JPH0313820A - Volume measuring apparatus - Google Patents

Volume measuring apparatus

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JPH0313820A
JPH0313820A JP14843689A JP14843689A JPH0313820A JP H0313820 A JPH0313820 A JP H0313820A JP 14843689 A JP14843689 A JP 14843689A JP 14843689 A JP14843689 A JP 14843689A JP H0313820 A JPH0313820 A JP H0313820A
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JP
Japan
Prior art keywords
tank
volume
frequency
main tank
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP14843689A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshijirou Watanabe
嘉二郎 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marelli Corp
Original Assignee
Kanto Seiki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kanto Seiki Co Ltd filed Critical Kanto Seiki Co Ltd
Priority to JP14843689A priority Critical patent/JPH0313820A/en
Publication of JPH0313820A publication Critical patent/JPH0313820A/en
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  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve measuring accuracy by changing the frequency of a filter in response to the frequency of a noise. CONSTITUTION:A correcting tank 31 is provided at a part separated from a main tank 30 through a partitioning wall. The partitioning wall is vibrated with a speaker 33. The volumes of the main tank 30 and the correcting tank 31 are changed. The internal pressures are detected with microphones 34a and 34b and processed. Thus, the volume of liquid (c) is computed. Only the component of the central frequency omega0 in the outputs of the microphones 34a and 34b is taken out with bandpass filters 37a and 37b. The amplitudes are detected by amplitude detectors 39a and 39b. The results are divided in a divider 40. The volume of a cavity part in the main tank 30 is computed. The output of the microphone 34b is inputted into a bandpass filter 38a having the central frequency in the vicinity of the frequency omega0 and a bandpass filter 38b having the central frequency at a frequency omega1 which is lower than omega0. When the output of the bandpass filter 38b is larger than the output of 38a, the central frequency of the bandpass filters 37a and 37b is switched to omega1.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

この発明は、タンク内に収納された液体、粉体。 粒体、異形状物体等の体積(容積)を測定する体積測定
装置に関するものである。
This invention uses liquid and powder stored in a tank. The present invention relates to a volume measuring device that measures the volume of particles, irregularly shaped objects, etc.

【従来の技術】[Conventional technology]

従来のこの種の体積測定装置としては例え、ば特願平1
−27808号がある。以下第3図乃至第8図に示す先
行技術としての上記出願について具体的に述べる。 まず第3図乃至第6図において、原理説明を行なうと、
30は例え、ば液体、粉体9粒体、異形状物体等を収納
する異形状のメインタンクであって、このメインタンク
30には連結パイプ32を介して該メインタンク30よ
りも容積の小さい補正用タンク31が連結されている。 また上記異形状メインタンク30の上部には小径の通気
孔35が穿設されている(なお、該通気孔35は設けら
れてなくてもよい)、上記補正用タンク31の上部には
例えばピストン、スピーカ形状(以下これをスピーカと
云う)等の体積変化手段(機構)33が設けられていて
、この体積変化機構33の動作によって補正用タンク3
1内の体積を変化させることができるようになっている
0次に上記の構成による測定原理を説明する。 測定原理 (1)  第3図のような連結タンクシステムを考える
。これは小体積■1の補正用タンク31と、大体積■z
のメインタンク30とが連結されることによって構成さ
れる。タンク31.30は流量抵抗r+のパイプ32に
よって接続されており、タンク30の通気孔35は流量
抵抗r2である。双方のタンク30.31内の気体の比
熱比をγ、気体定数をR、タンク31の熱時定数をτと
する。 タンク31に、ピストン、ダイヤフラム、ベローズ、ス
ピーカ形状等を用いた体積変化機構33を取り付け、こ
の体積変化機構33によって実際に発生する体積変化量
をV(t)とする。 タンク30.31が剛体の場合、タンク30゜31内気
圧の加圧又は減圧時にタンク30. 31が歪まないの
で、ピストン、ダイヤフラム、ベローズ等による体積変
化量V@(t)と実際に発生する体積変化量v  (t
)は等しい。もしタンク30がフレキシブルな場合、タ
ンク30.31内気圧の加圧又は減圧時にタンク30が
歪むので、その拡張又は収縮による体積変化量に応じた
分だけv(t)は変化する。 v(t)−0のとき、タンク31の中の気体の絶対圧力
、温度9モル数をそれぞれ” * Tl+  nl*ま
たタンク30の中の気体の絶対圧力、温度3モル数をそ
れぞれPa 、T、、、n、とする、測定環境が著しく
変化しない場合、通気孔35を介してタンク31.30
内外に気体が流通するのでタンク31.30内の絶対圧
力P0は外気圧と等しく、その変化は非常に遅く、外気
圧と等しく変化する。 v(t)≠0のとき、圧力、温度1モル数も体積変化機
構33の状況に応じて変化し、 タンク31において、 圧力はP0+ΔP+(t)。 温度はT1+ΔT+(t) モル数はnl−Δn+x(t)と変化する。 タンク30においては、 圧力はP0+ΔPg(t)。 温度はTt+ΔTz(t)。 モル数はn8+Δn+g(t)−Δn!(t)と変化す
る。 Δn+z(t)はタンク31からタンク30に流れた空
気のモル数、Δnt(t)はタンク30から通気孔35
を介して外部に漏れた空気のモル数である。 ここでこのシステムについて次の仮定を設定する。 1)タンク31.30内気体は理想気体である。 2)V(t)((V、、Vオ) 3)タンク30の熱容量は大きく、圧力変化ΔPg(1
)に伴なうタンク内温度変化は体積変化量V(1)の変
化の速さに比べ非常に遅く無視できる。 4)体積変化量v(t)の変化の速さは、それに伴い変
化する圧力がタンク30.31内の至るところで等しい
程度とする。 5)タンク30内に被計測物体を入れても、この物体に
よりタンク30内に2つ以上の閉じたガス空間、すなわ
ち空洞部分が構成されない。 以上の仮定は、大きな制約となるものではない。 体積変化量v(t)に対してΔP+(t)、ΔPg(t
)。 ΔTt(t)、ΔTt(t)、 Δn+z(t) 、Δ
nt(t)の変化は本来、非線形方程式で表されるが、
仮定2)よりその大きさはPo * T1 、T! 、
nI、nIに対して非常に小さく、そのため線形方程式
で近似できる。静的状態においてタンク30.31内の
気体の圧力、温度1モル数の関係は次の代数方程式で表
される。 P(IVI −n 1RT++ P oVz=nzRT
z       (la)また仮定1)、3)、4)、
5)より、動的状態においてはタンク30.31内の気
体の圧力。 温度5モル数の関係は、次の線形常微分方程式で表され
る。 (1b) Δ↑+(0)=0 (1f) 流量抵抗「、すなわち上式におけるr++r!はパイプ
32の長さ2と直径dより次の実験式のように求められ
る。 ンク固有の定数であり、Δv(t)は体積変化機構33
の体積変化1vo(t)の変化に伴うタンク30の拡張
又は収縮による体積変化量である。 式(1a)〜(li)にラプラス変換を施し、入力v(
t)から出力ΔP+(t)までの伝達関数を求めると次
のようになる。 」ム” −r   ”   Kg(3+r++r!+V
I+Vt)v(s)       Vl+V!+ΔV(
2a) この式は長さlが50〜650 [mml、直径dが2
.0〜9.0 [mml のアルミ製パイプを用いて実
験的に求めたものである。 また、体積変化1v(t)は次のように表される。 v (t) = v o(t)−Δv (t)    
   (lh)Δ■はタンクの材質、形状、容積等から
定まるり係数rlVz/RTx +r+Vz/RTz、
 r+V+/RT++r+lh/RT+は、圧力変化の
時定数である。例えばrzVz/RTIはタンク30に
おける空洞部分の絶対温度T2の気体が流量抵抗r、の
通気孔35を介してタンク30外に流れるときの圧力減
衰の時定数である。補正係数kg(Lr+、rg+V+
+Vt)は、メインタンク30の容積■3により変化す
るが、第4図に示されるktC3+r++rz+V、V
t)の周波数特性におイテ、適当な周波数、例えば区間
Aの4 Xl0−’〜10− Hzの周波数を選ぶこと
により近似的に定数と見做せる。 r、<<< rtcrtは空気等の通気孔35の流量抵
抗)で熱時定数τとrt (V++旧n Vz) / 
RTtが同程度の値なら次のような角周波数が存在する
。 (2c) この条件において補正係数kg(3,r++rz+V+
+V*)は次のように近似される。 にg(iω* r’++ r!+ Vll Vg)  
 −11にt(iω+ rt+ rt+ Vll Vり
 =O(2d)ゆえに、式(2c)の条件を満たす場合
、入力v(t)から出力Δp r (t)までの伝達関
数はTPoバvt+vt+ΔV)となる。 なお、体積変化機構33が角周波数ω。で正弦波状に駆
動される場合、 なる。 Δh(s) v (s)″7 P。 v、t +Δvkt(s、 rz* V!’ ) (2
f)32が閉塞されている状態と同等と考えられる。 即ち、 であればよい。 (2)次に第5図のような単一タンクシステムを考える
。これは第3図のタンク31.30の間を結合するバイ
ブ32の断面積を非常に大きくしたもので、これにより
パイプ32の流量抵抗r、の値が非常に小さくなる場合
に相当する。これより、第5図のv(t)から八Pg(
t)までの伝達関数は式%式% V z’ −V r + Vよとしたものであり、次の
ようにMax (4) <ω(2h) rz °vt 例えば第6図の周波数特性においてAに示す104Hz
以上の周波数である。このような周波数に設定すること
により補正係数に、(iωr  r! r  vs’ 
)は次のように近似される。 lk+  Nω、rz、y3+ )l!:il。 kl(iω、r、、V3’)#0    (2i)この
とき、伝達関数はTP、バV 、 l+Δ■)となる。 次に上記原理を応用した具体例を第7図に基づいて説明
する。 第7図において33はスピーカ(体積変化手段)であり
、この体積変化手段によりメインタンク30と補正タン
ク31が仕切られるように構成されている。さらにその
メインタンク3,0側には第1の圧力変動検出器である
コンデンサマイク34bが設けられ、また補正タンク3
1側には上記第1のマイクロホンより感度が低い第2の
圧力変動検出器であるダイナミックマイクロホン34a
が設けられている。また前記スピーカ33は、所定の角
周波数ω。で駆動する。この場合、第5図に示す単一タ
ンクシステムの理論が適用される。 ここで補正タンク31の容積をVl、メインタンク30
内の気体の体積をVt、メインタンク30内の流体の体
積をvL、補正タンク31とメインタンク30の容積の
和をvTとする。 補正タンク31の圧力変化ΔP+(t)は式(2h)を
満たす角周波数ω8を用いると、 ΔP+(t) −7−!−!l kl l vosin
(ωx t+φ、)vl+ΔV O =γ □vosin  ωHt      (3a)v
l+ΔV となる、また、メインタンク30を剛体、すなわちΔ■
−〇とし、角周波数ω9が式(2h)を満たすとき、Δ
P+(t)は次のようになる。 ΔP+(t) = r−!1−Ll k、 l vos
in(ω11 +φ2) またv(t)を角周波数ωにで駆動したときの補正タン
ク31側のΔPI’(t)の振幅を測定すると、ΔP+
’(t)= γ−”  l kl l v+5in(s、 t+φ2
)V!+ΔV ここで体積変化機構33を、圧力変化が正弦波になるよ
うに駆動した場合の補正タンク31の圧力変化の振幅値
をAI、メインタンク30の圧力変化の振幅値をA!と
すると、これらの振幅値の比は式(3a) 、 (3b
)より となる。 これよりV、、1−LI V、−Δ■となり、メインk
。 タンク30内に収納された液体の体積■、はV、 −V
、 −V、 =V、 −(1I5−LI Vl −A’
/ )g となる。 くものとする。 次に上記原理に基づく具体的先行技術を説明する。 第7図は、補正タンク31とメインタンク30との間に
スピーカ駆動回路36によって一定角周波数ω。で駆動
されるスピーカ(体積変化手段)33を置いたもので、
また、メインタンク30と補正タンク31の静圧を等し
くするため、両タンク31.30間がオリフィス47a
を有する細いバイブ47で接続され、メインタンク30
と補正タンク31とが大気圧の影響を受けないように、
略完全に閉じられた系となっているため、スピーカ33
の駆動角周波数ω。がゆっくりした大気圧の変化に比べ
て非常に大きく、また通気孔35における流体抵抗が非
常に大きいことにより、スピーカ33の駆動中は通気孔
35が塞がれているように作用するので、タンク30.
31内の気圧はタンク30.31内外の気圧差による影
響を全く受けない、ここでこのパイプ47の圧力伝達の
時定ll(は、スピーカ33による補正タンク31内圀
圧力変化の時定数よりも十分大きく、またタンク30.
31外の大気圧、すなわち絶対圧力の圧力変化の時定数
より十分小さいものとする前提のもので、スピーカ33
を駆動し、v、)sinω。tの関数で示されるような
体積変化を補正タンク31及びメインタンク30に与え
ると、すなわちメインタンク30及び補正タンク31の
双方に単一タンクシステムの原理が適応される。そこで
、V(t)mv、sinω。t         (4
a)とすると、補正タンク31の圧力変化ΔP+(t)
は、す場合、 ΔP +(t) = r PgV6 sinω、、t 
     (4b) ’I となる、ΔPg(t)は次のようになる。 (4c) ここで上式において、メインタンク30が剛体で補正タ
ンク31と同様に角周波数ω。が式(2h)を満たす場
合、 となる。 すなわち、スピーカ33によって、メインタンク30と
補正タンク31の夫々の体積がV+stnωatだけ角
周波数ω。で規則的に変動させられると、メインタンク
30内と補正タンク31内の夫々の圧力変動は夫々のタ
ンク30.31に取付けられたダイナミックマイクロホ
ン34a1コンデンサマイクロホン34bによって検出
され、メインタンク30内の圧力変動を検出したコンデ
ンサマイクロホン34bの出力は、ゲイン1 (dB)
、中心角周波数ω。のバンドパスフィルタ37bによっ
て角周波数ω。の信号成分が抽出され、その後、第2の
振幅検出器39bに供給され、TPovo−が検出V: され出力される。また補正タンク31の圧力変動を検出
したダイナミックマイクロホン34aの出力は、ゲイン
Vl、中心角周波数ω。のバンドパスフィルタ37aに
よりて角周波数ω。の信号成分のみが■1倍されて抽出
され、その後第1の振幅検出器39aに供給され、γP
6V@が検出され出力される。その後、第1の振幅検出
器39aからの出力γP6v、、は、第2の振幅検出器
39bからの出力 γ五で割算器40によって除算され
、V! メインタンク30の空洞部分の体積■2が算出され、そ
の演算結果は、引算器41に供給され、設定されたメイ
ンタンク30の全容積■tから引算され、その結果、メ
インタンク30内に収納された液体孝の体積■、が算出
される。
For example, as a conventional volume measuring device of this type, for example,
There is No.-27808. The above-mentioned application as the prior art shown in FIGS. 3 to 8 will be specifically described below. First, the principle will be explained with reference to Figures 3 to 6.
30 is an irregularly shaped main tank that stores, for example, liquid, powder, irregularly shaped objects, etc., and is connected to this main tank 30 via a connecting pipe 32, which has a smaller volume than the main tank 30. A correction tank 31 is connected. Further, a small diameter ventilation hole 35 is bored in the upper part of the irregularly shaped main tank 30 (note that the ventilation hole 35 does not need to be provided), and a piston, for example, is provided in the upper part of the correction tank 31. , a volume changing means (mechanism) 33 such as a speaker shape (hereinafter referred to as a speaker) is provided, and the operation of the volume changing mechanism 33 causes the correction tank 3 to
The principle of measurement using the above-described configuration will be explained below. Measurement principle (1) Consider a connected tank system as shown in Figure 3. This is a correction tank 31 with a small volume ■1 and a large volume ■z
It is constructed by connecting the main tank 30 of the main tank 30. The tanks 31.30 are connected by a pipe 32 of flow resistance r+, and the vent 35 of tank 30 has a flow resistance r2. Let γ be the specific heat ratio of the gases in both tanks 30 and 31, R be the gas constant, and τ be the thermal time constant of the tank 31. A volume change mechanism 33 using a piston, diaphragm, bellows, speaker shape, etc. is attached to the tank 31, and the amount of volume change actually generated by this volume change mechanism 33 is assumed to be V(t). When the tank 30.31 is a rigid body, when the internal pressure of the tank 30.31 is increased or decreased, the tank 30.31 is a rigid body. 31 is not distorted, the amount of volume change V @ (t) due to the piston, diaphragm, bellows, etc. and the amount of volume change that actually occurs v (t
) are equal. If the tank 30 is flexible, the tank 30 will be distorted when the internal pressure of the tank 30.31 is increased or decreased, and therefore v(t) will change by an amount corresponding to the volume change due to expansion or contraction. When v(t)-0, the absolute pressure and temperature of the gas in the tank 31 are Pa and T, respectively. , , n, if the measurement environment does not change significantly, the tank 31.30 is
Since gas flows inside and outside, the absolute pressure P0 inside the tank 31.30 is equal to the outside pressure, and its change is very slow and equal to the outside pressure. When v(t)≠0, the pressure and temperature also change according to the situation of the volume change mechanism 33, and in the tank 31, the pressure is P0+ΔP+(t). The temperature changes as T1+ΔT+(t) and the number of moles changes as nl−Δn+x(t). In the tank 30, the pressure is P0+ΔPg(t). The temperature is Tt+ΔTz(t). The number of moles is n8+Δn+g(t)−Δn! (t). Δn+z(t) is the number of moles of air flowing from the tank 31 to the tank 30, and Δnt(t) is the number of moles of air flowing from the tank 30 to the vent hole 35.
is the number of moles of air that leaks to the outside through the We now make the following assumptions about this system. 1) The gas in the tank 31.30 is an ideal gas. 2) V(t) ((V,,Vo) 3) The heat capacity of the tank 30 is large, and the pressure change ΔPg(1
) The temperature change inside the tank due to the change in volume is very slow compared to the speed of change in the volume change amount V(1) and can be ignored. 4) The rate of change of the volume change amount v(t) is such that the pressure that changes accordingly is the same throughout the tank 30, 31. 5) Even if an object to be measured is placed in the tank 30, the object does not create two or more closed gas spaces, that is, a hollow portion, in the tank 30. The above assumptions are not a major constraint. ΔP+(t), ΔPg(t
). ΔTt(t), ΔTt(t), Δn+z(t), Δ
The change in nt(t) is originally expressed by a nonlinear equation, but
From assumption 2), its size is Po * T1, T! ,
It is very small with respect to nI and nI, so it can be approximated by a linear equation. In a static state, the relationship between the pressure of the gas in the tank 30 and 31 and the temperature per mole is expressed by the following algebraic equation. P(IVI −n 1RT++ P oVz=nzRT
z (la) Also, assumptions 1), 3), 4),
5), in the dynamic state the pressure of the gas in the tank 30.31. The relationship between temperature and number of moles is expressed by the following linear ordinary differential equation. (1b) Δ↑+(0)=0 (1f) Flow resistance ``, that is, r++r! in the above equation can be obtained from the length 2 and diameter d of the pipe 32 as shown in the following experimental equation. Yes, Δv(t) is the volume change mechanism 33
This is the amount of change in volume due to expansion or contraction of the tank 30 due to a change in volume 1vo(t). Applying Laplace transform to equations (1a) to (li), input v(
The transfer function from t) to the output ΔP+(t) is as follows. "Mu" -r "Kg (3+r++r!+V
I+Vt)v(s) Vl+V! +ΔV(
2a) This formula is calculated when the length l is 50 to 650 mml and the diameter d is 2
.. It was experimentally determined using an aluminum pipe of 0 to 9.0 mml. Further, the volume change 1v(t) is expressed as follows. v (t) = v o (t) − Δv (t)
(lh)Δ■ is determined from the material, shape, volume, etc. of the tank, and is a coefficient rlVz/RTx +r+Vz/RTz,
r+V+/RT++r+lh/RT+ is the time constant of pressure change. For example, rzVz/RTI is a time constant of pressure attenuation when gas at absolute temperature T2 in the hollow portion of the tank 30 flows out of the tank 30 through the vent hole 35 with flow resistance r. Correction coefficient kg (Lr+, rg+V+
+Vt) varies depending on the volume 3 of the main tank 30, but ktC3+r++rz+V, V shown in FIG.
t) can be approximately regarded as a constant by selecting an appropriate frequency, for example, a frequency of 4X10-' to 10-Hz in section A. r, <<< rtcrt is the flow resistance of the air vent 35), and the thermal time constant τ and rt (V++ old n Vz) /
If RTt has a similar value, the following angular frequencies exist. (2c) Under this condition, the correction coefficient kg (3, r++rz+V+
+V*) is approximated as follows. nig(iω* r'++ r!+ Vll Vg)
−11, t(iω+ rt+ rt+ Vll Vri = O(2d) Therefore, if the condition of equation (2c) is satisfied, the transfer function from the input v(t) to the output Δp r (t) is TPo(vt+vt+ΔV). Become. Note that the volume change mechanism 33 has an angular frequency ω. When driven in a sinusoidal manner, . Δh(s) v (s)″7 P. v,t +Δvkt(s, rz* V!') (2
f) This is considered to be equivalent to the state where 32 is blocked. That is, it is sufficient if . (2) Next, consider a single tank system as shown in Figure 5. This corresponds to a case in which the cross-sectional area of the vibrator 32 connecting the tanks 31 and 30 in FIG. 3 is made very large, and the value of the flow resistance r of the pipe 32 is thereby made very small. From this, from v(t) in Figure 5 to 8Pg(
The transfer function up to t) is based on the formula % V z' -V r + V, and is expressed as follows: Max (4) <ω(2h) rz °vt For example, in the frequency characteristics shown in Figure 6, 104Hz shown in A
This is the frequency above. By setting such a frequency, the correction coefficient becomes (iωr r! r vs'
) is approximated as follows. lk+ Nω, rz, y3+ )l! :il. kl (iω, r, , V3') #0 (2i) At this time, the transfer function is TP, V, l+Δ■). Next, a specific example to which the above principle is applied will be explained based on FIG. 7. In FIG. 7, 33 is a speaker (volume changing means), and the main tank 30 and the correction tank 31 are partitioned by this volume changing means. Furthermore, a condenser microphone 34b serving as a first pressure fluctuation detector is provided on the main tank 3, 0 side, and a correction tank 3
On the first side, there is a dynamic microphone 34a which is a second pressure fluctuation detector having lower sensitivity than the first microphone.
is provided. Further, the speaker 33 has a predetermined angular frequency ω. Drive with. In this case, the single tank system theory shown in FIG. 5 applies. Here, the volume of the correction tank 31 is Vl, and the volume of the main tank 30 is
The volume of the gas in the main tank 30 is Vt, the volume of the fluid in the main tank 30 is vL, and the sum of the volumes of the correction tank 31 and the main tank 30 is vT. The pressure change ΔP+(t) in the correction tank 31 is calculated as follows using the angular frequency ω8 that satisfies equation (2h): ΔP+(t) −7−! -! l kl l vosin
(ωx t+φ,)vl+ΔV O =γ □vosin ωHt (3a)v
l+ΔV, and the main tank 30 is a rigid body, that is, Δ■
−〇, and when the angular frequency ω9 satisfies equation (2h), Δ
P+(t) becomes as follows. ΔP+(t) = r-! 1-Ll k, l vos
in(ω11 +φ2) Also, when the amplitude of ΔPI'(t) on the correction tank 31 side is measured when v(t) is driven at the angular frequency ω, ΔP+
'(t) = γ-'' l kl l v+5in(s, t+φ2
)V! +ΔV Here, when the volume change mechanism 33 is driven so that the pressure change becomes a sine wave, the amplitude value of the pressure change in the correction tank 31 is AI, and the amplitude value of the pressure change in the main tank 30 is A! Then, the ratio of these amplitude values is expressed as Equations (3a) and (3b
). From this, V,, 1-LI V,-Δ■, and the main k
. The volume of the liquid stored in the tank 30 is V, -V
, -V, =V, -(1I5-LI Vl -A'
/ )g. Make it a spider. Next, specific prior art based on the above principle will be explained. In FIG. 7, a constant angular frequency ω is set by a speaker drive circuit 36 between the correction tank 31 and the main tank 30. It is equipped with a speaker (volume change means) 33 driven by
In addition, in order to equalize the static pressure of the main tank 30 and the correction tank 31, an orifice 47a is provided between the two tanks 31 and 30.
connected by a thin vibrator 47 with a main tank 30
and the correction tank 31 so that they are not affected by atmospheric pressure.
Since it is an almost completely closed system, the speaker 33
The driving angular frequency ω. is very large compared to the slow change in atmospheric pressure, and the fluid resistance in the vent hole 35 is very large, so that the vent hole 35 acts as if it were blocked while the speaker 33 is being driven. 30.
The pressure inside the tank 31 is not affected by the difference in pressure between the inside and outside of the tank 30. Here, the time constant of the pressure transmission through the pipe 47 (is larger than the time constant of the internal pressure change in the correction tank 31 caused by the speaker 33). Large enough and tank 30.
This is based on the premise that the time constant of the pressure change of the atmospheric pressure outside 31, that is, the absolute pressure, is sufficiently smaller than the time constant of the pressure change of the speaker 33.
, and v, ) sin ω. If the correction tank 31 and the main tank 30 are given a volume change as a function of t, that is, the principle of a single tank system is applied to both the main tank 30 and the correction tank 31. Therefore, V(t)mv, sinω. t (4
a), the pressure change in the correction tank 31 ΔP+(t)
If, ΔP + (t) = r PgV6 sinω,, t
(4b) 'I, ΔPg(t) is as follows. (4c) Here, in the above equation, the main tank 30 is a rigid body and the angular frequency ω is the same as the correction tank 31. When satisfies formula (2h), it becomes. That is, the volume of each of the main tank 30 and the correction tank 31 is increased by V+stnωat at the angular frequency ω by the speaker 33. When the pressure inside the main tank 30 and the correction tank 31 are varied regularly, the pressure fluctuations inside the main tank 30 and the correction tank 31 are detected by the dynamic microphone 34a and the condenser microphone 34b attached to the respective tanks 30 and 31, and the pressure inside the main tank 30 is The output of the condenser microphone 34b that detected the fluctuation has a gain of 1 (dB)
, central angular frequency ω. The angular frequency ω is set by the bandpass filter 37b. The signal component of V: is extracted and then supplied to the second amplitude detector 39b, where TPovo- is detected and output. Furthermore, the output of the dynamic microphone 34a that detects the pressure fluctuation of the correction tank 31 has a gain Vl and a center angular frequency ω. The angular frequency ω is determined by the bandpass filter 37a. Only the signal component of
6V@ is detected and output. The output γP6v, from the first amplitude detector 39a is then divided by the divider 40 by the output γ5 from the second amplitude detector 39b, and V! The volume ■2 of the hollow part of the main tank 30 is calculated, and the calculation result is supplied to the subtractor 41 and subtracted from the set total volume ■t of the main tank 30. As a result, the volume inside the main tank 30 is The volume of liquid stored in , is calculated.

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、このような従来の体積測定装置にあって
は、メインタンク30が例えば車両の燃料タンクとして
用いられた場合に、このメインタンク39を載せた車両
が舗装道路と非舗装道路とを走行する場合ではコンデン
サマイクロホン34bで検出する検出信号に含まれるノ
イズが周波数の高低によって異なり、必ずしも精度よく
タンクの液体残量を測定できるとは限らないという問題
点があった。 この発明は上記のような問題点に着目してなされたもの
で、タンク内の液体残量の測定を精度よく行えるように
した体積測定装置を提供することを目的とする。
However, in such a conventional volume measuring device, when the main tank 30 is used as a fuel tank for a vehicle, for example, the vehicle carrying the main tank 39 runs on a paved road and an unpaved road. In this case, the noise contained in the detection signal detected by the condenser microphone 34b varies depending on the frequency, and there is a problem in that it is not always possible to accurately measure the amount of liquid remaining in the tank. This invention was made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a volume measuring device that can accurately measure the amount of liquid remaining in a tank.

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

この発明に係る体積測定装置は被測定物を収納するタン
クの容積を変化させることにより上記タンク内容積の変
化を圧力変動として圧力変動検出器で検出し、この圧力
変動検出器の検出信号のうち特定周波数のみをフィルタ
回路より通過させ、この通過した検出信号の振幅をもと
にして上記被測定物の体積を算出するものであって、し
かも上記圧力変動検出器の検出した検出信号に重畳され
るノイズ成分の周波数を少なくとも2点で検出する検出
器と、この検出器で検出したノイズ成分の大きさを比較
し、比較結果に基づいて上記フィルタ回路を通過する通
過周波数および上記体積変化手段を駆動する所定周波数
を変更する切換信号を出力する比較器とを備えたもので
ある。 【実施例1 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。 第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図で、第1
図において、第7図と同一または均等の構成部分には同
一符号を付して重複説明を省略する。図において、38
aはコンデンサマイクロホン34bの検出した検出信号
に重畳されるノイズ成分のうちω。よりもいくぶん大き
い角周波数成分ω0+Δωを抽出するフィルタ回路、3
8bはコンデンサマイクロホン34aの検出した検出信
号に重畳されるノイズ成分のうちω。より低い角周波数
ω1よりもいくぶん大きい角周波数ω1+Δω(ω1+
Δω〈ω。)成分を抽出するフィルタ回路、42はこれ
らフィルタ回路38a、38bで抽出したノイズ成分の
大きさを比較する比較器で、この比較器42はフィルタ
回路38aで抽出したノイズ成分がフィルタ回路38a
で抽出したノイズ成分より大きい間はバンドパスフィル
タ37a、37bの通過周波数およびスピーカ駆動回路
43の駆動周波数をω。からω1に切換えるための切換
信号を出力する。44はこの比較器42よりの切換信号
を所定時間毎にバンドパスフィルタ37a、37bおよ
びスピーカ駆動回路43に導出させるためにスイッチを
閉じるタイマである。 次に動作について説明する。 いま、舗装道路を車両が走行している場合に、コンデン
サマイクロホン34bによって検出される検出信号には
第2図に実線で示すノイズ成分が重畳されるが、バンド
パスフィルタ37a、37bおよびスピーカ駆動回路4
3は角周波数ω。が優先されるので、バンドパスフィル
タ37a、37bおよびスピーカ駆動回路43の中心角
周波数はω。に設定される。 次に、車両が非舗装道路を走行することになった場合に
はコンデンサマイクロホン34bによって検出される検
出信号には第2図に点線で示すノイズ成分が重畳される
ようになり、これをフィルタ回路38a、38bが抽出
するが、フィルタ回路38bの出力がフィルタ回路38
aの出力よりも大きくなるので、比較器42はバンドパ
スフィルタ37a、37bおよびスピーカ駆動回路43
に切換信号をタイマ44のスイッチが閉じたとき出力す
るようになる。さらに、再度車両が舗装道路を走行する
ようになると、フィルタ回路38aの出力がフィルタ回
路38bの出力より大きくなるので、比較器42はバン
ドパスフィルタ37a。 37bおよびスピーカ駆動回路43に角周波数ω。 を選択するための切換信号をタイマ44のスイッチが閉
じたときに出力するようにする。 (発明の効果] 以上説明したようにこの発明はその構成を被測定物を収
納するメインタンクとこのメインタンクの体積よりも小
さい体積の補正タンクとのそれぞれの体積を変動させる
体積変化手段と、この体積変化手段を所定周波数で駆動
する駆動回路と、上記メインタンク内の圧力変動を検出
する圧力変動検出器と、この圧力変動検出器の検出信号
のうち特定周波数を通過させるフィルタ回路と、このフ
ィルタ回路を通過した検出信号の振幅値をもとに上記被
測定物の体積を算出する残量検出手段と、上記圧力変動
検出器の検出した検出信号に重畳されるノイズ成分の周
波数を少なくとも2点で検出する検出器と、この検出器
で検出したノイズ成分の大きさを比較し、比較結果に基
づいて上記特定周波数をそれぞれ通過させる上記フィル
タ回路の通過周波数および上記体積変化手段を駆動する
所定周波数を変更する切換信号を出力する比較器とを備
えた体積測定装置としたため、どのような路面を車両が
走行しても非測定物の体積を精度よく測定できるという
効果を有する。
The volume measuring device according to the present invention detects the change in the tank internal volume as a pressure fluctuation by changing the volume of the tank storing the object to be measured, and detects the change in the tank internal volume as a pressure fluctuation, and among the detection signals of the pressure fluctuation detector. Only a specific frequency is passed through a filter circuit, and the volume of the object to be measured is calculated based on the amplitude of the passed detection signal. A detector that detects the frequency of the noise component at at least two points, and a magnitude of the noise component detected by this detector is compared, and the passing frequency of the filter circuit and the volume changing means are determined based on the comparison result. A comparator that outputs a switching signal for changing the predetermined driving frequency. [Embodiment 1] Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
In the figure, the same or equivalent components as in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and redundant explanation will be omitted. In the figure, 38
a is ω of the noise components superimposed on the detection signal detected by the condenser microphone 34b. A filter circuit that extracts an angular frequency component ω0+Δω that is somewhat larger than 3.
8b is ω of the noise components superimposed on the detection signal detected by the condenser microphone 34a. The angular frequency ω1+Δω(ω1+
Δω〈ω. ), and 42 is a comparator that compares the magnitude of the noise components extracted by the filter circuits 38a and 38b.This comparator 42 indicates that the noise component extracted by the filter circuit 38a is
The passing frequencies of the bandpass filters 37a and 37b and the driving frequency of the speaker driving circuit 43 are set to ω while the frequency is larger than the noise component extracted by ω. A switching signal for switching from ω1 to ω1 is output. Reference numeral 44 denotes a timer that closes a switch in order to output the switching signal from the comparator 42 to the bandpass filters 37a, 37b and the speaker drive circuit 43 at predetermined time intervals. Next, the operation will be explained. Now, when a vehicle is traveling on a paved road, a noise component shown by a solid line in FIG. 2 is superimposed on the detection signal detected by the condenser microphone 34b. 4
3 is the angular frequency ω. Since priority is given to ω, the center angular frequency of the bandpass filters 37a, 37b and the speaker drive circuit 43 is ω. is set to Next, when the vehicle is traveling on an unpaved road, the detection signal detected by the condenser microphone 34b is superimposed with a noise component shown by a dotted line in FIG. 38a and 38b extract, but the output of the filter circuit 38b is extracted by the filter circuit 38.
Since the output of the comparator 42 is larger than the output of
A switching signal is output when the switch of the timer 44 is closed. Furthermore, when the vehicle starts traveling on a paved road again, the output of the filter circuit 38a becomes larger than the output of the filter circuit 38b, so the comparator 42 is replaced by the bandpass filter 37a. 37b and the speaker drive circuit 43 with an angular frequency ω. A switching signal for selecting the timer 44 is output when the switch of the timer 44 is closed. (Effects of the Invention) As explained above, the present invention has a configuration including a volume changing means for varying the respective volumes of a main tank that stores an object to be measured and a correction tank whose volume is smaller than the volume of the main tank; A drive circuit that drives the volume change means at a predetermined frequency, a pressure fluctuation detector that detects pressure fluctuations in the main tank, a filter circuit that passes a specific frequency of the detection signal of the pressure fluctuation detector, and a remaining amount detection means for calculating the volume of the object to be measured based on the amplitude value of the detection signal passed through the filter circuit; The magnitude of the noise component detected by the detector is compared with that of the noise component detected by the detector, and based on the comparison result, the passing frequency of the filter circuit that passes the specific frequency and a predetermined predetermined value that drives the volume changing means are determined. Since the volume measuring device is equipped with a comparator that outputs a switching signal for changing the frequency, it has the effect of accurately measuring the volume of a non-measurable object no matter what road surface the vehicle travels on.

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

第1図はこの発明に係る体積測定装置の一実施例を示す
システム説明図、第2図は車両が舗装道路および非舗装
道路を走行したときのコンデンサマイクロホンの検出信
号の周波数スペクトル図、第3図は先行技術の原理説明
図、第4図は第3図において体積変化手段の駆動周波数
とタンク内の収納物体積とを変化させたときの伝達関数
の係数に!の変化状態を示す特性図、第5図は先行技術
を説明するための原理説明図、第6図は、第5図におい
て体積変化手段の駆動周波数とタンク30内の収納物体
積とを変化させたときの伝達関数の係数に、の変化状態
を示す特性図、第7図は先行技術によるシステム説明図
である。 30・・・メインタンク、31・・・補正用タンク、3
2・・・連結バイブ、33・・・スピーカ(体積変化手
段)、34a・・・第2のマイクロホン、34b・・・
第1のマイクロホン、35・・・通気孔、37a、37
b・・・バンドパスフィルタ、38a、38b・・・フ
ィルタ回路、39a、39b・・・振幅検出器、40・
・・割算器、41・・・引算器、42・・・比較器、4
3・・・スピーカ駆動回路、44・・・タイマ、47・
・・パイプ、47a・・・オリフィス。
FIG. 1 is a system explanatory diagram showing an embodiment of the volume measuring device according to the present invention, FIG. 2 is a frequency spectrum diagram of a detection signal of a condenser microphone when a vehicle runs on a paved road and an unpaved road, and FIG. The figure is an explanatory diagram of the principle of the prior art, and Figure 4 shows the coefficients of the transfer function when the drive frequency of the volume changing means and the volume of the contents in the tank are changed in Figure 3! FIG. 5 is a principle explanatory diagram for explaining the prior art, and FIG. 6 is a characteristic diagram showing the change state of the volume change means in FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating a system according to the prior art. 30... Main tank, 31... Correction tank, 3
2... Connected vibrator, 33... Speaker (volume change means), 34a... Second microphone, 34b...
First microphone, 35...Vent hole, 37a, 37
b...Band pass filter, 38a, 38b...Filter circuit, 39a, 39b...Amplitude detector, 40.
...Divider, 41...Subtractor, 42...Comparator, 4
3... Speaker drive circuit, 44... Timer, 47.
... Pipe, 47a... Orifice.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 被測定物を収納するメインタンクとこのメインタンクの
体積よりも小さい体積の補正タンクとのそれぞれの体積
を変動させる体積変化手段と、この体積変化手段を所定
周波数で駆動する駆動回路と、上記メインタンク内の圧
力変動を検出する圧力変動検出器と、この圧力変動検出
器の検出信号のうち特定周波数を通過させるフィルタ回
路と、このフィルタ回路を通過した検出信号の振幅値を
もとに上記被測定物の体積を算出する残量検出手段と、
上記圧力変動検出器の検出した検出信号に重畳されるノ
イズ成分の周波数を少なくとも2点で検出する検出器と
、この検出器で検出したノイズ成分の大きさを比較し、
比較結果に基づいて上記特定周波数をそれぞれ通過させ
る上記フィルタ回路の通過周波数および上記体積変化手
段を駆動する所定周波数を変更する切換信号を出力する
比較器とを備えた体積測定装置。
a volume changing means for varying the respective volumes of a main tank for storing an object to be measured and a correction tank having a volume smaller than the volume of the main tank; a drive circuit for driving the volume changing means at a predetermined frequency; A pressure fluctuation detector that detects pressure fluctuations in the tank, a filter circuit that passes a specific frequency of the detection signal of this pressure fluctuation detector, and a filter circuit that detects the above-mentioned fluctuation based on the amplitude value of the detection signal that has passed through this filter circuit. a remaining amount detection means for calculating the volume of the object to be measured;
Comparing the magnitude of the noise component detected by a detector that detects the frequency of the noise component superimposed on the detection signal detected by the pressure fluctuation detector at at least two points with this detector,
A volume measuring device comprising: a comparator that outputs a switching signal that changes a passing frequency of the filter circuit that allows each of the specific frequencies to pass and a predetermined frequency that drives the volume changing means based on a comparison result.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105628128A (en) * 2015-12-25 2016-06-01 上海一鸣过滤技术有限公司 Filter upstream volume measurement method and measurement system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105628128A (en) * 2015-12-25 2016-06-01 上海一鸣过滤技术有限公司 Filter upstream volume measurement method and measurement system

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