JPH0989631A - 液面計 - Google Patents
液面計Info
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- JPH0989631A JPH0989631A JP24018095A JP24018095A JPH0989631A JP H0989631 A JPH0989631 A JP H0989631A JP 24018095 A JP24018095 A JP 24018095A JP 24018095 A JP24018095 A JP 24018095A JP H0989631 A JPH0989631 A JP H0989631A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
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- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 2
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Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガラスゲージを有しない既設の槽には適用で
きず、また、測定部を槽内に設置することもできない。 【解決手段】 槽内の液体の液面レベルを光学的に測定
する液面計にあって、槽内に設置されるケース１の側壁
の１面に縦長の開口２を配設し、これに向けて発光体３
及び受光体４がケース１内に立設される。発光体３は垂
直方向に連続的に配設されたｎ個の発光素子３-1〜３-n
を備え、受光体４は発光素子３-1〜３-nに対応する複数
の受光素子を備えて構成される。演算処理部５によって
発光素子３ -1〜３-nを順番に発光制御し、かつ受光体４
の出力に基づいて槽内の液面レベルを算出し、その結果
を表示部７に表示する。
きず、また、測定部を槽内に設置することもできない。 【解決手段】 槽内の液体の液面レベルを光学的に測定
する液面計にあって、槽内に設置されるケース１の側壁
の１面に縦長の開口２を配設し、これに向けて発光体３
及び受光体４がケース１内に立設される。発光体３は垂
直方向に連続的に配設されたｎ個の発光素子３-1〜３-n
を備え、受光体４は発光素子３-1〜３-nに対応する複数
の受光素子を備えて構成される。演算処理部５によって
発光素子３ -1〜３-nを順番に発光制御し、かつ受光体４
の出力に基づいて槽内の液面レベルを算出し、その結果
を表示部７に表示する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、槽内の液面レベル
を光学的に計測するための液面計に関するものである。
を光学的に計測するための液面計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】槽内の水や油等の液面レベルを計測する
には、超音波や光センサを用いた非接触式の液面計が用
いられる。図７は出願人が同時に提案している光式の液
面計の構成を示すブロック図である。
には、超音波や光センサを用いた非接触式の液面計が用
いられる。図７は出願人が同時に提案している光式の液
面計の構成を示すブロック図である。
【０００３】油槽（又は水槽）に連結されたガラスゲー
ジ１１の片側には、複数の発光体１２-1〜１２-nが上下
方向に連続的に配置されている。更に、ガラスゲージ１
１を挟んで発光体１２-1〜１２-nの反対側には複数の受
光体１３-1〜１３-nが上下方向に連続的に配置されてい
る。発光体１２-1〜１２-nの各々にはシフトレジスタ１
４が接続され、このシフトレジスタ１４及び受光体１３
-1〜１３-nには、処理演算部１５が接続されている。
ジ１１の片側には、複数の発光体１２-1〜１２-nが上下
方向に連続的に配置されている。更に、ガラスゲージ１
１を挟んで発光体１２-1〜１２-nの反対側には複数の受
光体１３-1〜１３-nが上下方向に連続的に配置されてい
る。発光体１２-1〜１２-nの各々にはシフトレジスタ１
４が接続され、このシフトレジスタ１４及び受光体１３
-1〜１３-nには、処理演算部１５が接続されている。
【０００４】この構成において、処理演算部１５によっ
てシフトレジスタ１４を制御し、発光体１２-1〜１２-n
を順番に点灯し、その際に受光体１３-1〜１３-nはガラ
スゲージ１１を通して到達する光を受光し、受光量に応
じた電気信号を出力する。この出力状態を処理演算部１
５によって判定し、受光体１３-1〜１３-nの光量差、す
なわち光量が大きく変化する境界に位置する受光体１３
の位置を液面レベルであると判定する。つまり、槽内の
液体１６が油の場合、ガラスゲージ１１の液体１６の部
分は集光作用が大きいので受光量が多くなり、ガラスゲ
ージ１１体の気体部分は集光作用が小さいので受光量が
少なくなる。この受光量の差を利用して液面レベルを測
定する。
てシフトレジスタ１４を制御し、発光体１２-1〜１２-n
を順番に点灯し、その際に受光体１３-1〜１３-nはガラ
スゲージ１１を通して到達する光を受光し、受光量に応
じた電気信号を出力する。この出力状態を処理演算部１
５によって判定し、受光体１３-1〜１３-nの光量差、す
なわち光量が大きく変化する境界に位置する受光体１３
の位置を液面レベルであると判定する。つまり、槽内の
液体１６が油の場合、ガラスゲージ１１の液体１６の部
分は集光作用が大きいので受光量が多くなり、ガラスゲ
ージ１１体の気体部分は集光作用が小さいので受光量が
少なくなる。この受光量の差を利用して液面レベルを測
定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この液面計に
よると、管内の液体の有無により形成されるガラスゲー
ジのレンズ効果を用いて検出を行っているため、ガラス
ゲージを有しない既設の槽には適用できない。また、槽
内に設置することもできないので、取付位置に制限が生
じる。
よると、管内の液体の有無により形成されるガラスゲー
ジのレンズ効果を用いて検出を行っているため、ガラス
ゲージを有しない既設の槽には適用できない。また、槽
内に設置することもできないので、取付位置に制限が生
じる。
【０００６】そこで本発明は、ガラスゲージを有しない
既設の槽への適用が可能であり、更に槽内への設置が可
能な液面計を提供することを目的としている。
既設の槽への適用が可能であり、更に槽内への設置が可
能な液面計を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を実
現するため、槽内の液体の液面レベルを光学的に測定す
る液面計において、垂直方向に連続的に配設された複数
個の発光素子を備え、前記槽内に立設される発光体と、
前記槽内の前記発光体の近傍に立設され、前記槽内の気
体および液体で反射してくる前記発光体の前記発光素子
よりの光を受光する受光体と、前記発光体の前記発光素
子を所定の順序で発光させ、そのときの前記受光体の受
光状態に基づいて前記槽内の液面レベルを検出する検出
手段とを備える構成にしている。
現するため、槽内の液体の液面レベルを光学的に測定す
る液面計において、垂直方向に連続的に配設された複数
個の発光素子を備え、前記槽内に立設される発光体と、
前記槽内の前記発光体の近傍に立設され、前記槽内の気
体および液体で反射してくる前記発光体の前記発光素子
よりの光を受光する受光体と、前記発光体の前記発光素
子を所定の順序で発光させ、そのときの前記受光体の受
光状態に基づいて前記槽内の液面レベルを検出する検出
手段とを備える構成にしている。
【０００８】この構成によれば、発光体及び受光体が槽
内に設置され、発光体からの光は、所定位置の液体で反
射されて受光体で受光される。従って、ガラスゲージを
用いることなく液面計測を行うことができる。この結
果、槽の構造に制限されることなく、液面レベルの計測
を行うことができる。
内に設置され、発光体からの光は、所定位置の液体で反
射されて受光体で受光される。従って、ガラスゲージを
用いることなく液面計測を行うことができる。この結
果、槽の構造に制限されることなく、液面レベルの計測
を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明による液面計の実施
の一形態を示す斜視図であり、図２は図１の液面計の槽
内への設置状況を示す説明図である。槽内に設置される
ケース１は４つの側壁を有する箱形を成し、その１面に
は縦長の透明材料で作られた開口２が設けられている。
ケース１内の開口２の近傍には、開口２と略同一高さの
発光体３が立設されている。この発光体３は、ｎ個の発
光素子３-1〜３-nを垂直方向に連続的に配設した構成が
とられ、いずれの発光素子も出射光が開口２に向けて水
平に投光されるようにしている。更に、発光体３に隣接
して受光体４（その受光面は開口２に向けられる）が立
設されている。この受光体４は、発光体３の各々に対応
して各１個の受光素子が割当てられた複数の受光素子を
備えた構成、或いはＣＣＤ等の撮像素子を用いることが
できる。
の一形態を示す斜視図であり、図２は図１の液面計の槽
内への設置状況を示す説明図である。槽内に設置される
ケース１は４つの側壁を有する箱形を成し、その１面に
は縦長の透明材料で作られた開口２が設けられている。
ケース１内の開口２の近傍には、開口２と略同一高さの
発光体３が立設されている。この発光体３は、ｎ個の発
光素子３-1〜３-nを垂直方向に連続的に配設した構成が
とられ、いずれの発光素子も出射光が開口２に向けて水
平に投光されるようにしている。更に、発光体３に隣接
して受光体４（その受光面は開口２に向けられる）が立
設されている。この受光体４は、発光体３の各々に対応
して各１個の受光素子が割当てられた複数の受光素子を
備えた構成、或いはＣＣＤ等の撮像素子を用いることが
できる。
【００１０】この受光体４には演算処理部５が接続さ
れ、更に演算処理部５には演算結果を表示するための表
示部７（液晶表示器等の表示器及び駆動回路から成る）
が接続されている。また、発光体（受光素子）３の各々
にはシフトレジスタ６が接続され、このシフトレジスタ
６にも演算処理部５が接続されている。演算処理部５及
びシフトレジスタ６はケース１外に設置され、受光体４
及び発光体３との接続はケーブル或いはリード線を用い
て行われる。そして、図１に示す液面計は、図２に示す
ように、液体８Ａを収容した槽８内の他の作業等の邪魔
にならない位置に立設される。
れ、更に演算処理部５には演算結果を表示するための表
示部７（液晶表示器等の表示器及び駆動回路から成る）
が接続されている。また、発光体（受光素子）３の各々
にはシフトレジスタ６が接続され、このシフトレジスタ
６にも演算処理部５が接続されている。演算処理部５及
びシフトレジスタ６はケース１外に設置され、受光体４
及び発光体３との接続はケーブル或いはリード線を用い
て行われる。そして、図１に示す液面計は、図２に示す
ように、液体８Ａを収容した槽８内の他の作業等の邪魔
にならない位置に立設される。
【００１１】図３は発光体３と受光体４の配置関係を示
す説明図である。開口２は槽内の液の屈折率ｎ2 に対し
てｎ1 の屈折率を有している。発光体３の各々から出射
した光は開口２の内面で屈折し、外面で反射し、再び内
面で屈折して受光体４に到達する。図４は本発明におけ
る出射光と受光体に対する入射光の関係を示す説明図で
ある。
す説明図である。開口２は槽内の液の屈折率ｎ2 に対し
てｎ1 の屈折率を有している。発光体３の各々から出射
した光は開口２の内面で屈折し、外面で反射し、再び内
面で屈折して受光体４に到達する。図４は本発明におけ
る出射光と受光体に対する入射光の関係を示す説明図で
ある。
【００１２】物質ＤA （光屈折率ｎA ）から物質Ｄ
B （光屈折率ｎB ）、又は物質ＤC （光屈折率ｎA ＜ｎ
B ＜ｎC ）に光が入射するとき、その界面において、物
質ＤA からの入射角をθA 、屈折角をθB 、θC （０≦
θ≦０．２５π）とするとき、次式が成立する。 ｎA ｓｉｎθA ＝ｎB ｓｉｎθB ＝ｎC ｓｉｎθC ・・・（１） 光屈折率がｎA ＜ｎB ＜ｎC の関係にあることから、次
式が成立する。 θA ＞θB ＞θC ・・・（２） また、物質ＤA から物質ＤB へ光が入射するときのエネ
ルギー反射率（ΓB ）、物質ＤA から物質ＤC へ光が入
射するときのエネルギー反射率（ΓC ）は、Ｓ偏向の場
合、次式が導かれる。 ΓBS＝ｓｉｎ2 （θB −θA ）／ｓｉｎ2 （θB ＋θA ） ΓCS＝ｓｉｎ2 （θC −θA ）／ｓｉｎ2 （θC ＋θA ） ・・・（３） また、Ｐ偏向の場合、次式が導かれる。 ΓBP＝ｔａｎ2 （θA −θB ）／ｔａｎ2 （θA ＋θB ） ΓCP＝ｔａｎ2 （θA −θC ）／ｔａｎ2 （θA ＋θC ） ・・・（４） 式（２），（３）及び式（４）から、 ΓBS＋ΓBP＜ΓCS＋ΓCP ・・・（５） つまり、光屈折率の小さい物質に入射する光は、光屈折
率の大きい物質に入射する光に比べ、エネルギー反射率
は大きい。気体の光屈折率は、液体の光屈折率より小さ
いため、液面より下方の開口２での反射光に比べ、液面
より上方の開口２での反射光が多くなる。そのため、発
光体を１個づつ順番に点灯したときの受光強度は、図５
のようになる。受光強度が最も大きく変化する発光体３
の位置を液面であると判定する。この時のセンサ分解能
は発光体素子の幅になる。そして、受光強度が図６に示
すように、液面付近で３個以上の発光体が段階的に変化
するときは、分解能は発光素子の幅以下になる。
B （光屈折率ｎB ）、又は物質ＤC （光屈折率ｎA ＜ｎ
B ＜ｎC ）に光が入射するとき、その界面において、物
質ＤA からの入射角をθA 、屈折角をθB 、θC （０≦
θ≦０．２５π）とするとき、次式が成立する。 ｎA ｓｉｎθA ＝ｎB ｓｉｎθB ＝ｎC ｓｉｎθC ・・・（１） 光屈折率がｎA ＜ｎB ＜ｎC の関係にあることから、次
式が成立する。 θA ＞θB ＞θC ・・・（２） また、物質ＤA から物質ＤB へ光が入射するときのエネ
ルギー反射率（ΓB ）、物質ＤA から物質ＤC へ光が入
射するときのエネルギー反射率（ΓC ）は、Ｓ偏向の場
合、次式が導かれる。 ΓBS＝ｓｉｎ2 （θB −θA ）／ｓｉｎ2 （θB ＋θA ） ΓCS＝ｓｉｎ2 （θC −θA ）／ｓｉｎ2 （θC ＋θA ） ・・・（３） また、Ｐ偏向の場合、次式が導かれる。 ΓBP＝ｔａｎ2 （θA −θB ）／ｔａｎ2 （θA ＋θB ） ΓCP＝ｔａｎ2 （θA −θC ）／ｔａｎ2 （θA ＋θC ） ・・・（４） 式（２），（３）及び式（４）から、 ΓBS＋ΓBP＜ΓCS＋ΓCP ・・・（５） つまり、光屈折率の小さい物質に入射する光は、光屈折
率の大きい物質に入射する光に比べ、エネルギー反射率
は大きい。気体の光屈折率は、液体の光屈折率より小さ
いため、液面より下方の開口２での反射光に比べ、液面
より上方の開口２での反射光が多くなる。そのため、発
光体を１個づつ順番に点灯したときの受光強度は、図５
のようになる。受光強度が最も大きく変化する発光体３
の位置を液面であると判定する。この時のセンサ分解能
は発光体素子の幅になる。そして、受光強度が図６に示
すように、液面付近で３個以上の発光体が段階的に変化
するときは、分解能は発光素子の幅以下になる。
【００１３】以上の構成において、演算処理部５によっ
てシフトレジスタ６を制御することにより、発光体３が
下側又は上側から順番に発光する。発光体３による光
は、槽内の油又は空気との界面の反射によって受光体４
に受光され、その受光量に応じた電気信号を出力する。
このとき、開口２の液面より下方位置で反射する光に比
べ、液面より上方の位置での反射は、反射光量が多くな
る。したがって、発光体３を一個づつ順に点灯したとき
の受光強度は図５のようになる。この電気信号は演算処
理部５に取り込まれ、受光強度が最も大きく変化する発
光体の位置を液面であると判定する。求められた液面レ
ベルは、演算処理部５に接続された表示部７にデジタル
表示される（なお、メータを用いたアナログ表示にする
こともできる）。
てシフトレジスタ６を制御することにより、発光体３が
下側又は上側から順番に発光する。発光体３による光
は、槽内の油又は空気との界面の反射によって受光体４
に受光され、その受光量に応じた電気信号を出力する。
このとき、開口２の液面より下方位置で反射する光に比
べ、液面より上方の位置での反射は、反射光量が多くな
る。したがって、発光体３を一個づつ順に点灯したとき
の受光強度は図５のようになる。この電気信号は演算処
理部５に取り込まれ、受光強度が最も大きく変化する発
光体の位置を液面であると判定する。求められた液面レ
ベルは、演算処理部５に接続された表示部７にデジタル
表示される（なお、メータを用いたアナログ表示にする
こともできる）。
【００１４】なお、上記実施例では、ケース１の側壁に
開口２を設ける構成にしたが、窓状にせず、ケース１の
側壁を３面にし、１面全部に透明窓を備えた構成のケー
ス１を用いてもよい。また、上記の説明では、槽内の油
の液面を対象にしたが、本発明は槽内の液面測定に限定
されるものではなく、例えば、地中送電線路人孔内の監
視システムに適用することができる。
開口２を設ける構成にしたが、窓状にせず、ケース１の
側壁を３面にし、１面全部に透明窓を備えた構成のケー
ス１を用いてもよい。また、上記の説明では、槽内の油
の液面を対象にしたが、本発明は槽内の液面測定に限定
されるものではなく、例えば、地中送電線路人孔内の監
視システムに適用することができる。
【００１５】
【発明の効果】以上より明らかな如く、本発明によれ
ば、槽内に発光体及び受光体を設置し、両者を直接に対
峙させず、液体を反射体にして間接的に液体の有無に伴
う受光変化を検出するようにしたため、ガラスゲージを
用いることなく液面レベルの計測を行うことができ、槽
の構造に関係なく液面計測を行うことができる。
ば、槽内に発光体及び受光体を設置し、両者を直接に対
峙させず、液体を反射体にして間接的に液体の有無に伴
う受光変化を検出するようにしたため、ガラスゲージを
用いることなく液面レベルの計測を行うことができ、槽
の構造に関係なく液面計測を行うことができる。
【図１】本発明による液面計の実施の一形態を示す斜視
図である。
図である。
【図２】図１の液面計の槽内への設置状況を示す説明図
である。
である。
【図３】本発明における発光体と受光体の配置関係を示
す説明図である。
す説明図である。
【図４】本発明における出射光と受光体に対する入射光
の関係を示す説明図である。
の関係を示す説明図である。
【図５】発光体の位置と総受光量の関係を示す特性図で
ある。
ある。
【図６】液面付近で３個以上の発光体が段階的に変化し
た状態を示す特性図である。
た状態を示す特性図である。
【図７】従来の液面計の構成を示すブロック図である。
１ ケース ２ 開口 ３ 発光体 ３-1〜３-n 発光素子 ４ 受光体 ５ 演算処理表示部 ６ シフトレジスタ ７ 表示部 ８ 槽
Claims (1)
- 【請求項１】 槽内の液体の液面レベルを光学的に測定
する液面計において、 垂直方向に連続的に配設された複数個の発光素子を備
え、前記槽内に立設される発光体と、 前記槽内の前記発光体の近傍に立設され、前記槽内の気
体および液体で反射してくる前記発光体の前記発光素子
よりの光を受光する受光体と、 前記発光体の前記発光素子を所定の順序で発光させ、そ
のときの前記受光体の受光状態に基づいて前記槽内の液
面レベルを検出する検出手段とを具備することを特徴と
する液面計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24018095A JPH0989631A (ja) | 1995-09-19 | 1995-09-19 | 液面計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24018095A JPH0989631A (ja) | 1995-09-19 | 1995-09-19 | 液面計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989631A true JPH0989631A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17055666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24018095A Pending JPH0989631A (ja) | 1995-09-19 | 1995-09-19 | 液面計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0989631A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008006293A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Alcon Inc | 外科システム、流体レベル検出システム、流体レベル測定方法、および流体の存在を測定する方法 |
-
1995
- 1995-09-19 JP JP24018095A patent/JPH0989631A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008006293A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Alcon Inc | 外科システム、流体レベル検出システム、流体レベル測定方法、および流体の存在を測定する方法 |
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