JPH0575970B2 - - Google Patents
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- JPH0575970B2 JPH0575970B2 JP1092023A JP9202389A JPH0575970B2 JP H0575970 B2 JPH0575970 B2 JP H0575970B2 JP 1092023 A JP1092023 A JP 1092023A JP 9202389 A JP9202389 A JP 9202389A JP H0575970 B2 JPH0575970 B2 JP H0575970B2
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/296—Acoustic waves
- G01F23/2962—Measuring transit time of reflected waves
-
- G—PHYSICS
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、充填物表面に音波または超音波を指
向して送信しかつ該充填物表面から反射された逆
方向に散乱するパルスを受信しかつ電気受信信号
に変換する送信および受信装置と、該送信および
受信装置に接続されている、信号処理路において
前記受信信号の包絡線に相応する包絡線信号を発
生し、該包絡線信号の標本値をデジタル化し、該
デジタル化された標本値を測定区間の距離または
走行時間に依存した振幅プロフイールを形成する
ためにメモリに格納しかつ該振幅プロフイールを
最も確からしい有効エコーパルスの走行時間を定
めるために評価する評価回路とを具備した容器内
の充填状態を測定するための充填状態測定装置に
関する。
向して送信しかつ該充填物表面から反射された逆
方向に散乱するパルスを受信しかつ電気受信信号
に変換する送信および受信装置と、該送信および
受信装置に接続されている、信号処理路において
前記受信信号の包絡線に相応する包絡線信号を発
生し、該包絡線信号の標本値をデジタル化し、該
デジタル化された標本値を測定区間の距離または
走行時間に依存した振幅プロフイールを形成する
ためにメモリに格納しかつ該振幅プロフイールを
最も確からしい有効エコーパルスの走行時間を定
めるために評価する評価回路とを具備した容器内
の充填状態を測定するための充填状態測定装置に
関する。
従来の技術
この形式の公知の充填状態測定装置では、メモ
リに格納されたデジタル化された振幅プロフイー
ルの評価によつて、例えば容器内の固定の組込み
物から到来するかまたは充填物表面における多重
反射が原因で生じるような妨害エコー信号を有効
エコー信号から区別することができるので、この
種の妨害エコー信号に基づいた誤測定は大幅に回
避される。この種の充填状態測定装置の重要な利
点は、測定区間の振幅プロフイールが得られる点
にある。この振幅プロフイールから、容器内にお
ける音波または超音波の走行時間を精確に求める
ための判断基準となる別のパラメータに関する情
報を導出することができる。
リに格納されたデジタル化された振幅プロフイー
ルの評価によつて、例えば容器内の固定の組込み
物から到来するかまたは充填物表面における多重
反射が原因で生じるような妨害エコー信号を有効
エコー信号から区別することができるので、この
種の妨害エコー信号に基づいた誤測定は大幅に回
避される。この種の充填状態測定装置の重要な利
点は、測定区間の振幅プロフイールが得られる点
にある。この振幅プロフイールから、容器内にお
ける音波または超音波の走行時間を精確に求める
ための判断基準となる別のパラメータに関する情
報を導出することができる。
発明が解決しようとする問題点
しかし走行時間測定は必ず、充填状態測定装置
に対して相対的に移動する障害物から到来する妨
害エコー信号によつても不都合な作用を蒙ること
が認められている。つまりこの種の妨害エコー信
号は完全に不規則的に常時その走行時間を変えな
がら発生するからである。容器内の測定の際、充
填物が同時に容器内に上方から装入されるとき殊
に充填流における反射によつてこの種の妨害エコ
ー信号が生じる。
に対して相対的に移動する障害物から到来する妨
害エコー信号によつても不都合な作用を蒙ること
が認められている。つまりこの種の妨害エコー信
号は完全に不規則的に常時その走行時間を変えな
がら発生するからである。容器内の測定の際、充
填物が同時に容器内に上方から装入されるとき殊
に充填流における反射によつてこの種の妨害エコ
ー信号が生じる。
別の形式の充填状態測定装置では、受信信号を
周波数検出段に供給することによつて、移動する
障害物から到来するエコー信号を、ドツプラー効
果によつて惹き起こされる周波数シフトに基づい
て、固定目標エコー信号から区別することが公知
である。しかし周波数検出段の出力側には振幅情
報ではなくて、周波数情報しか存在しない。それ
故にこの手段は、測定区間の振幅プロフイールが
記憶されかつ評価されるべきときには使用不可能
である。
周波数検出段に供給することによつて、移動する
障害物から到来するエコー信号を、ドツプラー効
果によつて惹き起こされる周波数シフトに基づい
て、固定目標エコー信号から区別することが公知
である。しかし周波数検出段の出力側には振幅情
報ではなくて、周波数情報しか存在しない。それ
故にこの手段は、測定区間の振幅プロフイールが
記憶されかつ評価されるべきときには使用不可能
である。
本発明の課題は、走行時間測定が移動する障害
物から到来する妨害エコー信号によつて不都合に
作用されず、しかも移動しない障害物から到来す
るエコー信号の振幅情報が得られかつその際に有
効エコー信号が誤測定とは区別されるようにした
充填状態測定装置を提供することである。
物から到来する妨害エコー信号によつて不都合に
作用されず、しかも移動しない障害物から到来す
るエコー信号の振幅情報が得られかつその際に有
効エコー信号が誤測定とは区別されるようにした
充填状態測定装置を提供することである。
問題点を解決するための手段
本発明によればこの課題は、評価回路において
包絡線信号を発生するための信号処理路に並列
に、受信信号の周波数検出が行われ、該周波数検
出によつて前記受信信号の周波数と送信周波数と
の一致が検出され、かつ前記周波数検出の結果に
依存してその周波数が送信周波数に相応する受信
信号に対してのみ前記信号処理路が解放されるよ
うにしたことによつて解決される。
包絡線信号を発生するための信号処理路に並列
に、受信信号の周波数検出が行われ、該周波数検
出によつて前記受信信号の周波数と送信周波数と
の一致が検出され、かつ前記周波数検出の結果に
依存してその周波数が送信周波数に相応する受信
信号に対してのみ前記信号処理路が解放されるよ
うにしたことによつて解決される。
発明の作用および効果
本発明により構成された充填状態測定装置で
は、周波数が送信周波数に相応しないすべての受
信周波数はデジタル化されないし、引き続いて評
価もされない。それには、ドツプラー効果による
周波数シフトに基づいた、移動する障害物におけ
る反射によつて惹き起こされるすべての受信信号
も含まれている。これに対して周波数が送信周波
数と一致するすべての受信信号はデジタル化され
かつ引続く信号処理のためにそのまま転送され
る。それ故にメモリにはこのような周波数が同じ
受信信号の完全な振幅プロフイールが格納される
ので、最も確からしい有効エコー信号の識別およ
び走行時間の測定の際に評価のために使用するこ
とができる。
は、周波数が送信周波数に相応しないすべての受
信周波数はデジタル化されないし、引き続いて評
価もされない。それには、ドツプラー効果による
周波数シフトに基づいた、移動する障害物におけ
る反射によつて惹き起こされるすべての受信信号
も含まれている。これに対して周波数が送信周波
数と一致するすべての受信信号はデジタル化され
かつ引続く信号処理のためにそのまま転送され
る。それ故にメモリにはこのような周波数が同じ
受信信号の完全な振幅プロフイールが格納される
ので、最も確からしい有効エコー信号の識別およ
び走行時間の測定の際に評価のために使用するこ
とができる。
本発明の有利な実施形態および改良例はその他
の請求項に記載されている。
の請求項に記載されている。
実施例
次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第１図は、流し込み可能な充填物１２が部分的
に充填されている容器１０を示している。充填物
１２は粉状のものまたは粒状のものであつてよく
またはもつと粗い固体から成つていてもよい。そ
れは上方から容器１０に、例えば搬送ベルト１４
を用いて装入される。充填物は充填流１６として
容器内に落下し、かつ制御可能な取出し口１８を
介して容器１０の最も深い位置において取出すこ
とができる。更に容器１０に若干数の固定の障害
部１９が図示されている。
に充填されている容器１０を示している。充填物
１２は粉状のものまたは粒状のものであつてよく
またはもつと粗い固体から成つていてもよい。そ
れは上方から容器１０に、例えば搬送ベルト１４
を用いて装入される。充填物は充填流１６として
容器内に落下し、かつ制御可能な取出し口１８を
介して容器１０の最も深い位置において取出すこ
とができる。更に容器１０に若干数の固定の障害
部１９が図示されている。
連続的な測定のために容器１０の上方に、音波
または超音波パルスを下方に向けて容器１０内に
送信しかつ充填物１２の表面で反射されたエコー
パルスを受信する充填状態測定装置２０が取付け
られている。音波または超音波パルスの送信とエ
コーパルスの受信との間の時間間隔は、充填状態
測定装置２０から充填物の表面、それから再び充
填状態測定装置に戻るまでの音波走行時間に相応
する。音速が既知であればそこから、充填物の表
面の、充填状態測定装置からの間隔、ひいては容
器１０内の充填状態を決定することができる。
または超音波パルスを下方に向けて容器１０内に
送信しかつ充填物１２の表面で反射されたエコー
パルスを受信する充填状態測定装置２０が取付け
られている。音波または超音波パルスの送信とエ
コーパルスの受信との間の時間間隔は、充填状態
測定装置２０から充填物の表面、それから再び充
填状態測定装置に戻るまでの音波走行時間に相応
する。音速が既知であればそこから、充填物の表
面の、充填状態測定装置からの間隔、ひいては容
器１０内の充填状態を決定することができる。
充填状態測定装置２０は通例、電気音響変換器
２２と所属の電子装置２４とから成つている。電
子音響変換器２２は、音波または超音波送信パル
スの送信のための送信変換器および２つの送信パ
ルスの間のそれぞれの休止期間における、反射さ
れたエコーパルスを電気受信信号に変換する受信
変換器として交互に用いられる。２つの連続する
送信パルス間の時間間隔は、充填状態測定装置か
ら充填物の表面までおよびそこから再び充填状態
測定装置に戻るまでの音波または超音波パルスの
生じうる最大走行時間より長い。電子装置２４
は、電気音響変換器２２を周期的な時間間隔にお
いて送信パルスを送出するように励振する回路
と、電気音響変換器２２から取出された電気受信
信号を増幅しかつ処理するための回路と、送信パ
ルスと受信エコーパルスとの時間間隔から被探査
充填状態を求める回路とを含んでいる。一般に、
音波または超音波パルスの走行時間を求めるのみ
ならず、電気音響変換器２２から送出される受信
信号の形状および振幅も評価することが望まし
い。その理由はそこから、最も確からしい有効エ
コー信号を識別しかつ精確な走行時間測定のため
に用いることができる、容器１０内の状態に関す
る情報を取出すことができるからである。これら
付加的な情報は、電気音響変換器２２から送出さ
れた受信信号の包絡線ないし時間−振幅プロフイ
ールから得られる。
２２と所属の電子装置２４とから成つている。電
子音響変換器２２は、音波または超音波送信パル
スの送信のための送信変換器および２つの送信パ
ルスの間のそれぞれの休止期間における、反射さ
れたエコーパルスを電気受信信号に変換する受信
変換器として交互に用いられる。２つの連続する
送信パルス間の時間間隔は、充填状態測定装置か
ら充填物の表面までおよびそこから再び充填状態
測定装置に戻るまでの音波または超音波パルスの
生じうる最大走行時間より長い。電子装置２４
は、電気音響変換器２２を周期的な時間間隔にお
いて送信パルスを送出するように励振する回路
と、電気音響変換器２２から取出された電気受信
信号を増幅しかつ処理するための回路と、送信パ
ルスと受信エコーパルスとの時間間隔から被探査
充填状態を求める回路とを含んでいる。一般に、
音波または超音波パルスの走行時間を求めるのみ
ならず、電気音響変換器２２から送出される受信
信号の形状および振幅も評価することが望まし
い。その理由はそこから、最も確からしい有効エ
コー信号を識別しかつ精確な走行時間測定のため
に用いることができる、容器１０内の状態に関す
る情報を取出すことができるからである。これら
付加的な情報は、電気音響変換器２２から送出さ
れた受信信号の包絡線ないし時間−振幅プロフイ
ールから得られる。
それ自体公知のように、送信変換器および受信
変換器として交互に動作する電気音響変換器に代
わつて、一方が専ら送信変換器として用いられ、
他方が専ら受信変換器として用いられる２つの別
個の変換器を使用することもできる。
変換器として交互に動作する電気音響変換器に代
わつて、一方が専ら送信変換器として用いられ、
他方が専ら受信変換器として用いられる２つの別
個の変換器を使用することもできる。
エコー測深原理に基づいているこの充填状態測
定に最大の問題点は、第１図において矢印Ｎで示
されている充填物の表面において反射される有効
エコーパルスの他に、容器内の別の障害物によつ
て反射されかつ有効エコーパルスに重畳される妨
害エコーパルスも発生する可能性があるという点
にある。容器内の固定の障害部１９から到来す
る、矢印Ｆによつて示されているような妨害エコ
ーパルスが常時同じ走行時間で発生し、従つて受
信信号の振幅プロフイールの評価によつて容易に
識別して、不都合を取除くことができる一方、殊
に、第１図において矢印Ｓによつて示されている
ような、充填流１６の、容器内に落下する充填物
粒子において反射されるエコーパルスは充填状態
測定の実質的な妨害となる。このような妨害エコ
ーパルスＳは全体の走行時間領域にある常時変化
する走行時間にて発生する。
定に最大の問題点は、第１図において矢印Ｎで示
されている充填物の表面において反射される有効
エコーパルスの他に、容器内の別の障害物によつ
て反射されかつ有効エコーパルスに重畳される妨
害エコーパルスも発生する可能性があるという点
にある。容器内の固定の障害部１９から到来す
る、矢印Ｆによつて示されているような妨害エコ
ーパルスが常時同じ走行時間で発生し、従つて受
信信号の振幅プロフイールの評価によつて容易に
識別して、不都合を取除くことができる一方、殊
に、第１図において矢印Ｓによつて示されている
ような、充填流１６の、容器内に落下する充填物
粒子において反射されるエコーパルスは充填状態
測定の実質的な妨害となる。このような妨害エコ
ーパルスＳは全体の走行時間領域にある常時変化
する走行時間にて発生する。
第２図は、受信信号の包絡線ないし時間−振幅
プロフイールに含まれている情報を失うことな
く、充填流１６から到来する妨害エコーパルスＳ
の不都合を取除くことを可能にする電子装置２４
の実施例のブロツク線図を示す。第３図の波形図
ＡないしＤは、同じアルフアベツトで示された、
第２図の回路の回路点において発生する可能性が
ある種々の信号の時間経過を示している。
プロフイールに含まれている情報を失うことな
く、充填流１６から到来する妨害エコーパルスＳ
の不都合を取除くことを可能にする電子装置２４
の実施例のブロツク線図を示す。第３図の波形図
ＡないしＤは、同じアルフアベツトで示された、
第２図の回路の回路点において発生する可能性が
ある種々の信号の時間経過を示している。
第２図に、送信パルス発生器３０の出力側に接
続されている電気音響変換器２２が図示されてい
る。送信パルス発生器３０は周期的な時間間隔に
おいてその都度、電気音響変換器２２に対する励
振パルスとして送信すべき音波または超音波パル
スの周波数を有するパルス状の電気的な振動列を
送出する。その際上記励振パルスによつて電気音
響変換器は励振されて、音波または超音波送信パ
ルスを送出する。音波または超音波送信パルスの
持続時間は、連続する送信パルス間の周期的な時
間間隔によつて決まつてくる送信期間の持続時間
に比べて短い。
続されている電気音響変換器２２が図示されてい
る。送信パルス発生器３０は周期的な時間間隔に
おいてその都度、電気音響変換器２２に対する励
振パルスとして送信すべき音波または超音波パル
スの周波数を有するパルス状の電気的な振動列を
送出する。その際上記励振パルスによつて電気音
響変換器は励振されて、音波または超音波送信パ
ルスを送出する。音波または超音波送信パルスの
持続時間は、連続する送信パルス間の周期的な時
間間隔によつて決まつてくる送信期間の持続時間
に比べて短い。
電気音響変換器２２は更に、この変換器２２か
ら到来する電気信号を増幅する増幅器３１の入力
側に接続されている。これら信号にまず、音波ま
たは超音波送信パルスに相応するパルスが含まれ
ている。それぞれの送信パルスの減衰後電気音響
変換器２２は、到来する音波または超音波信号エ
コーパルスを、同様増幅器３１に供給される電気
受信信号に変換する受信変換器として動作する。
受信信号のレベルは送信パルスのレベルに比べて
低いので、送信パルスに相応する電気信号はそれ
自体公知の適当な手段によつて制限されて、増幅
器３１が過制御されないようにしている。
ら到来する電気信号を増幅する増幅器３１の入力
側に接続されている。これら信号にまず、音波ま
たは超音波送信パルスに相応するパルスが含まれ
ている。それぞれの送信パルスの減衰後電気音響
変換器２２は、到来する音波または超音波信号エ
コーパルスを、同様増幅器３１に供給される電気
受信信号に変換する受信変換器として動作する。
受信信号のレベルは送信パルスのレベルに比べて
低いので、送信パルスに相応する電気信号はそれ
自体公知の適当な手段によつて制限されて、増幅
器３１が過制御されないようにしている。
従つて増幅器３１はその出力側にそれぞれの送
信期間において、例えば第３図Ａに図示されてい
るような信号を送出する。測定期間の開始は、そ
の振幅が制限されている送信パルスＥによつて決
められる。送信パルス発生器３０から到来する電
気的な励振パルスは矩形であるが、増幅器３１の
入力側には指数関数的に減衰するパルスが加わ
る。というのは電気音響変換器２２は励振パルス
の終了後も減衰振動するからである。
信期間において、例えば第３図Ａに図示されてい
るような信号を送出する。測定期間の開始は、そ
の振幅が制限されている送信パルスＥによつて決
められる。送信パルス発生器３０から到来する電
気的な励振パルスは矩形であるが、増幅器３１の
入力側には指数関数的に減衰するパルスが加わ
る。というのは電気音響変換器２２は励振パルス
の終了後も減衰振動するからである。
充填物の表面の、電気音響変換器２２からの間
隔によつて決まつてくる時間間隔TMにおいて、
送信パルスＥの終了後、充填物の表面において反
射される音波または超音波エコーパルスに相応す
る有効エコーパルスＮが現れる。この有効エコー
パルスＮは、音波または超音波の送信周波数およ
び、送信パルスの本来の形の矩形に比して多かれ
少なかれ相当不明瞭になりかつ変形されている包
絡線を有する振動列である。送信パルスＥと有効
エコーパルスＮとの間に、第３図Ａに、容器中に
落下する充填流１６によつて反射された妨害エコ
ーパルスＳ、並びに容器１０内の固定の障害部１
９において反射された妨害エコーパルスＦが図示
されている。勿論送信期間のこの領域においてそ
の他数多くの、充填流１６の種々の粒子から種々
異なつた走行時間によつて到来するこの形式の別
の妨害エコーパルスＳ、並びに容器内の固定の障
害部において反射された妨害エコーパルスＦが存
在する可能性がある。多重反射のために妨害エコ
ーパルスは、有効エコーパルスＮの後にも現れる
可能性がある。
隔によつて決まつてくる時間間隔TMにおいて、
送信パルスＥの終了後、充填物の表面において反
射される音波または超音波エコーパルスに相応す
る有効エコーパルスＮが現れる。この有効エコー
パルスＮは、音波または超音波の送信周波数およ
び、送信パルスの本来の形の矩形に比して多かれ
少なかれ相当不明瞭になりかつ変形されている包
絡線を有する振動列である。送信パルスＥと有効
エコーパルスＮとの間に、第３図Ａに、容器中に
落下する充填流１６によつて反射された妨害エコ
ーパルスＳ、並びに容器１０内の固定の障害部１
９において反射された妨害エコーパルスＦが図示
されている。勿論送信期間のこの領域においてそ
の他数多くの、充填流１６の種々の粒子から種々
異なつた走行時間によつて到来するこの形式の別
の妨害エコーパルスＳ、並びに容器内の固定の障
害部において反射された妨害エコーパルスＦが存
在する可能性がある。多重反射のために妨害エコ
ーパルスは、有効エコーパルスＮの後にも現れる
可能性がある。
増幅器３１に、出力側に、その入力信号の包絡
線に相応する信号を送出するように構成されてい
る包絡線回路３２が後置接続されている。この機
能を実現する包絡線回路は一般に周知である。最
も簡単な場合包絡線回路は、音波または超音波の
周波数を有する振幅変調された搬送波振動を整流
しかつ低域フイルタリングによつて抑圧する振幅
復調器とすることができる。包絡線回路３２の入
力側に第３図Ａに図示されている信号が供給され
るとき、その出力側に送信パルスＥの包絡線E′，
有効エコーパルスＮの包絡線N′および妨害エコ
ーパルスＦないしＳの包絡線F′およびS′を含んで
いる、第３図Ｂの低周波信号が現れる。全く一般
的なことだが、包絡線信号は電気音響変換器２２
の出力信号の時間−振幅プロフイールであつて、
それには他に受信信号の振幅情報全部が含まれて
いる。包絡線信号は低周であるので、比較的簡単
に処理することができかつまた、比較的僅かなコ
ストで比較的長い区間にわたつて、例えば容器１
０との遠隔の地に配設されている評価装置に伝送
することができる。
線に相応する信号を送出するように構成されてい
る包絡線回路３２が後置接続されている。この機
能を実現する包絡線回路は一般に周知である。最
も簡単な場合包絡線回路は、音波または超音波の
周波数を有する振幅変調された搬送波振動を整流
しかつ低域フイルタリングによつて抑圧する振幅
復調器とすることができる。包絡線回路３２の入
力側に第３図Ａに図示されている信号が供給され
るとき、その出力側に送信パルスＥの包絡線E′，
有効エコーパルスＮの包絡線N′および妨害エコ
ーパルスＦないしＳの包絡線F′およびS′を含んで
いる、第３図Ｂの低周波信号が現れる。全く一般
的なことだが、包絡線信号は電気音響変換器２２
の出力信号の時間−振幅プロフイールであつて、
それには他に受信信号の振幅情報全部が含まれて
いる。包絡線信号は低周であるので、比較的簡単
に処理することができかつまた、比較的僅かなコ
ストで比較的長い区間にわたつて、例えば容器１
０との遠隔の地に配設されている評価装置に伝送
することができる。
包絡線回路３２の出力側から送出された包絡線
信号は第２図の回路において遅延段３３およびゲ
ート回路３４を介してAD変換器３５に供給され
る。AD変換器３５において包絡線信号は周期的
に標本化され、かつそれぞれの標本値は、所望の
精度に相応する桁数を有するコード群の形のデジ
タル信号に変換される。
信号は第２図の回路において遅延段３３およびゲ
ート回路３４を介してAD変換器３５に供給され
る。AD変換器３５において包絡線信号は周期的
に標本化され、かつそれぞれの標本値は、所望の
精度に相応する桁数を有するコード群の形のデジ
タル信号に変換される。
AD変換器３５の出力側は、例えば適当にプロ
グラミングされたマイクロコンピユータによつて
形成することができるデジタル信号処理装置３６
に接続されている。デジタル信号処理装置３６
は、AD変換器３５から送出された、少なくとも
１つの送信期間、しかし有利には複数の連続する
送信期間からのデジタル化された受信信号を表し
ているコード群が絡納されるメモリを含んでお
り、その結果メモリには、測定区間の距離または
走行時間に依存した振幅プロフイールが存在す
る。それからこの振幅プロフイールは経験値に従
つて統計学的に平滑化されかつ解析される。この
解析に基づいて固定の障害部１９から到来する妨
害エコーＦが識別されかつ充填物の表面において
反射された有効エコーパルスを最大の確率でもつ
て表しているエコーパルスが定められ、かつ最終
的に充填状態を求めるためにこの最も確からしい
有効エコーパルスの走行時間が定められる。この
エコー評価によつて、２重および多重反射、容器
内の組込物の妨害エコー等のような所定の受信状
態において発生する不都合な効果が良好に抑圧さ
れる。しかし充填流から生じる不規則な妨害エコ
ーパルスＳによる実質的な妨害がある場合、測定
は更に非常に困難になるかまたは不可能になるこ
とすらある。
グラミングされたマイクロコンピユータによつて
形成することができるデジタル信号処理装置３６
に接続されている。デジタル信号処理装置３６
は、AD変換器３５から送出された、少なくとも
１つの送信期間、しかし有利には複数の連続する
送信期間からのデジタル化された受信信号を表し
ているコード群が絡納されるメモリを含んでお
り、その結果メモリには、測定区間の距離または
走行時間に依存した振幅プロフイールが存在す
る。それからこの振幅プロフイールは経験値に従
つて統計学的に平滑化されかつ解析される。この
解析に基づいて固定の障害部１９から到来する妨
害エコーＦが識別されかつ充填物の表面において
反射された有効エコーパルスを最大の確率でもつ
て表しているエコーパルスが定められ、かつ最終
的に充填状態を求めるためにこの最も確からしい
有効エコーパルスの走行時間が定められる。この
エコー評価によつて、２重および多重反射、容器
内の組込物の妨害エコー等のような所定の受信状
態において発生する不都合な効果が良好に抑圧さ
れる。しかし充填流から生じる不規則な妨害エコ
ーパルスＳによる実質的な妨害がある場合、測定
は更に非常に困難になるかまたは不可能になるこ
とすらある。
充填流から到来する妨害エコーパルスによるこ
の種の障害を回避するために第２図の回路は、包
絡線回路３２を含んでいる信号処理路に並列に増
幅器３１の出力側に接続されている周波数検出器
３７を含んでいる。周波数検出器３７の第２の入
力側は送信パルス発生器３０に接続されており、
かつ周波数検出器３７の出力側はゲート回路３４
の制御入力側に接続されている。周波数検出器３
７は送信パルス発生器から送信パルスの周波数を
有する信号を受取り、かつ連続的に増幅器３１の
出力側に現れる受信信号の周波数をこの送信周波
数と比較する。周波数検出器３７が受信信号の周
波数と送信周波数との一致を検出するとき、周波
数検出器はゲート回路３４の制御入力側に制御信
号を送出し、この制御信号がゲート回路３４を開
放し、その結果ゲート回路は遅延段３３を介して
伝送中の包絡線信号をAD変換器３５に通す。こ
れに対して受信信号の周波数と送信周波数とが一
致しないとき、ゲート回路３４は周波数検出器３
７の出力信号によつて阻止される。
の種の障害を回避するために第２図の回路は、包
絡線回路３２を含んでいる信号処理路に並列に増
幅器３１の出力側に接続されている周波数検出器
３７を含んでいる。周波数検出器３７の第２の入
力側は送信パルス発生器３０に接続されており、
かつ周波数検出器３７の出力側はゲート回路３４
の制御入力側に接続されている。周波数検出器３
７は送信パルス発生器から送信パルスの周波数を
有する信号を受取り、かつ連続的に増幅器３１の
出力側に現れる受信信号の周波数をこの送信周波
数と比較する。周波数検出器３７が受信信号の周
波数と送信周波数との一致を検出するとき、周波
数検出器はゲート回路３４の制御入力側に制御信
号を送出し、この制御信号がゲート回路３４を開
放し、その結果ゲート回路は遅延段３３を介して
伝送中の包絡線信号をAD変換器３５に通す。こ
れに対して受信信号の周波数と送信周波数とが一
致しないとき、ゲート回路３４は周波数検出器３
７の出力信号によつて阻止される。
周波数検出器３７はゲート回路３４と接続され
て、充填物１６から到来する妨害エコーパルスＳ
の包絡線信号S′がAD変換器に達しないような働
きをする。その際、充填流１６がエコー測探装置
２０に対して相対的に移動し、その結果充填流１
６において反射されたエコーパルスがドツプラー
効果のため送信周波数に対して周波数がシフトさ
れるという事実が利用される。周波数検出器３７
は勿論、それがこの僅かなドツプラー効果に基づ
く周波数シフトに応答しかつ出力側に送出される
制御信号を、ゲート回路３４が阻止されるように
変化するように、実現されていなければならな
い。
て、充填物１６から到来する妨害エコーパルスＳ
の包絡線信号S′がAD変換器に達しないような働
きをする。その際、充填流１６がエコー測探装置
２０に対して相対的に移動し、その結果充填流１
６において反射されたエコーパルスがドツプラー
効果のため送信周波数に対して周波数がシフトさ
れるという事実が利用される。周波数検出器３７
は勿論、それがこの僅かなドツプラー効果に基づ
く周波数シフトに応答しかつ出力側に送出される
制御信号を、ゲート回路３４が阻止されるように
変化するように、実現されていなければならな
い。
これに対して固定の障害部および充填物の表面
において反射されるエコーパルスＦ，Ｎは送信周
波数を有する。というのはこれら反射レベルは充
填状態測定装置に対して相対的に定常状態にある
からである。それ故にこれらエコーパルスに相応
する包絡線信号F′，N′はゲート回路３４によつ
てAD変換器５に接続される。
において反射されるエコーパルスＦ，Ｎは送信周
波数を有する。というのはこれら反射レベルは充
填状態測定装置に対して相対的に定常状態にある
からである。それ故にこれらエコーパルスに相応
する包絡線信号F′，N′はゲート回路３４によつ
てAD変換器５に接続される。
第３図の波形図Ｃは、遅延段３３が設けられて
いないものと仮定したときの、ゲート回路３４の
出力信号を示している。この出力信号において、
妨害エコーパルスＳの包絡線S′が完全に抑圧され
ている。周波数検出器３７は確かに、それがその
２つの入力信号の周波数一致を申し分ない精度で
検出するまでにある程度の時間を必要とする。そ
の理由は周波数検出器は複数の振動を比較しなけ
ればならないからである。従つてゲート回路３４
の開放は有効エコーパルス開始後ある程度の時間
を経て漸く行われ、その結果包絡線N′の初期部
分は切断される。これにより振幅情報が誤つて取
出されることになる。
いないものと仮定したときの、ゲート回路３４の
出力信号を示している。この出力信号において、
妨害エコーパルスＳの包絡線S′が完全に抑圧され
ている。周波数検出器３７は確かに、それがその
２つの入力信号の周波数一致を申し分ない精度で
検出するまでにある程度の時間を必要とする。そ
の理由は周波数検出器は複数の振動を比較しなけ
ればならないからである。従つてゲート回路３４
の開放は有効エコーパルス開始後ある程度の時間
を経て漸く行われ、その結果包絡線N′の初期部
分は切断される。これにより振幅情報が誤つて取
出されることになる。
このことは遅延段３３によつて取除かれる。遅
延段は包絡線信号に対して、周波数検出器３７が
周波数検出に要する時間に相応する遅延を行う。
これにより、有効エコーパルスＮの包絡線N′の
開始がゲート回路に到来するとき既に開放されて
いるようにされる。そこでゲート回路３４の出力
信号は第３図の波形図Ｄに相応する。それは、有
効エコーパルスＮの完全な包絡線並びに妨害エコ
ーパルスＦの包絡線および送信周波数を有してい
る受信信号の別の成分を含んでおり、一方周波数
が送信周波数とは異なつているすべての信号成分
の包絡線は抑圧されている。
延段は包絡線信号に対して、周波数検出器３７が
周波数検出に要する時間に相応する遅延を行う。
これにより、有効エコーパルスＮの包絡線N′の
開始がゲート回路に到来するとき既に開放されて
いるようにされる。そこでゲート回路３４の出力
信号は第３図の波形図Ｄに相応する。それは、有
効エコーパルスＮの完全な包絡線並びに妨害エコ
ーパルスＦの包絡線および送信周波数を有してい
る受信信号の別の成分を含んでおり、一方周波数
が送信周波数とは異なつているすべての信号成分
の包絡線は抑圧されている。
その際デジタル信号処理装置３６のメモリに
は、受信信号全体の時間−振幅プロフイールが記
憶されるのではなくて、本来の送信周波数を有す
るエコー信号の時間−振幅プロフイールが記憶さ
れている。
は、受信信号全体の時間−振幅プロフイールが記
憶されるのではなくて、本来の送信周波数を有す
るエコー信号の時間−振幅プロフイールが記憶さ
れている。
遅延段３３によつて行われる信号遅延は走行時
間測定には影響を及ぼさない。その理由は送信パ
ルスＥに相応する包絡線信号および有効エコーパ
ルスＮに相応する包絡線信号が同じように遅延さ
れるので、走行時間測定に対する尺度となる時間
間隔TMは変わらず維持されるからである。
間測定には影響を及ぼさない。その理由は送信パ
ルスＥに相応する包絡線信号および有効エコーパ
ルスＮに相応する包絡線信号が同じように遅延さ
れるので、走行時間測定に対する尺度となる時間
間隔TMは変わらず維持されるからである。
既述の回路の種々の変形は当業者には明確であ
る。例えば遅延段３３およびゲート回路３４は包
絡線回路３２の後ではなくてそれらの前に設ける
こともできる。
る。例えば遅延段３３およびゲート回路３４は包
絡線回路３２の後ではなくてそれらの前に設ける
こともできる。
第１図は、充填状態測定装置を用いて容器内の
充填状態を測定する原理を説明するための概略図
であり、第２図は、第１図の充填状態測定装置の
電子装置の本発明の実施例のブロツク線図であ
り、第３図は、第２図の電子装置において発生す
る信号の時間を横軸にとつた波形図である。 Ｅ……送信パルス、Ｎ……有効エコーパルス、
Ｆ，Ｓ……妨害パルス、１０……容器、１２……
充填流、１６……充填流、１９……固定の障害
部、２０……充填状態測定装置、２２……電気音
響変換器、２４……電子装置、３０……送信パル
ス発生器、３１……増幅器、３２……包絡線回
路、３３……遅延段、３４……ゲート回路、３５
……AD変換器、３６……デジタル信号処理装
置、３７……周波数検出器。
充填状態を測定する原理を説明するための概略図
であり、第２図は、第１図の充填状態測定装置の
電子装置の本発明の実施例のブロツク線図であ
り、第３図は、第２図の電子装置において発生す
る信号の時間を横軸にとつた波形図である。 Ｅ……送信パルス、Ｎ……有効エコーパルス、
Ｆ，Ｓ……妨害パルス、１０……容器、１２……
充填流、１６……充填流、１９……固定の障害
部、２０……充填状態測定装置、２２……電気音
響変換器、２４……電子装置、３０……送信パル
ス発生器、３１……増幅器、３２……包絡線回
路、３３……遅延段、３４……ゲート回路、３５
……AD変換器、３６……デジタル信号処理装
置、３７……周波数検出器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 充填物表面に音波または超音波を指向して送
信しかつ該充填物表面から反射された逆方向に散
乱するパルスを受信しかつ電気受信信号に変換す
る送信および受信装置と、該送信および受信装置
に接続されている、信号処理路において前記受信
信号の包絡線に相応する包絡線信号を発生し、該
包絡線信号の標本値をデジタル化し、該デジタル
化された標本値を測定区間の距離または走行時間
に依存した振幅プロフイールを形成するためにメ
モリに格納しかつ該振幅プロフイールを最も確か
らしい有効エコーパルスの走行時間を定めるため
に評価する評価回路とを具備した容器内の充填状
態を測定するための充填状態測定装置において、
前記評価回路において包絡線信号を発生するため
の前記信号処理路に並列に、受信信号の周波数検
出が行われ、該周波数検出によつて前記受信信号
の周波数と送信周波数との一致が検出され、かつ
前記周波数検出の結果に依存してその周波数が送
信周波数に相応する受信信号に対してのみ前記信
号処理回路が開放されるようにしたことを特徴と
する充填状態測定装置。 ２ 信号処理回路は信号処理路に並列に接続され
ている周波数検出器を含んでおり、かつ前記信号
処理路に周波数検出器の出力信号によつて制御さ
れるゲート回路が設けられていることを特徴とす
る請求項１記載の充填状態測定装置。 ３ 信号処理路において周波数検出器の接続点の
後およびゲート回路の前に、遅延回路が介挿され
ていることを特徴とする請求項２記載の充填状態
測定装置。 ４ ゲート回路は信号処理路において受信信号か
ら包絡線信号を形成する包絡線回路の後に設けら
れていることを特徴とする請求項２または３記載
の充填状態測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3812293.6 | 1988-04-13 | ||
| DE3812293A DE3812293A1 (de) | 1988-04-13 | 1988-04-13 | Fuellstandsmessgeraet |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02231532A JPH02231532A (ja) | 1990-09-13 |
| JPH0575970B2 true JPH0575970B2 (ja) | 1993-10-21 |
Family
ID=6351894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1092023A Granted JPH02231532A (ja) | 1988-04-13 | 1989-04-13 | 充填状態測定装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4972386A (ja) |
| EP (1) | EP0337293B1 (ja) |
| JP (1) | JPH02231532A (ja) |
| CA (1) | CA1296094C (ja) |
| DE (2) | DE3812293A1 (ja) |
| DK (1) | DK172230B1 (ja) |
| ES (1) | ES2036292T3 (ja) |
| IE (1) | IE62708B1 (ja) |
Families Citing this family (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5335545A (en) * | 1990-09-04 | 1994-08-09 | Magnetrol International, Inc. | Ultrasonic detector with frequency matching |
| US5233352A (en) * | 1992-05-08 | 1993-08-03 | Cournane Thomas C | Level measurement using autocorrelation |
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