JPH10300556A - 溶融金属の液面計測装置 - Google Patents

溶融金属の液面計測装置

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JPH10300556A
JPH10300556A JP9105679A JP10567997A JPH10300556A JP H10300556 A JPH10300556 A JP H10300556A JP 9105679 A JP9105679 A JP 9105679A JP 10567997 A JP10567997 A JP 10567997A JP H10300556 A JPH10300556 A JP H10300556A
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JP
Japan
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crucible
ultrasonic
molten metal
ultrasonic probe
liquid level
Prior art date
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Pending
Application number
JP9105679A
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English (en)
Inventor
Nobuyoshi Konakawa
信好 粉川
Masahiro Fujima
正博 藤間
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】金属を蒸発させた蒸気が液面計測装置の検出部
に付着することで液面計測装置の精度等の信頼性が低下
を抑制することが課題である。 【解決手段】蒸発させる金属を入れるるつぼと、るつぼ
の下方に配置した超音波探触子と、るつぼから伝わる熱
を断熱し、かつ超音波探触子の超音波信号を伝播する断
熱部材と、超音波探触子から超音波が放射され溶融金属
の液面で反射して戻ってくるまでの往復伝播時間から液
面レベルを計測する液面レベル計測手段とで構成し、金
属を蒸発させた蒸気が付着する危れのないるつぼの下方
に配置した超音波探触子で、液面を正確に計測して液面
計測装置の信頼性を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、るつぼ内の溶融金
属の液面レベルを計測する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、溶融金属の液面レベルを計測する
液面計測は、上部に取付けたカメラの映像信号を処理す
ることにより行うものがある。また、上部に取付けた変
位計により計測するものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の様に検出部
を溶融金属の上方部に取付けるものは、金属を溶かして
蒸発させた蒸気が検出部に付着する危れがあるため、付
着対策が必要となる。
【0004】本発明の目的は、蒸発させた蒸気が付着す
る危れのないるつぼの下方に検出器である超音波探触子
を配置し、その超音波信号の往復伝播時間あるいは減衰
量から液面を計測できる液面計測装置を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、溶融金属
を保持するるつぼと、前記るつぼの下方に前記るつぼ内
方向に送受信方向を向けて配置した超音波探触子と、前
記るつぼと前記超音波探触子との間に配備され、かつ前
記超音波探触子の超音波信号を伝播する材質から成る断
熱材と、前記超音波探触子から超音波が放射され前記溶
融金属の液面で反射して前記超音波探触子に受信される
までの往復伝播時間から前記液面の液面レベルを計測す
る液面レベル計測手段とを備えた溶融金属の液面計測装
置、又は、溶融金属を保持するるつぼと、前記るつぼの
両側に前記るつぼ内に前記溶融金属の液面と平行に送受
信方向を向けて配置した超音波探触子と、前記るつぼと
前記超音波探触子との間に配備され、かつ前記超音波探
触子の超音波信号を伝播する材質から成る断熱材と、前
記超音波探触子から放射された超音波信号を前記超音波
探触子で受信し、前記受信した信号から前記放射された
超音波信号の減衰量を計測して、その減衰量から前記溶
融金属の液面レベルを検知する液面レベル検知手段とを
備えた溶融金属の液面計測装置、又は、溶融金属を保持
するるつぼと、前記るつぼの下方に前記るつぼ内方向に
送受信方向を向けて配列した複数の超音波探触子と、前
記るつぼと前記超音波探触子との間に配備され、かつ前
記超音波探触子の超音波信号を伝播する材質から成る断
熱材と、複数の前記超音波探触子の送・受信を順次切り
替えるスイッチと、前記超音波探触子から超音波が放射
され前記溶融金属の液面で反射して前記超音波探触子に
受信されるまでの往復伝播時間から前記液面の液面レベ
ルを計測する液面レベル計測手段とを備えた溶融金属の
液面計測装置、によって達成できる。
【0006】いずれの場合にも、金属を溶かして蒸発さ
せた蒸気が検出部に付着しにくくて、付着対策の必要性
が軽減される。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施例を図面に
基づいて説明する。
【0008】図1,図2は本発明の第1実施例であり、
図1は全体の構成を示している。超音波信号を送受信す
る超音波探触子1と溶融金属4を入れるるつぼ3とは、
断熱材2を介して中心軸上に固定されている。超音波探
触子1から超音波が放射され、断熱材2,るつぼ3を介
して溶融金属4の表面で反射され、るつぼ3,断熱材2
を介して、超音波探触子1に戻ってくるまでの往復伝播
時間から溶融金属4の液面レベルを計測する液面レベル
計測部5が外部に設置されている。
【0009】図1により超音波による液面レベルの計測
について説明する。超音波を用いた液面レベル計測は、
超音波信号を送受信する超音波探触子1から、超音波が
放射され、断熱材2,るつぼ3及び溶融金属4の超音波
伝播媒体を介して、これらの超音波伝播媒体とは大きく
異なる音響インピーダンスの特性をもつ物質(例えば空
気)との境界面で超音波パルスが反射され、るつぼ3,
断熱材2を介して、超音波探触子1に戻ってくるまでの
往復伝播時間Tを計測し、Tの値から超音波伝播媒体で
ある断熱材2とるつぼ3の往復伝播時間tを引いた値と
溶融金属4の音速vから溶融金属4の液面レベルLを、
数1の計算式を基に計測するものである。
【0010】
【数1】 L=(T−t)・v/2 …(数1) 図2は液面レベル計測部5のブロック図を示している。
1は電気音響変換を行い超音波信号を送受信する超音波
探触子、2は断熱材、3はるつぼ、4は電子銃などで溶
融した溶融金属、51は送信信号を超音波探触子1に与
えかつ超音波探触子1で受信した反射パルスを増幅する
送受信器、52はパルス伝播時間測定のために前もって
設定されたスレッシュホールドレベルと反射パルスの振
幅比較を行う振幅比較回路、53は基準パルス発生回路
56によって発生された基準パルスのカウントを振幅比
較回路52の出力に同期して停止する信号を発生するス
トップパルス発生回路、54は送信パルスをスタートさ
せ基準パルスのカウントを開始する信号を発生するスタ
ートパルス発生回路、55はスタートパルス,ストップ
パルスによって基準パルス数をカウントする期間を設定
するゲート回路、57はゲートを開かれた期間内の基準
パルス数をカウントするカウンタ、58はカウンタ57
の出力から超音波パルス伝播時間Tを求め、さらに数1
に従って液面レベルLを計算するための演算回路、59
は演算回路58で計算した液面レベルLを表示する表示
器である。
【0011】図3は本発明の第2実施例で、送信用と受
信用の2個の超音波探触子を用いた場合の構成を示して
いる。
【0012】超音波信号を送信する送信用探触子10及
び超音波信号を受信する受信用探触子11と溶融金属4
を入れるるつぼ3とは、断熱材2a,2bを介してるつ
ぼ3の底面の両側に左右対称に固定されている。
【0013】送信用探触子10から超音波が放射され、
断熱材2a,るつぼ3を介して溶融金属4の表面で反射
され、るつぼ3,断熱材2bを介して、受信用探触子1
1に到達するまでの伝播時間から液面レベルを計測する
液面レベル計測部5が外部に設置されている。
【0014】この場合の液面レベル計測は、超音波信号
を送信する送信用探触子10から、超音波が放射され、
断熱材2a,るつぼ3及び溶融金属4の超音波伝播媒体
を介して、これらの超音波伝播媒体とは大きく異なる音
響インピーダンスの特性をもつ物質(例えば空気)との
境界面で超音波パルスが反射され、るつぼ3,断熱材2
bを介して、受信用探触子11に到達するまでの伝播時
間Tを計測し、Tの値から超音波伝播媒体である断熱材
2a,2bとるつぼ3の伝播時間tを引いた値と溶融金
属4の音速vから溶融金属4中の伝播距離Dを求め、超
音波がるつぼ3の内面を通過する点と中心との距離Sに
より液面レベルLを、数2の計算式を基に計測するもの
である。
【0015】
【数2】
【0016】ここで、L0 はるつぼ3の形状から求ま
る。
【0017】図4は本発明の第3実施例で、送信用と受
信用の2個の超音波探触子を対向させた場合の構成を示
している。
【0018】超音波信号を送信する送信用探触子10及
び超音波信号を受信する受信用探触子11と溶融金属4
を入れるるつぼ3とは、断熱材2a,2bを介してるつ
ぼ3の横方向に左右対称に固定されている。
【0019】送信用探触子10から超音波が放射され、
断熱材2a,るつぼ3を介して溶融金属4を伝播して、
るつぼ3,断熱材2bを介して、受信用探触子11に到
達する信号の減衰量から液面レベルを検知する液面レベ
ル検知部6が外部に設置されている。
【0020】この場合の液面レベル検知は、超音波信号
を送信する送信用探触子10から、超音波が放射され、
断熱材2a,るつぼ3及び溶融金属4の超音波伝播媒体
を伝播して、るつぼ3,断熱材2bを介して、受信用探
触子11に到達する信号の強度の変化を計測し、この変
化量から液面レベルLを検知するものである。すなわ
ち、溶融金属4が蒸発して図4の斜線部のように減る
と、空気層で超音波が減衰することで検知できる。
【0021】図5は超音波探触子を複数個、配列した場
合を示す第4実施例を示しており、この複数個の超音波
探触子1a,1b,1cの送・受信を切り替えるスイッ
チ20がある。超音波探触子1a,1b,1cをスイッ
チ20によりそれぞれ順次切り替えることにより、数点
(図では5点)の液面レベルを計測することができる。
ここで、実線は超音波探触子1a,1b,1c各々で送
・受信した場合である。破線は1aを送信、1bを受信
及び、1bを送信、1cを受信とした場合の超音波の経
路を示す。
【0022】この実施例では、液面の形状を把握するこ
とができる。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、るつぼから立ち上る蒸
発金属蒸気が溶融金属の液面計測装置の超音波探触子に
付着する危れが低減出来るので、るつぼ内の溶融金属の
液面を正確に計測できて液面計測装置の信頼性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による液面計測装置の全体
構成図である。
【図2】図1の液面レベル計測部のブロック図である。
【図3】本発明の第2実施例による液面計測装置の全体
構成図である。
【図4】本発明の第3実施例による液面計測装置の全体
構成図である。
【図5】本発明の第4実施例による液面計測装置の全体
構成図である。
【符号の説明】
1…超音波探触子、2…断熱材、3…るつぼ、4…溶融
金属、5…液面レベル計測部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶融金属を保持するるつぼと、前記るつぼ
    の下方に前記るつぼ内方向に送受信方向を向けて配置し
    た超音波探触子と、前記るつぼと前記超音波探触子との
    間に配備され、かつ前記超音波探触子の超音波信号を伝
    播する材質から成る断熱材と、前記超音波探触子から超
    音波が放射され前記溶融金属の液面で反射して前記超音
    波探触子に受信されるまでの往復伝播時間から前記液面
    の液面レベルを計測する液面レベル計測手段とを備えた
    溶融金属の液面計測装置。
  2. 【請求項2】溶融金属を保持するるつぼと、前記るつぼ
    の両側に前記るつぼ内に前記溶融金属の液面と平行に送
    受信方向を向けて配置した超音波探触子と、前記るつぼ
    と前記超音波探触子との間に配備され、かつ前記超音波
    探触子の超音波信号を伝播する材質から成る断熱材と、
    前記超音波探触子から放射された超音波信号を前記超音
    波探触子で受信し、前記受信した信号から前記放射され
    た超音波信号の減衰量を計測して、その減衰量から前記
    溶融金属の液面レベルを検知する液面レベル検知手段と
    を備えた溶融金属の液面計測装置。
  3. 【請求項3】溶融金属を保持するるつぼと、前記るつぼ
    の下方に前記るつぼ内方向に送受信方向を向けて配列し
    た複数の超音波探触子と、前記るつぼと前記超音波探触
    子との間に配備され、かつ前記超音波探触子の超音波信
    号を伝播する材質から成る断熱材と、複数の前記超音波
    探触子の送・受信を順次切り替えるスイッチと、前記超
    音波探触子から超音波が放射され前記溶融金属の液面で
    反射して前記超音波探触子に受信されるまでの往復伝播
    時間から前記液面の液面レベルを計測する液面レベル計
    測手段とを備えた溶融金属の液面計測装置。
JP9105679A 1997-04-23 1997-04-23 溶融金属の液面計測装置 Pending JPH10300556A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109855703A (zh) * 2018-12-20 2019-06-07 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 金属源剩余量的检测装置及检测方法、蒸镀设备
KR102063136B1 (ko) * 2019-07-29 2020-01-07 주식회사 씨케이 테크피아 측정 불감대를 제거한 스마트 레벨계
CN112609137A (zh) * 2020-12-13 2021-04-06 沈阳工业大学 顺序凝固制备连续碳纤维增强铝基复合材料设备及方法

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