JPH08166276A - Method and device for measuring water level in large scale - Google Patents

Method and device for measuring water level in large scale

Info

Publication number
JPH08166276A
JPH08166276A JP7030011A JP3001195A JPH08166276A JP H08166276 A JPH08166276 A JP H08166276A JP 7030011 A JP7030011 A JP 7030011A JP 3001195 A JP3001195 A JP 3001195A JP H08166276 A JPH08166276 A JP H08166276A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water level
microphone
waveguide
pulse
sound wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7030011A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2756647B2 (en
Inventor
Haak Soo Chang
學 洙 張
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.)
CHANGMIN TECHNOL CO Ltd
SHIYOUMIN TECHNOL KK
Original Assignee
CHANGMIN TECHNOL CO Ltd
SHIYOUMIN TECHNOL KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1019950000752A external-priority patent/KR0150714B1/en
Application filed by CHANGMIN TECHNOL CO Ltd, SHIYOUMIN TECHNOL KK filed Critical CHANGMIN TECHNOL CO Ltd
Publication of JPH08166276A publication Critical patent/JPH08166276A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2756647B2 publication Critical patent/JP2756647B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE: To find a water level without an error by receiving pulse waves from a sound wave pulse generator by a plurality of microphones provided at a fixed interval and measuring time interval between an advancing wave and a reflection wave which are received by the first microphone and a reception time interval of a microphone which is the closest to a water surface. CONSTITUTION: A sound wave pulse generator 1 is provided at an upper end of a waveguide 2, a microphone 51 is provided at an interval L in the lower part thereof, and microphones 52 , 53 ,... 5n are provided sequentially at an interval 1. The generator 1 is driven by pulses from an oscillator 6 to propagate sound wave pulses along the waveguide 2. The microphone 51 and the microphone 5n which is selected in a switch circuit 4 and is the closest to a water surface are connected to an amplifier 7. Its output enters an operation controller 10 through a detector 8 and a waveform forming device 9. The controller 10 measures an interval t2 between an advancing wave and a reflection wave which are received by the microphone 51 and a reception interval t1 of the microphones 51 and 52 to measure an accurate water level. It also becomes possible to provide it along an inclined face and it is unnecessary to erect a vertical tower.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、音波を使用して距離を
測定する技術と関連されたもので、水位が大幅に、更
に、周辺温度、湿度等が甚だしく変化する貯水池、大河
川、地下水等の水位を測定するのに、主に活用される音
波水位計を設けた大幅水位測定方法及びその装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for measuring distance by using sound waves. It has a large water level, and the reservoir temperature, large river, groundwater where the ambient temperature and humidity change drastically. The present invention relates to a significant water level measuring method and apparatus provided with an acoustic water level gauge which is mainly used for measuring the water level of water.

【0002】[0002]

【従来の技術】水門観測用水位計の最も代表的なもの
が、浮具(feoat)水位計である。該浮具水位計
は、電源なしにても機械式自動水位記録機を動作せしめ
ることができるし、又、浮具水位計の滑車に“角度・コ
ード”転換機を連結させ、遠隔測定(telemetr
y)システムを構成するのにも便利であるとの長点等が
ある。
2. Description of the Related Art The most representative type of water level gauge for sluice gates is a float level gauge. The float level gauge can operate a mechanical automatic water level recorder without a power supply, and a telemeter (telemetr) can be connected to the pulley of the float level gauge by connecting an "angle / code" converter.
y) It has the advantage that it is convenient to configure the system.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】水位測定範囲(最小、
最大水位変化幅)が大きい場合、浮具水位計を利用する
において、次のような欠点等がある。
The water level measurement range (minimum,
When the maximum water level change width is large, there are the following drawbacks in using the float water level gauge.

【0004】浮具水位計は、垂直のみで動作するため
に、必ず水位計を設置するためには、垂直にてなる構造
物、例えば、“塔”を建設しなければならない。貯水池
において、水位が数10m変化するとなれば、数10m
以上の高さの塔を建設しなければならない。
Since the float water level gauge operates only in the vertical direction, in order to always install the water level gauge, it is necessary to construct a vertical structure, for example, a "tower". In the reservoir, if the water level changes by several tens of meters, then several tens of meters
The tower of the above height must be built.

【0005】浮具水位計の感度は、浮具の直径にほぼ比
例する。従って、深い地下水水位自動記録、又は、遠隔
測定を成すためには、既に設置された地下水水位観測用
測定管(well)の直径が不足なるため、直径が大き
い測定管を設置しなければならない。
The sensitivity of a float water gauge is approximately proportional to the diameter of the float. Therefore, in order to perform deep groundwater level automatic recording or remote measurement, since the diameter of the groundwater level observation measuring tube (well) already installed is insufficient, a measuring tube having a large diameter must be installed.

【0006】水位測定範囲が数10mとなれば、浮具と
水位計を連結するロープも、数10mになるところ、周
辺温度の変化に従って、ロープの熱伸長、伸縮による水
位測定誤差が大きくなる。
If the water level measuring range is several tens of meters, the rope connecting the float and the water level meter will also be several tens of meters, and the water level measurement error due to the thermal extension and expansion and contraction of the rope will increase with changes in the ambient temperature.

【0007】浮具水位計矯定検査装置も垂直形にてなさ
れていなければならないところ、測定範囲が数10mに
なるとすれば、矯定検査装置の高さも数10mにならな
ければならないところ、矯定装置も複雑となる。
The float water level meter / calibration inspection device must be vertical, and if the measuring range is several tens of meters, the height of the correction device must be several tens of meters. The constant device also becomes complicated.

【0008】このような欠点等によって、浮具水位計の
水位測定範囲が制限され、水位変化が大きい、貯水池、
大河川、地下水の水位測定に使用するのが難しいのであ
る。
Due to such drawbacks, the water level measuring range of the float water gauge is limited, and the water level changes greatly,
It is difficult to use for measuring the water level of large rivers and groundwater.

【0009】更に、どのような水位計を使用するとして
も、貯水池、河川水位を測定するにおいて、水位の振動
(例えは、波濤が起きて)を鎮める対策を立てなければ
ならないところ、たまには複雑な構造物を建設しなけれ
ばならない。
Further, no matter what kind of water level gauge is used, when measuring the water level of a reservoir or a river, it is necessary to take measures to suppress vibration of the water level (for example, due to a wave), but sometimes it is complicated. You have to build a structure.

【0010】前記した浮具水位計の欠点を考慮して、多
様な水位計が開発されている。例を挙げれば、貯水池水
位を測定するために、水位を直接測定せずに、貯水池の
水深を測定して、水深を知ってから水位にて換算するこ
ともできる水深計もある。
Various water level gauges have been developed in consideration of the above-mentioned drawbacks of the float water level gauge. For example, in order to measure the water level of the reservoir, there is also a water depth meter that can measure the water depth of the reservoir without knowing the water level directly, and knowing the water depth before converting the water level.

【0011】実例として、圧力センサーを一定なる深さ
に設置し、水の圧力、即ち、水柱圧を測定する水深計も
ある。このような水深計の欠点は次の通りである。
As an actual example, there is also a water depth gauge in which a pressure sensor is installed at a constant depth to measure water pressure, that is, water column pressure. The drawbacks of such a depth gauge are as follows.

【0012】圧力センサーを正確に指定された位置に設
置するが、圧力センサーと圧力計測器を連結せしめるケ
ーブル線と、大気圧を圧力センサーに伝達するパイプ等
を、貯水池のふもとに沿って設置するには、水中作業が
必要である。又、圧力センサーを周期的に交替しなけれ
ばならない等、補修運営も複雑である。
The pressure sensor is installed at a precisely designated position, but a cable line for connecting the pressure sensor and the pressure measuring device and a pipe for transmitting atmospheric pressure to the pressure sensor are installed along the bottom of the reservoir. Requires underwater work. In addition, the repair operation is complicated because the pressure sensor must be replaced periodically.

【0013】圧力センサーの特性が優秀であるとして
も、水深H測定は、H=P−P0 /ρ(ここで、ρ−水
の密度、P0 −大気圧)式によって計算されるところ、
貯水池の水深線上の平均密度が不変する正数でなく、温
度、成分に従って変化し、又、大気圧P0 も変数である
ところ、この正確な補償も容易でない。
Even if the characteristics of the pressure sensor are excellent, the water depth H measurement is calculated by the formula H = P-P 0 / ρ (where ρ-water density, P 0- atmospheric pressure),
This accurate compensation is not easy because the average density on the water depth line of the reservoir does not change and is not a positive number but changes according to temperature and component, and the atmospheric pressure P 0 is also a variable.

【0014】この外に大きい貯水池における波高も数m
になる時が多く、水深測定誤差も少なくない。
In addition to this, the wave height in a large reservoir is also several meters.
There are many times when it becomes, and the error of water depth measurement is not small.

【0015】超音波水深計もあるが、圧力センサーのよ
うに超音波振動子を水中に設置する時は、圧力センサー
を使用する時発生する誤差より、もっと大きくなること
もあるし、設置作業運営補修の欠点も同一である。
There is also an ultrasonic depth gauge, but when an ultrasonic transducer is installed in water like a pressure sensor, it may be larger than the error that occurs when using the pressure sensor, and installation work management The drawbacks of repairs are the same.

【0016】液面において、一定なる間隔に超音波振動
子(ultrasonic transducer)を
設置し、超音波パルスを発射させる瞬間から、超音波パ
ルスが空気において伝播して液体表面において反射さ
れ、超音波振動子まで到達する瞬間までの時間tを測定
して、超音波振動子と液面までの距離、即ち、水位Lを
測定する超音波水位計が産業用として多く開発されてい
る。水位Lは
Ultrasonic transducers are installed at regular intervals on the liquid surface, and from the moment the ultrasonic pulse is emitted, the ultrasonic pulse propagates in the air and is reflected on the liquid surface, causing ultrasonic vibration. Many ultrasonic water level meters have been developed for industrial use, which measure the time t until the moment of reaching the child and measure the distance between the ultrasonic vibrator and the liquid surface, that is, the water level L. The water level L is

【数6】 式にて測定される。ここで、C−水位測定時の空気中に
おける、音波伝播速度、即ち、音速である。
(Equation 6) It is measured by the formula. Here, C-is a sound wave propagation velocity in the air at the time of measuring the water level, that is, a sound velocity.

【0017】空気、又は、他の気体における音速は、気
体の温度、圧力、湿度に従って、甚だ変化する変数であ
るために、必ず、水位測定する瞬間に、音速を正確に知
ればこそ、水位測定誤差が小さくなる。
Since the speed of sound in air or other gas is a variable that greatly changes according to the temperature, pressure, and humidity of the gas, the sound level must be measured exactly at the moment of measuring the water level. The error becomes smaller.

【0018】超音波水位計において、音速Cを補償する
方法の中で、二つの種類が広く知られている。
Two types of methods for compensating for the speed of sound C in an ultrasonic water level gauge are widely known.

【0019】一つの方法は、空気の成分が一定であり、
同時に超音波振動子と液体表面までの間隔において、温
度が同一であると仮定し、超音波振動子と温度センサー
を複合させ、温度測定を成し、音速Cを計算する方法で
ある。
One method is that the air component is constant,
At the same time, assuming that the temperature is the same in the interval between the ultrasonic vibrator and the liquid surface, the ultrasonic vibrator and the temperature sensor are combined, the temperature is measured, and the sound velocity C is calculated.

【0020】例えば、空気における音速は、For example, the speed of sound in air is

【数7】 との関係式を使用することもできる。ここで、α−音速
温度計数、T−空気の温度である。C0 −空気温度が0
℃である時の音速である。このように温度計を使用し
て、音速を測定して水位を計算する超音波水位計は、主
に、密閉された容器において、水位変化がそれほど大き
くない場合に主に利用されている。
(Equation 7) You can also use the relational expressions with. Here, α-temperature velocity of sound velocity, T-temperature of air. C 0 -Air temperature is 0
It is the speed of sound when it is ℃. As described above, the ultrasonic water level meter that measures the sound velocity and calculates the water level using the thermometer is mainly used in a sealed container when the water level change is not so large.

【0021】しかし、貯水池、大河川、地下水の水位を
測定する時は、水位Lが数10mまで変化するので、L
区間の空気温度分布が、甚だしく変化され得るので、一
つの地点において測定された温度で、L区間の平均音速
を正確に補償することができない。それのみならず、気
体、圧力、成分変化に伴う音速変化は、補償することが
できない。
However, when measuring the water level of reservoirs, large rivers, and groundwater, the water level L changes to several tens of meters, so L
Since the air temperature distribution in the section can be drastically changed, it is not possible to accurately compensate the average sound velocity in the section L with the temperature measured at one point. Not only that, but also changes in sound velocity due to changes in gas, pressure, and components cannot be compensated.

【0022】又、広く知られている、他の音速補償方法
は、超音波振動子において、垂直に一定な間隔lに反射
片、又は、反射棒を設置し、反射棒から超音波が反射し
て、超音波振動子に到達する時間t0 を測定して、水位
Lを
Further, another widely known sound velocity compensating method is to install reflecting pieces or reflecting rods vertically at a constant interval l in an ultrasonic transducer so that ultrasonic waves are reflected from the reflecting rods. Then, the time t 0 to reach the ultrasonic transducer is measured, and the water level L is

【数8】 式にて測定する方法である。ここで、t0 =2l/C,
t=2L/Cとして仮定したものであるが、これを、式
3に代入すれば、Lになるものである。
(Equation 8) This is a method of measuring with a formula. Where t 0 = 21 / C,
It is assumed that t = 2L / C, but if this is substituted into Equation 3, it becomes L.

【0023】このような方法は、l区間における音速C
l ,とL区間における音速CL が同一なる場合、即ち、
l =CL =Cにてなる場合には、音速補償誤差は無
い。それのみならず、温度計を利用して音速を補償する
方法に比して、音速補償効果ももっと大きい(前記した
超音波水位計等は、Ultraflux社、Tokim
ec社等において、開発して販売されている)。しか
し、若しも、Cl とCL が同一でない場合、式2によっ
て測定された水位L′は、
In such a method, the sound velocity C in the l section is
l , and the sound velocity C L in the L section are the same, that is,
If C l = C L = C, there is no sound velocity compensation error. Not only that, but the effect of compensating for the speed of sound is even greater than the method of compensating for the speed of sound using a thermometer (the above-mentioned ultrasonic water level gauge, Ultraflux, Tokim
It is developed and sold by ec etc.). However, if, when C l and C L is not the same, the water level L, which is measured by the formula 2 ',

【数9】 になるものである。測定された水位L′と真水位Lと対
比して水位測定相対誤差を求めて見れば、次のようにな
る。
[Equation 9] It will be. The water level measurement relative error obtained by comparing the measured water level L ′ and the true water level L is as follows.

【数10】 [Equation 10]

【0024】図9に図示したもののように、L区間にお
いて空気温度がどのような勾配(tan にて直線に分
布されていると仮定しよう。超音波振動子の位置“0”
における温度T0 ,l間隔において、即ち、反射棒が位
置した点における、温度をTl 、更に、水面における温
度をTL であるとすれば、l区間において、更にL区間
の平均温度は各々
As shown in FIG. 9, let us assume that the air temperature is linearly distributed with the tan in the section L. The position of the ultrasonic transducer is "0".
In the interval of temperature T 0 , l, that is, at the point where the reflecting rod is located, where T 1 is the temperature, and TL is the temperature at the water surface, the average temperature of the L section and the L section are respectively.

【数11】 [Equation 11]

【数12】 になる。(Equation 12) become.

【0025】式5において示されたところのように、T
O =TL になれば、相対誤差がδL′=0になり、又、
O =TL 場合にl/L比率が1に近付くほど相対誤差
は小さくなる。しかし、水位Lがlに比して数10倍大
きく変化する条件においては、温度差TO −TL も大き
くなり得るし、l/L比が小さくなるにつれて、誤差も
大きくなる。このようなことを参酌して、水位測定範囲
を普通L=2l〜5l程度に取る。
As shown in equation 5, T
If O = TL , the relative error becomes δ L ′ = 0, and
When T o = T L, the relative error becomes smaller as the 1 / L ratio approaches 1. However, under the condition that the water level L changes several tens of times as much as l, the temperature difference T O -T L can also increase, and the error increases as the l / L ratio decreases. Taking this into consideration, the water level measurement range is usually set to about L = 2 to 5 l.

【0026】貯水池、河川、地下水の水位測定許容誤差
は、測定全域に亘って、±1cm以下を要求していると
ころ、前記した超音波水位計の音速補償方法を使用する
ことができない。(例:=0.5m、L=20m,T0
=30℃,TL =20℃、α=0.6である時
The tolerance of water level measurement of reservoirs, rivers, and groundwater is required to be ± 1 cm or less over the entire measurement range. Therefore, the above-described method of compensating for sound velocity of an ultrasonic water level meter cannot be used. (Example: = 0.5 m, L = 20 m, T 0
= 30 ° C., T L = 20 ° C., α = 0.6

【数13】 絶対誤がほぼ17cmにもなる。若し、l=5、又は、
10mにて取るとしても、前記の例において水位測定絶
対誤差は、ΔL ′=13cm,8cmになる。若しも、
温度差が5℃になれば、(T0 =25℃)ΔL は前記し
た誤差のほぼ1/2になる。即ち、8.5,6.5,4
cmになる。)
(Equation 13) Absolute error will be about 17 cm. If l = 5, or
Even if it is taken at 10 m, the absolute water level measurement error in the above example is Δ L ′ = 13 cm, 8 cm. Even if
When the temperature difference becomes 5 ° C., (T 0 = 25 ° C.) Δ L becomes almost half of the above error. That is, 8.5, 6.5, 4
cm. )

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明は、温度測定、反
射棒を利用する2種の音速補償方法の全ての欠点を除去
すべく、測定範囲が大きい時にも、音速変化による水位
測定誤差が、水位測定範囲全域に亘って、増加されない
音波水位計を提供することが主な目的である。
According to the present invention, in order to eliminate all the drawbacks of the two kinds of sound velocity compensation methods using temperature measurement and a reflection rod, even when the measurement range is large, the water level measurement error due to the change in sound velocity is eliminated. The main purpose is to provide a sonic water level meter that does not increase over the entire water level measurement range.

【0028】本発明の他の目的は、貯水池、大河川の水
位を測定するにおいて、浮具水位計のように、垂直に動
作する水位計を利用するための垂直塔を建設する必要も
無く、又、水位の揺動を鎮める装備も必要なく、水位計
を貯水池、又は、河川のふもとの傾斜面に沿って、傾斜
に設置するように成されており、設置、施設費を大幅縮
小せしめることができる、大幅水位測定装置及び方法に
関するものである。
Another object of the present invention is to measure a water level in a reservoir or a large river without the need of constructing a vertical tower for utilizing a vertically operated water level gauge like a float level gauge. In addition, there is no need to equip water level fluctuations, and the water level gauge is installed on a slope along the slope of the reservoir or river at the foot of the river, greatly reducing installation and facility costs. The present invention relates to a significant water level measuring device and method.

【0029】本発明の、又、他の目的は、地下水水位観
測網において、地下水水位測定を自動化するにおいて、
地下水水位観測管8(well)を直接使用することが
できる、音波水位計を設けた、大幅水位測定装置及び方
法に関するものである。
Another object of the present invention is to automate groundwater level measurement in a groundwater level observation network,
The present invention relates to a significant water level measuring device and method provided with an sonic water level gauge that can directly use the groundwater level observation tube 8 (well).

【0030】本発明は、大幅水位測定装置及び方法に関
するもので、測定しようとする水位に関連して、所定の
長さで選択される導波管には、その上部に音波パルスを
発生せしめる、音波パルス発生機が固定されており、音
波パルス発生機より一定なる間隔をおいて、音圧感知機
にてなる、第1マイクロホンが設置されると同時に、該
第1マイクロホンより、間隔lにて第2,3,…,第n
マイクロホンが固定されて、所定の周期で音波パルス発
生機より発射したイムパルスを第1及び第2、…第nマ
イクロホン等が前進波と反射波を受信し、該信号等が増
幅され、波型成形され、演算制御器に印加されるので、
第1マイクロホンが前進波と反射波を受信した時間間隔
1 を測定し、又、水表面にもっとも近くにある、第n
1番目マイクロホンと、第1マイクロホンが受信した時
間間隔tn−1を測定して、水位Lを計算するように成
す。
The present invention relates to an apparatus and method for measuring a significant water level, in which a waveguide selected with a predetermined length in relation to the water level to be measured is caused to generate a sound wave pulse on its upper part. The sound wave pulse generator is fixed, and a first microphone, which is a sound pressure sensor, is installed at a constant interval from the sound wave pulse generator, and at the same time, at a distance l from the first microphone. 2nd, 3rd, ..., nth
With the microphone fixed, the first and second nth microphones etc. receive the forward wave and the reflected wave of the im pulse emitted from the sound wave pulse generator at a predetermined cycle, the signal etc. is amplified, and the waveform shaping is performed. Is applied to the arithmetic controller,
The time interval t 1 at which the first microphone receives the forward wave and the reflected wave is measured, and the nth time is the closest to the water surface.
The water level L is calculated by measuring the time interval tn−1 received by the first microphone and the first microphone.

【0031】球形にて成された浮具(float)があ
り、任意の傾斜角にて設置することができるように成さ
れている。
There is a float having a spherical shape, and the float can be installed at an arbitrary inclination angle.

【0032】水位変化が大きくない河川においては、導
波管を勿論垂直にて設置することができるしこの時には
具が必要でなくなる。
In a river in which the water level does not change significantly, the waveguide can of course be installed vertically, and at this time, no tool is needed.

【0033】本発明は、地下水水位の測定のために、導
波管の代わりに地下水管内部に、第1及び第2,3,
…,第nマイクロホンを固定した支持棒を挿入されるよ
うになされている。
According to the present invention, the first and second, third, and second parts are provided inside the groundwater pipe instead of the waveguide for measuring the groundwater level.
The support rod to which the nth microphone is fixed is inserted.

【0034】[0034]

【実施例】本発明を添付図面に拠って、詳細に記述すれ
ば次の通りである。図1に、本発明の音波水位計の音波
水位計の概略的なブロック線図にて、水位計が垂直に設
置された場合が図示されている。
The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows. FIG. 1 is a schematic block diagram of the sonic water level gauge of the sonic water level gauge of the present invention, in which the water level gauge is installed vertically.

【0035】先ず、導波管2(例えば、パイプ管)は、
測定しようとする水位がもっとも低いところに、その下
部となり、導波管2の総長さは、水位変化前の幅の長さ
より、長くなっている。導波管2の上部終端に音波パル
ス発生機1が設置されており、音波パルス発生機1より
下部に導波管2に一定なる間隔にて音圧感知機にて成
る、マイクロホン51 が設置されており、該マイクロホ
ン51 より間隔lにてマイクロホン52 ,53 ,…,5
n が設置されている。
First, the waveguide 2 (for example, a pipe) is
The water level to be measured is located at the lowest position and is below the water level, and the total length of the waveguide 2 is longer than the width before the water level change. A sound wave pulse generator 1 is installed at the upper end of the waveguide 2, and a microphone 5 1 composed of a sound pressure sensor is installed below the sound wave pulse generator 1 in the waveguide 2 at regular intervals. The microphones 5 2 , 5 3 , ..., 5 are spaced from the microphone 5 1 at intervals l.
n is installed.

【0036】該音波水位計を動作させれば、図2・Iに
おいて示したところのように、音波パルス発生機1にイ
ムパルスを印加する発振器6が発振する。(勿論、イム
パルスの代わりに、サイン波が1〜2周期となるパルス
にて音波パルス発生機1を稼動しても構わない)。
When the sonic level gauge is operated, the oscillator 6 for applying the im pulse to the sonic pulse generator 1 oscillates as shown in FIG. (Of course, the sonic pulse generator 1 may be operated with a pulse having a sine wave of 1 to 2 cycles instead of the im pulse.)

【0037】音波パルス発生機1より音波パルスは図2
・IIのように発生され、導波管に沿って伝播するように
なる。一番目音波発射信号を音波パルス発生機1に印加
した時、マイクロホンスイッチ回路4は、第2のマイク
ロホン52 が増幅器7入力と連結された状態に成されて
いる。マイクロホン51 は、常に、増幅器7に連結され
ている。
The sound wave pulse from the sound wave pulse generator 1 is shown in FIG.
-It is generated like II and propagates along the waveguide. When the first sound wave emission signal is applied to the sound wave pulse generator 1, the microphone switch circuit 4 is in a state in which the second microphone 5 2 is connected to the input of the amplifier 7. The microphone 5 1 is always connected to the amplifier 7.

【0038】従って、図2・III のように、始めにマイ
クロホン51 が前進波を受信し、l/Cの時間差にてマ
イクロホン52 が受信し、液面において、反射された音
波パルスをマイクロホン52 、更に、51 の順序にて受
信するようになる。
Therefore, as shown in FIG. 2 and III, the microphone 5 1 first receives the forward wave, and the microphone 5 2 receives the time difference of 1 / C, and the reflected sound wave pulse is received by the microphone 5 1. 5 2 and then 5 1 will be received in this order.

【0039】順次に現れるマイクロホン51 と、52
出力信号は、増幅器7に入力され増幅される。増幅器7
は、音波発射信号が演算制御器10より発生された後、
一定なる時間が経過した後より、増幅度が時間に従って
増加され、4度マイクロホン出力信号が現れれば、増幅
度が原状態にもどるようになされており、増幅器出力信
号の振幅は、どの間隔から音波が反射されるとしても、
図2・IVのように一定になる(該回路は特許対称でない
ために、詳細な説明は省略する)。
The output signals of the microphones 5 1 and 5 2 that appear in sequence are input to the amplifier 7 and amplified. Amplifier 7
After the sound wave emission signal is generated by the arithmetic controller 10,
After a certain period of time has elapsed, the amplification level increases with time, and if the microphone output signal of 4 degrees appears, the amplification level returns to the original state. Is reflected,
It becomes constant as shown in FIG. 2 and IV (detailed description is omitted because the circuit is not patent symmetric).

【0040】増幅器7の出力は、検出器8に入力され、
検出器8は入力された信号の最大振幅になる半周期がゼ
ロクロシング点“0”にて成る瞬間(図2には1.5周
期を示している。)を捕着して、図3にEのようなパル
スを発生する。該パルスを直接使用することもできる
し、又は、波型成形器9に入力させ、図2・VIのように
パルスを発生させ、時間測定、繰返し測定回数及び平均
値を演算して、水位を計算する演算制御器10に入力せ
しめる。11は、ディジタルディスプレーである。
The output of the amplifier 7 is input to the detector 8,
The detector 8 captures the moment (1.5 cycles are shown in FIG. 2) at which the half cycle when the maximum amplitude of the input signal becomes the zero crossing point “0” is captured, and FIG. Generate a pulse like E. The pulse can be used directly, or can be input to the wave shaper 9 to generate a pulse as shown in FIG. 2 VI, and the time measurement, the number of repeated measurements and the average value can be calculated to determine the water level. Input to the arithmetic controller 10 for calculation. Reference numeral 11 is a digital display.

【0041】12は、演算器10の出力信号を、アナロ
グ信号(電流、周波数)にて転換させる、ディジタル/
アナログ変換器である。該ディジタル/アナログ変換器
12の出力は、自動水位記録器に入力されることもあ
り、又は、遠隔測定(telemetry)システム送
信入力に加えられることもある。
Reference numeral 12 is a digital / digital converter for converting the output signal of the arithmetic unit 10 into an analog signal (current, frequency).
It is an analog converter. The output of the digital-to-analog converter 12 may be input to an automatic water level recorder or it may be added to a telemetry system transmission input.

【0042】一方、マイクロホン51 の位置が測定
“0”点にて成る。4個の成型されたパルスが制御演算
器10に入力されるに従って、図2・VIに表示した時間
間隔t2とt1 を測定し、次の式により測定しようとす
る水位Lの近似値を計算する。即ち、
On the other hand, the position of the microphone 5 1 is the measurement "0" point. As the four shaped pulses are input to the control calculator 10, the time intervals t 2 and t 1 shown in FIG. 2 VI are measured, and the approximate value of the water level L to be measured is calculated by the following equation. calculate. That is,

【数14】 l区間における音速C2 とL区間における音速C1 が同
一でないために、式6にて算出された水位値は正確でな
い。L′値を計算し、液面より最も近い位置にある、マ
イクロホン5n を次の式により計算して選択する。
[Equation 14] Since the sound speed C 2 in the l section and the sound speed C 1 in the L section are not the same, the water level value calculated by the equation 6 is not accurate. The L'value is calculated, and the microphone 5 n located closest to the liquid surface is calculated by the following equation and selected.

【数15】 n+αになれば、n番マイクロホン5n を選択し、若し
もnになれば、n−1番目マイクロホン5n-1 )を選択
しなければならないとのことを制御演算器10が判断し
て、スイッチ回路4を動作させ、選択したマイクロホン
(図1において5n )を増幅器7と連結せしめる。
(Equation 15) if the n + alpha, select the n-th microphone 5 n, if if the n, the control arithmetic unit 10 that the n-1 th microphone 5 n-1) must be selected is determined , The switch circuit 4 is operated to connect the selected microphone (5 n in FIG. 1) to the amplifier 7.

【0043】スイッチ回路4の動作が終われば、音波発
射信号を制御演算器10において音波パルス発振機6に
印加され、音波パルス発生機1が動作するようになる。
この時、マイクロホン51 と5n が受信した信号は、図
2・VII のようになり、成型された後には、図2・VIII
のようになる。
When the operation of the switch circuit 4 is completed, the sound wave emission signal is applied to the sound wave pulse oscillator 6 in the control arithmetic unit 10, and the sound wave pulse generator 1 is activated.
At this time, the signals received by the microphones 5 1 and 5 n are as shown in FIG.
become that way.

【0044】制御演算器10は、時間間隔t2 とt1
測定し、次の式にて正確な水位Lを計算する。
The control calculator 10 measures the time intervals t 2 and t 1 and calculates an accurate water level L by the following formula.

【数16】 ここでnは−動作しているマイクロホン番号であり、l
はマイクロホン等間の間隔である。
[Equation 16] Where n is the operating microphone number, l
Is the distance between microphones.

【0045】式8の代わりに選択したマイクロホン5n
までの長さL0 は、既に知っている値であるために、次
の式にて水位Lを計算することもできる。
Microphone 5 n selected instead of equation 8
Since the length L 0 up to is already known, the water level L can be calculated by the following equation.

【数17】 [Equation 17]

【0046】しかし、L0 区間における音速C2 とL区
間における音速C1 が、完全に一致され得ることはでき
ず、式9によって測定された水位は次の通りである。
However, the sound speed C 2 in the L 0 section and the sound speed C 1 in the L section cannot be perfectly matched, and the water level measured by the equation 9 is as follows.

【数18】 これに因る水位測定誤差は(Equation 18) Water level measurement error due to this

【数19】 になると思われる。[Formula 19] It seems to be.

【0047】従前技術の誤差分析したもののように、
“0”点と“L”点における温度差が直線にて分布され
ていると仮定すれば、水位測定相対誤差は次の通りであ
る。
Like the error analysis of the prior art,
Assuming that the temperature difference between the “0” point and the “L” point is distributed in a straight line, the relative error of water level measurement is as follows.

【数20】 ここで、ΔLは選択したマイクロホン5n より液面まで
の間隔長さである。従って、期待することができる最大
の誤差はΔL≒lの時である。
(Equation 20) Here, ΔL is the interval length from the selected microphone 5 n to the liquid surface. Therefore, the maximum error that can be expected is when ΔL≈l.

【数21】 [Equation 21]

【0048】従前の技術とは正反対に(式5参照)本発
明によれば、測定範囲Lが大きいけば大きいほど、相対
誤差は小さくなり、絶対誤差は測定範囲に係わりなく変
化しない。絶対誤差ΔL は次の区間において変化する。
(音速補償誤差)
Contrary to the prior art (see equation 5), according to the present invention, the larger the measurement range L, the smaller the relative error, and the absolute error does not change regardless of the measurement range. Absolute error delta L varies in the next section.
(Sound velocity compensation error)

【数22】 [Equation 22]

【0049】若しも、絶対誤差ΔL の許容値が与えら
れ、最大の温度差TO −TL 更に、温度の和TO +TL
が与えられた場合、マイクロホン間の間隔lは、次のよ
うに選定される。
If the absolute error Δ L is allowed, the maximum temperature difference T O −T L and the temperature sum T O + T L are obtained.
Given l, the spacing l between the microphones is chosen as

【数23】 (Equation 23)

【0050】例えば、水門(hydrolgy)観測に
おいては、水位測定許容誤差を測定前範囲において、±
0.01m(1cm)にて勧告しているところ、夏の季
節に、TO =40℃、TL =25℃、冬の季節に、TO
=0℃、TL =15℃として見れば∫は次の通りであ
る。
For example, in the observation of the water gate (hydrology), the water level measurement permissible error is ±
0.01m (1cm) is recommended, T o = 40 ° C, T L = 25 ° C in summer season, T o in winter season
Assuming that = 0 ° C. and T L = 15 ° C., ∫ is as follows.

【数24】 [Equation 24]

【0051】しかし、現地における導波管内部温度分布
は、直線にて変化しないし、更に緩和された分布になっ
ているために、夏の季節、冬の季節を全て考慮して、l
≒1mにて取っても充分である。
However, the temperature distribution inside the waveguide at the site does not change in a straight line, and since it is a further relaxed distribution, the summer season and the winter season are all taken into consideration.
Approximately 1 m is enough.

【0052】貯水池において空気中に露出された導波管
の長さが、82mである時、l=2mにて試験した結
果、周辺温度が0℃〜42℃、貯水池の水表面温度が1
5〜24℃変化する条件において、最大絶対誤差が±1
cmを超過しなかったし、平均±4mmであった。
When the length of the waveguide exposed in the air in the reservoir is 82 m, the test was conducted at l = 2 m. As a result, the ambient temperature was 0 ° C. to 42 ° C., and the water surface temperature of the reservoir was 1.
Maximum absolute error is ± 1 under the condition of 5 to 24 ℃
cm and did not exceed ± 4 mm on average.

【0053】前記した測定方法の外に、誤差をもっと縮
小するために、液面にもっとも近いところに固定された
二つのマイクロホン間の音波パルス伝播時間を測定し
て、ΔLを計算することができるが、実験結果によれ
ば、誤差がかえって増加される。
In addition to the above-described measuring method, in order to further reduce the error, the sound wave pulse transit time between two microphones fixed at the position closest to the liquid surface can be measured to calculate ΔL. However, according to the experimental results, the error is rather increased.

【0054】従前技術の誤差の実例を式13に代入すれ
ば、最大絶対誤差は4mmになる。従前技術における誤
差が168mmであった。
Substituting a practical example of the error of the prior art into equation 13, the maximum absolute error is 4 mm. The error in the prior art was 168 mm.

【0055】本発明においては、音波パルス周波数fを
導波管内径Dに従って、次のように選択する。
In the present invention, the sound wave pulse frequency f is selected according to the waveguide inner diameter D as follows.

【数25】 このような周波数音波パルスは、導波管においてほぼ平
面波にて伝播する。
(Equation 25) Such frequency sound pulse propagates in the waveguide as a substantially plane wave.

【0056】水位測定範囲100m程度保障しようとす
れば、導波管内径をD=0.1mにて選択すれば充分で
ある。この時、音波パルス周波数は音速がC≒350m
/sにてみればf≦350/2 0.1 =1750Hzになる。20
kHz以上になる超音波パルスを使用しない。従って、
減衰も小さいので測定範囲も大きいし、測定誤差も小さ
い。
In order to guarantee a water level measuring range of about 100 m, it is sufficient to select the waveguide inner diameter at D = 0.1 m. At this time, the sound wave pulse frequency has a sound velocity of C ≈ 350 m
In terms of / s, f ≦ 350/2 0.1 = 1750 Hz. 20
Do not use ultrasonic pulses above kHz. Therefore,
Since the attenuation is small, the measurement range is large and the measurement error is small.

【0057】本発明の特異なる点は、従前技術とは異な
り、音波を発信、受信する転換器が分離されていて、音
波伝播時間を測定するにおいて、電子回路、ケーブル線
等において発生する遅延時間を補償する必要がない。音
波伝播時間測定時、従前技術において発生する遅延時間
の一つのみを察して見ることにする。
The unique point of the present invention is that, unlike the prior art, the transducers for transmitting and receiving sound waves are separated, and when measuring the sound wave propagation time, the delay time that occurs in electronic circuits, cable lines, etc. There is no need to compensate. When measuring the sound wave propagation time, only one of the delay times generated in the prior art will be inspected.

【0058】音波(超音波)発射受信交換器を1個使用
する時には、音波発射電気信号が、変換器(trans
ducer)に印加される瞬間が、音波伝播時間測定開
始となる。勿論、該瞬間に音波が発射されるのではない
けれども、変換器遅延時間を無視するとなれば、反射棒
において反射された音波も又、液面において反射された
超音波パルス受信信号は、図3に示した。
When using one sonic (ultrasonic) emitting and receiving switch, the sonic emitting electrical signal is transmitted by the transducer.
The moment at which the sound wave propagation time measurement starts. Of course, although the sound wave is not emitted at that moment, if the transducer delay time is ignored, the sound wave reflected by the reflecting rod and the ultrasonic pulse reception signal reflected by the liquid surface are as shown in FIG. It was shown to.

【0059】反射波到達瞬間を例えば“0”点クロシン
グするとなれば、超音波信号の1.5乃至2周期が検出
される。若しも、超音波パルス信号周波数が20kHz
であれば、1.5〜2周期であるとのことは(0.75
〜1.0).10-4秒になる。このような遅延時間τを
無視すれば、水位測定誤差が発生するが、この時、水位
L測定絶対誤差ΔLは、次の通りである。
If the instant at which the reflected wave arrives is crossed at, for example, the "0" point, 1.5 to 2 cycles of the ultrasonic signal are detected. If the ultrasonic pulse signal frequency is 20 kHz
If so, it means that the period is 1.5 to 2 (0.75
~ 1.0). It will be 10 -4 seconds. If such a delay time τ is ignored, a water level measurement error occurs. At this time, the water level L measurement absolute error ΔL is as follows.

【数26】 ここで、C−音速、l−超音波転換器より反射棒までの
間隔である。τ=10-4,C=350m/s,L/l=
10であるとすれば、ΔL=11cmになる。
(Equation 26) Here, C is the speed of sound and l is the distance from the ultrasonic transducer to the reflecting rod. τ = 10 −4 , C = 350 m / s, L / l =
If it is 10, then ΔL = 11 cm.

【0060】測定範囲が大きければ大きいほど、水位測
定誤差が増加するものである。従って、遅延時間を徹底
に補償しなければならない。
The larger the measurement range, the greater the error in water level measurement. Therefore, the delay time must be thoroughly compensated.

【0061】特に、大幅水位計において、低い周波数を
使用するところ、例えば、2kHzを使用するとなれ
ば、前記例において遅延時間は、τ≒10-3秒になるも
のである。従って、遅延時間補償の誤差が1%になると
しても、前記例において誤差が1cmになるものであ
る。
In particular, when a low frequency is used in the significant water level gauge, for example, when 2 kHz is used, the delay time in the above example is τ≈10 −3 seconds. Therefore, even if the error of delay time compensation is 1%, the error is 1 cm in the above example.

【0062】しかし、本発明は、発信、受信変換器を分
離して使用するために、図4において示されるように、
周波数が低いとしても、前記した遅延時間が発生しな
い。
However, the present invention uses separate transmitter and receiver converters, as shown in FIG.
Even if the frequency is low, the above delay time does not occur.

【0063】このように、音速補償が徹底であり、伝播
時間測定において発生する遅延時間がないので、低い周
波数の音波を使用して、大幅水位測定が可能であり、
又、誤差も測定範囲に係わりなく、小さく保障すること
ができるものである。
As described above, since the sound velocity is thoroughly compensated and there is no delay time generated in the propagation time measurement, it is possible to measure the water level significantly by using the sound wave of low frequency.
Further, the error can be guaranteed small regardless of the measurement range.

【0064】図5に、本発明に伴う音波水位計を地下水
水位測定用にて使用する、実例を示したもので、導波管
に直接地下水水位観測管14を使用する。水位観測管1
4は、その上部に音波パルス発生機1が設置される。
FIG. 5 shows an actual example in which the sonic water level gauge according to the present invention is used for groundwater level measurement, and the groundwater level observation tube 14 is directly used as the waveguide. Water level observation tube 1
4, the sound wave pulse generator 1 is installed on the upper part thereof.

【0065】マイクロホン51 と5n は、先ずマイクロ
ホン支持棒13に、所定の間隔にて固定する。マイクロ
ホン支持棒13を地下水水位観測管14に挿入する。勿
論、水位計を設置するのは、観測員が巡回しながら、地
下水水位を観測するためのものでなく、一定な時間間隔
にて、地下水水位観測網の水位を遠隔自動測定する時、
又は、水位自動記録計を使用する時、利用される。
The microphones 5 1 and 5 n are first fixed to the microphone support rod 13 at a predetermined interval. The microphone support rod 13 is inserted into the groundwater level observation pipe 14. Of course, installing a water level meter is not for observing the groundwater level while observing the patrol, but when the water level of the groundwater level monitoring network is remotely and automatically measured at regular time intervals,
Or used when using a water level recorder.

【0066】図5は遠隔測定の例であるが、15は、図
1に図示した電子回路等が含まれているし、16は、測
定結果を無線にて電送する、無線送信機であり、17
は、指定された時間間隔にて15と16に電源を供給し
て、動作せしめるタイマーと電源である。
FIG. 5 shows an example of remote measurement. Reference numeral 15 is a circuit including the electronic circuit shown in FIG. 1, and 16 is a wireless transmitter for wirelessly transmitting the measurement result. 17
Is a timer and a power supply for supplying power to 15 and 16 to operate at specified time intervals.

【0067】普通、水位観測管14の内径は、10〜2
0cm程度になる。このような内径のパイプから、音波
パルス周波数を1〜1.5kHzを使用すれば、最大測
定範囲は、約200mまで保障することができる。
Normally, the inner diameter of the water level observation pipe 14 is 10 to 2
It will be about 0 cm. If a sound pulse frequency of 1 to 1.5 kHz is used from a pipe having such an inner diameter, the maximum measuring range can be guaranteed up to about 200 m.

【0068】図5において、点線にて表示した曲線は、
地下水浮刻(depression)曲線である。地下
水観測管内部における温度分布は、地表面より約5mの
深さにおいては、季節によって甚だしく変化し、更に、
深いほど温度変化が小さくなる。このようなことを参酌
して、地下水水位測定範囲が大きいとしても、マイクロ
ホンを多く設置する必要はない。
In FIG. 5, the curve indicated by the dotted line is
It is a groundwater embossing (depression) curve. The temperature distribution inside the groundwater observation pipe changes drastically depending on the season at a depth of about 5 m from the ground surface.
The deeper the temperature change, the smaller it becomes. Taking this into consideration, it is not necessary to install many microphones even if the groundwater level measurement range is large.

【0069】更に、本発明の、又、他の実施例において
は、水位計を設置するために、垂直塔を建設せずに、音
波水位計導波管を貯水池、又は、河川のふもとの傾斜面
に沿って、傾斜にて設置して、水位計設置工事費を顕著
に低下せしめることができてるし、図6に本発明の水位
計を傾斜にて設置した場合が図示されている。
Furthermore, in another embodiment of the present invention, a sonic level gauge waveguide is installed at the base of a reservoir or river without installing a vertical tower to install the level gauge. It is possible to significantly reduce the installation cost of the water level gauge by installing the water level gauge along the surface, and FIG. 6 shows a case where the water level gauge of the present invention is installed at an inclination.

【0070】[0070]

【数27】 [Equation 27]

【0071】実験によれば、反射面の傾斜角に従って、
音波パルス前進波形と、反射波形が相互同じくない。勿
論、反射は良好にできる。因って、液面の傾斜度によっ
て水位計矯定過程において測定値と、導波管中心線に伴
う液面までの距離とは差異を検出して、測定結果を修正
しなければならない。
According to the experiment, according to the inclination angle of the reflecting surface,
The sound wave pulse forward waveform and the reflected waveform are not the same. Of course, good reflection can be achieved. Therefore, it is necessary to correct the measurement result by detecting the difference between the measured value and the distance to the liquid surface along the waveguide center line in the water level metering process depending on the inclination of the liquid surface.

【0072】このように、数々の傾斜角に対する修正計
数を算出して適用するよりは、図6に図示したもののよ
うに、球形の浮具19を導波管に投入するのが、傾斜角
に係わらず修正値は同一である。該浮具19の直径は、
導波管の内径より約5〜10%程度小さく取る。又、液
体内に浸水される部分は、浮具19の半径程度になるよ
うに、浮具19の重量を調節する。勿論、浮具は音波を
吸収しない固体にて製作する。
As described above, rather than calculating and applying the correction counts for various tilt angles, the spherical float 19 is thrown into the waveguide as shown in FIG. 6 for the tilt angle. Regardless, the correction value is the same. The diameter of the float 19 is
It is about 5 to 10% smaller than the inner diameter of the waveguide. In addition, the weight of the float 19 is adjusted so that the part of the float immersed in the liquid has a radius of the float 19. Of course, the float is made of a solid that does not absorb sound waves.

【0073】実験によれば、半球形面において反射され
た時の音波パルス受信信号は、平面において反射された
時と比較すれば、約2%程度弱くなるのみである。(1
〜2kHzを使用する時) この時、測定された距離は、球形浮具半径の3/5程度
短くなる。このような差異Δは矯定検査時正確に測定さ
れ、水位計を設置する時、マイクロホン51 の位置を基
準“0”点において、前記した差異だけ上に移して、導
波管を固定させれば良い。
According to the experiment, the sound wave pulse reception signal when reflected on the hemispherical surface is only about 2% weaker than when it is reflected on the flat surface. (1
When using ˜2 kHz) At this time, the measured distance is about 3/5 of the radius of the spherical float. Such a difference Δ is accurately measured during the trimming inspection, and when the water level gauge is installed, the position of the microphone 5 1 is moved to the reference “0” point by the above difference to fix the waveguide. Just go.

【0074】球形の浮具を使用することにより、導波管
の傾斜角度に係わり無く、修正値が一定であり、もっと
も重要なことは、該浮具が導波管の壁に当たって、摩擦
があっても水位変化に従って、浮具が回転しながら水面
に沿って移動するために、甚だ信頼性が高い。水位Hは
次のように測定される。
By using a spherical float, the correction value is constant regardless of the inclination angle of the waveguide, and most importantly, the float hits the waveguide wall and there is no friction. However, as the float floats along the surface of the water as the water level changes, it is highly reliable. The water level H is measured as follows.

【数28】 [Equation 28]

【0075】傾斜にて導波管を設置する場合、水位計の
感度は更に大きくなる。
When the waveguide is installed at an inclination, the sensitivity of the water level gauge is further increased.

【0076】図6において、21は導波管の末端部分で
あるが、水位の揺動を鎮めるために、導波管末端の断面
積を小さく造らなければならない。しかし、水位が上
昇、降下する過程において、導波管に充積物(drif
t)が生じることがある。
In FIG. 6, reference numeral 21 denotes the end portion of the waveguide, but in order to suppress the fluctuation of the water level, the cross-sectional area of the end of the waveguide must be made small. However, as the water level rises and falls, the diff
t) may occur.

【0077】微粒子等にて充積層が生ずれば、これを除
去するのが甚だ難しい。このようなことを考慮して、導
波管末端を図6に示したところのように、充積層が生じ
ないように、即ち、小粒子等が沈澱されないように、一
側にだけ断面積を狭める傾斜面を造成する。このように
しても長い時間が過ぎれば、充積層が形成され、導波管
が詰まることがある。従って、水位の揺動鎮静部は、用
意に新たなものにて交替することができるべく、組立て
式にて成されている。
If the particles are not fully stacked, it is very difficult to remove them. In consideration of this, as shown in FIG. 6, the cross-sectional area is provided only on one side so that stacking does not occur, that is, small particles are not precipitated, as shown in FIG. Create an inclined surface to narrow. Even in this case, after a long time, a stacked layer may be formed and the waveguide may be clogged. Therefore, the rocking and calming part of the water level is an assembled type so that a new one can be easily replaced.

【0078】[0078]

【発明の効果】このように、本発明によれば、水位計導
波管を貯水池、又は、河川のふもとの傾斜面に沿って傾
斜にて設置することができて、浮子水位計等を使用する
時、必要な工事費が多く所用される垂直塔を建設する必
要が無い。
As described above, according to the present invention, the water level gauge waveguide can be installed at an inclination along the inclined surface at the foot of a reservoir or a river, and a float level meter or the like is used. There is no need to construct a vertical tower, which requires a lot of construction costs.

【0079】傾斜角βが小さければ、同じ水位測定範囲
においても、導波管の長さがはるかに大きくなるとのこ
とが欠点となることがある。しかし、上流水量を季節別
に調節する人工貯水池のように、年間水位変化が50〜
80mにもなる場合に、例えば、β=45°とすれば、
導波管の長さが72〜115m以上にならなければなら
ない。このように、甚だ長い導波管を設置することも難
しい。
If the inclination angle β is small, there is a drawback that the length of the waveguide becomes much larger even in the same water level measuring range. However, like the artificial reservoir that regulates the amount of upstream water according to the season, the annual water level change is 50 ~
When it becomes 80 m, for example, if β = 45 °,
The length of the waveguide must be 72-115 m or more. Thus, it is difficult to install a very long waveguide.

【0080】このような場合には、最も短い導波管を、
例えば、30mの長さの導波管を使用することができ
る。図7に貯水池の水位L変化の例を示したが、図7に
おいて示されるように、季節別に20mずつ、水位が変
化する時間幅が非常に大きい。従って、数か月に一度ず
つ水位計算導波管をコ字形鉄製の支持体18に沿って移
動させるのは、それ程難しくない。
In such a case, the shortest waveguide is
For example, a 30 m long waveguide can be used. FIG. 7 shows an example of the change in the water level L of the reservoir, but as shown in FIG. 7, the time range in which the water level changes by 20 m for each season is very large. Therefore, it is not so difficult to move the water level calculation waveguide along the support 18 made of U-shaped iron once in several months.

【0081】図8に一つの実例にて、短い導波管を使用
する場合を図示した。図8において、22は、巻揚機で
あり導波管2はロープ23にて巻揚機と連結されてい
て、数か月に一度ずつ巻揚機を動作させ、導波管2の位
置を変更せしめてやる。例えば、夏の季節に貯水量が増
加する時、導波管2を上に引上げて置く。
FIG. 8 illustrates an example of using a short waveguide. In FIG. 8, reference numeral 22 denotes a hoisting machine, and the waveguide 2 is connected to the hoisting machine by a rope 23. The hoisting machine is operated once every several months to determine the position of the waveguide 2. I will change it. For example, when the water storage amount increases in the summer season, the waveguide 2 is pulled up and placed.

【0082】水位変化が大きくない小さい河川、人工開
水路においては、本発明の水位計を垂直にて設置するこ
とが合理的であり、内径が50mm,長さが5m程度に
なる導波管を垂直に設置することは、甚だ容易であり
(例えば、ロープで固定させる)費用も要らないのであ
る。
In a small river or artificial open channel where the water level does not change significantly, it is rational to install the water level gauge of the present invention vertically, and a waveguide with an inner diameter of 50 mm and a length of about 5 m should be installed. Vertical installation is very easy (eg roped) and inexpensive.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の水位計の基本的な構成を示すブロック
線図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a water level gauge of the present invention.

【図2】本発明の水位計動作の原理を説明する時間線図
である。
FIG. 2 is a time diagram for explaining the principle of the water level gauge operation of the present invention.

【図3】従来の水位計と本発明の水位計において発生す
る遅延時間分布図である。
FIG. 3 is a delay time distribution chart generated in the conventional water level gauge and the water level gauge of the present invention.

【図4】従来の水位計と本発明の水位計において発生す
る遅延時間分布図である。
FIG. 4 is a delay time distribution chart generated in the conventional water level gauge and the water level gauge of the present invention.

【図5】本発明の水位計にて地下水水位を測定する時の
構造図である。
FIG. 5 is a structural diagram when the groundwater level is measured by the water level gauge of the present invention.

【図6】本発明の水位計を傾斜にて設置する時の構造図
である。
FIG. 6 is a structural diagram when the water level gauge of the present invention is installed at an inclination.

【図7】貯水池の水位変化図である。FIG. 7 is a water level change diagram of a reservoir.

【図8】貯水池における本発明の水位計の他の利用方法
である。
FIG. 8 is another method of using the water level gauge of the present invention in a reservoir.

【図9】従来の超音波水位計において反射片、又は、反
射棒を使用して音速補償する原理説明図である。
FIG. 9 is an explanatory view of the principle of sonic speed compensation using a reflector or a reflector rod in a conventional ultrasonic water level meter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 音波パルス発生機 2 導波管 4 スイッチ回路 6 発振器 7 増幅器 8 検出器 9 波型成形 10 制御演算器 13 マイクロホン支持棒 14 水位観測管 18 支持体 19 浮具 22 巻揚機 23 ロープ 1 Sound wave pulse generator 2 Waveguide 4 Switch circuit 6 Oscillator 7 Amplifier 8 Detector 9 Waveform shaping 10 Control calculator 13 Microphone support rod 14 Water level observation tube 18 Support 19 Float 22 Hoisting machine 23 Rope

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 大幅水位測定装置において、 パイプ形態の音波パルスを伝播する導波管:導波管の上
部に設置され、音波パルスを発生させる発生機手段:発
振手段より音波パルスを受信すべく導波管に沿って、一
定なる間隔∫にて第1、第2、…、第nが設置された、
マイクロホンにて成される、音波パルスの前進波と反射
波を受信する感知手段と:水位に従って、必要なマイク
ロホンを切換える切換え手段と:一番目の感知手段より
のパルスを増幅し、波型成形された信号を受信して、受
信された前進波と反射波の時間間隔、更に一番目の感知
手段と液面近くに設置された、感知手段までの音波伝播
時間を測定して水位を計算し、感知手段切り換え手段制
御及び、音波パルス繰返し発振制御を遂行する演算制御
手段:演算制御手段よりデータを表示する表示手段、演
算制御手段よりのディジタルデータをアナログ信号にて
変換するディジタル/アナログ変換器:演算制御手段よ
りのデータを受信して、その結果を記録する自動記録手
段等にて構成せしめたことを特徴とする、大幅水位測定
装置。
1. In a significant water level measuring device, a pipe for propagating an acoustic pulse in the form of a pipe: a generator installed on the upper part of the waveguide for generating an acoustic pulse: for receiving the acoustic pulse from an oscillating means The first, second, ..., Nth are installed along the waveguide at a constant interval ∫.
Sensing means formed by a microphone for receiving the forward and reflected waves of the sound wave pulse: Switching means for switching the required microphones according to the water level: Amplifying the pulse from the first sensing means and corrugated The received signal is received, the time interval between the received forward wave and reflected wave, and the sound wave propagation time to the sensing means installed near the first sensing means and the liquid surface is measured to calculate the water level, Arithmetic control means for performing sensing means switching means control and sound wave pulse repetitive oscillation control: display means for displaying data from the arithmetic control means, digital / analog converter for converting digital data from the arithmetic control means into analog signals: A significant water level measuring device comprising an automatic recording means for receiving data from the arithmetic control means and recording the result.
【請求項2】 水位計導波管内には、導波管内径の90
〜95%程度の直径にて成された、球型の浮具を挿入し
て、胴体の半分を浮遊されるように成しながら、導波管
を傾斜に設置して、水位測定が可能なるように成したこ
とを特徴とする、請求項1記載の大幅水位測定装置。
2. A water level gauge having a waveguide with an inner diameter of 90
By inserting a spherical float with a diameter of about 95% to suspend half of the body, the waveguide is installed at an inclination and the water level can be measured. The significant water level measuring device according to claim 1, wherein the significant water level measuring device is configured as described above.
【請求項3】 導波管の代わりに、地下水水位観測管を
利用する場合、マイクロホン等を所定の間隔にて支持す
る支持棒を、観測管の内部壁に沿って設置したことを特
徴とする、請求項1記載の大幅水位測定装置。
3. When using a groundwater level observation tube instead of a waveguide, a support rod for supporting a microphone or the like at a predetermined interval is installed along the inner wall of the observation tube. The significant water level measuring device according to claim 1.
【請求項4】 導波管下側端部が導波管本体の断面積よ
り小さい頂点が切断された円錐型端部にて形成され、該
端部には交替可能な端部固定装置が設置されるように成
したことを特徴とする、請求項1記載の大幅水位測定装
置。
4. The lower end portion of the waveguide is formed by a conical end portion whose apex smaller than the cross-sectional area of the waveguide body is cut, and a replaceable end fixing device is installed at the end portion. The significant water level measuring device according to claim 1, wherein the significant water level measuring device is configured as described above.
【請求項5】 水面上部に指定された原点から水面まで
の距離Lを測定して、水位を測定する方法において、 導波管上部に設置された音波パルス発生機が所定の周波
数を有した音波パルスを発生させる段階:導波管には、
その上部にその直径の所定排水距離の間隔をおいて設置
された、第1マイクロホンと、該第1マイクロホンの下
部にl程度隔離されて設置した、第2、…、第n数個の
マイクロホン各々が音波パルス発生機より発射した、前
進波と該前進波の反射波を個別的に受信する段階:これ
らの受信信号を増幅し、検出器に入力してこれら信号の
最大振幅のゼロクロシング点を検出して、パルスを発生
しせめる段階:該パルスを所定幅の整形波にて波型成形
する段階と:これら波型成形された信号の各波型の上昇
エッジを、第1マイクロホンと第2マイクロホンが受信
した信号で区分して、第1マイクロホンが受信した前進
音波パルスと反射波間の時間間隔t1 と、第2マイクロ
ホンが、前進音波パルスを受信した時間間隔t2 を測定
して、近似水位L′を算出する段階と:測定しようとす
る水位の近似値を検出した結果を利用して、液面付近に
設置されたマイクロホンを選択して、切換え機を動作さ
せて増幅器入力に連結させる段階:更に、音波パルスを
発射し、第1マイクロホンが前進波と反射波を受信する
時間間隔t1 、更に、第1マイクロホンにおいて、液面
近くに設置されたマイクロホンまで、音波パルスが伝播
した時間tn を測定して、正確な水位Lを算出する段階
と:該水位を海抜水位にて測定する場合、水位計測定原
点の海抜高において測定された水位Lを減ずる段階等に
て成された水位測定方法。
5. A method of measuring a water level by measuring a distance L from an origin designated on the upper surface of the water to the surface of the water, wherein a sound wave pulse generator installed on the upper portion of the waveguide has a predetermined frequency. Generating the pulse: The waveguide has
A first microphone, which is installed above the first microphone at a distance of a predetermined drainage distance, and a second, ..., Nth number of microphones which are installed below the first microphone and separated by about l. Receiving separately the forward wave and the reflected wave of the forward wave emitted from the sound wave pulse generator: amplifying these received signals and inputting them to a detector, and determining the zero-crossing point of the maximum amplitude of these signals. Detecting and generating a pulse: corrugating the pulse with a shaping wave of a predetermined width; and detecting rising edges of each corrugation of these corrugated signals with a first microphone and a second microphone. The time interval t 1 between the forward sound wave pulse and the reflected wave received by the first microphone and the time interval t 2 at which the second sound wave is received by the second microphone are measured and approximated by the signals received by the microphone. Water level L ' And the step of calculating the approximate value of the water level to be measured, selecting the microphone installed near the liquid level, and operating the switch to connect it to the amplifier input: , The time interval t 1 at which the sound wave pulse is emitted and the first microphone receives the forward wave and the reflected wave, and the time t n at which the sound wave pulse propagates to the microphone installed near the liquid surface in the first microphone is A step of measuring and calculating an accurate water level L; and a method of measuring the water level at the step of reducing the water level L measured at the sea level height of the water level gauge measurement origin when the water level is measured at the sea level .
【請求項6】 音波パルス振動周波数fが導波管の直径
Dに従って、次のように選定され、 【数1】 導波管内径D最大測定範囲に従って選択されるが、L≒
100mである場合、D≧100mm,L≦20mであ
る場合、D≧50mmにて選択し、導波管に沿って設置
された、マイクロホン間の隔離距離lは、次のように選
択されることを特徴とする、請求項5記載の水位測定方
法。 【数2】 ここで、 ΔL −水位測定全域における許容絶対誤差、 TO −導波管上部において第1マイクロホンが配列され
た地点における空気、又は、他の気体温度、 TL −導波管下端部内における空気、又は、他の気体の
温度、 CO −空気又は他の気体の温度が0℃である時の音速、 α−空気又は他の気体の音速温度計数。
6. The acoustic pulse vibration frequency f is selected according to the diameter D of the waveguide as follows: Waveguide inner diameter D is selected according to the maximum measurement range, but L≈
When it is 100 m, D ≧ 100 mm, and when L ≦ 20 m, D ≧ 50 mm, and the separation distance l between the microphones installed along the waveguide is selected as follows. The water level measuring method according to claim 5, wherein [Equation 2] Here, Δ L- permissible absolute error over the entire water level measurement, T O- air at the point where the first microphone is arranged in the upper part of the waveguide, or other gas temperature, T L- air in the lower end of the waveguide , Or the temperature of other gases, the speed of sound when the temperature of C O -air or other gases is 0 ° C., the speed of sound of α-air or other gases, temperature coefficient.
【請求項7】 先ず、第1のマイクロホンの原点から水
面までの距離Lの近似値を次の方式にて測定し、 【数3】 この結果に従って、液面付近に設置されたn番のマイク
ロホンを選択し、第1マイクロホンとn番マイクロホン
まで、音波パルスが伝播した時間tn を利用して、次の
方式にて正確な水位を測定することを特徴とする、請求
項5記載の方法。 【数4】 導波管が傾斜にて設置された場合、 【数5】 但し、この場合、原点において傾斜線に沿って一定なる
間隔Δになる地点に、第1マイクロホンの原点が位置す
るように成す。
7. First, an approximate value of a distance L from the origin of the first microphone to the water surface is measured by the following method, According to this result, the nth microphone installed near the liquid surface is selected, and the accurate water level is determined by the following method using the time t n when the sound pulse propagates to the first microphone and the nth microphone. The method according to claim 5, characterized by measuring. [Equation 4] If the waveguide is installed at an inclination, However, in this case, the origin of the first microphone is located at a point at which the interval Δ becomes constant along the inclined line at the origin.
JP7030011A 1994-06-02 1995-01-26 Significant water level measurement method and device Expired - Fee Related JP2756647B2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR19940012408 1994-06-02
KR1995/752 1995-01-18
KR1994/12408 1995-01-18
KR1019950000752A KR0150714B1 (en) 1994-06-02 1995-01-18 A large width water level measurement & method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08166276A true JPH08166276A (en) 1996-06-25
JP2756647B2 JP2756647B2 (en) 1998-05-25

Family

ID=26630413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7030011A Expired - Fee Related JP2756647B2 (en) 1994-06-02 1995-01-26 Significant water level measurement method and device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2756647B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6631097B2 (en) 2000-09-25 2003-10-07 International Hydrosonic Co., Ltd. Sonic water level measuring method and system there for
JP2016050942A (en) * 2014-08-29 2016-04-11 エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドAir Products And Chemicals Incorporated Ultrasonic liquid level sensing systems
CN109974815A (en) * 2019-04-22 2019-07-05 河北科鼎机电科技有限公司 A kind of small blind area liquidometer of minor diameter
CN114109366A (en) * 2021-11-25 2022-03-01 四川轻化工大学 Drilling annulus liquid level monitoring method and system
CN117516660A (en) * 2023-11-07 2024-02-06 北京华益瑞科技有限公司 Self-recording water level gauge

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6631097B2 (en) 2000-09-25 2003-10-07 International Hydrosonic Co., Ltd. Sonic water level measuring method and system there for
JP2016050942A (en) * 2014-08-29 2016-04-11 エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドAir Products And Chemicals Incorporated Ultrasonic liquid level sensing systems
CN109974815A (en) * 2019-04-22 2019-07-05 河北科鼎机电科技有限公司 A kind of small blind area liquidometer of minor diameter
CN114109366A (en) * 2021-11-25 2022-03-01 四川轻化工大学 Drilling annulus liquid level monitoring method and system
CN114109366B (en) * 2021-11-25 2023-08-11 四川轻化工大学 Drilling annulus liquid level monitoring method and system
CN117516660A (en) * 2023-11-07 2024-02-06 北京华益瑞科技有限公司 Self-recording water level gauge

Also Published As

Publication number Publication date
JP2756647B2 (en) 1998-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5842374A (en) Measuring method of a wide range level and an apparatus thereof
KR20020024493A (en) Sonic Water Level Measuring Method and Device
US5027655A (en) Method and apparatus for measuring liquid level in the ground
RU2413055C1 (en) Method to measure subsidence of foundations and device for its realisation
CN2259619Y (en) Ultrasonic velocity difference flow meter
JP2002365201A (en) Method and apparatus for automatic permeability test
JPH08166276A (en) Method and device for measuring water level in large scale
JP3814347B2 (en) Fluid volume measurement system
KR100673604B1 (en) High precision sound wave water level measuring apparatus and method therefor
CN102735212B (en) Monitoring method for subgrade settlement, and device thereof
KR0150714B1 (en) A large width water level measurement & method
CN104501909B (en) A kind of small-range liquid level emasuring device and measuring method based on ultrasonic wave
US4807201A (en) Groundwater pressure measurement
WO2011055359A1 (en) Apparatus and method for measuring liquid level in a well
JP6281148B2 (en) Permeability test apparatus and permeability test method
JP3668119B2 (en) Flow measuring device
CN2413273Y (en) Ultrasonic oil-water interface detector
JPH0486525A (en) Ultrasonic level meter
CN203432561U (en) Vertical deformation monitor based on ultrasonic liquid level measuring method
JPS6073311A (en) Ultrasonic-wave water-level measuring apparatus
RU53001U1 (en) ELECTRONIC-ACOUSTIC LIQUID MEASUREMENT DEVICE
CA2145815C (en) A measuring method of a large water level and an apparatus thereof
RU52635U1 (en) ELECTRONIC-ACOUSTIC DEVICE FOR MEASURING THE FLUID LEVEL AND PIPE LENGTH
RU2517919C2 (en) Magnetostriction level gauge
SU1545078A1 (en) Apparatus for ledelling ship-launching rail tracks

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees