JP2020046206A - Liquid level measuring device and liquid level measuring method - Google Patents
Liquid level measuring device and liquid level measuring method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020046206A JP2020046206A JP2018172515A JP2018172515A JP2020046206A JP 2020046206 A JP2020046206 A JP 2020046206A JP 2018172515 A JP2018172515 A JP 2018172515A JP 2018172515 A JP2018172515 A JP 2018172515A JP 2020046206 A JP2020046206 A JP 2020046206A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow path
- liquid level
- thermocouple
- vibration
- level measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
本発明は液体を扱う装置における、流路内の液位測定装置およびその方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for measuring a liquid level in a flow path in an apparatus for handling liquid.
液体を使用する各種の製造装置では流路が液体で満たされているかどうか、検出する必要がある。例えば、ポンプを使用する装置では流路が液体で満たされていないと、ポンプを稼働させても液体を移送することが出来ない。従来、流路が液体で満たされているかどうか確認するには、観測窓から実際に流路の一部に覗き窓を設けて人間が目視あるいは、光学的な手段で液面を確認する方法がとられていた（特許文献１）。それに対し、離れた場所にある装置や多数の装置の状態を確認したいという要求がある。 In various manufacturing apparatuses using liquid, it is necessary to detect whether or not the flow path is filled with liquid. For example, in an apparatus using a pump, if the flow path is not filled with the liquid, the liquid cannot be transferred even when the pump is operated. Conventionally, in order to check whether the flow path is filled with liquid, a method of actually providing a viewing window in a part of the flow path from the observation window and visually checking the liquid level by a human or optical means is known. (Patent Document 1). On the other hand, there is a demand for confirming the status of a remote device or a large number of devices.
本発明は、流路内の液体の液面を計測する方法に関するものであり、簡単な構造で離れた場所にある装置の流路内の液位を測定できる方法を提供するものである。 The present invention relates to a method for measuring a liquid level of a liquid in a flow path, and provides a method capable of measuring a liquid level in a flow path of a remote device with a simple structure.
上記を鑑み、本発明に係る液位測定装置は、
液体が流れる流路と、
前記流路における流路方向の端部に弾性部材を介して固定された本体部と、
前記流路に対向して配置され、前記流路に振動を発生させる振動発生部と、
前記振動発生部によって振動が発生した前記流路の加速度を検知する加速度検知部と
を備え、
前記加速度検知部による検知結果に基づいて、前記流路に流れる液体の液位を測定する液位測定部を有することを特徴とする。
In view of the above, the liquid level measuring device according to the present invention,
A flow path through which the liquid flows,
A main body fixed to an end of the flow path in the flow direction via an elastic member,
A vibration generating unit that is arranged to face the flow path and generates vibration in the flow path;
An acceleration detection unit that detects acceleration of the flow path in which vibration has been generated by the vibration generation unit,
A liquid level measurement unit configured to measure a liquid level of the liquid flowing in the flow path based on a detection result by the acceleration detection unit.
本発明によれば、離れた場所にある装置の流路内の液位を測定することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the liquid level in the flow path of the apparatus in a remote place can be measured.
（第１実施形態）
本発明は、簡単な構成で、例えば遠隔地からでも流路内の液面を観測する手段を提供するものである。以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は電磁流量計などの流路内を流れる液体の流量を外部から計測する流量測定装置などに好適に適用することが可能である。本実施形態においては図示を省略しているが、電磁流量計であれば、後述する流路５におけるいずれかの箇所に対して流量を測定するためのコイルや電極を設ければ良い。
(1st Embodiment)
The present invention provides a means for observing the liquid level in a flow path even from a remote location, for example, with a simple configuration. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the present invention can be suitably applied to a flow rate measuring device that externally measures the flow rate of a liquid flowing in a flow path, such as an electromagnetic flow meter. Although not shown in the present embodiment, a coil or an electrode for measuring the flow rate at any point in the
図１は、本実施形態における液位測定方法を用いるための液位測定装置を説明するための概略図である。本実施形態では、磁性材料で構成された測定用の流路５と共に、流路５に外部からパルス状の磁界を印加する磁界発生部としてのコイル７と、流路５に設けられ流路５の振動状態を検出する加速度検知部としての加速度センサー６とを設けている。加速度センサー６は、流路５の振動が最も大きくなる部分に設置する事が望ましい。すなわち、図１に示すような直線的な流路であれば、流路５の中央部である事が望ましい。また、加速度センサー６の配置にあっては、流路５と加速度センサー６とが機械的に密に結合されている事が望ましい。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a liquid level measuring device for using the liquid level measuring method according to the present embodiment. In the present embodiment, a
また、流路５は本実施形態の液位測定装置が取り付けられている装置本体４に、弾性部材８を介して取り付けられている。また、流路５弾性部材８に対してネジ部材９などによって固定されることで、間接的に装置本体４に取り付けられており、弾性部材８の弾性によって装置本体４に対してわずかに移動可能に固定されている。
The
すなわち、弾性部材８は、流路５と装置本体４の間に配置されており、流路５と装置４の結合部から液体の漏出を防ぐと共に、流路５がコイル７から発生された磁界により加振された時に、振動する程度の強さで、ボルトなどにより装置４に結合されている。具体的には、ゴムなどの弾性材料であって、流路を流れる液体の性質、例えば液体の温度や水素イオン指数に対し、経時的に弾性的な性質の変化が少ない材質である事が望ましい。
That is, the elastic member 8 is disposed between the
この様な構成において、コイル７にパルス状の電流を印加すると磁性材料で構成された流路５は、流路５の材質と流路５全体の重量と弾性部材８の機械的特性とによって決定される周期で振動する。
In such a configuration, when a pulsed current is applied to the
図２に、本発明による液面計測方法の、励磁パルス波形の一例を示す。図３のＣＰＵ１４から発生された信号により図３のＤ／Ａコンバーター１３は図２の矩形波１７を発生させる。発生された矩形波１７は、図３のアンプ１６により増幅され、図２の出力波形１８で示す出力となる。この出力が図３のコイル７に加えられると、図３の磁性材で構成された流路５が振動し、図２の波形１９で示す加速度センサー６の検出出力（検知結果）を発生させる。流路５を磁性材で構成する場合は、透磁率が高い高透磁率材料であるパーマロイなどによって構成することが望ましい。加速度センサー６に発生した検出出力をＡ／Ｄコンバーター１５によってデジタルデータに変換し、ＣＰＵ１４に取り込む。ＣＰＵ１４は、その検出出力を元に流路５の液位を測定する液位測定部として動作する。
FIG. 2 shows an example of an excitation pulse waveform in the liquid level measurement method according to the present invention. The D /
また、図１では、流路５は全体が磁性材で構成された例を示したが、非磁性材で構成された流路であっても、流路に磁性材を機械的に結合させる事で本発明を適用できる。例えば、図４に示す様に非磁性材で構成された流路２０に磁性材料２１を結合させる事で、本発明を適用する事ができる。この場合、磁性材料２１はコイル７に近い場所に配置する事が望ましい事は、言うまでもない。図４においては、流路２０におけるコイル７と対向する位置に磁性材料２１を設けている。
FIG. 1 shows an example in which the
図５に、この振動による加速度センサー６の検出出力を模式的に表した図を詳細に示す。流路５が満水状態のときに点線で示した出力が得られる場合、非満水状態では満水状態と比較して、流路５の重量が減少することによって振動の周波数や振幅が変化する。場合によってはこのような正弦波状にならない場合もある。本実施形態においては、予め流路５内を流れる液体の種類が分かっている場合に、その液体の満水状態において加速度センサー６の検出出力が所定の波形になるようにコイル７の励磁パルスを印可することによって、非満水時における加速度センサー６の検出出力と比較し、非満水状態を好適に検出することができる。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a detection output of the
また、予め流路５内の流体の体積と振動の状態を複数測定しておき、実際に得られた振動の状態と比較することによっても、流路５内の液体の体積、すなわち流路５内の液体の液面を算出する事ができる。
Alternatively, the volume of the fluid in the
図６には本実施形態の別の態様を示す。本態様では流路５内の液面と流路５の振動状態の情報を収納しておく外部記憶装置２２を備えており、流路５内を流れる液体の種類を変更した場合でも、外部記憶装置２２に記憶された液体の種類ごとの加速度データを参照して、容易に対応できる。
FIG. 6 shows another aspect of the present embodiment. In the present embodiment, an
また、コイル７に交流電流を印加し電流の周波数を変化させると、流路内の液体の質量すなわち液面と流路５の弾性によって決定される周波数で共振を起こす。この共振周波数から流路５内部の液面を算出する事もできる。
When an alternating current is applied to the
以上述べたように、本実施形態の様な構成においては、流路に観測窓を設ける必要がなく安価な液面測定装置を構成することができる。また、この様な構成では、弾性部材８の経年変化により振動の状態は影響を受けるが、経年変化の度合いは予測可能であり、得られた加速度センサー６の検出出力に対し、その時点での設置時からの経過時間などを用いて補正することが可能である。
As described above, in the configuration as in the present embodiment, it is not necessary to provide an observation window in the flow path, and an inexpensive liquid level measuring device can be configured. Further, in such a configuration, the state of vibration is affected by the aging of the elastic member 8, but the degree of the aging can be predicted, and the detected output of the
また、液体が流れる事により発生する振動は誤差要因となるが、この振動は周期性を持っている。測定を複数回ランダムな間隔で行い平均化処理を行う事で周期性を持つ振動成分は除去可能である。また、この振動の周波数は予め計測可能であり、計測結果から得られた信号成分を除去するフィルタを信号処理系に追加してもよい。 In addition, vibration generated by the flow of the liquid causes an error, and the vibration has periodicity. By performing the measurement at random intervals a plurality of times and performing the averaging process, the vibration component having periodicity can be removed. The frequency of this vibration can be measured in advance, and a filter for removing a signal component obtained from the measurement result may be added to the signal processing system.
（第２実施形態）
図７に、本発明の第２実施形態を示す。本実施形態は、弾性部材で構成された弾性部材１０、測定用の流路５に設けられたフランジ１１、本実施形態の液位測定装置が取り付けられている装置本体４側の接続部１２（本体接続部）とで構成されている部分が、図１で示した第１実施形態と異なる。この実施形態によれば、測定用の流路５は弾性部材１０に対して軽圧入で装置本体４の接続部１２に固定されると共に、流路５と装置の接続部１２の間にある弾性部材１０によりシールされている為、流路５内を流れる液体が、外部に漏れだす恐れはない。また、流路５は弾性部材１０で保持されており、第１実施形態と同様、自由に振動する事ができる。
(2nd Embodiment)
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, an
また、図８に本実施形態の他の態様を示す。図８に示す態様では図７と比べ弾性部材１０がフランジ１１と接続部１２の接続部全体を覆う構成となっている。
FIG. 8 shows another aspect of the present embodiment. In the mode shown in FIG. 8, the
この様な構造を取る事により、フランジ１１と接続部１２が直接接触する事を防止する事ができ、流路５が振動した場合でも、より気密性の高い測定系を構成できる。なお、弾性部材１０において、流路方向でフランジ１１と接続部１２との間に位置する部分（内周面）は、図４においてはフランジ１１および接続部１２の内周面と略面一となるように形成されているが、これに限られない。例えば、流路５内を流れる液体の流れを妨げないことを優先すれば、弾性部材１０のフランジ１１よりも内周面が流路５内に突出しないように形成すればよい。
By adopting such a structure, direct contact between the
以上説明した各実施形態においては、流路の少なくとも一部に設けられた磁性材料部を有し、磁界発生部としてのコイル７によって発生した磁界によって流路に振動を発生させ、流路の振動と連動して移動するように設けられた加速度センサーによって流路の振動パターンを検出し、流路内の液位を測定することができるものである。
In each of the embodiments described above, the magnetic material portion is provided at least at a part of the flow path, and the magnetic field generated by the
（第３実施形態）
図９に本発明の第３実施形態を示す。この実施形態では、流路５を加振する為に、流路５に衝撃を与える為の加振手段２３を備えている。
(Third embodiment)
FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, in order to vibrate the
加振手段２３は、アーム２５によって支持されると共に回転中心２４を中心に回動自在に構成されている。アーム２５は磁性材料で構成されており、ソレノイド２６と磁気的に結合している。ソレノイド２６に通電する事により、アーム２５が駆動され加振手段２３が流路５と衝突し、流路５を振動させる。以後は、上記実施形態と同様に、流路５に発生した振動状態から流路５内の液位測定を行う。
The vibration means 23 is supported by an
本実施形態における液位測定法を適用する場合の制御部分は、上記第１実施形態で説明したものと同様に図３を用いて説明できる。 The control part in the case where the liquid level measurement method in the present embodiment is applied can be described with reference to FIG. 3 as in the case of the first embodiment.
ＣＰＵ１４は、Ｄ／Ａコンバーター１３及びアンプ１６を通じて、コイル７に電流を供給する。ここで、本実施形態におけるコイル７とは、ソレノイド２６に内蔵されたコイルであり、コイル７に電流を供給することによって加振手段２３が流路５を加振する。この時発生した振動は、加速度センサー６の出力を発生させＡ／Ｄコンバーター１５によってデジタルデータに変換され、ＣＰＵ１４に取り込まれる。
The
この時、加速度センサー６が発生した信号が、Ａ／Ｄコンバーター１５の入力レンジに対して過大又は過少であるとＣＰＵが判断した場合は、ＣＰＵはＤ／Ａコンバーター１３に出力するデータを適宜調整する。
At this time, if the CPU determines that the signal generated by the
この様な加振制御機構を備える事により、本発明は異なる比重を持つ液体の液位測定に対応する事ができる。なお、以上説明した各実施形態ではＣＰＵにＡ／Ｄコンバーター及びＤ／Ａコンバーターを接続する例を示したが、同様な動作をする制御系であれば各実施形態に示す以外の構成であっても構わない。 By providing such a vibration control mechanism, the present invention can support the liquid level measurement of liquids having different specific gravities. In each of the embodiments described above, an example is described in which an A / D converter and a D / A converter are connected to the CPU. However, a control system that performs the same operation has a configuration other than that shown in each embodiment. No problem.
以上説明した各実施形態においては、流路５における流路方向の端部に配置される弾性部材８を、その両端部に設けた例について説明した。しかし、本発明はこれに限られず、流路５の一端部にのみ弾性部材８を設けても良い。その場合、他端部には弾性部材８を設けずに、装置本体４に固定することになるが、他端部を支点としてコイル７や加振手段２３の振動発生部によって流路５に振動が発生し、それを加速度センサー６によって検出すれば良い。従って、加速度センサー６は、流路５の一端部側に設けられることが好ましい。
In each of the embodiments described above, an example has been described in which the elastic members 8 disposed at the ends of the
以上説明した各実施形態に記載の液位測定装置に対し、通信手段を設けることで外部機器との通信が可能なように構成することによって、液位測定装置と離れた場所にある機器によって液位測定装置の測定結果を受信することができる。もしくは液位測定装置が設けられる装置が通信手段を有する場合には、その通信手段を利用して液位測定装置の測定結果を送信しても良い。通信手段を有する装置は複数の装置が接続されていても良い。例えば、電磁流量計に本発明の液位測定装置を設け、電磁流量計もしくは電磁流量計が流量を測定する対象となる他の装置が有する通信手段を利用して液位測定装置の測定結果を送信しても良い。なお、電磁流量計や他の装置の制御部が液位測定装置の測定結果を利用して制御に反映しても良い。 The liquid level measuring device described in each of the embodiments described above is configured to be able to communicate with an external device by providing a communication unit, so that the liquid level measuring device can be communicated with a device remote from the liquid level measuring device. The measurement result of the position measuring device can be received. Alternatively, when the device provided with the liquid level measuring device has a communication unit, the measurement result of the liquid level measuring device may be transmitted using the communication unit. A plurality of devices may be connected to the device having the communication means. For example, the liquid level measuring device of the present invention is provided in an electromagnetic flow meter, and the measurement result of the liquid level measuring device is measured using communication means of the electromagnetic flow meter or another device to be measured by the electromagnetic flow meter. You may send it. It should be noted that the control unit of the electromagnetic flow meter or another device may reflect the result on the control using the measurement result of the liquid level measurement device.
本発明は、離れた場所にある装置の流路内の液位を測定することができるものであり、例えば流路５に窓部を設けて流路５の内部を視認可能にすることを妨げるものではない。
The present invention is capable of measuring the liquid level in the flow path of a device located at a distant place, and prevents, for example, providing a window in the
（第４実施形態）
以下に、本発明の他の側面に関する発明について説明する。本実施形態においては、装置の温度を測定する温度計の零点温度補償に関する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, an invention related to another aspect of the present invention will be described. This embodiment relates to zero point temperature compensation of a thermometer that measures the temperature of the device.
熱電対を用いた温度計測装置では、熱電対が発生する熱起電力を計測する為に計測装置と熱電対を電気的・機械的に接続する必要がある。接続には、ネジ止めやスプリングを用いた端子が使用される。熱電対式温度計は、ゼーベック効果を使用する為、熱電対を接続する端子と熱電対素子との間で発生する熱起電力を補正する必要がある。この補正の為には、熱電対を接続する端子の温度を正確に測定する必要がある。 In a temperature measurement device using a thermocouple, it is necessary to electrically and mechanically connect the measurement device and the thermocouple in order to measure the thermoelectromotive force generated by the thermocouple. For connection, terminals using screws or springs are used. Since the thermocouple thermometer uses the Seebeck effect, it is necessary to correct the thermoelectromotive force generated between the terminal to which the thermocouple is connected and the thermocouple element. For this correction, it is necessary to accurately measure the temperature of the terminal to which the thermocouple is connected.
本発明は、熱電対を使用した温度計測装置において、正確な零点補償を行う手段を提供するものである。 The present invention provides a means for performing accurate zero point compensation in a temperature measuring device using a thermocouple.
本実施形態における温度計測装置では、プリント基板上に配置され熱電対を接続する為の端子と、温度を計測する温度計測素子（例えばサーミスタ）と、熱電対を接続する為の端子と計測回路を接続する為の銅箔パターンからなっている。温度計測素子は熱電対接続端子の間の概略中央に配置されるとともに、熱電対を接続する為の端子と計測回路を接続する為の銅箔パターンによって周囲を取り囲まれている。さらに、熱電対を接続する為の端子を機器内部の計測回路へ接続する銅箔パターンの幅は、温度計測素子を取り囲んでいる部分の銅箔パターンよりも、十分狭く構成されている。 In the temperature measuring device according to the present embodiment, a terminal for connecting a thermocouple disposed on a printed board, a temperature measuring element (for example, a thermistor) for measuring temperature, a terminal for connecting the thermocouple, and a measuring circuit are provided. It consists of a copper foil pattern for connection. The temperature measuring element is arranged approximately at the center between the thermocouple connection terminals, and is surrounded by a copper foil pattern for connecting a terminal for connecting a thermocouple and a measurement circuit. Further, the width of the copper foil pattern connecting the terminal for connecting the thermocouple to the measurement circuit inside the device is configured to be sufficiently smaller than the copper foil pattern surrounding the temperature measurement element.
この為、本実施形態による温度計測装置では、熱電対接続端子と温度計測素子の熱的な結合が密であり、正確な零点補償を行うことができる。従って、熱電対を使用した温度計測装置において、正確な温度計測を行う事ができる。 For this reason, in the temperature measuring device according to the present embodiment, the thermocouple connection terminal and the temperature measuring element have a close thermal connection, and accurate zero point compensation can be performed. Therefore, accurate temperature measurement can be performed in a temperature measurement device using a thermocouple.
熱電対を使用した温度計では、ゼーベック効果による熱起電力を測定する事で熱電対が置かれた環境の温度を計測している。温度の計測にあたっては、零点補償と呼ばれる手法が用いられる。これは、熱電対が計測装置に接続される端子部の温度を計測し、熱電対が発生する熱起電力から算出される温度を補正する手法である。繰り返すが、本実施形態は、この零点補償の精度を高め、正確な温度計測が行える熱電対式温度計測装置を提供するものである。 A thermometer using a thermocouple measures the temperature of the environment where the thermocouple is placed by measuring the thermoelectromotive force due to the Seebeck effect. In measuring the temperature, a technique called zero point compensation is used. This is a method of measuring the temperature of a terminal portion where the thermocouple is connected to the measuring device, and correcting the temperature calculated from the thermoelectromotive force generated by the thermocouple. Again, the present embodiment provides a thermocouple-type temperature measurement device capable of improving the accuracy of the zero point compensation and performing accurate temperature measurement.
以下、図面を参照して、本発明を実施の一実施形態に基づいて詳細に説明する。図１０には本発明の一実施形態に係る温度計測装置の熱電対接続部の構成の概略図を示す。図１０に示す様に、本発明による温度補償素子の配置方法によれば、プリント基板１０３上には、熱電対接続端子１０１及び２０１が配置され、その周囲には熱電対接続端子１０１及び２０１に電気的及び熱的に結合された銅箔パターン１０２及び２０２が配置されている。ここで、熱電対接続端子１０１及び２０１を電気的及び熱的に銅箔パターン１０２及び２０２と結合する方法は、いずれの方法であっても良く、例えば半田付けであっても良い。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment with reference to the drawings. FIG. 10 shows a schematic diagram of a configuration of a thermocouple connecting portion of the temperature measuring device according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, according to the method for arranging the temperature compensating element according to the present invention, the
さらに、熱電対接続端子１０１及び２０１の間には、銅箔パターン１０２及び２０２によって周囲を概略囲まれた温度計測素子例えば温度計測素子１０４が配置されている。温度計測素子１０４はプリント基板上の銅箔パターンと電気的に結合されており、銅箔パターンは装置内部にある図１０には不図示の信号処理装置と電気的に結合されている。
Further, between the
ここで、熱電対は、熱電対接続端子１０１及び２０１に開けた穴を貫通して熱電対締め付け部材１０６及び２０６に設けられたネジ部と結合したネジ１０５及び２０５によって、熱電対接続端子１０１及び２０１に電気的及び機械的に接続される。
Here, the thermocouple is connected to the
具体的には、ここでは非表示の熱電対を隙間１１０及び２１０に挿入し、ネジ１０５及び２０５を締めることで、熱電対接続端子１０１と熱電対締めつけ部材１０６との隙間１１０と、接続端子２０１と熱電対締めつけ部材２０６との隙間２１０が狭まり、ここでは不図示の熱電対を、電気的・機械的に熱電対接続端子１０１及び２０１に結合させることができる。
Specifically, here, a thermocouple (not shown) is inserted into the
温度計測素子１０４は熱電対接続端子１０１及び２０１と電気的・熱的に結合されている銅箔パターン１０２及び２０２によって周囲を囲まれている為、熱的に熱電対接続端子１０１及び２０１と結合し、熱的に熱電対接続端子１０１及び２０１の温度を正確に検知する事ができるよう構成されている。
Since the
なお、熱電対を電気的・機械的に接続する接続機構は、ここではネジを使用した機構を例示したが、接続機構はネジに限らず、バネを使用した機構なども適用可能である。 Although the connection mechanism for electrically and mechanically connecting the thermocouple is exemplified here using a screw, the connection mechanism is not limited to a screw, and a mechanism using a spring or the like is also applicable.
図１１には、本発明にかかる温度計測装置の一実施形態に係る電気的な概略構成を示す。図１１中で、図１０と同じ部分は、同じ番号で示している。 FIG. 11 shows an electrical schematic configuration according to an embodiment of the temperature measuring device according to the present invention. 11, the same parts as those in FIG. 10 are indicated by the same numbers.
図１１において、熱電対で発生した熱起電力は、熱電対接続端子１０１及び２０１を通じ、増幅器１０７で増幅される。増幅された熱起電力は信号処理装置１０８によって、熱電対の接合部分１０９の温度情報（熱電対温度）に変換される。ただし、この熱電対温度は前記の零点補償を行う前段階のデータである。
In FIG. 11, a thermoelectromotive force generated by a thermocouple is amplified by an
信号処理装置１０８は、熱電対からの信号を処理する一方で、温度計測素子１０４からの温度情報、例えば温度計測素子１０４の抵抗値を読み取り、熱電対接続端子１０１及び２０１の温度（接続部温端子）を計測する。さらに、信号処理装置１０８は、前記の熱起電力から得られた熱電対温度と、温度計測素子１０４から得られた接続端子温度から、零点補償を行い、最終的に熱電対の接合部分１０９の補償後温度を正確に算出する。
While processing the signal from the thermocouple, the
この時に、熱電対接続端子１０１及び２０１の温度計測の精度が悪いと最終的に算出される補償後温度の精度が悪化することは言うまでもない。
At this time, if the accuracy of the temperature measurement of the
図１２は、図１０に示す熱電対接続部の詳細図である。ここで、熱電対接続端子１０１及び２０１の温度を正確に計測する為には、温度計測素子１０４と熱電対接続端子１０１及び２０１の熱的な結合を密にすると共に、銅箔パターンを伝わって装置内部へ拡散する熱、あるいは計測装置の内部から熱電対接続端子１０１及び２０１へ伝わる熱の流れを、小さくする必要がある。
FIG. 12 is a detailed view of the thermocouple connection shown in FIG. Here, in order to accurately measure the temperature of the
本実施形態では、この目的の為に熱電対接続端子１０１及び２０１が接続される銅箔パターン１０２及び２０２によって温度計測素子１０４を取り囲むと共に、熱の伝導を小さくする為、銅箔パターン１０２及び２０２から信号を取り出す為の銅箔パターンの幅を、銅箔パターン１０２及び２０２の１／１０以下にする構成をとっている。
In this embodiment, the
具体的には、図１２において熱電対接続端子１０１及び２０１が電気的・機械的に接続される銅箔パターン１０２及び２０２の幅Ｗ１に対し、銅箔パターン１０２及び２０２から信号を取り出す配線パターンの幅Ｗ２が下記の式１となるようなパターン幅とする。
ところで、プリント基板を構成する材質の熱伝導率を考えると、多くの電子機器で使用されるガラスエポキシ基板の主たる構成材料であるガラスの熱伝導率は、およそ０.５５〜０.７５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。一方、銅の熱伝導率は、組成により異なるが、３８６〜４０２ Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、両者の間には平均でも６０６倍の差がある。 By the way, considering the thermal conductivity of the material constituting the printed circuit board, the thermal conductivity of glass, which is a main constituent material of the glass epoxy board used in many electronic devices, is about 0.55 to 0.75 W / ( m · K). On the other hand, the thermal conductivity of copper varies depending on the composition, but is 386 to 402 W / (m · K), and there is an average difference of 606 times between the two.
また、電子機器で多用されるプリント基板の厚みは１.６ｍｍであり、プリント基板上に形成されている銅箔の厚みは３５μｍの物が多い。この場合、基板の厚みと銅箔の厚みの比率は４５倍である、この為厚みの違いを考慮しても、プリント基板上の熱の移動に関しては、銅箔部での熱の移動が支配的である事がわかる。 The thickness of a printed board frequently used in electronic devices is 1.6 mm, and the thickness of a copper foil formed on the printed board is often 35 μm. In this case, the ratio of the thickness of the substrate to the thickness of the copper foil is 45 times. Therefore, even when the difference in the thickness is taken into consideration, the heat transfer on the printed circuit board is dominated by the heat transfer in the copper foil portion. I understand that it is a target.
よって、前述の様にプリント基板上での熱の移動は、銅箔部の影響が支配的であることから、銅箔パターンの幅に比例するものと考えられる。ここで、図１２の寸法Ｗ１とＬ１の部分の熱抵抗は、銅箔の厚みをｔ,銅の熱伝導率をＫとすれば（式２）で表される。
一方、図１２の寸法Ｗ２とＬ２の部分の熱抵抗は（式３）で表される。
また、熱電対接続端子１０１及び２０１や、熱電対は熱伝導性の高い金属で構成されている。この為、これら熱電対接続端子１０１及び２０１や熱電対の熱抵抗は、前記の銅箔部分の熱抵抗よりも十分に小さい。従って、本実施形態による温度計測装置における、装置内部から熱電対までの熱抵抗は、図１２の寸法Ｗ１とＬ１の部分と、図１２の寸法Ｗ２とＬ２の部分の熱抵抗が支配的である。
The
通常、電子装置内部には電源部分等の発熱部が存在している。熱電対による正確な温度測定を行うには、装置内部の熱源と熱電対接続部を遠ざける必要がある。しかし、実際の温度計測装置を構成する際には、製品の筐体の大きさの制限が有る為、計測装置内部の発熱部から熱電対接続部までの銅箔の長さを十分長くとる事は不可能であり実際の製品ではＬ１とＬ２が、ほぼ等しい場合も有り得る（Ｌ１≒Ｌ２）。この場合でも、式２と式３の関係が、式４のようになる関係にあれば、熱の流れはパターン幅Ｗ２の部分による影響が支配的となり、接続される熱電対の影響が軽減される。
ここで、前述の様に製品の大きさの関係から、実用的にはＬ１≒Ｌ２となる関係の場合、式４は結局式５のようになる。
通常、前述の式１が成り立てば式５を満足していると言って良い。
In general, it can be said that if the above-mentioned equation 1 is satisfied,
さらに、熱電対接続端子１０１及び２０１の間隔Ｗ３は出来る限り狭くする方が、熱電対接続端子で発生する熱起電力のばらつきが小さくなり、計測精度を向上させることができる。しかしながら、間隔Ｗ３は熱電対を取り付ける為の熱電対接続端子１０１及び２０１の大きさによって制限をうける。また、間隔が狭いと熱電対の接続作業の作業性を悪化させる原因となる。その為、間隔Ｗ３は３〜５ｍｍが実用上の下限となる。
Further, when the distance W3 between the
また、本実施形態の様な構成の温度計測装置では、温度計測素子１０４の情報を基に、図１１の信号処理装置１０８が内部に保持した変換テーブル或は計算式に従って、熱電対接続端子１０１及び２０１の温度を推測し、零点補正を行う構成をとっても良い。さらに、この変換テーブル或いは計算式としては、製品個々の製造バラツキを吸収する為に、外部から書き換え可能な構成をとっても良い。
Further, in the temperature measuring device having the configuration as in the present embodiment, based on the information of the
（第５実施形態）
図１３に第５実施形態に係る温度計測装置を示す。本実施形態は、第４実施形態とその多くが共通であり、異なる部分のみ説明する。
(Fifth embodiment)
FIG. 13 shows a temperature measuring device according to the fifth embodiment. This embodiment has many in common with the fourth embodiment, and only different portions will be described.
本実施形態では、温度計測素子１０４から信号を取り出す銅箔パターンが、温度計測素子１０４の近傍で、基板に開けられメッキ加工された穴（スルーホール）を通じて、プリント基板の反対側へ配線されている。さらに、熱電対からの信号を取り出す銅箔パターンは、温度計測素子１０４から離れた角部に配線されている。この様な構成にすることで、温度計測素子１０４に対し、装置内部から配線幅Ｗ２なる幅の配線を伝わってくる熱の影響を、図１２に示す構成よりも、低減する事ができる。なお、この実施例においても、前述の式１に示す関係を満足している事は言うまでもない。
In the present embodiment, a copper foil pattern for extracting a signal from the
図１４に、本実施形態による温度計測装置の、計測部分の概略図を示す。前述の様に、熱電対接続端子１０１及び２０１と、増幅器１０７は銅箔パターンで接続されているが、装置内部で発生した熱は、矢印１１１で示した様に、銅箔パターンが狭くなった部分を伝わる為、熱電対接続端子１０１及び１０２には、大きな影響を及ぼさない。
FIG. 14 is a schematic diagram of a measurement portion of the temperature measurement device according to the present embodiment. As described above, the
また、各実施形態による温度計測装置では図１２及び図１３に示す様に、温度計測素子１０４を取り囲む銅箔パターン１０２及び２０２が、互いに近接して並走する並走部Ｌ３を有している。熱電対による温度計測では、熱電対が接続される２つの端子間に温度差が存在すると誤差の要因となるが、本実施形態の様に互いに熱電対を接続する端子が接続される銅箔パターンに、近接して並走する部分を設けると、端子間の熱抵抗が低減し、端子間の温度差が減少し、結果として温度計測の精度を向上させる事ができる。
In the temperature measuring device according to each embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, the
（第６実施形態）
図１５に、第６実施形態に係る温度計測装置を示す。本実施形態においては、温度計測素子１０４から温度情報を取り出す為の配線パターンが、温度計測素子１０４の直近で、スルーホールなどの手段によってプリント基板の反対側の面に貫通している。また、図１５においては図１２から図１４で示した銅箔パターンの並走部Ｌ３に加え、並走部Ｌ４が追加されている。この事で、熱電対接続端子間の熱抵抗が、図１３に示す構成よりも減少し、温度計測の精度を向上させる事ができる。
(Sixth embodiment)
FIG. 15 shows a temperature measuring device according to the sixth embodiment. In the present embodiment, a wiring pattern for extracting temperature information from the
第４実施形態から第６実施形態においては、熱電対が接続される銅箔パターンの並走部Ｌ３及び並走部Ｌ４は、直線状に形成されるが、並走部Ｌ３、Ｌ４の形状を曲線状に形成し、並走部分の距離を伸ばしても構わない。 In the fourth to sixth embodiments, the parallel running portion L3 and the parallel running portion L4 of the copper foil pattern to which the thermocouple is connected are formed linearly, but the shapes of the parallel running portions L3 and L4 are changed. It may be formed in a curved shape and the distance between the parallel running portions may be extended.
（付記１）
熱電対を使用した温度計測素子と、
前記熱電対の２本の金属線に対応してそれぞれ設けられた温度計測素子をプリント基板上の信号処理用集積回路に電気的・機械的に接続する接続手段と
を備え、
前記接続手段は前記プリント基板上において幅Ｗ１の第１の配線パターンを有し、前記第１の配線パターンから、前記プリント基板上の信号処理用集積回路へ信号を取り出す信号線の幅Ｗ２との間に、
Ｗ１＞１０×Ｗ２
なる関係があることを特徴とする温度計測装置。
(Appendix 1)
A temperature measuring element using a thermocouple,
Connecting means for electrically and mechanically connecting a temperature measuring element provided for each of the two metal wires of the thermocouple to an integrated circuit for signal processing on a printed circuit board,
The connection means has a first wiring pattern having a width W1 on the printed circuit board, and has a width W2 of a signal line for extracting a signal from the first wiring pattern to a signal processing integrated circuit on the printed circuit board. Between,
W1> 10 × W2
A temperature measurement device characterized by having a relationship:
（付記２）
前記信号処理用集積回路に接続され、前記温度計測素子の零点補正に使用する温度計測素子を備え、
前記温度計測素子が前記プリント基板に半田付けされる銅箔パターンが、前記第１の配線パターンによって周囲を取り囲まれていることを特徴とする付記１に記載の温度計測装置。
(Appendix 2)
A temperature measurement element connected to the signal processing integrated circuit and used for zero correction of the temperature measurement element;
The temperature measuring device according to claim 1, wherein a copper foil pattern to which the temperature measuring element is soldered to the printed circuit board is surrounded by the first wiring pattern.
（付記３）
前記信号処理用集積回路は、前記温度計測素子から得られた温度情報を保持した変換テーブルを内部に有し、前記変換テーブルに従って零点補正を行うことを特徴とする付記２に記載の温度計測装置。
(Appendix 3)
The temperature measuring apparatus according to claim 2, wherein the signal processing integrated circuit has a conversion table therein that stores temperature information obtained from the temperature measuring element, and performs zero correction in accordance with the conversion table. .
（付記４）
前記変換テーブルは、装置外部から書き換え可能であることを特徴とする付記３に記載の温度計測装置。
(Appendix 4)
4. The temperature measurement device according to claim 3, wherein the conversion table is rewritable from outside the device.
（付記５）
前記第１の配線パターン同士が、近接して並走している並走部を有することを特徴とする付記１から付記４に記載の温度計測装置。
(Appendix 5)
The temperature measurement device according to any one of supplementary notes 1 to 4, wherein the first wiring patterns have parallel running portions running in parallel in proximity to each other.
４ 装置本体
５ 流路
６ 加速度センサー
７ コイル
８ 弾性部材
９ ネジ部材
１０ 弾性部材
１１ フランジ
１２ 接続部
２０ 流路
２１ 磁性材料
２３ 加振手段
２６ ソレノイド
4 Apparatus
Claims (5)
前記流路における流路方向の端部に弾性部材を介して固定された本体接続部と、
前記流路に対向して配置され、前記流路に振動を発生させる振動発生部と、
前記振動発生部によって振動が発生した前記流路の加速度を検知する加速度検知部と
を備え、
前記加速度検知部による検知結果に基づいて、前記流路に流れる液体の液位を測定する液位測定部を有することを特徴とする液位測定装置。 A flow path through which the liquid flows,
A body connection portion fixed to an end of the flow channel in the flow channel direction via an elastic member;
A vibration generating unit that is arranged to face the flow path and generates vibration in the flow path;
An acceleration detection unit that detects acceleration of the flow path in which vibration has been generated by the vibration generation unit,
A liquid level measuring device, comprising: a liquid level measuring unit that measures a liquid level of a liquid flowing in the flow path based on a detection result by the acceleration detecting unit.
前記振動発生部は、前記磁性材料部に対向して配置され、前記磁性材料部を貫通する磁界を発生する磁界発生部であることを特徴とする請求項１に記載の液位測定装置。 Having a magnetic material part provided in a part of the flow path,
The liquid level measuring device according to claim 1, wherein the vibration generating unit is a magnetic field generating unit that is disposed to face the magnetic material unit and generates a magnetic field penetrating the magnetic material unit.
前記振動発生工程において前記流路に発生した振動の加速度を検知する加速度検知工程と、
前記加速度検知工程での検知結果に基づいて、前記流路に流れる液体の液位を測定する液位測定工程を有することを特徴とする液位測定方法。 A vibration generating step of generating vibration for a flow path fixed via an elastic member provided at an end portion with respect to the main body connection portion,
An acceleration detecting step of detecting an acceleration of vibration generated in the flow path in the vibration generating step,
A liquid level measuring method, comprising: a liquid level measuring step of measuring a liquid level of a liquid flowing in the flow path based on a detection result in the acceleration detecting step.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018172515A JP2020046206A (en) | 2018-09-14 | 2018-09-14 | Liquid level measuring device and liquid level measuring method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018172515A JP2020046206A (en) | 2018-09-14 | 2018-09-14 | Liquid level measuring device and liquid level measuring method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020046206A true JP2020046206A (en) | 2020-03-26 |
Family
ID=69901238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018172515A Pending JP2020046206A (en) | 2018-09-14 | 2018-09-14 | Liquid level measuring device and liquid level measuring method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2020046206A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102368579B1 (en) * | 2020-09-15 | 2022-03-02 | 주식회사 퍼스트알앤디 | Silo storage measurement method and system |
| CN115326165A (en) * | 2022-10-12 | 2022-11-11 | 山东特联信息科技有限公司 | Tank car remote monitoring system |
-
2018
- 2018-09-14 JP JP2018172515A patent/JP2020046206A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102368579B1 (en) * | 2020-09-15 | 2022-03-02 | 주식회사 퍼스트알앤디 | Silo storage measurement method and system |
| CN115326165A (en) * | 2022-10-12 | 2022-11-11 | 山东特联信息科技有限公司 | Tank car remote monitoring system |
| CN115326165B (en) * | 2022-10-12 | 2023-01-24 | 山东特联信息科技有限公司 | Tank car remote monitoring system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109477747B (en) | Vibrating fluid flow measurement system with temperature compensation | |
| JP5350413B2 (en) | Intake air temperature sensor and thermal air flow meter having the same | |
| JP6275830B2 (en) | Method and system for measuring heat flux | |
| EP2236994A1 (en) | Flow meter with common protection membrane | |
| CN102183283B (en) | Capacitance-type liquid level measuring probe | |
| US20170074701A1 (en) | Transducer Apparatus as well as Measuring System Formed Therewith | |
| RU2723067C1 (en) | Converter insulating compensation process | |
| JP2006058078A (en) | Thermal air flowmeter | |
| BRPI0614167A2 (en) | equipment for use in high temperature conditions consisting of a wellbore element and a main element connected together via a sealed connection | |
| JP2020046206A (en) | Liquid level measuring device and liquid level measuring method | |
| CN113227725A (en) | Vibration measuring system | |
| CN106537105B (en) | Terminal board for electric thermo-couple temperature compensation | |
| KR102190189B1 (en) | Electronic flow meter | |
| CN111670343B (en) | Coriolis measuring transducer and coriolis measuring device | |
| CN111492211B (en) | Vibration-type measuring transducer and vibration measuring system formed by same | |
| JP2008506947A (en) | Pressure transducer with external heater | |
| US11933806B2 (en) | Measuring transducer and measurement device | |
| JP2019158584A (en) | Electromagnetic flowmeter | |
| US9423287B2 (en) | Apparatus for determining at least one process variable | |
| US20220299355A1 (en) | Coriolis measuring sensor and coriolis measuring device | |
| WO1999008494A1 (en) | Temperature measuring type outside connecting mechanism for printed wiring board | |
| US11835375B2 (en) | Field device of process measurement technology, measuring sensor and method for producing a coil apparatus | |
| CN203595494U (en) | Deformation/force sensor | |
| JP2009145056A (en) | Electromagnetic ultrasonic probe and electromagnetic ultrasonic flaw detector | |
| US20230020063A1 (en) | Sensor, and coriolis meter |