JPS63120226A - Level measuring apparatus - Google Patents

Level measuring apparatus

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JPS63120226A
JPS63120226A JP26504486A JP26504486A JPS63120226A JP S63120226 A JPS63120226 A JP S63120226A JP 26504486 A JP26504486 A JP 26504486A JP 26504486 A JP26504486 A JP 26504486A JP S63120226 A JPS63120226 A JP S63120226A
Authority
JP
Japan
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frequency
peak
level
powder
container
Prior art date
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Pending
Application number
JP26504486A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Tagashira
健二 田頭
Yajuro Seike
清家 弥十郎
Kazuo Shiyouguchi
将口 和夫
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP26504486A priority Critical patent/JPS63120226A/en
Publication of JPS63120226A publication Critical patent/JPS63120226A/en
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  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform highly reliable measurement, by operating the powder or liquid level in a container on the basis of the frequency peak of the reflected wave of a sonic wave uniformly containing the frequency component of a definite band oscillated in the container. CONSTITUTION:A pulse sound containing an almost uniform frequency component to total frequency in an audible sound band is oscillated in the space part of a hopper 1 through a converter 3. The reflected sonic wave from the space part due to said pulse sound is detected by a pickup 4 and processed by an FFT operation part 6 and an operation part 7 through a data collection part 5 to calculate the frequency peak of the reflected sonic wave and a level is determined from the peak frequency-storage level relation of resonance frequency relation preliminarily calculated. Powder or liquid level measuring reliability is enhanced by the determination based on the resonance frequency changing in accordance with the volume of said space part.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種プラントにおける、特に粉粒体用ホッパ
等のレベル測定に用いられるレベル計測装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a level measuring device used for level measurement in various plants, particularly in hoppers for powder and granular materials.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

粉粒体用レベル計として、これまで静電容素式、マイク
ロ波、あるいは放射線を利用したものが、数多く考案さ
れ使用されてきた。しかしながらこれらのレベル計は、
検出部の接触部分、あるいはυ誤動作がおこシやずいと
いう問題があった。
Many level meters for powder and granular materials that utilize capacitance, microwaves, or radiation have been devised and used. However, these level meters
There was a problem that the contact part of the detection part or υ malfunction could occur.

〔発明′が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention aims to solve]

また粉粒体ホッパでは、液体用のホッパとちがい、ホッ
パ内最上部の粒子層形状が複雑であるため、従来の技術
では正確な1/ベル決定が困難であった。従来技術の延
長で、これらの問題を解決するには、測定点の数を増や
し、多くの測定点からの情報をもとに演算を施こし平均
的なレベルを決定する方法、あるいは機械的スΦヤナを
ホッパ内に設置して、多数の点を測定するなどの方法が
考えられる。しかしながら検出部の数を増やすことにと
もなうコストの増加、あるいは多点からのデータに対し
て演算を行なうだめの機構が必要となる。また粉粒体ホ
ッパ内は、一般的には、機械的な機構に対して好ましい
環境でないため結果的には信頼性が低下することになる
In addition, in a powder hopper, unlike a liquid hopper, the shape of the particle layer at the top of the hopper is complex, so it has been difficult to accurately determine 1/bell using conventional techniques. In order to solve these problems by extension of the conventional technology, there is a method to increase the number of measurement points and perform calculations based on information from many measurement points to determine the average level, or a method using mechanical scanning. Possible methods include installing a Φ Yana inside a hopper and measuring a large number of points. However, increasing the number of detection units increases the cost, or requires a mechanism to perform calculations on data from multiple points. Furthermore, the inside of the powder hopper is generally not a favorable environment for mechanical mechanisms, resulting in a decrease in reliability.

〔間如点を解決するための手段〕[Means to resolve the gap]

すなわち不発明は、容器内に、一定帯域の周波数成分を
略均等に含む音波を発振する発振部と。
In other words, the invention includes an oscillating unit that oscillates a sound wave containing substantially uniform frequency components in a certain band within the container.

その音波の受信部と、受信された音波のパワースペクト
ルから該音波の周波数ピークを求めるピーク検出部と、
予め求めた上記容器の中間部容積と周波数ピークとの関
係から容器内のレベルを演算する演算部とを有したもの
である。
a receiver for the sound wave; a peak detector for determining the frequency peak of the received sound wave from the power spectrum of the sound wave;
The apparatus includes a calculation section that calculates the level inside the container from the relationship between the volume of the intermediate portion of the container and the frequency peak, which is determined in advance.

〔作用〕[Effect]

上記のような構成において、容器は、貯留された粉体等
のレベルに応じ、その中間部容積が変化するもので、空
間容積は、固有の共振周波数を有しており、予め計測対
象となる容器の中間部容積と共振周波数(後述する周波
数ピーク)との関係を検定しておく。そして、発振部よ
υ容器内に発振される音波は、一定帯域の周波数成分を
略均等に有している。従って、受信部で受信しまた音波
は、共振周波数成分の音が拡大されていることになり、
ピーク検出部で受信音をパワースペクトル分析1−7て
周波数ピークを求めれば1、共振周波数が得られるので
、演讃2部により周波数ビーク刀ふらlノベルを演算す
る。
In the above configuration, the volume of the middle part of the container changes depending on the level of the stored powder, etc., and the space volume has a unique resonant frequency, which is measured in advance. The relationship between the volume of the middle part of the container and the resonance frequency (frequency peak to be described later) is verified in advance. The sound waves oscillated within the oscillator and the υ container have substantially equal frequency components in a certain band. Therefore, in the sound wave received by the receiver, the resonance frequency component of the sound is magnified.
If the peak detector performs a power spectrum analysis 1-7 of the received sound to find the frequency peak, the resonance frequency is obtained, and the frequency peak is calculated using the second part.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はその構成を示すもので、1はホッパ、2はパル
ス音発生器、3は変換器、4はピックアップ、5はデー
タ収集部、6はFFT(高速フーリエ変換)演算部、7
は演算部、8は表示部、9は制御信号ラインである。
Fig. 1 shows its configuration: 1 is a hopper, 2 is a pulse sound generator, 3 is a converter, 4 is a pickup, 5 is a data collection section, 6 is an FFT (fast Fourier transform) calculation section, 7
Reference numeral 8 indicates a calculation section, 8 a display section, and 9 a control signal line.

ホッパ1内に極めて短かい幅をもった音響的なパルスを
発生する、パルス音発生器2および変換器3が、設置さ
れており発振部が構成される。ホッパ1内には、さらに
ホッパ1内で共振した音を検出するだめのピックアップ
4、例えば、マイクロホンが受信部として設置されてい
る。この装置が、動作をはじめると、パルス音発生器2
からホッパ1内にパルス状の音が放出される。パルスの
幅が、無限に短かく、その振幅が無限に大きい場合、そ
のパルスは、すべての周波数において等しいエネルギを
もつ、すなわち単位インパルスと考えることができる。
A pulse sound generator 2 and a transducer 3 are installed in the hopper 1 to generate an acoustic pulse having an extremely short width, thereby forming an oscillation section. Inside the hopper 1, a pickup 4, for example, a microphone, is further installed as a receiver for detecting the sound resonating inside the hopper 1. When this device starts operating, the pulse sound generator 2
A pulse-like sound is emitted into the hopper 1 from the hopper 1. If the width of a pulse is infinitely short and its amplitude is infinitely large, the pulse has equal energy at all frequencies, that is, it can be considered a unit impulse.

当然実際には、幅が0”のパルスは得られないが、可聴
音などのような、比較的低い周波数領域、すなわち、レ
ベル検出で必要な周波数の範囲では一実用的には、対象
とする全周波数に対してほぼ均一々周波数成分をもつと
考えられる。
Of course, in reality, pulses with a width of 0" cannot be obtained, but in a relatively low frequency range such as audible sounds, that is, in the range of frequencies necessary for level detection, for practical purposes, it is It is considered that the frequency components are almost uniform for all frequencies.

さてパルス音発生器2からは、作動と同時に、作動開始
を示すスタートパルスが、データ収集部5へ送られる。
Simultaneously with the operation, the pulse sound generator 2 sends a start pulse indicating the start of operation to the data collection section 5.

データ収集部5は、このスタートパルスにより、ビック
アラf4からの信号を二値化した形で、取り込み、記憶
する。データ収集時間、収集速度、データ数は対象とす
るパルスの周波数によって決定される。
In response to this start pulse, the data acquisition unit 5 captures and stores the signal from the big ara f4 in a binary form. The data acquisition time, acquisition speed, and number of data are determined by the frequency of the target pulse.

収集されたデータは、ピーク検出装置としてのFFT演
算部6で、FFT演算されて時間領域から周波数領域へ
展開される。ここでは、周波数を決定するための変換に
FFT(高速フーリエ変換)を用いたが、他の変換法、
例えば、ウオルシエ変換や、アダマール変換を用いても
よい。
The collected data is subjected to FFT calculation in an FFT calculation unit 6 serving as a peak detection device, and is expanded from the time domain to the frequency domain. Here, FFT (Fast Fourier Transform) was used for the transformation to determine the frequency, but other transformation methods,
For example, a Wallace transform or a Hadamard transform may be used.

FFT演算部6により周波数領域に展開したデータは、
各周波数ごとの振幅成分、すなわちパワースペクトルが
求められ、ある周波数ピークを決定される。ここで、振
幅が最大の周波数ピークと限定しないのは、ホッパ1に
付随する様々な装置個有の振動を含む可能性があるから
である。
The data expanded into the frequency domain by the FFT calculation unit 6 is
An amplitude component, that is, a power spectrum, for each frequency is obtained, and a certain frequency peak is determined. Here, the reason why the amplitude is not limited to the maximum frequency peak is because there is a possibility that vibrations associated with the hopper 1 that are unique to various devices may be included.

いずれにせよ、ここで決定した周波数は、次の演算部7
で第2図に示すように 「粉粒体のレベル=((ピーク周波数)」の関係から、
レベルが決定されて、次の表示部8で表示を行なわれる
。必要があれば表示のみでなく、制御用などの目的に使
用することは、当然可能である。以下この演算が、適当
な周期でくυ返される。これは制御信号ライン9の信号
によりコントロールされる。
In any case, the frequency determined here is applied to the next calculation unit 7.
As shown in Figure 2, from the relationship "level of powder = ((peak frequency)",
The level is determined and displayed on the next display section 8. If necessary, it is of course possible to use it not only for display but also for control purposes. This operation is then repeated υ at an appropriate period. This is controlled by a signal on control signal line 9.

第2図は、粉体のレベルとピーク周波数との関係につい
て一例を示したものである。これは1.あらかじめ実測
して演算部7に記憶しておく必要がある。
FIG. 2 shows an example of the relationship between the powder level and the peak frequency. This is 1. It is necessary to actually measure and store it in the calculation unit 7 in advance.

なお、小規模な装置、例えば、実験室規模の装置ではホ
ッパ容積等も小さいため、これに付随した配管等がもつ
容積を無視できないが、本発明が対象としているような
、工業的規模の装置では、配管等の影響はほぼ無視する
ことができる。
Note that in small-scale equipment, for example, laboratory-scale equipment, the volume of the hopper is small, so the volume of associated piping cannot be ignored; however, in industrial-scale equipment, such as the one targeted by the present invention, In this case, the influence of piping etc. can be almost ignored.

」二記したように、本実施例の装置は、粉体等の上面位
置を直接検知してレベル計測を行うのではなく、粉体等
で埋まった残りの空間部の容積を求め、それから逆にレ
ベルを求めるようにしたものである。したがって、粉体
等の上面形状が、例えば山伏になったり、すり林状にな
ったりした場合であっても、正しくレベル(体積)を計
測できることになる。
2, the device of this embodiment does not measure the level by directly detecting the top surface position of powder, etc., but calculates the volume of the remaining space filled with powder, etc., and then calculates the volume of the remaining space filled with powder, etc. It is designed to find the level. Therefore, even if the top surface shape of the powder or the like is, for example, mountain-like or forest-like, the level (volume) can be accurately measured.

なお、上記実施例では、パルス音発生器2からパルス音
を発ml−で一定帯域で略均等に周波数成分を含む音波
を受るようKしたが、その方法はこれに限定されるもの
でもなく、例えば、白色雑音と呼ばれるものを発振する
ものを用いても良い。
In the above embodiment, the pulse sound generator 2 generates a pulse sound so that the sound wave containing frequency components approximately equally in a certain band is received, but the method is not limited to this. For example, a device that oscillates what is called white noise may be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳記したように本発明によれば、従来の方法のよう
に、局部的な情報に基づくものでなく。
As described in detail above, according to the present invention, unlike conventional methods, the method is not based on local information.

ホッパ内の粉粒体の容積に着目した、本当の意味でのレ
ベルを知ることができ、また、振動のエネルギでなく、
周波数によりレベルを決定しているので、例えば、受信
部の感度低下等に対しても影響が少ないなど、信頼性の
向上したレベル計測装置:を提供することができる。
It is possible to know the true level by focusing on the volume of powder and granular material in the hopper.
Since the level is determined based on the frequency, it is possible to provide a level measuring device with improved reliability, such as being less affected by, for example, a decrease in the sensitivity of the receiving section.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第1図は構成
を示すブロック図、第2図は粉粒体レベルとピーク周波
数との関係を例示する一特性図である。 1・・・ホッパ、2・・・パルス音発生器、3・・・変
換器、4・・・ピックアップ、5・・・データ収集部−
6・・・FFT演算部、7・・・演算部、8・・・表示
部、9・・・制御信号ライン。
The drawings show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing the configuration, and FIG. 2 is a characteristic diagram illustrating the relationship between the powder level and the peak frequency. 1...Hopper, 2...Pulse sound generator, 3...Converter, 4...Pickup, 5...Data collection section-
6...FFT calculation unit, 7... calculation unit, 8... display unit, 9... control signal line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 粉体あるいは液体を貯留した容器の空間部に、一定帯域
の周波数成分を略均等に含む音波を発振する発振手段と
、 上記容器の空間内で反射した上記音波を受信する受信手
段と、 この受信手段で受信された音波のパワースペクトルから
該音波の周波数ピークを求めるピーク検出手段と、 予め求めた上記容器の空間部容積と上記周波数ピークと
の関係から該容器内に貯留された上記粉体あるいは液体
のレベルを演算するレベル演算手段と を有したことを特徴とするレベル計測装置。
[Scope of Claims] An oscillating means for oscillating a sound wave containing substantially uniform frequency components in a certain band in a space of a container storing powder or liquid, and receiving the sound wave reflected within the space of the container. a receiving means; a peak detecting means for determining the frequency peak of the sound wave from the power spectrum of the sound wave received by the receiving means; and level calculation means for calculating the level of the powder or liquid.
JP26504486A 1986-11-07 1986-11-07 Level measuring apparatus Pending JPS63120226A (en)

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