JPH0614925U - 体積測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 体積測定装置に組付けられるべきマイクロホンのマイク
感度の製造誤差を予め確認し、また上記マイクロホンと
体積測定処理回路との間に、接続回路切換えを選択的に
行ない得る手段を設けたコネクタを介装せしめて、マイ
クロホン感度の製造誤差を対応して上記接続回路の切換
を行なって、体積測定誤差を容易に補正することができ
るようにした体積測定装置を提供することにある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、タンク内に入れられた液体の体積（容量）を、メインタンクと補正 タンクとに夫々設けた第１のマイクロホン及び第２のマイクロホンと、メインタ ンクと補正タンクとの体積を変化せしめる体積変化手段を用いて測定する体積測 定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

この種の体積測定装置として、例えば特願平１−２７８０８号（特開平２−２ ０６７２３号公報）による出願を済ませている。この考案の理解を容易ならしめ るため、上記出願の体積測定装置の基本構造を図１に基いて説明する。

【０００３】 １はスピーカ（体積変化手段）であり、この体積変化手段には増幅器２を介し て発振器３が接続されている。この体積変化手段によりメインタンク４と補正タ ンク５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４側にはコ ンデンサマイク（第１のマイクロホン）６が設けられ、また補正タンク５側には 上記第１のマイクロホンより感度が低いダイナミックマイクロホン（第２のマイ クロホン）７が設けられている。（なお第２のマイクロホンは、コンデンサマイ クロホンの受信面の全面に、例えば微細孔を有するテープ等を貼着して、ダイナ ミックマイクロホンと同等の感度を持たせて構成してもよい。）また前記スピー カ１は、所定の角周波数ω₀ で駆動する。

【０００４】 ここで補正タンク５の容積をＶ₂ 、メインタンク４内の気体の体積をＶ₁ 、メ インタンク４内の液体の体積をＶ_L 、メインタンク４内の気体の体積Ｖ₁ とメイ ンタンク４内の液体の体積Ｖ_L の和をＶ_T （メインタンク４の全容積）とする。

【０００５】 補正タンク５の圧力変化ΔＰ₂ （ｔ）は、

【０００６】

【数１】

【０００７】 となる。

【０００８】 またメインタンクの圧力変化ΔＰ₁ （ｔ）は、

【０００９】

【数２】

【００１０】 となる。

【００１１】 ここで、補正タンク５の圧力変化の振幅値をＡ₂ 、メインタンク４の圧力変化の 振幅値をＡ₁ とすると、これらの振幅値の比は式（３ａ），（３ｂ）より

【００１２】

【数３】

【００１３】 となる。

【００１４】 これより

【００１５】

【数４】

【００１６】 となり、メインタンク４内に収納された液体の体積Ｖ_L は

【００１７】

【数５】

【００１８】 となる。

【００１９】 なお、ΔＶは予め実験により求めておくものとする。

【００２０】 次に上記原理に基づいて本発明による具体的実施例の説明をする。

【００２１】 補正タンク５とメインタンク４との間にスピーカ（体積変化手段）１を置いた もので、また、メインタンク４と補正タンク５の静圧を等しくするため、両タン ク５，４間がオリフィス１３を有する細いパイプ１４で接続され、メインタンク ４と補正タンク５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１の駆動角周波数ω₀ 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１５における流体抵抗が非常に大きいことによ り、スピーカ１の駆動中は通気孔１５が塞がれているように作用するので、タン ク４，５内の気圧はタンク４，５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１４の圧力伝達の時定数は、スピーカ１による補正タンク５の圧力 変化の時定数よりも十分大きく、またタンク４，５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１を角 周波数ω₀ で駆動すると、補正タンク５の圧力変化ΔＰ₂ （ｔ）は、

【００２２】

【数６】

【００２３】 となる。メインタンク（４）が剛体のとき圧力変化ΔＰ₁ （ｔ）は次のようにな る。

【００２４】

【数７】

【００２５】 となる。

【００２６】 すなわち、スピーカ１によって、メインタンク４と補正タンク５の夫々の体積 がｖ₀ ｓｉｎω₀ ｔだけ角周波数ω₀ で規則的に変動させられると、メインタン ク４内と補正タンク５内の夫々の圧力変動は夫々のタンク４，５に取付けられた コンデンサマイクロホン６、ダイナミックマイクロホン７によって検出され、メ インタンク４の圧力変動を検出したコンデンサマイクロホン６の出力は、ゲイン １、中心角周波数ω₀ のバンドパスフィルタ８によって角周波数ω₀ の信号成分 が抽出され、その後、第２の振幅検出器９に供給され、

【００２７】

【数８】

【００２８】 が検出され出力される。また補正タンク５の圧力変動を検出したダイナミックマ イクロホン７の出力は、ゲインＶ₁ 倍、中心角周波数ω₀ のバンドパスフィルタ １０によって角周波数ω₀ の信号成分のみがＶ₁ 倍されて抽出され、その後第１ の振幅検出器１１に供給され、γＰ₀ ｖ₀ が検出され出力される。その後、第１ の振幅検出器１１からの出力γＰ₀ ｖ₀ は、第２の振幅検出器９からの出力

【００２９】

【数９】

【００３０】 で割算器１２によって除算され、メインタンク４の気体の体積Ｖ₁ が算出され、 その演算結果は、引算器２４に供給され、設定されたメインタンク４の全容積Ｖ_T から引算され、その結果メインタンク４内に収納された液体等の体積Ｖ_L が算 出される。

【００３１】 さらに、上記構成の体積測定処理回路を具体的に述べると図２に示す如くであ る。なお２５は補正タンク５内圧力の変動を検出する第２のマイクロホン７から の出力を入力する第１のバッファ回路、２６はメインタンク４内圧力の変動を検 出する第１のマイクロホン６からの出力を入力する第２のバッファ回路２７は演 算増幅器、２８はシャントレギュレータ、２９は基準値設定回路を示す。

【００３２】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上記構成の体積測定装置にあっては、メインタンク４及び補正タン クには夫々のマイクロホン６及び７を取付け使用するものであるが、かかるマイ クロホン６，７は、それらのマイクロホンの製造時においてマイク感度（特性） の誤差を生じているものであるために、感度誤差を有するままのマイクロホンの 使用では、体積測定時において測定精度が低下することになる。

【００３３】 そこで上記体積測定装置の組立後において、組付けられたマイクロホンの製造 時におけるマイク感度の誤差を補正するためには、図２に示されている演算増幅 器２７の抵抗を変えて増幅器のゲインを変えることにより上記誤差を調整するも のであったために、例えば体積測定装置の組立終了時における感度調整時あるい は、マイクが故障して新たなマイクと交換したときの感度調整時等においては、 その調整作業の都度、体積測定装置の回路を取り出すための装置の分解作業や、 取り出し作業等が必要であって、感度調整完了するまでに非常に多くの手間がか かるという不具合があった。

【００３４】

【課題を解決するための手段】

本考案はかかる従来の不具合に着目してなされたもので、体積測定装置に組付 けられるべきマイクロホンのマイク感度の製造誤差を予め確認し、また上記マイ クロホンと体積測定処理回路との間に、接続回路切換えを選択的に行ない得る手 段を設けたコネクタを介装せしめて、マイクロホン感度の製造誤差を対応して上 記接続回路の切換を行なって、体積測定誤差を容易に補正することができるよう にした体積測定装置を提供することにある。

【００３５】

【実施例】

以下に本考案を図面に示す各実施例に基いて詳細に説明するが、いずれの実施 例においても、体積測定処理回路の基本構成は、従来例で述べたものと変りない ので、その同一部分は従来例で付した同一符号を付してその同一部分の構造説明 は省略する。

【００３６】 実施例Ｉ 図３及び図４において、３１は体積測定処理回路であって、この体積測定処理 回路３１における割算器１２と、引算器２４との間には、増幅器３２及び増幅器 ３３を接続する。またメインタンク４と補正タンク５に設けられている夫々のマ イクロホン６，７及びスピーカ１の信号回路は、体積測定回路３１の外部に設け られるコネクタ３４を介して、上記の体積測定処理回路に接続されているもので ある。上記増幅器３３は、マイク感度の誤差補正用であって、この増幅器３３に 接続される複数の補正回路３５は、前記のコネクタ３４の一方ハウジング３４ａ に接続され、その他方ハウジング３４ｂには、補正回路３５の切替接続を行なう ための切替え接続ワイヤ３６が設けられている。なお４図は前記増幅器３２と補 正用増幅器３３の詳細回路構成を示す。

【００３７】 以上が本実施例の構成であって、次にその作用について述べると、図３におい て、発振器３により一定周波数の信号が作られ、増幅器２により増幅されスピー カ１を駆動する。このスピーカ１の駆動によりメインタンク４と補正タンク５に は圧力変動が生じ、この圧力変動を、それぞれのマイク６、マイク７により検出 する。マイク６、マイク７により検出された信号は、それぞれのバンドパスフィ ルタ８、１０、振幅検出器９、１１を通り、圧力変動の振幅値Ｐｍ、Ｐｓをそれ ぞれ出力する。割算器１２によりＰｓ／Ｐｍが計算される。次いで増幅器３２に より−Ｖｓ倍される（ＶＳは補正タンクの容積）。

【００３８】 増幅器３２は、ゲインが−Ｖｓ倍であるからＲ２／Ｒ１＝Ｖｓに設定すれば実 現できる。

【００３９】 増幅器３３は、図４の結線状態でＲ６がコネクタを介して演算増幅器の−入力 に接続されている。この結果ゲインは−Ｒ６／Ｒ３となる。例えば、−５％、０ ％、＋５％のステップでマイク感度の製造誤差を補正するためには、Ｒ５＝Ｒ３ 、Ｒ４＝０．９５・Ｒ５、Ｒ６＝１．０５・Ｒ５に設することにより実現できる 。一方、燃料タンクの容積をＶＴ、燃料量をＶＦ、空間容積をＶｍとすると、Ｖ Ｔ＝ＶＦ＋Ｖｍであるから、ＶＦ＝ＶＴ−Ｖｍ＝ＶＴ−ＰＳ／Ｐｍ・ＶＳとなり 、引算器２４によりこの演算を行なう。

【００４０】 実施例ＩＩ 図５、図６において、３７は、前記実施例Ｉにおける割算器１２にかえて設け た乗除算器例えば日本無線製のＩＣ（ＮＪＭ４２００）であって、この乗除算器 ３７に、図６に示す如き詳細回路を有する誤差補正用信号発生器３８を接続する 。またこの誤差補正用信号発生器３８に接続される複数の補正用回路３５は、上 記実施例Ｉ同様に、コネクタ３４の一方のハウジング３４ａに接続され、その他 方のハウジング３４ｂには、補正回路３５の切替接続を行なうための切替接続ワ イヤ３６が設けられているものである。

【００４１】 次にこの実施例ＩＩの作用について述べると、乗除算器３７までの入力過程と 、引算器２４以降の作用は上記実施例Ｉと同じである。すなわち本実施例にあっ ては、信号発生器３８のＲ１４がコネクタ３４を介して接地されていることから 、その乗除算器３８内に組込まれている演算増幅器の＋入力にはＶｃｃ・Ｒ１４ ／（Ｒ１４＋Ｒ１１）なる電圧が印加されている。この電圧が演算増幅器で１倍 増幅されて（ボルテージフォロア）乗除算器に入力される。そして、乗除算器３ ７ではＰｓ／Ｐｍ・ｋなる演算がなされる。このとき乗算入力信号の電圧は、乗 除算器３７の入力電圧仕様に基づいてＰｓ／Ｐｍ・ｋが実施されるように設計さ れている。

【００４２】 マイク感度の製造誤差を例えば前記実施例Ｉと同様に、−５％、０％、＋５％ の範囲で調整するためには、信号発生器３８のＲ１３が前述の乗除算器３７の入 力電圧仕様から決められたとすると、Ｒ１２はＲ１２／（Ｒ１２＋Ｒ１１）＝Ｒ １３／（Ｒ１３＋Ｒ１１）・０．９５から求まり、Ｒ１４は同様に、Ｒ１４／（ Ｒ１４＋Ｒ１１）＝Ｒ１３／（Ｒ１３＋Ｒ１１）・１．０５から求まる。

【００４３】 乗除算器３７の出力は増幅器３２によりＶＳ倍されて引算器に入力されるもの である。

【００４４】 実施例ＩＩＩ 図７、図８において、本実施例は、誤差補正用信号発生器３８の回路構成を図 ８に示す如き構成とし、その入力側信号線を２本となしてコネクタ３４の一方の ハウジング３４ａに接続すると共に、その他方のハウジング３４ｂには上記２本 の入力信号線に跨って接続される誤差補正用抵抗３９を接続しているものである 。

【００４５】 すなわち実施例ＩＩで示したＲ１２〜Ｒ１４に相当する抵抗３９がコネクタ部 分に置かれているものである。この実施例ＩＩＩによりコネクタへの配線を減ら せると同時に、抵抗３９は自由に設定できるために、マイク感度の製造誤差に対 応して細かく調整できるメリットがある。

【００４６】 次に、上記説明した各実施例のコネクタハウジング３４ｂ側における接続ワイ ヤ（接続ピン）３６の接続設定手段について説明すると、例えば図９に示すよう に、既知の容積の剛体基準タンク４０を用意し、この基準タンク４０に誤差設定 をしたいセンサ４１をセットし、さらに基準となる体積計測処理回路４２と設定 用コネクタ４３を接続し、そのコネクタに接続されるスイッチ４４を切換えて、 出力電圧ＶＦが、前記基準タンク４０の容積になるように調整し、その結果に基 づいてコネクタのピン間の接続を実施することにより実現できる。また前記実施 例ＩＩＩの場合は、図１０に示すような可変抵抗器４５を調整して誤差０の抵抗 値Ｒを求め、その抵抗値Ｒと同値か又は近い抵抗器をピン間に接続することによ り実現できる。

【００４７】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、メインタンクと該メインタンクの容積よりも小 さい容積の補正タンクとの間に介装されかつメインタンク及び補正タンクの夫々 の体積を所定の周波数で変動せしめる体積変化手段１、前記メインタンク内の圧 力変動を検出する第１のマイクロホン６、前記補正タンク内の圧力変動を検出す る第２のマイクロホン７を有する体積測定ユニットと、前記第１のマイクロホン の検出信号の振幅値を検出する第１の振幅検出回路１１、前記第２のマイクロホ ンの検出信号の振幅値を検出する第２の振幅検出回路９、該第２の振幅検出回路 の出力を前記第１の振幅検出回路の出力で除算する割算器とを備え、該割算器の 出力に基づいて前記メインタンクに収納された被測定体の体積を測定する体積測 定処理回路３１を有する体積測定装置において、前記体積測定ユニットと前記体 積測定処理回路との間に接続回路の切換手段を具有するコネクタを設け、該コネ クタの体積測定ユニット側コネクタピンの間をマイクロホン感度の製造誤差に対 応して相互の切替え接続を行なって、体積測定誤差を補正する体積測定装置であ るから、これによれば、体積測定処理回路３１の外部に設けた接続ワイヤの接続 切替え又は、抵抗値の切替えによって、マイクロホン製造時の感度誤差による体 積計測誤差や、マイクロホン交換時の体積計測誤差への対応処理がきわめて容易 かつ迅速に行なえるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】体積測定装置の全体構造説明図。

【図２】体積測定装置の詳細回路図。

【図３】本考案の第１実施例を示した構造説明図。

【図４】本考案第１実施例の要部回路詳細図。

【図５】本考案の第２実施例を示した構造説明図。

【図６】本考案第２実施例の要部回路詳細図。

【図７】本考案の第３実施例を示した構造説明図。

【図８】本考案第３実施例の要部回路詳細図。

【図９】誤差調整、設定手段を示す説明図。

【図１０】誤差調整、設定手段を示す説明図。

【符号の説明】

３１…体積測定処理回路 ３２…増幅器 ３３…増幅器 ３４…コネクタ ３５…補正回路 ３６…接続ワイヤ ３７…乗除算器 ３８…誤差補正用信号
発生器 ３９…誤差補正用抵抗 ４０…剛体基準タンク ４１…センサ部 ４２…体積計測処理回
路 ４３…設定用コネクタ ４４…スイッチ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 メインタンクと該メインタンクの容積よ
   りも小さい容積の補正タンクとの間に介装されかつメイ
   ンタンク及び補正タンクの夫々の体積を所定の周波数で
   変動せしめる体積変化手段（１）、前記メインタンク内
   の圧力変動を検出する第１のマイクロホン（６）、前記
   補正タンク内の圧力変動を検出する第２のマイクロホン
   （７）を有する体積測定ユニットと、前記第１のマイク
   ロホンの検出信号の振幅値を検出する第１の振幅検出回
   路（１１）、前記第２のマイクロホンの検出信号の振幅
   値を検出する第２の振幅検出回路（９）、該第２の振幅
   検出回路の出力を前記第１の振幅検出回路の出力で除算
   する割算器とを備え、該割算器の出力に基づいて前記メ
   インタンクに収納された被測定体の体積を測定する体積
   測定処理回路（３１）を有する体積測定装置において、
   前記体積測定ユニットと前記体積測定処理回路との間に
   接続回路の切換手段を具有するコネクタを設け、該コネ
   クタの体積測定ユニット側コネクタピンの間をマイクロ
   ホン感度の製造誤差に対応して相互の切替え接続を行な
   って、体積測定誤差を補正することを特徴とする体積測
   定装置。
2. 【請求項２】 体積測定処理回路は、前記ピンの接続を
   用いて誤差補正用の電気信号を生成し、前記割算器とし
   て乗除算器を用い乗算入力として前記誤差補正用電気信
   号を用いたことを特徴とする請求項１に記載の体積測定
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１、２記載の体積測定装置におい
   て、体積測定ユニット側コネクタハウジングにマイクロ
   ホン感度の製造誤差に対応した抵抗を接続することを特
   徴とする体積測定装置。