JPH03167427A - 体積測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 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を測定する体積測定装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来のこの稲の体積測定装置としては第６図乃至第１０
図に示す如きものがある。以下、この従来例について具
体的に述べる。

第６図は液面位測定開始の初期状態を示し、また第７図
は７夜面位の測定過程における状態を示す図であって、
ピストン（体積変化手段）７がシリンダ（体積変化量）
８の最深部まで移動させられたとき、すなわち最大スト
ローク移動したときの状態を示す。

第６図においてタンク３の体積をＶＴ、その空洞部分す
なわち液体４が満たされていない部分の体積■２、シリ
ンダ８の最大体積変化量に対応する体積を■。（＜Ｖｌ
．Ｖ２　）　、補正室９の体積をｖ１、タンク３内の圧
力をＰ。とし、かつバルブ１０が解放されているものと
すると、ボアッソン（Ｐｏｉｓｓｏｎ）の法則に基づい
てＰ　ｏ（Ｖ　２　＋　Ｖ　ｏ＋　Ｖ　１）γ＝　ｎ　
Ｒ　Ｔ　ｏが成立する。なお、ｎはシリンダ８、補正室
９及びタンク３の空洞部の気体のモル数、Ｒはガス定数
、Ｔｏは気体の絶対温度、γは定圧比熱と定積比熱の比
を示す。

ここでピストン７が、断熱を保持した状態で最大ストロ
ーク移動させられると、第７図の如（ｖ．＝０となると
共にタンク３内圧力がΔＰＯだけ増加し、 （ｐｏ＋ΔＰｏ　）　　（　Ｖ　２　＋Ｖ　Ｉ）γ＝　
ｎ　ＲＴ６が成立する。これより、 Ｐｏ（Ｖ２＋　ＶＯ＋Ｖｌ）γ＝　　（　Ｐｏ＋　Ａ　
Ｐａ）　　（Ｖｚ＋ｖ＋）γ・・・（１） 式（！）は、近似的に γＰｏｖ゜＝ΔＰ０ Ｖ，＋Ｖ， となり、タンク３の空洞部分の体Ｍｖ２は、γＰ．Ｖｏ Ｖ２＝　　　　　　−Ｖ，　　　　　　・・・　（２）
ΔＰ０ となる。

次に第６図及び第７図においてバルブ１０を閉成すると
、補正室９とタンク３との通気性は完全に遮断され、上
記の如く第７図においては、 Ｐａ　　（ｖｏ　＋Ｖ＋　）γ　＝ｎＲＴ．が成立し、
また第７図においては■。＝Ｏとなり、タンク３内圧力
がΔＰ０゜だけ増加するので、 （ｐｏ　　＋ΔＰｏ’）Ｖ＋γ　＝　ｎ　Ｒ　Ｔ　ｏが
成立する。これにより、 Ｐａ　　（ｖｏ＋ｖ＋）γ＝（ｐｏ＋ΔＰ０゜）ｖ＋γ
　　・（３）式（３）は、近似的に となる．ここでシリンダ８の最大体積変化量に対応する
体積Ｖ。及び補正室９の体積Ｖ１は既知で、かつΔＰ０
゛は測定することができるので、γＰｏの値を求めるこ
とができる。これによって、式　（２）におけるタンク
３の空洞部分の体積Ｖ２は、算出可能となり液体４の体
積ＶＬは、Ｖ〒一■２によって求めることができる。

なお、第６図および第７図における３ａはエンジンにガ
ソリン等の液体４を供給するパイプである。

次に、上記の如く説明した発明の原理に基づく具体的装
置の例の構成を第８図及び第９図を参照して説明する。

なお、第８図において第６図と同一構成の部分には同一
符号を付してその説明を省略する。

７はピストンで、周面に磁極を有する円盤状の永久磁石
からなると共にその周面には磁性流体７ａが吸着され、
後述のシリンダ８との陣間を塞ぎ、通気を防止し、かつ
シリンダ８内をピストン７が摺動するときの摩擦を小さ
くしている。なお、ピストン７の周面にＯリングを取り
付けることによって通気を防止してもよい。８はシリン
ダで、その一端開口部８ａは補正室９に連通されると共
に、他端を開口している。９は補正室で、その体積ｖｌ
がタンク３の全体積ｖＴに対して十分に小さく設定され
ていると共に、シリンダ８の最大体積変化量すなわちピ
ストン７の摺動によって変化する最大体積Ｖ。に対して
、例えば１０倍の体積に設定されて、ピストン７の一往
復によって、内部の圧力変化は、正弦波状に変化する（
これは後述のモータ１６の定速回転による）。また補正
室９は、電磁バルブ１０及び第１のパイブ１１を直列に
介してタンク３の液体注入口５の開口縁の近くに接続さ
れ、気体がタンク３内と補正室９との間を流通できるよ
うに設定されている。なお第１のバイブ１１の液体注入
口５、電６１３バルブ！Ｏ間の一部は、該液体注入口の
開口縁より高く位置せしめられており、液体４が液体注
入口５の開口縁まで注入されても補正室９内に液体４が
漬れ込まないように設定されている。１２は圧カセンサ
で、基準圧力室１２ａ　，検出圧力室１２ｂ、その双方
の圧力室１２ａ，１２ｂを仕切り、かつその双方の圧力
室の圧力の差に比例して歪む歪板１２ｃ及び該歪板に貼
付けられているストレインゲージ等の圧カセンサ本体１
２ｄからなり、その基準圧力室１２ａは空洞室１３及び
微細管の第２のバイブ１４に直列に第１のバイブ１１に
連通され、その空洞室１３及び第２のバイブ１４は、タ
ンク３内の圧力変動を吸収し空気圧フィルタを構戒して
いる。また検出圧力室１２ｂは補正室９に連通され、圧
カセンサ本体１２ｄは歪板１２ｃが受ける双方の圧力室
１２ａ，１２ｂの圧力差を検出して電気信号に変換する
。１５は円板で、透孔１５ａが設けられていると共に、
ピストン７を往復直線運動させるためのクランク１５ｂ
の一端が連結させられている。また円板１５は、後述の
モータ１６の回転軸に図示されない減速ギアを介して連
結されている。

１７は光センサで、ピストン７が最大に後退した位置で
透孔１５ａに対面するように設けられており、円板１５
の透孔１５ａを検出する。１８はモータｍｗＪ制御回路
で、電源投入直後にモータ１６を回転せしめるための信
号の供給を後述の？ｒ４算処理回路２１から受け、光セ
ンサ１７の位置に円板１５の透孔１５８を一致させる為
の信号をモータ１６に供給する。またモータ駆動制御回
路１８は後述の演算処理回路２１から前記信号とは別の
信号を受けて、モータ１６を一定角速度ω。で回転駆動
せしめるための駆動信号をモータ１６に供給する．１９
はバンドバスフィルタで、モータ１６の角速度ω。に対
応する周波数成分のみを抽出して出力するように設定さ
れており、圧カセンサ１２で発生するノイズ成分、タン
ク３内の温度上昇に対応して圧力センサ１２で発生する
ドリフト成分等を除去する。２０は振幅検出回路で、バ
ンドバスフィルタ１９の出力を入力し、その波高値を検
出する。２１は演算処理回路で、Ｃ　Ｐ　Ｕ　（　Ｃ　
Ｅ　Ｎ　Ｔ　Ｒ　Ａ　ＬＰＲＯＣＥＳＳＯＲ　ＵＮＩＴ
）、ＲＯＭ　（ＲＥＡＤ　ＯＮＬＹ　ＭＥＭＯＲＹ）等
からなり、振幅検出回路２０の出力を人力して、次のご
とき演算処理を実行することによってタンク３内の液面
位を算出し、算出結果を表示部２２に供給して表示せし
める。

次に演算処理回路２１の作動を第１０図に示すフローチ
ャートに基づいて説明する．第１０図社於て、電源を投
入すると、スタートステップ１００から初期設定ステッ
プ１０１に進み、演算処理回路２１を構成するｃｐｕ等
が初期設定され、かつその初期設定後所定時間が経過す
るとバルプ閉成信号の出力開始ステップ１０２では、バ
ルブ１０を閉成するための信号を演算処理回路２１から
図示されない駆動回路を介してバルブ１０に供給する。

次に係数推定ステップ１０３に進み、ピストン７を複数
回往復運動させることによって式　（４）における係数
γＰＧ値を推定する。すなわち、ＲＯＭに記憶された補
正室９の体積Ｖ，及びシリンダ８の最大体積変化量に対
応する体積ｖ０並びに圧カセンサ１２によって測定され
た補正室９内の圧力変化幅Δｐｏ’（前記ピストン７の
複数回の往復運動の圧力変化幅の平均値）によってγＰ
０を式　（４）のｙＰｏ＝ΔＰｏ’Ｖ＋／Ｖｏに基づい
て求める。求めた後、バルブ閉成信号の出力停止ステッ
プ１０４に進み、バルブ１０を開放するためにバルブ１
０へのバルブ閉成侶号の供給が停止され、次のタンク内
空洞体積の算出ステップ１０５に進み、前記係数推定ス
テップ１０３でのピストン７の往復運動の回数よりも多
い回数ピストン７を往復運動させることによって、ステ
ップ１０５では、前のステップ１０３で求めた係数γＰ
ａ％ＲＯＭに記憶されたシリンダ８の最大体積変化量に
対応する体積■。、該体積ｖ０と同様にＲＯＭに記憶さ
れた補正室９の体積ｖ１及び圧カセンサ１２によって検
出された圧力ΔＰｏ（前記ピストン７の複数回の往復運
動の圧力変化幅の平均値）に基づいてタンク３内空洞部
分の体積ｖ２を求め、次の凛面位算出ステップＩＨに進
み、直前のステップ１０５で求めたタンク３内空桐部分
の体積■２をＲＯＭに記憶されたタンク３の全体積ｖ丁
から減算することによって液体４の体積ｖＬを算出する
。更に次の液面位信号発生ステップ１０７に進み、この
ステップ１０７で表示部２２に対して液面位を表示させ
るための信号を演算処理回路２１から供給し、その後バ
ルプ閉威信号の出力開始ステッツブ１０２に戻る。その
後は、上記の動作が周期的又は非周期的に繰り返される
。なおタンク内空洞体積の算出ステップ１０５と液面位
算出ステップ１０６との間には、タンク３内の空洞部分
の体積が大きく変化した場合のキャンセルステップ（図
示せず）が設けられている。

［作　　　用］ 次に、上記構成の作動を説明する。電源が投入されると
光センサ１７からモータ駆勅制御回路１８に透孔１５ａ
を光センサ１７の位置に一致させるための信号が供給さ
れ、モータ１６が回転されて光センサ１７の位置に円板
ｌ５の透孔１５ａが一致せしめられる。なおこの作動は
電源投入直後から所定時間内に終了させられる。その後
、演算処理回路２１からバルブ１０にバルブ閉威信号が
供給されることによってバルブ１０が閉威され、更に演
算処理回路２１からモータ駆動制御回路１８にモータ１
６の複数回の回転開始を指示する信号が供給される。該
信号が供給されるとモータ駆動制御回路１８は、モータ
１６を一定角速度ω。で一方向に指示された回転数だけ
回転せしめ、モータ１６の回転軸に連結された円板１５
が回転させられることによってクランク１５ｂを介して
ピストン７がシリンダ８内を往復運動し、シリンダ８の
最大体積変化量に相当する体積Ｖ１の部分の空気を補正
室９に送り込んだり、補正室９の空気を吸い込んだりし
、補正室９内の圧力を正弦波状に変化せしめると、圧カ
センサ１２の検出圧力室１２ｂの圧力は、補正室９の圧
力が伝わることによって正弦波状に変化し、タンク３内
圧力と等しい基準圧力室１２ａの圧力との差が、圧カセ
ンサ木体１２ｃによって検出され、正弦波状の電気信号
に変換される。その信号はバンドパスフィルタ１９を介
して振幅検出回路２０に供給され、その波高値が検出さ
れる。検出された波高値は、演算処理回路２１に供給さ
れ平均化されることＣよって、係数γＰａが算出され、
ＣＰＵ内のレジスタ等に記憶される。その後、演算処理
回路２１からバルブ１０にバルブ閉成信号の供給が停止
されて、パルブ１０は開放され、さらにモータ１６は係
数γＰ０を算出するときよりも多くの回数回転させられ
ることによって式（２）の演算がなされ、タンク３内の
液体４の体積が算出され、その算出結果は表示部２２に
表示される。以後、上記動作が繰り返され、バルブ１０
が閉成される毎に係数γＰ０が更新されて記憶され、再
度新たに液面位が算出される。

［発明が解決しようとする課題］ 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、係数γＰＧを推定するために、タンクと補正室９と
バルブ１０を介して連結する構成となり装置全体の形状
が大型化するという問題点があった。

また、バルプ１０に開口断面積の小さなものを用いると
流量抵抗が大きくなり、バルブ１ｏを開口し、加圧した
場合に、補正室９をタンク３内の空胴部分とが連通した
１つの空間とじて見做されず、別個の空間となってしま
い、測定誤差を生じさせる原因となる問題点があり、こ
れを避けるために、ピストン７の駆動角周波数ω。を非
常に小さくすると測定時間が長くなるという問題点があ
った。そこで開口断面積の大きなバルブを用いることが
考えられるが、そうするとコストアップになるという問
題点があった。また従来のタンク３にあっては、その材
質が樹脂又は金属製であって、特に樹脂製であったり、
金属製であっても容量の大なる大型タンクである場合に
、多量の液体４が収容されているタンク３内で、その液
体４が揺勤されると、第６図に示す如く底面が平面であ
る形状のタンクにあっては、その底面が液体４揺勤力に
伴なって１０〜３０｝１ｚの非常の低い周波数で共振し
てしまう。従って、フィルタ１９で抽出した信号成分の
周波数に接近して、信号成分の抽出が困難になるという
問題点もあった。

［課題を解決するための千段］ この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、複数個のタンクをパイプで連結し、該複数個
のタンクのいずれか１つにその体積を変化せしめる手段
を設け、かつ該手段を前記タンクの個数と同一数の種類
の周波数で駆動し、その圧力変動を圧カセンサで検出し
、該検出出力に基づいて上記複数個のタンクの少なくと
も１個のタンク内収容物の体積を算出することができる
ようにすると共に、共振周波数で振動されるタンク内底
面の所望部分に、そのタンク底面とタンク上面との間を
支柱を介して連結し、この支柱によるタンク底面の共振
（撓み）周波数、すなわち低周波共振周波数を高周波に
移行せしめることにより、信号成分の抽出を容易ならし
めて、精度の高い体積算出を可能ならしめる体積測定装
置を提供することにある。

［実　施　例］ 以下に本発明の実施例を第１図乃至第５図に基づいて詳
細に説明する。

３０は例えば液体、粉体、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３
０には連結バイプ３２を介して補正用タンク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。上記補正用タン
ク３１の上部には例えばピストン、ベローズ、ダイヤフ
ラム等の体積変化手段（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３１
内の体積を変化させることができるようになっている。

なお第５図においては、補正用タンク３１内の内圧を検
出するためのゲージ圧カセンサ３４が設けられている。

以上が本実施例の構成であって、次にその構成による測
定原理を説明する。

測定原理 （１）第１図のような連結タンクシステムを考える。こ
れは体積ｖｌ　＋　ｖ２の２　ｆｉ類のタンクによって
構成される。タンク３１．３０は流量抵抗ｒ１のバイブ
３２によって接続されており、タンク３０の通気孔３５
の流量抵抗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、
タンクの加圧減圧時にタンク３０．３１が歪まないので
、ピストン、ダイヤフラム、ベローズ等の体積変化量Ｖ
ｏ（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、タンク加圧
減圧時にタンク３０が歪むので、その収縮又は拡張によ
る体積変化量に応じた分だけｖ　（ｔ）　はＶｏ（ｔ）
より小さくなる。

ｖ（ｔ）＝Ｏのとき、タンク３１の中の気体の絶対圧力
、温度、モル数をそれぞれｐ。、Ｔ，，ｎ．、タンク３
０の中の気体においてそれぞれｐ。ｉ”２、ｎ２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内外に気体が循環するので絶対圧力
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）≠Ｏのとき、圧力、温度、モル数も体積変化
機構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　ｌ　（ｔ）　，モル数はｎ１−Δｎｔ２
（ｔ）と変化する。

タンク３０において、圧力はｐｏ＋Δ１１２　（ｔ）　
，温度は’ｆ　２＋ΔＴ２　（ｔ）　，モル数はｎ２＋
Δｎ＋ｚ（ｔ）一Δｎ２（ｔ）と変化する。Δｎ＋２（
ｔ）はタンク３１からタンク３０に流れた空気のモル数
、Δｎ２（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）タンク内気体は理想気体である。

２）ｖ（ｔ）＜　（ｖ＋　．Ｖ２　） ３）タンク３０の熱容量は大きく、圧力変化ΔＰ２ｆｔ
）に伴なうタンク内湯度変化は体積変化量ｖ　（ｔ）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
ち空洞部分が構威されない。

以上の仮定は、それほど大きな制約となるものはない。

体積変化量ｖ　（ｔ）に対するΔｐ＋（ｔ）、Δｐ２（
ｔ）、Δ丁＋（ｔ）、ΔＴ　２　（ｔ）、Δｎ＋２（ｔ
）Δｎｉ（ｔ）の変化は木来、非線形方程式で表される
が、仮定２）よりその大きさはＰＯ％ＴＩ、Ｔ２，ｎｌ
、ｎ２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、モル数の関係は次の代数方程式で表され
る。

ｐｏＶ＋＝　ｎｔＲＴ＋　，　ｐＯＶ２＝　ｎ２ＲＴ＊
　　　　（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、モル数の関係は、次の線形常微分方程式で表さ
れる。

ΔＴｌ（０）＝０（１ｆ） 流量抵抗ｒ、上式においてはｒｌ＋ｒ２はバイブ３２の
長さ互と直径ｄより次の式のように求められる。

この式は長さ℃が５０〜６５０［ｍｍ］　，直径ｄが２
，０〜９．０［ｍｍｌのアルミ製バイブを用いて実験的
に求めたものである。

また、体積変化ｖ　（ｔ）は次のように表される．Ｖ　
（ｔ）　”　Ｖｏ　（ｔ）　−　Ａｖ　（ｔ）　　　　
　　　（ｌｈ）ΔＶはタンクの材質、形状、容積等から
定まるタンク固有の定数であり、Δｖ　（ｔ）は体積変
化機構３３の体積変化量Ｖｏ　Ｄ）の変化に伴うタンク
の拡張、収縮による体積変化量である。

式（１ａ）〜（１１）にラブラス変換を施し、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。

（２ａ） となる。係数ｒ２Ｖ２／ＲＴ２　，　ｒＩＶ２／ＲＴ２
　，　ｒ＋Ｖ，／ＲＴ，は、圧力変化の時定数である。

例えばｒｚＶ２／ＲＴ２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ｒ２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ｋ２（Ｓ＋ｒｌ＋ｒ２＋ｖｌ＋ｖ２）は、
メインタンク３０の容積ｖ２により変化するが、第２図
に示されるｋ２（ｓ，ｒｌ，ｒ２，Ｖ＋，Ｖ２）の周波
数特性において、適当な周波数、例えば区間Ａの４×１
０−４〜１０−３Ｈｚの周波数を選ぶことにより近似的
に定数と見做せる。

『，＜＜＜ｊ３　　（　ｊ，は空気等の通気孔３５の流
量抵抗）で熱時定数τとｒ＊｛Ｖ＋＋旧ｎＶ．｝／ＲＴ
．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ｋ２（Ｓ，ｒ１＋ｒ２＋Ｖｔ
＋Ｖ２）は次のように近似される。

ｋ２（ｉω．ｒ＋＋ｒｚ＋Ｖ＋．Ｖｚ）　　＋　４　１
ｆｋ２（Ｉωｊ＋＋’２＋Ｖｌ＋ｖ２）　＝　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＋（ｔ）　までの伝達関数は
γｐｏ／（ｖ＋”ｖ２＋ΔＶ）となる。

なお、体積変化機構３３が角周波数ω。で正たされてい
れば、パイプが閉塞されている状態と同等と考えられる
。パイブ３２が閉塞されている状態と同等と考えられる
。

即ち （２）次に第３図のような単一タンクシステムを考える
。これは第１図のタンク３１．３０の間を結合するバイ
プ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ｒｔの値が非常に小さくなる場合
に相当する．これより、第３図のｖ（ｔ）からΔｐｚ（
ｔ）　　までの伝達関数は式（２ａ）においてｒ１→Ｏ
％Ｔ２ｇＴ　１　、Ａ　＄’２　＝　Δｐ＋、■２゜＝
Ｖ，＋Ｖ２としタモのであり、 次のようになる。

ここで、 （２ｇ） となる。次のような角周波数ωを考える．例えば第４図
の周波数特性においてＡに示す１　０　−’　Ｈｚ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ｋ，（１ω．『，，Ｖ，゜）は次のように近
似される。

ｋ＋　（ｌω，ｒ２．Ｖ３゜）ＩＦＩ．ｌ　ｋ＋　（ｉ
ω．ｒ２．Ｖｓ’）Ｌ９０　　　　　　　　　（２ｈ）
このとき、伝達関数はγ１１０／　（Ｖ２゜◆ΔＶ）と
なる．次に上記原理を第５図に示す具体例に基づいて説
明する。

第５図において補正タンク３１は第１図におけるタンク
３１に相当するものであり、体積変化機構３３であるダ
イヤフラムを夫々２　ｆｆｆｉ類の角周波数ωＬ．ωＨ
　（ω，〈ωＨ）で同時に（　ｖ．ｓｉｎ　ωＬｔ＋　
ｖｏｓｉｎ　ω．ｔ）　，又は交互に（ｖ，ｓｉｎ　ω
Ｌｔ，ｖｏｓｉｎωｏｔ）駆動し、パイプ３２は、高い
角周波数ωＨでは流量抵抗ｒ１は式（２ｅ）より非常に
大きくなるので圧力変化をメインタンク３０に伝達せず
、実質的に補正タンク３１とメインタンク３０とが切り
離され、パイブ３２が流量抵抗の極めて大きな空気漏れ
孔となるために補正タンク３１だけの圧力変化を計測で
き、この場合第３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ｖ１、メインタンク３０
内の気体の体積をｖ２、メインタンク３０内の液体の体
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ωＨを用いると、 ｐＯ Δｌ１＋　（ｔ）　　＝　ｙ　　　　　Ｉ　ｋ＋　Ｉ　
ｖｏｓｉｎ（ωＨｔ＋　φ１）Ｖ◆ΔＶ ｐ０ｖ．ｓｉｎω＋ｔ　　　　　　（３ａ）＝γ　ｖ１ となる。また、メインタンク３０を剛体、すなわちΔｖ
＝Ｏとし、角周波数ω，が式（２Ｃ）を満たすとき、Δ
ｐ＋（ｔ）は次のようになる。

Δｐ＋（ｔ）　＝　”ｆ　　　　　ｌ　ｋ＋　ｌ　ｖ（
，ｓｉｎ（ωＨｔ＋φ２）Ｖｌ＋ΔＶ ”　　ｖ．ｓｉｎω．ｔ　　　　　（３ｂ）＝７ｖ１ 次に低い角周波数ωしではパイブ３２の流量抵抗が小さ
くなり、補正タンク３１とメインタンク３０とが非常に
太いパイプで結合された形になるので補正タンク３１内
での圧力変化はメインタンク３０に伝達され、両タンク
３０．３１の圧力変化を計測できる。

この場合も第３図に示す単一タンクシステムの原理が適
用される。

そこでｖ　（ｔ）を角周波数ωＬて駆動したときのΔｐ
１゜（１）の振幅を測定すると、 Δｐ＋’（ｔ）＝ ｐＯ γＶ，＋Ｖ２＋．　Δｖ　Ｉ　ｋｌ　ｌ　ＶｏＳ１ｎ　
（ωＬｔ＋φ２）１）ｏ ：７　　　　　　ｖｏｓｉｎωＬｔ　　　　　　（３ｃ
）ｖ１◆ｖ２ ここでωＨで駆動したときのΔｐ＋（ｔ）の振幅をＡ１
、ω，で駆動したときのΔｐ＋（ｔ）の振幅をＡ２とす
ると、式（３ａ）　，　（３ｂ）よりメインタンク３０
及び補正タンク３１内の気体の体積の和Ｖ，＋Ｖ，は次
のように求められる。

液量ＶＬは次のように求められる。

また、メインタンクがフレキシブルな場合ＡＩ，Ａ２の
比の値Ｃは次のようになる。

この場合、液量を求めるにはΔＶ，ｌｋｌｌ／ｋｚｌを
キヤリプレーションにより求める必要がある。キヤリプ
レーションはメインタンク３０に体積の正しく測定され
た液体を入れ、ｖ２とＣを求める。これを異なった体積
について２回行い、得られた値を式（３ｆ）に代入し、
Δｖ１ｋ＋ｌ／ｌ．ｈ２１を求める方法である。

このとき、液量ｖＬは次のように求められる。

？記原理における信号処理は次の如くである。

すなわち、体積変化機構３３が（ｖｏｓｉｎωＬｔ＋ｖ
ｏｓｉｎω．ｔ）（ω，くωＨ）の駆動力によって駆動
されると、それによる圧力変化がゲージ圧力センサ３４
で検出され、２つの上記のバンドパスフィルタ３６．３
７に供給される。一方のバンドパスフィルタ３６では角
周波数ω，の信号成分が抽出され、また他方のバンドバ
スフィルタ３７では角周波数ω■の信号成分が抽出され
、夫々の出力信号は夫々に接続された上記の振幅検出器
３８．３９で振幅が検出され、低い方の角周波数ω，の
信号戊分の振幅を検出する一方の振幅検出器３８の出力
γｌ　ｋ＋　Ｉ　ＰｏＶｏは、高い方の角周波数ωＨの
信号成分の振幅を検出する他方の振幅検出器３９の伝達
関数の係数から算出される補正係数に対応する増幅率ｌ
　ｋ２／　ｋ＋　ｌの増幅率４２で増幅される。その後
、増幅された信号は、引算器４１で設定されている値（
Ｖｌ”Ｖ２＋ΔＶ）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等の収納物の体積■，が算出
される。なお、ΔＶとｌｋ２１／ｌｋｌ＋は予めキヤリ
プレーションにより求められている。

そして、本実施例において最大の特長は、メインタンク
３０の内部において、そのタンク３の底面と、上面との
間、すなわち第６図に示す該メインタンク３０の共振周
波数によって形成される該メインタンクの振動面のうち
、振動の節Ａに相当する部分以外の個所において、その
底面と上面との間に、底面の振動を抑制する支柱４３を
架設したことにある。

従ってこの実施例によれば、上記支柱４３の作用により
底面で生じる共振周波数が、高い周波数に移行されるこ
とから、この共振周波数が信号成分の周波数に接近され
ることがなく、信号成分の抽出が容易となって体積検出
精度を高めることができる。

［発明の効果］ 以上のように本発明は、被測定物を収納するメインタン
ク３０と、このメインタンクに連通して設けられた補正
タンク３１と、これら両タンクの夫々の内圧を所定周波
数で変化させる体積変化手段３３と、該体積変化手段に
よる両タンク３０．３１内の圧力変化を検出する検出手
段３４とを備えてなる体積測定装置において、前記メイ
ンタンク３０の共振周波数によって形成される該メイン
タンクの振動面のうち振動の節に相当する部分以外の上
壁面及び下壁面との間で支柱４３を架設連結し、双方の
壁面間の距離が伸縮することを防止した体積測定装置で
あるから、これによれば、上記支柱４３の作用により底
面で生じる共振周波数が、高い周波数に移行されること
から、この共振周波数が信号成分の周波数に接近される
ことがなく、信号成分の抽出が容易となって体積検出精
度を高めることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は第１図において
体積変化機構３３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ｋ２の変化状
態を示す特性図、第３図は第１図を説明するための原理
説明図、第４図は、第３図において体積変化機構３３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ｋｌの変化状態を示す特性図、第
５図は、本発明の実施例の説明図、第６図乃至第１０図
は従来例の説明図である。 ３０・・・メインタンク　　　３１・・・補正用タンク
３２・・・連結バイブ　　　　３３・・・体積変化機構
３４・・・ゲージ圧カセンサ　３５・・・通気孔３６．
３７・・・バンドパスフィルタ ３８．３９・・・振幅検出器 ４０・・・割算器　　　　　　４１・・・引算器４２・
・・増幅器　　　　　　４３・・・支柱他４名 第 ３ 図 第 ４ 図 ０ 寸 ０ ｑ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　被測定物を収納するメインタンク（３０）と、この
   メインタンクに連通して設けられた補 正タンク（３１）と、これら両タンクの夫々の内圧を所
   定周波数で変化させる体積変化手 段（３３）と、該体積変化手段による両タンク（３０）
   、（３１）内の圧力変化を検出する検出手段（３４）と
   を備えてなる体積測定装置において、前記メインタンク
   （３０）の共振周波数によって形成される該メインタン
   クの振動面のうち振動の節に相当する部分以外の上壁面
   及び下壁面との間で支柱（４３）を架設連結し、双方の
   壁面間の距離が伸縮することを防止したことを特徴とす
   る体積測定装置。