(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁歪センサを用いて液面レベルを検出する磁歪式レベル計において、
前記磁歪センサの一端に設けられ、弾性部材の上から質量的な負荷およびグリップ負荷を与えるダンパを備える、磁歪式レベル計。
【請求項２】
前記ダンパは、
前記磁歪センサの一端に挿入される弾性チューブと、
前記弾性チューブの上にｎ倍巻き（ｎは整数）巻回される芯線の挿入された弾性チューブとを含む、請求項１の磁歪式レベル計。
【請求項３】
前記芯線の挿入された弾性チューブは、前記弾性チューブ上に１／４波長の長さだけ巻回される、請求項２の磁歪式レベル計。
【請求項４】
前記ダンパは、弾性板に切れ目を入れて構成され、その切れ目に前記磁歪センサの一端が挿入される、請求項１の磁歪式レベル計。
【請求項５】
前記ダンパは、
前記磁歪センサの一端に挿入される弾性チューブと、
前記弾性チューブに被せられる熱収縮性チューブとを含む、請求項１の磁歪式レベル計。
【請求項６】
前記磁歪センサは、軸方向に沿って一方端に電流パルスが印加されたときに、磁歪線に沿って移動可能な磁石に近接する磁歪線の部位で発生した機械弾性波を、該一方端および終端部に向かって伝搬させる磁歪線を含み、
前記ダンパは、前記磁歪線の前記終端部側に設けられる、請求項１の磁歪式レベル計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は磁歪式レベル計に関し、特に、金属の中を伝搬する機械弾性波を利用して、液面あるいは液体の界面を移動するフロートの位置をその伝搬時間に変換して液面あるいは液体の界面の絶対値を検出するような磁歪式レベル計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来の磁歪式レベル計の構成を示す図である。図１１において、磁歪線１はニッケル，フェライトあるいは鉄系非晶質金属などの強磁性体からなり、その一端は電流パルスが与えられる加振部２とされる。磁歪線１の加振部２側にはダンパ３と検出コイル４が挿入されている。ダンパ３はブチルゴムなどからなり、加振部２での反射波が生じないように挿入されている。検出コイル４は磁歪線１の他端から反射してきた弾性波を検出する。
【０００３】
磁歪線１の途中にはマグネット５がフロート（図示せず）に取付けられている。磁歪線１の終端部６はばね７を介して液タンクの底などに取付けられる。
【０００４】
図１１に示した磁歪式レベル計において、加振部２に電流パルスを印加すると、磁歪線１の軸方向全域に円周方向磁場が瞬間的に発生する。そして、磁歪線１の途中にフロートのマグネット５が設けられているので、このマグネット５の近傍にのみ磁歪線１に軸方向磁場が与えられる。すなわち、磁歪線１の軸方向磁場と円周方向磁場の合成によって、磁歪線１の軸方向に斜めの磁場が瞬時に発生し、この傾斜磁界はその方向に磁歪線１を歪ませる。このねじり歪は、電流パルスの印加された瞬間にのみ生ずるので、機械弾性波（超音波）となって磁歪線１上をその両端に向かって伝搬することになる。
【０００５】
図１１において、マグネット５と終端部６との距離をＬとし、弾性波の伝搬速度をＶとすると、
Ｌ＝Ｔ・Ｖ
また、機械弾性波はねじり歪の伝搬によるものであるから横波であり、
Ｖ＝√（ａ／ρ）
ただし、ρ：磁歪線１の密度，Ｇ：磁歪線１の剛性率を示す。
【０００６】
上述の式から
Ｌ＝Ｔ・√（Ｇ／ρ）
すなわち、フロートの絶対値を時間の計測によって知ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１２は従来の磁歪式レベル計の電流パルスと反射波を示す波形図である。図１２の特性ａに示すように、電流パルスを加振部２に印加すると、検出コイル４によって反射波が検出されるが、この反射波が終端部６で反射して磁歪線１上に反射波が残留してしまう。続いて、２回目の電流パルスが印加されたとき、この２回目の電流パルスによる反射波と残留している反射波とが重なってしまい、図９の特性ｂに示すように波形が変形して、出力精度の誤差として現れる。波形の検出はコンパレータが用いられており、波形が変形してもコンパレータの基準レベルが変わらないため、トリガ位置が異なってしまい、異なった分だけ誤差となって現れるからである。
【０００８】
それゆえに、この発明の主たる目的は、ダンパを設けて磁歪線終端での反射を減衰させることによって、出力精度の誤差を少なくした磁歪式レベル計を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、磁歪センサを用いて液面レベルを検出する磁歪式レベル計において、磁歪センサの一端に設けられ、弾性部材の上から質量的な負荷を与えるダンパを備えて構成される。
【００１０】
請求項２に係る発明では、請求項１のダンパは、磁歪センサの一端に挿入される弾性チューブと、弾性チューブの上にｎ倍巻き（ｎは整数）巻回される芯線の挿入された弾性チューブとを含む。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２の芯線の挿入された弾性チューブは、弾性チューブ上に１／４波長の長さだけ巻回される。
【００１２】
請求項４に係る発明では、請求項１のダンパは、弾性板に切れ目を入れて構成され、その切れ目に磁歪センサの一端が挿入される。
【００１３】
請求項５に係る発明では、請求項１のダンパは、磁歪センサの一端に挿入される弾性チューブと、弾性チューブに被せられる熱収縮性チューブとを含む。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施形態を示す図である。図１に示した実施形態は、（ａ）に示すように、磁歪線１の終端部６側に弾性部材としての長さ３０ｍｍ，外径がφ２，内径がφ１のシリコンチューブ１１を挿入したものである。図１（ｂ）はダンパとしてのシリコンチューブ１を設けたときの反射波の波形図である。図１（ｂ）において、波形ａはメインの反射波であり、波形ｂは終端部６の不要反射波であり、波形ｃは加振部２の反射波である。図１（ａ）に示した実施形態では、シリコンチューブ１１を磁歪線１に挿入しただけであるため、不要反射波の減衰が十分でない。
【００１５】
図２はこの発明の他の実施形態を示す図である。この実施形態は、シリコンチューブ１１上にシリコンチューブ１３を被せためっき線１２をλ／４の長さとなるように密に巻き付けたものである。ここで、１波長の１周期＝１０μｓｅｃとし、音速を２．８ｍｍ／μｓｅｃとすると、１波長（λ）＝１０×２．８となり、λ／４＝（１０×２．８）／４＝７ｍｍとなる。したがって、めっき線１２を７ｍｍの長さに巻回すれば、図１（ｂ）に比べて波形ｂの不要反射波を減衰させることができる。
【００１６】
図３はこの発明のさらに他の実施形態を示す図である。この実施形態は図３（ａ）に示すように、図１に示したシリコンチューブ１１を磁歪線１の終端部６側に挿入し、さらに図３（ｂ）に示すようにシリコンチューブ１１の上に同じシリコンチューブ１３を被せためっき線１２を１１回密着巻きしたものである。
【００１７】
この実施形態によれば、図２に示した実施形態に比べて、シリコンチューブ１１の上からさらに質量的な負荷と磁歪線を弾性材でグリップ負荷を与えることができるので、図３（ｃ）に示すように、波形ｂの不要反射波を効果的に減衰させることができる。
【００１８】
図４はこの発明のさらに他の実施形態を示す図である。この図４に示した実施形態は、シリコンチューブ１１の上からさらに質量的な負荷と、磁歪線を弾性材でグリップ負荷を与えるものである。すなわち、グリップ負荷を与えるために、図１に示したシリコンチューブ１１上にシリコンチューブ１３を被せためっき線１２が２倍巻きされる。ここで、２倍巻きとは、シリコンチューブ１３の外径に対してシリコンチューブ１３を被せためっき線１２を巻回するピッチを１対１に巻いたものである。このように、グリップ負荷を与えることによって、図４（ｂ）に示すように、波形ｂの不要反射波を効果的に減衰させることができる。
【００１９】
図５は３倍巻きにしてグリップ負荷を与えたときの減衰特性を示す図であり、図６は５倍巻きにした例を示す。
【００２０】
図４〜図６を対比すれば明らかなように、２倍巻き，３倍巻き，５倍巻きというようにグリップ負荷を与えることによって、減衰量の差を生じるのが明らかである。これにより、図１および図２に示したような単なる質量的な負荷だけでなく、グリップ負荷も影響していることがわかる。
【００２１】
図７はこの発明のさらに他の実施形態を示す図である。この実施形態は、図７（ａ）に示すように、長さ１８ｍｍ，幅１２ｍｍ，厚さ２ｍｍのシリコン板１４に切れ目を入れ、この切れ目に図７（ｂ），（ｃ）に示すように磁歪線１を挿入するようにしたものである。
【００２２】
この実施形態では、図７（ｄ）に示すように、ダンパを設けない場合に比べて、波形ｂの不要反射波と波形ｃの加振部での反射波をわずかながら減衰させることができる。
【００２３】
図８はこの発明のさらに他の実施形態を示す図である。この実施形態では、図８（ａ）に示すような長さ２５ｍｍ，外径φ２のシリコン線１５の外皮のみを剥いたものを、図８（ｂ）に示すように、磁歪線１の終端部６側に５本挿入したものである。
【００２４】
この実施形態では、図８（ｃ）に示すように、波形ｂの不要反射波と波形ｃの加振部２での反射波を比較的良好に減衰させることができる。
【００２５】
図９はこの発明のさらに他の実施形態を示す図である。この実施形態は、図９（ａ）に示すように、図８に示した外径φ２のシリコン線１５の上に長さ２５ｍｍの熱収縮チューブ１６で覆ったものを、図９（ｂ）に示すように５個磁歪線１に挿入したものである。この実施形態では、図９（ｃ）に示すように、波形ｂの不要反射波および波形ｃの加振部２での反射波をより減衰させることができる。
【００２６】
図１０はこの発明のさらに他の実施形態を示す図である。この実施形態は図７と図９に示した実施形態を組合せたものである。すなわち、図１０に示すように切れ目を入れたシリコン板１４とシリコン線１５の外皮に熱収縮性チューブ１６を被せたものを５個用意し、図１０（ｂ）に示すように、磁歪線１の終端部６側に５個のシリコン線１５を挿入するとともに、シリコン板１４を磁歪線１に挿入したものである。
【００２７】
この実施形態では、図１０（ｃ）に示すように、波形ｂの不要反射波と波形ｃの加振部での反射波を効果的に減衰させることができた。
【００２８】
なお、図１に示したシリコンチューブ１１の長さ、図４に示したシリコンチューブ１３を被せためっき線１３の巻回するピッチ、図７に示したシリコン板１４に形成する切れ目のピッチ、図８および図９に示したシリコン線１５の長さをそれぞれλ／４に選ぶようにしてもよい。
【００２９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、弾性部材の上から質量的な負荷を与えるダンパを磁歪センサの一端に挿入したことによって不要な反射波を効率的に減衰させることができる。しかも、ダンパとして磁歪センサの一端に弾性チューブを挿入して、その上に芯線の挿入された弾性チューブを巻回するかあるいは切れ目を入れた弾性板を磁歪センサの一端に挿入するか、あるいは磁歪センサの一端に弾性チューブを挿入して、その上にその収縮性チューブを被せるという比較的簡単な構成で安価に不要反射波を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態としてシリコンチューブのダンパを設けた例を示す図である。
【図２】この発明の他の実施形態として、シリコンチューブの外側に同じシリコンチューブを被せためっき線をλ／４の長さだけ巻回したダンパを示す図である。
【図３】この発明の他の実施形態としてシリコンチューブの外側に同じシリコンチューブを被せためっき線を１１回巻回したダンパを示す図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態として、グリップ負荷を与えた例を示す図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態として３倍巻きにしてグリップ負荷を与えたときの減衰特性を示す図である。
【図６】さらに、この発明の他の実施形態として５倍巻きにした例を示す図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態として、切れ目を入れたシリコン板で構成したダンパを示す図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態としてシリコン線の外皮のみを剥いて構成したダンパを示す図である。
【図９】シリコン外皮に熱収縮性チューブを被せたダンパを示す図である。
【図１０】シリコン外皮に熱収縮性チューブとシリコン板とで構成したダンパを示す図である。
【図１１】従来の磁歪式レベル計の構成を示す図である。
【図１２】従来の磁歪式レベル計における反射波を示す波形図である。
【符号の説明】
１  磁歪線
６  終端部
１１  シリコンチューブ
１２  めっき線
１３  シリコンチューブ
１４  シリコン板
１５  シリコン線
１６  熱収縮性チューブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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