JPS61292021A - 静電容量流体レベル・センサの校正方法及び校正器 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は液体の測定に関し、特に貯蔵若しくは転送中の
、又は管理転送時にお（ジる有用流体の測定に関する。

更に具体的には、本発明は例えば貨物船の積み込み又は
積み下し時に、典型的には原油及び液化炭化水素生成物
である揮発性の有用流体を正確に測定する方法及び装置
に関する。

［従来の技術］ 従来技術において知られているある種の液体レベル計は
、単位長当り本質的に一定の分解能をそれぞれ有する複
数の積層静電容量レベル・センサを用いている。このよ
うなレベル・センサは全体として連続的な外部電極を形
成したもの、また内部電極から都合よくセグメント化さ
れたものが可能である。従って、このようなレベル・セ
ンサのセンサ部分は底部から頂部まで互いに、積み重ね
られた複数のセグメント化センサ部からなり、一体のセ
ンサ・モジュールを形成している。

一定の流体の測定精度は、ブランチヤード（Ｒ，Ｌ、　
Ｂｌａｎｃｈａｒｄ　）他の対する米国特許第３，３０
１．０５６号および米国特許第３，７９７，３１１号に
説明されている装置によりかなり改善することが可能と
なった。米国特許第３，７９７゜３１１号のものは、一
対の電極を有し、１以上のセグメント化された複数の静
電容ｆｆ１ｔンザ（セグメント）に関連され、流体に侵
入され、交流電圧がこのセンサに印加されたときは、そ
の電極間の流体のレベルに関連した電気的な出力が得ら
れる。

流体に完全に侵入するようにした標準センサ装置は、流
体の誘電体定数及び駆動電圧のいずれからも独立し、か
つ標準セグメント静電容量とセグメントの検知静電容量
との比率に比例した出力を検知静電容量セグメントから
得るように静電容量セグメントに印加される駆動電圧を
制御することができる。

このような測定装置の分解能を数種するｌ〔めに、米国
特許第３，７９７．３１１号は、１以上の長い内部中間
電極のセグメントと組み合わせ、センサの最端部に短い
セグメントを用いることを示唆している。一般に、セグ
メントは単位長当りの解像度が等しいので、短いセグメ
ントは末端において（ａ）み）総合的に大ぎな解像度が
得られる。

本発明の使用の際、及び実際の使用環境においてセグメ
ントの校正を可能とするので、改良されたこのような分
解能技術を用いる場合も含め、従来技術よりも精度を改
善している。

米国特許第３，３０１．０５６号および米国特許第３．
７９７，３１１号は従来の技術と比較して測定計器の精
度を大きく改善するものである。

このような静電容量液体レベル計はその全長に亙り本質
的に均一かつ良好な分解能が得られる。ある応用面では
、液体レベル範囲の一定の部分に亙り大きな分解能を有
する測定装置を必要としている。例えば、タンカーに積
み込まれている液化天然ガス（ＬＮＧ）のように非常に
有用な流体を測定するときは、タンク内の液体の上下レ
ベルを正確に測定して蓄積しているガスや、輸送船、特
にタンカーの積み込み若しくは積み下すガスの足を正確
に決定する機能を有するということが非常に重要である
。保管転送と呼ぶ貨物タンカーの積み込み、又は荷下し
には、数百万ドルに値する荷が含まれる。このような保
管転送は長年に亙り年に１５回以上発生するが、定期的
な装置の再校正は船が乾ドックにあるときにのみ実行さ
れる。このような装置は時間と共に測定精度が低下し、
有用な荷に大きな転送誤差をもたらす。計器それ自体の
精度とは別に、使用時及び使用環境において計器の校正
を必要としていｔｃ　０ 従来技術は、乾燥した空、即ち空気の量を得ることによ
り、装置調整におりる「空」状態及び「フル」状態を推
定したり、模擬する有用な方法及び装置を備えていた。

このような装置の調整は空のときは、セグメン］・の出
力を加算点に供給してこれからセグメントの出力に対応
する信号を引算することににす、実行することが可能と
なる。

漂浮検出量は、接続点に漂浮検出量を打ち消す適当な大
きさ及び位相の電気信号を加算することにより、打ち消
すように校正されていた。この装置のセグメントはゼロ
及びフル・スケールについて初期校正されていた。

ゼロ設定についての調整は、このように各センサ・セグ
メントの等測的な「空」静電容量を引算することにより
達成することができるものであった。フル・スケール状
態を想定し、かつ模擬するためには、通常、適当な流体
にセンサ・セグメントを実験的に浸入させることが必要
であり、外洋タンカーのような大ぎなタンカーにとって
は非常に困難なことである。レベル・センサの出力は、
センサ・セグメントが空であろうと、又は完全に浸入さ
れていようとも、実効的に標準センサ・セグメントの静
電容量に対する静電容量比である。

従って、フル・スケールの校正は、センサを空にすると
共に、センサの空位補正を切り離し、指示計をフル・ス
ケールに設定することにより達成される。各センサ・セ
グメント信号のチャネル出力はセグメントの出力をフル
・スケール値に別個に調整することにより得られる。

これは、従来技術を通じて成立することであるが、ゲー
ジ装置を用いる状態の予測及び模擬に基づいている。こ
のような予測及び模擬は典型的な又は平均的な条件に基
づいており、特定の場合と同一ではない。本発明におい
ては、校正が特定のセンサ、タンク及び動作環境におけ
る実際の条件に基づいている。

極めて一般的なことでであるが、独立した複数のタンク
が各船に備えられているので、種々の長さのケーブルを
用いて何回もの校正作業を必要とする。電子部品、セン
サおよびケーブルの特性は経年により変化するので、従
来の測定技術では対応していない誤差を導入する。本発
明によれば、実際の積み込み及び積み下し中の校正測定
はこのような誤差の補正を可能としている。

天然ガスは揮発性の流体であり、その一部は長距離の輸
送中になくなるのが典型的である。タンカーは貯蔵して
いるＬＮＧを少し用いて部分的に空のタンクを冷却する
装置を装備していることが多い。更に、いくつかのタン
カーはＬＮＧの一部を燃料として利用する動力手段を備
えている。タンクは放出により完全に空にされたり、積
み込みにより完全に一杯にされることはあまりない。

従って、輸送船の積み込み量のみに基づいて、又はタン
ク容量のみに基づいて流体の量は何であるかを正確に算
出することは殆ど不可能である。

部分的に満たされたタンクの調整技術における改良は、
本発明の出願人に譲渡された米国特許出願第６０４．５
４４号の「輸送校正装置」に説明されている。

転送校正器及び前記米国特許において提案されている校
正技術は、複数の測定センサ及びセンサ・セグメントと
、制御装置と、前記センサ・セグメントのうちの１つを
１つの制御装置にそれぞれ相互接続する複数のケーブル
とを有する測定装置に用いられている。従来技術におい
ては、各特定のセンサ・セグメントの特性及びこれに関
連するケーブルは全て実行した測定に影響する。このよ
うな状況は典型的な船及び貯蔵設備に現われる。

特に、本出願に説明した技術は、前述の技術にタンクが
流体を収容している重要な校正の場合に適用される。こ
のことは、沿岸の貯蔵タンクにとって通常的な条件であ
り、船のタンクの場合もサービスにおいて、即ち電気的
な修理の後に校正を必要とするときに発生する。前述の
技術は設置されたセンサ・セグメントとケーブルとの組
合わせに基づく初期データを得るものである。この組合
わせは、後に転送校正器が、タンクは空であるとして校
正する場合に、部分的に充満されたセンサと、長いケー
ブルとの特性を模擬することができる。

タンクに流体が収容されているときは、前記の「転送校
正装置」はレベル測定装置において特に有用である。こ
れは空のタンク容器の等何物に対する校正機能を回復さ
せるものである。

従って、米国特許第３．７９７．３１１号は、タンクが
空にして乾燥しているときに装置にとって有用な手段を
提供し、また米国特許出願第６０４．５４４号に説明さ
れた転送校正器はタンクが一部満１こされているときに
同じような機能が得られる。これらの調整により、測定
装置は最初の充填を含むサービス用に備えられる。しか
し、この調整は、使用環境、即ち貨物の蒸気の密度及び
組成と、貨物温度においてセグメントの静電容量及び長
さの予測に基づいている。ＬＮＧのような貨物は一１６
０℃又はその程度の温度に保持され、またこのような貨
物が原産国により（また実際は特定の油井及び特定の年
により）かなり組成を異にした油井から得た場合もある
ので、調整の際の基準となる予測はある程度不正確とな
らざるを冑ない。

迅速、かつ正確に実行可能な液体測定装置を正確に校正
する方法及び装置に対する需要は、かなりある。このよ
うな装置は保管転送又は他の使用時に迅速、安全、かつ
信頼性のある精度のものでなければならない。更に、測
定時に適当なパフォーマンス仕様範囲で測定装置が確か
に動作する保証は、世界中のバイヤー、販売者、国際的
な税関官及び監査官にとり重要である。更に、長期的な
信頼性のあるデータ及び測定の精度を得るために、以前
の校正及び補正パラメータの履歴簿、並びに個々のデー
タに対する必要性が存在する。

［発明の効果と要約］ 本発明は、実際の使用において、即ち実際の温度にある
各セグメントにより装置を校正するものであり、これら
のセグメントが実際の蒸気を含み、かつこれらのセグメ
ント静電容量が実際の値にある。残留誤差は暖かい乾燥
した調整後に決定され、これによって測定が補正される
。

本発明の効果は、従来技術において知られていたように
模擬や、予測に基づくのではなく、保管転送時又は測定
時に、かつ実際の環境において校正標準を用いることで
ある。

本発明の他の効果は、保管転送が発生する度に、世界中
で認可されている精度国家標準に対応可能な測定単位へ
レベル計測装置を自動的に校正する方”法及び装置を提
供することである。

本発明の他の効果は、各セグメントについて２２０　一 つの校正点を達成し、全てのセグメントにつき、単純な
誤差補正モデルを計算して記憶することが可能な２つの
値を得ることにある。

本発明の更に仙の効果は、調整から外れ、多少誤差のあ
るデータを発生する装置であっても実際の測定時に系統
的、かつ自動的に補正することもできることにある。

本発明の他の効果は、校正及び補正のデータ・ファイル
履歴を関連させ、記憶し、かつ保持する手段が得られる
ことにある。

本発明の他の効果は、現存するタンカー輸送に以前構築
した装置を本発明により容易に更新することができ、か
つ全て周期的な乾ドック又は修復機関においてセグメン
ト化した従来の関連測定装置を最小コスト及び労力によ
り改善できることにある。

本発明は実際の使用環境において、かつ実際の使用時点
又はそれに近い時点において測定装置を校正する手段を
提供する。実際のセンサ、ケーブル及び電子装置の環境
の影響は、校正補正に含まれ、測定可能なセグメントの
長さ及びタンクの底に対するセグメントの位置が木質的
な校正標準である。

［校正器コ 本発明の校正セグメントは、例えば校正されるべきセグ
メントと同軸、かつ一体の付加的な短いセンサ・セグメ
ント（通常は、上部セグメント及び最下部セグメント）
である。このような校正セグメントは測定セグメント内
が満たされ、また空にされる。校正セグメント及び測定
セグメントにおける液体のレベルは、タンク内とほぼ同
一にして、タンク内の波や、船の場合に発生するタンク
の傾きにより影響されない。校正センサ・セグメント内
の液体のレベルがタンクの液体の波立、及び／又はタン
クの動きのために、幾らが振動すると理解されている。

充填する時、空にする時、又は安定した平均レベルであ
る周期に亙り液体のレベルが校正器の長さと交差する時
は、測定セグメントのダイナミックな比較及び測定セグ
メントの指示値により、異なる量のデータ値を収集する
ことができる。これらの値をコンピュータ処理により測
定セグメントの指示に対する補正値が得られる。

弛の実施例においては、非常に短い軸長の同軸校正器セ
グメント、又は伯の検知装置が正しい離散的なレベル又
は点センサとして用いられ、校正用のタンクの底を標準
とした特定点の位置決めをする。

タンク床の上にある校正器の正確な位置は初期のタンク
点検時、委託及び／又は再調整期間のような次のタンク
点検時に確認することが可能である。

［校正及び測定装置］ 本発明による総合測定及び校正装置には、（ａ）多数の
測定セグメントを有する複数のセンサ・モジュール、（
ｂ）少なくとも１つの信号源及び交直変換器をそれぞれ
有する複数の電子装置、（ｃ）スイッチング回路網、及
び（ｃ）スイッチング回路網を制御し、データ収集、記
憶、及び処理機能を実行するコンピュータ、そして通常
は（ｅ）少なくとも、１つの校正器および校正センサが
主要なエレメントとして含まれている。便宜的に、各セ
グメント即ち校正器エレメントから増幅器及び交直変換
器を介してスイッチング回路網への信号線を「チャネル
」と呼ぶことにし、当該装置が多くの同様な測定チャネ
ルと、通常の場合は少なくとも１つの校正器チャネルと
から形成されているものとする。

他の主要なエレメント及び本発明の要旨には次ののちの
が含まれる。

（２）　校正器セグメント及びチャネル、（ｂ）　補正
モデル、 ゆ　データ記憶及び測定補正。

（ｆ）校正器セグメント及びチャネ ル最下部のセンサ・セグメントは通常、完全に空にされ
ることはなく、かつ最上位のセンサ・セグメントが完全
に浸入することもない。これらの各セグメントは短い一
体の集合校正器セグメントを備えており、これがプロセ
ス測定を実行している門は校正器チャネルの全ての部分
が測定するチャネルの対応する部分と同一の条件下に置
かれる。

測定セグメントにおいて必要とする２つの校正値のうち
の１つはこの校正器チャネルから得られる。

後述するが、この校正器チャネルは測定チャネルより本
質的に正確である。他の校正値は、流体がセグメントよ
り高いときは最上位のセグメントから得られ、また流体
がセグメントより低いときは最下位のセグメントから得
られる。

（ｂ）　補正モデル 校正器セグメントを備えていようが、いまいが個々のセ
グメントの校正値から２つの補正パラメータ（ゼロ及び
目盛り）を計算し、これを算術的な補正モデルに用いる
。このモデルによりセグメント長に亙る測定データの補
正が可能となる。

（ｃ）　データの確保 サービス中の動作により、特に積み込み及び積み下し時
に必要な校正値を測定する機会が頻繁に得られるが、こ
のことは一般の動作でも同様である。必要とするデータ
は、流体がセグメントより低いときはセグメント・チャ
ネル測定であり、流体がセグメントＪ：り高いときは校
正器及び測定セグメントからのデータ対であり、平均化
式に入力される。コンピュータのプログラムは全てのセ
グメント・チャネルの走査と、このデータの「確保」及
びこれより計算したデータを記憶し、補正モデルに用い
るための制御をする。（「確保」とは、検出、測定、及
び特定の値の記憶を表わす。）（ｃ）　記憶及びデータ
の補正 １つのセグメントについての２つの補正パラメータ（ゼ
ロ及び目盛の倍率）はコンピュータのメモリに保持され
る。これらパラメータと補正モデルとにより、測定した
全ての値に対応する補正値を決定する。この補正値は表
示され、補正パラメータは装置状態の長期的な評価のた
めに動向ファイルにも保持される。□ Ｌ’Ｎ　Ｇのような流体物質を含むタンクの場合、ある
種の液体レベル計は１以上の静電容量レベル・センサ・
セグメントからなるセンサ・モジュールを用いると共に
、各センサ・セグメントが単位長当り本質的に一定の分
解能を有し、通常はタンク当り１つのセンサ・モジュー
ルを用いる。これが本発明の実施を意図した形式の１つ
である。従来技術において知られているように、センサ
が全体として電気的に連続している外部電極を形成する
ものでもＪ：＜、また例えばセグメン１〜化した内部電
極を形成するものでもよい。これらを「センサ・セグメ
ント］又は単に「セグメント」と呼ぶことにする。最上
位及び最下位のセンサ・セグメントには短いものを用い
るのが好ましい。従来技術のセンサでは外部電極を通常
、共通電極にしている。外部電極は、タンク内に配置さ
れ、タンクが一杯のとぎに実質的にタンク内で浸入され
るＪ：うにしている。

共通の外部電極は離れている発振器から駆動されてもよ
い。発振器の出力は標準センサの出力により制御され、
この標準センサも発振器により駆動される。この発振器
は、測定している流体の誘電定数の変化に影響されるこ
となく、標準センサを介する駆動電流が一定となるよう
に標準センサにより制御される。従って、各セン→ノー
・セグメントの出力は流体の誘電定数に関係なく、セン
サ電極間の流体のレベルにのみに依存することが保証さ
れる。この装置は米国特許第３，７９７．３１１号に詳
細に説明されている。

スイッチング回路網はレベル・センサの出力とレベルの
読みを指示する指示計との間に接続される。このスイッ
チング回路網は手動的に、電気的に、又はコンピュータ
管理の下に制御することができる。レベル・センサはセ
ンサ・セグメント内の流体レベルに従い、スイッチング
回路網を介して指示計に接続される。これは、センサ・
ヂャネルの出力と、センサ・セグメントに関連し、予め
選択されたレベルに対応する標準値とを比較した後、流
体レベルが各セグメン１−に関連される範囲に入るに従
い、又はこれより外れるに従い、指示計へセグメントを
接続又は指示計からセグメン１〜切り離すことににす、
通常達成される。指示計の指示即ち値は、電気的に記憶
され、後に比較即ち使用することかできる。

流体のレベルが最下位のセグメントの範囲内にあるとき
は、この最下位のセグメントのみが指示計に接続される
。流体のレベルが上位のセグメントの範囲内にあるとき
は、この上位のセグメントのみが指示泪に接続さ・れる
。即ち、この上位セグメントより下の流体を計算する場
合は、上位センサの底部における流体のレベルに対応し
た固定値が上位のセグメントの出力に加算されるので、
流体の総合的なレベルを正確に指示することができる。

従って、センサの全長に亙り流体を正確に測定すること
ができる。

セグメントの出力に加算されるべき固定値は、浸入した
セグメントの数及びこれらの長さを知るだけで、非常に
正確に計算して求めることが可能である。セグメントの
長さは、設置前に精密にかつ正確に測定することが可能
である。流体の表面と交差するセグメン１〜の正確な校
正は、本発明の方法及び装置により可能である。更に、
レベルを測定しようとする流体の浸入に基づく長さの変
化は、その流体の温度を測定することにより、かつセン
サの熱膨張係数を知ることにより算出することが可能で
ある。この変化の値はこの技術分野に習熟する者におい
て知られているアナログ・ディジタル変換器のセンサ出
力に加算されてもよいし、又は等測的な機能をコンピュ
ータにより実行させてもよい。

この技術は、標準の計測装置を描築した後に、与えられ
た設備に対して容易に、かつ経済的に適合することが可
能である。しかも、精密に調整可能な標準電源は不必要
性である。この技術は、異なる寸法、従ってセグメント
の高さが異なっているいくつかのタンク間で装置を切換
えなければならないときは、特に都合がよい。このよう
な場合でも測定前に各タンクの標準高をリセツ１−する
だけでよい。このセットは、各タンクについて独立して
いるメモリを用いることにより手動的又は電気的に実行
することができる。このような処理は小型のディジタル
・コンピュータにより実行される。

各レベル・センサ並びに標準センサは「空」、「乾燥」
又は「空気」値について補正することが可能となってお
り、これにより各セグメントの実助出力はセグメントの
電極間における流体の存在を原因としたセグメントの静
電容量変化に対応している。この補正は、空のときにセ
グメントの出力を加算点に加えた後、これからセグメン
トの出力に対応する信号を引算することを含むシミュレ
ーション技術により実行される。更に、加算点における
漂浮検出の影響を打ち消すために、適当な大きさ及び位
相の信号を加算し、これによって漂浮検出を打ち消すよ
うにしてもよい。

センサの「ゼロ」及び「フル・スケール」についての初
期校正は他のシミュレーション技術により達成される。

ゼロ設定は、先に述べたように各センサの「空」の静電
容量値を引算することにより達成される。「フル・スケ
ール］の校正は、センサが空のときに、この補正を切り
離してフル・スケールを読み出すように指示計を設定す
ることにより達成される。

フル・スケールを校正するためには、通常センサを流体
に浸入する必要があると考えられている。

これは、タンカーのような大型船の場合や、貯蔵タンク
のような場合は非常に面倒なことになる。

しかし、先に）本べたように、レベル・センサの出力は
、実質的にそのレベル・センサと標準センサの静電容量
との比率であり、この比率は両者が完全に浸入されてい
ても、両者が空であっても同じことである。従って、校
正のためにフル・スケールを模擬及び近似するためには
、センサが空のときにセンサの空位補正を単に引算し、
フル・スケールを読み出すように指示計をセットするだ
けでよい。実際には、測定回路に各センサ・セグメント
及び標準センサの出力をこれらのフル・スケール値に個
々に調整することを含めてもよい。

センサと残りの測定装置のエレメントとの間に配置され
た保護安全ｔｉｌ！壁により、過大な電気信号を防ぐこ
と、及び火災や爆発を防ぐことが必要となることもある
。この障壁の特性は構成する当該装置に関連される。

センサの取り付けは、センサが低温流体に浸入し、又は
これより露出したときに、センサの寸法がかなり変化す
るので、低温応用の場合は重要となる。

本発明のこの他の特徴、効果及び目的はその一部を形成
する図に示されており、図において同一の参照番号は同
一の機能を表わす。ここで、便宜上、説明において引用
するいくつかの式については、詳細な説明の最後に添付
する表に示しである。

［実施例１ 以下の本発明の説明を船のタンク又は沿岸のタンクの底
から上方向に延び、そのセンサ・モジュールが軸方向に
セグメント化されている同軸静電容量カラム・センサに
関連させて行なう。センサ・モジュールの全長は数メー
トルから典型的な数十メートルの範囲にあり、通常は１
０〜５０メートルの範囲にある。測定方法は、典型的に
液体と交差するセグメントより下のセグメントを識別し
、浸入しているセグメントの長さと、部分的に満たされ
、この表面と交差するセグメントの長さとを加算したも
のからなる。表面と交差するこのセグメントは、タンク
が空（又はほぼ空）のときは底のセグメント、タンクが
一杯（又はほぼ一杯）のときは頂部のセグメント、又は
タンクが空より上、かつ一杯でないときはその間にある
セグメントであればよい。多くの場合、測定の時点でタ
ンクはほぼ空か、はぼ一杯である。

本発明による校正は、測定装置により表わされる値と、
対応してかつ独立して決定された標準値との比較からな
る。装置の指示の補正は、これらの値の差を計算し、数
学的なモデルを構築することにより達成される。

本発明において、最上位のセグメントに対する標準は、
例えばそのセグメントと同軸で一体の新しい固有の校正
装置、及び校正チャネルにより実行された測定の位置と
する。本発明は測定を実行する間、測定セグメントとほ
ぼ同一の条件に置かれる。この標準には（従来技術のよ
うな）シミュレーションや、センサ内の蒸気の組成及び
密度、流体の温度勾配及び／又は密度勾配、並びにセン
サ・セグメントが空で冷たいときの静電容量値のような
前提条件はない。

また、最下位のセグメントにも、高いタンク・レベルに
ａ３りる上位校正器の場合と同様に、下位タンク・レベ
ルにおいて機能を実行する一体の校正型標準が含まれて
いる。

中間セグメントの標準はセグメントそれ自身の長さであ
り、正確に知られた値である。液体がセグメントより高
く、従ってセグメントが一杯であると分かつているどぎ
は、このＪ：うな標準と比較される測定値が採用される
。

最下位のセグメントより上の各セグメントはタンクの底
部に対し、その下のセンサ・カラム部分によって支持さ
れているので、このカラムの長さに従属する温度はこの
ことを考慮したものでなければならない。この係数は、
周知にして安定に従属し、計算が容易なものであって、
これを校正計算に適用するのは当該の技術分野において
通常に習熟した者にとって簡単なことである。

従来の校正技術は、例えば船のタンクが乾ドック保守作
業中で空のとぎ、沿岸貯蔵タンクが空のとぎ、又は米国
特許第６０４．．５／Ｉｉ号によりタンクが部分的に満
たされているときに定期的な装置調整をするものであ。

本発明は、当該装置が使用状態にあるときに（又は測定
又は保管転送の時点のような使用の条件にあるときに）
用いられ、このような装置調整後に残留する誤差を補正
し、かつその後の装置ドリフト又はパフォーマンス劣化
に基づく誤差を補正するものである。本発明は、自動的
な精密調整にも用いられ、調整の精度を改善し、かつ調
整に必要とする時間と労力を少なくするものである。

この実施例においては、同軸校正器１３８が同軸の上部
セグメント１１６と同軸である。保管転送において、一
方の又は使方の（頂部又は底部）の校正器は通常溝たさ
れた状態又は空の状態にある。この校正器は測定セグメ
ントの内部から満たされるので、校正器内及び測定セグ
メン１〜の液体のレベルは実際において同一であり、タ
ンク内の波やその傾斜角度からほぼ独立している。セン
サ内の液体のレベルは、船のタンクの場合のようにタン
ク内の流体の波立及び／又はタンクの動きによりいくら
か」辰動することがある。

　３６　一 本発明の実施例においては、軸方向に適当に短い寸法、
例えば限定的ではないが、２５　ｃｍだけ校正器を伸延
し、次いて注入処理中又は排出処理中に液体のレベルが
校正器の長さと交差するときに校正器と測定セグメント
の指示とのダイナミックな比較により、波の条件を適合
させている。次に、異なる量のデータを処理して測定セ
グメントの補正パラメータを得る。就役の時点において
、また次のタンク点検時点でもタンクの底を標準とした
実際の校正器の位置を光学的に確認して既知の標準を得
ることができる。校正値の軸方向の寸法は、予想される
流体の振動振幅、液体レベルの変化速度、データのサン
プリング速度及び所要精度に従って設置前に決定される
。校正器の長さは既知の値である。

さて、第１図を参照するに、流体を収容した複数のタン
ク内における流体のレベル測定に用いられ、動作可能な
多数ユニットの流体レベル・センサ装置１０のブロック
図が示されている。それぞれのタンクには流体レベル・
センサ・モジュール１１が備えられている。流体レベル
・センサ・モジュール１１と動作及び機能が実質的に同
一のセンサ・モジュール１５．１６．及び１７のブロッ
クも付加的に示されている。流体レベル・センサ・モジ
ュール１１は後述する第２図に詳細に示されている。し
かし、第１図のブロック図の目的から、流体レベル・セ
ンサ・モジュール１１は簡略化され、それぞれ複数の信
号線を表わす入力線１２）出力線１３及び１４を示して
いる。

複数の電子装置２０．２２．２４及び２６（詳細を第３
図に示す。）は、流体レベル・センサ・モジュール１１
，１５，１６、及び１７とスイッチング回路網３０との
間に配置されている。これらの電子装置２０．２２．２
４及び２６は各流体レベル・センサ・モジュール１１．
１５．１６゜１７及びスイッチング回路網３ｏに関連さ
れ、スイッチング回路網３０は例えばディジタル・コン
ピュータ４０の予め設定可能な命令セットに従って電気
的な相互接続をする。前記電子装置２０゜２２．２４及
び２６はそれぞれ少なくとも２つの出力線（ここでは参
照番号２３及び２４により示す）を有する。他の電子装
置の等価回路もあるが、これらは実質的に同一であるの
で、ここでは説明しない。

既知のディジタル・コンピュータ４０には、データ入力
、入出力装置４２と、ランダム・アクセス・メモリ（Ｒ
ＡＭ）及びここではコンピュータ技術において知られて
いるハード又はソフト・ディスク駆動メモリ装置を含む
記憶装置４４と、これもコンピュータ技術において良く
知られている表示出力装置４６とを含む複数の周辺装置
が関連されている。複数の制御及び／又は通信線はディ
ジタル・コンピュータ４０を関連するその周辺駅＠４２
，４４．４６及びスイッチング回路網３０によりインタ
フェース接続している。これらの通信線は必要に応じて
単線又は多数のチャネル・ケーブルであってもよく、こ
れらの線の正確な本数及び種類は特定の流体レベル・セ
ンサ装置１０に基づいて決定され、その選択は通常の設
計者の経験の範囲内のものである。スイッチング回路網
３Ｏを制御するために、線３２により表わされる複数の
校正器チャネル信号線（通常、校正器当り１本）、複数
の測定チャネル信号線（通常、測定セグメント当り１本
）３４、及び複数のスイッチング回路網制御線３６が備
えられている。データ・エントリ入力及び制御線４１．
４３はそれぞれデータ・エントリル入出力コンピュータ
機能を表わし、データ記憶入力及び出力線４５．４７は
それぞれデータ記憶入力、出力及び制′ｍ機能を表わし
、表示リターン及び出力線４８．４９は各コンピュータ
制御された表示機能を表わす。更に、専用の表示装置も
備えられられている。

第２図には、流体レベル・センサ・モジュール１１、即
ち底部セグメント１１４、中間セグメント１１８、及び
上部セグメント１１６を含むスタックが表示されている
。これらは、例えば米国特許第３．７９７．３１”１号
に説明されている同軸静電容量流体センサでもよい。同
軸校正器１３８は底部セグメント１１４及び少なくとも
１つの上部セグメント１１６を備えている。複数のセグ
メント接続点１３４は隣接関係にある従属的なセグメン
トを接続するものとして示されている。入力線１２はこ
れらのセグメントを駆動する交流電源の電圧を搬送する
ものであり、複数の出力線１４（１４ａ〜１４ｄ）は検
知、即ち測定出力を次の処理を行なう電子装置２ｏへ導
くために用いられる。各セグメントはそれ自身の出力信
号線を備えており、その各出力信号線は通常、個々に密
閉された同軸ケーブルである。同じような複数のケーブ
ル、即ち線１３（１３ａ）は校正型信号を電子装置２０
に導くものである。

第３図は第１図の各電子装置２０，２２．２４及び２６
に接続されるエレメントを形成しており、明確にするた
めにこれらを独立した装置として示している。逆に、電
子装置２０．２２．２４及び２６は１個の電子パッケー
ジ上の、又はこの内の独立した複数回路のこともある。

ここに示すこのような電子装置２０．２２．２４及び２
６は１以上の独立した校正器チャネル、独立した複数の
測定チャネル、及び信号源を備えている。必要ならば、
いくつかの予備を備えることができる。第３図において
、出力線１３、交流電圧増幅器７０、交直（ＡＣ／ＤＣ
）変換器７２）出力線２３により電子装置２０の校正器
チャネルを表わす。出力線１４、交流電圧増幅器７４、
ＡＣ／ＤＣ変換器７６及び出力線２５により測定チャネ
ルを表わす。

交流電圧増幅器７４及びＡＣ／ＤＣ変換器７２゜７６は
電子技術分野において周知である。電＋１ｉｉｉ６０は
安全な低圧の交流駆動電力を供給することができ、入力
線１２を介して流体レベル・センサ・モジュール１１に
この駆動電力を供給している。

電源６０は必要に応じて固定又は可変出力電圧レベルを
供給するように設計されていればよい。このような電源
は米国特許第３．７９７，３１１号に説明されており、
電子技術分野において周知の設計のものである。

直流レベルのアナログ・デ１ジタル（Ａ／Ｄ＞変換器の
機能は、直流信号レベルをコンピュータにより処理可能
なディジタル信号に変換するために必要である。これら
のアナログ・ディジタル変換器を、必要に応じて電子装
置（チャネル当り１台）、又はスイッチング装置（少な
くとも１つ必要とする）に関連させることができる。

第４図を参照するに、タンク１１１の内部に配置され、
レベルを測定すべき流体く図示なし）に浸入される流体
レベル・センサ・モジュール１１の拡大図が示されてい
る。本発明の説明目的から、タンク１１１は陸上タンク
集合所において個々に識別可能な多数のタンクのうちの
１基、接続された一連の流体輸送手段（車両、内部のは
しけ〉におけるものの１つ、又は海洋タンカーにおける
多数のタンクのうちの１基とすることができる。

各センサば支持ブラケツ１〜１１２によりタンク１１１
内に取り付（Ｊた状態で示されており、支持ブラケット
１１２は流体レベル・センサ・モジュール１１と取り（
−１り板１１３との間に接続され、取り付（プ板１１３
はタンクの頂部又は底ににり支持されている。各センサ
と、これらのセンサを支持する構造との間にお（プる相
対的な動きを適合させるように、センサを取り付けるこ
とは特に重要なことである。この動きに適合する更に簡
単、かつ効果的な支持ブラケット１１２は、米国特許第
３．７９７．３１１号に説明されている。流体レベル・
センサ・モジュール１１は独立した複数のセンサ・セグ
メントから形成されており、ここでは上部セグメント１
１６、底部セグメント１１４、及び中間セグメント１１
８のような複数の中間セグメントにより表わされている
。上部セグメント１１６及び底部セグメント１１４は実
質的に同一であり、それぞれセグメントの寸法よりかな
り短い軸寸法を有する同軸校正器１３８と関連させてい
る。通常の利用においては、同軸校正器１３８の部分の
みが各上部セグメント１１６及び底部セグメント１１４
と関連させる必要がある。しかし、タンクが頻繁に部分
的に満たされ、又は部分的に空にされるのみの場合は、
他のセグメントについての付加的な校正器を必要とする
こともある。

上部セグメンｈ　１１６及び底部セグメント１１４は、
流体レベル・センサ・モジュール１１と同一の拡がりを
有する流体レベル（図示なし）範囲　４Ａ　− の最上部及び最下部において流体のレベルを検知する。

中央セグメント１１８は、前記最上部及び最下部の中間
範囲なｇる流体のレベルを検知する。

流体レベル・センサ・モジュール１１は７ランジ１２０
上に取り付けられており、フランジ１２０は通常、タン
ク１１１の床に取り付けられ、流体のレベルの正確な標
準点である。流体レベル・センサ・モジュール１１が海
洋タンカーの低温流体タンクであるときは、このタンク
が比較薄い外殻のことがたまにあり、かつこの外殻をタ
ンカーそれ自体の下張り床（図示なし）上で支持し、流
体レベル・センサ・モジュール１１の型組を最終的にそ
の下部構造により支持していることがある。

標準センサ１２６は、外部電極１２８及び第５図の外部
電極１４０である内部電極を有し、同軸、かつシリンダ
状の静電容量の形式を必要とするときは、設（プてられ
てもよい。交流電力は、複数のケーブル１３２を介して
標準センサ１２６、底部セグメント１１４、上部セグメ
ント１１６、中間セグメント１１８、及び同軸校正器１
３８と授受される。ケーブル１３２のコネクタ１５６は
、内部のケーブル・アタッチメン１〜部を保護するため
に、小さなコンパートメント１９６を用いたものでもよ
い。

支持ブラケット１１２は当該分野において周知のもので
あり、流体レベル・センサ・モジュール１１回りの一対
の半シリンダ状部分及び１以上の板に関連させて、支持
ブラケット１１２を取り付け板１１３に容易に取り付け
られている。リング部分は、２つの半リング部分により
形成されているので、取り伺は板１１３から流体レベル
・センサ・モジュール１１を電気的に絶縁させている。

これは支持ブラケット１１２に対してセンサーの軸方向
の動きも許容するので、センサの収縮及び膨張に適応さ
せることができる。このようなリングは、シリモノ充填
ポリテトラフルオエチレン材から製造され、例えばデュ
ボンネ４−から「ルーロン］という商品名により販売さ
れていることが知られている。センサ・セグメントはフ
ランジ及びポルトを含む適当な手段により互いに接続さ
れる。外部電極１２８は互いに隣接して液漏防止の密閉
式、かつ電気的に連続した電極を形式し、これに対して
内部電極は互いに電気的に個別的な独立したセンサ電極
を形成している。

前述の流体レベル・センサ・モジュール１１及び中間セ
グメン１〜１１８は、上部セグメン１〜１１６、底部セ
グメント１１４、以下で説明する同軸校正器１３８及び
標準センサ１２６を含む付加的なセグメントを除き、米
国特許第３，７９７，３１１号のものど木質的に同一で
ある。以上の説明は本発明がうまく機能する装置の詳細
な説明であったが、流体レベル・センサ・モジュール１
１、底部セグメント１１４、上部セグメンｌ−１１６、
中間セグメンｈ　１１８、支持ブラケット１１２及び取
り付け根１１３は、例示のみを目的として備えたもので
あって、本発明の範囲を限定するものではなく、設計の
選択的な修飾又は変形に帰する機能的な等刷物を特許請
求の範囲に含むものである。

ここで第４図及び第５図を参照するに、流体レベル・セ
ンサ・モジュール１１の同軸校正器１３８及び底部セグ
メント１１４の複数部分が示されている。これらの中間
セグメントは通常、流体により交互に完全に覆われるか
、又は完全に露出するので、上部セグメント１１６及び
底部セグメント１１４を除き、全てのセグメントは空状
態及び満杯状態のときに補正される。残った上部セグメ
ント１１６及び底部セグメント１１４は本発明による同
軸校正器１３８により校正される。

上位の同軸校正器１３８は生起する最高レベルより下に
位置しな（プればならず、最下位の同軸校正器１３８は
生起する最低レベルより上に位置しなければならない。

同軸校正器１３８は典型的にほぼ上部セグメント１１６
と底部セグメント１１４との中間に配回される。

第５図に同軸校正器１３８の詳細を示す。同軸校正器１
３８それ自体は、底部セグメント１１４の外部電極１４
０の外面及び校正型信号電極１４２の内面から形成され
た同軸静電容量レベル・ゲ一ジである。同軸校正器１３
８の主要な第３の部品はシリンダ状の接地電極１４４，
１４６．及び１４８の同軸組合せからなる。接地電極１
４４゜１４６は（典型的には１２０度の放射状位置に配
置された）導電性の少なくとも１つく典型的には３つ）
のスペーサ１５０により硬く、かつ電気的に結合されて
いる。接地電極１４４，１４６は縫い付けたファスナー
、リベット、溶接又はこれらと等価の方法により結合さ
れ、これは関連する技術に習熟する者にとって設計上の
選択の問題である。接地電極１４４及び１４８も前述の
ものと同じように硬く、かつ電気的に結合されている。

逆に、〈低温流体を充填中のように）大きな温度勾配が
発生する場合は、複数の金属接触スペーサ１５２を備え
ててもよい。金属接触スペーサ１５２は、（ａ）接地電
極１４４と接地電極１４８との間が電気的に低インピー
ダンスであること、（ｂ）接地電極１４４と接地電極１
４２との間が均一な間隔であること、（ロ）通過する流
体が自由に流れること、（ロ）接地電極１４８と機械的
に摺動する接点であることの４機能を実行しなければな
らない。スペーサ１５０は固定した機械的かつ電気的な
接点機能を除く、以上の３機能を実行しな（プればなら
ない。

装置としては、抵抗接触が得られるにしろ、接地電極１
４４〜１４８までの電気的なインピーダンスが接地電極
１４８からセグメント外部の外部電極１４０までの電気
的なインピーダンスより倍率にして約５倍小さいにしろ
、正しく機能することが重要である。

接地電極１４４と接地電極１４８との間の電極インピー
ダンスが大きいと校正型測定に誤差を導入する恐れがあ
る。

接地接地電極１４６と接地電極１４８との間の校正型信
号電極１４２を支持し、かつ保持するために、２つのく
例えば上部及び下部）絶縁スペーサ１５３及び１５４が
備えられている。絶縁スペーサ１５３及び１５４部分は
、校正型信号電極１４２と接地電極１４６，１４８との
間にあり、以下で更に明確に説明するように、軸方向（
即ち長軸に沿う寸法）が非常に短い。これに適当な絶縁
＝　５０− 物には、充填式ポリテトラフルオロエチレン及び「ルー
ロン」　（このような充填式絶縁物に対するデュポン社
の商品名）が含まれる。

底部セグメント１１４の外部電極１４０は同軸校正器１
３８及び底部セグメント１１４の電気的な駆動電極であ
る。校正型信号は交流であり、較正器信号電極１４２か
らコネクタ１５６及びケーブル（図示なし）を介して小
さな値の終端インピーダンス（図示なし）へ導かれ、こ
の終端インピーダンスにより校正型信号電極１４２上に
発生する電位の大きさは外部電極１４０の電位と比較し
て無視できるものとなる。外部電極１４０と接地電極１
４４との間の電界の大ぎさは、外部電極１４ｏと接地電
極１４８との間、及び外部電極１４０と接地電極１４６
との間の電位の大きさと実質的に同一であることが望ま
しい。注意すべきことは、校正器の内部電極の頂部エレ
メント及び底部エレメントの接地電位への電気的な接続
がケーブル・シールドにより達成され、これらの頂部エ
レメント及び底部エレメントにより信号電極の付加的な
シールド効果が得られることである。

第５図に示す構造は一定の重要な効果をもたらすもので
あり、較正器信号電極１４２の終端で明確に定められた
同軸校正器１３８の物理的な境界を有し、その位置は絶
縁スペーサ１５３及び１５４上に示す１以上の斜線１８
８及び１９２により容易に識別可能である。斜線１９２
は同軸校正器１３８のゼロ線を測定するレベルに対応す
る。通常、電極及び絶縁は、校正器にお（プる電界の大
きさを較正器信号電極１４２と隣接する接地電極１４６
．１４８との間のインタフェースの所、及びその上下に
おいて均一にさせるように選択され、かつ配置される。

この電界は、インタフェースの一端では接地電極１４６
により終端し、他方では実質的に接地電位にある較正器
信号電極１４２により終端している。更に第５図の構造
の重要な特徴は外部電極１４０と接地Ｎ極１４６又は１
４８のいずれかとの間の流体の存在に対応する信号電流
の増加が無視することができることであり、また外部電
極１４０と較正器信号電極１４２との間の流体の単位高
さ当りの信号電流は較正器信号電極１４２の高さを通し
て一定である。この結果、校正器における流体のレベル
に対して正確に線形となる。

第５図を引き続ぎ参照するに、主として較正器信号電極
１４２）接地電極１４４．１４６，１４８、絶縁スペー
サ１５３．１５４及び１５８からなる構造は、一端がセ
グメントの外部電極１４０に対して硬く取り付けられ、
かつこれから絶縁スペーサ１５８，１６０により絶縁さ
れている。この構造を硬く取り付けることにより、信号
電極１４２の底部がセグメン１〜取り付けフランジ１２
０上の測定可能な寸法ｈｒの所に確実に配置される。

ｈｒの物理的な測定及び校正型測定レベルＨは各覗き穴
１９０，１９４により利用される。改装中に必要ならば
、この寸法を可視的に確認又は再設定することができる
。

同軸校正器１３８に対する流体のアクセスは底部セグメ
ン１〜１１４の内部から流通孔１７０，１７２及び通気
孔１７８．１８０によっている。注意ずべきことは、ポ
テンシャル・アクセスの全経路が底部セグメント１１４
の外部と内部との間における静水頭の差圧から遮断され
ていることである。重要なことは、流通孔’１７０，１
７２）通気孔１７８及び１８０を充分に大きく、かつ漏
洩路を充分に小さくすることにより、底部セグメント１
１４及び同軸校正器１３８内のレベルを同一にさせるこ
とである。

第４図及び第５図に示すような校正器の同軸構造を用い
た結果としての電極の経済性、及び外部電極１４０によ
り得られる容易かつ適切な電極駆動は、この構造の付加
的な効果である。重要なことは、流体の誘電定数に従い
、数ボルトの交流電位で（コンピュータの制御に基づく
）スイッチング回路網を介してセグメントの外部電極１
４０を電気的に駆動することである。底部セグメント１
１４及び同軸校正器１３８の両者に同一の駆動方法を採
用することにｊ−り、チャネルはこれらの信号駆動、周
波数、及び誘電体定数に対して同一の従属性を確保する
。更に、底部セグメント１１４と同軸校正器１３８との
間の流体交換に対する制約を最小とすることにより、ま
た流体の流速が大ぎくなるとぎ、又はタンク１１１内で
流体のスロッシングが発生するときは校正器の断面を小
さくすることにより、更に効果が得られる。

文字ＩＩ　Ａ　ＩＩ及びＩＩ　Ｂ　ＩＩは電極の付勢限
界を表わすものであり、以下で校正器の長さの選択につ
いての説明と関連させて説明する。

第６図には、同軸校正器１３８及びセンサ・セグメント
の部分断面図が示されている。センサ・セグメントの外
部電極１４０１校正器信号電極１４２）接地電極１４４
、コネクタ１５６、絶縁スペーサ１５８及び防護密閉容
器１９６は先に説明したにうな機能を満足させる。ここ
で、金属接触スペーサ１５２のような３つの電極スペー
サは同軸校正器１３８の外部ニレメン１〜である接地電
極１４４とその内部エレメントである接地電極１４８と
の間に均一に配置されている。

［校正器の長さコ 特定した応用では、校正器の特定の軸寸法を最適化する
ことかできる。即ち、校正器の長さは想定する流体の振
動振幅、液体レベルの変化速度、データのサンプリング
速度及び所望の精度に従って選択することが可能である
。

例えば、流体が速度Ａ　ｓ　／分で測定セグメント内を
上昇し、同時にその流体がＢサイクル／分の周波数で振
幅が振動している場合を考える。正確な比較をするため
には、少なくともその３サイクル、好ましくは約５サイ
クルについてサンプリングをし、かつ各サイクルにおい
て少なくとも３回、好ましくは約５回サンプリングをす
ることが望ましい。これを実行するためには、校正器が
少なくとも３　Ｘ　Ａ　／　Ｂ　ｍｍの最小長、好まし
くは５×Ａ／ＢＭであることを意味する。例示目的のみ
であって限定することを意図するものではないが、レベ
ルが２０ｍ、、荷の転送周期が約８時間のタンクの場合
、Ａの公称値は４１．７／分どなる。１／４の振動期間
（この例の場合〉を設定すると、Ｂは４に等しくなり、
所望する校正器の長さく即ち、校正器の長さ）は少なく
とも ３Ｘ４１．７ＸＯ，２５＝３１．３ｍ、好ましくは５ｘ
４１．７ｘ０．２５＝５２．２繭となる。

またこの実施例にお１プるサンプリング速度は５×Ｂ／
分又は２０／分が好ましい。第１サイクルの液体レベル
の振動により底部の又は頂部の校正型信号電極より下の
流体が転送される状態を防止するために、電極付勢レベ
ル（第５図の参照符号“Ａ　”及び’Ｂ”）を当該装置
のコンピュータに予め設定したり、記憶しておくことに
より、コンピュータの初期化及び終結処理を決定する際
に゛　　　用いることができる。校正器の長さは５ＸＡ
／Ｂｍｍよりいくらか長いのが好ましい。

他の実施利用により校正器を離散的な、即ち「点」のセ
ンサとして意図しているとぎは、軸寸法は非常に小さい
ことが好ましい。離散的なセンサが短時間の遷移を検出
するためには、非常に速いデータ・サンプリング速度、
又は遷移の時間を推定する補間機構が必要である。従っ
て、先の実施例、即ち４ザイクル／分の周波数で１０ｍ
振幅の高さ変動のために、１＃の高さ検知能力及び４２
ｍｒｎＺ分を超える液体レベルの変化速度を有する離散
的なセンサの場合は、許容し得る最低のサンプリング速
度は、補助用の校正器校正における２０／分のものより
も２９３サンプル／分の方が好ましいことになる。念頭
に置かなければならないのは、このにうな離散的なセン
サが誤差を導入することなく液体のレベルの振動に対応
するように、かつ生起し得るセンサの多数の付勢に備え
るように配置されなければならないことである。

［校正器の精度］ 校正器チャネルはここで説明したような測定セグメント
・チャネルより正確である。レベル・ゲージ、即ちゼロ
及びスパンの誤差は、いずれもゲージの高さスパンが小
さくなる程、小さくなるのが典型的なものである。また
校正器のスパンは測定セグメントのスパンに対して数パ
ーセント、例えば５ｍに対して２５ｃｍに過ぎない。更
に、校正器それ自体は本発明の技術により、即ち液体の
レベルが校正器の上下にあるときは、リアルタイムでそ
のゼロ値及びフル値を検知することにより、校正される
。

従って、静電容量レベル・ゲージにお（プる誤差、校正
器か、又は測定セグメンｌ−かを考えることにする。こ
の測定は、本質的に詳細な説明の最後に添付する第１表
（ａ）に示す（１）式により表わされる。

誤差は第１表（２）の（１）式にｄ）ける分子のいくつ
か項の予測値から少し偏差した結果となる。これは、第
１表（ｂ）〜（ｅ）に示す（２）〜（５）式にＪ二り説
明されるレベル誤差の原因となる。例えば、温度及び経
年変化を原因どしたセグメンＩ〜空の静電容量におりる
変化を第１表０に示す。他の例として、第１表（ｃ）に
蒸気の密度及び成分の予測値にお【プる誤差を示す。更
に、他の例として第１表（ｃ）に平衡回路網における誤
差の差を示す。また他の例として第１表（ｅ）にチャネ
ル・ゲインにｄ３りる誤差を示す。従って、ｒＯＪ及び
「目盛」倍率におりるこれらの誤差は全てセグメン１へ
のレベル１」に比例している。

液体のレベル・ゲージを自動的に校正するオン・ライン
・システムにおいて校正器を用いるときは、以下で説明
する補正モデル及び補正パラメー夕を理解することが必
要である。

［補正モデル］ 液体のレベルについて更に正確な値を得るために、数学
的なモデルを用い、測定データに対する補正を行なう。

例えば、測定データが液体のレベルの線形な関数となっ
ている装置の場合、モデル（第２表（ω）には各セグメ
ントに対して固有な２つの補正パラメータが含まれてお
り、補正データを基本的な標準データに対して系統的に
適合さけるように選択された値を有する。この標準デー
タは、校正器から、流体が空のときは各セグメントから
、流体が完全に一杯のときは各セグメン１〜から得たも
のである。これらは測定可能な物理的な長さである。

２つの補正パラメータは流体のレベルから独立して適用
されるべき「Ｏ」補正、及び液体のレベルに比例して適
用されるべき「目盛」補正である。

補正パラメータの値は検知したデータにより決定され、
自動補正のときに記憶される。添付する第２表（ｂ）〜
（ロ）も参照のこと。補正モデルは第２表■に示しであ
る。この補正モデルはコンピュータにより測定データに
自動的に適用される。

頂部セグメント（又は校正器に備えられている上部セグ
メント）の場合は、ゼロ補正パラメータＺ＝Ｅｏである
。ただし、Ｅｏは流体のレベルがセグメントより低いと
きは、測定セグメント・チャネルの検知値である。目盛
補正パラメータＫｓはセグメント・チャネルの測定を対
応する校正器チャネル測定と比較することにより計算さ
れる。

これは、校正器の長さに亙る多数の測定、又はコンピュ
ータ・プログラムにより付勢された校正器の長さに亙る
多数の測定を平均した結果である。

第２表（ｃ）を参照のこと。

校正器に備えられていない中間セグメンｉ〜の場合は、
ゼロ補正パラメータＺ＝Ｅｏである。目盛補正パラメー
タは、第２表（ロ）に示すように、流体が完全に一杯と
なっているときは一回の測定結果である。校正器に備え
られている最低のセグメント（又は下位のセグメント）
の場合、ゼロ補正パラメータは第２表（ｅ）に示すよう
に校正器測定の比較結果である。目盛補正パラメータは
、第２表（ｆ）に示すように、流体が完全に一杯となっ
ているときは一回の測定結果である。補正パラメータの
観点から、校正器それ自体は中間セグメントと同じもの
である。その補正パラメータは２つの測定から決定され
る。その１つは流体が校正器より下低いときの測定であ
り、他は流体のレベルが校正器より高いとき測定である
。

校正器ゼロ補正パラメータはＺ＝Ｅｏである。

校正型目盛補正パラメータは Ｋｓ＝Ｈ／　（Ｌｍｆ−Ｅ□　）である。

校正器チャネルにおける校正補正測定を第２表Ｇ）に示
す。

第７図は、セグメント及び校正器の種々の組合わせを関
連する可能流体のレベル（ＬＬ）と対応させて示す。頂
部セグメント及び校正器の場合、流体のレベルは校正器
の所（「目盛」補正パラメータ）に、又はセグメン１〜
より下（「ゼロ」補正パラメータ）にある。中間セグメ
ントの場合、流体のレベルは校正器より上（「目盛」補
正パラン−タ）に、又は４２グメントより下（「ゼロ」
補正パラメータ）にある。底部セグメントの場合、流体
のレベルはセグメントより上（「目盛」補正パラメータ
）に、又は校正器の所（「ゼロ」補正パラメータ）にあ
る。校正器の場合、レベルは「目盛」補正パラメータの
校正器より上、かつ「ゼロ」補正パラメータの校正器よ
り下にある。いずれの場合も流体のレベルは上昇、下降
又は安定している。

本発明は、自動的に、しかも費用を掛（プることなく、
装置調整の精度を改善する手段を提供するものである。

自動的な精密調整の処理は部分的にオン・ライン自動校
正の処理と平行しており、次の処理の項に説明されてい
る。

［処理］ 、オン・ライン自動校正の場合、以下の処理を開始する
ために、複数のコンピュータ制御命令が備えられている
。即ち、 （ａ）　　流体のレベルが低いときは、流体のレベルよ
り上のセグメント、典型的には底部セグメントを除く、
全セグメントを有する全セグメント・チャネルの空補正
値を獲１％　（即ち「確保」）シ、更新すること。

（ｂ）　流体のレベルが高いときは、流体のレベルより
低いセグメント、典型的には底部セグメントを除く、全
セグメン１〜を有する全セグメント・チャネルの空補正
値を獲得して更新すること。

（ｃ）積み込みのときは積み込み前の全ての空補正値を
獲得して更新し、底部セグメンｉ〜が満たされているの
ときは「ｎ」校正型補正値対を獲得し、頂部セグメント
を満たしているのときは、ｒｎＪ校正校正正補正値を獲
得して全てのフル補正値を獲得して更新すること。

（ｂ）　積み下しのときは積み下しの前の浸入したセグ
メントを有するチャネルの全ての完全補正値を更新し、
頂部セグメント及び底部セグメントが露出しているとき
はｒｎＪ補正器補正値の対を獲得し、積み下し後に全て
の空の補正値を更新すること。

（ｅ）　　全ての場合において、全チャネルの補正モデ
ルの対応するパラメータを更新し、これによって保管転
送校正及び記録に登録される全ての値を補正すること。

タンクが空の場合に自動的な精密調整をするのときは、
次の命令も付加的される。

（２）　校正器チャネルを含む全てのチャネルの空補正
値を獲得して更新すること。

（ｂ）　頂部及び底部セグメント・チャネルを含む全て
のチャネルの完全な補正値を獲得して補正し、適当なチ
ャネル又はチャネル対平衡回路網を個々に切り離すこと
。

（ｃ）　補正パラメータを更新し、補正モデルを用いて
指示された全ての値を補正すること。

第１表は以上の説明において引用した式を総合した表で
あり、第２表はあらゆるレベル配置及びあらゆる種類の
セグメントに対する補正パラメータを計算するときに用
いる補正モデル及び式を示す表である。

＝　６５− 第１表 ■ ただし、 ［は指示されたレベルの高さ、 ｈはレベルの高さ、 Ｈはセグメントの高さ、 Ｋは公称調整によるチャネル目盛係数：Ｃ（ｅｌ−ｅｇ
） Ｃｏは空セグメントの静電容量、 ｅｌは流体の誘電体定数、 ｅ、は蒸気の誘電体定数、 Ｂは公称調整Ｂ−Ｃｏｅｇによる電気的な平衡静電容量
の実効値、 ＲはＣｒを液体下の標準レグメントとしたときに、［Ｃ
ｒｅ１］形式の校正器及びセグメント・チャネルに共通
の標準チャネル値である。

ｄＣＲＨ ｏ ｅ　１ｄ　Ｃｏ　　　　　　　（２） ｄ　Ｌ　＝　Ｈｘ　　−ｘ　　− ｅｌ−ｅｇ　　Ｃ０ ｈにおける最大値−目 （ｃ） ｄｅ　　　　ＲＨ ｅ　ｉ　　　ｅ　ｇｅ　ｇ ｈにおける最大値−〇 （ｃ） ｄＬ　　　　　Ｋ ｄＢ　　　　　Ｒ ｄＫ　　　’　　　　　Ｒ（５） べ ｈにおける最大値−Ｈ 第２表 （Ｑ ｈ＝（Ｌ　　−Ｚ）ＸＫ’　　　　　　　　　（６１ｓ ただし、 １ｍは流体のレベルの非補正測定値、 ｈはＬｍに対応する補正流体のレベル、Ｚはゼロ補正パ
ラメータ、 ＫＳは目盛補正パラメータ。

（ｂ） ゼロ補正パラメータＺ　＝　Ｅ　ｏ（７＋ただしＥｏは
流体のレベルがセグメン１〜より低いときに、測定セグ
メント・チャネル出力の検出値である。

ただし、 Ｎは平均化した校正値の数、 ｎは個々の測定の識別、 ｈｏは１ｍに対応する校正器チャネルにおける流体のレ
ベ測定値である。

（ｃ） ただし、 Ｈはセグメントの高さ、 ｆは流体のレベルがフルであることを表わすサフィック
スである。

（ｅ） ｈ　　　＝ｈ　　　＋（Ｌ　　　−Ｚ）ＸＫ　　　　　
’　　　　（１２）ｃｒ　　　　　　　　ｍ　　　　　
　　　　　　　　ｓただし、 ｈ、はセグメントを取り付けているフランジより上の校
正器ゼロの高さである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による動作可能な多重ユニット流体レベ
ル・センサ装置のブロック図、第２図はセンサ・モジュ
ール及びそのエレメントを概要的に示す簡単なブロック
図、 第３図は多重ユニットｄｔ体レベル・センサ装置の一部
を形成する電子装置の簡単なブロック図、第４図は第２
図のセンサ・モジュールの更に詳細な他の外観図、 第５図は本発明の第１の実施例による一体同軸校正器を
有する静電容量セグメントの部分断面図、第６図は第５
図の線６〜６において切断した平面図、 第７図は全てのセグメント形式における補正値を獲得す
るレベル構造を示す図である。 ２０．２２．２４．２６・・・電子装置、３０・・・ス
イッチング回路網、４０・・・ディジタル・コンピュー
タ、６０・・・電源、７０．７４・・・交流電圧増幅器
、７２．７６・・・ＡＣ／ＤＣ変換器、１１２・・・支
持ブラケット、１１３・・・取り付け板、１１４・・・
底部セグメント、１１６・・・上部セグメント、１１８
・・・中間セグメント、１２０・・・フランジ、１２６
・・・基準センサ、１２８・・・外部電極、１３８・・
・同軸校正器、１４０・・・外部電極、１４２，１４６
，１４８・・・接地電極、１５０・・・スペーサ、１５
２・・・金属接触スペーサ、１５３．１５４・・・絶縁
スペーサ、１７０゜１７２・・・流通孔、１７８．１８
０・・・通気孔。

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電容量流体レベル・センサと高さを測定する流
   体とを組合わせた静電容量流体センサの校正器において
   、
2. （２）既知の軸長を有する第１の電極と、 （ｂ）既知の軸長を有し、前記第１の電極から離れて配
   置される第２の電極と、 （ｃ）前記静電容量流体レベル・センサと既知の固定的
   な関係により前記電極を支持する支持手段とを備えると
   共に、 前記静電容量流体レベル・センサは前記静電容量流体レ
   ベル・センサと前記第１の電極との間に交流電圧を印加
   する手段を備えていることを特徴とする静電容量液体セ
   ンサの校正器。 （２）特許請求の範囲第１項記載の静電容量流体センサ
   の校正器において、前記第１の電極及び前記第２の電極
   は円筒状かつ同軸状をなすと共に、それぞれ円形をなす
   頂部及び底部にそれぞれ流体を交換する流通路を含む円
   形領域を形成していることを特徴とする静電容量流体セ
   ンサの校正器。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載静電容量流体センサの
   校正器において、前記静電容量流体レベル・センサは内
   部電極及び外部電極を備え、前記内部電極及び外部電極
   は互いに同軸であることを特徴とする静電容量流体セン
   サの校正器。
4. （４）流体を保持するようにしたタンク密閉容器に用い
   られる静電容量液体センサの校正器において、 （ａ）校正器部を含む下部同軸静電容量流体レベル・セ
   ンサ・セグメントと、 （ｂ）前記タンク密閉容器の底部に前記下部同軸静電容
   量流体レベル、センサ・セグメントを取り付ける取り付
   け手段と、 （ｃ）前記下部同軸静電容量流体レベル・センサ・セグ
   メントから軸方向に離れて配置された少なくとも１つの
   上部同軸静電容量流体レベル・センサ・セグメントと を備えていることを特徴とする静電容量液体センサの校
   正器。
5. （５）特許請求の範囲第４項記載の静電容量液体センサ
   の校正器において、少なくとも１つの前記上部同軸静電
   容量流体レベル・センサ・セグメントは校正器部を備え
   ていることを特徴とする静電容量液体センサの校正器。
6. （６）特許請求の範囲第４項記載の静電容量液体センサ
   の校正器において、更に少なくとも１つの中間同軸静電
   容量流体レベル・センサ・セグメントを備え、前記中間
   同軸静電容量流体レベル・センサ・セグメントは前記下
   部同軸静電容量流体レベル・センサ・セグメントと前記
   上部同軸静電容量流体レベル・センサ・セグメントとの
   間において同軸であることを特徴とする静電容量液体セ
   ンサの校正器。
7. （７）特許請求の範囲第４項記載の静電容量液体センサ
   の校正器において、更に前記各同軸静電容量流体レベル
   ・センサ・セグメントの長軸に沿つて軸方向に配置され
   ると共に、前記校正器の円形領域を前記各センサ・セグ
   メントの円形領域に接続する上部及び底部放射状静電容
   量流体流通路を備えていることを特徴とする静電容量液
   体センサの校正器。
8. （８）流体を貯えている複数のタンク内の流体のレベル
   を測定する際に用い、多重ユニットをなす静電容量液体
   センサの校正器において、 （ａ）（ｉ）１つの底部センサ・セグメント及び少なく
   とも１つの上部センサ・セグメント、 （ｉｉ）流体を貯えているタンク内に前記流体レベル・
   センサ・モジュールの一端を固定的に取り付ける手段、
   並びに （ｉｉｉ）少なくとも１つの流体センサ校正器をそれぞ
   れ有すると共に、 各センサ・セグメントが各校正チャネル・ケーブルを有
   し、各校正器が関連する校正チャネル・ケーブルを有し
   、かつ各センサ・モジュールが少なくとも１つのセンサ
   駆動ケーブルを有する複数の流体センサ校正器と、 （ｂ）各センサ・モジュールに交流駆動電圧を印加する
   複数の電源手段、及び各センサ・セグメント内の流体の
   比率に関連した信号レベルを発生し、かつ前記流体レベ
   ル・センサ・モジュールに含まれている各校正器内の流
   体の比率に関連する信号レベル・センサを発生する複数
   の信号処理チャネル手段と、 （ｃ）前記センサ・セグメント及び校正器チャネルに選
   択的に接続をするスイッチング回路網手段と、 （ｄ）入出力手段、データ記憶手段、表示手段、算術及
   び論理手段、及び中央制御装置手段を含み、全てプログ
   ラム制御に基づいて協動し得るコンピュータ手段とを有
   し、 前記電源手段は電圧を入力ケーブルを介して前記流体レ
   ベル・センサ・モジュール及び前記校正器に印加し、前
   記処理手段は各測定チャネル及び各校正器チャネルの出
   力ケーブルを介して検知した前記流体レベルに関連する
   信号を受信し、前記信号を前記コンピュータにより処理
   して記憶し、校正された出力表示と、特定のセンサ・チ
   ャネル及びタンク流体レベル・センサに関連した校正セ
   グメント及び総合測定を得ることを特徴とする静電容量
   液体センサの校正器。
9. （９）特許請求の範囲第８項記載の静電容量液体センサ
   の校正器において、各センサ・モジュールは更に前記底
   部センサ・セグメントと前記頂部センサ・セグメントと
   の間に少なくとも１つの中間流体レベル・センサ・セグ
   メントを備えていることを特徴とする静電容量液体セン
   サの校正器。
10. （１０）特許請求の範囲第８項記載の静電容量液体セン
    サの校正器において、各流体レベル・センサ・モジュー
    ルは少なくとも２つの校正器を備え、前記校正器の一方
    は前記底部センサ・セグメントの長軸に沿つて同軸に配
    置され、前記校正器の他方は頂部センサ・セグメントの
    長軸に沿つて配置されていることを特徴とする静電容量
    液体センサの校正器。
11. （１１）特許請求の範囲第８項記載の静電容量液体セン
    サのの校正器において、各チャネルに関連される前記信
    号処理チャネル手段は信号値を測定した前記流体のレベ
    ルに関連する直流信号に変換する交直信号変換器を備え
    ていることを特徴とする静電容量液体センサの校正器。
12. （１２）特許請求の範囲第８項記載の多重ユニット静電
    容量液体センサの校正器において、前記スイッチング回
    路網はアナログ測定信号を前記コンピュータ手段により
    用いられるディジタル測定信号に変換する少なくとも１
    つのアナログ・ディジタル変換器に関連されていること
    を特徴とする静電容量液体センサの校正器。
13. （１３）タンク内の液体において測定される液体の高さ
    を表わすシステム測定値を発生する流体レベル測定装置
    を実際の使用条件に基づいて校正する静電容量液体セン
    サの校正器において、 （ａ）前記液体の高さが第１の既知レベルであるときは
    、第１の測定値を発生する手段と、 （ｂ）前記第１の測定値を記憶する手段と、（ｃ）前記
    液体の高さが第２の既知レベルにあるときに、第２の測
    定値を発生する手段と、 （ｄ）前記第２の測定値を記憶する手段と、（ｅ）前記
    第１および第２の測定値の関数として、かつ対応する前
    記既知液体の高さの関数としてゼロ補正パラメータ及び
    目盛補正パラメータを決定し、測定すべき液体の高さを
    表わす前記システムの測定値の補正に用いる手段と、 （ｆ）前記表示と、前記ゼロ補正及び目盛補正パラメー
    タとの関数として測定した液体の高さの補正値を決定す
    る手段と を備えていることを特徴とする静電容量液体センサの校
    正器。
14. （１４）特許請求の範囲第１３項記載の静電容量液体セ
    ンサの校正器において、 （ａ）前記第１および第２の測定値の関数として、かつ
    対応する前記既知レベルの関数としゼロ補正パラメータ
    及び目盛り補正パラメータを決定し、測定すべき液体の
    高さを表わす前記システムの測定値の補正に用いる手段
    と、 （ｂ）前記表示と前記ゼロ補正及び目盛り補正パラメー
    タとの関数として液体の高さの補正値を決定する手段と
    は 電子計算機であることを特徴とする静電容量液体センサ
    の校正器。
15. （１５）垂直路に沿つて軸方向に配置した複数のセンサ
    ・セグメントを備えたタンク内にあり、測定される液体
    の高さを表わしたシステム測定値を発生する流体レベル
    測定装置について実際の測定条件に基づき校正する静電
    容量液体センサの校正方法において、 （ａ）前記液体の高さが第１の既知レベルであるときは
    、第１の測定値を発生する段階と、 （ｂ）前記第１の測定値を記憶する段階と、（ｃ）前記
    液体の高さが第２の既知レベルであるときは、センサ・
    セグメント内の液体の高さを表わす第２の測定値を発生
    する段階と、 （ｄ）前記第２の測定値を記憶する段階と、（ｅ）前記
    第１および第２の測定値の関数として、かつ前記センサ
    ・セグメントにおいて対応する前記既知液体の高さの関
    数として各セグメント・チャネルのゼロ補正パラメータ
    及び目盛補正パラメータを発生し、測定すべき前記液体
    の高さを表わす前記システムの測定値の補正に用いる段
    階と、（ｆ）前記システム値、前記ゼロ補正パラメータ
    及び前記目盛補正パラメータとの関数として液体の高さ
    の補正値を決定する段階とを備えていることを特徴とす
    る静電容量液体センサの校正方法。
16. （１６）特許請求の範囲第１５項記載の静電容量液体セ
    ンサの構成方法において、前記第１の測定値は前記液体
    の高さが校正中のセンサ・セグメントより低いときは、
    前記センサ・セグメントにおける液体の高さがゼロであ
    ることを表わし、前記第２の測定値は前記液体の高さが
    校正中のセンサ・セグメントより高いときは、前記セグ
    メントにおける液体の高さが前記センサ・セグメントの
    長さに等しいことを表わすことを特徴とする静電容量液
    体センサの校正方法。
17. （１７）特許請求の範囲第１５項記載の静電容量液体セ
    ンサの校正方法において、前記第１の測定値は前記液体
    の高さが校正中のセンサ・セグメントより低いときは、
    液体の高さがゼロであることを表わし、前記第２の測定
    値は前記液体の高さが校正中のセンサ・セグメントの整
    数であるときは、前記センサ・セグメントにおける液体
    の高さを表わすことを特徴とする静電容量液体センサの
    校正方法。