JPH07159219A

JPH07159219A - 体積測定装置

Info

Publication number: JPH07159219A
Application number: JP31044093A
Authority: JP
Inventors: Haruto Tanaka; 田中晴人
Original assignee: Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【目的】安全性及び測定の信頼性を向上せしめる体積
測定装置の開発。【構成】第１の振幅検出回路及び第２の振幅検出回路
と割算器との間に、故障検出回路及び故障検出回路を介
在せしめ、また第１、第２のマイクロホンの振幅値が、
予め設定された各値より小さくなったときは、故障信号
を発する故障検出回路と、一定時間毎の測定体積値を記
憶し、さらに故障信号を検出したとき測定体積値を保持
する記憶回路を設けた。【効果】装置の発火等による危険を未然に防止し、ま
た計測動作異常が生じたときは、その計測値を予め設定
した値で表示させて異常表示値による戸惑いを防止する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メインタンク内に入れ
られた液体の体積を、メインタンクと補正タンクとに夫
々設けた圧力検出手段と、メインタンクと補正タンクと
の間に設けた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】従来のこの種の体積測定装置として、本
発明出願人は、例えば特願平１−２７８０８号（特開平
２−２０６７２３号）による出願を済ませている。

【０００３】この従来技術を、図１に基いて説明する
と、３３は体積変化手段（スピーカ）であり、この体積
変化手段によりメインタンク３０と補正タンク３１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３０側にはコンデンサマイク（第１のマイクロホン）
３４ｂが設けられ、また補正タンク３１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）３４ａ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。）また前記メインタンク３０と補
正タンク３１の静圧を等しくするため、両タンク３０と
３１との間が、オリフィス４７ａを有する細いパイプ４
７で接続されており、さらにメインタンク３０と補正タ
ンク３１とが大気圧の影響を受けないように構成されて
いる。

【０００４】そこで前記の体積変化手段３３を、所定の
角周波数ω₀ で駆動すると、体積変化手段３３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３５における流体抵抗が非常に大
きいことにより、体積変化手段３３の駆動中は通気孔３
５が塞がれているように作用するので、タンク３０，３
１内の気圧はタンク３０，３１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４７の圧力伝達の時
定数は、体積変化手段３３による補正タンク３１の圧力
変化の時定数よりも十分大きく、またタンク３０，３１
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、体積変化手段３３
を駆動し、Ｖ₀ ｓｉｎω₀ ｔの関数で示されるような体
積変化を補正タンク３１及びメインタンク３０に与える
と、補正タンク３１の圧力変化△Ｐ₁ （ｔ）は、

【０００５】

【数１】

【０００６】となる。

【０００７】メインタンク３０の圧力変化△Ｐ₂ （ｔ）
はメインタンク３０が剛体の場合次のようになる。

【０００８】

【数２】

【０００９】すなわち、スピーカ３３によって、メイン
タンク３０と補正タンク３１の夫々の体積がＶ₀ ｓｉｎ
ω₀ 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３０内と補正タンク３１内の夫々の圧力変
動は夫々のタンク３０，３１に取付けられたダイナミッ
クマイクロホン３４ａ、コンデンサマイクロホン３４ｂ
によって検出され、メインタンク３０の圧力変動を検出
したコンデンサマイクロホン３４ｂ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３７ｂ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３９ｂに供給され、

【００１０】

【数３】

【００１１】が検出され出力される。また補正タンク３
１の圧力変動を検出したダイナミックマイクロホン３４
ａの出力は、ゲインＶ₁ 、中心角周波数ω₀ のバンドパ
スフィルタ３７ａによって角周波数ω₀ の信号成分が抽
出され、その後、第１の振幅検出器３９ａ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３９ａからの出力γＰ₀ Ｖ₀ は、第２の振幅検出
器３９ｂからの出力

【００１２】

【数４】

【００１３】で割算器４０によって除算され、メインタ
ンク３０の空洞部分の体積Ｖ₂ が算出され、その演算結
果は、引算器４１に供給され、設定されたメインタンク
３０の全容積Ｖ_T 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体積Ｖ_L が算出されるも
のである。

【００１４】

【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は、上記マイクロホンやスピ
ーカ等の動作状態を監視して、そのマイクロホン、スピ
ーカ等の故障を検出するフェールセーフ機構を有しない
ために例えば上記マイクロホン、スピーカ、あるいは電
子回路等が故障した場合に、実際値とは異る計測値や、
表示が最小値又は最大値である異常値を表示することが
あり、さらには、電子回路やスピーカから発火するとい
う危険性が考えられる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかることに
鑑みてなされたもので、体積測定装置の構成部品である
マイクロホン、スピーカ等の動作状態を常時監視して、
そのマイクロホン、スピーカ等の動作に異常（故障）が
検出されたときは、計測値を予め決めた値で設定表示せ
しめると同時に故障が生じていることを表示させ、さら
に発火の危険性があるときは、電子回路の一部の電源供
給を停止せしめて発火事故を未然に防止せしめることが
できるフェールセーフ機構を具備する体積測定装置を提
供することにある。

【００１６】

【実施例】以下に本発明を図面に示す実施例に基いて詳
細に説明するが、図２において従来例で示した構造及び
回路と同一部分は従来例で使用した符号を付してその同
一構造（回路）部分の説明を省略する。

【００１７】実施例１すなわち、図２に示す実施例にあっては、スピーカ３３
を駆動するための発振器１は、スピーカ駆動アンプ２を
介してスピーカ３３に接続され、さらにスピーカ駆動ア
ンプ２には、電源オン・オフ回路３を介して電源に接続
されている。

【００１８】振幅検出器３９ａと割算器４０との間及び
振幅検出器３９ｂと割算器４０との間には、夫々の故障
検出回路４ａ及び４ｂが接続される。これら故障検出回
路４ａ及び４ｂの回路構成は図３に示す。すなわち９は
コンパレータ、１０は第１の設定器、１１は第２の設定
器、１２はアナログスイッチを示す。なお５は異常を表
示するランプ６を駆動するためのランプ駆動回路、７は
ＡＮＤ回路、８はＯＲ回路、を示す。

【００１９】次に上記故障検出回路４ａ，４ｂの動作に
ついて説明すると、第１のマイクロホン３４ｂ、及び第
２のマイクロホン３４ａの振幅値が、夫々の振幅検出器
３９ｂ，３９ａによって検出され、これらの検出信号が
故障検出回路４ｂ及び４ａに入力されると、この信号値
がコンパレータ９により、設定器１０により設定された
設定値（マイクロホンにより異る）と比較され、その比
較によって前記信号値が設定値よりも大であればコンパ
レータから“ロー”信号が出力し、また小であればコン
パレータから”ハイ”信号が出力される。このコンパレ
ータの出力信号が“ロー”であるときは、アナログスイ
ッチ１２は、電子的にとを接続し、振幅検出器から
の信号を割算器４０に出力する。またコンパレータの出
力信号が“ハイ”のときはとを接続して第２の設定
器１１からの信号を割算器４０に出力する。

【００２０】つまり振幅検出回路で検出した振幅値が第
１の設定器１０による設定値よりも大きいときは、その
振幅検出回路で検出した振幅値をそのまま割算器４０へ
入力させ、また設定値よりも小さいときは、第２の設定
器１１による設定値が割算器４０入力される。また故障
検出回路４ａ，４ｂから出力される故障信号は、“ロ
ー”のとき正常、“ハイ”のとき異常（故障）であるこ
とを表わす。

【００２１】また前記第１の設定器１０による設定値と
しては、例えばマイクロホン３４ｂに対しては、メイン
タンク３０が空の時の振幅値より若干少なめの値（７０
〜８０％程度）、マイクロホン３４ａに対しては通常時
（メインタンク内の被測定物の量によりあまり変わらな
い）より若干少なめの値（７０〜８０％程度）を設定す
る。

【００２２】また第２の設定器１１の設定値としては、
マイクロホン３４ｂに対してはメインタンク３０が空の
時の振幅値、マイクロホン３４ａに対しては通常時の振
幅値を設定する。

【００２３】そこで故障が検出された場合、図３の故障
信号（出力）は“ハイ”になり、この結果、図２におい
てマイクロホン３４ｂまたはマイクロホン３４ａの系
統、または同時に“ハイ”になりＯＲ回路８の出力は
“ハイ”になりランプ駆動回路５が作動し、ランプ６が
点灯、故障状態を知らせる。

【００２４】他方、故障検出回路４ｂと４ａとがともに
“ハイ”のときＡＮＤ回路７の出力は“ハイ”となり電
源ＯＮ／ＯＦＦ回路３に入力され、これによりスピーカ
駆動アンプ２への信号はオフになり、これによりスピー
カ３３の駆動が停止する。この状態はスピーカ駆動アン
プ２が故障した場合（例えばＩＣが故障した場合）、ス
ピーカ３３への接続線が断線または短絡した場合、スピ
ーカが断線または短絡した場合等に発生し、特に短絡モ
ードの時は発火の危険性があることから上記電源を遮断
するものである。

【００２５】なお上記実施例における故障検出回路４
ａ，４ｂにあっては、第１及び第２の設定器１０，１１
の２個の設定器を用いているが、例えば図４に示すよう
に、２個のバッフア回路１３，１４を使用することで１
個の設定器１５で２種の設定値を出力させることがで
き、これにより回路の経済性が高められる。

【００２６】以上説明してきたように、本実施例によれ
ばマイクロホンやスピーカ等の動作状態を監視する回路
を設け、故障した場合は計測値が異常値にならないよう
にするとともに発火の危険性がある場合は、電源供給を
停止することができるので、システムとしての正確さ安
全性を向上できる。

【００２７】実施例２図５は、本実施例２の回路図を示すものであって、この
実施例は、故障検出回路２０、記憶回路２１、アナログ
スイッチ２２を具備せしめている。なお従来例及び前記
実施例１で用いられている回路と同一部材は、従来例及
び実施例１で使用した同一符号を使用してその説明を省
略する。

【００２８】以下この実施例２の作用について述べる。

【００２９】先ず故障検出回路２０の動作を図６に基い
て説明する。

【００３０】各マイクロホン３４ａ，３４ｂからの振幅
値が各振幅検出回路３９ａ，３９ｂにより検出され、こ
の検出信号が故障検出回路２０に入力される。このとき
マイクロホン３４ｂの信号は第１の設定器１０による設
定値（例えばメインタンクが空の状態の時の振幅値の７
０〜８０％程度に設定する）とコンパレータ２３により
比較し、正常の場合は“ロー”を出力、マイクロホン３
４ｂやスピーカ等が故障している場合は“ハイ”を出力
する。

【００３１】またマイクロホン３４ａよりの信号は、第
２の設定器１１による設定値（例えば通常時の７０〜８
０％程度に設定する）と比較し、正常の場合は“ロー”
を出力し、マイクロホン３４ａやスピーカ等が故障して
いる場合は“ハイ”を出力する。コンパレータ２４とコ
ンパレータ２３はＯＲ回路２５により演算され、マイク
ロホン３４ｂかマイクロホン３４ａの系統のどちらか一
方、または両方が故障した時に“ハイ”を出力し、正常
時は“ロー”を出力する。

【００３２】次に図７により記憶回路２１の詳細を示
す。先ずその動作を図８のタイミングチャートに沿って
説明する。タイマー回路２６は波形のように一定時間
Ｔ毎にパルスを出力する。正常な場合、故障信号は“ロ
ー”が出力されているためにＮＯＴ回路２７により反転
され、“ハイ”となりＡＮＤ回路に入力される。ＡＮＤ
回路２８ではタイマ回路２６よりの信号と演算され、そ
のタイマ回路２６の信号はそのまま出力される。故障の
場合は“ロー”となり一定時間のサンプルホールドが停
止される。この結果図８のに示すような信号が得られ
る。

【００３３】サンプルホールド回路２９はの信号のパ
ルスの立上りで計測体積入力信号をサンプルホールドを
行ない、１発目のパルスでのａ点の値、２発目のパル
スではのｂ点の値をサンプルホールドしている。その
値がサンプルホールド回路２９より出力され、図８の
に示すようになる。

【００３４】図８のＣに示すように、故障が生じた場合
は、故障検出回路２０より故障信号として“ハイ”が出
力され、この信号が図５に示すアナログスイッチ２２の
切換信号に入力され、正常時はアナログスイッチ２２の
ＡとＣが接続されていたものがＢとＣの接続に切換わ
る。

【００３５】この結果、図８のに示すように、従来例
の場合異常値になる所がそれまで計測してきた値が保持
されることで故障による混乱が避けられる。なお故障時
にはランプ駆動回路５とランプ６により故障状態が知ら
される。従ってこの実施例では、マイクロホンやスピー
カ等の動作状態を監視する回路と一定期間毎の計測値を
サンプリング記憶する回路を設けることにより、マイク
ロホンやスピーカが故障した場合においても計測値が異
常な値を示すことがないようにできるので、その体積測
定検知者は一瞬の戸惑いを感じることがない。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１の振
幅検出回路及び第２の振幅検出回路と割算器との間に、
故障検出回路４ｂ及び故障検出回路４ａを介在せしめ
て、第１及び第２のマイクロホンの振幅値が、予め決め
られた各値より小さくなったとき、故障信号を出力せし
めると共に、故障状態であることを表示せしめるもので
あるから、システムとしての安全性と正確が達成でき
る。

【００３７】また第１及び第２のマイクロホンの振幅値
が、予め設定された各値より小さくなったときは、故障
信号を発する故障検出回路２０と、一定時間毎の測定体
積値を記憶し、さらに故障信号を検出したとき測定体積
値を保持する記憶回路２１を有し、故障信号を検出した
とき、測定体積値として前記記憶回路の値を出力せしめ
ることによりマイクロホンやスピーカが故障した場合
に、計測値が異常値を示すことがないので、計測検知者
の戸惑いを防ぐことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例の体積測定装置を示した回路図。

【図２】本発明実施例の体積測定装置を示した回路図。

【図３】本発明実施例の故障検出回路の詳細回路図。

【図４】本発明他の実施例の設定値入力回路の説明図。

【図５】本発明第２実施例の体積測定装置を示した回路
図。

【図６】本発明第２実施例の故障検出回路の詳細回路
図。

【図７】本発明第２実施例の記憶回路の詳細図。

【図８】本発明第２実施例のタイミングチャート。

【符号の説明】

１…発振器２…スピーカ駆動ア
ンプ３…電源オン・オフ回路４ａ…故障検出回路４ｂ…故障検出回路５…ランプ駆動回路６…ランプ７…ＡＮＤ回路８…ＯＲ回路９…コンパレータ１０…第１の設定器１１…第２の設定器１２…アナログスイッチ１３…バッファ回路１４…バッファ回路１５…設定器２０…故障検出回路２１…記憶回路２２…アナログスイッチ２３…コンパレータ２４…コンパレータ２５…ＯＲ回路２６…タイマー回路２７…ＮＯＴ回路２８…ＡＮＤ回路２９…サンプルホー
ルド回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】メインタンク（３０）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（３１）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（３３）
と、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（３４ｂ）と、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（３４ａ）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（３９ｂ）と、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（３９
ａ）と、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（４０）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装置において、前記
第１の振幅検出回路及び第２の振幅検出回路と割算器と
の間に、故障検出回路（４ｂ）及び故障検出回路（４
ａ）を介在せしめて、第１及び第２のマイクロホンの振
幅値が、予め決められた各値より小さくなったとき、故
障信号を出力せしめると共に、故障状態であることを表
示せしめることを特徴とする体積測定装置。
【請求項２】請求項１記載の体積測定装置において、
故障状態であることが検出されたとき、第１及び第２の
マイクロホンの振幅値として予め設定された設定振幅値
を用いることを特徴とする体積測定装置。
【請求項３】請求項１記載の体積測定装置において、
第１及び第２のマイクロホンが同時に故障を生じたと
き、体積変化手段への電源を遮断せしめる電源オン・オ
フ回路（３）を具備せしめたことを特徴とする体積測定
装置。
【請求項４】メインタンク（３０）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（３１）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（３３）
と、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（３４ｂ）と、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（３４ａ）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（３９ｂ）と、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（３９
ａ）と、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（４０）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装置において、前記
第１及び第２のマイクロホンの振幅値が、予め設定され
た各値より小さくなったときは、故障信号を発する故障
検出回路（２０）と、一定時間毎の測定体積値を記憶
し、さらに故障信号を検出したとき測定体積値を保持す
る記憶回路（２１）を有し、故障信号を検出したとき、
測定体積値として前記記憶回路の値を出力せしめること
を特徴とする体積測定装置。