JPH10206215A - 液面検出用テスト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液面検出用機器のテストにあたって作業者の
負担を低減することが可能であるとともに、液面変化状
況の設定が容易に行え、任意の場所でのテストが可能な
液面検出用テスト装置を得る。 【解決手段】 液体を液面を形成する状態で収納する液
槽と、テスト対象機器のセンサ部を前記液面を検出でき
る姿勢で位置決めするセンサ部位置決め機構とを備え、
液槽外部からのガスの給排出により膨張、収縮操作され
る風船部材を、液体内に備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、潮位、波高計や液
面計等の動作テストや精度試験をおこなうため、水位を
変化させる必要が生じた時に利用することができる液面
検出用テスト装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような個別のテスト装置はな
く、所定の水槽を用意しておき、この水槽内に水を出し
入れしたり、水槽に形成される液面に対してテスト対象
機器のセンサ部を移動させたりして、機器のテストを行
っていた。このテストに関してさらに詳細に説明する
と、従来、テストをおこなう場合は、以下のような方法
を採用していた。 （１） 第１の方法は、テスト対象機器のセンサ部を所
定位置に固定し、水位を変化させる方法である。即ち、
ポンプやバケツで水槽内に水を出し入れして、水位を変
化させ、テスト対象機器出力と実際の液面位置とを比較
することにより、機器のテストをおこなうのである。こ
の方法を採用する場合は、水槽と、センサ部を固定する
ための位置決め機構が必要である。 （２） 第２の方法は、水位を一定としてセンサ部を上
下さすことにより、見かけ上、水位が変化した様にし
て、テスト対象機器出力と実際の液面位置とを比較する
ことにより、機器の検定をおこなうものである。この方
法の場合も、水槽と、センサを固定するための位置決め
機構が用意され、作業者が位置決め機構を適宜調整しな
がら、センサ部位置を変化させて液面とセンサの離間距
離の調整をおこなって作業を進める。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した２種の方法
は、共に、水位やセンサ部を移動させる必要があるた
め、作業者の負担が大きい。さらに、安定した水位の変
化幅や、変化周期が得にくい為、動作テストや精度試験
時には、誤差が生じやすい。さらに、装置が大掛かりと
なりやすく、テストを実施できる場所が限られるという
問題があった。さらに、第２の方法では、センサ部を上
下させることとなるため、センサ部を落として破損させ
たり、配線等を損傷させたりする場合がある。また、例
えば潮位計を例に取ると、図３に示すように、海面に周
期的な変化がある場合は、その変化周期に従って、情報
を分析し、海面変化が潮汐によるものなのか、風等の波
によるものなのか、分離して出力することも要請され
る。このような場合にあっては、テストをおこなう場合
にあっても、この変化周期、変化幅を、テスト目的に適
合した状態で実現する必要があるが、実質上、これま
で、このような目的を満たすテスト装置は得られていな
い。

【０００４】従って、本願の目的は、機器のテストにあ
たって作業者の負担を低減することが可能であるととも
に、液面変化状況の設定が容易に行え、任意の場所での
テストが可能なテスト装置を得ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による液面検出用テスト装置の特徴構成は、液
体を液面を形成する状態で収納する液槽と、テスト対象
機器のセンサ部を前記液面に対して位置決めするセンサ
部位置決め機構とを備え、液槽外部からのガスの給排出
により、膨張、収縮操作される風船部材を、液槽内に備
えたことにある。この構成の液面検出用テスト装置を使
用するにあたっては、液槽内に液面を形成するための液
体（例えば水）を投入する。一方、テスト対象の機器の
センサ部に関しては、機器の測定原理に応じ、センサ部
が液面に対して位置すべき位置に、センサ部位置決め機
構によりセンサ部を固定する。この状態で、液面の位置
はセンサ部によって検出可能となる。さて、液槽の液中
には、風船部材が備えられており、この風船部材が液槽
外部からのガスの給排出により、液槽内で膨張、収縮操
作される。即ち、風船部材の体積が変化する。結果、液
槽内の液面は、この体積変化に従って液面位置が変化す
る。この液面の変化をセンサ部により検知することによ
り、テスト対象機器からの出力を得ることで、機器のテ
ストをおこなうことができる。液面検出用テスト装置に
あっては、風船部材に対するガスの給排気により液面の
変化を自動的に発生させることが可能であり、センサ部
位置も固定となるため、従来、作業者が必要とした作業
負担が大幅に無くなる。さらに、本願の液面検出用テス
ト装置の場合は、ガスの給排気を機械的におこなうこと
が可能となり、液面の変化状態を任意に設定することが
可能となるため、信頼性の高いテストをおこなうことが
できる。さらに、センサ部を動かす等の動作を必要とし
ないため、センサ部を破損させる等の問題を発生するこ
ともなく、良好にテストをおこなうことができる。

【０００６】また、液面の変化を連続的に行うには、風
船部材へのガスの給排出量及び給排出周期を制御するガ
ス給排出制御手段が備えられていることが好ましい。本
願の液面検出用テスト装置は、潮位、波高計や液面計等
のテストに使用されるが、例えば、潮位、波高計は、１
０〜２０分間に渡って波（液面）の変動を計測し、その
計測データを統計処理して、潮位または波高（最大・有
義・平均等）を求めるものである。従って、テストにあ
たっては、このような統計処理に対して充分なデータを
拾得できるような液面変化状況の設定が必要とされる。
この点、ガス給排出制御手段を備えると、この手段によ
る設定により、液面の上下動及びその周期を適切に設定
することが可能となり、液面変化を機器のテストに適す
るものとして、良好なテストをおこなうことができる。

【０００７】さらに、複数の前記風船部材が備えられ、
それぞれの風船部材に対するガスの給排出量及び給排出
周期が、前記ガス給排出制御手段により別個に、設定制
御される構成とされていることが好ましい。このように
風船部材を複数個備えておき、これらの風船部材の膨
張、収縮を個別におこなうようにすると、例えば、各風
船部材の挙動を、潮位変化に対するもの、長周期及び短
周期の波に対応したものと言うように、設定することが
できる。即ち、個々の風船部材で別の挙動を起こさせ、
複合的な液面の変化状況に於けるテストができる。結
果、テスト対象の機器の使用条件に適合した、液面状況
を本願の液面検出用テスト装置で実現し、テスト対象機
器のテストをおこなうことができる。

【０００８】さらに、液槽内に形成される液面の位置を
別途検出する液面検出機構が備えられており、前記液面
の検出によるテスト対象機器からの第１出力と、前記液
面検出機構からの第２出力とを関連つけて表示する表示
出力手段を備えることが好ましい。この構成にあって
は、テスト側の機器からの第１出力とテスト装置に備え
られる液面検出機構からの第２出力とを、共に表示出力
手段により表示して、これらの結果を比較できる。従っ
て、本願液面検出用テスト装置により、所定の液面の変
化状況を実現しながら、これを、テスト対象の機器側、
及び、液面検出機構側から共に捕らえて、テストの有効
性を検証することができる。

【０００９】さらに、液槽が、風船部材が収納される風
船部材収納室と、風船部材収納室の上部側に連なり、且
つ、透明部材からなる上下筒部材とを備えて構成される
ことが好ましい。液槽に液体を収納する場合、この構成
では、液を風船部材収納室の全体と上下筒部材の途中ま
で、液を投入する。従って、風船部材の膨張、収縮をお
こなうと、液面は、透明の上下筒部材内を上下する。こ
の状況は、作業者により視覚的に確認可能であり、さら
に、例えば、この透明の上下筒部材内に基準尺を目盛っ
ておくと、この基準尺により液面の変化状況を確認する
ことができる。

【００１０】以上、説明してきた液面検出用テスト装置
は、構成上、以下のような構成となっている。 即ち、
液体を液面を形成する状態で収納する液槽と、テスト対
象機器のセンサ部を前記液面を検出できる姿勢で位置決
めするセンサ部位置決め機構とを備え、液面位置を、入
力設定される任意の位置変化量及び周期で変化させる液
面位置変化機構を備えて、構成されている。この液面変
化機構が、風船部材と、この風船部材を膨張、収縮させ
る機構から成立しているのである。従って、液面変化機
構を備えた液面検出用テスト装置にあっては、上述のよ
うな効果を得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本願の実施の形態を、以下図面に
基づいて説明する。図１は、テスト対象機器としての潮
位・波高センサを検定するために設けられた本願の液面
検出用テスト装置１の概略構成を示したものであり、図
２は、装置１の主要部である液槽２の構成を示してい
る。図１に示すように、本願の液面検出用テスト装置１
は、水を液面を形成する状態で収納する（収納可能な）
液槽２と、潮位・波高センサ３のセンサ部３ａを液面を
検出できる姿勢で位置決めするセンサ部位置決め機構４
とを備えて構成されており、この液槽２内の水中に、液
槽外部からのガスの給排出により膨張、収縮操作される
風船部材５を備えている。そして、装置の作動にあたっ
ては、この風船部材５を図２に示すように膨張させたり
収縮させたりする。結果、液槽２内に形成される液面６
の状態が所定の状態で変化し、液面上方に位置決めされ
たセンサ部３ａにより、これが検出され、その出力を得
て、潮位・波高センサ３のテストをおこなうことが可能
である。又、潮位・波高センサ３からの第１出力と別途
テスト装置１に備えられる液面検出機構７からの第２出
力とを、共に、表示する表示装置８が備えられており、
この表示装置８に於ける表示状態をみながら潮位・波高
センサ３の評価をおこなうことができる。

【００１２】以下、さらに詳細に、個別に説明してい
く。潮位・波高センサ３を検定するために設けられた本
願の液面検出用テスト装置１に備えられる液槽２は、図
１、図２に示すように、風船部材５が収納される風船部
材収納室９と、この風船部材収納室９の上部側に連な
り、透明部材（具体的にはアクリル透明管）からなる上
下筒部材１０とを備えて構成されている。風船部材収納
室９には、３個の風船部材５（具体的には所謂ガスバッ
グ）が収納されている。これら３個の内、その一個が比
較的大型の潮位変化用の風船部材５ａであり、他の２個
は、波高対応の比較的小型のもの５ｂである。これら
は、各々個別に膨張、収縮制御を受けるように構成され
ている。さらに、この風船部材収納室９の側部には、液
面検出機構７を成す液面計が備えられている。従って、
この液面検出機構７から、液面６に関する情報として第
２出力を得ることができる。この液面計は、所謂、差圧
式もしくは圧力式のセンサである。さて、上記の上下筒
部材１０は、前記風船部材収納室９の上部側にこれと連
通接続される構成となっており、水の投入により、風船
部材収納室９が満たされた状態で、上下筒部材１０内に
液面６が形成される構成となっている。ここで、上下筒
部材１０は円形断面のものである。そして、この上下筒
部材１０の一部には、その上下方向に基準尺としての目
盛板１１が備えられており、液面６の変化を視覚的に読
み取ることができる。

【００１３】さて、センサ部位置決め機構４について説
明すると、この機構４は、液槽２に対して相対位置が固
定した状態にあるものであり、本願の液面検出用テスト
装置１がテスト対象とする潮位・波高センサ３のセンサ
部３ａを、液面６を検出できる姿勢で位置決めする機構
である。図１に示すように、潮位・波高センサ３がレー
ザセンサの場合は、このレーザセンサのセンサ部３ａ
（レーザ送受信部）を、前記上下筒部材１０の上部開口
１２上方に位置決め固定するように構成されている。即
ち、センサ部３ａは、その検知側を下に向けて固定され
て、位置決めされる構造が取られている。このセンサ部
３ａからの信号は潮位・波高センサ本体３ｂに送られ
て、この潮位・波高センサ３から、液面検出情報、その
他の情報である第１出力を得ることができる。

【００１４】次に、前記風船部材５への液槽外部からの
ガスの給排気について説明する。液面検出用テスト装置
１には、空気ポンプ１３が備えられており、この空気ポ
ンプ１３から空気の供給を受けて各風船部材５への給気
をおこなうことが可能なガス供給路１４が備えられてい
る。各ガス供給路１４には、個別に電磁弁（ガスの供給
側入口、ガス供給先出口、ガス排出口が別方向の３方電
磁開閉弁）１５が備えられるとともに、この電磁弁１５
の上流側に給気用絞り弁１６が、この電磁弁１５の排気
側に排気用絞り弁１７が取付られている。さらに、これ
らの電磁弁１５は個々にフリッカータイマ１８からの開
閉制御指令を受ける構造が採用されている。従って、こ
のフリッカータイマ１８の設定により、各風船部材５に
対するガス給排出量及び給排出周期を制御することがで
きる。即ち、各風船部材５は、液槽外部からガスの給排
出が可能な構成とされており、このガスの給排出量及び
給排出周期を制御するガス給排出制御手段が設けられる
構成となっている。しかもこの制御は、各風船部材５に
対して個別におこなうことができる構成である。この例
の場合は、ガス給排出制御手段は、先に説明した空気ポ
ンプ１３、ガス供給路１４、電磁弁１５、給気用絞り弁
１６、排気用絞り弁１７及び、フリッカータイマ１８等
から構成される。従って、このフリッカータイマ１８の
設定により、各風船部材５に対するガス給排出量及び給
排出周期を制御することができる。

【００１５】さて、液面検出用テスト装置１のテスト結
果表示側について説明すると、先に説明したように、表
示装置８には、潮位・波高センサ３からの第１出力と、
前記液面５の位置を別途検出する液面検出機構７である
液面計からの第２出力及び、フリッカータイマ１８に於
ける開閉量、開閉制御指令等の情報が集まる構成とされ
ており、これらの情報を整理して、一体として表示でき
る構成が採用されている。図１に示す例においては、第
１出力（表示画面上実線で示す）と第２出力（表示画面
上破線で示す）とが、経時的に表示されている状態を示
した。この構成により、作業者は、結果を比較して評価
をおこなうことができる。ここで、液面の検出による潮
位・波高センサ３からの第１出力と、液面検出機構７か
らの第２出力とを関連つけて表示する手段を表示出力手
段と呼ぶ。

【００１６】以上が本願の液面検出用テスト装置１の構
成であるが、以下、本願の使用状態について説明する。
潮位・波高センサ３のテストにあたっては、作業を以下
の手順でおこなう。 １ テスト準備 （イ） 潮位・波高センサ３のセンサ部３ａを、センサ
部位置決め機構４の所定位置に取付るとともに、対象機
器３の出力端を液面検出用テスト装置１の表示装置８の
第１出力入力端に接続する。 （ロ） 液槽２内に所定量の水を投入し、上下筒部材１
０に備えられた目盛板１１の最低目盛位置に液面６が形
成される状態とする。 （ハ） 潮位・波高センサ３の種別、テスト項目に対応
して、水面の変化状況の条件を、フリッカータイマ１８
に対する設定条件として入力する。例えば、図３に示す
ような液面変化である。 この条件は、基本的には、各風船部材５に対する電磁弁
１５の開閉量及び開タイミング及び閉タイミングであ
る。さらに、必要に応じて、給気用絞り弁１６、排気用
絞り弁１７の絞り量を給気、排気速度に合わせて設定す
る。以上のようにして、テスト準備を完了する。 ２ テスト実施 空気ポンプ１３を始動させるとともに、フリッカータイ
マ１８の働きにより風船部材５への給排気が制御され、
液面６が、所望の状態で変化する。この変化は、潮位・
波高センサ３及び液面検出機構７によって検出され、結
果が、表示装置８に表示される。一連の液面変化を自動
的に実行した後、これを完了し、テスト結果を得ること
ができる。 ３ 結果評価 作業者は、表示装置８に表示される結果、さらに潮位・
波高センサ３のデータ処理結果をみながら、機器の状態
を知ることができる。結果、本願の液面検査用テスト装
置１を利用することにより、過度の労力を必要とするこ
となく、潮位・波高センサ３等のテスト対象機器の評価
を自動的に得ることができる。 〔別実施の形態例〕 （イ） 上記の実施の形態にあっては、レーザ光によっ
て液面を検出方式の潮位・波高センサをテスト対象とし
たが、本願の液面検出用テスト装置は、液面変化の状態
を自動的に実現して、この液面を正確に検出できるかど
うかの機器のテストをおこなうことを旨とするため、任
意の形式の潮位、波高計、液面計を対象とできる。即
ち、上記のレーザセンサ形式のものの他、超音波セン
サ、マイクロ波センサ、静電容量センサ、電極式セン
サ、フロート式センサ、差圧式センサ、圧力式センサ
等、任意のものを対象とできる。このような場合、セン
サ部位置決め機構は、超音波センサ、マイクロ波センサ
を対象とする場合、図４（イ）に示すようにそれぞれの
センサ部を液面に対向させて位置決めする機構となる。
静電容量センサ、電極式センサの場合は、図４（ロ）に
示すように、これらのセンサに於けるセンサ部である釣
り下げフック３０を液面を通過するように釣り下げ可能
とする機構となる。さらに、フロート式センサの場合
は、図４（ハ）に示すように、これらのセンサに於ける
センサ部であるフロート３１ａとこれの支持検知部３１
ｂを液面６に対向して位置決めし、フロート３１ａが常
時液面に接するような姿勢に維持する機構となる。さら
に、差圧式センサ、圧力式センサの場合は、図４（ニ）
に示すように、これらのセンサに於けるセンサ部である
圧力導入部３２を液面下に連通連結するような機構とな
る。

【００１７】（ロ） 上記の実施の形態においては、液
槽内に投入される液体としては、これが水である例を示
したが、液面を形成するものであればいかなるものでも
よい。例えば油によって形成される液面を検出の対象と
することができる。

【００１８】（ハ） さらに、風船部材の個数は、上記
のような３個に限られるものではなく、単一のみ、任意
の複数個であってもよい。また、風船部材の挙動パター
ンも、潮位用のもの、波用のものの他、液体の流入排出
によって変化する構内液面、気候変化や水門・堰の開閉
に伴って変化する湖面水位等の挙動パターンを代表でき
るものとしてもよい。更に、フリッカータイマに替えて
プログラム制御できるシーケンサ等を使って、更に複雑
な液面位置や波動周期パターンを得ることも可能であ
る。このような風船部材は、液面下に完全に埋没してい
ることが好ましいが、液面位置の変化を発生させられれ
ば、一部、埋没状態にあってもよい。 （ニ） 上記の実施の形態にあっては、ガスの供給に空
気ポンプ１３を使用する例を示したが、加圧ボンベを使
用する構成とすることも可能である。 （ホ） 上記の実施の形態にあっては、液面位置の変化
を得る機構（液面位置変化機構と呼ぶ）として、風船部
材の膨張、収縮により、これを実現するものとしたが、
以下のような構成も可能である。 （ａ） 液槽の液面下、側部若しくは下部にピストン状
のものを設け、このピストンの位置移動制御により、液
面変化を実現する。 （ｂ） 液槽下側部位自体が容積変化する構成（例え
ば、上記風船収納室をゴム性部材で形成する）とし、こ
の部位の容積変化制御によって、液面位置が変化するよ
うにする。

【図面の簡単な説明】

【図１】液面検出用テスト装置の構成概略図

【図２】液槽の詳細構造を示す図

【図３】液面変化状況の一例を示す図

【図４】様々なテスト対象機器に於けるセンサ部の位置
決め状態を示す説明図

【符号の説明】

１ 液面検出用テスト装置 ２ 液槽 ３ 潮位・波高センサ ３ａ センサ部 ４ センサ部位置決め機構 ５ 風船部材 ６ 液面 ７ 液面検出機構

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を液面を形成する状態で収納する液
   槽と、テスト対象機器のセンサ部を前記液面を検出でき
   る姿勢で位置決めするセンサ部位置決め機構とを備え、 液槽外部からのガスの給排出により膨張、収縮操作され
   る風船部材を、液槽内に備えた液面検出用テスト装置。
2. 【請求項２】 前記風船部材へのガスの給排出量及び給
   排出周期を制御するガス給排出制御手段が備えられてい
   る請求項１記載の液面検出用テスト装置。
3. 【請求項３】 複数の前記風船部材が備えられ、それぞ
   れの風船部材に対するガスの給排出量及び給排出周期
   が、前記ガス給排出制御手段により別個に、設定制御さ
   れる請求項２記載の液面検出用テスト装置。
4. 【請求項４】 前記液面の位置を別途検出する液面検
   出機構を備え、前記液面の検出によるテスト対象機器か
   らの第１出力と、前記液面検出機構からの第２出力とを
   関連つけて表示する表示出力手段を備えた請求項１〜３
   のいずれか１項に記載の液面検出用テスト装置。
5. 【請求項５】 前記液槽が、風船部材が収納される風船
   部材収納室と、この風船部材収納室の上部側に連なり、
   透明部材からなる上下筒部材とを備えて構成される請求
   項１〜４のいずれか１項に記載の液面検出用テスト装
   置。
6. 【請求項６】 液体を液面を形成する状態で収納する液
   槽と、テスト対象機器のセンサ部を前記液面を検出でき
   る姿勢で位置決めするセンサ部位置決め機構とを備え、 液面位置を、入力設定される任意の位置変化量及び周期
   で変化させる液面位置変化機構を備えた液面検出用テス
   ト装置。