JP2018146574A - レベル検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
使用されるマイクロ波の周波数は、例えば、10.5GHz〜10.55GHzであってもよく、24.05GHz〜24.25GHzであってもよい。発明の構成上は限定されないが、実用的には、法令により使用が許可されている周波数を用いる必要があり、日本では、上記の周波数がセンサ用途として許可されている。他の周波数帯が許可されている国では、別の周波数を用いてもよい。
図7は、本発明のレベル検出装置を液体タンク2に設置した場合の例を示す概略断面図である。タンク2の上方は、第1の弁4Aを介して流入路5Aに接続されており、下方は第2の弁4Bを介して放出路5Bに接続されている。本発明のレベル検出装置1A、1B(この場合はセンサ10A、10B)がタンク壁20の所定位置に二個設置されており、検出装置と弁は、コントローラ6に接続されている。検出装置1A、1Bにおいて、レベルセンサ10A、10Bは感度が最大となるように設置間隔2Dが調整されている。例えば、第2の弁4Bを開放してタンク内の液体3を放出する場合に、液面が第2の検出装置1Bの測定レベルより低下すると、コントローラ6は出力電圧の変化を検知し、第2の弁4Bを閉じる指令を発する。次いで、第1の弁4Aが開放され、タンク2内に液体3が補充される。液面が第1の検出装置4Aの測定レベルを超えると、コントローラ6は出力電圧の変化を検知し、第1の弁4Aを閉鎖する。このようにして、タンク2内の収納物3のレベルを両センサ10A、10Bの間となるように保持することができる。
被検体1として、発泡率99%、比誘電率1.006の発泡スチロール(厚み150mm)、被検体2として、容積144mm×144mm×144mm(幅150mm)のアクリルタンクに水(比誘電率80)を溜めたものを用意した。また反射板として面積365mm×365mm、厚み0.3mmの銅板をセンサ側の発泡スチロールの外面またはアクリルタンクの外壁面から0.15m、0.30m、0.60m、3.00mの位置に設置した。またセンサを発泡スチロールの外面または、アクリルタンクの外壁面に直接設置した場合、厚み1mmのポリテトラフルオロエチレンカバーを設けた場合、厚み3mmのアクリルカバーを設けた場合の3条件で実験を行った。センサとしては、周波数24.15GHzのマイクロ波ドップラーセンサ(関西オートメイション製)を用い、アンテナ面をセンサ先端面より0.5mm毎に15mmの位置まで移動した場合の出力電圧、収納物の有無による電圧差を求めた。結果を表2に示す。
厚み3mmのアクリルタンク(A3)に水を収納し、これにさらに厚み20mmのアクリルおよび/または厚み20mmの天然ゴム(R20)を積層したものを用い、これに実施例1と同じセンサを設置してタンク外からの検出実験を行った。反射板は使用しなかった。その結果を表3に示す。また一例として、厚さ20mmのアクリル板とタンク壁を介して計測を行った場合(A23)のグラフを図3に示す。図3は、実線はタンクが空の場合、破線がレベル検出位置に水がある場合の出力直流電圧を示し、点線は両者の差ΔE(スケールは異なる)を示す。
JISZ1710に規定されるポリエチレン樹脂タンクを用意し、タンク壁に直接マイクロ波ドップラーセンサを設置した場合、20mmのアクリル樹脂を介して測定した場合(A20)、厚さ20mmの天然ゴムを介して測定した場合(R20)、厚さ3mmのアクリル樹脂、厚さ20mmの天然ゴム、厚さ20mmのアクリル樹脂の3層(A3R20A20)をタンク壁に積層し、それぞれ最外層上にマイクロ波ドップラーセンサを設置し、タンク内の灯油を検出する実験を行った。反射板は使用しなかった。その結果を表4に示す。表4に示すように、タンク壁の条件によって異なるが、変位zの調整により、電圧差が検出された。
レベルセンサの用例として、陶器製の火鉢の中の灰の検知を火鉢の外から検出する実験を行った。反射板は使用しなかった。センサによる出力測定開始後、10秒〜17秒で、火鉢内の灰をセンサレベルより上まで積み重ね、34〜44秒の間に、灰をかき出してセンサレベルより低くした。この間のドップラーセンサの出力レベルを図8に示す。この実験では、計測は肉厚のセラミック(火鉢の壁)を介して行われており、灰のレベルもセンサ前方で均一ではないので、空気も介在するが、図8に見られるように、壁面近傍の灰のレベルの変化が、センサ出力の変化として検出された。
低誘電率の被検体をセンサで検知する際の反射板の効果を検討するため、発泡率99%、比誘電率1.007のサンプル1と、発泡率97%、比誘電率1.015の発泡スチロールをはさんで、30mm×27mm、30mm×11mm、30mm×6mmの三種類の銅製の反射板をドップラーセンサのアンテナ面に対し25mm離間して設置し、さらにアンテナ面と反射板の間が空気の時に出力が0Vとなるようにセンサの変位zを調整し、アンテナ面と反射板の間にサンプルをはさんだ場合の0Vからの出力電力の変化を読みとった。その結果を表5に示す。
10 センサ
11 センサ本体
12 位置決め部材
13 反射器(反射板)
11a 出力アンテナ
11b 受信アンテナ
11c アンテナ面
11d 高周波発振器
11e ネジ山
2 タンク
20 タンク壁
20a タンク壁外面
20b、20c タンク壁内面
21 窓(カバー)
Claims (5)
- 収納物を収納するタンクの外壁に、前記収納物のレベルをマイクロ波の発振および受信により検出するレベルセンサが設けられ、
前記レベルセンサは、タンクの外壁の外方に露出して取り付けられており、
タンク内の収納物から反射して前記レベルセンサが受信するマイクロ波の第1信号レベルと、タンクの内面またはタンクに設けた反射板から反射して前記レベルセンサが受信するマイクロ波の第2信号レベルとの差に基づき、
測定位置における前記収納物の有無を検知するように構成されたレベル検出装置。 - 請求項1に記載のレベル検出装置において、前記レベルセンサはマイクロ波を発振する発振器と、前記マイクロ波を本体外に発信する第一のアンテナと、反射されたマイクロ波を受信する第二のアンテナを備え、前記第1および第2のアンテナの前面を含むアンテナ面と、タンクの外面との間にギャップが設けられており、前記信号レベル差が最大となるように前記ギャップの大きさが設定されているレベル検出装置。
- 請求項1又は2に記載のレベル検出装置において、前記タンクの内部に、前記レベルセンサに対向して配置されて、前記マイクロ波を反射する反射板を備えた、レベル検出装置。
- 請求項1又は2に記載のレベル検出装置において、前記タンクの外壁面上に、前記レベルセンサに対向して配置されて、前記マイクロ波を反射する反射板を備えた、レベル検出装置。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載のレベル検出装置において、前記レベルセンサはマイクロ波ドップラーセンサであるレベル検出装置。
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|---|---|---|---|
| JP2017042583 | 2017-03-07 | ||
| JP2017042583 | 2017-03-07 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110715706A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-01-21 | 重庆宇虹自动化仪表系统有限公司 | 便携式酱香陶坛无损参数检测仪 |
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