アドミタンス技術

アドミタンス技術とは?

  

弊社のアドミタンス技術は、静電容量方式の応用で制御回路や検出電極構造に独自の技術を用いており 3電極方式アドミタンス(静電容量)計測で各種用途に対応していきます。
この技術は弊社アドミタンス式レベルスイッチにも採用されています。

1.測定原理

アドミタンス式レベル計は、2種類の電極で構成され、一つは信号を発信する発信電極であり、もう一つは発信された信号を受信する受信電極となります。

これらの電極を使った測定の仕組みとして、発信電極から一定周波数の交流信号を常時発信し、発信された信号が電極間に介在する測定媒体を通過(透過)して、受信電極で受信します。受信した信号(交流電圧)の振幅レベルなどを演算し、測定レベルとして出力します。
交流信号は測定媒体の非誘電率や電極間に存在する量(面積)によって、受信量(振幅レベル)は変化します。

【補足】
①Y=jωC      ②C=εr×A/d

Y:アドミタンス   C:静電容量
 j:虚数        εr:比誘電率
ω:角周波数       A:電極面積
C:静電容量     d:電極間距離

2.特長

(1)測定信号の受信方法

一般的な静電容量式は、発信電極を検出電極とし受信電極が接地電極となっていますが、当社では検出電極を受信電極とし接地電極を発信電極となるような方式をとっています。

なぜその方式を採用したのか?

受信電極を外側(接地電極)にしてしまうと、外乱ノイズの影響を受けてしまい、誤動作(誤指示)の原因になってしまいます。
そこで当社では、受信電極を内側(検出電極)にすることで外乱ノイズの影響を受けることなく計測することができます。
外乱ノイズには、ノイズフィルターなどでの対応も可能ですが、外乱ノイズのような不明な周波数を除去するには、いろいろと検討をおこなわなければならず簡単ではありません。

(2)電極構造

当社が採用した電極構造は、ガードを使った構造です。ガードを組み込んだ構造にすることで、電極構造体の容量(固有容量)を小さく抑え、電極長さが変化しても固有容量は殆ど変化することがありません。このことから電極の長さが変化しても「制御回路内のGAIN定数の調整」や「補償用コンデンサの設置」が無くなり、電極の長さに応じた制御基板(変換器)を用意する必要がありません。アドミタンス式レベル計では、測定環境に応じて電極(センサ)部の構造を変えるため、全てのアドミタンス式レベル計に採用されるわけではありません。そのため、センサ部と変換器部間に使用する専用ケーブルにも同様の効果が得られる様に専用ケーブルも採用しています。

3.実際の測定試験

アドミタンス式レベル計の性能がどの程度のものなのか、実液(測定物:灯油)を使った試験の結果を下記に紹介します。
(低誘電の測定媒体を想定した電極構造で製作)
灯油の比誘電率は約1.8とかなり低いが、試験結果は良好で、精度よく測定できている状況でした。

アドミタンス式レベル計は、灯油(比誘電率1.8)のような比誘電率の低い測定物でも安定した計測がおこなえていることを確認できています。
このことから。液化ガスなどの測定にでも活用できると考えています。

アドミタンス式レベル計を使ったアプリケーション例

大量の泡

発泡環境の水位計測

泡と液位の界面でのレベル追従をおこなう。泡層と液層の界面を正確に捉える独自の処理技術により、泡立ち・飛沫・蒸気・凝縮水といった厳しい環境でも安定したレベル計測を実現。

ドローンによる農薬散布

散布薬剤タンク計測

薬剤残量が飛行中に見える。ドローン用散布薬剤タンクの残量を飛行中でもリアルタイムに計測し、機体の揺れ・振動・姿勢変化の影響を抑えながら安定してタンク残量を提供。

複数のLNGタンク

液化ガスタンク計測

極低温でも安定したレベル監視。この様な極めて特殊な環境下でもタンク内の液面を安定して連続測定し、受入・貯蔵・払出・ローリー充填までの運用を“見える化”。

並んだコップ

純水の水質変化検知

微細な水質変動をリアルタイムに検知する高感度技術を搭載。洗浄工程での異物混入の兆候確認、半導体製造でのライン水質の安定監視、バイオ・医薬生産における超純水の品質維持など、変化を早期に察知。

汚れたマシーン油

油の劣化検知

故障を防ぐ、油の状態監視。潤滑油・作動油・切削油などの状態を連続監視し、酸化・汚れ(微粒子)・混入水分・粘度変化などの“劣化兆候”をリアルタイムに見える化。
 

汚れた基板

基板の油じん検知

電子基板製造環境における油じんの発生・増加をリアルタイムに検知し、汚染レベルを“見える化”。目視や定期点検だけでは把握しにくい現状を解決する。
 


その他のコア技術


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なお、アドミタンス技術だけでなく
・電波を利用したレベル計測技術
・摩擦静電気を利用した粉じん計測技術
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