(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に配置された送信コイル及び受信コイルからなる検出器と、前記送信コイルに電流を印加する交流電源と、前記受信コイルに誘起される交流電圧を直流信号に変換する同期検波器と、該同期検波器によって出力された信号の有効信号分のみを取り出すオフセット調整器とを有する電磁式溶鋼レベル検出器を用い、鋳造開始前に模擬湯面を単位レベル毎に移動させてデータを取得し、該データの間を折れ線近似したデータテーブルを求めておき、
実際の使用にあっては、電極レベル計により検出された既知湯面レベルにおける実測値（Ｖｍ）と前記データテーブルでの該既知湯面レベルにおけるデータ値（Ｖｄ）とを求めて、データ値（Ｖｄ）／実測値（Ｖｍ）からなる正規化係数（Ｋ１）を求め、
実際の測定値に前記正規化係数（Ｋ１）を乗じて、前記データテーブルから溶鋼面までの深さを測定することを特徴とする電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法。
【請求項２】
上下に配置された送信コイル及び受信コイルからなる検出器と、前記送信コイルに電流を印加する交流電源と、前記受信コイルに誘起される交流電圧を直流信号に変換する同期検波器と、該同期検波器によって出力された信号の有効信号分のみを取り出すオフセット調整器とを有する電磁式溶鋼レベル検出器を用い、鋳造開始前に模擬湯面を単位レベル毎に移動させてデータを取得し、該データの間を折れ線近似したデータテーブルを求めておき、
実際の使用にあっては、電極レベル計により検出された既知湯面レベルにおける実測値（Ｖｍ）と前記データテーブルでの該既知湯面レベルにおけるデータ値（Ｖｄ）とを求めて、実測値（Ｖｍ）／データ値（Ｖｄ）からなる正規化係数（Ｋ２）を求めて、前記データテーブルに前記正規化係数（Ｋ２）を乗じて、補正データテーブルを作成し、
前記電磁式溶鋼レベル検出器の測定値を前記補正データテーブルに対照して実際の溶鋼面までの深さを測定することを特徴とする電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検出体に生じる渦電流を利用して、被検出体までの距離を測定する電磁式溶鋼レベル検出器、特に溶融金属の連続鋳造時に、鋳造モールド内における溶融金属の湯面レベル信号の簡易校正法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に送・受信コイルを備えた電磁式溶鋼レベル計１０の一般的構成を示す。図３において、Ｂはモールド、Ｍは溶鋼、Ｓは検出器である。検出器Ｓは送信コイルＴと受信コイルＲで構成されている、１１は交流電源、１２は交流増幅器、１３は交流電圧を直流電圧に変換する同期検波器、１４は直流増幅器、１５はオフセット調整器、１６は線形処理器である。線型処理器１６は非線型の直流出力電圧を線型化、即ち測定距離に応じた電圧に変換して出力する装置である。
【０００３】
図３の構成においてモールドＢから一定距離ｄｍだけ離れた位置に検出器Ｓを設置しておき、送信コイルＴに交流電源１１から通電し、送信コイルＴで交流磁界を生成する。この磁界中にある受信コイルＲには誘導電圧が発生するので、この誘導電圧を交流増幅器１２で増幅し、同期検波器１３で検波し直流電圧に変換する。この直流電圧の出力値は、主として検出器ＳとモールドＢ間の距離ｄｍ、及び検出器Ｓと溶鋼Ｍ間の距離により決まる。直流電圧は直流増幅器１４に入力されると共に前記検出器Ｓとモールド間距離ｄｍで決まる電圧値に相当する負の電圧がオフセット調整器１５から加算される。即ち、オフセット調整器１５から加算される電圧によって周辺の金物による信号成分が除去され、これによって得られる直流電圧は、溶鋼Ｍによる湯面レベル変化による有効信号分のみが得られ、次段の線形処理器１６を経て、湯面レベルまでの距離が測定できる。
【０００４】
図２に検出器Ｓとモールド間距離ｄｍをパラメータとするレベル特性結果の一例を示し、縦軸は直流増幅器１４から出力される直流電圧を示す。検出器Ｓは、図３に示すようにモールド上部のモールド壁からギャップｄｍ離れた位置に設け、溶鋼レベル計測に供される。なお、検出器Ｓは絶縁体製ケースに収納され（図示せず）高温環境に適応できる構造としている。
図２から明らかなように検出器Ｓとモールド間の距離ｄｍが小さくなるに従って、モールドでの渦流損が増加し出力電圧が低下する。ここでｄｍ＝１５のデータを線形化の基準データとすると他のデータでは自明のように線形化誤差を生じるという問題が発生する。
この問題を解消する方法として、例えば特公平３−４８４４８号公報に記載の溶融金属湯面検出装置が知られており、溶融金属上に近接して、非磁性質でかつ耐熱性を有する一対のコイルを一定の間隔をあけて溶融金属面の垂線を軸とする対称な位置に並設した検出部と、前記一対のコイルの一方のコイルに交流電圧を印加し、これにより生成された電磁界内に設けた他方のコイルの誘起電圧を直流電圧信号とする検波平滑部と、前記溶融金属の容器の作用により定まり前記検出部と溶融金属間の距離に対応しない電圧値を予め記憶する記憶手段と記憶電圧により前記検波平滑部出力電圧の補正を行う補正機能部とを備えて構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来例に係る電磁誘導を検出原理とする溶鋼湯面レベル計では、検出器Ｓ周辺の非検出体の金物、例えば、モールドとのギャップｄｍが変動すると二次コイルの検出電圧が変化し計測誤差が発生する。
また線型処理器１６の基準データは、通常模擬湯面（鉛板、ステンレス板など）を用いて単位長毎（例えば１０ｍｍ）に移動して求める。一方、実際の検出対象である溶鋼と模擬湯面とは材料特性（導電率）が異なるため前記基準データによる線形演算では変換誤差を回避できない。
従来これらの問題を軽減するため、（１）検出器設置位置の再現性確保、（２）実溶鋼の材料特性に限りなく近い材料の選択、（３）基準データの任意の定点と実溶鋼レベルが一致した時（電極式レベル計等で定点判定する）の各電圧との差分値を求め記憶しておき、それ以後逐次得られる検出電圧と該差分値を加算してデータ補正（オフセット調整）を行い線形処理器の入力とする等により対処していたが、誤差低減に限界があった。
また、特公平３−４８４４８号公報に記載の溶融金属湯面検出装置は装置が複雑化し、その測定に手間がかかるという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、簡便でしかも新規な情報を用いないで実質的に検出誤差の解消を図ることが可能な電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法は、上下に配置された送信コイル及び受信コイルからなる検出器と、前記送信コイルに電流を印加する交流電源と、前記受信コイルに誘起される交流電圧を直流信号に変換する同期検波器と、該同期検波器によって出力された信号の有効信号分のみを取り出すオフセット調整器とを有する電磁式溶鋼レベル検出器を用い、鋳造開始前に模擬湯面を単位レベル毎に移動させてデータを取得し、該データの間を折れ線近似したデータテーブルを求めておき、実際の使用にあっては、電極レベル計により検出された既知湯面レベルにおける実測値（Ｖｍ）と前記データテーブルでの該既知湯面レベルにおけるデータ値（Ｖｄ）とを求めて、データ値（Ｖｄ）／実測値（Ｖｍ）からなる正規化係数（Ｋ１）を求め、実際の測定値に前記正規化係数（Ｋ１）を乗じて、前記データテーブルから溶鋼面までの深さを測定する。
【０００７】
また、第２の発明に係る電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法は、上下に配置された送信コイル及び受信コイルからなる検出器と、前記送信コイルに電流を印加する交流電源と、前記受信コイルに誘起される交流電圧を直流信号に変換する同期検波器と、該同期検波器によって出力された信号の有効信号分のみを取り出すオフセット調整器とを有する電磁式溶鋼レベル検出器を用い、鋳造開始前に模擬湯面を単位レベル毎に移動させてデータを取得し、該データの間を折れ線近似したデータテーブルを求めておき、実際の使用にあっては、電極レベル計により検出された既知湯面レベルにおける実測値（Ｖｍ）と前記データテーブルでの該既知湯面レベルにおけるデータ値（Ｖｄ）とを求めて、実測値（Ｖｍ）／データ値（Ｖｄ）からなる正規化係数（Ｋ２）を求めて、前記データテーブルに前記正規化係数（Ｋ２）を乗じて、補正データテーブルを作成し、前記電磁式溶鋼レベル検出器の測定値を前記補正データテーブルに対照して実際の溶鋼面までの深さを測定する。
なお、第１、第２の発明に係る電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法において、検出電圧を線型処理してもよい。
【０００８】
第１、第２の発明に係る電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法は、前述のように、電磁式溶鋼レベル検出器の検出電圧は、主として検出器ＳとモールドＢ間の距離ｄｍ、及び検出器Ｓと溶鋼Ｍ間の距離により決まるが、出力電圧に対する周囲の金物による影響は、検出器Ｓが特定されれば、一定の比例関係を有している。従って、任意の検出器Ｓについて、予め予備実験を行って、基準となる単位レベル毎のデータを含む折れ線近似したデータテーブルを求めておき、実際の使用にあっては、特定の湯面レベルに対するデータテーブル値（Ｖｄ）と、実測値（Ｖｍ）との比を求めれば、任意の湯面レベルについても、この比率関係を維持することになる。
第１の発明においては、データテーブルを基準として、データ値（Ｖｄ）／実測値（Ｖｍ）からなる正規化係数（Ｋ１）を求め、この正規化係数（Ｋ１）を実測値に掛けて実測値を修正し、この修正値を前記データテーブルに照らして湯面レベルを測定し、これを出力する。
第２の発明においては、データテーブルを測定状態に合わせて補正し、実際の実測値をこの補正したデータテーブルに照合して距離を測定するものである。
なお、第１、第２の発明においては、最終出力は、測定距離に比例した電圧に変換して、即ち線型処理を行って出力するのが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法を適用した装置のブロック図である。なお、図１において、図３に使用した構成要素と同一の構成要素については同一の符号を用いて詳しい説明を省略する。
【００１０】
ここに、図１において、２０は本発明の一実施の形態に係る電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法を適用した装置を、２１は直流増幅器１４からの出力を処理する補正演算器を、２２は割り込み信号発生器で、例えば、湯面が所定レベルに達したら導通する接点信号を入力してもよい。なお、装置２０は従来の電磁式溶鋼レベル検出器に新たな補正演算器を加えて構成されている。
補正演算器２１内には、前記した検出器Ｓが、モールドＢ１に対して所定の距離ｄｍを設けて配置し、各レベル毎の出力電圧からオフセット電圧を引いた直流電圧を記録したデータテーブルが記憶されている。このデータテーブルは、例えば図２のグラフに示されるように１０ｍｍ（単位レベル）毎のデータとなっているので、その間は直線と見做して折れ線近似をしている。従って、この折れ線近似のデータテーブルは、湯面までの実測値と出力電圧が一対一に対応している。
【００１１】
次に、この検出器Ｓを任意の即ち測定対象となるモールドＢ１に取付ける。この場合、モールドＢ１と検出器Ｓとの距離は測定する必要はないが、検出器ＳはモールドＢ１に対して固定位置に設定する必要がある。
モールドＢ１内の湯面が上昇すると、電極センサーＧが湯面に接し、これによって、割り込み信号発生器２２から補正演算器２１に出力される。電極センサーＧが湯面に接したときの湯面レベルは既知であるので、この時の直流増幅器１４からの出力、即ち既知湯面レベルの実測値（Ｖｍ）を記憶すると同時に、前記データテーブルでの既知湯面レベルでのデータ値（Ｖｄ）を出力して記憶し、これらを演算器にて以下の式（１）を実行する。
データ値（Ｖｄ）／実測値（Ｖｍ）＝正規化係数（Ｋ１）  ・・・・・（１）
そして、この正規化係数（Ｋ１）を記憶し、検出器Ｓを用いる本装置２０を用いて、このモールドＢ１の湯面の任意の湯面を測定する場合には、直流増幅器１４からの実際の測定値である出力値（Ｖｍｘ）に正規化係数（Ｋ１）を掛けて補正値（Ｖａｍ）を算出し、この補正値（Ｖａｍ）を前記データテーブルに対照させると、湯面のレベルが分かる。算出された湯面のレベルは、線型処理が行われ、測定距離に比例する電圧に換算されて出力される。
【００１２】
前記実施の形態においては、検出器Ｓの受信コイルＲに発生する電圧に基づいて直流増幅器１４から出力される実測値（Ｖｍ）を正規化係数（Ｋ１）で補正しているが、他の実施の形態に係る方法として以下の方法でも本発明は実施できる。
即ち、割り込み信号発生器２２から発生する信号に基づき、この時の直流増幅器１４からの出力、即ち既知湯面レベルの実測値（Ｖｍ）を記憶するのと同時に、前記データテーブルでの既知湯面レベルでのデータ値（Ｖｄ）を出力して記憶し、これらを演算器にて、実測値（Ｖｍ）／データ値（Ｖｄ）からなる正規化係数（Ｋ２）を演算して記憶する。そして、データテーブルの各単位レベル毎の電圧データに正規化係数（Ｋ２）を掛けて、補正データテーブルを作成する。この補正データテーブルの各単位レベル間は当然直線補完、即ち折れ線近似が成されている。
この補正データテーブルを用いて、実際の測定電圧、即ち直流増幅器１４の出力と対照させることによって、湯面レベルを出力できる。
【００１３】
以上の実施の形態においては、折れ線近似のための基準データは複数個必要としない。電磁誘導を検出原理とする検出器は非線形な特性を有するが、本実施の形態のように溶鋼Ｍが存在しない点（絶対基点）と、校正のための電極レベル計（即ち、電極センサーＧ）等で計測するもう一つの点の合計２点を決め、利得補正することによって理論的に基準データへ変換再現できる。これを四則演算のみで可能としたので処理時間を問題とすることなく簡便でしかも実用的な補正方法を実現したものである。
【００１４】
なお、参考までに、本発明の基本となる本発明の一実施の形態を適用した装置の調整手順を、更に具体的に説明すると、以下の（１）〜（４）の通りである。
（１）まず、測定対象のモールドＢ１に検出器Ｓを設置する。
（２）基準データテーブルの作成：模擬湯面を除きオフセット調整器１５を調整し直流増幅器１４の出力電圧を零とする。これによって、モールドＢ１等の近接する導体の影響が除去される。
（３）次に、模擬湯面をセットし湯面を１０ｍｍ毎移動し基準データテーブルを作成する。
（４）実測湯面による検出信号の校正：モールドへ溶鋼を入れて、鋳込み湯面が上昇してくると、別途設けた定点検出の例えば電極式レベル計からの割り込み信号を受け直流増幅器１４の出力電圧を取り込み、同時に前述（１）式に示す演算を行い正規化係数（Ｋ１）を求め記憶する。次いで、検出信号の補正データを得るために逐次得られる検出信号の即ち直流増幅器１４の出力電圧（Ｖｍｘ）と正規化係数（Ｋ１）との乗算を行う。
（５）利得補正された補正データは、基準データを用い公知の折れ線近似（二点間の直線近似）による線形変換を行い出力する。
以上のような補正演算処理によって、被検出体の材質の影響、検出器とモールド間ギャップの特性への影響等の補償を可能とする簡便な溶鋼湯面レベル計の校正方法を実現した。
【００１５】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、第１の発明に係る電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法は、既知湯面レベルでの実測値（Ｖｍ）とデータテーブルでのデータ値（Ｖｄ）を求めて、データ値（Ｖｄ）／実測値（Ｖｍ）からなる正規化係数（Ｋ１）を求め、実際の測定値に正規化係数（Ｋ１）を乗じて、データテーブルから溶鋼面までの深さを測定している。そして、第２の発明に係る電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法においては、既知湯面レベルでの実測値（Ｖｍ）とデータテーブルでのデータ値（Ｖｄ）を求め、実測値（Ｖｍ）／データ値（Ｖｄ）からなる正規化係数（Ｋ２）を求めて、データテーブルに正規化係数（Ｋ２）を乗じて、補正データテーブルを作成し、実際の溶鋼面まので深さを、電磁式溶鋼レベル検出器の測定値を補正データテーブルに対照して実際の溶鋼面までの深さを測定している。従って、装置構成が簡便で、しかも新規な情報を用いないで実質的に検出誤差の解消を図ることが可能で、更には信頼性の高い電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電磁式溶鋼レベル検出器の簡易校正方法の装置構成を示すブロック図である。
【図２】直流増幅器の出力と湯面レベルとの関係を表すグラフである。
【図３】従来例に係る電磁式溶鋼レベル検出器のブロック図である。
【符号の説明】
１１：交流電源、１２：交流増幅器、１３：同期検波器、１４：直流増幅器、１５：オフセット調整器、１６：線形処理器、２０：装置、２１：補正演算器、２２：割り込み信号発生器、Ｓ：検出器、Ｂ１：モールド、Ｍ：溶鋼、Ｔ：送信コイル、Ｒ：受信コイル、Ｇ：電極センサー
【図１】
0004585709.tif 000002
【図２】
0004585709.tif 000003
【図３】
0004585709.tif 000004