JPH1183594A - 測定装置 - Google Patents

測定装置

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JPH1183594A
JPH1183594A JP23954397A JP23954397A JPH1183594A JP H1183594 A JPH1183594 A JP H1183594A JP 23954397 A JP23954397 A JP 23954397A JP 23954397 A JP23954397 A JP 23954397A JP H1183594 A JPH1183594 A JP H1183594A
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JP
Japan
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container
amount
peak frequency
liquid
frequency
Prior art date
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Pending
Application number
JP23954397A
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English (en)
Inventor
Masahiko Sakai
正彦 酒井
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Ono Sokki Co Ltd
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Ono Sokki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】容器の大きさや形状に関わらず正確に容器内の
内容物の量を測定する測定装置を提供する。 【解決手段】記憶部17に、監視部16でトラッキング
したピーク周波数と容器19内の液体の量との対応関係
を記憶しておき、換算部18で記憶部17に記憶された
対応関係を参照して、監視部でトラッキングしたピーク
周波数から容器19内の液体の量を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、容器内の内容物の
量を測定する測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、容器内の内容物の量を測定す
る測定装置が提案されている。図6は、そのような測定
装置の一例を示す図である。この図6に示す測定装置5
0は、密閉容器54の底部54aに取り付けられた発振
器51、受信器52、および信号処理部53を備えてお
り、その容器54の内部には液体55が入っている。
【0003】発振器51は超音波を発信するものであ
り、受信器52は、発振器51から発信され、容器54
内で反射して戻ってきた超音波を受信し電気信号に変換
するものである。また信号処理部53は、受信器52で
得られた電気信号をフーリエ変換してパワースペクトル
を求め、このパワースペクトルのピーク周波数から容器
54内の液体55の量を求めるものである。この信号処
理部53には、このピーク周波数と容器内の液体の量と
の対応関係が記憶されている。受信器52で得られた電
気信号をフーリエ変換して得られるパワースペクトルの
ピーク周波数は液体の量に応じて変化するため、この提
案の装置は、信号処理部53に記憶されている対応関係
を参照して、この信号処理部53で得られるパワースペ
クトルのピーク周波数から容器54内の液体55の量を
求めようというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図7は、受信器で得ら
れた電気信号のパワースペクトルの一例である。このス
ペクトルには複数のピーク周波数が現れている。この図
に示すように、パワースペクトルには、容器の大きさや
容器の形状により複数のピーク周波数が現れる。
【0005】このようにピーク周波数が複数現れると、
容器内の液体の量を求めるために用いられるピーク周波
数を特定することができず、上記の提案の装置では容器
内の液体量を測定することはできないという問題があ
る。本発明は、上記事情に鑑み、容器の大きさや形状に
関わらず、容器内の内容物の量を正確に測定する測定装
置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の測定装置は、容器内の内容物の量を測定する測定装
置において、 (1)容器を外部から加振する加振部 (2)容器の振動を検出するセンサ (3)このセンサにより得られた信号の、1つ以上のピ
ーク周波数の周波数変化をトラッキングする監視部 (4)この1つ以上のピーク周波数と容器内の内容物の
量との対応関係を記憶しておく記憶部 (5)上記記憶部に記憶された対応関係を参照して、上
記監視部でトラッキングされたピーク周波数から容器内
容物の量を求める換算部 を備えたことを特徴とする。
【0007】本発明の測定装置では、センサで得られた
信号のピーク周波数の周波数変化を監視部でトラッキン
グしているため、このピーク周波数が容器内の内容物の
量に応じて変化しても、通常複数存在するピーク周波数
の中から、容器内の内容物の量の測定に用いているピー
ク周波数を特定することができる。記憶部には、センサ
により得られた信号から求められる複数のピーク周波数
のうち監視部がトラッキングするピーク周波数と容器内
の内容物の量との対応関係が記憶されており、監視部で
は、トラッキングによって測定に用いているピーク周波
数がわかるため、この対応関係を参照することにより、
容器内の内容物の量を正確に求めることができる。
【0008】ここで本発明の測定装置は、上記加振部
が、容器から離れた位置からこの容器に向けて音波を発
生する音源であることが好ましく、また、上記センサ
が、容器から離れた位置でこの容器の振動を検出するセ
ンサであることが好ましい。容器から離れた位置から容
器を加振すると、加振部を容器に取り付ける必要がな
く、また、容器から離れた位置でこの容器の振動を検出
すると、センサを容器に取り付ける必要がなく、容器の
周囲に様々な設備が配置されていることにより加振部や
センサの取付けが困難な状況下においても、容易に容器
内の内容物の量を測定することができる。
【0009】また、加振部に音波を発する音源を用いる
と低周波の加振力が得られるため、容量の大きな容器内
の内容物の量を測定する場合など、ピーク周波数が低周
波に現れる場合に有効な加振部として用いることができ
る。尚、本発明において、測定対象となる容器内の内容
物は液体であってもよく、あるいは、例えば粉体等の固
体であってもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図1は、本発明の一実施形態の測定装置を示
す図である。測定装置10は容器19内の液量を測定す
るものである。容器19は、その上部に管20,21が
接続されており、それらの管20,21それぞれの途中
にそれらの管20,21を開閉自在に閉塞するバルブ2
0a,21aが取り付けられている。管20を経由して
容器19内に液体22が流入され、また容器19に溜っ
た液体22が管21を経由してこの容器19の外に流出
される。
【0011】測定装置10は、信号発生器11を備えて
おり、この信号発生器11は、時間経過に応じて周波数
が変化するswept sin波で表わされる信号を発
生する。この測定装置10は、初期設定の段階におい
て、容器19内の液体の量を変化させながら、この容器
19を振動させてこの容器の振動をセンサで検出し、こ
のセンサで得られた信号のピーク周波数の周波数変化を
トラッキングして、このトラッキングしたピーク周波数
と容器内の液体の量との対応関係を求め、この対応関係
を記憶しておき、実際の測定段階では、この記憶した対
応関係を参照して容器内の液体の量を求めるものであ
る。以下に、この対応関係の求め方について説明し、そ
の後、容器内の液体の量が未知の場合にこの液体の量を
求める求め方について説明する。
【0012】この信号発生器11から信号が発生する
と、容器19から離して設置されたスピーカ12から、
その信号に応じた音波が発せられ、この音波により、容
器19が振動する。この測定装置10は、容器19の振
動を検出するレーザドップラ振動計(本発明にいうセン
サ)13を備えており、このレーザドップラ振動計13
により、容器19から離れた位置から容器19の振動が
検出され、レーザドップラ振動計13で得られたこの容
器19の振動を表わす信号が高速フーリエ変換手段14
に入力される。高速フーリエ変換手段14に入力された
信号は高速フーリエ変換され、これにより、所定の周波
数間隔毎に、高速フーリエ変換手段14に入力した信号
の強度が算出される。この各周波数毎に強度が求められ
た信号はピーク周波数検出器15に入力される。ピーク
周波数検出器15は、このピーク周波数検出器15に入
力した信号の中から所定の強度以上のピーク周波数を求
め、このピーク周波数(複数存在している可能性があ
る)の中からある一つのピーク周波数を選択して、その
ピーク周波数、およびそのピーク周波数に隣接する2つ
の周波数の信号強度情報を監視部16に出力する。
【0013】監視部16は、ピーク周波数検出器15か
ら送られてきた3つの周波数の信号強度情報に基づい
て、ピーク周波数の周波数変化をトラッキングし、それ
ら3つの周波数の信号強度どうしを比較することにより
ピーク周波数Aの現在の周波数を求めて換算部18に出
力する。監視部16でトラッキングされたピーク周波数
をfとし、容器内の液体の質量をMとすると、概ね以下
の関係式が成り立つ。
【0014】 f∝(1/√M) …(1) つまり、Mの値の変化に応じてfの値も変化する。従っ
て、容器19内に既知の量の液体を流入させ、この既知
の量を変化させながら、監視部16でレーザドップラ振
動計13により得られた信号のピーク周波数の周波数変
化をトラッキングすることにより、このピーク周波数と
容器19内の液体の量との対応関係が求められる。この
対応関係は記憶部17に記憶される。
【0015】次に、容器19内の液体の量が未知の場
合、すなわち実際の液量測定の場合の、この液体の量の
求め方について説明する。上記対応関係を求めたときと
同様にして信号発生器11から信号を発生させ、上記対
応関係を求める際に監視部16でトラッキングしたピー
ク周波数と同じピーク周波数を監視部16でトラッキン
グする。監視部16でトラッキングしたピーク周波数
は、換算部18に入力される。この換算部18は、記憶
部17に記憶された対応関係を参照して、監視部16で
トラッキングされたピーク周波数から容器19内の液体
の量を求める。
【0016】以上のようにして、容器19内の液体の量
が求められる。以下に、測定装置10を構成する信号発
生器11が発生する信号と、レーザドップラ振動計13
が検出した信号を高速フーリエ変換して得られるパワー
スペクトルの一例について説明する。図2は、信号発生
器が発生する信号を示す信号波形図、図3は、図2に示
す信号のパワースペクトルを示す図である。
【0017】図2の横軸は時間、縦軸は信号の強度を示
し、図3に示すグラフの横軸は周波数、縦軸は信号の強
度を示す。図2に示す信号は周波数が時間的に変化する
swept sin波であり、この図2に示す信号のパ
ワースペクトルは、図3に示すように、ある周波数帯域
内でフラットである。
【0018】次に、図2に示す信号が信号発生器11か
ら発生した場合における、レーザドップラ振動計13が
検出した信号を高速フーリエ変換して得られたパワース
ペクトルについて説明する。図4は、容器内が空の場合
にレーザドップラ振動計が検出した信号を高速フーリエ
変換して得られたパワースペクトルを示す図である。
【0019】図4からわかる通り、この図に2つのピー
ク周波数A,Bが現れていることがわかる。この2つの
ピーク周波数のうちのピーク周波数Aは、A=1.07
5KHzである。図5は、容器内び液体が満タンの場合
に、レーザドップラ振動計が検出した信号を高速フーリ
エ変換して得られたパワースペクトルを示す図である。
【0020】図5に示すように、容器内が満タンになる
まで液体が満たされたことにより、ピーク周波数が低周
波側に移動していることがわかる。この図には4つのピ
ーク周波数C,D,E,Fが現れており、この図に示す
ピーク周波数C(C=820Hz)は、図4に示すピー
ク周波数Bに対応している。つまり、容器内に液体を流
入することにより、図4に示すピーク周波数Aが、図5
に示すピーク周波数Cに周波数変化している。
【0021】本実施形態の測定装置10は、監視部16
でピーク周波数をトラッキングし、換算部18で記憶部
17に記憶されている対応関係を参照して、このトラッ
キングしたピーク周波数から液体の量を求めている。こ
のため、本実施形態の測定装置10では、正確に容器内
の液体の量が求められる。また、実施形態の測定装置1
0は、容器19を加振させるに当って音波を発するスピ
ーカ12を用いている。容器が大きくなるに伴い、この
容器の振動をセンサで検出したときの、そのセンサで得
られる信号のピーク周波数は低周波側に現れるが、本実
施形態のようにスピーカ12を用いると低周波の音波が
得られるため、ピーク周波数を検出しやすい。
【0022】また、本実施形態の測定装置10は、スピ
ーカ12およびレーザドップラ振動計13は容器19と
は離れた位置に置かれている。つまり、スピーカ12、
およびレーザドップラ振動計13を容器19に取り付け
る必要はなく、容易に液体の量が求められる。尚、本実
施形態の測定装置10は、容器から離れた位置から容器
に向けて音波を発することにより容器を加振し、また容
器から離れた位置で容器の振動を検出しているが、加振
器もしくはセンサを容器に接触した状態で、容器の加振
もしくは容器の振動の検出を行ってもよい。また、本実
施形態では、容器を加振させるためスピーカを用いてい
るが、スピーカの代わりに、例えば圧電振動子等を用い
てもよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の測定装置
によれば、正確に容器内の内容物の量が測定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の測定装置の実施形態を示す図である。
【図2】信号発生器が発生する信号を示す信号波形図で
ある。
【図3】図2に示す信号のパワースペクトルを示す図で
ある。
【図4】容器内が空の場合のパワースペクトルを示す図
である。
【図5】容器内の液体が満タンの場合のパワースペクト
ルを示す図である。
【図6】従来の測定装置の一例を示す図である。
【図7】図6に示す受信器で得られた電気信号のパワー
スペクトルの一例を示す図である。
【符号の説明】
11 信号発生器 12 スピーカ 13 レーザドップラ振動計 14 高速フーリエ変換手段 15 ピーク周波数検出器 16 監視部 17 記憶部 18 換算部 19 容器 20,21 管 20a,21a バルブ 22 液体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容器内の内容物の量を測定する測定装置
    において、 容器を外部から加振する加振部と、 容器の振動を検出するセンサと、 該センサにより得られた信号の、1つ以上のピーク周波
    数の周波数変化をトラッキングする監視部と、 該1つ以上のピーク周波数と容器内の内容物の量との対
    応関係を記憶しておく記憶部と、 前記記憶部に記憶された対応関係を参照して、前記監視
    部でトラッキングされたピーク周波数から容器内容物の
    量を求める換算部とを備えたことを特徴とする測定装
    置。
  2. 【請求項2】 前記加振部が、容器から離れた位置から
    該容器に向けて音波を発する音源であることを特徴とす
    る請求項1記載の測定装置。
  3. 【請求項3】 前記センサが、容器から離れた位置で該
    容器の振動を検出するセンサであることを特徴とする請
    求項1記載の測定装置。
JP23954397A 1997-09-04 1997-09-04 測定装置 Pending JPH1183594A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010040319A (ja) * 2008-08-05 2010-02-18 Toyota Motor Corp 二次電池の電解液量検出方法およびその装置
JP2014227302A (ja) * 2013-05-22 2014-12-08 モレット・ソチエタ・ペル・アツィオーニMORETTO S.p.A. 粒状材料の空気輸送システムおよびそのようなシステムの制御方法
JP2020038119A (ja) * 2018-09-04 2020-03-12 三菱電機株式会社 超音波測定装置及び超音波測定方法
CN113358176A (zh) * 2021-06-01 2021-09-07 南方科技大学 一种容器内容物的体积测量方法、装置、测量设备及介质
KR102444430B1 (ko) * 2021-12-10 2022-09-19 한전케이피에스 주식회사 수직형 펌프 시험장치

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