記インピーダンス変換手段で得られたΔ−で測
定インピーダンスを補正し、この補正後のインピーダン
スを零スパン５！整で得られたインピーダンスを用いて
流体レベルに変換して出力する出力レベル補正手段とを
備えたものである。

（作用） 従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより
、静電容量測定手段を用いて被８１で測定流体の静電容
量を測定した後インピーダンス変換手段に導入し、ここ
で静電容量をインピーダンスに変換し出力する。一方、
信号発生手段にて披ａ−で測定流体の電気型導度または
誘電率を７１−で測定し、この測定値あるいは予め定め
た電気型導度または誘電率を出力する。しかる後、・信
号発生手段からの電気型導度または誘電率をインピーダ
ンスに変換し、この変換インピーダンスを用いて前記・
「ンビーダンス変換手段によって得られた測定インピー
ダンスを補正し、この補正済みインピーダンスを零スパ
ン調整で定めた設定インピーダンスで被測定流体のレベ
ルを求めるものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は静電容量レベル：１の一実施例としてのブロ
ック構成図である。同図において１１は被ｌＮ−で測定
液のレベルを静電容量として測定する静電容量　ａ１１
１手段であり、この構成は例えば上述した第５図と同様
な構成を有している。１２は静電容量測定手段１１で測
定された静電容量をインピーダンスに変換するインピー
ダンス変換手段、１３は被測定液の電気型導度を１１−
で測定する信号発生を段としての電気型導度測定手段、
１４は雷気電導度変換手段３で′Ａ９で測定された電気
型導度から変換して得られたインピーダンスを用いて前
記インピーダンス変換手段１２で得られたインピーダン
スを補正しこの補正済みインピーダンスを彼１１Ｆｊ定
液のレベ°ルに変換して出力する出力レベル補正手段で
ある。

次に、以上のように構成された静電容量式レベル計の動
作について説明する。先ず、第５図に示す静電容量測定
手段１１を用いて被測定液の静電容量を測定した後、こ
の測定された静電容量をインピーダンス変換手段１２に
導入する。このインピーダンス変換手段１２は静電容量
ＤＩ定手段１１で測定した静電容量をインピーダンスに
変換した後、出力レベル補正手段１４へ導入する。一方
、電気型導度測定手段１３においては被測定液の電気主
導度を測定し、ここで測定された電気主導度を出力レベ
ル補正手段１４へ送出する。

以下、電気主導度からインピーダンスに変換する場合の
基本原理について説明する。すなわち、電気主導度と静
電容量（出力レベル）との間に・は理論的および実験的
な積重ねを通して第６図に示すような関係にあることは
明らかである。この場合、一般に、静電容量の変化はイ
ンピーダンスの変化として測定するので、電気主導度に
と抵抗Ｒの間には Ｒ−ｃ／に なる関係にある。ここで、Ｃは形成するコンデンサの形
状による定数である。

そこで、今、静電容１ｉ！　測定手段１１が例えば第５
図の如く同心円のコンデンサであると考えたとき、電気
的には第２図のような構成で表わすことができる。従っ
て、この電気的な構成は第３図に示す等価回路で表わす
ことができ、この回路からインピーダンスＺを求めると
、 ・・・・・・　（１） Ｚ−Ｚｘ　　＋（１／２ｒ　　ｆ　Ｃ１）＝　（Ｒ／（
２ｘ　ｆ　Ｃｘ　Ｒ＋　ｌ＞ｌ＋１／（２ｘ　ｆ　Ｃ１
）・・・・・・　（２） となる。ここで、２πｆＣｘ＜Ｒと見なせるので近似的
には、 ＺζＲ＋　（１／２πｆＣ１）　　　　　・・・・・・
（３）となる。但し、ＣＩは（Ｐ　Ｆ）オーダーであり
、Ｒは（ＭΩ）オーダーであるので、２πｆＣｘＲ（１
と見なせる。

そこで、抵抗Ｒを電気主導度ｋにより表わすと、Ｚ　−
（ｃ／ｋ）　＋（１／２πｔＣｔ＞　　・・・・・・（
４）となる。従って、測定系を定めるとｃ、ｆ、ＣＩが
決まるため、電気主導度ｋを測定することにより、イン
ピーダンス２を求めることができる。

そこで、出力レベル補正手段１４においてはインピーダ
ンス変換手段１２から得られた変換インピーダンスから
前記（４）式で１１られたインピーダンスを差引くこと
により補正し、この補正後のインピーダンスを、予めタ
ンク内の液レベル零と満杯時のインピーダンスがリニア
であることに基づいて！！！１′測定液のレベルを得る
。

一方、被測定液が絶縁状態となった場合、第３図のＲが
開放された状態となるので、インピーダンスＺｉは、 Ｚ　ｉ　−（１／２ｒ　ｆ　ｃｖ）＋（＋／２πｆ　Ｃ
Ｌ）−（５）となり、全て定数のために補１Ｆの必要が
ない。なお、上式においてＣｖは被測定液の容量である
。

従って、以上のような実施例の構成によれば、被測定液
から電気主導度を測定し、この電気主導度を補正用イン
ピーダンスに変換した後、この補正用インピーダンスを
用いて被測定液の静電容量から変換されて得られたイン
ピーダンスを補正し、この補正後のインピーダンスを、
被測定液の零スパン調整によって得たインピーダンスか
ら液レベルに変換するので、被測定液の液レベルから被
測定液の電気主導度の変化に伴うレベル変化を除去する
ことにより、被測定液の電気主導度に影響されずに正確
に被Δｔで測定液のレベルを測定できる。

なお、本発明は上記実施例に限定されずに種々変形して
実施できる。予め被１１で測定液の電気主導度が分って
いるが、あるバッチごとに変化する品種ごとに電気主導
度が異なる場合には電気主導度を測定することなく、電
気型導度測定手段に代えて品種ごとに必要な信号例えば
電気主導度に応じたインピーダンスに相当する信号を出
力する信号発生手段を設けてもよい。また、出力レベル
補正手段１４に信号発生手段を組込み、補正数値を切換
えながら信号発生手段から出力する構成でもよい。

また、上記実施例では液体について述べたが、粉体１粒
体の如く場合には電気主導度の変わり誘電率を測定し、
前記と同様な方法で補正することも有効である。その他
、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施できる。

Ｌ発明の効果］ 以上ス記したように本発明によれば、被測定流体の電気
型導度または誘電率の変化の影響を除去することにより
高精度に被測定流体のレベルを測定できる静電容量式レ
ベル計を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係わる静電容量式レベル
計の一実施例を説明するために示したもので、第１図は
本発明レベル計のブロック図、第２図は静電容量測定手
段の内部構成を電気的に表わした図、第３図は第２図の
等価回路図、第４図は従来の静電容量式レベル計のブロ
ック図、第５図は第４図の静電容量測定手段の内部構成
を示す図、第６図は電気型導度の変化による静電容量の
変化状態を示す図である。 １１・・・静電容量測定手段、１２・・・インピーダン
ス変換手段、１３・・・電気電導度測定手段（信号発生
手段）、１４・・・出力レベル補正手段。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 ｘ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定流体のレベルを測定する静電容量式レベル計にお
   いて、前記被測定流体のレベルを静電容量として測定す
   る静電容量測定手段と、この静電容量測定手段で測定さ
   れた静電容量をインピーダンスに変換するインピーダン
   ス変換手段と、前記被測定流体の電気電導度信号または
   誘電率信号を発生する信号発生手段と、この信号発生手
   段からの電気電導度信号または誘電率信号をインピーダ
   ンスに変換すると共にこの変換インピーダンスを用いて
   前記インピーダンス変換手段で得られた測定インピーダ
   ンスを補正し、この補正後のインピーダンスを零レベル
   スパン調整によって得られた設定インピーダンスを用い
   て流体レベルに変換して出力する出力レベル補正手段と
   を備えたことを特徴とする静電容量式レベル計。