JP2000205932A - プロ―ブマッピング診断方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容器における材料のレベルに関連性の無いフ
ァクタに基づく反射を追跡するため、基準信号を周期的
ベースで自動的に更新する方法を提供することである。 【構成】 容器の中のプローブに沿ってＴＤＲ信号を周
期的に検出するステップと、ゼロ値を持つ少なくとも１
つの潜在的起点反射のために前記ＴＤＲ信号を走査する
ステップと、前記少なくとも１つの潜在的起点の反射か
ら起点の反射を選択するステップと、前記起点の反射に
起点基準点を設定するステップと、前記起点の基準点に
基づいて前記出力結果を計算するステップとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプロセス変数を測定
するための装置及び方法に関する。もっとくわしく言え
ば、本発明は信号反射の飛走時間ｔｉｍｅ―ｏｆ―ｆｌ
ｉｇｈｔを用いて、第１媒質と第２媒質との間のインタ
ーフェースのロケーション位置の正確な指示を行わせる
ための改良された方法に関し、また、プロセス変数に影
響を与える潜在的条件、状況を検出し、補正し、又は報
知応答する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プロセス及び貯蔵産業は、久しく長い
間、レベル、フロー流量、温度等のようなプロセスパラ
メータを測定するため種々の型式の装置を使用してい
る。複数の種々異なる技術（機械的、容量的、超音波、
液圧的等）が多くの適用面アプリケーション向けに測定
手段として供されている。しかしながら、他の多くの適
用面アプリケーションでは、利用可能な技法が解決手段
を提供できず、又はリーズナブルなコストでそのような
解決手段を提供することができなかった。レベル測定シ
ステムを有用に利用し得る多くのアプリケーションにと
って現在利用可能なレベル測定システムは、コストが掛
かり過ぎる。

【０００３】大容量石油貯蔵のようなある用途では被測
定材料物資の価値が必要とされる極めて高い精度のため
要求されるレベル測定システムのハイコストを償うのに
十分高いものである。そのような高価な測定システムは
サーボタンクゲージングシステム又は周波数変調の連続
波ＣＷレーダシステムを含んでいる。

【０００４】更に、製造物の品質を維持し、資源を保有
し、安全性を改善する等のため製造物のレベルを測定す
る必要性が高い多くのアプリケーションがある。しか
し、プラントが、それの測定のための計装備を完全に備
えるには低コストの測定システムが要求される。

【０００５】従来の測定アプローチとは異なった要求を
するあるプロセス測定アプリケーションがある。例え
ば、レベル測定中高い湿度及び高い圧力に対する能力を
要求するアプリケーションは典型的には容量測定に依拠
しなければならない。しかし、従来の容量測定システム
は、材料特性を変えると誘発されるエラーの影響を受け
やすい。更に、容量測定技術の本来固有の性質は、１つ
より多くのフルイド流体層を入れる容器におけるそのよ
うな容量レベル測定技術の使用を妨げるものである。

【０００６】超音波飛走時間ｔｉｍｅ―ｏｆ―ｆｌｉｇ
ｈｔ技術は材料特性の変化するに従って変化するレベル
指示に関する問題点、困難性を低減している。しかし、
超音波測定は、高温とは、高圧下で、又は真空中で作動
し得ない。更に、超音波センサは、音響ノイズに対して
低いトレランスを有する。

【０００７】それらの問題点を解決するための１つの技
術的アプローチは、導波パルスの使用である。それらの
導波パルスは、デュアルプローブ伝送線を通って貯蔵さ
れた材料内に伝搬され、プロープインピーダンスの変化
―これは液体レベルと相関するーから反射される。次い
でプロセスエレクトロニクスは、飛走時間ｔｉｍｅ―ｏ
ｆ―ｆｌｉｇｈｔ信号を、有意のフルイドレベル読取値
に変換する。従来の導波パルス技術は、高品質の短いパ
ルスを生じさせ、そのような短時間の事象に対して飛走
時間ｔｉｍｅ―ｏｆ―ｆｌｉｇｈｔを測定するのに必要
とされる装置の特性性質に基づき非常に高価である。更
に、そのようなプローブは、単純な構成でなく、簡単な
容量レベルプローブに比して、作製するのに高価であ
る。

【０００８】最近、Ｎａｔｉｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｒ
ｙ Ｓｙｓｔｅｍ によって開発された技術は著しく安
価な回路で、速く低いパワーパルスを発生し、それの戻
りリターンのタイミングをとることを可能にする。例え
ば下記参照のこと。Ｕ．ＳＰａｔｅｎｔ Ｎｏｓ．
５，３４５，４７１及び５，３６１，０７０）。然し、
この新しいテクノロジィだけではレベル測定技術をプロ
セス及び貯蔵測定アプリケーションに利用可能に高める
ことはできない。当該の新規な技術により発生されたパ
ルスは、広帯域であり、また方形波ではない。加えて、
発生されたパルスは、著しく低いパワーレベルを有す
る。そのようなパルスは、１００ＭＨｚ以上の周波数を
有し、ほぼ１ｎＷ以下の平均パワーレベルを有する。そ
れらのファクタは、パルスをプローブのところまで往復
伝搬させ、戻ったパルスを処理し解釈するのに克服すべ
き新たな問題を提供する。

【０００９】反射されたパルスは、プロセス変数の測定
のため、反射パルスのアライメント整列のために使用さ
れる起点の決定を阻害する反射を含み得る。誤ったポイ
ントが基準として選択された場合とか、又は、基準が測
定ごとに変化する場合には、システムはプロセス変数の
測定に対して誤った結果を生じる。

【００１０】測定すべきプロセス変数は種々の理由で検
出されない状態におかれることがあり、それらの種々の
理由は、プローブの破損、材料レベルからの低い振幅反
射、高周波コネクションのロス及び容器の空ら状態を含
む。それらの条件、状況のうちの最初の３つによって
は、誤ったレベル測定を来たし、この誤ったレベル測定
は、補正しなければならないものであり、これに対し、
後者のものは、有効なレベル測定状態コンディションで
ある。それらの条件、状況を検出し、誤った結果を回避
するためそれらの間で区別できることが重要である。

【００１１】測定すべきプロセス変数は、反射信号の他
のパルス、これらは測定すべきプロセス変数に関連性が
無い、に振幅の点で類似の１つの反射パルスを生じさせ
得る。システムは、誤った結果を回避するため、どの反
射パルスが測定すべきプロセス変数に基づくかを決定し
なければならない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、容器
における材料のレベルに関連性の無いファクタに基づく
反射を追跡するため、基準信号を周期的ベースで自動的
に更新する方法を提供することである。それにより、材
料レベルに基づく反射の検出及び適当なプロセス変数の
正確な応答が可能となる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、容器の中のプローブに沿ってＴＤＲ信号を周期的に
検出するステップと、ゼロ値を持つ少なくとも１つの潜
在的起点反射のために前記ＴＤＲ信号を走査するステッ
プと、前記少なくとも１つの潜在的起点の反射から起点
の反射を選択するステップと、前記起点の反射に起点基
準点を設定するステップと、前記起点の基準点に基づい
て前記出力結果を計算するステップにより解決される。

【００１４】

【発明の実施の形態】第１に、それらの低いパワーで、
高い周波数のパルスを、プローブのところまで伝搬さ
せ、それらの戻りをさせるため、センサ装置を設けなけ
ればならない。そのようなセンサ装置は下記特許明細書
に記載されている。米国特許第５，６６１，２５１号、
名称ＳＥＮＳＯＲ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲ
ＯＣＥＳＳ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ 及び米国特許第
５，８２７，９８５号 名称 ＳＥＮＳＯＲ ＡＰＰＡ
ＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＭＥＡＳＵＲＥ
ＭＥＮＴ。それらの特許明細書の開示内容は、本願明細
書中に明示されている。

【００１５】センサ装置は、ことに、プロセス容器及び
貯蔵容器における材料レベルの測定に向いているが、そ
れに限られるものでない。明らかなように、センサ装置
は、フロー流量、組成、誘電率、含有湿度等のような他
のプロセス変数の測定のため使用し得る。本願明細書及
び請求の範囲に使用されている用語“容器”（“ｖｅｓ
ｓｅｌ”）とは、パイプ、シュート、入れ物、タンク、
貯蔵器等又は他の任意の貯蔵容器のことである。そのよ
うな貯蔵容器は、亦、燃料タンク、自動車又は車両のフ
ルイド貯蔵システムのホスト又はエンジンオイル用の貯
蔵器、液圧フルイド、ブレーキフルイド、ワイパフルイ
ド、クーラント、パワーステアリングフルイド、トラン
スミッションフルイド及び燃料用のものを含み得る。

【００１６】本発明は、従来の同軸ケーブル又はデュア
ル伝送線に対する代替手段として、安価な信号導体―伝
送線を介して電磁エネルギを伝搬するものである。Ｇｏ
ｕｂａｕ線は、レベル測定向けのアプリケーションを対
象とし、ここでは、経済的ロッド又はケーブルプローブ
（即ち、ツィン又はデュアル導体アプローチの代わりに
１つの導体）が望まれる。単一導体のアプローチは、新
規なパルス発生及び検出テクノロジィを活用するのみな
らず、経済的な容量レベルプローブに類似の手法でプロ
ーブを構成することを可能にする。

【００１７】本発明は、詳しくは、導体からの戻ったパ
ルスを処理し、解釈するための単一のプロセッサ装置に
関する。本発明により使用される低パワーで広帯域のパ
ルスに基づき、プロセス変数の有意の指示を行わせるた
めのそのような信号処理は困難である。従来の信号処理
技術は、パルスの反射を監視するため、簡単なピーク検
出のみを使用する。

【００１８】本発明は、著しく高速の導波パルスの飛走
時間ｔｉｍｅ―ｏｆ―ｆｌｉｇｈｔの測定のため構成さ
れた信号処理回路を提供する。超音波レベル測定のよう
な類似のプロセスにて使用される技術は広汎に異なって
おり、信号特性における差に基づき、導波電磁波の検出
には不十分である。例えば超音波信号は、遙かにノイズ
性が大きく、ほぼ１２０ｄＢ及びそれより高い大きなダ
イナミックレンジを有する。これに関連した導波電磁波
は、ノイズが低く、超音波信号に比して低いダイナミッ
クレンジ（１０：１より低い）を有し、周囲の環境的イ
ンピーダンスによりモディファイされる。本発明の信号
処理装置は、周囲の環境的影響から、それらの低パワー
信号の適当な反射パルスを決定するように構成される。

【００１９】標準的電磁反射測定は、時間領域反射測定
（ＴＤＲ）として知られている。レベル測定のためのＴ
ＤＲ装置は、伝搬中継パルスの飛走時間ｔｉｍｅ―ｏｆ
―ｆｌｉｇｈｔの測定及び伝搬中継パルスの開始個所に
て受信された、引き続いて発生された反射パルスの測定
を要する。この測定は、典型的には、受信したパルスの
最大振幅間の時間インターバルを求めることにより実施
される。時間インターバルを求めることは、送信パルス
と受信パルスとの間のインターバルをカウントすること
により行われる。

【００２０】本発明はセンサ装置のプローブ素子にコン
タクト接触する材料のインターフェースにより生ぜしめ
られる有効反射パルス信号を求めるため信号処理回路を
提供する。本発明の処理装置は、特に上述のように高速
で低パワーのパルスを処理するのに有用である。信号処
理装置の有利な実施例では、処理は反射パルスのアナロ
グ出力のディジタルサンプリングに基づいて実施され
る。但し、明らかなように類似の信号処理技術をリアル
タイムでのアナログ信号に対して使用できる。

【００２１】本発明は、容器における材料に対するプロ
セス変数に相応する有効な出力結果を生成するため複数
の反射パルスを有する時間領域反射測定（ＴＤＲ）信号
を処理するための方法を提供する。当該の方法は、容器
におけるプローブに沿って基準信号を求め、そして、基
準信号を用いてプローブロケーション位置の基準端部を
確定するステップを有する。前記方法は又、プローブに
沿ってＴＤＲ信号を周期的に検出すること、前記ＴＤＲ
信号上にてプローブロケーションの検出端部を求めるこ
と、プローブロケーションの基準端部と、プローブロケ
ーションの検出端部との間の差に基づくシステムステー
タスを求めること、そして、システムステータスが機能
性を有している場合に出力結果を計算することの各ステ
ップを包含する。

【００２２】本発明は、基準信号と時間領域反射測定
（ＴＤＲ）信号をアラインメント整列させて距離及びロ
ケーションの計算及び比較を行うようにした方法を提供
する。前記方法は、基準信号上で第１の起点基準ポイン
トを設定し、そして、ＴＤＲ信号上で第２の起点基準ポ
イントを設定する各ステップを含む。参照信号上での距
離及びロケーションは、第１の起点基準ポイントに対し
て相対的に計算され、そして、ＴＤＲ信号上での距離及
びロケーションは、第２の起点基準ポイントに対して相
対的に計算される。１つの起点基準ポイントを設定する
方法は、順次のゼロ値の最大数を有する信号において反
射を検出するステップを含み、又、そこにおいて反射が
最初１つの起点スレッショールドにクロスするポイント
として起点基準ポイントを設定するステップを含むもの
である。１つの起点基準ポイントを設定する代替選択的
な方法は、ゼロ値の途切れていない最大距離を表す信号
において反射を検出するステップを含み、又そこにて反
射が最初に１つの起点スレッショールドにクロスするポ
イントとして起点基準ポイントを設定するステップを含
むものである。１つの起点基準ポイントを設定する有利
な方法は、１つの起点―幅スレッショールドより大きな
ゼロ値の幅を有する信号において最も右の（ｒｉｇｈｔ
ｒｍｏｓｔ）反射を検出するステップを含み、又、そこ
にて反射が最初に１つの起点スレッショールドにクロス
するポイントとして起点基準ポイントを設定するステッ
プを包含する。

【００２３】本発明の１つの側面は、ケーブルの破損し
た状態を検出する可能性である。前記方法は、プローブ
ロケーションの基準端部より小さい１つの測定長を設定
するステップを含む。ケーブルの破損状態は、次のよう
な場合に検出される、即ち、プローブロケーションの検
出端部が測定長より小さい場合検出される。

【００２４】本発明の別の側面は、高周波コネクター状
態条件の欠如を検出する可能である。前記方法は次のよ
うな各ステップを含む、即ち、プローブのピークピーク
スレッショールドを設定すること、ＴＤＲ信号上で、プ
ローブの負のピークの１つの端部及びにプローブの正の
ピークの端部検出すること、そして、プローブの負のピ
ークの端部と、プローブの正のピークの端部との差とし
てプローブのピークピーク振幅の端部を計算することの
各ステップを含む。高周波コネクション状態条件の欠如
が次のような場合に検出される、即ち、プローブのピー
クピーク振幅の端部がプローブのピークピークスレッシ
ョールドの端部より小である場合に検出される。

【００２５】本発明の別の側面は、低振幅レベルの反射
状態条件を検出する可能性である。前記方法は、最大の
プローブの長さを設定するステップを含み、前記の最大
の長さは、プローブロケーションの基準端部より大であ
る。低振幅レベル反射状態条件は、次のような場合に検
出される、即ち、プローブロケーションの検出端部が最
大のプローブ長さより大であるか、又はそれに等しくそ
して、レベルの反射が検出されなかった場合に検出され
る。

【００２６】本発明の更なる側面は、次のような場合に
のみ低振幅レベル反射状態条件を指示することである、
即ち介在するレベル反射が検出されることなく、又は、
容器の空ら状態が検出されることなく延長された期間に
亘って当該の低振幅レベル反射状態条件が起こった場合
のみ当該の指示をするものである。

【００２７】本発明のなおさらなる側面は、容器の空ら
状態を検出する可能である。前記方法は、プローブロケ
ーションの基準端部より小さい測定長を設定し、そし
て、プローブロケーションの基準端部より大である最大
のプローブ長を設定するステップと含む。容器の空ら状
態は次のような場合検出される、即ち、プローブロケー
ションの端部は、測定長より大又はそれに等しく、プロ
ーブロケーションの端部が最大プローブ長より小又はそ
れに等しく、そして、レベル反射が検出されなかった場
合前記の容器の空ら状態が検出される。

【００２８】本発明の更なる目的、利点及び新規な特徴
が以降の明細書の記載事項に明示されており、図面を参
照して当業者には以降の記載内容に関連して明らかにな
る。

【００２９】

【実施例】図面を用いて説明すると、図１は、プロセス
測定のための表面波伝送線センサ装置の動作を略示す
る。装置１０は、貯蔵容器１４内に配された第１の媒質
１１と、第２の媒質１２との間のインターフェースのよ
うなプロセス変数のレベル測定にて使用するのに適す
る。第１の媒質１１は空気であり、第２の媒質１２は液
体又は他の材料のようなプロセス変数である。

【００３０】本発明は、単一の導体伝送線又はプローブ
素子１８を容器１４の表面２０に固定するための機械的
取付装置１６を有する。機械的取付１６は、トランシー
バ２２をしてパルスを矢印２２の方向へプローブ素子上
にパルスを伝送せしめることを可能にする。パルスが第
１媒質１１と、第２媒質１２との間のインターフェース
２６、例えば液体の上面に達すると反射パルスが矢印２
８の方向に向かってプローブ素子１８へ戻される。

【００３１】トランシーバ２２は、処理回路に結合され
ており、この処理回路は、反射されたパルスを検出して
戻りパルスを解釈し、容器１４中の第２媒質１２のレベ
ルを指示する出力信号を発生する。有利にはトランシー
バ２２は広帯域パルスを非常に低い平均パワーレベルで
例えば、ほぼ１ｎＷ以下又は１μＷ以下のピークパワー
で伝送する。パルスの周波数は、有利にほぼ１００メガ
ヘルツ以上である。

【００３２】トランシーバ２２は、伝送パルス発生器３
０を有し、この発生器３０は一連の高周波パルスを発生
し、それらのパルスをケーブル３２を介して取付１６へ
伝送する。トランシーバ２２も又伝送パルス発生器３０
に結合されたシーケンシャル支援発生器３０を有する。
サンプルパルス発生器３４は、シーケンシャル発生器３
２に結合されている。サンプルホールドバッファ３６
は、サンプルパルス発生器３４及びケーブル３７に結合
されている。トランシーバ２２は、マイクロパワー広帯
域パルスレーダ送信器であり、この送信器は、Ｌｉｖｅ
ｒｍｏｒｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ．に所在の Ｔｈｅ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ
内の研究所の Ｔｈｅ Ｌａｗｒｅｎｃｅ Ｌｉｖｅ
ｒｍｏｒｅＮａｔｉｎａｌ Ｌａｂｏｌｒａｔｏｒｙ
により開発されたものである。他のトランシーバ２２も
本発明の信号処理装置に使用することもでることが明ら
かである。

【００３３】上述のように、取り付け装置１６は、低パ
ワー高周波パルスを送受信するように特別に設計されな
ければならない。上述の共に継続する出願―その開示
は、参照として明示されているーは、トランシーバ２２
に対する適当な取り付け１６を提示している。エレクト
ロニクス及び処理回路を取り付け装置１６から離れて設
けられた遠隔の取り付け個所に設けることができる。

【００３４】線３８上のトランシーバ２２からの出力
が、アンプ４０に結合されている。アンプ４０からの出
力により線４２上のＴＤＲアナログ信号が送出される。
本発明の有利な実施例は、ディジタルサンプリングシス
テムを使用し、そして、アナログ出力信号に関連するデ
ィジタル信号を処理するが、本発明の処理装置はアナロ
グ信号を直接処理するように構築することができる。

【００３５】本発明では、Ａ／Ｄ変換器４４がアンプ４
４に結合されている。Ａ／Ｄ変換器４４の１つの出力側
がマイクロプロセッサ４６の１つの入力側に結合されて
いる。図示の実施例では、マイクロプロセッサ４６は、
モトローラ社のＭＣ６８ＨＣ７１１Ｅ９のマイクロプロ
セッサである。但し本発明により他の適当な任意のマイ
クロプロセッサを使用することもできる。マイクロプロ
セッサ４６は、高速のクロックも低速のクロックも実現
するために使用される。ほぼ２ＭＨｚの方形波であるマ
イクロプロセッサ４６により、生成されるＰＲＦクロッ
クが伝送パルス発生器３２に結合供給される。マイクロ
プロセッサ４６も又、同期ＳＩＮＣ発振器をも実現し、
この発振器はほぼ４０Ｈｚの周波数を有する方形波を発
信する。同期ＳＩＮＣ発振器は、シーケンシャル支援発
生器３２に結合されている。

【００３６】マイクロプロセッサ４６は、又ＲＡＭ４８
及びＥＥＰＲＯＭ５０に結合されている。マイクロプロ
セッサ４６の１つの出力端子が、出力側５２に結合され
ている。出力側５２は、４〜２０ｍＡの出力信号を喪失
し、第１媒質１１と第２媒質１２との間のインターフェ
ース２６のレベルの指示を行うものである。

【００３７】アンプ４０からのＴＤＲアナログ信号は、
伝送線システム上で伝搬されるリアルタイム信号の等化
時間信号の（ＥＴＳ）である。ＥＴＳ信号は、ディジタ
ルサンプリングにより時間的に展開され、それにより信
号をコンディショニング及びプロセッシングのための従
来のハードウエアの使用を可能にする。本発明の信号処
理装置は、リアルタイムであっても又はＥＴＳによるも
のであっても、有効なパルス反射を求めるための手段を
提供するものである。それらの結果は、上面２０，底面
２１，センサスタートプレート又はプローブエレメント
１８の端部１９に対して相対的な媒質１１及び１２の位
置に関連する情報を求めるのにフレキシビリティ融通性
を可能にする。プロセス材料の位置情報は、伝送線上の
インピーダンス不連続性により生ぜしめられた信号反射
及び後続の信号処理により導出される。

【００３８】ケーブル３２，取付部１６，及びプローブ
エレメント１８を有する伝送線の信号レスポンス応答
は、境界条件の変化により生ぜしめられたインピーダン
ス変化及び固有の伝送設計特性に依存する。それらの境
界条件は、センサ環境における変化を求めるため使用さ
れる直接又は間接的に測定されるバルクプロセス材料の
大きさ又は位置に関連付けられる。所定の位置ロケーシ
ョンにおけるセンサのインピーダンスは、センサの相互
作用に基づくセンサの環境又は境界条件の変動、それの
信号及びそれの周囲状態に従って変化し得る。

【００３９】アンプ４０からの時間領域反射測定（ＴＤ
Ｒ）アナログ信号の一例を図２に示す。図２では、最初
の大きな電圧変動又はパルス５４が取り付け部１６にお
けるインピーダンス変化により発生される。望ましい実
施例においては、取り付け部１６は基準反射パルスとし
て、このインピーダンス変化を提供する。図２の２番目
の反射的なパルス５６は、容器１４の中の固有の干渉に
よって、発生する。この干渉反射５６は、梯子、戸、溶
接のしわ、材料蓄積、または容器１４からの他の内部的
要因によって生じることがある。第３の反射パルス５８
は、第１媒質１１と第２媒質１２との間のインターフェ
ース２６によってもたらされる。第４の反射パルス６０
は、プローブ素子１８の末端１９によって発生される。

【００４０】本発明は、所定の時間において、または既
知の境界条件の下でセンサ性能を特徴付けまたは記録す
ることにより、信号処理機能を初期化する。この初期特
徴付けは、初期境界条件として使用することができる。
換言すると、基準または初期境界信号は、第１および第
２媒質１１および１２が容器１４内に入れられる前に測
定され、そして蓄積されている。

【００４１】初期境界信号（Ｉ．Ｂ．）の１例が図３に
描かれている。初期境界信号は、第１媒質１１と第２媒
質１２との間のインターフェース２６によって生じる反
射パルスで引き起こされる有効インピーダンス変化を決
めるための助けとして用いられる。図３においては、初
期電圧ピークまたは反射パルス６２は、容器１４内での
干渉によって生ずる。図３のパルス６２は、図２におけ
るパルス５６に相当する。図３におけるパルス６４は、
プローブ素子１８の末端１９に相当する。

【００４２】センサ特徴付けは、工場における校正、環
境特徴付けまたはプローブマッピング、及びセンサ再特
徴付け、または再校正を含んでいる。特徴付けは、最適
性能を提供するために、単に１つの初期化手順の、また
は１つに組み合わせられた複数初期化手順の、使用を可
能とするような方法で行われることができる。容器１４
内の取り付け部のような、その設置環境の内部及び外部
における、センサ及びその信号の特徴付けは、その初期
境界条件として参照される。

【００４３】工場における校正は、安定した既知の環境
において特徴づけられたセンサ性能を含んでおり、これ
は装置性能に関するベースラインを提供する一方、ここ
ではフィールド設置において遭遇する影響及び効果を無
視している。タンクまたは容器１４内にセンサを取り付
けるような、フィールド設置は、センサへの新しい境界
条件に関する環境を存在させることができる。この条件
は、容器または容器の恒久的内容物によって生じるもの
で、センサとそれら容器内容物の相互作用によってセン
サ応答に影響を与えるものである。

【００４４】本発明は、センサの自動再特徴付けか、ま
たは手動再特徴付けのいずれかを提供する。再特徴付け
は、望ましいプロセス変数を表現する有効な信号を決定
する際に補正されるべき、それらの環境変化を可能とす
る新しいベースラインまたはプローブマップを確立する
ために実行されることができる。

【００４５】本発明の信号処理の第２フェーズは、イン
ピーダンス変化するアナログ導体の有効な信号応答によ
って発生されるパルス反射を検出することを必要として
いる。換言すると、プロセッサ装置は、プローブ素子１
８と接触している第１媒質１１と第２媒質１２との間の
インターフェース２６によって生じるインピーダンスパ
ルス反射の位置を確認する。多くの数学的技術が、イン
ピーダンス変化による位置情報を決定するのに使用され
ることができる。このインピーダンス変化は、プローブ
素子１８に沿ったインピーダンス変化を原因とする、位
置に関する時間的な信号反射を発生させる。

【００４６】インピーダンス変化の検出は，図２に示さ
れるＴＤＲアナログ出力信号に適用される、１つまたは
それ以上の引き続く技術を含むこともできる。１つの検
出方法は、時間整列されたＴＤＲ信号のピーク振幅検出
であり、これは図４に示されている。換言すれば、図４
の信号はシフトされ、その結果として取り付け部１６に
おけるインピーダンス変化によって提供された初期反射
パルス５４の時間として、時間ゼロがセットされる。図
４においては、第１反射パルス６６は容器１４内の干渉
によって生じる。第２反射パルス６８はインターフェー
ス２６によって生じたものである。第３反射パルス７０
は、プローブ素子１８の末端１９によって生じる。

【００４７】別の検出技術は、図４の時間整列されたＴ
ＤＲ信号の第１の微分信号の正ピークの後の第１ゼロク
ロスを検出することである。この微分信号は図５に描か
れている。繰り返すと、第１反射パルス７２は容器１４
内の干渉によって生じたものである。第２反射パルス７
４はインターフェース２６によって生じ、そして第３反
射パルス７６はプローブ素子１８の末端１９によって生
じたものである。プロセッサ装置は、この技術を用いて
ピーク反射パルスの最大絶対値を決める。このことは、
ロケーション７８に実例が示されている。もし、絶対最
大が負の値であれば、ロケーション８０における先行す
るゼロクロスがインターフェース２６のロケーションで
あると決められる。もし、絶対最大が正のピークであれ
ば、次の引き続くゼロクロスがインターフェース２６の
表示として用いられる。

【００４８】有効インターフェース２６を決めるため
の、さらに別の技術は、ベースライン信号の使用であ
る。このベースライン信号は図６に描かれている。ベー
スライン信号は図４の時間整列されたＴＤＲ信号から、
図３の初期境界信号を差し引くことによって決められ
る。このため、容器１４内の干渉によって生じたパルス
反射６６は、初期境界パルス反射６２によってキャンセ
ルされる。こうして、図６における初期パルス反射８２
は、第１媒質１１と第２媒質１２との間のインターフェ
ース２６によって生じたものである。反射性パルス８４
はプローブ素子１８の末端１９によって生じたものであ
る。プロセッサは、インターフェース２６によって生じ
たパルス反射として、最も大きな正ピーク８６の時間を
決める。

【００４９】インターフェース２６の実際位置を決める
ためのさらに別の技術は、図６のベースライン信号の第
１の微分信号を用いることである。ベースライン信号の
微分信号は図７に描かれている。ここでも再び指摘する
と、第１反射パルス８８は、第１媒質１１と第２媒質１
２との間のインターフェース２６によって生じたもので
ある。第２反射パルス９０は、プローブ素子１８の末端
１９によって生じたものである。プロセッサはパルス反
射８８のピーク絶対値９２を求める。このピーク絶対値
が負電圧と関連しているので、プロセッサはインターフ
ェース２６に関する時間として、第１の先行するゼロク
ロス９４に進む。もし、最大絶対値が正ピークであれ
ば、次の引き続くゼロクロスがインターフェースレベル
として用いられる。

【００５０】本発明のいくつかの実施例は、インターフ
ェース２６の有効検出に関連するデータを検証するため
に、上に取り上げた技術の２つまたはそれ以上の組み合
わせを用いる。信号の短期間ヒストリはまた、インター
フェース２６の位置におけるあらゆる変化の有効性を具
体化するのに、そしてこの変化がセンサの近傍において
現在用いられているプロセス条件内で可能であることを
検証するのに用いることができる。

【００５１】本発明の望ましい実施例においては、プロ
セッサは上に説明された４つの技術または方法の各々を
用いて、第１媒質１１と第２媒質１２との間のインター
フェース２６によって生じる有効なインピーダンス不連
続のロケーションを決定する。各方法には、重み付けさ
れた係数が割り当てられている。説明されている実施例
においては、図６に描かれているベースライン信号計算
には１．１の重み付け係数が割り当てられ、一方他の３
つの技術には１．０の重み付け係数が割り当てられてい
る。これらの重み付け係数は、４つの方法の間での同意
の程度を示すための意味づけを提供する。もし、センサ
による検出に従って計算された境界条件が、４つの方法
のいくつかで実質的な同意が存在しないような形で、４
つの検出方法の間で矛盾が生じるならば、有効な結果
は、２つまたは３つの検出方法の間で実質的な同意が存
在するかどうかに依存している。もし４つの方法のすべ
てによる有効インピーダンスパルスの検出において実質
的な隔たりが存在するならば、最も高い重み付け係数を
持つ方法が、有効な検出方法として用いられる。

【００５２】本発明においては、マイクロプロセッサ４
６は、上に説明された４つの方法の各々を用いてインタ
ーフェース２６によって生じる有効なインピーダンス変
化の位置を計算するためのソフトウェアを持つようにプ
ログラムされている。図８は、有効信号を決めるために
本発明のマイクロプロセッサ４６によって実行される段
階を描いている。ブロック１００に描かれているよう
に、マイクロプロセッサ４６は最初に初期化される。信
号プロセッサの動作モードがブロック１０２に描かれて
いる。

【００５３】最初の動作モードは図３に描かれている初
期境界（Ｉ．Ｂ．）信号をセットし、そして蓄積するこ
とである。この初期境界信号は、プロセス材料が容器１
４内におかれる前に発生されている。マイクロプロセッ
サ４６は、最初に、ブロック１０４に描かれているよう
に入力初期境界信号を受け取る。このデータは、ブロッ
ク１０６に描かれているように、取り付け部１６によっ
て生じた初期インピーダンス変化を基にして整列された
時間である。次に、マイクロプロセッサ４６は、初期境
界条件に関連する時間整列されたデータを、ブロック１
０８に描かれているようにＥＥＰＲＯＭ５０内に蓄積す
る。一旦初期境界信号が蓄積されたならば、マイクロプ
ロセッサ４６はブロック１０２における動作モードまで
戻る。

【００５４】１つの実施例においては、容器１４内への
センサ装置１０の初期設置の間だけは、本発明の信号プ
ロセッサが手作業で初期境界条件を確立することもでき
る。別の実施例においては、初期境界条件は信号プロセ
ッサの動作の間に、前もって決められた時間毎に更新さ
れることもある。

【００５５】ブロック１１０に描かれているように、信
号プロセッサの通常動作の間には、マイクロプロセッサ
４６は入力ＴＤＲ信号を受け取る。この入力ＴＤＲ信号
は、図２に描かれているＴＤＲアナログ信号のアナログ
−ディジタルコンバータ４４から得られたディジタル表
現である。図２から図７においては、アナログ信号が参
照されたとはいえ、本発明のマイクロプロセッサ４６が
それら信号のディジタル表現を用いることもできること
は理解される。本発明によるアナログ信号を処理するの
にアナログプロセッサも用いられることもまた、理解さ
れる。

【００５６】ブロック１１２に描かれているように、マ
イクロプロセッサ４６は次にＴＤＲ信号の時間整列を提
供する。換言すれば、マイクロプロセッサ４６は入力Ｔ
ＤＲ信号を時間シフトさせて、時間ゼロが図２に示され
る初期の大きな反射パルス５４によって表されている取
り付け部１６のインターフェースのロケーションにおい
て始まるようにする。

【００５７】描かれている実施例においては、マイクロ
プロセッサ４６は、第１媒質１１と第２媒質１２との間
のインターフェース２６を表す有効パルス反射の位置を
決めるのに４つの異なる検出方法を利用する。最初の方
法においては、マイクロプロセッサ４６は、図８のブロ
ック１１４に描かれているように、（図４に描かれてい
る）時間整列されたＴＤＲ信号のピーク反射パルスを検
出する。図４におけるピーク７１は、インターフェース
２６に相当する有効な反射パルスである。しかし、この
例においては、ピーク検出段階はピーク１１５が有効ピ
ークであると決定してしまう。実際にはピーク１１５は
容器１４内の干渉に相当するものであるが、有効パルス
とされてしまうのである。このことは、時間整列された
ＴＤＲ信号のピーク検出方法が単独で用いられるとき、
いくらかの間違いを発生させる理由の説明となる。次
に、マイクロプロセッサ４６は、図８におけるブロック
１１６に描かれているように、最大パルス値の位置に相
当する時間を求める。次にこの時間値は、容器１４の上
面２０とインターフェース２６との間の距離に変換され
る。この段階はブロック１１８に描かれている。次に、
第１検出方法を用いて計算されたこの距離結果が蓄積さ
れる。

【００５８】一旦センサ上のインピーダンス変化の時間
位置が導き出されたならば、検出された時間を、プロセ
ス変数のインターフェース２６の距離等価位置に変換す
るのに用いることができるかなりの数の技術が存在する
ことは理解される。複数のインピーダンス変化間の時間
間隔は、数学的な関係を有しており、すなわち複数のイ
ンピーダンス変化間の時間関係は光線の速度に比例して
おり、そして主体となる材料の相対誘電定数の連続的関
数である。もし第１媒質１１が大気であるならば、誘電
定数は実質的に１．０に等しい。続いて、間隔の主体時
間は、材料誘電および環境的周囲条件に関する連続的な
関数関係を加えることによって補正されることができ
る。

【００５９】既知の長さのセンサまたは導体を用いるよ
うな、そして次に主体材料インターフェースからプロー
ブ素子１８の末端１９までのパルス移行時間の関係変化
を用いるような、他の技術も用いることができる。換言
すれば、一旦有効インピーダンスパルスのロケーション
が決められたならば、インピーダンスインターフェース
とプローブ素子１８の末端１９との間の時間または距離
はインターフェース２６のレベルを決めるのに用いるこ
とができる。既知の長さを持つセンサの場合において
は、材料インターフェース２６からプローブ素子１８の
末端１９までの差異時間間隔は、材料誘電定数の連続的
な関数関係で除算された主体材料１２の厚さに比例して
変化する。容器１４に対して固定されたロケーションを
持つプローブ素子１８を備えることにより、材料レベル
または材料の厚さはセンサ位置に関してオフセットされ
る。この位置関係は簡単な数学的等式を用いて求められ
る。

【００６０】同様に、各材料の相対誘電定数が既知であ
れば、多層材料を通過してセンサ上を移動するパルスの
速度は各材料のレベルを決めるのに用いることができ
る。センサが容器１４に対して固定されたロケーション
を有しているとき、各材料の位置はセンサ位置へのオフ
セットを持つ、時間差異の関数として求めることができ
る。センサはまた、校正及び／または材料誘電値決定の
ために用いることができる信号反射を作るために、既知
距離においてマーカーを持つように設計されることもで
きる。

【００６１】マイクロプロセッサ４６はまた、ブロック
１２０に描かれているように時間整列されたＴＤＲ信号
の微分信号をも計算する。この微分信号のアナログ表現
は図５に描かれている。次にマイクロプロセッサ４６は
信号の絶対最大値に近い第１のゼロクロスのロケーショ
ンを決める。最大値が正の値から得られるならば、マイ
クロプロセッサ４６は正のピークの後の次の引き続くゼ
ロクロスを求める。絶対最大値が負の値から得られたな
らば、マイクロプロセッサ４６は検出された絶対最大の
前の第１ゼロクロスを求める。この段階がブロック１２
２に描かれている。続いてマイクロプロセッサ４６は、
ブロック１２４に描かれているように検出されたゼロク
ロスに相当する時間値を決める。この時間値は次に、ブ
ロック１２６に描かれているように、第１媒質１１と第
２媒質１２との間のインターフェース２６のレベルに相
当する距離に変換される。第２検出方法を用いて計算さ
れた距離が次に蓄積される。

【００６２】第３の検出方法においては、ブロック１２
８に描かれているように、マイクロプロセッサ４６は、
図４においてアナログ形式で描かれている時間整列され
たＴＤＲ信号から、ＥＥＰＲＯＭ５０（図３）に蓄積さ
れている初期境界信号を差し引くことによってベースラ
イン（ＢＬ）信号を計算する。このベースライン信号は
図６にアナログ形式で描かれている。次にマイクロプロ
セッサ４６は、ブロック１３０に描かれているようにベ
ースライン信号の正の最大値のロケーションを決定す
る。この正の最大値は、図６におけるロケーション８６
に描かれている。次にマイクロプロセッサ４６は、ブロ
ック１３２に描かれているように、検出された正の最大
値に相当する時間値を決定する。続いてマイクロプロセ
ッサ４６は、ブロック１３４に描かれているように、時
間値を、第１媒質１１と第２媒質１２との間のインター
フェース２６のロケーションを表す距離変化に変換す
る。第３の検出方法を用いて計算された距離が次に蓄積
される。

【００６３】第４の検出方法においては、マイクロプロ
セッサ４６は、ブロック１３６に描かれているようにベ
ースライン信号の第１の微分信号を発生させる。ベース
ライン信号の第１の微分のアナログ表現は図７に描かれ
ている。次にマイクロプロセッサ４６は、ブロック１３
８に描かれているように、絶対最大値に隣接するゼロク
ロスのロケーションを決定する。もし、その絶対最大値
が正の値であれば、次の引き続くゼロクロスが用いられ
る。もし、絶対最大値が負の値であるならば、インター
フェース２６のロケーションとして最初の先行するゼロ
クロスが用いられる。続いてマイクロプロセッサ４６は
ブロック１４０において、ゼロクロスの時間位置を決定
する。図７の例においては、負のピーク９２に隣接する
最初の先行ゼロクロス９４が時間位置として用いられ
る。続いてマイクロプロセッサ４６はブロック１４２に
描かれているように、時間変化を決める。次にこの時間
変化は、ブロック１４４に描かれているように距離変化
に変換されて、第１媒質１１と第２媒質１２との間のイ
ンターフェースのレベルの表現を提供する。第４の検出
方法を用いて計算されたこの距離変化が次に蓄積され
る。

【００６４】次にマイクロプロセッサ４６は、ブロック
１４６に描かれているように、上に説明された４つの方
法の各々から検出された距離の有効性をチェックする。
距離変化の各々が、例えば１ミリメータのような、前も
って決められた感度レベルに丸められる。

【００６５】４つの方法の各々からの、蓄積されている
４つの結果すべてが同じであれば、マイクロプロセッサ
４６は有効な出力が決定されたと判断する。そこでブロ
ック１５０に描かれているように、マイクロプロセッサ
は、その出力を適切な形式にフォーマットし、そしてそ
の結果を出力５２に送る。もし、４つの検出方法からの
４つの蓄積されている結果が異なるならば、マイクロプ
ロセッサ４６はブロック１５２に描かれているように、
検出方法の各々に関して確立されている重み付け係数を
考慮する。この点においてマイクロプロセッサ４６は４
つの蓄積されている方法の結果を、以前の結果と比較す
ることができる。もし４つの蓄積されている結果のどれ
かが、前もって決められた量以上に以前の結果から隔た
っているならば、マイクロプロセッサ４６は、その蓄積
されている結果を無視することもできる。マイクロプロ
セッサ４６は、ブロック１５４に描かれているように重
み付けされた結果の加算を提供する。マイクロプロセッ
サ４６によるこの加算の例は、以下に備えられている。
次にマイクロプロセッサ４６は、ブロック１５６におけ
る重み付けされた結果を用いて、インターフェース２６
からの有効なインピーダンス反射として最も適切な距離
を選択する。続いてブロック１５０においてマイクロプ
ロセッサ４６は、この選択された結果を出力する。

【００６６】３つの異なる例が、プロセス測定上の重み
付け係数の効果を説明するために備えられている。

【００６７】

【表１】

【００６８】

【表２】

【００６９】

【表３】

【００７０】表１においては、インターフェース２６の
レベルまたは距離Ｘに関して検出された結果の各々は異
なっている。この場合、最も大きな重み付けをされた係
数は、最大の検出されたベースライン値が用いられてい
ることを表示している。このため、マイクロプロセッサ
４６によって選択された結果は、３７．１ｃｍである。

【００７１】表２においては、最大ベースライン方法は
３７．１ｃｍの距離を表示したままである。しかし、Ｔ
ＤＲ信号方法の微分およびベースライン信号方法の微分
の両方が、３７．３ｃｍの結果を提示している。このた
め、２つの等しい結果が互いに加えられるとき、３７．
３ｃｍの距離は２．０の重み付け係数を有する。ピーク
ＴＤＲ信号方法からの距離３６．９ｃｍは、１．０の重
み付け係数を有している。最大ベースライン方法による
距離３７．１は１．１の重み付け係数を有している。こ
のため、図８におけるブロック１５６における選択段階
の間に、マイクロプロセッサ４６は２．０の最も大きな
重み付け係数を、そして３７．３ｃｍの相当する距離結
果を選択する。

【００７２】表３においては、ピークＴＤＲ方法と、最
大ベースライン方法の両方が３７．１ｃｍの距離結果を
提示している。微分ＴＤＲ方法と微分ベースライン方法
の両方とも３７．３ｃｍの結果を生じさせている。この
ため、距離３７．１は２．１の重み付け係数を有し、一
方距離３７．３ｃｍは２．０の重み付け係数を有してい
る。このため、マイクロプロセッサ４６は、ブロック１
５６における選択段階において３７．１ｃｍの結果を選
択する。

【００７３】他の検出技術も本発明によって用いること
ができるのは理解される。加えて、もし、必要であれ
ば、他の検出技術の１つに最も高い重み付け係数を適用
することもできる。別の実施例においては、検出技術の
各々に異なる重み付け係数を割り当てることもできる。
そのような重み付け係数は、適用知識と経験に基づいて
選択され、そして適用される。

【００７４】有効インターフェース２６を決めるための
さらに別の技術は、図６に描かれたベースライン信号を
用いるパターン認識である。このパターン認識技術は図
６に示される反射パルス８２の全体パターンと、そして
反射されたパルス８２がスレッショールド電圧に達した
後に採取されたいくつかのサンプルされたポイントとを
用いる。ポイントのタイミングは、有効と考えられるパ
ターンに関する明白な境界内になくてはならない。この
技術は、雑音および他の現象によって発生される信号パ
ルススパイクによる読み取り間違いに対して保護される
点で、現存するピーク検出方法よりも改善されている。

【００７５】図９を参照すると、反射された信号２００
は、立ち上がりコンポーネント２０２と、そして立ち下
がりコンポーネント２０４（波線で示されている）とを
含み、形状においてほとんど正弦曲線を示している。ベ
ースライン反射信号２００は、図６において見られるよ
うに、中心は約ゼロボルトである。

【００７６】有効インターフェース２６を決めるための
ベースライン方法においては、スレッショールド電圧２
１０に関して、反射された信号２００の立ち上がりコン
ポーネント２０２上の２つのポイント２０６及び２０８
を識別することによって、反射された信号２００の立ち
上がりコンポーネント２０２の中心（すなわち、プロセ
ス材料レベル）が決められる。これらポイント２０６及
び２０８の間の中間ポイントは、反射された信号２００
の立ち上がりコンポーネント２０２の中心である。立ち
下がりコンポーネント２０４上のポイントはゼロで置換
される。

【００７７】パターン認識技術においては、立ち下がり
コンポーネント２０６上のポイントはゼロに置換される
ことはない。代わりに、負ポイントは２の補数技術を用
いてそれらの絶対値に変換される。２の補数技術は、負
の符号を持つ数の絶対値を決めるための技術として当業
技術者にとっては良く知られており、そして標準的な教
科書に記述され、また説明されているものである。

【００７８】例えば、１９９０年にSaunder's College
出版から発行されたDigital Concepts & Applications
と題する教科書の２２５ページのHolt氏, Rinehart氏お
よび Winston氏による章を参照する。２の補数技法の使
用の結果、第二のポジティブゴーイングコンポーネント
２１２が、２つの立ち上がりピーク２０２と２１２とを
作成する。

【００７９】パターン認識技法に従って、処理材料のた
めの有効なインターフェース２６が、４の（４つの）ポ
イントパターンと、そして全体の反射されたパルス２０
０の二重のポジティブゴーイングピーク２０２および２
１２とを使用することによって、決定される。最初のポ
イント２０６がスレッショールド電圧２１０に関連して
検出されると、ポジティブゴーイングピーク２０２と２
１２の上の２番目のポイント２０８、３番目のポイント
２１４および４番目のポイント２１６とは、最初のポイ
ント２０６からの特定の時間フレーム内に起こらなけれ
ばならない。この時間のフレームは、有効な、反射パル
ス２００の全体的な幅２１８によって決定される。４の
（４つの）ポイント２０６、２０８、２１４および２１
６が特定の時間のフレームの中に起こらないならば、反
射したパルス２００は無効であると考えられる。

【００８０】反射したパルス２００が有効であることが
わかるならば、最初のポイント２０６と２番目のポイン
ト２０８との間の中点を計算することによって、１番目
のポジティブゴーイングピーク２０２の中点（すなわ
ち、処理材料のための有効なインターフェース２６）が
決定される。パターン内のポイントの数は４に限定され
る必要がないことは理解されるであろう。本発明の範囲
から離れることのない、追加のポイントも使用されるこ
とができる。

【００８１】環境変化（温度、湿度、圧力）、電源変動
（電圧、電流、電力）、電磁影響（ｒｆ／ｕ波から放射
される電力はＩＣ出力にバイアスを生じさせる）および
機械的な振動等の他の条件のような動作条件における変
化が、電子的なパラメータと出力信号の望まれないドリ
フトを引き起こすことはよく知られている。

【００８２】動作条件における上で説明された変動によ
る反射した信号の時間的、電圧的ドリフトを補うため
に、本発明のさらなる実施例は補正用素子または要素を
含んでいる。これはソフトウェアが信号処理ループを実
行する都度、計算される。次に、以前に説明されたベー
スライン減算方法の利用前に、補正素子または要素がそ
れぞれの信号サンプルに加算される。

【００８３】図１０を参照すると、ディジタル化され、
そしてマイクロプロセッサ内に蓄積された初期の境界ま
たはプローブマップ時間整列信号２２０が、示されてい
る。この信号２２０は、図３に示された信号６２に対応
している。この信号２２０は、信号２２０のネガティブ
ゴーイングコンポーネント２２４の開始センタライン２
２２上に位置している開始電圧Ｖ_ｍｉｎに対して時間整
列されている。

【００８４】図１１は、リアルタイムＴＤＲ信号２２６
が初期の境界信号２２０に対して、時間と電圧の両方で
ドリフトしているという状況について図示している。ベ
ースライン手順がこの状況で用いられるとき、結果は有
効とはならないであろう。これらの信号ドリフトを補う
ために、本発明による補正素子または要素を使用して、
この無効の結果が克服され、補正されることができる。
リアルタイムＴＤＲ信号２２６は、新しいセンタライン
２２８を有している。このセンタラインは時間において
Δｔ_ｉだけシフトされており、また電圧においてΔＶ
_{ｃｏｍｐｉ}だけシフトされている。

【００８５】時間および電圧変動Δｔ_ｉおよびΔＶ
_{ｃｏｍｐｉ}を得ることによって、そしてディジタル化さ
れたリアルタイムＴＤＲ信号２２６をドリフトΔｔ_ｉお
よびΔＶ _{ｃｏｍｐｉ}だけ調整することによって補償を実
行することができる。この補正要素Ｖ_ｃｏｒｒは、プロ
ーブマップ信号２２０の初期限界のネガティブゴーイン
グコンポーネント２２４上の特定のポイント２３０を、
リアルタイムＴＤＲ信号２２６のネガティブゴーイング
コンポーネント２３４上のその相当するポイント２３２
から引き算し、そして２の補数技法を用いてその結果を
反転させることによって計算される。これは、信号２２
０と２２６のオフセット極性にかかわらず、常にリアル
タイムＴＤＲ信号２２６に加算される数値Ｖ_ｃｏｒｒを
もたらす。補正要素Ｖ_{ｃｏｒｒｅ}は、次の公式によって
代数的に表される。

【００８６】Ｖ_ｃｏｒｒ＝−（Ｖ_ｒｅａｌ―Ｖ_ｐｍ）， ここでＶ_ｃｏｒｒ＝補正要素、 Ｖ_ｒｅａｌ＝リアルタイムＴＤＲ信号２２６上のポイン
ト２３２、 Ｖ_ｐｍ＝プローブマップ信号２２０上の初期境界上の相
当するポイント２３０である。

【００８７】補償されたサンプルポイントＶ
_ｃｏｍｐ（すなわち有効な信号のセンター）は、次の公
式によって決定される。

【００８８】Ｖ_ｃｏｍｐ＝Ｖ_{ｓａｍｐｌｅ}＋Ｖ_ｃｏｒｒ ここでＶ_ｃｏｍｐ＝補償されたサンプルポイントの値 Ｖ_{ｓａｍｐｌｅ}＝補正されていないポイントの値 Ｖ_ｃｏｒｒ＝補正要素 時間および電圧におけるこの補償を完成させれば、ベー
スライン手順を実行することができる。結果としてのベ
ースライン信号は図１２に示されている。この補償され
た結果は有効な反射パルスを供給する。このパルスは容
易に分析されて、必要とされている有効で正確なΔｔ
_{ｖａｌｉｄ}を提供する。

【００８９】図９〜１２に図示されて示されているパタ
ーン認識技法と補正要素を実現するために、マイクロプ
ロセッサ４６内にプログラムされたソフトウェアは、図
１３および１４に示されるように変更される。図１３と
１４は、ソフトウェア変更の結果，マイクロプロセッサ
４６によって実行される追加ステップについて図示して
いる。追加ステップは、図８に示されているステップの
中の適切なロケーションに挿入されるように示されてい
る。図８の参照数字に相当している図１３および１４に
おける参照数字は、同じステップを指示するように意図
されている。さらに、図１３および１４には示されてい
ないとしても、ステップ１１０と１３０それぞれの前後
に起こる図８に示されているステップの残り部分は、図
１３および１４に示されるステップと結びついて実行さ
れることは理解されるであろう。パターン認識技法を使
用するときには、ステップ１３６〜１４０、ステップ１
２０〜１２６およびステップ１１４〜１１８は実行され
ないであろう。しかしながら、補正要素はパターン認識
技法なしでも使用されるかもしれず、その場合、図８の
ステップのすべてが実行されるかもしれない。

【００９０】図１３および１４を参照すると、補正要素
を計算し、そして加えるためのステップがブロック２５
０に示され、さらに図８に図示される処理においてブロ
ック１１２と１２８との間で実行される。ブロック２５
０で実行されるステップの、より詳細な内訳は図１４に
示される。

【００９１】図１４参照すると、ブロック１１２におい
てマイクロプロセッサ４６がＴＤＲ信号の時間整列を提
供した後に、ブロック２５２においてマイクロプロセッ
サ４６は上に指摘した公式に従って、初期境界信号２２
０上の特定のポイント２３０を、リアルタイム信号２２
６上の対応するポイント２３２から引き算する。ブロッ
ク２５４では、マイクロプロセッサ４６は２の補数技法
を、ポイント２３２と２３０との間のネガティブな差異
の値に使用する。

【００９２】２の補数技法が適用された後に、ブロック
２５２で決定された補正要素Ｖ_{ｃｏ ｒｒ}がリアルタイム
ＴＤＲ信号の補償されていないサンプルポイントに加え
られて、補償されたサンプルポイントＶ_ｃｏｍｐの値が
発生される。その後マイクロプロセッサ４６は、時間整
列させられた、そして補正されたＴＤＲ信号から、初期
境界信号を引き算することによってベースライン（Ｂ
Ｌ）信号を計算して、図１２にアナログ形式で描かれて
いるようなベースライン信号を発生させる。ブロック１
２３の後には、マイクロプロセッサ４６はブロック１３
６、ブロック１２０、ブロック１１４に進むか、または
２６０において図１３に示されるようなパターン認識技
法を使用することもできることは理解されるであろう。

【００９３】パターン認識技法を使用すると、マイクロ
プロセッサ４６は最初にブロック２６２において、２の
補数技法をベースライン信号２００（図９参照）のネガ
ティブゴーイングコンポーネント２０４に関して使用す
る。図９に示されるように、その後マイクロプロセッサ
４６は、ブロック２６４において、（信号の幅２１８に
基づいて決定された）前もって決められた４の（４つ
の）ポイントパターンを探し出す。この前もって決めら
れたパターンが見つけられないならば、マイクロプロセ
ッサ４６は、有効なパターンが見つけられるまでベース
ライン信号サンプルを捜し続ける。このステップはブロ
ック２６６において実行される。一旦、有効なパターン
が見つけられたなら、図８で示されるブロック１３０の
ように、マイクロプロセッサ４６は有効なベースライン
信号の正の最大値のロケーションを決定する。

【００９４】図６に示されるベースライン信号を決定す
るために、図３の初期境界信号は、図４の時間整列され
たＴＤＲ信号から引き算される。理想的には、第１およ
び第２媒質１１および１２が容器１４内に入れられる前
に、センサ長全体にわたる初期境界信号またはプローブ
マップが測定され、そして蓄積される。実際には、プロ
ーブ１８が容器１４内に設置される都度、あるいは他の
理由によって初期バックグランド信号が更新されるべき
必要のあるときに、初期境界信号を決めるために容器１
４を空にすることはしばしば実用的ではない。材料１２
を含んでいる容器１４内にプローブ１８が設置されると
きには、インターフェース２６より上のプローブ１８の
部分は材料１２の中には浸されておらず、そしてインタ
ーフェース２６より下のプローブ１８の部分は材料１２
の中に浸されている。部分プローブマッピングは、フィ
ールド測定されたサンプルＴＤＲ信号の部分を、工場
で、またはフィールドにおいて求められたバックグラン
ド信号の部分と組み合わせて、容器１４を空にすること
なしに、プローブ１８の全体の長さに関する初期境界信
号を発生させる。部分プローブマッピングは、プローブ
１８の設置の直後か、または初期境界信号を更新するた
めの動作の間に行うことができる。

【００９５】部分プローブマッピング処理は、図１５，
図１６及び図１７に描かれている。図１５はプローブ１
８に関して蓄積されているバックグランド信号３００を
示している。バックグランド信号３００は、工場におい
て初期的に測定されるか、または設置サイトにおいて決
められるかのいずれかであり、そしてプローブ１８の後
の使用のためにＥＥＰＲＯＭ５０に蓄積される。バック
グランド信号３００は、過渡ポイント３１０によって分
割される。部分Ａは過渡ポイント３１０より上のプロー
ブ１８の部分に関する信号、すなわち上方部分であり、
そして部分Ｂは過渡ポイント３１０より下のプローブ１
８の部分に関する信号、すなわち下方部分である。

【００９６】図１６は、プローブ１８が部分的に材料１
２の中に浸されているときの、容器１４内に設置された
プローブ１８によって感知されたサンプルＴＤＲ信号３
２０を示している。このサンプルＴＤＲ信号３２０は、
部分プローブマップの発生に関して捕捉されたものであ
る。このサンプルＴＤＲ信号３２０は、取り付け構造お
よび容器１４の構造物などの内部構造によって生じるい
くつかの反射パルス３２２を含んでいる。このサンプル
ＴＤＲ信号３２０は、バックグランド信号３００に関す
る過渡ポイント３１０に相当する過渡ポイント３１０に
よって分割される。部分Ａは過渡ポイント３１０より上
のプローブ１８の部分に関する信号、すなわち上方部分
であり、そして部分Ｂは過渡ポイント３１０より下のプ
ローブ１８の部分に関する信号、すなわち下方部分であ
る。過渡ポイント３１０は、サンプルＴＤＲ信号３２０
の部分Ａが、材料１２内に浸されておらず、接触しても
いない、そして真っ直ぐにつり下げられているプローブ
１８の部分に関するものとなるように選択される。材料
１２とのインターフェース２６の反射レベルは、サンプ
ルＴＤＲ信号３２０における変動３２４によって表され
ている。

【００９７】図１７は、部分プローブマップ３４０を示
している。部分プローブマップ３４０は、サンプルＴＤ
Ｒ信号３２０から過渡ポイント３１０までの非浸入プロ
ーブ範囲を、バックグランド信号３００内に蓄積されて
いるプローブ範囲の残りと組み合わせることによって計
算される。こうして、図１７に示される結果的な部分プ
ローブマップ３４０は、図１６の部分Ａである、過渡ポ
イント３１０より上のサンプルＴＤＲ信号３２０と、図
１５の部分Ｂである、過渡ポイント３１０より下のバッ
クグランド信号３００との組み合わせである。過渡ポイ
ント３１０においては、バックグランド信号３００のオ
フセット３０６と、サンプルＴＤＲ信号３２０のオフセ
ット３２６と間の差異に関して考慮するための調節が必
要である。この調節は、サンプルＴＤＲ信号のオフセッ
トドリフト、雑音およびリンギング減衰、およびこれま
でにマップされていなかった容器１４内の異質な物体か
らの反射を考慮する。調節の後に、部分プローブマップ
３４０はオフセット３４６を有している。

【００９８】５メートル（１５フィート）の、最小プロ
ーブ範囲または長さは、部分プローブマップを実行する
のには好都合である。過渡ポイント３１０は、これが材
料１２とのインターフェース２６よりも上にあるよう
に、同時に他方ではプローブ１８と取り付け部１６との
間のインターフェースよりも少なくとも１メートルは下
にあるように、選択されるべきである。正確さのために
は、部分プローブマッピングはプローブ長の末端付近で
は実行されないようにすべきである。

【００９９】過渡ポイント３１０における、サンプルＴ
ＤＲ信号３２０のオフセット３２６への、そしてバック
グランド信号３００のオフセット３０６への、調節の計
算は、正確なプローブマッピングがなされていることを
要求する。この調節は、過渡ポイント３１０における部
分プローブマップ３４０が円滑になるよう、バックグラ
ンド信号３００の部分Ｂのオフセット３０６に適用され
る。もしこの調節が行われなければ、過渡ポイント３１
０において部分プローブマップ３４０には不連続が存在
するようになる。この不連続は容器１４内の材料１２の
レベルを示す信号として解釈されかねない。この調節値
は、多くの方法によって計算可能であるが、そのうちの
いくつかが以下に説明される。

【０１００】調節を計算する１つの方法は単純に、過渡
ポイント３１０におけるサンプルＴＤＲ信号３２０と、
過渡ポイント３１０におけるバックグランド信号３００
との間の差異を計算することである。これは過渡ポイン
ト３１０において、サンプルＴＤＲ信号３２０と、バッ
クグランド信号３００との両方に関して等しい信号値を
確保して、部分プローブマップ３４０内のあらゆる不連
続を除去するものである。

【０１０１】過渡ポイント３１０の周囲でのサンプルＴ
ＤＲ信号３２０とバックグランド信号３００とにおける
変動を克服するために、この２つの信号の部分にわたる
平均または二乗平均平方根（ＲＭＳ）計算を実行するよ
うな、より強力な調節計算が必要とされることもある。
平均またはＲＭＳのような、より強力な調節計算は信号
の全体範囲にわたって、または信号のより小さな部分に
わたって行うことができる。その結果、第２の方法は、
部分プローブマップ３４０を発生させるために用いられ
た２つの信号部分の平均値間の差異として調節を計算す
ることである。これは、バックグランド信号３００の部
分Ｂにわたる平均信号値と、サンプルＴＤＲ信号３２０
の部分Ａにわたる平均信号値との差異である。第３の方
法は、２つの信号間のよりわずかな部分にわたる平均値
間の差異として調節を計算することである。これは、バ
ックグランド信号３００とサンプルＴＤＲ信号３２０両
方の部分Ｂにわたる平均信号値間の差異である。第４の
方法は、両方の信号の全範囲にわたる平均値間の差異と
して調節を計算することである。これはバックグランド
信号３００の全範囲にわたる平均信号値と、サンプルＴ
ＤＲ信号３２０の全範囲にわたる平均信号値との間の差
異である。第５の方法は、２つの信号の上方部分の平均
値間の差異として調節を計算することである。これはバ
ックグランド信号３００の部分Ａにわたる平均信号値
と、サンプルＴＤＲ信号３２０の部分Ａにわたる平均信
号値との間の差異である。望ましい実施例においては、
第３の方法が用いられている。

【０１０２】調節値を計算するのに全プローブ範囲を用
いる代わりに、バックグランド信号３００とサンプルＴ
ＤＲ信号３２０上のより小さな間隔を用いることができ
る。別の変化した方法は、過渡ポイント３１０の周囲の
小さな間隔にわたる平均信号値の間の差異として調節を
計算することである。これは、過渡ポイント３１０付近
のバックグランド信号３００の部分Ａの小さな間隔にわ
たる平均信号値と、過渡ポイント３１０付近のサンプル
ＴＤＲ信号３２０の部分Ａの小さな間隔にわたる平均信
号値との間の差異である。例えば、ディジタル化された
信号に関しては、調節は、過渡ポイント３１０に最も近
いバックグランド信号３００の部分Ａにおける４つのサ
ンプルポイントの平均と、過渡ポイント３１０に最も近
いサンプルＴＤＲ信号３２０の部分Ａにおける４つのサ
ンプルポイントの平均との間の差異である。

【０１０３】サンプルＴＤＲ信号３２０の部分Ａと、選
択された調節要素によって調節されたバックグランド信
号３００の部分Ｂとの組み合わせである部分プローブマ
ップ３４０は、初期境界信号として利用されるために蓄
積される。以前に説明されたように、この初期境界信号
は、容器１４内の材料１２のレベルを決めるために用い
られる。

【０１０４】上で議論したレベル測定計算は３つの主要
な信号、ＴＤＲ信号、基準信号およびベースライン信
号、にかかわっている。ＴＤＲ信号は、プローブ１８に
沿って伝送された信号の反射を含む測定信号である。Ｔ
ＤＲ信号はアナログの信号としてトランシーバ２２によ
って集められ、そしてアンプ４０を通過する。望ましい
実施例は、アナログのＴＤＲ信号をディジタルＴＤＲ信
号に変えるのにアナログ-ディジタルコンバータ４４を
使用する。ディジタルＴＤＲ信号４００の例が図１８に
示されている。しかしながら、直接的にアナログのＴＤ
Ｒ信号を処理するために、本発明によってプロセッサ装
置を組立てることも可能であることは理解される。ＴＤ
Ｒ信号４００では、最初の大きい反射的なパルス４０２
は、取り付け部１６におけるインピーダンス変化のため
であり、２番目の大きい反射的なパルス４０６は材料レ
ベル２６のためであり、そして３番目の大きい反射的な
パルス４０４はプローブ１８の末端１９のためである。

【０１０５】基準号は、測定されるべきレベルに関連し
ない、測定環境の構造物および他の要素によるバックグ
ラウンド反射をマップするのに使用される。図１９は基
準信号４１０を示す。基準信号４１０においては、最初
の大きい反射的なパルス４１２は取り付け部１６におけ
るインピーダンス変化のためであり、そして２番目の大
きい反射的なパルス４１４はプローブ１８の末端１９の
ためである。ＥＥＰＲＯＭ５０にはいくつかの基準信号
が蓄積されている。これらはレベル測定計算での使用に
おいて、システムに関するモード設定に基づいて、選択
可能である。利用可能な基準信号は、工場の基準信号、
ユーザの基準信号、部分的なプローブマップ、および周
期的なプローブマップを含んでいる。工場の基準信号は
通常、ユーザへのセンサの出荷の前に、センサ性能を特
徴付ける、安定した既知の環境の中において、センサ製
造施設で測定される。工場の基準信号は、出荷の前に、
４つの基準信号ロケーションすべてに収納される。ユー
ザ基準信号はユーザによって、望ましくは容器１４が空
であるときに測定が行われて、実際の環境で決定され
る。これは、バックグラウンド信号反射を引き起こす実
際の測定環境における容器構造物および他の影響を考慮
したプローブの全体の長さの基準信号を提供する。部分
的なプローブマップが、ＴＤＲ信号（図１６）の非浸入
のプローブ範囲を、前の基準信号からのプローブ範囲の
残りに結合することによって計算される。容器１４を空
にするのが実用的ではない時には、部分的なプローブマ
ッピングが、基準信号４１０の計算を可能にする。部分
的なプローブマッピングの性能は、ユーザの介入を必要
とする。部分的なプローブマップと同様の周期的なプロ
ーブマップは、ＴＤＲ信号の非浸入しているプローブ範
囲を前の基準信号からのプローブ範囲の残りと組み合わ
せる。しかしながら、周期的なプローブマッピングは以
下に説明されるようにユーザ介入なしで自動的に実行さ
れる。必要な基準信号を使用して装置１０のモードを設
定することができる。メモリを保存するために、選択さ
れたモードで使用される基準信号だけがＲＡＭ４８内に
維持される。

【０１０６】ベースライン信号は、ＴＤＲ信号から基準
信号を引き算することによって計算される。ベースライ
ン信号４２０の負の値を排除するために引き算の結果に
オフセットを加えることができる。図２０は、ＴＤＲ信
号４００から基準信号４１０を引き算し、そして垂直軸
の範囲の半分である１２８のカウントのオフセットを加
えることによって計算されたベースライン信号４２０を
示している。図２０に示されているベースライン信号４
２０においては、最初の大きい反射的なパルス４２６は
材料レベル２６のためであり、そして２番目の大きい反
射的なパルス４２４はプローブ１８の末端１９の反射に
おける変化のためである。取り付け部１６のインピーダ
ンス変化による反射４０２、４１２は、ＴＤＲ信号４０
０から基準信号４１０の引き算で相殺される。

【０１０７】すべての３つの信号４００、４１０、４２
０は、同じ単位を有している。垂直な軸は、パルスの振
幅を表すディジタル電圧カウントの単位を有している。
図１８〜２０においては、振幅情報は２５６カウントが
可能な８つのビットを使用して表現されている。したが
って、５Ｖの電圧範囲に関しては、１つの電圧カウント
は、およそ２０ｍＶ（５Ｖ／２５６カウント）に等し
い。水平の軸には、関連するパルス振幅の受信までの時
間を表すディジタル時間カウントの単位がある。時間は
パルスの伝播速度によって直接距離に関連するので、各
ディジタル時間カウントはまた、ディジタル距離カウン
トをも表している。図１８〜２０においては、時間また
は距離情報は水平軸において５１２のカウントを可能と
する９つのビットを使用して表現されている。プローブ
マップ長４０１は、水平軸の距離カウントでカバーされ
る総距離または長さである。したがって、水平の軸にお
ける１０ｍｍおよび５１２カウントの距離カウントに関
しては、プローブマップ長４０１は５．１２ｍ（１０ｍ
ｍ／カウント＊５１２カウント）である。距離測定値の
分解能は、プローブマップ長さ４０１に逆比例する。プ
ローブ１８の長さが短くなるに従い、距離カウントの大
きさを減らすことによって、プローブマップ長さ４０１
を短くすることができる。距離カウントの大きさを減ら
すことは、距離測定値の分解能を増加させる。

【０１０８】容器１４の中の条件が変化しない限り、ベ
ースライン信号４２０は、ほとんどのバックグラウンド
雑音から免れており、そして材料レベル２６による反射
的なパルスは最初の大きい反射的なパルス４２６であ
る。あいにく時間がたつにつれて、ＴＤＲ応答は基準信
号４１０と異なってくる。それがアップデートされるま
でこれらの変動は基準信号４１０に含まれないので、こ
れらの変動はＴＤＲ信号４００から基準信号４１０を引
き算することによっては取り消されず、ベースライン信
号４２０における反射パルスとして現れる。材料１２の
レベル２６に関係のない多くの要素がＴＤＲ信号４００
を経時変化させる。これらの要素は、プローブ１８上へ
の材料の蓄積、温度変化、容器１４の条件変化および取
り付け条件の変化を含んでいる。図２０で示されている
ように、ベースライン信号４２０はプローブマップ直後
には、「クリーン」な状態である。しかし、時間経過的
な変動によって、ベースライン信号は、ますます雑音を
含むようになる。図２１に示される後のベースライン信
号４３０は、現在のＴＤＲ信号から以前に計算された基
準信号４１０を引き算した結果である。基準信号４１０
と現在のＴＤＲ信号の収集の間の合間に起こるバックグ
ラウンド雑音における変動は、後のベースライン信号４
３０内においてレベル反射パルス４３６の前に雑音パル
ス４３２を引き起こす。この雑音パルス４３２は潜在的
にレベル反射として誤った解釈をされ、そして誤ったレ
ベル測定値をもたらす結果となり得る可能性を有してい
る。レベル反射パルス４３６の振幅は雑音パルス４３２
よりも大きいため、初めには雑音は測定に影響しない。
しかしチェックされないままにしておくと、雑音パルス
４３２は成長して結局、レベル反射パルス４３６の振幅
に等しいか、またはそれよりも大きくなることがあり得
る。

【０１０９】周期的なプローブマッピングの処理は、基
準信号４１０を現在値に保つという問題を導き出す。こ
のようにしてバックグラウンド要素のためにＴＤＲ信号
４００に含まれる変動がベースライン信号４２０を計算
する際に、考慮される。基準信号４１０が「定期的に」
アップデートされる限り、ベースライン信号４２０は雑
音から自由な状態のままにされている。部分的なプロー
ブマッピングにおいては、ユーザが手動で部分的なプロ
ーブマッピングの処理を作動させ、そして過渡ポイント
に入ることの代わりに、周期的なプローブマップの処理
は自動的にマッピングの処理を作動させ、そして周期的
なプローブマッピング処理で使用されるＴＤＲ信号のレ
ベル反射から過渡ポイントを決定することを除いて、周
期的なプローブマッピングは部分的なプローブマッピン
グと同様である。

【０１１０】部分的なマッピングとしては、周期的なマ
ッピングは、新しい基準信号を計算するために基準信号
の下側の部分を現在のＴＤＲ信号の上部に合わせる。周
期的なプローブマッピングは基準信号４１０によって始
められる。この信号は各周期的なプローブマッピング動
作によって、アップデートされる。周期的なプローブマ
ッピングで使用されるオリジナルの基準信号は、様々な
システムモードで使用される、いずれの基準信号決定方
法によっても供給することができる。

【０１１１】レベル反射パルス４０６の部分をマップア
ウトするのを防ぐために、周期的なプローブマッピング
は容器１４の中の材料１２のレベル２６が安定するまで
待っている。ＴＤＲ信号４００のレベル反射パルス４０
６に対応しているベースライン信号４２０のレベル反射
パルス４２６が、セットされたレベル測定の回数だけ反
射ウィンドウ４４４の中に残っているならば、レベル２
６は、周期的なプローブマッピングの自動起動において
は十分安定していると考えられる。反射ウィンドウ４４
４を狭くすることによって、周期的なプローブマッピン
グの起動のための安定性条件は増加する。反射ウィンド
ウカウンタは、レベル反射パルス４２６が反射ウィンド
ウ４４４内に残っている、連続した回数を追跡する。反
射ウィンドウ４４４の外にレベル反射パルス４２６があ
るとき、反射ウィンドウカウンタはゼロにリセットさ
れ、そして反射ウィンドウ４４４のバウンドはリセット
される。レベル反射パルス４２６が、ユーザが選択した
連続的なレベル測定の回数だけ反射ウィンドウ４４４の
中に残っているとき、周期的なプローブマッピングは自
動的に作動される。本発明の好ましい実施例は、同じレ
ベルにおいて４回の連続したレベル反射を必要とする。
すなわち、反射ウィンドウ４４４はゼロの幅の距離カウ
ントを持っている。

【０１１２】周期的なプローブマッピングが作動された
ときに、ＴＤＲ信号４００が集められ、そして現在のベ
ースライン信号４３０が計算される。レベル反射パルス
４３６内のレベル反射ロケーション４３８は決められて
いる。プローブマップ長４０１およびレベル反射ロケー
ション４３８に基づいて、レベル反射ロケーション４３
８よりも十分前に過渡ポイント４４２が選ばれる。表４
は、距離カウントの数に関する異なったプローブマップ
長４０１のための、レベル反射ロケーション４３８に関
する過渡ポイント４４２の望ましいロケーションを記載
している。過渡ポイント４４２はレベル反射ロケーショ
ン４３８に先立つべきである。

【０１１３】

【表４】

【０１１４】過渡ポイント４４２もまた、基準信号４１
０に先立って見つけられる。この過渡ポイント４４２
は、プローブ１８に沿った両方の信号の同じロケーショ
ンを表している。過渡ポイント４４２の前のＴＤＲ信号
４００の上部４０８は、過渡ポイント４４２に引き続く
先の基準信号４１０の下側の部分４１８と結合され、新
しい基準信号４４０を形成する。新しい基準信号４４０
における過渡ポイント４４２においては、部分４０８と
４１８との間のどんな不連続も排除するためにオフセッ
ト調整が適用される。

【０１１５】このオフセット調整は、先の信基準号４１
０の信号レベル４１７と、ＴＤＲ信号４００の信号レベ
ル４０７とにおける差異のために、過渡ポイント４４２
における新しい基準信号４４０を円滑化する。過渡ポイ
ント４４２において新しい基準信号４４０を円滑にする
ため、オフセット調整は、過渡ポイント４４２に続く、
先の基準信号４１０の部分４１８に適用される。この調
整が行われないならば、過渡ポイント４４２において新
しい基準信号４４０に不連続があるかもしれない。この
不連続はレベル反射信号として解釈され、そして誤った
レベル測定を引き起こしかねない。部分的なプローブマ
ッピングに関連して以前に説明したものを含む、多くの
方法によってオフセット調整値を計算することができ
る。

【０１１６】周期的なプローブマッピングから生じる新
しい基準信号４４０は、次にレベル測定計算における基
準信号として使用され、そして後には先の基準信号とし
て、より新規の新しい基準信号を計算する際に使用され
る。新しい基準信号４４０は、レベル測定計算における
使用のためＲＡＭ４８に保持され、そして周期的にＥＥ
ＰＲＯＭ５０に伝えられる。新しい基準信号４４０がＥ
ＥＰＲＯＭ５０に移されるレートは、ユーザが選択可能
である。

【０１１７】システム１０に必要なＲＡＭ４８の量を減
少させるために、プローブマッピングおよびレベル測定
動作を、実際に現在のＴＤＲ信号４００を蓄積しない
で、実行することができる。レベル測定が実行される都
度、ＡＤ変換器４４からのディジタル電圧サンプルの連
続した流れとして、ＴＤＲ信号４００がマイクロプロセ
ッサ４６によって受け取られる。このディジタル電圧
は、取り付け部１６からプローブ１８の末端１９までプ
ローブマップ長さ４０１に沿って進行する、異なったロ
ケーションでの反射パルスの振幅を表している。模範的
な実施例では、プローブマップ長さ４０１に沿って５１
２個のサンプルが存在する。レベル測定を実行する１つ
の方法は、基準信号４１０のすべての５１２個のサンプ
ルと共に、ＴＤＲ信号４００のすべての５１２個のサン
プルを蓄積して、そして差異プラスオフセットを取り上
げて、ベースライン信号４２０のすべての５１２個のサ
ンプルを計算することである。この方法は、ＲＡＭ４８
の１．５キロバイトがこれらの３つの信号を収納するた
めに割り当てられるのを必要とする。望ましい方法は、
ＲＡＭ４８内には基準信号４１０を収納し、そしてベー
スライン信号４２０の５１２個のサンプルをポイント・
ポイント計算し、ＴＤＲ信号４００の各ポイントとし
て、マイクロプロセッサ４６によって受信される。この
望ましい方法は、基準信号４１０とベースライン信号４
２０を収納するために割り当てられたＲＡＭ４８の１．
０キロバイトを必要とするだけである。この計算がＴＤ
Ｒ信号４００からのサンプルを必要とするとき、基準信
号４１０からの対応するサンプルをベースライン信号４
２０からの対応するサンプルに加え、そしてベースライ
ンオフセットを引き算するることによって、必要なサン
プルを再構築することができる。

【０１１８】システム１０に必要なＲＡＭ４８の量を減
少させる望ましい方法を使用すると、周期的なプローブ
マッピングは図２３に概説されているように実行され
る。ステップ４５０で、周期的なプローブマッピングル
ーチンにエントリーすると、システムはレベル反射ロケ
ーション４３８がレベル反射ウィンドウ４４４内にある
かどうかを決定する。レベル反射ロケーション４３８が
レベル反射ウィンドウ４４４にないならば、ステップ４
５２で反射カウンタはリセットされ、ステップ４５４で
反射ウィンドウ４４４はリセットされ、そしてステップ
４５６で周期的なプローブマッピングルーチンから出
る。

【０１１９】レベル反射ロケーションがレベル反射ウィ
ンドウにあるならば、ステップ４５８で反射カウンタが
増加され、ステップ４６０でシステムは反射カウンタが
周期的なプローブマップ起動カウントよりも大きいか否
かをチェックする。反射カウンタが周期的なプローブマ
ップ起動カウントほど大きくないならば、ステップ４５
６で周期的なプローブマップルーチンから出る。反射カ
ウンタが周期的なプローブマップ起動カウントよりも大
きいならば、ステップ４６２において周期的なプローブ
マッピングが自動的に作動開始される。

【０１２０】ステップ４６２では、過渡ポイント４４２
のロケーションが決められ、ステップ４６４では、ＴＤ
Ｒ信号４００のポイントと先の基準信号４１０とを使用
して、過渡ポイントオフセット調整が計算され、過渡ポ
イント４４２における新しい基準信号４４０が円滑化さ
れる。ステップ４６６ではＴＤＲ信号４００を再構築す
ることによって、新しい基準信号４４０の上部４０８が
計算される。ＴＤＲ信号４００は、先の基準信号４１０
の値プラス、ベースライン信号４２０の値マイナス、ベ
ースラインオフセット値をとることによって過渡ポイン
ト４４２にまでポイントアップされて再構築されたポイ
ントである。再構築されたＴＤＲ信号値は新しい基準信
号４４０の値であり、そしてこれは先の基準信号４１０
の値の上に蓄積される。ステップ４６８では、新しい基
準信号４４０の下側の部分４１８が計算される。新しい
基準信号４４０の下側の部分４１８は、過渡ポイントオ
フセット調整を先の基準信号４１０の各ポイントに加え
ることによってポイント毎に計算されたポイント値であ
り、そしてこの結果は、先の基準信号４１０のポイント
の上に蓄積される。

【０１２１】ステップ４７０では、システムは新しい基
準信号４４０がＥＥＰＲＯＭ５０内に蓄積されるべきか
どうかを決める。新しい基準信号４４０がＥＥＰＲＯＭ
５０内に蓄積されないのであれば、ステップ４７４反射
カウンタはリセットされ、そしてステップ４５６では、
周期的なプローブマッピングルーチンから出る。新しい
基準信号４４０がＥＥＰＲＯＭ５０内に蓄積されるなら
ば、ステップ４７２では新しい基準信号４４０がＥＥＰ
ＲＯＭ５０内に蓄積され、ステップ４７４で反射カウン
タはリセットされ、そしてステップ４５６で周期的なプ
ローブマッピングルーチンから出る。

【０１２２】前の周期的なプローブマップ基準信号をリ
セットするか、または初期化するために、新しい「初期
の」周期的なプローブマップ参照信号がＥＥＰＲＯＭ５
０に蓄積されるかもしれない。すべてのモードのための
初期の基準信号として、工場における基準信号はＥＥＰ
ＲＯＭ５０に収納されるが、（容器が容易に空にされ
る）ことが可能であれば、全体のプローブマップ長さ４
０１に関してユーザの基準信号を計算することは勧めら
れる。容器が容易に空にできないならば、プローブ１８
の非浸入している部分に沿った測定環境によるバックグ
ラウンド反射をマップするために、部分的なプローブマ
ップが実行されるべきである。また、プローブマップ長
さ４０１は、プローブ１８の長さ以上であるということ
も重要である。プローブマップ長さ４０１が短過ぎるな
らば、プローブの終わり検出に基づくアルゴリズムが適
切に機能しないであろう。

【０１２３】上で議論したレベル測定計算では、ＴＤＲ
および基準信号とは、取り付け部１６におけるインピー
ダンス変化によって生じた初期の反射パルスの時間に対
して時間整列されている。この時間整列は、取り付け部
１６からの反射パルスの時点で起点の基準点に対して時
間ゼロを、そして対応的に距離ゼロをセットするように
行われる。起点の基準点は、ベースライン信号の計算
が、そして他の計算が実行される前に、ＴＤＲ信号と基
準信号が整列させられるポイントである。起点の基準点
は、すべての距離計算の基準である。したがって、時間
と距離測定値は、起点の基準点によって識別される取り
付け部１６のロケーションで開始されてプローブ１８に
沿って計算される。

【０１２４】好ましい条件の下では、選択された起点の
スレッショールド４８６以下に降下した最初のポイント
に起点の基準点を設定することができる。図２４で示さ
れたオフセットと温度ドリフトによって引き起こされる
ような、より好ましくない条件では、ＴＤＲ信号４８０
はプレ起点の反射４８２と、取り付け部１６による起点
の反射４８４とを含むことができる。両方ともに起点の
スレッショールド４８６より下に下がるポイントを含ん
でいる。起点のスレッショールド４８６より下に降下す
る最初のポイントは、プレ起点の反射４８２におけるプ
レ起点の基準点４８８である。これに続いて起点の反射
４８４における本当の起点の基準点４９０が生じる。取
り付け１６の反射信号による起点の本当の基準点４９０
は、プレ起点の基準点４８８の後に起こる。この条件の
間には、計算に使用される起点の基準点はプレ起点の基
準点４８８に不当に設定することができるか、または環
境要素のために起点の本当の基準点４９０とプレ起点４
８８との間で切り換えが行われることがある。この切り
換えは、基準信号がＴＤＲ信号４８０と誤整列し、これ
は誤った結果を引き起こす。ＴＤＲ信号４８０が基準信
号に整列していないとき、ベースライン信号は崩壊し
て、正確にレベル反射について決めることはできない。

【０１２５】起点のスレッショールド４８６に交差する
多重反射によって引き起こされる問題を克服する際に使
用することができる、いくつかの手順がある。ＡＤ変換
器４４によってその振幅がゼロ値として評価されるＴＤ
Ｒ信号４８０のサンプルは、ゼロ値と呼ばれている。

【０１２６】起点のスレッショールド４８６に交差する
多重反射によって引き起こされる問題を克服するための
１つの手順は、ゼロの連続した値の数を数えることであ
る。ＡＤ変換器４４によってその振幅がゼロ値と評価さ
れるポイントは、ＴＤＲ信号４８０において各反射にゼ
ロ値を含んでいる。ゼロ値の最も大きい数を持つ 反射
が、起点の反射として選ばれる。図２４のＴＤＲ信号の
上に、この方法を使用すると、第１反射４８２内の、そ
して第２反射４８４内のゼロ値の数がカウントされる。
連続したゼロの値のより大きい数を有しているために、
反射４８４が起点の反射として選択されるであろう。そ
して、起点の基準点はロケーション４９０に設定される
だろう。ここでは起点の反射４８４は、起点のスレッシ
ョールド４８６に交差している。

【０１２７】起点のスレッショールド４８６に交差する
多重反射によって引き起こされる問題を克服する２番目
の解決策は、ゼロの連続した値でＴＤＲ信号４８０に沿
った最も大きい距離を表している反射について決めるこ
とである。この手順は、ゼロ値を表している各ポイント
の検出をもって、前の手順のように始まるであろう。し
かしながら、ポイントの生の数を数えることの代わり
に、走査分解要素を使用して、各ポイントが距離測定値
に変えられるであろう。ゼロの値であるそれぞれの反射
のとぎれない距離が追跡されるであろう。ゼロ値で作り
上げられる、ＴＤＲ信号４８０の最も大きいとぎれない
距離を示すＴＤＲ信号４８０における反射が、起点の反
射として選択される。次に、選択された起点の反射が最
初に、起点のスレッショールド４８６に交差するロケー
ションが、起点の基準点が設定されるであろう。

【０１２８】起点のスレッショールド４８６に交差する
多重反射によって引き起こされる問題を克服する望まし
い解決策は、信号内での連続したゼロ値の一番右のスト
リングの開始ロケーションに起点の基準点を設定するこ
とである。これはユーザに定義された起点幅のスレッシ
ョールドと少なくとも同じくらい広いものである。これ
は、マイクロプロセッサ４６によってポイントごとに受
け取られる都度、ＴＤＲ信号４８０に実行することがで
きる。この処理の前に、起点の幅のスレッショールドが
設定される。これは反射が起点反射として考えられる前
に必要なゼロ値の連続した数、または反射が起点の反射
として考えられる前に必要な距離的な幅、を定義するも
のである。連続したゼロカウンタまたは距離カウンタ
は、信号の潜在的起点の反射において見つけられる、連
続したゼロの数を、または距離的な幅を数えるために使
用されている。起点の幅スレッショールドに等しいか、
より多くのゼロの値の幅を有するＴＤＲ信号４８０にお
ける一番右の反射が、起点の反射として選択される。起
点の基準点は、選択された起点の反射４８４が最初に起
点のスレッショールド４８６に交差しているロケーショ
ンに設定される。この機能を実行する手順を実現するた
めの、いくつかの方法がある。１つの例は図２５で示さ
れ、起点の幅のスレッショールドはゼロの連続した値の
数を定義する。これは反射が起点の反射であると考えら
れる前に必要である。

【０１２９】この手順はステップ４９６では、これが入
って来たＴＤＲ信号４８０の最初のポイントであるかど
うかを決めるためにチェックする。これは新しく入って
来ている信号のために、起点のフラグを、そして連続し
たゼロカウンタを初期化するためのものである。それが
最初のポイントならば、ステップ４９７で起点のフラグ
はゼロ（０）にセットされ、そして連続するゼロカウン
タはゼロ（０）にセットされる。起点のフラグは、信号
が現在も起点の潜在的反射であるかどうかを示してい
る。

【０１３０】ステップ４９８で、このルーチンは、現在
の信号値、電圧カウント値、が起点のスレッショールド
以下であるかどうか、チェックする。現在の信号値が起
点のスレッショールドを越えていれば、ステップ４９９
で起点のフラグはゼロ（０）にセットされ、そしてコン
トロールはステップ５０４に移されて、最後の信号値が
ゼロ値だったかどうかを決める。現在の信号値が、起点
のスレッショールド以下ならばその信号は起点の潜在的
反射であって、コントロールはステップ５００に移され
る。

【０１３１】ステップ５００では、このルーチンは起点
のフラグがワン（１）に等しいかどうかチェックする。
これは信号が既に起点の反射であることを表している。
起点のフラグが１に等しくないならば、これは起点の反
射の最初のポイントであり、そしてステップ５０１では
起点のフラグはワン（１）に等しくセットされ、そして
起点のロケーションが蓄積される。起点のロケーション
は、起点の潜在的反射が最初に起点のスレッショールド
以下に交差するポイントである。

【０１３２】ステップ５０２で、このルーチンは現在の
信号値、電圧値がゼロ（０の電圧カウント）かどうかチ
ェックする。現在の信号値がゼロならば、ステップ５０
３では連続したゼロカウンタが増加され、そしてＴＤＲ
信号４８０の次のポイントがマイクロプロセッサ４６に
よって受け取られるまで、ルーチンから出る。

【０１３３】現在の信号値が、ゼロでなく、また起点の
スレッショールドの下にないならば、ステップ５０４で
ルーチンは最後の信号値がゼロ（０の電圧カウント）だ
ったかどうかチェックする。最後の信号値がゼロ値でな
かったならば、ＴＤＲ信号４８０の次のポイントが受け
取られているまで、ルーチンから出る。最後の信号値が
ゼロだったならば、通過した直前の信号は少なくとも１
つの連続したゼロ値であり、そして処理はステップ５０
５に続く。

【０１３４】ステップ５０５でルーチンは、連続したゼ
ロカウンタが起点の幅のスレッショールドよりも大きい
か、または等しいかどうかをチェックする。このステッ
プには、少なくとも１つの連続したゼロ値のストリング
の上昇側の最初の非ゼロポイントにおいて達する。そし
てこの瞬間に連続したゼロカウンタは、起点の潜在的反
射における連続したゼロ値の数のカウントを含んでい
る。例えば、図２４の起点の反射４８４に関して、領域
４９２では連続したゼロカウンタはゼロ値の数のカウン
トを保持している。連続したゼロカウンタが起点幅のス
レッショールドよりも下ならば、反射は考えられず、そ
してステップ５０７で連続したゼロカウンタはゼロにリ
セットされ、そしてＴＤＲ信号４８０の次のポイントが
受け取られているまで、ルーチンから出る。

【０１３５】連続するゼロカウンタが、起点の幅のスレ
ッショールドに等しいか、またはより大きいとき、ステ
ップ５０６で起点の基準点が設定される。ステップ５０
６で起点の基準点は、ステップ５０１で蓄積された起点
のロケーションに設定される。これは起点の現在の反射
のために、起点のスレッショールドの下の最初のポイン
トに起点の基準点を設定する。ステップ５０７で連続し
たゼロカウンタはゼロにリセットされ、そしてＴＤＲ信
号４８０の次のポイントが受け取られているまで、この
処理から出る。この処理は後に、ＴＤＲ信号４８０の中
の潜在的起点の反射に関してチェックし続ける。

【０１３６】プローブ１８の末端１９を検出する能力
は、空の容器と、低い振幅レベル反射と、壊れているプ
ローブとの間での検出および分化を可能にする。これら
の条件を検出して、区別できるということは、容器１４
が空であるとき、容器１４が空ではないが何のレベル反
射も認められないとき、そしてプローブ１８が壊れてい
るときに、装置１０が適切に表示することを可能とす
る。装置１０の出力５２はアラームを含んでいる。この
アラームはプローブ破壊条件、レベル反射なし条件が検
出されたときにアクティブとされる。

【０１３７】図２７および２８に示されるように、プロ
ーブ１８の末端１９によって引き起こされるプローブの
終わり応答５１０、５２０は、通常は正のピーク５１
４、５２４に隣接した鋭い負のピーク５１２、５２２に
よって特徴付けられる。負のピーク５１２，５２２およ
び正のピーク５１４，５２４の振幅は、および負のピー
ク５１２、５２２と正のピーク５１４、５２４との間の
距離は、プローブ１８のタイプに従って異なるものであ
る。例えば、プローブ終わり応答５１０、５２０に変化
を引き起こすいくつかの要素は、プローブがコーティン
グされているか、またはコーティングがされていない
か、プローブの末端に重りがあるか、ループされている
かどうか、そしてプローブの直径、を含んでいる。プロ
ーブの終わり応答５１０、５２０は、フィールド設置条
件によってもまた影響される。

【０１３８】ＴＤＲ信号５０８のプローブの終わり応答
５１０の位置は、容器１４の中の材料のレベル２６に関
する、そしてプローブ１８の条件に関する、情報を提供
する。プローブ１８上を移動するパルスの速度は、プロ
ーブ１８が没入している材料の誘電体によって変化す
る。図１に示される２つの材料の場合には、パルスはプ
ローブ１８に沿って、最初の誘電体定数を持つ最初の材
料１１の中を、そして２番目の誘電体定数を持つ２番目
の材料１２の中を伝わる。このようにしてパルスは、最
初の材料１１の中では材料１１の誘電定数に従って最初
の伝播速度を有し、そして２番目の材料１２の中では材
料１２の誘電体定数に依存する２番目の伝播速度を有す
る。プローブ１８の長さにおける変化、および材料１２
に浸されているプローブ１８の長さにおける変化は、Ｔ
ＤＲ信号５０８のプローブの終わり応答５１０の位置に
変化を生じさせる。ＴＤＲ信号５０８のプローブの終わ
り応答５１０の位置の変化は、プローブ１８の末端１９
までの距離変化として察知される。空の容器１４を、低
振幅レベルの反射を、そして壊れているプローブ１８検
出して、区分するための方法は、ＴＤＲ信号５０８のプ
ローブの終わり応答５１０に対する基準信号５２８のプ
ローブの終わり応答５２０の位置に基づいて行われる。

【０１３９】基準信号５２８の決定の間に、プローブ１
８の末端１９の位置が求められ、そしてＥＥＰＲＯＭ５
０内に 蓄積される。プローブ１８の末端１９の位置を
示すプローブ終わり位置５２６は、プローブの終わり応
答５２０の負のピーク５２２のロケーションによってセ
ットされる。プローブの終わり位置５２６は、測定長さ
５３０と最大プローブ長さ５３２を計算するのに使用さ
れる。

【０１４０】測定長さ５３０は、プローブの終わり位置
５２６マイナス短縮された公差５３４として計算され
る。２５ｃｍの典型的な重り長さの場合で、そして最
悪、約±５ｃｍの分解の場合には、３０ｃｍの値が短縮
された公差５３４として適切である。測定長さ５３０に
は、１．０ｍの短い限界から、プローブの端の位置５２
６マイナス短縮された公差５３４の長い限界までの許容
できる範囲がある。短い限界は、取り付け部１６からの
反射が支配的になっている領域内で測定値を防ぎ、そし
て長い限界は、プローブの終わり反射５２０が支配的に
なっている領域内で測定値を防ぐ。測定長さ５３０は、
短い限界まではユーザによって手動で減少させることが
できる。しかし、測定長さ５３０はユーザによって、手
動で増加させることはできない。

【０１４１】基準信号５２８のアップデートの間に計算
された測定長さ５３０は、ＴＤＲ信号５０８の分析の間
にブロッキング距離として使用される。測定長さ５３０
を超えているＴＤＲ信号５０８における反射は、材料レ
ベルを決める際には、考えに入れられない。これは、プ
ローブ１８の末端１９からのゴースト反射を、システム
が間違ってレベル反射として検出することを防ぐ。ユー
ザがプローブ１８を短くしたが、しかし新しい基準信号
を作成することができないときにも、測定長さ５３０が
また使用される。測定長さ５１８の手動の減少は、短く
されたプローブ１８をマッピングすることなしでシステ
ムが機能することを許容する。

【０１４２】最大のプローブ長さ５３２は、プローブの
端の位置５２６プラス長くされた公差５３６として、基
準信号５２８のアップデートの間に計算される。長くさ
れた公差５３６は、空の容器条件と低い振幅のレベル反
射条件との間を区分するように使用されている。長くさ
れた公差５３６は、プローブ１８に沿った信号の伝播速
度を変える、プローブ１８上への材料蓄積および容器１
４の中の材料の誘電率による影響を補償する。３０ｃｍ
の長くされた公差５３６に関する値が、適切であること
が知られている。

【０１４３】測定長さ５３０および最大のプローブ長さ
５３２は、図２６のサンプルされたＴＤＲ信号５０８
を、そして図２７の基準信号５２８を、３つのセクショ
ンに分割する。これらの値は、プローブの端の位置５２
６に基づいて計算される。これは基準信号５２８への各
アップデートの間にＥＥＰＲＯＭ５０内に蓄積される。
現在のＴＤＲ信号５０８のプローブの終わり応答５１０
の負のピーク５１２が、３つの区分のうちのどこに位置
しているか、を基にして異なった条件が決定される。

【０１４４】プローブの終わり応答５１０と、壊れてい
るプローブ応答とは非常に類似している。事実上、壊れ
ているプローブは、プローブ１８に関するまさに別のタ
イプの末端１９そのものである。ＥＥＰＲＯＭ５０内に
蓄積されているプローブの終わり位置５２６は、容器１
４が空であるときのプローブ１８の末端１９のロケーシ
ョンを表している。これはプローブの終わり応答５１０
の負のピーク５１２のＴＤＲ信号５０８に沿った最小の
ロケーションである。壊れているプローブを検出する条
件の１つは、短くされたプローブの長さの検出である。
これはプローブの終わり応答５１０の負のピーク５１２
のロケーションが、ＴＤＲ信号５０８に関して、基準信
号５２８の決定の間に計算され、蓄積されたプローブの
終わり位置５２６よりも、より短い距離であることによ
って表される。壊れているプローブ条件は、プローブの
破損、またはプローブの末端において重りが無くなって
いることによって引き起こされるかもしれない。

【０１４５】ユーザはフィールドにおいて、プローブ１
８のための新しい基準信号を決めることなくプローブ１
８の長さを短くすることがあるという事実によって、壊
れているプローブ検出は、複雑である。これは短くされ
たプローブ１８に関する新しい基準信号を決めるには、
時々、容器１４を空にすることが実行不可能であるため
に生じるものである。システムが蓄積されたプローブの
端のロケーション４２６を使用するならば、新しい基準
信号を決めることなくフィールドにおいてプローブ１８
を短くすることは、壊れたプローブ表示を引き起こしか
ねない。したがって壊れたプローブ検出のための調整可
能な評価基準が実現される。測定長さ５３０は、壊れた
プローブ検出のための評価基準として、使用される。現
在のＴＤＲ信号５０８のプローブの終わり応答５１０の
負のピーク５１２が、測定長さ５３０の前に起こるなら
ば、システムは壊れたプローブ表示を出力する。測定長
さ５３０はＥＥＰＲＯＭ５０内に蓄積され、そしてユー
ザによって手動で減らされることができる。これはユー
ザが、壊れているプローブ条件を検出するＴＤＲ信号５
０８の領域を調整することを許容する。

【０１４６】壊れたプローブ表示を発生されるためにす
べてが合致しなければならない、３つの条件がある。１
番目は、上で議論したように、現在のＴＤＲ信号５０８
のプローブの終わり応答５１０の負のピーク５１２のロ
ケーションによって決められた現在のプローブの終わり
ロケーションが、蓄積されている測定長さ５２６より少
なくなければならない。２番目は、プローブの終わり応
答５１０は、ポジティブピークがあとに続いている、負
のピークから成っていることである。これは、大きいレ
ベル反射パルスが壊れているプローブ条件として曲解さ
れることを防ぐことになる。第３条件は、負のピーク５
１２の電圧カウントとプローブの終わり応答５１０のポ
ジティブピーク５１４の電圧カウントとの間のプローブ
のピークからピークへの応答５３８の終わりが、プロー
ブデルタ応答値の終わりよりも大きいかまたは等しくな
くてはならないことである。プローブデルタ応答の終わ
りの望ましい値は８００ｍＶである。これは２０ｍＶの
電圧カウントにおける、４０の電圧カウントに同等であ
る。

【０１４７】容器１４が空であるときには、どんなレベ
ル反射パルスもない。このためシステムノイズに基づい
て、システムが誤ったレベル測定を引き起こす場合があ
った。容器１４が空であるとき、信号雑音におけるレベ
ル反射を発見してしまうことを防ぐために、ベースライ
ン信号５４０の分析ではスレッショールドレベル反射値
が使用される。ベースライン信号５４０（図２８）は、
時間整列させたＴＤＲ信号５０８（図２６）から、時間
整列させた基準信号５２８（図２６）を引き算すること
によって計算される。上側のスレッショールド５４２は
ベースライン信号５４０の上部に適用され、そして下側
のスレッショールド５４４はベースライン信号５４０の
下側の部分に適用される。スレッショールドインデック
ス５４６が、上側のスレッショールド５４２が使用され
ているベースライン信号５４０の部分を、下側のスレッ
ショールド５４４が使用されているベースライン信号５
４０の一部から分割する。

【０１４８】起点の反射によって、起点に近い容器１４
の中の取り付け部１６および環境要素から引き起こされ
る信号の上部に関するＴＤＲ信号５０８の、そして基準
信号５２８の、より大きな振幅およびスロープのため
に、上側のスレッショールド５４２は下側のスレッショ
ールド５４４よりも大きい。高い振幅の、そしてスロー
プの、これらの領域内での時間整列における小さいエラ
ーは、結果として起こされるベースライン信号において
より大きい雑音振幅を引き起こす。レベル反射の振幅の
関数としてスレッショールド値を、例えば最後の反射さ
れた振幅未満の固定されたカウンに、設定することがで
きる。そうでなければ、あらかじめセットされたレベル
にスレッショールドを設定することができる。例えば、
１２８の電圧カウントにセットされたベースラインオフ
セットを用いて、上側のスレッショールドを１４５カウ
ントに、そして下側のスレッショールドを１３３カウン
トに、設定することができる。プローブの長さの関数と
して、または例えば２メーターの固定値として、スレッ
ショールドインデックスを設定することができる。

【０１４９】ベースライン信号５４０でにおいて側のス
レッショールド５４２と、または下側のスレッショール
ド５４４と交差する、どんな反射パルスもないならば、
これが空の容器１４か、または低い振幅レベル反射のい
ずれを表しているのかが決められなければならない。プ
ローブ１８に沿った信号の伝播速度は、プローブ１８は
没入している材料に基づいて変化するという事実に基づ
いて２つの条件を区別することができる。プローブ１８
が材料に浸されているならば、プローブの終わり応答５
１０の負のピーク５１２のロケーションは、空の容器の
ためのプローブの端の位置５２６から移動する。材料レ
ベルが下がった後に残っているプローブ１８上における
材料の蓄積はまた、プローブ１８に沿った信号伝播速度
に影響を与える。材料蓄積の効果を配慮するために、空
の容器条件と低い振幅レベル反射条件との間を区分する
ようにプローブ最大の長さ５３２が使用される。プロー
ブの端の位置５２６が決定評価基準として使用されたな
らば、プローブ１８上における材料蓄積は、システムが
低い振幅レベル反射条件と空の容器条件とを混乱させる
原因となり得る。

【０１５０】低い振幅レベル反射条件と判断するために
合致されなくてはならない２つの条件がある。１番目
は、プローブの終わり応答５１０の負のピーク５１２
は、プローブ最大の長さ５３２を超えてシフトされてい
る必要があり、このことはプローブ１８が没入している
材料が信号伝播速度を変化させたことを表示している。
２番目は、ベースライン信号５４０の上部の上側のスレ
ッショールド５４２を超えた、またはベースライン信号
５４０の下側部分における、下側のスレッショールド５
４４を超えた、ベースライン信号５４０には反射がある
はずがない。これらの条件の両方が合致したとき、シス
テムは低振幅レベル反射条件を表示する。

【０１５１】空の容器条件に決められるための２つの条
件がある。１番目は、プローブの終わり応答５１０の負
のピーク５１２が、測定長さ５３０とプローブ最大の長
さ５３２との間のウィンドウの中にあるに違いない。２
番目は、ベースライン信号５４０の上部において上側の
スレッショールド５４２を超えて、またはベースライン
信号５４０の下側の部分において下側のスレッショール
ド５４４を超えてベースライン信号５４０には反射があ
るはずがない。これらの条件の両方が合致していると
き、システムは空の容器条件を表示する。

【０１５２】プローブの終わり応答の形が、高周波接続
の損失について決めるために使用されている。高周波接
続が失われたとき、ＴＤＲ信号５５０上のプローブデル
タ値の終わりは、図２９に示されるように非常に小さく
なる。これは高周波接続なしでは、起点を通るどんな重
要な反射パルスもないという事実のためである。

【０１５３】高周波接続を持っている図２７のＴＤＲ信
号を使用すると、プローブ応答形の終わりの決定は示さ
れる通りとなる。レベル測定の間には、ブロッキング距
離５５２から最後のサンプル、この場合サンプル５１
１、までのＴＤＲ信号５０８が分析される。ブロッキン
グ距離５５２は起点の基準点から、例えば３０ｃｍに、
セットされた距離である。プローブの端のロケーション
は、プローブの終わり応答５１０の負のピーク５１２を
使用して決められる。次にシステムは、プローブの端ウ
ィンドウ５４０内でプローブの終わり応答５１０のポジ
ティブピーク５１４を負のピーク５１２の付近で探す。
プローブの端ウィンドウ５４０は、起点の反射パルスの
降下しているスロープ上のポイントがプローブの終わり
応答のポジティブピークとして、使用されることを防い
でいる。ＴＤＲ信号５０８に沿って５１２のディジタル
サンプルを抽出する場合には、プローブの端ウィンドウ
５４０の望ましいサイズは負のピーク５１２のどちらか
の側にも１００の距離カウントである。プローブの終わ
りのピークからピークへの応答５３８が、プローブの終
わりのデルタスレッショールド未満であれば、システム
は高周波接続の損失を表示する。電圧カウントサイズが
およそ２０ｍＶである時の、プローブの終わりデルタス
レッショールドに関する望ましい値は５つの電圧カウン
トである。

【０１５４】図２９は、高周波の接続が失われた後のＴ
ＤＲ信号５５０を示している。システムはプローブの終
わり応答のロケーションを探し、負のピーク５５４を発
見する。次にシステムはプローブの端ウィンドウ５５６
内にポジティブピークを探し、そしてポジティブピーク
５５８を発見する。図２９においては、プローブの終わ
りのピークからピークへの応答５６０はプローブの終わ
りデルタスレッショールド以下であるため、システムは
高周波接続の損失を表示する。

【０１５５】図３０を参照すると、上側のスレッショー
ルド信号レベル５６４と下側のスレッショールド信号レ
ベル５６６とがベースライン信号５６２の分析で使用さ
れている。高いＳＮ比を持つ好ましい条件下において
は、レベル反射パルスはスレッショールド５６４、５６
６のどちらかと交差する最初のパルスである。図３０は
低ＳＮ比の場合を示している。ここでは雑音反射パルス
５６８、レベル反射パルス５７０およびプローブの終わ
り反射からのゴースト反射パルス５７２のすべてはスレ
ッショールド５６４と交差している。図３０はブロッキ
ング距離５６４、測定長さ５７６およびスレッショール
ドインデックス５７８をも示している。

【０１５６】スレッショールドは、固定レベルに設定す
ることができ、またはそれを前の信号のレベル反射パル
スの振幅の関数として設定することもできる。後者の場
合では、前のベースライン信号がベースライン信号５６
２だったならば、レベル反射パルス５７０の振幅が計算
され、そして上側のスレッショールド５６４はより低い
固定された電圧カウント、例えば４カウント（各カウン
トが−２０ｍVの時には−８０ｍV）、に設定され、そし
て下側のスレッショールド５６６はさらに低い、例えば
８カウント、に設定されるであろう。これらの新しいス
レッショールド５６４、５６６は、次のベースライン信
号におけるレベル反射パルスを決定する際に使用される
であろう。

【０１５７】レベル測定は、ブロッキング距離５７４と
測定長さ５７６との間でスレッショールド５６４、５６
６に交差するベースライン信号５６２の最大の振幅パル
スによって決定される。図３０では、雑音パルス５６
８、レベル反射パルス５７０およびゴースト反射パルス
５７２のすべてがスレッショールド５６４と交差してい
る。ゴースト反射パルス５７２の振幅がレベル反射パル
ス５７０の振幅よりも大きいとしても、それは測定長さ
５７６を超えており、したがってレベル測定を行うとき
には考慮されない。雑音パルス５６８とレベル反射パル
ス５７０の両方は、ブロッキング距離５７４と測定長さ
５７６との間に発生しているが、しかしレベル反射パル
ス５７０の振幅は雑音パルス５６８の振幅よりも大き
い。したがって、容器１４の中でのレベルを決めるため
には、レベル反射パルス５７０が使用される。

【０１５８】上の診断およびレベル測定技法は、図３１
に示されるように実現される。ステップ１０２、１１２
および１５０に関して図３１に示されている部分的に描
かれたボックスは、図８で示された同じ数字のステップ
を参照している。以下の議論では、図２６で示されたＴ
ＤＲ信号５０８および図３０で示されたベースライン信
号５６２が参照される。

【０１５９】図８のステップ１１２におけるデータの時
間整列に続いた図３１のステップ６００では、システム
は壊れているプローブ１８がないかどうかチェックす
る。ステップ６００は、プローブの端のロケーション５
２６が、以前に発生している測定長さ５３０より少ない
かどうかチェックする。プローブの端ロケーション５２
６が測定長さ５３０の前に起こるならば、ステップ６０
２で壊れているプローブが表示され、そしてコントロー
ルは図８に示されるステップ１５０に移される。

【０１６０】壊れているプローブ１８が検出されないな
らば、ステップ６０４でシステムは高周波接続の損失が
あったかどうかチェックする。ステップ６０４では、シ
ステムはプローブの終わりのピークからピークへの応答
５３８が、プローブの終わりデルタスレッショールドよ
りも少ないかどうかを決める。プローブの終わりのピー
クからピークへの応答５３８が、プローブの終わりデル
タスレッショールドよりも小さいならば、ステップ６０
６でシステムは高周波接続の損失を表示し、そしてコン
トロールは図８のステップ１５０に移される。

【０１６１】高周波接続の損失が検出されないならば、
ステップ６０８でシステムは測定範囲内にレベル反射が
あるか否かをチェックする。ステップ６０８でシステム
は、測定範囲内で反射が検出されているかどうかをチェ
ックする。ベースライン信号における反射パルスの振幅
が、上側のスレッショールド５６４よりも、または下側
のスレッショールド５６６よりも大きい場合、反射は検
出される。測定範囲はブロッキング距離５７４から測定
長さ５７６に広がっている。測定範囲内で反射パルスが
検出されるならば、ステップ６１０では、容器１４の中
の材料１２のレベルが計算される。容器１４の中の材料
１２のレベルを決めるための様々な方法が、図８のステ
ップ１１４〜１４４に示されている。

【０１６２】材料レベルが計算された後に、ステップ６
１２で低い信号タイマが、リセットされる。この信号タ
イマについては以下で説明される。ステップ６１４にお
いて次に、システムは周期的なマップモードであるかど
うかをチェックする。システムが周期的なマップモード
であるならば、基準信号は周期性を基に自動的にアップ
デートされる。そうでなければ、基準信号はユーザ介入
なしではアップデートされない。システムが周期的なマ
ップモードでないならば、コントロールは図８のステッ
プ１５０に移される。システムが周期的なマップモード
であるならば、ステップ６１６でレベル測定結果はフォ
ーマットされ、そして出力され、さらにステップ６１８
で図２３に示されている周期的なプローブマップルーチ
ンが実行される。周期的なプローブマップルーチンが完
了した後に、コントロールは図８に示されるステップ１
０２に移される。

【０１６３】レベル反射が測定範囲内に検出されないな
らば、ステップ６２０でシステムは、低い振幅レベル反
射条件があるか否かをチェックする。ステップ６２０
で、システムはＴＤＲ信号の上のプローブの端のロケー
ションは、そのときに、または後に起こる、最大のプロ
ーブ長さ５３２よりも大きいか、または等しいかをチェ
ックする。ＴＤＲ信号５０８の上のプローブの端ロケー
ションが、プローブの終わり応答５１０の負のピーク５
１２によって示される。ＴＤＲ信号のプローブの端のロ
ケーションが最大のプローブ長さ５３２に、またはそれ
を越えて発生するならば、それは低振幅レベル反射条件
である。最後の有効なレベル反射は、測定範囲内か、ま
たは空の容器のどちらかで検出されるので、低い信号タ
イマは時間を追跡している。ユーザによってセットされ
たタイマ限界は、アラームか他の出力が活性される前
に、どれくらい長い間、低振幅レベル反射条件が許容さ
れるかを示している。

【０１６４】低振幅レベル反射条件が検出されるとき、
ステップ６２２でシステムは、低い信号タイマがタイマ
限界よりも大きいかどうかをチェックする。低い信号タ
イマがタイマ限界よりも大きいならば、ステップ６２４
でシステムは低振幅反射レベル条件を示すために、必要
な出力を起動し、そして図８に示されるステップ１５０
に制御を戻す。低い信号タイマがタイマ限界ほど大きく
ないならば、ステップ６２６でシステムは、最後のレベ
ル測定値を表示し続け、そして図８にされるステップ１
５０に制御を戻す。

【０１６５】低振幅レベル反射条件が検出されないなら
ば、ステップ６２８でシステムは空の容器１４があるか
どうかをチェックする。ステップ６２８で、システムは
ＴＤＲ信号のプローブの端のロケーションが、そのとき
に、または後に発生する測定長さ５３０より大きいか、
または等しいかどうかをチェックする。プローブの終わ
り応答５１０の負のピーク５１２によって、ＴＤＲ信号
５０８上のプローブの端のロケーションが示される。Ｔ
ＤＲ信号のプローブの端のロケーションが、測定長さ５
３０に、またはその後に起こるならば、ステップ６３０
でシステムは空の容器を示す。これは有効なレベル測定
であり、そしてコントロールは、低い信号タイマをリセ
ットするためにステップ６１２に移される。プローブの
終わりが、測定長さ５３０において、またはそれを超え
て現れないならば、それは低レベル反射条件として扱わ
れ、そしてコントロールはステップ６２２に移されて、
低い信号タイマがタイマ限界よりも大きいかどうかが決
められる。

【０１６６】本発明が望ましい、ある実施例を参照しな
がらに詳細に説明されたが、説明されたような、そして
請求項に定義されるような変動と変更とは、本発明の範
囲と精神の中に存在する。

【図面の簡単な説明】

【図１】容器における容器中の液体のようなプロセス変
数のレベルを測定するための単一導体材料レベルセンサ
を略示し、又、パルス送信器及び受信器並びにプロセス
変数のレベルを求めるための処理回路を示す。

【図２】送信器及び受信器により発生された時間領域反
射測定（ＴＤＲ）信号のアナログ信号出力を示す。

【図３】プロセス変数が容器にて設定される前の容器の
内側の初期の境界状態を指示するアナログ出力信号であ
る。

【図４】時間整列されたアナログＴＤＲ出力信号であ
る。

【図５】図４の時間整列されたＴＤＲ信号のアナログの
微分信号である。

【図６】図３の初期境界信号が、図４の時間整列された
ＴＤＲ信号から差し引かれた場合に発生されるアナログ
ベースライン信号である。

【図７】図６のベースライン信号の微分のアナログ信号
である。

【図８】プロセス変数におり生ぜしめられた反射パルス
に基づくプロセス変数の実際の有効なレベル指示を求め
るため本発明のプロセス処理装置により実行される各ス
テップを示すフローチャートである。

【図９】有効ベースライン信号を求めるパターン認識技
術を示す図６に示した信号に相応するアナログベースラ
イン信号である。

【図１０】図３に相応するアナログの初期境界又は、プ
ローブマップ時間整列信号である。

【図１１】動作状態における変動により生ぜしめられた
図１０に示す初期境界信号に対して相対的なリアルタイ
ムの初期境界信号のドリフトをアナログ的に示す。

【図１２】図１１に示す信号におけるドリフトを保証す
るため、本発明により補正ファクタの適用後のベースラ
イン信号のアナログ表示である。

【図１３】プロセス変数によって生ぜしめられた反射パ
ルスに基づくプロセス変数の実際の有効なレベル指示を
求めるため、パターン認識技術を使用し、補正ファクタ
を求めて適用するため、本発明の処理装置により実行さ
れる各ステップを含む図８に示すフローチャートの１セ
グメントを示す。

【図１４】補正ファクタを計算し、初期境界信号に補正
ファクタを加えるため、図１３におけるブロック２５０
にて実行されるステップを拡大するフローチャートであ
る。

【図１５】プローブに対するバックグラウンド信号を示
す。

【図１６】容器中で捕捉された１つのサンプルＴＤＲ信
号を示す。

【図１７】バックグラウンド信号の部分とサンプルＴＤ
Ｒ信号の部分を組み合わせることにより発生される部分
的プローブマップを示す。

【図１８】容器中のプローブに沿って捕捉されたディジ
タルＴＤＲ信号を示す。

【図１９】容器中のプローブに対するディジタル基準信
号を示す。

【図２０】基準信号の後、まもなく計算された容器中の
プローブに対するディジタルベースライン信号を示す。

【図２１】基準信号の暫時の更新なしで事後の時点にて
計算された容器中のプローブに対するディジタルベース
ライン信号を示す。

【図２２】更新された基準信号を示す。

【図２３】周期的プローブマッピングを実施するために
使用されるステップのフローチャートを示す。

【図２４】１つの起点スレッショールドにクロスする事
前起点反射を有する１つのＴＤＲ信号を示す。

【図２５】事前基準反射に基づく問題を克服するための
処理手順を示すフローチャートである。

【図２６】プローブ反射の端部を強調したディジタルＴ
ＤＲ信号及び所属のパラメータを示す。

【図２７】ディジタル基準信号及び所属のパラメータを
示す。

【図２８】上方のスレッショールド、下方のスレッショ
ールド及びスレッショールドインデックスを有するディ
ジタルベースライン信号を示す。

【図２９】高周波コネクションの欠如後のディジタルＴ
ＤＲ信号を示す。

【図３０】Ｓ／Ｎ比と共にディジタルベースライン信号
を示す。

【図３１】ケーブルの破損状態の検出、高周波コネクシ
ョンの欠如、有効な材料レベル反射、周期的マップモー
ドの時における周期的マッピングの作動、低振幅レベル
反射及び容器の空ら状態の検出を含めた診断的及び検出
ルーチンを実行するため使用されるステップのフローチ
ャートを示す。

【符号の説明】

１０ 装置 １１ 第１媒体 １２ 第２媒体 １４ 貯蔵容器 １６ 機械的取り付け装置 １８ プローブ素子 １９ 末端 ２０ 上面 ２１ 底面 ２２ トランシーバ ２４ 矢印 ２６ インターフェース ２８ 矢印 ３０ 送信パルス発生器 ３２ シーケンシャル遅延発生器 ３４ サンプルパルス発生器 ３６ サンプルアンドホールドバッファ ３７ ケーブル ３８ ライン ４０ 増幅器 ４２ ライン ４４ アナログ−ディジタルコンバータ ４６ マイクロプロセッサ ４８ ＲＡＭ ５０ ＥＥＰＲＯＭ ５２ 出力 ５４〜７０ パルス ７１ ピーク ７２〜７６ パルス ７８ 絶対最大ロケーション ８０ ゼロクロスロケーション ８２ パルス反射 ８４ 反射性パルス ８６ 最大正ピーク ８８，９０ 反射パルス ９２ ピーク絶対値 ９４ ゼロクロス位置 ２００ 反射された信号 ２０２ 立ち上がりコンポーネント ２０４ 立ち下がりコンポーネント ２０６，２０８ ポイント ２１０ スレッショールド電圧 ２１４，２１６ ポイント ２１８ 全体幅 ２２０ 時間整列された信号 ２２２ 開始中央ライン ２２４ 立ち下がりコンポーネント ２２６ リアルタイムＴＤＲ信号 ２２８ 新しい中心 ２３０ 特定ポイント ２３２ 立ち下がりコンポーネント上の相当するポイン
ト ２３４ 立ち下がりコンポーネント ３００ バックグランド信号 ３０６ オフセット ３１０ 過渡ポイント ３２０ サンプルＴＤＲ信号 ３２２ 反射パルス ３２４ 変動 ３２６ オフセット ３４０ 部分プローブマップ ３４６ オフセット ４００ ディジタルＴＤＲ信号 ４０２〜４０６ 反射的なパルス ４０８ ＴＤＲ信号上部 ４１０ 基準信号 ４１２ 反射的なパルス ４１７ 信号レベル ４１８ 基準信号下側部分 ４２０ ベースライン信号 ４２４ 反射的なパルス ４２６ レベル反射パルス ４３０ ベースライン信号 ４３２ 雑音パルス ４３６ レベル反射パルス ４３８ レベル反射ロケーション ４４０ 新しい基準信号 ４４２ 過渡ポイント ４４４ 反射ウィンドウ ４８０ ＴＤＲ信号 ４８２，４８４ 反射 ４８６ スレッショールド ４８８，４９０ 基準点 ５０８ ＴＤＲ信号 ５１０ プローブの終わり応答 ５１２，５１４ ピーク ５１８ 測定長さ ５２０ プローブの終わり応答 ５２２，５２４ ピーク ５２６ プローブの終わり位置 ５２８ 基準信号 ５３０ 測定長さ ５３２ 最大プローブ長さ ５３４ 公差 ５３８ ピークへの応答 ５４０ ベースライン信号 ５４２，５４４ スレッショールド ５４６ スレッショールドインデックス ５６２ ベースライン信号 ５６４，５６６ スレッショールド信号レベル ５６８ 雑音反射パルス ５７０ レベル反射パルス ５７２ ゴースト反射パルス ５７６ 測定長さ ５７８ スレッショールドインデックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム パトリック マッカーシー アメリカ合衆国 インディアナ インディ アナポリス ペニーロイヤル レーン 7832 (72)発明者 ケネス エル． パーデュー アメリカ合衆国 インディアナ フランク リン ウエスト 75 サウス 2721 (72)発明者 ドナルド ディ． カミングス アメリカ合衆国 インディアナ グリーン ウッド サウスヘイヴン ロード 990 (72)発明者 ゲルト ヴァルトマン アメリカ合衆国 インディアナ グリーン ウッド レーク ドライヴ 213

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器の中の材料に関するプロセス変数に
   対応する有効な出力結果を発生させるために多くの反射
   パルスを有する時間領域反射測定（ＴＤＲ）信号を処理
   するための方法において、 前記容器の中のプローブに沿ってＴＤＲ信号を周期的に
   検出するステップと、 ゼロ値を持つ少なくとも１つの潜在的起点反射のために
   前記ＴＤＲ信号を走査するステップと、 前記少なくとも１つの潜在的起点の反射から起点の反射
   を選択するステップと、 前記起点の反射に起点基準点を設定するステップと、 前記起点の基準点に基づいて前記出力結果を計算するス
   テップとを含むことを特徴とする、ＴＤＲ信号を処理す
   るための方法。
2. 【請求項２】 起点の反射を選択するステップが、前記
   少なくとも１つの潜在的起点反射のそれぞれにおいて、
   連続したゼロ値の数を決めるステップと、 前記起点の反射として、連続したゼロ値の最も大きい数
   を持つ前記少なくとも１つの潜在的起点反射の１つを選
   択するステップを含む、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 起点の反射を選択するステップが、前記
   少なくとも１つの潜在的起点の反射のそれぞれにおい
   て、ゼロ値によって表される、とぎれない距離を決める
   ステップと、 前記起点の反射として、最も大きいとぎれないゼロ値の
   距離を持つ前記少なくとも１つの潜在的起点の反射の１
   つを選択するステップを含む、請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 起点の反射を選択するステップが起点の
   幅のスレッショールドを定義するステップと、 前記少なくとも１つの潜在的起点の反射のそれぞれにお
   いてゼロ値の幅を決定するステップと、 前記起点の反射として、前記起点の幅のスレッショール
   ドよりも大きいゼロ値の幅を持つ前記少なくとも１つの
   潜在的起点の反射の一番右を選択するステップとを含
   む、請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 容器の中の材料に関するプロセス変数に
   対応する有効な出力結果を発生させるための多くの反射
   パルスを持つ時間領域反射測定（ＴＤＲ）信号を処理す
   るための方法において、 プローブに沿って基準信号を決定するステップと、前記
   基準信号上に第１の起点の基準点を確立するステップ
   と、 周期的に前記容器の中の前記プローブに沿って、ＴＤＲ
   信号を検出するステップと、 ゼロ値を持つ少なくとも１つの潜在的起点の反射に関し
   て前記ＴＤＲ信号を走査するステップと、 前記少なくとも１つの潜在的起点の反射から、１つの起
   点の反射を選択するステップと、 前記起点の反射上に２番目の起点の基準点を設定するス
   テップと、 前記第１の起点の基準点および前記２番目の起点の基準
   点を基にして前記出力結果を計算するステップとを含
   む、ことを特徴とするＴＤＲ信号を処理するための方
   法。
6. 【請求項６】 前記出力結果を計算するステップが、前
   記基準信号上の前記第１の起点の基準点を前記ＴＤＲ信
   号上の前記２番目の起点の基準点に整列させ、そして前
   記整列させられた基準信号の各ポイントを前記整列され
   たＴＤＲ信号から引き算することによってベースライン
   信号を計算するステップと、 前記ベースライン信号を利用して前記出力結果を計算す
   るステップとを含む、請求５の方法
7. 【請求項７】 起点の反射を選択するステップが、前記
   少なくとも１つの潜在的起点の反射のそれぞれの連続し
   たゼロ値の数を決定するステップと、 前記起点の反射として、連続したゼロ値の最も大きな数
   を持つ前記少なくとも１つの潜在的起点の反射の１つを
   選択するステップとを含む、請求５の方法
8. 【請求項８】 起点の反射を選択するステップが、前記
   少なくとも１つの潜在的起点の反射のそれぞれにおい
   て、ゼロ値によって表される、とぎれない距離を決める
   ステップと、 前記起点の反射として、最も大きいとぎれないゼロ値の
   距離を持つ前記少なくとも１つの潜在的起点の反射の１
   つを選択するステップを含む、請求項５記載の方法。
9. 【請求項９】 起点の反射を選択するステップが起点の
   幅のスレッショールドを定義するステップと、 前記少なくとも１つの潜在的起点の反射のそれぞれにお
   いてゼロ値の幅を決定するステップと、 前記起点の反射として、前記起点の幅のスレッショール
   ドよりも大きいゼロ値の幅を持つ前記少なくとも１つの
   潜在的起点の反射の一番右を選択するステップとを含
   む、請求項５記載の方法。
10. 【請求項１０】 容器の中の材料に関するプロセス変数
    に対応する有効な出力結果を発生させるための多くの反
    射パルスを持つ時間領域反射測定（ＴＤＲ）信号を処理
    するための方法において、 前記容器の中のプローブに沿って基準信号を決定するス
    テップと、 前記基準信号を用いてプローブの終わりロケーション基
    準を確立するステップと、 前記プローブに沿って周期的にＴＤＲ信号を検出するス
    テップと、 前記ＴＤＲ信号上に検出されたプローブの端ロケーショ
    ンを決めるステップと、 前記ＴＤＲ信号上のプロセス変数反射を検出することを
    試みるステップと、 前記プローブの終わりロケーション基準、前記検出され
    たプローブの端ロケーションおよび前記プロセス変数反
    射を基にシステムステータスを決定するステップと、 前記システムステータスが機能的であるときに、前記出
    力結果を計算するステップとを含む、ことを特徴とする
    ＴＤＲ信号を処理するための方法。
11. 【請求項１１】 検出されたプローブの終わりロケーシ
    ョンを確立する前記ステップが、前記ＴＤＲ信号におい
    てプローブの終わり反射の負のピークを見つけるステッ
    プと、 前記負のピークを囲むプローブの終わりウィンドウの中
    で前記プローブの終わり反射の正のピークを見つけるス
    テップと、 前記プローブの終わり反射の前記負のピークのロケーシ
    ョンとして、前記検出されたプローブの終わりロケーシ
    ョンを確立するステップとを含む、請求項１０記載の方
    法。
12. 【請求項１２】 前記検出されたプローブの終わりロケ
    ーションが前記基準のプローブの終わりロケーションよ
    りも小さいとき、壊れているケーブルを表示するステッ
    プをさらに含む、請求項１０記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記基準のプローブの終わりロケーシ
    ョンよりも小さい測定用長さを確立するステップと、 前記検出されたプローブの終わりロケーションが前記測
    定用長さよりも小さいとき、壊れているケーブルを表示
    するステップをさらに含む、請求項１０記載の方法。
14. 【請求項１４】 さらにプローブの終わりピークトウピ
    ークスレッショールドを確立するステップと、 前記ＴＤＲ信号の上の、プローブの終わりの負のピーク
    とプローブの終わりの正のピークを検出するステップ
    と、 前記プローブの終わり負のピークと前記プローブの終わ
    り正のピークとの間の差異として、プローブの終わりピ
    ークトウピーク振幅を計算するステップと、 前記プローブの終わりピークトウピーク振幅が前記プロ
    ーブの終わりピークトウピークスレッショールドよりも
    小さいとき、高周波接続条件の損失を表示するステップ
    をさらに含む、請求項１０記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記プローブの終わり基準ロケーショ
    ンが、前記検出されたプローブの終わりロケーションよ
    りも小さいか、または等しく、そしてプロセス変数反射
    が前記プローブの終わり基準ロケーションの前に検出さ
    れるときに、前記システムステータスが機能的である、
    請求項１０記載の方法。
16. 【請求項１６】 前記基準のプローブの終わりロケーシ
    ョンよりも小さい測定用長さを確立するステップをさら
    に含み、 前記プローブの終わり基準ロケーションが、前記検出さ
    れたプローブの終わりロケーションよりも小さいか、ま
    たは等しく、そしてプロセス変数反射が前記測定用長さ
    の前に検出されるときに、前記システムステータスが機
    能的である、請求項１０記載の方法。
17. 【請求項１７】 前記基準のプローブの終わりロケーシ
    ョンよりも大きな最大のプローブの長さを確立するステ
    ップと、 前記検出されたプローブの終わりロケーションが、前記
    最大のプローブの長さよりも大きいか、または等しく、
    そして前記プロセス変数反射が検出されないときに、低
    振幅反射条件を表示するステップとをさらに含む、請求
    項１０記載の方法。
18. 【請求項１８】 前記基準のプローブの終わりロケーシ
    ョンよりも大きな最大のプローブの長さを確立するステ
    ップと、 少なくとも１つの前記プロセス変数反射が検出され、そ
    して空の容器条件が検出されたときにリセットされる低
    い信号タイマを確立するステップと、 前記検出されたプローブの終わりロケーションが、前記
    最大のプローブの長さよりも大きいか、または等しく、
    そして前記プロセス変数反射が検出されず、さらに前記
    低い信号タイマが低い信号タイマ限界よりも大きいか、
    または等しいときに低振幅反射条件を示すステップと、 前記検出されたプローブの終わりロケーションが、前記
    最大のプローブの長さよりも大きいか、または等しく、
    そして前記プロセス変数反射が検出されず、さらに前記
    低い信号タイマが前記低い信号タイマ限界未満であると
    きに、前記以前のＴＤＲ信号から計算された前記出力結
    果を保持し続けるステップとをさらに含む、請求項１０
    記載の方法。
19. 【請求項１９】 前記基準のプローブの終わりロケーシ
    ョンよりも小さい測定用長さを確立するステップと、 前記基準のプローブの終わりロケーションよりも大きな
    最大のプローブの長さを確立するステップと、 前記プロセス変数反射が検出されず、前記検出されたプ
    ローブの終わりロケーションが前記測定用長さよりも大
    きいか、または等しく、さらに前記検出されたプローブ
    の終わりロケーションが前記最大のプローブの長さより
    も小さいか、または等しいときに、空の容器条件を表示
    するステップとをさらに含む、請求項１０記載の方法。
20. 【請求項２０】 前記基準信号上に第１の起点の基準点
    を確立するステップと、 ゼロ値を持っている少なくとも１つの潜在的起点の反射
    に関してＴＤＲ信号を走査するステップと、 前記少なくとも１つの潜在的起点の反射から、1つの起
    点の反射を選択するステップと、 前記起点の反射上に２番目の起点の基準点を設定するス
    テップとをさらに含み、 これによって前記第１の起点の基準点から前記基準信号
    の上の距離およびロケーションが測定され、そして前記
    ２番目の起点の基準点から前記ＴＤＲ信号の上の距離お
    よびロケーションが測定される、請求項１０記載の方
    法。
21. 【請求項２１】 容器の中の材料に関するプロセス変数
    に対応する有効な出力結果を発生させるための多くの反
    射パルスを持つ時間領域反射測定（ＴＤＲ）信号を処理
    するための方法において、 前記容器の中のプローブに沿って基準信号を決定するス
    テップと、 前記基準信号を用いて基準のプローブの終わりロケーシ
    ョンを確立するステップと、 前述の基準プローブの終わりロケーションよりも小さい
    測定用長さを確立するステップと、 前記基準のプローブの終わりロケーションよりも大きい
    最大のプローブの長さを確立するステップと、 前記プローブに沿って周期的にＴＤＲ信号を検出するス
    テップと、 前記ＴＤＲ信号上に検出されたプローブの終わりロケー
    ションを決めるステップと、 前記測定長さにおよび前記最大の長さに対する前記検出
    されたプローブの終わりロケーションの位置に基づいて
    システムステータスを決定するステップと、 前記システムステータスが機能的であるときに、前記出
    力結果を計算するステップとを含む、ことを特徴とする
    ＴＤＲ信号を処理するための方法。
22. 【請求項２２】 システムステータスを決定するステッ
    プが、前記検出されたプローブの終わりロケーションが
    前記測定用長さよりも小さいときに、壊れているケーブ
    ルを表示するステップを含む、請求項２１記載の方法。
23. 【請求項２３】 容器の中の材料に関するプロセス変数
    に対応する有効な出力結果を発生させるための多くの反
    射パルスを持つ時間領域反射測定（ＴＤＲ）信号を処理
    するための方法において、 前記容器の中のプローブに沿って基準信号を決定するス
    テップと、 前記基準信号を用いてプローブの終わりロケーション基
    準を確立するステップと、 前記プローブの終わりロケーション基準よりも小さい測
    定用長さを確立するステップと、 前記プローブの終わりロケーション基準よりも大きい最
    大のプローブの長さを確立するステップと、 前記プローブに沿って周期的にＴＤＲ信号を検出するス
    テップと、 前記ＴＤＲ信号上に検出されたプローブの端ロケーショ
    ンを決めるステップと、 前記ＴＤＲ信号上のプロセス変数反射を決定することを
    試みるステップと、 前記検出されたプローブの終わりロケーションが前記測
    定用長さよりも小さいときに、壊れているケーブル条件
    を表示するステップと、 前記プロセス変数反射がプロセス変数スレッショールド
    よりも大きく、しかも前記検出されたプローブの終わり
    ロケーションが前記測定用長さより小さくないときに、
    前記出力結果を計算するステップと、 前記プロセス変数反射が前記プロセス変数スレッショー
    ルド未満であって、そして前記検出されたプローブの終
    わりロケーションが前記最大のプローブの長さよりも大
    きいか、または等しいときに、低振幅反射条件を表示す
    るステップと、前記プロセス変数反射が前記プロセス変
    数スレッショールドよりも小さく、前記検出されたプロ
    ーブの終わりロケーションが前記最大のプローブの長さ
    未満であって、さらに前記検出されたプローブの終わり
    ロケーションが前記測定用長さよりも大きいか、または
    等しいときに、空の容器条件を表示するステップとを含
    む、ことを特徴とするＴＤＲ信号を処理するための方
    法。
24. 【請求項２４】 前記基準信号上に第１の起点の基準点
    を確立するステップと、 前記ＴＤＲ信号上の２番目の起点の基準点を決定するス
    テップとをさらに含み、 それによって、前記基準信号の上の距離およびロケーシ
    ョンが前記第１の起点の基準点から計算され、 前記ＴＤＲ信号の上の距離およびロケーションが前記２
    番目の起点の基準点から計算される、請求項２３記載の
    方法。
25. 【請求項２５】 容器の中の材料に関するプロセス変数
    に対応する有効な出力結果を発生させるための多くの反
    射パルスを持つ時間領域反射測定（ＴＤＲ）信号を処理
    するための方法において、 前記容器の中のプローブに沿って基準信号を決定するス
    テップと、 前記基準信号を用いてプローブの終わりロケーション基
    準を確立するステップと、 前記プローブの終わりロケーション基準よりも小さい測
    定用長さを確立するステップと、 前記プローブの終わりロケーション基準よりも大きい最
    大のプローブの長さを確立するステップと、 前記プローブに沿って周期的にＴＤＲ信号を検出するス
    テップと、 前記ＴＤＲ信号上に検出されたプローブの端ロケーショ
    ンを決めるステップと、 前記ＴＤＲ信号上のプローブの終わりピークトウピーク
    振幅を決定するステップと、 前記ＴＤＲ信号上のプロセス変数反射を決定することを
    試みるステップと、 前記検出されたプローブの終わりロケーションが前記測
    定用長さよりも小さいときに、壊れているケーブル条件
    を表示するステップと、 前記プロセス変数反射がプロセス変数スレッショールド
    よりも大きく、しかも前記検出されたプローブの終わり
    ロケーションが前記測定用長さより小さくなく、さらに
    前記プローブの終わりピークトウピーク振幅が前記プロ
    ーブの終わりデルタスレッショールドよりも小さくない
    とき、前記出力結果を計算するステップと、 前記プロセス変数反射が前記プロセス変数スレッショー
    ルド未満であって、前記検出されたプローブの終わりロ
    ケーションが前記最大のプローブの長さよりも大きい
    か、または等しく、そして前記プローブの終わりピーク
    トウピーク振幅が前記プローブの終わりデルタスレッシ
    ョールドより小さくないときに、低振幅反射条件を表示
    するステップと、 前記プロセス変数反射が前記プロセス変数スレッショー
    ルドよりも小さく、前記検出されたプローブの終わりロ
    ケーションが前記最大のプローブの長さ未満であって、
    前記検出されたプローブの終わりロケーションが前記測
    定用長さよりも大きいか、または等しく、そして前記プ
    ローブの終わりピークトウピーク振幅が前記プローブの
    終わりデルタスレッショールドよりも小さくないとき
    に、空の容器条件を表示するステップとを含む、ことを
    特徴とするＴＤＲ信号を処理するための方法。
26. 【請求項２６】 前記基準信号上の第１の起点の基準点
    を確立するステップと、 前記ＴＤＲ信号上の２番目の起点の基準点を決めるステ
    ップとを含み、 これによって、前記基準信号の上の距離およびロケーシ
    ョンが前記第１の起点の基準点から計算され、 前記ＴＤＲ信号の上の距離およびロケーションが前記２
    番目の起点の基準点から計算される、請求項２５記載の
    方法。
27. 【請求項２７】 容器の中の材料に関するプロセス変数
    と対応する有効な出力結果を発生させるための多くの反
    射パルスを持つ時間領域反射測定（ＴＤＲ）信号を処理
    するための装置において、 周期的に、前記容器の中のプローブに沿ってＴＤＲ信号
    を検出するための装置と、 ゼロ値を持つ少なくとも１つの潜在的起点の反射に関し
    て前記ＴＤＲ信号を走査するための装置と、 前記少なくとも１つの潜在的起点の反射から１つの起点
    の反射を選択するための装置と、 前記起点の反射上に１つの起点の基準点を設定するため
    の装置と、 前記起点の基準点に基づいて前記出力結果を計算するた
    めの装置とを含む、ことを特徴とするＴＤＲ信号を処理
    するための装置。
28. 【請求項２８】 容器の中の材料に関するプロセス変数
    と対応する有効な出力結果を発生させるための多くの反
    射パルスを持つ時間領域反射測定（ＴＤＲ）信号を処理
    するための装置において、 前記容器の中のプローブに沿って基準信号を決定するた
    めの装置と、 前記基準信号を用いてプローブの終わりロケーション基
    準を確立するための装置と、 前記プローブに沿って周期的にＴＤＲ信号を検出するた
    めの装置と、 前記ＴＤＲ信号上に検出されたプローブの終わりロケー
    ションを決めるための装置と、 前記ＴＤＲ信号上のプロセス変数反射を検出することを
    試みるための装置と、 前記プローブの終わりロケーション基準、前記検出され
    たプローブの終わりロケーションおよび前記プロセス変
    数反射を基にシステムステータスを決定するための装置
    と、 前記システムステータスが機能的であるときに、前記出
    力結果を計算するための装置とを含む、ことを特徴とす
    るＴＤＲ信号を処理するための装置。
29. 【請求項２９】 測定用長さを確立するための装置と、 前記検出されたプローブの終わりロケーションが前記測
    定用長さよりも小さいときに、壊れているケーブルを表
    示するための装置とをさらに含む、請求項２８記載の装
    置。
30. 【請求項３０】 前記ＴＤＲ信号上で、プローブの終わ
    りの負のピークおよびプローブの終わりの正のピークを
    検出するための装置と、 前記プローブの終わりの負のピークと前記プローブの終
    わりの正のピークとの間の差異として、プローブの終わ
    りのピークトウピーク振幅を計算するための装置と、 前記プローブの終わりピークトウピーク振幅が、プロー
    ブの終わりピークトウピークスレッショールドよりも小
    さいとき、高周波接続条件の損失を示すための装置とを
    さらに含む、請求項２８記載の装置。
31. 【請求項３１】 測定用長さを確立するための装置をさ
    らに含み、 前記プローブの終わり基準ロケーションが、前記検出さ
    れたプローブの終わりロケーションよりも小さいか、ま
    たは等しく、そしてプロセス変数反射が前記測定用長さ
    の前に検出されるとき、前記システムステータスが機能
    的である、請求項２８記載の装置。
32. 【請求項３２】 最大プローブ長さを確立するための装
    置と、 前記検出されたプローブの終わりロケーションが、前記
    最大のプローブの長さよりも大きいか、または等しく、
    さらに前記プロセス変数反射が検出されないときに、低
    振幅反射条件を表示するための装置とをさらに含む、請
    求項２８記載の装置。
33. 【請求項３３】 少なくとも１つの前記プロセス変数反
    射が検出され、そして空の容器条件が検出されたときに
    リセットされる低い信号タイマをさらに含み、 システムステータスを決定するための前記装置は前記低
    い信号タイマを配慮する、請求項２８記載の装置。