JP2001228010A - 計量システム及びプローブ - Google Patents
計量システム及びプローブInfo
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- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
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Abstract
か否かを特定して、流体の表面が乱れている際の不正確
な測定を回避する。 【解決手段】 航空機燃料計量システムが複数のプロー
ブ10及び11をタンク1内に有して、燃料2の高さを
異なる位置で測定する。各プローブ10及び11は、ス
チルウエル12と、このスチルウエルの最上部及び底部
に取り付けられた超音波トランスデューサ15及び14
とを具えている。下部トランスデューサ14は、音響エ
ネルギのパルスを、燃料2を通して上方に、燃料2の表
面3に送信して、反射したパルスがトランスデューサに
戻るまでの戻り時間を測定する。この時間を、燃料の高
さの、ボトムアップの第1測定値を導出するのに用い
る。同様に、上部トランスデューサ15は、パルスを、
空気4を通して下方に、燃料の表面3に送信して、トッ
プダウンの第2測定値を導出するのに用いる。これらの
測定値を比較して、プローブの正常な動作をチェックす
る。
Description
の、2つの流体の接触面までの距離を測定するための第
1センサを具えた種類の計量システムに関するものであ
る。
あり、特に燃料計量システムに関するものであるが、こ
れに限定されるものではない。
周電極及び内周電極から成る容量型センサを採用しう
る。このセンサは床面または燃料タンクに、上方に突出
して取り付けられ、その外周電極は、タンク内と同じレ
ベルまで燃料で満たされている。燃料のレベルが変化す
るにつれて、前記2つの電極間の容量が変化して、この
容量を測定することによって燃料の高さの指標が得られ
る。あるいはまた、このシステムは、超音波トランスデ
ューサが床面または燃料タンクに取りつけられた超音波
センサを採用しうる。このトランスデューサは超音波パ
ルスを、燃料を通して上方に、燃料の上にある気体との
接触面に送信し、これらのパルスはこの接触面によって
反射される。パルスの送信からその反射の受信までの間
に要した時間を測定することによって、燃料の高さを計
算することができる。これは時として「ボトムアップ」
技法とも称される。通常、この種類の超音波計器はスチ
ルウエル、即ち音響パルスを閉じ込める管を使用してい
る。また超音波計器は「トップダウン」技法においても
使用され、ここでは測定する物体のレベルより上にトラ
ンスデューサを取りつけて、パルスを、空気を通して下
方に、この物体の表面に送信し、これらのパルスはここ
で反射されてトランスデューサに戻る。超音波計量シス
テムの例は、英国特許第2311373号、第2290141号、2270
160号、第2265005号、第2265219号及び第2340603号に記
載されている。
レベル測定には種々の難点がある。液体の表面が、泡、
波の存在、あるいは傾斜していることのような何らかの
事柄によって乱された際には、測定が不正確になりう
る。センサからの高さの測定値が正確であるか否か、及
びこのセンサが正常に機能しているか否かを特定できる
ことが重要である。
テム及びプローブを提供することにある。
れば、上述した種類の計量システムを用意して、このシ
ステムが、第2位置より上の、前記接触面までの距離を
測定するための第2センサと、これら2つのセンサの出
力に従って、2つの流体のうち一方の量の指標を提供す
る処理ユニットとを具えていることを特徴とする。
両方は、音響エネルギのパルスを前記接触面に向けて発
生することが好ましい。これらの第1及び第2センサ
は、スチルウエルの互いに逆の端に取りつけることがで
きる。第2のセンサは、容量性の電極を具えることがで
きる。あるいはまた、第2センサが音響エネルギのパル
スを上方に、この接触面に向けて発生して、第1センサ
が容量性の電極を具えることができる。第1及び第2セ
ンサが、互いに逆の端から前記接触面に向けて音響エネ
ルギのパルスを発生して、前記システムが、この接触面
の位置の指標を提供するための容量性の電極をさらに具
えることができる。この容量性の電極は一対の同心管状
の電極であり、前記または各音響センサが音響エネルギ
のパスルを内側の電極の中心に沿って指向させるべく配
置されていることが好ましい。前記処理ユニットは、こ
れら2つのセンサの出力を比較して、前記システムが的
確に作動しているか否かを特定すべく構成することがで
きる。
に沿った流体の接触面の位置の指標を別個に提供するた
めの2つのセンサを具えた計量プローブを設ける。
量システム及び方法について、図面を参照して説明す
る。図1に示すように、システムはタンク1を有し、こ
れは通常、不規則的な形状であり、燃料2を包含する。
燃料の上面3は、燃料の上にある大量の空気4または他
の気体との接触面を形成する。タンク1は、2つの同一
の燃料計量プローブ10、11を包含するが、タンクの
形状によっては、必要により任意数のプローブを用いる
ことができる。
上の両方から燃料面の位置を測定することが可能な各種
のものとすることができる。本実施例では、各プローブ
が、下端13が開放された管の形態のスチルウエル12
を有し、このスチルウエルが、プローブの外側と同じ高
さまで燃料で満たされるようにする。また各プローブ1
0及び11の各々は、2つの超音波音響センサまたはト
ランスデューサを具え、1つのトランスデューサ14は
プローブの下端13に位置し、他のトランスデューサ1
5はプローブの上端16に位置する。タンク1が空の際
を除いて、下部トランスデューサ14は燃料2中に浸さ
れて、音響エネルギのパルスを、スチルウエル12の内
側に沿って燃料を通るように上方に指向させる。燃料2
と気体4の音響伝播特性が異なるので、これらのパルス
は燃料面3によって反射されて下方に戻される。従って
このトランスデューサ14は、「ボトムアップ」測定値
を与えるものである。上部トランスデューサ15は、タ
ンク1が満杯の際を除いて、燃料面3より上に露出し
て、音響エネルギのパルスを、スチルウエル12の内側
に沿って気体4を通るように下方に指向させる。これら
のパルスは燃料面3によって反射されて戻される。従っ
て上部トランスデューサ15は、「トップダウン」測定
値を提供するものである。接触面を横切って送信されう
る信号どうしを区別できるようにするため、2つのトラ
ンスデューサ14及び15からのパルスは通常、異なる
時刻に送信されるか、あるいは異なる周波数を有するこ
とは明らかである。
サ14及び15は、ケーブル20によって駆動兼処理ユ
ニット21に接続されている。処理ユニット21は、下
部トランスデューサ14の位置より上の、燃料2の高さ
hを測定し、そして上部トランスデューサ15の位置よ
り下の、燃料面3までの距離dを測定する。2つのトラ
ンスデューサ14と15の間の距離Hは既知であり、よ
ってこのプロセッサは次の比較を実行する: H−t1<d+h<H+t2 ここにt1及びt2は許容公差である。
両方が、公差内で正常に動作していることが示された場
合には、処理ユニット21は、各プローブ10及び11
での、浸されたトランスデューサ14からの燃料2の高
さの指標hを用いて、燃料面3の位置を測定する。燃料
面3の位置及びタンク1の既知の形状から、処理ユニッ
ト21は燃料の体積を慣例の方法で計算する。この体積
は通常、質量の指標に変換され、この質量は、量的な指
標としてディスプレイまたは他の利用手段22に供給さ
れる。
少ない減衰で伝送されるので、浸されたトランスデュー
サ14の出力は通常、露出したトランスデューサ15の
出力よりも、燃料の高さの、より良好な指標を提供す
る。しかし一部のアプリケーションでは、露出したトラ
ンスデューサの出力を、単に浸されたトランスデューサ
の出力の確証として利用するよりもむしろ、実際の量計
算で利用する法が好ましいことがある。露出したトラン
スデューサの出力を、浸されたトランスデューサの出
力、あるいは2つの出力を平均または重み付け平均した
ものの代わりに用いることができる。
ーサの出力が許容公差内でないことを示す場合には、こ
の処理ユニットは故障を示して、いずれか正常なままで
動作しているプローブのみを用いて、燃料の量を計算す
ることができる。処理ユニット21が、(例えば隣接す
るプローブとの比較、あるいはこのプローブからの前の
出力との比較によって、)露出したトランスデューサ1
5が、より正常であると見られる出力を供給しているも
のと特定した場合には、この処理ユニットを、浸された
トランスデューサ14の出力の代わりに露出したトラン
スデューサ15の出力を利用すべく構成することができ
る。
例えば、上部及び下部のトランスデューサを同一プロー
ブ内に取り付ける必要はないが、互いに隣接した異なる
プローブ内に取り付けることができる。音響的な技法と
は異なる技法を採用した他のセンサを用いて、トップダ
ウンまたはボトムアップ測定の一方または両方を行うこ
とができる。
0を示し、これは2つの同心管状の容量性電極101及
び102の形態のセンサと、内周電極の上端に取り付け
られ、音響パルスをこの電極の中心に沿って指向させる
超音波トランスデューサ103とを具えている。燃料1
04のレベルが変化するにつれて、内周及び外周電極1
01及び102の間の容量が変化して、燃料の高さの第
1出力指標が提供される。超音波トランスデューサ10
3は、前記パルスを内周電極101の内側に沿って下方
に指向させて、燃料の高さの、別な第2指標を提供す
る。
音波トランスデューサ203をプローブの底部に取り付
けて、このトランスデューサが燃料204中に浸され
て、前記パルスを内周電極201内で上方に指向させる
ようにした点を除いて図2のものと同様である。ここで
も、このプローブは、2つの別個の指標を提供し、うち
一方は容量的に導出したものであり、他方は音響的に導
出したものである。
周電極301及び302と、この内周電極の最上部及び
底部に取り付けた2つの超音波トランスデューサ303
及び303’とを有している。このプローブ300は、
さらなる正確さのために、燃料の高さの、3つの別個の
指標、即ち容量的指標、ボトムアップの音響的指標、及
びトップダウンの音響的指標を提供することができる。
は、音響的技法が好適であるが、光学的技法のような他
の技法を用いることができる。
れるものではなく、粉末、粒子材料、糊料、または他の
流動性の材料を含む他のいずれの流体の量の測定にも用
いることができることは明らかである。本発明は、タン
ク内の異なる密度の2種類の液体の量の測定にも用いる
ことができる。
面図である。
化断面図である。
す簡略化断面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 第1位置より下の、2つの流体間の接触
面(3)までの距離を測定するための第1センサ(1
5、103、201及び202、303’)を具えた計
量システムにおいて、 前記システムが、第2位置より上の、前記接触面(3)
までの距離を測定するための第2センサ(14、101
及び102、203、303及び301、302)と、
前記2つのセンサ(15、103、201及び202、
303’、及び14、101及び102、203、30
3及び301、302)の出力に従って、前記流体
(2、104、204、304)のうち一方の量の指標
を提供する処理ユニット(21)とを具えていることを
特徴とする計量システム。 - 【請求項2】 前記第1センサ(15、103、30
3’)が、音響エネルギのパルスを、前記接触面(3)
に向けて下方に発生することを特徴とする請求項1に記
載のシステム。 - 【請求項3】 前記第2センサ(14、203、30
3)が、音響エネルギのパルスを、前記接触面(3)に
向けて上方に発生することを特徴とする請求項1または
請求項2に記載のシステム。 - 【請求項4】 前記第1及び第2センサ(15及び1
4、303及び303’)を、スチルウエル(12、3
01)の互いに逆の端に取り付けたことを特徴とする請
求項1から請求項3までのいずれかに記載のシステム。 - 【請求項5】 前記第2センサが、容量性の電極(10
1及び102)を具えていることを特徴とする請求項2
に記載のシステム。 - 【請求項6】 前記第2センサ(203)が、音響エネ
ルギのパルスを前記接触面に向けて上方に発生し、前記
第1センサが、容量性の電極(201及び202)を具
えていることを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 【請求項7】 前記第1及び第2センサ(303及び3
03’)が、音響エネルギのパルスを、互いに逆の側か
ら前記接触面に向けて発生し、前記システムが、前記接
触面の位置の指標を提供するための容量性の電極(30
1及び302)をさらに具えていることを特徴とする請
求項1に記載のシステム。 - 【請求項8】 前記容量性の電極が、一対の同心管状の
電極(101及び102、201及び202、301及
び302)であり、前記または各音響センサ(103、
203、303及び303’)が、音響エネルギのパル
スを、前記内周電極(101、201、301)の中心
に沿って指向させるべく構成されていることを特徴とす
る請求項5から請求項7までのいずれかに記載のシステ
ム。 - 【請求項9】 前記処理ユニット(21)が、前記2つ
のセンサの出力を比較して、前記システムが的確に作動
しているか否かを特定すべく構成されていることを特徴
とする請求項1から請求項8までのいずれかに記載の計
量システム。 - 【請求項10】 プローブ(10、11、100、20
0、300)が、該プローブに沿った流体の接触面
(3)の位置の指標を別個に提供するための2つのセン
サ(14及び15、103及び101、102、203
及び201、202、303及び303’及び301、
302)を具えていることを特徴とする計量プローブ
(10、11、100、200、300)。
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