JPH09236473A - 水柱圧測定を利用した水位測定方法及び装置 - Google Patents
水柱圧測定を利用した水位測定方法及び装置Info
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- JPH09236473A JPH09236473A JP8107025A JP10702596A JPH09236473A JP H09236473 A JPH09236473 A JP H09236473A JP 8107025 A JP8107025 A JP 8107025A JP 10702596 A JP10702596 A JP 10702596A JP H09236473 A JPH09236473 A JP H09236473A
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- measuring
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 測定しようとする水深区間における水の比重
変化に伴う水位測定誤差が大きいのを補完する水位測定
方法及び水位測定装置を提供する。 【解決手段】 気泡式にて水深及び水位を測定する装置
及び方法に、内径が2〜4mmになるプラスチック管に
て、水柱圧測定管3、4が構成されており、2個の水柱
圧測定管3、4をそれらの下部末端間の高度差を、一定
なるべく△hになるように縛られており、上部末端部分
はバルブ9192を通じて、緩衝容器8と連結されてお
り、又緩衝容器8内の気体圧力測定用圧力センサー2
が、設置されており、緩衝容器8は同時にバルブ93 が
付いた、圧縮気体供給管が連結されており、温度センサ
ー11と圧力センサー2の出力は、水(液体)の比重、
水深、水位を演算する装置と連結されており、該演算装
置はディスプレーと演算された水位値を、電気信号又は
コード信号にて転換する装置。
変化に伴う水位測定誤差が大きいのを補完する水位測定
方法及び水位測定装置を提供する。 【解決手段】 気泡式にて水深及び水位を測定する装置
及び方法に、内径が2〜4mmになるプラスチック管に
て、水柱圧測定管3、4が構成されており、2個の水柱
圧測定管3、4をそれらの下部末端間の高度差を、一定
なるべく△hになるように縛られており、上部末端部分
はバルブ9192を通じて、緩衝容器8と連結されてお
り、又緩衝容器8内の気体圧力測定用圧力センサー2
が、設置されており、緩衝容器8は同時にバルブ93 が
付いた、圧縮気体供給管が連結されており、温度センサ
ー11と圧力センサー2の出力は、水(液体)の比重、
水深、水位を演算する装置と連結されており、該演算装
置はディスプレーと演算された水位値を、電気信号又は
コード信号にて転換する装置。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水柱圧を測定し
て、水位を測定する技術と関連されたものであって、河
川、貯水池、地下水の水位、更に、海辺の畔の潮位を測
定するのに主に活用されるものである。勿論、他の液体
の水深測定にも活用される。
て、水位を測定する技術と関連されたものであって、河
川、貯水池、地下水の水位、更に、海辺の畔の潮位を測
定するのに主に活用されるものである。勿論、他の液体
の水深測定にも活用される。
【0002】
【従来の技術】水深を水柱圧にて測定して、水位を計算
する水柱圧水位計として知られているものには2種があ
る。最も初期に実現しようとしたものが気泡式(bub
ble)水位計であり、現在、実用化され最も広く使用
されているものは圧力センサーを水中に一定なる深さに
設置するように成されている圧力センサー式水位計であ
る。
する水柱圧水位計として知られているものには2種があ
る。最も初期に実現しようとしたものが気泡式(bub
ble)水位計であり、現在、実用化され最も広く使用
されているものは圧力センサーを水中に一定なる深さに
設置するように成されている圧力センサー式水位計であ
る。
【0003】水柱圧水位計の最も大いなる長点は、浮子
水位計に比すれば、設置費が甚だ少ないとのことであ
る。浮子水位計は、垂直にてのみ動作するため必ず垂直
塔を建設しなければならないとか、又は、垂直水位測定
井を建設しなければならなかった。(垂直塔、垂直水位
測定井は水位波動を鎮静せしめる役割をなす。)
水位計に比すれば、設置費が甚だ少ないとのことであ
る。浮子水位計は、垂直にてのみ動作するため必ず垂直
塔を建設しなければならないとか、又は、垂直水位測定
井を建設しなければならなかった。(垂直塔、垂直水位
測定井は水位波動を鎮静せしめる役割をなす。)
【0004】しかし、水柱圧水位計は、図1(a)、
(b)において示したように、前記した建設物が必要無
く、設置費が甚だ少なく所要される。
(b)において示したように、前記した建設物が必要無
く、設置費が甚だ少なく所要される。
【0005】圧力センサー水位計は図1(a)のように
圧力センサーPを一定な水深に設置するために、圧力セ
ンサーに電源を供給し、その出力を伝達するケーブル線
を河川、貯水池の麓に沿って配線すれば良いし、ケーブ
ル線内に大気圧Paを補償する細いパイプ管が内蔵され
ている。
圧力センサーPを一定な水深に設置するために、圧力セ
ンサーに電源を供給し、その出力を伝達するケーブル線
を河川、貯水池の麓に沿って配線すれば良いし、ケーブ
ル線内に大気圧Paを補償する細いパイプ管が内蔵され
ている。
【0006】気泡式水位計の場合には、水柱圧測定管を
図1(b)のように、一定な深さまで麓に沿って、設置
すれば良い。
図1(b)のように、一定な深さまで麓に沿って、設置
すれば良い。
【0007】水柱圧γh(γ−水の比重)を圧力センサ
ーPにて測定するとか、気泡式である場合は水柱圧側定
管に浸った水を排出するのに必要な圧力を測定して水深
hを求め、水位Hを次のように測定する。 H=H0 −h (1) ここで、H0は、ある基準点の海抜高である。従って、
測定するのは水深hだけであるので、以後は、水深h測
定に対してのみ言及する。
ーPにて測定するとか、気泡式である場合は水柱圧側定
管に浸った水を排出するのに必要な圧力を測定して水深
hを求め、水位Hを次のように測定する。 H=H0 −h (1) ここで、H0は、ある基準点の海抜高である。従って、
測定するのは水深hだけであるので、以後は、水深h測
定に対してのみ言及する。
【0008】設置費が低廉であるとの長点の外に、河
川、貯水池の水が冬季に凍ってしまえば、浮子水位計は
動作できないけれども水柱圧水位計は氷層の下にある水
の水位も測定することができるとの長点がある。このよ
うな大きな長点があるのにも拘らず、水文観測用にて水
柱圧水位計があまりに広く使用されていない。この基本
原因は次の通りである。
川、貯水池の水が冬季に凍ってしまえば、浮子水位計は
動作できないけれども水柱圧水位計は氷層の下にある水
の水位も測定することができるとの長点がある。このよ
うな大きな長点があるのにも拘らず、水文観測用にて水
柱圧水位計があまりに広く使用されていない。この基本
原因は次の通りである。
【0009】
1)水深測定誤差が大きい。水深測定誤差が大きい原因
は次の通りである。水中圧力センサーを使用する場合、
圧力センサーに加えられる圧力は、次の通りである。
は次の通りである。水中圧力センサーを使用する場合、
圧力センサーに加えられる圧力は、次の通りである。
【数13】 (2)
【0010】従って、水深hは次の通りである。
【数14】 (3) ここで、γ−水深h区間における水の比重であり、Pa
−水面に作用している大気圧だが空気の成分、風速に従
って、随時に変わる水表面における大気圧である。水の
比重γは、水の温度に従って変わり、特に、浮遊物質の
濃度に従って変わるのである。
−水面に作用している大気圧だが空気の成分、風速に従
って、随時に変わる水表面における大気圧である。水の
比重γは、水の温度に従って変わり、特に、浮遊物質の
濃度に従って変わるのである。
【0011】河川、貯水池の水の温度は水深に従って温
度分布範囲が+4℃〜25℃になる。純粋な水の比重を
見れば、γ4°C=1.0、γ25°C=0.990707
g/cm3の範囲において変わる。γ=1.0を式
(3)に代入して、水深を測定するとすれば、これに困
る水深測定誤差は0.93%に達することになる。勿
論、h区間における水の平均温度が25℃になる場合は
甚だ稀である。しかし、h区間における水の平均温度が
t=18℃程度になるのは、貯水池において有りふれて
見られるのである。
度分布範囲が+4℃〜25℃になる。純粋な水の比重を
見れば、γ4°C=1.0、γ25°C=0.990707
g/cm3の範囲において変わる。γ=1.0を式
(3)に代入して、水深を測定するとすれば、これに困
る水深測定誤差は0.93%に達することになる。勿
論、h区間における水の平均温度が25℃になる場合は
甚だ稀である。しかし、h区間における水の平均温度が
t=18℃程度になるのは、貯水池において有りふれて
見られるのである。
【0012】γ18°C=0.99862であるところ、
これを式(3)に代入するとすれば、水深測定誤差は
0.14%にもなる。若しも、h=10mであれば、h
の測定絶対誤差はΔh=1.4cmにもなる。
これを式(3)に代入するとすれば、水深測定誤差は
0.14%にもなる。若しも、h=10mであれば、h
の測定絶対誤差はΔh=1.4cmにもなる。
【0013】また、水の温度変化の外に浮遊粒子濃度の
影響も大きい。地域によって異なるけれども、浮遊粒子
濃度が5g/lになるのは普通である。即ち、5×10
-3g/cm3になる。このような濃度変化による水の比
重変化に伴う水深誤差は、0.5%もっと増加する。こ
れを考慮するとき、前記例において水深測定誤差は5c
mを超過するようになる。
影響も大きい。地域によって異なるけれども、浮遊粒子
濃度が5g/lになるのは普通である。即ち、5×10
-3g/cm3になる。このような濃度変化による水の比
重変化に伴う水深誤差は、0.5%もっと増加する。こ
れを考慮するとき、前記例において水深測定誤差は5c
mを超過するようになる。
【0014】このような誤差の外に、大気圧Paの補償
誤差も小さくない。大気圧Paを補償するために、圧力
センサーを連結するケーブル線に、地上の大気圧を圧力
センサーに伝達する細いパイプ管が内蔵されているが、
地上における大気圧変化と、水面における大気圧変化が
同一でない。大気圧補償管上部末端に湿気を吸収するフ
ィルターが付いていて、風が吹かないボックスに設置さ
れている場合、この地点における大気圧と水表面におけ
る大気圧との間に無視できない程度の差異が生ずる。勿
論、圧力センサーの誤差もある。このような誤差等によ
って水深h測定誤差は次の通りである。
誤差も小さくない。大気圧Paを補償するために、圧力
センサーを連結するケーブル線に、地上の大気圧を圧力
センサーに伝達する細いパイプ管が内蔵されているが、
地上における大気圧変化と、水面における大気圧変化が
同一でない。大気圧補償管上部末端に湿気を吸収するフ
ィルターが付いていて、風が吹かないボックスに設置さ
れている場合、この地点における大気圧と水表面におけ
る大気圧との間に無視できない程度の差異が生ずる。勿
論、圧力センサーの誤差もある。このような誤差等によ
って水深h測定誤差は次の通りである。
【0015】
【数15】 (4) ここで、δP−圧力センサーの誤差(0.005〜0.
1%)、δγ−水の平均比重測定誤差、δPa−大気圧補
償誤差である。これに因って水深測定絶対誤差△hが±
10cmを超過する時が多い。
1%)、δγ−水の平均比重測定誤差、δPa−大気圧補
償誤差である。これに因って水深測定絶対誤差△hが±
10cmを超過する時が多い。
【0016】気泡式にて水深を測定する場合は水柱圧測
定管に満たされている水を完全に排出するのに必要な気
体(空気)の圧力を測定するが、この圧力をPmである
とすれば、水柱圧との関係は次の通りである。 γh=Pm+△Pm (5) △Pmに対しては、後に詳細に説明することにする。△
Pmは、図1(b)に表示した高さh0における気柱圧で
あるが、△Pmは気体の温度、Pmに従って変わる変数
である。空気の比重が1気圧、20℃時、約1.2×1
0-6kg/cm3程度に小さいとして気柱圧を無視すれ
ば、水深測定誤差が大きく現れる。
定管に満たされている水を完全に排出するのに必要な気
体(空気)の圧力を測定するが、この圧力をPmである
とすれば、水柱圧との関係は次の通りである。 γh=Pm+△Pm (5) △Pmに対しては、後に詳細に説明することにする。△
Pmは、図1(b)に表示した高さh0における気柱圧で
あるが、△Pmは気体の温度、Pmに従って変わる変数
である。空気の比重が1気圧、20℃時、約1.2×1
0-6kg/cm3程度に小さいとして気柱圧を無視すれ
ば、水深測定誤差が大きく現れる。
【0017】勿論、水の比重γを正確に判らない条件に
おいて補充的誤差が生ずる。△Pmを無視すれば、水中
圧力センサーを使用する水柱圧水位計より誤差がもっと
大きくなる。
おいて補充的誤差が生ずる。△Pmを無視すれば、水中
圧力センサーを使用する水柱圧水位計より誤差がもっと
大きくなる。
【0018】2)補修運営が不便である。圧力センサー
を水中に設置した時、時間が経過するにつれてセンサー
に水中植物、微生物層、微粒子等の層積層等が形成され
る。従って、周期的にセンサーにを洗浄しなければなら
ない。又、使用されるセンサーは精密度が高いものであ
るために、周期的に特性矯正検査を成さなければならな
い。従って、随時に水中作業を遂行して、洗浄もしなけ
ればならないし、又、センサーを地上に引き揚げ矯正検
査を成し、更に、水中に設置しなければならない。
を水中に設置した時、時間が経過するにつれてセンサー
に水中植物、微生物層、微粒子等の層積層等が形成され
る。従って、周期的にセンサーにを洗浄しなければなら
ない。又、使用されるセンサーは精密度が高いものであ
るために、周期的に特性矯正検査を成さなければならな
い。従って、随時に水中作業を遂行して、洗浄もしなけ
ればならないし、又、センサーを地上に引き揚げ矯正検
査を成し、更に、水中に設置しなければならない。
【0019】このように、常設水位観測所用にて使用す
る時、補修運営が不便であり、補修運営費も浮子水位計
に比すればはるかにもっと多くかかる。
る時、補修運営が不便であり、補修運営費も浮子水位計
に比すればはるかにもっと多くかかる。
【0020】地下水水位測定周期は長いために(例:1
0日に一度)地下水水位測定観測網を観測員が巡回しな
がら、手動にて水位を測定するのが普遍化されている。
0日に一度)地下水水位測定観測網を観測員が巡回しな
がら、手動にて水位を測定するのが普遍化されている。
【0021】このような場合、若しも地上から地下水面
まで何10m、100mを超過する場合、100mにも
なるケーブル線に連結された圧力センサーを携帯するこ
とが難しいし、又圧力センサーを一定なる位置に設置す
るための作業も、甚だ複雑であり、時間も多くかかるの
である。従って、圧力センサー水位計を測定範囲が大き
い時、携帯用として使用することが困難である。
まで何10m、100mを超過する場合、100mにも
なるケーブル線に連結された圧力センサーを携帯するこ
とが難しいし、又圧力センサーを一定なる位置に設置す
るための作業も、甚だ複雑であり、時間も多くかかるの
である。従って、圧力センサー水位計を測定範囲が大き
い時、携帯用として使用することが困難である。
【0022】唯、水位自動記録のために臨時に、例え
ば、1カ月間詳細に水位変動を研究する時には使用する
のが便利である。このように、補修運営の複雑性によっ
て、広く使用されていないのである。
ば、1カ月間詳細に水位変動を研究する時には使用する
のが便利である。このように、補修運営の複雑性によっ
て、広く使用されていないのである。
【0023】気泡式水位計の場合、圧力計等全てのもの
が地上にあるために、補修運営が簡単であり、又、最小
限毎日1、2回水位を測定する条件において、水位圧測
定管に微生物層が生ずるとしても測定管が詰まらない。
水中圧力センサーを使用して水深を測定するものに比し
て、はるかに便利であり、設置費も少なく所要される。
が地上にあるために、補修運営が簡単であり、又、最小
限毎日1、2回水位を測定する条件において、水位圧測
定管に微生物層が生ずるとしても測定管が詰まらない。
水中圧力センサーを使用して水深を測定するものに比し
て、はるかに便利であり、設置費も少なく所要される。
【0024】唯、常設水位観測箇所において、水位自動
記録を成す時、又は、遠隔測定を成す時は必ず圧力気
体、又は圧縮空気が必要であることが最も大きい欠点で
ある。産業用電源がある場合には、小型空気圧縮機を使
用することができるけれども、電源がない条件において
は圧縮気体筒が必要である。従って、周期的に圧縮気体
筒を充満するとか、交替しなければならないといった不
便性はあるけれども気体消費量を甚だ少なく成すことが
でき、交替期間を1年以上保障することができる。
記録を成す時、又は、遠隔測定を成す時は必ず圧力気
体、又は圧縮空気が必要であることが最も大きい欠点で
ある。産業用電源がある場合には、小型空気圧縮機を使
用することができるけれども、電源がない条件において
は圧縮気体筒が必要である。従って、周期的に圧縮気体
筒を充満するとか、交替しなければならないといった不
便性はあるけれども気体消費量を甚だ少なく成すことが
でき、交替期間を1年以上保障することができる。
【0025】携帯用にて観測箇所を巡回しながら水位を
測定する時は、簡単な手動空気ポンプと、水位計だけ携
帯すれば良い。水柱圧測定管は内径が小さい(φ2〜4
mm)プラスチックにて成された、値が低廉なパイプ管
を、常設にて設置して置けば良い。
測定する時は、簡単な手動空気ポンプと、水位計だけ携
帯すれば良い。水柱圧測定管は内径が小さい(φ2〜4
mm)プラスチックにて成された、値が低廉なパイプ管
を、常設にて設置して置けば良い。
【0026】若しも、測定誤差を顕著に低下せしめるこ
とができるとすれば、水柱圧水位計の中で気泡式がもっ
と利用価値が大きくて便利である。
とができるとすれば、水柱圧水位計の中で気泡式がもっ
と利用価値が大きくて便利である。
【0027】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、水柱圧
を測定する水位計の共通的なる欠点でもある、測定しよ
うとする水深区間における水の比重変化に伴う水位測定
誤差が大きいのを補完する水柱圧水位計を提供すること
にある。
を測定する水位計の共通的なる欠点でもある、測定しよ
うとする水深区間における水の比重変化に伴う水位測定
誤差が大きいのを補完する水柱圧水位計を提供すること
にある。
【0028】本発明の他の目的は、水柱圧を測定する圧
力計の誤差に因って水位測定全範囲内において、一定な
測定許容誤差を保障することができない欠点を補完した
水柱圧水位計を提供することにある。
力計の誤差に因って水位測定全範囲内において、一定な
測定許容誤差を保障することができない欠点を補完した
水柱圧水位計を提供することにある。
【0029】本発明の又、他の目的は、精密であり、気
体消費量が小さい気泡式水位計を提供することにある。
体消費量が小さい気泡式水位計を提供することにある。
【発明の実施の形態】本発明を添付図面に基づき詳細に
説明すれば次の通りである。本発明の一番目の目的であ
る、水の比重測定方法を説明する図面を図2a、bに示
した。図2aは、水中圧力センサーを使用する場合であ
り、図2bは、気泡式にて水柱圧を測定する場合を示し
た。
説明すれば次の通りである。本発明の一番目の目的であ
る、水の比重測定方法を説明する図面を図2a、bに示
した。図2aは、水中圧力センサーを使用する場合であ
り、図2bは、気泡式にて水柱圧を測定する場合を示し
た。
【0030】図2aにおいて、水深h1と水深h2位置に
圧力センサー1´1と11を設置する。高度差 △h=h
2−h1は、常数であり予め正確に測定された値である。
水中圧力センサー11を使用して、水柱圧γ2h2に該当
する圧力P2を測定して圧力センサー1´1を利用して、
γ1h1に該当される圧力P1を測定する。
圧力センサー1´1と11を設置する。高度差 △h=h
2−h1は、常数であり予め正確に測定された値である。
水中圧力センサー11を使用して、水柱圧γ2h2に該当
する圧力P2を測定して圧力センサー1´1を利用して、
γ1h1に該当される圧力P1を測定する。
【0031】h1区間における水の平均比重γ1とh2区
間における水の比重γ2は相互に異なるものである。し
かし、γ1をγ2にて次のように表現することができる。
間における水の比重γ2は相互に異なるものである。し
かし、γ1をγ2にて次のように表現することができる。
【0032】
【数16】 又は、γ2をγ1にて次のように表現することができる。
【数17】 水柱圧P2と水柱圧P1との差を測定すれば次の通りであ
る。
る。
【数18】 ここで、γ2を求めれば、次の通りである。
【数19】 (6)
【0033】このような方法にてγ1を次のように求め
ることができる。
ることができる。
【数20】 (7)
【0034】しかし、δγ12' δγ21' 更に、h1、
h2を知らない条件において、実際に知らない条件にお
いて、実際に使用することができる比重測定式は次の通
りである。 γ´2=△P21/△h (8) 又は、 γ´1=△P21/△h (9)
h2を知らない条件において、実際に知らない条件にお
いて、実際に使用することができる比重測定式は次の通
りである。 γ´2=△P21/△h (8) 又は、 γ´1=△P21/△h (9)
【0035】従って、一定な誤差で水の比重γ1又は、
γ2を測定することができる。式(8)と(9)は水中
圧力センサーが正確に水柱圧P=γhを測定する時の式
である。だが圧力センサーに作用する水面の大気圧を大
気圧補償管を利用して補償する場合は後に説明する他の
式を使用しなければならない。
γ2を測定することができる。式(8)と(9)は水中
圧力センサーが正確に水柱圧P=γhを測定する時の式
である。だが圧力センサーに作用する水面の大気圧を大
気圧補償管を利用して補償する場合は後に説明する他の
式を使用しなければならない。
【0036】気泡式である場合、図2bに示したところ
のように、2個の水柱圧測定管(31)と(41)を高度
差△hにて設置する。更に、(31)と(41)に浸った
水を排出するのに必要な圧力Pm1と、Pm2を気体圧力
計(2´1)と(21)にて測定してh2区間の水の比重
γ´2を測定する方法である。気泡式にて水の比重を測
定する測定式は、式(8)と異なっており、後に記述さ
れている。
のように、2個の水柱圧測定管(31)と(41)を高度
差△hにて設置する。更に、(31)と(41)に浸った
水を排出するのに必要な圧力Pm1と、Pm2を気体圧力
計(2´1)と(21)にて測定してh2区間の水の比重
γ´2を測定する方法である。気泡式にて水の比重を測
定する測定式は、式(8)と異なっており、後に記述さ
れている。
【0037】これから先は、γ´2を測定して水深h2を
測定することとする。式(8)に従って測定された比重
γ´の誤差は、圧力差 △P21と △h 測定誤差を参
酌しなければ次の通りである。
測定することとする。式(8)に従って測定された比重
γ´の誤差は、圧力差 △P21と △h 測定誤差を参
酌しなければ次の通りである。
【0038】
【数21】 (10) 表1に水の比重測定方法誤差を示した。表1は、h2 =
10m、水の表面層の温度t0=24℃、h2=10m深
さにおいて18℃と15℃である時、即ち、温度差が△
t=6℃と9℃である時 h1/△h 比率の変化に伴
うγ´2測定誤差が記録されている。唯、水深に従って
線形的に水の温度が変わると仮定した。浮遊物質の濃度
が大きいければ大きいほど、γ´2 測定誤差はもっと小
さくなるために、表1に提示された誤差は最悪の場合で
ある。
10m、水の表面層の温度t0=24℃、h2=10m深
さにおいて18℃と15℃である時、即ち、温度差が△
t=6℃と9℃である時 h1/△h 比率の変化に伴
うγ´2測定誤差が記録されている。唯、水深に従って
線形的に水の温度が変わると仮定した。浮遊物質の濃度
が大きいければ大きいほど、γ´2 測定誤差はもっと小
さくなるために、表1に提示された誤差は最悪の場合で
ある。
【0039】冬の季節に特に、氷が生じた際凍りついた
表面の下の水の水深に伴う温度差は6〜9℃よりはるか
に小さくなる。従って、表1に指摘された測定方法誤差
は期待することができる最大値であると見なされる。
表面の下の水の水深に伴う温度差は6〜9℃よりはるか
に小さくなる。従って、表1に指摘された測定方法誤差
は期待することができる最大値であると見なされる。
【0040】
【表1】
【0041】表1に示されるように、h1/△h 比率
が小さくなるに従って比重測定誤差が減少される。実際
には、h1/△hを小さく取ることができない。例え
ば、h1=2、h2=8mにてなし、水位がほぼ2m降下
すれば、測定管(31)は、動作しなくなる。従って、
が小さくなるに従って比重測定誤差が減少される。実際
には、h1/△hを小さく取ることができない。例え
ば、h1=2、h2=8mにてなし、水位がほぼ2m降下
すれば、測定管(31)は、動作しなくなる。従って、
【0042】
【数22】 程度に成せばγ2測定誤差を δγ2<0.05%にて保
障することができる。水位が降下してh1 が減少される
条件において、(△h=const)比重測定誤差はも
っと小さく成る。
障することができる。水位が降下してh1 が減少される
条件において、(△h=const)比重測定誤差はも
っと小さく成る。
【0043】例えば初期にh1=7m,h2=10m,△
h=3m時 δγ2=0.051%であり、水位が5m
降下してh1=2m,h2=5mになったとすれば、
h=3m時 δγ2=0.051%であり、水位が5m
降下してh1=2m,h2=5mになったとすれば、
【数23】 になり、γ2測定誤差は
【数24】 になる。
【0044】前記において分析した誤差は、水の平均比
重測定方法の誤差であり、実際の測定誤差は圧力差△P
21、測定誤差δ△Pと△h 測定誤差δ△hがもっと追加
される。
重測定方法の誤差であり、実際の測定誤差は圧力差△P
21、測定誤差δ△Pと△h 測定誤差δ△hがもっと追加
される。
【0045】総測定誤差は次の通りであると見なされ
る。
る。
【数25】 △h=3〜5mを±1mm誤差にて容易に測定すること
ができ、δ△h=0.03%〜0.02%を保障するこ
とができる。従って、圧力差△P21の測定誤差であるδ
△Pを減少せしめるのが重要である。
ができ、δ△h=0.03%〜0.02%を保障するこ
とができる。従って、圧力差△P21の測定誤差であるδ
△Pを減少せしめるのが重要である。
【0046】圧力センサー式水位計において2個の圧力
センサー(11)と(1´1)を使用する条件において、
δ△Pを顕著に縮小せしめるためには2個の圧力センサ
ー特性が完璧に同一でなければならない。このような条
件において △P21=P2−P1演算にてセンサー自体の
誤差は相互に削除されるべきである。
センサー(11)と(1´1)を使用する条件において、
δ△Pを顕著に縮小せしめるためには2個の圧力センサ
ー特性が完璧に同一でなければならない。このような条
件において △P21=P2−P1演算にてセンサー自体の
誤差は相互に削除されるべきである。
【0047】気泡式である場合、△Pm21を差圧計にて
直接測定することはできる。差圧計測定範囲はγ・△h
であるために、狭い測定範囲において、徹底的に矯正検
査して差圧測定誤差を
直接測定することはできる。差圧計測定範囲はγ・△h
であるために、狭い測定範囲において、徹底的に矯正検
査して差圧測定誤差を
【数26】 以下に保障することができる。このような場合、Σδγ
2<0.07% にて保障される。勿論、1個の圧力セ
ンサーを使用し、これで測定管(41)における圧力P
m2を測定し、次に、測定管(31)にて交換してPm1
を測定して、△Pm21を計算すれば、△Pm21の誤差はも
っと小さくなる。
2<0.07% にて保障される。勿論、1個の圧力セ
ンサーを使用し、これで測定管(41)における圧力P
m2を測定し、次に、測定管(31)にて交換してPm1
を測定して、△Pm21を計算すれば、△Pm21の誤差はも
っと小さくなる。
【0048】このように、一定な高度差△hにて設置さ
れた2個の水中圧力センサー又は、2個の気泡式水柱圧
測定管を利用して比較的高い程度でh2区間の水の比重
を測定することができて、水深h2測定誤差を顕著に減
少せしめることができる。この時、
れた2個の水中圧力センサー又は、2個の気泡式水柱圧
測定管を利用して比較的高い程度でh2区間の水の比重
を測定することができて、水深h2測定誤差を顕著に減
少せしめることができる。この時、
【数27】 程度選択するのが合理的である。
【0049】このように測定された水の比重γ´2を式
(3)と式(5)に代入すれば、水深h2 測定式は次の
通りになる。
(3)と式(5)に代入すれば、水深h2 測定式は次の
通りになる。
【数28】 (11)
【0050】
【数29】 (12) (後に正確な測定式を記述することにする)
【0051】水の比重をいくら正確に測定するとして
も、水深h測定誤差はP2又は、Pm2圧力を測定する圧
力計の誤差δPに従って左右される。露天で動作する条
件において(周辺空気温度が−20〜+40℃程度変わ
る条件)圧力センサーの温度計数にて補正するとしても
圧力センサーの誤差を0.05〜0.1%以下に保障す
ることは難しい。
も、水深h測定誤差はP2又は、Pm2圧力を測定する圧
力計の誤差δPに従って左右される。露天で動作する条
件において(周辺空気温度が−20〜+40℃程度変わ
る条件)圧力センサーの温度計数にて補正するとしても
圧力センサーの誤差を0.05〜0.1%以下に保障す
ることは難しい。
【0052】測定しようとする水深が大きいければ大き
いほど、圧力センサーの誤差δPによる水深測定絶対誤
差△hが大きくなり許容誤差
いほど、圧力センサーの誤差δPによる水深測定絶対誤
差△hが大きくなり許容誤差
【数30】 (例えば、±1cm)が与えられており、圧力センサー
の誤差δPと水の比重測定全体誤差であるΣδγ2(式
4)を判っているならば水柱圧式水位計の水深測定限度
hmaxを次の式により知り得る。
の誤差δPと水の比重測定全体誤差であるΣδγ2(式
4)を判っているならば水柱圧式水位計の水深測定限度
hmaxを次の式により知り得る。
【数31】 (13) ここで
【数32】 である。
【0053】若し、許容誤差が
【数33】 であり、δh=0.1%=0.001であれば、hmax=
1000cm=10mになるであろう。
1000cm=10mになるであろう。
【0054】本発明によれば、測定範囲△H=Hmax−
Hminがhmaxよりも何倍も大きい場合は、高度差△hに
て数個の水中圧力センサー、又は気泡式水柱圧観測管等
を設置して、水深を測定することができるべく成されて
いる。若し、高度差△hは
Hminがhmaxよりも何倍も大きい場合は、高度差△hに
て数個の水中圧力センサー、又は気泡式水柱圧観測管等
を設置して、水深を測定することができるべく成されて
いる。若し、高度差△hは
【数34】 にて選択したとすれば、圧力センサー、又は、気泡式水
柱圧測定管数nは次の通りである。 n=△H/△h+1 (14)
柱圧測定管数nは次の通りである。 n=△H/△h+1 (14)
【0055】
【数35】 を式(14)に代入すれば次の通りである。
【数36】 (15)
【0056】この時、水位がHmaxであれば、1番目と
2番目の圧力センサー、又は、水柱圧測定管にて水の比
重、水深を測定し水位が低下してH2=Hmax−△h+△
になれば、2番目と3番目の圧力センサー、又は、水柱
圧測定管にて水の比重、水深を測定する。ここで、△は
圧力センサー等の最小許容圧力測定値に該当する水深で
ある。
2番目の圧力センサー、又は、水柱圧測定管にて水の比
重、水深を測定し水位が低下してH2=Hmax−△h+△
になれば、2番目と3番目の圧力センサー、又は、水柱
圧測定管にて水の比重、水深を測定する。ここで、△は
圧力センサー等の最小許容圧力測定値に該当する水深で
ある。
【0057】若しも、水中、又は、気体圧力センサーが
与えられた測定特性を保障する最小圧力測定値がPmin
=0.01気圧であるとすれば、
与えられた測定特性を保障する最小圧力測定値がPmin
=0.01気圧であるとすれば、
【数37】 になる。
【0058】前記した方法にて水位が大きく変わること
ができる、例えば、人工貯水池の水位を、与えられた許
容絶対誤差
ができる、例えば、人工貯水池の水位を、与えられた許
容絶対誤差
【数38】 にて測定するようになる。勿論、 △h<hmax/2
にて選択しても構わない。
にて選択しても構わない。
【0059】図3にn=5である場合を示した。図3に
おいて、(6)は、水深hと水位Hを演算する水位計で
あり、(5)は、圧力センサー等の出力を転換して
(6)に入力せしめる変換器である。(7)は水柱圧測
定管等を圧力センサー(21)と(22)に連結せしめる
バルブ等を操作するバルブ制御装置である。図3に圧縮
気体供給図は図示されなかった。
おいて、(6)は、水深hと水位Hを演算する水位計で
あり、(5)は、圧力センサー等の出力を転換して
(6)に入力せしめる変換器である。(7)は水柱圧測
定管等を圧力センサー(21)と(22)に連結せしめる
バルブ等を操作するバルブ制御装置である。図3に圧縮
気体供給図は図示されなかった。
【0060】水中圧力センサー(11),(1’2),
(12)更に、(1’3)の位置を、又は、水柱圧測定管
(41),(32),(42),(33)の位置は、海抜高
h02,h03,h04,h05にて、予め、測定して水位計
(6)に基準海抜高H0と共に、入力されている。水位
Hiは次のように計算される。 Hi=H0−h0i+hij (16)
(12)更に、(1’3)の位置を、又は、水柱圧測定管
(41),(32),(42),(33)の位置は、海抜高
h02,h03,h04,h05にて、予め、測定して水位計
(6)に基準海抜高H0と共に、入力されている。水位
Hiは次のように計算される。 Hi=H0−h0i+hij (16)
【0061】若しも、基準点H0がh01原点と一致すれ
ば、水位は次の通りである。 H=h0i−hij
ば、水位は次の通りである。 H=h0i−hij
【0062】図3において示されるように、水中圧力セ
ンサーを使用する場合水中圧力センサーが多くなる。従
って圧力センサーの補修運営及び周期的な特性検査矯正
作業がもっと複雑になるとのことが大きな欠点である。
ンサーを使用する場合水中圧力センサーが多くなる。従
って圧力センサーの補修運営及び周期的な特性検査矯正
作業がもっと複雑になるとのことが大きな欠点である。
【0063】気泡式にて水柱圧、水深を測定する場合は
内径が小さい(例:d=2〜4mm)プラスチック又は
銅にて成るパイプ管を数個束ねて設置するために、設置
も簡単であり、又、補修する必要もないので便利であ
る。唯、バルブ制御装置(7)が電子変換器(5)に比
して、やや複雑なることが不利なるのみである。
内径が小さい(例:d=2〜4mm)プラスチック又は
銅にて成るパイプ管を数個束ねて設置するために、設置
も簡単であり、又、補修する必要もないので便利であ
る。唯、バルブ制御装置(7)が電子変換器(5)に比
して、やや複雑なることが不利なるのみである。
【0064】このように水柱圧を測定して、水位を測定
するにおいて、本発明によれば、水位測定範囲に関係無
く、与えられた許容絶対誤差を保障することができる。
するにおいて、本発明によれば、水位測定範囲に関係無
く、与えられた許容絶対誤差を保障することができる。
【0065】本発明の、又、他の目的は、気泡式水深測
定の精密度を提案するものであるが、詳細に説明すれば
次の通りである。
定の精密度を提案するものであるが、詳細に説明すれば
次の通りである。
【0066】図4に水柱圧測定管内の気体圧力と水柱圧
が一致された時の圧力関係を図示した。余剰圧力Pmを
水柱圧測定管(4)に加える前には測定管(4)にも水
が満たされており、毛細管現象を無視すれば、水表面の
水位は周辺の水位Hと同様である。この時(4)の内部
の水表面には、Pa2+γaha=Pa1 の圧力が作用して
いる。ここでPalとPa2はH地点と圧力センサー(2)
が置かれている地点H 0における大気圧であり、haはH
からH0までの空気層の高さである。γaはhaにおける
空気比重である。
が一致された時の圧力関係を図示した。余剰圧力Pmを
水柱圧測定管(4)に加える前には測定管(4)にも水
が満たされており、毛細管現象を無視すれば、水表面の
水位は周辺の水位Hと同様である。この時(4)の内部
の水表面には、Pa2+γaha=Pa1 の圧力が作用して
いる。ここでPalとPa2はH地点と圧力センサー(2)
が置かれている地点H 0における大気圧であり、haはH
からH0までの空気層の高さである。γaはhaにおける
空気比重である。
【0067】水柱圧測定管(4)末端点における圧力
は、Pa1+γhである。水柱圧測定管に余剰空気圧力P
mを加えて測定管(4)内部にあった水が全部排出され
安定されたとすれば、この時、圧力センサー(2)は、
Pm圧力だけ測定するようになる。
は、Pa1+γhである。水柱圧測定管に余剰空気圧力P
mを加えて測定管(4)内部にあった水が全部排出され
安定されたとすれば、この時、圧力センサー(2)は、
Pm圧力だけ測定するようになる。
【0068】この時の圧力等間の関係式は次の通りであ
る。
る。
【数39】 ここで、γamは余剰圧力Pmを加えた時のh0=h+ha
区間における気体の比重である。従って、水深hは次の
通りになる。
区間における気体の比重である。従って、水深hは次の
通りになる。
【数40】 (17) (式(5)において指摘したところの△Pmが正にγam
h0−γahaである)。
h0−γahaである)。
【0069】水柱圧を測定するために圧縮空気を使用せ
ずに、他の気体を例えば、窒素を使用するとしよう。こ
の時、γamとγaを基準状態(P0=1.03kgf/cm2、
T0=293K)時の気体の比重γg0と空気の比重γa0
にて次の通り表現することができる。
ずに、他の気体を例えば、窒素を使用するとしよう。こ
の時、γamとγaを基準状態(P0=1.03kgf/cm2、
T0=293K)時の気体の比重γg0と空気の比重γa0
にて次の通り表現することができる。
【数41】 このような関係等を式(17)に代入して水深hを求め
れば、次の通りになる。
れば、次の通りになる。
【数42】 (18)
【0070】若しも、水柱圧を圧縮空気にて測定すると
すれば、hは次の通りである。
すれば、hは次の通りである。
【数43】 (19)
【0071】式(18),(19)の代わりに、次のよ
うな式を使用するのが便利である。
うな式を使用するのが便利である。
【数44】 (20) 更に、γg0=γa0である時、即ち、α=1 である時
は、
は、
【数45】 (21) ここで γ´a0=γa0/P0(1/cm)である。前記
式において
式において
【数46】 である。
【0072】γg0−水柱圧測定に使用する気体の、基準
状態における比重であり、γa0−正常状態における空気
の比重である。(式(18),(19)と式(20),
(21)との差異は無視する程度に小さい。h0=10
0m、水の比重がγ=(0.998〜1.01)×10
-3kgf/cm3、気体、空気の温度がT=263〜303K
範囲において変わる時、前記式等の差異は0.2mmを
超過しない)。
状態における比重であり、γa0−正常状態における空気
の比重である。(式(18),(19)と式(20),
(21)との差異は無視する程度に小さい。h0=10
0m、水の比重がγ=(0.998〜1.01)×10
-3kgf/cm3、気体、空気の温度がT=263〜303K
範囲において変わる時、前記式等の差異は0.2mmを
超過しない)。
【0073】若しも、式(19)又は、式(21)を使
用せずに、簡単に水深をh´=Pm/γ にて測定する
とすれば、大きな誤差が生ずる。
用せずに、簡単に水深をh´=Pm/γ にて測定する
とすれば、大きな誤差が生ずる。
【0074】表2に水の比重をγ=10-3kgf/cm3,空
気の基準状態における比重を
気の基準状態における比重を
【数47】 である時、各異した空気温度t,更に、h0である時、
水深測定誤差△h=h−h´(cm)を提示した。
水深測定誤差△h=h−h´(cm)を提示した。
【0075】
【表2】
【0076】表2に提示したものは、気柱圧を水柱圧に
て換算したものと同様である。水柱圧測定管内の気体の
温度Tとのことは、水柱圧測定管の総長さ内における平
均温度であるところ、このような平均温度測定は実際に
不可能である。
て換算したものと同様である。水柱圧測定管内の気体の
温度Tとのことは、水柱圧測定管の総長さ内における平
均温度であるところ、このような平均温度測定は実際に
不可能である。
【0077】表2において最悪の場合、h0=100m
の時、気体の平均温度が20℃あったが、測定した温度
が25℃であったとすれば、誤差は(13.2−12.
8)/2=0.2cm程度になる。従って、気体温度測
定許容誤差はほぼ影響を及ぼさない。
の時、気体の平均温度が20℃あったが、測定した温度
が25℃であったとすれば、誤差は(13.2−12.
8)/2=0.2cm程度になる。従って、気体温度測
定許容誤差はほぼ影響を及ぼさない。
【0078】このような条件において、気体の温度は便
利な一つの地点において、例えば、図6に示した緩衝容
器(8)に、温度センサーを挿入して測定しても十分で
ある。
利な一つの地点において、例えば、図6に示した緩衝容
器(8)に、温度センサーを挿入して測定しても十分で
ある。
【0079】前に指摘した気泡式にて液体(水)の比重
を測定する方法において、h02−h 01=△h の高度に
て設置された水柱圧測定管等における、測定されたPm2
とP m1を利用して、液体(水)の比重を測定する式は次
のようになる。
を測定する方法において、h02−h 01=△h の高度に
て設置された水柱圧測定管等における、測定されたPm2
とP m1を利用して、液体(水)の比重を測定する式は次
のようになる。
【0080】式(17)にPm2、h02 更に、Pm1、h
01 を代入して、比重γを求めれば次のようになる。
01 を代入して、比重γを求めれば次のようになる。
【数48】 (22) ここで、A=αγa0×T0/T,α=γgo/γa0 であ
る。
る。
【0081】式(22)の変わりに、次の式(23)を
使用することが便利である。(水である場合)
使用することが便利である。(水である場合)
【数49】 (23) 水の比重測定式は次の通りである。
【数50】 (24) ここで、T0=293K,P0=1.03kgf/cm2 時の
空気の比重をγa0=1.2・10-6kgf/cm3 と見て、
誘導された式である。又、P´m1=Pm1/P0 にて単
位がない無次元数である。
空気の比重をγa0=1.2・10-6kgf/cm3 と見て、
誘導された式である。又、P´m1=Pm1/P0 にて単
位がない無次元数である。
【0082】直接測定する変数はPm2とPm1、更に、気
体の温度Tのみであり、α,h02'△h 等は常数であ
る。
体の温度Tのみであり、α,h02'△h 等は常数であ
る。
【0083】このような方法にて、勿論他の液体の比重
を測定することができる。式(24)を式(20)に代
入すれば、次のようになる。
を測定することができる。式(24)を式(20)に代
入すれば、次のようになる。
【数51】 (25) 圧縮空気を使用する場合には、α=1になるために、水
深は次のように表現される。
深は次のように表現される。
【数52】 (26) ここで
【数53】 である。
【0084】河川、貯水池水の比重は、速い速度で変わ
らず、徐々に変わる。特に、深い地下水の比重は季節に
従ってそれほど変わらない。このような条件において若
し、頻繁に、例えば、1時間に1回ずつ連続的に水位を
測定する場合には、水深−水位を測定する時毎に水の比
重を測定する必要がない。1日に1回か2回、地下水で
ある場合には、10日に1回程度、別の式(24)に従
って比重を測定して水深測定式(20)、(21)に常
数にて代入することが気体消費量とバルブ操作に必要な
電力も節約され合理的である。
らず、徐々に変わる。特に、深い地下水の比重は季節に
従ってそれほど変わらない。このような条件において若
し、頻繁に、例えば、1時間に1回ずつ連続的に水位を
測定する場合には、水深−水位を測定する時毎に水の比
重を測定する必要がない。1日に1回か2回、地下水で
ある場合には、10日に1回程度、別の式(24)に従
って比重を測定して水深測定式(20)、(21)に常
数にて代入することが気体消費量とバルブ操作に必要な
電力も節約され合理的である。
【0085】特に、海水の潮位を連続的に測定すると
か、梅雨の時河川水位が甚だしく変化する時(floo
ding)河川水位を連続的に測定する場合水の比重は
1日に1回測定すれば十分である。
か、梅雨の時河川水位が甚だしく変化する時(floo
ding)河川水位を連続的に測定する場合水の比重は
1日に1回測定すれば十分である。
【0086】人工貯水池の水面位置が水位測定箇所の位
置より数十m上にある場合も少なくない。このような場
合、気泡式にて水深を測定して水位を計算するために
は、水深を次のような測定式にて測定しなければならな
い。
置より数十m上にある場合も少なくない。このような場
合、気泡式にて水深を測定して水位を計算するために
は、水深を次のような測定式にて測定しなければならな
い。
【数54】 (27)
【0087】水の比重を2個の水柱圧測定管にて(末端
が △h高度差にて設置された)測定しようとすれば、
次の式を利用しなければならない。
が △h高度差にて設置された)測定しようとすれば、
次の式を利用しなければならない。
【数55】 (28) ここで、P´m1=Pm1/P0にて単位が無い無次元数で
ある。
ある。
【0088】貯水池でなく、ある液体を貯蔵するタンク
が、水位測定地点より上にある場合に、液体水深を式
(27),(28)を利用して測定することができる。
但し、103の代わりにn=P0/γを代入しなければな
らない。ここで、γは液体の平均比重である。
が、水位測定地点より上にある場合に、液体水深を式
(27),(28)を利用して測定することができる。
但し、103の代わりにn=P0/γを代入しなければな
らない。ここで、γは液体の平均比重である。
【0089】このように本発明によると、気泡式で水
(液体)の比重も別に測定する事も出来るし、精密に測
定することができる。水深と比重を別々に測定する必要
がある場合もたびたびある。たとえば海の潮位を測定す
る時、海の水の比重を同時に測定して間接的に塩分の変
化を観測するとか、河川、貯水池の比重を測定して浮遊
粒子の濃度を観測する場合もある。もし、水(液体)の
比重を別に知る必要がなく水深だけを測定する時は次の
もっとも簡単な式で水深を測定する。
(液体)の比重も別に測定する事も出来るし、精密に測
定することができる。水深と比重を別々に測定する必要
がある場合もたびたびある。たとえば海の潮位を測定す
る時、海の水の比重を同時に測定して間接的に塩分の変
化を観測するとか、河川、貯水池の比重を測定して浮遊
粒子の濃度を観測する場合もある。もし、水(液体)の
比重を別に知る必要がなく水深だけを測定する時は次の
もっとも簡単な式で水深を測定する。
【0090】
【数56】 (29) 又は、
【数57】 (30) 式(27)と(28)の括弧項において(−)と(+)
は水位側定箇所が水面より高い位置にある時、又(+)
と(−)は低い位置にある時である。上記の式は式(2
5)を変換して求めることができる。また、次の関係式
でも求められる。
は水位側定箇所が水面より高い位置にある時、又(+)
と(−)は低い位置にある時である。上記の式は式(2
5)を変換して求めることができる。また、次の関係式
でも求められる。
【0091】
【数58】 水中圧力センサーを使用して水深を測定する場合、圧力
センサーに作用する水表面での大気圧Paを大気圧補償
管をセンサーに連結して補償しているが補償管の両端の
高位差が大きい時は水深測定誤差が大きくなる。(表2
のように)大気圧補償管の上部末端は水面より高い位置
にあるので圧力センサーに伝達する大気圧P’aは水面
での大気圧より少なくなるのである;
センサーに作用する水表面での大気圧Paを大気圧補償
管をセンサーに連結して補償しているが補償管の両端の
高位差が大きい時は水深測定誤差が大きくなる。(表2
のように)大気圧補償管の上部末端は水面より高い位置
にあるので圧力センサーに伝達する大気圧P’aは水面
での大気圧より少なくなるのである;
【0092】
【数59】 ここで、haは補償管上部末端から水面までの高位差で
ある。ha=h0−hになる。h0は補償管末端管の高位
差、hは水深である。よって、水中圧力センサーが測定
する圧力は次の様になる;
ある。ha=h0−hになる。h0は補償管末端管の高位
差、hは水深である。よって、水中圧力センサーが測定
する圧力は次の様になる;
【数60】 ここから水深hは次の測定式で測定しなければならな
い;
い;
【数61】 (31)
【0093】もし式(31)の分母の
【数62】 を無視したら水深測定誤差が約0.13%発生する。h
が10mだったらこの誤差は1.3〓になる。表2で見
えるようにh0=60mだったら(例;貯水池で水深、
水位を測定する場合)測定式(31)を使用しなければ
水深測定誤差が8〓以上になる。したがって二個の水中
圧力センサーを使用して水(液体)の比重を測定する正
確な測定式は次の様になる;
が10mだったらこの誤差は1.3〓になる。表2で見
えるようにh0=60mだったら(例;貯水池で水深、
水位を測定する場合)測定式(31)を使用しなければ
水深測定誤差が8〓以上になる。したがって二個の水中
圧力センサーを使用して水(液体)の比重を測定する正
確な測定式は次の様になる;
【数63】 (32) 比重測定式(32)を水深測定式(31)に代入して精
密に水深を測定するのが本発明の特徴である。
密に水深を測定するのが本発明の特徴である。
【0094】水(液体)の比重を0.1%以下の誤差で
測定する時は
測定する時は
【数64】 を無視する事が出来ない。もし比重γを別に測定する必
要がない時は水深h2の測定式は次の様になる。
要がない時は水深h2の測定式は次の様になる。
【数65】
【0095】いくら気柱圧を精密に補償するとしても水
柱圧測定管の内径dと圧縮空気供給量に従って、大きく
誤差が生ずることがある。
柱圧測定管の内径dと圧縮空気供給量に従って、大きく
誤差が生ずることがある。
【0096】気泡式水位計が水文観測用として、広く使
用できずにいた基本原因は次の通りである。初期に開発
されていた、気泡式貯水池用水位計は、話しの通り水柱
圧測定管において、気泡が出る時の圧力を測定したため
に、水位測定誤差が大きかったのである。勿論、水の比
重も測定しなかったし、気柱圧を無視したのも確かであ
る。
用できずにいた基本原因は次の通りである。初期に開発
されていた、気泡式貯水池用水位計は、話しの通り水柱
圧測定管において、気泡が出る時の圧力を測定したため
に、水位測定誤差が大きかったのである。勿論、水の比
重も測定しなかったし、気柱圧を無視したのも確かであ
る。
【0097】図5に水柱圧測定管上部において測定され
る、空気圧力Pmが圧縮空気供給量qに従って変わる形
態を図示した。図5において示されるように、内径がや
や大きいd1管を使用する時、気泡が発生する時まで、
必要な圧力Pmは、水柱圧より大きいし、気泡が出始め
ると共に、圧力が脈動を成す。脈動振幅とPmは、圧縮
空気供給量が大きいほど、又、内径が大きいほど大きく
成る。内径を小さくd 2<d1にてなし、圧縮空気供給量
q2<q1 にて成せば、Pmと脈動率が小さく成る。
る、空気圧力Pmが圧縮空気供給量qに従って変わる形
態を図示した。図5において示されるように、内径がや
や大きいd1管を使用する時、気泡が発生する時まで、
必要な圧力Pmは、水柱圧より大きいし、気泡が出始め
ると共に、圧力が脈動を成す。脈動振幅とPmは、圧縮
空気供給量が大きいほど、又、内径が大きいほど大きく
成る。内径を小さくd 2<d1にてなし、圧縮空気供給量
q2<q1 にて成せば、Pmと脈動率が小さく成る。
【0098】このような現象にて、水深測定誤差が大き
くなることがある。勿論、水柱圧測定管内径と、気体消
費量を極く小さく選択すれば、誤差が小さくなることも
あるが、水位測定時間が甚だ長く成る。
くなることがある。勿論、水柱圧測定管内径と、気体消
費量を極く小さく選択すれば、誤差が小さくなることも
あるが、水位測定時間が甚だ長く成る。
【0099】本発明によれば、水深測定式(18)又
は、(19)にて水深、従って、水位を測定する方法は
次の通りである。
は、(19)にて水深、従って、水位を測定する方法は
次の通りである。
【0100】図6に示したところのように、バルブ
(9)を徐々に開けながら圧縮空気P0mを圧力センサー
(2)、更に、圧縮空気緩衝容器(8)を通じて、一定
なる時間t1の間供給し、バルブ(9)を閉じる。供給
する空気の圧力P0mは、水柱圧測定管(4)の測定範囲
に該当される水柱圧γhより、やや高い圧力にて維持す
る。
(9)を徐々に開けながら圧縮空気P0mを圧力センサー
(2)、更に、圧縮空気緩衝容器(8)を通じて、一定
なる時間t1の間供給し、バルブ(9)を閉じる。供給
する空気の圧力P0mは、水柱圧測定管(4)の測定範囲
に該当される水柱圧γhより、やや高い圧力にて維持す
る。
【0101】図6において(6)は水深水位演算装置
(水位計)、(11)は温度センサー、(10)は水排
出バルブである。
(水位計)、(11)は温度センサー、(10)は水排
出バルブである。
【0102】若し、水深がh1であり水柱圧γ1h1がP
0mよりやや小さい場合には、図7 のa曲線のように変
わる圧縮空気の圧力を圧力センサー(2)が測定するよ
うになる。図6及び図7において示すところのように、
バルブ(9)を閉める瞬間t1から圧力がやや脈動しな
がら(気泡が出ている)低下され、t2瞬間から変わら
ずに安定される。この時の圧力が正に γ1h1−△Pm1
=Pm1 となる。γ2h2> γ1h1である時、圧力変化
形態を図7のb曲線に示した。圧縮空気、緩衝容器
(8)の体積Vは、水柱圧測定管(4)の内部体積v=
(πd2/4)・h0より5倍以上にて選択するのが良
い。
0mよりやや小さい場合には、図7 のa曲線のように変
わる圧縮空気の圧力を圧力センサー(2)が測定するよ
うになる。図6及び図7において示すところのように、
バルブ(9)を閉める瞬間t1から圧力がやや脈動しな
がら(気泡が出ている)低下され、t2瞬間から変わら
ずに安定される。この時の圧力が正に γ1h1−△Pm1
=Pm1 となる。γ2h2> γ1h1である時、圧力変化
形態を図7のb曲線に示した。圧縮空気、緩衝容器
(8)の体積Vは、水柱圧測定管(4)の内部体積v=
(πd2/4)・h0より5倍以上にて選択するのが良
い。
【0103】
【数66】 緩衝容器の体積が余り大きければ圧縮空気供給時間が長
くなる。緩衝容器内に温度センサー(11)が内蔵され
ている。緩衝容器(8)は、次のような役割を成す。
くなる。緩衝容器内に温度センサー(11)が内蔵され
ている。緩衝容器(8)は、次のような役割を成す。
【0104】図7において示すように、圧力Pmが徐々
に減少され最後の気泡まで放出され、圧力がγh−△P
mにて安定されるようにする役割を成す。(勿論、携帯
用水位計である場合、手動ポンプにて圧力P0mを保障す
る時、圧力脈動が甚だしいが、測定管(4)内における
圧力脈動を緩衝する役割を成す)緩衝容器(8)が無い
場合水深測定反復性が低下される。
に減少され最後の気泡まで放出され、圧力がγh−△P
mにて安定されるようにする役割を成す。(勿論、携帯
用水位計である場合、手動ポンプにて圧力P0mを保障す
る時、圧力脈動が甚だしいが、測定管(4)内における
圧力脈動を緩衝する役割を成す)緩衝容器(8)が無い
場合水深測定反復性が低下される。
【0105】緩衝容器内の空気温度を温度センサー(1
1)にて測定した温度が、緩衝容器にあった空気が気泡
にて水柱圧測定管(4)の末端において排出される時
(t1〜t2時間間隔の間)の測定管(4)内部の空気温
度と甚だ近似である。従って、一つの地点において空気
温度T´を測定しても、測定管(4)内部の平均空気温
度Tと差異が無くなる。
1)にて測定した温度が、緩衝容器にあった空気が気泡
にて水柱圧測定管(4)の末端において排出される時
(t1〜t2時間間隔の間)の測定管(4)内部の空気温
度と甚だ近似である。従って、一つの地点において空気
温度T´を測定しても、測定管(4)内部の平均空気温
度Tと差異が無くなる。
【0106】水深を1回測定した後水位が低下する時、
緩衝容器の余剰圧力にて水位降下を長い時間連続的に測
定することができる。
緩衝容器の余剰圧力にて水位降下を長い時間連続的に測
定することができる。
【0107】河川、貯水池において波濤が発生した時、
波濤に伴う圧力脈動が顕著に小さくなる。
波濤に伴う圧力脈動が顕著に小さくなる。
【0108】本発明によれば、気泡が常に排出されてい
る時の空気の圧力を測定しないし、圧縮空気の供給を中
断し、圧力が徐々に低下されながら、(緩衝容器8を利
用して)圧力が安定された時の圧力Pmを測定し、又、
緩衝容器内の空気温度を測定して、水深測定式(18)
又は(19)を使用するように成されていて、水深測定
誤差が小さくなる。
る時の空気の圧力を測定しないし、圧縮空気の供給を中
断し、圧力が徐々に低下されながら、(緩衝容器8を利
用して)圧力が安定された時の圧力Pmを測定し、又、
緩衝容器内の空気温度を測定して、水深測定式(18)
又は(19)を使用するように成されていて、水深測定
誤差が小さくなる。
【0109】このように本発明によれば、気泡式にて水
位を十分に精密に測定することができるし、気泡水位計
の長点である設置が簡単であり、補修運営も簡単である
のを生かして、広く携帯用、自動記録用、遠隔測定用に
て使用することができる。
位を十分に精密に測定することができるし、気泡水位計
の長点である設置が簡単であり、補修運営も簡単である
のを生かして、広く携帯用、自動記録用、遠隔測定用に
て使用することができる。
【0110】図8に前記した全てのことを参酌した気泡
水位計装置図を示した。図8において(12)は圧力安
全バルブであるが、高い圧力が加えられるとしても、そ
の出口においてはγ2h2よりやや高い圧力を維持するも
のである。(13)は、圧力気体筒又は空気圧縮機であ
る。(10)は緩衝容器(8)に圧縮空気に含まれた水
分が凝縮された時の水排出バルブである。
水位計装置図を示した。図8において(12)は圧力安
全バルブであるが、高い圧力が加えられるとしても、そ
の出口においてはγ2h2よりやや高い圧力を維持するも
のである。(13)は、圧力気体筒又は空気圧縮機であ
る。(10)は緩衝容器(8)に圧縮空気に含まれた水
分が凝縮された時の水排出バルブである。
【0111】初期状態においては、バルブ(93)とバ
ルブ(91)は閉められており、バルブ(92)は開けら
れている。測定を始める時バルブ制御装置(7)の動作
にてバルブ(93)を開け、圧縮空気を緩衝容器
(8)、バルブ(92)を通じて水柱圧測定管(4)に
供給し、バルブ(93)を閉める。圧力が安定されPm2
=γ2h 2−△Pm2になるまで待期する(図7においてt
2まで)。
ルブ(91)は閉められており、バルブ(92)は開けら
れている。測定を始める時バルブ制御装置(7)の動作
にてバルブ(93)を開け、圧縮空気を緩衝容器
(8)、バルブ(92)を通じて水柱圧測定管(4)に
供給し、バルブ(93)を閉める。圧力が安定されPm2
=γ2h 2−△Pm2になるまで待期する(図7においてt
2まで)。
【0112】圧力センサー(2)の出力は水位演算計
(6)に入力されている。同時に(6)に温度センサー
(11)にて測定された圧縮空気温度が入力されてい
る。
(6)に入力されている。同時に(6)に温度センサー
(11)にて測定された圧縮空気温度が入力されてい
る。
【0113】Pm2 測定が終り、Pm2 ,Tが(6)にお
いて記録(記憶)された後バルブ(92)を閉めて、
(91)が開けられる。そうすれば、緩衝容器にある圧
縮空気(圧力Pm2>γ1h1)が水柱圧測定管(3)に供
給されると共に、測定管(3)に満たされていた水が排
出され、残りの余剰圧力にて気泡が出ていくと共に、空
気圧力がPm1=γ1h1−△Pm1にて安定される。Pm1と
Tが更に水位演算装置(6)に入力される。
いて記録(記憶)された後バルブ(92)を閉めて、
(91)が開けられる。そうすれば、緩衝容器にある圧
縮空気(圧力Pm2>γ1h1)が水柱圧測定管(3)に供
給されると共に、測定管(3)に満たされていた水が排
出され、残りの余剰圧力にて気泡が出ていくと共に、空
気圧力がPm1=γ1h1−△Pm1にて安定される。Pm1と
Tが更に水位演算装置(6)に入力される。
【0114】水位演算装置(6)には、予め基準海抜高
H0' △h,h02が入力されている。水位演算装置
(6)は、式(25)又は(26)に従って、水深(h
2)を計算し、式(1)に従って水位を計算して、指示
計に表示も成され、自動記録を成すとか遠隔測定する時
必要な電気信号が出力される。
H0' △h,h02が入力されている。水位演算装置
(6)は、式(25)又は(26)に従って、水深(h
2)を計算し、式(1)に従って水位を計算して、指示
計に表示も成され、自動記録を成すとか遠隔測定する時
必要な電気信号が出力される。
【0115】携帯用にて使用するときは圧力センサー
(2)、温度センサー(11)、更に、水位演算装置
(6)は携帯用にて成されており、携帯用手動ポンプを
利用して圧縮空気を供給する。この時、現地、例えば、
地下水水位測定観井には、水柱圧測定管(3)と
(4)、バルブ(91)と(92)、緩衝容器(8)だけ
設置されており、バルブ制御装置(7)と安全バルブ
(12)は無い。バルブ(91 )、(92 )は手動にて
操作する。
(2)、温度センサー(11)、更に、水位演算装置
(6)は携帯用にて成されており、携帯用手動ポンプを
利用して圧縮空気を供給する。この時、現地、例えば、
地下水水位測定観井には、水柱圧測定管(3)と
(4)、バルブ(91)と(92)、緩衝容器(8)だけ
設置されており、バルブ制御装置(7)と安全バルブ
(12)は無い。バルブ(91 )、(92 )は手動にて
操作する。
【0116】遠隔測定、又は、自動記録を成す場合に
は、圧縮空気筒が圧力安全バルブ(12)と連結されて
いるとか、産業電源がある場合には、小型空気圧縮機が
連結される。更に、バルブ(91〜93)は電磁石バルブ
等を使用し、指定された時間にタイマーより出てくる信
号によって、バルブ制御装置(7)が動作するようにな
る。
は、圧縮空気筒が圧力安全バルブ(12)と連結されて
いるとか、産業電源がある場合には、小型空気圧縮機が
連結される。更に、バルブ(91〜93)は電磁石バルブ
等を使用し、指定された時間にタイマーより出てくる信
号によって、バルブ制御装置(7)が動作するようにな
る。
【0117】水柱圧測定管等の内径は、d=2〜4mm
程度の腐触しないプラスチック管又は銅パイプ管を使用
する。
程度の腐触しないプラスチック管又は銅パイプ管を使用
する。
【0118】貯水池、河川の水位を測定する時波濤があ
り、たとえ、反復測定して平均値を求めるとしても、水
位測定誤差が大きくなることがある。このような場合に
は、水柱圧測定管(3)と(4)が内径が大きい波濤鎮
静管(14)に内蔵されており、(14)末端には内径
が小さい管(15)が設置されている。波濤鎮静管(1
4)は同時に水柱圧測定管(3)と(4)を保護する役
割を成す。
り、たとえ、反復測定して平均値を求めるとしても、水
位測定誤差が大きくなることがある。このような場合に
は、水柱圧測定管(3)と(4)が内径が大きい波濤鎮
静管(14)に内蔵されており、(14)末端には内径
が小さい管(15)が設置されている。波濤鎮静管(1
4)は同時に水柱圧測定管(3)と(4)を保護する役
割を成す。
【0119】図9に1実例にて、地下水水位測定観井に
水柱圧測定管等が設置された図面を示した。図9におい
て(17)は、細い鋼鉄ワイヤー鋼、又は、他の材質に
てなる伸縮性がなく、堅固でありながらも、軟らかいワ
イヤー鋼であり、(16)は錘である。
水柱圧測定管等が設置された図面を示した。図9におい
て(17)は、細い鋼鉄ワイヤー鋼、又は、他の材質に
てなる伸縮性がなく、堅固でありながらも、軟らかいワ
イヤー鋼であり、(16)は錘である。
【0120】錘(16)が付いたワイヤー鋼(17)
に、水柱圧測定管(3)と(4)を縛る。地下水水位観
測井(18)に錘(16)が付いた鋼(17)を必要な
深さまで投入する。ワイヤー鋼(17)が水位測定観井
(18)に投入された長さを測定して、h02を知るよう
になる。
に、水柱圧測定管(3)と(4)を縛る。地下水水位観
測井(18)に錘(16)が付いた鋼(17)を必要な
深さまで投入する。ワイヤー鋼(17)が水位測定観井
(18)に投入された長さを測定して、h02を知るよう
になる。
【0121】このように、水柱圧測定管設置は簡単であ
り、圧力センサーを投入することよりも費用も大きく節
約される。このように全ての地下水水位観測井に、図9
に示したところのように、水柱圧測定管(3)と
(4)、バルブ(91〜913)、更に、緩衝容器(8)
だけ設置しておき、観測員が巡回しながら水位を測定す
るので水中圧力センサーを使用した水位計を使用するの
に比すれば技術経済的に甚だ有利である。
り、圧力センサーを投入することよりも費用も大きく節
約される。このように全ての地下水水位観測井に、図9
に示したところのように、水柱圧測定管(3)と
(4)、バルブ(91〜913)、更に、緩衝容器(8)
だけ設置しておき、観測員が巡回しながら水位を測定す
るので水中圧力センサーを使用した水位計を使用するの
に比すれば技術経済的に甚だ有利である。
【0122】地下水の比重は頻繁に変わらないために比
重を測定するための水柱圧測定管(3)が無くても構わ
ないし、何カ月に1回ずつ他の方法にて比重を測定して
記憶しておけば良い。
重を測定するための水柱圧測定管(3)が無くても構わ
ないし、何カ月に1回ずつ他の方法にて比重を測定して
記憶しておけば良い。
【0123】図10に貯水池水位を測定するとか、海の
潮位を測定するために、水柱圧測定管を設置する過程の
実例を示した。水柱圧測定管群等は内径が大きい保護管
兼波濤鎮静管(14)の中に内蔵されているが、保護管
内にある水柱圧測定管は図10において示されなかっ
た。
潮位を測定するために、水柱圧測定管を設置する過程の
実例を示した。水柱圧測定管群等は内径が大きい保護管
兼波濤鎮静管(14)の中に内蔵されているが、保護管
内にある水柱圧測定管は図10において示されなかっ
た。
【0124】図10において(19)は、錨形にてなる
錘であるが、波濤鎮静管(14)に一定なる間隔にて錘
(19)が付いていて、水柱圧測定管、(3n)、(4
n)が内蔵された保護管(14)が波濤によって動くこ
とができないように成す。
錘であるが、波濤鎮静管(14)に一定なる間隔にて錘
(19)が付いていて、水柱圧測定管、(3n)、(4
n)が内蔵された保護管(14)が波濤によって動くこ
とができないように成す。
【0125】水柱圧測定管末端等の位置測定方法は、本
発明の特許対象でないために省略する。
発明の特許対象でないために省略する。
【0126】圧縮気体(又は、空気)消費量は1回測定
する時甚だ小さい。測定管の総長さが100mである
時、その内径が0.4cmになるとしても圧縮気体消費
量を基準状態にて換算すれば、1.5lを超過しない。
する時甚だ小さい。測定管の総長さが100mである
時、その内径が0.4cmになるとしても圧縮気体消費
量を基準状態にて換算すれば、1.5lを超過しない。
【0127】又、水位が降下する場合には、緩衝容器
(8)の圧力が高いために、測定時、追加して圧縮気体
が消費されない。
(8)の圧力が高いために、測定時、追加して圧縮気体
が消費されない。
【0128】極小型空気圧縮機を使用せずに、25l容
量の圧縮気体(例えば:窒素、空気等)筒を使用すると
なれば、圧縮気体の圧力が50気圧であれば、前記例に
おいて約800回測定することができる。
量の圧縮気体(例えば:窒素、空気等)筒を使用すると
なれば、圧縮気体の圧力が50気圧であれば、前記例に
おいて約800回測定することができる。
【0129】一日に2回貯水池又は大河川の水位を測定
するならば、400日間使用することができる。1年に
1回程度圧縮気体筒を交替することはそれほど難しくな
い。
するならば、400日間使用することができる。1年に
1回程度圧縮気体筒を交替することはそれほど難しくな
い。
【図1】水中圧力センサー水位計と気泡式水位計の設置
原理を示した模式図。
原理を示した模式図。
【図2】本発明に伴う測定しようとする水深区間におけ
る水、又は、他の液体の比重測定方法を説明する模式
図。
る水、又は、他の液体の比重測定方法を説明する模式
図。
【図3】本発明に伴う水位変化測定範囲が大きい場合、
水深測定全体範囲において与えられた許容誤差で、水深
水位を測定する方法を説明する模式図。
水深測定全体範囲において与えられた許容誤差で、水深
水位を測定する方法を説明する模式図。
【図4】気泡式水深水位測定方法における圧力分布図。
【図5】気泡式水位計において圧縮気体供給量に従って
変化する圧縮気体圧力の形態を示すグラフ。
変化する圧縮気体圧力の形態を示すグラフ。
【図6】本発明に伴う気泡式水柱圧測定装置の模式図。
【図7】本発明に伴う気泡式水柱圧測定方法における圧
縮気体圧力の変化形態を示すグラフ。
縮気体圧力の変化形態を示すグラフ。
【図8】本発明に伴う気泡式水位測定装置の模式図。
【図9】本発明に伴う気泡式地下水水位測定装置の1実
例を示す模式図。
例を示す模式図。
【図10】貯水池水位、又は、海辺における潮位を気泡
式にて測定するにおいて、水柱圧測定管の設置方法の1
実例を示す模式図。
式にて測定するにおいて、水柱圧測定管の設置方法の1
実例を示す模式図。
1’1'11:圧力センサー 2’1'21:気体圧力計 2 :圧力センサー 31' 41:水柱圧測定管 5 :変換器 6 :水位演算装置(水位計) 7 :バルブ制御装置 8 :緩衝容器 9 :バルブ 10 :水分排出バルブ 11 :温度センサー 12 :圧力安全バルブ 13 :空気圧縮機又は圧縮気体筒 14 :保護管 15 :管 16 :錘 17 :ワイヤー鋼 18 :観井 19 :錨型錘 20 :船
Claims (6)
- 【請求項1】 二つの指点での水柱圧を測定して水深
h、更に、水位を測定する方法において、 水中に2個の圧力センサーを設置する場合は、1個のセ
ンサーはh1深さに、又、他の1個は h2=h1+Δh深
さに設置し、気泡式にて水柱圧を測定する場合には、1
個の水柱圧測定管下部末端はh1深さに、又、他の水柱
圧測定管下部末端は、h2=h1+ Δh深さに位置すべ
く設置した時;h2深さに設置された圧力センサーの出
力を水柱圧P2にて測定し、h1深さに設置された圧力セ
ンサー出力をP1にて測定し、気泡式にて水柱圧を測定
する場合には、h2深さまで設置された水柱圧測定管に
満たされた水 (液体)を排出せしめる気体圧力Pm2と
h1深さまで設置された水柱圧測定管の 水(液体)を排
出せしめる気体圧力Pm1を測定する段階;前記した条件
において、水深h2区間における水(液体)の平均比重
を水中圧力センサーを使用する時は次の式によって測定
し、 【数1】 (a) 気泡式にて水柱圧を測定する場合には、次の式にて水
(液体)の比重を測定して、 【数2】 (b) (水位測定箇所が水位より高い所にある時) 【数3】 (c) (水位測定箇所が水位より低い所にある時) 水深h2測定式に代入して、水深を水位を測定する段階
等にて成された方法。前記式において、h02は水柱圧測
定管末端と圧力測定地点間の高度差である。 【数4】 α=γgo/γa0−水柱圧測定に使用する気体と空気の比
重との比率であり、103=P0/γである。水でない他
の液体の比重γeを測定する場合には P0/γeを計算
して、103の代わりに、使用しなければならない。 - 【請求項2】 請求項1において、 気泡式にて水柱圧を測定する時、水柱圧測定管に水柱圧
より、やや高い圧力Pにて気体を供給し、気体圧力がP
に到達して脈動を成す時、気体供給を中断して気体圧力
が安定された時の気体圧力Pmiを測定して水(液体)
の比重式に代入して、次の式によって水深hi(h2又は
h1)を測定する方法。水位測定箇所が水位より高い位
置にある時 【数5】 (d) 又は、 【数6】 (e) 水位測定箇所が水位より低い位置にある場合には 【数7】 (f) 又は、 【数8】 (g) ここで、γa0(kgf/cm3 )は、基準状態P0 =
1.03kgf/cm2、T0 =293K時の空気の比
重、T−水柱圧測定管内の気体の絶対温度、h 0i−水柱
圧測定管下部末端と圧力測定地点間の高度差、ha (c
m)−水柱圧測定管末端と、水柱圧測定管が下に撓んで
降りる地点間の高度差である。P'mi=Pmi/P0であ
り、 【数9】 即ち、水の比重の逆数である。水の比重と全く異なる比
重γe である液体の水深を測定する時は、103の代わ
りにP0/γeを使用する。ただ、水中圧力センサーを利
用して水柱圧を測定する時は水深hiを次の測定式で測
定する。 【数10】 (h) ここで、Piは大気圧補償管が連結した圧力センサーで
測定した水柱圧である。h0iは大気圧補償管の上下末端
間の高位差である。 - 【請求項3】 請求項1と2において水(液体)の比重
を別に測定しなくて気泡式で水深hiだけを測定する場
合は次の測定式で水深hを測定する方法、 【数11】 (i) 【数12】 (j) 括弧項の中で(i)式の(−)と(j)式の(+)は水
深、水位測定箇所が水位より低い位置にある場合であ
る。γ’a0=γa0/P0で[1/〓]になる。 - 【請求項4】 水深に従って、水位測定範囲が異なるた
めに、1組の圧力センサー又は圧力計にて、水深変化全
範囲において与えられた絶対許容誤差にて水柱圧測定が
不可能になる場合、水中圧力センサー、又は、水柱圧測
定管等を一定なる同等な高度差間隔にて数個を設置し、
水位変化に従って水中圧力センサー又は、気体圧力計が
与えられた絶対許容誤差にて測定することができる測定
範囲内に配置された圧力センサー等、又は、水柱圧測定
管等を利用して、水(液体)の比重を水深を測定して、
水位を測定することを特徴とする請求項1または2記載
の方法。 - 【請求項5】 気泡式水深、水位測定装置において、 内径が2〜4mmになるプラスチック又は銅管にて水柱
圧測定管が構成されており、2個の水柱圧測定管をそれ
らの下部末端間の高度差を一定にΔhに成るように結ば
れており上部末端部分は、バルブを通じて緩衝容器と連
結されており、又、緩衝容器内の気体圧力測定用圧力セ
ンサーと気体温度測定用温度センサーが設置されてお
り、緩衝容器は同時に、バルブが付いた圧縮気体供給管
が連結されており、温度センサーと圧力センサー出力
は、水(液体)の比重、水深、水位を第2項に従って演
算する装置と連結されており、演算装置はディスプレー
と、演算された水位値を電気信号又は、コード信号にて
転換する装置、水柱圧測定管等の上下末端間の高度、水
柱圧測定管等の下部末端間の高度差、水位測定基準点の
海抜高、使用しようとする圧縮気体と空気の基準状態に
おける圧力、絶対温度、更に、基準状態における比重値
を入力記憶せしめる装置を内蔵しており、自動的に測定
する場合には、長い水柱圧測定管に連結されたバルブを
開け、圧縮気体供給バルブを開けて、次に長い水柱圧測
定管バルブを閉めて、短い水柱圧測定管バルブを開ける
操作を成すバルブ制御装置が、バルブ等と連結されてい
ることを特徴とする、水位測定装置。 - 【請求項6】 内径が大きい波濤鎮静管内に水柱圧測定
管等が配置されており、波濤鎮静管下部末端には波濤鎮
静管内径より小さい内径にて成るパイプ管が連結された
ことを特徴とする、請求5記載の水位測定装置。
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1996
- 1996-04-26 JP JP10702596A patent/JP2855423B2/ja not_active Expired - Fee Related
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