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| 説明 |
----Original Message-----
ある容器に入っている液体の容量（重量）を測る方法を詳し
く教えて。例えば燃料タンク、電気容量を利用したものにつ
いて。
----- unquote -----
これだけでは、条件が少なすぎるので、これだってものを
解説することができないのですが、燃料タンク等の容器
が小型で可搬性に富んだものであるのならば、空の容器
の重さを測っておき、その中に液体を入れたときの重さを
測れば、中に入っている液体の重さがわかりますよね。
液体の重さがわかれば、その液体の比重（普通は1mLで
○×gって単位でしょうか。水は1 g/mLです）から液体の
容量がわかります。
これとは別の方法が必要だとすれば、たとえばフロート
（釣りに使う浮きのようなもの、もしくは水洗トイレのタンク
の中で水の補給を自動的に止めるための浮きのようなも
の）を用意し、その浮きの高さを測る（ボリュームとか、磁
気センサー検出とか）とか、タンクの底に圧力センサーで
も設置して、液体の高さ（ヘッドとも言う）を圧力として検出
するとか、いろいろあるかと思います。ちなみに、水は
1g/mLの比重なので、1cm2の面積あたりの荷重は、高さ
が1cmにつき、1gになります。深さが1mで100g, 10mで
1kgになります。ですから、水の場合は、10m潜るごとに
1kg/cm2の圧力が増加します。この1kg/cm2が大気圧
1atmにおよそ等しいのです。圧力センサーは、いろんな
方法があります。変形による抵抗値変化を利用したもの、
圧力による電極の変形により静電容量が変化することを
利用したもの、変形量を機械的な針の指示機構にそのま
ま利用するブルドン管型圧力計などでしょうか。
こんなものでわかりますか？ご期待のものとは違ってい
るかもしれませんが、そのときはもう少し、条件をお教え
いただければ、それに沿った形でお答えできるかと思い
ます。
電気容量を用いたものとのことなので、ひょっとすると、
平行板コンデンサの容量変化に関する質問だったのか
しら？たとえば、燃料タンク中にタンクの高さ方向に金属
の平行板を入れて、その要領値の変化を測るということ
だったのかな？昔、ラジオの同調に使ったバリコン（可変
容量コンデンサ）みたいなものかな？だとすると、誘電率
の違いを利用することになりますね。
平行板コンデンサの容量値は、
C = εS/d
で表現できます。ここで、Cは容量値、εは誘電率、Sは電
極面積、dは電極間距離です。εは真空の誘電率εoと、比
誘電率εsを用いれば、ε=εoxεs となります。ここで、気相と
液相の誘電率が違う場合、気相に暴露されている部分の
容量値と液相に浸っている部分の容量値の和になります。
C = ε(gas) S(gas)/d + ε(liq) S(liq)/d
です。この容量変化を何らかの方法で測定すればよい。そ
の方法は、いくつかあるでしょうが、
1. ある一定周波数の交流のインピーダンス変化を測定する。
容量性インピーダンスは1/(2πfC)になります。fは交流の周
波数です。
2. コイルと組み合わせて共振回路を作りその共振周波数を
測る。共振周波数は、f = 1/(2π(LC)^0.5)で、Lはコイルの
インダクタンスです。
3. コイルと組み合わせて共振回路を作り、その共振周波数
で高周波発振させ、その発振周波数を測る。発振周波数
は、f = 1/(2π(LC)^0.5)で、Lはコイルのインダクタンスです。 |
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