JPS5963557A - 測定装置 - Google Patents

測定装置

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JPS5963557A
JPS5963557A JP58101581A JP10158183A JPS5963557A JP S5963557 A JPS5963557 A JP S5963557A JP 58101581 A JP58101581 A JP 58101581A JP 10158183 A JP10158183 A JP 10158183A JP S5963557 A JPS5963557 A JP S5963557A
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EREKUTORISHITEETO FUOORU GUUDERENBEHANDERINGU MARINE EN IND IN HETO FUERUKORUTO NV
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は測定器具に係り、さらに詳しくは、量、濃度、
粘度及び望むならば温贋、のような液体の特性を動力学
的に測定しうる器具に係るものである。
さらに詳Ｌ　＜いえば、本発明の目的は、１つ又は多く
の割出しマークに関する液体レベルの測定；液体中の翻
凰分阻表面の測定及び１つ又は多くの割出しマークに関
する前記表面の決定；種々のレベルに於ける液体の濃度
の測定；種々のレベルに於ける液体の粘既の測定；種々
のレベルに於ける液体の温度の測定；液体容器又は液体
管路の垂ＩＫ寸法並びに液体レベル及び／又はｍｌ度分
離表面に関する高さの差の測定である。
本発明による器具はどんな種類の液体容器又は管路中に
も有利に用いられ、さらに詳しくは、蒸気及び／又はガ
スが爆発の危険を形成する恐れがあシ、それにメ・Ｊし
て予防手段を取らねばならず、それが液体上で瞬間的又
は永続的に、存在し又は生じつる揚台、並びに液体及び
／又はガスを貯える瞳に、その圧力が大気圧よシも高い
場合に有利に使用される。
この目的のために、本発明にょる器具は前述の測定を許
し、また他のものは公知の原理を用い、すなわちケーブ
ル又はロープ中に誌病・される振動によって、ケーン゜
ル、ロープ又は類似物中に作られる張力を測定するもの
である。
本発明による器具によって得られるオＵ益はすなわち次
の通りである； 液体容器の内部を、大気及び電気的制御素子から元金に
分離できるとと； 献体レベルを超える危険区域内及び／又は超過圧力区域
内で電気的信号の使用が避けられること；危険な生成物
が生じてもこれを容器から抽出せずに取υ付は及び／又
は取りはずしができるとと；器具を最初に取シ付けた場
合でさえ、それは液体容器の垂直寸法並びに液体の絶対
的高さ又は容器に関する＆ａ　ＪＫ分離表面を、例えば
ミリメートル又はミリメートルの端数のような所定単位
で指示することができることである。
すなわち前述の要件を満たしうる本発明による器具は、
１つの測定装置；前記測犀装置に対して一端が固定され
た１つの測定素子；前記測定素子の自由端上に固着され
た測定物体；前記測定素子を撮動しうる振υ子；前記測
定装置を作動する手段；前記振シ子を作動する手段及び
論理制御ユニットの組合せを実質的に含むものである。
本発明の特徴は、例として限定的でなく与えられた好適
なｌ実／ｙｉＩｉ態様の下記説明から一層明瞭になるも
のであシ、添付図面が参照される。
第１図及び第２図に示すように、本発明による器具はド
ラム■、ストランド、ロープ、テープ、ケーブル又は類
似物２、物体３、振シ子４及び機械的フィルタ５を含む
。
ストランド２は、すなわち２対の静止ガイド６−７及び
８−９、静止ガイド１０及び振シ子４上に確保された２
つの可動ガイド１１−１２の間に案内されている。
ドラム１は、全測定筒さで物体３の変位を許すストラン
ドの電を受は入れることができるような寸法になってい
る。このドラムは高い精度を得るためにらせん状のみそ
を備えてもよい。
もちろん、ドラム１の回転と物体３の垂直変位との間の
関係は非常に高い精度をもって測定しなければならぬが
、ドラムを任意の方法で、例えば電気機械式誘導又は類
似のものによって回転駆動されるステップモータ、永久
磁石を介して駆動することができる。
ストランド２は、例えば液体容器の下底部を探知する場
合のように探知される力が最小のときにもきつく巻きつ
いているために十分薄く且つ柔軟であることが必要であ
シ、また例えば該容器の上底部を探知する場合のように
探知される力が最大のときにも抵抗できるように十分強
くなければならない。ま／ζストランド２は、ねじれた
シ、又は破れたシすることなく巻きっけシステムを閉基
することができるものでなければならない。
目的の精度は機械的負荷の下に於けるストランドの許容
伸度を、また室温の影響の下に於けるストランドの許容
膨張を足めるものである。
測定物体３は円筒形状を有することが望互しく、また該
物体３はそれを最大濃度の液体中に沈下した時に該物体
がストランド２を緊張状態に保つような十分尚い刀を該
ストランドにあたえるような比重を有する材料から作ら
れている。
前記物体３は、それを液がら取シ出ず時に、随伴する液
が最少量になるように仕上けられている。
ストランド２中の張力を測定信号に変換することができ
る撮シ子４は、ストランドが負荷さ、れる重量、すなわ
ち物体３の見掛は重量、の関数である力を有するストラ
ンド２によってその静止位置に持ち来たされる。
振シ子４の振動は、振シ子４の共振信号を記録及び処理
することもできる論理制御ユニットに通される。
好ましい実施態様に於ては、振シ子の振動は、軸１４上
に固着され且つ前記論理制御ユニットに接続した電磁石
によって作動しうる永久磁石（図示せず）によって得ら
れるものである。
前記論理制御ユニットは、物体３及び振シ子４の振動の
両位置全制御し且つ振シ子４の共振信号を処理するマイ
クロプロセッサで構成することができる。このような制
御ユニットは各々の関係者に役立つ測定結果をあたえ、
またそれはこのシステムにとって価値ある制御及び可能
なパラメーターを受は入れることができる。
機械的フィルタ５の目的は、物体３に作用する振シ子４
の撮動でおきるストランド２の加速を防止することであ
る。
素子３−５の共振振動数は、振シ子の機能に影響を及ぼ
さないよう、適尚に抑制さるべきてあシ、また振シ子４
によりてストランド２中で軸方向に生ずる振動数の帯域
外になければならない。機拡的フィルタは、人造又は合
成樹脂、スプリングのような任意の弾性材料で作ること
ができる。
本発明による器具の機能を記述する前に、まず第３図に
示す振シ子について説明する。
第３図に示したような振り子に関してはその振動数が次
式で与えられることは公知である。
ここに、ｆ−振動数； ルームの周シのトルクを定める定数； λ−摩擦定数； Ｊ−振り子の慣性モーメント； 八−吊るし点 この例に於て、 μ　””ｍｇｔ Ｊ　＝　ｒｎ１２ ｍ−振シ子に固着された物体（振シ子の質量自体は無視
されている）； ９２重力定数； ｔ＝振シ子の長さ Ａ点に於ける摩擦及び空気抵抗を無視すると考えれば、
λは零になる。
従って上記の式は次のようになる 前記のものから、Ｊ及びλは不変量であシ、振動、数は
μによシ、すなわち戻、Ｃ）ルクによって定められると
いう結果になる。
本発明によれば、第１図に示すように、振シ子４は測定
物体３を備え、これは前記戻シトルクに、従って振動数
に影魯を及ぼす。
上記の場合に； μ＝ｉｌｔｌｌ１４の周）の戻シトルクを定める常数で
あり、それ自体は振υ子４の重量、物体３の重量及び点
１６と１７との間に位置するストランド部分の重量によ
って定められる；Ｊ＝軸１４の周シの振動に関係する全
ての素子の慣性モーメント； λ＝捩振動関係する全ての素子の、軸１４の周シの摩擦
、 本発明による器具に於いては、ストランドの重量、振ｐ
子の重量及び点１６．１８に於ける摩擦が無視されてい
る。このことはλ及びＪが巻きつけられていないストラ
ンドの長さとは無関係に一定であるが、μは物体３の重
量によって定められていることを意味するものである。
本発明による器具は液体の程々の特性を測定することが
可能聾、以下に記述するように作用する。
液体のレベルを測定するために、振シ子４の振動数が物
体３の重量で定められるという事実が用いられる。実際
上、前記物体３が液体中に沈下される際は、見掛は重量
が低下し、それによって前記振動数が減少する。
物体３を、例えばその半分の高さまで液中に沈下すれば
１つの振動数ｆｒが得られる、これを例えば基準振動数
として選ぶことができる。従って液体レベルの測定は、
振シ子が振動数ｆｒで振動するまで物体３の位置を変え
ることができる調節システムを必要とする。軸１３がス
テップモータで制御される際は、このことが同じ方向に
於けるステップの数が基準位置に対する高さの差を定め
ることを！に昧する。
前例と同様に、２つの液体の間に位置する１つの液体レ
ベルを測定するためには、予定の振動数の値ｆｒを選び
、この値について前記論理制御ユニットに知らせ、基準
点に対する高さの差を、測定すれば十分である。
本発明による測定器具の目下の応用は第４図に示されて
いる。
この図は本発明による器具を備えた容器１９を示し、そ
れはこの例に於て２、管２０の上端上に取シ付け゛られ
ている。該管は、物体３に対する案内手段を形成するた
めに容器１９中に廷びていることが望ましい。前記管２
０の内部は、例えば容器１９の全体の高さに亘って設け
られたスリットによって容器の内容物と恒久的に連通し
ている。該内容物はそれぞれ異なる濃度を有する２つの
液体２１．２２よシ成シ、それらのレベルはＡ−Ａ線及
びＢ−Ｂ線の上に位置している。
前記管２０は、それぞれ基準点として用いられる止め片
２３−２４を含むことが望ましい。しかしこれらの止め
片は必ずしも必要ではない。というのは本発明の容器の
底部２５及び器具の下部は止め片としても作用しうるか
らである。
上部割出し点を定めるためには、物体３を止め片２４に
対して上方へ変位すれば十分である。前記接触のために
スプリング５の張力が増し、物体３の重量もまた明らか
に増し、それによって共振振動数が増す結果になる。か
くて前記振動数のｆｒｙ値は物体３のその位置に相当し
、この値について調節システム（マイクロプロセッサ）
に知らせることが十分できる。従って前記基準点は零の
高さの差に相当する。
下部割出し点（止め片２３又は底部２５）の決定は同じ
方法で行われる。但し異なるのは物体３と止め片２３又
は底部２５との接触が物体３の重量の見掛けの減少を生
じ、従って共振振動数の減少を生ずるととである。調節
システムに伝達されるこの振動数は、最大高さの差に相
当する。
物体の見掛は１菰が、物体を沈下する液体の濃度に依存
するという事実を考えると、液体２２及び２１の濃度を
決定しうるために、調節システムに伝送される共振信号
から出発して、物体３を連続的にレベルＢ−Ｂ及びＡ−
Ａの下に置けば十分である。
同じ方法で、液体の粘度を測定することができる。実際
のところ、物体が一定の速度で液体を通じて移動する間
は、物体３上の液体の摩擦が粘度に比例することは公知
である。この粘度は、物体３０重量の見掛けの増加又は
減少、及び振シ子４の振動数の増加又は減少から出発し
て法定することができる。
本発明による器具は、また液体中の温度を測定すること
も許すものである。
この目的のために、第５図に示すように、物体３は温度
センサ２６を備え、これはその端部の１つを通じて物体
３と相互連結され、該センサの他の端部２７は自由にな
っている。物体３に対する端部２７の変位は物体３の中
及び／又はその周シの温度の指示を与えるものである。
上述の自由端部２７は、止め片を形成するリング２９を
通じて物体３の外部に連結され九ロッド２８を備えてい
る。この配置は止め片２４上に自由に支承されている素
子３０によって完成されている。
物体３は上方へ変位され、酸点に於て、リング２９が素
子３０に接触して、これを上昇し、それによって振シ子
、４の振動数の変化を引き起こし、従って与えられた温
度に対する物体の位置を完全に知ることができる。
センサ２６の温度変化は、素子３０に対してリング２９
を物体３の他の位置に持ち来たす結果を生ずる。
振シ子の小さい振幅及びストランドの案内手段中の無視
できる摩擦のために、後者は測定を妨げることなく、ゆ
っく）変位することができる。
さらに注目すべきことは、ストランドの制御が積極的で
あること、すなわちストランド２の振動が、適切に定め
られた平面内でストランド２を動かす振シ子によって得
られることである。その結果、他の平面内のストランド
２の積重しくない運動が除かれ、それによって非常に正
確な測定ができるのである。
案内手段１０が存在するために、点１７の望ましくない
振動がさらに抑制される。
さらに注目すべきことは、撮り子の非直線性（ｎｏｎ−
Ｈｎｅａｒｉｔｙ）が素子３及び５によって処理される
ことである。
実際上、点１７の高さの変化は、揚り子４の角振幅の変
化の２乗であシ、それによって該点１７の実質的加速が
生ずる。
前記加速が測定に影響を及はすことを防ぐために物体３
は、該加速を抑制するスプリング５を介してストランド
２と相互連結されている。
このスプリング５は、素子３及び５の振動数が撮り子の
最高振動数の２倍よりも高くなるように設計すべきであ
る。
かくして、 ここにｋはばね定数である。
さらに、素子３及び５のこの振動数は、振シ子振動数又
は該振動数の倍振（ｈａｒｍｏｎｉｃ）に於ける物体３
の共振を防止するために、振り子の振動数スペクトラム
の外部に存在すべきである。
本孔り」は、添付図面に示された上述の実施態様に少し
も限定されないことは勿論であシ、本発明の範囲から外
れることなく、如伺なる他の実施態様も導入することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による器具の図式的垂直断面図である。 第２図は第１図の器具を矢印Ｆ２の方向に見た図である
。 第３図は簡単な振υ子の図式図である。 第４図は本発明による器具の応用例を示す。 第５図は液体の温度測定を行う実施態様を示す。 １、測定装置（ドラム）、 ２：測定素子（ストランド）、 ３：測定物体、　　　　４；振シ子、 ５：フィルタ（スン′リング） ６．７：上部案内手段、８，９２下部案内手段、１０：
案内手段、 １１．１２：可動案内手段、 １３ニドラム１の軸、　　１４：振動軸、１６：先導点
、　−２０：管、 ２３　、２４　：止め片、　　２６：温度センサ、２８
；ロッド１、　　　２９：可動止め片。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　　測定装置（１）；前記測定装置（１）に一端
    が固定された測定素子（２）；前記ｄ１１１定素子（２
    ）の自由端に取付けられた測定物体（３）；前記測定素
    子（２）を振動しうる振υ子（４）；前記測定装置（Ｊ
    −）を作動する手段；前ｎＱ振り子（４）を作動する生
    膜及び論理制御ユニットの組合せを実破、的に含むこと
    を特徴とする測定器具。
  2. （２）前記測定装置（１）がドラムを含むことを特徴と
    する特許請求の範囲第１項に記載の器具。
  3. （３）前記カ１１定素子（２）が例えばストランド、ロ
    ープ、ケーブル、テープまだは類似のものより成ること
    ケ特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
    器具。
  4. （４）測定系子（２）の目出端が、機械的フィルタを介
    して前記測定物体（３）と連結されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項に記載の器具。
  5. （５）前記機械的フィルタが弾性材料で作られているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の器具。
  6. （６）　　前記機械的フィルタがスノ°リング（５）を
    含むことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の器
    具。
  7. （７）前記弾性杉料か人造位ｊ脂又は合成樹脂であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第５１１ｊ１．に記載の
    器具。
  8. （８）　　前記測定素子（２）が少くとも２つのレベル
    上で案内され、ストランド（２）上の振シ子（４）の先
    導点（１６）が前記２つの案内レベルの間に位置してい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第３ｍに記載の器具
    。
  9. （９）前記案内点及び前記先導点（１６）は、振シ子（
    ４）が静止している時に、同じ垂直面内に位置すること
    を特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の器具。 ＯＯ前記案内点及び前記先導点（１６）は、振り子（４
    ）が静止している時に、露座る垂直面内に位置すること
    を特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の器具。 ０１）振り子（４）の前記２つの案内点、前記先導点（
    １６）及び振動軸（１４）は、振り子（４）が静止して
    いる時に同じ垂直面内に位置することを特徴とする特許
    請求の範囲第８項に記載の器具。 αの　振シ子（４）の前記２つの案内点、前記先導点（
    １６）及び振動軸（１４）は、振り子（４）が静止して
    いる時に、異なる垂直面内に位置することを特徴とする
    特許請求の範囲第８項に記載の器具。 Ｑｌ　　振シ子（４）の前記２つの案内点、前記先導点
    （１６）、Ｗ動軸（１４）及び前記ドラム（１）の軸（
    １３）は、振り子（４）が静止している時に同じ垂直面
    内に位置することを特徴とする特許請求の範囲第８項に
    記載の器具。 α→　振り子（４）の前記２つの案内点、前記先導点（
    １６）、振動軸（１４）及び前記ドラム（１）の軸（１
    ３）は、振９子（４）が静止している時に５′４なる垂
    直ｍｌ内に位置することを特徴とする特許請求の範囲第
    ８項に記載の器具。 （１１前記ストランド（２）は、前記下部案内手段（８
    −９）の下側に補足的に案内され、前記案内手段（１０
    ）は前記下部案内手段（８−９）を通過する垂直面の外
    側に位置することを特徴とする特許 れかに記載の器Ａ。 （ＩＩ９　　少くとも振シ子（４）の前記先導点（１６
    ）及び前記先導△（１６）の上及び下に位置する案内手
    段が、前記ストランド（２）の両側上に位置したシリン
    ダより成ることを特徴とする前記特許請求７の範囲第１
    項内至泥１５項のいずれかに記載の器具。 ０２）　　前記ドラム（１）がステップモータによって
    駆動されることを特徴とする特許Ｋｊ〜求の範囲第２項
    に記載の器具。 ０ｅ　　振ｐ子（４）が１つのマグネメトで作動される
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の器具。 ０１　　測＞Ｊｌ物体（３）の内側に１つの温度センサ
    を１・１・］えたことを特徴とする前記特ｃ′１訂丁求
    の範囲第１項内至第１８項のいずれかに記載の器具。 （２ｔＪ　　前６己物体（３）の外側で、可動止め片（
    ２９）と共働しつるり，ド（２８）が前記センサ（２６
    ）に固着されていることを特（ｉ′ｌとツーる特許請求
    の範囲第１９↓旧・こｈα載の器具。
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