JP4018544B2 - バブルレベルメーターおよび関連する方法 - Google Patents
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Description
本発明の他の目的は、レベルメーターの使用中に圧力センサー用の新しい感度係数の確立が可能なレベルメーターを提供することである。
本発明の他の目的は、圧力センサーのオフセットファクターを修正するレベルメーターを提供することである。
本発明の他の目的は、従来のバブルレベルメーターが、装置に使用された圧力センサーの感度係数とオフセットファクターを決定し、装置の示度を修正するのに適することができる方法を提供することである。
部分的に水に浸漬することが可能であって、対向する下方開口部と上方開口部とを有する空圧式チューブを備え;
空圧式チューブの上方開口部に接続された気体発生装置を備え;
空圧式チューブ内の圧力を測定するために空圧式チューブの上方開口部に接続された圧力センサーを備え;
空圧式チューブに沿って下方開口部から上方へ予め定められた距離に介挿された偏倚バルブを備え、この偏倚バルブは、空圧式チューブの水に浸漬された部分が配置されている外部液体媒体と連通するためのポートを有し、また、閉成位置および開成位置を有し、空圧式チューブの上方開口部は空圧式チューブの下方開口部と偏倚バルブのポートとに各伝達し;
気体発生装置、圧力センサー、および偏倚バルブに接続された制御回路を備え、この制御回路は:
圧力センサーから得られた圧力測定値を処理し;
偏倚バルブと気体発生装置を予め設定された設定値の関数として制御し;
圧力センサーの較正係数を、偏倚バルブが閉成置および開成位置のいずれかにある場合に圧力センサーから得られる圧力測定値の関数として、および、空圧式チューブの下方開口部と偏倚バルブのポートと間の距離の関数として検証し;
処理された圧力測定値および較正係数の関数としてレベルデータを発生する;
ように構成されているバブルレベルメーターが提供される。
制御回路はさらに:
付加的な偏倚バルブを予め設定された設定値の関数として制御し;
付加的な偏倚バルブが閉成位置および開成位置のいずれかにある場合、圧力センサーから得られた圧力センサーのオフセットファクターを圧力測定値の関数として検証するためのものであって、制御回路によって発生されたレベルデータはまた同様にオフセットファクターの関数である。
空圧式チューブに沿って下方開口部から上方で予め定められた距離に偏倚バルブを介挿し、この偏倚バルブは、空圧式チューブの水に浸漬された部分が配置されている外部液体媒体と連通するためのポートを有し、また、閉成位置および開成位置を有し、空圧式チューブの上方開口部は空圧式チューブの下方開口部と偏倚バルブのポートとに各伝達し;
偏倚バルブを制御回路に接続し、:
制御回路を:
偏倚バルブを予め設定された設定値の関数として制御し;
圧力センサーの較正係数を、偏倚バルブが閉成置および開成位置のいずれかにある場合に圧力センサーから得られた圧力測定値の関数として、および、空圧式チューブの下方開口部と偏倚バルブのポートと間の距離の関数として検証し;
レベルデータを較正係数の関数として発生する;
ために構成する方法をさらに備えている。
好ましくは、この方法はさらに、圧力センサーと空圧式チューブの上方開口部との間に付加的な偏倚バルブを介挿し、この付加的な偏倚バルブは、空圧式チューブの水に浸漬された部分が設けられている外部環境媒体と連通するためのポートを有し、また、閉成位置および開成位置を有し、圧力センサーが空圧式チューブの上方開口部および付加的な偏倚バルブのポートと各伝達し;
付加的なバルブを制御回路に接続し;
制御回路を:
付加的な偏倚バルブを予め設定された設定値の関数として制御し;
圧力センサーのオフセットファクターを、付加的な偏倚バルブが閉成置および開成位置のいずれかにある場合に圧力センサーから得られた圧力測定値の関数として検証し;
レベルデータを較正係数の関数として発生する;
ことを備えている。
本発明の好ましい実施例の詳細な記述は、図面を参照して以下に提供され、同一の参照符号は同一のまたは類似する要素に参照される。
空圧式チューブ2と空気発生装置12とは、電気的、電子的または他のタイプの圧力センサー14に接続されている。圧力センサー14は好ましくは、制御回路20によって組織的に配列された電子的制御構成要素と共にレベルメーターに一体にされている。これらの要素とそのようにアセンブルされることによって、空圧式チューブ2の下方の端部におよぼされる圧力の示度(reading)を得ることが可能になる。
センサー14の効率は、レベルAの測定の最終的正確さに直接関係する。センサーのフル測定スケールの選択はまた、水位Aの変化に亘った所望の感度に関連して決定される。センサー14のフル測定スケールと測定されるべき最大レベルとの間に良好な比率を有することを確実にすることが必要である。もし異なった環境のためにこの比率が低すぎる場合、水位Aの変更に亘る最終的な正確さが影響をおよぼされがちである。勿論、センサー14を供給または制御する全ての関連する構成要素は、その正確さを減少しないように選択されなければならない。電源、アナログからディジタルへのコンバータ、ディジタルからアナログへのコンバータなどのような電子的構成要素は好ましくは、圧力センサー14のオリジナル特性に近似して従う選択基準に対応しなければならない。
自由空気Dでの初期示度は、バルブ28が取り去られた装置のケースにおけるオプションである。この特別なケースにおいて、センサー14と補助構成要素のオフセットは、装置の全体の寿命と等しいことを仮定しなければならない。圧力センサー14が各測定操作の前に自由空気Dを受け、また、そのようにして得られたオフセットの示度がセンサー14の最終的示度から訂正されたケースにおいて、このオフセットの示度は、引き続く式の適用のために極めて重要な基準になる。
圧力センサー14の感度係数を適切に検証するために、空圧式チューブ2の下方端部の出口8とソレノイドバルブ16の空気偏倚18との間のある意味での即時的示度を有することが推奨される。制御回路すなわちマイクロプロセッサー20で測定を最適化する論理的シーケンスは重要である。検証モードにおけるマイクロプロセッサー20は、開成位置において、自由空気出口32のソレノイドバルブ28を作動する。この正確な瞬間に、空圧式チューブ2の空気偏倚42のソレノイドバルブ16は閉成位置になければならない。これは、空圧式チューブの内側の全圧力および存在する圧力を維持することを可能にする。圧力センサー14のオフセット示度の後で、マイクロプロセッサー20は、ソレノイドバルブ28を閉成位置に作動する。それによって、空圧式チューブ2の下方端部で示される圧力を得ることが可能になる。この最後の作用は、ソレノイドバルブ16の出口18に接続された空気偏倚のチューブ出口38上に配置された水圧を得ることを可能にする。この最後のシーケンスの後で、マイクロプロセッサー20はソレノイドバルブ16を戻して閉成位置にセットする。これは、測定装置を通常の示度位置にリセットする。
BとCとでの測定中の重要な点は、水位が好ましくは、感度係数の数学的検証中において良好な正確さを有するために、測定期間中可能な限り着実に維持されなければならないことである。示度間の迅速な実行が必要である。
2つの測定された高さの間で得られた差が零に等しいケースにおいて、圧力センサー14のオリジナル感度係数は正確に保持されていると決定できる。逆に、零に等しくない2つの測定された高さ間の差が得られた場合、圧力センサー14は多かれ少なかれそのオリジナル感度係数にエラーを有していると推定または断言できる。この値は、この時点で、レベル測定の高さAの最終結果のメートルでのエラーを現わしていない。
これらの検証によって、以下の式で感度係数を訂正することが可能である。
この計算方法によって、センサー14のサイト装着でのオフセットのフォローアップは確実になるか、またはより良くなり、装置の製造でもオフセットの高さは監視できる。次の式は、装置のサイト装着でのオフセットの訂正を表わしている。
サイトでのオリジナルオフセット示度と実際のオフセット示度との間の差が零に等しいケースにおいて、これは、圧力センサー14が、センサー14に接続された他の関連するまたは補助的な構成要素と同様に、同一に保持されていることを示す。
反対に、零とは異なった値が得られた場合、センサー14が、水位Aの測定の最終結果に少なからず大きなエラーを有していることが断定できる。この値は、この時点において、水位Aの測定の高さの最終結果を越えるかまたはそれ以下のmV/Vでの差を示している。
これらの式によって、圧力センサー14用にそのフル測定スケールに関連して新たな感度係数を計算することが可能である。これらの式は、空圧式チューブ2の出口8の下端部の高さCと、ソレノイドバルブ16の空気偏倚の高さBとの間の差が、2つの測定点で得られたレベルAの示度間の差と同様に、同一でなければならないという事実に基づいている。
この新たな感度係数と他の較正係数によって、装置のオリジナル係数は、レベルAのより正確で精密な連続的示度が望まれる場合に置き換えられる。圧力センサー14のフルスケールの値のみがいつでも同一で残る。
これらの示度圧力センサー14のオフセットを考慮に取り込む。計算によって生じたエラーは、センサー14の感度係数の変更によるもののみである。オリジナル感度係数が、式において先に見出された新たな較正感度係数によって置き換えられていない場合、示度は、実際の示度において使用者によって考慮されなければならない変化を表わす。
この式は、水位Aの適切な測定高さを示すために両方の個々の訂正を考慮に入れる。これらの示度は、オリジナル感度係数が新たな較正感度係数によって置き換えられていない場合、水Aの最終的で訂正された高さの結果を表わす。圧力センサー14のオフセットファクターエラーは、この処理中維持される。
装置は、したがって、電子的にまたは予めプログラムされた計算方法によって、最終示度の正確さの影響する全ての不可量物(imponderable)を訂正することが可能である。
異なった構成要素のデザインとアセンブリは、装置の迅速なメンテナンスが、大きなまたは小さな故障の場合に達成できるモジュール形態で達成される。電子的構成要素は、表面実装タイプの印刷基板上にアセンブルできる。
レベルメーターのこれらの特徴と技術的達成を有して、作業と一般人の安全に加えて、測定装置の信頼性と全体的配置は驚くほど改良された。
本発明の実施例は、添付した図面に示され上述したように述べられたけれども、変更と修正とが本発明から逸脱することなくこれらの実施例になされ得ることがこの分野の当業者に容易になる。そのような全ての修正または変更は、請求の範囲によって規定された本発明の目的内であると考慮される。
Claims (16)
- バブルレベルメーターであって:
部分的に液体に浸漬され、対向する下方開口部と上方開口部とを有する空圧式チューブを備え;
前記空圧式チューブの前記上方開口部に接続された気体発生装置を備え;
前記空圧式チューブ内の圧力を測定するために前記空圧式チューブの前記上方開口部に接続された圧力センサーを備え;
前記空圧式チューブが外部液体媒体に浸漬された部分が配置されている部位であって、前記下方開口部から上方へ予め定められた距離において前記空圧式チューブの途中に介挿されたデフレクションバルブを備え、このデフレクションバルブは、前記外部液体媒体と連通するためのポートを有し、また、閉成位置および開成位置を有し、前記空圧式チューブの前記上方開口部は前記空圧式チューブの前記下方開口部と前記デフレクションバルブのポートとに連通し;
前記気体発生装置、前記圧力センサー、および前記デフレクションバルブに接続された制御回路を備え、この制御回路は:
前記圧力センサーから得られた複数の圧力測定値を処理し;
前記デフレクションバルブと前記気体発生装置を予め設定された設定値の関数として制御し;
前記圧力センサーの較正係数を、前記デフレクションバルブがかわるがわるに閉成位置および開成位置にある場合に、前記圧力センサーから得られる前記両方の圧力測定値の関数として、および、前記空圧式チューブの前記下方開口部と前記デフレクションバルブの前記ポートと間の距離の関数として検証し、変更が検知された場合には訂正し;
前記処理された複数の圧力測定値および前記較正係数の関数としてレベルデータを発生する;
ように構成されているバブルレベルメーター。 - 前記圧力センサーと前記空圧式チューブの前記上方開口部との間に介挿された付加的なデフレクションバルブを更に備えていて、この付加的なデフレクションバルブは、前記制御回路に接続されていて、また、前記空圧式チューブの液体から現れた部分が設けられている外部環境媒体と連通するためのポートを有し、また、閉成位置および開成位置を有し、前記圧力センサーが前記空圧式チューブの前記上方開口部および前記付加的なデフレクションバルブの前記ポートとに連通し;
前記制御回路はさらに:
前記付加的なデフレクションバルブを予め設定された設定値の関数として制御し;
前記付加的なデフレクションバルブがかわるがわるに閉成位置および開成位置にある場合、前記圧力センサーのオフセットファクターを、前記圧力センサーから得られた前記両方の圧力測定値の関数として検証し、変更が検知された場合には訂正し、前記制御回路によって発生された前記レベルデータはまた同様に前記オフセットファクターの関数である、
請求項1記載のバブルレベルメーター。 - 前記制御回路は、レベルデータを貯蔵するためのメモリーを備えている請求項2記載のバブルレベルメーター。
- 前記予め設定された設定値は、メモリーに貯蔵されている請求項3記載のバブルレベルメーター。
- 前記デフレクションバルブは制御回路の制御下にある双方向ソレノイドバルブを備えている請求項2記載のバブルレベルメーター。
- 前記空圧式チューブは、前記空圧式チューブの全長に亘って前記空圧式チューブを取り巻く保護チューブを備えている請求項2記載のバブルレベルメーター。
- 前記気体発生装置、前記圧力センサーおよび前記制御回路が設けられた容器をさらに備えていて、この容器は、前記上方開口部を備えた前記空圧式チューブの上端部を受ける下方開口部と、前記付加的デフレクションバルブの前記ポートを前記外部環境媒体と接続するチューブを受ける横方向開口とを有している請求項2記載のバブルレベルメーター。
- 前記制御回路は:
通常の測定モードを有していて、前記制御回路は、前記空圧式チューブの前記下方開口部で釣り合わされた圧力を得るまで、前記空圧式チューブ内の液圧を対抗させるために、前記デフレクションバルブを閉成位置に設定し、また前記気体発生装置を操作させ、前記釣り合わされた圧力が達成された時に前記圧力センサーから圧力測定値を取り出し、;
検証モードを有していて、ここにおいて前記制御回路は、予め設定された持続期間中前記空圧式チューブの途中の前記デフレクションバルブを開成位置に設定し、前記デフレクションバルブの開成した状態での圧力センサーから圧力測定値を取り出し、そして前記圧力測定値の関数として較正係数を決定する請求項1記載のバブルレベルメーター。 - 前記制御回路は:
通常の測定モードでは、前記制御回路は、前記空圧式チューブの前記下方開口部で釣り合わされた圧力を得るまで、前記空圧式チューブ内部の液圧を対抗させるために、前記デフレクションバルブを閉成位置に設定し、また前記気体発生装置を操作させ、前記釣り合わされた圧力が達成された時に、前記圧力センサーからの圧力測定値を取り出し;
第1の検証モードでは、前記制御回路は、予め設定された持続期間中前記空圧式チューブの途中の前記デフレクションバルブを開成位置に設定し、前記デフレクションバルブの開成位置での前記圧力センサーから圧力測定値を取り出し、そして前記両方の圧力測定値の関数として較正係数を決定し;
第2の検証モードでは、前記制御回路は、予め設定された持続期間中前記空圧式チューブの前記上方開口部と前記圧力センサーとの間の前記付加的なデフレクションバルブを開成位置に設定し、前記付加的なデフレクションバルブの開成位置での前記圧力センサーから圧力測定値を取り出し、そして前記圧力測定値の関数としてオフセットファクターを決定する請求項2記載のバブルレベルメーター。 - 前記第1の検証モードにおいて、前記制御回路は、前記空圧式チューブの前記上方開口部と前記圧力センサーとの間にある前記付加的なデフレクションバルブが、前記空圧式チューブの途中の前記デフレクションバルブの開成の前に、閉成位置にあることを確実にし、前記第2の検証モードにおいて、前記制御回路は、前記空圧式チューブの途中の前記デフレクションバルブが、前記空圧式チューブの前記上方開口部と前記圧力センサーとの間にある付加的なデフレクションバルブの開成の前に、閉成位置にあることを確実にする請求項9記載のバブルレベルメーター。
- 前記制御回路は、表示装置を備えている請求項2記載のバブルレベルメーター。
- 前記空圧式チューブの途中に、前記空圧式チューブの前記下方開口部とすでに位置付けられた前記デフレクションバルブとの間に介挿された補助的なデフレクションバルブをさらに備えていて、この補助的なデフレクションバルブは、前記外部液体媒体と連通するためのポートを有し、また、閉成位置および開成位置を有し、前記空圧式チューブの前記上方開口部は、前記空圧式チューブの前記下方開口部と前記デフレクションバルブのポートとに各々連通し、前記制御回路は前記2つのデフレクションバルブを独立して操作するために構成されている請求項1記載のバブルレベルメーター。
- 対向する下方開口部と上方開口部とを有し部分的に液体に浸漬可能な空圧式チューブと、前記空圧式チューブの前記上方開口部に接続された気体発生装置と、前記空圧式チューブの前記上方開口部に接続された圧力センサーと、前記気体発生装置と前記圧力センサーとに接続され、前記圧力センサーから得られた測定値を処理し、処理された測定値の関数としてレベルデータを発生するために構成された制御回路とを備えたバブルレベルメーターの圧力測定を改良する方法であって、この方法は:
前記空圧式チューブが外部液体媒体に浸漬された部分が配置されている部位であって、前記下方開口部から上方へ予め定められた距離において前記空圧式チューブの途中に介挿されたデフレクションバルブを備え、このデフレクションバルブは、前記外部液体媒体と 連通するためのポートを有し、また、閉成位置および開成位置を有し、前記空圧式チューブの前記上方開口部は前記空圧式チューブの前記下方開口部と前記デフレクションバルブのポートとに各々連通し;
前記デフレクションバルブを前記制御回路に接続し、:
前記制御回路を:
前記デフレクションバルブを予め設定された設定値の関数として制御し;
前記圧力センサーの較正係数を、前記デフレクションバルブが閉成位置および開成位置にかわるがわるにある場合に圧力センサーから得られた両方の圧力測定値の関数として、および、前記空圧式チューブの前記下方開口部と前記デフレクションバルブの前記ポートと間の距離の関数として検証し、変更が検知された場合には訂正し;
レベルデータを前記較正係数の関数として発生する;
ために構成する方法。 - 前記圧力センサーと前記空圧式チューブの前記上方開口部との間に付加的なデフレクションバルブを介挿し、この付加的なデフレクションバルブは、前記空圧式チューブの水中から現れた部分が設けられている外部環境媒体と連通するためのポートを有し、また、閉成位置および開成位置を有し、前記圧力センサーが前記空圧式チューブの前記上方開口部および前記付加的なデフレクションバルブの前記ポートと各々連通し;
前記付加的なデフレクションバルブを前記制御回路に接続し;
前記制御回路を:
前記付加的なデフレクションバルブを予め設定された設定値の関数として制御し;
前記付加的なデフレクションバルブがかわるがわるに閉成位置および開成位置にある場合に、前記圧力センサーのオフセットファクターを、前記圧力センサーから得られた両方の圧力測定値の関数として検証し、変更が検知された場合には訂正し;
レベルデータを前記較正係数の関数として発生する;
ために構成する請求項13記載の方法。 - 前記制御回路のメモリーにレベルデータを貯蔵することをさらに備えた請求項14記載の方法。
- 前記制御回路は、
前記空圧式チューブの途中の前記デフレクションバルブが閉成位置にある場合に、前記付加的なデフレクションバルブを、前記圧力センサーと前記空圧式チューブの前記上方開口部との間で開成位置に設定し;
前記圧力センサーから得られた測定値の関数として前記圧力センサーのオフセットファクターを決定し;
前記付加的なデフレクションバルブを、前記圧力センサーと前記空圧式チューブの前記上方開口部との間で閉成位置に設定し;
前記空圧式チューブの前記下方開口部で釣り合わされた圧力が得られるまで前記空圧式チューブ内で流体圧力を対抗させるために前記気体発生装置を操作するように設定し;
前記空圧式チューブの前記下方開口部での圧力の示度に対応する前記圧力センサーから得られた第1の測定値を処理し;
前記空圧式チューブの途中の前記デフレクションバルブを開成位置に設定し;
前記空圧式チューブの途中の前記デフレクションバルブの前記ポートでの圧力の示度に対応する前記圧力センサーから得られた第2の測定値を処理し;
前記空圧式チューブの途中の前記デフレクションバルブを閉成位置に戻すように設定し;
前記第1の測定値と前記第2の測定値との間の差の関数として較正係数を決定し;
前記較正係数と前記オフセットファクターとの関数として前記圧力測定値に基づいた前記レベルデータを発生する;
ことを連続的に進行することによってレベル測定を達成する請求項14記載の方法。
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