JPH11166829A - 電子水準器 - Google Patents
電子水準器Info
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- JPH11166829A JPH11166829A JP35007397A JP35007397A JPH11166829A JP H11166829 A JPH11166829 A JP H11166829A JP 35007397 A JP35007397 A JP 35007397A JP 35007397 A JP35007397 A JP 35007397A JP H11166829 A JPH11166829 A JP H11166829A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の水準器とほぼ同じ形態で、構造体
平面の水平度及び水平面と成す角度を電子的に検出し
て、暗い場所でも使用可能で、かつ角度を広い範囲で検
出できる水準器を提供する。 【解決手段】 外縁を円状又は円弧状に形成し、小球体
を内包する容器と、この容器の外縁近傍の外壁に沿って
配列して容器壁の法線方向に信号を送信し受信する複数
個のセンサから成る少なくとも１個のセンサアレーと、
このセンサアレーの各センサを順次切り換え走査して前
記容器内へパルス信号を送信し、前記容器内からの反射
信号もしくは透過信号を受信し、送信パルス信号と受信
した反射信号との時間差を計測し又は透過信号の有無を
検出して前記小球体の位置するセンサを検出し、このセ
ンサの位置から角度を算出する電子回路と、算出された
角度を表示する表示器とから構成する。
平面の水平度及び水平面と成す角度を電子的に検出し
て、暗い場所でも使用可能で、かつ角度を広い範囲で検
出できる水準器を提供する。 【解決手段】 外縁を円状又は円弧状に形成し、小球体
を内包する容器と、この容器の外縁近傍の外壁に沿って
配列して容器壁の法線方向に信号を送信し受信する複数
個のセンサから成る少なくとも１個のセンサアレーと、
このセンサアレーの各センサを順次切り換え走査して前
記容器内へパルス信号を送信し、前記容器内からの反射
信号もしくは透過信号を受信し、送信パルス信号と受信
した反射信号との時間差を計測し又は透過信号の有無を
検出して前記小球体の位置するセンサを検出し、このセ
ンサの位置から角度を算出する電子回路と、算出された
角度を表示する表示器とから構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水平方向に平らな
面を有する構造体のその平面の水平度を検出するために
用いられる水準器において、平面の水平度及び水平面と
成す角度を電子的に検出できるようにした水準器に関す
る。
面を有する構造体のその平面の水平度を検出するために
用いられる水準器において、平面の水平度及び水平面と
成す角度を電子的に検出できるようにした水準器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】建造物等の構造体の水平度もしくは鉛直
度を得るために、構造体の平らな面を利用して水平度も
しくは鉛直度を検出するものに水準器がある。その中で
特に水平度を検出するために簡便で最も良く用いられる
ものとして、図８に示すような水準器がある。図におい
て、１は底面を平らにした固定台、２´は円弧状に曲げ
たガラス管の中に水等の液体を充填し、この液体に僅か
な量の気泡を入れて密封し、円弧状の外縁の頂部を上に
して載置したガラス製容器、３´は大きさが約５〜１０
ｍｍの気泡、７は水平度を判定するために設けられた水
準線である。
度を得るために、構造体の平らな面を利用して水平度も
しくは鉛直度を検出するものに水準器がある。その中で
特に水平度を検出するために簡便で最も良く用いられる
ものとして、図８に示すような水準器がある。図におい
て、１は底面を平らにした固定台、２´は円弧状に曲げ
たガラス管の中に水等の液体を充填し、この液体に僅か
な量の気泡を入れて密封し、円弧状の外縁の頂部を上に
して載置したガラス製容器、３´は大きさが約５〜１０
ｍｍの気泡、７は水平度を判定するために設けられた水
準線である。
【０００３】この水準器は、円弧状の外縁の頂部を上に
して載置したガラス製容器２´の中で、充填した水等の
液体より比重の小さい空気等の気泡が、最も高い部分に
位置することを利用したものである。この水準器の固定
台１を構造体の平面の上に置いた時、気泡３´の中間位
置が水準線７の位置に有る場合に、構造体が水平である
と判定する。さらに、構造体の平面上でこの水準器を３
６０度回転させて、気泡３´の中間位置が水準線７の位
置から偏位しなければ、構造体の平面が水平であると判
定する。
して載置したガラス製容器２´の中で、充填した水等の
液体より比重の小さい空気等の気泡が、最も高い部分に
位置することを利用したものである。この水準器の固定
台１を構造体の平面の上に置いた時、気泡３´の中間位
置が水準線７の位置に有る場合に、構造体が水平である
と判定する。さらに、構造体の平面上でこの水準器を３
６０度回転させて、気泡３´の中間位置が水準線７の位
置から偏位しなければ、構造体の平面が水平であると判
定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この水準器
は、水準線７に対する気泡３´の位置関係を目視によっ
て判定するために、暗い場所では、気泡３´及び水準線
７が識別できず、使用できない。また、構造体平面の水
平面に対する傾き角度は、気泡３´の位置の水準線７か
らの偏位から大凡に推定できるが、これは目視であるた
めに不正確であり、また推定できる角度の範囲もわずか
なものである。
は、水準線７に対する気泡３´の位置関係を目視によっ
て判定するために、暗い場所では、気泡３´及び水準線
７が識別できず、使用できない。また、構造体平面の水
平面に対する傾き角度は、気泡３´の位置の水準線７か
らの偏位から大凡に推定できるが、これは目視であるた
めに不正確であり、また推定できる角度の範囲もわずか
なものである。
【０００５】本発明は、上記の水準器とほぼ同じ形態
で、構造体平面の水平度及び水平面と成す角度を電子的
に正確に検出し、暗い場所でも使用でき、かつ角度を広
い範囲に検出できる水準器を提供することを目的とす
る。
で、構造体平面の水平度及び水平面と成す角度を電子的
に正確に検出し、暗い場所でも使用でき、かつ角度を広
い範囲に検出できる水準器を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、外縁を円状又
は円弧状に形成し、小球体を内包する容器と、この容器
の外縁近傍の外壁に沿って配列して容器壁の法線方向に
信号を送信し受信する複数個のセンサから成る少なくと
も１個のセンサアレーと、このセンサアレーの各センサ
を順次切り換え走査して前記容器内へパルス信号を送信
し、前記容器内からの反射信号もしくは透過信号を受信
し、送信パルス信号と受信した反射信号との時間差を計
測し又は透過信号の有無を検出して前記小球体の位置す
るセンサを検出し、このセンサの位置から角度を算出す
る電子回路と、算出された角度を表示する表示器とから
構成したことを特徴とする電子水準器である。
は円弧状に形成し、小球体を内包する容器と、この容器
の外縁近傍の外壁に沿って配列して容器壁の法線方向に
信号を送信し受信する複数個のセンサから成る少なくと
も１個のセンサアレーと、このセンサアレーの各センサ
を順次切り換え走査して前記容器内へパルス信号を送信
し、前記容器内からの反射信号もしくは透過信号を受信
し、送信パルス信号と受信した反射信号との時間差を計
測し又は透過信号の有無を検出して前記小球体の位置す
るセンサを検出し、このセンサの位置から角度を算出す
る電子回路と、算出された角度を表示する表示器とから
構成したことを特徴とする電子水準器である。
【０００７】また、請求項２に記載の発明は、前記容器
は内部に液体が充填されて密閉され、前記小球体は前記
液体より比重の小さい固体もしくは気泡で形成され、か
つ前記容器はその円状又は円弧状の外縁の頂部を上にし
て前記固定台に載置されたことを特徴とする。さらに、
請求項３に記載の発明は、前記容器は内部が空（から）
もしくは液体が充填され、前記小球体は前記液体より比
重の大きい固体で形成され、かつ前記容器はその円状又
は円弧状の外縁の頂部を下にして前記固定台に載置され
たことを特徴とする。
は内部に液体が充填されて密閉され、前記小球体は前記
液体より比重の小さい固体もしくは気泡で形成され、か
つ前記容器はその円状又は円弧状の外縁の頂部を上にし
て前記固定台に載置されたことを特徴とする。さらに、
請求項３に記載の発明は、前記容器は内部が空（から）
もしくは液体が充填され、前記小球体は前記液体より比
重の大きい固体で形成され、かつ前記容器はその円状又
は円弧状の外縁の頂部を下にして前記固定台に載置され
たことを特徴とする。
【０００８】請求項４に記載の発明は、前記容器が円状
又は円弧状に曲げた管であることを特徴とする。また、
請求項５に記載の発明は、前記容器がその外縁を円状又
は円弧状に形成した扁平な器であることを特徴とする。
又は円弧状に曲げた管であることを特徴とする。また、
請求項５に記載の発明は、前記容器がその外縁を円状又
は円弧状に形成した扁平な器であることを特徴とする。
【０００９】請求項６に記載の発明は、前記センサアレ
ーが容器の外縁近傍を挟んで対向して配置した送信用及
び受信用の２個のセンサアレーで構成されたことを特徴
とする。また、請求項７に記載の発明は、１個又は２個
の前記センサアレーが超音波センサアレーで形成された
ことを特徴とする。さらに、請求項８に記載の発明は、
前記センサアレーが光センサアレーであり、２個のセン
サアレーの内、一方が発光素子アレー、他方が受光素子
アレーで構成されたことを特徴とする。
ーが容器の外縁近傍を挟んで対向して配置した送信用及
び受信用の２個のセンサアレーで構成されたことを特徴
とする。また、請求項７に記載の発明は、１個又は２個
の前記センサアレーが超音波センサアレーで形成された
ことを特徴とする。さらに、請求項８に記載の発明は、
前記センサアレーが光センサアレーであり、２個のセン
サアレーの内、一方が発光素子アレー、他方が受光素子
アレーで構成されたことを特徴とする。
【００１０】上記のような構成により、本発明は、セン
サアレーの各センサを順次切り換え走査し、容器内に超
音波パルス信号又は光パルス信号を送信しつつ、容器内
からの反射信号もしくは透過信号を受信して、送信パル
ス信号と受信信号の時間差を計測し、小球体が無い位置
での時間差と小球体が有る位置での時間差との違いで小
球体の有る位置を検出して、その位置により固定台の傾
き角度を算出し、その角度を表示する。従って、本発明
による電子水準器は、暗い場所でも使用でき、また水平
面との成す角度を正確に知ることができる。
サアレーの各センサを順次切り換え走査し、容器内に超
音波パルス信号又は光パルス信号を送信しつつ、容器内
からの反射信号もしくは透過信号を受信して、送信パル
ス信号と受信信号の時間差を計測し、小球体が無い位置
での時間差と小球体が有る位置での時間差との違いで小
球体の有る位置を検出して、その位置により固定台の傾
き角度を算出し、その角度を表示する。従って、本発明
による電子水準器は、暗い場所でも使用でき、また水平
面との成す角度を正確に知ることができる。
【００１１】
【実施例】図１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は本発明の第
１の実施例を示す図で、１は内部に電子回路を収納した
固定台、２は水等の液体を充填して密封した容器、３は
前記水等の液体より比重が小さく前記液体と共に容器２
内に入れた小球体、４は複数のセンサを容器２に接して
配列したセンサアレー、５は水平面との傾き角度を表示
する表示器、６は固定台１内に収納した電子回路であ
る。この実施例は、円状又は円弧状に曲げた管を容器２
とし、その円状又は円弧状の外縁の頂部を上にして固定
台１に載置した例である。容器２は、固定台１から露出
させず、固定台１の内部に埋設してもよい。この実施例
は請求項２、請求項４に相当する。
１の実施例を示す図で、１は内部に電子回路を収納した
固定台、２は水等の液体を充填して密封した容器、３は
前記水等の液体より比重が小さく前記液体と共に容器２
内に入れた小球体、４は複数のセンサを容器２に接して
配列したセンサアレー、５は水平面との傾き角度を表示
する表示器、６は固定台１内に収納した電子回路であ
る。この実施例は、円状又は円弧状に曲げた管を容器２
とし、その円状又は円弧状の外縁の頂部を上にして固定
台１に載置した例である。容器２は、固定台１から露出
させず、固定台１の内部に埋設してもよい。この実施例
は請求項２、請求項４に相当する。
【００１２】小球体３は、傾き角度の検出の精度を確保
するために、容器２内の液体より比重が小さく直径が１
〜３ｍｍの球体の固体もしくは気泡とする。なお、固体
の場合、中空の球体でもよい。容器２は、この図では円
弧状のものを示し、円弧の曲率の中心が例えば固定台１
の底面となるように載置して、固定台１の傾き角度と小
球体３の位置の偏位が比例するようにする。ここで、円
弧の曲率半径を例えば６０ｍｍとすると、小球体３の位
置の偏位は、角度２゜について約２ｍｍが得られる。従
って、センサを２ｍｍ間隔で配列してセンサアレー４を
構成すれば、小球体３が位置するセンサを検知すること
で、２゜の精度で傾き角度を検出することができる。
するために、容器２内の液体より比重が小さく直径が１
〜３ｍｍの球体の固体もしくは気泡とする。なお、固体
の場合、中空の球体でもよい。容器２は、この図では円
弧状のものを示し、円弧の曲率の中心が例えば固定台１
の底面となるように載置して、固定台１の傾き角度と小
球体３の位置の偏位が比例するようにする。ここで、円
弧の曲率半径を例えば６０ｍｍとすると、小球体３の位
置の偏位は、角度２゜について約２ｍｍが得られる。従
って、センサを２ｍｍ間隔で配列してセンサアレー４を
構成すれば、小球体３が位置するセンサを検知すること
で、２゜の精度で傾き角度を検出することができる。
【００１３】図２は固定台１内に収納する電子回路の一
実施例を示すブロック図で、図１と同一符号のものは同
一のものを示し、詳細な説明は省略する。図において、
６１はセンサアレー４の各素子を順次切り換え走査する
と共に送信受信の切換を行うセンサ切換回路、６２はセ
ンサアレー４で受信した信号（図１に示す例では小球体
３及び容器２内の対向壁からの反射信号）を増幅する受
信回路、６３はセンサアレー４から送信するパルス信号
を出力する送信回路、６４は前記パルス信号を発生する
パルス信号発生回路、６５は送信パルス信号と受信した
信号との時間差を計測し、水平面と成す角度を算出する
計測処理回路、６６は送信パルス信号の発生タイミング
の制御、センサアレーの各センサの走査と送信受信の切
換の制御、及び送信パルス信号と受信信号の時間差計測
のための制御を行う制御回路、６７は計測処理回路６５
で計測した送信パルス信号と受信信号との時間差をセン
サアレー４の各センサについて記憶するメモリである。
そして、７は離れた場所でも傾き角度が確認できるよう
に、外部へ傾き角度のデータを出力する外部出力端子で
ある。
実施例を示すブロック図で、図１と同一符号のものは同
一のものを示し、詳細な説明は省略する。図において、
６１はセンサアレー４の各素子を順次切り換え走査する
と共に送信受信の切換を行うセンサ切換回路、６２はセ
ンサアレー４で受信した信号（図１に示す例では小球体
３及び容器２内の対向壁からの反射信号）を増幅する受
信回路、６３はセンサアレー４から送信するパルス信号
を出力する送信回路、６４は前記パルス信号を発生する
パルス信号発生回路、６５は送信パルス信号と受信した
信号との時間差を計測し、水平面と成す角度を算出する
計測処理回路、６６は送信パルス信号の発生タイミング
の制御、センサアレーの各センサの走査と送信受信の切
換の制御、及び送信パルス信号と受信信号の時間差計測
のための制御を行う制御回路、６７は計測処理回路６５
で計測した送信パルス信号と受信信号との時間差をセン
サアレー４の各センサについて記憶するメモリである。
そして、７は離れた場所でも傾き角度が確認できるよう
に、外部へ傾き角度のデータを出力する外部出力端子で
ある。
【００１４】電子回路６において、送信パルス発生回路
６４は、制御回路６６からのトリガパルスにより、送信
パルス信号を発生して送信回路６３へ出力し、送信回路
６３は入力した送信パルス信号を増幅してセンサ切換回
路６１へ出力する。センサ切換回路６１は、制御回路６
６の制御により、センサアレー４の各センサの走査、送
信パルス信号の出力時の送信回路６３からセンサへの接
続、及び受信信号の入力時のセンサから受信回路６２へ
の接続の切換を行っている。受信回路６２はセンサ切換
回路６１からの受信信号を増幅して計測処理回路６５へ
出力する。計測処理回路６５は、制御回路６６の制御に
より、センサアレー４の各センサについて送信パルス信
号と受信信号との時間差を計測し、メモリ６７に各セン
サについて前記時間差を一旦記憶させ、メモリ６７に記
憶した時間差の違いから小球体の位置するセンサの位置
を検出して、この位置に対応した傾き角度を算出し、表
示器５及び外部出力端子７へ傾き角度の値を出力する。
６４は、制御回路６６からのトリガパルスにより、送信
パルス信号を発生して送信回路６３へ出力し、送信回路
６３は入力した送信パルス信号を増幅してセンサ切換回
路６１へ出力する。センサ切換回路６１は、制御回路６
６の制御により、センサアレー４の各センサの走査、送
信パルス信号の出力時の送信回路６３からセンサへの接
続、及び受信信号の入力時のセンサから受信回路６２へ
の接続の切換を行っている。受信回路６２はセンサ切換
回路６１からの受信信号を増幅して計測処理回路６５へ
出力する。計測処理回路６５は、制御回路６６の制御に
より、センサアレー４の各センサについて送信パルス信
号と受信信号との時間差を計測し、メモリ６７に各セン
サについて前記時間差を一旦記憶させ、メモリ６７に記
憶した時間差の違いから小球体の位置するセンサの位置
を検出して、この位置に対応した傾き角度を算出し、表
示器５及び外部出力端子７へ傾き角度の値を出力する。
【００１５】図３は、容器２内の小球体３の位置の違い
による送信パルス信号と受信信号の時間差の違いを示す
図で、（ａ）は傾き角度が零すなわち水平の場合で、小
球体３がセンサＳ0 の位置にあることを示し、（ｂ）は
この場合の時間軸に対する送信パルス信号Ｔと受信信号
Ｒ0 、Ｒ-1、Ｒ1 を示す。また、（ｃ）は傾きがある場
合を示し、例えば小球体３がセンサ−Ｓ-2の位置にある
場合で、（ｄ）はこの場合の時間軸に対する送信パルス
信号Ｔと受信信号Ｒ-2、Ｒ-3、Ｒ-1を示す。
による送信パルス信号と受信信号の時間差の違いを示す
図で、（ａ）は傾き角度が零すなわち水平の場合で、小
球体３がセンサＳ0 の位置にあることを示し、（ｂ）は
この場合の時間軸に対する送信パルス信号Ｔと受信信号
Ｒ0 、Ｒ-1、Ｒ1 を示す。また、（ｃ）は傾きがある場
合を示し、例えば小球体３がセンサ−Ｓ-2の位置にある
場合で、（ｄ）はこの場合の時間軸に対する送信パルス
信号Ｔと受信信号Ｒ-2、Ｒ-3、Ｒ-1を示す。
【００１６】送信パルス信号Ｔが超音波の場合、図３
（ａ）において、センサＳ0 から送信された超音波パル
ス信号Ｔは、小球体３で反射されて、図３（ｂ）のよう
に短い時間差ｔ1 で受信信号ＲO がセンサＳ0 に受信さ
れる。しかし、その他のセンサから送信された超音波パ
ルス信号Ｔは、例えばセンサＳ-1とＳ1 について破線矢
印で示したように、容器２内を伝搬して対向の容器内壁
で反射され、長い時間差ｔ2 で受信信号Ｒ-1、Ｒ1 がセ
ンサＳ-1、Ｓ1 に受信される。このように、センサＳ0
について短い時間差ｔ1 が計測されるので、小球体３の
位置が決定する。このセンサＳ0 の位置を基準（図８の
従来例における水準線）として角度を計算すると０゜が
算出され、表示器５に０゜が表示される。従って、この
水準器を載置した構造体の平面は、水平であると確認で
きる。
（ａ）において、センサＳ0 から送信された超音波パル
ス信号Ｔは、小球体３で反射されて、図３（ｂ）のよう
に短い時間差ｔ1 で受信信号ＲO がセンサＳ0 に受信さ
れる。しかし、その他のセンサから送信された超音波パ
ルス信号Ｔは、例えばセンサＳ-1とＳ1 について破線矢
印で示したように、容器２内を伝搬して対向の容器内壁
で反射され、長い時間差ｔ2 で受信信号Ｒ-1、Ｒ1 がセ
ンサＳ-1、Ｓ1 に受信される。このように、センサＳ0
について短い時間差ｔ1 が計測されるので、小球体３の
位置が決定する。このセンサＳ0 の位置を基準（図８の
従来例における水準線）として角度を計算すると０゜が
算出され、表示器５に０゜が表示される。従って、この
水準器を載置した構造体の平面は、水平であると確認で
きる。
【００１７】また、図３（ｃ）において、センサＳ-2か
ら送信された超音波パルス信号Ｔは小球体３で反射さ
れ、図３（ｄ）のように、短い時間差ｔ1 で受信信号Ｒ
-2がセンサＳ-2に受信される。その他のセンサから送信
された超音波パルス信号Ｔは、例えばセンサＳ-3とＳ-1
について、破線矢印で示すように容器２内を伝搬して対
面の管壁で反射され、長い時間差ｔ2 で受信信号Ｒ-3、
Ｒ-1がセンサＳ-3、Ｓ-1で受信される。従って、センサ
Ｓ-2について短い時間差ｔ1 が計測されるので、小球体
３の位置が決定し、この位置からセンサＳ0 の位置を基
準にして角度が算出され、表示器５にその角度が表示さ
れる。
ら送信された超音波パルス信号Ｔは小球体３で反射さ
れ、図３（ｄ）のように、短い時間差ｔ1 で受信信号Ｒ
-2がセンサＳ-2に受信される。その他のセンサから送信
された超音波パルス信号Ｔは、例えばセンサＳ-3とＳ-1
について、破線矢印で示すように容器２内を伝搬して対
面の管壁で反射され、長い時間差ｔ2 で受信信号Ｒ-3、
Ｒ-1がセンサＳ-3、Ｓ-1で受信される。従って、センサ
Ｓ-2について短い時間差ｔ1 が計測されるので、小球体
３の位置が決定し、この位置からセンサＳ0 の位置を基
準にして角度が算出され、表示器５にその角度が表示さ
れる。
【００１８】超音波の場合、容器２内の液体を純水とす
ると、この純水中を伝搬する速度は１秒間に約１．４３
ｋｍであるので、１μ（マイクロ）秒間には１．４３ｍ
ｍの距離を伝搬する。従って、容器２の内径を１０ｍｍ
とすると、超音波が管内を往復する時間は約１４μ秒で
ある。また、使用する超音波の周波数を１ＭＨｚとする
と、波長は１．４３ｍｍである。この波長の１／２幅の
超音波振動子を、例えば２ｍｍ間隔で配列して、センサ
アレー４を形成すると、前述したように、２゜の精度で
傾き角度を検知することができる。
ると、この純水中を伝搬する速度は１秒間に約１．４３
ｋｍであるので、１μ（マイクロ）秒間には１．４３ｍ
ｍの距離を伝搬する。従って、容器２の内径を１０ｍｍ
とすると、超音波が管内を往復する時間は約１４μ秒で
ある。また、使用する超音波の周波数を１ＭＨｚとする
と、波長は１．４３ｍｍである。この波長の１／２幅の
超音波振動子を、例えば２ｍｍ間隔で配列して、センサ
アレー４を形成すると、前述したように、２゜の精度で
傾き角度を検知することができる。
【００１９】図４は本発明の第２の実施例を示す図で、
図１と同一符号のものは同一のものを示す。図１の第１
の実施例と相違するのは、円状又は円弧状にした管によ
り形成した容器２を、その円状又は円弧状の外縁の頂部
を下にして固定台１に載置することである。そして、容
器２は内部が空（から）もしくは内部に液体が充填さ
れ、小球体３は液体より比重の大きい固体を使用し、こ
の固体が重力により容器２の最下端に位置するのを利用
する。また、容器２は、液体を充填する場合に密閉さ
れ、液体を充填しない場合には必ずしも密閉する必要が
ない。この場合の傾き角度の検出は上記の第１の実施例
の場合と同じであるので、作用と回路動作の詳細な説明
を省略する。この実施例は、請求項３、請求項４に相当
する。
図１と同一符号のものは同一のものを示す。図１の第１
の実施例と相違するのは、円状又は円弧状にした管によ
り形成した容器２を、その円状又は円弧状の外縁の頂部
を下にして固定台１に載置することである。そして、容
器２は内部が空（から）もしくは内部に液体が充填さ
れ、小球体３は液体より比重の大きい固体を使用し、こ
の固体が重力により容器２の最下端に位置するのを利用
する。また、容器２は、液体を充填する場合に密閉さ
れ、液体を充填しない場合には必ずしも密閉する必要が
ない。この場合の傾き角度の検出は上記の第１の実施例
の場合と同じであるので、作用と回路動作の詳細な説明
を省略する。この実施例は、請求項３、請求項４に相当
する。
【００２０】図５は本発明の第３の実施例を示す図で、
これは容器２に外縁が円状又は円弧状である扁平な器を
用いた例である。図５において図１と同一符号のものは
同一のものを示す。図１の第１の実施例と相違するのは
容器２の形状のみで、その他は、第１の実施例と同じよ
うに、容器２はその円状又は円弧状の外縁の頂部を上に
して固定台１に載置され、内部に液体を充填して密閉す
る。この実施例の作用は、図１の第１の実施例と同じで
ある。また、容器２を固定台１の内部に埋設してもよ
い。この実施例は、請求項２、請求項５に相当する。
これは容器２に外縁が円状又は円弧状である扁平な器を
用いた例である。図５において図１と同一符号のものは
同一のものを示す。図１の第１の実施例と相違するのは
容器２の形状のみで、その他は、第１の実施例と同じよ
うに、容器２はその円状又は円弧状の外縁の頂部を上に
して固定台１に載置され、内部に液体を充填して密閉す
る。この実施例の作用は、図１の第１の実施例と同じで
ある。また、容器２を固定台１の内部に埋設してもよ
い。この実施例は、請求項２、請求項５に相当する。
【００２１】図６は本発明の第４の実施例を示す図で、
容器２に外縁が円状又は円弧状である扁平な器を用い、
その円状又は円弧状の外縁の頂部を下にして固定台１に
載置し、小球体に液体より比重の大きい固体を用いた例
である。また、容器２は液体を充填する場合に密閉さ
れ、第２の実施例と同様に液体を充填しない場合に必ず
しも密閉する必要がない。作用は図４の第２の実施例と
同じである。この実施例は、請求項３、請求項５に相当
する。
容器２に外縁が円状又は円弧状である扁平な器を用い、
その円状又は円弧状の外縁の頂部を下にして固定台１に
載置し、小球体に液体より比重の大きい固体を用いた例
である。また、容器２は液体を充填する場合に密閉さ
れ、第２の実施例と同様に液体を充填しない場合に必ず
しも密閉する必要がない。作用は図４の第２の実施例と
同じである。この実施例は、請求項３、請求項５に相当
する。
【００２２】図７は容器２とセンサアレー４の他の構成
の実施例を示す図で、容器２の円状又は円弧状の外縁に
配置するセンサアレーを送信用と受信用とに分け、円状
又は円弧状の外縁近傍に対向させて配置する例である。
（ａ）は容器２に管を用い、二つのセンサアレーを管の
上下に配置した例を示し、４ａ、４ｂがそれらのセンサ
アレーである。（ｂ）は二つのセンサアレーを容器２の
円状又は円弧状の外縁近傍の両側壁に対向させて配置し
た例を示し、４ｃ、４ｄがそれらのセンサアレーであ
る。ここで、二つのセンサアレーのいずれを送信用、受
信用にするかは任意である。この実施例は請求項６に相
当する。
の実施例を示す図で、容器２の円状又は円弧状の外縁に
配置するセンサアレーを送信用と受信用とに分け、円状
又は円弧状の外縁近傍に対向させて配置する例である。
（ａ）は容器２に管を用い、二つのセンサアレーを管の
上下に配置した例を示し、４ａ、４ｂがそれらのセンサ
アレーである。（ｂ）は二つのセンサアレーを容器２の
円状又は円弧状の外縁近傍の両側壁に対向させて配置し
た例を示し、４ｃ、４ｄがそれらのセンサアレーであ
る。ここで、二つのセンサアレーのいずれを送信用、受
信用にするかは任意である。この実施例は請求項６に相
当する。
【００２３】超音波を利用する場合は、センサアレー４
ａ、４ｂ（４ｃ、４ｄ）のいずれか一方を複数個の送信
用超音波振動子で構成し、他方を複数個の受信用超音波
振動子で構成する。この場合は、小球体３からの反射波
又は容器２の管壁からの反射波を受信して小球体３の位
置を検出するのではなく、送信用センサアレー４ａ又は
４ｂ（４ｃ又は４ｄ）から送信された超音波が容器２内
を透過して受信用センサアレー４ｂ又は４ａ（４ｄ又は
４ｃ）で受信できるか、小球体３により阻止されて受信
できないかで、小球体３の位置を検出する。この実施例
は請求項６、請求項７に相当する。
ａ、４ｂ（４ｃ、４ｄ）のいずれか一方を複数個の送信
用超音波振動子で構成し、他方を複数個の受信用超音波
振動子で構成する。この場合は、小球体３からの反射波
又は容器２の管壁からの反射波を受信して小球体３の位
置を検出するのではなく、送信用センサアレー４ａ又は
４ｂ（４ｃ又は４ｄ）から送信された超音波が容器２内
を透過して受信用センサアレー４ｂ又は４ａ（４ｄ又は
４ｃ）で受信できるか、小球体３により阻止されて受信
できないかで、小球体３の位置を検出する。この実施例
は請求項６、請求項７に相当する。
【００２４】また、図７（ａ）及び（ｂ）のようにセン
サアレーを配置する場合には、光を利用することができ
る。この場合、二つのセンサアレーの一方を複数個の発
光素子で構成し、これと対向する位置に複数個の受光素
子を配置して構成し、送信用センサアレー４ａ又は４ｂ
（４ｃ又は４ｄ）の発光素子で発光した光パルス信号
が、容器２内を透過して受信用センサアレー４ｂ又は４
ａ（４ｄ又は４ｃ）の受光素子で受信できるか、小球体
３により阻止されて受信できないかで、小球体３の位置
を検出する。この実施例は請求項６、請求項８に相当す
る。
サアレーを配置する場合には、光を利用することができ
る。この場合、二つのセンサアレーの一方を複数個の発
光素子で構成し、これと対向する位置に複数個の受光素
子を配置して構成し、送信用センサアレー４ａ又は４ｂ
（４ｃ又は４ｄ）の発光素子で発光した光パルス信号
が、容器２内を透過して受信用センサアレー４ｂ又は４
ａ（４ｄ又は４ｃ）の受光素子で受信できるか、小球体
３により阻止されて受信できないかで、小球体３の位置
を検出する。この実施例は請求項６、請求項８に相当す
る。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明は、センサアレーの
各センサを走査しながら容器内に超音波パルス信号又は
光パルス信号を送信しつつ、容器内からの反射信号又は
透過信号を受信して、送信パルス信号と受信信号の時間
差を計測し、小球体が無い位置での時間差と小球体が有
る位置での時間差との違いで小球体の有る位置を検出し
て、その位置から固定台の傾き角度を算出し、その角度
を表示するようにしたので、本発明の電子水準器は、暗
い場所でも使用でき、また水平面との成す角度を正確に
知ることができる。
各センサを走査しながら容器内に超音波パルス信号又は
光パルス信号を送信しつつ、容器内からの反射信号又は
透過信号を受信して、送信パルス信号と受信信号の時間
差を計測し、小球体が無い位置での時間差と小球体が有
る位置での時間差との違いで小球体の有る位置を検出し
て、その位置から固定台の傾き角度を算出し、その角度
を表示するようにしたので、本発明の電子水準器は、暗
い場所でも使用でき、また水平面との成す角度を正確に
知ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す図で、（ａ）は平面
図、（ｂ）は一部を切欠け断面で示した正面図、（ｃ）
は側面図である。
図、（ｂ）は一部を切欠け断面で示した正面図、（ｃ）
は側面図である。
【図２】本発明に係る電子回路の一実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】本発明の作用及び回路の動作を説明するための
図である。
図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す図で、（ａ）は平
面図、（ｂ）は一部を切欠け断面で示した正面図、
（ｃ）は側面図である。
面図、（ｂ）は一部を切欠け断面で示した正面図、
（ｃ）は側面図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示す図で、（ａ）は平
面図、（ｂ）は一部を切欠け断面で示した正面図、
（ｃ）は側面図である。
面図、（ｂ）は一部を切欠け断面で示した正面図、
（ｃ）は側面図である。
【図６】本発明の第４の実施例を示す図で、（ａ）は一
部を切欠け断面で示した平面図、（ｂ）は一部を切欠け
断面で示した正面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ´断面図
である。
部を切欠け断面で示した平面図、（ｂ）は一部を切欠け
断面で示した正面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ´断面図
である。
【図７】本発明のその他の実施例を示す図で、送信用と
受信用に分けた二つのセンサアレーと容器の関係を示す
部分図である。
受信用に分けた二つのセンサアレーと容器の関係を示す
部分図である。
【図８】従来の水準器の斜視図である。
１ 固定台 ２ 容器 ３ 小球体 ４ センサアレー ５ 表示器 ６ 電子回路 ７ 外部出力端子 ６１ センサ切換回路 ６２ 受信回路 ６３ 送信回路 ６４ 送信パルス発生回路 ６５ 計測処理回路 ６６ 制御回路 ６７ メモリ
Claims (8)
- 【請求項１】 外縁を円状又は円弧状に形成し、小球体
を内包する容器と、この容器の外縁近傍の外壁に沿って
配列して容器壁の法線方向に信号を送信し受信する複数
個のセンサから成る少なくとも１個のセンサアレーと、
このセンサアレーの各センサを順次切り換え走査して前
記容器内へパルス信号を送信し、前記容器内からの反射
信号もしくは透過信号を受信し、送信パルス信号と受信
した反射信号との時間差を計測し又は透過信号の有無を
検出して前記小球体の位置するセンサを検出し、このセ
ンサの位置から角度を算出する電子回路と、算出された
角度を表示する表示器とから構成したことを特徴とする
電子水準器。 - 【請求項２】 請求項１記載の電子水準器において、前
記容器は内部に液体が充填されて密閉され、前記小球体
は前記液体より比重の小さい固体もしくは気泡で形成さ
れ、かつ前記容器はその円状又は円弧状の外縁の頂部を
上にして前記固定台に載置されたことを特徴とする電子
水準器。 - 【請求項３】 請求項１記載の電子水準器において、前
記容器は内部が空（から）もしくは液体が充填され、前
記小球体は前記液体より比重の大きい固体で形成され、
かつ前記容器はその円状又は円弧状の外縁の頂部を下に
して前記固定台に載置されたことを特徴とする電子水準
器。 - 【請求項４】 請求項１乃至３記載のいずれかの電子水
準器において、前記容器は円状又は円弧状に曲げた管で
あることを特徴とする電子水準器。 - 【請求項５】 請求項１乃至３記載のいずれかの電子水
準器において、前記容器は外縁を円状又は円弧状に形成
した扁平な器であることを特徴とする電子水準器。 - 【請求項６】 請求項１乃至５記載のいずれかの電子水
準器において、前記センサアレーは前記容器の外縁近傍
を挟んで対向して配置した送信用及び受信用の２個のセ
ンサアレーで構成されたことを特徴とする電子水準器。 - 【請求項７】 請求項１乃至６記載のいずれかの電子水
準器において、前記センサアレーは超音波センサアレー
で形成されたことを特徴とする電子水準器。 - 【請求項８】 請求項６記載の電子水準器において、前
記センサアレーが光センサアレーであり、２個のセンサ
アレーの内、一方は発光素子アレー、他方は受光素子ア
レーで構成されたことを特徴とする電子水準器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35007397A JPH11166829A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 電子水準器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35007397A JPH11166829A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 電子水準器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11166829A true JPH11166829A (ja) | 1999-06-22 |
Family
ID=18408053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35007397A Pending JPH11166829A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 電子水準器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11166829A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012088250A (ja) * | 2010-10-21 | 2012-05-10 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 位置決めチューブ |
-
1997
- 1997-12-04 JP JP35007397A patent/JPH11166829A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012088250A (ja) * | 2010-10-21 | 2012-05-10 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 位置決めチューブ |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20041122 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051215 |
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