JPH0694688A - 超音波濃度計とその濃度測定方法 - Google Patents

超音波濃度計とその濃度測定方法

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JPH0694688A
JPH0694688A JP4243196A JP24319692A JPH0694688A JP H0694688 A JPH0694688 A JP H0694688A JP 4243196 A JP4243196 A JP 4243196A JP 24319692 A JP24319692 A JP 24319692A JP H0694688 A JPH0694688 A JP H0694688A
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wave
signal
ultrasonic
measured
liquid
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JP4243196A
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English (en)
Inventor
Kenji Miyata
健次 宮田
Shigeru Goto
茂 後藤
Kunimitsu Hattori
国光 服部
Masakazu Yuzu
正和 柚津
Noboru Watase
昇 渡瀬
Takashi Minamida
隆 南田
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.)
OKUI DENKI KK
Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Nagase and Co Ltd
Original Assignee
OKUI DENKI KK
Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Nagase and Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波濃度計において、被測定液の温度変化
に伴う送波器,受波器の温度変化に伴って生じる濃度測
定誤差を減少する。 【構成】 高周波発振器3から発生する一定周波数αM
Hzの高周波電気信号を一定周波数βHzの低周波によ
って周波数変調し、この変調信号e0により送波器8の
水晶振動子を励振して超音波を発生させる。配管13の
被測定液11中を伝播し懸濁物質で減衰を受けた超音波
12を受波器9で受波し、受波器9の出力信号eを演算
器6に入力する。演算器6は、変調信号e0の周波数範
囲αMHz±βHzの電圧値の平均値と、この周波数範
囲における受波器9出力信号の平均値とを求め、両平均
値を比較することで、超音波減衰量つまり懸濁物質濃度
を算出し、これを出力計7に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、工業用プラント等にお
ける配管や槽内を流れる液中の汚泥や懸濁液中の固形物
の量(濃度)を測定する超音波濃度計に係り、特に、被
測定液の液温変化に伴って生じる濃度測定値の誤差を低
減させるに好適な超音波濃度計とその濃度測定方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】超音波濃度計で被測定液中の懸濁物質濃
度を測定する場合、水晶振動子等を内蔵した送波器及び
受波器を被測定液中に設置し、高周波信号で送波器を励
振して超音波を発生させ、被測定液中を伝播し懸濁物質
で減衰された超音波を受波器で電気信号に変換し、送波
器に入力する高周波信号と受波器から出力される高周波
信号とを比較することで、超音波信号の減衰量つまり懸
濁物質の濃度を求める。
【0003】図3は、送波器に印加する高周波信号と、
受波器の出力電圧との関係を示すグラフ(水晶振動子の
共振特性に類似する。)である。送波器への入力信号
(水晶振動子を励振する高周波信号)がある一定周波数
αMHzのとき、受波器の出力電圧はピーク値e1をと
る。このため、このピーク値e1を与える一定周波数α
MHzにおける送波器への入力信号電圧値と受波器の出
力信号電圧値とを比較し、被測定液中の懸濁物質の濃度
を求めている。しかし、被測定液の温度が変化して温度
がt1℃からt2℃に変化すると、被測定液中に設置され
る水晶振動子の温度も変化して送,受波器の共振周波数
等が変わってしまい、図3の点線のグラフの様に、最大
出力値e1を与える周波数の値がΔMHzシフトしてし
まう。この結果、受波器の出力電圧値はe2に下がって
しまい、この値e2から換算する懸濁物質濃度の値は実
際の濃度値と異なってしまう。
【0004】そこで、特開昭61−148365号公報
記載の従来技術では、超音波の被測定液中の伝播速度を
計測して液温を求め、液温に応じた補正係数で検出濃度
値を補正し、温度の影響を排除している。また、特開平
2−116745号公報記載の従来技術では、被測定液
の温度を温度センサを用いて計測し、この計測値に応じ
て濃度を求めるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術は、
液温を測定するために、超音波パルスの伝播速度計測用
の部品や温度センサ等が必要となり、装置の部品点数が
増えてコストが増大するという問題がある。また、液温
というパラメータまで勘案して濃度値を求めため、濃度
算出にあたり液温まで考慮した演算式やマップが必要と
なり、演算式やマップの作成が面倒であるという問題も
ある。
【0006】本発明の目的は、実際の液温が何℃である
かを考慮せずにしかも液温の影響による測定誤差を最小
にした懸濁物質濃度の値を求めることができる超音波濃
度計とその測定方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、送波器を一
定周波数の高周波信号で励振して超音波を発生させ、被
測定液中を伝播した前記超音波を受波器で電気信号に変
換し、送波器へ入力する前記高周波信号と受波器から出
力される高周波信号とにより前記被測定液中の不純物質
の濃度を求める超音波濃度計において、前記高周波信号
を低周波信号で変調し該変調信号にて前記送波器を励振
させ、前記変調信号の平均値と前記受波器の出力信号の
平均値とから前記濃度を求めることで、達成される。
【0008】
【作用】所定周波数幅で周波数が変化する高周波信号
(αMHz±βHz)を用い、この信号の送信信号電圧
平均値と受信信号電圧値の各平均値により濃度を求める
ので、受信信号出力電圧の最大値を与える周波数が液温
変化により変動しても、この影響は平均値にまでは大き
な影響を及ぼさない。このため、液温を測定しなくて
も、液温変化による測定誤差の発生を大幅に低減可能と
なる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1及び図2を参
照して説明する。図1は、本発明の一実施例に係る超音
波式濃度計の構成図である。本実施例の超音波濃度計
は、制御ユニット1と、濃度センサ2からなる。濃度セ
ンサ2は、水晶振動子を内蔵した送波器8と、水晶振動
子を内蔵した受波器9とからなる。送波器8と受波器9
は、配管13に対向して設けられた孔に夫々設置され、
各水晶振動子の超音波発信部,超音波受信部は、配管1
3中の被測定液体11に接するようになっいる。
【0010】制御ユニット1は、一定周波数αMHzの
高周波信号を発振する高周波発振器3と、この高周波信
号を一定周波数βHzの低周波信号で変調し変調信号e
0を送波器8に与える周波数変調回路Aと、この変調信
号e0と受波器9の受信信号eとを比較演算して被測定
液11の懸濁物質の濃度を算出する演算器6と、算出さ
れた濃度値を表示する出力計7とを備える。周波数変調
回路Aは、一定周波数βHzの低周波信号を発振する低
周波発振器4と、この低周波信号にて前記の高周波信号
を変調する変調器5とからなる。
【0011】制御ユニット1内の高周波発振器3より発
信した高周波信号(αMHz)は、周波数変調回路Aに
入力され、低周波信号(βHz)にて周波数変調され
る。この周波数変調された変調信号(αMHz±βH
z)e0が送波器8に入力され、水晶振動子がこの変調
信号e0にて励振され、発生した超音波12が被測定液
11中を受波器9側に伝播する。
【0012】被測定液中を伝播する超音波は、被測定液
中の汚泥や懸濁粒子等の懸濁物質を通過するに従って減
衰され、これが受波器9に受波される。受波器9の水晶
振動子は受波した超音波を電気信号に変換し、出力信号
eを演算器eに送出する。
【0013】被測定液11の液温がt1℃であったと
き、受波器9からの出力信号eの周波数分布は、図2の
実線グラフで示す様に、周波数αMHzで最大出力値を
とる特性となる。本実施例では、この最大出力値e1の
値のみで濃度値を算出するのではなく、周波数αMHz
を中心にした範囲±βHz内の出力電圧値eの平均値m
(t1)を算出し、この受信電圧平均値m(t1)と、変
調信号e0の上記範囲における平均値とを比較演算する
ことで、濃度値を算出し、これを出力計9に表示する。
【0014】今仮りに、液温がt2℃に変化したとす
る。前述した様に、液温が変化すると、受波器9からの
出力電圧の周波数分布は、図2に点線グラフで示すよう
に、最大電圧値e1を与える周波数がΔMHzシフトし
てしまう。しかし、この点線グラフで示す受波器9出力
電圧eの、αMHz±βHzの範囲内の平均値を算出す
ると、その値m(t2)は前記の温度t1℃における平均
値m(t1)と殆ど同じになり、温度変化の影響を無視
できる値となる。従って、この値m(t2)を変調信号
e0の上記範囲における平均値と比較することで、温度
の影響を無視できる濃度値を算出可能となる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、被測定液の温度変化に
よる測定誤差を被測定液の温度を測定することなく大幅
に減少することができ、超音波式濃度計の測定精度を向
上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る超音波式濃度計の構成
図である。
【図2】濃度センサ部の総合出力特性の中心部の拡大グ
ラフである。
【図3】被測定液の液温変化時の超音波濃度計の問題点
の説明図である。
【符号の説明】
1…制御ユニット、2…濃度センサ、3…高周波発振
器、4…低周波発振器、5…周波数変調器、6…演算
器、7…出力計、8…送波器、9…受波器、10…水晶
振動子、11…被測定液、12…超音波、13…配管、
A…周波数変調回路。
フロントページの続き (72)発明者 宮田 健次 茨城県日立市幸町三丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 後藤 茂 茨城県日立市幸町三丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 服部 国光 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 柚津 正和 兵庫県明石市大久保町西島310番地 奥井 電機株式会社明石工場内 (72)発明者 渡瀬 昇 兵庫県明石市大久保町西島310番地 奥井 電機株式会社明石工場内 (72)発明者 南田 隆 大阪市西区新町一丁目1番17号 長瀬産業 株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送波器を一定周波数の高周波信号で励振
    して超音波を発生させ、被測定液中を伝播した前記超音
    波を受波器で電気信号に変換し、送波器へ入力する前記
    高周波信号と受波器から出力される高周波信号とにより
    前記被測定液中の懸濁物質の濃度を求める超音波濃度計
    において、前記高周波信号を低周波信号で変調し該変調
    信号にて前記送波器を励振させる手段と、前記変調信号
    の平均値と前記受波器の出力信号の平均値とから前記濃
    度を求める演算手段とを設けることを特徴とする超音波
    濃度計。
  2. 【請求項2】 被測定液に接して設置される送波器と、
    前記送波器に超音波励振用の高周波信号を印加する高周
    波発振器と、前記被測定液に接して設置された受波器で
    あって前記送波器から出力され前記被測定液中を伝播,
    減衰した超音波信号を電気信号に変換する受波器と、該
    受波器の出力電圧値により前記被測定液中の懸濁物質の
    濃度を求める演算器とを備える超音波濃度計において、
    前記送波器に印加される高周波信号を低周波信号で変調
    する変調器を設けると共に、前記受波器の出力電圧値の
    平均値を求め該平均値から前記濃度を求める手段を前記
    演算器に設けたことを特徴とする超音波濃度計。
  3. 【請求項3】 送波器を一定周波数の高周波信号で励振
    して超音波を発生させ、被測定液中を伝播した前記超音
    波を受波器で電気信号に変換し、送波器へ入力する前記
    高周波信号と受波器から出力される高周波信号とにより
    前記被測定液中の不純物質の濃度を求める超音波濃度計
    において、前記高周波信号を低周波信号で変調し該変調
    信号にて前記送波器を励振させ、前記変調信号の平均値
    と前記受波器の出力信号の平均値とから前記濃度を求め
    ることを特徴とする超音波濃度計の濃度測定方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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