JPH0979887A - Electrostatic capacity type liquid level gauge and liquid level measuring method with it - Google Patents
Electrostatic capacity type liquid level gauge and liquid level measuring method with itInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、静電容量式液面
計およびこれを使用した液面測定方法に関し、特に、液
面位を計測される液体を貯蔵するタンク内の気体の圧
力、温度、組成その他の条件が大きく変化してもこれに
影響されずに高精度の計測を実施する静電容量式液面計
およびこれを使用した液面測定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type liquid level gauge and a liquid level measuring method using the same, and particularly to the pressure and temperature of a gas in a tank which stores a liquid whose liquid level is to be measured. The present invention relates to a capacitance-type liquid level meter that performs highly accurate measurement without being affected by changes in composition and other conditions, and a liquid level measuring method using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】静電容量式液面計の従来例を図３を参照
して説明する。液面位Ｈを計測される液体を貯蔵するタ
ンク１内には、静電容量式液面計のセンサ部１０が収容
設置されている。センサ部１０は、対向する円筒電極１
１と円筒電極１２とより成るレベルセンサを必要個数例
えば７個のレベルセンサＳ1 ないしレベルセンサＳ7 を
液体が貯蔵されるタンク１内にその高さ方向に配列した
ものである。ここで、一方の電極１２は共通に電気接続
され、これには発振器３０の発振電圧が印加される。そ
して、他方の電極１１は各レベルセンサ毎に互に電気的
に独立して各別にセンサ選択部２０に接続している。制
御部５０から出力される制御信号に基づいて、センサ選
択部２０によりレベルセンサＳ1 ないしレベルセンサＳ
7 を選択してこれらの示す静電容量が容量測定部４０に
導入され、これら静電容量はここにおいて静電容量信号
に変換され、出力される。容量測定部４０の出力である
静電容量信号は、制御演算部５のデータ記憶部６０、デ
ータ演算部７０に転送される。データ演算部７０におい
ては、予めプログラムメモリ部８０に入力されているプ
ログラムに従って各レベルセンサについて上記静電容量
信号測定、液面位演算がなされ、液面位Ｈの出力は出力
ＣＲＴ９０、出力プリンタ１００或はその他の出力表示
装置により読み取る様にしている。2. Description of the Related Art A conventional example of a capacitance type liquid level gauge will be described with reference to FIG. A sensor unit 10 of a capacitance type liquid level gauge is housed and installed in a tank 1 which stores a liquid whose level H is to be measured. The sensor unit 10 has a cylindrical electrode 1 facing
A required number of level sensors consisting of 1 and a cylindrical electrode 12, for example, seven level sensors S1 to S7 are arranged in the height direction in a tank 1 in which a liquid is stored. Here, the one electrode 12 is electrically connected in common, and the oscillation voltage of the oscillator 30 is applied thereto. The other electrode 11 is electrically connected to the sensor selection unit 20 separately for each level sensor. Based on the control signal output from the control unit 50, the sensor selection unit 20 causes the level sensor S1 to the level sensor S
By selecting 7, the indicated capacitances are introduced into the capacitance measuring unit 40, and these capacitances are converted into capacitance signals and output here. The electrostatic capacitance signal output from the capacitance measuring unit 40 is transferred to the data storage unit 60 and the data arithmetic unit 70 of the control arithmetic unit 5. In the data calculation unit 70, the capacitance signal is measured and the liquid level is calculated for each level sensor in accordance with the program previously input to the program memory unit 80, and the liquid level H is output by the output CRT 90 and the output printer 100. Alternatively, it is read by another output display device.
【０００３】次に、上述のセンサ部１０を具備した静電
容量式液面計による液面位の計測の仕方を説明する。先
ず、液面２ａの存在する液位センサＳc の静電容量は、
下記の如く、液位センサＳc を構成する電極の内の液中
に没入する部分の静電容量と空気中に露出する部分の静
電容量の和として表わされる（この詳細な導出の仕方に
ついては当該特許出願人の出願に係わる特願平１ー２０
０９８４号明細書を参照）。Next, a method of measuring the liquid level by the capacitance type liquid level gauge equipped with the above-mentioned sensor section 10 will be described. First, the capacitance of the liquid level sensor Sc with the liquid surface 2a is
As shown below, it is expressed as the sum of the capacitance of the portion of the electrode that constitutes the liquid level sensor Sc that is immersed in the liquid and the capacitance of the portion that is exposed to the air. Japanese Patent Application No. 1-20 relating to the application of the patent applicant
0984).
【０００４】 Ｃsc＝Ｃec＋Ｃec（εー１）ｈc／ｌc (1) 但し、Ｃsc：液位センサＳcの静電容量 Ｃec：液位センサ全体が気中にある場合の静電容量 ε ：液の比誘電率 ｈc ：液位センサＳcについての液位 ｌc ：液位センサＳc長或は高さ 液の比誘電率εはセンサの気中静電容量Ｃenとこのセン
サが完全に液中に存在する場合の静電容量Ｃfnの比とし
て次の如くに表わされる。Csc = Cec + Cec (ε−1) hc / lc (1) where Csc: capacitance of the liquid level sensor Sc Cec: capacitance when the entire liquid level sensor is in the air ε: ratio of the liquid Dielectric constant hc: Liquid level of liquid level sensor Sc lc: Liquid level sensor Sc length or height Liquid relative permittivity ε is the capacitance Cen in the air of the sensor and this sensor is completely present in the liquid It is expressed as the ratio of the electrostatic capacitance Cfn of
【０００５】 ε＝Ｃfn／Ｃen (2) 但し、 n：レベルセンサのセンサ番号 この場合、εを測定するレベルセンサは液中に存在する
ものであれば何れでもよく、これをレベルセンサＳ1と
することができる。 ε＝Ｃfn／Ｃen＝Ｃf1／Ｃe1 (3) ここで、(1)、(3)式よりεを消去することにより液位セ
ンサについての液位ｈcを求めることができる。Ε = Cfn / Cen (2) where n is the sensor number of the level sensor. In this case, the level sensor for measuring ε may be any one existing in the liquid, which is referred to as the level sensor S1. be able to. ε = Cfn / Cen = Cf1 / Ce1 (3) Here, the liquid level hc of the liquid level sensor can be obtained by deleting ε from the equations (1) and (3).
【０００６】 ｈc＝ｌc・Ｃe1（ＣscーＣec）／Ｃec（Ｃf1ーＣe1） (4) (4)式において、Ｃe1、Ｃec、ｌcはセンサの形状、寸法
により定まる定数であるので、Ｃf1とＣscとを測定すれ
ば液位センサＳcについての液位ｈcを求めることができ
る。そして、液位センサＳcより下側の高さｌxは下側に
ある液中レベルセンサの高さの総和に等しい。これらの
高さｌxはセンサの置台の高さＨoを含めて、予め実測し
てその固定値をデータ記憶部６０に記憶しておく。とこ
ろで、液位センサＳcがＳ1である場合、その下側には液
の比誘電率を測定するレベルセンサがないのであるが、
レベルセンサＳ1が気中および液中にあったときのＣe1
およびＣf1の値をデータ記憶部６０に記憶しておけば、
これらを使用して(3)式から比誘電率εを求めることが
できるし、また、これらＣe1、Ｃf1を式(4)に適用する
ことにより上述と同様に液面位の計測と演算を実行する
ことができる。Hc = lc · Ce1 (Csc−Cec) / Cec (Cf1−Ce1) (4) In the equation (4), Ce1, Cec, and lc are constants determined by the shape and size of the sensor. Therefore, Cf1 and Csc By measuring and, the liquid level hc of the liquid level sensor Sc can be obtained. The height lx below the liquid level sensor Sc is equal to the sum of the heights of the liquid level sensors below. These heights lx are measured in advance and the fixed values are stored in the data storage unit 60, including the height Ho of the sensor stand. By the way, when the liquid level sensor Sc is S1, there is no level sensor below which measures the relative permittivity of the liquid.
Ce1 when the level sensor S1 is in air and liquid
And the values of Cf1 are stored in the data storage unit 60,
By using these, the relative permittivity ε can be obtained from the equation (3), and by applying these Ce1 and Cf1 to the equation (4), measurement and calculation of the liquid level can be performed in the same manner as described above. can do.
【０００７】タンク底から液面までの液面位Ｈは、結
局、(4)式により計測、演算して求めた液位ｈcと液位セ
ンサＳc迄の高さｌxの和として求めることができる。 Ｈ＝ｈc＋ｌx (5)The liquid level H from the tank bottom to the liquid level can be finally obtained as the sum of the liquid level hc measured and calculated by the equation (4) and the height lx to the liquid level sensor Sc. . H = hc + lx (5)
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】以上の通り、従来の静
電容量式液面計は、液面２ａの存在する液位センサＳc
の静電容量或は液位センサＳcの静電容量と完全に液中
に没入する液中レベルセンサの静電容量とから液位Ｈを
計測、出力する構成を採用している。即ち、この静電容
量式液面計は、液位センサＳcの静電容量Ｃsc、或は液
位センサＳcの静電容量Ｃscとその下側の完全に液中に
没入した液中レベルセンサＳfnの静電容量Ｃfnを使用す
る液面計であり、その計測信号は液位ｈc を示す信号と
なる液位センサＳcの静電容量Ｃfn、および液の誘電率
信号となる下側設置の液中レベルセンサＳfnの静電信号
Ｃecの総和のみである。As described above, the conventional capacitance type liquid level gauge has the liquid level sensor Sc having the liquid level 2a.
Of the liquid level sensor Sc and the capacitance of the liquid level sensor completely immersed in the liquid, the liquid level H is measured and output. That is, this capacitance type liquid level gauge has a capacitance Csc of the liquid level sensor Sc, or a capacitance Csc of the liquid level sensor Sc and a liquid level sensor Sfn below the capacitance Csc which is completely immersed in the liquid. Of the liquid level sensor Sc, which is a signal indicating the liquid level hc, and a liquid level sensor which is a dielectric constant signal of the liquid. Only the total sum of the electrostatic signals Cec of the level sensor Sfn.
【０００９】ところで、液の比誘電率εは、先に式(2)
に示され通り、レベルセンサの気中静電容量Ｃenとこの
センサが完全に液中に没入する場合の静電容量Ｃfnの
比：Ｃfn／Ｃenとして表わされる。ここで、タンクが例
えば加圧型タンクである場合、タンク内の気体の内圧、
温度、組成が変動すると、これらの変動に対応してタン
ク内の気体の誘電率は変動する。タンク内の気体の誘電
率が変動すると、この変動につれてレベルセンサの気中
静電容量Ｃenが変動する。レベルセンサの気中静電容量
Ｃenが変動するということは、液の比誘電率εを規定す
る式の分母の値が変動することを意味している。液位Ｈ
を計算する式(5)はこの気中静電容量Ｃenの変動の影響
は除去されず、液位Ｈに計測誤差が生ずるに到る。By the way, the relative permittivity ε of the liquid is calculated by the equation (2)
As shown in, the ratio of the electrostatic capacitance Cen of the level sensor to the electrostatic capacitance Cfn when the sensor is completely immersed in the liquid is expressed as Cfn / Cen. Here, when the tank is, for example, a pressurized tank, the internal pressure of the gas in the tank,
When the temperature and composition change, the dielectric constant of the gas in the tank changes corresponding to these changes. When the dielectric constant of the gas in the tank fluctuates, the air capacitance Cen of the level sensor also fluctuates with this fluctuation. The change in the air capacitance Cen of the level sensor means that the value of the denominator of the equation defining the relative permittivity ε of the liquid changes. Liquid level H
In the equation (5) for calculating the above, the influence of the fluctuation of the electrostatic capacitance Cen in the air is not removed, and a measurement error occurs in the liquid level H.
【００１０】この発明は、液の比誘電率εおよび気体の
誘電率εGを補正して液位を正確に計測する静電容量式
液面計を提供するものである。The present invention provides a capacitance type liquid level gauge for accurately measuring the liquid level by correcting the relative permittivity ε of liquid and the permittivity ε G of gas.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】対向する電極対より成る
レベルセンサＳの複数対を液体が貯蔵されるタンク１内
にその高さ方向に配列して構成したセンサ部１０を具備
し、レベルセンサを順次に選択するセンサ選択部２０を
具備し、静電容量測定部４０を具備し、内部に各レベル
センサについて静電容量信号測定、液面位演算を実行す
るプログラムメモリを有する制御演算部５を具備し、静
電容量型センサは全体を気中に露出して気中静電容量を
測定する気中センサＳn+1と、液面の存在する液位セン
サＳn と、全体を液中に没入して液中静電容量を測定す
る液中センサＳn-1 を含み、気中センサの気中静電容量
と液中センサの液中静電容量に基づいて液位センサの静
電容量を測定して液面の高さを測定する静電容量式液面
計を構成した。A level sensor is provided with a sensor section 10 which is constructed by arranging a plurality of pairs of level sensors S consisting of pairs of electrodes facing each other in a tank 1 for storing a liquid in the height direction thereof. A control calculation unit 5 having a sensor selection unit 20 for sequentially selecting the capacitances, a capacitance measurement unit 40, and internally having a program memory for performing capacitance signal measurement and liquid level calculation for each level sensor. comprising a liquid and air in the sensor S n + 1, and the liquid level sensor S n in the presence of the liquid level, the entire measuring the gas Nakashizuka capacitance exposed in the gas across the capacitive sensor It includes an in - liquid sensor S n-1 which is immersed in the liquid to measure the in-liquid electrostatic capacitance, and the liquid level sensor static A capacitance type liquid level gauge was constructed to measure the capacitance and the height of the liquid surface.
【００１２】そして、常時気中に存在する特定のセンサ
を気中センサとして具備する静電容量式液面計を構成し
た。また、気中に露出するレベルセンサの内の何れかを
切り換え選択してこれを気中センサとする静電容量式液
面計を構成した。更に、対向する電極対より成るレベル
センサＳの複数対を液体が貯蔵されるタンク１内にその
高さ方向に配列して構成したセンサ部１０を具備し、レ
ベルセンサを順次に選択するセンサ選択部２０を具備
し、静電容量測定部４０を具備し、内部に各レベルセン
サについて静電容量信号測定、液面位演算を実行するプ
ログラムメモリを有する制御演算部５を具備し、静電容
量型センサは全体を気中に露出して気中静電容量を測定
する気中センサＳn+1 と、液面の存在する液位センサＳ
n と、全体を液中に没入して液中静電容量を測定する液
中センサＳn-1 を含み気中センサの気中静電容量と液中
センサの液中静電容量に基づいて液位センサの静電容量
を測定して液面の高さを測定する静電容量式液面計を使
用して液面位を測定する静電容量式液面測定方法におい
て、液の比誘電率εL および気体の比誘電率εG を液位
センサと液中センサと気中センサとにより測定して液面
位を演算測定することを特徴とする静電容量式液面測定
方法を構成した。Then, a capacitance type liquid level gauge having a specific sensor that is always present in the air as an air sensor was constructed. Further, a capacitance type liquid level gauge is constructed by switching and selecting any of the level sensors exposed in the air and using this as the air sensor. Further, a sensor unit 10 is provided which is configured by arranging a plurality of pairs of level sensors S each including a pair of facing electrodes in a tank 1 in which a liquid is stored in a height direction thereof, and selecting a level sensor sequentially. And a control calculation unit 5 having a program memory for executing a capacitance signal measurement and a liquid level calculation for each level sensor. The type sensor includes an air sensor S n + 1 for exposing the whole to the air and measuring an air capacitance, and a liquid level sensor S having a liquid surface.
n and an in-liquid sensor S n-1 for immersing the whole in the liquid to measure the in-liquid capacitance, based on the in-air capacitance of the in-air sensor and the in-liquid capacitance of the in-liquid sensor. In the capacitance-type liquid level measuring method, which measures the liquid level using a capacitance-type liquid level gauge, which measures the capacitance of the liquid level sensor to measure the height of the liquid level, A capacitance-type liquid level measuring method is characterized in that the liquid level is calculated by measuring the rate ε L and the relative permittivity ε G of the gas with a liquid level sensor, an in-liquid sensor, and an in-air sensor. did.
【００１３】また、気体の比誘電率εGと気中センサＳ
n+1の真空中静電容量Ｃo(n+1)の積を気中センサＳn+1の
気中静電容量として演算し、液の比誘電率εL と液中セ
ンサＳn-1 の真空中静電容量Ｃo(n-1)の積を液中センサ
Ｓn-1 の液中静電容量として演算し、液位センサＳn の
静電容量を液位センサＳn の液位ｈxnおよび液位センサ
のセンサ長さＬn により表現される気中部分の静電容量
ＣGnと液中部分の静電容量ＣLnの和として演算し、気中
部分の静電容量ＣGnと液中部分の静電容量ＣLnの和の式
に気体の比誘電率εG と液の比誘電率εL を代入して液
位センサＳn の液位ｈxnを求め、液中センサの全長求
め、液位センサＳn の液位ｈxnと液中センサの全長とを
加算して液面位ＨX を求める静電容量式液面測定方法を
構成した。Further, the relative permittivity ε G of the gas and the air sensor S
The product of n + 1 vacuum capacitance C o (n + 1) is calculated as the air capacitance of the air sensor S n + 1 , and the relative permittivity ε L of the liquid and the liquid sensor S n- the product of the first vacuum Nakashizuka capacitance C o (n-1) is calculated as a sensor S n-1 of the liquid Nakashizuka capacity in the liquid, the capacitance of the liquid level sensor S n of the liquid level sensor S n Calculated as the sum of the capacitance C Gn of the air portion and the capacitance C Ln of the liquid portion expressed by the liquid level h xn and the sensor length L n of the liquid level sensor, and the capacitance of the air portion The liquid level h xn of the liquid level sensor S n is calculated by substituting the relative permittivity ε G of gas and the relative permittivity ε L of liquid into the formula of the sum of C Gn and the electrostatic capacitance C Ln of the liquid. A capacitance type liquid level measuring method was obtained in which the total length of the medium sensor was determined, and the liquid level h xn of the liquid level sensor S n and the total length of the in-liquid sensor were added to determine the liquid level H x .
【００１４】[0014]
【実施例】この発明の実施例を図１および図２を参照し
て説明する。図１はこの発明の静電容量式液面計のブロ
ック図であるが、実体は図３により図示説明される従来
例と格別異なるところはない。即ち、発振器３０、容量
測定部４０、制御演算部５は従来例と同様であり、タン
クは省略すると共にセンサ部を簡略化して図示したもの
である。参照符号は、説明の都合により、従来例の説明
とは一部異にして下記の如くして説明している。図２は
タンク内のレベルセンサと液位の関係を説明する図であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of the capacitance type liquid level gauge of the present invention, but the substance is not particularly different from the conventional example illustrated and described by FIG. That is, the oscillator 30, the capacitance measuring unit 40, and the control calculating unit 5 are the same as those in the conventional example, and the tank is omitted and the sensor unit is simplified and illustrated. For convenience of explanation, the reference numerals are explained as follows, partly different from the explanation of the conventional example. FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the level sensor in the tank and the liquid level.
【００１５】Ｓ1 ：第１センサ。 Ｓn ：液位センサを示し、タンクの液位の位置するレベ
ルセンサである。静電容量出力をＣXnと置く。 Ｓn-1：液位センサの直下の液中センサであり、静電容
量出力をＣF(n-1) と置く。S 1 : First sensor. S n : a liquid level sensor, which is a level sensor at which the liquid level of the tank is located. Let the capacitance output be C Xn . S n-1 : An in-liquid sensor directly below the liquid level sensor, and the capacitance output is set as C F (n-1) .
【００１６】Ｓn+1：液位センサの直上の気中センサで
あり、静電容量出力をＣG(n+1) と置く。 ｈxn：液位センサＳn の液位。 ＨX ：タンクの液位。 εL ：液の比誘電率。S n + 1 : An air sensor directly above the liquid level sensor, where the capacitance output is set as C G (n + 1) . h xn : Liquid level of the liquid level sensor S n . H X: liquid level in the tank. ε L : relative permittivity of liquid.
【００１７】εG ：気体の比誘電率。 Ｌn ：液位センサのセンサ長さであり、予め実測してデ
ータ記憶部に記憶しておく。 Ε G : relative permittivity of gas L n : The sensor length of the liquid level sensor, which is measured in advance and stored in the data storage unit.
【００１８】Ｃo(n+1)、Ｃo(n)、Ｃo(n-1)：Ｓn+1 、Ｓ
n およびＳn-1 の真空中静電容量であり、予め実測して
データ記憶部に記憶しておく。 ここで、この発明によるタンクの液位ＨX の計測操作に
ついて説明する。制御部５０から出力される制御信号に
基づいてセンサ選択部２０により計測されるべきレベル
センサＳ1 ないしレベルセンサＳn+1 が選択され、選択
されたセンサの静電容量は容量測定部４０により測定さ
れる。そして、容量測定部４０により測定された静電容
量信号は制御演算部５のデータ記憶部６０、データ演算
部７０に転送される。データ演算部７０は、この様にし
て得られる各レベルセンサの静電容量に基づいて以下に
示される手順により液位ＨX を演算出力する。C o (n + 1) , C o (n) , C o (n-1) : S n + 1 , S
These are the capacitances in vacuum of n and S n-1 , which are measured in advance and stored in the data storage unit. Here will be described the measurement operation of the liquid level H X of the tank according to the invention. The level sensor S 1 to the level sensor S n + 1 to be measured are selected by the sensor selection unit 20 based on the control signal output from the control unit 50, and the capacitance of the selected sensor is determined by the capacitance measurement unit 40. To be measured. Then, the electrostatic capacitance signal measured by the capacitance measuring unit 40 is transferred to the data storage unit 60 and the data arithmetic unit 70 of the control arithmetic unit 5. The data calculation unit 70 calculates and outputs the liquid level H X according to the procedure shown below based on the capacitance of each level sensor thus obtained.
【００１９】図２において、直上センサＳn+1 が気中に
露出しているものとして、気中静電容量ＣG(n+1)は式
により計算される。 ＣG(n+1)＝Ｃo(n+1)×εG ── 直上レベルセンサＳn+1 は気中に露出する気中センサで
あり、液面２ａが低下すれば直上センサＳn+1 より下位
のレベルセンサＳn 以下のセンサが直上センサとなる。
この発明においては１個のセンサは必ず気中に露出せし
められ、液面はこのセンサには到達しない構成とされて
いる。気中センサとしては、常時気中に存在する様に構
成された特定のセンサを具備するか、或は最上位のレベ
ルセンサ以下のセンサの内の何れか、例えば液位センサ
の上側のセンサをソフトウェア的に切り換え選択して使
用することができる。In FIG. 2, assuming that the sensor S n + 1 directly above is exposed to the air, the air capacitance C G (n + 1) is calculated by an equation. C G (n + 1) = C o (n + 1) × ε G ── The directly above level sensor S n + 1 is an air sensor exposed in the air, and if the liquid surface 2a drops, the above directly sensor S n. The sensor below the level sensor S n below +1 is the sensor directly above.
In the present invention, one sensor is always exposed to the air, and the liquid level does not reach this sensor. As the air sensor, either a specific sensor configured to always exist in the air is provided, or one of the sensors below the highest level sensor, for example, the sensor above the liquid level sensor is used. It can be switched and selected by software and used.
【００２０】同様に、液中センサＳn-1 の静電容量Ｃ
F(n-1)は式により計算される。 ＣF(n-1)＝Ｃo(n-1)×εL ── である。また、液面２ａのある液位センサＳn の静電容
量ＣXnは、式に示される通り気中部分の静電容量Ｃ
Gn と液中部分の静電容量ＣLn の和である。Similarly, the capacitance C of the submerged sensor S n-1
F (n-1) is calculated by the formula. C F (n-1) = C o (n-1) x ε L ---. Further, the capacitance C Xn of the liquid level sensor S n having the liquid level 2a is the capacitance C of the air portion as shown in the equation.
It is the sum of Gn and the capacitance C Ln of the submerged portion.
【００２１】[0021]
【数１】 [Equation 1]
【００２２】なお、（Ｌn −ｈxn）／Ｌnは液位センサ
Ｓn の気中部分の割合、ｈxn／Ｌnは液中部分の割合で
ある。ここで、気体の比誘電率εG は、気中に存在する
直上レベルセンサＳn+1 について式により求めること
ができる。 εG ＝ ＣG(n+1)／ＣO(n+1) ── 同様に、液の比誘電率εL は、直下センサＳn-1 につい
て式により求めることができる。Note that (L n -h xn ) / L n is the ratio of the air part of the liquid level sensor S n , and h xn / L n is the ratio of the liquid part. Here, the relative permittivity ε G of the gas can be obtained by an equation for the immediately above level sensor S n + 1 existing in the air. ε G = C G (n + 1) / C O (n + 1) --- Similarly, the relative permittivity ε L of the liquid can be obtained by the equation for the direct sensor S n-1 .
【００２３】 εL ＝ＣF(n-1)／ＣO(n-1) ── 式および式を式に代入して式を求めることがで
きる。Ε L = C F (n-1) / C O (n-1) --- and the formula can be substituted into the formula to obtain the formula.
【００２４】[0024]
【数２】 [Equation 2]
【００２５】式をｈxnについて整理すると式とな
る。When the equation is rearranged with respect to h xn , it becomes the equation.
【００２６】[0026]
【数３】 (Equation 3)
【００２７】式に示される液位センサＳn の液位：ｈ
xnは、式に示される気体の実測した比誘電率εG およ
び式に示される液の実測した比誘電率εL を算入して
測定演算された結果であり、これは気体の比誘電率およ
び液の比誘電率を補正した液位センサの液位ｈxnであ
る。Liquid level of the liquid level sensor S n shown in the equation: h
xn is the result of measurement calculation by including the measured relative permittivity ε G of the gas shown in the formula and the measured relative permittivity ε L of the liquid shown in the formula. It is the liquid level h xn of the liquid level sensor in which the relative permittivity of the liquid is corrected.
【００２８】[0028]
【数４】 (Equation 4)
【００２９】この場合、気体中のセンサＳn+1 は、気中
にあるセンサならば何れの位置についてのものでもよ
く、液中のセンサＳn-1 は液中にあるセンサの何れのセ
ンサを使用してもよい。In this case, the sensor S n + 1 in the gas may be at any position as long as it is a sensor in the air, and the sensor S n-1 in the liquid is any of the sensors in the liquid. May be used.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上の通りであって、この発明は、液面
位の計測、演算を、液位センサ、液中センサ、気中セン
サに着目して実施する。従って、液位センサの静電容量
信号Ｃ Xnに含まれる液位信号ｈx 、液の比誘電率εL 、
気体の比誘電率εG の内の、液の比誘電率εL 、気体の
比誘電率εG とが、それぞれ、液中センサ、気中センサ
により計測され、これらの計測値より液位を正確に計
測、演算することができ、タンク内の液および気体の比
誘電率に影響されない液面位出力を得ることができる。
例えば、加圧型タンク、圧力／温度／組成が変動するタ
ンクの場合、タンク内の気体の比誘電率は大きく変動し
て正確な液面位計測ができなかったのであるが、この発
明によればこの様な問題は解決される。As described above, the present invention provides a liquid level
Liquid level sensor, liquid sensor, air sensor
Pay attention to the service. Therefore, the capacitance of the liquid level sensor
Signal C XnLiquid level signal h included inx, Relative permittivity of liquid εL,
Relative permittivity of gas εGRelative permittivity ε of liquidL, Gaseous
Relative permittivity εGAre the liquid sensor and the air sensor, respectively.
And the liquid level is accurately measured from these measured values.
The ratio of liquid and gas in the tank can be measured and calculated.
A liquid level output that is not affected by the dielectric constant can be obtained.
For example, pressurized tanks, pressure / temperature / composition fluctuations
, The relative permittivity of the gas in the tank fluctuates greatly.
It was impossible to accurately measure the liquid level.
According to Ming, such problems are solved.
【００３１】そして、この発明においては、気中センサ
として、常時気中に存在する様に構成された特定のセン
サを具備するか、或は最上位のレベルセンサ以下のセン
サの内の何れか例えば液位センサの上側のセンサをソフ
トウェア的に切り換え選択して使用する。ここで、気中
センサとして特定のセンサを具備することにより、液面
位計測演算処理を容易とすることができる。その代わり
に、気中センサとして最上位のレベルセンサ以下のセン
サをソフトウェア的に切り換え選択して使用することに
より、センサ部の構成自体を簡略化することができる。Further, in the present invention, as the air sensor, either a specific sensor configured to always exist in the air is provided, or one of the sensors below the highest level sensor, for example, The sensor above the liquid level sensor is switched by software and selected for use. Here, by providing a specific sensor as the air sensor, the liquid level measurement calculation process can be facilitated. Instead, the sensor itself can be simplified by switching and selecting a sensor below the highest level sensor as an air sensor by software.
【図１】実施例を説明する図。FIG. 1 is a diagram illustrating an example.
【図２】タンク内のレベルセンサと液位の関係を説明す
る図。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a level sensor in a tank and a liquid level.
【図３】従来例を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional example.
Ｓ レベルセンサ １ タンク ５ 制御演算部 １０ センサ部 ２０ センサ選択部 ４０ 静電容量測定部 Ｓn+1 気中センサ Ｓn 液位センサ Ｓn-1 液中センサ εL 液の比誘電率 εG 気体の比誘電率 Ｃo(n+1) 気中センサの真空中静電容量 Ｃo(n-1) 液中センサの真空中静電容量 ｈxn 液位 Ｌn 液位センサのセンサ長さ ＣGn 気中部分の静電容量 ＣLn 液中部分の静電容量 ＨX 液面位S level sensor 1 tank 5 control calculation unit 10 sensor unit 20 sensor selection unit 40 capacitance measurement unit S n + 1 air sensor S n liquid level sensor S n-1 liquid sensor ε L relative permittivity of liquid ε G Relative permittivity of gas Co (n + 1) Capacitance in vacuum of air sensor Co (n-1) Capacitance in vacuum of liquid sensor h xn Liquid level L n Sensor length of liquid level sensor C Gn Capacitance in air C Ln Capacitance in liquid H X Liquid level
Claims (5)
複数対を液体が貯蔵されるタンク内にその高さ方向に配
列して構成したセンサ部を具備し、レベルセンサを順次
に選択するセンサ選択部を具備し、静電容量測定部を具
備し、内部に各レベルセンサについて静電容量信号測
定、液面位演算を実行するプログラムメモリを有する制
御演算部を具備し、静電容量型センサは全体を気中に露
出して気中静電容量を測定する気中センサと、液面の存
在する液位センサと、全体を液中に没入して液中静電容
量を測定する液中センサを含み、気中センサの気中静電
容量と液中センサの液中静電容量に基づいて液位センサ
の静電容量を測定して液面の高さを測定することを特徴
とする静電容量式液面計。1. A sensor selection in which a plurality of pairs of level sensors composed of facing electrode pairs are arranged in a tank in which a liquid is stored in a height direction thereof, and the level sensors are sequentially selected. And a capacitance calculation unit, and a control calculation unit having a program memory for executing capacitance signal measurement and liquid level calculation for each level sensor inside. An air sensor that measures the capacitance in the air by exposing the whole to the air, a liquid level sensor that has a liquid surface, and a liquid sensor that measures the capacitance in the liquid by immersing the whole in the liquid. And a static level characterized by measuring the capacitance of the liquid level sensor based on the capacitance in the air of the air sensor and the capacitance in the liquid of the liquid sensor to measure the height of the liquid surface. Capacitance type liquid level gauge.
において、常時気中に存在する特定のセンサを気中セン
サとして具備することを特徴とする静電容量式液面計。2. A capacitance type liquid level gauge according to claim 1, wherein a specific sensor that is always present in the air is provided as an in-air sensor.
において、気中に露出するレベルセンサの内の何れかを
切り換え選択してこれを気中センサとすることを特徴と
する静電容量式液面計。3. The capacitance level gauge according to claim 1, wherein any one of the level sensors exposed in the air is switched and selected to be the air sensor. Capacitance type liquid level gauge.
複数対を液体が貯蔵されるタンク内にその高さ方向に配
列して構成したセンサ部を具備し、レベルセンサを順次
に選択するセンサ選択部を具備し、静電容量測定部を具
備し、内部に各レベルセンサについて静電容量信号測
定、液面位演算を実行するプログラムメモリを有する制
御演算部を具備し、静電容量型センサは全体を気中に露
出して気中静電容量を測定する気中センサと、液面の存
在する液位センサと、全体を液中に没入して液中静電容
量を測定する液中センサを含み、気中センサの気中静電
容量と液中センサの液中静電容量に基づいて液位センサ
の静電容量を測定して液面の高さを測定する静電容量式
液面計を使用して液面位を測定する静電容量式液面測定
方法において、 液の比誘電率および気体の比誘電率を液位センサと液中
センサと気中センサにより測定して液面位を演算測定す
ることを特徴とする静電容量式液面測定方法。4. A sensor selection in which a plurality of pairs of level sensors composed of facing electrode pairs are arranged in a tank for storing a liquid in a height direction thereof, and the level sensors are sequentially selected. And a capacitance calculation unit, and a control calculation unit having a program memory for performing capacitance signal measurement and liquid level calculation for each level sensor inside. An air sensor that measures the capacitance in the air by exposing the whole to the air, a liquid level sensor that has a liquid surface, and a liquid sensor that measures the capacitance in the liquid by immersing the whole in the liquid. Capacitive liquid surface that measures the height of the liquid level by measuring the capacitance of the liquid level sensor based on the in-air capacitance of the air sensor and the in-liquid capacitance of the in-liquid sensor In the capacitance-type liquid level measuring method that uses a meter to measure the liquid level, Capacitive liquid level measurement method characterized by calculating measuring liquid level by the dielectric constant of the dielectric constant and the gas measured by the liquid level sensor and the liquid in the sensor and the air in the sensor.
定方法において、 気体の比誘電率と気中センサの真空中静電容量の積を気
中センサの気中静電容量として演算し、 液の比誘電率と液中センサの真空中静電容量の積を液中
センサの液中静電容量として演算し、 液位センサの静電容量を液位センサの液位および液位セ
ンサのセンサ長さにより表現される気中部分の静電容量
と液中部分の静電容量の和として演算し、 気中部分の静電容量と液中部分の静電容量の和の式に気
体の比誘電率と液の比誘電率を代入して液位センサの液
位を求め、 液中センサの全長を求め、 液位センサの液位と液中センサの全長とを加算して液面
位を求める、 ことを特徴とする静電容量式液面測定方法。5. The capacitance type liquid level measuring method according to claim 4, wherein the product of the relative permittivity of the gas and the vacuum capacitance of the air sensor is used as the air capacitance of the air sensor. The product of the relative permittivity of the liquid and the capacitance of the liquid sensor in vacuum is calculated as the liquid capacitance of the liquid sensor, and the capacitance of the liquid level sensor is calculated as the liquid level of the liquid level sensor and the liquid level sensor. Calculated as the sum of the capacitance of the air portion and the capacitance of the liquid portion expressed by the sensor length of the position sensor, and the formula of the sum of the capacitance of the air portion and the capacitance of the liquid portion. Substituting the relative permittivity of gas and the relative permittivity of liquid to obtain the liquid level of the liquid level sensor, obtain the total length of the liquid sensor, and add the liquid level of the liquid level sensor and the total length of the liquid sensor. A capacitance type liquid level measuring method, characterized in that the liquid level is obtained.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7231790A JP2952371B2 (en) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | Capacitive liquid level meter and liquid level measuring method using the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7231790A JP2952371B2 (en) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | Capacitive liquid level meter and liquid level measuring method using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0979887A true JPH0979887A (en) | 1997-03-28 |
| JP2952371B2 JP2952371B2 (en) | 1999-09-27 |
Family
ID=16929069
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7231790A Expired - Lifetime JP2952371B2 (en) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | Capacitive liquid level meter and liquid level measuring method using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2952371B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004505758A (en) * | 2000-08-04 | 2004-02-26 | アーチ・スペシャルティ・ケミカルズ・インコーポレイテッド | Automatic replenishment system for ultra-pure or pollution-sensitive chemicals |
| JP2013190379A (en) * | 2012-03-15 | 2013-09-26 | Yazaki Corp | Liquid surface level detector |
| JP2013257240A (en) * | 2012-06-13 | 2013-12-26 | Yazaki Corp | Liquid level detector |
| CN104677462A (en) * | 2015-02-10 | 2015-06-03 | 浙江沁园水处理科技有限公司 | Self-adapted non-immersion type liquid level detection device and detection method |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP7231790A patent/JP2952371B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004505758A (en) * | 2000-08-04 | 2004-02-26 | アーチ・スペシャルティ・ケミカルズ・インコーポレイテッド | Automatic replenishment system for ultra-pure or pollution-sensitive chemicals |
| JP2013190379A (en) * | 2012-03-15 | 2013-09-26 | Yazaki Corp | Liquid surface level detector |
| JP2013257240A (en) * | 2012-06-13 | 2013-12-26 | Yazaki Corp | Liquid level detector |
| CN104677462A (en) * | 2015-02-10 | 2015-06-03 | 浙江沁园水处理科技有限公司 | Self-adapted non-immersion type liquid level detection device and detection method |
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|---|---|
| JP2952371B2 (en) | 1999-09-27 |
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