JPH068741B2 - マイクロ波による液面位置測定装置 - Google Patents

マイクロ波による液面位置測定装置

Info

Publication number
JPH068741B2
JPH068741B2 JP2506375A JP50637590A JPH068741B2 JP H068741 B2 JPH068741 B2 JP H068741B2 JP 2506375 A JP2506375 A JP 2506375A JP 50637590 A JP50637590 A JP 50637590A JP H068741 B2 JPH068741 B2 JP H068741B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
microwave
sound wave
liquid level
velocity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2506375A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03502493A (ja
Inventor
オロヴ エドヴァルドソン，クルト
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.)
SAABU MARIIN EREKUTORONIKUSU AB
Original Assignee
SAABU MARIIN EREKUTORONIKUSU AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SAABU MARIIN EREKUTORONIKUSU AB filed Critical SAABU MARIIN EREKUTORONIKUSU AB
Publication of JPH03502493A publication Critical patent/JPH03502493A/ja
Publication of JPH068741B2 publication Critical patent/JPH068741B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • G01F23/22—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 by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—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 by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4004—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
    • 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
    • G01F23/22—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 by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—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 by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • 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
    • G01F23/22—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 by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—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 by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G01F23/2962—Measuring transit time of reflected waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/86—Combinations of radar systems with non-radar systems, e.g. sonar, direction finder
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/86—Combinations of radar systems with non-radar systems, e.g. sonar, direction finder
    • G01S13/862—Combination of radar systems with sonar systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S367/00—Communications, electrical: acoustic wave systems and devices
    • Y10S367/908—Material level detection, e.g. liquid level

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、容器に収納され、液面の上方にガスが存在す
る液体の表面の位置を測定する装置に関し、この装置
は、ガスを通して液面に向けてマイクロ波信号を放射す
る第１の送信機と、液面から反射するマイクロ波信号を
受信する第１の受信機と、第１の送信機から液面に向け
て放射され反射したマイクロ波信号の伝播時間に基づい
て、容器内の液面位置を計算する電子ユニツトとで構成
されている。
この種の装置は、特に、原油及びその精製品などの石油
製品に使用されることが多い。この種の容器は、巨大な
タンカーの総積載量に応じて、きわめて大きいものであ
り、一般に、数万立方メートルの容積を持つ円筒形の据
付け式タンクである。
測定値の正確さに対する要求が増加している。ある事例
では、送信機から液面までの距離が２０メートルである
場合に、１ないし２ミリメートルの精度で測定すること
が要求される。この高精度の測定を遂行するために、妨
害要素を排除するような特殊な測定を行わねばならな
い。
上記のような、特に、石油製品やその他の化学製品を収
容した容器の液面測定に際して、しばしば生じる１つの
問題は、液面の上方に存在するガスの条件、すなわち、
液面から蒸発したガスの分圧と、空気、さらには水蒸気
の分圧を示す「タンク内の雰囲気」である。蒸発した石
油製品、すなわち、炭化水素ガス中では、空気中に比し
て、マイクロ波の伝達速度がいくらか低下する。伝達速
度は、ガスの濃度により変化する。これは、マイクロ波
の伝達速度あるいはマイクロ波の速度が、容器内の液面
の上方に存在するガスの条件によって、変化することを
意味している。
もし、容器に石油製品が充満していれば、炭化水素の分
圧は、安定な条件、すなわち炭化水素ガスで飽和してい
る条件における蒸気圧と本質的に等しくなる。蒸気圧
は、炭化水素製品などの液体の種類により、ゼロから大
気圧まで、またそれ以上に変化する。
一方、容器が空であれば、大気中からの空気の流れが炭
化水素ガスと混合し、炭化水素ガスと空気との混合気体
が発生する。容器が空である場合は、空気の分圧は比較
的高いが、容器を動かさなければ、液面から炭化水素が
蒸発して、炭化水素の分圧が増加する。これは、マイク
ロ波の速度が炭化水素の分圧値に密接な関係があるた
め、液面位置の測定結果が、正しい値から偏差を生じる
ことを意味している。
上記のようなガスの条件を考慮に入れて、簡単に正確な
修正測定値を得ることができる装置が、以前から要望さ
れているが、そのような装置は、未だ実現していない。
本発明の目的は、液面位置の測定値を修正できるように
した、簡単で確実性のある装置を提供することである。
また、本発明の好ましい実施例では、水平方向の濃度勾
配から比較的独立した修正値を得ることができるように
なっている。
本発明の装置は、ガス中における音波の速度を測定する
第１の手段と、ガス中における音波の速度とマイクロ波
の速度との既知の関係に基づいて、ガス中のマイクロ波
の速度を考慮して、第１の距離値を第２の距離値に修正
する第２の手段とを備えている。
音波の速度とマイクロ波の速度との関係は、多種類のガ
ス及びガス混合気について知られている。炭化水素ガス
と空気との混合気体中の音波の速度は、炭化水素の分
圧、すなわちガスの混合比により、マイクロ波よりも約
５００倍以上に達する影響を受けると云われている。こ
のことは、液体に対応するガス分圧を示すガスにより影
響される液面位置の測定値を、ガス中の音波の速度を測
定することによって、きわめて高精度に補正できること
を意味している。音波とマイクロ波との通過経路を同一
にすれば、ガスの均質さとは無関係に、補正することが
できる。
ガス及びガス混合気体中の音波の速度とマイクロ波の速
度は、それぞれ、所望の精度に応じて、複雑な数式ある
いはより簡単な数式で表わすことができる。上述の音波
の速度とマイクロ波の速度との関係を考慮すれば、要求
精度は、比較的中程度とするべきで、概算式を使用する
ことができることになる。
マイクロ波の速度Ｖmは、次式で表わすことができる。
ここで、ｃ：真空中におけるマイクロ波の速度 μｒ：伝達媒体の関連透過率 εｒ：伝達媒体の関連導電率 Ｕｒの値は、ここで問題となるガスについて「１」として
与えることができるので、ガスの成分による関連導電率
の変化のみを、考えればよいことになる。
１つのガスにおけるεrの値は、次の関係式で計算する
ことができる。
（εr−１／εr＋２）＝ρ・Ｒ／Ｍ ここで、ρ：ガスの濃度 Ｒ：モル屈折率 Ｍ：分子量 Ｒは、原子にあるデータを付加し、分子内で結合するこ
とによって、計算することができる。ガス混合気体に対
しては、対応する計算を行うことができる。炭化水素に
限定すれば、Ｒを、分子量に比例する値として概算する
ことができる。ある種のガスは、イオン化しているた
め、Ｒがより大きくなる傾向があり、その場合には、Ｒ
の値をガスに応じて測定すればよい。炭化水素の場合
は、ガスの組成について詳細な知識を必要としない。
（εr−１）の値は、εrの値が「１」に近く、かつ、ガス
が大気圧(最大1.01)に近い場合には、ガスの濃度に比例
するものと考えることができる。炭化水素については、
1kg/m3に対して、平均0.0011となる。空気を混入した場
合には、マイクロ波の速度は、炭化水素ガスの量とはほ
ぼ無関係に、１m3中の炭化水素のkgごとに、400ppm(百
万分の１)ずつ減少するものとして計算することができ
る。この数値は、約２０゜（すなわち、通常の貯蔵温
度）の温度域では、温度変化に無関係であるが、温度が
高くなれば、当然、液面の上にある炭化水素ガスの分圧
が増加する。あるガス、たとえば水やアンモニアなど
は、双極子の永久モーメントを示して、上記の関係式に
おけるＲに影響する。
次式は、ガス中における音波の速度Ｖ1を示す。
ここで、ＣＰ：一定圧における熱量 ＣＶ：一定量における熱量 Ｐ：圧力 ρ：ガス濃度 ２０゜における空気密度は、約１．２kg/m3であり、一
方、問題の炭化水素ガスは、３〜３．５kg/m3である。
ＣP／ＣVの値は、空気では１．４０、炭化水素ガスでは
約１．１５である。
ガス混合気体の場合には、Ｖ1についての関係式は、上
記を変形した式で表わされる。すなわち、速度Ｖ1は、 ここで、Ｔ：絶対温度 Ｍ：平均分子量 Ｒ：ガス定数 ＣＰ：モル当り熱量(平均値) 特に、炭化水素ガスの分圧が低いと、音波の速度の逆
数、すなわち伝達時間は、炭化水素の濃度に応じて、ほ
ぼ直接的に増加する。
一例をあげると、濃度が１kg/m3の炭化水素の分圧は、
伝播時間を、空気中の伝播時間に比して２０％増加さ
せ、一方、同じ条件におけるマイクロ波の伝播時間は、
０．０４％増加する。炭化水素の分圧が高いと、音波の
伝播時間の増加は、濃度に直接的には比例しないが、依
然、濃度の関係になっている。
たとえば、タンク内の石油製品などの、液面測定に際し
ては、音波信号及びマイクロ波信号に対する測定距離中
のガスの濃度が変化することが、現実にしばしば生じ
る。音波信号により、音波の伝播時間を濃度の平方根の
平均値に比例する値として、概略計算することができ
る。一方、マイクロ波信号による伝播時間は、問題の事
例においては、導電率が１に近い条件で濃度に比例す
る。
音波の伝播時間が約２０％増加する実際例の解析は、マ
イクロ波の伝播時間の増加による誤差が、問題の事例に
おいて約０．０１〜０．１％の量にとどまり、液面測定
の補正に適用できることを示している。
本発明の装置の好適な実施例では、第１の手段は、音波
信号を、液面に向けてマイクロ波信号と平行に放射し、
液面から反射した音波信号を受信するように構成してあ
る。この手法により、音波信号とマイクロ波信号とは、
同一のガス、すなわち、同一の組成で、同じ濃度勾配を
示す透過媒体を通過することになる。
第１の手段とマイクロ波信号の送信機とを、１つのユニ
ットに組み合わせると、音波信号とマイクロ波信号とを
実質的に同一の経路に投射するように構成できる利点が
ある。この要件は、ユニットに、音波信号とマイクロ波
信号とを直接に与える１個のホーンを設けることによ
り、実行することができる。
本発明の装置の他の実施例では、音波速度を測定する第
１の手段は、好ましくは容器の上部に配置した第２の送
信機及び第２の受信機で形成してある。この構成は、構
造が簡単になる利点がある。音波信号とマイクロ波信号
とが異なる経路を通ることになる欠点がある。したがっ
てこれは、液面の上方のガスが均一で、濃度勾配がな
く、音波の速度測定値を、マイクロ波信号の伝播時間の
補正に、直接に使用できる場合に限って適用できる。
本発明の上記第２実施例を、ガスに濃度勾配がある場合
にも使用できるようにするために、装置に第３の手段を
設ける。この第３の手段は、容器中の比較的高位置にあ
る液面を測定した音波速度の第１の測定値を記録するメ
モリユニットと、記録した第１の測定値と、容器中の比
較的低位値にある液面における現在値を測定した第２の
測定値と、コンピュータに記憶したガスの濃度勾配を示
すアルゴリズムとによって、濃度勾配のあるガス中の音
波速度を計算する計算ユニットとで構成されたコンピュ
ータを備えている。
本発明の装置は、上述の各実施例に、さらに多様な装置
を付加して形成することができる。たとえば、マイクロ
波及び恐らくは音波を、液体の反射面に向けて誘導する
垂直管を、装置に設けることができる。この垂直管に
は、軸線方向に沿って多数の孔をあけ、管の内外の液面
を同じ高さに保持するようにする。
以下、本発明の装置を、添付の図面に基づいて詳細に説
明する。
第１図は、本発明の第１実施例を示す縦断正面図、 第２図は、第２実施例を示す縦断正面図、 第３図ないし第５図は、第２図示の実施例の各部分の詳
細図、 第６図は、本発明の他の実施例を示す縦断正面図、 第７図は、第６図示の装置により、液面位置を音波速度
で測定した距離の関数としての、ガス濃度を示すグラフ
である。
第１図において、(１)は、石油製品(２)などの液体を収
容した容器で、(３)は液面を示す。
容器の頂板(４)には、接続片(５)と、マイクロ波信号、
すなわちレーダー周波数帯域のＸバンドに準じた波長λ
＝3.0cmの信号を発信し受信する発信及び受信機(６)を
設けてある。電子ユニット(７)は、液面(３)に向けて投
射され反射したマイクロ波の伝播時間によって、液面ま
での距離を計算する装置を内臓している。
容器の頂板（４）に取付けた接続片(８)には、液面(３)
に向けて音波信号を投射し反射させる第１手段(９)を取
付けてある。
容器内における液面(３)と、発信／受信機(６)及び第１
手段(９)との空間に、ある分圧、すなわちある濃度の炭
化水素ガスが充満していると、通過媒体、すなわちガス
を通過するマイクロ波の速度は、通過媒体が空気である
場合よりも、いくらか低下する。
第１図において、正確な距離はＬであり、電子ユニット
(７)は、ＬM＝Ｌ＋ｄMを示し、ｄMは測定誤差の値であ
る。音波信号による手段(９)で測定した液面(３)までの
距離は、ＬL＝Ｌ＋ｄLであり、ｄLは、炭化水素ガス中
では音波速度が空気中よりも低下することにより、距離
の測定値が正確な距離Ｌよりも増加する量である。
ｄL＝ｋ１・ｄMの関係がある故に、以下の式を得る。
Ｌ＝ＬM−（ＬL−ＬM）／（ｋ１−１） 又は、ｋ1＞１である場合は、 Ｌ＝ＬM−（ＬL−ＬM）／ｋ１ この補正は、電子ユニット(７)に設けてある図示しない
第２手段によって計算される。
炭化水素の場合、ｋ１の値は、容器内の炭化水素には、
事実上、無関係である。このことは、混合気体が未知の
ものであることが多く、たとえば、ペトロールは約千種
の成分を含む可能性があるため、重要な意味を持つ。他
の液体、たとえばポラー液の場合は、ｋ１を内容成分に
応じて選定することができる。
マイクロ波信号の発信機(６)及び音波信号を発信する手
段は、この実施例では、液面から同じ高さに設けてあ
り、液面からの高さが異なる場合に必要となる変換計算
を不要として、第２手段における計算を容易にできるよ
うにしてある。音波とマイクロ波とが、問題のガス中を
通過する距離を、本質的に等しくすることが有利であ
る。
第２図に示す本発明装置の１実施例は、マイクロ波と音
波とを、ほぼ同じ経路で発信し受信するホーン(11)を備
えている。
第３図ないし第５図は、第２図示の実施例の変形例を示
す。これらには、誘電体(12)を充填した導波器で示すマ
イクロ波信号の発信機と、音波信号の入力導線(14)を備
える音波源及び反射音波受信機(13)と、側壁(15)を有す
るホーンとを備えている。
第４図示の変形例は、誘電体を充填したマイクロ波の導
波器(16)を備えている。導波器は、金属管(17)で囲んで
ある。発音器(18)は、圧電型あるいは磁電型で、導波器
の周囲に同軸に配置してある。発音器(18)の下方には、
音波共鳴器(19)を設けてある。その下方には、リング溝
の形状の４分の１被変換器(20)を設け、導波器から放射
されるマイクロ波の方向を定め、拡散を防ぐようにして
ある。(21)は、ホーンの側壁である。
第５ａ図及び第５ｂ図は、非円形対称型の音波発信器を
備える変形例を示す。マイクロ波の導波器(22)は、誘電
体で充填してあり、その下端のエッジ(23)は、線Ｉ−Ｉ
に交差する断面に形成してある。発音器(24)は、導波器
の下端部に形成したくさび形側壁(25)の一面に配置して
ある。音波信号は、側壁(25)で反射して下方に向かい、
液面で反射して復帰し、導波器の他方の側壁(26)で反射
して、受信機又はマイクロフォン(27)で受信される。
導波器が、マイクロ波と音波とを１モードで伝播するも
のであれば、伝播モードを保持する変調を、比較的大き
い自由度で非対称形に形成できる。
第６図は、本発明の装置の他の実施例で、第１図と同じ
部品は、同一符号を付してある。ただし、音波の測定
は、ブラケット(28)に取付けてある発音器(29)と、同じ
くブラケット(28)に発音器に対向して取付けてある受信
機又はマイクロフォン(30)によって行う。発音器とマイ
クロフォンとの距離は、約0.5ｍにすることができる。
前述したように、この実施例には、音波信号がマイクロ
波信号と同じ経路を通らないという欠点がある。液面
(3)の上方に、ガス(10)が均一に、すなわち濃度勾配な
しに充満していれば、正しい液圧位置を測定することが
できる。これは、容器を石油製品などで一杯に満たし
て、空気を容器から追い出してある場合である。
また、第６図示の装置において、ガスが異成分で濃度勾
配がある場合に、コンピュータで構成した第３手段を付
加して、有効な補正を行うことができる。このコンピュ
ータは、容器に、石油製品などの液体を、より多く又は
より少なく収容したときの、第１の測定値を記憶するメ
モリを備えている。この第１測定値は、液面の上方の空
間を、液体からのガスで均一な濃度で完全に充填したも
のとして計算でき、問題のガスの最大濃度に相当するも
のである。
第３手段は、さらに計算ユニットを備えており、一部は
記憶した第１の測定値に基づいて、一部は液面が低下し
て容器中に入った空気と混合して、ガスの濃度が低下し
たときの第２の測定値に基づいて、一部はガス中の音波
速度に基づく計算によりガスに生じ得る濃度勾配を示す
ようにした。コンピュータに記憶したアルゴリズムとに
基づいて、マイクロ波による測定値の概略補正値を計算
できるように構成してある。
第７図は、容器中のガスに濃度勾配がある場合に、第６
図示の装置で測定をする要領を示す。
このグラフは、ガスの濃度を、音波測定装置と液面との
距離の関数として示すものである。Ａ点は、容器に均一
なガスを充満したときの濃度値（音波の速度に対応す
る）の測定値である。
容器から液体を放出すると、この濃度値は、まずＢ点ま
で保持され、空気が流入し始めると、濃度値がＣ点まで
低下する。次いで、容器が補充されなければ、液体が次
第に蒸発し、低下した液面までの大きい距離における濃
度値が、Ｄ点に上昇する。
先の測定値から、容器中に生じうる最大濃度値Ｅが、既
知量として与えられる。そこで、特別の装置あるいは容
器中の所定高さの濃度に基づく論理計算によって、濃度
勾配Ｄ−Ｅを想定し、濃度勾配Ｄ−Ｅをコンピュータに
アルゴリズムの形で記憶し、前述の手法により補正に使
用する。
ガスの濃度を、液面からの高さに対して指数的に変化す
るものと想定すれば、アルゴリズムを簡単にすることが
でき、実用的な概略計算法として使用することができ
る。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】液面の上方にガスが存在する容器中の液面
    位置を測定する装置であつて、ガス中を液面に向けてマ
    イクロ波を発信する第１発信機と、液面から反射したマ
    イクロ液を受信する第１受信機と、第１発信機と液面と
    の第１の距離に放射され反射したマイクロ波の伝播時間
    から、容器中の液面位置を計算する電子ユニットとを備
    える装置において、 ガス中の音波の速度を測定する第１手段と、ガス中のマ
    イクロ波の速度に基づいて求めた第１の距離を、音波の
    速度とマイクロ波の速度との既知の関係により、第２の
    距離に補正する第２手段とを備えることを特徴とするマ
    イクロ波による液面位置測定装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の装置において、第１手段
    を、音波信号をマイクロ波信号と平行に液面に向けて放
    射し、液面から反射した音波信号を受信するように構成
    したことを特徴とするマイクロ波による液面測定装置。
  3. 【請求項３】請求項１又は２記載の装置において、第１
    手段とマイクロ波信号の発信機とを、単一のユニットに
    結合し、音波信号とマイクロ波信号とを同一の経路を通
    過させるように構成したことを特徴とするマイクロ波に
    よる液面測定装置。
  4. 【請求項４】請求項３記載の装置において、ユニットに
    ホーンを設けて、音波信号とマイクロ波信号とに、とも
    に指向性を与えるようにしたことを特徴とするマイクロ
    波による液面測定装置。
  5. 【請求項５】請求項１記載の装置において、音波の速度
    を測定する第１手段に、容器の上部に配置した第２の発
    信機及び第２の受信機を設けたことを特徴とするマイク
    ロ波による液面測定装置。
  6. 【請求項６】請求項５記載の装置において、コンピュー
    タで構成した第３手段を備え、コンピュータが、 容器中で比較的高位にある液面を音波の速度で測定した
    第１の測定値を記憶するメモリ・ユニットと、 濃度勾配のあるガス中の音波の速度を計算して、記憶し
    た第１の測定値と、容器中で低下した液面に対応する音
    波の速度による現在の第２の測定値と、ガスに生じ得る
    濃度勾配に基づいてコンピュータに記憶したアルゴリズ
    ムとで、濃度勾配のあるガス中における音波の速度を計
    算する計算ユニットとを備えていることを特徴とするマ
    イクロ波による液面測定装置。
JP2506375A 1989-04-10 1990-03-27 マイクロ波による液面位置測定装置 Expired - Fee Related JPH068741B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8901260-3 1989-04-10
SE8901260A SE466519B (sv) 1989-04-10 1989-04-10 Anordning foer maetning av nivaan av ett i en behaallare befintligt fluidum

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03502493A JPH03502493A (ja) 1991-06-06
JPH068741B2 true JPH068741B2 (ja) 1994-02-02

Family

ID=20375610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2506375A Expired - Fee Related JPH068741B2 (ja) 1989-04-10 1990-03-27 マイクロ波による液面位置測定装置

Country Status (15)

Country Link
US (1) US5070730A (ja)
EP (1) EP0419636B1 (ja)
JP (1) JPH068741B2 (ja)
KR (1) KR940000144B1 (ja)
AU (1) AU616357B2 (ja)
BR (1) BR9006408A (ja)
CA (1) CA2031453C (ja)
DE (1) DE69005245T2 (ja)
DK (1) DK0419636T3 (ja)
ES (1) ES2048487T3 (ja)
FI (1) FI97999C (ja)
NO (1) NO179385C (ja)
SA (1) SA90110002B1 (ja)
SE (1) SE466519B (ja)
WO (1) WO1990012292A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002214022A (ja) * 2000-12-01 2002-07-31 Krohne Messtech Gmbh & Co Kg レベル測定装置

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE461179B (sv) * 1989-02-08 1990-01-15 Saab Marine Electronics Anordning foer maetning av nivaan av ett i en behaallare befintligt fluidum
DE4100922A1 (de) * 1991-01-15 1992-07-16 Krohne Messtechnik Kg Entfernungsmessgeraet, insbesondere zur fuellstandmessung von industrietanks
US5305237A (en) * 1991-07-12 1994-04-19 Union Tank Car Company Method and apparatus for monitoring a flowable material in a transportable vessel
US5233352A (en) * 1992-05-08 1993-08-03 Cournane Thomas C Level measurement using autocorrelation
DE4233324C2 (de) * 1992-10-05 1996-02-01 Krohne Messtechnik Kg Verfahren zur Messung des Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Behälter nach dem Radarprinzip
US5406842A (en) * 1993-10-07 1995-04-18 Motorola, Inc. Method and apparatus for material level measurement using stepped frequency microwave signals
US5440310A (en) * 1994-02-14 1995-08-08 Motorola, Inc. Bandwidth synthesized radar level measurement method and apparatus
US5614831A (en) * 1995-02-13 1997-03-25 Saab Marine Electronics Ab Method and apparatus for level gauging using radar in floating roof tanks
WO1997012211A1 (en) * 1995-09-29 1997-04-03 Rosemount Inc. Microwave waveguide for tank level sensors
US5926080A (en) * 1996-10-04 1999-07-20 Rosemount, Inc. Level gage waveguide transitions and tuning method and apparatus
US6155112A (en) * 1996-10-04 2000-12-05 Endress + Hauser Gmbh + Co. Filling level measuring device operating with microwaves
DE19722180C2 (de) * 1997-05-27 1999-07-01 Siemens Ag Anordnung und Verfahren zur Abstands- oder Geschwindigkeitsmessung
ATE274707T1 (de) * 1997-06-27 2004-09-15 Eads Deutschland Gmbh Füllstandmessradargerät
US5872494A (en) * 1997-06-27 1999-02-16 Rosemount Inc. Level gage waveguide process seal having wavelength-based dimensions
DE19801054C1 (de) * 1998-01-14 1999-07-29 Mannesmann Sachs Ag Kolben-Zylinderaggregat mit einer Bewegungserfassungseinrichtung
SE9904521L (sv) * 1999-12-10 2001-06-11 Saab Marine Electronics Anordning vid nivåmätning i tankar
US6677891B2 (en) * 2001-01-19 2004-01-13 Vega Grieshaber Kg Method and device for transmitting and receiving electromagnetic waves
US6640628B2 (en) * 2001-01-19 2003-11-04 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Level-measuring device
US6353407B1 (en) * 2001-03-22 2002-03-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Radar tank level indicating system for measurement of water content in shipboard tank involving identification of fuel-water interface
US6915689B2 (en) * 2002-11-21 2005-07-12 Saab Rosemount Tank Radar Ab Apparatus and method for radar-based level gauging
SE0300819D0 (sv) * 2003-03-21 2003-03-21 Saab Marine Electronics System and method in a radar level gauging system
EP1606595A1 (en) * 2003-03-21 2005-12-21 SAAB Rosemount Tank Radar AB System and method in a radar level gauging system
US6988404B2 (en) 2003-12-11 2006-01-24 Ohmart/Vega Corporation Apparatus for use in measuring fluid levels
EP1707982A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-04 AGELLIS Group AB Method for analysing a substance in a container
EP1707983B1 (en) * 2005-03-31 2010-12-29 AGELLIS Group AB Method and device for contactless level and interface detection
US7823446B2 (en) * 2006-11-06 2010-11-02 Rosemount Tank Radar Ab Pulsed radar level gauging with relative phase detection
DE102007042043A1 (de) * 2007-09-05 2009-03-12 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Ermittlung und Überwachung des Füllstands eines Füllguts in einem Behälter
DE102011010801B4 (de) * 2011-02-09 2016-01-07 Krohne Messtechnik Gmbh Mikrowellensendeeinrichtung und Füllstandmessgerät
DE102012021794B3 (de) * 2012-11-08 2014-01-16 Krohne Messtechnik Gmbh Messanordnung zur Bestimmung einer Messgröße
US9325077B2 (en) * 2013-11-12 2016-04-26 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauge system and reflector arrangement
DE102018126303B4 (de) * 2018-10-23 2021-03-11 Khs Gmbh Füllsystem zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut sowie Füllmaschine

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2960078A (en) * 1955-10-17 1960-11-15 Reining Helmut Paul Ott Gustav Door framework for open hearth furnaces or other industrial furnaces
GB829741A (en) * 1955-12-23 1960-03-09 Heem V D Nv A method and device for measuring small distances, especially the liquid level in liquid tanks
US3286098A (en) * 1963-02-28 1966-11-15 Mobil Oil Corp Methods and apparatus for determining factors related to sonic velocity in a gas
US3184969A (en) * 1963-06-10 1965-05-25 Gen Signal Corp Liquid level indication system
US3707717A (en) * 1971-06-25 1972-12-26 Gen Signal Corp Boat berthing monitor incorporating sonar and doppler radar techniques
DE2547759C3 (de) * 1975-10-24 1985-08-08 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg Schall-Echolot für die Messung von Füllständen
SU631786A1 (ru) * 1977-01-26 1978-11-05 Государственный Ордена Трудового Красного Знамени Всесоюзный Проектный Научно-Исследовательский Институт Цементной Промышленности Способ определени уровн строительного материала
US4221004A (en) * 1978-08-03 1980-09-02 Robertshaw Controls Company Adjustable ultrasonic level measurement device
US4578997A (en) * 1982-01-04 1986-04-01 Fischer & Porter Time-shaped AGC for ultrasonic liquid level meter of the echo-ranging type
NO152108C (no) * 1983-04-05 1985-08-14 Autronica As Nivaamaaler
DE3339984A1 (de) * 1983-11-04 1985-05-23 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg Schall- bzw. ultraschall-entfernungsmessgeraet
SE441306B (sv) * 1984-04-25 1985-09-23 Saab Marine Electronics Sett och anordning for metning av nivan hos ett i en behallare forvarat flytande material
SE456538B (sv) * 1984-06-01 1988-10-10 Saab Marine Electronics Sett och anordning for nivametning med mikrovagor
US4566321A (en) * 1985-01-18 1986-01-28 Transamerica Delaval Inc. Microwave tank-contents level measuring assembly with lens-obturated wall-opening
US4700567A (en) * 1985-11-21 1987-10-20 Halliburton Company Rheology test system
US4670754A (en) * 1985-12-30 1987-06-02 Transamerica Delaval, Inc. Microwave tank-contents level measuring assembly with a phase controlled lens
GB8607111D0 (en) * 1986-03-21 1986-04-30 Procontech Ltd Liquid level sensing
US4785664A (en) * 1986-04-28 1988-11-22 Kay-Ray, Inc. Ultrasonic sensor
DE3618021A1 (de) * 1986-05-28 1987-12-03 Krupp Gmbh Verfahren zum orten eines unterwasserziels
JPS6465420A (en) * 1987-09-05 1989-03-10 Kobe Steel Ltd Level measuring instrument
US4821569A (en) * 1987-10-30 1989-04-18 Fischer & Porter Co. Parasitic echo pulse rejector for ultrasonic liquid level meter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002214022A (ja) * 2000-12-01 2002-07-31 Krohne Messtech Gmbh & Co Kg レベル測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
SA90110002B1 (ar) 2004-01-26
AU5528890A (en) 1990-11-05
AU616357B2 (en) 1991-10-24
DK0419636T3 (da) 1994-04-11
NO179385B (no) 1996-06-17
JPH03502493A (ja) 1991-06-06
SE8901260L (sv) 1990-10-11
EP0419636B1 (en) 1993-12-15
US5070730A (en) 1991-12-10
FI97999C (fi) 1997-03-25
NO179385C (no) 1996-09-25
CA2031453A1 (en) 1990-10-11
KR940000144B1 (ko) 1994-01-07
CA2031453C (en) 1995-05-16
KR920700396A (ko) 1992-02-19
DE69005245D1 (de) 1994-01-27
SE466519B (sv) 1992-02-24
BR9006408A (pt) 1991-08-06
WO1990012292A1 (en) 1990-10-18
ES2048487T3 (es) 1994-03-16
FI97999B (fi) 1996-12-13
SE8901260D0 (sv) 1989-04-10
NO905314L (no) 1990-12-13
NO905314D0 (no) 1990-12-07
DE69005245T2 (de) 1994-03-31
FI906016A0 (fi) 1990-12-05
EP0419636A1 (en) 1991-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR940000144B1 (ko) 콘테이너내 액체 수위 측정장치
US7345622B2 (en) Two-mode radar level gauge system
JP2008089583A (ja) レーダ・レベル測定
CN101896797B (zh) 用于物位测量的方法
US5827943A (en) Method for calibration in level measurement
US10801873B2 (en) System and method for determining level and density distribution
US7532155B2 (en) Radar level gauging system
US8332182B2 (en) Evaluation of an echo shape of filling level sensors
RU2184353C2 (ru) Устройство, реагирующее на уровень поверхности раздела материала
CN106338332B (zh) 用于测量液体或气态介质中的声音速度的系统和方法
CN100498241C (zh) 测量水平面的雷达装置
JPH04503407A (ja) レーダレベルゲージ装置
JP4499972B2 (ja) 容器内のレベルを測定するための装置
JPH05231905A (ja) 距離測定装置及び方法
US10295393B2 (en) Guided wave radar level gauge system with dual transmission line probes for dielectric constant compensation
US10184821B2 (en) System and method for determining the level of a substance in a container based on measurement of resonance from an acoustic circuit that includes unfilled space within the container that changes size as substance is added or removed from the container
KR20050059337A (ko) 레이더 기반의 레벨 측정장치 및 방법
CN113108866B (zh) 导波雷达物位计和用于控制导波雷达物位计的方法
US7143638B1 (en) Wet gas measurement system
CN110873598B (zh) 组成比率推断装置、方法以及程序和液面计
US9322697B2 (en) System and method for determining the level of a substance in a container based on measurement of resonance from an acoustic circuit that includes unfilled space within the container that changes size as substance is added or removed from the container
JPH05256940A (ja) 貯蔵タンク監視装置

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees