JP2006508356A - 液体内に存在する気泡を検出するための光検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】 周辺環境の特性に影響されることなく、液体内の気泡を確実に検出する。
【解決手段】 本発明は、光源と、光検出器と、クライアントシステムにリンクされたデータ制御処理ユニットとを備えた装置を使用して、液体内の気泡を検出するための方法において、前記光源から光を放出するステップと、前記光検出器が検出した光強度の連続する測定値を収集するステップと、前記光強度の２つの連続する測定値の間の変化を計算するステップとを備える、液体内の気泡を検出するための方法に関する。本発明の第１実施例によれば、本方法は、光強度の２つの連続する測定値の変化とスレッショルドＳとを比較するステップを更に含んでいる。２つの連続する測定値の間の変化が、スレッショルドＳよりも大となったときに、警告カウンタを値Ａだけインクリメントし、逆の場合に、値Ｂだけデクリメントする。前記警告カウンタが警告値Ｃを超えたときに、許容最大レートよりも大きい気泡の比率が検出される。本発明の第２実施例では、光強度の２つの連続する測定値の間の変化の平均値を計算するステップを更に含んでいる。液体内の前記気泡含有量に比例した前記平均値を、クライアントシステムに伝える。

Description

本発明は、液体内に存在する気泡を検出するための光検出器の分野に関する。

本発明は、自動車の内燃機関を冷却するための冷却水回路内の気泡を検出するのに、非限定的に利用できる。

光源と、光検出器と、光源から発せられ、検出器によって検出された光量に応答し、信号を発生するための変換装置とにより、例えば、冷却システム内に存在する気泡を検出することは周知である。

国際特許出願第WO98/55849号は、気泡の存在を検出するための手段を利用することにより、冷却システムにおけるガスの漏れを検出するための装置について述べている。

この国際特許出願第WO98/55849号で使用されている装置は、光路を介して、光源と検出器とが光学的に結合し、光路が、光源による発光点と検出器による受光点との間に光により描かれる軌跡によって定められるように、光検出器と整合した光源を含んでいる。光検出器に接続された変換装置は、光源から放出され、光検出器によって受光された光量に応答し、電気信号を発生するようになっている。

この電気信号は、光検出器が受信した光量に応じた電気信号と、光路が気泡の通過によって遮られないときに、検出器によって受光される光量に対応する基準信号とを比較する。この差が、所定のスレッショルド値よりも大きければ、気泡が光路を通過したことが検出される。このような装置によって、冷却システム内に気泡が存在することを検出すること、すなわち、冷却システム内に漏れが存在する兆候を検出することが可能となっている。

しかし、このような基準値と比較するモードには、多くの欠点がある。

まず第１に、比較モードは、気泡が存在することに対する応答時間が均一となるような検出モードから成ることである。従って、気泡が多量に存在することは、少量の気泡しか存在しない場合と同じように、短時間で検出される。しかし、検出が信頼できるものとなることを保証し、かつ警告が不必要に行われることを防止するように、少量の気泡を、より精密に分析しなければならない。

更に、基準値は、時間が固定されている。システムは、光学的なバラツキ（汚れ、透明化など）を有し、時間の変化と共に性質が変わるような温度変動を受けるシステムの感度が変化し、所定時間後、気泡が検出されず、従って、対応する警告がなされないことがあり得る。同様に、少量の気泡が過度なものと見なされ、誤った警告がなされることがある。

本発明の目的は、上記システムの欠点を解消し、かつ、簡単で、経済的で、しかも信頼性の高い、気泡が存在することを検出するための光検出装置を提案することにある。

この目的を達成するため、本発明は、光源と、光検出器と、クライアントシステムにリンクされたデータ制御処理ユニットとを備えた装置を使用して、液体内の気泡を検出するための方法において、前記光検出器が検出した光強度の連続する測定値を収集するステップと、前記光強度の２つの連続する測定値の間の変化を計算するステップとを備える、液体内の気泡を検出するための方法を提案するものである。

２つの連続する測定の間の時間の長さは、特に光学的屈曲および温度変化に起因して、システムの感度が大幅に変化するように、観察すべき時間に対して、極めて短い。そのため、２つの連続する測定の間の前記時間中のシステムの特性の変化は、２つの連続する測定の間の光強度の変化の測定を歪ませない。従って、本発明に係わるプロセスは、システムの特性の時間変化に影響されない。

本発明の第１の好ましい実施例においては、液体内の気泡を検出するための方法は、２つの連続する光強度の測定の間の前記変化の値と、所定のスレッショルド値Ｓとを比較するステップを更に含んでいる。従って、本発明のこの好ましい実施例で使用されるシステムは、光強度の２つの連続する測定の間の変化の値が、このスレッショルド値Ｓよりも大である場合に、液体内に気泡が存在すると判断する。

本発明の第１の好ましい実施例の範囲内では、検出器が検出した光強度の２つの連続する測定値の変化が、スレッショルドＳよりも大であるときには、所定の値Ａだけインクリメントされ、逆の場合には、所定の値Ｂだけデクリメントされる警告カウンタをも、データ制御処理ユニットが含むようにすることが好ましい。

この警告カウンタは、前記警告カウンタの値が警告値Ｃを超えた場合に、最大許容気泡含有量を超えた旨をクライアントシステムに通知するように、所定の警告値Ｃをオプションとして有する。同様に、この警告カウンタが前記最終警告値Ｄよりも小さくなったときに、気泡含有量が最大許容気泡含有量よりも大きくなった旨を、クライアントシステムに通知するように、最終警告値として知られる所定の値Ｄを、オプションとして有する。

この実施例は、大幅な量の気泡を急速に検出できるようにし、少量の気泡をより長い時間で、かつより精密に検出するものである。

本発明の第２の好ましい実施例である気泡を検出するための方法は、光強度の２つの連続する測定値の複数の前記変化の平均値を計算するステップも含んでいる。本発明のこの第２の好ましい実施例で使用されるシステムは、次に、液体内の気泡含有量を示すこの平均値を送る。

同様に、データ制御処理ユニットは、光源の偏光値を制御でき、システムの新しい較正を実施できるようにする、光源のための制御モジュールも含んでいる。この光源の制御モジュールは、特に光源の周期的な偏光を実行できる。更に所定の偏光スレッショルドを超えたことを検出するための検出器を、オプションとして有することができる。

かかるスレッショルド超過検出器を用いることにより、選択された光学的構造にリンクされた所定の条件下で、光源と光検出器とによって構成されたセンサが、液体内に浸漬されているか否かを検出することが可能となっている。

ソースと光検出器とは、直交状態に配置することが好ましい。光検出器が検出する光強度の連続測定値を収集するステップにより、光源によって放出され、光検出器に向かう入射方向に対して直交する方向に、気泡の表面において、気泡が存在する間に生じ得る場合に反射される光線の量の測定値を収集することが可能となる。

光源と光検出器とは、同じようにほぼ隣接する状態に配置できる。光検出器が検出した光強度の連続する測定値を収集するステップにより、光源が放出し、光検出器に向かう入射方向に対して平行な方向に、気泡の表面において気泡が存在する間に生じる場合の、反射した光線の量の測定値を収集することが可能となっている。

オプションとして、本装置に、温度測定要素およびこの温度測定要素に関連する少なくとも１つのスイッチを追加できる。このスイッチは、気泡を検出する間にステートを変えることができる。

データ制御処理ユニットは、液体の温度および液体内の気泡の存在に関する情報を、インターフェースモジュールを介してクライアントシステムに送信する。気泡の存在が検出されないときは、単一ワイヤーを介して、液体の温度に比例する高振幅レベルの信号を、クライアントシステムへ送り、気泡の存在が検出されたときには、単一ワイヤーを介して低振幅レベルの信号をクライアントシステムに送る。

本装置には、周辺環境の抵抗率を測定できる電極のシステムを、オプションとして追加できる。電極システムが、周辺条件を液体でないと識別したときに、光源と光検出器とによって構成されるセンサが、液体内に浸漬されていないことがクライアントシステムに通知される。

この温度要素に関連するスイッチは、気泡の検出中、および液体が存在しない間に、ステートを好ましく変える。液体の温度に比例する高振幅レベル信号により、気泡の存在が検出されないことを、クライアントシステムに通知でき、低レベルの信号によって気泡の存在が検出されたこと、またはセンサが液体内に浸漬されていないことを通知する。

光源と光検出器とは、対向した状態に配置することが好ましい。

前記光源からの特定の長い波長の光が、液体によって強力に（相反的に微弱に）吸収され、気泡を構成するガスによって、微弱に（相反的に強力に）吸収されるよう、前記光放出ステップにより、前記光源からの特定波長の光を放出することが可能となっている。オプションとして、前記光源によって放出され、前記気泡の表面の高さにおける前記気泡を構成するガスと前記液体との間の屈折率の差に起因し、気泡が存在する場合に前記光検出器に向かって屈曲される光線の量の測定値を得ることが、前記光検出器によって検出される光強度の連続する測定値の収集ステップにより可能となっている

本装置には、温度測定要素と、この温度測定要素にリンクされた少なくとも１つのスイッチをオプションとして追加できる。このスイッチは、気泡の検出中にステートを変えることが好ましい。

データ制御処理ユニットは、液体の温度、および液体内の気泡の存在に関する情報を、インターフェースモジュールを介してクライアントシステムに送る。クライアントシステムには、１本のワイヤーを介して周期的信号が供給され、この信号の周期は、液体の温度に比例する一定の高振幅信号によって構成される第１段階と、変調された幅のパルス列によって構成される第２段階とから形成されており、前記パルスの幅は、前記光検出器が検出した光強度の連続する変化の平均値に従って変調される。

光源の偏光値が、警告スレッショルド値として知られる所定のスレッショルド値Ｔを超えたときに、液体内にセンサが浸漬されていないことを、クライアントシステムに通知できることが好ましい。

液体の温度、液体に気泡が存在すること、および液体内にセンサが浸漬されていないことに関する情報を、周期的信号により、クライアントシステムに通知することができる。この場合、前記周期的信号の周期は、液体の温度に比例する一定の高振幅信号によって構成される第１段階と、変調された幅のパルス列によって構成される第２段階から形成されており、前記パルスの幅は、前記光検出器が検出した光強度の連続する変化の平均値に従って変調され、前記センサが液体内に浸漬されていないときに、前記パルス幅は最大となる。

本発明は、同様に光放出手段と、光検出手段と、前記光検出手段にリンクされたデータ制御処理手段とを備える、液体内の気泡を検出する装置において、前記光放出手段による光の放出後、および前記光放出手段による光の検出の後、前記データ制御処理手段が、前記光検出手段によって検出された光強度の連続測定値を得て、かつ光強度の２つの連続する測定値の間の光強度の変化を計算できるようになっていることを特徴とする、液体内の気泡を検出する装置にも関する。

添付図面を参照し、非限定的例として示された次の詳細な説明を読めば、本発明の上記以外の特徴、目的および利点が明らかとなると思う。

図１、図２および図３は、基本的には、光源１と、制御および情報処理ユニット６にリンクされた光検出器２とを備える、本発明に係わる装置を示す。

インターフェースモジュール７を介して、装置とクライアントシステム８とのインターフェース化が実行される。

図１、図２および図３から明らかなように、照明ゾーン４内において、光源１から光が発生される。光検出器２の視界は、視界ゾーン５を定め、視界ゾーン５と照明ゾーン４との交点は、気泡３を検出するためのゾーンを構成する。

光源１は、任意のタイプの電磁放射線（コヒーレントまたはコヒーレントでない）の線源（例えば高輝度ランプ、発光ダイオードなど）とすることができる。光検出器２は、公知の光検出器（例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、光抵抗器など）のうちのいずれかである。

光検出器２は、光源１から放出され、視界ゾーン５において、検出器２により検出された光の量に応答し、電気信号１７を発生する。この電気信号１７は、関連する時間変化を測定できるように、データ制御処理ユニット６へ送られる。

光源１と検出器２のいくつかの配置を、選択できるようにすることが好ましい。

本発明の範囲内では、気泡の表面における光の反射特性を利用できる。図１および図２は、このような例を示す。検出ゾーン３内に気泡が存在しない場合、光源１から放出された光は、光検出器２によって弱く検出されるにすぎない。しかし、気泡が検出ゾーン３に進入すると、光源１から発せられた入射光は、前記気泡の表面で反射される。次に、前記気泡の表面によって反射された光は、光検出器２によって捕捉される。従って、反射光は、光検出器２のターミナル上の電気信号１７を変化させる。

光源１と光検出器２とは、図１に示すように、直角に配置できる。次に、光検出器２は、光源１から放出された光の入射方向とほぼ直角の方向に、反射光を捕捉する。

光源１と光検出器２とは、図２に示すように、同じように平行に配置できる。次に、光検出器２は、光源１がハッスル光の入射方向に検知できる程度に、平行な方向に反射光を捕捉する。

光学的特性が異なる環境（液体、ガス）内の光の透過特性も、有利に使用できる。

この場合、図３から判るように、光源１から発せられた光が直接検出器２に入射するように、光源１と光検出器２とは、互いに対向するように配置されている。照明ゾーン４と視界ゾーン５とは、検出可能に組み合わされ、検出ゾーン３は、光源１による放出点と光検出器２による受光点との間で光が描く軌跡に対応する。

別の技術を選択することもできる。特に、特定の波長の吸収率または光線の回折に基づく技術も使用できる。

特に環境のうちの１つ（液体またはガス）によって強力に吸収されるが、他の環境によっては、微弱にしか吸収されない特定の波長の光を使用することもできる。従って、光検出器２の方向の、光源１によって発せられる光の波長は、液体によって強力に吸収されるが、気泡を構成するガスによっては、微弱にしか吸収されない。

検出ゾーン３内に気泡が存在しないとき、光源１から発せられた光は、吸収係数の大きい液体内の光路を通過するので、その光は、光検出器２によっては微弱にしか検出さない。しかし、気泡が検出ゾーン３に進入すると、光源１によって発せられる光は、吸収係数の小さいガス内の光路の一部を通過するように進む。検出ゾーン３内に気泡が存在するときに、光検出器２によって検出される光量は、検出ゾーン３内に気泡が存在しないときに検出器によって検出される光量よりも大きい。従って、検出ゾーン３に気泡が進入することにより、光検出器２のターミナルでの電気信号が変化する。

気泡を構成する液体とガスとの間に存在する屈折率の差も、有利に利用できる。

液体と気泡の表面の高さにあるガスとの間に存在する屈折率の差に起因し、検出ゾーン５内に気泡が存在するときには、光検出器２の方向に光源１から発せられる光線は屈曲する。検出器の高さにおける輝度は、光線の屈曲に起因して変化するので、検出ゾーンへ気泡が進入することにより、検出器２によって検出される光の強度は変化する。

更に、気泡の表面における光の反射特性を利用する図１および図２に示された装置は、光検出器２が発生する電気信号１７の変化に対してしか作動しない。光源１と光検出器２によって構成されるセンサが、液体内に浸漬されない場合、実際には、電気信号１７の変化は検出されない。

電極が液体に浸漬されているのか、空気内にあるのかを判断できる電極のシステムを利用する、周辺条件の抵抗値を測定するための装置を、図１および図２に示された装置に追加することが好ましい。この装置は、欧州特許出願第EP1231463号に記載されているので、更に情報を望む場合には、この欧州特許出願を参考例とされたい。

かかる電極のシステムを組み込むことによって、センサが液体に浸漬されているのか否かを判断できる装置を得ることが可能となる。

図３に示す装置は、前に述べたような特定の波長の吸収特性を利用する場合、センサ１と光検出器２とによって構成されるセンサが液体内に浸漬されないとき、光検出器２が発生する電気信号１７の変化を検出できない。しかし、この場合、光は、吸収係数が小さいガス内の全光路を通過するように進むので、光検出器２が検出する光量は、異常に高くなる。センサが液体内に浸漬されているか否かを判断するのに、このような異常に高い値を考慮できる。

同様に、図３に示された装置が、前に述べたような光線の解析を利用する場合、光源１と光検出器２によって構成されるセンサが、液体内に浸漬されていないときには、光検出器２によって発生される電気信号１７の変化を検出できない。しかし、センサがガス内にあるときには、最大の光を透過するように利用する光学的材料を決定でき、センサが液体内に浸漬されているときには、より少ない光量を透過するように光学的材料を決定できる。

光線は、有効に大きく曲げられるので、光がガス内の全光路を通過するように進むとき、光検出器２へ強力に引き寄せられる。光線は一方でわずかに曲げられ、従って、光が液体内の全光路を進むとき、光検出器２へわずかにしか引き寄せられない。

センサがガスによって構成される周辺条件下に浸漬されているときには、前記センサが液体内に浸漬されているか否かを判断するのに、光検出器２によって検出される異常に高い量の光を考慮することはできない。

次に、データ制御および処理ユニット６の作動について説明する。このユニットは、図４および図５に示されている。これらの図は、本発明の第１の好ましい実施例と第２の好ましい実施例を、それぞれ示している。

図４および図５から明らかなように、データ制御および処理ユニット６は、基本的には光源１の制御モジュール１５と、光検出器２が発生する電気信号１７をデジタル化できるアナログ／デジタル変換モジュール１１と、気泡３の検出ゾーンにおける光強度を処理するためのモジュールとを備えている。

光検出器２が検出する光量に応答し、光検出器２が発生する電気信号１７は、アナログ／デジタル変換モジュール１１を介してデジタル化される。

光検出器２によって検出される光強度の対応する信号を収集する間、光源１の制御をアクティブにしなければならない。光源の制御は、光源の制御モジュール１５により実施され、制御は連続的にするか、または本発明の説明の場合のように、パルス状にするか、または同期化モジュール１４を介し、信号収集と同期化する。

光源の制御モジュール１５は、光源１を周期的に偏光し、かつ光検出器２に収集される電気信号１７を測定できる。この偏光は、放出される光の強度を最適に制御するよう、いくつかのレベルで実行できる。このような較正は、一般には光源の可能な偏光値を連続的にテストし、光検出器で収集される電気信号１７の所定の最良電圧、すなわち、可能な電圧レンジ内で整合した最良の電圧を有する偏光値を維持することによって、維持される。

このような較正は、システムの光学的特性（汚れ、透明化など）の変化だけでなく、温度変化に起因する変化も補償するように、一定のインターバルで実行される。この時間インターバルは、一般には１０秒〜１分の間である。従って、本発明の利点は、システムの変化が、本発明が使用する装置の感度に影響しないということにある。

前に述べたように、検出ゾーン３内に気泡が存在することを検出する動作は、光検出器２が検出する光強度の変化を測定することによって実行される。これら変化を測定するための時間スケールは、気泡が検出ゾーンを通過するのにかかる平均時間に対応していなければならず、この通過時間は、検出するべき気泡の速度、および検出ゾーンのサイズによって決まる。一般に、時定数は、毎秒数メートルの速度の場合、数百マイクロ秒から数ミリ秒の間である。

欧州特許出願第EP1231463号（更に情報を望む場合には、参考として使用されたい）に記載されているような、温度を測定するための装置を、本発明の装置に有利に追加できる。かかる装置を組み込むことにより、２つの機能（液体の温度を検出する機能、および液体内に気泡が存在することを検出する機能）を有するセンサを設けることが可能となる。公知のように、装置が気泡の存在することを検出したときに、回路がショートする温度プローブを使用できる。

前に述べたように、光源１と光検出器２によって構成されるセンサが、液体内に浸漬されていないときには、光強度の変化を測定することによって、液体が存在しないことを検出することは不可能である。光源１の偏光値を、光源の制御モジュール１５によって観察することにより、クライアントシステムに、この問題を警告し、メイン警告システムを交換することが可能となる。

上記のように、センサが液体内に浸漬されていないとき、環境は、正常な状態の場合よりも、より多くの光を有効に透過する。従って、光源の偏光値は、異常に低い値となる。所定の偏光スレッショルドのオーバーシュート検出器１６により、光源と光検出器によって構成されるセンサが、液体内に浸漬されているか否かどうかを検出することが可能となっている。

次に、光源１の偏光値が、所定のスレッショルド値Ｔよりも小さく、例えば所定の偏光スレッショルドのオーバーシュート検出器１６によってこの値が検出されると、センサの高さに液体が全くないことが、インターフェースモジュール７を介してクライアントシステム８に警告がなされる。

しかし、このような置換は、前に説明し、図３に示された透過（特に気泡の表面における特定の波長の吸収、および表面上での光線の回折）により、捕捉技術の範囲内でしか使用できない。

前に説明し、図１および図２に示された反射による捕捉技術の範囲内では、光検出器によって検出される光強度の２つの連続する測定値の変化を分析しても、センサが液体に浸漬されているか否かを検出できない。このような検出を実現可能とするために、前に説明した電極のシステムを装置に追加できる。このように、センサがもう液体内に浸漬されていないときは、主な警告システムを置換することができる。

本発明の好ましい第１実施例によれば、光強度のための処理モジュール９は、２つの連続する測定値の間の光強度の顕著な変化を検出できる論理比較手段１２だけでなく、制限された泡の含有量が超えているか否かに関する情報を提供できる、前記変化を統計的に処理する手段２１を備えている。

前記論理比較モジュール１２を、光検出器２の高さで得られる２つの連続する測定値の間の光強度の変化を計算できる手段１８と、所定のスレッショルドＳを超えているかどうかを検出できる手段１９とに置換できる。

気泡がない場合、光強度の連続する測定値は、同一である。検出ゾーン３における気泡の通過は、検出器２が検出する光強度を変更する。このような検出ゾーン３における光強度の変化は、光検出器２のターミナル上の電気信号１７の変化として伝えられる。検出されるのは、これらの時間変化である。

次に、手段１８により、電気信号１７の値と前に得られた値とを比較することによって、光強度の変化が計算される。次に、２つの連続する測定値の間の光強度の変化は、スレッショルドを超えているかどうかを検出するための手段１９により、所定のスレッショルドＳと比較される。これら２つの連続する値の間の差が、スレッショルドＳよりも大であれば、システムは、検出ゾーン３内に気泡が存在すると見なす。

スレッショルドＳを超えている場合、光強度の連続する測定値の間の変化を統計的に処理する手段２１の警告カウンタ１３は、所定の値Ａだけ、インクリメントされる。そうでない場合、このカウンタは、値Ｂだけデクリメントされる。値ＡとＢとはＡが２より大であり、比Ａ／Ｂが、ほぼ１０〜１０００の間にあるような値となっている。

警告カウンタ１３は、２つの所定の値の間に設定される。カウンタが警告地Ｃを超えた場合、データ制御処理ユニット６は、泡含有量が許容制限含有量よりも多くなったことを、インターフェースモジュール７を介して、クライアントシステム８に通知する。前記値Ｃは、警告カウンタ１３の最大値のほぼ７０％〜９５％の間にある。

システムを最適にするために、２つの出力ステートの間の切り替わり問題を防止する最終警告値Ｄにより、あるヒステリシスを設定できる。

値ＣとＤとは、ＣがＤよりも大となるように固定される。この場合には、比Ａ／Ｃは、一般に１／２５〜１／２５０の間であり、比Ｄ／Ｃは、一般に３／１０〜８／１０の間にある。

検出器の機能を好ましく強化するために、システムに遅延時間を追加することができる。このような選択は、遅延時間の値よりも長い期間にわたって、警告カウンタ１３が警告値Ｃ’を超えた場合にしか、警告を、例えばトリガーできない。値Ｃ’は強制的ではないが、一般にＣに等しい。

本発明の好ましい第１実施例の範囲内で実行されるデータ処理の利点の１つは、応答時間が検出ゾーン内に存在する気泡の量に逆比例するという事実にある。気泡の大きな存在は、極めて短時間で検出されるが、一方、検出を確実にすることを保証するためには、少量の分析には、より長い時間がかかり、かつより精密に分析しなければならない。

本発明の好ましい第２実施例によれば、光強度の処理モジュール２２は、２つの連続する測定値の間の光強度の変化を計算できる手段１８と、光強度の２つの連続する測定値の間の複数の前記変化から平均値を抽出できる手段２３とを含んでいる。

光強度の変化は、アナログ／デジタル変換モジュール１１によって、前にデジタル化された電気信号１７の値と前に取得した値とを、手段１８によって比較することにより計算される。次に、ローパス数値フィルタに２つの連続する測定値の間の光強度の変化の測定値が送られる。このフィルタは、係数Ｆｏを特徴とし、光強度の２つの連続する測定値の間の変化から平均値を抽出できる手段２３を構成している。

次に、データ制御処理ユニット６は、液体内の気泡成分を表示するこの平均値を、インターフェースモジュール７を介して、クライアントシステム８へ送る。

本発明のこのような好ましい第２実施例により、液体中に存在する気泡の量を反応可能に表示できるようにする。従って、この実施例は、必要なときに、例えばフリー警告レベルを利用することにより、新しい警告技術を巧妙にしたシステムを制御できるクライアントへ使用上のフレキシビリティを提供できる。

前述したところから判るように、本発明に係わる装置には、温度測定装置を有利に追加できる。センサが気泡の存在を検出したとき、またはセンサが液体内に浸漬されていないときに、回路を短絡できる温度プローブを利用できる。

かかる温度測定装置を組み込むことにより、異なる光学的特性を有する環境内の光の透過特性に基づく捕捉技術を使用するときに、３つの機能（液体の温度を測定する機能、液体内の気泡の存在を検出する機能、液体がないことを検出する機能）のセンサを提供することが可能となる。

かかる温度測定装置を組み込んだことにより、気泡の表面における光の反射特性に基づく捕捉技術を使用するときに、２つの機能（液体の温度を検出する機能、液体内の気泡の存在を検出する機能）のセンサを提供することが可能となる。前の記載から判るように、電極のシステムを更に組み込んだ場合、本発明に係わる装置に、第３の機能（液体が存在しないことを検出する機能）を追加することが好ましい。

液体の温度に関する情報、液体内の気泡の存在に関する情報、所定の構成では、液体が存在しないことを示す情報を同時に搬送する１本の接続ワイヤーだけを使って、図６および図７に示すように、クライアントシステム８とのインターフェース化を実行できることが好ましい。

図６は、本発明の好ましい第１実施例の範囲内でのかかるインターフェース化を示す。センサが気泡の存在を検出した場合、または液体が存在しないことを検出した場合、警告信号が発生させられる。この警告信号は、温度プローブの短絡を制御するものである。このように、クライアントシステム８のための出力信号は、液体内にセンサが浸漬されているとき、および検出ゾーン内において、気泡が検出されないときの液体音温度に比例した高振幅レベルにある。前記信号は、センサが気泡の存在すること、または液体がないことを検出したときに、プローブの短絡後に低いレベルとなる。

図７は、本発明の好ましい第２実施例の範囲内で実行できるインターフェース化を示す。気泡含有量に関する情報が、一定インターバルでＰＷＭ（パルス幅偏重）ストローブ信号列として送られる。このために、温度検出装置を形成する可変抵抗の電圧の値は、センサのアースおよびフィーダー電圧に周期的にプリセットされる。パルスの幅は、測定された気泡の含有量に比例する。

センサの高さに液体が存在しないことは、最大気泡含有量として見なされ、従って、最大幅のパルス列によって示される。従って、クライアントシステム８のための出力信号は、液体の温度に比例する一定の高振幅信号レベルの周期的な連続、および液体内の気泡成分量を示すＰＷＭ信号によって構成される。

前に示したように、本発明は、特に自動車の内燃機関の冷却回路における気泡を検出することに適用できるが、これだけに限定されるものではない。

この目的のために、パラメータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｃ’、Ｄ、Ｓ、Ｔ、フィルタの係数（Ｆｏ）だけでなく、収集を行う頻度を、モニタすべきシステムの特性に従って調整できることに留意されたい。従って、特に気泡の速度に従い、応答時間、感度について処置をとることができる。

当然ながら、本発明は、上に示した特別な実施例だけに限定されるものでなく、本発明の範囲内にある任意の変形例にも拡張できる。

光源と光検出器の第１の配置に従った液体内の気泡を検出するための装置の概要を示す。 光源と光検出器の第２の配置に従った液体内の気泡を検出するための装置の概要を示す。 光源と光検出器の第３の配置に従った液体内の気泡を検出するための装置の概要を示す。 本発明の好ましい第１実施例に係わる、情報のための電子制御処理ユニットの概要を示す。 本発明の好ましい第２実施例に係わる、情報のための電子制御処理ユニットの概要を示す。 本発明の好ましい第１実施例の範囲内における電子データ制御処理ユニットとクライアントシステムとのインターフェースを示す。 本発明の好ましい第２実施例の範囲内における電子データ制御処理ユニットとクライアントシステムとのインターフェースを示す。

符号の説明

１ 光源
２ 光検出器
３ 気泡
４ 照明ゾーン
５ 視界ゾーン
７ インターフェースモジュール
８ クライアントシステム
９ 制御処理モジュール
１２ 論理比較手段
１３ 警告カウンタ
１５ 制御モジュール
１７ 電気信号
１９ スレッショルド検出手段
２１ 統計学的処理手段
２２ 処理モジュール
２３ 抽出手段

Claims (27)

1. 光源（１）と、光検出器（２）と、クライアントシステム（８）にリンクされたデータ制御処理ユニット（６）とを備えた装置を使用して、液体内の気泡を検出するための方法において、
   前記光源（１）から光を放出するステップと、
   前記光検出器（２）が検出した光強度の連続する測定値を収集するステップと、
   前記光強度の２つの連続する測定値の間の変化を計算するステップとを有する、液体内の気泡を検出するための方法。
2. 所定のスレッショルド値Ｓと時間変化とを比較するステップを、更に含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記光検出器（２）が検出した光強度の２つの連続する測定値の間の変化が、スレッショルド値Ｓよりも大であるときに、警告カウンタ（１３）を所定値Ａだけインクリメントするステップと、前記変化が、前記スレッショルドＳよりも小であるときに前記警告カウンタ（１３）を所定の値Ｂだけデクリメントするステップとを、更に備えることを特徴とする、請求項２記載の方法。
4. 前記警告カウンタ（１３）が、警告値として知られる所定の値Ｃを超えたときに、気泡含有量が最大許容含有量より大であることを示す情報を、前記クライアントシステム（８）に送るステップを、更に含むことを特徴とする、請求項３記載の方法。
5. 所定の遅延時間よりも長い時間にわたって、前記警告カウンタ（１３）が警告値として知られる所定の値Ｃを超えたときに、気泡含有量が最大許容含有量より大であることを示す情報を、前記クライアントシステム（８）に送るステップを更に含むことを特徴とする、請求項３記載の方法。
6. 前記警告カウンタ（１３）が、最終警告値として知られる所定の値Ｄ未満となったときに、気泡含有量が最大許容含有量よりも大となったことを示す情報を、前記クライアントシステム（８）に送ることを終了するステップを、更に含むことを特徴とする、請求項４または５のいずれかに記載の方法。
7. 光強度の２つの連続する測定値の間の複数の変化から平均値を計算するステップを、更に含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
8. 前記光検出器（２）が検出した光強度の連続する変化の平均値を示す情報を、前記クライアントシステム（８）に送るステップを、更に含むことをと特徴とする、請求項７記載の方法。
9. 前記データ制御処理ユニット（６）が、いくつかの偏光レベルで前記光源（１）を偏光できる前記光源（１５）の制御モジュールを備え、前記光源を、前記制御モジュール（１５）により、周期的に偏光することを特徴とする、前の請求項のいずれかに記載の方法。
10. 前記光源（１）および前記光検出器（２）によって構成されるセンサの較正を、前記光源（１）の周期的偏光と同期して実行することを特徴とする、請求項９記載の方法。
11. 前記光源（１）と前記光検出器（２）とが、直交する状態に配置されており、前記光源（１）により放出され、気泡の存在に起因して、気泡の表面において前記光検出器（２）に向かう入射方向に顕著に直交する方向に生じる場合に反射される光線の量の測定値を得ることが、前記光検出器（２）により検出される光強度の連続する測定値の収集ステップによって可能となっていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記光源（１）と前記光検出器（２）とが、隣接する状態に配置されており、前記光源（１）により放出され、気泡の存在に起因して、気泡の表面において前記光検出器（２）に向かう入射方向と直交する方向に生じる場合に反射される光線の量の測定値を得ることが、前記光検出器（２）により検出される光強度の連続する測定値の収集ステップによって可能となっていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記装置が、同じように温度測定要素と、該温度測定要素にリンクされた少なくとも１つのスイッチとを備え、気泡の検出中に、前記スイッチがステートを変更できることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記データ制御処理ユニット（６）が、液体の温度および液体内に存在する気泡に関する情報を、インターフェースモジュール（７）を介して、前記クライアントシステム（８）に送信し、前記インターフェースモジュール（７）と前記クライアントシステム（８）とが、１本のワイヤーだけでリンクされており、気泡の存在が検出されていないときに、液体の温度に比例する高振幅レベルの信号を、前記インターフェースモジュール（７）により、前記クライアントシステム（８）に送り、気泡が存在することが検出されたときに、低振幅レベルの信号を前記インターフェースモジュール（７）によって、前記クライアントシステム（８）に送ることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
15. 前記装置は、周辺環境の抵抗率を測定できる電極のシステムを備え、前記データ制御処理ユニット（６）は、インターフェースモジュール（７）を介して、前記クライアントシステム（８）にリンクされており、前記電極のシステムが周辺環境を液体でないと識別したときに、前記光源（１）および前記光検出器（２）によって構成された前記センサが液体内に浸漬されていないことを、前記データ制御処理ユニット（６）により、前記インターフェースモジュール（７）を介して、前記クライアントシステム（８）に通知させることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の方法。
16. 前記装置が、同じように、温度測定要素と該温度測定要素にリンクされた少なくとも１つのスイッチとを備え、気泡の検出中、および液体が存在していない間に、前記スイッチがステートを変更できることを特徴とする、請求項１５記載の方法。
17. 前記データ制御処理ユニット（６）が、液体の温度および液体内に存在する気泡、および液体内にセンサが浸漬されていないことに関する情報を、インターフェースモジュール（７）を介して、前記クライアントシステム（８）に送信し、前記インターフェースモジュール（７）と前記クライアントシステム（８）とが、１本のワイヤーだけでリンクされており、気泡の存在が検出されていないときの液体の温度に比例する高振幅レベルの信号を、前記インターフェースモジュール（７）により、前記クライアントシステム（８）に送り、気泡が存在することが検出されたときに、低振幅レベルの信号を、前記インターフェースモジュール（７）によって、前記クライアントシステム（８）に送ることを特徴とする、請求項１６記載の方法。
18. 前記光源（１）と前記光検出器（２）とが、互いに対向した状態に配置されており、前記光源（１）からの特定の波長の光が、液体によって強力に（相反的に微弱に）吸収され、気泡を構成するガスによって、微弱に（相反的に強力に）吸収されるよう、前記光放出ステップにより、前記光源（１）からの特定波長の光を送ることが可能となっていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
19. 前記光源（１）と前記光検出器（２）とが、互いに対向した状態に配置されており、前記光源（１）によって放出され、前記気泡の表面の高さにおける前記気泡を構成するガスと、前記液体との間の屈折率の差に起因し、気泡が存在する場合に、前記光検出器（２）に向かって屈曲される光線の量の測定値を得ることが、前記光検出器（２）によって検出される光強度の連続する測定値の収集ステップにより可能となっていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
20. 前記装置は、温度測定要素と該温度測定要素にリンクされた少なくとも１つのスイッチとを備え、前記スイッチは、周期的にステートを変更できることを特徴とする、請求項１８または１９に記載の方法。
21. 前記データ制御処理ユニット（６）は、液体の温度および液体内に存在する気泡、に関する情報を、インターフェースモジュール（７）を介して前記クライアントシステム（８）に送信し、前記インターフェースモジュール（７）と前記クライアントシステム（８）とは、１本のワイヤーだけでリンクされており、前記インターフェースモジュール（７）により、前記クライアントシステム（８）に周期的信号を供給することを特徴とする、請求項２０記載の方法。
22. 前記周期的信号の周期が、液体の温度に比例する一定の高振幅信号によって構成される第１段階と、変調された幅のパルス列によって構成される第２段階とから形成されており、前記パルスの幅を、前記光検出器（２）が検出した光強度の連続する変化の平均値に従って変調させることを特徴とする、請求項２１記載の方法。
23. 前記光源（１）の偏光値が、偏光警告スレッショルド値として知られる所定のスレッショルド値Ｔより小であるときに、前記センサが液体内に浸漬されていないことを、インターフェースモジュール（７）を介して、前記クライアントシステム（８）に通知することを特徴とする、請求項１８または１９に記載の方法。
24. 前記装置は、温度測定要素と該温度測定要素にリンクされた少なくとも１つのスイッチとを備え、前記スイッチは、周期的にステートを変更できることを特徴とする、請求項２３記載の方法。
25. 前記データ制御処理ユニット（６）は、液体の温度および液体内に存在する気泡、に関する情報を、インターフェースモジュール（７）を介して前記クライアントシステム（８）に送信し、前記インターフェースモジュール（７）と前記クライアントシステム（８）とは、１本のワイヤーだけでリンクされており、前記インターフェースモジュール（７）により、前記クライアントシステム（８）に周期的信号を供給することを特徴とする、請求項２４記載の方法。
26. 前記周期的信号の周期が液体の温度に比例する一定の高振幅信号によって構成される第１段階と、変調された幅のパルス列によって構成される第２段階とから形成されており、前記パルスの幅は、前記光検出器（２）が検出した光強度の連続する変化の平均値に従って変調され、前記センサが液体内に浸漬されていないときに、前記パルス幅が最大となることを特徴とする、請求項２５記載の方法。
27. 光放出手段と、光検出手段と、前記光検出手段にリンクされたデータ制御処理手段とを備える、液体内の気泡を検出する装置において、
    前記光放出手段による光の放出後、および前記光放出手段による光の検出の後に、前記データ制御処理手段は、前記光検出手段によって検出された光強度の連続測定値を得、かつ光強度の２つの連続する測定値の間の光強度の変化を計算できるようになっていることを特徴とする、液体内の気泡を検出する装置。

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