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公開番号2024057516
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-24
出願番号2022164318
出願日2022-10-12
発明の名称液位検出装置
出願人ニシム電子工業株式会社
代理人個人
主分類G01F 23/263 20220101AFI20240417BHJP(測定;試験)
要約【課題】液質の電気的特性の相違に関係なく、液位を正確に算出することができる液位検出装置を提供する。
【解決手段】測定対象となる液位の高さ方向に所定の間隔で配設される複数の電極11を有するセンサ部10で検出される電気特性値を取得する情報取得部22と、空気と異なる電気的特性を有する液体を基準液とし、情報取得部22が、センサ部10で検出可能な最低液位から最高液位までの間で所定間隔を空けて設定された液位ごとに基準液で検出された電気特性値を電極11ごとに取得した基準情報を記憶する基準情報記憶部23と、測定対象となる液体を対象液とし、情報取得部22が、対象液の液位に対して検出された電気特性値を電極11ごとに取得した対象情報を記憶する対象情報記憶部24と、基準情報と対象情報との誤差情報に基づいて、基準液と対象液との電気的特性の違いを補正して液位を算出する水位算出部25とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
測定対象となる液位の高さ方向に所定の間隔で配設される複数の電極を有するセンサ部で検出される電気特性値を取得する取得手段と、
空気と異なる電気的特性を有する液体を基準液とし、前記取得手段が、前記センサ部で検出可能な最低液位から最高液位までの間で所定間隔を空けて設定された液位ごとに前記基準液で検出された電気特性値を前記電極ごとに取得した基準情報を記憶する基準情報記憶手段と、
測定対象となる液体を対象液とし、前記取得手段が、前記対象液の液位に対して検出された電気特性値を前記電極ごとに取得した対象情報を記憶する対象情報記憶手段と、
前記基準情報と前記対象情報との誤差情報に基づいて、前記基準液と前記対象液との電気的特性の違いを補正して前記液位を算出する液位算出手段とを備えることを特徴とする液位検出装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の液位検出装置において、
前記液位算出手段が、前記基準液の液位を任意に変化させた場合に前記電極ごとに記憶された前記基準情報の合計値と、前記電極ごとに記憶された前記対象情報の合計値と、の誤差が最小となる液位を前記測定対象となる液体の液位として算出することを特徴とする液位検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液位検出装置において、
前記基準液が異なる電気的特性を有する第１液体及び第２液体からなり、
前記基準情報記憶手段が、前記第１液体及び第２液体のそれぞれについて、最低液位から最高液位までの間で所定間隔を空けて設定された液位ごとに検出された電気特性値を前記電極ごとに第１基準情報及び第２基準情報として記憶し、
前記液位算出手段が、下記の式において変数Ｐを任意に変化させた場合に、液位に応じた予測値から求められる前記電極ごとの基準情報の合計値と、前記電極ごとに記憶された前記対象情報の合計値と、の誤差が最小となる変数Ｐにおける液位を前記測定対象となる液体の液位として算出することを特徴とする液位検出装置。
TIFF
2024057516000003.tif
21
166
ただし、０≦Ｐ≦１とし、Ｍ１は所定液位における第１基準情報、Ｍ２は所定液位における第２基準情報とする
【請求項４】
請求項３に記載の液位検出装置において、
前記対象液が水である場合に、前記第１液体又は第２液体が純水であることを特徴とする液位検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の液位検出装置において、
前記液位算出手段が、前記対象情報記憶手段に記憶される前記対象情報について、前記電極ごとの前記対象情報の値が所定の範囲外である場合に、当該対象情報を補正して前記液位を算出することを特徴とする液位検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載の液位検出装置において、
前記液位算出手段が、前記対象情報記憶手段に記憶される前記対象情報について、当該対象情報の値が第１の所定値以上又は第２の所定値以下（第１の所定値＜第２の所定値）である電極についての情報のみ、液位を算出する演算に利用することを特徴とする液位検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的特性に基づいて液位を検出する液位検出装置に関し、電気的特性が異なる場合であっても補正して液位を算出する液位検出装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
電極間の静電容量を測定することで水位を計測する技術として、例えば特許文献１、２に示す技術が開示されている。特許文献１に示す技術は、複数の電極が水位方向に所定の間隔で相互に離間かつ計測範囲の一部が重なるように配置された水位計測装置において、各電極による水位の計測結果を正確な連続値として出力できるようにするものであり、暫定水位計測部は、電極E(n)，E(n-1)の重複する計測範囲に水位があるときに、電極E(n)，E(n-1)ごとに計測された電荷量に基づいて暫定水位L0を計測し、重み決定部は、暫定水位L0と各電極E(n)，E(n-1)との相対的な位置関係に基づいて各計測値に対する重み付けを決定し、重み付き平均値計算部は、電極E(n)，E(n-1)ごとに得られる計測結果に前記重み値に基づく重み付き平均値を計算して総合水位L
total
とするものである。
【０００３】
特許文献２に示す技術は、複数の電極を備えた水位計測装置において、電極ごとに水位とその計測結果との対応関係を簡単かつ正確に較正できようにするものであり、電極選択部は、電極下端部に対応する水位の計測値が未登録の電極E(n)を選択し、ゲイン切換部は増幅器のゲインを調整し、下端部検知部は、水位が電極E(n)の下端部にあるか否かを最大ゲインで検知し、下端部電圧登録部は、水位が電極E(n)の下端部にあるときの電極E(n)の電荷量を通常ゲインで計測し、下端部水位代表値V
edge(n)
として登録し、隣接水位代表値登録部は、水位が電極E(n)の下端部にあるときの隣接電極E(n-1)の電荷量を通常ゲインで計測し、隣接水位代表値V
ref(n-1)
として登録し、補正係数等決定部は、隣接電極E(n-1)の各代表値V
edge(n-1)
，代表値V
ref(n-1)
に基づいて、隣接電極E(n-1)の計測値を較正するための補正係数や関数を求めるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６１３２９６０号公報
特許第６１３２９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
計測された静電容量値に基づいて水位を測定する場合は、静電容量値を水位に変換する必要がある。そのため、一般的には、静電容量値を水位に変換する基準となる基準データが用いられる。しかしながら、例えば水田などの水位を測定する場合は、測定対象となっている水田の地域、場所、環境等により水質が全く異なるものとなるため、基準データとの相違が生じてしまい、正確な水位を算出することができないという課題を有する。
【０００６】
また、基準データを実際に測定する水で取得するということが考えられるが、製品出荷時や初期起動時などにそのような作業を行うのは効率の面から現実的ではない。さらに、特に水田などの自然環境下にあっては、時間の経過に伴って水質が変化することがあるため、その都度基準データを更新することは現実的ではない。
【０００７】
特許文献１、２に示す技術は、計測値を正確に取得したり補正することが可能であるものの、上記に示した問題を解決できる技術ではない。
【０００８】
本発明は、液質の電気的特性の相違に関係なく、液位を正確に算出することができる液位検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る液位検出装置は、測定対象となる液位の高さ方向に所定の間隔で配設される複数の電極を有するセンサ部で検出される電気特性値を取得する取得手段と、空気と異なる電気的特性を有する液体を基準液とし、前記取得手段が、前記センサ部で検出可能な最低液位から最高液位までの間で所定間隔を空けて設定された液位ごとに前記基準液で検出された電気特性値を前記電極ごとに取得した基準情報を記憶する基準情報記憶手段と、測定対象となる液体を対象液とし、前記取得手段が、前記対象液の液位に対して検出された電気特性値を前記電極ごとに取得した対象情報を記憶する対象情報記憶手段と、前記基準情報と前記対象情報との誤差情報に基づいて、前記基準液と前記対象液との電気的特性の違いを補正して前記液位を算出する液位算出手段とを備えるものである。
【００１０】
このように、本発明に係る液位検出装置においては、測定対象となる液位の高さ方向に所定の間隔で配設される複数の電極を有するセンサ部で検出される電気特性値を取得し、空気と異なる電気的特性を有する液体を基準液とし、前記センサ部で検出可能な最低液位から最高液位までの間で所定間隔を空けて設定された液位ごとに前記基準液で検出された電気特性値を前記電極ごとに取得した基準情報を記憶し、測定対象となる液体を対象液とし、前記対象液の液位に対して検出された電気特性値を前記電極ごとに取得した対象情報を記憶し、前記基準情報と前記対象情報との誤差情報に基づいて、前記基準液と前記対象液との電気的特性の違いを補正して前記液位を算出するため、基準液と対象液との電気的特性が異なる場合であっても、相互の電気的特性の誤差情報からそれらの違いを補正することで正確な液位を測定することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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