JP2018194408A - 液面検出装置 - Google Patents
液面検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018194408A JP2018194408A JP2017097600A JP2017097600A JP2018194408A JP 2018194408 A JP2018194408 A JP 2018194408A JP 2017097600 A JP2017097600 A JP 2017097600A JP 2017097600 A JP2017097600 A JP 2017097600A JP 2018194408 A JP2018194408 A JP 2018194408A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- circuit unit
- signal
- temperature
- ultrasonic sensor
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/296—Acoustic waves
- G01F23/2962—Measuring transit time of reflected waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/296—Acoustic waves
- G01F23/2968—Transducers specially adapted for acoustic level indicators
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/80—Arrangements for signal processing
- G01F23/802—Particular electronic circuits for digital processing equipment
- G01F23/804—Particular electronic circuits for digital processing equipment containing circuits handling parameters other than liquid level
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/341—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with time characteristics
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02836—Flow rate, liquid level
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
【課題】液体の温度が変化しても、精度の高い液面検出を可能とする液面検出装置を提供する。
【解決手段】タンク内の液体の液面に対して超音波を発射する超音波センサ110と、超音波センサに対して、超音波を発射させるための駆動信号を与える駆動回路部140と、超音波センサで受信されて、液面から反射される反射波に相当する反射波信号を検出する受信回路部150と、受信回路部の反射波信号を用いて、液面の位置を演算する制御演算回路部160とを備える液面検出装置において、液体の温度を検知する温度検知部170と、駆動回路部に対して、温度検知部によって検知される液体の温度が低くなる程、駆動信号の強さを大きくするように指示する駆動条件演算回路部180とを設ける。
【選択図】図4
【解決手段】タンク内の液体の液面に対して超音波を発射する超音波センサ110と、超音波センサに対して、超音波を発射させるための駆動信号を与える駆動回路部140と、超音波センサで受信されて、液面から反射される反射波に相当する反射波信号を検出する受信回路部150と、受信回路部の反射波信号を用いて、液面の位置を演算する制御演算回路部160とを備える液面検出装置において、液体の温度を検知する温度検知部170と、駆動回路部に対して、温度検知部によって検知される液体の温度が低くなる程、駆動信号の強さを大きくするように指示する駆動条件演算回路部180とを設ける。
【選択図】図4
Description
本発明は、超音波センサを用いてタンク内の液体の液面の位置を検出する液面検出装置に関するものである。
従来の液面検出装置として、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1の液面検出装置は、液体を貯蔵するタンクと、タンク内の液面に対して超音波を発射する超音波センサ(超音波振動素子)と、タンク内に設けられた伝播経路と、液面の位置を算出する制御回路とを備えている。
超音波センサから発射された超音波は、伝播経路内の液体を伝播して、液面で反射し、再び超音波センサに戻り受信される。そして、制御回路は、超音波の伝播速度、および超音波の発射から受信までの時間に基づいて、液面の位置(液面高さ)を算出するようになっている。
しかしながら、液体の温度が低下すると、一般に液体の粘度は高くなって、この液体中を伝播する超音波は減衰してしまう。よって、超音波センサから発射された超音波が液面で反射して、再び超音波センサで受信される際の受信波の強度が低下して、精度の良い液面位置の検出が難しくなるという問題があった。
本発明の目的は、上記問題に鑑み、液体の温度が変化しても、精度の高い液面検出を可能とする液面検出装置を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
第1の発明では、タンク(10)内の液体(11)の液面(12)に対して超音波を発射する超音波センサ(110)と、
超音波センサに対して、超音波を発射させるための駆動信号(1)を与える駆動回路部(140)と、
超音波センサで受信される受信信号の中から、液面から反射される反射波に相当する反射波信号を検出する受信回路部(150)と、
受信回路部の反射波信号を用いて、液面の位置を演算する制御演算回路部(160)と、を備える液面検出装置において、
液体の温度を検知する温度検知部(170)と、
駆動回路部に対して、温度検知部によって検知される液体の温度が低くなる程、駆動信号の強さを大きくするように指示する駆動条件演算回路部(180)とを備えることを特徴としている。
超音波センサに対して、超音波を発射させるための駆動信号(1)を与える駆動回路部(140)と、
超音波センサで受信される受信信号の中から、液面から反射される反射波に相当する反射波信号を検出する受信回路部(150)と、
受信回路部の反射波信号を用いて、液面の位置を演算する制御演算回路部(160)と、を備える液面検出装置において、
液体の温度を検知する温度検知部(170)と、
駆動回路部に対して、温度検知部によって検知される液体の温度が低くなる程、駆動信号の強さを大きくするように指示する駆動条件演算回路部(180)とを備えることを特徴としている。
第1の発明によれば、液体の温度が低くなる程、駆動信号の強さが大きくされることで、超音波センサ(110)から発射される超音波の強度を大きくすることができる。これに伴い、反射波信号の強さを大きくすることができるので、温度低下時の超音波の減衰によって発生する反射波信号の強度低下分を補うことができ、精度の高い液面検出が可能となる。
また、第2の発明では、タンク(10)内の液体(11)の液面(12)に対して超音波を発射する超音波センサ(110)と、
超音波センサに対して、超音波を発射させるための駆動信号(1)を与える駆動回路部(140)と、
超音波センサで受信される受信信号の中から、液面から反射される反射波に相当する反射波信号を検出する受信回路部(150)と、
受信回路部の反射波信号を用いて、液面の位置を演算する制御演算回路部(160)と、を備える液面検出装置において、
液体の温度を検知する温度検知部(170)を備え、
制御演算回路部は、温度検知部によって検知される液体の温度が低くなる程、受信回路部が反射波信号を検出するための閾値信号(4)を小さく設定することを特徴としている。
超音波センサに対して、超音波を発射させるための駆動信号(1)を与える駆動回路部(140)と、
超音波センサで受信される受信信号の中から、液面から反射される反射波に相当する反射波信号を検出する受信回路部(150)と、
受信回路部の反射波信号を用いて、液面の位置を演算する制御演算回路部(160)と、を備える液面検出装置において、
液体の温度を検知する温度検知部(170)を備え、
制御演算回路部は、温度検知部によって検知される液体の温度が低くなる程、受信回路部が反射波信号を検出するための閾値信号(4)を小さく設定することを特徴としている。
第2の発明によれば、液体の温度低下に伴って、液体中を伝播する超音波が減衰して、反射波信号の強度が低下しても、液体の温度低下に応じて閾値信号も小さく設定されるので、反射波信号を的確に検出することが可能となり、精度の高い液面検出が可能となる。
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
第1実施形態の液面検出装置100について、図1〜図8を用いて説明する。液面検出装置100は、例えば車両用の燃料タンク10内のガソリン等の燃料11の液面12の位置を検出する装置である。燃料タンク10は本発明のタンクに対応し、また、燃料11は本発明の液体に対応する。図1〜図5に示すように、液面検出装置100は、超音波センサ110、ケース120、伝送管130、駆動回路部140、受信回路部150、制御演算回路部160、燃料温度センサ170、および駆動条件演算回路部180等を備えている。超音波センサ110、ケース120、伝送管130、および燃料温度センサ170等は、燃料タンク10の底面13に設けられている。
第1実施形態の液面検出装置100について、図1〜図8を用いて説明する。液面検出装置100は、例えば車両用の燃料タンク10内のガソリン等の燃料11の液面12の位置を検出する装置である。燃料タンク10は本発明のタンクに対応し、また、燃料11は本発明の液体に対応する。図1〜図5に示すように、液面検出装置100は、超音波センサ110、ケース120、伝送管130、駆動回路部140、受信回路部150、制御演算回路部160、燃料温度センサ170、および駆動条件演算回路部180等を備えている。超音波センサ110、ケース120、伝送管130、および燃料温度センサ170等は、燃料タンク10の底面13に設けられている。
超音波センサ110は、燃料タンク10内の燃料11の液面12、および水平経路132の基準面132aに対して超音波を発射する超音波振動子である。超音波センサ110は、ピエゾ効果(電圧が印加されると体積が変化する一方、外部から力を受けると電圧を発生する特性)を有する物質、たとえばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等により円盤状に形成されている。そして、超音波センサ110は、ケース120および蓋部121によって形成される空間内に収容されている。
ケース120は、樹脂製で有底筒状を成す容器体であり、筒軸が水平方向を向くように配置されている。蓋部121は、樹脂製の板状の部材であり、ケース120の開口側を閉塞するように設けられている。蓋部121には、貫通孔121aが2つ設けられている。超音波センサ110は、ケース120の底部120aに当接するように配置されている。
超音波センサ110の表面および裏面(図2中の左右両端面)には、それぞれ外部と電気的に接続される電極111が印刷成形によって形成されている。各電極111は、それぞれ超音波センサ110の表面のほぼ全面、および裏面のほぼ全面にわたって形成されている。
各電極111には、リード線112の一端側がそれぞれ半田付けあるいは圧接等により接続されている。各リード線112の他端側は、蓋部121の貫通孔121aを貫通するように延設され、各リード線112の他端側にはそれぞれターミナル113が設けられている。更に、ターミナル113には、リードワイヤ114が接続されている。
超音波センサ110は、両電極111間に電圧が印加されると、上記したピエゾ効果により板厚方向である軸方向(図1中の左右方向)に振動して超音波を発射するようになっている。
ケース120内において、超音波センサ110と、蓋部121との間には、防振部115が設けられている。防振部115は、柔軟な樹脂材料あるいはゴム材料等、例えば、ニトリルゴムから形成されている。防振部115は、ケース120に蓋部121が固定されることで、ケース120内において圧縮されて弾性変形した状態となっている。この防振部115の弾性力により、超音波センサ110はケース120の底部120aに押し付けられている。
防振部115は、超音波センサ110の残響振動を抑制すると共に、超音波センサ110から背後(蓋部121側)へ漏れる超音波パルスを吸収するようになっている。よって、超音波センサ110から発射される超音波パルスは、後述する伝送管130の水平経路132内の燃料11へ向けて進行するようになっている。
伝送管130は、超音波センサ110から発射される超音波を燃料11の液面12に向けて伝播させると共に、液面12で反射した超音波を再び超音波センサ110に伝播させる経路(伝播経路)を形成するものである。伝送管130は、ハウジング131、水平経路132、垂直経路133、および反射板134等を有している。
ハウジング131は、L字状を成す筒状部材であり、例えば、燃料タンク10内の燃料11に対して安定性に優れる樹脂材料により形成されている。ハウジング131の断面形状は、円形状となっている。ハウジング131には、L字状の一辺を成す水平部分131aと他辺を成す垂直部分131bとが設けられており、垂直部分131bの端部側が上側を向くようにして、水平部分131aが燃料タンク10の底面13に固定されている。そして、水平部分131aの端部の内側には、ケース120(超音波センサ110)が固定されている。ケース120の底部120aは、水平部分131aの端部側において、軸方向の内側に入り込むように配置されている。
水平部分131aは、ケース120側から垂直部分131b側に向けて、内径が順次小さく成るように(縮径されて)形成されている。また、垂直部分131bの端部は、燃料タンク10の深さ方向の中間位置まで延びている。
水平経路132は、断面形状が円形状で、ハウジング131の水平部分131aの内側に接するように設けられた筒状部材となっており、金属材、例えば、鋼材(鋼板の絞り加工)等により形成されている。尚、水平経路132は、樹脂材によって形成されたものとしてよい。水平経路132は、ハウジング131の水平部分131aと同様に、ケース120側から垂直部分131b側に向けて、内径が順次小さく成るように(縮径されて)形成されている。
水平経路132のケース120とは反対側には、基準面132aが形成されている。基準面132aは、超音波センサ110と相対位置関係が固定された本発明の所定の基準面に対応する。超音波センサ110から基準面132aまでの距離は、予め定めた所定の基準距離Lとなっている。基準面132aは、水平経路132の軸線方向に段状を成し、周方向にリング状を成し、超音波センサ110に対向する面として形成されている。したがって、超音波センサ110から発射された超音波の一部は基準面132aに入射し、基準面132aで反射して再び超音波センサ110に向かって進み、超音波センサ110に入射するようになっている。
水平経路132内には、ハウジング131の下側(底面13側)に設けられた開口部から燃料11が浸入するようになっている。
垂直経路133は、断面形状が円形状で、一端側がハウジング131の垂直部分131bの内側に接するように設けられた筒状部材となっており、水平経路132と同様に金属材、例えば、鋼材(鋼管)等により形成されている。尚、垂直経路133は、樹脂材によって形成されたものとしてよい。垂直経路133は、水平経路132に対してほぼ直交している。つまり、垂直経路133は、燃料タンク10の底面13に対して垂直に立上っている。垂直経路133の他端側は、燃料11の満タン時の液面12よりも所定長さだけ上方に突き出すように設定されている。垂直経路133の直径寸法は、水平経路132の縮径された側の直径寸法と等しく形成されている。
垂直経路133内には、水平経路132から連続して、燃料11が浸入するようになっている。垂直経路133における燃料11の上側位置は、燃料タンク10内の液面12と同じ位置となる。
反射板134は、水平経路132と垂直経路133との間に設けられた板部材であり、例えば、鉄系金属、好ましくはステンレス鋼板等の金属材料によって形成されている。反射板134は、燃料タンク10の底面13に対して、45°程度傾斜されて配置されており、超音波センサ110から発射された超音波を燃料11の液面12に向けて反射させると共に、液面12で反射した超音波を超音波センサ110に向けて反射させるようになっている。
駆動回路部140は、送信回路を形成し、超音波センサ110に対して、超音波を発射させるための駆動信号(1)を与える回路部となっている。駆動回路部140は、例えば、所定の周波数で発振する高周波発信器およびその発振信号を増幅する増幅回路から構成され、後述する駆動条件演算回路部180からの指示に基づいて、駆動信号(1)を超音波センサ110に対して出力して、超音波センサ110を駆動し、超音波を発射させるようになっている。尚、駆動回路部140としては、高周波発信器を省略し、駆動条件演算回路部180より高周波信号を重畳した信号を与えるようにしてもよい。
受信回路部150は、超音波センサ110で受信される受信信号の中から、水平経路132の基準面132aから反射される反射波に相当する基準波信号、および液面12から反射される反射波に相当する液面波信号を検出する回路部となっている。基準波信号は本発明の基準反射波信号に対応し、また、液面波信号は本発明の反射波信号に対応する。受信回路部150は、増幅回路部151、検波回路部152、および比較回路部153を有している。
増幅回路部151は、超音波センサ110で受信される信号(基準波信号および液面波信号)を増幅して増幅信号(2)とする回路部となっている。また、検波回路部152は、増幅信号(2)を半波整流して検波信号(3)に変換する回路部となっている。検波信号(3)は、半波整流された波形のそれぞれのピークを繋ぐ信号として形成される(図7)。また、比較回路部153は、検波信号(3)と、制御演算回路部160から出力される閾値信号(4)とを比較処理して、検波信号(3)において閾値信号(4)よりも大きい領域を比較信号(5)として制御演算回路部160に出力する回路部となっている。
制御演算回路部160は、受信回路部150からの基準波信号および液面波信号の比較信号(5)を用いて、液面12の位置を演算する部位となっている(詳細後述)。
燃料温度センサ170は、燃料11の温度を検知するセンサである。燃料温度センサ170は、本発明の温度検知部に対応する。燃料温度センサ170は、例えば、図3に示すように、燃料タンク10の底面13の近傍で、ケース120に隣接するように設けられており、燃料11に直接的に接触して、燃料11の温度を検知するようになっている。燃料温度センサ170は、リード線171によって、制御演算回路部160、および後述する駆動条件演算回路部180に接続されている。燃料温度センサ170は、検知した温度信号を制御演算回路部160、および駆動条件演算回路部180に出力するようになっている。
駆動条件演算回路部180は、燃料温度センサ170によって検知される燃料11の温度に応じて、駆動回路部140に対して、駆動信号(1)の大きさを変えるように指示する回路部となっている。具体的には、駆動条件演算回路部180は、燃料11の温度が低くなる程、駆動信号(1)の強さを大きくするように指示する。
加えて、本実施形態では、上記の制御演算回路部160は、燃料11の温度が低くなる程、液面波信号および基準波信号を検出するための閾値信号(4)を、より小さく設定するようにしている。尚、ここでは、閾値信号(4)は、液面波信号、および基準波信号を検出するための同一の信号となっている。基準波信号に対する閾値信号(4)は、本発明の基準閾値信号に対応する。
液面検出装置100は、以上のように構成されており、以下、図6〜図8を加えて、その作動および作用効果について説明する。
まず、駆動条件演算回路部180は、例えば、100ms程度の微小時間を1周期の制御時間として、1周期の始めのタイミングで駆動回路部140に対して指示を送り、超音波センサ110に対する駆動信号(1)を出力させる。尚、制御時間は、基準波信号と、液面波信号との受信が可能となる時間としており、100msに限定されるものではない。また、駆動信号(1)は、例えば、+5V程度の正電位の矩形波を基本としたものとしている。駆動条件演算回路部180は、1周期毎に、駆動回路部140への指示を繰り返す。
ここで、駆動条件演算回路部180は、燃料温度センサ170から得られる温度信号に応じて、駆動信号(1)の大きさ(強さ)を変更するように駆動回路部140に指示する。例えば、燃料温度が0℃レベルであると、駆動信号(1)を正電位1回の駆動信号(1a)とし、また、燃料温度が−10℃レベルであると、駆動信号(1)を連続する正電位2回の駆動信号(1b)とし、また、燃料温度が−20℃レベルであると、駆動信号(1)を連続する正電位3回の駆動信号(1c)とするように指示する。
尚、温度信号に応じて、駆動信号(1)の大きさが大きい側に変更されるに合わせて(温度信号が低くなる程)、制御演算回路部160は、液面波信号、および基準波信号の検波波形を検出するための閾値信号(4)を順に小さくするように設定する。
超音波センサ110は、駆動回路部140からの駆動信号(1a、1b、1c)に基づき、超音波を発射する。駆動信号(1a、1b、1c)が大きくなる程、発射される超音波は強くなる。発射された超音波は、伝送管130内で伝播する。
伝播される超音波のうち、一部の超音波は、水平経路132における基準面132aで反射され、超音波センサ110は、基準波信号として受信する。また、伝播される超音波のうち、他の超音波は、水平経路132、反射板134、垂直経路133を伝播し、液面12で反射され、更に上記とは逆方向に伝播して、超音波センサ110は、液面波信号として受信する。
受信回路部150は、超音波センサ110からの基準波信号、および液面波信号から、増幅信号(2)、検波信号(3)、更には比較信号(5)を生成して、比較信号(5)を制御演算回路部160に出力する。
制御演算回路部160は、超音波センサ110と基準面132aとの間の往復距離(2×基準距離L)と、基準波信号における発射から受信までの伝播時間とから、そのときの温度に基づく超音波の基準速度(=2L/伝播時間)を算出(把握)する。更に、制御演算回路部160は、算出した超音波の基準速度と、液面波信号における発射から受信までの伝播時間とから、超音波センサ110から液面12までの距離(=超音波速度×伝播時間/2)を算出し、この距離を基に、液面12の位置を算出する。
そして、制御演算回路部160は、算出した液面12の位置データを、例えば車両の液面位置表示装置(例えば、コンビネーションメータの燃料残量表示部)に送信する。車両の液面位置表示装置は、繰り返し制御の中で、液面の位置データを所定回数分(例えば32回分)取込むと、その平均値を算出して、平均値を液面位置として表示する。
ここで、燃料11の温度が低下すると、図8に示すように、燃料11の粘度が高くなって、燃料11中を伝播する超音波は減衰してしまう。よって、超音波センサ110から発射された超音波が液面12、および基準面132aで反射して、再び超音波センサ110で受信される際の受信波(液面波信号、および基準波信号)の強度が低下して、精度の良い液面位置の検出が難しくなる。
燃料11の温度が低下する場合として、例えば、車両の走行途中で、燃料11を補給した場合が挙げられる。燃料11の補給時には、燃料タンク10内の燃料11に対して、低温の燃料11が供給される形となり、燃料タンク10内の燃料11の温度は大きく低下するのである。このようなときに、液面検出装置100(液面検出精度)は、燃料11の温度の影響を受けやすくなる。
本実施形態では、燃料11の温度が低くなる程、駆動信号(1)の強さが大きくされるようにしているので、超音波センサ110から発射される超音波の強度を大きくすることができる。これに伴い、液面波信号、および基準波信号の強さを大きくすることができるので、温度低下時の超音波の減衰によって発生する液面波信号、および基準波信号の強度低下分を補うことができ、精度の高い液面検出が可能となる。
加えて、本実施形態では、燃料11の温度低下に伴って、燃料11中を伝播する超音波が減衰して、液面波信号、および基準波信号の強度が低下しても、燃料11の温度低下に応じて閾値信号(4)も小さくなるように設定されるので、液面波信号、および基準波信号を的確に検出することが可能となり、精度の高い液面検出が可能となる。
(第2実施形態)
第2実施形態を図9に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、液面検出装置100の構成は同一として、駆動信号(1)の形態を変更したものである。
第2実施形態を図9に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、液面検出装置100の構成は同一として、駆動信号(1)の形態を変更したものである。
本実施形態では、上記第1実施形態に対して、駆動信号(1)を、正電位と負電位とを組み合わせた矩形波を基本の信号としている。そして、燃料温度センサ170から得られる温度信号に応じて、駆動信号(1)の大きさ(強さ)を変更するにあたっては、例えば、燃料温度が0℃レベルであると、駆動信号(1)を正負1回の駆動信号(1d)とし、また、燃料温度が−10℃レベルであると、駆動信号(1)を正負2回連続の駆動信号(1e)とし、また、燃料温度が−20℃レベルであると、駆動信号(1)を正負3回連続の駆動信号(1f)としている。
尚、液面波信号、および基準波信号に対しては、温度信号が低くなる程、上記第1実施形態と同様に、閾値信号(4)を順に小さくするようにしている。
本実施形態では、駆動信号(1)の形態を変更したものであり、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第3実施形態)
第3実施形態を図10に示す。第3実施形態は、上記第1実施形態に対して、液面検出装置100の構成は同一として、駆動信号(1)の形態を変更したものである。
第3実施形態を図10に示す。第3実施形態は、上記第1実施形態に対して、液面検出装置100の構成は同一として、駆動信号(1)の形態を変更したものである。
本実施形態では、上記第1実施形態に対して、駆動信号(1)を、正電位の矩形波を基本とする信号としている。そして、燃料温度センサ170から得られる温度信号に応じて、駆動信号(1)の大きさ(強さ)を変更するにあたっては、例えば、燃料温度が0℃レベルであると、駆動信号(1)を+5V程度の駆動信号(1g)とし、また、燃料温度が−10℃レベルであると、駆動信号(1)を+7.5V程度の駆動信号(1h)とし、また、燃料温度が−20℃レベルであると、駆動信号(1)を+10V程度の駆動信号(1i)としている。
また、液面波信号、および基準波信号に対しては、温度信号が低くなる程、上記第1実施形態と同様に、閾値信号(4)を順に小さくするようにしている。
本実施形態においても、駆動信号(1)の形態を変更したものであり、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(その他の実施形態)
上記各実施形態では、燃料温度が低くなる程、駆動信号(1)の強度を大きくする、および閾値信号(4)を小さくするという2つの内容を織り込んだものとしたが、それぞれ、単独で織り込んだものとしてもよい。
上記各実施形態では、燃料温度が低くなる程、駆動信号(1)の強度を大きくする、および閾値信号(4)を小さくするという2つの内容を織り込んだものとしたが、それぞれ、単独で織り込んだものとしてもよい。
例えば、図11に示すように、燃料温度が低くなる程、駆動信号(1)の強度のみを大きくしていき(1a、1b、1c)、閾値信号(4)は、燃料温度に関係なく同一のままとしてもよい。あるいは、図12に示すように、燃料温度が低くなる程、閾値信号(4)を小さくしていき、駆動信号(1)は、燃料温度に関係なく同一のまま(1aのまま)としてもよい。
また、上記各実施形態では、温度検知部としての燃料温度センサ170を燃料タンク10の内部に設けるものとして説明したが、これに限定されることなく、燃料タンク10の外部、例えば、燃料配管表面等に設けて、燃料11の温度を間接的に検知するものとしてもよい。
また、上記各実施形態では、駆動信号(1)として、主に、矩形波を用いるものとして説明したが、これに限定されることなく、矩形波に代えて、台形波、サイン波の半波、あるいはサイン波等としてもよい。
また、第1実施形態中で説明したように、燃料11の温度変化を受けるのは、給油時の場合が多い。よって、燃料11の温度に基づく制御を、給油時の条件、例えば、車両電源状態、速度条件、給油キャップの開閉状態、液面12の変化度合い等に基づいて、実行するようにしてもよい。
また、上記各実施形態では、液面12の位置を演算するにあたって、基準波信号を用いて、そのときの温度に基づく超音波の基準速度を用いるようにした。これに代えて、基準面132aの設定を不要として、燃料11の温度に対応する超音波の速度を算出して、液面波信号を用いて液面12の位置を演算するようにしてもよい。この場合は、基準波信号の取り扱いが不要となるため、燃料11の温度に応じて、液面波信号に対する駆動信号(4)の大きさを変化させる制御のみを行えばよく、基準波信号に対する閾値信号(4)の大きさを変化させる制御は不要となる。
また、上記各実施形態では、液面検出装置100として、燃料タンク10内の燃料11の液面12の位置を検出するものとして説明したが、燃料11に限らず、その他、ウォシャ液、冷却液、ブレーキオイル、あるいはATフルード等の液面位置を検出するものとしても広く使用することができる。
(1) 駆動信号
(4) 閾値信号
10 燃料タンク(タンク)
11 燃料(液体)
12 液面
100 液面検出装置
110 超音波センサ
132a 基準面
140 駆動回路部
150 受信回路部
160 制御演算回路部
170 燃料温度センサ(温度検知部)
180 駆動条件演算回路部
(4) 閾値信号
10 燃料タンク(タンク)
11 燃料(液体)
12 液面
100 液面検出装置
110 超音波センサ
132a 基準面
140 駆動回路部
150 受信回路部
160 制御演算回路部
170 燃料温度センサ(温度検知部)
180 駆動条件演算回路部
Claims (3)
- タンク(10)内の液体(11)の液面(12)に対して超音波を発射する超音波センサ(110)と、
前記超音波センサに対して、前記超音波を発射させるための駆動信号(1)を与える駆動回路部(140)と、
前記超音波センサで受信される受信信号の中から、前記液面から反射される反射波に相当する反射波信号を検出する受信回路部(150)と、
前記受信回路部の前記反射波信号を用いて、前記液面の位置を演算する制御演算回路部(160)と、を備える液面検出装置において、
前記液体の温度を検知する温度検知部(170)と、
前記駆動回路部に対して、前記温度検知部によって検知される前記液体の温度が低くなる程、前記駆動信号の強さを大きくするように指示する駆動条件演算回路部(180)とを備える液面検出装置。 - タンク(10)内の液体(11)の液面(12)に対して超音波を発射する超音波センサ(110)と、
前記超音波センサに対して、前記超音波を発射させるための駆動信号(1)を与える駆動回路部(140)と、
前記超音波センサで受信される受信信号の中から、前記液面から反射される反射波に相当する反射波信号を検出する受信回路部(150)と、
前記受信回路部の前記反射波信号を用いて、前記液面の位置を演算する制御演算回路部(160)と、を備える液面検出装置において、
前記液体の温度を検知する温度検知部(170)を備え、
前記制御演算回路部は、前記温度検知部によって検知される前記液体の温度が低くなる程、前記受信回路部が前記反射波信号を検出するための閾値信号(4)を小さく設定する液面検出装置。 - 前記受信回路部は、前記反射波信号に加えて、前記超音波センサと相対位置関係が固定された所定の基準面(132a)から反射される反射波に相当する基準反射波信号を検出するようになっており、
前記制御演算回路部は、前記基準反射波信号を用いて前記超音波の基準速度を把握した上で、前記反射波信号を用いて前記液面の位置を演算すると共に、前記液体の温度が低くなる程、前記基準反射波信号を検出するための基準閾値信号を小さく設定する請求項2に記載の液面検出装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017097600A JP6562037B2 (ja) | 2017-05-16 | 2017-05-16 | 液面検出装置 |
PCT/JP2018/012262 WO2018211823A1 (ja) | 2017-05-16 | 2018-03-27 | 液面検出装置 |
US16/595,597 US20200033181A1 (en) | 2017-05-16 | 2019-10-08 | Liquid level detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017097600A JP6562037B2 (ja) | 2017-05-16 | 2017-05-16 | 液面検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018194408A true JP2018194408A (ja) | 2018-12-06 |
JP6562037B2 JP6562037B2 (ja) | 2019-08-21 |
Family
ID=64274232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017097600A Expired - Fee Related JP6562037B2 (ja) | 2017-05-16 | 2017-05-16 | 液面検出装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20200033181A1 (ja) |
JP (1) | JP6562037B2 (ja) |
WO (1) | WO2018211823A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020128959A (ja) * | 2019-02-12 | 2020-08-27 | 株式会社デンソー | 超音波式距離検出装置 |
US11435216B2 (en) | 2019-07-10 | 2022-09-06 | Denso Corporation | Ultrasonic distance measuring device |
US11454532B2 (en) | 2019-07-10 | 2022-09-27 | Denso Corporation | Ultrasonic distance measuring device |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6927183B2 (ja) * | 2018-11-28 | 2021-08-25 | 株式会社デンソー | 液面検出装置 |
CN110006505B (zh) * | 2019-02-21 | 2021-02-09 | 杭州美仪自动化有限公司 | 一种超声波液位检测方法 |
JP7218682B2 (ja) | 2019-07-10 | 2023-02-07 | 株式会社デンソー | 超音波式距離測定装置 |
CN115721221A (zh) * | 2020-02-27 | 2023-03-03 | 北京石头创新科技有限公司 | 清洁机器人 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006145403A (ja) * | 2004-11-19 | 2006-06-08 | Denso Corp | 超音波計測回路およびそれを用いた液面検出装置 |
JP2013543977A (ja) * | 2010-11-11 | 2013-12-09 | エスエスアイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | ディーゼル排気物流体の質及び/又は深さを決定するシステムと方法 |
-
2017
- 2017-05-16 JP JP2017097600A patent/JP6562037B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2018
- 2018-03-27 WO PCT/JP2018/012262 patent/WO2018211823A1/ja active Application Filing
-
2019
- 2019-10-08 US US16/595,597 patent/US20200033181A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006145403A (ja) * | 2004-11-19 | 2006-06-08 | Denso Corp | 超音波計測回路およびそれを用いた液面検出装置 |
JP2013543977A (ja) * | 2010-11-11 | 2013-12-09 | エスエスアイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | ディーゼル排気物流体の質及び/又は深さを決定するシステムと方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020128959A (ja) * | 2019-02-12 | 2020-08-27 | 株式会社デンソー | 超音波式距離検出装置 |
JP7238448B2 (ja) | 2019-02-12 | 2023-03-14 | 株式会社デンソー | 超音波式距離検出装置 |
US11435216B2 (en) | 2019-07-10 | 2022-09-06 | Denso Corporation | Ultrasonic distance measuring device |
US11454532B2 (en) | 2019-07-10 | 2022-09-27 | Denso Corporation | Ultrasonic distance measuring device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018211823A1 (ja) | 2018-11-22 |
US20200033181A1 (en) | 2020-01-30 |
JP6562037B2 (ja) | 2019-08-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6562037B2 (ja) | 液面検出装置 | |
JP6562036B2 (ja) | 液面検出装置 | |
JP2018119808A (ja) | 液面検出装置 | |
US11137494B2 (en) | Distance-detection system for determining a time-of-flight measurement and having a reduced dead zone | |
JP2006145403A (ja) | 超音波計測回路およびそれを用いた液面検出装置 | |
US6990046B2 (en) | Sonar transducer | |
WO2016158334A1 (ja) | 液面位置検出装置 | |
JP6665792B2 (ja) | 液面検出装置 | |
JP5658061B2 (ja) | 力学量センサ | |
JP6627831B2 (ja) | 液面検出装置 | |
JP6866759B2 (ja) | 液面検出装置 | |
JP4277761B2 (ja) | 液面検出装置 | |
JP4306582B2 (ja) | 液面検出装置 | |
JP7218683B2 (ja) | 超音波式距離測定装置 | |
JP7192686B2 (ja) | 超音波式距離測定装置 | |
JP2019158457A (ja) | 液面検出装置 | |
JP2011007764A (ja) | 超音波レベル計 | |
JP2006090809A (ja) | 液面検出装置およびその製造方法 | |
JP7272187B2 (ja) | 液面検出装置、およびそのパラメータ設定方法 | |
JP4277774B2 (ja) | 液面検出装置 | |
JP4752846B2 (ja) | 障害物検出装置 | |
WO2020080511A1 (ja) | 液面検出装置 | |
JP2019132642A (ja) | 液面検出装置 | |
JP2005106548A (ja) | 車両用液面検出装置 | |
JP2019124642A (ja) | 液面検出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190204 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190625 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190708 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6562037 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |