JP2009002707A - Ultrasonic liquid sensing apparatus - Google Patents

Ultrasonic liquid sensing apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2009002707A
JP2009002707A JP2007161853A JP2007161853A JP2009002707A JP 2009002707 A JP2009002707 A JP 2009002707A JP 2007161853 A JP2007161853 A JP 2007161853A JP 2007161853 A JP2007161853 A JP 2007161853A JP 2009002707 A JP2009002707 A JP 2009002707A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
frequency
measurement
ultrasonic
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007161853A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Sekine
良浩 関根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Elemex Corp
Original Assignee
Ricoh Elemex Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Elemex Corp filed Critical Ricoh Elemex Corp
Priority to JP2007161853A priority Critical patent/JP2009002707A/en
Publication of JP2009002707A publication Critical patent/JP2009002707A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic liquid sensing apparatus having a simple structure, and capable of determining the existing state of a liquid in a container from outside the container in a shorter period of time with excellent workability. <P>SOLUTION: The liquid sensing apparatus 1 has a frequency setting section 102 for changing the frequency of a measuring ultrasonic beam and performing its setting, outputs the measuring ultrasonic beam to measure reverberant vibration, while variously changing the frequency at a frequency setting position on the container known previously as a position of no liquid, to decide a measuring frequency to be used for reverberation detection of the measuring ultrasonic beam, prior to the detection relating to the determination of the existence of the liquid, and finds a frequency at which the lifetime of the reverberant vibration becomes the longest, to decide it as the measuring frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は超音波液体検知装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic liquid detection device.

特開2004−53504号公報JP 2004-53504 A 特開2002−90210号公報JP 2002-90210 A 特開平7−181072号公報JP-A-7-181072

従来、タンク内面に超音波の送信面ないし受信面を露出させる形で超音波送信部及び受信部を配置し、超音波ビームが液面位置で反射して戻ってくるまでの時間を計測することにより液面高さを知ることができるようにした液面計が知られている(特許文献1,2)。しかし、この方式の液面計は容器内部に超音波送信部及び受信部を露出配置しなければならず、構造が複雑化する上、液面計を有さない容器へは適用できない難点がある。一方、対象となる容器の外側から非接触で液面を検知する方式として、容器壁を透過させる形で送信された超音波を反対側の壁(正反対側の鋼板材の壁で媒質との境界)で反射させ、再び容器壁を透過してトランスジューサまで戻ってく反射波を検出し、液の有無を判断する方式が知られている(例えば特許文献3)。   Conventionally, an ultrasonic transmission unit and a reception unit are arranged so that the ultrasonic transmission surface or reception surface is exposed on the inner surface of the tank, and the time until the ultrasonic beam is reflected at the liquid surface position and returned is measured. There is known a liquid level gauge which can know the height of the liquid level (Patent Documents 1 and 2). However, this type of liquid level gauge must have an ultrasonic transmitter and a receiver exposed inside the container, which complicates the structure and is difficult to apply to containers that do not have a liquid level gauge. . On the other hand, as a method of detecting the liquid level from the outside of the target container in a non-contact manner, the ultrasonic wave transmitted through the container wall is transmitted to the opposite wall (the wall of the opposite steel plate material and the boundary with the medium). ), A reflected wave that passes through the container wall again and returns to the transducer is detected, and the presence or absence of liquid is determined (for example, Patent Document 3).

しかし、上記透過型の液面検出方式には、超音波を送信後、反射波が戻ってくるまでの伝播遅延時間があり、反射経路に沿った超音波パルスの伝播距離が長く信号のロスが大きい欠点がある。信号のロスが大きいということは、結局のところ、駆動直後に容器に伝播する機械的振動ノイズや残響ノイズ、温度・経時変化によるトランスジューサの特性劣化(特に、ダンパー特性の劣化)、トランスジューサと容器との機械的な結合状態などの影響を受けやすいことを意味し、感度低下を招きやすいことは必至である。特に、容器壁部を透過する音波の信号レベル低下や、取り付け状態によるノイズの影響をとりわけ受けやすく、液の有無を判定する受信信号を検出する際のS/Nが悪化する問題がある。   However, the transmission-type liquid level detection method has a propagation delay time from when an ultrasonic wave is transmitted until the reflected wave returns, and the propagation distance of the ultrasonic pulse along the reflection path is long, resulting in a loss of signal. There are major drawbacks. After all, the loss of signal means that mechanical vibration noise and reverberation noise that propagates to the container immediately after driving, deterioration of the transducer characteristics due to temperature and aging (especially deterioration of damper characteristics), transducer and container This means that it is easily affected by the mechanical coupling state, etc., and it is inevitable that the sensitivity is easily lowered. In particular, there is a problem that the signal level of the sound wave transmitted through the container wall and the influence of noise due to the attachment state are particularly susceptible to the deterioration of the S / N when detecting the reception signal for determining the presence or absence of liquid.

結局、上記透過型方式では、S/N比の低下を防止するために、フィルタリングなどの複雑な信号処理や制御が必要となり、回路やソフトウェアの複雑化ひいては高コスト化が避け難い。また、検出周波数の決定や、回路ゲインあるいはコンパレータレベル等の設定・調整にも長時間を要し、液面判定の迅速性も損なわれやすくなる。   Eventually, in the above transmission type, complicated signal processing and control such as filtering are required to prevent a decrease in the S / N ratio, and it is difficult to avoid the complexity of the circuit and software and the increase in cost. Further, it takes a long time to determine the detection frequency and to set and adjust the circuit gain or the comparator level, and the speed of liquid level determination is likely to be impaired.

本発明の課題は、構成が簡単であり、容器内の液存在状態を、容器外部からより短時間で作業性良く判別できる液体検知装置を提供する。   An object of the present invention is to provide a liquid detection device that has a simple configuration and can determine the liquid presence state in a container from the outside of the container in a shorter time with good workability.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記の課題を解決するために、本発明の超音波液体検知装置は、
液体を収容した容器を被測定系として、該容器の壁部外面に定められた測定実施位置に着脱可能に取り付けて使用され、被測定系に測定用超音波ビームを予め定められた時間励振入力した後、当該測定用超音波ビームの入力を遮断する超音波出力部と、
測定実施位置に取り付けて使用され、測定用超音波ビームの入力遮断後の残響振動波形を検出する残響検出手段と、
減衰残響振動の減衰特性の差異に基づいて容器内の測定実施位置における液体の有無を判定する液体有無判定手段と、
該判定結果を出力する液体有無判定結果出力手段と、
測定用超音波ビームの周波数を可変設定する周波数設定部と、
液体有無判定に係る残響検出に先立って、測定用超音波ビームの当該検出に使用する測定用周波数を決定するために、容器上にて液体無しとなることが予め知れている周波数設定位置にて周波数を種々に変更しつつ測定用超音波ビームを出力して残響振動の計測を行ない、該残響振動の持続時間が最大化する周波数を見出して測定用周波数として決定する測定用周波数決定手段と、を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the ultrasonic liquid detection device of the present invention is:
A container containing liquid is used as a system to be measured, and is detachably attached to a measurement execution position defined on the outer surface of the wall of the container, and a measurement ultrasonic beam is input to the system to be measured for a predetermined time excitation input. After that, an ultrasonic output unit for blocking the input of the ultrasonic beam for measurement,
Reverberation detection means for detecting a reverberation vibration waveform used after being blocked from the input of the measurement ultrasonic beam;
Liquid presence / absence determining means for determining the presence / absence of liquid at a measurement execution position in the container based on a difference in attenuation characteristics of the damped reverberation vibration,
A liquid presence / absence determination result output means for outputting the determination result;
A frequency setting unit that variably sets the frequency of the ultrasonic beam for measurement;
Prior to detection of reverberation for determining the presence or absence of liquid, in order to determine the measurement frequency used for the detection of the measurement ultrasonic beam, at a frequency setting position that is known in advance to be liquid-free on the container. Measuring frequency determination means for measuring a reverberation vibration by outputting a measurement ultrasonic beam while changing the frequency variously, finding a frequency that maximizes the duration of the reverberation vibration, and determining it as a measurement frequency; It is provided with.

上記本発明の超音波液体検知装置によると、容器の壁部外側に取り付けた音響励振手段により、液体を収容した容器を被測定系としてこれを音響励振し、その音響励振を遮断したときの被測定系からの残響情報に基づいて容器内の測定実施位置における液体の存在状態を検出する。すなわち、従来のごとく液体中へ伝播する励振音波の反射情報を検出するのではなく、駆動直後の被測定系からの残響情報を自由振動波形の形で検出するので、音波が媒質中を伝播する遅延時間が発生せず検出時間が早い。また、従来の透過型検出方式では、検知情報となる反射波に対し駆動直後の残響がノイズとして作用し、特に容器の寸法が小さい場合や、音速が大きい液体の場合、残響ノイズによるS/N比低下が避け難かった。しかし、この発明では、その残響情報がノイズではなく信号(シグナル)として逆に利用されるのであり、しかも、残響情報が検出される際には音響励振のための入力波は遮断された後なので、これがノイズ要因となることは原理的にありえない。従って、極めて安定で高感度な液体検出が可能となり、信頼性が大きく向上する。   According to the ultrasonic liquid detection apparatus of the present invention, the acoustic excitation means attached to the outside of the wall portion of the container is used to acoustically excite the container containing the liquid as a system to be measured and the acoustic excitation is cut off. Based on the reverberation information from the measurement system, the presence state of the liquid at the measurement execution position in the container is detected. That is, instead of detecting the reflected information of the excitation sound wave propagating into the liquid as in the past, the reverberation information from the measured system immediately after driving is detected in the form of a free vibration waveform, so that the sound wave propagates through the medium. There is no delay time and detection time is fast. Further, in the conventional transmission type detection method, reverberation immediately after driving acts on the reflected wave as detection information as noise, and particularly in the case of a small container size or a liquid with a high sound speed, the S / N due to reverberation noise. It was difficult to avoid a decrease in the ratio. However, in the present invention, the reverberation information is used as a signal (signal) instead of noise, and when the reverberation information is detected, the input wave for acoustic excitation is cut off. In principle, this cannot be a noise factor. Accordingly, extremely stable and highly sensitive liquid detection is possible, and the reliability is greatly improved.

ここで、上記の液体検出装置の原理においては、容器壁部に対する音響励振の周波数が容器壁部の固有振動数(倍音振動を含む)から大きく隔たっていると、液の非存在部であっても残響振動の減衰が著しくなるので、液存在部との間で減衰特性に差異を生じにくくなり、液体の有無の判定精度が低下することにつながる。従って、測定用超音波ビームの周波数については上記固有振動数に対応した値(例えば、固有振動数を中心とする±10%以内の所定幅に属する近傍値:望ましくは一致した値)に設定されていることが望ましい。   Here, in the principle of the liquid detection device described above, if the frequency of acoustic excitation with respect to the container wall part is greatly separated from the natural frequency (including overtone vibration) of the container wall part, it is a non-existing part of the liquid. However, since the reverberation vibration is remarkably attenuated, it is difficult to make a difference in the attenuation characteristics between the liquid existing portion and the determination accuracy of the presence / absence of the liquid is lowered. Therefore, the frequency of the ultrasonic beam for measurement is set to a value corresponding to the natural frequency (for example, a neighboring value belonging to a predetermined width within ± 10% centered on the natural frequency: preferably a matched value). It is desirable that

ここで、測定対象となる容器が常に同じであれば、上記周波数は、一度最適値に設定してしまえば超音波トランスジューサの経時劣化等に伴う微調整を除けば、以降は同じ周波数での測定を継続すればよい。しかし、1つの検出装置で、容器壁部の材質や厚みの異なる任意の容器での測定に対応できるようにするためには、測定用超音波ビームの周波数を可変に構成し、測定対象容器が変更されるたびに、個々の容器に最適に周波数に調整しつつ用いることが必要である。具体的には、上記固有振動数は、容器壁部の材質や厚みにより異なる値を示すので、測定用超音波ビームの周波数も該材質や厚みに応じて最適の値に設定することが望ましいといえる。   Here, if the containers to be measured are always the same, once the above frequency is set to the optimum value, measurement at the same frequency will be performed thereafter, except for fine adjustment associated with deterioration of the ultrasonic transducer over time. Can be continued. However, in order to be able to cope with the measurement in any container with different material and thickness of the container wall with one detection device, the frequency of the ultrasonic beam for measurement is configured to be variable, and the container to be measured is Each time it is changed, it is necessary to use it while adjusting the frequency optimally for each individual container. Specifically, since the natural frequency shows different values depending on the material and thickness of the container wall, it is desirable to set the frequency of the ultrasonic beam for measurement to an optimum value according to the material and thickness. I can say that.

本発明によると、測定用超音波ビームの周波数を可変設定する周波数設定部を有し、液体有無判定に係る残響検出に先立って、測定用超音波ビームの当該検出に使用する測定用周波数を決定するために、容器上にて液体無しとなることが予め知れている周波数設定位置にて周波数を種々に変更しつつ測定用超音波ビームを出力して残響振動の計測を行ない、該残響振動の持続時間が最大化する周波数を見出して測定用周波数として決定する。すなわち、容器上にて液体無しとなることが予め知れている測定実施位置を選択して種々の周波数にて減衰残響振動の計測を行ない、測定用超音波ビームの入力を遮断後に当該減衰レベルが予め定められた参照レベルに到達するまでの減衰時間(残響時間)が最大化されるように周波数を選択することで、容器の仕様によらず、液無し状態で残響時間が最大となる条件を容易に決定でき、液の有無を確実に判定できるようになる。   According to the present invention, the frequency setting unit for variably setting the frequency of the measurement ultrasonic beam is provided, and the measurement frequency used for the detection of the measurement ultrasonic beam is determined prior to the reverberation detection related to the liquid presence / absence determination. In order to achieve this, a measurement ultrasonic beam is output by variously changing the frequency at a frequency setting position that is known to be liquid-free on the container, and reverberation vibration is measured. The frequency that maximizes the duration is found and determined as the measurement frequency. That is, the measurement execution position, which is known to be free of liquid on the container, is selected to measure the damped reverberation vibration at various frequencies, and the attenuation level is set after the measurement ultrasonic beam input is cut off. By selecting the frequency so that the decay time (reverberation time) until reaching a predetermined reference level is maximized, the conditions for maximizing the reverberation time in the absence of liquid, regardless of the container specifications It can be easily determined and the presence or absence of liquid can be reliably determined.

測定適用対象となる容器が金属タンク(特に鋼鉄製など、内部音響損失の比較的小さい材料で構成されたもの)である場合は、空の状態で残響が減衰し難く、液体を収容した状態との残響特性にも大きな差を生じ易いので、液体検出の精度が高い利点がある。この場合、超音波出力部は該金属タンクの金属壁部に取り付けられ、当該金属壁部の厚さ方向に測定用超音波ビームを出力するように構成しておくとよい。   If the container to be measured is a metal tank (especially made of steel or other material with a relatively low internal acoustic loss), the reverberation is difficult to attenuate in an empty state, and it contains liquid. Therefore, there is an advantage that the liquid detection accuracy is high. In this case, the ultrasonic output unit is preferably attached to the metal wall portion of the metal tank and configured to output a measurement ultrasonic beam in the thickness direction of the metal wall portion.

上記の金属タンクが液体として液化ガス(液化石油ガス(LPG)や液化天然ガス(LNG)などの燃料用液化ガス、液化炭酸ガス、液化アンモニアガス、液体窒素などのボンベ、タンク、コンテナなどが主な用途である)を収容するものである場合、超音波を励振用測定プローブとして採用することの波及効果が高い。すなわち、液化ガスの場合密度が低く、タンク壁部とタンク内部との音響インピーダンス差が液有り状態と液無し状態とでそれほど大きくない。この場合、可聴帯音源を励振用測定プローブとして用いると残響挙動にも差を生じにくく、液体存在状態に係る正確な知見が得にくくなる。しかし、超音波ビームを用いれば液体存在状態に応じて残響挙動に大きな差を生じ、正確な液体検出が可能となる。   The above metal tanks are liquid liquefied gas (liquefied gas for fuel such as liquefied petroleum gas (LPG) and liquefied natural gas (LNG), liquefied carbon dioxide gas, liquefied ammonia gas, cylinders such as liquid nitrogen, tanks, containers, etc.) If the ultrasonic wave is used as an excitation measurement probe, the ripple effect is high. That is, in the case of liquefied gas, the density is low, and the acoustic impedance difference between the tank wall and the inside of the tank is not so large between the state with liquid and the state without liquid. In this case, when an audible band sound source is used as an excitation measurement probe, it is difficult to produce a difference in reverberation behavior and it is difficult to obtain accurate knowledge about the liquid presence state. However, if an ultrasonic beam is used, a large difference occurs in reverberation behavior according to the liquid presence state, and accurate liquid detection becomes possible.

容器として上面が閉塞された構造を有するものが使用される場合、周波数設定位置は確実に液が非存在となる該容器の最上面部上に定めておくとよい。また、これに準じて、容器側壁部の上部も周波数設定位置として有効に活用できる。   When a container having a structure in which the upper surface is closed is used as the container, the frequency setting position may be determined on the uppermost surface part of the container where the liquid is surely absent. In accordance with this, the upper part of the container side wall can also be effectively used as the frequency setting position.

次に、測定用周波数決定手段は、周波数設定位置における初期測定にて、周波数を種々に変更しつつ測定用超音波ビームを出力して残響振動の計測を行なうことにより、残響振動の持続時間が最大化する周波数である初期最大化周波数f0maxと、同じく最小化する周波数である初期最小化周波数f0minとの双方を測定する初期周波数測定手段と、それら初期最大化周波数f0maxと初期最小化周波数f0minとの測定結果を記憶する初期周波数記憶手段とを備えたものとして構成できる。 Next, the measurement frequency determination means outputs the measurement ultrasonic beam while measuring the reverberation vibration while changing the frequency in the initial measurement at the frequency setting position, thereby measuring the duration of the reverberation vibration. and initial maximum frequency f 0max is the frequency that maximizes the initial frequency measuring means, they initial maximum frequency f 0max and initial minimization similarly measure both the initial minimum frequency f 0min as a frequency to minimize An initial frequency storage means for storing a measurement result with the frequency f 0 min can be provided.

金属容器の最上面部は確実に液無しとなるので、周波数決定用測定には確かに好都合であるが、例えばLPG容器などでは凸状に湾曲していることがあり、容器肉厚も不均一な場合が多く、測定周波数に誤差を生じやすい懸念がある(特に、超音波出力部と容器との音響結合状態による縦波音波の伝達効率や、振動ノイズの影響によるS/N比低下)。そこで、上記の構成では、周波数設定位置における初期測定にて、周波数を種々に変更しつつ測定用超音波ビームを出力して残響振動の計測を行なうことにより、残響振動の持続時間が最大化する周波数である初期最大化周波数f0maxと、同じく最小化する周波数である初期最小化周波数f0minとの双方を測定し記憶しておく。そして、容器の側壁部上にて、周波数を種々に変更しつつ測定用超音波ビームを出力して残響振動を計測することにより、残響振動の持続時間が最大化する周波数である最大化周波数fmaxと、同じく最小化する周波数である最小化周波数fminとの双方を測定する処理を、超音波出力部の位置を液深さ方向に変化させつつ行なう処理を周波数決定用測定として行ない、該周波数決定用測定にて最小化周波数fminの測定結果が初期最小化周波数f0minに対して不一致となる液深さ方向位置を見出す。そして、当該位置にて最小化周波数fminの測定結果が初期最大化周波数f0maxと一致した場合に、該最小化周波数fminを測定用周波数として設定するように構成すれば、仮に周波数設定位置での初期最大化周波数f0maxの測定値に誤差が生じていても、引き続いて実施される周波数決定用測定により適性な測定用周波数値に修正することができ、長期にわたって安定した計測が可能となり信頼性も向上できる。 Since the top surface of the metal container is surely free of liquid, it is certainly convenient for frequency determination measurement. However, for example, an LPG container may be curved in a convex shape, and the container thickness is also uneven. In many cases, there is a concern that an error is likely to occur in the measurement frequency (particularly, the transmission efficiency of longitudinal sound waves due to the acoustic coupling state between the ultrasonic output unit and the container, and the S / N ratio decrease due to the influence of vibration noise). Therefore, in the above configuration, the duration of the reverberation vibration is maximized by measuring the reverberation vibration by outputting the measurement ultrasonic beam while changing the frequency in the initial measurement at the frequency setting position. and initial maximum frequency f 0max is the frequency, keep both measuring the storage of the same initial minimum frequency f 0min a frequency to minimize. Then, on the side wall of the container, a measurement ultrasonic beam is outputted while variously changing the frequency to measure the reverberation vibration, thereby maximizing the frequency f that is the frequency at which the duration of the reverberation vibration is maximized. A process for measuring both max and a minimized frequency f min which is also a frequency to be minimized is performed as a frequency determination measurement, while the process of changing the position of the ultrasonic output unit in the liquid depth direction is performed. measurement results of the minimum frequency f min at a frequency determined for measuring finds liquid depth direction position as a mismatch with respect to the initial minimum frequency f 0min. When the measurement result of the minimum frequency f min at this position is consistent with the initial maximum frequency f 0max, if configured to set the the minimization frequency f min as the measurement frequency, if the frequency set position Even if there is an error in the measured value of the initial maximum frequency f 0max at , it can be corrected to an appropriate measuring frequency value by the subsequent frequency determination measurement, and stable measurement can be performed over a long period of time. Reliability can also be improved.

金属タンクが、例えば、最上面部の周縁に側壁部の上端部が連なる一体の蓋部材を有し、側壁部の残余部分をなす容器本体部の上縁部に該蓋部材が全周溶接部により接合された構造を有するものである場合、定用周波数決定手段による周波数決定用測定を、側壁部の全周溶接部より下側に位置する部分にて実施すれば、溶接部による誤差を受けにくい利点がある。   For example, the metal tank has an integral lid member whose upper end portion of the side wall portion is connected to the periphery of the uppermost surface portion, and the lid member is attached to the upper edge portion of the container main body portion that forms the remaining portion of the side wall portion. If the frequency determination measurement by the fixed frequency determination means is performed at a portion located below the entire circumference welded portion of the side wall portion, an error due to the welded portion is received. There are difficult advantages.

周波数決定用測定は、容器上にて液体有りとなることが予め知れている位置にて行なうことが望ましく、具体的には、該周波数決定用測定を、側壁部の下端部にて行なうことができる。初期測定から時間が経過すれば、容器内部の液体(LPG等)も供出量が増加し、液面が下がっていることが多くなる。しかし、側壁部の下端部であれば液体が確実に存在する場所として特定できる。そして、液体が容器補充(充填)されるまでの途中の段階にて、溶接部から外れた側壁部の下端部位置にて、残響振動の持続時間が最大化する周波数である最大化周波数fmaxと、同じく最小化する周波数である最小化周波数fminとの双方を測定し、最小化周波数fminの測定結果が初期最大化周波数f0maxと一致したことを確認できれば、該最小化周波数fminを測定用周波数としてより確実に調整できる。なお、容器の側壁部上にて、上記下端部よりも上にある液体非存在位置で同様の測定を行ない、このときの最大化周波数fmax’(下端部位置での最小化周波数fminとほぼ一致する)が初期最大化周波数f0maxとほぼ一致することを合わせて確認することで、測定用周波数の設定精度をより高めることができる。 The measurement for determining the frequency is preferably performed at a position where it is known in advance that the liquid is present on the container. Specifically, the measurement for determining the frequency may be performed at the lower end of the side wall. it can. If the time elapses from the initial measurement, the amount of liquid (LPG etc.) inside the container also increases, and the liquid level often decreases. However, if it is the lower end part of a side wall part, it can specify as a place where a liquid exists reliably. Then, at the midpoint until the liquid is replenished (filled) with the container, the maximum frequency f max that is the frequency at which the duration of the reverberation vibration is maximized at the lower end position of the side wall part removed from the welded part. And the minimum frequency f min that is also the frequency to be minimized, and if it can be confirmed that the measurement result of the minimum frequency f min matches the initial maximum frequency f 0max , the minimum frequency f min Can be adjusted more reliably as a measurement frequency. The same measurement is performed on the side wall of the container at the position where the liquid is not present above the lower end, and the maximum frequency f max ′ (minimized frequency f min at the lower end is It is possible to further improve the setting accuracy of the measurement frequency by confirming that it substantially coincides with the initial maximum frequency f0max .

次に、測定用周波数決定手段は、残響振動の振幅を予め定められた時間間隔でサンプリングする振幅サンプリング手段を有するものとして構成できる。この場合、残響振動は減衰振動となるから、サンプリングされた振幅が時間とともに単調に減少することを条件として測定用周波数を決定するように構成できる。   Next, the measurement frequency determining means can be configured to have amplitude sampling means for sampling the amplitude of the reverberation vibration at predetermined time intervals. In this case, since the reverberation vibration becomes a damped vibration, the measurement frequency can be determined on the condition that the sampled amplitude monotonously decreases with time.

振幅サンプリング手段は、残響振動の包絡線検波波形を用いて振幅のサンプリングを行なうことにより、サンプリング点が振動波形のピーク点からずれていても正確な振幅評価を行なうことができる。この場合、振幅サンプリング手段は、残響振動の検出波形を、各々複数個の振幅ピーク点を包含する複数区間に分割し、各区間の振幅の平均値を振幅のサンプリング値として算出するように構成すれば、ノイズ等による異常サンプリング値の影響を軽減することができる。   The amplitude sampling means can perform accurate amplitude evaluation even if the sampling point is deviated from the peak point of the vibration waveform by sampling the amplitude using the envelope detection waveform of the reverberation vibration. In this case, the amplitude sampling means is configured to divide the detection waveform of the reverberation vibration into a plurality of sections each including a plurality of amplitude peak points, and calculate the average value of the amplitude of each section as the amplitude sampling value. For example, the influence of abnormal sampling values due to noise or the like can be reduced.

他方、測定用周波数決定手段は、残響振動の包絡線検波波形の積分値を演算する積分演算手段を有するものとして構成することもできる。このようにすれば、該積分値が最大化される周波数を測定用周波数として容易に決定することができる。   On the other hand, the measurement frequency determining means can also be configured to have an integral calculating means for calculating the integral value of the envelope detection waveform of the reverberation vibration. In this way, the frequency at which the integral value is maximized can be easily determined as the measurement frequency.

次に、音響励振手段、残響検出手段及び液体存在状態情報出力手段とは、筐体を介して一体可搬かつ容器に対し着脱可能に構成しておくことで、容器側壁面上の任意の位置に取り付けて液体有無に係る測定が可能となる。例えば、容器壁部に対する音響励振手段及び残響検出手段の取り付け位置を容器深さ方向に順次変えながら測定を行ない、その検出状態が液有り状態(ないし液無し状態)から液無し状態(ないし液有り状態)に変化する位置を読み取ることで、液面位置を知ることができる。また、容器壁部の望みの位置に取り付けておくことで、当該レベルに液面が到達したかどうかを知るための簡易レベルセンサとして使用することも可能である。   Next, the acoustic excitation means, the reverberation detection means, and the liquid presence state information output means are configured so as to be integrally transportable through the housing and detachable from the container, so that any position on the side wall surface of the container can be obtained. It becomes possible to measure whether or not there is a liquid by attaching it to For example, measurement is performed while sequentially changing the mounting positions of the acoustic excitation means and the reverberation detection means to the container wall in the container depth direction, and the detection state changes from a liquid present state (or no liquid state) to a liquid free state (or liquid present) The position of the liquid level can be known by reading the position that changes to the state. Moreover, it can be used as a simple level sensor to know whether or not the liquid level has reached the level by attaching it to a desired position on the container wall.

そして、超音波出力部は、互いに異なる容器の間で着脱可能に構成することができる。この場合、各容器について決定された測定用周波数の値を容器特定情報と対応付けて記憶する測定用周波数記憶手段と、超音波出力部が装着される容器を選択する容器選択手段と、選択された容器に対応する周波数を測定用周波数記憶手段から読み出して、測定用周波数として設定する測定用周波数選択設定手段と、を設けておけば、異なる容器について液面位置検出を行なう場合、いちいち測定用周波数を決定せずとも、測定用周波数記憶手段から対応する周波数を読み出すことで、各容器に最適な測定用周波数を容易にかつ速やかに設定することができ、液面測定の迅速化を図ることができる。   And an ultrasonic output part can be comprised so that attachment or detachment is possible between mutually different containers. In this case, the measurement frequency storage means for storing the measurement frequency value determined for each container in association with the container specifying information, and the container selection means for selecting the container on which the ultrasonic output unit is mounted are selected. The frequency corresponding to the container is read from the measurement frequency storage means, and the measurement frequency selection setting means for setting as the measurement frequency is provided. Even if the frequency is not determined, it is possible to easily and quickly set the optimum measurement frequency for each container by reading the corresponding frequency from the measurement frequency storage means, thereby speeding up the liquid level measurement. Can do.

本発明においては、超音波ビームによる励振を遮断した後の残響を検出するので、励振期間と残響検出期間とが時系列的に順次行なわれる形になる。従って、超音波出力部は、被測定系への測定用超音波ビームの出力が可能とされるとともに、被測定系からの残響超音波の受信も可能な超音波トランスジューサとして、残響検出手段に兼用されるものとして構成することができる。このようにすると、1個の超音波トランスジューサにより超音波送信部と残響検出部とを兼用でき、装置のコンパクト化及び低コスト化に寄与する。   In the present invention, since the reverberation after the excitation by the ultrasonic beam is cut off is detected, the excitation period and the reverberation detection period are sequentially performed in time series. Therefore, the ultrasonic output unit can be used as a reverberation detection means as an ultrasonic transducer that can output a measurement ultrasonic beam to the measurement target system and can also receive reverberation ultrasonic waves from the measurement target system. Can be configured. In this way, a single ultrasonic transducer can be used as both the ultrasonic transmission unit and the reverberation detection unit, which contributes to downsizing and cost reduction of the apparatus.

本発明の超音波液体検知装置においては、超音波トランスジューサの超音波送受信面と密着する形で音響インピーダンス整合層を配置することができる。そして、該音響インピーダンス整合層を筐体の表面に露出させ、その露出面を検知面として容器の測定実施位置に着脱可能に密着保持させることができる。このようなインピーダンス整合層を設けることで、容器壁部との接触面における測定用超音波ビームの反射を軽減でき、液体検知の感度を高めることができる。   In the ultrasonic liquid detection device of the present invention, the acoustic impedance matching layer can be arranged in close contact with the ultrasonic transmission / reception surface of the ultrasonic transducer. Then, the acoustic impedance matching layer can be exposed on the surface of the casing, and the exposed surface can be detachably attached and held at the measurement execution position of the container. By providing such an impedance matching layer, reflection of the ultrasonic beam for measurement at the contact surface with the container wall can be reduced, and the sensitivity of liquid detection can be increased.

この場合、筐体を操作者が手で把持しつつ検知面を測定実施位置に押し当て保持し、その状態で超音波トランスジューサを励振駆動して液体有無に係る測定を行なうように構成することができる。この構成は、いわばハンディ型液面計ともいえるものであって、任意の場所に設置された容器に対し、その側壁面の所望の位置に検知面を、筐体を手で保持して押し当てることで、その位置での液体の有無を簡単に検知することができる。この場合、筐体を手で保持しながら検知面の押し当て位置を上側から(ないし下側から)少しずつ変えながら液体有無検知を行なうことで、内部の液面位置を容易に知ることができる。例えば、使用者はこの構成の超音波液体検知装置を携帯して、燃料用液化ガスボンベ(LPGやLNGなど)が設置されている各家庭や事業所を巡回し、各ガスボンベの液面位置を手軽にチェックして回ることができる。   In this case, the operator can hold the case by hand while holding the detection surface against the measurement execution position, and in this state, the ultrasonic transducer can be driven to perform measurement related to the presence or absence of liquid. it can. This configuration can be said to be a hand-held liquid level gauge, and presses the detection surface at a desired position on the side wall surface against a container installed at an arbitrary place while holding the housing by hand. Thus, the presence or absence of liquid at that position can be easily detected. In this case, the internal liquid level position can be easily known by detecting the presence or absence of liquid while gradually changing the pressing position of the detection surface from the upper side (or from the lower side) while holding the housing by hand. . For example, the user carries the ultrasonic liquid detection device of this configuration, and visits each home or business place where the liquefied gas cylinder for fuel (LPG, LNG, etc.) is installed, and easily locates the liquid level of each gas cylinder. You can check and go around.

この場合、検知面を測定実施位置に押し当てた状態で筐体を容器の側壁面に着脱可能に固定する着脱式固定部を設けておくと、筐体を手で保持しなくとも所望の測定実施位置に検知面を一時的に固定することができ、液面検知の便宜を図ることができるほか、当該の固定位置を検知対象液面レベルとする形で簡易レベルセンサとして活用することが可能となる。   In this case, if a detachable fixing part is provided that detachably fixes the housing to the side wall surface of the container with the detection surface pressed against the measurement execution position, the desired measurement can be performed without holding the housing by hand. The detection surface can be temporarily fixed at the working position to facilitate the detection of the liquid level, and it can be used as a simple level sensor by setting the fixed position as the detection target liquid level. It becomes.

着脱式固定部は、例えば吸盤式固定部にて構成することができる。吸盤式固定部は、一旦固定すると位置ずれを比較的起こしにくいので、検知面を比較的長期に渡って固定したい場合に便利である。この場合、検知面は、吸盤式固定部の凹状吸着面の底に露出する形で設けておくと、吸盤式固定部が1つで済み、また、検知面の密着保持効果にも優れる。   The detachable fixing part can be constituted by, for example, a suction cup type fixing part. The suction cup-type fixing part is convenient when the detection surface is to be fixed over a relatively long period of time because it is relatively difficult to cause a positional shift once it is fixed. In this case, if the detection surface is provided so as to be exposed at the bottom of the concave suction surface of the suction cup type fixing portion, only one suction cup type fixing portion is required, and the detection surface has an excellent adhesion holding effect.

一方、着脱式固定部はマグネット式固定部にて構成することもできる。マグネット式固定部を用いた構成は、検知面の着脱が比較的容易であり、同じ容器上で検知面位置を変更したり、あるいは複数用容器間で使いまわす等のため着脱を頻繁に繰り返したりしたい場合に便利である。マグネット式固定部の設け方は特に限定されないが、検知面の周囲を取り囲む環状マグネットにて構成すると検知面の固定安定性を向上させることができる。また、縦長の筐体の先端面に検知面が形成される場合は、マグネット式固定部を筐体先端面周囲にコンパクトに納めることができる。   On the other hand, the detachable fixing part can also be constituted by a magnet type fixing part. The configuration using the magnet-type fixing part makes it relatively easy to attach and detach the detection surface. The detection surface position can be changed on the same container, or the attachment and detachment can be repeated frequently for use among multiple containers. Useful if you want to. The method of providing the magnet-type fixing portion is not particularly limited, but if it is constituted by an annular magnet surrounding the detection surface, the fixing stability of the detection surface can be improved. Further, when the detection surface is formed on the front end surface of the vertically long casing, the magnet-type fixing portion can be compactly placed around the front end surface of the casing.

超音波出力部は、被測定系に測定用超音波ビームを予め定められた時間励振入力した後、当該測定用超音波ビームの入力を遮断するものとして構成することができる。また、残響検出手段は、測定用超音波ビームの入力遮断後の減衰残響振動を検出するものとすることができる。そして、検出される減衰残響振動の減衰特性の差異に基づいて容器内の測定実施位置における液体の有無を判定する液体有無判定手段を有し、前述の液体存在状態情報出力手段は、その判定結果を出力するものとして構成することができる。液体の非存在部では容器壁部の内側が空隙となり、壁部内面を境とした音響インピーダンス差が非常に大きくなる。その結果、容器壁部を外から音響励振した場合、容器壁部は、壁部内に反射して戻る音波が主体的となるため内側の空間からは音響的に分離され、固体で構成された壁部の固有振動に支配された形で振動継続するため振動の減衰が生じにくい。この傾向は、容器側が内部摩擦の小さい金属にて構成されている場合に特に著しい。しかし、液体の存在部では、容器壁部の内側に液体が存在するため、上記の音響インピーダンス差は縮小し、壁部内面を経て内部摩擦の大きい液体内に漏れこむ音波比率が増加して振動減衰は著しくなる。従って、検出される減衰残響振動の減衰特性の差異に基づいて容器内の測定実施位置における液体の有無を容易に判定することができるのである。   The ultrasonic output unit can be configured to block the input of the measurement ultrasonic beam after inputting the measurement ultrasonic beam to the system under measurement for a predetermined time. The reverberation detecting means may detect a damped reverberation vibration after the measurement ultrasonic beam input is cut off. And it has a liquid presence / absence determination means for determining the presence / absence of the liquid at the measurement execution position in the container based on the difference in the attenuation characteristic of the damped reverberation vibration detected, and the above-mentioned liquid presence state information output means has the determination result Can be configured to output. In the non-existing portion of the liquid, the inner side of the container wall becomes a void, and the acoustic impedance difference with the inner surface of the wall as a boundary becomes very large. As a result, when the container wall portion is acoustically excited from the outside, the container wall portion is acoustically separated from the inner space because the sound waves reflected and returned into the wall portion are the main, and the wall made of solid Since the vibration continues in a form governed by the natural vibration of the part, the vibration is hardly attenuated. This tendency is particularly remarkable when the container side is made of a metal having low internal friction. However, since the liquid is present inside the container wall in the presence of the liquid, the above-described acoustic impedance difference is reduced, and the ratio of sound waves leaking into the liquid having a large internal friction through the wall inner surface is increased to vibrate. The attenuation is significant. Therefore, it is possible to easily determine the presence or absence of liquid at the measurement execution position in the container based on the difference in the attenuation characteristics of the detected damped reverberation vibration.

液の存在部と液の非存在部との間で、減衰残響振動の減衰特性に波形の上で顕著な差が存在すれば、その差を数値化することにより液体の有無に係る判定を容易に実行することが可能となる。振動波形の減衰挙動を数値化する手法は種々存在し、そのいずれを用いてもよい。   If there is a significant difference in the damping characteristics of the damped reverberation between the presence of the liquid and the non-existence of the liquid, it is easy to determine the presence or absence of liquid by quantifying the difference. Can be executed. There are various methods for quantifying the damping behavior of the vibration waveform, and any of them may be used.

例えば、液体有無判定手段は、減衰残響振動の検出情報に基づいて、測定用超音波ビームの入力を遮断後に予め定められ時間を経過したときの、該減衰残響振動の減衰レベルを反映した減衰レベル情報を取得し、当該減衰レベル情報に反映された減衰レベルが予め定められた閾値未満の場合に液体有り、同じく閾値を超える場合に液体無しと判定するものとして構成できる。この方式によると、減衰残響振動の減衰レベルを反映可能なパラメータを任意に定め、励振を遮断した後の経過時間を固定化して、そのパラメータ値を一律に測定することで、少ないパラメータサンプリング回数にて液の存在の有無に係る判定を容易に行なうことができる。当該のパラメータ値としては、減衰振動波形のピーク振幅値を採用してもよいし、励振を遮断した後の減衰振動波形変位の時間積分値を採用してもいずれでもよい。   For example, the liquid presence / absence determining means is based on the detection information of the damped reverberation vibration, and the attenuation level reflecting the attenuation level of the damped reverberation vibration when a predetermined time elapses after the input of the measurement ultrasonic beam is cut off. Information can be acquired, and it can be configured to determine that there is liquid when the attenuation level reflected in the attenuation level information is less than a predetermined threshold and that there is no liquid when the attenuation level similarly exceeds the threshold. According to this method, a parameter that can reflect the attenuation level of the damped reverberation vibration is arbitrarily determined, the elapsed time after the excitation is cut off is fixed, and the parameter value is uniformly measured, thereby reducing the number of parameter samplings. Thus, it is possible to easily determine whether or not the liquid is present. As the parameter value, a peak amplitude value of the damped vibration waveform may be employed, or a time integral value of the damped vibration waveform displacement after the excitation is cut off may be employed.

他方、液体有無判定手段は、減衰残響振動の検出情報に基づいて、該減衰残響振動の減衰レベルを監視するとともに、測定用超音波ビームの入力を遮断後に当該減衰レベルが予め定められた参照レベルに到達するまでの減衰時間を計測する減衰時間計測手段を有し、当該減衰時間が予め定められた閾値を超える場合に液体無し、同じく閾値未満となる場合に液体有りと判定するものとして構成してもよい。この方式では、上記と同様のパラメータ値の時間変化を監視する必要が有り、パラメータサンプリング回数は増大するが、ノイズ等による突発的なパラメータ値の変化を誤差として容易に識別できるので、判定精度を高めることができる利点がある。   On the other hand, the liquid presence / absence determining means monitors the attenuation level of the damped reverberation vibration based on detection information of the damped reverberation vibration, and after the input of the measurement ultrasonic beam is cut off, the attenuation level is determined in advance as a reference level. It has a decay time measuring means for measuring the decay time until it reaches, and is configured to determine that there is no liquid when the decay time exceeds a predetermined threshold and that there is liquid when the fall time is also less than the threshold. May be. In this method, it is necessary to monitor the time change of the parameter value similar to the above, and the number of parameter sampling increases, but sudden change of the parameter value due to noise or the like can be easily identified as an error, so the determination accuracy is improved. There are benefits that can be enhanced.

上記の構成においては、残響振動波形を包絡線検波する包絡線検波手段を設けることができる。液体有無判定手段は、該包絡線検波波形に反映される減衰残響振動の減衰特性の差異に基づいて容器内の測定実施位置における液体の有無を判定するよう構成できる。残響振動波形を包絡線検波することで、その振幅の減衰挙動をより簡単かつ正確に把握でき、液体の有無判定をより正確に行なうことができる。この場合、液体有無判定手段は、測定用超音波ビームの入力を遮断後に予め定められ時間を経過したときの、包絡線検波波形に反映される該減衰残響振動の減衰レベルを取得し、当該減衰レベルが予め定められた閾値未満の場合に液体有り、同じく閾値を超える場合に液体無しと判定するものとして構成できる。また、液体有無判定手段は、包絡線検波波形に反映される該減衰残響振動の減衰レベルを監視するとともに、測定用超音波ビームの入力を遮断後に当該減衰レベルが予め定められた参照レベルに到達するまでの減衰時間を計測する減衰時間計測手段を有し、当該減衰時間が予め定められた閾値を超える場合に液体無し、同じく閾値未満となる場合に液体有りと判定するものとして構成してもよい。いずれの場合も、包絡線検波波形を使用することで、減衰残響振動の減衰レベルの特定アルゴリズムひいては演算処理回路(ないしソフトウェア)構成を大幅に簡略化することができる。   In said structure, the envelope detection means which detects an envelope of a reverberation vibration waveform can be provided. The liquid presence / absence determining means can be configured to determine the presence / absence of liquid at the measurement execution position in the container based on the difference in the attenuation characteristics of the damped reverberation vibration reflected in the envelope detection waveform. By detecting an envelope of the reverberation vibration waveform, the attenuation behavior of the amplitude can be grasped more easily and accurately, and the presence / absence determination of the liquid can be more accurately performed. In this case, the liquid presence / absence determining means acquires the attenuation level of the damped reverberation reflected in the envelope detection waveform when a predetermined time elapses after the input of the measurement ultrasonic beam is cut off, and the attenuation When the level is less than a predetermined threshold value, the liquid is present, and when the level is also exceeded, it is determined that the liquid is absent. The liquid presence / absence determining means monitors the attenuation level of the attenuated reverberation vibration reflected in the envelope detection waveform, and after the input of the measurement ultrasonic beam is interrupted, the attenuation level reaches a predetermined reference level. A decay time measuring means for measuring the decay time until it is determined, and it is configured to determine that there is no liquid when the decay time exceeds a predetermined threshold, and that there is liquid when the decay time is also less than the threshold. Good. In any case, by using the envelope detection waveform, it is possible to greatly simplify the algorithm for specifying the attenuation level of the damped reverberation vibration and the configuration of the arithmetic processing circuit (or software).

包絡線検波手段は、残響検出手段からの残響振動波形を増幅する波形増幅部と、増幅された残響振動波形を半波整流する半波整流部と、該半波整流された残響振動波形を包絡線検波部とを有する検波回路にて構成することができる。波形増幅出力を半波整流することで、本来の減衰振動波形の片側のピーク点を選択的に抽出することができ、これを包絡線検波することで、減衰判定の容易な単調減少型(極性反転すれば単調増加型)の波形減衰曲線を得ることができる。   The envelope detection means includes a waveform amplification section that amplifies the reverberation vibration waveform from the reverberation detection means, a half-wave rectification section that half-rectifies the amplified reverberation vibration waveform, and an envelope of the half-wave rectified reverberation vibration waveform. A detection circuit having a line detection unit can be used. By half-wave rectifying the waveform amplification output, the peak point on one side of the original damped oscillation waveform can be selectively extracted, and by detecting the envelope, this is a monotonically decreasing type (polarity) for easy attenuation determination If inverted, a monotonically increasing waveform attenuation curve can be obtained.

また、検波回路は、波形増幅部からの増幅出力波形からバイアス直流成分を除去するバイアス直流成分除去部を有するものとして構成でき、半波整流部は、該バイアス直流成分を除去後の増幅入力波形を半波整流するものとして構成できる。バイアス直流成分は、増幅特性を改善するために波形増幅部側で意図的に付加されるものと、定常ノイズやドリフトの影響により不可避的に重畳されるものとの双方を概念として含む。いずれにしても、バイアス直流成分を除去することで、増幅出力波形の振幅中心を確定することができ、半波整流時における切り出し振幅の誤差を低減することができる。   In addition, the detection circuit can be configured to have a bias DC component removal unit that removes a bias DC component from the amplified output waveform from the waveform amplification unit, and the half-wave rectification unit has an amplified input waveform after removing the bias DC component. Can be configured as a half-wave rectifier. The bias direct current component includes both a concept that is intentionally added on the side of the waveform amplification unit in order to improve amplification characteristics and a concept that is inevitably superimposed due to the effects of stationary noise and drift. In any case, by removing the bias direct current component, it is possible to determine the amplitude center of the amplified output waveform, and it is possible to reduce the error of the clipping amplitude during half-wave rectification.

また、波形増幅部の増幅出力を測定用超音波ビームの励振周波数に同調させる波形同調部を組み込むこともできる。これにより、測定用超音波ビームの励振周波数に対応した必要な残響波形を抽出することができ、ノイズ振動や高調波による誤差の影響を低減することができる。   It is also possible to incorporate a waveform tuning unit that tunes the amplified output of the waveform amplification unit to the excitation frequency of the measurement ultrasonic beam. Thereby, a necessary reverberation waveform corresponding to the excitation frequency of the ultrasonic beam for measurement can be extracted, and the influence of errors due to noise vibration and harmonics can be reduced.

また、波形増幅部から分岐入力される増幅出力を積分演算する増幅出力と、該積分出力と検波回路からの包絡線検波出力との比較に基づいて、分岐減衰残響振動の減衰特性を反映した減衰反映信号を出力する積分比較演算部とを設けることができる。液体有無判定手段は該減衰反映信号に基づいて液体の有無を判定するものとする。このように構成すると、増幅出力に温特や定常ノイズ等に由来した波形ドリフトが生じている場合、その積分演算波形との比較演算(差分を概念として含む)を行なうことでドリフト成分をキャンセルでき、その影響を簡単に低減できる。積分比較演算部は、減衰反映信号として積分出力と包絡線検波出力との二値比較結果を出力するものとして構成すれば、液体の有無を判定する演算をより簡便に行なうことができる。   Attenuation that reflects the attenuation characteristics of branch-damped reverberation vibration based on the comparison between the amplified output that integrates the amplified output branched from the waveform amplifier and the integrated output and the envelope detection output from the detection circuit An integral comparison calculation unit that outputs a reflected signal can be provided. The liquid presence / absence determining means determines the presence / absence of liquid based on the attenuation reflection signal. With this configuration, if there is a waveform drift derived from temperature characteristics or stationary noise in the amplified output, the drift component can be canceled by performing a comparison operation (including the difference as a concept) with the integrated operation waveform. The effect can be easily reduced. If the integral comparison calculation unit is configured to output a binary comparison result between the integral output and the envelope detection output as the attenuation reflection signal, the calculation for determining the presence or absence of the liquid can be performed more easily.

また、本発明の超音波液体検知装置においては、残響振動波形を積分する波形積分手段を設けることもできる。この場合、液体有無判定手段は、該積分波形に反映される減衰残響振動の減衰特性の差異に基づいて容器内の測定実施位置における液体の有無を判定するものとして構成することができる。残響振動波形の積分値を用いて液体の有無を判定することで、突発的なノイズ等により波形が乱れた場合でも判定誤差を低く留めることが可能である。該構成は、前述の包絡線検波手段と併用することも可能であり、この場合波形積分手段は、該包絡線検波後の波形を積分処理するものとして構成できる。残響振動波形を包絡線検波することで、その振幅の減衰挙動をより簡単かつ正確に把握でき、また、ノイズ等による波形の乱れの影響も一層受けにくくなるので、液体の有無判定をより正確に行なうことができる。   In the ultrasonic liquid detection device of the present invention, a waveform integration means for integrating the reverberation vibration waveform can also be provided. In this case, the liquid presence / absence determining means can be configured to determine the presence / absence of liquid at the measurement execution position in the container based on the difference in the attenuation characteristic of the damped reverberation vibration reflected in the integrated waveform. By determining the presence / absence of liquid using the integrated value of the reverberation vibration waveform, it is possible to keep the determination error low even when the waveform is disturbed by sudden noise or the like. This configuration can also be used in combination with the above-described envelope detection means. In this case, the waveform integration means can be configured to integrate the waveform after the envelope detection. Envelope detection of the reverberation vibration waveform makes it possible to grasp the attenuation behavior of the amplitude more easily and accurately, and is less susceptible to the effects of waveform disturbance due to noise, etc. Can be done.

本発明に係る液体検知装置の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図1は、測定対象となる容器の一例を示すものであり、LPG又はLNGの金属タンク190として構成されている。金属タンク190は鋼鉄製であり、円筒状の容器本体部200(容器本体部)の上下に、底面部202及び上面部203をそれぞれ全周溶接部201により接合した構造を有する。上面部203は、容器最上面部の周縁に側壁部の上端部が連なる一体の蓋部材として形成されている。また、容器本体部200は、側壁部の残余部分をなすものである。容器本体部200の壁厚はほぼ一様であるが、溶接部201の位置では溶接ビードの形成により局所的に厚みが増した形となっている。底面部202及び上面部203は、容器本体部200と同一材質及び厚みの鋼板をカップ状にプレス成形したものであり、いずれも外周縁部が容器本体部200との溶接部201に向けて滑らかにつながる湾曲面形態とされている。また、上面部203の上部中央には圧力制御弁が組み込まれたガス取出部203Vが形成されている。該金属タンク190に上記LPGないしLNGからなる液体Lが収容され、被測定系を構成する。   An embodiment of a liquid detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a container to be measured, and is configured as an LPG or LNG metal tank 190. The metal tank 190 is made of steel, and has a structure in which a bottom surface portion 202 and an upper surface portion 203 are joined to each other by an all-around welded portion 201 above and below a cylindrical container body portion 200 (container body portion). The upper surface portion 203 is formed as an integral lid member in which the upper end portion of the side wall portion is connected to the periphery of the uppermost surface portion of the container. Moreover, the container main body 200 forms the remaining part of the side wall. Although the wall thickness of the container main body 200 is substantially uniform, the thickness is locally increased at the position of the weld 201 due to the formation of a weld bead. The bottom surface portion 202 and the top surface portion 203 are formed by pressing a steel plate having the same material and thickness as the container main body portion 200 into a cup shape, and the outer peripheral edge portion is smooth toward the welded portion 201 with the container main body portion 200. It is made into the curved surface form which leads to. In addition, a gas extraction portion 203V in which a pressure control valve is incorporated is formed in the upper center of the upper surface portion 203. The liquid L made of LPG or LNG is accommodated in the metal tank 190 to constitute a system to be measured.

そして、液体検知装置1は、上記の金属タンク190内の液体Lの存在状態、具体的には液面LVの位置を、タンク外から測定できるように構成されている。液体検知装置1は、具体的には、該容器190の容器本体部200の外面に対し、液深さ方向の任意位置に押し当て可能な(つまり、ユーザーの欲する任意の測定実施位置に取り付け可能な)超音波トランスジューサ2を有している。該超音波トランスジューサ2は、容器190の側壁面200を介して被測定系(液体Lを収容した金属タンク190)を音響励振する音響励振手段と、該音響励振手段による被測定系への音響励振入力を遮断したときの、該被測定系からの残響情報を検出する残響検出手段とを兼ねる。具体的には、超音波トランスジューサ2は、被測定系を励振する励振用測定プローブとして所定の周波数の測定用超音波ビームSWを金属容器本体部200の厚さ方向に出力する超音波出力部の機能と、その測定用超音波ビームSWの出力を遮断したときの被測定系からの残響超音波を受信する残響超音波受信部の機能とを合わせ有するものである。   And the liquid detection apparatus 1 is comprised so that the presence state of the liquid L in said metal tank 190, specifically, the position of the liquid level LV can be measured from the tank exterior. Specifically, the liquid detection device 1 can be pressed against an outer surface of the container main body 200 of the container 190 at an arbitrary position in the liquid depth direction (that is, can be attached at an arbitrary measurement position desired by the user). A) An ultrasonic transducer 2 is provided. The ultrasonic transducer 2 includes acoustic excitation means for acoustically exciting the system to be measured (the metal tank 190 containing the liquid L) through the side wall surface 200 of the container 190, and acoustic excitation to the system to be measured by the acoustic excitation means. It also serves as reverberation detection means for detecting reverberation information from the system under measurement when the input is shut off. Specifically, the ultrasonic transducer 2 is an ultrasonic output unit that outputs a measurement ultrasonic beam SW having a predetermined frequency in the thickness direction of the metal container main body 200 as an excitation measurement probe for exciting the measurement target system. This function has both the function and the function of a reverberation ultrasonic wave reception unit that receives the reverberation ultrasonic wave from the measurement target system when the output of the measurement ultrasonic beam SW is cut off.

図2は、液体検知装置1の構成例を、その電気的構成とともに示す概念図である。該液体検知装置1は、ユーザーが手で保持可能な樹脂等で構成された筐体3を有し、その先端面に超音波トランスジューサ2がはめ込まれている。超音波放出面となる超音波トランスジューサ2の前端面は、筐体3の前端に形成された開口内に位置し、その表面に密着する形で音響インピーダンス整合層2Pが取り付けられている。音響インピーダンス整合層2Pは、超音波トランスジューサ2(圧電セラミック)と容器本体部200(鋼鉄)との中間(望ましくは両者の幾何学平均値)の音響インピーダンスを有するとともに、容器本体部200に押し付けられたときに追従変形してその外面に密着できる柔軟弾性材料(例えば、シリコーン樹脂)にて構成されている。   FIG. 2 is a conceptual diagram showing a configuration example of the liquid detection device 1 together with its electrical configuration. The liquid detection device 1 has a casing 3 made of a resin or the like that can be held by a user's hand, and an ultrasonic transducer 2 is fitted on the front end surface thereof. The front end surface of the ultrasonic transducer 2 serving as the ultrasonic wave emitting surface is located in an opening formed at the front end of the housing 3 and the acoustic impedance matching layer 2P is attached so as to be in close contact with the surface. The acoustic impedance matching layer 2P has an acoustic impedance intermediate between the ultrasonic transducer 2 (piezoelectric ceramic) and the container body 200 (steel) (preferably the geometric average value of both), and is pressed against the container body 200. It is made of a flexible elastic material (for example, a silicone resin) that can be deformed following the contact with the outer surface of the material.

超音波トランスジューサ2は、駆動回路101からの駆動電圧の印加により超音波ビームを送出する超音波送出機能と、残響超音波の受信により電気信号(受信信号)を信号処理回路103に出力する超音波受信機能とを複合して備える。具体的には、板厚方向に分極処理された圧電セラミック振動板21と、該圧電セラミック振動板21の各主表面を覆う形で該圧電セラミック振動板21を挟んで対向形成された電極対2e,2eとを備える。この電極対1e,1eは、超音波ビームの送信駆動時には該圧電セラミック振動板21を超音波振動させるための駆動電圧が印加される駆動電極となり、残響超音波の受信時には圧電セラミック振動板21の振動に伴う電気信号を出力する出力電極となる。これら電極対1e,1eと、駆動回路101及び信号処理回路103との接続切り替えは切替スイッチ101sにより行なわれる。   The ultrasonic transducer 2 transmits an ultrasonic beam by applying a drive voltage from the drive circuit 101, and an ultrasonic wave that outputs an electric signal (received signal) to the signal processing circuit 103 by receiving reverberant ultrasonic waves. Combined with reception function. Specifically, the piezoelectric ceramic diaphragm 21 polarized in the plate thickness direction, and the electrode pair 2e formed to face each other with the piezoelectric ceramic diaphragm 21 sandwiched between the main surfaces of the piezoelectric ceramic diaphragm 21. , 2e. The electrode pairs 1e and 1e serve as driving electrodes to which a driving voltage for ultrasonically vibrating the piezoelectric ceramic diaphragm 21 is applied when transmitting an ultrasonic beam, and the piezoelectric ceramic diaphragm 21 is receiving a reverberant ultrasonic wave. It becomes an output electrode which outputs an electric signal accompanying vibration. The connection between the electrode pair 1e, 1e and the driving circuit 101 and the signal processing circuit 103 is switched by a changeover switch 101s.

駆動回路101は、出力周波数が可変に構成された発振回路(ここでは、VCO(Voltage Controlled Oscillator)101bと、その発振回路101bの出力を増幅して圧電セラミック振動板21へ駆動信号として出力する主回路(アンプ)101aとを有する。発振回路101bの出力周波数は、周波数設定部102から入力される周波数指示電圧に応じて変更される。   The drive circuit 101 is an oscillation circuit (here, a VCO (Voltage Controlled Oscillator)) 101b having a variable output frequency, and amplifies the output of the oscillation circuit 101b and outputs it as a drive signal to the piezoelectric ceramic diaphragm 21. The output frequency of the oscillation circuit 101b is changed according to the frequency instruction voltage input from the frequency setting unit 102.

図30は、駆動回路101の構成例を示すものであり、マイコン100によってデジタル情報として与えられる周波数指示電圧値がD/A出力ポートからアナログ指示電圧としてVCO10bの指示電圧入力端子SCKに入力される。VCO101bは出力端子OUから、当該指示電圧に一義的に対応した周波数の方形波パルス信号からなる基本信号(A)を出力する。一方、マイコン100からは、バースト波の駆動持続時間を規定する駆動時間パルス信号(B)が出力され、上記基本信号(A)とともに主回路101aに入力される。主回路101aでは、上記2つの出力(A,B)が変調制御用ゲートIC51に入力され、駆動時間パルス信号を上記基本信号で変調したバースト駆動信号が生成される。バースト駆動信号は、バッファ回路(シンク電流確保のため、並列接続された複数のバッファIC(ここでは、論理積ゲートで代用している)で構成している:出力側にはプルダウン抵抗R51が挿入されている)IC52,IC53を介して、信号Cとして駆動トランジスタTr51の制御端子(ここでは、パワーMOSFETのゲート端子)に入力される。   FIG. 30 shows a configuration example of the drive circuit 101, and a frequency instruction voltage value given as digital information by the microcomputer 100 is inputted from the D / A output port to the instruction voltage input terminal SCK of the VCO 10b as an analog instruction voltage. . The VCO 101b outputs a basic signal (A) including a square wave pulse signal having a frequency that uniquely corresponds to the indicated voltage from the output terminal OU. On the other hand, the microcomputer 100 outputs a driving time pulse signal (B) that defines the driving duration of the burst wave, and inputs it to the main circuit 101a together with the basic signal (A). In the main circuit 101a, the two outputs (A, B) are input to the modulation control gate IC 51, and a burst drive signal obtained by modulating the drive time pulse signal with the basic signal is generated. The burst drive signal is composed of a buffer circuit (a plurality of buffer ICs connected in parallel (here, replaced by AND gates) to secure a sink current): a pull-down resistor R51 is inserted on the output side The signal C is input to the control terminal of the drive transistor Tr51 (here, the gate terminal of the power MOSFET) via the IC52 and IC53.

次に、主回路101aは、一端が駆動電源(VB)に接続さるとともに、他端がプルダウン抵抗R52を介して接地された駆動コイルL51を有する。そして、それら駆動コイルL51とプルダウン抵抗R52との接続点からは、超音波トランスジューサ2の駆動ラインが分岐しており、該ライン上には調整抵抗R53と、並列の双方向ダイオード対D51,D52からなるインピーダンス変換用のブートストラップ回路51が設けられている。そして、上記接続点から別に分岐する駆動制御ライン上に上記の駆動トランジスタTr51が設けられている。バースト駆動信号(C)がLレベルのとき、駆動トランジスタTr51は遮断状態となり、駆動コイルL51には電磁エネルギーが蓄積される。そして、バースト駆動信号(C)がHレベルに変化すると駆動トランジスタTr51は導通状態となり、駆動コイルL51に蓄積された電磁エネルギーが誘導電流となって放出され、駆動ラインを介して超音波トランスジューサ2に供給される。   Next, the main circuit 101a has a drive coil L51 having one end connected to a drive power supply (VB) and the other end grounded via a pull-down resistor R52. A drive line of the ultrasonic transducer 2 is branched from a connection point between the drive coil L51 and the pull-down resistor R52, and an adjustment resistor R53 and parallel bidirectional diode pairs D51 and D52 are arranged on the line. A bootstrap circuit 51 for impedance conversion is provided. The drive transistor Tr51 is provided on a drive control line that branches separately from the connection point. When the burst drive signal (C) is at L level, the drive transistor Tr51 is cut off and electromagnetic energy is accumulated in the drive coil L51. When the burst drive signal (C) changes to H level, the drive transistor Tr51 becomes conductive, and the electromagnetic energy accumulated in the drive coil L51 is released as an induced current and is sent to the ultrasonic transducer 2 via the drive line. Supplied.

図3は信号処理回路103の構成例を示すもので、圧電セラミック振動板21からの減衰振動波形を増幅するアンプ103a、増幅された減衰振動波形を包絡線検波する検波回路103b、その検波出力を積分する積分回路103c、該積分回路からの出力を閾値Vthと比較して液有無に関する判定信号を出力する判定回路103dとを有する。検波回路103bは種々の構成が可能であるが、本実施形態では、入力側にて不要なバイアス直流成分(例えば、アンプ103を単極性増幅とする場合に、アンプ入力信号に作為的に重畳される増幅用バイアス電流である)を除去するバイアスカットコンデンサC1と、そのバイアスカット後の交流入力波形を半波整流する整流用ダイオードD1と、半波整流後の波形をリップル除去して包絡線検波波形とするリップル除去部とを有している。リップル除去部は、抵抗R1とコンデンサC2とで構成された簡易ローパスフィルタ回路であり、リップルを十分除去しつつも半波整流波形のピーク点を包絡線結合した減衰波形は損なわれないように時定数が設定される。   FIG. 3 shows an example of the configuration of the signal processing circuit 103. The amplifier 103a that amplifies the damped vibration waveform from the piezoelectric ceramic diaphragm 21, the detection circuit 103b that detects the amplified damped vibration waveform as an envelope, and the detection output thereof. An integrating circuit 103c that integrates, and a determination circuit 103d that compares the output from the integrating circuit with a threshold value Vth and outputs a determination signal regarding the presence or absence of liquid. Although various configurations are possible for the detection circuit 103b, in the present embodiment, an unnecessary bias direct current component on the input side (for example, when the amplifier 103 is unipolar amplification is artificially superimposed on the amplifier input signal). A bias-cut capacitor C1 that removes a bias current for amplification), a rectifier diode D1 that half-wave rectifies the AC input waveform after the bias cut, and an envelope detection by removing the ripple after the half-wave rectification And a ripple removing unit having a waveform. The ripple removing unit is a simple low-pass filter circuit composed of a resistor R1 and a capacitor C2. The ripple waveform obtained by enveloping the peak point of the half-wave rectified waveform while sufficiently removing the ripple is not damaged. A constant is set.

また、積分回路103cは、抵抗R2とコンデンサC3とで構成されているが、コンデンサC3の容量は、規定のタイミングtmまでの減衰波形入力に伴い、判定に支障のない程度まで出力電圧が上昇する程度に上記のリップル除去部よりも大きく設定されている。判定回路は、この積分出力電圧を、閾電圧Vth(抵抗ハーフブリッジ(R3,R4)による電源電圧Vccの抵抗分圧電圧として与えられている)と比較して、その比較結果を二値出力するコンパレータIC1にて構成されている。そして、図4に示すように、コンパレータIC1の出力レベルにより液有りと液無しとが判別可能となる。この実施形態では、積分出力電圧が閾電圧Vthよりも大きい場合にはコンパレータIC1の出力が液無しを示すHレベルとなり、逆の場合に液有りを示すLレベルとなる。   The integrating circuit 103c is composed of the resistor R2 and the capacitor C3. The capacitance of the capacitor C3 increases with the input of the attenuation waveform up to the specified timing tm, so that the output voltage rises to the extent that does not hinder the determination. It is set to be larger than the above ripple removing portion. The determination circuit compares this integrated output voltage with the threshold voltage Vth (provided as a resistance divided voltage of the power supply voltage Vcc by the resistance half bridge (R3, R4)), and outputs the comparison result in binary. The comparator IC1 is used. As shown in FIG. 4, the presence or absence of liquid can be discriminated by the output level of the comparator IC1. In this embodiment, when the integrated output voltage is greater than the threshold voltage Vth, the output of the comparator IC1 is at the H level indicating no liquid, and vice versa.

図2に戻り、上記の駆動回路101、切替スイッチ101s、周波数設定部102、信号処理回路103は、これらの動作シーケンス制御を司るマイコン100に接続されている。また、該マイコン100には入力部105と表示部104も接続されている。入力部105は押しボタンスイッチやキーボードなどで構成され、液体検知の開始トリガー操作や、周波数設定処理に使用される。また、表示部104は液体有無の検出判定結果を視覚的に出力するものであり、例えばLED点灯部として構成されている。さらに、ソナー106は、液体有無の検出判定結果を音響的に出力するものである。   Returning to FIG. 2, the drive circuit 101, the changeover switch 101 s, the frequency setting unit 102, and the signal processing circuit 103 are connected to the microcomputer 100 that controls these operation sequences. The microcomputer 100 is also connected with an input unit 105 and a display unit 104. The input unit 105 includes a push button switch and a keyboard, and is used for a liquid detection start trigger operation and a frequency setting process. Further, the display unit 104 visually outputs the detection determination result of the presence / absence of liquid, and is configured as an LED lighting unit, for example. Further, the sonar 106 acoustically outputs a detection result of presence / absence of liquid.

図18に示すごとく、本実施形態では、液無しの場合に点灯する第一LED104a(例えば、赤色)と、液有りの場合に点灯する第二LED104b(例えば、緑色)とで構成されているが、これを1つのLEDの点灯状態で識別させることも可能である(例えば、液有り=連続点灯、液無し=点滅点灯)。また、測定モード表示(例えは、液検出モードと周波数設定処理モード)や操作誘導情報の出力等も可能とするために、図19に示すように、表示部を液晶ディスプレイ等の表示パネル104dにて構成することも可能である。   As shown in FIG. 18, the present embodiment includes a first LED 104 a (for example, red) that lights when there is no liquid and a second LED 104 b (for example, green) that lights when there is liquid. It is also possible to identify this by the lighting state of one LED (for example, with liquid = continuous lighting, without liquid = flashing). Further, in order to enable measurement mode display (for example, liquid detection mode and frequency setting processing mode) and operation guidance information output, the display unit is displayed on a display panel 104d such as a liquid crystal display as shown in FIG. It is also possible to configure.

また、ソナー106sは、液無しの場合と液有りの場合とで音響出力形態が互いに異なるものとなるように出力制御される。例えば、液有り=ソナー音出力、液無し=ソナー音非出力(逆でもよい)とできるほか、液有り=ソナー音連続出力、液無し=ソナー音断続出力(逆でもよい)、電源OFF=ソナー音非出力とする構成も可能である。   Further, the output of the sonar 106s is controlled so that the sound output forms are different between when there is no liquid and when there is liquid. For example, with liquid = sonar sound output, without liquid = sonar sound non-output (or reverse), with liquid = sonar sound continuous output, without liquid = sonar sound intermittent output (or reverse), power OFF = sonar A configuration in which sound is not output is also possible.

なお、図2の構成では、信号処理回路103からの液面判定信号Vout(液無し=Hレベル、液有り=Lレベル(回路上のロジックを反転させれば逆でもよい))の内容をマイコン100にて解析し、その結果に基づいて該マイコン100が表示部104ないしソナー106の動作制御を行なう。しかし、液面判定信号Voutを用いて表示部104ないしソナー106の動作制御を直接行なうことも可能である。図23は、その場合の回路例を示している。該回路250においては、二値の液面判定信号Voutが、第一LED104a用のコンパレータIC801と第二LED104b用のコンパレータIC802とに、一方をインバータIC803によりレベル反転させた形で分配入力するとともに、それぞれ抵抗ハーフブリッジR803,R804により信号電源電圧Vccから分圧形成される閾電圧と比較する。   In the configuration of FIG. 2, the contents of the liquid level determination signal Vout from the signal processing circuit 103 (no liquid = H level, liquid = L level (the logic on the circuit may be reversed may be reversed)) Based on the result, the microcomputer 100 controls the operation of the display unit 104 or the sonar 106. However, it is also possible to directly control the operation of the display unit 104 or sonar 106 using the liquid level determination signal Vout. FIG. 23 shows a circuit example in that case. In the circuit 250, the binary liquid level determination signal Vout is distributed and input to the comparator IC 801 for the first LED 104a and the comparator IC 802 for the second LED 104b, with one of the levels inverted by the inverter IC 803, Comparison is made with threshold voltages formed by voltage division from the signal power supply voltage Vcc by the resistance half bridges R803 and R804, respectively.

第一LED104aと第二LED104bとは、それぞれ電流調整抵抗R801,R802を介して駆動電圧+VB(装置を可搬型に構成するため、他の信号電圧とともにバッテリーを電源とする)に接続され、液面判定信号Voutのレベルに応じて、対応するコンパレータIC801ないしコンパレータIC802による引き込み電流により、第一LED104aと第二LED104bとのいずれかが点灯することとなる。また、この実施形態では、「液有り」に対してソナー106を鳴らすことになっており、液面判定信号Voutの対応する信号分配路からソナー106側に駆動信号として分岐入力されるようになっている。ここでは、この駆動信号により駆動トランジスタTr108が導通し、ソナー106が動作するようになっている。   The first LED 104a and the second LED 104b are connected to the drive voltage + VB (the battery is used as a power source together with other signal voltages in order to configure the device to be portable) via the current adjustment resistors R801 and R802, respectively. Depending on the level of the determination signal Vout, one of the first LED 104a and the second LED 104b is lit by the current drawn by the corresponding comparator IC801 or comparator IC802. Further, in this embodiment, the sonar 106 is sounded in response to “there is liquid”, and the sonar 106 is branched and input from the corresponding signal distribution path of the liquid level determination signal Vout to the sonar 106 side. ing. Here, the drive transistor Tr108 is turned on by this drive signal, and the sonar 106 operates.

以下、液体検知装置1の動作について説明する。図1に示すように、まず、超音波トランスジューサ2上の音響インピーダンス整合層2Pの表面(以下、検知面という)を、容器190上にて液体無しとなることが予め知れている測定実施位置PR(ここでは容器頂面部203の上面に設定されている)に押し付けて周波数設定を行なう。この設定時の動作の詳細は液体有無検知処理と関連が深いので後述する。   Hereinafter, the operation of the liquid detection device 1 will be described. As shown in FIG. 1, first, a measurement execution position PR in which it is known in advance that the surface of the acoustic impedance matching layer 2P on the ultrasonic transducer 2 (hereinafter referred to as a detection surface) is free of liquid on the container 190. The frequency is set by pressing against (here, set on the upper surface of the container top surface portion 203). The details of the operation at the time of setting will be described later since it is closely related to the liquid presence / absence detection processing.

周波数設定が完了すれば、容器190の容器本体部200の外面に対し、所望の測定実施位置に検知面を押し当て、図2の入力部105から測定開始入力を行なう。ここでは、入力部105に含まれる検知ボタン105a(図18)を押すなど)。すると、マイコン100は測定駆動プログラムを起動し、測定処理を開始する。図5は、その処理の流れを示すフローチャートである(この処理は、例えば入力部105に含まれる検知中止ボタン(電源スイッチボタンに兼用される)105bが押されるまで繰り返し実行される)。まず、S1にて、超音波トランスジューサ2を駆動回路104に接続する駆動接続状態に切替スイッチ101Sが切り替わり、駆動回路104は設定された周波数にて駆動交流電圧を超音波トランスジューサ2に印加する。これにより、超音波トランスジューサ2から測定用超音波ビームSWが上記の測定実施位置にて容器本体部200に向け出力され、これを音響励振する。   When the frequency setting is completed, the detection surface is pressed to a desired measurement execution position against the outer surface of the container main body 200 of the container 190, and measurement start input is performed from the input unit 105 in FIG. Here, the detection button 105a (FIG. 18) included in the input unit 105 is pressed). Then, the microcomputer 100 starts the measurement driving program and starts the measurement process. FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the processing (this processing is repeatedly executed until the detection stop button 105b (also used as a power switch button) 105b included in the input unit 105 is pressed, for example. First, in S <b> 1, the changeover switch 101 </ b> S is switched to a drive connection state in which the ultrasonic transducer 2 is connected to the drive circuit 104, and the drive circuit 104 applies a drive AC voltage to the ultrasonic transducer 2 at a set frequency. Thereby, the ultrasonic beam for measurement SW is output from the ultrasonic transducer 2 toward the container main body 200 at the measurement execution position, and this is acoustically excited.

図7Aに示すように、この駆動交流電圧の印加はパルス状のバースト駆動入力波形にて行なわれ、例えば10〜50μs程度に定められた印加パルス期間tnが完了すれば強制的に遮断される。そして、その遮断とともに切替スイッチ101Sは、超音波トランスジューサ2を信号処理回路103に接続する信号検出接続状態に切り替わり、励振遮断後の容器190からの残響振動を超音波トランスジューサ2により検出する。実際には、切替スイッチ101Sの切替動作に要する期間等を勘案し、励振遮断後一定の遅延時間Δt経過してから残響振動の検出が開始される。   As shown in FIG. 7A, the drive AC voltage is applied with a pulsed burst drive input waveform, and is forcibly cut off when the applied pulse period tn set to about 10 to 50 μs is completed. At the same time, the changeover switch 101S switches to a signal detection connection state in which the ultrasonic transducer 2 is connected to the signal processing circuit 103, and the ultrasonic transducer 2 detects the reverberation vibration from the container 190 after the excitation is cut off. Actually, the period required for the switching operation of the changeover switch 101S is taken into consideration, and the detection of the reverberation vibration is started after a certain delay time Δt has elapsed after the excitation is cut off.

図6は、その残響振動の検出波形の一例を示すもので、液体Lの非存在部(液無し部)では容器190容器本体部200の内側が空隙となり、壁部内面を境とした音響インピーダンス差が非常に大きくなる。容器本体部200に入力された測定用超音波ビームは、壁部内面にてほぼ全反射して金属製の容器本体部200内に戻り、容器本体部200の材質及び厚さにて決まる固有振動に支配された形で振動継続するため振動の減衰が生じにくい。その結果、図6の上に示すように、残響の尾引きが非常に長くなる。しかし、液体Lの存在部(液有り部)では、容器本体部200の内側に液体Lが存在するため、上記の音響インピーダンス差は縮小し、容器本体部200を透過して内部摩擦の大きい液体L内に漏れこむ音波比率が増加するので振動減衰は著しくなる。   FIG. 6 shows an example of the detection waveform of the reverberation vibration. In the non-existing part (liquid-free part) of the liquid L, the inside of the container 190 container body part 200 becomes a gap, and the acoustic impedance with the wall part inner surface as a boundary. The difference becomes very large. The ultrasonic beam for measurement input to the container main body 200 is almost totally reflected by the inner surface of the wall and returns to the metal container main body 200, and the natural vibration determined by the material and thickness of the container main body 200. Vibrations are less likely to occur because the vibrations continue to be controlled by As a result, as shown in the upper part of FIG. 6, the reverberation tail is very long. However, since the liquid L is present inside the container main body 200 in the liquid L existing portion (liquid present portion), the above-described acoustic impedance difference is reduced, and the liquid having a large internal friction is transmitted through the container main body 200. Since the ratio of sound waves leaking into L increases, vibration damping becomes significant.

そこで、液有り部と液無し部との間で、図6のごとく生ずる波形の差を識別するのに好都合な数値パラメータを上記残響振動波形から抽出し、パラメータ値を閾値と比較することで、液体Lの有無に係る判定を容易に実行できる。例えば、図7A及び図7Bに示すように、測定用超音波ビームSWの入力を遮断後に予め定められ時間tsを経過したときの、該減衰残響振動の減衰レベルを反映したパラメータを減衰レベル情報として取得し、図7Aのごとく当該パラメータに反映された減衰レベルが予め定められた閾値を超える場合に液体無し、同じく図7Bに示すように閾値未満の場合に液体有り、と判定することができる。   Therefore, by extracting from the reverberation vibration waveform a numerical parameter convenient for identifying the difference in the waveform generated as shown in FIG. 6 between the liquid presence portion and the liquid absence portion, and comparing the parameter value with a threshold value, Determination regarding the presence or absence of the liquid L can be performed easily. For example, as shown in FIGS. 7A and 7B, a parameter reflecting the attenuation level of the damped reverberation when a predetermined time ts has elapsed after the input of the measurement ultrasonic beam SW is cut off is used as the attenuation level information. As shown in FIG. 7A, it can be determined that there is no liquid when the attenuation level reflected in the parameter exceeds a predetermined threshold, and there is liquid when the attenuation level is less than the threshold as shown in FIG. 7B.

図2の信号処理回路では、図8に示すごとく、減衰振動波形をアンプ103aにて増幅し(ステップ1)、検波回路103bにより半波整流し(ステップ2)、さらにその半波整流波形を包絡線検波し(ステップ3)、その包絡線検波波形を積分回路103cにより、図7A及び図7Bの期間tsに渡って積分演算する(ステップ4)。そして、図9に示すように、その期間tsが終了するタイミング(遮断後Δtを経過したタイミングを時間起点としてtsだけ計測するようにしてもよいし、バースト駆動開始時のタイミングを時間起点として、図7Aのtn+Δt+tsに相当するtmだけ時間計測するようにしてもよい)にて、その積分出力電圧を閾電圧Vthと比較するコンパレータIC1の出力Vout(液面判定信号)を読み取る(図5:S3)。液有り部では波形減衰が速いので積分出力の増加が鈍くなり、逆に液無し部では波形減衰が遅いので積分出力は素早く増加する。従って、上記時刻での積分出力をサンプリングしたとき、図4に示すように、該液面判定信号がHレベルであれば液無し出力となり(図5:S4→S5)、Lレベルであれば液有り出力となる(図5:S4→S6)。   In the signal processing circuit of FIG. 2, as shown in FIG. 8, the damped oscillation waveform is amplified by the amplifier 103a (step 1), half-wave rectified by the detection circuit 103b (step 2), and the half-wave rectified waveform is enveloped. Line detection is performed (step 3), and the envelope detection waveform is integrated by the integration circuit 103c over the period ts of FIGS. 7A and 7B (step 4). Then, as shown in FIG. 9, the timing at which the period ts ends (the timing at which Δt has elapsed after the interruption may be measured as a time starting point, or the timing at the start of burst driving may be the time starting point. 7A, the output Vout (liquid level determination signal) of the comparator IC1 that compares the integrated output voltage with the threshold voltage Vth is read (time measurement may be performed for tm corresponding to tn + Δt + ts) (FIG. 5: S3). ). Since the waveform attenuation is fast in the portion with the liquid, the increase in the integrated output becomes dull. Conversely, in the portion without the liquid, the waveform attenuation is slow, so the integral output increases quickly. Therefore, when the integrated output at the above time is sampled, as shown in FIG. 4, if the liquid level determination signal is at the H level, there is no liquid output (FIG. 5: S4 → S5). Yes output (FIG. 5: S4 → S6).

表示部104は、液面判定信号を受けて対応する表示状態となる。例えば、図1に示すように、Hレベルであれば液無しを示す第一LED104a(例えば、赤色)が点灯し(ソナー106は非動作)、Lレベルであれば液有りを示す第二LED104b(例えば、緑色)が点灯する(ソナー106が動作)。これにより、装置1の検知面を押し当てた位置(すなわち測定実施位置)に液体が存在しているか否かがわかる。そこで、筐体3を手で保持しつつ、容器本体部200上にて測定実施位置を上側から下方向に変えながら上記測定を順次行なったとき、表示部104が液無しを示す表示状態から液有りを示す表示状態に変化したときの位置を液面位置として特定することができる。また、逆に、測定実施位置を下側から上方向に変えながら上記測定を順次行なったとき、表示部104が液有りを示す表示状態から液無しを示す表示状態に変化したときの位置を液面位置として特定することができる。   The display unit 104 receives the liquid level determination signal and enters a corresponding display state. For example, as shown in FIG. 1, the first LED 104 a (for example, red) indicating no liquid is lit if it is at the H level (the sonar 106 is not operating), and the second LED 104 b (that is indicating liquid is present if it is the L level). For example, green) lights up (the sonar 106 operates). Thereby, it can be determined whether or not the liquid is present at the position where the detection surface of the apparatus 1 is pressed (that is, the measurement execution position). Therefore, when the above measurement is sequentially performed while holding the housing 3 by hand and changing the measurement execution position from the upper side to the lower side on the container main body 200, the display unit 104 starts from the display state indicating no liquid. The position when the display state changes to “present” can be specified as the liquid level position. Conversely, when the above measurement is sequentially performed while changing the measurement execution position from the lower side to the upper side, the position when the display unit 104 changes from the display state indicating the presence of liquid to the display state indicating the absence of liquid is set to the liquid level. It can be specified as a surface position.

図9に示すように、上記積分出力(減衰残響振動の減衰レベル)が予め定められた参照レベルVRに到達するまでの減衰時間tdをマイコン100にて計測し、当該減衰時間tdが予め定められた閾値を超える場合に液体有り、同じく閾値未満となる場合に液体無しと判定するように処理を行なうこともできる。   As shown in FIG. 9, a decay time td until the integrated output (attenuation level of the damped reverberation vibration) reaches a predetermined reference level VR is measured by the microcomputer 100, and the decay time td is determined in advance. If the threshold value is exceeded, the liquid may be present, and if the threshold value is also less than the threshold value, it may be determined that the liquid is absent.

なお、上記の構成では、検知面を測定実施位置に押し当てた状態で筐体3を容器の側壁面200wに着脱可能に固定する着脱式固定部を設けることができる。筐体3をある位置に一時的に固定してしまえば、液の有り無しを判定する測定実施位置が固定され、その位置まで液面が来ているかどうかを検知結果により容易に判別することができる。つまり、液体検知装置1を、当該の固定位置を検知対象液面レベルとする形で簡易レベルセンサとして活用できる。   In addition, in said structure, the detachable fixing | fixed part which fixes the housing | casing 3 to the side wall surface 200w of a container in the state which pressed the detection surface to the measurement implementation position can be provided. If the housing 3 is temporarily fixed at a certain position, the measurement execution position for determining the presence or absence of the liquid is fixed, and it can be easily determined from the detection result whether the liquid level has reached that position. it can. That is, the liquid detection device 1 can be utilized as a simple level sensor in a form in which the fixed position is set as a detection target liquid level.

着脱式固定部は、例えば図20に示すように、吸盤式固定部7にて構成することができる。吸盤式固定部7は、筐体3に対する固定支持力を確保するため、検知面を構成する音響インピーダンス層2pの構成材料(例えばシリコーンゴム)より硬質のゴム材料(例えばブタジエンゴムなど)にて構成しておくとよい。図20の構成では、検知面は、吸盤式固定部7の凹状吸着面の底に露出する形で配置されている。装着する場合は、筐体3を手で保持し、吸盤式固定部7の凹状吸着面側を音響インピーダンス層2pとともに容器本体部200に押し当てる。これにより、吸盤式固定部7は凹状吸着面内の空気を排出しながら弾性変形し、また、音響インピーダンス層2pは容器本体部200に向けて押し当てられることで、厚さ方向に潰れるように弾性変形する。そして、押圧力を解除すると吸盤式固定部7は音響インピーダンス層2pとともに一部弾性復帰しながら、吸盤作用により吸着保持される。なお、吸盤式固定部7の凹状吸着面と反対側の外縁部には、吸着状態の吸盤の外周縁をめくれ起こして内部をリークするための、吸盤取り外し用突起7hが一体形成されている。   The detachable fixing part can be constituted by a suction cup type fixing part 7 as shown in FIG. 20, for example. The suction cup type fixing portion 7 is made of a rubber material (for example, butadiene rubber) that is harder than the constituent material (for example, silicone rubber) of the acoustic impedance layer 2p that constitutes the detection surface in order to secure the fixing support force for the housing 3. It is good to keep. In the configuration of FIG. 20, the detection surface is disposed so as to be exposed at the bottom of the concave suction surface of the suction cup type fixing portion 7. When mounting, hold | maintain the housing | casing 3 by hand and press the concave suction surface side of the suction cup type fixing | fixed part 7 to the container main-body part 200 with the acoustic impedance layer 2p. Thereby, the suction cup type fixing part 7 is elastically deformed while discharging air in the concave suction surface, and the acoustic impedance layer 2p is pressed against the container main body part 200 so as to be crushed in the thickness direction. Elastically deforms. When the pressing force is released, the suction cup type fixing portion 7 is adsorbed and held by the suction cup action while partially elastically returning together with the acoustic impedance layer 2p. A suction cup removing projection 7h is integrally formed on the outer edge portion of the suction cup type fixing portion 7 opposite to the concave suction surface so as to turn up the outer peripheral edge of the suction cup and leak the inside.

一方、着脱式固定部は、図21に示すように、マグネット式固定部8にて構成することもできる。図21においては、マグネット式固定部8は、検知面の周囲を取り囲む環状マグネットにて構成されている。ここでは、筐体3は縦長であり、その先端面に形成される検知面の周囲に沿ってマグネット式固定部8が設けられている。図22に示すように、マグネット式固定部8は環状の永久磁石8を保護層8yで覆ったものであり、筐体3の先端周囲に圧入、接着ないしインサート成形等の周知の手法により一体化されている。なお、本実施形態においては、マグネット式固定部8の固定面は、固定時の密着安定性を向上させるために、円筒面状の容器容器本体部200の外周面に対応させた湾曲形状とされている。   On the other hand, as shown in FIG. 21, the detachable fixing part can also be constituted by a magnet type fixing part 8. In FIG. 21, the magnet type fixing portion 8 is configured by an annular magnet surrounding the detection surface. Here, the housing 3 is vertically long, and a magnet-type fixing portion 8 is provided along the periphery of the detection surface formed on the front end surface thereof. As shown in FIG. 22, the magnet-type fixing portion 8 is formed by covering an annular permanent magnet 8 with a protective layer 8y, and is integrated by a known method such as press-fitting, bonding, or insert molding around the tip of the housing 3. Has been. In the present embodiment, the fixing surface of the magnet type fixing portion 8 has a curved shape corresponding to the outer peripheral surface of the cylindrical container body 200 in order to improve the adhesion stability during fixing. ing.

次に、前述の周波数設定処理については、図1のように、液体無しとなることが予め知れている周波数設定位置(容器の最上面部の位置Pないし側壁部における溶接部201の直上位置Pなど)に検知面を押し当て、周波数設定処理モードにて液体検知装置1を動作させる。図3において液体検知装置1は、低周波数側もしくは高周波数側から周波数を段階的にスイープしながら駆動交流電圧をバースト出力し、その遮断後にて時間tsだけ経過したときの前述の積分出力値を、A/D変換器IC2を介して直接モニタリングする。そして、その積分出力値が最大となる周波数(つまり、図7Aに示すように、減衰の尾引きが最も大きくなる周波数)を読み取って、測定用周波数として設定する。 Next, the frequency setting process described above, as shown in FIG. 1, a position immediately above the weld 201 at the position P R to the side wall portion of the top surface portion of the frequency setting position (container be a liquid without is know beforehand pressing the sensing surface P U, etc.) to operate the liquid detection device 1 at the frequency setting processing mode. In FIG. 3, the liquid detection device 1 outputs the drive AC voltage in burst while sweeping the frequency stepwise from the low frequency side or the high frequency side, and the integrated output value when the time ts elapses after the cutoff. And monitoring directly via the A / D converter IC2. Then, the frequency at which the integrated output value becomes maximum (that is, the frequency at which the tail of the attenuation becomes the maximum as shown in FIG. 7A) is read and set as the measurement frequency.

なお、包絡線検波波形の積分値を用いることで、突発的なノイズ等により波形が乱れた場合でも判定誤差を低く留めることが可能である。しかし、ノイズの影響がそれほど大きくない場合には、積分値を用いず、図10に示すごとく、規定の判定タイミング(tmないしts)での包絡線検波波形のレベルを直接サンプリングして、そのレベルを閾値Vthと比較してもよい(この場合、図3において積分回路103cは省略され、検波回路103bの出力が判定回路103dに直接入力される)。また、包絡線検波波形のレベルが基準値VRに到達するまでの時間(tdないしtd’)をマイコン100にて計測し、当該時間が予め定められた閾値を超える場合に液体無し、同じく閾値未満となる場合に液体有りと判定するように処理を行なうこともできる。   By using the integral value of the envelope detection waveform, it is possible to keep the determination error low even when the waveform is disturbed due to sudden noise or the like. However, if the influence of noise is not so great, the integrated value is not used, and the level of the envelope detection waveform at the specified determination timing (tm to ts) is directly sampled as shown in FIG. May be compared with the threshold value Vth (in this case, the integration circuit 103c is omitted in FIG. 3 and the output of the detection circuit 103b is directly input to the determination circuit 103d). Further, the microcomputer 100 measures the time (td to td ′) until the level of the envelope detection waveform reaches the reference value VR, and when the time exceeds a predetermined threshold, there is no liquid, and is similarly below the threshold. In such a case, it is possible to perform processing so as to determine that there is liquid.

なお、積分処理を用いない周波数設定処理としては、次のような方法を例示できる。まず、図37に示すように、周波数設定位置(PないしP)における初期測定にて、周波数を種々に変更しつつ測定用超音波ビームを出力して残響振動の計測を行なうことにより、残響振動の持続時間が最大化する周波数である初期最大化周波数f0maxと、同じく最小化する周波数である初期最小化周波数f0minとの双方を測定する(初期周波数測定手段)それら初期最大化周波数f0maxと初期最小化周波数f0minとの測定結果は、図2においてマイコン100内に設けられたRAM100mb内に記憶される(初期周波数記憶手段)。 In addition, as a frequency setting process which does not use an integration process, the following methods can be illustrated. First, as shown in FIG. 37, (to no P R P U) Frequency set position in the initial measurement in, by performing the measurement of reverberation oscillation outputs a measuring ultrasonic beam while changing the frequency in various, the duration of the reverberation oscillations to measure both the initial minimum frequency f 0min that the frequency of the initial maximum frequency f 0max, also minimizing the frequency that maximizes (initial frequency measuring means) their initial maximum frequency f 0max a measurement result of the initial minimum frequency f 0min is stored in RAM100mb provided in the microcomputer 100 in FIG. 2 (initial frequency memory means).

次いで、図37に示すように、容器の側壁部上にて、周波数を種々に変更しつつ測定用超音波ビームを出力して残響振動を計測することにより、残響振動の持続時間が最大化する周波数である最大化周波数fmaxと、同じく最小化する周波数である最小化周波数fminとの双方を測定する処理を、超音波出力部の位置を液深さ方向に変化させつつ順次行なう(P→P)周波数決定用測定)。そして、該周波数決定用測定にて最小化周波数fminの測定結果が初期最小化周波数f0minに対して不一致となる液深さ方向位置(ここでは、位置P)を見出す。そして、図37に示すように、当該位置Pでの最小化周波数fminの測定結果が初期最大化周波数f0maxとほぼ一致した場合に(例えば10%以内の誤差は許容、該最小化周波数fminを測定用周波数として設定する。これにより、仮に周波数設定位置Pでの初期最大化周波数f0maxの測定値に誤差が生じていても、引き続いて実施される周波数決定用測定により適性な測定用周波数値に修正することができ、長期にわたって安定した計測が可能となり信頼性も向上できる。 Next, as shown in FIG. 37, the duration of the reverberation vibration is maximized by outputting the measurement ultrasonic beam and measuring the reverberation vibration while changing the frequency on the side wall of the container. The process of measuring both the maximum frequency f max that is the frequency and the minimum frequency f min that is also the frequency to be minimized is sequentially performed while changing the position of the ultrasonic output unit in the liquid depth direction (P S → P L ) Frequency determination measurement). Then, the measurement result is a liquid depth direction position at which mismatch with respect to the initial minimum frequency f 0min minimum frequency f min at the frequency determined for measuring (here, the position P L) finding. As shown in FIG. 37, when the measurement result of the minimized frequency f min at the position P L substantially coincides with the initial maximized frequency f 0max (for example, an error within 10% is allowable, the minimized frequency f min is set as the measurement frequency, so that even if an error occurs in the measurement value of the initial maximum frequency f 0max at the frequency setting position P U , it is more suitable for the frequency determination measurement to be performed subsequently. The frequency value for measurement can be corrected, and stable measurement can be performed over a long period of time, and the reliability can be improved.

なお、図37に破線で示すように、周波数決定用測定は、容器上にて液体有りとなることが予め知れている位置、すなわち側壁部の下端部Pにて行なうこともできる。初期測定から時間が経過すれば、容器内部の液体(LPG等)も供出量が増加し、液面が下がっていることが多くなる。しかし、側壁部の下端部Pであれば液体が確実に存在する場所として特定できる。そして、液体が容器補充(充填)されるまでの途中の段階にて、溶接部から外れた側壁部の下端部位置Pにて、残響振動の持続時間が最大化する周波数である最大化周波数fmaxと、同じく最小化する周波数である最小化周波数fminとの双方を測定し、最小化周波数fminの測定結果が初期最大化周波数f0maxと一致したことを確認できれば、該最小化周波数fminを測定用周波数として設定できる。なお、容器の側壁部上にて、上記下端部よりも上にある液体非存在位置で同様の測定を行ない、このときの最大化周波数fmax’(下端部位置Pでの最小化周波数fminとほぼ一致する)が初期最大化周波数f0maxとほぼ一致することを合わせて確認することで、測定用周波数の設定精度をより高めることができる。この場合、最大化周波数fmax’と最小化周波数fminとのいずれかを測定用周波数として設定してもよいし、両者の平均値を測定用周波数として設定してもよい。 As indicated by the broken line in FIG. 37, the measuring determination frequency position to be a presence liquid at the container are know in advance, that may be carried out at the lower end P B of the side wall portion. If the time elapses from the initial measurement, the amount of liquid (LPG etc.) inside the container also increases, and the liquid level often decreases. However, the lower end portion P B of the side wall portion can be specified as a place where the liquid is surely present. Then, in the middle stage until the liquid is replenished (filled) with the container, the maximization frequency which is the frequency at which the duration of the reverberation vibration is maximized at the lower end position P B of the side wall part removed from the welded part. If both f max and a minimized frequency f min that is also a frequency to be minimized are measured and it can be confirmed that the measurement result of the minimized frequency f min matches the initial maximized frequency f 0max , the minimized frequency f min can be set as the measurement frequency. The same measurement is performed on the side wall of the container at the position where the liquid is not present above the lower end, and the maximum frequency f max ′ (minimized frequency f at the lower end position P B at this time) is measured. substantially coincides with min) is by checking fit that substantially coincides with the initial maximum frequency f 0max, it is possible to further improve the setting accuracy of the measurement frequency. In this case, either the maximization frequency f max ′ or the minimization frequency f min may be set as the measurement frequency, or an average value of both may be set as the measurement frequency.

次に、図39に示すように、残響振動の振幅を予め定められた時間間隔でサンプリングし、このサンプリング結果を用いて測定用周波数を決定することも可能である。このサンプリングは、図40に示すように、半波整流後の残響振動の包絡線検波波形を用いて実施される(半波整流及び包絡線検波に係る波形処理は、マイコン100上でのプログラム処理で行なってもよいし、A/D変換器112の前段に挿入される波形処理用のフロントエンド回路にて行なってもよい)。   Next, as shown in FIG. 39, it is possible to sample the amplitude of the reverberation vibration at a predetermined time interval and determine the measurement frequency using the sampling result. As shown in FIG. 40, this sampling is performed using the envelope detection waveform of the reverberation vibration after half-wave rectification (the waveform processing related to half-wave rectification and envelope detection is a program process on the microcomputer 100). Or may be performed by a waveform processing front-end circuit inserted in the preceding stage of the A / D converter 112).

具体的には、残響振動は減衰振動となるから、サンプリングされた振幅が時間とともに単調に減少することを条件として測定用周波数を決定する。この場合の回路構成は、波形のデジタルサンプリングが可能な図24に示すものが好適である。図39においては、サンプリング間隔Δtが5〜10μs(例えば、音波一波長分程度)に設定され、各サンプリング時間:tn(t1 t2 t3・・・tn)に対応した検出電圧:V(n)(V(1) V(2) V(3)・・・V(n))との関係が、V(1)≧V(2)≧V(3)・・・≧V(n)となることが必要である。電圧Vが
V=Vexp(−Bt)
の関係を充足するならば、両辺対数を取れば、
lnV=lnV−Bt
となる。そこで、種々の周波数にて、Vのサンプリング結果を時間tに対して片対数プロットしたときの勾配Bを例えば最小二乗法等により各々計算し、その値Bが最小化する周波数を測定用周波数として決定することも可能である。
Specifically, since the reverberation vibration becomes a damped vibration, the measurement frequency is determined on the condition that the sampled amplitude monotonously decreases with time. The circuit configuration in this case is preferably the one shown in FIG. 24 capable of digital sampling of the waveform. In FIG. 39, the sampling interval Δt is set to 5 to 10 μs (for example, about one sound wave), and the detection voltage corresponding to each sampling time: tn (t1 t2 t3... Tn): V (n) ( V (1) V (2) V (3)... V (n)) is V (1) ≧ V (2) ≧ V (3). is required. The voltage V is V = V 0 exp (−Bt)
If we satisfy the relationship of
lnV = lnV 0 -Bt
It becomes. Therefore, the slope B when the V sampling results are plotted semilogarithmically with respect to time t at various frequencies is calculated by, for example, the least square method, and the frequency at which the value B is minimized is used as the measurement frequency. It is also possible to decide.

残響振動が理想的な減衰振動波形となる場合には、サンプリング時間の設定値とは無関係に、検出電圧V(n)は単調に減少する挙動をとる。しかし、これは超音波トランスジューサの共振特性が単一の共振点を有する場合に限られる。実際には、超音波トランスジューサが2以上の共振が複合した挙動を取ることが多く、(エンベロープ検波後の)検出電圧V(n)が例えば脈動形態に減衰することも多い。この場合は、サンプリング時間を短く設定しすぎると検出電圧V(n)が必ずしも単調に減少しなくなり、適正な測定用周波数を見出す上での障害となる場合がある。そこで、図41に示すように、残響振動の検出波形を、各々複数個の振幅ピーク点を包含する複数区間に分割し、各区間の振幅の平均値を振幅のサンプリング値として算出すれば、区間内で検出電圧V(n)が脈動しても。区間毎の平均値は単調減少する形となり、測定用周波数の設定精度を高めることができる。図41においては、時間の増加に伴なうt1⇒t2⇒t3・・・・・・・⇒tnのn個のサンプル数に対応したV(1)⇒V(2)⇒V(3)⇒・・・・・⇒V(n)のn個の電圧に対する大小関係において、サンプル数:nの例えば1/5で区切られた区間内で、[V(1)〜V(S1)]、[V(S1)〜V(S2)]、[V(S2)〜V(S3)]、[V(S3)〜V(S4)]、[V(S4)〜V(n)]とし、この時の区間内平均をそれぞれ、Va 、Vb、Vc、Vd、Veとして、Va>Vb>Vc>Vd>Veとなることを条件として測定用周波数を決定する。なお、上記のような検出電圧V(n)の脈動の影響は、エンベロープ検波後の波形を、当該脈動除去に適したカットオフ周波数を有するローパスフィルタを通すことで除去することも可能である。   When the reverberation vibration has an ideal damped vibration waveform, the detection voltage V (n) behaves monotonously regardless of the set value of the sampling time. However, this is limited to the case where the resonance characteristics of the ultrasonic transducer have a single resonance point. Actually, the ultrasonic transducer often takes a behavior in which two or more resonances are combined, and the detected voltage V (n) (after envelope detection) is often attenuated to, for example, a pulsation form. In this case, if the sampling time is set too short, the detection voltage V (n) does not necessarily decrease monotonously, which may be an obstacle to finding an appropriate measurement frequency. Therefore, as shown in FIG. 41, if the detection waveform of reverberation vibration is divided into a plurality of sections each including a plurality of amplitude peak points, and the average value of the amplitudes of each section is calculated as an amplitude sampling value, the section Even if the detection voltage V (n) pulsates. The average value for each section monotonously decreases, and the measurement frequency setting accuracy can be increased. In FIG. 41, as time increases, t1⇒t2⇒t3 ........ ⇒V (1) ⇒V (2) ⇒V (3) ⇒ corresponding to the number of n samples of tn. In the magnitude relationship of n voltages of V (n), [V (1) to V (S1)], [V] within the section divided by 1/5 of the number of samples: n V (S1) to V (S2)], [V (S2) to V (S3)], [V (S3) to V (S4)], and [V (S4) to V (n)]. The measurement frequencies are determined on the condition that Va> Vb> Vc> Vd> Ve, where Va, Vb, Vc, Vd, and Ve are averages within the interval. The influence of the pulsation of the detection voltage V (n) as described above can be removed by passing the waveform after the envelope detection through a low-pass filter having a cutoff frequency suitable for the pulsation removal.

なお、図2に示すように、各容器について決定された測定用周波数f(f1,f2,f3,‥)の値は、容器特定情報(容器1,容器2,‥)と対応付けて、不揮発性メモリにて構成された測定用周波数記憶部100m’に記憶することができる。例えば図19の構成を採用する場合、ボタン105a,105b(あるいはモード選択ボタンを別に設けてもよい)からなる入力部105にて、表示部104の表示内容を参照しつつ超音波出力部が装着される容器を選択する(例えば、ボタン105a,105bをカーソル移動ボタンとして用い、表示部104に一覧表示される容器登録番号をカーソル選択するなど)。決定された測定用周波数は、この容器登録番号を容器特定情報とする形で測定用周波数記憶部100m’に記憶される。   As shown in FIG. 2, the value of the measurement frequency f (f1, f2, f3,...) Determined for each container is associated with the container specifying information (container 1, container 2,. It can memorize | store in the frequency memory | storage part 100m 'for a measurement comprised with the property memory. For example, when the configuration of FIG. 19 is adopted, an ultrasonic output unit is mounted while referring to the display contents of the display unit 104 at the input unit 105 including buttons 105a and 105b (or a mode selection button may be provided separately). (For example, the buttons 105a and 105b are used as cursor movement buttons and the container registration numbers displayed in a list on the display unit 104 are selected by the cursor). The determined measurement frequency is stored in the measurement frequency storage unit 100m 'in the form of using the container registration number as the container specifying information.

そして、測定モードを選択した際は、表示部104への初期画面にて登録済みの容器番号を一覧表示し、入力部105からの入力により使用する容器番号を選択する。すると、選択された番号の容器に対応する周波数が定用周波数記憶部100m’から読み出され、測定用周波数として設定される。   When the measurement mode is selected, a list of registered container numbers is displayed on the initial screen on the display unit 104, and a container number to be used is selected by input from the input unit 105. Then, the frequency corresponding to the container of the selected number is read from the regular frequency storage unit 100m 'and set as the measurement frequency.

次に、図11は、図3をさらに発展させた信号処理回路103の例を示すものである。波形増幅部を構成するアンプ103aは、超音波トランスジューサ2からの減衰振動波形がベース入力される増幅用トランジスタTr101を有する。そのコレクタ及びエミッタにはゲイン決定用抵抗R101,R103が挿入されている。また、エミッタ側には、コレクタ側の増幅出力を測定用超音波ビームの励振周波数に同調させる波形同調部が組み込まれている。波形同調部は、この実施形態では、励振周波数近傍で低インピーダンス化するRC直列回路(コンデンサC101と抵抗R102)をエミッタと並列に挿入する形で設けている。   Next, FIG. 11 shows an example of a signal processing circuit 103 which is a further development of FIG. The amplifier 103a constituting the waveform amplifying unit includes an amplifying transistor Tr101 to which the damped vibration waveform from the ultrasonic transducer 2 is input as a base. Gain determining resistors R101 and R103 are inserted in the collector and emitter thereof. On the emitter side, a waveform tuning unit for tuning the amplified output on the collector side to the excitation frequency of the measurement ultrasonic beam is incorporated. In this embodiment, the waveform tuning unit is provided in such a manner that an RC series circuit (capacitor C101 and resistor R102) that lowers the impedance near the excitation frequency is inserted in parallel with the emitter.

次に、検波回路103eは次のように構成されている。まず、アンプ103aからの増幅出力は、半波整流部を兼ねた検波用トランジスタTr202のベースに入力される。検波出力は検波用トランジスタTr202のエミッタ側にて取り出され、その出力系路上には、波形増幅部からの増幅出力波形からバイアス直流成分を除去する直流カットコンデンサ(バイアス直流成分除去部)C202が挿入されている。そして、そのエミッタ接地経路上には、波形をリップル除去して包絡線検波波形とするリップル除去部が、互いに並列接続された抵抗R206とコンデンサC203とからなるRCローパスフィルタの形で挿入されている。   Next, the detection circuit 103e is configured as follows. First, the amplified output from the amplifier 103a is input to the base of the detection transistor Tr202 that also serves as a half-wave rectifier. The detection output is taken out on the emitter side of the detection transistor Tr202, and a DC cut capacitor (bias DC component removal unit) C202 for removing a bias DC component from the amplified output waveform from the waveform amplification unit is inserted on the output system path. Has been. On the grounded emitter path, a ripple removing unit that removes the waveform to obtain an envelope detection waveform is inserted in the form of an RC low-pass filter including a resistor R206 and a capacitor C203 connected in parallel. .

また、アンプ103aからの増幅出力は、半波整流部を兼ねた積分用トランジスタTr201のベースに分岐入力される。該積分用トランジスタTr201はプルダウン抵抗R203,R204によりエミッタフォロワ回路を構成し、積分時定数を決定するための抵抗R201及びコンデンサC201とともに積分部を構成するとともに、その積分演算出力がエミッタ側から取り出される。   The amplified output from the amplifier 103a is branched and input to the base of the integrating transistor Tr201 that also serves as a half-wave rectifier. The integration transistor Tr201 constitutes an emitter follower circuit by pull-down resistors R203 and R204, and constitutes an integration unit together with a resistor R201 and a capacitor C201 for determining an integration time constant, and the integration operation output is taken out from the emitter side. .

上記の包絡線検波波形出力と、増幅出力の積分演算出力とは積分比較演算部をなすコンパレータIC201に入力される。該コンパレータIC201は、積分出力と包絡線検波出力との比較結果を二値出力する。なお、残響振動波形は直流カットコンデンサC202により接地レベルを基準として振幅中心電圧が定められるが、これをもとに形成される包絡線検波出力電圧に対しR203,R204の分圧比で定まる積分演算出力の分圧電圧を、調整用抵抗R206を介してバイアス電圧として重畳させることにより、上記包絡線検波出力を任意のベース電圧レベルにシフトさせることができるようになっている(この実施形態では、抵抗R204がベース電圧レベル設定用の可変抵抗とされている)。つまり、包絡線検波出力に対する上記積分出力の相対的な切り出し閾値を可変に設定することができる。   The envelope detection waveform output described above and the integral calculation output of the amplified output are input to the comparator IC 201 that forms an integral comparison calculation unit. The comparator IC 201 outputs a binary comparison result between the integration output and the envelope detection output. The reverberation vibration waveform is determined by the DC cut capacitor C202 with respect to the ground level as a reference, and the integral calculation output determined by the voltage dividing ratio of R203 and R204 with respect to the envelope detection output voltage formed based on this. Is superimposed as a bias voltage via the adjustment resistor R206, so that the envelope detection output can be shifted to an arbitrary base voltage level (in this embodiment, the resistance voltage R204 is a variable resistor for setting the base voltage level). That is, it is possible to variably set the relative cutout threshold value of the integrated output with respect to the envelope detection output.

コンパレータIC201の二値出力は下段の積分回路103fに出力されるが、コンパレータIC201の出力側には、信号電源ラインVccとの間に挿入されたプルアップ抵抗R209と、出力制御用コンパレータIC202が接続されている。出力制御用コンパレータIC202は、マスク信号発生回路103gからのマスク信号を基準電圧(信号電源Vccを抵抗ハーフブリッジR207,R208により分圧することにより作られる)と比較するものである。そして、マスク信号電圧レベルと基準電圧との大小関係が出力マスク側に有効化される条件を充足すると、出力制御用コンパレータIC202の出力はL(接地)レベルとなり、検波回路103eのコンパレータIC201の出力が出力制御用コンパレータIC202側に引き込む形で接地側にバイパスされる。これにより、コンパレータIC201の積分回路103f側への出力は遮断される。他方、マスク信号電圧レベルと基準電圧との大小関係が出力許容側に有効化される条件を充足すると、出力制御用コンパレータIC202の出力はH(接地)レベルとなる。これにより、検波回路103eのコンパレータIC201の出力がプルアップされ、その二値出力(減衰反映信号)が積分回路103f側へ出力される。   The binary output of the comparator IC201 is output to the lower integration circuit 103f. On the output side of the comparator IC201, a pull-up resistor R209 inserted between the signal power supply line Vcc and an output control comparator IC202 are connected. Has been. The output control comparator IC202 compares the mask signal from the mask signal generation circuit 103g with a reference voltage (generated by dividing the signal power supply Vcc by the resistance half bridges R207 and R208). When the condition that the magnitude relationship between the mask signal voltage level and the reference voltage is validated on the output mask side is satisfied, the output of the output control comparator IC202 becomes L (ground) level, and the output of the comparator IC201 of the detection circuit 103e. Is bypassed to the ground side in the form of being pulled to the output control comparator IC 202 side. As a result, the output of the comparator IC201 to the integrating circuit 103f is cut off. On the other hand, when the condition that the magnitude relationship between the mask signal voltage level and the reference voltage is validated to the output allowable side is satisfied, the output of the output control comparator IC 202 becomes the H (ground) level. As a result, the output of the comparator IC201 of the detection circuit 103e is pulled up, and the binary output (attenuation reflection signal) is output to the integration circuit 103f side.

マスク信号は、超音波トランスジューサ2の駆動遮断後における前述の一定期間tsだけ検波回路103eの出力を取り出し、他の期間の信号を液有無判定に考慮されないようにマスクするためのものである。この実施形態では、このマスク信号は、コンパレータIC202に二値のレベル信号として入力することができ、この場合は、例えば図2のマイコン100のポートから出力するように構成すればよい。しかし、本実施形態では、マスク信号発生回路103gは、マイコン100のポートを節約するために、マイコン100に対する外付け回路にてマスク信号発生回路103gを構成している。   The mask signal is for taking out the output of the detection circuit 103e only for the above-mentioned predetermined period ts after the drive of the ultrasonic transducer 2 is cut off, and masking the signals of other periods so that they are not considered in the liquid presence / absence determination. In this embodiment, the mask signal can be input as a binary level signal to the comparator IC 202. In this case, for example, the mask signal may be output from the port of the microcomputer 100 in FIG. However, in the present embodiment, the mask signal generation circuit 103g is configured by an external circuit for the microcomputer 100 in order to save the port of the microcomputer 100.

具体的には、該マスク信号発生回路103gは、超音波トランスジューサ2の駆動/遮断を指令する駆動/遮断指令信号を流用してマスク信号を発生するように構成されている。すなわち、規定する駆動/遮断信号にて超音波トランスジューサ2の駆動遮断タイミングを規定するレベルエッジを図示しない単安定回路(図示せず)に入力し、その単安定回路からのパルスを抵抗ハーフブリッジR401,R402を介してコレクタフォロワ回路をなすマスク信号発生トランジスタTr401のベースに入力する(ここでは、遮断後直ちにパルスを発生させるようにしているが、前述の遅延時間Δtだけ遅延させてパルスを発生させるように構成することもできる)。   Specifically, the mask signal generating circuit 103g is configured to generate a mask signal by diverting a drive / shutoff command signal that commands the drive / shutoff of the ultrasonic transducer 2. That is, a level edge that defines the drive cutoff timing of the ultrasonic transducer 2 is input to a monostable circuit (not shown) (not shown) by the prescribed drive / shutoff signal, and a pulse from the monostable circuit is input to the resistance half bridge R401. , R402 are input to the base of the mask signal generation transistor Tr401 forming a collector follower circuit (in this case, a pulse is generated immediately after being cut off, but the pulse is generated with a delay by the delay time Δt described above. Can also be configured).

マスク信号発生トランジスタTr401のコレクタ側は信号電源Vccにプルアップ抵抗403を介して接続され、接地されるエミッタとの間に信号レベル保持用のコンデンサC401が挿入されている。マスク信号発生トランジスタTr401は単安定回路からのパルス入力期間だけ導通するが、マスク信号となるそのコレクタ出力は、コンデンサC401の放電時定数で定まる上記パルス長よりも長い所定期間(前述の時間tsとなるように調整される)だけ、マスク信号レベルを閾値未満、すなわち、非マスクとなる条件を充足するように保持される。   The collector side of the mask signal generating transistor Tr401 is connected to the signal power source Vcc via a pull-up resistor 403, and a signal level holding capacitor C401 is inserted between the emitter and the grounded emitter. The mask signal generation transistor Tr401 is turned on only during the pulse input period from the monostable circuit, but its collector output as a mask signal has a predetermined period longer than the pulse length determined by the discharge time constant of the capacitor C401 (the time ts described above). The mask signal level is kept below the threshold value, that is, the condition for non-masking is satisfied.

積分回路103fは、次のように構成されている。検波回路103eのコンパレータIC201の出力は、エミッタフォロワ回路を構成する積分制御トランジスタTr301のベースに入力される。積分制御トランジスタTr301のエミッタには、コンデンサC301と抵抗R302からなる積分部が接続される。なお、コンデンサC301と並列接続されるR302は、積分出力遮断時にコンデンサC301を所定の時定数で放電させる放電用抵抗である。積分制御トランジスタTr301はコンパレータIC201の出力がHレベルのとき導通し、同じくLレベルのとき遮断される。その結果、上記の積分部は、コンパレータIC201の出力がHレベルの期間のみ積分制御トランジスタTr301のエミッタ側出力電圧を積分する形となる。この積分出力が、判定回路をなす液有無判定用コンパレータIC301に入力され、閾電圧(抵抗ハーフブリッジ(R303,R304)による電源電圧Vccの抵抗分圧電圧として与えられている)と比較され、その比較結果が液有無判定信号としてコンパレータIC301から二値出力される。   The integrating circuit 103f is configured as follows. The output of the comparator IC201 of the detection circuit 103e is input to the base of the integration control transistor Tr301 constituting the emitter follower circuit. An integration unit including a capacitor C301 and a resistor R302 is connected to the emitter of the integration control transistor Tr301. R302 connected in parallel with the capacitor C301 is a discharging resistor that discharges the capacitor C301 with a predetermined time constant when the integral output is cut off. The integration control transistor Tr301 is turned on when the output of the comparator IC201 is at H level, and is cut off when the output is also at L level. As a result, the integrating unit integrates the emitter-side output voltage of the integration control transistor Tr301 only when the output of the comparator IC201 is at the H level. This integrated output is input to a liquid presence / absence determination comparator IC 301 that constitutes a determination circuit, and is compared with a threshold voltage (provided as a resistance divided voltage of the power supply voltage Vcc by the resistance half bridge (R303, R304)). The comparison result is output in binary from the comparator IC 301 as a liquid presence / absence determination signal.

図12及び図13を用いて、図11の信号処理回路103の動作を説明する。図12に示すように、マイコン100からの駆動/遮断指令信号により、超音波トランスジューサは一定期間強制的にバースト駆動され、その後、その駆動が遮断される。そして、その遮断後、一定期間tsだけ、前述のマスク信号発生回路103gからのマスク信号(図11:C)の出力がLレベル、すなわち、非マスク状態となる。   The operation of the signal processing circuit 103 in FIG. 11 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 12, the ultrasonic transducer is forcibly burst driven for a certain period by the drive / shutoff command signal from the microcomputer 100, and then the drive is shut off. Then, after the interruption, the output of the mask signal (FIG. 11: C) from the mask signal generation circuit 103g is in the L level, that is, in the non-mask state for a certain period ts.

図12にAにて示す包絡線検波出力は、Bに示す積分演算出力とコンパレータIC201にて比較される。図13の上に示すように、液なし状態では包絡線検波出力Aはゆっくりとしか減衰せず、液あり状態では逆に速やかに減衰する。他方、前述の積分部の積分時定数は、積分演算出力Bの液なし状態と液あり状態との間での電圧の時間増加率の差が包絡線検波出力Aの減衰率の差よりも十分小さくなるように設定されている。その結果、図13の中段に示すように、コンパレータIC201に入力される包絡線検波出力と積分演算出力との大小関係が反転するまでの時間(つまり、コンパレータIC201が出力反転するまでの時間)には、液なし状態と液あり状態とで大きな差を生ずる。   The envelope detection output indicated by A in FIG. 12 is compared with the integral calculation output indicated by B by the comparator IC201. As shown in the upper part of FIG. 13, the envelope detection output A is attenuated only slowly in the absence of liquid and is rapidly attenuated conversely in the presence of liquid. On the other hand, the integration time constant of the integration unit described above is such that the difference in the time increase rate of the voltage between the liquid-free state and the liquid-containing state of the integral calculation output B is sufficiently larger than the difference in the attenuation rate of the envelope detection output A. It is set to be smaller. As a result, as shown in the middle part of FIG. 13, the time until the magnitude relationship between the envelope detection output input to the comparator IC201 and the integral calculation output is inverted (that is, the time until the output of the comparator IC201 is inverted). Produces a large difference between the absence of liquid and the presence of liquid.

上記の時間を直接計測することにより、液の有り無しを判定することももちろん可能であるが、上記図11の回路では、図13の下段に示すように、コンパレータIC201の二値出力(減衰反映信号)を上記期間tsだけ積分した値(図11E)を液有無判定に用いる。すなわち、積分回路103fにおいて、該積分値EはコンパレータIC301にて閾値Vthと比較される。このコンパレータIC301の出力は、図3の回路と全く同様にして液有無判定出力として使用される。   Of course, it is possible to determine the presence or absence of liquid by directly measuring the above time. However, in the circuit of FIG. 11, the binary output (attenuation reflection) of the comparator IC201 is shown in the lower part of FIG. A value obtained by integrating the signal) for the period ts (FIG. 11E) is used for liquid presence / absence determination. That is, in the integration circuit 103f, the integration value E is compared with the threshold value Vth by the comparator IC301. The output of the comparator IC301 is used as a liquid presence / absence determination output in the same manner as the circuit of FIG.

なお、図3及び図11の各回路にて使用される包絡線検波回路、半波整流回路あるいは積分回路は、上記開示されたものに限定されない。図14及び図15は、検波トランスTF501を用いた包絡線検波回路の例を示すものであり、コンデンサC501にて直流カットされた減衰振動波形信号は検波トランスTF501を介して、トランジスタTr501(図14)ないしダイオードD501(図15)にて半波整流され、その下段に挿入された並列RC部(R501,C502)にて包絡線検波される。検波トランスTF501は、入力信号に対するインピーダンス変換部を形成するとともに、二次側コイルがコンデンサC502と結合して同調部を形成する。また、図16に示す回路では、減衰振動波形信号がインピーダンス変換用のオペアンプIC601に入力され、その出力と負期間経路との間に挿入されたダイオードD601が半波整流部を形成する。また、積分回路は、図17に示すように、オペアンプIC701の負帰還部にコンデンサC701及び積分時定数決定用の抵抗R701を組み合わせたアクティブ型積分回路として構成することが可能である。   Note that the envelope detection circuit, the half-wave rectification circuit, or the integration circuit used in each circuit of FIGS. 3 and 11 is not limited to the one disclosed above. 14 and 15 show an example of an envelope detection circuit using a detection transformer TF501, and a damped oscillation waveform signal that has been DC-cut by a capacitor C501 is passed through a detection transformer TF501 to form a transistor Tr501 (FIG. 14). ) To half-wave rectified by the diode D501 (FIG. 15), and envelope detection is performed by the parallel RC section (R501, C502) inserted in the lower stage. The detection transformer TF501 forms an impedance conversion unit for an input signal, and a secondary coil is combined with a capacitor C502 to form a tuning unit. In the circuit shown in FIG. 16, the damped oscillation waveform signal is input to the operational amplifier IC 601 for impedance conversion, and the diode D601 inserted between the output and the negative period path forms a half-wave rectifier. Further, as shown in FIG. 17, the integrating circuit can be configured as an active integrating circuit in which a capacitor C701 and a resistor R701 for determining an integration time constant are combined with a negative feedback portion of an operational amplifier IC701.

次に、減衰振動波形を直接デジタルサンプリングできる場合には、取り込んだ波形の減衰ピーク値をパラメータとして用い、液体の有無を判定することもできる。図24はその場合の回路図であり、超音波トランスジューサ2からの減衰波形信号はアンプ111を介してA/D変換器112を介してマイコン100によりデジタル波形として取り込まれる。マイコン100による処理の流れは図26の通りである。まず、図5と同様にして、超音波トランスジューサ2をバースト駆動した後遮断し(S51)、減衰波形のデジタルデータを取り込む(S52)。   Next, when the damped vibration waveform can be directly digitally sampled, the presence or absence of liquid can be determined using the attenuation peak value of the acquired waveform as a parameter. FIG. 24 is a circuit diagram in that case, and the attenuation waveform signal from the ultrasonic transducer 2 is captured as a digital waveform by the microcomputer 100 via the amplifier 111 and the A / D converter 112. The flow of processing by the microcomputer 100 is as shown in FIG. First, in the same manner as in FIG. 5, the ultrasonic transducer 2 is burst-driven and then shut off (S51), and digital data of an attenuation waveform is captured (S52).

図25に示すように、取り込まれたデジタル波形データにて、例えば波形変位が極大値(極小値でもよい)を示すデータ点をピーク値P1,P2,‥,Pkとして抽出する(S53)。減衰振動波形のピーク値P1,P2,‥,Pkは離散パラメータなので、前述の判定タイミングtmにて一定の時間幅twに入るピーク値の代表値(例えば、最も大きい値か、twに入るピーク値の平均値)を判定用ピーク値Pmとして抽出し(S54)、これを閾値Vthと比較する(S55)。判定用ピーク値Pmが閾値Vthよりも大きければ液無し出力とし(S56)、同じく閾値Vthよりも小さければ液有り出力とする(S57)。   As shown in FIG. 25, in the captured digital waveform data, for example, data points where the waveform displacement shows a maximum value (or a minimum value) are extracted as peak values P1, P2,..., Pk (S53). Since the peak values P1, P2,..., Pk of the damped vibration waveform are discrete parameters, the representative value of the peak value that falls within a certain time width tw at the aforementioned determination timing tm (for example, the largest value or the peak value that falls into tw) (Average value) is extracted as the determination peak value Pm (S54), and is compared with the threshold value Vth (S55). If the determination peak value Pm is larger than the threshold value Vth, it is determined that there is no liquid output (S56), and if it is smaller than the threshold value Vth, it is determined that there is liquid output (S57).

また、デジタル波形データをサンプリングする代わりに、図27に示すように、波形ピーク値をピークホールド回路112にて検出する方法も可能である。この場合の処理の流れを図29に示す。まず、超音波トランスジューサ2をバースト駆動した後遮断し(S101)、判定タイミングtmが到来するまで待機する(S102)。判定タイミングtmが到来すれば、一定のウィンドウ期間twで波形入力を行ない、その期間内での最大波形値を判定用ピーク値PHとしてホールドする(S103:図28参照)。判定用ピーク値PHが閾値Vthよりも大きければ液無し出力とし(S104→S105)、同じく閾値Vthよりも小さければ液有り出力とする(S104→S106)。   Further, instead of sampling the digital waveform data, a method of detecting the waveform peak value with the peak hold circuit 112 as shown in FIG. 27 is also possible. The flow of processing in this case is shown in FIG. First, the ultrasonic transducer 2 is driven after burst driving (S101), and waits until the determination timing tm arrives (S102). When the determination timing tm arrives, a waveform is input in a certain window period tw, and the maximum waveform value in that period is held as the determination peak value PH (S103: see FIG. 28). If the determination peak value PH is larger than the threshold value Vth, it is determined that there is no liquid output (S104 → S105), and if it is smaller than the threshold value Vth, it is determined that there is liquid output (S104 → S106).

なお、検出対象となる液体の密度が比較的大きい場合は、超音波トランスジューサに代え、励振用測定プローブとして可聴帯音波信号を出力する可聴帯音波出力部(例えば小形スピーカなど)を用いることもできる。また、可聴帯音波出力部の代わりに容器の壁部外面に打撃を加えることでこれを音響励振する打撃機構を設けてもよい。   When the density of the liquid to be detected is relatively large, an audible sound wave output unit (for example, a small speaker) that outputs an audible sound wave signal can be used as an excitation measurement probe instead of the ultrasonic transducer. . Moreover, you may provide the striking mechanism which acoustically excites this by striking the outer surface of the wall part of a container instead of the audible sound wave output part.

次に、図31に示すように、液体検知装置1は、具体的には、該容器190の容器本体部200の外面に対し、容器内の検知対象となる特定の液面レベルに対応した液体検知位置に固定的に取り付け、液体検知機能付き容器として構成することもできる。図31において、液体検知装置1は、容器190の深さ方向において、容器190内に定められた上限液面位置及び下限液面位置にそれぞれ対応する2つの液体検知位置(以下、上限液面位置側の超音波液体検知装置には符号1Aを、下限液面位置側の超音波液体検知装置には符号1Bを付与して区別する)に取り付けてある。音響インピーダンス整合層2Pは、該音響インピーダンス整合層2Pよりも薄い適当な接着剤層を介し容器190の表面に固定される。   Next, as shown in FIG. 31, the liquid detection device 1 specifically includes a liquid corresponding to a specific liquid level to be detected in the container with respect to the outer surface of the container main body 200 of the container 190. It can be fixedly attached to the detection position and configured as a container with a liquid detection function. In FIG. 31, the liquid detection device 1 includes two liquid detection positions (hereinafter, upper limit liquid level positions) corresponding to the upper limit liquid level position and the lower limit liquid level position defined in the container 190 in the depth direction of the container 190. 1A is attached to the ultrasonic liquid detection device on the side, and 1B is assigned to the ultrasonic liquid detection device on the lower limit liquid surface position side for identification. The acoustic impedance matching layer 2P is fixed to the surface of the container 190 through an appropriate adhesive layer thinner than the acoustic impedance matching layer 2P.

図31においては、各液体検知装置1が個別に図2、図24あるいは図27に示す電気的構成を有し、その信号処理回路103からの液面判定信号Vout(液無し=Hレベル、液有り=Lレベル(回路上のロジックを反転させれば逆でもよい))の内容を個々の超音波液体検知装置のマイコン100にて解析し、その結果に基づいて該マイコン100がLED点灯部104の点灯制御を行なうようにしてある。しかし、図33に示すように、各液体検知装置21A,21Bにて検知制御部を共用化することも可能である。この場合、各液体検知装置21A,21Bからの液面判定信号Voutは共通制御部をなすマイコン100に集約され、個々の超音波液体検知装置に対応するLED点灯部の動作制御も一括して行なわれる。この場合、LED点灯部を液体検知装置から分離して設けることも可能である。この構成は、例えば、乗り物(自動車等)の燃料タンクなど、容器上に表示部を設けたのでは検知結果を視認できない場合や、タンクが大型のためタンク上に表示部を設けたのでは検知結果の視認が困難になる場合などに有効である。   In FIG. 31, each liquid detection device 1 individually has the electrical configuration shown in FIG. 2, FIG. 24, or FIG. 27, and a liquid level determination signal Vout (no liquid = H level, liquid level) from its signal processing circuit 103. Existence = L level (the logic may be reversed if the logic on the circuit is inverted may be reversed) by the microcomputer 100 of each ultrasonic liquid detection device, and the microcomputer 100 determines that the LED lighting unit 104 is based on the result. The lighting control is performed. However, as shown in FIG. 33, it is also possible to share the detection control unit between the liquid detection devices 21A and 21B. In this case, the liquid level determination signals Vout from the liquid detection devices 21A and 21B are collected in the microcomputer 100 that forms the common control unit, and the operation control of the LED lighting units corresponding to the individual ultrasonic liquid detection devices is also performed collectively. It is. In this case, the LED lighting part can be provided separately from the liquid detection device. This configuration can be detected, for example, when a display unit is provided on a container such as a fuel tank of a vehicle (such as an automobile), or when the detection result is not visible, or because the display unit is provided on the tank because the tank is large. This is effective when it is difficult to visually recognize the result.

図33の構成では、各液体検知装置21A,21Bのトランスジューサが、マイコン100からの指令を受けた切替スイッチ101sにより、駆動回路101及び信号処理回路103に順次切り替えて接続され、それぞれ液体有無検知を行なうとともに、各トランスジューサ位置での検知結果がマイコン100のメモリ内に記憶される。2つの超音波液体検知装置21A,21Bを設けることで、図32に示すごとく、下限液面位置側液体検知装置1Bよりも液面が下にある場合(0〜1)、上限液面位置側液体検知装置1Aと下限液面位置側液体検知装置1Bとの間に有る場合(1〜2)及び上限液面位置側液体検知装置1Aよりも上にある場合(2〜)、の3つの液面状態を識別することができる。従って、マイコン100は、それら検知結果に基づいて、液面が上記のどの区間にあるかを判定し、例えば、液面レベルが(2〜)のときは第一LED104aが点灯し、液面レベルが(1〜2)のときは第二LED104bが点灯し、液面レベルが(0〜1)のときは第三LED104bが点灯するよう、駆動制御を行なう。   In the configuration of FIG. 33, the transducers of the respective liquid detection devices 21A and 21B are sequentially switched and connected to the drive circuit 101 and the signal processing circuit 103 by the changeover switch 101s that receives a command from the microcomputer 100, and respectively detects the presence or absence of liquid. At the same time, the detection results at each transducer position are stored in the memory of the microcomputer 100. By providing the two ultrasonic liquid detection devices 21A and 21B, as shown in FIG. 32, when the liquid level is lower than the lower limit liquid level position side liquid detection device 1B (0 to 1), the upper limit liquid level position side Three liquids, when the liquid detection device 1A is between the lower limit liquid level position side liquid detection device 1B (1-2) and above the upper limit liquid level position side liquid detection device 1A (2). The surface state can be identified. Therefore, the microcomputer 100 determines which section the liquid level is in the above based on the detection result. For example, when the liquid level is (2), the first LED 104a is lit and the liquid level is Is controlled so that the second LED 104b is lit when (1-2), and the third LED 104b is lit when the liquid level is (0-1).

また、上限液面位置側液体検知装置1Aと下限液面位置側液体検知装置1Bとの間には、さらに1ないし複数の中間液体検知装置1cを設けることも可能であり、この場合は、図33中に示すように、中間液体検知装置1cの検知状態に応じて複数のLED104kにより、さらに細分化した形で液面位置を表示することができる。この場合は、液体検知装置の総数をNとして、N+1個に容器内を深さ方向の区間に分割し、各区間に対応するLED104kのいずれが点灯しているかに応じて、どの区間に液面が存在しているかを報知することができる。なお、液面が存在している区間に対応するLED104kだけでなく、それより下に位置するLED104kも全て点灯するように制御を行なってもよい。   Further, it is possible to further provide one or more intermediate liquid detection devices 1c between the upper limit liquid level position side liquid detection device 1A and the lower limit liquid level position side liquid detection device 1B. As shown in 33, the liquid surface position can be displayed in a further subdivided form by the plurality of LEDs 104k according to the detection state of the intermediate liquid detection device 1c. In this case, the total number of liquid detection devices is N, and the inside of the container is divided into N + 1 sections in the depth direction, and the liquid level in which section depends on which of the LEDs 104k corresponding to each section is lit. Can be notified. In addition, you may control so that not only LED104k corresponding to the area where a liquid level exists but all LED104k located below it may light.

図34は、各液体検知装置1A,1Bからの二値の液面判定信号Vout(A)及びVout(B)(いずれも、液無しがH、液ありがLである:以下、Lアクティブとして説明する)に基づいて、マイコンを用いずにLEDの点灯制御を行なう回路の事例を示すものである。すなわち、図中の真理表に従うロジックにより、Vout(A)及びVout(B)の入力レベルに基づいて、第一LED104a、第二LED104b及び第三LED104bのいずれかが点灯制御されるようになっている。具体的には、Vout(A)及びVout(B)は、論理積ゲートIC804と論理和ゲートIC805にそれぞれ分配入力される。論理積ゲートIC804の出力は第一LED104a用のコンパレータIC801に入力される。また、論理和ゲートIC805の出力は、第二LED104b用のコンパレータIC802と第三LED104c用のコンパレータIC803とに、一方をインバータIC806によりレベル反転させた形で分配入力される。各コンパレータIC801〜IC803は、それぞれ各入力電圧を抵抗ハーフブリッジR803,R804により信号電源電圧Vccから分圧形成される閾電圧と比較する。そして、各コンパレータIC801〜IC803の出力側には、各LED104a〜104cが、それぞれ電流調整抵抗R805〜R807を介して駆動電圧+VBに接続されている。そして入力電圧がアクティブ(L)のとき、コンパレータIC801〜IC803の出力もアクティブ(L)となり、LED104a〜104cの対応するものをコンパレータ側への引き込み電流により点灯させる。   FIG. 34 shows binary liquid level determination signals Vout (A) and Vout (B) from the respective liquid detection devices 1A and 1B (both are H when there is no liquid and L when there is liquid: The example of the circuit which performs lighting control of LED without using a microcomputer based on the explanation is shown. That is, one of the first LED 104a, the second LED 104b, and the third LED 104b is controlled to be turned on based on the input levels of Vout (A) and Vout (B) by the logic according to the truth table in the figure. Yes. Specifically, Vout (A) and Vout (B) are distributed and input to the logical product gate IC 804 and the logical sum gate IC 805, respectively. The output of the AND gate IC 804 is input to the comparator IC 801 for the first LED 104a. Further, the output of the OR gate IC 805 is distributed and input to the comparator IC 802 for the second LED 104b and the comparator IC 803 for the third LED 104c in a state where one of them is inverted by the inverter IC 806. Each of the comparators IC801 to IC803 compares each input voltage with a threshold voltage that is divided from the signal power supply voltage Vcc by the resistor half bridges R803 and R804. Then, on the output side of each of the comparators IC801 to IC803, the LEDs 104a to 104c are connected to the drive voltage + VB via current adjustment resistors R805 to R807, respectively. When the input voltage is active (L), the outputs of the comparators IC801 to IC803 are also active (L), and the corresponding ones of the LEDs 104a to 104c are lit by the current drawn to the comparator side.

上記の回路によると、Vout(A)及びVout(B)がともにアクティブのとき(つまり、液面レベル(2〜)のとき)IC804の出力はアクティブとなり、IC801を介して第一LED104aが点灯する。Vout(A)が非アクティブでVout(B)がアクティブのとき(つまり、液面レベル(1〜2)のとき)は、IC805の出力がアクティブとなり(IC804は非アクティブ)、IC802を介して第二LED104bが点灯する。Vout(A)とVout(B)とがともにアクティブのとき(つまり、液面レベル(1〜2)のとき)は、IC804及びIC805はともに非アクティブとなるが、IC805のIC803側への分配出力はIC806によりアクティブに反転するので、IC803を介して第三LED104bが点灯する。このように、液面レベルが上記各区間のいずれに属するかに応じて、対応するLED(インジケータ)が択一的に点灯するようになっている。   According to the above circuit, when both Vout (A) and Vout (B) are active (that is, at the liquid level (2)), the output of the IC 804 is active, and the first LED 104a is turned on via the IC 801. . When Vout (A) is inactive and Vout (B) is active (that is, when the liquid level is (1 to 2)), the output of IC 805 is active (IC 804 is inactive), and the first is transmitted through IC 802. The second LED 104b lights up. When both Vout (A) and Vout (B) are active (that is, when the liquid level is (1 to 2)), both IC804 and IC805 are inactive, but the distributed output to IC803 side of IC805 Is actively inverted by the IC 806, so that the third LED 104b is turned on via the IC 803. In this way, the corresponding LED (indicator) is alternatively lit according to which of the above sections the liquid level belongs to.

次に、図35に示すように、液体検知装置は、容器190の容器本体部200のうち鉛直方向に対して傾斜した部分(傾斜壁部)200jにも取り付け可能である。図35は、内燃機関を動力源とする乗り物の燃料タンク、特に、自動車の燃料タンクに適用した場合を例に取っており、上限液面位置側液体検知装置1Aと下限液面位置側液体検知装置1Bのうち、後者が傾斜壁部200jに取り付けられている(自動車の燃料タンクは、密集配置されるシャシ側の他の構造体との干渉を避けるため、傾斜壁部200jによりタンク下部が断面縮小されていることが多い)。このことは、従来の反射式超音波液面計と比較して次のような利点をもたらす。すなわち、反射式の超音波液面計では、液体が存在している場合に特有の、壁部を透過した超音波ビームの反対側壁面での反射波の有無により液体検知する方式なので、液体検知装置が鉛直方向に対して傾斜した壁面に取り付けられていると、反対側壁面での反射波が仮に発生しても、その反射波は液面等でも反射を繰り返し、しかも液面位置によって到達位置も変化することになるので検出が非常に困難となる。しかし、本発明の方式であれば、反射波とは無関係の残響情報を検知するので、液体検知装置1Bの取付壁面200jが傾斜している場合でも問題なく液体の有無を検知できる。   Next, as shown in FIG. 35, the liquid detection device can be attached to a portion (inclined wall portion) 200j of the container main body 200 of the container 190 that is inclined with respect to the vertical direction. FIG. 35 shows an example in which the present invention is applied to a vehicle fuel tank using an internal combustion engine as a power source, particularly an automobile fuel tank. The upper limit liquid level position side liquid detection device 1A and the lower limit liquid level position side liquid detection are illustrated. Of the apparatus 1B, the latter is attached to the inclined wall portion 200j (in order to avoid interference with other structures on the chassis side where the vehicle fuel tank is densely arranged, the lower portion of the tank is sectioned by the inclined wall portion 200j. Often reduced). This brings the following advantages compared with the conventional reflective ultrasonic liquid level gauge. In other words, the reflection-type ultrasonic liquid level meter detects liquid by detecting the presence or absence of reflected waves on the opposite side wall surface of the ultrasonic beam transmitted through the wall, which is peculiar to the presence of liquid. If the device is mounted on a wall that is inclined with respect to the vertical direction, even if a reflected wave on the opposite side wall surface is generated, the reflected wave repeatedly reflects on the liquid surface, etc. Will also change, making detection very difficult. However, since the reverberation information unrelated to the reflected wave is detected according to the method of the present invention, the presence or absence of liquid can be detected without any problem even when the mounting wall surface 200j of the liquid detection device 1B is inclined.

また、図36に示すように、液体検知装置1は容器190の底壁部200Bに取り付けることも可能であり、この場合も残響情報により液体の有無を検知できる。なお、底壁部200Bは液面と平行であっても、図に示すごとく傾斜していてもいずれでもよい。   As shown in FIG. 36, the liquid detection device 1 can be attached to the bottom wall portion 200B of the container 190, and in this case, the presence or absence of liquid can be detected from the reverberation information. The bottom wall portion 200B may be either parallel to the liquid surface or inclined as shown in the figure.

本発明の超音波液体検知装置の使用例を示す模式図。The schematic diagram which shows the usage example of the ultrasonic liquid detection apparatus of this invention. 図1の超音波液体検知装置の第一例を、その電気的構成とともに示す模式図。The schematic diagram which shows the 1st example of the ultrasonic liquid detection apparatus of FIG. 1 with the electrical structure. 図2の信号処理回路の一例を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a signal processing circuit in FIG. 2. 図3のコンパレータの出力と、液有り/液無しの判定結果との関係を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the relationship between the output of the comparator of FIG. 3, and the determination result of liquid presence / absence of liquid. 図3の構成におけるマイコンの制御流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the control flow of the microcomputer in the structure of FIG. 減衰残響振動の波形測定例を示す図。The figure which shows the example of a waveform measurement of a decaying reverberation vibration. 液無し部での残響振動の減衰挙動を示す図。The figure which shows the damping behavior of the reverberation vibration in a no-liquid part. 同じく液有り部での残響振動の減衰挙動を示す図。The figure which similarly shows the damping behavior of the reverberation vibration in a part with a liquid. 図3の回路の動作を各部の模式的波形にて示す説明図。Explanatory drawing which shows the operation | movement of the circuit of FIG. 3 with the typical waveform of each part. 図3の積分回路の出力と、液有り/液無しの判定閾値との関係を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a relationship between an output of the integration circuit of FIG. 3 and a determination threshold value of presence / absence of liquid. 図3にて積分回路を省略した場合の、検波出力と液有り/液無しの判定閾値との関係を示す模式図。The schematic diagram which shows the relationship between a detection output and the determination threshold value with / without liquid when the integration circuit is omitted in FIG. 図2の信号処理回路の発展例を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing a development example of the signal processing circuit of FIG. 2. 図11の回路の動作説明図。FIG. 12 is an operation explanatory diagram of the circuit of FIG. 11. 図12に続く説明図。Explanatory drawing following FIG. 検波回路の第一変形例を示す回路図。The circuit diagram which shows the 1st modification of a detection circuit. 検波回路の第二変形例を示す回路図。The circuit diagram which shows the 2nd modification of a detection circuit. 半波整流回路の変形例を示す回路図。The circuit diagram which shows the modification of a half wave rectifier circuit. 積分回路の変形例を示す回路図。The circuit diagram which shows the modification of an integration circuit. 本発明に係る液体検出装置の外観の第一例を示す正面図。The front view which shows the 1st example of the external appearance of the liquid detection apparatus which concerns on this invention. 同じく第二例を示す正面図。The front view which shows a 2nd example similarly. 着脱式固定部を吸盤式固定部で構成した例を、その使用方法とともに示す説明図。Explanatory drawing which shows the example which comprised the detachable fixing | fixed part by the suction cup type fixing | fixed part with the usage method. 着脱式固定部をマグネット式固定部で構成した例を示す斜視図。The perspective view which shows the example which comprised the detachable fixing | fixed part with the magnet type fixing | fixed part. 図21のマグネット式固定部の使用方法を示す説明図。Explanatory drawing which shows the usage method of the magnet type fixing | fixed part of FIG. 表示部及びソナーの駆動回路の一例を示す回路図。The circuit diagram which shows an example of the drive circuit of a display part and a sonar. 図1の超音波液体検知装置の第二例を、その電気的構成とともに示す模式図。The schematic diagram which shows the 2nd example of the ultrasonic liquid detection apparatus of FIG. 1 with the electrical structure. 図24の構成における波形処理の内容を説明する模式図。The schematic diagram explaining the content of the waveform process in the structure of FIG. 図24の構成におけるマイコンの制御流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the control flow of the microcomputer in the structure of FIG. 図1の超音波液体検知装置の第三例を、その電気的構成とともに示す模式図。The schematic diagram which shows the 3rd example of the ultrasonic liquid detection apparatus of FIG. 1 with the electrical structure. 図27の構成におけるピークホールド処理の内容を説明する図。The figure explaining the content of the peak hold process in the structure of FIG. 図27の構成におけるマイコンの制御流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the control flow of the microcomputer in the structure of FIG. 駆動回路の一例を示す回路図。The circuit diagram which shows an example of a drive circuit. 液体検知機能付き容器として構成した第一例を示す模式図。The schematic diagram which shows the 1st example comprised as a container with a liquid detection function. 液体検知機能付き容器における液体検知装置の配置形態を、その変形例とともに示す模式図。The schematic diagram which shows the arrangement | positioning form of the liquid detection apparatus in the container with a liquid detection function with the modification. 複数の超音波トランスジューサの駆動を1つのマイコンにて共通制御する構成の例を示すブロック図。The block diagram which shows the example of a structure which controls commonly the drive of a several ultrasonic transducer by one microcomputer. LED点灯制御回路の変形例を示す回路図。The circuit diagram which shows the modification of an LED lighting control circuit. 液体検知機能付き容器として構成した第二例を示す模式図。The schematic diagram which shows the 2nd example comprised as a container with a liquid detection function. 同じく第三例を示す模式図。The schematic diagram which similarly shows a 3rd example. 測定用周波数の決定手順の変形例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the modification of the determination procedure of the frequency for a measurement. 図37の手順の原理説明図。FIG. 38 is a diagram illustrating the principle of the procedure in FIG. 測定用周波数を決定するための波形サンプリングの第一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the 1st example of the waveform sampling for determining the frequency for a measurement. 図39の波形サンプリングに係る波形前処理の内容を示す説明図。Explanatory drawing which shows the content of the waveform pre-processing which concerns on the waveform sampling of FIG. 測定用周波数を決定するための波形サンプリングの第二例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the 2nd example of the waveform sampling for determining the frequency for a measurement.

符号の説明Explanation of symbols

1 液体検知装置
2 超音波トランスジューサ(音響励振手段、残響検出手段)
SW 測定用超音波ビーム
L 液体
7 吸盤式固定部
8 マグネット式固定部
100 マイコン(液体有無判定手段、測定用周波数決定手段)
100m 初期周波数記憶部
100m’ 測定用周波数記憶部
102 周波数設定部
103 信号処理回路(液体有無判定手段)
103e 検波回路
104 表示部(液体存在状態情報出力手段)
190 容器
200 金属側壁部
1 Liquid detector 2 Ultrasonic transducer (acoustic excitation means, reverberation detection means)
Ultrasonic beam for SW measurement L Liquid 7 Suction cup type fixing part 8 Magnet type fixing part 100 Microcomputer (liquid presence / absence judging means, measuring frequency determining means)
100 m initial frequency storage unit 100 m ′ measurement frequency storage unit 102 frequency setting unit 103 signal processing circuit (liquid presence / absence determination means)
103e Detection circuit 104 Display unit (Liquid presence state information output means)
190 Container 200 Metal side wall

Claims (35)

液体を収容した容器を被測定系として、該容器の壁部外面に定められた測定実施位置に着脱可能に取り付けて使用され、前記被測定系に前記測定用超音波ビームを予め定められた時間励振入力した後、当該測定用超音波ビームの入力を遮断する超音波出力部と、
前記測定実施位置に取り付けて使用され、前記測定用超音波ビームの入力遮断後の残響振動波形を検出する残響検出手段と、
前記減衰残響振動の減衰特性の差異に基づいて前記容器内の前記測定実施位置における前記液体の有無を判定する液体有無判定手段と、
該判定結果を出力する液体有無判定結果出力手段と、
前記測定用超音波ビームの周波数を可変設定する周波数設定部と、
液体有無判定に係る残響検出に先立って、前記測定用超音波ビームの当該検出に使用する測定用周波数を決定するために、前記容器上にて液体無しとなることが予め知れている周波数設定位置にて前記周波数を種々に変更しつつ前記測定用超音波ビームを出力して前記残響振動の計測を行ない、該残響振動の持続時間が最大化する周波数を見出して前記測定用周波数として決定する測定用周波数決定手段と、
を備えたことを特徴とする超音波液体検知装置。
A container containing a liquid is used as a system to be measured, and is detachably attached to a measurement execution position defined on the outer surface of the wall of the container, and the measurement ultrasonic beam is preliminarily set in the system to be measured. An ultrasonic output unit that cuts off the input of the ultrasonic beam for measurement after the excitation input;
Reverberation detection means for detecting a reverberation vibration waveform after being cut off from the input of the ultrasonic beam for measurement;
A liquid presence / absence determining means for determining the presence / absence of the liquid at the measurement execution position in the container based on a difference in attenuation characteristics of the damped reverberation vibration;
A liquid presence / absence determination result output means for outputting the determination result;
A frequency setting unit for variably setting the frequency of the ultrasonic beam for measurement;
Prior to reverberation detection related to liquid presence / absence determination, in order to determine a measurement frequency used for the detection of the measurement ultrasonic beam, a frequency setting position is known in advance that no liquid is present on the container. Measuring the reverberation vibration by outputting the ultrasonic beam for measurement while changing the frequency in various ways, and finding the frequency that maximizes the duration of the reverberation vibration and determining it as the measurement frequency Frequency determining means;
An ultrasonic liquid detection device comprising:
前記容器が金属タンクであり、前記超音波出力部は該金属タンクの金属壁部に取り付けられ、当該金属壁部の厚さ方向に前記測定用超音波ビームを出力するものである請求項1記載の超音波液体検知装置。   The said container is a metal tank, and the said ultrasonic output part is attached to the metal wall part of this metal tank, and outputs the said ultrasonic beam for a measurement in the thickness direction of the said metal wall part. Ultrasonic liquid detection device. 前記容器は上面が閉塞された構造を有するものが使用され、前記周波数設定位置が該容器の最上面部上に定められる請求項2記載の超音波液体検知装置。   The ultrasonic liquid detection device according to claim 2, wherein the container has a structure in which an upper surface is closed, and the frequency setting position is determined on an uppermost surface portion of the container. 前記測定用周波数決定手段は、
前記周波数設定位置における初期測定にて、前記周波数を種々に変更しつつ前記測定用超音波ビームを出力して前記残響振動の計測を行なうことにより、残響振動の持続時間が最大化する周波数である初期最大化周波数f0maxと、同じく最小化する周波数である初期最小化周波数f0minとの双方を測定する初期周波数測定手段と、
それら初期最大化周波数f0maxと初期最小化周波数f0minとの測定結果を記憶する初期周波数記憶手段とを備え、
前記容器の側壁部上にて、前記周波数を種々に変更しつつ前記測定用超音波ビームを出力して前記残響振動を計測することにより、残響振動の持続時間が最大化する周波数である最大化周波数fmaxと、同じく最小化する周波数である最小化周波数fminとの双方を測定する処理を、前記超音波出力部の位置を液深さ方向に変化させつつ行なう処理を周波数決定用測定として行ない、該周波数決定用測定にて前記最小化周波数fminの測定結果が前記初期最小化周波数f0minに対して不一致となる液深さ方向位置を見出すとともに、当該位置にて前記最小化周波数fminの測定結果が初期最大化周波数f0maxと一致した場合に、該最小化周波数fminを前記測定用周波数として設定するものである請求項2又は請求項3に記載の超音波液体検知装置。
The measurement frequency determining means includes
This is the frequency at which the duration of reverberation vibration is maximized by measuring the reverberation vibration by outputting the measurement ultrasonic beam while variously changing the frequency in the initial measurement at the frequency setting position. and initial maximum frequency f 0max, the initial frequency measuring means for measuring both the initial minimum frequency f 0min a frequency also minimizes,
And a initial frequency storage means for storing the measurement results with those initial maximum frequency f 0max and initial minimum frequency f 0min,
On the side wall of the container, the frequency is maximized by maximizing the duration of reverberation vibration by measuring the reverberation vibration by outputting the measurement ultrasonic beam while changing the frequency variously. The process of measuring both the frequency f max and the minimized frequency f min that is also the frequency to be minimized is performed by changing the position of the ultrasonic output unit in the liquid depth direction as the measurement for determining the frequency. In the frequency determination measurement, a position in the liquid depth direction where the measurement result of the minimized frequency f min does not match the initial minimized frequency f 0 min is found, and the minimized frequency f is determined at the position. 3. The minimum frequency f min is set as the measurement frequency when the measurement result of min matches the initial maximum frequency f 0max. 4. The ultrasonic liquid detection device according to 3.
前記金属タンクは、前記最上面部の周縁に前記側壁部の上端部が連なる一体の蓋部材を有し、前記側壁部の残余部分をなす容器本体部の上縁部に該蓋部材が全周溶接部により接合された構造を有するものであり、
前記測定用周波数決定手段による前記周波数決定用測定が、前記側壁部の前記全周溶接部より下側に位置する部分にて実施される請求項4記載の超音波液体検知装置。
The metal tank has an integral lid member in which the upper end portion of the side wall portion is connected to the periphery of the uppermost surface portion, and the lid member is arranged at the upper edge portion of the container body portion that forms the remaining portion of the side wall portion. It has a structure joined by welds,
The ultrasonic liquid detection device according to claim 4, wherein the measurement for frequency determination by the measurement frequency determination unit is performed at a portion located below the all-around welded portion of the side wall portion.
前記周波数決定用測定を、前記容器上にて液体有りとなることが予め知れている位置にて行なう請求項4又は請求項5に記載の超音波液体検知装置。   6. The ultrasonic liquid detection device according to claim 4, wherein the frequency determination measurement is performed at a position where it is known in advance that liquid is present on the container. 前記周波数決定用測定を、前記側壁部の下端部にて行なう請求項6記載の記載の超音波液体検知装置。   The ultrasonic liquid detection device according to claim 6, wherein the measurement for determining the frequency is performed at a lower end portion of the side wall portion. 前記測定用周波数決定手段は、前記残響振動の振幅を予め定められた時間間隔でサンプリングする振幅サンプリング手段を有し、サンプリングされた振幅が時間とともに単調に減少することを条件として前記測定用周波数を決定するものである請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の超音波液体検知装置。   The measurement frequency determining means includes amplitude sampling means for sampling the amplitude of the reverberation vibration at a predetermined time interval, and the measurement frequency is determined on condition that the sampled amplitude monotonously decreases with time. The ultrasonic liquid detection device according to claim 1, which is to be determined. 前記振幅サンプリング手段は、前記残響振動の包絡線検波波形を用いて前記振幅のサンプリングを行なうものである請求項8記載の超音波液体検知装置。   The ultrasonic liquid detection device according to claim 8, wherein the amplitude sampling means performs sampling of the amplitude using an envelope detection waveform of the reverberation vibration. 前記振幅サンプリング手段は、前記残響振動の検出波形を、各々複数個の振幅ピーク点を包含する複数区間に分割し、各区間の振幅の平均値を前記振幅のサンプリング値として算出するものである請求項9記載の超音波液体検知装置。   The amplitude sampling unit divides the detection waveform of the reverberation vibration into a plurality of sections each including a plurality of amplitude peak points, and calculates an average value of amplitudes in each section as the sampling value of the amplitude. Item 10. The ultrasonic liquid detection device according to Item 9. 前記測定用周波数決定手段は、前記残響振動の包絡線検波波形の積分値を演算する積分演算手段を有し、該積分値が最大化される周波数を前記測定用周波数として決定する請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の超音波液体検知装置。   The measurement frequency determination means includes integration calculation means for calculating an integral value of an envelope detection waveform of the reverberation vibration, and determines a frequency at which the integral value is maximized as the measurement frequency. The ultrasonic liquid detection apparatus of any one of Claim 3. 前記超音波出力部が、互いに異なる容器の間で着脱可能に構成されるとともに、
各容器について決定された前記測定用周波数の値を容器特定情報と対応付けて記憶する測定用周波数記憶手段と、
前記超音波出力部が装着される前記容器を選択する容器選択手段と、
選択された容器に対応する周波数を前記測定用周波数記憶手段から読み出して、前記測定用周波数として設定する測定用周波数選択設定手段と、
を有する請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の超音波液体検知装置。
The ultrasonic output unit is configured to be detachable between different containers,
Measuring frequency storage means for storing the value of the measuring frequency determined for each container in association with the container specifying information;
Container selecting means for selecting the container on which the ultrasonic output unit is mounted;
A measurement frequency selection setting unit that reads out the frequency corresponding to the selected container from the measurement frequency storage unit and sets the frequency as the measurement frequency;
The ultrasonic liquid detection device according to claim 1, comprising:
前記容器が金属タンクであり、前記液体として液化ガスを収容するものである請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載の超音波液体検知装置。   The ultrasonic liquid detection device according to claim 1, wherein the container is a metal tank and contains liquefied gas as the liquid. 前記超音波出力部は、前記被測定系への測定用超音波ビームの出力が可能とされるとともに、前記被測定系からの残響超音波の受信も可能な超音波トランスジューサとして、前記残響検出手段に兼用されるものである請求項1ないし請求項13のいずれか1項に記載の超音波液体検知装置。   The ultrasonic output unit is an ultrasonic transducer capable of outputting a measurement ultrasonic beam to the measurement target system and capable of receiving reverberation ultrasonic waves from the measurement target system. The ultrasonic liquid detection device according to any one of claims 1 to 13, wherein the ultrasonic liquid detection device is used in combination. 前記超音波トランスジューサの超音波送受信面と密着する形で音響インピーダンス整合層が配置され、該音響インピーダンス整合層が前記筐体の表面に露出するとともに、その露出面が検知面として前記容器の前記測定実施位置に着脱可能に密着保持される請求項14記載の超音波液体検知装置。   An acoustic impedance matching layer is disposed in close contact with the ultrasonic transmission / reception surface of the ultrasonic transducer, the acoustic impedance matching layer is exposed on the surface of the housing, and the exposed surface serves as a detection surface for the measurement of the container. The ultrasonic liquid detection device according to claim 14, wherein the ultrasonic liquid detection device is detachably attached and held at the implementation position. 前記筐体を操作者が手で把持しつつ前記検知面を前記測定実施位置に押し当て保持し、その状態で前記超音波トランスジューサを励振駆動して液体有無に係る測定を行なうようにした請求項15記載の超音波液体検知装置。   The measurement according to the presence or absence of liquid is performed by exciting and driving the ultrasonic transducer in this state while holding the detection surface against the measurement execution position while an operator holds the casing by hand. 15. The ultrasonic liquid detection device according to 15. 前記検知面を前記測定実施位置に押し当てた状態で前記筐体を前記容器の前記側壁面に着脱可能に固定する着脱式固定部が設けられている請求項15記載の超音波液体検知装置。   The ultrasonic liquid detection device according to claim 15, further comprising: a detachable fixing portion that detachably fixes the casing to the side wall surface of the container in a state where the detection surface is pressed against the measurement execution position. 前記着脱式固定部が吸盤式固定部にて構成されている請求項17記載の超音波液体検知装置。   The ultrasonic liquid detection device according to claim 17, wherein the detachable fixing part is constituted by a suction cup type fixing part. 前記検知面は、前記吸盤式固定部の凹状吸着面の底に露出する形で設けられている請求項18記載の超音波液体検知装置。   The ultrasonic liquid detection device according to claim 18, wherein the detection surface is provided so as to be exposed at a bottom of the concave suction surface of the suction cup type fixing portion. 前記着脱式固定部がマグネット式固定部にて構成されている請求項17記載の超音波液体検知装置。   The ultrasonic liquid detection device according to claim 17, wherein the detachable fixing portion is configured by a magnet-type fixing portion. 前記マグネット式固定部は前記検知面の周囲を取り囲む環状マグネットにて構成されている請求項20記載の超音波液体検知装置。   21. The ultrasonic liquid detection device according to claim 20, wherein the magnet-type fixing part is configured by an annular magnet surrounding the detection surface. 前記超音波出力部は、前記被測定系に前記測定用超音波ビームを予め定められた時間励振入力した後、当該測定用超音波ビームの入力を遮断するものであり、
前記残響検出手段は、前記測定用超音波ビームの入力遮断後の減衰残響振動を検出するものであり、
検出される前記減衰残響振動の減衰特性の差異に基づいて前記容器内の前記測定実施位置における前記液体の有無を判定する液体有無判定手段を有し、前記液体存在状態情報出力手段は、その判定結果を出力するものである請求項1ないし請求項21のいずれか1項に記載の超音波液体検知装置。
The ultrasonic output unit is configured to block the input of the measurement ultrasonic beam after the excitation input of the measurement ultrasonic beam to the measurement target system for a predetermined time,
The reverberation detecting means detects damped reverberation vibration after the input of the measurement ultrasonic beam is interrupted,
A liquid presence / absence determination unit that determines the presence / absence of the liquid at the measurement execution position in the container based on a difference in the attenuation characteristics of the damped reverberation vibration detected; The ultrasonic liquid detection device according to any one of claims 1 to 21, which outputs a result.
前記液体有無判定手段は、前記減衰残響振動の検出情報に基づいて、前記測定用超音波ビームの入力を遮断後に予め定められ時間を経過したときの、該減衰残響振動の減衰レベルを反映した減衰レベル情報を取得し、当該減衰レベル情報に反映された減衰レベルが予め定められた閾値未満の場合に液体有り、同じく閾値を超える場合に液体無しと判定するものである請求項22記載の超音波液体検知装置。   The liquid presence / absence determining means is based on the detection information of the damped reverberation vibration, and reflects the attenuation level of the damped reverberation vibration when a predetermined time elapses after the input of the measurement ultrasonic beam is cut off. 23. The ultrasonic wave according to claim 22, wherein level information is acquired and liquid is determined to be present when the attenuation level reflected in the attenuation level information is less than a predetermined threshold value, and no liquid is detected when the attenuation level is also greater than the threshold value. Liquid detection device. 前記液体有無判定手段は、前記減衰残響振動の検出情報に基づいて、該減衰残響振動の減衰レベルを監視するとともに、前記測定用超音波ビームの入力を遮断後に当該減衰レベルが予め定められた参照レベルに到達するまでの減衰時間を計測する減衰時間計測手段を有し、当該減衰時間が予め定められた閾値を超える場合に液体無し、同じく閾値未満となる場合に液体有りと判定するものである請求項22記載の超音波液体検知装置。   The liquid presence / absence determining means monitors the attenuation level of the damped reverberation vibration based on the detection information of the damped reverberation vibration and refers to a predetermined attenuation level after blocking the input of the ultrasonic beam for measurement. It has an attenuation time measuring means for measuring the attenuation time until reaching the level, and determines that there is no liquid when the attenuation time exceeds a predetermined threshold, and also when there is less than the threshold. The ultrasonic liquid detection device according to claim 22. 前記残響振動波形を包絡線検波する包絡線検波手段を有し、
前記液体有無判定手段は、該包絡線検波波形に反映される前記減衰残響振動の減衰特性の差異に基づいて前記容器内の前記測定実施位置における前記液体の有無を判定するものである請求項22ないし請求項24のいずれか1項に記載の超音波液体検知装置。
Envelope detection means for detecting the reverberation vibration waveform as an envelope,
23. The liquid presence / absence determination means is configured to determine the presence / absence of the liquid at the measurement execution position in the container based on a difference in attenuation characteristics of the damped reverberation vibration reflected in the envelope detection waveform. The ultrasonic liquid detection device according to any one of claims 24 to 24.
前記液体有無判定手段は、前記測定用超音波ビームの入力を遮断後に予め定められ時間を経過したときの、前記包絡線検波波形に反映される該減衰残響振動の減衰レベルを取得し、当該減衰レベルが予め定められた閾値未満の場合に液体有り、同じく閾値を超える場合に液体無しと判定するものである請求項25記載の超音波液体検知装置。   The liquid presence / absence determining means acquires an attenuation level of the damped reverberation reflected in the envelope detection waveform when a predetermined time elapses after the input of the measurement ultrasonic beam is cut off, and the attenuation 26. The ultrasonic liquid detection device according to claim 25, wherein the liquid is detected when the level is less than a predetermined threshold, and no liquid is determined when the level is also exceeded. 前記液体有無判定手段は、前記包絡線検波波形に反映される該減衰残響振動の減衰レベルを監視するとともに、前記測定用超音波ビームの入力を遮断後に当該減衰レベルが予め定められた参照レベルに到達するまでの減衰時間を計測する減衰時間計測手段を有し、当該減衰時間が予め定められた閾値を超える場合に液体無し、同じく閾値未満となる場合に液体有りと判定するものである請求項26記載の超音波液体検知装置。   The liquid presence / absence determining means monitors the attenuation level of the damped reverberation vibration reflected in the envelope detection waveform, and reduces the attenuation level to a predetermined reference level after blocking the input of the ultrasonic beam for measurement. An attenuation time measuring means for measuring an attenuation time until it reaches, and determining that there is no liquid when the attenuation time exceeds a predetermined threshold, and that there is liquid when the attenuation time is also less than the threshold. 26. The ultrasonic liquid detection device according to 26. 前記包絡線検波手段は、前記残響検出手段からの前記残響振動波形を増幅する波形増幅部と、増幅された残響振動波形を半波整流する半波整流部と、該半波整流された残響振動波形を包絡線検波部とを有する検波回路にて構成されている請求項25ないし請求項27のいずれか1項に記載の超音波液体検知装置。   The envelope detection means includes a waveform amplification section for amplifying the reverberation vibration waveform from the reverberation detection means, a half-wave rectification section for half-wave rectifying the amplified reverberation vibration waveform, and the half-wave rectified reverberation vibration The ultrasonic liquid detection device according to any one of claims 25 to 27, wherein the ultrasonic wave detection device is configured by a detection circuit having a waveform and an envelope detection unit. 前記検波回路は、前記波形増幅部からの増幅出力波形からバイアス直流成分を除去するバイアス直流成分除去部を有し、前記半波整流部は、該バイアス直流成分を除去後の増幅入力波形を半波整流するものである請求項28記載の超音波液体検知装置。   The detection circuit includes a bias DC component removal unit that removes a bias DC component from the amplified output waveform from the waveform amplification unit, and the half-wave rectification unit performs a half-amplification on the amplified input waveform after removing the bias DC component. 29. The ultrasonic liquid detection device according to claim 28, wherein the ultrasonic liquid detection device performs wave rectification. 前記波形増幅部の増幅出力を前記測定用超音波ビームの励振周波数に同調させる波形同調部が組み込まれてなる請求項29記載の超音波液体検知装置。   30. The ultrasonic liquid detection device according to claim 29, further comprising a waveform tuning unit that tunes the amplified output of the waveform amplification unit to the excitation frequency of the ultrasonic beam for measurement. 前記波形増幅部から分岐入力される増幅出力を積分演算する増幅出力と、該積分出力と前記検波回路からの包絡線検波出力との比較に基づいて、前記分岐減衰残響振動の減衰特性を反映した減衰反映信号を出力する積分比較演算部とを有し、前記液体有無判定手段は該減衰反映信号に基づいて前記液体の有無を判定するものである請求項28ないし請求項30のいずれか1項に記載の超音波液体検知装置。   Based on the comparison between the amplified output obtained by integrating the amplified output branched from the waveform amplifier and the envelope output from the integrated output and the detection circuit, the attenuation characteristics of the branched damped reverberation vibration are reflected. 31. The apparatus according to claim 28, further comprising an integration comparison operation unit that outputs an attenuation reflection signal, wherein the liquid presence / absence determination means determines the presence / absence of the liquid based on the attenuation reflection signal. The ultrasonic liquid detection device according to 1. 前記積分比較演算部は、前記減衰反映信号として前記積分出力と前記包絡線検波出力との二値比較結果を出力するものである請求項31記載の超音波液体検知装置。   32. The ultrasonic liquid detection device according to claim 31, wherein the integral comparison calculation unit outputs a binary comparison result between the integral output and the envelope detection output as the attenuation reflection signal. 前記残響振動波形を積分する波形積分手段を有し、
前記液体有無判定手段は、該積分波形に反映される前記減衰残響振動の減衰特性の差異に基づいて前記容器内の前記測定実施位置における前記液体の有無を判定するものである請求項22ないし請求項32のいずれか1項に記載の超音波液体検知装置。
Having waveform integration means for integrating the reverberation vibration waveform;
23. The liquid presence / absence determining means is configured to determine the presence / absence of the liquid at the measurement execution position in the container based on a difference in attenuation characteristics of the damped reverberation vibration reflected in the integrated waveform. Item 33. The ultrasonic liquid detection device according to any one of Item 32.
前記残響振動波形を包絡線検波する包絡線検波手段を有し、前記波形積分手段は、該包絡線検波後の波形を積分処理するものである請求項33記載の超音波液体検知装置。   34. The ultrasonic liquid detection device according to claim 33, further comprising envelope detection means for detecting an envelope of the reverberation vibration waveform, wherein the waveform integration means integrates the waveform after the envelope detection. 該容器内の液体深さ方向において互いに異なる測定実施位置にて前記残響情報を検出し、個々の測定実施位置における前記残響情報の検出結果に基づいて、前記容器内の液面位置を反映した液面位置反映情報が出力可能とされてなる請求項1ないし請求項34のいずれか1項に記載の超音波液体検知装置。   The reverberation information is detected at different measurement execution positions in the liquid depth direction in the container, and the liquid level position in the container is reflected based on the detection result of the reverberation information at each measurement execution position. The ultrasonic liquid detection apparatus according to any one of claims 1 to 34, wherein the surface position reflection information can be output.
JP2007161853A 2007-06-19 2007-06-19 Ultrasonic liquid sensing apparatus Pending JP2009002707A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007161853A JP2009002707A (en) 2007-06-19 2007-06-19 Ultrasonic liquid sensing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007161853A JP2009002707A (en) 2007-06-19 2007-06-19 Ultrasonic liquid sensing apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009002707A true JP2009002707A (en) 2009-01-08

Family

ID=40319262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007161853A Pending JP2009002707A (en) 2007-06-19 2007-06-19 Ultrasonic liquid sensing apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009002707A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015094638A (en) * 2013-11-11 2015-05-18 日本郵船株式会社 Measurement instrument, method, and system
CN106768186A (en) * 2017-02-10 2017-05-31 桂林新洲机械设备有限公司 High precision large-sized feed storage tank storing elevation carrection display device
CN112402736A (en) * 2020-11-17 2021-02-26 杭州师范大学钱江学院 Infusion monitoring method
CN113720421A (en) * 2021-09-22 2021-11-30 北京锐达仪表有限公司 Vibration wave layered interface measuring device and measuring method
KR102368579B1 (en) * 2020-09-15 2022-03-02 주식회사 퍼스트알앤디 Silo storage measurement method and system
KR102374451B1 (en) * 2021-12-30 2022-03-17 (주)리모트글로벌 Residual Chemical Leak Detection System
KR102418828B1 (en) * 2021-12-08 2022-07-11 (주)리모트글로벌 Residual Chemical Detection Device Using Ultrasound

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015094638A (en) * 2013-11-11 2015-05-18 日本郵船株式会社 Measurement instrument, method, and system
CN106768186A (en) * 2017-02-10 2017-05-31 桂林新洲机械设备有限公司 High precision large-sized feed storage tank storing elevation carrection display device
CN106768186B (en) * 2017-02-10 2023-04-07 桂林新洲机械设备有限公司 High-precision large-scale feed storage tank storage height measurement display device
KR102368579B1 (en) * 2020-09-15 2022-03-02 주식회사 퍼스트알앤디 Silo storage measurement method and system
CN112402736A (en) * 2020-11-17 2021-02-26 杭州师范大学钱江学院 Infusion monitoring method
CN113720421A (en) * 2021-09-22 2021-11-30 北京锐达仪表有限公司 Vibration wave layered interface measuring device and measuring method
CN113720421B (en) * 2021-09-22 2023-09-22 北京锐达仪表有限公司 Vibration wave layering interface measuring device and measuring method
KR102418828B1 (en) * 2021-12-08 2022-07-11 (주)리모트글로벌 Residual Chemical Detection Device Using Ultrasound
KR102374451B1 (en) * 2021-12-30 2022-03-17 (주)리모트글로벌 Residual Chemical Leak Detection System

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009002707A (en) Ultrasonic liquid sensing apparatus
US8750071B2 (en) Sensor function for controlling at a variable transmission frequency for the purpose of detecting contamination
US8833167B2 (en) Sensor device and method for operating a sensor device
JP2008203207A (en) Liquid detector
CN102549399B (en) Method for determining and/or monitoring at least one physical process parameter
JP2005345466A (en) Liquid level detecting device for detecting contact of pipetting needle with liquid in vessel
JP2008203205A (en) Liquid detector
JP2007517219A (en) Fluid level measurement by ultrasonic wave introduced into the container wall
US8892373B2 (en) Method for determining the starting instant of a periodically oscillating signal response
US7245059B2 (en) Method of exciting a piezoelectric crystal
JP2006145403A (en) Ultrasonic measurement circuit and liquid-level detection system using the same
JP2008203204A (en) Liquid detector
KR0160487B1 (en) Method of detecting residual quantity of gas in cassette type gas cylinder and apparatus therefor
US7552652B2 (en) Device for determining and/or monitoring the volume-and/or mass-flow of a medium
US11099042B2 (en) Clamp-on ultrasonic flowmeter determining flow rate corresponding to phase velocity of low order asymmetric mode from plate wave generation
JP2003302383A (en) Sensor and its manufacturing method
JPH0843175A (en) Liquid level sensor with plunger
JP2008203208A (en) Container with liquid detecting function
JP2008203206A (en) Liquid detector
JP3256608B2 (en) Ultrasonic water level measurement method and device
EP1785701A1 (en) Apparatus and method for determining a temperature of a volume of gas
JPH08136643A (en) Ultrasonic distance measuring instrument
JP2009103459A (en) Ultrasonic plate thickness measuring device
US11740170B2 (en) Method for operating a measuring device used to determine a fluid variable, and measuring device
JP4598747B2 (en) Ranging sensor and equipment equipped with the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100531

A072 Dismissal of procedure [no reply to invitation to correct request for examination]

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A073

Effective date: 20110930