JPH07333038A - 容器内の所定の充填状態を検出および／または監視するための装置 - Google Patents
容器内の所定の充填状態を検出および／または監視するための装置Info
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- JPH07333038A JPH07333038A JP7135449A JP13544995A JPH07333038A JP H07333038 A JPH07333038 A JP H07333038A JP 7135449 A JP7135449 A JP 7135449A JP 13544995 A JP13544995 A JP 13544995A JP H07333038 A JPH07333038 A JP H07333038A
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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
- G01F23/296—Acoustic waves
- G01F23/2966—Acoustic waves making use of acoustical resonance or standing waves
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 故障が発生しても充填状態を監視することの
できる充填状態監視装置を提供する。 【構成】 第２の回路チャネルが設けられており、該第
２の回路チャネルは前記第１の回路チャネルと同じよう
に構成されており、かつ機械的振動系の励振変換器およ
び受信変換器と接続されており、制御回路が設けられて
おり、該制御回路は２つの回路チャネルを交互に作動さ
せ、各回路チャネルの測定信号変換器は、回路チャネル
に配属された識別子を前記測定信号に付与するように構
成されており、前記識別子は、他方の回路チャネルに配
属された識別子とは異なる。
できる充填状態監視装置を提供する。 【構成】 第２の回路チャネルが設けられており、該第
２の回路チャネルは前記第１の回路チャネルと同じよう
に構成されており、かつ機械的振動系の励振変換器およ
び受信変換器と接続されており、制御回路が設けられて
おり、該制御回路は２つの回路チャネルを交互に作動さ
せ、各回路チャネルの測定信号変換器は、回路チャネル
に配属された識別子を前記測定信号に付与するように構
成されており、前記識別子は、他方の回路チャネルに配
属された識別子とは異なる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、充填状態センサを用い
て、容器内の所定の充填状態を検出および／または監視
するための装置であって、前記充填状態センサは、機械
的振動系と、電気機械的励振変換器と、少なくとも１つ
の電気機械的受信変換器とを有し、前記機械的振動系は
所定の充填状態の高さに設けられており、充填物が所定
の充填状態に達するときこの充填物と接触し、前記受信
変換器は第１の回路チャネルの入力側と接続されてお
り、該回路チャネルは増幅器回路を有し、該増幅器回路
の出力側は励振変換器および評価装置と接続されてお
り、前記増幅器回路は、機械的振動系がその固有共振周
波数で励振されるように構成されており、前記評価装置
は、増幅器回路の出力信号の周波数に依存して指示過程
および／または切り替え過程をトリガするためのもので
あり、前記第１の回路チャネルはさらに測定信号変換器
を有し、該測定信号変換器は評価装置に伝送するのに適
した測定信号を形成し、該測定信号は増幅器回路の出力
信号の周波数に関する情報を含み形式の装置に関する。
て、容器内の所定の充填状態を検出および／または監視
するための装置であって、前記充填状態センサは、機械
的振動系と、電気機械的励振変換器と、少なくとも１つ
の電気機械的受信変換器とを有し、前記機械的振動系は
所定の充填状態の高さに設けられており、充填物が所定
の充填状態に達するときこの充填物と接触し、前記受信
変換器は第１の回路チャネルの入力側と接続されてお
り、該回路チャネルは増幅器回路を有し、該増幅器回路
の出力側は励振変換器および評価装置と接続されてお
り、前記増幅器回路は、機械的振動系がその固有共振周
波数で励振されるように構成されており、前記評価装置
は、増幅器回路の出力信号の周波数に依存して指示過程
および／または切り替え過程をトリガするためのもので
あり、前記第１の回路チャネルはさらに測定信号変換器
を有し、該測定信号変換器は評価装置に伝送するのに適
した測定信号を形成し、該測定信号は増幅器回路の出力
信号の周波数に関する情報を含み形式の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の装置は、ドイツ連邦共和国特許
出願公開公報第３３６９９１号から公知である。ここで
は機械的振動系がダイヤフラムに固定された２つの振動
ロッドを有し、振動ロッドは相互に逆相に振動される。
振動系が空気中で振動するとき、これが充填物と接触し
ている場合よりも高い固有共振周波数で振動する。この
現象は所定の充填状態の検出および／または監視に用い
られる。評価装置は、増幅回路の出力信号の瞬時周波数
を公称周波数と比較する。瞬時周波数は常に、機械的振
動系の瞬時の固有共振周波数に等しい。また公称周波数
は振動系が空気中で振動した場合の固有共振周波数に等
しく、例えば充填状態センサの製造時または組み立て時
に記録される。この瞬時周波数が公称周波数よりも所定
の差値より大きく低ければ、機械的振動系は充填物と接
触していると考えられる。またそうでなければ、機械的
振動系は空気中で振動していると考えられる。最大充填
状態を監視する場合（溢れないようにする）、第１の状
態は監視すべき充填状態が容器内で達したか、またはこ
れを越えたことを意味する。第２の状態は監視すべき充
填状態に容器内でまだ達していないことを意味する。こ
れに対し最小充填状態の監視の場合、第１の状態は監視
すべき充填状態に容器内でまだ達していないことを意味
し、第２の状態は監視すべき充填状態に容器内で達した
か、またはこれを下回ったことを意味する。
出願公開公報第３３６９９１号から公知である。ここで
は機械的振動系がダイヤフラムに固定された２つの振動
ロッドを有し、振動ロッドは相互に逆相に振動される。
振動系が空気中で振動するとき、これが充填物と接触し
ている場合よりも高い固有共振周波数で振動する。この
現象は所定の充填状態の検出および／または監視に用い
られる。評価装置は、増幅回路の出力信号の瞬時周波数
を公称周波数と比較する。瞬時周波数は常に、機械的振
動系の瞬時の固有共振周波数に等しい。また公称周波数
は振動系が空気中で振動した場合の固有共振周波数に等
しく、例えば充填状態センサの製造時または組み立て時
に記録される。この瞬時周波数が公称周波数よりも所定
の差値より大きく低ければ、機械的振動系は充填物と接
触していると考えられる。またそうでなければ、機械的
振動系は空気中で振動していると考えられる。最大充填
状態を監視する場合（溢れないようにする）、第１の状
態は監視すべき充填状態が容器内で達したか、またはこ
れを越えたことを意味する。第２の状態は監視すべき充
填状態に容器内でまだ達していないことを意味する。こ
れに対し最小充填状態の監視の場合、第１の状態は監視
すべき充填状態に容器内でまだ達していないことを意味
し、第２の状態は監視すべき充填状態に容器内で達した
か、またはこれを下回ったことを意味する。
【０００３】評価装置は検出された周波数から、充填状
態監視装置の所定の故障を識別することができる。測定
された周波数がゼロであれば装置が完全に故障してい
る。測定された周波数が公称周波数より格段に高けれ
ば、振動ロッドが浸食または崩壊により短くなった疑い
がある。このような場合、評価装置は警報を発すること
ができる。しかし充填状態の監視は故障が取り除かれる
まで不可能である。
態監視装置の所定の故障を識別することができる。測定
された周波数がゼロであれば装置が完全に故障してい
る。測定された周波数が公称周波数より格段に高けれ
ば、振動ロッドが浸食または崩壊により短くなった疑い
がある。このような場合、評価装置は警報を発すること
ができる。しかし充填状態の監視は故障が取り除かれる
まで不可能である。
【０００４】しかし世論や技術監督委員会からはますま
す、貯蔵タンクの液状危険物（例えば液状ガス）を取り
扱う際に、安全性の高いオーバーフロー自動監視が要求
され、故障の発生時にも引き続き充填状態監視を可能に
すべきである。
す、貯蔵タンクの液状危険物（例えば液状ガス）を取り
扱う際に、安全性の高いオーバーフロー自動監視が要求
され、故障の発生時にも引き続き充填状態監視を可能に
すべきである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、故障
が発生しても充填状態を監視することのできる充填状態
監視装置を提供することである。
が発生しても充填状態を監視することのできる充填状態
監視装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、第２の回路チャネルが設けられており、該第２の回
路チャネルは前記第１の回路チャネルと同じように構成
されており、かつ機械的振動系の励振変換器および受信
変換器と接続されており、制御回路が設けられており、
該制御回路は２つの回路チャネルを交互に作動させ、各
回路チャネルの測定信号変換器は、回路チャネルに配属
された識別子を前記測定信号に付与するように構成され
ており、前記識別子は、他方の回路チャネルに配属され
た識別子とは異なるように構成して解決される。
り、第２の回路チャネルが設けられており、該第２の回
路チャネルは前記第１の回路チャネルと同じように構成
されており、かつ機械的振動系の励振変換器および受信
変換器と接続されており、制御回路が設けられており、
該制御回路は２つの回路チャネルを交互に作動させ、各
回路チャネルの測定信号変換器は、回路チャネルに配属
された識別子を前記測定信号に付与するように構成され
ており、前記識別子は、他方の回路チャネルに配属され
た識別子とは異なるように構成して解決される。
【０００７】本発明の装置では、評価装置は正常動作
で、一方の回路チャネルと他方の回路チャネルの測定信
号を交互に受信する。これら測定信号は監視すべき周波
数に関する情報を含み、ちょうど受信した測定信号が発
生した回路チャネルの識別子が異なる。識別子を用いて
評価装置はいつでも、充填状態センサの電子回路の正常
機能を監視することができ、故障が発生した場合には付
加的情報を得ることができる。例えば２つの回路チャネ
ルの一方が故障した場合には、伝送される測定信号に休
止が発生し、まだ伝送されている方の測定信号から評価
装置は識別子に基づいて、２つの回路チャネルのどちら
が故障したかを識別できる。これに対し測定信号が間断
なしに伝送された場合でも識別子が変化せずにいれば、
評価装置は回路チャネル間で規則的な交番が行われてい
ないことを識別する。いずれの障害の場合でも評価装置
は警報をトリガし、これにより障害が除去される。しか
し充填状態の監視は、２つの回路チャネルのうちの一方
からの測定信号が受信されている限り、その間も継続さ
れる。
で、一方の回路チャネルと他方の回路チャネルの測定信
号を交互に受信する。これら測定信号は監視すべき周波
数に関する情報を含み、ちょうど受信した測定信号が発
生した回路チャネルの識別子が異なる。識別子を用いて
評価装置はいつでも、充填状態センサの電子回路の正常
機能を監視することができ、故障が発生した場合には付
加的情報を得ることができる。例えば２つの回路チャネ
ルの一方が故障した場合には、伝送される測定信号に休
止が発生し、まだ伝送されている方の測定信号から評価
装置は識別子に基づいて、２つの回路チャネルのどちら
が故障したかを識別できる。これに対し測定信号が間断
なしに伝送された場合でも識別子が変化せずにいれば、
評価装置は回路チャネル間で規則的な交番が行われてい
ないことを識別する。いずれの障害の場合でも評価装置
は警報をトリガし、これにより障害が除去される。しか
し充填状態の監視は、２つの回路チャネルのうちの一方
からの測定信号が受信されている限り、その間も継続さ
れる。
【０００８】本発明の有利な実施例は従属請求項に記載
されている。
されている。
【０００９】本発明の利点は実施例の以下の説明から明
らかとなる。
らかとなる。
【００１０】
【実施例】図１は充填状態センサ１０を示し、このセン
サは機械的振動系１１、電気機械的励振変換器１２およ
び２つの電気機械的受信変換器１３、１４を有する。機
械的振動系１１は図示の実施例では２つの振動ロッド１
５と１６から成り、振動ロッドのそれぞれ一方の端部は
共通のダイヤフラム１７に固定されている。このダイヤ
フラムの周囲縁はリング状のねじ込み部材１８と接合し
ている。電気機械的励振変換器１２は、供給された交流
信号（交流電圧または交流電流）を機械的振動に変換す
るよう構成されている。２つの電気機械的受信変換器１
３、１４の各々は、これに作用する機械的振動を電気交
流信号に変換するよう構成されている。実施例では、各
変換器１２、１３、１４が少なくとも１つの圧電素子を
有する圧電変換器であることが前提とされている。この
ような圧電素子は公知のように、２つの電極間に配置さ
れたディスク状の圧電結晶から成る。圧電結晶の厚さは
電極に印加される電圧に依存して変化する。また反対
に、機械的な厚さが変化するように強制されると、これ
により電極に電圧が形成される。励振変換器１２はダイ
ヤフラム１７と結合されており、交流電圧の印加時に形
成された圧電結晶の厚さ振動に基づいてダイヤフラムを
振動させる。この振動は２つの振動ロッドに伝達され、
これによりこれら振動ロッドはその長手方向に対して横
方向に逆相で機械振動する。各受信変換器１３、１４は
ダイヤフラム１７と結合されており、ダイヤフラムと振
動ロッドの機械的振動に基づいて、その２つの電極間に
交流電圧を形成する。
サは機械的振動系１１、電気機械的励振変換器１２およ
び２つの電気機械的受信変換器１３、１４を有する。機
械的振動系１１は図示の実施例では２つの振動ロッド１
５と１６から成り、振動ロッドのそれぞれ一方の端部は
共通のダイヤフラム１７に固定されている。このダイヤ
フラムの周囲縁はリング状のねじ込み部材１８と接合し
ている。電気機械的励振変換器１２は、供給された交流
信号（交流電圧または交流電流）を機械的振動に変換す
るよう構成されている。２つの電気機械的受信変換器１
３、１４の各々は、これに作用する機械的振動を電気交
流信号に変換するよう構成されている。実施例では、各
変換器１２、１３、１４が少なくとも１つの圧電素子を
有する圧電変換器であることが前提とされている。この
ような圧電素子は公知のように、２つの電極間に配置さ
れたディスク状の圧電結晶から成る。圧電結晶の厚さは
電極に印加される電圧に依存して変化する。また反対
に、機械的な厚さが変化するように強制されると、これ
により電極に電圧が形成される。励振変換器１２はダイ
ヤフラム１７と結合されており、交流電圧の印加時に形
成された圧電結晶の厚さ振動に基づいてダイヤフラムを
振動させる。この振動は２つの振動ロッドに伝達され、
これによりこれら振動ロッドはその長手方向に対して横
方向に逆相で機械振動する。各受信変換器１３、１４は
ダイヤフラム１７と結合されており、ダイヤフラムと振
動ロッドの機械的振動に基づいて、その２つの電極間に
交流電圧を形成する。
【００１１】３つの変換器１２、１３、１４の各々の一
方の電極はアース端子と接続されており、アース端子は
例えばダイヤフラム１７およびねじ込み部材１８により
形成することができる。他方の電極は励振変換器１２に
対する端子２２、受信変換器１３に対する端子２３およ
び受信変換器１４に対する端子２４を形成する。受信変
換器１３の端子２３は回路チャネル３０の入力側と接続
されている。この回路チャネルは順番に入力増幅器３
１、位相シフタ３２、出力増幅器３３、チャネルスイッ
チ３４および測定信号変換器３５を有する。励振変換器
１２の端子２２はダイオード３６を介してチャネルスイ
ッチ３４の出力側に接続されている。同じように受信変
換器１４の端子２４は回路チャネル４０の入力側と接続
されている。回路チャネル４０は回路チャネル３０とま
ったく同じ構成である。したがって順番に、入力増幅器
４１、位相シフタ４２、出力増幅器４３、チャネルスイ
ッチ４４および測定信号変換器４５を有する。ここで励
振変換器１２の端子２２はダイオード４６を介してチャ
ネルスイッチ４４の出力側に接続されている。制御回路
５０は２つのチャネルスイッチ３４と４４に相互に相補
的な制御信号を供給し、これによりチャネルスイッチ３
４が閉じているときにはチャネルスイッチ４４が開き、
前者が開くときには後者は閉じる。制御信号は有利には
周期的でありかつ対称的である。これにより各チャネル
スイッチは交互に同じ時間だけ開放し、閉成する。制御
信号の周期は例えば１Ｈｚとすることができる。したが
って各チャネルスイッチは交互に０．５秒間開放し、
０．５秒間閉成する。チャネルスイッチ３４と４４は機
械的スイッチ接点として図示されているが、もちろん実
際は高速な電子スイッチであり、例えばＣＭＯＳ技術で
構成されている。
方の電極はアース端子と接続されており、アース端子は
例えばダイヤフラム１７およびねじ込み部材１８により
形成することができる。他方の電極は励振変換器１２に
対する端子２２、受信変換器１３に対する端子２３およ
び受信変換器１４に対する端子２４を形成する。受信変
換器１３の端子２３は回路チャネル３０の入力側と接続
されている。この回路チャネルは順番に入力増幅器３
１、位相シフタ３２、出力増幅器３３、チャネルスイッ
チ３４および測定信号変換器３５を有する。励振変換器
１２の端子２２はダイオード３６を介してチャネルスイ
ッチ３４の出力側に接続されている。同じように受信変
換器１４の端子２４は回路チャネル４０の入力側と接続
されている。回路チャネル４０は回路チャネル３０とま
ったく同じ構成である。したがって順番に、入力増幅器
４１、位相シフタ４２、出力増幅器４３、チャネルスイ
ッチ４４および測定信号変換器４５を有する。ここで励
振変換器１２の端子２２はダイオード４６を介してチャ
ネルスイッチ４４の出力側に接続されている。制御回路
５０は２つのチャネルスイッチ３４と４４に相互に相補
的な制御信号を供給し、これによりチャネルスイッチ３
４が閉じているときにはチャネルスイッチ４４が開き、
前者が開くときには後者は閉じる。制御信号は有利には
周期的でありかつ対称的である。これにより各チャネル
スイッチは交互に同じ時間だけ開放し、閉成する。制御
信号の周期は例えば１Ｈｚとすることができる。したが
って各チャネルスイッチは交互に０．５秒間開放し、
０．５秒間閉成する。チャネルスイッチ３４と４４は機
械的スイッチ接点として図示されているが、もちろん実
際は高速な電子スイッチであり、例えばＣＭＯＳ技術で
構成されている。
【００１２】チャネルスイッチ３４が閉じているとき、
充填状態センサ１０の２つの変換器１２と１３（これら
２つの変換器は機械的振動系１１を介して相互に結合さ
れている）は（回路３１、３２、３３により形成され
る）回路チャネル３０の増幅器回路の帰還結合路にあ
る。この増幅器回路は自励条件が満たされるように構成
されている。そのため機械的振動系１１は２つの変換器
１２と１３を介してその固有共振周波数で振動するよう
に励振される。これに対しチャネルスイッチ４４が閉じ
ているときには、充填状態センサ１０の２つの変換器１
２と１４（これら２つの変換器は機械的振動系１１を介
して相互に結合している）は（回路４１、４２、４３に
より形成される）回路チャネル４０の増幅器回路の帰還
結合路にある。この増幅器回路も自励条件が満たされる
ように構成されている。これにより機械的振動系１１は
２つの変換器を介してその固有共振周波数で振動するよ
うに励振される。
充填状態センサ１０の２つの変換器１２と１３（これら
２つの変換器は機械的振動系１１を介して相互に結合さ
れている）は（回路３１、３２、３３により形成され
る）回路チャネル３０の増幅器回路の帰還結合路にあ
る。この増幅器回路は自励条件が満たされるように構成
されている。そのため機械的振動系１１は２つの変換器
１２と１３を介してその固有共振周波数で振動するよう
に励振される。これに対しチャネルスイッチ４４が閉じ
ているときには、充填状態センサ１０の２つの変換器１
２と１４（これら２つの変換器は機械的振動系１１を介
して相互に結合している）は（回路４１、４２、４３に
より形成される）回路チャネル４０の増幅器回路の帰還
結合路にある。この増幅器回路も自励条件が満たされる
ように構成されている。これにより機械的振動系１１は
２つの変換器を介してその固有共振周波数で振動するよ
うに励振される。
【００１３】容器内の充填物が所定の充填状態に達して
いるか否かを検出するために、充填状態センサ１０は公
知のように容器に取り付けられており、２つの振動ロッ
ド１５と１６は充填物が所定の充填状態に達したときこ
れと接触するようになる。容器内で所定の充填状態に達
していなければ、２つの振動ロッド１５と１６は空気中
で振動する。この場合、機械的振動系１１の固有共振周
波数は、例えば４５０Ｈｚとすることができる既知の値
をとる。これに対し２つの振動ロッド１５と１６が充填
物と接触すれば、機械的振動系の固有共振周波数は減少
する。この固有共振周波数は、例えば充填物の比重が大
きいか、または粘度が大きいとき約１００Ｈｚである。
出力増幅器３３ないし４３の出力信号の周波数に基づき
（この周波数は常に機械的振動系１１の振動周波数に一
致する）、容器内の充填物が所定の充填状態に達したか
否かを検出することができる。
いるか否かを検出するために、充填状態センサ１０は公
知のように容器に取り付けられており、２つの振動ロッ
ド１５と１６は充填物が所定の充填状態に達したときこ
れと接触するようになる。容器内で所定の充填状態に達
していなければ、２つの振動ロッド１５と１６は空気中
で振動する。この場合、機械的振動系１１の固有共振周
波数は、例えば４５０Ｈｚとすることができる既知の値
をとる。これに対し２つの振動ロッド１５と１６が充填
物と接触すれば、機械的振動系の固有共振周波数は減少
する。この固有共振周波数は、例えば充填物の比重が大
きいか、または粘度が大きいとき約１００Ｈｚである。
出力増幅器３３ないし４３の出力信号の周波数に基づき
（この周波数は常に機械的振動系１１の振動周波数に一
致する）、容器内の充填物が所定の充填状態に達したか
否かを検出することができる。
【００１４】測定信号変換器３５は、チャネルスイッチ
３４が閉じているときに出力増幅器３３の出力信号を受
信する。この測定信号変換器３５は出力側に測定信号を
送出し、この測定信号は機械的振動系１１の振動周波数
に関する情報を含んでいる。同じ情報を含む測定信号
は、チャネルスイッチ４４が閉じているとき測定信号変
換器４５の出力側に送出される。２つの測定信号変換器
３５と４５の出力側は伝送回路５１の入力側と接続され
ている。この伝送回路の出力側は線路５２を介して評価
装置５３と接続されている。評価装置は離れた箇所に配
置することができる。しかし図１に図示した他の回路
は、充填状態が充填状態センサ１０により監視される容
器のある箇所に配置されるローカル電子回路を形成す
る。したがって評価装置５３は、チャネルスイッチ３４
が閉じているとき測定信号変換器３５により形成された
測定信号を受信する。その間、測定信号変換器４５は測
定信号を形成しない。なぜなら、チャネルスイッチ４４
が開いており、ダイオード４６が出力増幅器３３の出力
信号を測定信号変換器４５に到達することを阻止するか
らである。これに対し評価装置５３は、チャネルスイッ
チ４４が閉じているとき測定信号変換器４５により形成
された測定信号を受信する。その間、測定信号変換器３
５は測定信号を形成しない。なぜなら、チャネルスイッ
チ３４が開いており、ダイオード３６が出力増幅器４３
の出力信号が測定信号変換器３５に到達することを阻止
するからである。受信されたそれぞれの測定信号から評
価装置５３は機械的振動系１１の振動周波数を求め、こ
れから容器内で監視すべき充填状態に達しているか否か
を検出する。
３４が閉じているときに出力増幅器３３の出力信号を受
信する。この測定信号変換器３５は出力側に測定信号を
送出し、この測定信号は機械的振動系１１の振動周波数
に関する情報を含んでいる。同じ情報を含む測定信号
は、チャネルスイッチ４４が閉じているとき測定信号変
換器４５の出力側に送出される。２つの測定信号変換器
３５と４５の出力側は伝送回路５１の入力側と接続され
ている。この伝送回路の出力側は線路５２を介して評価
装置５３と接続されている。評価装置は離れた箇所に配
置することができる。しかし図１に図示した他の回路
は、充填状態が充填状態センサ１０により監視される容
器のある箇所に配置されるローカル電子回路を形成す
る。したがって評価装置５３は、チャネルスイッチ３４
が閉じているとき測定信号変換器３５により形成された
測定信号を受信する。その間、測定信号変換器４５は測
定信号を形成しない。なぜなら、チャネルスイッチ４４
が開いており、ダイオード４６が出力増幅器３３の出力
信号を測定信号変換器４５に到達することを阻止するか
らである。これに対し評価装置５３は、チャネルスイッ
チ４４が閉じているとき測定信号変換器４５により形成
された測定信号を受信する。その間、測定信号変換器３
５は測定信号を形成しない。なぜなら、チャネルスイッ
チ３４が開いており、ダイオード３６が出力増幅器４３
の出力信号が測定信号変換器３５に到達することを阻止
するからである。受信されたそれぞれの測定信号から評
価装置５３は機械的振動系１１の振動周波数を求め、こ
れから容器内で監視すべき充填状態に達しているか否か
を検出する。
【００１５】通常、線路５２は２芯線路であり、これを
介して評価装置５３から供給電流が充填状態センサ１０
の箇所にあるローカル電子回路に送出され、ローカル電
子回路から測定信号が評価装置５３に伝送される。した
がって測定信号変換器３５と４５は、線路５２を介して
伝送された供給電流に重畳することのできる測定信号を
形成するよう構成されている。このことは公知のよう
に、測定信号がパルスであり、このパルスが機械的振動
系１１の振動周波数に関する情報によって変調されるこ
とによって実現することができる。有利にはパルスに施
される変調はパルス周波数変調（ＰＦＭ）である。した
がって線路５２を介して評価装置５３に伝送されるパル
スは繰り返し周波数を有しており、この繰り返し周波数
は機械的振動系１１の振動周波数と等しいか、またはこ
の振動周波数に対して既知の関係にある。伝送回路５１
はそれ自体公知のように、ＰＦＭパルスを線路５２の供
給電流に重畳するように構成されている。また評価装置
５３は重畳されたＰＦＭパルスが再び供給電流から分離
されるように構成されている。
介して評価装置５３から供給電流が充填状態センサ１０
の箇所にあるローカル電子回路に送出され、ローカル電
子回路から測定信号が評価装置５３に伝送される。した
がって測定信号変換器３５と４５は、線路５２を介して
伝送された供給電流に重畳することのできる測定信号を
形成するよう構成されている。このことは公知のよう
に、測定信号がパルスであり、このパルスが機械的振動
系１１の振動周波数に関する情報によって変調されるこ
とによって実現することができる。有利にはパルスに施
される変調はパルス周波数変調（ＰＦＭ）である。した
がって線路５２を介して評価装置５３に伝送されるパル
スは繰り返し周波数を有しており、この繰り返し周波数
は機械的振動系１１の振動周波数と等しいか、またはこ
の振動周波数に対して既知の関係にある。伝送回路５１
はそれ自体公知のように、ＰＦＭパルスを線路５２の供
給電流に重畳するように構成されている。また評価装置
５３は重畳されたＰＦＭパルスが再び供給電流から分離
されるように構成されている。
【００１６】ここに説明した構成の特異性は、２つの同
じ回路チャネル３０と４０が設けられており、これらが
交互に所属のチャネルスイッチ３４ないし４４の閉成に
よって作動されることだけでなく、各測定信号変換器３
５ないし４５がこれにより形成される測定信号に識別子
を付与することである。この識別子は回路チャネルの一
方を表し、他方の回路チャネルの識別子とは異なる。こ
れにより評価装置５３はちょうど受信した測定信号がど
の回路チャネルから発生しているかを識別できる。図２
の線図には、測定信号ＰＦＭパルスである場合にどのよ
うに識別子を形成し得るかが示されている。
じ回路チャネル３０と４０が設けられており、これらが
交互に所属のチャネルスイッチ３４ないし４４の閉成に
よって作動されることだけでなく、各測定信号変換器３
５ないし４５がこれにより形成される測定信号に識別子
を付与することである。この識別子は回路チャネルの一
方を表し、他方の回路チャネルの識別子とは異なる。こ
れにより評価装置５３はちょうど受信した測定信号がど
の回路チャネルから発生しているかを識別できる。図２
の線図には、測定信号ＰＦＭパルスである場合にどのよ
うに識別子を形成し得るかが示されている。
【００１７】図２の線図Ａは、制御回路５０からチャネ
ルスイッチ３４に印加される制御信号を示す。線図Ｂは
これに相補的な制御信号を示し、この信号はチャネルス
イッチ４４に印加される。各チャネルスイッチは、印加
された制御信号がハイ信号値を有するときに閉じ、印加
された制御信号がロー信号値を有するときに開放する。
したがって図２の一点鎖線左側に示された線図が回路チ
ャネル３０の作動している状態に相応し、右側に示され
た線図が回路チャネル４０の作動している状態に相応す
る。
ルスイッチ３４に印加される制御信号を示す。線図Ｂは
これに相補的な制御信号を示し、この信号はチャネルス
イッチ４４に印加される。各チャネルスイッチは、印加
された制御信号がハイ信号値を有するときに閉じ、印加
された制御信号がロー信号値を有するときに開放する。
したがって図２の一点鎖線左側に示された線図が回路チ
ャネル３０の作動している状態に相応し、右側に示され
た線図が回路チャネル４０の作動している状態に相応す
る。
【００１８】図２の線図Ｃは、それぞれ回路チャネルが
作動している出力増幅器３３ないし４３の出力信号を示
す。これらの出力信号は同一である。通常の実施例に相
応して出力増幅器２２と４３はリミッタであることが前
提とされている。これらの増幅器は出力側に矩形電圧を
出力し、その周波数は機械的振動系１１の振動周波数と
等しい。各測定信号変換器３５と４５は、矩形電圧のそ
れぞれの上昇縁に対して、持続時間ＴＩの短い測定パル
スＭを形成する。したがってこの測定パルスＭの繰り返
し周波数は機械的振動系１１の振動周波数と等しい。付
加的に測定信号変換器３５は、測定パルスＭの各周期Ｔ
Ｍで短い識別パルスＫを形成する。この識別パルスは固
定の時間間隔Ｔ１で測定パルスＭに続き、有利には同じ
持続時間ＴＩを有する。同じように測定信号変換器４５
は測定パルスＭの各周期で、持続時間ＴＩの短い識別パ
ルスＫを形成する。この識別パルスは固定の時間間隔Ｔ
２で測定パルスＭに続く。時間間隔Ｔ２は時間間隔Ｔ１
と異なる。したがって時間間隔Ｔ１とＴ２から測定信号
がどの回路チャネルから発生したか識別できる。時間間
隔Ｔ１は回路チャネル３０に対する識別子を形成し、時
間間隔Ｔ２は回路チャネル４０に対する識別子を形成す
る。
作動している出力増幅器３３ないし４３の出力信号を示
す。これらの出力信号は同一である。通常の実施例に相
応して出力増幅器２２と４３はリミッタであることが前
提とされている。これらの増幅器は出力側に矩形電圧を
出力し、その周波数は機械的振動系１１の振動周波数と
等しい。各測定信号変換器３５と４５は、矩形電圧のそ
れぞれの上昇縁に対して、持続時間ＴＩの短い測定パル
スＭを形成する。したがってこの測定パルスＭの繰り返
し周波数は機械的振動系１１の振動周波数と等しい。付
加的に測定信号変換器３５は、測定パルスＭの各周期Ｔ
Ｍで短い識別パルスＫを形成する。この識別パルスは固
定の時間間隔Ｔ１で測定パルスＭに続き、有利には同じ
持続時間ＴＩを有する。同じように測定信号変換器４５
は測定パルスＭの各周期で、持続時間ＴＩの短い識別パ
ルスＫを形成する。この識別パルスは固定の時間間隔Ｔ
２で測定パルスＭに続く。時間間隔Ｔ２は時間間隔Ｔ１
と異なる。したがって時間間隔Ｔ１とＴ２から測定信号
がどの回路チャネルから発生したか識別できる。時間間
隔Ｔ１は回路チャネル３０に対する識別子を形成し、時
間間隔Ｔ２は回路チャネル４０に対する識別子を形成す
る。
【００１９】時間間隔Ｔ２ＴＯＴ２はもちろん、充填状
態センサ１０が正常に動作するときに発生する最短周期
ＴＭより短くなければならない。上に述べたように機械
的振動系１１の固有共振周波数が１００から４５０Ｈｚ
の間にあるとき相応する周期ＴＭは約１００００から２
２００μｓの間にある。したがって例えば、時間間隔Ｔ
１＝４７０μｓ、Ｔ２＝８８０μｓに選定する。
態センサ１０が正常に動作するときに発生する最短周期
ＴＭより短くなければならない。上に述べたように機械
的振動系１１の固有共振周波数が１００から４５０Ｈｚ
の間にあるとき相応する周期ＴＭは約１００００から２
２００μｓの間にある。したがって例えば、時間間隔Ｔ
１＝４７０μｓ、Ｔ２＝８８０μｓに選定する。
【００２０】図３は測定信号変換器３５の実施例を示
す。この測定信号変換器により前に述べた測定パルスお
よび識別パルスを形成することができる。出力増幅器３
３から送出され、閉成されたチャネルスイッチ３４を介
して伝送された矩形信号はＥＸＯＲ回路５５を介して単
安定マルチバイブレータ５７に供給される。この単安定
マルチバイブレータの保持時間は、回路チャネル３０の
識別のための時間間隔Ｔ１に等しい。したがって単安定
マルチバイブレータ５７は各トリガの後、持続時間Ｔ１
の矩形パルスを形成する。この矩形パルスはＥＸＯＲ回
路５５の第２の入力側を介して単安定マルチバイブレー
タ５６に供給され、単安定マルチバイブレータはこの矩
形パルスの後縁によって新たにトリガされ、持続時間Ｔ
１の識別パルスＫを形成する。この識別パルスは時間間
隔Ｔ１で、前に形成された測定パルスＭに続く。第２の
回路チャネル４０の測定信号変換器４５も同じように構
成されているが、しかし第２の単安定マルチバイブレー
タの保持時間が時間間隔Ｔ２に調整されている点で異な
る。
す。この測定信号変換器により前に述べた測定パルスお
よび識別パルスを形成することができる。出力増幅器３
３から送出され、閉成されたチャネルスイッチ３４を介
して伝送された矩形信号はＥＸＯＲ回路５５を介して単
安定マルチバイブレータ５７に供給される。この単安定
マルチバイブレータの保持時間は、回路チャネル３０の
識別のための時間間隔Ｔ１に等しい。したがって単安定
マルチバイブレータ５７は各トリガの後、持続時間Ｔ１
の矩形パルスを形成する。この矩形パルスはＥＸＯＲ回
路５５の第２の入力側を介して単安定マルチバイブレー
タ５６に供給され、単安定マルチバイブレータはこの矩
形パルスの後縁によって新たにトリガされ、持続時間Ｔ
１の識別パルスＫを形成する。この識別パルスは時間間
隔Ｔ１で、前に形成された測定パルスＭに続く。第２の
回路チャネル４０の測定信号変換器４５も同じように構
成されているが、しかし第２の単安定マルチバイブレー
タの保持時間が時間間隔Ｔ２に調整されている点で異な
る。
【００２１】評価装置５３における機械的振動系１１の
振動周波数の検出が付加的識別パルスによって損なわれ
ることはない。振動周波数の検出を所定の時間間隔の測
定信号パルスを計数することによって行うならば、識別
パルスによって単位時間当たりのパルス数が２倍にな
る。しかしこのことは振動周波数の計算の際に簡単に考
慮できる。これに対し、振動周波数の検出を測定パルス
のシーケンス周期ＴＭの測定によって行うならば、この
シーケンス周期は次のようにして簡単に得ることができ
る。すなわち、パルス間の順次連続する２つの時間間隔
を測定し、この時間間隔を加算するのである。なぜな
ら、この時間間隔の一方は測定パルスＭと後続の識別パ
ルスＫとの間の時間間隔Ｔ１またはＴ２であり、他方の
時間間隔は識別パルスＫと後続の測定パルスＭとの間の
時間間隔Ｔ２またはＴ１だからである。
振動周波数の検出が付加的識別パルスによって損なわれ
ることはない。振動周波数の検出を所定の時間間隔の測
定信号パルスを計数することによって行うならば、識別
パルスによって単位時間当たりのパルス数が２倍にな
る。しかしこのことは振動周波数の計算の際に簡単に考
慮できる。これに対し、振動周波数の検出を測定パルス
のシーケンス周期ＴＭの測定によって行うならば、この
シーケンス周期は次のようにして簡単に得ることができ
る。すなわち、パルス間の順次連続する２つの時間間隔
を測定し、この時間間隔を加算するのである。なぜな
ら、この時間間隔の一方は測定パルスＭと後続の識別パ
ルスＫとの間の時間間隔Ｔ１またはＴ２であり、他方の
時間間隔は識別パルスＫと後続の測定パルスＭとの間の
時間間隔Ｔ２またはＴ１だからである。
【００２２】識別子により評価装置５３はいつでもロー
カル電子回路の機能を申し分なく監視することができ、
エラーの発生時に付加的情報を得るとができる。例えば
２つの回路チャネル３０、４０のうちの一方が故障する
と、それぞれ０．５秒の休止が伝送される測定信号に発
生し、評価装置５３は伝送されている測定信号から識別
子に基づいて、２つの回路チャネルのうちのどちらが故
障したかを識別できる。これに対し、測定信号が間断な
く伝送されても識別子が変化しない場合、評価装置５３
は回路チャネル間で規則的な交番が行われていないこと
を識別し、このことによりとくに制御回路５０の故障が
推定させる。いずれの障害の場合でも評価装置は警報を
トリガし、これにより障害が除去される。しかし充填状
態の監視は、評価装置が２つの回路チャネルの一方から
測定信号を受信している限り継続することができる。
カル電子回路の機能を申し分なく監視することができ、
エラーの発生時に付加的情報を得るとができる。例えば
２つの回路チャネル３０、４０のうちの一方が故障する
と、それぞれ０．５秒の休止が伝送される測定信号に発
生し、評価装置５３は伝送されている測定信号から識別
子に基づいて、２つの回路チャネルのうちのどちらが故
障したかを識別できる。これに対し、測定信号が間断な
く伝送されても識別子が変化しない場合、評価装置５３
は回路チャネル間で規則的な交番が行われていないこと
を識別し、このことによりとくに制御回路５０の故障が
推定させる。いずれの障害の場合でも評価装置は警報を
トリガし、これにより障害が除去される。しかし充填状
態の監視は、評価装置が２つの回路チャネルの一方から
測定信号を受信している限り継続することができる。
【００２３】機械的振動系１１が２つの受信変換器１
３、１４を有し、これらの一方の受信変換器１３が回路
チャネル３０と接続され、他方の受信変換器が他方の回
路チャネル４０と接続されるという構成は必ずしも必要
ではない。基本的には本発明は、２つの回路チャネルが
接続されることとなるただ１つの受信変換器によっても
機能することとなる。しかし２つの受信変換器を使用す
ることによって、２つの回路チャネルの良好な相互の入
力結合が可能になる。
３、１４を有し、これらの一方の受信変換器１３が回路
チャネル３０と接続され、他方の受信変換器が他方の回
路チャネル４０と接続されるという構成は必ずしも必要
ではない。基本的には本発明は、２つの回路チャネルが
接続されることとなるただ１つの受信変換器によっても
機能することとなる。しかし２つの受信変換器を使用す
ることによって、２つの回路チャネルの良好な相互の入
力結合が可能になる。
【００２４】同様に前記説明した構成は、２つの振動ロ
ッドを有する機械的振動系の適用に制限されるものでは
ない。本発明の構成は、１つの振動ロッドしか有しない
充填状態センサ、または振動ダイヤフラムだけが充填物
と接触する、振動ロッドのない充填状態センサにも適用
することができる。
ッドを有する機械的振動系の適用に制限されるものでは
ない。本発明の構成は、１つの振動ロッドしか有しない
充填状態センサ、または振動ダイヤフラムだけが充填物
と接触する、振動ロッドのない充填状態センサにも適用
することができる。
【００２５】前に説明したＰＦＭ測定信号の伝送は有利
な技術に相当する。なぜなら、測定すべき周波数をＰＦ
Ｍパルスの繰り返し周波数によって直接表すことがで
き、しかもＰＦＭパルスはとくに簡単に２芯線路の供給
電流に重畳することができるからである。本発明に対し
てはこの技術がとくに有利である。なぜなら識別子の測
定信号への挿入が、識別パルスの時間間隔の形態で簡単
に実現されるからである。しかし基本的には前記構成を
他の形式の測定信号に適用することができる。この場合
の前提は、測定信号に回路チャネルを同定する識別子を
付与することができるということである。
な技術に相当する。なぜなら、測定すべき周波数をＰＦ
Ｍパルスの繰り返し周波数によって直接表すことがで
き、しかもＰＦＭパルスはとくに簡単に２芯線路の供給
電流に重畳することができるからである。本発明に対し
てはこの技術がとくに有利である。なぜなら識別子の測
定信号への挿入が、識別パルスの時間間隔の形態で簡単
に実現されるからである。しかし基本的には前記構成を
他の形式の測定信号に適用することができる。この場合
の前提は、測定信号に回路チャネルを同定する識別子を
付与することができるということである。
【００２６】
【発明の効果】本発明により、故障が発生しても充填状
態を監視することのできる充填状態監視装置が得られ
る。
態を監視することのできる充填状態監視装置が得られ
る。
【図１】容器内の所定の充填状態を検出および／または
監視するための本発明の装置のブロック回路図である。
監視するための本発明の装置のブロック回路図である。
【図２】図１の装置に発生する信号の線図である。
【図３】図１の装置の測定信号変換器の実施例のブロッ
ク回路図である。
ク回路図である。
１０ 充填状態センサ １１ 機械的振動系 １２ 励振変換器 １３、１４ 受信変換器 １５、１６ 振動ロッド １７ ダイヤフラム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォルカー ドライヤー ドイツ連邦共和国 レーラッハ ゼーゲマ ットシュトラーセ ６ (72)発明者 ベルント シュトリュット ドイツ連邦共和国 シュタイネン ケヒリ ンシュトラーセ 10
Claims (4)
- 【請求項１】 充填状態センサを用いて、容器内の所定
の充填状態を検出および／または監視するための装置で
あって、 前記充填状態センサは、機械的振動系と、電気機械的励
振変換器と、少なくとも１つの電気機械的受信変換器と
を有し、 前記機械的振動系は所定の充填状態の高さに設けられて
おり、充填物が所定の充填状態に達するときこの充填物
と接触し、 前記受信変換器は第１の回路チャネルの入力側と接続さ
れており、 該回路チャネルは増幅器回路を有し、 該増幅器回路の出力側は励振変換器および評価装置と接
続されており、 前記増幅器回路は、機械的振動系がその固有共振周波数
で励振されるように構成されており、 前記評価装置は、増幅器回路の出力信号の周波数に依存
して指示過程および／または切り替え過程をトリガする
ためのものであり、 前記第１の回路チャネルはさらに測定信号変換器を有
し、 該測定信号変換器は評価装置に伝送するのに適した測定
信号を形成し、 該測定信号は増幅器回路の出力信号の周波数に関する情
報を含む形式の装置において、 第２の回路チャネルが設けられており、 該第２の回路チャネルは前記第１の回路チャネルと同じ
ように構成されており、かつ機械的振動系の励振変換器
および受信変換器と接続されており、 制御回路が設けられており、該制御回路は２つの回路チ
ャネルを交互に作動させ、 各回路チャネルの測定信号変換器は、回路チャネルに配
属された識別子を前記測定信号に付与するように構成さ
れており、 前記識別子は、他方の回路チャネルに配属された識別子
とは異なることを特徴とする、容器内の所定の充填状態
を検出および／または監視するための装置。 - 【請求項２】 各回路チャネルは１つのチャネルスイッ
チを有し、 前記制御回路は２つの回路チャネルのチャネルスイッチ
を交互に開放および閉成する請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 機械的振動系は２つの受信変換器を有
し、 当該受信変換器の一方は一方の回路チャネルの入力側と
接続され、他方の受信変換器は他方の回路チャネルの入
力側と接続されている請求項１または２記載の装置。 - 【請求項４】 各測定信号変換器は、パルス周波数変調
された測定信号を形成し、 該測定信号は短い測定パルスの周期的シーケンスから成
り、 当該周期的シーケンスの繰り返し周波数は増幅器回路の
出力信号の周波数に対して既知の関係にあり、 各測定信号変換器は測定信号の各周期で短い識別パルス
を形成し、 該識別パルスは所定の時間間隔で先行する測定パルスに
続き、 当該時間間隔は２つの回路チャネルで相互に異なってお
り、かつ回路チャネルの識別子である請求項１から３ま
でのいずれか１項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4419617A DE4419617C2 (de) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | Anordnung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter |
| DE4419617.2 | 1994-06-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07333038A true JPH07333038A (ja) | 1995-12-22 |
| JP2716678B2 JP2716678B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=6519831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7135449A Expired - Fee Related JP2716678B2 (ja) | 1994-06-03 | 1995-06-01 | 容器内の所定の充填状態を検出および／または監視するための装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5631633A (ja) |
| EP (1) | EP0686834B1 (ja) |
| JP (1) | JP2716678B2 (ja) |
| CA (1) | CA2150855C (ja) |
| DE (2) | DE4419617C2 (ja) |
| ES (1) | ES2128609T3 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0762088A3 (de) * | 1995-09-11 | 1997-11-05 | Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG | Verfahren und Vorrichtung zur Grenzstanderfassung von Flüssigkeiten und Schüttgütern |
| US5969621A (en) * | 1997-04-30 | 1999-10-19 | Endress + Hauser Gmbh + Co. | Apparatus for establishing and/or monitoring a predetermined filling level in a container |
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