JPS6388406A - レベル測定器 - Google Patents

レベル測定器

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JPS6388406A
JPS6388406A JP62233607A JP23360787A JPS6388406A JP S6388406 A JPS6388406 A JP S6388406A JP 62233607 A JP62233607 A JP 62233607A JP 23360787 A JP23360787 A JP 23360787A JP S6388406 A JPS6388406 A JP S6388406A
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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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、容器内で同軸状に配設されると共に流体によ
って部分的に覆われているセンサ電１３備えた非導電性
流体のレベル測定器であって、前記センサ電極は実質的
に立設した前記容器の壁と共に１つのコンデンサを形成
し、前記コンデンサはその容量を検出する評価回路に接
続され、前記コンデンサの容量が、前記容器内に配設さ
れた補償電極の考慮のもとに容器内の流体の測定される
べきレベルのため計測値を与えるものに関する。
［従来の技術］ ドイツ公開特許３３２２６５７号からは、容器内に配設
されたセンサ棒を備えた収容量測定装置が知られている
。このセンサ棒はコンデンサの一方の電極を構成し、他
方の電極は容器である。空気と流体の誘電率が異なって
いるため流体の入り具合に関係するこのコンデンサの容
量は流体の収容量のための計測値となる。センサ棒に接
続された容量測定回路で測定信号は評価される。しかし
、この装置では、誘電率が変動する場合新しく較正しな
ければならない。
技術分野の項のところで述べた型式のレベル測定器は英
国公開特許２０４３２５９Ａから知られており、これは
測定すべき流体の誘電率が変動することによって起こり
得る影響を補償することを可能にする補償電極を備えて
いる。そのような誘電率の変動は、例えば流体の温度変
化によって生じ得る。しかしながら、この測定器は測定
容器内のｔＩ造がかなり複雑となっているという欠点を
有し、しかも測定電極のための回路と補償電極のための
回路が分けられた高価な電子系を備えている。
そしてその両回路の出力が近似関数を用いてコンピュー
タで処理される。
［発明が解決しようとする問題点コ 従来の装置では、簡単な構造のものでは、誘電率が変動
すると較正を、し直さなければならないし、誘電率の変
動を補償する場合、装置が複雑、かつ高価なものとなる
という問題点があった。本発明の目的は、大変簡単な機
械的、電気的ｉｌｌ造を有しながらも、高い分解能を備
えたレベル測定器を提供することである。
［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決すめために本発明によるレベル測定器
では、容器の下側領域にドライバ電極がセンサ電極に対
して実質的に同軸状に配設され、かつ前記ドライバ電極
と前記容器の壁との間に補ｇＸ電掻が設けられ、前記ド
ライバ電極と補償電極は相互に前記センサ電極や前記容
器の壁と共にさらにコンデンサを形成する。
［作用・効果］ これによって、容器の構造を非常に簡単なものとするこ
とができ、その際会ての電極が、ワイヤとして形成され
たセンサ電極の周りに実質的に同軸状で構成されること
ができ、ドライバ電極を設けていることにより、信号評
価のために必要な評Ｗ１回路を非常に簡単に構成するこ
とができる。それに加えて用いられている数式は簡単で
あり、コンピュータの助けがなくとも処理できる。
さらに測定すべき流体の誘電率に関係する測定器の較正
も不必要となり、このことによって、種々の流体に対し
てもいちいち較正することなしに使用することができる
。
容器内のレベルと測定器の出力信号との間の直線性、特
に少ないレベルにおける直線性を改善するために、本発
明による好適な実施態様では、前記ドライバ電極と補償
電極の上側に、容器の壁と電気的に接続されていると共
に前記センサ電極に垂直に配設された遮蔽電極が設けら
れ、前記遮蔽電極をセンサ電極があそびをもって貫通し
ている。
本発明においては、その評価回路が大変小さな容量変化
にも大変敏感であり、これと検出できるということが重
要である。
例えばオーストリア特許３６７２１１によって知られて
いるような評価回路を備えた測定器では、前記センサ電
極と容器の壁によって形成される容量が容量ブリッジの
一部分をなすところの容量測定変換器として、前記評価
回路が作られており、ブリッジ辺列を形成しているそれ
ぞれ２つのコンデンサの接続点は、それぞれ増幅器と接
続され、前記増幅器の出力部はそれぞれ差動増幅器に接
続され、前記両ブリッジ辺列のそれぞれに直列にダイオ
ードやトランジスタ等の切換素子が接続され、前記切換
素子は自己の第１端子を相互に接続されると共に補助電
源に接続され、前記切換素子の少なくとも１つはその第
２端子を一方のブリッジ辺列と及び電流制限用受動素子
を介しての前記差動増幅器の出力部とに接続され、他方
の切換素子は第２端子を他方のブリッジ辺列と及び電流
制限用受動素子を介して固定電位又は前記差動増幅器の
第２の出力部とに接続され、さらに本発明の特徴によれ
ば、前記センサ電極と容器の壁により形成されるコンデ
ンサを含むブリッジ辺列のもう１つのコンデンサが前記
容器のドライバ！　５とセンサ電極によって形成される
コンデンサであり、他方のブリッジ辺列は固定のコンデ
ンサによって作られている。
このような、評価回路のために備えられた容量測定変換
器は、特に構造の簡単さと高い怒度の点で優れている。
さらには、図面を用いながら以下で詳しく述べられるよ
うに、大変簡単な方法で誘電率の影響の補償がなされる
。
測定結果に対する誘電率の影響の補償のさらに進めたも
のとして、本発明による測定器では、前記容器とセンサ
電極やドライバ電極とによって作られるブリッジ辺列に
並列に直列接続された２つのコンデンサが接続され、前
記各コンデンサは前記ドライバ電極と補償電極、それに
前記補償電極と容器の壁によって形成され、前記後者の
コンデンサには抵抗が並列接続されると共に、直列接続
された前記両コンデンサの相互接続点と前記抵抗′には
補償回路が接続され、前記補償回路の出力は前記ブリッ
ジ辺列に給電するところの好ましくは方形波パルスを出
力する補助電源に作用する。
上記の関係では、本発明によるさらに発展した特徴とし
て、前記補償回路はコンパレータを備えており、その一
方の入力部はブリッジ辺列に並列接続されているところ
の２つの直列接続されたコンデンサとダイオードを介し
て接続され、さらに平滑コンデンサが前記入力部に接続
されており、前記コンパレータの他方の入力部は基準電
位に接続され、前記コンパレータの出力部は抵抗を介し
て前記切換素子とブリッジ辺列のそれぞれの接続点、つ
まりはこの回路出力とブリッジ辺列との間の帰還路に接
続される。
このことによって、回路技術的観点から大変簡単な補償
回路ができ上がる。
本発明による測定器は、流体体積の測定にのみ適してい
るのではなく、例えばオーストリア特許３７０５Ｌ８の
８昧するところの付加機能をつけて流量測定器として使
用されることができる。その際２つの容器が前後に接続
され、各容器への流入と各容器からの流出を制御する弁
が各容器において達成される一定レベルに従って制御さ
れる。
［実施例］ 第１図は、センサ電極３として機能する導線を同軸に配
設した容器１の垂直に立てた状態を示している。センサ
電極３は容器１の下端を封密している絶縁材料製の円板
、つまり底部材２を封密を保ちながら通り抜けている。
容器１の壁８は任意の材料で作ることができるが、形状
安定性の理由で金属が好ましく、この壁が接地される場
合は。
同時に外部からの電気的ノイズに対する遮蔽に役立つ。
センサ電極３は、測定流体によって常に満たされている
その下部領域に、このセンサ電極を摺動嵌入させている
円筒状の補完部材４を備えている。
さらにドライバ電極５とこのドライバ電極５と容器１の
壁８との間に配設された補償電ｆｆ１６が設けられてお
り、これらの電極はセンサ電極３に同軸とされたリング
状に形成されることが好ましい。
これらの補充された電極５と６は遮蔽電極９によって覆
われ、この遮蔽電極９は容器１の壁８に接続されると共
に、センサ電極３が貫通されるところには遊びが設けら
れている。
センサ電極３と共に供給路１２と排出路１０が床部材２
を貫通している。さらに容器１は空気抜き１１を設けた
天井部材７を備えている。
第２図に補償なしの公知の評価回路の測定原理が示され
ている。ここでは、センサ電極は容器の壁とで１つのコ
ンデンサＣ４を形成しており、その容量は空気と測定流
体の異なった大きさの誘電率のため容器内の流体のレベ
ルに左右される。
容器が所定の基準レベルまで流体によって満たされた場
合、コンデンサＣ４の容量は２つの並列された容量ε・
Ｃ４１とＣ４２の合計として表されるが、ここでＣ４１
は下面から基準レベルまでのセンサ電極と壁との間の流
体コンデンサとしての容量であり、Ｃ４２は残りの容器
内の壁に対するセンサ電極の空気コンデンサとしての容
量であり、εは流体の誘電率であり、空気の誘電率は１
と仮定されている。　容器内の流体レベルが変化すると
、その誘電率は容器のトータル容量を変動するので、そ
の容量も変化することになり、その容量変化は評価回路
によって検出される。コンデンサＣ５１、Ｃ５３、及び
Ｃ２、Ｃ４によって作られた２つのブリッジ辺列が備え
られており、ここでコンデンサＣ４は容器、つまりその
センサ電極３で形成されており、容器内の流体の入り具
合によって変化する容量を有している。
コンデンサＣ５３、Ｃ４の一方の電極が共通に固定電位
、例えば接地電位と接続されている。・ｔれら両方のブ
リッジ辺列の各他端は、それぞれに抵抗Ｒ６を介して電
位ｅ１と抵抗Ｒ７を介して電位ｅ２のところへ接続され
ており、ここでその電位ｅ２は帰還の目的でこの評価回
路の出力電圧からポテンショメータＰ１を介して取り出
されたものである。さらにこれらのブリッジ辺列の端部
は、ダイオードＤ１とＤ２を介して、図には示されてい
ない補助電源に接続されており、この補助電源は方形波
パルスからなるパルス列を出力するもめである。
それぞれ１つのブリッジ辺列を構成している２つのコン
デンサＣ５３、Ｃ５１及びＣ２、Ｃ４のそれぞれの接続
点は好ましくは一体化された一対として構成される増幅
トランジスタＱ１とＣ２のベースに接続されている。さ
らにこれら接続点は、それぞれダイオードＤ３とＤ４及
びこのダイオードと並列接続されている各抵抗Ｒ２とＲ
３を介して固定電位Ｖ＋に接続されている。この電位■
＋には、又２つのトランジスタＱ１とＣ２のエミッタ抵
抗Ｒ１、並びに差動増幅器○Ａ１の瞬発飛躍制限用とし
て働くコンデンサＣ５と０６の共通の接点が接続されて
いる。これらのコンデンサＣ５と０６はトランジスタＱ
１、Ｃ２それぞれのコレクタ、つまり差動増幅器ＯＡＩ
の入力部に接続されている。さらにトランジスタＱ１と
Ｃ２のそれぞれのコレクタ、つ績り差動増幅器ＯＡＩの
各入力は抵抗Ｒ４とＲ５のそれぞれに接続されており、
これらの抵抗は共通の固定電位■−のところに接続され
る。
この回路は２つの動作状悪を持つ： 即ちその第一状態は、これより常に基本状悪と呼ぶとす
るが、パルス入力が高い（「高い」とは電位ｅ１や電位
ｅ２よりも高い電圧を意味する）場合に生じる。この状
態で少しの時間が経過した後は、容量ブリッジへは実質
的に電流が流れなくなる。ダイオードＤ１とＤ２は閉鎖
状態である。Ｃ５１の一方の電極は電位ｅ１にあり、Ｃ
２の一方の！径は電位ｅ２にある。その電位ｅ２はこの
評価回路の出力電圧とポテンショメータＰ１の調節によ
って定まるものである。ブリッジの各中間点、従って又
トランジスタＱ１とＣ２のそれぞれのベースは直流電源
の一方の極Ｖ＋の電位にあり、それは即ち中核に位置す
るコンデンサＣ５３と０５４のそれぞれの抵抗Ｒ２とＲ
３とを介しての充電によるものである。トランジスタＱ
１とＣ２のエミッタも抵抗Ｒ１を介して同じ極■＋に接
続されているので、トランジスタＱ１とＣ２は閉じてお
り、その一方の電極がＩｖ＋と接続しているコンデンサ
Ｃ５と０６は充電される。
この回路の第二状態は、これよりアクティブ状態と呼ぶ
とするが、パルス電圧が低い（「低い」とは電位ｅ１や
Ｃ２よりもはっきりと低い電圧のことである）ときに生
じる。従って両ダイオードＤ１とＤ２は導通状悪である
。Ｃ５１とＣ２のそれぞれの一方の電極は、電圧ｅ３に
低下する。ここでＣ３とはそのパルス入力のところの電
位よりらダイオード導通電圧だけ高い電位である。入力
パルスの鋭い立ち下がりのために、容量ブリッジＣ５１
，Ｃ５３、Ｃ２、Ｃ４と２つのトランジスタＱ１とＣ２
のベースとを通じて短時間で比較的大きな電流が流れる
。これらのベース電流は増幅されたコレクタ電流を生じ
させ、このコレクタ電流は、抵抗Ｒ４及びＲ５を介して
直流電源の第２の極Ｖ−に接続されているコンデンサＣ
５と０６の電極の対応の電圧降下を生じさせる。
ここで、はじめにＣ５１が０２に等しく、Ｃ５３が０４
に等しく、さらにＣ２がｅｌに等しい、と仮定される。
この場合ブリッジの両側での充電移行は等しく、トラン
ジスタＱ１とＣ２はコンデンサＣ５と０６の充電変動を
同じ大きさにする。
パルス入力のところに現れる「低」信号のために、それ
らが導通されしだい、その差動増幅器のそれぞれの入力
のところで等しい大きさの電位変動を生じる。
０５３が０４に等しくなくてＣ２がｅｌに等しい場合、
又は０５３がＣ４に等しくてＣ２がｅｌに等しくない場
合、前記の充電変動は等しくなくなり、コンデンサＣ５
とＣ６は異なった充電を受け、このことによって差動増
幅器ＯＡＩの出力電圧が変化する。この回路はこのアク
ティブ状態を比較的短い時間のみ持続し、入力パルスの
立ち上がりにより、この回路は再び基本状態に戻る。ダ
イオードＤ３とＤ４は、エミッタ・ベース間逆電圧を制
限し、このダイオードＤ３とＤ４それぞれに並列に接続
された各抵抗Ｒ２とＲ３によってダイオードＤ３とＤ４
の特性曲線にあり得る不等性の影響が測定結果へ及ぼす
ことが避けられる。
パルス周波数は、この回路がその基本状態に安定するた
めに必要とする時間を配慮して、抵抗Ｒ４とＲ５の値は
、差動増幅器ＯＡＩの再入力がその瞬発電圧範囲内にと
どまるように、そして前記２つのトランジスタそれぞれ
のコレクタが常に負電圧を持つように定められる。コン
デンサＣ５と０６の値は、各負入力パルスの後の瞬発飛
躍が小さくおさまるようにするための大きさである。
この増幅器ＯＡＩが高い無負荷増幅を備え、この回路が
出力からの負帰還により安定している場合、大変率さな
容量変化も検出測定できる。
電位ｅ１は、１つの定常（ゼロでもよい）電位であって
もよいし、あるいは、その増幅器ＯＡＩが１つの差動出
力を持つものならば、それからの帰還で給電されてもよ
い。
ダイオードＤ１とＤ２の代りにトランジスタが使われて
もよい、それらのトランジスタは共通して１つの−好ま
しくは方形波パルスからなるーパルス列でそれらのベー
スが制御を受けて、それぞれのコンデンサＣ２とかＣ５
１とか１つの固定電位、もちろんその電位は電位ｅ１や
Ｃ２の値とは別な値でなければならないもの、との間の
接続を断続的に作り出すようにすればよいのである。
この評価回路を用いて、すでに、センサ電極つまり容器
から形成されるコンデンサＣ４の容量のごく小さな値を
検出することが可能となっており、このことによって高
い分解能が得られ、容器内の入り具合の小さな変化も検
出することができる。
この第２図による公知の実施態では、しかしながら、測
定すべき流体の誘電率を知っておかなければならないし
、あるいは該当装置を所定の流体のために調節しておか
なければならない。その場合、どちらにしても温度によ
る誘電率の変動は相応な補正回路又は補正表を利用して
補ってやらなければならない。
第２図による評価回路の出力信号を測定すべき流体の誘
電率から無関係にするため、本発明によれば次のような
熟慮がその出発点にある；誘電率が変動している場合、
容器１内の入り具合が一定の際の出力信号は変化しては
いけない。
は一定でなければならない、ここでＵａは評価回路の出
力電圧を示し、Ｌは流体のレベルを示す。
第２図による評価回路は、次の伝達関数を有する； ここで、Ｕａ：アースに対する出力電圧Ｕ：パルス振幅 す、ｍ＋ｎ：定数 もし がεが変化しても成立するなら、Ｃ２もその誘電率εに
関係するはずである。ε・Ｃ４１とＣ４２については最
初に説明したところを参照のこと。
このコンデンサが並列された２つのコンデンサと見なさ
れるならば、 Ｃ２＝ε・Ｃ２１＋Ｃ２２・・・・・・・・（２）とな
る、ここで０２１は、Ｃ４１と同じ流体に沈められてい
る″空気コンデンサ″と見なされる。
これらの値を一定にするために、固定した容量を持つと
ともにε・Ｃ２１と並列に接続されたコンデンサＣ２２
が検討される。
これにより次の式が生じる： これにより次の式が成立する、 Ｃ２２・Ｃ４１＝Ｃ２１・Ｃ４２・・・・・・・・（３
）さらに測定すべき流体の誘電率の変動の際でのと６と
９が第３図から明らかな次のコンデンサを形成する、つ
まり； コンデンサＣ１・・・・・・補償電極６に対するドライ
バ電極５ コンデンサＣ２・・・・・・補完部材４を含むセンサ電
極３に対するドライバ電極５ コンデンサＣ３・・・・・・遮蔽９を含む壁８に対する
補償電極６ コンデンサＣ４・・・・・・遮蔽９を含む壁８に対する
補完部材４を含むセンサ電極３ コンデンサＣ５・・・・・・３（！　Ｍ　９を含む壁８
に対するドライバ電極５ コンデンサＣ６・・・・・・補償電極６に対する補完部
材４を含むセンサ電極３ これらのコンデンサ、つまりその電極はコンデンサＣ４
を例外として全て測定すべき流体により常に完全に覆わ
れている。
ここでコンデンサＣＩ、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のみが装置の
機能に決定的なものであり、これに対しコンデンサＣ５
と０６が散乱容量である他の容量の測定のために決定的
なだけである。
コンデンサＣ２は、第３図による回路ではコンデンサＣ
４と共に容量ブリッジの１辺を構成している。ドライバ
電極は方形パルスを供給され、センサ電極３に現れるパ
ルスの振幅はコンデンサＣ４と０２の容量比に関係する
。コンデンサＣ２の一部分の値、つまりε・Ｃ２１は流
体の誘電率εに左右されるが、所定の流体、ＩＪｆえば
燃料の場合一定温度ではε・Ｃ２１は一定である。コン
デンサＣ４の誘電体は部分的には流体であり、部分的に
は空気であり、コンデンサＣ４の値は所定の流体の場合
一定温度では流体のレベルＬにのみ左右される。レベル
境界の間で流体レベルＬに対するコンデンサＣ４の容量
比は直線性を示す。
直列に接続されたコンデンサＣ１と０３は、コンデンサ
Ｃ２と０４と同じ方形波が供給される容量電圧分割器を
構成する。コンデンサＣ３は並列接続された抵抗Ｒ８０
を備えており、この抵抗Ｒ８０はコンデンサＣ３の名目
抵抗より低い値を有しており、ここでパルス電流は抵抗
Ｒ８０によりコンデンサＣ３には実質的に関係なく、コ
ンデンサＣ１にのみ関係する。コンデンサＣ１の値は流
体の誘電率と共に変化し、前述したように誘Ｍ、率εに
左右されるこのパルス電流は流体とその温度によって左
右されるε−値のための補償のために利用される。
この電子回路の出力は、流体レベルＬに対して０．１％
以内で線形を示し、この直線性は所定のレベル範囲での
み期待できる。
第１図による遮蔽１つはこの線形領域を下方に長くする
。
第１図に相応した測定装置１と第３図に相応した評価回
路を実施することにより、その感度を測定すべき流体の
誘電率に無関係とすることに成功する。このことは次の
手順を通じて判明する；測定容器内の流体のレベルＬが
変化すると第２図による評価回路の伝達関数を微分する
とその際、コンデンサＣ４の値は容器内の入り具合の関
数となる。コンデンサＣ２の値は、それとは違って測定
容器１内の入り具合の変化に応じて変化しないが、これ
はコンデンサＣ２を形成する電極５が測定すべき流体中
にいつも完全に沈んでおり、これにより値ε・Ｃ２１が
変化しないからである。
値ε・Ｃ２１をコンデンサＣ２の実際の値に対応させて
の容量Ｃ２２は、すでに述べたように１つの固定値を有
している。これで、出力電圧ＵａはコンデンサＣ４の値
に対して線形であり、これは測定容器内の入り具合の関
数ｆ＝（Ｌ）を提示する。
今、Ｃ４＝ε・Ｃ４３＋Ｃ４４・・・・・・（５）ここ
で、Ｃ４３はセンサ電ｊ！ｆｉ３の流体に囲まれた部分
の容量であり、Ｃ４４は空気に囲まれた部。
分の容量であるとする。
レベルが上がるとε・Ｃ４３は増加し、Ｃ４４は低下す
る。その際測定容器１が空の時この合計はセンサの容量
に相当するので、Ｃ４３＋Ｃ４４は一定である。
つまり、 ０４３＋Ｃ４４＝ａ、ａは測定可能な定数Ｃ４４＝ａ−
Ｃ４３・・”　（６） ここで、式（５）と（６）とから Ｃ４＝Ｃ４３Ｃε−１）＋ａ＝　（７）ここで、ｍは空
気中でのセンサ電極３の単位長さ当たりの容量である。
積分すると Ｃ４Ｃ４３＝＋ｎ−−−−（９） 式（７）と（９）とから Ｃ４＝（ｍＬ＋０４１）＊（ε−１）＋ａ＝・・（１０
） ここで、Ｃ４１は定数 容ｆｆ１ｃ４は測定容器ｌのレベルＬと線形間係にある
が、その傾きは測定すべき流体の誘電率εに左右される
。この従属関係は評価回路を適当に構成することで補償
され、この回路は、変化する容器内Ｃ４を含むブリッジ
辺に並列接続された付加回路を含む補償回路Ｃ１、Ｃ３
、Ｒ８０、Ｄ８、Ｄ９、Ｃ６０、ＯＡ２と抵抗ネットワ
ークを備えている。さらに負帰還路には動作デバイスが
介装されている。
補償回路は直列接続されたコンデンサＣ１と０３を備え
ており、コンデンサＣ１は測定すべき流体中に常に完全
に沈んでいる電極５と６により構成され、コンデンサＣ
３は前記流体に常に完全に沈んでいる補償ｔ［６と前記
流体に常に完全に沈んでいる遮蔽電極９を含む壁８とか
ら構成され、この直列接続はコンデンサＣ２と０４とを
有するブリッジ辺に接続されており、これによりコンデ
ンサＣ４は測定容器１内の入り具合により変化する容量
を持つ。
第３図から明らかなように、コンデンサＣ１とＣ３及び
抵抗Ｒ８０を流れる補助電源のパルス電流によって抵抗
Ｒ８０のところで低下する電圧はダイオードＤ９により
整流され、コンデンサＣ６０により平滑にされ、インバ
ータとして機能する差動増幅器ＯＡ２の一方の入力部の
ところにくる。
この差動増幅器○Ａ２の他方の入力部は電圧分割器Ｒ７
２、Ｒ７３によって基準電圧が与えられる。
コンデンサＣ５２を設けた差動増幅器ＯＡ２の帰還は単
にいずれにしても生じるＨＦ−振動のダンピングのため
のものである。
この差動増幅器ＯＡ２の出力信号は、抵抗Ｒ７４あるい
は抵抗Ｒ７５、Ｒ１６、Ｒ７を介してブリッジ辺列Ｃ５
１Ｃ５３、Ｃ２、Ｃ４に与えられ、そのブリッジに供給
されるパルスに影響を与える。コンデンサＣ１は流体内
に完全に沈んでいるので、流体の誘電率が変化するとそ
の容量値も変化する。これは、差動増幅器ＯＡ２の入力
電圧の変化をもたらし、その結果その出力電圧が変化し
、このことによって誘電率の変化の影響の補償が達成さ
れる。その際、容量Ｃ１を流れる電流は、ようにブリッ
ジネットワークに供給されるパルスの振幅を制御するた
めに用いられる。
このことは、抵抗ネットワークＲ７５、Ｒ７６、Ｒ１６
、Ｒ１７、Ｒ１８、Ｒ１５、Ｒ３０とポテンショメータ
Ｐ１によって達成されるが、この抵抗ネットワークは固
定電圧−１５Ｖに接続されており、そして同時にインバ
ータとして機能すると共にＨＦ−５動のダンピングのた
めにコンデンサＣ１ｌを備えているもう１つの差動増幅
器ＯＡ３と抵抗Ｒ１１を介して出力電圧Ｕａに接続され
ている。この差動増幅器ＯＡ３は、さらに出力パルスの
立ち上がりでの大きな電圧ジャンプを許容し、これによ
り評価回路の高い感度が達成される。
抵抗ネットワークＲ１４〜Ｒ１８とＲ３０及びポテンシ
ョメータＰ１により、この感度を、この回路の基準状態
における諸条件、特に電位ｅ１とｅ２の高さを変えずに
調整することができる。さらに抵抗Ｒ７４、Ｒ７５とＲ
７６の値を適当に選択することによって電位Ｃ１とｅ２
を希望する値、例えば７．５■に調整することができる
。
本発明による測定容器の１つの好適実施例では、その日
笥壁８は耐腐食性鋼で作られ、その内径は８０ｍで長さ
は２７０Ｍである。
床部材２はプラスチックで構成され、センサ電極３は直
径３Ｍ耐腐食性Ｗ４製の剛性をもったワイヤにより作ら
れている。
センサ電極３の円筒状の補完部材４はセンサ電極に固定
されており、直径１２１で長さ２５ｍの形状である。
リング状のドライバを極５と同様にリング状の補償電極
６は耐腐食性鋼から作られ、長さが３０閣で肉厚が１．
５ｍＩＩ＋であり、その際ドライバ電極５の直径は１６
−で補償電極６の直径は４Ｑｗ隣っている。　遮蔽を極
９は金属円板で作られ、直径１６１１１１１の孔をあけ
ており、ここをセンサ電８ｉ３が貫通している。この遮
蔽電極９は壁８と接続しており、この壁を介して接地し
ている。
基本的には、電極は上述したように耐腐食性鋼で作る必
要はない、これは、多くの流体、例えば燃料・のような
ものの腐食性を考えた場合推薦され、同じような耐腐食
性は種々のアルミニウム合金等のような他の耐腐食性材
料を選択することにより、又はそれ自体は耐腐食性を有
しない材料に保護コーティングを与えることにより達成
される。この目的のための適当なコーティングは、例え
ば金属、又は非金属のメッキである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係わるレベル測定器の一実施例を示し、 第１図は、本発明による測定容器の基本的構成を示す概
略断面図、 第２図は、従来の評ｉ回路な示す回路図、第３図は、第
１図による測定容器のための回路図、 第４図は、第３図による本発明の測定器の較正曲線を示
すグラフ、である。 ＜１）・−・容器、　　（３）・・・センサＴ４径、（
４）・・・補完部材、（５）・・・　ドライバ電極、（
６）・・・補償電極、（８）・・・容器内の壁、（９）
・・・・・・遮蔽電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、容器内で同軸状に配設されると共に流体によって部
    分的に覆われているセンサ電極を備えた非導電性流体の
    レベル測定器であって、前記センサ電極は実質的に立設
    した前記容器の壁と共に１つのコンデンサを形成し、前
    記コンデンサはその容量を検出する評価回路に接続され
    、前記コンデンサの容量が、前記容器内に配設された補
    償電極の考慮のもとに容器内の流体の測定されるべきレ
    ベルのため計測値を与えるものにおいて、 前記容器（１）の下側領域にドライバ電極（５）が前記
    センサ電極（３、４）に対して実質的に同軸状に配設さ
    れ、かつ前記ドライバ電極（５）と前記容器（１）の壁
    （８）との間に前記補償電極（６）が設けられ、前記ド
    ライバ電極（５）と補償電極（６）は相互に前記センサ
    電極（３、４）や前記容器（１）の壁（８）と共にさら
    にコンデンサを形成することを特徴とするレベル測定器
    。 ２、前記ドライバ電極（５）と補償電極（６）の上側に
    、容器（１）の壁（８）と電気的に接続されていると共
    に前記センサ電極（３、４）に垂直に配設された遮蔽電
    極（９）が設けられ、前記遮蔽電極（９）をセンサ電極
    （３）があそびをもって貫通していることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項に記載のレベル測定器。 ３、前記センサ電極（３、４）と容器（１）の壁（８）
    によって形成される容量が容量ブリッジ（Ｃ５１、Ｃ５
    ３、Ｃ２、Ｃ４）の一部分をなすところの容量測定変換
    器として、前記評価回路が作られており、ブリッジ辺列
    を形成しているそれぞれ２つのコンデンサ（Ｃ５１、Ｃ
    ５２；Ｃ２、Ｃ４）の接続点は、それぞれ増幅器（Ｑ１
    、Ｑ２）と接続され、前記増幅器（Ｑ１、Ｑ２）の出力
    部はそれぞれ差動増幅器（ＯＡ１）に接続され、前記両
    ブリッジ辺列（Ｃ５１、Ｃ５２；Ｃ２、Ｃ４）のそれぞ
    れに直列にダイオード（Ｄ１、Ｄ２）やトランジスタ等
    の切換素子が接続され、前記切換素子は自己の第１端子
    を相互に接続されると共に補助電源に接続され、前記切
    換素子の少なくとも１つはその第２端子を一方のブリッ
    ジ辺列（Ｃ２、Ｃ４）と及び電流制限用受動素子（Ｒ７
    、Ｒ１４）を介しての前記差動増幅器（ＯＡ１）の出力
    部とに接続され、他方の切換素子（Ｄ１）は第２端子を
    他方のブリッジ辺列（Ｃ５１、Ｃ５３）と及び電流制限
    用受動素子（Ｒ７１）を介して固定電位又は前記差動増
    幅器（ＯＡ１）の第２の出力部とに接続され、 前記センサ電極（３、４）と容器（１）の壁（８）によ
    り形成されるコンデンサ（Ｃ４）を含むブリッジ辺列の
    もう１つのコンデンサ（Ｃ２）が前記容器のドライバ電
    極（５）とセンサ電極（３、４）によって形成されるコ
    ンデンサ（Ｃ２）であり、他方のブリッジ辺列は固定の
    コンデンサ（Ｃ５１、Ｃ３）によって作られていること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のレベル測定
    器。 ４、前記容器（１）とセンサ電極（３、４）やドライバ
    電極（５）とによって作られるブリッジ辺列（Ｃ２、Ｃ
    ４）に並列に直列接続された２つのコンデンサ（Ｃ１、
    Ｃ３）が接続され、前記各コンデンサは前記ドライバ電
    極（５）と補償電極（６）、それに前記補償電極（６）
    と容器（１）の壁（８）によって形成され、前記後者の
    コンデンサ（Ｃ３）には抵抗（Ｒ８０）が並列接続され
    ると共に、直列接続された前記両コンデンサ（Ｃ１、Ｃ
    ３）の相互接続点と前記抵抗（Ｒ８０）には補償回路（
    Ｄ９、Ｃ６０、ＯＡ２）が接続され、前記補償回路の出
    力は前記ブリッジ辺列（Ｃ５１、Ｃ３；Ｃ２、Ｃ４）に
    給電するところの好ましくは方形波パルスを出力する補
    助電源に作用することを特徴とする特許請求の範囲第３
    項に記載のレベル測定器。 ５、前記補償回路はコンパレータ（ＯＡ２）を備えてお
    り、その一方の入力部（＋）はブリッジ辺列（Ｃ２、Ｃ
    ４）に並列接続されているところの２つの直列接続され
    たコンデンサ（Ｃ１、Ｃ３）とダイオード（Ｄ９）を介
    して接続され、さらに平滑コンデンサ（Ｃ６０）が前記
    入力部（＋）に接続されており、前記コンパレータ（Ｏ
    Ａ２）の他方の入力部（−）は基準電位（＋１５Ｖ）に
    接続され、前記コンパレータ（ＯＡ２）の出力部は抵抗
    （Ｒ７４；Ｒ７５、Ｒ１６）を介して前記切換素子（Ｄ
    １、Ｄ２）とブリッジ辺列（Ｃ５１、Ｃ３；Ｃ２、Ｃ４
    ）のそれぞれの接続点、つまりはこの回路出力とブリッ
    ジ辺列との間の帰還路に接続されることを特徴とする特
    許請求の範囲第４項に記載のレベル測定器。
JP62233607A 1986-09-17 1987-09-17 レベル測定器 Granted JPS6388406A (ja)

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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6318172B1 (en) * 1997-01-28 2001-11-20 Abb Research Ltd. Capacitive level detector with optimized electrode geometry
US6237412B1 (en) * 1997-07-16 2001-05-29 Nitta Corporation Level sensor
DE19757190A1 (de) * 1997-12-22 1999-06-24 Abb Research Ltd Kapazitiver Füllstandssensor mit integrierter Schmutzfilmdetektion
FR2782804B1 (fr) 1998-09-01 2000-09-29 Inst Francais Du Petrole Dispositif de separation et de mesure du volume des differentes phases d'un melange de fluides
CN1320338C (zh) * 2004-06-04 2007-06-06 刘瑞 三端式水位电极
US7373817B2 (en) * 2004-07-09 2008-05-20 Touchsensor Technologies, Llc Solid state fluid level sensor
CN1318825C (zh) * 2004-07-09 2007-05-30 刘立峰 三端式水位电极电接点水位计
KR100834743B1 (ko) * 2006-12-21 2008-06-05 삼성전자주식회사 커패시턴스 측정 회로 및 그에 따른 커패시턴스 측정 방법
DE102008003802A1 (de) * 2008-01-10 2009-07-16 Robert Bosch Gmbh Kapazitiver Füllstandsensor und Verfahren zum Schätzen eines Füllstandes
US8590375B2 (en) 2011-03-22 2013-11-26 Rochester Gauges, Inc. Self-calibrating capacitive liquid level sensor assembly and method
CN102636236B (zh) * 2012-04-28 2013-09-18 天津恒立远大仪表有限公司 基于连续测量电容量的浮法移窗界面分析仪
US9103738B2 (en) * 2012-09-07 2015-08-11 Dynisco Instruments Llc Capacitive pressure sensor with intrinsic temperature compensation
US8984952B2 (en) 2012-09-07 2015-03-24 Dynisco Instruments Llc Capacitive pressure sensor
US8943895B2 (en) 2012-09-07 2015-02-03 Dynisco Instruments Llc Capacitive pressure sensor
US10466090B2 (en) * 2016-08-17 2019-11-05 KSR IP Holdings, LLC Capacitive fluid level sensor for rapid response
US11674838B2 (en) 2019-04-04 2023-06-13 Poseidon Systems Llc Capacitive fringe field oil level sensor with integrated humidity and temperature sensing
WO2021183704A2 (en) * 2020-03-11 2021-09-16 Analog Devices, Inc. Drug delivery monitoring system
DE102020128243A1 (de) * 2020-10-27 2022-04-28 Kautex Textron Gmbh & Co. Kg Betriebsflüssigkeitsbehälter mit kapazitivem Füllstandsensor, Kraftfahrzeug mit einem Betriebsflüssigkeitsbehälter und Verfahren zur Funktionsprüfung eines Betriebsflüssigkeitsbehälters

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5595829A (en) * 1978-12-08 1980-07-21 Drexelbrook Controls Compensated level measuring system
JPS5852520A (ja) * 1981-09-25 1983-03-28 Tatsuno:Kk 液量測定装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2700901A (en) * 1952-05-02 1955-02-01 Edward J Rickner Liquid level measuring apparatus
US2866337A (en) * 1954-08-31 1958-12-30 Avien Inc Compensated liquid quantity measuring apparatus
GB1440574A (en) * 1972-07-01 1976-06-23 Lucas Electrical Ltd Liquid level detecting circuits
DE2550936C3 (de) * 1975-11-13 1978-08-31 Vega Vertrieb Und Fertigung Elektronischer Geraete Und Apparate Grieshaber Kg, 7620 Wolfach Zur kapazitiven Füllstandsmessung eines Behälters verwendete Schaltungsanordnung
GB2043259B (en) * 1978-11-24 1983-08-03 Drexelbrook Controls Level measurement system
AT367211B (de) * 1979-08-29 1982-06-11 List Hans Kapazitiver messwandler
US4296472A (en) * 1979-10-01 1981-10-20 Rockwell International Corporation Non-intrusive fluid measuring system
US4347741A (en) * 1980-07-17 1982-09-07 Endress & Hauser, Inc. Control system for a capacitive level sensor
US4555661A (en) * 1983-04-11 1985-11-26 Forte Technology, Inc. Method and apparatus for determining dielectric constant
DE3322657A1 (de) * 1983-06-23 1985-01-10 VEGA Grieshaber GmbH & Co, 7620 Wolfach Vorrichtung zur ueberwachung einer laenglichen, fuer die kapazitive fuellstandsmessung in einem behaelter vorgesehenen sonde auf abriss

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5595829A (en) * 1978-12-08 1980-07-21 Drexelbrook Controls Compensated level measuring system
JPS5852520A (ja) * 1981-09-25 1983-03-28 Tatsuno:Kk 液量測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0261099A2 (de) 1988-03-23
EP0261099B1 (de) 1992-02-05
CN1013996B (zh) 1991-09-18
ES2001328A4 (es) 1988-05-16
ES2001328T3 (es) 1992-08-16
US4795967A (en) 1989-01-03
DE3776614D1 (de) 1992-03-19
CN87106416A (zh) 1988-03-30
EP0261099A3 (en) 1989-11-15
JPH0468570B2 (ja) 1992-11-02
AT397718B (de) 1994-06-27
ATA249286A (de) 1993-10-15

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