JPS58127129A - 高液体レベルの精密測定装置 - Google Patents

高液体レベルの精密測定装置

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JPS58127129A
JPS58127129A JP825782A JP825782A JPS58127129A JP S58127129 A JPS58127129 A JP S58127129A JP 825782 A JP825782 A JP 825782A JP 825782 A JP825782 A JP 825782A JP S58127129 A JPS58127129 A JP S58127129A
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JP
Japan
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precision
level
pressure gauge
hydraulic pressure
range
Prior art date
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Pending
Application number
JP825782A
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English (en)
Inventor
Tatsuo Baba
馬場 辰夫
Tatsuo Sagara
相良 竜雄
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.)
Ohkura Electric Co Ltd
Original Assignee
Ohkura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/14Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measurement of pressure
    • G01F23/18Indicating, recording or alarm devices actuated electrically

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高液体レベルの精密測定装置に関し、とくに
高いダムの水位等をIcm程度の精度で測定するのに適
した精密測定装置に関する。
経済運用や省エネルギー等のため数十メートル以上のダ
ム水位を1 cmの精度で測定する必要が生じている。
測定範囲を10?7Lとすれば、精度1cmCよ、相対
精度0.1%以内となり、かなり高精度の測定器が必要
になる。測定範囲をさらに数十メートルとして絶対精度
を1cWLに維持しようとすると、測定器が複雑・高価
となる問題が生ずる。また、数十メートルの水位をその
水位の底に設置した水圧計で測定しようとすると、水圧
計の感圧素子が数十kQ/Cmの圧力に曝されるので、
高い強度が要求される。このような高い強度と、0.1
%を相当に下まわる精度とを兼ね備えた感圧素子を製作
することは町成りの困難を伴う。
したがって、本発明の目的は、従来技術の上記問題及び
困難を解決するにある。この目的を達成するため、本発
明は、高水位等の高液体lノベルの全測定範囲を複数個
の小範囲に分割し、各小範囲の最底レベルにそれぞれ当
該小範囲を自己の測定範囲とし出力電気信号を発生する
耐圧形精密液圧計を固定する。この精密液圧計は、たと
えば0.1係の精度と0 1 kg/cr2の測定範囲
とを有し、その測定範囲の数倍以上の高圧に耐える精密
液圧計であり、測定範囲を超えだ液圧に対してはその出
力が飽和する形式のものである。測定時の液体レベルが
自己の測定範囲となる精密液圧計を選択回路によって選
択する。さらに、被選択精密液圧計の固定位置を示す信
号とその出力電気信号とから演算回路により測定時の液
体レベルを算出する。
したがって、たとえば、本発明により、50mのダム水
位を測定する場合には、それぞれ10mの測定範囲と絶
対精度1cm即ち相対精度0.1%とを有する耐圧形精
密水圧計を用い、装置全体としては、50mの全測定範
囲に対し、1cmの絶対精度を維持すること、即ち、0
.02%の相対精度で測定を行なうことが可能になる。
以下、添付図に示すダム水位測定装置の実施例を参照し
て本発明の詳細な説明するが、本発明はこの実施例に限
定されるものではない。第1図は、最高水位を地表から
50mとするダムの図式的断面を示す。最高水位から水
深10 m、20 m、 30m、40m1及び50m
の位置にそれぞれ耐圧形精密水圧計AXB、C,D、及
びEe固定する。精密水位計の固定にはダムの構造物な
どを利用する方法、もしくはリード線の長さを規定し、
上部の基準点よ!:l l′il下げる方法等がある。
後者の方法では高さのみが固定され、多くの場合保護管
が併設される。各精密水位計は、測定範囲が0−10 
mであり、精度0.1%で検出した水位を示す出力電気
信号SA、SB、SC,SD、及びSEを発生する。図
示例では、広範囲水圧計Fを全測定範囲の最底レベル、
即ち最高水位から水深50trLの位置に固定する。こ
の広範囲水圧計Fは、水頭0−50mを測定範囲とする
が、その出力電気信号SFの精度は0.1%未満で足り
る。この広範囲水圧計は、測定のバックアップ用及び必
要に応じて以下に説明する精密水圧計の選択用に使われ
る。
第2図は、耐圧形精密水圧tfA、B、C,D、又はE
の入出力特性の一例を示す。図示例では、0−10mの
水頭圧に対し、1−5Vの出力電気信号を0.1%の精
度で発生する。この1−5Vの出力電圧は、水位に対応
する0−4Vの信号増分にベース信号IVを加えたもの
である。しかし、入出力の比例領域はたとえば13mの
限界水頭圧P3まで確保されるが、限界水頭圧P3にお
いて過圧保護手段が作動し、たとえ入力水圧が限界水頭
圧P3を超えて増大してもその出力筒、像信号は限界水
頭圧P3に相当する値で飽和して変化I〜ない。耐圧形
の精密水圧計は、精密級の水圧検出素子を有し、その素
子に限界水頭P3以下の水圧が加わるのを許容するが、
限界水頭23以上の過圧は弁機構等によってその素子か
ら遮断すると共に、水圧側の外殻は限界水頭23以上の
水圧に対しても変形することなく上記素子を過圧から保
護する。要するに、耐圧形精密水圧計は、所定の測定範
囲に対しては高精度の水圧測定値を出力電気信号として
発生し、その測定範囲を超える過圧に対しては破壊され
ることなく耐えるが、入力に比例した測定値は発生せず
、過圧が解除されれば正常な高精度水圧測定を自動的に
回復する水圧計である。このような耐圧形精密水圧計の
一例は、本出願と同日付の同一出願人による「流体圧検
出器の過圧保護装置」と題する特許出願に記載されてい
る。
第3図は、本発明の一実施例の電気回路図で必る。この
例では、各精密水圧計A、B、C,D、又はEが、それ
ぞれ対応する判定器J及び選択スイッチSからなる選択
回路SELに接続される。
第4図は、各判定回路Jの構成を示す。各精密水圧計か
らの出力電気信号が、当該精密水圧網に割当てられた測
定範囲に対応する信号であるか否かを2つの比較器CO
MPで判定する。図示の場合、水頭0.5mに相当する
出力信号1.2 (= 0.4 X 0.5+1)■と
水頭11mに相当する出力信号5.4(=0.4 X 
i 1 +1 ) Vとの間の範囲内にある電気信号を
、当該精密水圧計に割当てられた測定範囲に対応する信
号とする。また、図示例ではすべての精密水圧計AXB
、C,D、及びEに対し、この測定範囲を等しく選ぶも
のと仮定するが、一部の精密水圧計に対してはその測定
範囲を変えてもよい。
たとえば、最小の水位に割当てられた精密水圧計Eに対
しては、水頭の最小値を0.5 mとせずにOmとして
、Ol1mを測定範囲としてもよい。
出力電気信号が測定範囲内にあるときは、両比較器CO
MPの出力はともにYESを表示する高レベルとなり、
これらの両レベルが論理積回路ANDに加えられる。こ
の条件の下で、論理積回路ANDの出力が高レベルとな
り、ソレノイドSQLを付勢する。従って、その判定器
Jに対応する選択スイッチSが閉成される。即ち、測定
時の水位を自己の測定範囲に含む精密水圧計が選択され
る。
第3図を参照するに、水位の全測定範囲のうち最底の小
範囲に割当てられた精密水圧計Eに接続された一ヒ記選
択スイッチSの他端は、演算回路ARの抵抗Rを介して
出力端子に接続される。最底の小範囲以外の小範囲に割
当てられた精密水圧計A、B、 C,及びDに接続され
た各選択スイッチSの他端は、それぞれ演算回路ARの
レンジ補正電源El、E2゜E3.及びE4を介して対
応する抵抗Rからなる補正器ADに接続される。それら
の抵抗Rの出力端は、上記Eと同様出力端子に一括接続
される。レンジ補正電源El、 E2. E3.及びE
4は、そルぞれ対応する測定小範囲の最底レベルに相当
する電気信号、たとえば16V、12 V、 8V、 
及び4vの電気信号で、それぞれ対応する精密水位計A
、 B、 C1及びDの出力電気信号を補正するための
追加電圧として作用し、精密測定装置の出力信号■。u
tとして測定された水位を表わす信号を発生させる。
尚第3図の抵抗Rは複数個の検出器が同時に選択された
場合選択された検出器の出力を平均して出力端子に導く
演算機能を果させるためのものである。
以上の説明において、判定器、電圧補正、平均値演算等
にアナログ回路を用いたが、同様な判定、補正、及び平
均値演算等をディジタル方式によって行うこともできる
。ディジタル信号の場合には、上記の電圧補正、平均値
演算等がディジタル信号により行われるので、追加誤差
のおそノ1.を取除くことができる。
さらに、上記の選択回路SELを、第1図の広範囲水位
計Fの出力信号の大きさの判定手段によって構成するこ
とができる。
上記構成の本発明による高液体レベルの精密測定装置の
作用を、図示例のダム水位測定の場合について説明する
。第1図において、測定すべき実水位が36mであった
と仮定すると、精密水位計Aの出力はIV、精密水位側
Bの出力信号は3.4 (=0.4X6+1)V、精密
水位計C,D、及びEの出力信号の増分はいずれも6.
2 C= 0.4X13−+−1)Vであるから、第3
四の選択回路SELにおいて精密水位計Bのみが選択さ
れることは第4図から明らかである。このとき、精密測
定装置の出力信号V。飢は15.4x=3.4+12)
vどなり、第2図の特性の直線部分の外挿値15.4 
(=1 +〇、4 x 36)Vと一致する。このよう
にして、水位の全測定範位0 50?7Lに対して1−
21Vの出力電圧が得られることは、当業者には明らか
である。
判定器Jによる精密水圧計の切換時における問題を防ぐ
ため、図示例の場合の各判定器には上記のように水頭換
算で0.5−11 mの小範囲を検出させることが望ま
しい。たとえば、測定すべき実水位が30.25 mで
あると仮定すると、精密水位削B及びCが同時に選択さ
ね、るが、レンジ補正電源E2及びE3によって補正さ
れると両者の出力信号は共に13.1 (=0.4 X
o、25 + 1 + 12又は0.4×10.25+
1+8)V となる。この場合、抵抗Rは、出力信号の
平均値を与える作用をし、選択さねた精密水位h1の出
力信号にわずかな誤差があった場合にもそれらを平均し
、またスイッチSによる精密水圧計の切換動作時の出力
電気信号の急変を緩和する。
本発明の効果は次の通りである。
(1)高い水位等の高液体1ノベルを精密に測定するこ
とができる。
(2)出力が電気信号であって制御及び他の信号処理に
匣利である。
(3)全測定範囲をn個の小範囲に分け、各小範囲に相
対精度α係又は絶対精度±ZCmの液圧計を使用した場
合、全測定範囲に対しても絶対精度を±xcmに維持す
ることができるから、全測定範囲に対する相対精度を(
α/n)%に向上させることができる。
(4)精密液圧計の切換を円滑に行い全測定範囲にわた
って連続的に測定することができる・(5)構成が簡単
であり高信頼性が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の説明図、第2図は耐圧形精
密水圧計の入出力特性図、第3図は本発明による精密測
定装置の回路図、第4図は選択回路の説明図である。 A、B、C,D、E・・・耐圧形精密水圧計、 F・・
・広範囲水圧計、 5AXSB、SC,5DXSE、S
F・・・出力電気信号、 J・・判定器、 S・・選択
スイッチ、SEL・・・選択回路、  AR・・・演算
回路、 El、E2゜E3. E4・・・レンジ補正電
源、  AD・・補正器。 特許出願人 大倉電気株式会社 特許出願代理人 弁理士 市東榎次部 第2図 第3図 第4図 、■ 水圧S子へ 手続補正書(自発) 昭和57年2月19日 特許庁長官 島 1)春 樹 殿 1、事件の表示 昭和57年特許願第8257号 2、発明の名称 高液体レベルの精密測定装置 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 4、代理人 明細書の発明の詳細な説明の欄

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)高液体l/ベルの全測定範囲を複数個の小範囲に
    分けた各小範囲の最底レベルに固定され且つ当該小範囲
    を自己の測定範囲として出力電気信号を発生する複数個
    の耐圧形精密液圧計、測定時の液体レベルを自己の測定
    範囲に含む精密液圧計を選択する選択回路、及び被選択
    精密液圧計の固定位置を示す電気信号とその出力電気信
    号とから測定時の液圧レベルを算出する演算回路を備え
    てなることを特徴とする高液体レベルの精密測定装置。 (2、特許請求の範囲第1項記載の高液体レベルの精密
    測定装置において、上記選択回路に各精密液圧計の出力
    に接続されたレベル判定器及びそのレベル判定器出力に
    より開閉されるスイッチを備え、上記演算回路に各精密
    液圧計の選択に応動し当該精密液圧計の固定位置を示す
    電気信号と当該精密液圧計の出力電気信号とを加算する
    補正器を備えてなることを特徴とする高液圧レベルの精
    密測定装置。 (3)%許請求の範囲第1項記載の高液体レベルの精密
    測定装置において、上記全測定範囲の遊底レベル近傍に
    固定され且つ上記全測定範囲を自己の測定範囲として出
    力電気信号を発生する広範囲液圧計を備え、上記選択回
    路に上記広範囲液圧計の出力電気信号に応答する選択ス
    イッチを設け、上記演算回路に各精密液圧計の選択に応
    動し当該精密液圧計の固定位置を示す電気信号と当該精
    密液圧計の出力電気信号とを加算する補正器を備えてな
    ることを特徴とする高液圧レベルの精密測定装置・
JP825782A 1982-01-23 1982-01-23 高液体レベルの精密測定装置 Pending JPS58127129A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0499202A2 (de) * 1991-02-12 1992-08-19 Pfister Messtechnik GmbH Vorrichtung zum Feststellen der Druckverteilung über einer begrenzten Strecke und Verfahren zu deren Herstellung
JPH06337221A (ja) * 1993-05-28 1994-12-06 Musashino Kiki Kk 液面検出装置

Cited By (3)

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