NOHKEN能研超声波式液位计XPL PLUS DPL PLUS SPL(可测粉体)

4-3.DPL PLUSシステム

　１台のコントロールユニットに*大２台までの周波数の異なるセンサを接続することができる上、アナログ信号（*大2点、4～20mA DC or 0～20mA DC）とリレー警報接点（4点SPDT多目的リレー接点）が出力できる。

写真２

4-4.SPLシステム

　コントロールユニットとセンサを１対１で接続するシングルタイプで、アナログ信号（*大2点、4～20mA DC or 0～20mA DC）とリレー警報接点（4点SPDT多目的リレー接点）が出力できる。

写真３

３．超音波の反射と受信

3-1.超音波の反射と受信

　「１．超音波によるレベル計測の原理」で、打ち出し音波の指向性は鋭い方が良いと説明したが、鋭ければ鋭いほど良いとは限らない。鋭い方が有利な場合は測定面と垂直に超音波が発射された場合だけである。静かな液面の場合、指向性が鋭すぎるとほんの少し斜めに当たっても反射された超音波は元のセンサの位置に戻ってこない。また、粉面の場合でも安息角度などにより反射角度の位置ずれが起こる。反射を考えると指向性は弱い方が有利と言う矛盾が生じる。必要以上の指向性を持つセンサの使用には十分な注意が必要である。

　（液体測定において、タンク上部に台管を使用してセンサを取り付ける場合は、台管をできるだけ液面に垂直になるよう注意して設置する必要がある）この矛盾を解くひとつの考え方として、強い超音波を使用する方法がある。粉体の場合は、粉面が一様ではないので多少斜めに当たっても、表面で超音波は多少の乱反射が生じるので、十分に強い超音波であれば正しい反射が得られる。もうひとつの考え方として、受信面の面積を広くする方法がある。反射超音波が多少横に反れていても、鋭い受信指向性を持ち、かつ広い受信面積を持つセンサであれば、効率の良い受信が可能となる。鋭い指向性を持つ超音波を使用するならば、受信面積ができるだけ広いものを使用することが良いと言える。また、受信面積が広ければそれだけ反射超音波を多く集めることができるので効率的である。

図３
 

図４

3-2.気体の種類と音速

　気体の種類により音速は異なる。気体による音速の一例を挙げると、20℃の場合、ベンゼンの音速は159.9 m/sec、アルゴンの場合は319.1 m/sec、酸素の場合は327.4 m/sec、窒素の場合は346.0 m/sec 二酸化炭素の場合は 350.2 m/sec、水素の場合は 346.0 m/secなどとなる。

　色々なガスの混合物がある状態で均一に混合されていない場合や組成そのものが変わる場合などは、上記の音速が当てはまらない場合があるので注意が必要である。

2-2.波長と分解能

　周波数が高いほど波長は短くなり、波長が短いほど分解能は上がる。電子回路はこの波長（位相）を*小単位として検出できる。アナログ技術では、一般的に1/4波長の分解能まで可能と言われているが、デジタル処理により分解能を波長の1/10まで向上させることができる。

3-3.圧力と音速

　圧力と密度の比は一定であるので、圧力は音速とは関係しない。 　結論として、超音波レベル計測の重要な要素は、*適周波数の強力でしかも鋭い指向性を持った超音波パルスを打ち出し、受信指向性の鋭い、できるだけ広い受信面積を持つ受信部で反射超音波をとらえる方法が理想的であると言える。この理想により近づいた*新の超音波式レベル計を粉体用、液体用および一体形に分類して以下に紹介する。