JP2000213979A - 超音波センサ及びこれを用いた対象物検出方法 - Google Patents
超音波センサ及びこれを用いた対象物検出方法Info
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Abstract
象物の検出を行う場合に、板厚及び材質がどのような容
器に対しても使用可能な汎用性の有る超音波センサを提
供すること。 【解決手段】 運転周波数設定手段9は、運転周波数設
モードにおいて、可変型発振回路11に超音波発射指令
を出力し、探触子2から超音波6を複数回周波数を変え
ながら発射させる。そして、このときの発射波形又は反
射波形のデータをバンドパスフィルタ14を介して入力
し、波形の減衰特性の相違に基づいて探触子2の圧電素
子とLPGタンク3との間の共振周波数を検出する。そ
して、この検出した共振周波数を運転周波数として記憶
部17に登録する。
Description
探触子を取り付け、容器の外部から内部に向けて超音波
を発射することにより容器内部の検出対象に対する検出
動作を行う超音波センサ、及びこの超音波センサを用い
た対象物検出方法に関するものである。
て発射した超音波パルスの反射波を受信し、このときの
超音波パルス発射時点から反射波受信時点までの時間を
計測することにより対象物の検出を行うようになってい
る。したがって、超音波パルスの送受信を行う探触子と
検出対象との間には、超音波の円滑な伝播を阻害するよ
うな物質を極力存在させないようにすることとが好まし
い。
容器内部に探触子を設置することが困難な場合には、や
むを得ず、探触子を容器の外側に取り付け、容器の板厚
部分を介して探触子と検出対象との間で超音波パルスの
送受信を行う構成が従来から採用されている。例えば、
LPGタンク内部の液面検出を行うレベルセンサに関し
ては、現在、機械的手段を用いた構成が主流となってい
るが、超音波センサを用いた構成とする場合には、この
LPGタンクは圧力容器であり容器内部に探触子を設置
することは困難であることから、探触子をタンクの外側
底面部に取り付ける構成を採用することになる。
れる超音波はタンクの板厚部分を透過して液面に達し、
液面で反射した超音波は再びタンクの板厚部分を透過し
て探触子により受信されるので、液面検出を精度良く行
うためには、タンクの板厚部分に対して超音波の透過率
が良好であることが要求される。
の透過率を良好にするためには、タンクの板厚及び材質
に応じて、探触子から発射する超音波の発振周波数を最
適に設定する必要がある。すなわち、タンクの板厚との
関係では、超音波の波長をλとした場合に、板厚が(1/
2)λ又は(1/4)λの整数倍である場合に透過率が良好で
あることが知られている。したがって、板厚をt、発振
周波数をf、音速をc、整数をnで表した場合に、λ=
c/fであることから、板厚tは下式(1)又は(2)によ
り表される。なお、(1)式又は(2)式のいずれにより表
されるかは、圧電素子の振動面が両面であるか片面であ
るかにより決まる。
値である共振周波数の値と、探触子の圧電素子の運転周
波数の値とが極力接近したものである場合に透過率が良
好であることが知られている。このようなことから、従
来、LPGタンクの外側底面部に探触子を取り付ける構
成を採用する場合は、超音波センサのメーカが予めタン
クの板厚及び材質を調べて既存の規格品のうちからでき
るだけ好ましい運転周波数のものを選択するか、あるい
は規格品の中に好ましい運転周波数のものがない場合に
は新規に超音波センサを製作するようにしていた。
及び材質は、使用環境その他の条件に応じて変わるもの
であり、或るタンクに対して用いていた運転周波数を、
別のタンクに対してそのまま適用することができない場
合がある。
存の規格品のうちから好ましい運転周波数のものを選択
し、この好ましい運転周波数を有するものが規格品のな
かに存在しない場合には更に新規に超音波センサを製作
しなければならなかった。つまり、従来の超音波センサ
は、特定の使用環境に応じた運転周波数を有する専用品
であって汎用性のあるものではなかったために、容器の
板厚や材質が変わった場合にはもはや使用することがで
きないものとなっていた。
あり、どのような板厚及び材質の容器に対しても適用可
能な汎用性の有る超音波センサを提供すると共に、この
超音波センサを用いた対象物検出方法を提供することを
目的としている。
の手段として請求項1記載の発明は、容器の外側部分に
取り付けられた探触子から容器内部の検出対象に向けて
超音波を発射させると共に、この検出対象からの反射波
を前記探触子により受信し、このときの超音波発射時点
から反射波受信時点までの時間の計測に基づいて対象物
検出動作についての制御を実行する検出動作制御回路を
備えた超音波センサにおいて、前記検出動作制御回路
は、前記対象物検出動作の実行前に予め周波数を可変さ
せながら前記探触子から超音波を複数回発射させると共
に、その時の発射波形又は反射波形を入力し、この入力
波形の解析に基づき探触子と容器との間の共振周波数を
検出し、この検出した共振周波数を運転周波数として設
定する運転周波数設定手段を有するものである、ことを
特徴とする。
明において、前記探触子は、矩形波パルス信号の入力に
基づき超音波を発射するものである、ことを特徴とす
る。
明において、前記運転周波数設定手段は、前記解析に用
いる発射波形又は反射波形をバンドパスフィルタを介し
て入力し、高調波発振に起因する共振周波数の誤検出を
防止することが可能なものである、ことを特徴とする。
いずれかに記載の発明において、前記容器は液体貯留用
のものであり、前記運転周波数設定手段は、前記発射波
形又は反射波形のいずれを用いて前記解析を行うかにつ
き、この容器内の液体の存在の有無の検出に基づき決定
するものである、ことを特徴とする。
いずれかに記載の発明において、前記運転周波数設定手
段が行う発射波形又は反射波形の解析は、これらの波形
のうち減衰波形の減衰度が最も小さな波形を選択し、そ
の選択した波形に係る運転周波数を求めることを内容と
するものである、ことを特徴とする。
定手段が行う発射波形又は反射波形の解析は、前記探触
子及び容器を含めたインピダンスが最小値を取るときの
波形を選択し、その選択した波形に係る運転周波数を求
めることを内容とするものである、ことを特徴とする。
いずれかに記載の発明において、前記運転周波数設定手
段は、前記超音波の複数回の発射に基づく複数の発射波
形又は反射波形を入力する場合に、毎回の入力タイミン
グを前回よりも所定時間だけずらすものである、ことを
特徴とする。
いずれかに記載の発明において、前記探触子の圧電素子
を低Q材により形成した、ことを特徴とする。
超音波センサの探触子を取り付け、この探触子から容器
内部の検出対象に向けて超音波を発射させると共に、こ
の検出対象からの反射波を前記探触子により受信し、こ
のときの超音波発射時点から反射波受信時点までの時間
の計測に基づいて対象物の検出を行う、超音波センサを
用いた対象物検出方法において、前記対象物の検出を行
う前に、予め周波数を可変させながら前記探触子から超
音波を複数回発射させると共に、その時の発射波形又は
反射波形を入力し、この入力波形の解析に基づき探触子
と容器との間の共振周波数を検出し、この検出した共振
周波数を運転周波数として設定し、この設定した運転周
波数で、前記探触子から容器内部の検出対象に向けて超
音波を発射させる、ことを特徴とする。
づき説明する。図1は本実施形態に係る超音波センサの
構成を示すブロック図である。この超音波センサは、本
体1と探触子2とから構成されており、所定の板厚を有
する所定の材料(例えば、ステンレス鋼)で形成された
LPGタンク3の外側底面部に取り付けられている。L
PGタンク3内には液体4(LPガス)が貯留されてお
り、探触子2から発せられる超音波6が液面5で反射さ
れ、その反射波が探触子2により受信されるようになっ
ている。なお、この実施形態では、探触子2の圧電素子
は、共振特性曲線における共振点付近の尖鋭度が比較的
緩やかな所謂「低Q材」を用いている。この「低Q材」
としては、例えば、低Q材用として製造されたジルコン
酸チタン酸鉛(PZT)がある。
PU7には運転周波数設定手段9を持つ検出動作制御回
路8が形成されている。本体1は、また、電源回路10
からの電力供給に基づき探触子2内の圧電素子に対して
発振パルスを出力する可変型発振回路11と、探触子2
からの反射波信号又は発射波信号を入力する受信回路1
2と、受信回路12が入力した信号を増幅する増幅回路
13と、増幅回路13からの信号を濾波するバンドパス
フィルタ14と、バンドパスフィルタ14からの信号を
検波する検波回路15と、検波回路15からの信号を予
め設定された閾値と比較し、この信号がノイズであるか
否かを判別する比較回路16と、運転周波数設定手段9
が設定した運転周波数の値を記憶する記憶部17(例え
ばEEPROM)と、この設定された運転周波数の値を
表示することが可能な表示部18と、一度設定されてい
る運転周波数を強制的に再設定する場合等に用いられる
操作ボタン19とを有している。
の動作を図2及び図3のフローチャートを参照しつつ説
明する。図2において、CPU7の検出動作制御回路8
は、初期化を行った後(ステップ1)、運転周波数設定
モードに入り、運転周波数設定手段9の機能により運転
周波数の設定を行う(ステップ2)。このステップ2の
内容については、図3において後述する。
後、検出動作制御回路8は検出開始指令を可変型発振回
路11に出力する(ステップ3)。これにより可変型発
振回路11は、ステップ2で設定された周波数を有する
矩形波の発振パルスを探触子2に対して出力する。
き超音波6をLPGタンク3の内部に向けて発射し、更
に液面5からの超音波の反射波を受け取り、これを受信
回路12に出力する。受信回路12に入力された反射波
は、増幅回路13、検波回路14、バンドパスフィルタ
15、及び比較回路16を経てCPU7に送られる。そ
して、検出動作制御回路8は、この反射波の検出処理を
行う(ステップ4)。
理を行う(ステップ5)。これは、超音波6の伝播速度
は液体4の温度により異なったものとなるので、液面5
までの距離演算を行う際の係数の値を液体4の温度に応
じて変化させる等の処理である。温度補償処理が行われ
た後、検出動作制御回路8は、探触子2から液面5まで
の距離を演算し(ステップ6)、さらに、検出した液面
5の位置がノイズによる誤検出に係るものではないか否
か、あるいは液面以外の他の障害物ではないか否か等を
判断する(ステップ7)。そして、検出動作制御回路8
は、演算した液面5の位置が正規のものであることを判
別した後、その距離の値を表示部18に表示し、また、
その距離信号を図示を省略してある制御機器(例えば、
LPガス残量監視装置など)に出力する(ステップ
8)。
PGタンク3内での液体4の液面検出が行われていく
が、本実施形態では運転中も、常時、運転周波数に異常
が生じていないか否かについて監視するようにしている
(ステップ9〜ステップ12)。例えば、運転中にLP
Gタンク3の底面に取り付けられている探触子2の取り
付けが弛んできたような場合、探触子2の圧電素子と、
LPGタンク3との間の共振周波数が変化するために、
先にステップ2で設定した運転周波数がもはや妥当なも
のでなくなる場合が生じる。このような場合、探触子2
の圧電素子の電圧が変化するので、運転周波数設定手段
9は、この圧電素子の電圧変化の検出に基づき異常監視
を行っている(ステップ9)。そして、検出した電圧の
値を所定の閾値と比較して異常判別を行い(ステップ1
0)、異常がなければステップ3に戻って運転を続行
し、一方、異常が有る場合には、更に、その異常の程度
が運転周波数の再設定によって元の正常な状態に復帰可
能なものであるか否かを判別する(ステップ11)。こ
の判別結果が復帰可能なものである場合は、ステップ2
に戻って運転周波数を再設定し、一方、この判別結果が
復帰不可能なものである場合には、表示部18に異常を
表示すると共に運転を停止する(ステップ12)。
の内容を図3のフローチャートに基づき説明する。ま
ず、運転周波数設定手段9は、運転周波数の設定の必要
が有るか否かを判別する(ステップ20)。この場合、
超音波センサを設置した当初は、未だ運転周波数が設定
されていないので、当然のことながら「必要有り」と判
別され、また、一度運転周波数が設定された後は、通
常、「必要なし」と判別される。しかし、ステップ11
でYESと判別された場合、すなわち、運転周波数に異
常が生じており、その異常の程度が元の状態に復帰可能
な程度のものである場合には、運転周波数が設定された
後であっても「必要あり」と判別される。
周波数の設定が必要であると判別した後、周波数の調整
を行い(ステップ21)、超音波を発射する(ステップ
22)。但し、最初の超音波の発射の際は、ステップ2
1の周波数調整においては周波数の値を変化させず、セ
ンサメーカの出荷時に設定された周波数にて超音波を発
射させることとする。次いで、運転周波数設定手段9
は、この超音波の発射に基づきLPGタンク3内が空か
否かすなわちLPGタンク3内の液面5が検出されたか
否かを判別する(ステップ23)。なお、可変型発振回
路11において、発振周波数を可変する技術は種々考え
られるが、一例として、可変型発振回路11内で用いら
れているFET(電界効果トランジスタ)のゲート電圧
を可変制御することが考えられる。これによれば、CR
発振回路のRすなわち抵抗を変化させることになるので
発振周波数を可変することが可能になる。
別した場合は、反射波形は存在しないので探触子2の発
射波形の検出を行うようにする(ステップ24)。一
方、LPGタンク3内が空でないと判別した場合、つま
りLPGタンク3内に液体4が供給されている状態の場
合は、探触子2からの反射波形の検出を行うようにする
(ステップ25)。
はステップ25で検出した波形データを自己の記憶部
(図示せず)に前回データとして記憶しておき(ステッ
プ26)、この記憶した前回データを用いて今回データ
についての解析を行う(ステップ27)。この場合の解
析の内容を図4の波形図を用いて説明する。
及び非共振時における探触子2の発射波形を示したもの
である。これらの図に示すように、発射波形は、可変型
発振回路11から探触子2に対して発振パルスが出力さ
れている期間のパルス発射波形と、それ以降の期間にお
ける減衰波形とによって形成されている。いま例えば、
可変型発振回路11は時刻t0〜t1の期間に探触子2の
圧電素子に対して発振パルスを出力したとすると、発振
パルスの出力が停止された時刻t1以降も圧電素子は振
動を続け超音波を発射するが、次第にその超音波の強度
すなわち圧電素子の電圧レベルは減衰する。しかし、図
4(a)と図4(b)とを対比してみれば明らかなように、
共振時の波形の減衰度は小さなものであるのに対し非共
振時の波形の減衰度は大きなものとなっている。したが
って、このような波形の減衰度の相違を利用して、LP
Gタンク3の板厚及び材質に応じた共振周波数を見つけ
ることが可能である。
し、時刻t2(あるいは時刻t3,t4等の他の時刻でもよ
い)における両者の電圧レベルについては、今回の波形
の方が高いものであったとすれば、すくなくとも今回の
波形に係る周波数の方が共振周波数に近いものであるこ
とが分かる。したがって、周波数を変えながら超音波を
所定回数だけ発射し、その中で時刻t2における電圧レ
ベルが最も大きな波形を選択することにより、この選択
した波形を共振周波数時の波形と特定することができ、
この周波数を運転周波数として決定することができる
(ステップ28)。あるいは、電圧レベルについて所定
の閾値を設定しておき、超音波発射開始後にこの閾値に
低下するまでの時間を各波形毎に計測するようにし、こ
の時間が最も長いものを共振周波数時の波形として特定
するようにしてもよい。
て運転周波数を決定した後、この運転周波数の値を記憶
部17に書き込み、登録を行う(ステップ29)。そし
て、この後、検出動作制御回路8は、この登録された運
転周波数の超音波が探触子2から発射されるように可変
型発振回路11に対して超音波発射指令を出力する。ま
た、現場のオペレータ又は作業員は、操作ボタン19の
簡単な操作により、記憶部17に記憶されている運転周
波数を表示部18に表示させることができる。なお、上
記の例では、ステップ25で反射波形のみを検出するよ
うにしているが、反射波形及び発射波形の双方を検出
し、より正確な運転周波数の設定を企図することもでき
る。
はパルス発射時波形及び減衰波形により形成されてお
り、上記のステップ27における解析は、両波形のうち
の減衰波形の減衰度に基づき共振周波数を見つけること
を内容とするものであったが、本発明ではパルス発射時
波形を利用し、探触子2の圧電素子及びLPGタンク3
を含んだインピダンスの値に基づき共振周波数を見つけ
ることもできる。
づき共振周波数を見つけることが可能な他の実施形態の
要部構成を示した説明図である。この図において、運転
周波数設定手段9を持つ検出動作制御回路8が内部に形
成されているCPU7からの信号は可変型発振回路11
に出力されるようになっている。可変型発振回路11か
らの発振パルスは、ドライブ回路20を介し、更に、切
換スイッチ22が並列に接続された抵抗21と、互いに
逆並列接続された一対のダイオード23,23とを介し
て探触子2の圧電素子に出力されるようになっており、
このときのパルス発射時波形及び減衰波形は受信回路1
2により受信されるようになっている。そして、切換ス
イッチ22のオンオフ動作は検出動作制御回路8によっ
て制御されるようになっている。なお、この図5の他の
実施形態において新たに付加されているのは抵抗21及
び切換スイッチ22だけであり、ドライブ回路20及び
一対のダイオード23,23は図1では図示が省略され
ていたものである。
素子の両端電圧の変化を測定できるように設けたもので
ある。すなわち、ドライブ回路20が圧電素子の両端に
電圧を印加して共振周波数で超音波を発射させた場合、
圧電素子及びLPGタンク3の合計インピダンスは最小
となるため、圧電素子に流れる電流は最大になる。しか
し、ドライブ回路やドライブ電源の内部抵抗が、最小と
なったインピダンスよりも充分に小さなものであるとす
ると、そのままでは、ドライブ回路20が共振周波数で
電圧を印加したとしても圧電素子の両端電圧はほとんど
変化せず、その変化を検出することが困難である。そこ
で、この実施形態では、図5に示すように、抵抗22を
設け、運転周波数設定時には検出動作制御回路8が切換
スイッチ22をオフにし、ドライブ回路20の負荷を増
大させることにより圧電素子の両端電圧の変化を測定で
きるようにしている。この場合、運転周波数設定手段9
がステップ27の解析で用いる波形は、図4の発射波形
のうちのパルス発射時波形であり、このパルス発射時波
形の電圧レベルが最も低い時の周波数を共振周波数とし
て特定することが可能になる。
によれば、探触子2をLPGタンク3の外側底面部に取
り付けてタンク内の液面制御運転を実行する前に、運転
周波数設定モードにおいて、探触子2がLPGタンク3
内部に向けて超音波を複数回発射し、その時の発射波形
又は反射波形の共振特性を利用して探触子とタンクとの
間の共振周波数を検出し、この共振周波数を運転周波数
として設定するようにしているので、LPGタンク3の
板厚及び材質がどのようなものであっても対処すること
が可能である。そして、この運転周波数の設定は自動的
に行われるようになっているので、超音波センサの設置
の際にはセンサメーカの立ち会いを必要とせず、ユーザ
のみで簡単に設置することが可能である。
けられる容器がLPGタンクである場合につき説明した
が、この容器はLPGタンクに限定されるものではな
く、化学分野をはじめ種々の分野で用いられる容器に対
して適用可能である。また、容器の板厚や材質も限定さ
れるものではなく、特に、材質に関しては、金属ばかり
でなくプラスチック等の樹脂材料に対しても適用可能で
ある。
に、周波数を可変させながら探触子から超音波を複数回
発射させることを必須の要件としているが、この超音波
の発射が「複数回」であるか否かは文言にとらわれず実
質的に解釈されるべきものである。つまり、周波数を可
変させながら超音波を連続的に発射させるような場合、
この発射の回数を1回と見るか複数と見るかにつき、立
場によっては解釈が異なることが予想されるが、このよ
うな連続的な発射は複数回の発射と解すべきであり、本
発明の技術事項に包含されるものである。
設定の際の技術に関してはいくつかの工夫を施している
ので、これについて説明しておく。
素子に対して出力する発振パルスは、正弦波状のパルス
ではなく矩形波パルスとなっている。この矩形波パルス
は、フーリエ級数の数学式を考えれば分かるようにあら
ゆる周波数成分を含んだものとなっている。したがっ
て、容器の板厚及び材質が幅広く変化したとしても充分
に対処することができる。なお、前述した(1)式又は
(2)式からも明らかなように、容器の板厚及び材質の幅
広い変化に充分に対処できるようにするためには、でき
るだけ高い発振周波数であることが好ましい。
増幅回路13と検波回路15との間にバンドパスフィル
タ14が設けられており、運転周波数設定手段9はこの
バンドパスフィルタ14を介して送られてくる波形デー
タを解析して共振点を見つけるようにしている。したが
って、高調波発振に起因する共振周波数の誤検出を防止
することができる。すなわち、(1)で述べたように、可
変型発振回路11の出力パルスはあらゆる周波数成分を
含んだ矩形波パルスであるために、高調波によって本来
の共振点の他に見かけ上はいくつかの共振点が存在する
ことがある。しかし、本実施形態ではバンドパスフィル
タ14が設けられているので、本来の共振点以外の周波
数は除去され、このような高調波発振に起因する共振周
波数の誤検出を避けることができる。なお、周波数可変
範囲を一定範囲に限定すればバンドパスフィルタ14を
省略することができ、逆に、本実施形態のようにバンド
パスフィルタ14を設けた場合には周波数可変範囲を一
定範囲に限定する必要はない。
たように、バンドパスフィルタ14を介して送られてく
る波形データを入力し解析を行っているが、この場合は
もちろんA/D変換器を介して波形データを入力してい
る。しかし、このA/D変換器の変換速度が充分に速い
ものである場合には問題が生じないが、遅いものである
場合には、複数回の超音波発射タイミングに追従するこ
とができず、全ての波形データをA/D変換することが
できなくなる場合がある。このような事態は、運転周波
数設定手段9のバンドパスフィルタ14からの波形デー
タの毎回の入力タイミングを所定時間だけ遅延させるこ
とによって回避することができる。これにより、変換速
度が遅く安価なA/D変換器を用いた場合であっても、
変換速度の速いA/D変換器を用いた場合と同等の効果
を得ることができる。
より形成する構成としているので、運転周波数設定時に
発振周波数を可変する場合に、電圧レベルが急激に大き
く変動することがなく、共振点の検出が容易に行えるよ
うになっている。
液体4が無い場合には発射波形を用いて波形データの解
析を行い、また、LPGタンク3内に液体4が有る場合
には反射波形を用いて波形データの解析を行うようにし
ているので、LPGタンク3内のガス注入状況にかかわ
らず運転周波数の設定を行うことが可能である。
通常の運転中においても、常時、運転周波数の異常につ
いても監視しているので、超音波センサの周辺における
環境変化についても有効に対処することができる。例え
ば、LPGタンク3に対して何らかの原因で振動又は衝
撃等が加わったり経年変化等によって探触子2の取り付
けが弛んだ場合等には、既述した通り設定された運転周
波数がもはや共振周波数ではなくなるが、このような場
合には、自動的に運転周波数の再設定が行われるか、又
は、運転自体が停止される。そして、現場のオペレータ
又は作業員は、自らの判断によって操作ボタン19を操
作し、何時でも運転周波数設定モードに入って運転周波
数を再設定することができるようになっている。
側部分に探触子を取り付けた状態で対象物の検出を行う
場合に、予め周波数を可変させながら探触子から超音波
を複数回発射させると共に、その時の発射波形又は反射
波形を入力し、この入力波形の解析に基づき探触子と容
器との間の共振周波数を検出し、この検出した共振周波
数を運転周波数として設定する構成としているので、板
厚及び材質がどのような容器に対しても使用でき、ま
た、センサメーカが関与することなくユーザ側のみで設
置することができる汎用性の有る超音波センサを実現す
ると共に、この超音波センサを用いた対象物検出方法を
提供することが可能になる。
示すブロック図。
転周波数設定モードの内容を示すフローチャート。
発射波形を示す波形図。
図。
Claims (9)
- 【請求項1】容器の外側部分に取り付けられた探触子か
ら容器内部の検出対象に向けて超音波を発射させると共
に、この検出対象からの反射波を前記探触子により受信
し、このときの超音波発射時点から反射波受信時点まで
の時間の計測に基づいて対象物検出動作についての制御
を実行する検出動作制御回路を備えた超音波センサにお
いて、 前記検出動作制御回路は、前記対象物検出動作の実行前
に予め周波数を可変させながら前記探触子から超音波を
複数回発射させると共に、その時の発射波形又は反射波
形を入力し、この入力波形の解析に基づき探触子と容器
との間の共振周波数を検出し、この検出した共振周波数
を運転周波数として設定する運転周波数設定手段を有す
るものである、 ことを特徴とする超音波センサ。 - 【請求項2】前記探触子は、矩形波パルス信号の入力に
基づき超音波を発射するものである、 ことを特徴とする請求項1記載の超音波センサ。 - 【請求項3】前記運転周波数設定手段は、前記解析に用
いる発射波形又は反射波形をバンドパスフィルタを介し
て入力し、高調波発振に起因する共振周波数の誤検出を
防止することが可能なものである、 ことを特徴とする請求項2記載の超音波センサ。 - 【請求項4】前記容器は液体貯留用のものであり、前記
運転周波数設定手段は、前記発射波形又は反射波形のい
ずれを用いて前記解析を行うかにつき、この容器内の液
体の存在の有無の検出に基づき決定するものである、 ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の超
音波センサ。 - 【請求項5】前記運転周波数設定手段が行う発射波形又
は反射波形の解析は、これらの波形のうち減衰波形の減
衰度が最も小さな波形を選択し、その選択した波形に係
る運転周波数を求めることを内容とするものである、 ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の超
音波センサ。 - 【請求項6】前記運転周波数設定手段が行う発射波形又
は反射波形の解析は、前記探触子及び容器を含めたイン
ピダンスが最小値を取るときの波形を選択し、その選択
した波形に係る運転周波数を求めることを内容とするも
のである、 ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の超
音波センサ。 - 【請求項7】前記運転周波数設定手段は、前記超音波の
複数回の発射に基づく複数の発射波形又は反射波形を入
力する場合に、毎回の入力タイミングを前回よりも所定
時間だけずらすものである、 ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の超
音波センサ。 - 【請求項8】前記探触子の圧電素子を低Q材により形成
した、 ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の超
音波センサ。 - 【請求項9】容器の外側部分に超音波センサの探触子を
取り付け、この探触子から容器内部の検出対象に向けて
超音波を発射させると共に、この検出対象からの反射波
を前記探触子により受信し、このときの超音波発射時点
から反射波受信時点までの時間の計測に基づいて対象物
の検出を行う、超音波センサを用いた対象物検出方法に
おいて、 前記対象物の検出を行う前に、予め周波数を可変させな
がら前記探触子から超音波を複数回発射させると共に、
その時の発射波形又は反射波形を入力し、 この入力波形の解析に基づき探触子と容器との間の共振
周波数を検出し、この検出した共振周波数を運転周波数
として設定し、 この設定した運転周波数で、前記探触子から容器内部の
検出対象に向けて超音波を発射させる、 ことを特徴とする超音波センサを用いた対象物検出方
法。
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