JPS5841323A - 超音波境界面測定装置 - Google Patents
超音波境界面測定装置Info
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- JPS5841323A JPS5841323A JP13842181A JP13842181A JPS5841323A JP S5841323 A JPS5841323 A JP S5841323A JP 13842181 A JP13842181 A JP 13842181A JP 13842181 A JP13842181 A JP 13842181A JP S5841323 A JPS5841323 A JP S5841323A
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- JP
- Japan
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- ultrasonic
- transducer
- boundary surface
- solvent
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating 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 measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating 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 measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波を利用して液層の境界面位１ｔＹＮ度よ
く測定できるようにした超音波境界面測定装置に関する
。
く測定できるようにした超音波境界面測定装置に関する
。
核燃料の再処理施設や各種の工業プロセスにおいては、
混合異種物質の分離に際し溶媒抽出法が広く用いられて
いる。
混合異種物質の分離に際し溶媒抽出法が広く用いられて
いる。
第１図は使用済核燃料を再処理する場合に、それに含ま
れている残存核燃料物質と放射性核分裂生成物質とを溶
媒抽出法にエリ分離する際に使用される溶媒抽出槽１と
その付属設備の概要を示すもので使用済核燃料は硝酸（
ＨＮＯ，）を溶液とし、リン酸トリブチルσＢＰ）を溶
媒としてミキサー２で混合され、混合液入口３から溶媒
抽出槽１内に供給される。
れている残存核燃料物質と放射性核分裂生成物質とを溶
媒抽出法にエリ分離する際に使用される溶媒抽出槽１と
その付属設備の概要を示すもので使用済核燃料は硝酸（
ＨＮＯ，）を溶液とし、リン酸トリブチルσＢＰ）を溶
媒としてミキサー２で混合され、混合液入口３から溶媒
抽出槽１内に供給される。
この混合液は溶媒抽出槽内圧おいて、比重差に工って上
側が溶媒Ｎ＃４となり、下側が溶液層５になるよう分離
されるが、その間に使用済核燃料中の残存核燃料物質は
溶媒層４側に抽出される。
側が溶媒Ｎ＃４となり、下側が溶液層５になるよう分離
されるが、その間に使用済核燃料中の残存核燃料物質は
溶媒層４側に抽出される。
また、放射性核分裂生成物質はそのまま溶液層５側に残
る。
る。
このようにして溶媒と分離された溶液は溶液出口６から
排出され、圧力調整器（図示せず）を経て、後段のミキ
サー７に送り込まれる〇一方、残存核燃料物質を抽出し
た溶媒はその液層４の上面が溶媒出口８０レベルに達す
ると、この溶媒出口からオーバーフローし、前段のミキ
サー（図示せず）Ｋ送り込まれる０ 上記において、溶液層５と溶媒層４の境界面９のレベル
は溶媒抽出槽１内に供給される混合液の量と、溶液５の
排出量を調整することによってコントロールされる０ 第２図は溶媒抽出槽の平面図を示す。
排出され、圧力調整器（図示せず）を経て、後段のミキ
サー７に送り込まれる〇一方、残存核燃料物質を抽出し
た溶媒はその液層４の上面が溶媒出口８０レベルに達す
ると、この溶媒出口からオーバーフローし、前段のミキ
サー（図示せず）Ｋ送り込まれる０ 上記において、溶液層５と溶媒層４の境界面９のレベル
は溶媒抽出槽１内に供給される混合液の量と、溶液５の
排出量を調整することによってコントロールされる０ 第２図は溶媒抽出槽の平面図を示す。
溶媒抽出槽１内での溶液層と溶媒層の分離が正常に行な
われているか否かを監視すると共に両層の境界面９０レ
ベルを監視するため、溶媒抽出層１にはレベル検出装置
が付設されている。
われているか否かを監視すると共に両層の境界面９０レ
ベルを監視するため、溶媒抽出層１にはレベル検出装置
が付設されている。
従来のレベル検出装置は、液体の電導度の差を利用した
レベル計１０ａ〜１０ｄ’＆関心領域をカバーするよう
適度の高低差をもって溶媒抽出層１内に配置し、これら
のレベル針からの信号を伝達するケーブル１１ａ〜１１
ｄを、迩蔽摩１２に設けた測定孔１６を通して電流計１
４ａ〜１４ｄに接続し、各電流計の出力を表示器１５に
導くよう構成されている。
レベル計１０ａ〜１０ｄ’＆関心領域をカバーするよう
適度の高低差をもって溶媒抽出層１内に配置し、これら
のレベル針からの信号を伝達するケーブル１１ａ〜１１
ｄを、迩蔽摩１２に設けた測定孔１６を通して電流計１
４ａ〜１４ｄに接続し、各電流計の出力を表示器１５に
導くよう構成されている。
図中、１６は各電流計に共通に接続された電源を示す。
このような構成のレベル検出装置において、溶媒層４と
溶液層５の境界面９のレベルが変動すると、変動範囲内
に設置されたレベル計１０ａ〜１０ｄが溶液層と溶媒層
の電導度の差を検知して出力信号を生ずる。
溶液層５の境界面９のレベルが変動すると、変動範囲内
に設置されたレベル計１０ａ〜１０ｄが溶液層と溶媒層
の電導度の差を検知して出力信号を生ずる。
この出力信号はオン・オフのデジタル信号に変換され、
表示装置１５によって視覚可能な方法、例えばランプ等
の点灯圧より表示される。
表示装置１５によって視覚可能な方法、例えばランプ等
の点灯圧より表示される。
しかしながら、上述の従来装置における境界面の検出限
界は、関心領域で１０ｍｍ程度であり、それ以外の領域
では盲目状態とがる。
界は、関心領域で１０ｍｍ程度であり、それ以外の領域
では盲目状態とがる。
また、レベル計を増加させると、それに伴なって信号ケ
ーブルや電流針も増大し、設置スペースおよびコストが
増加するという不都合がある。
ーブルや電流針も増大し、設置スペースおよびコストが
増加するという不都合がある。
本発明は従来装置における上述の如き不都合を除去すべ
くなされたもので、溶媒層と溶液層における超音波の伝
播速度又は吸収率の差な利用して境界面のレベルを精度
よく検出できるようにした境界面測定装置を提供するこ
とを目的とするものである。
くなされたもので、溶媒層と溶液層における超音波の伝
播速度又は吸収率の差な利用して境界面のレベルを精度
よく検出できるようにした境界面測定装置を提供するこ
とを目的とするものである。
以下、図示の実施例を参照して、本発明の詳細な説明す
る。
る。
第３図に示す本発明の実施例において、第１図における
と同一部分にはそれと同じ参照記号を付しである。
と同一部分にはそれと同じ参照記号を付しである。
同図において、混合液入口６から溶媒抽出槽１内に供給
された混合液は比重差によって分離され、溶媒抽出層１
の上側には溶媒層４が、下側には溶液層５が形成されろ
。
された混合液は比重差によって分離され、溶媒抽出層１
の上側には溶媒層４が、下側には溶液層５が形成されろ
。
溶媒抽出槽１の中心部に上下方向に設けた測定管２０内
には超音波トランスジューサ２１が上下動できろよう挿
入されている。
には超音波トランスジューサ２１が上下動できろよう挿
入されている。
このトランスジューサ２１は水晶（８１０１）、ロッシ
ェル塩（ＮａＫＣ４Ｈ４０゜・４Ｈ，Ｏ） 、チタン酸
バリウム系磁器やジルコン・チタン酸鉛系磁器等から成
り、水平面内に超音波な放射するよう構成されている。
ェル塩（ＮａＫＣ４Ｈ４０゜・４Ｈ，Ｏ） 、チタン酸
バリウム系磁器やジルコン・チタン酸鉛系磁器等から成
り、水平面内に超音波な放射するよう構成されている。
超音波トランスジューサ２１を吊下げるケーブル２２は
信号ケーブルを兼ねており、その上端は駆動装置２３に
取付けられている。
信号ケーブルを兼ねており、その上端は駆動装置２３に
取付けられている。
なお、ケーブル２２としてはアルミナセラミックス（ｈ
ｌｌ、 ｏ、 ）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を絶縁
体とし、保護管を兼ねる金属シース内に上記絶縁体と中
心導体を収納した無機同軸ケーブルが使用され、金属シ
ースと中心導体の間には超音波発生電源２４からパルス
状σ電圧が印加される。
ｌｌ、 ｏ、 ）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を絶縁
体とし、保護管を兼ねる金属シース内に上記絶縁体と中
心導体を収納した無機同軸ケーブルが使用され、金属シ
ースと中心導体の間には超音波発生電源２４からパルス
状σ電圧が印加される。
超音波トランスジューサ２１から放射された超音波は測
定器２０の外面と、溶媒抽出槽１内の内面で反射し、そ
の一部は超音波トランスジューサ２１によって受信され
、電気信号としてケーブル２２を通して反射波弁別器２
５に導かれ、所定の演算を施された後、境界面９のレベ
ルを示す信号として表示装置２６上に表示される。
定器２０の外面と、溶媒抽出槽１内の内面で反射し、そ
の一部は超音波トランスジューサ２１によって受信され
、電気信号としてケーブル２２を通して反射波弁別器２
５に導かれ、所定の演算を施された後、境界面９のレベ
ルを示す信号として表示装置２６上に表示される。
第３図中２７は駆動装置２６を制御するコントローラを
示し、その出力は表示装置２６にも導かれ、超音波トラ
ンスジューサ２１の位置！示す信号として利用されろ。
示し、その出力は表示装置２６にも導かれ、超音波トラ
ンスジューサ２１の位置！示す信号として利用されろ。
上述のように構成した本発明の装置において、第１図の
従来例につき説明したと同様に、使用済核燃料を溶解し
た混合液は溶媒抽出槽１内で比重差によって分離され、
上側圧は残存核燃料吻質を抽出した溶媒層４が形成され
、その下側には放射性核分裂生成物質を溶解した溶液層
５が形成される。
従来例につき説明したと同様に、使用済核燃料を溶解し
た混合液は溶媒抽出槽１内で比重差によって分離され、
上側圧は残存核燃料吻質を抽出した溶媒層４が形成され
、その下側には放射性核分裂生成物質を溶解した溶液層
５が形成される。
この状態で、超音波発生用電源２４からパルス電圧を送
出すると、超音波トランスジューサ２１は電歪効果によ
って超音波信号を放射する。
出すると、超音波トランスジューサ２１は電歪効果によ
って超音波信号を放射する。
この超音波信号は測定管２０を貫通し、溶媒層４または
溶液層５に入る際に、一部民射し、残りはこれらの液層
４．５内を伝播し、溶媒抽出槽１の内壁で反射する。
溶液層５に入る際に、一部民射し、残りはこれらの液層
４．５内を伝播し、溶媒抽出槽１の内壁で反射する。
これらの反射波は超音波トランスジューサ２１によって
受信され、電気信号として反射波弁別器２５に入力され
る。
受信され、電気信号として反射波弁別器２５に入力され
る。
従って、反射波弁別器２５０入力は第４図に示すように
入力波Ｓと、計測管２０の外面での反射波Ａと、溶媒抽
出槽１の内壁での反射波Ｂとから構成されろ。
入力波Ｓと、計測管２０の外面での反射波Ａと、溶媒抽
出槽１の内壁での反射波Ｂとから構成されろ。
これらの反射波Ａ、Ｈの反射時間ＴＡ、ＴＢは次式のよ
うになる。
うになる。
ＴＡ＝ ２ＬＭ／Ｖ、Ｍ ・＝ ・・イ１）
ＴＢ＝ ２ＬＭ／ＶＭ＋２ＬＳ／ＶＳ 、、、（２）
ただし、ＬＭ：計測管２０の厚さ ■Ｍ：計測管２０中の超音波伝播速度 ＬＳ：計測管２０の外壁と溶媒抽出槽内壁間の距離 ■ｓ：溶液あるいは溶媒内の超音波伝播速度 第４図中のＴ′は第２式の右辺第２項であり、Ｔ′＝２
Ｌｓ／ｖｓ ・・・ （３）である。
ＴＢ＝ ２ＬＭ／ＶＭ＋２ＬＳ／ＶＳ 、、、（２）
ただし、ＬＭ：計測管２０の厚さ ■Ｍ：計測管２０中の超音波伝播速度 ＬＳ：計測管２０の外壁と溶媒抽出槽内壁間の距離 ■ｓ：溶液あるいは溶媒内の超音波伝播速度 第４図中のＴ′は第２式の右辺第２項であり、Ｔ′＝２
Ｌｓ／ｖｓ ・・・ （３）である。
第１式において、右辺第１項の２ Ｌｙ１／Ｖｙ、 ４
謝測管の寸法と材質によって定凍る定数であり、その値
は第２項に比べて非常に小さいので無、視することがで
きる。
謝測管の寸法と材質によって定凍る定数であり、その値
は第２項に比べて非常に小さいので無、視することがで
きる。
従って、
Ｔ Ｔ ’ ”２ Ｌ Ｓ ７Ｖ８ ・・
・（４）一 となり、溶媒抽出槽の内壁で反射してくる時間ＴＢは溶
液または溶媒の超音波伝播速度に反比例することＫなる
。
・（４）一 となり、溶媒抽出槽の内壁で反射してくる時間ＴＢは溶
液または溶媒の超音波伝播速度に反比例することＫなる
。
本発明においては、超音波トランスジューサ２１を計測
管２０中夕上下方向に移動させながら、コントローラ２
７からの超音波トランスジューサ２１のレベル信号と、
超音波トランスジューサ２１によって受信される反射波
Ｂの反射時間ＴＢ倍信号ケ表示装置２６に入力する。
管２０中夕上下方向に移動させながら、コントローラ２
７からの超音波トランスジューサ２１のレベル信号と、
超音波トランスジューサ２１によって受信される反射波
Ｂの反射時間ＴＢ倍信号ケ表示装置２６に入力する。
この反射時間ＴＢは第５図に示す工うに超音波トランス
ジューサ２１が溶媒層４と溶液層５の境界面９を通過す
る前後において、大きく変化するので、第５図の曲線に
示す反射時間信号を微分処理・することに工り境界面位
置を正確に検出することができる。
ジューサ２１が溶媒層４と溶液層５の境界面９を通過す
る前後において、大きく変化するので、第５図の曲線に
示す反射時間信号を微分処理・することに工り境界面位
置を正確に検出することができる。
検出結果はアナログ量またはデジタル量として表示装置
２６上に表示される。
２６上に表示される。
以上の説明では、溶媒と溶液中における超音波の伝播速
度の差に基いて両液の境界面を検出する例につき述べた
が、本発明は次のように変形して実施することもできる
。
度の差に基いて両液の境界面を検出する例につき述べた
が、本発明は次のように変形して実施することもできる
。
即ち、溶媒と溶液は超音波吸収係数や密度の相違から、
同一強度の超音波パルスを発信しても受信反射波の強度
は異なったものとなる０第６図は超音波トランスジュー
サのレベルに対する受信超音波反射波の反射強度を示し
ている０ この図から明らかなように、超音波の反射強度は超音波
トランスジューサ２１が溶媒層４と溶液槽５の境界面９
を通過する前後において、大きく変化するので、第６図
の曲線に示す受信信号を微分処理することにより境界面
位置を正確に検出することができる。
同一強度の超音波パルスを発信しても受信反射波の強度
は異なったものとなる０第６図は超音波トランスジュー
サのレベルに対する受信超音波反射波の反射強度を示し
ている０ この図から明らかなように、超音波の反射強度は超音波
トランスジューサ２１が溶媒層４と溶液槽５の境界面９
を通過する前後において、大きく変化するので、第６図
の曲線に示す受信信号を微分処理することにより境界面
位置を正確に検出することができる。
上述の如く、本発明は溶媒抽出槽内に上下方向に設置し
た計測管内を超音波トランスジューサを移動させながら
、超音波を送受信し、受信反射波の到来時間差または強
度差に基いて境界面レベルを検出して表示するようにし
たものであるから、境界面レベルが大きく変動しても盲
目領域を生ずることなく、溶媒抽出槽内のはぼ全域に亘
って境界面レベルを検出することができる。
た計測管内を超音波トランスジューサを移動させながら
、超音波を送受信し、受信反射波の到来時間差または強
度差に基いて境界面レベルを検出して表示するようにし
たものであるから、境界面レベルが大きく変動しても盲
目領域を生ずることなく、溶媒抽出槽内のはぼ全域に亘
って境界面レベルを検出することができる。
また、溶媒抽出槽からの信号取出し用ケーブルは１本で
よいため取扱いが容品でＴｏす、表示器が遠方に設置さ
れる場合においてもコストは僅かしか増加しない。
よいため取扱いが容品でＴｏす、表示器が遠方に設置さ
れる場合においてもコストは僅かしか増加しない。
なお、以上の説明においては、本発明を使用済核燃料の
再処理工程における溶媒抽出を例にとって説明したが、
本発明の用途はこれに限定されるものではなく、石油関
係や食料関係その他の各種工業分野における溶媒抽出等
の用途に広く適用することができる。
再処理工程における溶媒抽出を例にとって説明したが、
本発明の用途はこれに限定されるものではなく、石油関
係や食料関係その他の各種工業分野における溶媒抽出等
の用途に広く適用することができる。
第１図は従来の境界面レベル検出装置を備えた溶媒抽出
装置の縦断説明図、第２図は溶媒抽出槽の平面図、第３
図は本発明、の超音波境界面測定装置を備えた溶媒抽出
装置を例示する縦断説明図、第４図は本発明装置におけ
る反射パルスの受信時間！示すグラフ、第５図と第６図
は夫々本発明装置における超音波トランスジューサのレ
ベルに対する超音波の反射時間または反射強度を示すグ
ラフである。 １・・・溶媒抽出槽、 ２°、７・・・ミキサー６
・・・混合液入口、 ４・・・溶媒層５・・・溶液
層、 ６・・・溶液出口８・・・溶媒出口、
９・・・境界面１０ａ〜１０ｄ・・・レベル針 １１ａ〜１１ｄ・・・ケーブル １４ａ〜１４ｄ・・・電流針 １５・・・表示装置、 １６・・・電源２０・・・
計測管 ２１・・・超音波トランスジューサ ２２・・・ケーブル、 ２！１・・・駆動装置２
４・・・超音波発生用電源、 ２５・・・反射波弁別器、 ２６・・・表示装置２７・
・・コントローラ Ｑ３１フ）代理人弁理士 則 近 憲 佑（ほ
か１名） 第２図
装置の縦断説明図、第２図は溶媒抽出槽の平面図、第３
図は本発明、の超音波境界面測定装置を備えた溶媒抽出
装置を例示する縦断説明図、第４図は本発明装置におけ
る反射パルスの受信時間！示すグラフ、第５図と第６図
は夫々本発明装置における超音波トランスジューサのレ
ベルに対する超音波の反射時間または反射強度を示すグ
ラフである。 １・・・溶媒抽出槽、 ２°、７・・・ミキサー６
・・・混合液入口、 ４・・・溶媒層５・・・溶液
層、 ６・・・溶液出口８・・・溶媒出口、
９・・・境界面１０ａ〜１０ｄ・・・レベル針 １１ａ〜１１ｄ・・・ケーブル １４ａ〜１４ｄ・・・電流針 １５・・・表示装置、 １６・・・電源２０・・・
計測管 ２１・・・超音波トランスジューサ ２２・・・ケーブル、 ２！１・・・駆動装置２
４・・・超音波発生用電源、 ２５・・・反射波弁別器、 ２６・・・表示装置２７・
・・コントローラ Ｑ３１フ）代理人弁理士 則 近 憲 佑（ほ
か１名） 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、比重の異なる液層の境界面を通過して上下方向に移
動しつつ水平面内に超音波を送信し、かつその反射波を
受信する超音波トランスジューサと、この超音波トラン
スジューサを上下動させる駆動装置と、この駆動装置を
制御すると共に前記超音波トランスジューサのレベルを
示す信号を送出するコントローラと、前記超音波トラン
スジューサの受信反射波を弁別する反射波弁別器と、前
記超音波トランスジューサに工って受信された反射波の
到来時間差または強度差に基いて境界面レベルを検出し
て表示する表示装置とから成る超音波境界面測定装置。 ２、超音波トランスジュー？によって受信された反射波
の到来時間または強度信号を微分処理して境界面レベル
を検出することケ特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の超音波境界面測光装置。 ６、超音波トランスジューサが、槽内に上下方向に設け
た計測管内を上下動する工う構成したことに一％徴とす
る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の超音波境
界面測定装置。 ４、液層が溶媒層と溶液層であり、これらを収納する槽
が溶媒抽出槽である′ことを特徴とする特許請求の範囲
第１項ないし第６項のいずれか一項に記載の超音波境界
面測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13842181A JPS5841323A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 超音波境界面測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13842181A JPS5841323A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 超音波境界面測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5841323A true JPS5841323A (ja) | 1983-03-10 |
Family
ID=15221565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13842181A Pending JPS5841323A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 超音波境界面測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5841323A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4487065A (en) * | 1983-03-07 | 1984-12-11 | Cypher Systems | Storage tank level monitoring apparatus and method therefor |
-
1981
- 1981-09-04 JP JP13842181A patent/JPS5841323A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4487065A (en) * | 1983-03-07 | 1984-12-11 | Cypher Systems | Storage tank level monitoring apparatus and method therefor |
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