JPH0154645B2 - - Google Patents
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- JPH0154645B2 JPH0154645B2 JP643684A JP643684A JPH0154645B2 JP H0154645 B2 JPH0154645 B2 JP H0154645B2 JP 643684 A JP643684 A JP 643684A JP 643684 A JP643684 A JP 643684A JP H0154645 B2 JPH0154645 B2 JP H0154645B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- volume
- sealed container
- output
- electroacoustic transducer
- electroacoustic
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F17/00—Methods or apparatus for determining the capacity of containers or cavities, or the volume of solid bodies
-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
この発明は被測定密閉容器内の容積を変化でき
る電気音響変換器を駆動し、その電気音響変換器
の電気的出力から共振状態を検出し、その共振周
波数から被測定密閉容器の容積を測定する音響式
容積測定装置に関する。 〈背景〉 この種の測定装置において外部振動が加えら
れ、これにより電気音響変換器の振動板が振動さ
れると、正しい測定が困難になる。この発明はこ
の問題を解決したものである。 先ずこの種の音響式容積測定装置の提案されて
いるものについて第１図を参照して説明する。第
１図において被測定密閉容器１１は、この例にお
いては側板上部に開口１２が形成され、その開口
１２を塞ぐように電気音響変換器１３が密閉容器
１１に取付けられている。電気音響変換器１３は
例えば可動線輪型のスピーカーのようなものを用
いることができ、そのコーン周縁部が開口１２の
内周縁部と接続されて開口１２が塞がれる。従つ
てこの電気音響変換器１３を交流信号で駆動する
ことによつて電気音響変換器１３の振動板１３ａ
が振動して密閉容器１１内の内容積を変化するこ
とができる。この例においては密閉容器１１内に
液体１４が入れられており、従つて密閉容器１１
内の容積、つまり液体１４が満たされている以外
の空間部分（気相部分）の容積Ｖを測定すること
によつて液体１４の体積を測定することもでき
る。 例えば第２図に示すようにパルス発生器１５よ
り第３図Ａに示すように立上がり、立下がりの急
峻なパルスを駆動回路１６を通じて電気音響変換
器１３に印加する。このようにすると、その立上
がり、立下がりの急激な変化時には多数の周波数
成分が発生しており、容器１１内の容積Ｖと電気
音響変換器１３の定数とで決まる共振周波数nに
一致している周波数成分のみ大きな減衰振動とし
て第３図Ｂに示すように現われる。つまり測定空
間の容積Ｖ及び変換器１３のばね定数（ステイフ
ネス）で決まる定数ｋと変換器１３の可動部の質
量ｍとから共振周波数nは
る電気音響変換器を駆動し、その電気音響変換器
の電気的出力から共振状態を検出し、その共振周
波数から被測定密閉容器の容積を測定する音響式
容積測定装置に関する。 〈背景〉 この種の測定装置において外部振動が加えら
れ、これにより電気音響変換器の振動板が振動さ
れると、正しい測定が困難になる。この発明はこ
の問題を解決したものである。 先ずこの種の音響式容積測定装置の提案されて
いるものについて第１図を参照して説明する。第
１図において被測定密閉容器１１は、この例にお
いては側板上部に開口１２が形成され、その開口
１２を塞ぐように電気音響変換器１３が密閉容器
１１に取付けられている。電気音響変換器１３は
例えば可動線輪型のスピーカーのようなものを用
いることができ、そのコーン周縁部が開口１２の
内周縁部と接続されて開口１２が塞がれる。従つ
てこの電気音響変換器１３を交流信号で駆動する
ことによつて電気音響変換器１３の振動板１３ａ
が振動して密閉容器１１内の内容積を変化するこ
とができる。この例においては密閉容器１１内に
液体１４が入れられており、従つて密閉容器１１
内の容積、つまり液体１４が満たされている以外
の空間部分（気相部分）の容積Ｖを測定すること
によつて液体１４の体積を測定することもでき
る。 例えば第２図に示すようにパルス発生器１５よ
り第３図Ａに示すように立上がり、立下がりの急
峻なパルスを駆動回路１６を通じて電気音響変換
器１３に印加する。このようにすると、その立上
がり、立下がりの急激な変化時には多数の周波数
成分が発生しており、容器１１内の容積Ｖと電気
音響変換器１３の定数とで決まる共振周波数nに
一致している周波数成分のみ大きな減衰振動とし
て第３図Ｂに示すように現われる。つまり測定空
間の容積Ｖ及び変換器１３のばね定数（ステイフ
ネス）で決まる定数ｋと変換器１３の可動部の質
量ｍとから共振周波数nは
【式】とな
り、この共振周波数nの減衰振動が現われる。こ
れが電気音響変換器１３の入力側に接続された波
形整形回路１７中の増幅器１８で増幅され、第３
図Ｃに拡大して示すような減衰振動が得られ、そ
の増幅出力は比較器１９で０レベルとの交叉方形
波（第３図Ｄ）に変換される。この方形波はシフ
トレジスタ２１のクロツク端子ckに入力され、
シフトレジスタ２１のデータ端子Ｄには高レベル
が与えられ、クリア端子Clにはパルス発生器１５
のパルスが与えられて、パルスの高レベル中はク
リア状態とされている。第３図Ａのパルスが立下
がり、比較器１９からの方形波の一つ目でシフト
レジスタ２１のQ1出力は第３図Ｅに示すように
高レベルとなり、二つ目でQ2出力が第３図Ｆに
示すように高レベルになる。このQ2出力はイン
バータ２２で第３図Ｇに示すように反転され、こ
れとQ1出力がアンドゲート２３へ供給される。
よつてアンドゲート２３から第３図Ｈに示すよう
に方形波（第３図Ｄ）の一つ目からその１周期の
間、高レベルが出力される。同様にしてシフトレ
ジスタ２１のQ2出力とQ3出力の反転したものが
アンドゲート２４へ供給されて第３図Ｉに示すよ
うに第３図Ｈのパルスの直後に第３図Ｄの方形波
の１周期の間高レベルになるパルスが得られる。
アンドゲート２３よりの第３図Ｈに示すパルスに
よりカウンタ２５がリセツトされる。アンドゲー
ト２４の出力（第３図Ｉ）によりゲート２６が開
らかれ、この開らかれたゲート２６をパルス発生
器１５中のクロツク発生器２７のクロツクが通過
し、そのクロツクがカウンタ２５で計数される。
この計数値は第３図Ｃの振動信号の１周期と対応
し、つまり容器１１の容積Ｖと対応しており、こ
れが表示器２８に容器１１の容積Ｖとして表示さ
れる。なおパルス発生器１５でクロツク発生器２
７のクロツクは分周回路２９で分周されて第３図
Ａのパルスが得られる。アンドゲート２４の出力
の立下がりで単安定マルチバイブレータ３１が駆
動され、その出力でカウンタ２５の計数値は表示
器２８内のラツチ回路にラツチされ、そのラツチ
出力が表示器２８に表示される。 第３図Ｂ，Ｃの減衰振動、つまり密閉容器１１
の内容積Ｖ及び変換器１３の定数で決まる共振周
波数nと内容積Ｖとの関係は第４図の曲線３２に
示す関係にあり、液体１４の体積が増加して内容
積Ｖが小さくなると共振周波数nは高くなり、液
体１４が少なくなり内容積Ｖが大きくなると共振
周波数nは低くなる。この曲線３２の関係を利用
して表示器２８に検出した共振周波数nと対応し
た容積Ｖを表示することによつて密閉容器１１の
内容積Ｖを直読することが可能となる。しかし外
部から振動が与えられ、密閉容器１１の全体が振
動すると、電気音響変換器１３も振動し、検出さ
れる減衰振動の波形が乱れ、その周期、つまり共
振周波数nの測定を正しく行うことができなくな
るおそれがある。 〈発明の概要〉 この発明の目的は外部振動に影響されることな
く、正しく共振周波数、つまり容積を測定するこ
とができる音響式容積測定装置を提供することに
ある。 この発明によれば二つの電気音響変換器が用い
られ、これら電気音響変換器の振動板は互に対向
して配され、これら振動板間に作られる空間部は
被測定密閉容器の内部空間と隔離される。これら
電気音響変換器は同期的に駆動され、これら電気
音響変換器の電気的出力が加算回路で加算され、
その加算出力から密閉容器の容積により決まる共
振周波数を検出する。 〈実施例〉 例えば第５図に示すように被測定密閉容器１１
内の上部に同一特性の電気音響変換器１３と３３
とが横方向に並べられ、かつこれら電気音響変換
器の振動板１３ａ，３３ａが互に対向して配され
る。振動板１３ａ，３３ａの両周縁間は筒状体３
４で連結されて振動板１３ａ，３３ａ間に作られ
る空間部３５は密閉容器１１内と隔離される。パ
ルス発生器１５の出力パルスは駆動回路１６，３
６に同時に供給され、これら駆動回路１６，３６
を通じて電気音響変換器１３，３３が同期して駆
動される。電気音響変換器１３，３３の電気的出
力は加算回路３７へ供給され、その加算出力は共
振周波数検出部３８へ入力される。 この構成により例えば第３図Ａに示すパルスに
より電気音響変換器１３，３３が同時に駆動さ
れ、振動板１３ａ，３ａが実線矢印で示すように
互に近ずくように変位するようなパルス的励振が
行われ、この状態で第５図に点線矢印で示すよう
に電気音響変換器１３から電気音響変換器３３へ
向く振動加速度が密閉容器１１に加わつたとす
る。この場合電気音響変換器１３，３３はそれぞ
れ密閉容器１１内の容積Ｖと、各電気音響変換器
１３，３３の定数（これは同一）とで決まる共振
周波数nで減衰振動（第３図Ｂ，Ｃ）するが、こ
の減衰振動は同一周波数でかつ同位相であるた
め、加算回路３７で互に加算され、第１図に示し
た電気音響変換器１３のみを用いる場合の２倍の
振幅となる。一方外部振動による電気音響変換器
１３，３３の出力は互に逆位相等振幅となるた
め、加算回路３７で互に打消され、加算回路３７
の出力には現われない。 例えば第１図に示したように電気音響変換器１
３を１個のみ用いる場合に正弦状の外部振動を受
けると、容積Ｖと変換器の定数で決まる共振周波
数の減衰振動と外部振動による出力とが合成さ
れ、例えば第６図Ａに示すように乱れた減衰振動
４１となり、その周期、つまり共振周波数nを正
しく測定することができなくなる。しかし第５図
の実施例では加算回路３７の出力には外部振動に
よる雑音は互に打消されて現われず、減衰振動は
互に相加され、第６図Ｂに示すように良好な波形
でしかも大きな振幅の減衰振動４２が得られる。
よつてこの減衰振動４２を例えば第２図について
説明したようにして共振周波数検出部３８でその
共振周波数nを正しく測定し、よつて容器１１の
容積Ｖを正確に測定することができる。なおこの
発明は電気音響変換器の定数に関係することな
く、容積Ｖのみに共振した周波数を検出して容積
Ｖを測定する場合にも適用できる。 〈効果〉 以上述べたようにこの発明によれば、外部振動
に影響されずに密閉容器の容積を測定することが
できる。しかも加算回路の出力に得られる減衰振
動の振幅が、電気音響変換器を１個のみ用いる場
合と比較して大きくなるため、この点からも周期
測定をより正しく行うことができる。
れが電気音響変換器１３の入力側に接続された波
形整形回路１７中の増幅器１８で増幅され、第３
図Ｃに拡大して示すような減衰振動が得られ、そ
の増幅出力は比較器１９で０レベルとの交叉方形
波（第３図Ｄ）に変換される。この方形波はシフ
トレジスタ２１のクロツク端子ckに入力され、
シフトレジスタ２１のデータ端子Ｄには高レベル
が与えられ、クリア端子Clにはパルス発生器１５
のパルスが与えられて、パルスの高レベル中はク
リア状態とされている。第３図Ａのパルスが立下
がり、比較器１９からの方形波の一つ目でシフト
レジスタ２１のQ1出力は第３図Ｅに示すように
高レベルとなり、二つ目でQ2出力が第３図Ｆに
示すように高レベルになる。このQ2出力はイン
バータ２２で第３図Ｇに示すように反転され、こ
れとQ1出力がアンドゲート２３へ供給される。
よつてアンドゲート２３から第３図Ｈに示すよう
に方形波（第３図Ｄ）の一つ目からその１周期の
間、高レベルが出力される。同様にしてシフトレ
ジスタ２１のQ2出力とQ3出力の反転したものが
アンドゲート２４へ供給されて第３図Ｉに示すよ
うに第３図Ｈのパルスの直後に第３図Ｄの方形波
の１周期の間高レベルになるパルスが得られる。
アンドゲート２３よりの第３図Ｈに示すパルスに
よりカウンタ２５がリセツトされる。アンドゲー
ト２４の出力（第３図Ｉ）によりゲート２６が開
らかれ、この開らかれたゲート２６をパルス発生
器１５中のクロツク発生器２７のクロツクが通過
し、そのクロツクがカウンタ２５で計数される。
この計数値は第３図Ｃの振動信号の１周期と対応
し、つまり容器１１の容積Ｖと対応しており、こ
れが表示器２８に容器１１の容積Ｖとして表示さ
れる。なおパルス発生器１５でクロツク発生器２
７のクロツクは分周回路２９で分周されて第３図
Ａのパルスが得られる。アンドゲート２４の出力
の立下がりで単安定マルチバイブレータ３１が駆
動され、その出力でカウンタ２５の計数値は表示
器２８内のラツチ回路にラツチされ、そのラツチ
出力が表示器２８に表示される。 第３図Ｂ，Ｃの減衰振動、つまり密閉容器１１
の内容積Ｖ及び変換器１３の定数で決まる共振周
波数nと内容積Ｖとの関係は第４図の曲線３２に
示す関係にあり、液体１４の体積が増加して内容
積Ｖが小さくなると共振周波数nは高くなり、液
体１４が少なくなり内容積Ｖが大きくなると共振
周波数nは低くなる。この曲線３２の関係を利用
して表示器２８に検出した共振周波数nと対応し
た容積Ｖを表示することによつて密閉容器１１の
内容積Ｖを直読することが可能となる。しかし外
部から振動が与えられ、密閉容器１１の全体が振
動すると、電気音響変換器１３も振動し、検出さ
れる減衰振動の波形が乱れ、その周期、つまり共
振周波数nの測定を正しく行うことができなくな
るおそれがある。 〈発明の概要〉 この発明の目的は外部振動に影響されることな
く、正しく共振周波数、つまり容積を測定するこ
とができる音響式容積測定装置を提供することに
ある。 この発明によれば二つの電気音響変換器が用い
られ、これら電気音響変換器の振動板は互に対向
して配され、これら振動板間に作られる空間部は
被測定密閉容器の内部空間と隔離される。これら
電気音響変換器は同期的に駆動され、これら電気
音響変換器の電気的出力が加算回路で加算され、
その加算出力から密閉容器の容積により決まる共
振周波数を検出する。 〈実施例〉 例えば第５図に示すように被測定密閉容器１１
内の上部に同一特性の電気音響変換器１３と３３
とが横方向に並べられ、かつこれら電気音響変換
器の振動板１３ａ，３３ａが互に対向して配され
る。振動板１３ａ，３３ａの両周縁間は筒状体３
４で連結されて振動板１３ａ，３３ａ間に作られ
る空間部３５は密閉容器１１内と隔離される。パ
ルス発生器１５の出力パルスは駆動回路１６，３
６に同時に供給され、これら駆動回路１６，３６
を通じて電気音響変換器１３，３３が同期して駆
動される。電気音響変換器１３，３３の電気的出
力は加算回路３７へ供給され、その加算出力は共
振周波数検出部３８へ入力される。 この構成により例えば第３図Ａに示すパルスに
より電気音響変換器１３，３３が同時に駆動さ
れ、振動板１３ａ，３ａが実線矢印で示すように
互に近ずくように変位するようなパルス的励振が
行われ、この状態で第５図に点線矢印で示すよう
に電気音響変換器１３から電気音響変換器３３へ
向く振動加速度が密閉容器１１に加わつたとす
る。この場合電気音響変換器１３，３３はそれぞ
れ密閉容器１１内の容積Ｖと、各電気音響変換器
１３，３３の定数（これは同一）とで決まる共振
周波数nで減衰振動（第３図Ｂ，Ｃ）するが、こ
の減衰振動は同一周波数でかつ同位相であるた
め、加算回路３７で互に加算され、第１図に示し
た電気音響変換器１３のみを用いる場合の２倍の
振幅となる。一方外部振動による電気音響変換器
１３，３３の出力は互に逆位相等振幅となるた
め、加算回路３７で互に打消され、加算回路３７
の出力には現われない。 例えば第１図に示したように電気音響変換器１
３を１個のみ用いる場合に正弦状の外部振動を受
けると、容積Ｖと変換器の定数で決まる共振周波
数の減衰振動と外部振動による出力とが合成さ
れ、例えば第６図Ａに示すように乱れた減衰振動
４１となり、その周期、つまり共振周波数nを正
しく測定することができなくなる。しかし第５図
の実施例では加算回路３７の出力には外部振動に
よる雑音は互に打消されて現われず、減衰振動は
互に相加され、第６図Ｂに示すように良好な波形
でしかも大きな振幅の減衰振動４２が得られる。
よつてこの減衰振動４２を例えば第２図について
説明したようにして共振周波数検出部３８でその
共振周波数nを正しく測定し、よつて容器１１の
容積Ｖを正確に測定することができる。なおこの
発明は電気音響変換器の定数に関係することな
く、容積Ｖのみに共振した周波数を検出して容積
Ｖを測定する場合にも適用できる。 〈効果〉 以上述べたようにこの発明によれば、外部振動
に影響されずに密閉容器の容積を測定することが
できる。しかも加算回路の出力に得られる減衰振
動の振幅が、電気音響変換器を１個のみ用いる場
合と比較して大きくなるため、この点からも周期
測定をより正しく行うことができる。
第１図は改良前の音響式容積測定装置の容器と
電気音響変換器との関係を示す図、第２図は改良
前の音響式容積測定装置の電気回路例を示す図、
第３図は第４図の動作の説明に供する波形図、第
４図は容積Ｖと共振周波数nとの関係を示す図、
第５図はこの発明による音響式容積測定装置の一
例を示す図、第６図は外部振動の影響を受けた電
気音響変換器出力波形及び加算回路の出力波形の
例を示す図である。 １１：被測定密閉容器、１３，３３：電気音響
変換器、１５：パルス発生器、１６，３６：駆動
回路、３５：振動板間の空間部、３７：加算回
路、３８：共振周波数検出部。
電気音響変換器との関係を示す図、第２図は改良
前の音響式容積測定装置の電気回路例を示す図、
第３図は第４図の動作の説明に供する波形図、第
４図は容積Ｖと共振周波数nとの関係を示す図、
第５図はこの発明による音響式容積測定装置の一
例を示す図、第６図は外部振動の影響を受けた電
気音響変換器出力波形及び加算回路の出力波形の
例を示す図である。 １１：被測定密閉容器、１３，３３：電気音響
変換器、１５：パルス発生器、１６，３６：駆動
回路、３５：振動板間の空間部、３７：加算回
路、３８：共振周波数検出部。
Claims (1)
- １ 被測定密閉容器内に振動板をもつ電気音響変
換器が対向して配され、これら電気音響変換器の
振動板の前面の間に作られる空間部は上記密閉容
器内と隔離され、上記両電気音響変換器は駆動手
段によりほゞ連続した複数の周波数の電気信号で
同期的に駆動され、上記密閉容器内の容積を変化
させることができるように構成され、これら電気
音響変換器の電気的出力信号が加算回路で加算さ
れ、その加算回路の出力から共振検出手段により
上記密閉容器の容積により決まる共振周波数が検
出され、その検出周波数により上記密閉容器内の
容積を求める音響式容積測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP643684A JPS60149923A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | 音響式容積測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP643684A JPS60149923A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | 音響式容積測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60149923A JPS60149923A (ja) | 1985-08-07 |
| JPH0154645B2 true JPH0154645B2 (ja) | 1989-11-20 |
Family
ID=11638344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP643684A Granted JPS60149923A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | 音響式容積測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60149923A (ja) |
-
1984
- 1984-01-17 JP JP643684A patent/JPS60149923A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60149923A (ja) | 1985-08-07 |
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