JPH0348498Y2 - - Google Patents
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- JPH0348498Y2 JPH0348498Y2 JP1986203829U JP20382986U JPH0348498Y2 JP H0348498 Y2 JPH0348498 Y2 JP H0348498Y2 JP 1986203829 U JP1986203829 U JP 1986203829U JP 20382986 U JP20382986 U JP 20382986U JP H0348498 Y2 JPH0348498 Y2 JP H0348498Y2
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- Japan
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- ultrasonic
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- circuit
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- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 49
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 31
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
Description
【考案の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この考案は例えば空中に超音波を放射し液面ま
での伝播時間より液面レベルを測定する超音波レ
ベル計、特に放射される超音波の持続時間を液面
レベルに応じて切換えることに関するものであ
る。
での伝播時間より液面レベルを測定する超音波レ
ベル計、特に放射される超音波の持続時間を液面
レベルに応じて切換えることに関するものであ
る。
［従来の技術］
第６図は例えば従来の超音波レベル計のブロツ
ク図を示し、 図において、１は電気−音響変換を行い空中へ
の超音波の放射ならびに到来する反射波の受波を
行う送受波器。２は超音波放射のタイミングと放
射信号の持続時間を決めるタイミング回路、３は
送信時に送受波器１へ電気信号を供給する送信回
路、４は送信時と受信時の回路の切換を行う切換
回路、５は送受波器１からの受信信号を増幅する
受信回路、６は超音波の伝播時間を測定する計測
回路、７は一定時間間隔のパルス信号を発生する
クロツク回路、８は伝播時間信号を底面からの液
面レベル信号に変換する信号変換回路である。
ク図を示し、 図において、１は電気−音響変換を行い空中へ
の超音波の放射ならびに到来する反射波の受波を
行う送受波器。２は超音波放射のタイミングと放
射信号の持続時間を決めるタイミング回路、３は
送信時に送受波器１へ電気信号を供給する送信回
路、４は送信時と受信時の回路の切換を行う切換
回路、５は送受波器１からの受信信号を増幅する
受信回路、６は超音波の伝播時間を測定する計測
回路、７は一定時間間隔のパルス信号を発生する
クロツク回路、８は伝播時間信号を底面からの液
面レベル信号に変換する信号変換回路である。
従来の超音波レベル計は上記のように構成さ
れ、底面からの液面レベルの測定が行われる。タ
イミング回路２において決定される所定の時間幅
と時間間隔のパルス信号により送信回路３を経て
送受波器１より液面に向け空中へ超音波を所定の
持続時間間欠的に放射する。液面よりの反射波は
送受波器１にて電気信号に変換され切換回路４を
経て受信回路５で増幅される。計測回路６はタイ
ミング回路２出力信号と受信回路５よりの液面反
射信号による超音波伝播時間をクロツク回路７の
信号にて計数し信号変換回路８にて底面からの液
面レベル信号に変換し出力する。
れ、底面からの液面レベルの測定が行われる。タ
イミング回路２において決定される所定の時間幅
と時間間隔のパルス信号により送信回路３を経て
送受波器１より液面に向け空中へ超音波を所定の
持続時間間欠的に放射する。液面よりの反射波は
送受波器１にて電気信号に変換され切換回路４を
経て受信回路５で増幅される。計測回路６はタイ
ミング回路２出力信号と受信回路５よりの液面反
射信号による超音波伝播時間をクロツク回路７の
信号にて計数し信号変換回路８にて底面からの液
面レベル信号に変換し出力する。
送受波器１は寸法を小さくするため円筒形振動
子と円錐形状の反射器より成り、同心円周上にパ
ルス電圧を与えて半径方向への間欠的な固有振動
周波数の超音波を円錐形状反射器より放射する。
子と円錐形状の反射器より成り、同心円周上にパ
ルス電圧を与えて半径方向への間欠的な固有振動
周波数の超音波を円錐形状反射器より放射する。
送受波器１の電気信号から超音波信号への変換
を行う超音波振動子はその固有音響インピーダン
スと空気の音響インピーダンスは著しく相違する
ので超音波を空中へ放射するときの電気音響変換
能率が非常に小さく、また超音波が空中を伝播す
るとき伝播路に存在する気体による吸収ならびに
分散が行われ伝播損失が大きいので空中に放射さ
れる超音波伝播距離が大きくすることはむづかし
く、伝播距離が大きくなると受信信号レベルが低
下し測定不能になることがある。
を行う超音波振動子はその固有音響インピーダン
スと空気の音響インピーダンスは著しく相違する
ので超音波を空中へ放射するときの電気音響変換
能率が非常に小さく、また超音波が空中を伝播す
るとき伝播路に存在する気体による吸収ならびに
分散が行われ伝播損失が大きいので空中に放射さ
れる超音波伝播距離が大きくすることはむづかし
く、伝播距離が大きくなると受信信号レベルが低
下し測定不能になることがある。
送受波器１は振動の立上りならびに立下りに時
間を要するので測定レンジによりタイミング回２
出力のパルス信号の時間幅を変え、送受波器１よ
り放射される振動子固有周波数の間欠的な連続波
の波数を変えて送信を行つている。即ち測定レン
ジが小さいときはパルス信号の時間幅が小さく連
続波の波数も少い。測定レンジが大きいときはパ
ルス信号の時間幅を大きくし波数も多くなり充分
な励振により送信出力の増大を行つている。
間を要するので測定レンジによりタイミング回２
出力のパルス信号の時間幅を変え、送受波器１よ
り放射される振動子固有周波数の間欠的な連続波
の波数を変えて送信を行つている。即ち測定レン
ジが小さいときはパルス信号の時間幅が小さく連
続波の波数も少い。測定レンジが大きいときはパ
ルス信号の時間幅を大きくし波数も多くなり充分
な励振により送信出力の増大を行つている。
然し超音波レベル計の送受波器１は送信時と受
信時共通に使用されているので液面からの反射波
の受波は超音波の放射が終了してから行われるの
で最小測定距離即ち最大液面レベルは励振時間に
制限され不感帯が生ずる。
信時共通に使用されているので液面からの反射波
の受波は超音波の放射が終了してから行われるの
で最小測定距離即ち最大液面レベルは励振時間に
制限され不感帯が生ずる。
測定レンジ 不感帯巾
０〜３ｍ 0.3ｍ
０〜５ｍ 0.5ｍ
従つて超音波レベル計は通常測定レンジ毎にレ
ベル計の形式を区分して使用されている。
ベル計の形式を区分して使用されている。
［考案が解決しようとする問題点］
上記のような従来の超音波レベル計では、超音
波振動子と空気との音響インピーダンスが著しく
異るので送受波器１から空中への超音波放射の電
気音響変換能率が小さく、空中へ十分なレベルの
超音波を放射できない。
波振動子と空気との音響インピーダンスが著しく
異るので送受波器１から空中への超音波放射の電
気音響変換能率が小さく、空中へ十分なレベルの
超音波を放射できない。
また超音波の空中における伝播損失が大きいの
で伝播距離の大きい即ち測定レンジの大きいレベ
ル測定においては送信する超音波のパルス幅を大
きくし振動子を十分励振して連続波の波数を増大
して送信出力を増大させなければならない。然し
波数の増加により振動子の立上りならびに立下り
時間が増し、不感帯が大きくなり最小測定距離も
増加するのでダイナミツクレンジが大きくできな
い。
で伝播距離の大きい即ち測定レンジの大きいレベ
ル測定においては送信する超音波のパルス幅を大
きくし振動子を十分励振して連続波の波数を増大
して送信出力を増大させなければならない。然し
波数の増加により振動子の立上りならびに立下り
時間が増し、不感帯が大きくなり最小測定距離も
増加するのでダイナミツクレンジが大きくできな
い。
従つて測定レンジ毎に送信出力の異る形式のレ
ベル計を必要とするという問題点があつた。
ベル計を必要とするという問題点があつた。
この考案は係る問題点を解決するためになされ
たもので、液面レベルの変化に応じて送信出力が
自動的に切換えられ、測定レンジが大きくなつて
も最小測定距離が小さく、ダイナミツクレンジの
大きい超音波レベル計を得ることを目的とする。
たもので、液面レベルの変化に応じて送信出力が
自動的に切換えられ、測定レンジが大きくなつて
も最小測定距離が小さく、ダイナミツクレンジの
大きい超音波レベル計を得ることを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
この考案に係る超音波レベル計は、測定レンジ
内に設けられた第１設定レベルと第１設定レベル
より大きい液面レベルに設けられた第２設定レベ
ルを具え、液面レベルが減少し第１設定レベルよ
り低下したとき識別信号を出力し更に液面レベル
が増加し第２設定レベルより上昇したとき識別信
号を出力する比較器と、比較器出力にて作動する
制御回路と、制御回路出力により複数の持続時間
のパルス信号を発生するタイミング回路を切換え
るものである。
内に設けられた第１設定レベルと第１設定レベル
より大きい液面レベルに設けられた第２設定レベ
ルを具え、液面レベルが減少し第１設定レベルよ
り低下したとき識別信号を出力し更に液面レベル
が増加し第２設定レベルより上昇したとき識別信
号を出力する比較器と、比較器出力にて作動する
制御回路と、制御回路出力により複数の持続時間
のパルス信号を発生するタイミング回路を切換え
るものである。
［作用］
この考案においては、液面レベルが減少して第
１設定レベルより低下すると、比較器が作動し自
動的に超音波放射信号の持続時間が増して振動子
は飽和レベル近傍まで励振され送信出力が増加す
るので、液面レベルが小さくなり超音波伝播距離
が増加しても十分なレベルの反射信号が得られ測
定レンジを大きくすることができる。また液面レ
ベルが上昇し第１設定レベルより大きい第２設定
レベルに到達するとヒステレシス特性を具えた比
較器が作動し自動的に超音波放射信号の連続波の
波数が減少して、不感帯が小さくなり最大測定レ
ベルが大きくなる。
１設定レベルより低下すると、比較器が作動し自
動的に超音波放射信号の持続時間が増して振動子
は飽和レベル近傍まで励振され送信出力が増加す
るので、液面レベルが小さくなり超音波伝播距離
が増加しても十分なレベルの反射信号が得られ測
定レンジを大きくすることができる。また液面レ
ベルが上昇し第１設定レベルより大きい第２設定
レベルに到達するとヒステレシス特性を具えた比
較器が作動し自動的に超音波放射信号の連続波の
波数が減少して、不感帯が小さくなり最大測定レ
ベルが大きくなる。
［実施例］
第１図はこの考案の一実施例を示すブロツク図
であり、図において、１〜８は従来装置と同一で
ある。９は液面レベルと設定レベルとの関連にて
作動し液面レベルの減少方向と増加方向にヒステ
レシス特性を具える比較器、１０は比較器９の作
動により制御信号を出力する制御器、P1は第１
設定レベル、P2は第２設定レベルである。
であり、図において、１〜８は従来装置と同一で
ある。９は液面レベルと設定レベルとの関連にて
作動し液面レベルの減少方向と増加方向にヒステ
レシス特性を具える比較器、１０は比較器９の作
動により制御信号を出力する制御器、P1は第１
設定レベル、P2は第２設定レベルである。
上記のように構成された超音波レベル計におい
ては、タイミング回路２は時間幅の異る複数の持
続時間のパルス信号を発生し、選択されたパルス
信号により決められる連続波の複数の超音波信号
が送受波器１から液面に向け間欠的に放射されま
た液面反射信号が受波されて伝播時間に相当する
底面よりの液面レベル信号が信号変換回路８出力
に得られる。
ては、タイミング回路２は時間幅の異る複数の持
続時間のパルス信号を発生し、選択されたパルス
信号により決められる連続波の複数の超音波信号
が送受波器１から液面に向け間欠的に放射されま
た液面反射信号が受波されて伝播時間に相当する
底面よりの液面レベル信号が信号変換回路８出力
に得られる。
第２図は液面レベル測定の説明図の一例を示
し、T0は超音波送信繰返し周期、L0は測定レン
ジ、P0は底面位置、L1は第１設定レベル値、L2
は第１設定レベル値より大きい第２設定レベル
値、L2＞L1である。
し、T0は超音波送信繰返し周期、L0は測定レン
ジ、P0は底面位置、L1は第１設定レベル値、L2
は第１設定レベル値より大きい第２設定レベル
値、L2＞L1である。
第３図は比較器回路図の一例を示し、１５はオ
ペアンプで反転入力端子V入力へ信号変換回路８
出力が入力され、非反転入力端子へ基準電圧V0
が供給される。入力信号に対する出力の関係につ
いて、 第４図に比較器動作波形の一例を示し、液面レ
ベルが減少し入力信号V入力が増加して第１設定
レベルP1に到達すると比較器出力はVP1からVP2
（VP1＞VP2）に変化しこの状態が持続される。液
面レベルが上昇して第２設定レベルP2に到達す
ると比較器９出力はVP2からVP1に変化し図示の
通りヒステレシス特性を示す識別信号を出力す
る。VP1ならびにVP2は基準電圧V0を中心とし、
そのヒステレシスの幅は Vw＝R1／R1＋R2（Vp1−Vp2） により決定され、第１設定レベルは V0＋1/2Vw 第２設定レベルは V0−1/2Vw となる。
ペアンプで反転入力端子V入力へ信号変換回路８
出力が入力され、非反転入力端子へ基準電圧V0
が供給される。入力信号に対する出力の関係につ
いて、 第４図に比較器動作波形の一例を示し、液面レ
ベルが減少し入力信号V入力が増加して第１設定
レベルP1に到達すると比較器出力はVP1からVP2
（VP1＞VP2）に変化しこの状態が持続される。液
面レベルが上昇して第２設定レベルP2に到達す
ると比較器９出力はVP2からVP1に変化し図示の
通りヒステレシス特性を示す識別信号を出力す
る。VP1ならびにVP2は基準電圧V0を中心とし、
そのヒステレシスの幅は Vw＝R1／R1＋R2（Vp1−Vp2） により決定され、第１設定レベルは V0＋1/2Vw 第２設定レベルは V0−1/2Vw となる。
−Ｖ＜Vw＜Ｖ ＋Ｖ、Ｖ−は
電源電圧である。
上記動作により信号変換回路８出力の液面レベ
ルが低下して第１設定レベル値L1より低下し、
また液面レベルが増加して第２設定レベル値L2
より増加する迄比較器９出力にはVP2が発生す
る。それ以外の状態においては出力がVP1とな
る。
ルが低下して第１設定レベル値L1より低下し、
また液面レベルが増加して第２設定レベル値L2
より増加する迄比較器９出力にはVP2が発生す
る。それ以外の状態においては出力がVP1とな
る。
従つて比較器９出力の識別信号は制御回路１０
を経てタイミング回路２のパルス信号の時間幅を
切換えて送信信号の連続波の波数を制御できる。
を経てタイミング回路２のパルス信号の時間幅を
切換えて送信信号の連続波の波数を制御できる。
第５図は送信信号波形の一例を示し、パルス波
形１の時間幅T1による送信波形１、パルス波形
２の時間幅T2による送信波形２、時間幅が大き
くなると送信信号の連続波の波数が増加する。比
較器９出力VP1によりパルス波形１が選択され、
VP2によりパルス波形２が選択されるように制御
回路１０を作動させる。
形１の時間幅T1による送信波形１、パルス波形
２の時間幅T2による送信波形２、時間幅が大き
くなると送信信号の連続波の波数が増加する。比
較器９出力VP1によりパルス波形１が選択され、
VP2によりパルス波形２が選択されるように制御
回路１０を作動させる。
上記の通り液面レベルが減少し第１設定レベル
P1に到達する迄又は液面レベルが第２設定レベ
ルP2以上にあるとき送信波形１が選択され、そ
れ以外の液面レベルにおいては送信波形２が選択
されるので液面レベルが高い範囲では送信出力が
小さく不感帯も小さい。液面レベルの低い範囲で
は送信出力は大きくなるので超音波レベル計は最
大測定レンジが大きくなるのでダイナミツクレン
ジが拡大される。上記送信出力の切換動作にはヒ
ステレシス特性を具えているので液面レベルの微
小変動には応答しないので測定レンジの全範囲に
亙り安定した測定が行え測定精度の改良も計れ
る。
P1に到達する迄又は液面レベルが第２設定レベ
ルP2以上にあるとき送信波形１が選択され、そ
れ以外の液面レベルにおいては送信波形２が選択
されるので液面レベルが高い範囲では送信出力が
小さく不感帯も小さい。液面レベルの低い範囲で
は送信出力は大きくなるので超音波レベル計は最
大測定レンジが大きくなるのでダイナミツクレン
ジが拡大される。上記送信出力の切換動作にはヒ
ステレシス特性を具えているので液面レベルの微
小変動には応答しないので測定レンジの全範囲に
亙り安定した測定が行え測定精度の改良も計れ
る。
送受波器１には円筒形振動子を使用したが方形
板振動子を用いたときにも全く同一の作用を行わ
せることができる。
板振動子を用いたときにも全く同一の作用を行わ
せることができる。
本考案は底面を基準として液面レベルを測定す
る実施例を示したが、送受波器１の設置位置を基
準とした液面レベル測定も同様に行える。更に超
音波を水平方向に放射し例えば走行中の移動体相
互間の距離測定にも応用できる。
る実施例を示したが、送受波器１の設置位置を基
準とした液面レベル測定も同様に行える。更に超
音波を水平方向に放射し例えば走行中の移動体相
互間の距離測定にも応用できる。
［考案の効果］
この考案は以上説明した通り、液面レベル出力
信号と設定レベルとの関連により作動する比較器
は識別信号を出力し、制御回路を介して送信信号
の持続時間の選択を行う簡単な構造により、 液面レベルが変化し設定レベルと所定の関係に
到達すると送信出力が自動的に切換えられ、液面
レベルの大きい範囲においては送信出力を小さく
して不感帯を小さくし、液面レベルの小さい範囲
においては送信出力を切換えて増加するので測定
レンジの最大及び最小レンジ即ちダイナミツクレ
ンジが著しく拡大されるので各種測定レンジへ適
用できるためレベル計の形式を増加させることが
制限でき、測定レンジが大きくなつても十分なレ
ベルの受信信号が得られ安定した性格な測定が行
える。第１設定レベルと第２設定レベルによる比
較器の動作にはヒステレシス特性があるので風、
波、その他の環境の変動によつて、液面レベルが
しばしば変動しても、影響を受けることなく安定
して測定が行える効果がある。
信号と設定レベルとの関連により作動する比較器
は識別信号を出力し、制御回路を介して送信信号
の持続時間の選択を行う簡単な構造により、 液面レベルが変化し設定レベルと所定の関係に
到達すると送信出力が自動的に切換えられ、液面
レベルの大きい範囲においては送信出力を小さく
して不感帯を小さくし、液面レベルの小さい範囲
においては送信出力を切換えて増加するので測定
レンジの最大及び最小レンジ即ちダイナミツクレ
ンジが著しく拡大されるので各種測定レンジへ適
用できるためレベル計の形式を増加させることが
制限でき、測定レンジが大きくなつても十分なレ
ベルの受信信号が得られ安定した性格な測定が行
える。第１設定レベルと第２設定レベルによる比
較器の動作にはヒステレシス特性があるので風、
波、その他の環境の変動によつて、液面レベルが
しばしば変動しても、影響を受けることなく安定
して測定が行える効果がある。
第１図はこの考案の一実施例を示すブロツク
図、第２図は液面レベル測定の説明図の一例、第
３図は比較器回路図の一例、第４図は比較器動作
波形の一例、第５図は送信信号波形の一例、第６
図は従来の超音波レベル計のブロツク図である。 図において、１は送受波器、２はタイミング回
路、３は送信回路、４は切換回路、５は受信回
路、６は計測回路、７はクロツク回路、８は信号
変換回路、９は比較回路、１０は制御回路、であ
る。なお、各図中同一符号は同一または相当部分
を示す。
図、第２図は液面レベル測定の説明図の一例、第
３図は比較器回路図の一例、第４図は比較器動作
波形の一例、第５図は送信信号波形の一例、第６
図は従来の超音波レベル計のブロツク図である。 図において、１は送受波器、２はタイミング回
路、３は送信回路、４は切換回路、５は受信回
路、６は計測回路、７はクロツク回路、８は信号
変換回路、９は比較回路、１０は制御回路、であ
る。なお、各図中同一符号は同一または相当部分
を示す。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 超音波送受波器を空中に設置しタイミング回路
出力パルス信号の持続時間連続した超音波を間欠
的に液面に向け放射し、液面よりの反射信号を受
信して超音波伝播時間より底面からの液面レベル
を測定する超音波レベル計において、 測定レンジ内に設けられた第１設定レベルＰ１
と該第１設定レベルＰ１より大きい該液面レベル
に設けられた第２設定レベルＰ２を備え該液面レ
ベルが減少し該第１設定レベルＰ１より低下した
とき第１の識別信号VP２を出力し更に該液面レ
ベルが増加し該第２設定レベルＰ２より上昇した
とき第２の識別信号VP１を出力する比較器と、
上記第１および第２の識別信号に対応してそれぞ
れパルス波形２および１を出力する制御回路と、
上記パルス波形に対応して複数の持続時間のパル
ス信号を発生する該タイミング回路が切換えられ
て上記送受波器より放射される超音波の持続時間
を制御するごとく構成された超音波レベル計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986203829U JPH0348498Y2 (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986203829U JPH0348498Y2 (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63105034U JPS63105034U (ja) | 1988-07-07 |
| JPH0348498Y2 true JPH0348498Y2 (ja) | 1991-10-16 |
Family
ID=31169527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1986203829U Expired JPH0348498Y2 (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0348498Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015172508A (ja) * | 2014-03-11 | 2015-10-01 | 日本精機株式会社 | 液面位置検出装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57131085A (en) * | 1981-02-05 | 1982-08-13 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Ultrasonic wave measuring system |
-
1986
- 1986-12-25 JP JP1986203829U patent/JPH0348498Y2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57131085A (en) * | 1981-02-05 | 1982-08-13 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Ultrasonic wave measuring system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63105034U (ja) | 1988-07-07 |
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