JPS63234180A - 超音波距離測定装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は被測定物までの距離を測定する超音波距離測定
装置に関する。

（従来の技術） 従来技術における超音波レベル計のブロック図を第３図
に示す。

一般にこの種の装置は、第３図に示すようにタンク等の
内部に流入された被測定物の表面までの距離を測定する
もので、タンクの頂上に振動子（１）を設けて超音波の
発信・受信を行うことによって発信から受信までの時間
を測定し、その時―に基づき距離を求めるものである。

レベル計発振部（２）の振動子（１）は送受信部（３）
によって生動され、被測定物に対し超音波を発信すると
共にその反射波を受信する。この受信し良信号は距離に
よって減衰している丸めこれを補正する距離減衰補正部
（４）と、温度によって変化する音速が測定結果に与え
る影響を補正する温度補正部（５）と、受信した信号の
中から本来の反射信号のみを選択判別する受信波判別部
（６）と、測定した時間から距離を示すレベル値に換算
し、レベル信号として出力する時間距離演算部（７）と
、各部を同期して動かすためのタイミング信号を発生す
るタイミングコントローラ（９）と、前記送受信部（３
）とタイミングコントローラ（９）にある周波数のパル
スを出力する原発振部（１０）とから構成される。

次にこのように構成された従来装置の動作について説明
する。まず送受信部（３）によっである周波数で振動子
（１）を所定の時間振動させて超音波を送信する。次に
送受信部（３）は反射信号の受信状態に切り変わる。仁
の超音波の送信と同時に時間・距離演算部（７）は時間
のカウントを開始する。そして振動子（１）で受信した
信号は送受信部（３）を介して距離減衰補正部（４）に
出力され、それが発信した信号の反射波であれば距離に
応じて減衰しているはずであり、補正をしなければなら
ない。これを行うのが距離減衰補正部（４）で超音波の
移動距離による減衰を発信から受信までの時間に応じて
強度の補正がなされる。距離減衰補正部（４）の出力信
号は温度補正部（５）で測定中の温度による音速の変化
分を測温抵抗体（８）で測定した温度の信号によって補
正される。この温度補正部（５）からの出力信号は、受
信波判別部（６）で最初に受信しかつ電圧レベルの高い
信号を反射信号として判別される。判別部（６）はこの
判別により時間・距離演算部（７）に対し時間のカウン
トを止めるための信号を出力する。時間・距離演算部（
７）は受信波判別部（６）からの信号により時間のカウ
ンタを止め、このカウント値に基づいてレベル値を算出
し出力する。この動作で、カウンタを動かすタイミング
等は夕・イミングコントローラ（９）のタイミング信号
に同期して勤〈。

これによってタンク内の頂上から測定物表面までの距離
を測定することができる。

（発明が解決しようとする間惰点） 超音波距離制定装置の場合、受信波の中には被測定物か
らの反射波の他に障害物からの反射波や、多重反射波が
ある。この九め被測定物からの信号受信波が、波立ち、
ゆらぎ及び環境条件（温度、圧力）の変化等により減衰
することがある。

この場合い比が無くなるため被測定物からの信号波以外
のものを被測定物からの反射波によるレベル信号として
出力してしまうことくなる。また、変換器内の回路不具
合の場合においても誤信号を出力することがある。仁の
ため変換器からのレベル信号が急に変化した場合状況変
化での誤信号レベルが変換器の不具合（％に受信波判別
回路）Ｋよるものかまたは被測定物の変動で生じたもの
かの判別が距離であった。特に原子カプラントに一使用
する場合、被測定物に放射能が含まれていることから、
被測定物までの距離の確認が更に困難となる。

また被測定物までの距離全確認する際においても作業員
の被曝が問題となっていた。

本発明は上記問題点を解決するために、実際の距離の変
動なのか、あるいは測定装置の異常なのかの区別を可能
にした超音波距離測定装置を提超音波によって距離を測
定し、結果を出力する超音波測定手段と、被測定物と発
振器の距離で、前記２者の関係上安全な変化量の最大値
を設定しておく条件設定手段と、前記超音波測定手段で
得られた被測定物と発振器の実際の距離の変化量と前記
条件設定手段に設定されでいる変化量を比較する比較手
段と、この比較手段での比較の結果、前記実際の距離の
変化量が前記条件設定手段に設定されている変化量より
も大きい時に警報を出力する警報手段とを備えた。

−（作用） 前記超音波測定手段で得られた距離の値から距離の最大
変化量を求め、これを前記条件設定手段に設定されてい
る最大設定変化量と前記比較手段にて比較する。最大設
定変化量は、従来の技術０で述べたようにタンク等にお
いてその流入債及び流出量は決まっているため、その変
化量の最大値は決定している。この最大設定変化量よシ
も実際の変化量が大きい時には警報手段によって警報を
出力することで異常を検出することができる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明する。

先づｇ２図によって本発明の使用時の配置を説明する。

第２図に示すのはタンク（１１）に液体等の被測定物（
１２）がどれだけ入っているかを〜勾ぺるため、タンク
（１１）の頂上にタンク（１１）内に超音波を発信する
レベル計発振部（２）を設け、超音波によって被測定物
（１２）の上面までの距離を測定するものである。タン
ク（１１）には流入管（１３）、流出管（１４）及びポ
ンプ（１５）が接続されており、被測定物（１２）は流
入管（１３）よりタンク（１１）に流入し、ポンプ（１
５）によって流出管（１４）から排出されるもので、タ
ンク（１１）に貯まっている被測定物（１２）のレベル
を測定する必要がある。そのために超音波でタンク（１
１）上部の空間の高さを測定することによって被測定物
（１２）のレベルを知ることができる。その構成は以下
の通りである。本実施例は従来装置と同様に超音波の送
受信を行うと共に補正用の温度を検出するレベル計発振
部（２）と、レベル計発掘部（２）に超音波を送信させ
ると共に、受信した結果を処理して距離の情報に変換す
るレベル計変換部（１６）より構成される。先づ、レベ
ル計発振部（２）について説明する。レベル計発振部（
２）は送信部（３）工り駆動され、超音波を発信すると
共に反射波を覚（Ｎする振動子（１）と、温度補正部（
５）にて受信し比信号の温度による補正を行うための温
度情報を入力するための測温抵抗体（８）より構成され
る。

次にレベル計変換部（１６）は振動子（１）に超音波を
発信させる信号を送る送信部（３）と、受信した反射波
の・信号を距離に応じた補正を行う距離減衰補正部（４
）と、側温抵抗体（８）により温度を感矧して距離減衰
補正部（４）からの信号を温度により補正する温度補正
部（５）と、受信している信号の中から反射波による信
号を判別する受信波判別部（６）と、超音波の発信から
反射波の受信までに要した時間から距離を求める時間・
距離演算部（７）と、求めた距離信号を出力信号（１７
）として出力する出力部（１８）と、物理的に決まるタ
ンク内の被測定物のレベルが増減する時の最大変化量を
自己診断部（１９）に出力する条件設定部（２０）と、
時間・距離演算部（７）の出力から被測定物（１２）の
レベル変化率を求め、条件設定部（２ｏ）よシ入力する
最大変化率と比較する自己診断部（１９）と、自己診断
部（１９）で行った比較の結果にしたがってＪ種出力（
２１）を行う警報出力部（２２）と、各部を同期させて
動作させるための信号を供給するためのタイミングコン
トローラ（９）と、基準となる周波数を発振しタイミン
グコントローラ（９）に供給する厘発蛋部（１０）より
構成される。

次にこのように構成された実施例の物件について説明す
る。送信部（３）はタイミングコントローラ（９）から
送られてくる周波数のパルスで振動子（１）を撮動させ
超音波を発信する。この超音波はある一定時間発信した
後停止し、振動子（１）は受信状態になる。発信された
超音波は被測定物（１２）の表面で反射され、その反射
波は再び撮動子（１）で受信される。受信した信号は被
測定物（１２）までの距離によって減衰する。さらに、
音速は空気の温度の影響を受けるので、温度によって測
定結果も影響を受ける。そこで受信信号を距離によって
補正すると共に温度による測定結果の影響も補正しなけ
れはならない、そこで、振動子（１）で受信した反射信
号は距離減衰補正部（４）に入力される１この距離減衰
補正部（４）は超音波の発信から受信までの時間によっ
て受信信号の強度を補正し、後に受信波判別部（６）で
反射波を見分けやすくするものである。距離による減衰
を補正された信号は次に温度補正部（５）に入力される
。

この温度補正部（５）は測温抵抗体（８）によって温度
を測足し、その温度に応じた補正を測定結果に加える。

すなわち、実際の温度に関係なく、ある一定の温度のも
とで測定した如く補正をする。

このようＫして２同の補正を受けた信号は受信波判別部
（６）に入力される。この受信波判別部（６）は振動子
（１）から入ってくる信号のうち、どれが反射波かを見
分けるものである。振動子（１）で受信する信号゛は反
射波とは限らない。ノイズも受信している可能性がある
ため、受信している信号のうち、時間的に１番目に来た
大きな電圧レベルの信号を反射波の信号として取り出し
、他のノイズはカットされる。よって受信波判別部（６
）から出力される信号は反射波による信号のみになる。

この反射波のみの信号は時間・距離演算部（７）Ｋ入力
される。この時間・距離演算部（７）では超音波の発信
と同時に時間を計９始め、反射波の受信までの時間を計
測する。この時間から測定物面までのａｍを演算によシ
求めて出力する。この出力は出力部（１８）′ｆ：介し
て出力信号（１７）として外部へ出力される。条件設定
部（２０）は第２図における流入管（１３）及び流出管
（１４）の最大流量が２碌されており自己診断部（１９
）で実際のプロセス値と比較するのに用いる。自己診断
部（１９）はプロセスの値である時間・距離演算部（７
）の出力から単位時間あたりのレベル変化量と、条件設
定部（２０）の出力値である最大変化量とを比較し、時
間・距離演算部（７）の出力値が条件設定部（２０）の
出力値よりも小さいかどうか判断する。第２図において
、流出管を閉じて流入管を開いた状態が最大流入量であ
シ、逆に流入Ｗ２閉じて流出管を開いた状態が最大流出
量でるる。よってプロセスレベルの増減においてこの値
を越えることは・らりＪｌい。もしプロセスレベルの増
減が最大流入出量よりも大きい場合は制定装置の異常の
可能性が高い。そのため、自己診断部（１９）にて１０
セスレベルの変化量が設定された最大流入出量の範囲内
にあるかどうかを判断し、範囲外になっていれば警報出
力部（２２）に信号を出力する。この信号は同時に出力
部（１８）にも出力されており、出力ｆＦＩ（（１８）
においては自己診断部（１９）からの信号を入力すると
信号を入力する直前の出力を保ち続けることによって、
誤った信号が外部に出力されることを防止する。同時に
警報出力部（２２）より外部に警報出力（２１）が出さ
れることにより、装置の異常を知らせるものである。以
上により実際の測定値と、その測定対象で物理的に決ま
っている設定値とを比較することによって装置の異常を
警報で知らせると共に、誤った測定結果が外部に出力さ
れることを防ぐことができる。

また、他の実施例として次のようにしても異常の判断が
できる。

第２図において、流入管（１３）及び流出’＃！？（１
４）Ｋ流量計を設け、２つの流量計の測定結果から測定
対象の増減量を求め、この測定値と超音波による増減量
とを比較し一致するかどうかを判断する。

この比較の結果、その差がある範囲内におさまっていな
けれは、超音披講定装置か流量計のどちらかが異常であ
るとして警報を出力するようＫする。

（発明の効果） 本発明によれば、レベルの変化率ヲプロセｘ計器各々に
ついて比較し、検出することによりレベル計の自己診断
が可能となるため、プロセス異常か計器異常の判別が即
応で可能となり、プラント運転への支障も所小になると
共に、プラント運転員の作業負担軽減及び被曝低減とな
る。

【図面の簡単な説明】

第ｔｅは本願発明の詳細な説明する機能１０２２図、第
２　！！！ｌは本願発明におけるタンクのレベル測定の
状態を説明する配置図、第３図は従来技術の構成を説明
する機能ブロック図である。 、１・・・振動子 ２・・・レベル計発掘部 ３・・・送信部 ４・・・距離減衰補正部 ５・・・温度補正部 ６・・・受信波判別部 ７・・・時間・距離演算部 ８・・・測温抵抗体 ９・・・タイミングコントローラ １０・・・原発賑部 １１・・・タンク １２・・・被測置物 １３・・・流入管 １４・・・流出管 １５・・・ポンプ １６・・・レベル計変換部 １７・・・出力信号 １８・・・出力部 １９・・・自己診断部 ２０・・・条件設定部 ２１・・・警報出力 ２２・・・ａＦ報出力部 第　　１　　図 第　　２　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定物に対し発振部から超音波を発信し前記被測定物
   からの前記超音波の反射信号に基づき前記被測定物まで
   の距離を測定する超音波測定手段と、前記被測定物と前
   記発振部との間の距離で予め最大設定変化量を設定して
   おく条件設定手段と、前記超音波測定手段により得られ
   る前記被測定物と前記発振部の間の実際の距離の最大変
   化量と前記条件設定手段に設定されている最大設定変化
   量を比較し、前記最大変化量が前記最大設定変化量より
   も大きいかどうかを調べる比較手段と、この比較手段に
   おいて前記最大変化量が前記最大設定変化量よりも大き
   い場合に警報を出力する警報手段より成ることを特徴と
   する超音波距離測定装置。