JPS61120020A - 超音波液位検出装置 - Google Patents
超音波液位検出装置Info
- Publication number
- JPS61120020A JPS61120020A JP59240695A JP24069584A JPS61120020A JP S61120020 A JPS61120020 A JP S61120020A JP 59240695 A JP59240695 A JP 59240695A JP 24069584 A JP24069584 A JP 24069584A JP S61120020 A JPS61120020 A JP S61120020A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- container
- probe
- liquid level
- attenuation constant
- echo
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、圧力容器、配管内の液位を外壁より直接検出
する場合に係り、特に、壁面が厚く、容器内媒質２層の
音響インピーダンスが接近している場合に於いても高精
度の液位検出に好適な超音波液位検出装置に関する。
する場合に係り、特に、壁面が厚く、容器内媒質２層の
音響インピーダンスが接近している場合に於いても高精
度の液位検出に好適な超音波液位検出装置に関する。
本発明に関する従来例は、特開昭５５−２２１７７゜説
明図を第２図に示す。
明図を第２図に示す。
溶液９及び空気層ｌＯにより満たされた容器１０の外壁
に圧着させた探触子２に探触子駆動回路より超音波パル
スを送出し、容器壁面内の多重反射を得る。反射信号は
、比較回路５及びオートゲインコントローラ６に導かれ
、探触子の接触状態による感度変化に影響されないよう
基準電圧Ｖ Ｒ１１： Ｆに最初のパルスがなるように
波高が標準化される。次にワンショット７により多重反
射信号がｖＲＩｌ、Ｆ、より減衰し、Ｖ ＲＥ＋ｚ （
Ｖ ＲＥＦ２ ＝ ０ 、２ ＶＲＥＦＩ）となるまで
の時間ＴＤＥＬを求める。
に圧着させた探触子２に探触子駆動回路より超音波パル
スを送出し、容器壁面内の多重反射を得る。反射信号は
、比較回路５及びオートゲインコントローラ６に導かれ
、探触子の接触状態による感度変化に影響されないよう
基準電圧Ｖ Ｒ１１： Ｆに最初のパルスがなるように
波高が標準化される。次にワンショット７により多重反
射信号がｖＲＩｌ、Ｆ、より減衰し、Ｖ ＲＥ＋ｚ （
Ｖ ＲＥＦ２ ＝ ０ 、２ ＶＲＥＦＩ）となるまで
の時間ＴＤＥＬを求める。
壁面との音響インピーダンスの差がら探触子２の位置が
溶接９にある場合の減衰時間ＴＤＥＬは探触子２の位置
が空気層１ｏにある場合に比べ短くなる。最初に空気層
に於ける減衰時間ＴＤＥＬＯを設定しておき、このＴ
ＤＩ！ ＬＯよりも短くなった場合には、すなわち、探
触子の位置が溶液にある場合には、ランプ８が点燈する
。このことにより液位の検出を行う。
溶接９にある場合の減衰時間ＴＤＥＬは探触子２の位置
が空気層１ｏにある場合に比べ短くなる。最初に空気層
に於ける減衰時間ＴＤＥＬＯを設定しておき、このＴ
ＤＩ！ ＬＯよりも短くなった場合には、すなわち、探
触子の位置が溶液にある場合には、ランプ８が点燈する
。このことにより液位の検出を行う。
この従来例によると、容器の板厚が厚く、多重エコーの
時間間隔に比べ、減衰量が大きい場合には、電圧トラン
ジェントｂはステップが粗くなり、しきい値レベルであ
るＶＲεＦ２を下まわる時の時間から得られる減衰時間
ＴＤＥＬは、本来の減衰曲線である仮想トランジェント
ａから得られる減衰時間に比べ、誤差が大きくなる欠点
がある。更に２媒質の音響インピーダンスが接近してい
る場合にも同様の理由により、検出誤差が大きい。また
、最初にパルス波高を標準化する際に多重エコーの第１
波のみによって後続のエコーを標準化するので、仮に第
１波にノイズが裁ると後続のエコーもこの影響から逃れ
ることができないという欠点がある。
時間間隔に比べ、減衰量が大きい場合には、電圧トラン
ジェントｂはステップが粗くなり、しきい値レベルであ
るＶＲεＦ２を下まわる時の時間から得られる減衰時間
ＴＤＥＬは、本来の減衰曲線である仮想トランジェント
ａから得られる減衰時間に比べ、誤差が大きくなる欠点
がある。更に２媒質の音響インピーダンスが接近してい
る場合にも同様の理由により、検出誤差が大きい。また
、最初にパルス波高を標準化する際に多重エコーの第１
波のみによって後続のエコーを標準化するので、仮に第
１波にノイズが裁ると後続のエコーもこの影響から逃れ
ることができないという欠点がある。
本発明の目的は、圧力容器及び配管等の外壁からの液位
検出に於いて、壁面が厚く、容器内媒質２層の音響イン
ピーダンスが接近している場合に於いてもエコーデータ
から減衰定数を算出比較することによって、高精度の液
位検出計を供することにある。
検出に於いて、壁面が厚く、容器内媒質２層の音響イン
ピーダンスが接近している場合に於いてもエコーデータ
から減衰定数を算出比較することによって、高精度の液
位検出計を供することにある。
容器内２媒質の液位を検出する方法として、壁面的多重
エコー減衰率の差を利用できることは、続開から明らか
であるが、従来例では、一定の減衰時間を基準に減衰量
の差を検出するか、または一定の減衰時間を基準に減衰
時間の差を求める方法であった。しかし、これら２物理
量の関係を統合するものは減衰特性そのものを表現する
減衰定数という歌であり、これを求め比較することの方
がより本質的な評価となることは、自明である。
エコー減衰率の差を利用できることは、続開から明らか
であるが、従来例では、一定の減衰時間を基準に減衰量
の差を検出するか、または一定の減衰時間を基準に減衰
時間の差を求める方法であった。しかし、これら２物理
量の関係を統合するものは減衰特性そのものを表現する
減衰定数という歌であり、これを求め比較することの方
がより本質的な評価となることは、自明である。
以下、本発明の一実施例を第１、第３、第４図により説
明する。
明する。
本発明による超音波液位演出装置は第２図に示すごとく
、溶液９及び空気相１０により満される容器ｌの外壁に
圧着する探触子２．探触子を駆動して容器壁面内に向け
て超音波パルスを出力させる探触子駆動回路３．超音波
パルスの壁面からの反射波を探触子が受け送出する。信
号をＡ／Ｄ変換し、ディジタルデータとして保持するウ
ェーブメモリ１１、ウェーブメモリとＣＰＵ及び表示装
置とのデータの入出力を行うデータＩ１０１２、データ
演算処理を行うＣＰＵ ｌ ４．演算に必要な定数及び
演算式を保持するＲＯＭ ｌ ６、演算データ及び演算
結果を保持するＲＡＭ ｌ ５．ＣＰＵの駆動タイミン
グを制御するクロックジェネレータ１３、演算結果を表
示する表示装置１７から構成される。
、溶液９及び空気相１０により満される容器ｌの外壁に
圧着する探触子２．探触子を駆動して容器壁面内に向け
て超音波パルスを出力させる探触子駆動回路３．超音波
パルスの壁面からの反射波を探触子が受け送出する。信
号をＡ／Ｄ変換し、ディジタルデータとして保持するウ
ェーブメモリ１１、ウェーブメモリとＣＰＵ及び表示装
置とのデータの入出力を行うデータＩ１０１２、データ
演算処理を行うＣＰＵ ｌ ４．演算に必要な定数及び
演算式を保持するＲＯＭ ｌ ６、演算データ及び演算
結果を保持するＲＡＭ ｌ ５．ＣＰＵの駆動タイミン
グを制御するクロックジェネレータ１３、演算結果を表
示する表示装置１７から構成される。
動作、データの処理手順の流れ図を第３図に示す。まず
、検出に先たち１表示装置１７及びキーボード１８によ
り容器壁材質をＲＯＭ １６内に用意したメニューより
選択し、単位長さ当りの減衰定数λ見及び容器壁板厚り
を設定する。探触子２により容器ｌの外壁から入射した
超音波パルスは容器壁内外面の多動反射を生じ、探触子
２及び探１触子駆動回路３を経て出力されるエコ一時間
変化波形は第１図ＴＢＩのごとく出力される。その後、
ウェーブメモリ１１によってサンプリングを行い第１図
、ＴＢ２のごとくディジタル値として保持される。更に
、データＩ１０ １２．ｃＰＵＩ４を介し、ＲＡＭ１５
上に前記ディジタルデータが保持される１次にこれらデ
ータより、ピークエコー高さ及び路程すなわち、ピーク
エコー高さの出現する時の時間を検出する。第４図に検
出原理の説明を示す。各反射エコーにはノイズ成分Ａｔ
。
、検出に先たち１表示装置１７及びキーボード１８によ
り容器壁材質をＲＯＭ １６内に用意したメニューより
選択し、単位長さ当りの減衰定数λ見及び容器壁板厚り
を設定する。探触子２により容器ｌの外壁から入射した
超音波パルスは容器壁内外面の多動反射を生じ、探触子
２及び探１触子駆動回路３を経て出力されるエコ一時間
変化波形は第１図ＴＢＩのごとく出力される。その後、
ウェーブメモリ１１によってサンプリングを行い第１図
、ＴＢ２のごとくディジタル値として保持される。更に
、データＩ１０ １２．ｃＰＵＩ４を介し、ＲＡＭ１５
上に前記ディジタルデータが保持される１次にこれらデ
ータより、ピークエコー高さ及び路程すなわち、ピーク
エコー高さの出現する時の時間を検出する。第４図に検
出原理の説明を示す。各反射エコーにはノイズ成分Ａｔ
。
Δ３．Ａ４が含まれていると考えられるので、しきい値
レベルＴ ＬＥ ＶＩＩｉ Ｌを設け、エコーがＴ Ｌ
Ｅ ＶＥ Ｖより下まわる時間が判定時間Ｔｗより短い
場合、例えばＡｌ−Ａ２１ＶＪではＡＩはピークとはみ
なさず、Ｔｗより長い場合、例えばＡ３〜Ａ５間はＴｗ
より長いのでＡ３直前の最大ピークＡ２をピークエコー
とみなすこととする。またこの時の路程Ｔ２をピークエ
コーの路程とする。
レベルＴ ＬＥ ＶＩＩｉ Ｌを設け、エコーがＴ Ｌ
Ｅ ＶＥ Ｖより下まわる時間が判定時間Ｔｗより短い
場合、例えばＡｌ−Ａ２１ＶＪではＡＩはピークとはみ
なさず、Ｔｗより長い場合、例えばＡ３〜Ａ５間はＴｗ
より長いのでＡ３直前の最大ピークＡ２をピークエコー
とみなすこととする。またこの時の路程Ｔ２をピークエ
コーの路程とする。
以上の結果、第１図ＴＢ３のごとく、各反射エコーのピ
ーク値Ａｌ、Ａ２・・・・・・と路程Ｔｌ、Ｔ２・・・
・・・が得られる６次に減衰定数の算出を行う、エコー
高さＡｉ路程Ｔ及び減衰定数λとの関係は次式で表わさ
れる。
ーク値Ａｌ、Ａ２・・・・・・と路程Ｔｌ、Ｔ２・・・
・・・が得られる６次に減衰定数の算出を行う、エコー
高さＡｉ路程Ｔ及び減衰定数λとの関係は次式で表わさ
れる。
Ａｉ＝Ａ０・Ｅ＋Ｐ （−λ・Ｔ＋）・・・・・・■λ
＝λ見・Ｌ＋λＩＦ＋λ。２・・・・・・・・・・・・
・・・・・・■但し、 ＡＩ ＝ｉ番目の多重反射エコー高さ Ａｏ：送信波のエコー高さ λ ：総減衰定数 Ｔ１：ｉ番目の多重反射エコー路程 λＬ：容器壁単位長さ当りの減衰定数 Ｌ ：容器の板厚 λ■Ｆ：容器内壁面と容器内媒質間の相互作用による超
音波パルスの減衰定数 λｏＦ＝容器外壁面と接触媒質、探触子間の相互作用に
よる超音波パルスの減衰定数 前記００式を通じ未知数はＡ。、λｒＦの２変数であり
、最小限、２つの多重エコーデータから。
＝λ見・Ｌ＋λＩＦ＋λ。２・・・・・・・・・・・・
・・・・・・■但し、 ＡＩ ＝ｉ番目の多重反射エコー高さ Ａｏ：送信波のエコー高さ λ ：総減衰定数 Ｔ１：ｉ番目の多重反射エコー路程 λＬ：容器壁単位長さ当りの減衰定数 Ｌ ：容器の板厚 λ■Ｆ：容器内壁面と容器内媒質間の相互作用による超
音波パルスの減衰定数 λｏＦ＝容器外壁面と接触媒質、探触子間の相互作用に
よる超音波パルスの減衰定数 前記００式を通じ未知数はＡ。、λｒＦの２変数であり
、最小限、２つの多重エコーデータから。
−次元の行列演算を行うことにより、容器内壁面と容器
内媒質間の相互作用による超音波パルスの減衰定数であ
るλｔｐが求まる。
内媒質間の相互作用による超音波パルスの減衰定数であ
るλｔｐが求まる。
更に、２つ以上の多重エコーデータが得られる場合には
、これらの組み合せによって、例えば。
、これらの組み合せによって、例えば。
第１、第２エコーによるλＩＦの加算平均をとることに
よって、より高精度、高信頼度のλｔｐが得られる。
よって、より高精度、高信頼度のλｔｐが得られる。
以上より得られた減衰定数λＩＦを、ＲＯＭ１６内に用
意した、減衰定数のテーブルの中から選び出し、該当す
る媒質の名称を判定した後、表示装置１７に、媒質名、
減衰定数、板厚を表示出力する。
意した、減衰定数のテーブルの中から選び出し、該当す
る媒質の名称を判定した後、表示装置１７に、媒質名、
減衰定数、板厚を表示出力する。
このことによって、探触子が液位の上にあるのか、下に
あるのかが検出できる。
あるのかが検出できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、
（１）容器の板厚が厚くなって、臨接する多重エコー間
の減衰差が大きくなった場合に於いても、減衰定数の算
出には全く影響を与えず、高精度の液位検出ができる効
果がある。
の減衰差が大きくなった場合に於いても、減衰定数の算
出には全く影響を与えず、高精度の液位検出ができる効
果がある。
（従来例では、ステップが大きくなり検出精度が悪くな
る。） （２）容器内の２媒質の容器壁に対する音響インピーダ
ンスが接近している場合には特に、高精度液位検出が可
能な本発明が有効である。
る。） （２）容器内の２媒質の容器壁に対する音響インピーダ
ンスが接近している場合には特に、高精度液位検出が可
能な本発明が有効である。
（３）多重エコーの各エコーが独立にノイズの影響を受
ける場合、各エコーデータは等しく独立した計算法に従
うので、よりノイズの影響を受けにくい効果がある。（
従来例では、波高標準化の為に第１波のみを基準にして
いたので、第１波に受けたノイズの影響が後続のエコー
に及ぶ。）
ける場合、各エコーデータは等しく独立した計算法に従
うので、よりノイズの影響を受けにくい効果がある。（
従来例では、波高標準化の為に第１波のみを基準にして
いたので、第１波に受けたノイズの影響が後続のエコー
に及ぶ。）
第１図は本発明の構成及び動作説明図、第２図は従来例
の構成及び動作説明図、第３図は本発明の動作手法の流
れ図、第４図は本発明のピークエコー検出方法を示す図
である。
の構成及び動作説明図、第３図は本発明の動作手法の流
れ図、第４図は本発明のピークエコー検出方法を示す図
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、容器外壁に圧着される探触子と探触子を駆動して容
器壁内に向けて超音波パルスを出力させる探触子駆動回
路と超音波パルスの壁面からの反射波を探触子が受け送
信される信号を受けとり演算処理を行うデータ演算処理
装置から構成される超音波液位検出装置に於いて、容器
内の媒質に応じたパルス反射エコー高さ及び路程から減
衰定数を算出することにより容器内の２媒質の境界を検
出する手法を特徴とする超音波液位検出装置。 ２、特許請求の範囲第１項に於いて、多重エコーのうち
２組のエコーデータよりエコー高さＡ＿ｉと路程Ｔ＿ｉ
を用い送信波のエコー高さをＡ＿ｏとしＡ＿ｉ＝Ａ＿ｏ
・Ｅ×Ｐ（−λ・Ｔ＿ｉ）を満たす総減衰定数入を算出
した後容器壁単位長さ当りの減衰定数をλ＿ｌ、容器の
板厚をＬ、容器外壁面と接触媒質、探触子間の相互作用
による減衰定数をλ＿Ｏ＿Ｆとして与え、λ＝λ＿ｌ・
＿Ｌ＋λ＿Ｉ＿Ｐ＋λ＿Ｏ＿Ｆを満たす容器内壁面と、
容器内媒質間の相互作用による減衰定数入＿Ｉ＿Ｆを算
出する手法を特徴とする超音波液位検出装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項に於いて一連の
多重エコーのうち２組以上のエコーデータから減衰定数
λ＿Ｉ＿Ｆが複数個得られる場合これらの相加平均をと
る手法を特徴とする超音波液位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59240695A JPS61120020A (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | 超音波液位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59240695A JPS61120020A (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | 超音波液位検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61120020A true JPS61120020A (ja) | 1986-06-07 |
Family
ID=17063322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59240695A Pending JPS61120020A (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | 超音波液位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61120020A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0382977A2 (en) * | 1989-02-16 | 1990-08-22 | ROLLS-ROYCE plc | Fluid level gauge |
| JP4773028B2 (ja) * | 2000-04-04 | 2011-09-14 | ローズマウント インコーポレイテッド | マイクロ波レベル送信機の近接物質界面検出方法 |
-
1984
- 1984-11-16 JP JP59240695A patent/JPS61120020A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0382977A2 (en) * | 1989-02-16 | 1990-08-22 | ROLLS-ROYCE plc | Fluid level gauge |
| JP4773028B2 (ja) * | 2000-04-04 | 2011-09-14 | ローズマウント インコーポレイテッド | マイクロ波レベル送信機の近接物質界面検出方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5095754A (en) | Apparatus and method for detection of icing onset and ice thickness | |
| CN106441177A (zh) | 一种可穿越涂层测量工件厚度的方法及其装置 | |
| US5383366A (en) | Ultrasonic two probe system for locating and sizing | |
| US7240554B2 (en) | Method and device for sizing a crack in a workpiece using the ultrasonic pulse-echo technique | |
| US3354700A (en) | Apparatus for measuring thickness of materials by sound-wave reflection | |
| CA2152102C (en) | High resolution measurement of thickness using ultrasound | |
| US5009103A (en) | Ultrasonic thickness measuring method and apparatus | |
| US3554013A (en) | Pulse-echo ultrasonic thickness gauge with error prevention circuit | |
| US3599478A (en) | Self-calibrating ultrasonic thickness-measuring apparatus | |
| US3423992A (en) | Ultrasonic apparatus for measuring thickness or distances | |
| US3350924A (en) | Apparatus for ultrasonic inspection | |
| NL8003086A (nl) | Werkwijze en inrichting voor de plaatsbepaling van een licht of vlamboog in een golfpijp. | |
| CN112697875A (zh) | 用于检测液体介质的性质的方法和设备 | |
| JPS61120020A (ja) | 超音波液位検出装置 | |
| US4204434A (en) | Ultrasonic testing of welds in wheels | |
| US3427867A (en) | Ultrasonic attenuation meter | |
| US5168469A (en) | Thickness and flaw detection using time mapping into memory technique | |
| RU2231753C1 (ru) | Способ измерения толщины изделия с помощью ультразвуковых импульсов | |
| JP3589759B2 (ja) | 管内面のスケール厚さ測定装置 | |
| JPH08271322A (ja) | 超音波液位測定法 | |
| RU2123687C1 (ru) | Многопараметрический дефектоскоп | |
| JP2005147770A (ja) | 超音波探傷装置 | |
| JPH0288914A (ja) | 超音波厚み測定方法および測定装置 | |
| GB2262341A (en) | Method and apparatus for measuring distances using an acoustic signal | |
| JPS63309808A (ja) | 超音波による厚さ計測方法及び同計測装置 |