JP2020139852A - Liquid level position detector - Google Patents

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えみい 粉川
Emii Konakawa
えみい 粉川
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Nippon Seiki Co Ltd
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Abstract

To provide a liquid level position detector comprising high detection accuracy of a liquid level position.SOLUTION: A liquid level position detector 100 comprises: a propagation body 10 which is soaked in a liquid, whose boundary of being soaked in a liquid is displaced by a liquid level position of the liquid (liquid level position) and to which ultrasonic vibration is propagated; vibration generation means 20 which is provided on one end surface part 15 of the propagation body 10 and generates ultrasonic vibration to the propagation body 10; and detection means (transmission/reception circuit and control part) for detecting a liquid level position on the basis of a propagation period in which the ultrasonic vibration generated by the vibration generation means 20 propagates to a second position from a first position of the propagation body 10 straddling the boundary. The propagation body 10 comprises: two propagation surface parts 11, 12 which are in a front/rear relationship; two side surface parts 14 connecting the two propagation surface parts 11, 12; a bottom surface part for connecting the two propagation surface parts 11, 12 and being formed into a curved surface in side view; and a side surface hole 17 for penetrating the two side surface parts 14 and having an upper side part 17a parallel to one end surface part 15, the side surface hole 17 has a small width a in a height direction relative to a width b of the upper side part 17a.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、液面位置検出装置に関する。 The present invention relates to a liquid level position detecting device.

液面位置検出装置として、例えば、特許文献1には、伝搬体のうち液体中の部分を伝搬する表面波の音速が、液体から露出している部分を伝搬する表面波の音速よりも遅くなることを利用して液体の液面位置を検出するものが開示されている。 As a liquid level position detecting device, for example, in Patent Document 1, the speed of sound of a surface wave propagating in a portion of a propagator in a liquid becomes slower than the speed of sound of a surface wave propagating in a portion exposed from the liquid. It is disclosed that the liquid level position of the liquid is detected by utilizing the above.

特開平4−86525号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-86525

特許文献1に開示された液面位置検出装置では、液面位置によっては伝搬体を伝搬する表面波が減衰してS/N比(Signal-Noise ratio)が悪化してしまい、液面位置の検出精度が悪くなる場合がある。 In the liquid level position detecting device disclosed in Patent Document 1, the surface wave propagating in the propagating body is attenuated depending on the liquid level position, and the S / N ratio (Signal-Noise ratio) deteriorates. The detection accuracy may deteriorate.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a liquid level position detecting device having good liquid level position detection accuracy.

上記目的を達成するため、本発明に係る液面位置検出装置は、
液体に浸り、前記液体の液面位置に応じて前記液体に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体と、
前記伝搬体の一方の端面部に設けられて前記超音波振動を前記伝搬体に発生させる振動発生手段と、
前記振動発生手段によって発生した前記超音波振動が前記伝搬体の第1箇所から前記境界を跨いで第2箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて前記液面位置を検出する検出手段と、を備え、
前記伝搬体は、
互いに裏表の関係にある2つの伝搬面部と、
2つの前記伝搬面部を繋ぐ2つの側面部と、
2つの前記伝搬面部を繋ぐとともに、側面視において曲面状をなす底面部と、
2つの前記側面部を貫通し、前記一方の端面部と平行な上辺部を備える側面孔と、を備え、
前記側面孔は、前記上辺部の幅に対して高さ方向に沿う幅が小さく形成される、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the liquid level position detecting device according to the present invention is
A propagator in which ultrasonic vibration propagates, in which the boundary of immersion in the liquid is displaced according to the liquid level position of the liquid, and
A vibration generating means provided on one end surface of the propagating body to generate the ultrasonic vibration in the propagating body, and
A detection means for detecting the liquid level position based on a propagation time in which the ultrasonic vibration generated by the vibration generating means propagates from a first location of the propagating body to a second location across the boundary is provided.
The propagator
Two propagation planes that are two sides of the same coin,
Two side surface portions connecting the two propagation surface portions and
A bottom surface portion that connects the two propagation surface portions and has a curved surface in a side view,
A side hole that penetrates the two side surfaces and has an upper side parallel to the one end surface.
The side hole is formed so that the width along the height direction is smaller than the width of the upper side portion.
It is characterized by that.

本発明によれば、液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a liquid level position detecting device having good liquid level position detection accuracy.

本発明の実施形態に係る液面位置検出装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the liquid level position detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 実施形態に係り、(a)は伝搬体及び振動子の正面図、(b)は側面図である。According to the embodiment, (a) is a front view of the propagator and the oscillator, and (b) is a side view. 第1表面波と第2表面波を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the 1st surface wave and the 2nd surface wave. 検出波を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the detection wave. 液面位置検出処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the liquid level position detection processing. (a)〜(c)は、それぞれ表面波と検出波の干渉を説明するためのグラフである。(A) to (c) are graphs for explaining the interference between the surface wave and the detected wave, respectively. 他の実施形態の検出波を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the detection wave of another embodiment.

本発明の一実施形態に係る液面位置検出装置について図面を参照して説明する。 The liquid level position detecting device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施形態1)
本実施形態に係る液面位置検出装置100は、図1に示すように、容器80内に入れられた液体90の液面91の位置を検出する装置である。液体90の量の増減に伴い、液面91も上下する。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the liquid level position detecting device 100 according to the present embodiment is a device that detects the position of the liquid level 91 of the liquid 90 contained in the container 80. As the amount of the liquid 90 increases or decreases, the liquid level 91 also moves up and down.

液面位置検出装置100は、伝搬体10と、振動子(振動発生手段)20と、送受信回路(検出手段)30と、制御部(検出手段)40と、を備える。 The liquid level position detecting device 100 includes a propagating body 10, an oscillator (vibration generating means) 20, a transmission / reception circuit (detecting means) 30, and a control unit (detecting means) 40.

伝搬体10は、表面波が伝搬するものであり、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)などの合成樹脂から形成されている。伝搬体10は、上下方向に長尺な略柱形状(略直方体状)である。伝搬体10の外面は、振動子20に向く上面(一方の端面)と、上面の反対側の底面と、上面と底面を繋ぐとともに互いに裏表の関係となる2つの主面と、上面と底面を繋ぐとともに互いに裏表の関係となる2つの側面と、の6面から主に構成される。 The propagator 10 propagates surface waves, and is formed of, for example, a synthetic resin such as PPS (polyphenylene sulfide). The propagator 10 has a substantially columnar shape (substantially rectangular parallelepiped shape) that is long in the vertical direction. The outer surface of the propagator 10 includes an upper surface (one end surface) facing the vibrator 20, a bottom surface on the opposite side of the upper surface, two main surfaces that connect the upper surface and the bottom surface and have a front-to-back relationship with each other, and an upper surface and a bottom surface. It is mainly composed of 6 sides, 2 sides that are connected and have a two-sided relationship with each other.

伝搬体10は、図2(a),(b)に示すように、2つの主面のうち一方を含む伝搬面部11、他方を含む伝搬面部12と、2つの側面のうち一方を含む側面部13、他方を含む側面部14と、上面を含み振動子20と当接する上面部(一方の端面部)15と、底面を含む底面部16と、を有する。後述のように、表面波Wは、伝搬体10を伝搬するが、伝搬の際には伝搬体10の表面から表面波Wの波長とほぼ同じ深さまで達する。伝搬面部11や伝搬面部12は、伝搬体10の主面だけでなく当該深さをも含む部分である。上面部15や底面部16なども同様である。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the propagator 10 includes a propagation surface portion 11 including one of the two main surfaces, a propagation surface portion 12 including the other, and a side surface portion including one of the two side surfaces. 13. It has a side surface portion 14 including the other, an upper surface portion (one end surface portion) 15 including the upper surface and in contact with the vibrator 20, and a bottom surface portion 16 including the bottom surface. As will be described later, the surface wave W propagates through the propagating body 10, but at the time of propagation, it reaches a depth substantially the same as the wavelength of the surface wave W from the surface of the propagating body 10. The propagation surface portion 11 and the propagation surface portion 12 are portions that include not only the main surface of the propagating body 10 but also the depth thereof. The same applies to the upper surface portion 15 and the bottom surface portion 16.

図2(b)に示すように、側面視において、伝搬面部11は、上面部15の一端から垂下する。伝搬面部12は、上面部15の他端から垂下する。また、底面部16は、上面部15とは反対側において伝搬面部11と伝搬面部12とを繋ぐとともに、下方に凸となるU字状の滑らかな曲面状をなしている。このように形成された底面部16は、後述の第1表面波W1及び第2表面波W2が伝搬する際、底面部16で反射することなく底面部16に沿って伝搬することで、漏洩による損失を低減する。 As shown in FIG. 2B, in the side view, the propagation surface portion 11 hangs down from one end of the upper surface portion 15. The propagation surface portion 12 hangs down from the other end of the upper surface portion 15. Further, the bottom surface portion 16 connects the propagation surface portion 11 and the propagation surface portion 12 on the side opposite to the top surface portion 15, and has a U-shaped smooth curved surface that is convex downward. When the first surface wave W1 and the second surface wave W2, which will be described later, propagate, the bottom surface portion 16 formed in this way propagates along the bottom surface portion 16 without being reflected by the bottom surface portion 16 due to leakage. Reduce loss.

伝搬体10は、図2および図4に示すように、上面部15と底面部16との中間部(上下方向の中間部)に位置し、表裏の関係の2つの側面部13,14を貫通した側面孔17を有する。側面孔17は、上面部15(一方の端面部)と平行な上辺部17aを備え、横断面形状が逆三角形状にくり抜かれて形成されている。側面孔17は、側面視において、伝搬面部11と伝搬面部12との間に位置する。 As shown in FIGS. 2 and 4, the propagator 10 is located at an intermediate portion (intermediate portion in the vertical direction) between the upper surface portion 15 and the bottom surface portion 16 and penetrates the two side surface portions 13 and 14 having a front-back relationship. It has a side hole 17 that has been formed. The side hole 17 has an upper side portion 17a parallel to the upper surface portion 15 (one end surface portion), and is formed by hollowing out a cross-sectional shape into an inverted triangular shape. The side hole 17 is located between the propagation surface portion 11 and the propagation surface portion 12 in the side view.

側面孔17は、図4に示すように、一方の側面部13から他方の側面部14に向かって、逆三角柱状にくり抜かれた部分であり、伝搬体10の上面部15と平行な上辺部17aと、上辺部17aの両端から下方に斜めに突き出す2つの斜辺部17b,17cと、による逆三角形状の横断面を有する。このような逆三角形状の横断面の側面孔17は、上辺部17aの幅(逆三角形の底辺の長さ)がbとされ、上辺部17aから2つの斜辺部17b,17cの頂点までの高さ(逆三角形の高さ)がaとされている。これにより、上辺部17aの幅bに対して高さ方向の幅a(上辺部17aと平行な方向の長さ)が次第に小さくなり、最深部となる逆三角形状の頂点では、幅aが最小(0)となる。 As shown in FIG. 4, the side hole 17 is a portion hollowed out in an inverted triangular columnar shape from one side surface portion 13 toward the other side surface portion 14, and is an upper side portion parallel to the upper surface portion 15 of the propagating body 10. It has an inverted triangular cross section formed by 17a and two hypotenuses 17b and 17c that project diagonally downward from both ends of the upper side 17a. In such a side hole 17 having an inverted triangular cross section, the width of the upper side portion 17a (the length of the base of the inverted triangle) is b, and the height from the upper side portion 17a to the vertices of the two hypotenuse portions 17b and 17c. (Height of inverted triangle) is a. As a result, the width a in the height direction (the length in the direction parallel to the upper side portion 17a) gradually becomes smaller than the width b of the upper side portion 17a, and the width a is the minimum at the deepest inverted triangular apex. It becomes (0).

この側面孔17は、伝搬面部11,12を伝搬する表面波Wの近くに発生して不要波となっている内部伝搬波と液面位置の検出に用いる表面波Wとを切り分けることで、ノイズ成分を減少して液面検出精度を向上する。
また、側面孔17によって伝搬体10内を伝搬する内部伝搬波を上辺部17aで反射させることで、内部伝搬波を温度検出に用いる検出波Dとし、検出波Dの伝搬速度から伝搬体10の温度を検出(計測)する。伝搬体10の検出(計測)した温度は、表面波Wによる液面位置(液面91の位置)を検出する際の温度補正に利用する。これにより、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに済む。
The side hole 17 is made by separating an internally propagated wave that is generated near the surface wave W propagating on the propagation surface portions 11 and 12 and is an unnecessary wave from a surface wave W used for detecting the liquid surface position, thereby making noise. The components are reduced to improve the liquid level detection accuracy.
Further, by reflecting the internally propagating wave propagating in the propagating body 10 by the side hole 17 at the upper side portion 17a, the internally propagating wave is used as the detection wave D used for temperature detection, and the propagating velocity of the detecting wave D is used to determine the propagating body 10. Detect (measure) temperature. The detected (measured) temperature of the propagator 10 is used for temperature correction when detecting the liquid level position (position of the liquid level 91) by the surface wave W. As a result, it is not necessary to provide a temperature sensor composed of a thermistor chip or the like provided in the conventional liquid level position detecting device.

伝搬体10では、側面孔17の斜辺部17b,17cから伝搬面部11,12の表面までの距離xは、上辺部17aの一端および他端から伝搬面部11,12の表面までの距離が最小で、側面孔17の高さa方向に沿って大きくなり、逆三角形状の頂点で最大となる。幅がbとされた上辺部17aの一端および他端から伝搬面部11,12の表面までの最小となる距離xが、振動発生手段を構成する振動子20が発生する表面波Wの1波長以上とされる。
こうすることで、伝搬面部11,12を伝搬する表面波Wの伝搬する伝搬体10の最小厚さ(幅b方向の厚さ)を1波長以上確保して、エネルギーロスを少なくし、液面検出のための表面波WのS/N比を向上し、液面位置の検出精度を向上する。
また、振動子20からの伝搬体10を伝搬する内部伝搬波(検出波D)は、後述するように、側面孔17の上辺部17aによって反射されて底面部16に向かって伝搬されることがなく、表面波Wと切り分けられて分離されることで、ノイズ成分を減らして表面波Wによる液面位置の検出精度を向上することができる(図4参照)。
In the propagating body 10, the distance x from the hypotenuses 17b and 17c of the side hole 17 to the surfaces of the propagating surfaces 11 and 12 is the minimum distance from one end and the other end of the upper side 17a to the surface of the propagating surfaces 11 and 12. , It increases along the height a direction of the side hole 17, and reaches the maximum at the apex of the inverted triangle shape. The minimum distance x from one end and the other end of the upper side portion 17a having a width b to the surface of the propagation surface portions 11 and 12 is one wavelength or more of the surface wave W generated by the vibrator 20 constituting the vibration generating means. It is said that.
By doing so, the minimum thickness (thickness in the width b direction) of the propagating body 10 of the surface wave W propagating on the propagating surface portions 11 and 12 is secured at one wavelength or more, energy loss is reduced, and the liquid level is reduced. The S / N ratio of the surface wave W for detection is improved, and the detection accuracy of the liquid level position is improved.
Further, as will be described later, the internal propagating wave (detection wave D) propagating in the propagating body 10 from the vibrator 20 may be reflected by the upper side portion 17a of the side hole 17 and propagated toward the bottom surface portion 16. By separating and separating from the surface wave W, it is possible to reduce the noise component and improve the detection accuracy of the liquid level position by the surface wave W (see FIG. 4).

さらに、側面孔17によって液面位置(液面91の位置)に関係なく伝搬体10の温度に依存する内部伝搬波による検出波Dの音速から伝搬体10の温度を求めることができ、温度センサなどを設けることなく、液面位置検出装置100の温度補正を行うことができる。
なお、上辺部17aから伝搬面部11,12の表面までの距離xは、例えば、表面波周波数を500kHzとした場合、伝搬体10をPPSとすれば、室温での音速が約950m/sであることから、1波長は、約1.9mmとなる。これにより、距離xは、例えば1.9mm以上とすればよいことになる。
Further, the side hole 17 makes it possible to obtain the temperature of the propagating body 10 from the sound velocity of the detected wave D by the internal propagating wave, which depends on the temperature of the propagating body 10 regardless of the liquid level position (position of the liquid level 91). The temperature of the liquid level position detecting device 100 can be corrected without providing such a device.
The distance x from the upper side portion 17a to the surfaces of the propagation surface portions 11 and 12 is, for example, when the surface wave frequency is 500 kHz and the propagation body 10 is PPS, the sound velocity at room temperature is about 950 m / s. Therefore, one wavelength is about 1.9 mm. As a result, the distance x may be, for example, 1.9 mm or more.

また、側面孔17は、上辺部17aからの高さaが、振動発生手段を構成する振動子20が発生する表面波Wの1波長以下とされる。すなわち、側面孔17は、側面孔17の孔の高さaが、振動子20が発生する表面波Wの1波長以下とされる。これにより、側面孔17の高さaを小さくすることで側面孔17の外側の伝搬面部11,12を伝搬する伝搬体10の厚さ(伝搬面部の表面からの幅b方向の厚さ(距離x))の影響を小さくして、表面波Wのエネルギーロスを抑えることができ、液面検出のための表面波WのS/N比を向上して、液面位置の検出精度を向上することができる。
なお、側面孔17の上辺部17aからの高さaは、例えば、表面波周波数を500kHzとした場合、伝搬体10をPPSとすれば、室温での音速が約950m/sであることから、1波長は、約1.9mmとなる。これにより、高さaは、例えば1.9mm以下とすればよく、好ましくは、側面孔17の加工が可能な範囲でできるだけ小さくすればよい。
Further, the height a of the side hole 17 from the upper side portion 17a is set to be one wavelength or less of the surface wave W generated by the vibrator 20 constituting the vibration generating means. That is, in the side hole 17, the height a of the hole in the side hole 17 is set to one wavelength or less of the surface wave W generated by the vibrator 20. As a result, by reducing the height a of the side hole 17, the thickness of the propagating body 10 propagating through the propagation surface portions 11 and 12 outside the side hole 17 (thickness in the width b direction from the surface of the propagation surface portion (distance). The influence of x)) can be reduced to suppress the energy loss of the surface wave W, the S / N ratio of the surface wave W for detecting the liquid level is improved, and the detection accuracy of the liquid level position is improved. be able to.
The height a from the upper side portion 17a of the side hole 17 is, for example, when the surface wave frequency is 500 kHz and the propagator 10 is PPS, the sound velocity at room temperature is about 950 m / s. One wavelength is about 1.9 mm. As a result, the height a may be, for example, 1.9 mm or less, preferably as small as possible within the range in which the side hole 17 can be machined.

伝搬体10は、図1に示すように、側面部13及び側面部14で容器80に設けられた固定部材81,82に挟まれることによって固定されている。なお、伝搬体10は、表面波Wの伝搬を阻害しないように、表面波Wが伝搬する伝搬面部11及び伝搬面部12以外の部分で固定されれば、その固定方法は任意である。 As shown in FIG. 1, the propagating body 10 is fixed by being sandwiched between the fixing members 81 and 82 provided on the container 80 between the side surface portions 13 and the side surface portions 14. If the propagating body 10 is fixed at a portion other than the propagation surface portion 11 and the propagation surface portion 12 on which the surface wave W propagates so as not to hinder the propagation of the surface wave W, the fixing method is arbitrary.

伝搬体10は、底面部16の下端が容器80の底面と距離(長さ)dだけ離間して配置される。伝搬体10における、上面部15の上端から液面91までの上下方向に沿った長さ(伝搬体10が液体90に浸っていない部分である第1部分10aの長さ)L1と、底面部16の下端から液面(境界)91までの上下方向に沿った長さ(伝搬体10が液体90に浸っている部分である第2部分10bの長さ)L2とは、液体90の増減によって変化する。 The propagator 10 is arranged so that the lower end of the bottom surface portion 16 is separated from the bottom surface of the container 80 by a distance (length) d. The length L1 of the propagating body 10 along the vertical direction from the upper end of the upper surface portion 15 to the liquid level 91 (the length of the first portion 10a where the propagating body 10 is not immersed in the liquid 90) and the bottom surface portion. The length along the vertical direction from the lower end of 16 to the liquid level (boundary) 91 (the length of the second portion 10b where the propagator 10 is immersed in the liquid 90) L2 is due to the increase or decrease of the liquid 90. Change.

振動子20は、例えば、横波トランスデューサであり、回路基板に実装された圧電素子などを含んで構成される。振動子20は、伝搬体10の上面部15に押しつけられ、伝搬体10の伝搬面部11及び伝搬面部12に表面波Wを発生させる。 The oscillator 20 is, for example, a transverse wave transducer, and includes a piezoelectric element mounted on a circuit board and the like. The oscillator 20 is pressed against the upper surface portion 15 of the propagating body 10 to generate a surface wave W on the propagating surface portion 11 and the propagating surface portion 12 of the propagating body 10.

以下では、振動子20が伝搬面部11に発生させる表面波Wを第1表面波W1とし、伝搬面部12に発生させる表面波Wを第2表面波W2とする。また、第1表面波W1と第2表面波W2とを区別なく、単に表面波Wとすることもある。 In the following, the surface wave W generated by the vibrator 20 on the propagation surface portion 11 is referred to as a first surface wave W1, and the surface wave W generated on the propagation surface portion 12 is referred to as a second surface wave W2. Further, the first surface wave W1 and the second surface wave W2 may be simply referred to as the surface wave W without distinction.

振動子20は、図3に示すように、伝搬体10に第1表面波W1を発生させるとともに、第2表面波W2を受ける第1送受波部21と、伝搬体10に第2表面波W2を発生させるとともに、第1表面波W1を受ける第2送受波部22と、を有する。 As shown in FIG. 3, the vibrator 20 generates a first surface wave W1 in the propagating body 10 and receives a second surface wave W2, a first transmitting / receiving unit 21 and a propagating body 10 having a second surface wave W2. Has a second transmission / reception unit 22 that generates the first surface wave W1 and receives the first surface wave W1.

第1送受波部21は、送受信回路30から供給される電気信号によって振動する。第1送受波部21の振動は、伝搬体10に伝達され、伝搬面部11の上端(第1箇所)に第1表面波W1が発生する。発生した第1表面波W1は、図3に示すように、伝搬面部11の下端へ向かって伝搬し、滑らかな曲面を有する底面部16に沿って伝搬した後、伝搬面部12の上端(第2箇所)へ向かって伝搬する。伝搬面部12の上端へ到達した第1表面波W1は、第2送受波部22を振動させる。第2送受波部22は、この振動を電気信号に変換して送受信回路30に供給する。 The first transmission / reception unit 21 vibrates by an electric signal supplied from the transmission / reception circuit 30. The vibration of the first transmission / reception unit 21 is transmitted to the propagating body 10, and the first surface wave W1 is generated at the upper end (first location) of the propagation surface portion 11. As shown in FIG. 3, the generated first surface wave W1 propagates toward the lower end of the propagation surface portion 11, propagates along the bottom surface portion 16 having a smooth curved surface, and then propagates along the upper end portion (second) of the propagation surface portion 12. Propagate toward (location). The first surface wave W1 that has reached the upper end of the propagation surface portion 12 vibrates the second transmission / reception portion 22. The second transmission / reception unit 22 converts this vibration into an electric signal and supplies it to the transmission / reception circuit 30.

第2送受波部22は、送受信回路30から供給される電気信号によって振動する。第2送受波部22の振動は、伝搬体10に伝達され、伝搬面部12の上端(第1箇所)に第2表面波W2が発生する。発生した第2表面波W2は、図3に示すように、伝搬面部12の下端へ向かって伝搬し、滑らかな曲面を有する底面部16に沿って伝搬した後、伝搬面部11の上端(第2箇所)へ向かって伝搬する。伝搬面部11の上端へ到達した第2表面波W2は、第1送受波部21を振動させる。第1送受波部21は、この振動を電気信号に変換して送受信回路30に供給する。 The second transmission / reception unit 22 vibrates by an electric signal supplied from the transmission / reception circuit 30. The vibration of the second wave transmitting / receiving unit 22 is transmitted to the propagating body 10, and a second surface wave W2 is generated at the upper end (first location) of the propagating surface portion 12. As shown in FIG. 3, the generated second surface wave W2 propagates toward the lower end of the propagation surface portion 12, propagates along the bottom surface portion 16 having a smooth curved surface, and then propagates along the upper end portion (second) of the propagation surface portion 11. Propagate toward (location). The second surface wave W2 that has reached the upper end of the propagation surface portion 11 vibrates the first transmission / reception portion 21. The first transmission / reception unit 21 converts this vibration into an electric signal and supplies it to the transmission / reception circuit 30.

この実施形態では、第1表面波W1及び第2表面波W2は、超音波(例えば、20KHz以上の音波であればよい。)のパルス(超音波パルス)となっている。また、第1表面波W1及び第2表面波W2は、レイリー波もしくはショルテ波である。なお、振動子20は、圧電素子と伝搬体10との間に介在され、振動の伝わりを効率良くするための超音波用接触媒質を含んでいてもよい。 In this embodiment, the first surface wave W1 and the second surface wave W2 are ultrasonic pulses (ultrasonic pulses) of ultrasonic waves (for example, sound waves of 20 KHz or higher may be used). The first surface wave W1 and the second surface wave W2 are Rayleigh waves or Scholte waves. The vibrator 20 may include a contact medium for ultrasonic waves, which is interposed between the piezoelectric element and the propagator 10 to efficiently transmit vibration.

送受信回路30は、図1に示すように、振動子20に接続される。送受信回路30は、超音波発生回路として、表面波Wとして超音波パルスを発生させる電気信号を振動子20に供給し、振動子20を振動させる。送受信回路30は、超音波受信回路として、振動子20から供給される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。 The transmission / reception circuit 30 is connected to the oscillator 20 as shown in FIG. As an ultrasonic wave generating circuit, the transmission / reception circuit 30 supplies an electric signal for generating an ultrasonic pulse as a surface wave W to the vibrator 20 to vibrate the vibrator 20. The transmission / reception circuit 30 receives an electric signal supplied from the vibrator 20 as an ultrasonic reception circuit, and amplifies and converts the received electric signal.

具体的には、送受信回路30は、図3に示すように、第1表面波W1の送波用の電気信号を第1送受波部21に供給し、第1送受波部21を振動させる。また、第1表面波W1を受けた第2送受波部22から供給される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。また、送受信回路30は、第2表面波W2の送波用の電気信号を第2送受波部22に供給し、第2送受波部22を振動させる。また、第2表面波W2を受けた第1送受波部21から供給される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。 Specifically, as shown in FIG. 3, the transmission / reception circuit 30 supplies an electric signal for transmitting the first surface wave W1 to the first transmission / reception unit 21 to vibrate the first transmission / reception unit 21. Further, it receives an electric signal supplied from the second transmission / reception unit 22 that has received the first surface wave W1, and amplifies and converts the received electric signal. Further, the transmission / reception circuit 30 supplies an electric signal for transmitting the second surface wave W2 to the second transmission / reception unit 22 to vibrate the second transmission / reception unit 22. Further, it receives an electric signal supplied from the first transmitting / receiving unit 21 that has received the second surface wave W2, and amplifies and converts the received electric signal.

制御部40は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、タイマなどから構成されるマイクロコンピュータ、D/A(デジタル/アナログ)変換器、A/D(アナログ/デジタル)変換器などを含んで構成される。制御部40は、図1に示すように、送受信回路30に接続される。制御部40は、送受信回路30を制御し、送受信回路30から電気信号を振動子20の第1送受波部21と第2送受波部22の各々に供給させる。これにより、第1表面波W1を伝搬面部11に発生させ、第2表面波W2を伝搬面部12に発生させる。また、制御部40は、送受信回路30で増幅、変換された、振動子20の第1送受波部21と第2送受波部22の各々からの電気信号を受け取り、受け取った電気信号に基づいて、後述のように、液面位置を検出する。また、制御部40は、液面位置検出装置100の外部の外部装置60とデータのやり取りが可能になっている。液面位置検出装置100の液面位置検出のための構成は、以上の通りである。 The control unit 40 is a microcomputer composed of a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a timer, etc., a D / A (digital / analog) converter, and an A / D ( It includes an analog / digital) converter and so on. As shown in FIG. 1, the control unit 40 is connected to the transmission / reception circuit 30. The control unit 40 controls the transmission / reception circuit 30 to supply an electric signal from the transmission / reception circuit 30 to each of the first transmission / reception unit 21 and the second transmission / reception unit 22 of the vibrator 20. As a result, the first surface wave W1 is generated on the propagation surface portion 11, and the second surface wave W2 is generated on the propagation surface portion 12. Further, the control unit 40 receives electric signals from each of the first transmission / reception unit 21 and the second transmission / reception unit 22 of the oscillator 20 amplified and converted by the transmission / reception circuit 30, and is based on the received electric signals. , The liquid level position is detected as described later. Further, the control unit 40 can exchange data with an external device 60 outside the liquid level position detecting device 100. The configuration for detecting the liquid level of the liquid level position detecting device 100 is as described above.

このように構成された液面位置検出装置100の動作を、制御部40が実行する液面位置検出処理(図5参照)を中心に説明する。例えば、制御部40のCPUが、RAMをメインメモリとして、ROMに格納されているプログラムに従って、及びROMに格納されている各種データを用いて、液面位置検出処理を実行する。制御部40は、例えば、外部装置60からの指令に基づいて、液面位置検出処理を開始する。なお、液面位置検出装置100の側面孔17による温度測定および測定温度に基づく温度補正については、液面位置検出処理の説明の後に説明する。 The operation of the liquid level position detecting device 100 configured in this way will be described focusing on the liquid level position detecting process (see FIG. 5) executed by the control unit 40. For example, the CPU of the control unit 40 executes the liquid level position detection process using the RAM as the main memory according to the program stored in the ROM and using various data stored in the ROM. The control unit 40 starts the liquid level position detection process, for example, based on a command from the external device 60. The temperature measurement by the side hole 17 of the liquid level position detection device 100 and the temperature correction based on the measured temperature will be described after the explanation of the liquid level position detection process.

(液面位置検出処理)
液面位置検出処理を開始すると、図5にフローチャートを示すように、制御部40は、送受信回路30を介して第1送受波部21を振動させ、伝搬面部11の上端(第1箇所)に第1表面波W1を発生させる(ステップS1)。
(Liquid level position detection process)
When the liquid level position detection process is started, as shown in the flowchart in FIG. 5, the control unit 40 vibrates the first transmission / reception unit 21 via the transmission / reception circuit 30 to reach the upper end (first location) of the propagation surface unit 11. The first surface wave W1 is generated (step S1).

発生した第1表面波W1は、図3に示すように、伝搬面部11の下端へ向かって伝搬し、滑らかな曲面を有する底面部16に沿って伝搬した後、伝搬面部12の上端(第2箇所)へ向かって伝搬する。伝搬面部12の上端へ到達した第1表面波W1は、第2送受波部22を振動させる。第2送受波部22は、この振動を電気信号に変換して送受信回路30に供給する。送受信回路30は、供給された電気信号を増幅、変換して制御部40に供給する。以下では、この増幅、変換された電気信号(つまり、底面部16への伝搬を経て第2送受波部22に到達する第1表面波W1が、第2送受波部22に発生させる振動を示す電気信号)を、第1伝搬波信号とする。このように、第1送受波部21から送られた第1表面波W1は、第2送受波部22に到達する間に、気体に接触する第1部分10aと液体90に接触する第2部分10bとの境界を二回跨いで伝搬する。 As shown in FIG. 3, the generated first surface wave W1 propagates toward the lower end of the propagation surface portion 11, propagates along the bottom surface portion 16 having a smooth curved surface, and then propagates along the upper end portion (second) of the propagation surface portion 12. Propagate toward (location). The first surface wave W1 that has reached the upper end of the propagation surface portion 12 vibrates the second transmission / reception portion 22. The second transmission / reception unit 22 converts this vibration into an electric signal and supplies it to the transmission / reception circuit 30. The transmission / reception circuit 30 amplifies and converts the supplied electric signal and supplies it to the control unit 40. In the following, the vibration generated by the first surface wave W1 that reaches the second transmission / reception unit 22 through the amplified and converted electrical signal (that is, the propagation to the bottom surface portion 16) is shown in the second transmission / reception unit 22. (Electrical signal) is used as the first propagation wave signal. In this way, the first surface wave W1 sent from the first transmitting / receiving unit 21 reaches the second transmitting / receiving unit 22 while the first portion 10a in contact with the gas and the second portion in contact with the liquid 90. It propagates across the boundary with 10b twice.

続いて、制御部40は、ステップS1の処理を行ってから第1伝搬波信号を受信するまでの期間を計測するために、タイマを初期値の0に設定する(ステップS2)。
当該期間は、第1送受波部21が第1表面波W1を発生させたタイミングから、第2送受波部22が第1表面波W1を受けるタイミングまでの期間であり、要するに、第1送受波部21から第2送受波部22までの第1表面波W1の伝搬時間(以下、第1伝搬時間とする。)である。
Subsequently, the control unit 40 sets the timer to an initial value of 0 in order to measure the period from the processing of step S1 to the reception of the first propagating wave signal (step S2).
The period is a period from the timing when the first transmission / reception unit 21 generates the first surface wave W1 to the timing when the second transmission / reception unit 22 receives the first surface wave W1. In short, the first transmission / reception wave. This is the propagation time of the first surface wave W1 from the unit 21 to the second transmission / reception unit 22 (hereinafter, referred to as the first propagation time).

続いて、制御部40は、送受信回路30から第1伝搬波信号を受信したか否かを判別する(ステップS3)。
この判別は、適宜の方法で行うことができるが、例えば、制御部40は、第2送受波部22から供給されて送受信回路30で増幅、変換された電気信号を取得し、取得した電気信号の電圧に基づく値(例えば、電圧値、電圧値の2乗の所定期間における平均値、前記電圧値又は前記平均値の変化度、電気信号の振幅など)が予めROM内に格納された閾値以上となったか否かを判別する。例えば、予め実験によって第1伝搬波信号を測定しておき、測定結果に基づいて閾値を定めておけばよい。そして、制御部40は、電気信号の電圧に基づく値が閾値以上となった場合に、第1伝搬波信号を受信した(ステップS3;Yes)と判別する。一方、制御部40は、電気信号の電圧に基づく値が閾値未満である場合は、第1伝搬波信号を受信していない(ステップS3;No)と判別する。
Subsequently, the control unit 40 determines whether or not the first propagate wave signal has been received from the transmission / reception circuit 30 (step S3).
This determination can be performed by an appropriate method. For example, the control unit 40 acquires an electric signal supplied from the second transmission / reception unit 22 and amplified and converted by the transmission / reception circuit 30, and the acquired electric signal. The value based on the voltage (for example, the voltage value, the average value of the square of the voltage value in a predetermined period, the degree of change of the voltage value or the average value, the amplitude of the electric signal, etc.) is equal to or higher than the threshold value stored in the ROM in advance. Determine if it has become. For example, the first propagating wave signal may be measured in advance by an experiment, and the threshold value may be set based on the measurement result. Then, when the value based on the voltage of the electric signal becomes equal to or higher than the threshold value, the control unit 40 determines that the first propagate wave signal has been received (step S3; Yes). On the other hand, when the value based on the voltage of the electric signal is less than the threshold value, the control unit 40 determines that the first propagate wave signal has not been received (step S3; No).

第1伝搬波信号を未だ受信していない場合(ステップS3;No)、制御部40は、タイマのタイマ値を+1などして更新し(ステップS4)、再度ステップS3の処理を実行する。これにより、制御部40は、第1伝搬波信号を受信するまで計時を行う。 When the first propagate wave signal has not been received yet (step S3; No), the control unit 40 updates the timer value of the timer by +1 or the like (step S4), and executes the process of step S3 again. As a result, the control unit 40 keeps time until it receives the first propagation wave signal.

第1伝搬波信号を受信した場合(ステップS3;Yes)、制御部40は、現在のタイマ値を第1伝搬時間として、例えばRAMに記憶する(ステップS5)。 When the first propagation wave signal is received (step S3; Yes), the control unit 40 stores the current timer value as the first propagation time in, for example, RAM (step S5).

続いて、制御部40は、送受信回路30を介して第2送受波部22を振動させ、伝搬面部12の上端に第2表面波W2を発生させる(ステップS6)。 Subsequently, the control unit 40 vibrates the second transmission / reception unit 22 via the transmission / reception circuit 30 to generate a second surface wave W2 at the upper end of the propagation surface unit 12 (step S6).

発生した第2表面波W2は、図3に示すように、伝搬面部12の下端へ向かって伝搬し、滑らかな曲面を有する底面部16に沿って伝搬した後、伝搬面部11の上端へ向かって伝搬する。伝搬面部11の上端へ到達した第2表面波W2は、第1送受波部21を振動させる。第1送受波部21は、この振動を電気信号に変換して送受信回路30に供給する。送受信回路30は、供給された電気信号を増幅、変換して制御部40に供給する。以下では、この増幅、変換された電気信号(つまり、底面部16への伝搬を経て第1送受波部21に到達する第2表面波W2が、第1送受波部21に発生させる振動を示す電気信号)を、第2伝搬波信号とする。このように、第2送受波部22から送られた第2表面波W2は、第1送受波部21に到達する間に、気体に接触する第1部分10aと液体90に接触する第2部分10bとの境界を二回跨いで伝搬する。 As shown in FIG. 3, the generated second surface wave W2 propagates toward the lower end of the propagation surface portion 12, propagates along the bottom surface portion 16 having a smooth curved surface, and then toward the upper end of the propagation surface portion 11. Propagate. The second surface wave W2 that has reached the upper end of the propagation surface portion 11 vibrates the first transmission / reception portion 21. The first transmission / reception unit 21 converts this vibration into an electric signal and supplies it to the transmission / reception circuit 30. The transmission / reception circuit 30 amplifies and converts the supplied electric signal and supplies it to the control unit 40. In the following, the vibration generated by the second surface wave W2 that reaches the first transmission / reception unit 21 via the amplified and converted electrical signal (that is, the propagation to the bottom surface portion 16) is shown in the first transmission / reception unit 21. (Electrical signal) is used as the second propagation wave signal. In this way, the second surface wave W2 sent from the second transmitting / receiving unit 22 reaches the first transmitting / receiving unit 21 while the first portion 10a in contact with the gas and the second portion in contact with the liquid 90. It propagates across the boundary with 10b twice.

続いて、制御部40は、ステップS6の処理を行ってから第2伝搬波信号を受信するまでの期間を計測するために、タイマを初期値の0に設定する(ステップS7)。
当該期間は、第2送受波部22が第2表面波W2を発生させたタイミングから、第1送受波部21が第2表面波W2を受けるタイミングまでの期間であり、要するに、第2送受波部22から第1送受波部21までの第2表面波W2の伝搬時間(以下、第2伝搬時間とする。)である。なお、以下では、第1伝搬時間と第2伝搬時間とを区別なく、単に伝搬時間とすることもある。
Subsequently, the control unit 40 sets the timer to an initial value of 0 in order to measure the period from the processing of step S6 to the reception of the second propagating wave signal (step S7).
The period is a period from the timing when the second transmission / reception unit 22 generates the second surface wave W2 to the timing when the first transmission / reception unit 21 receives the second surface wave W2, that is, the second transmission / reception wave. This is the propagation time of the second surface wave W2 from the unit 22 to the first receiving / receiving unit 21 (hereinafter, referred to as the second propagation time). In the following, the first propagation time and the second propagation time may be simply referred to as the propagation time without distinction.

続いて、制御部40は、送受信回路30から第2伝搬波信号を受信したか否かを判別する(ステップS8)。
この判別は、ステップS3と同様な手法で行われ、第2伝搬波信号を未だ受信していない場合(ステップS8;No)、制御部40は、タイマのタイマ値を+1などして更新し(ステップS9)、再度ステップS8の処理を実行する。これにより、制御部40は、第2伝搬波信号を受信するまで計時を行う。
Subsequently, the control unit 40 determines whether or not the second propagation wave signal has been received from the transmission / reception circuit 30 (step S8).
This determination is performed by the same method as in step S3, and when the second propagate wave signal has not yet been received (step S8; No), the control unit 40 updates the timer value of the timer by +1 or the like (step S8; No). Step S9), the process of step S8 is executed again. As a result, the control unit 40 keeps time until it receives the second propagation wave signal.

第2伝搬波信号を受信した場合(ステップS8;Yes)、制御部40は、現在のタイマ値を第2伝搬時間として、例えばRAMに記憶する(ステップS10)。 When the second propagation wave signal is received (step S8; Yes), the control unit 40 stores the current timer value as the second propagation time in, for example, RAM (step S10).

続いて、制御部40は、ステップS5で記憶した第1伝搬時間と、ステップS10で記憶した第2伝搬時間とに基づいて、液面91の位置(液面位置)を特定する(ステップS11)。 Subsequently, the control unit 40 specifies the position (liquid level position) of the liquid level 91 based on the first propagation time stored in step S5 and the second propagation time stored in step S10 (step S11). ..

例えば、第1伝搬時間と第2伝搬時間と液面91の位置との関係を予め実験などで特定し、特定した関係をテーブル又は演算式としてROMに格納しておく。制御部40は、ROMに格納されたテーブル又は演算式と、第1伝搬時間及び第2伝搬時間に基づいて液面位置を特定する。 For example, the relationship between the first propagation time, the second propagation time, and the position of the liquid level 91 is specified in advance by an experiment or the like, and the specified relationship is stored in the ROM as a table or an arithmetic expression. The control unit 40 specifies the liquid level position based on the table or arithmetic expression stored in the ROM and the first propagation time and the second propagation time.

なお、制御部40は、第1伝搬時間に基づいて液面位置を特定するためのテーブル又は演算式を用いて、第1伝搬時間に基づく液面位置(以下、第1液面位置とする。)を特定し、第2伝搬時間に基づいて液面位置を特定するためのテーブル又は演算式を用いて、第2伝搬時間に基づく液面位置(以下、第2液面位置とする。)を特定してもよい。つまり、制御部40は、第1液面位置と第2液面位置の各々を特定してもよい。そして、第1液面位置と第2液面位置の平均(単純平均でも加重平均でもよい)を、今回検出すべき液面位置としてもよい。なお、加重平均を求める場合は、予め実験などにより、第1液面位置と第2液面位置との各々の重み付け定数を求めておけばよい。また、第1液面位置と第2液面位置のいずれかが、エラー値を示しているか否かを制御部40で判別し、エラー値を示している場合は、エラー値を示していない方を、今回検出すべき液面位置としてもよい。 The control unit 40 uses a table or an arithmetic expression for specifying the liquid level position based on the first propagation time, and uses the liquid level position based on the first propagation time (hereinafter referred to as the first liquid level position). ), And the liquid level position based on the second propagation time (hereinafter referred to as the second liquid level position) is determined by using a table or an arithmetic expression for specifying the liquid level position based on the second propagation time. It may be specified. That is, the control unit 40 may specify each of the first liquid level position and the second liquid level position. Then, the average of the first liquid level position and the second liquid level position (either a simple average or a weighted average) may be used as the liquid level position to be detected this time. In order to obtain the weighted average, the weighting constants of the first liquid level position and the second liquid level position may be obtained in advance by an experiment or the like. Further, the control unit 40 determines whether or not either the first liquid level position or the second liquid level position indicates an error value, and if an error value is indicated, the one that does not indicate an error value. May be the liquid level position to be detected this time.

続いて、制御部40は、ステップS11で特定した液面91の位置を外部装置60に出力する(ステップS12)。外部装置60は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)、OLED(Organic Light Emitting Diode)などの画像表示ディスプレイを含み、当該画像表示ディスプレイに、液面91の位置を表示する。こうして、液面位置検出装置100による液面位置検出処理は完了する。 Subsequently, the control unit 40 outputs the position of the liquid level 91 specified in step S11 to the external device 60 (step S12). The external device 60 includes, for example, an image display such as an LCD (Liquid Crystal Display) or an OLED (Organic Light Emitting Diode), and displays the position of the liquid level 91 on the image display. In this way, the liquid level position detection process by the liquid level position detecting device 100 is completed.

なお、伝搬体10を合成樹脂で形成した場合は、液体90に接触する第2部分10bを伝搬する表面波Wの伝搬速度(以下、第2音速という。)が、空気に接触する第1部分10aを伝搬する表面波Wの伝搬速度(以下、第1音速という。)よりも遅くなることが知られている。このため、タイマで計測される伝搬時間(第1伝搬時間、第2伝搬時間)は、第2部分10bの長さL2が長いほど、長くなる。つまり、容器80に多く液体90が入っており容器80の底面からの液面91の位置が高いほど、伝搬時間も長くなる。伝搬体10を形成する合成樹脂としては、表面波Wの伝搬時間を検出することができれば、その組成は限定されるものではないが、PPS(ポリフェニレンサルファイド)の他に、ポリエチレン、ポリスチレンなどを採用することができる。なお、当該合成樹脂としては、表面波Wの伝搬波を観測しやすいPPSが好適であると考えられる。 When the propagator 10 is made of synthetic resin, the propagation velocity of the surface wave W propagating in the second portion 10b in contact with the liquid 90 (hereinafter referred to as the second sound velocity) is the first portion in contact with air. It is known that the propagation velocity of the surface wave W propagating in 10a (hereinafter referred to as the first sound velocity) is slower. Therefore, the propagation time (first propagation time, second propagation time) measured by the timer becomes longer as the length L2 of the second portion 10b becomes longer. That is, the higher the position of the liquid level 91 from the bottom surface of the container 80 is, the longer the propagation time is. The composition of the synthetic resin forming the propagator 10 is not limited as long as the propagation time of the surface wave W can be detected, but polyethylene, polystyrene, etc. are used in addition to PPS (polyphenylene sulfide). can do. It is considered that PPS, which makes it easy to observe the propagated wave of the surface wave W, is suitable as the synthetic resin.

制御部40は、液体90の液面91の位置に応じて液体接触部分(第2部分10b)が長くなるほど、長くなる伝搬時間を検出し、検出した伝搬時間に基づいて液面91の位置を検出する。液面91の位置は、例えば、伝搬体10が液体90に浸る第2部分10bの長さL2や、容器80の底面から液面91の高さや、長さL2や液面91の高さに応じた値などで表されればよい。容器80の底面から液面91の高さは、液体90の深さであり、長さL2+長さd(図1参照)で求められる。 The control unit 40 detects a propagation time that becomes longer as the liquid contact portion (second portion 10b) becomes longer according to the position of the liquid level 91 of the liquid 90, and determines the position of the liquid level 91 based on the detected propagation time. To detect. The position of the liquid level 91 is, for example, the length L2 of the second portion 10b where the propagator 10 is immersed in the liquid 90, the height of the liquid level 91 from the bottom surface of the container 80, the length L2, or the height of the liquid level 91. It may be represented by a corresponding value or the like. The height of the liquid level 91 from the bottom surface of the container 80 is the depth of the liquid 90, and is determined by the length L2 + the length d (see FIG. 1).

また、液面位置検出装置100は、底面部16を滑らかな曲面状にすることで、第1表面波W1、第2表面波W2が底面部16で反射せず、表面波Wの漏洩が生じないため、底面部16での損失がなく、振動子20が受ける表面波Wの減衰が少なく、S/N比を改善することができる。一方、これまでの液面位置検出装置では、伝搬体の底面部は滑らかな曲面状でなく平面で構成されるため、第1表面波W1及び第2表面波W2が底面部16で反射し、このため表面波Wの漏洩が生じ、損失となる。 Further, in the liquid level position detecting device 100, by making the bottom surface portion 16 into a smooth curved surface shape, the first surface wave W1 and the second surface wave W2 are not reflected by the bottom surface portion 16, and the surface wave W leaks. Therefore, there is no loss at the bottom surface portion 16, the attenuation of the surface wave W received by the transducer 20 is small, and the S / N ratio can be improved. On the other hand, in the conventional liquid level position detection device, since the bottom surface of the propagator is not a smooth curved surface but a flat surface, the first surface wave W1 and the second surface wave W2 are reflected by the bottom surface 16. Therefore, the surface wave W leaks, resulting in a loss.

なお、上記実施形態では、制御部40は、第1表面波W1と第2表面波W2を異なるタイミングで発生させるようにしたが、同時に発生させて液面位置検出処理を実行してもよい。この場合には、第1、第2伝搬波信号は重畳されて伝搬波信号として観測(受信)される。すなわち、第1表面波W1と、第2表面波W2を同時に発生させることによって、振動子20が受ける表面波Wの振幅が大きくなり、S/N比を更に改善することができる。 In the above embodiment, the control unit 40 generates the first surface wave W1 and the second surface wave W2 at different timings, but the liquid level position detection process may be executed by generating them at the same time. In this case, the first and second propagating wave signals are superimposed and observed (received) as a propagating wave signal. That is, by simultaneously generating the first surface wave W1 and the second surface wave W2, the amplitude of the surface wave W received by the vibrator 20 becomes large, and the S / N ratio can be further improved.

(温度検出および温度補正)
次に、液面位置検出装置100の伝搬体10に設けた側面孔17による温度検出および温度補正について、主に図4を参照して説明する。
(Temperature detection and temperature correction)
Next, temperature detection and temperature correction by the side holes 17 provided in the propagator 10 of the liquid level position detecting device 100 will be described mainly with reference to FIG.

振動発生手段を構成する振動子20は、図4に示すように、第1送受波部21及び第2送受波部22の他に、第3送受波部23を備える。第3送受波部23は、伝搬体10の上面部15の平面中央部、例えば第1送受波部21と第2送受波部22の間に押し当てられる。第3送受波部23は、上面部15を介して伝搬体10の内部を伝搬する内部伝搬波を温度検出のための検出波Dとして発生する。 As shown in FIG. 4, the vibrator 20 constituting the vibration generating means includes a third transmission / reception unit 23 in addition to the first transmission / reception unit 21 and the second transmission / reception unit 22. The third transmission / reception unit 23 is pressed against the central portion of the plane of the upper surface portion 15 of the propagating body 10, for example, between the first transmission / reception unit 21 and the second transmission / reception unit 22. The third transmission / reception unit 23 generates an internally propagated wave propagating inside the propagating body 10 via the upper surface portion 15 as a detection wave D for temperature detection.

第3送受波部23は、図4に示すように、伝搬体10に内部伝搬波となる検出波Dを発生させるとともに、側面孔17の上辺部17aで反射した検出波Dを受ける。 As shown in FIG. 4, the third transmission / reception unit 23 generates a detection wave D to be an internally propagated wave in the propagating body 10 and receives the detection wave D reflected by the upper side portion 17a of the side hole 17.

第3送受波部23は、送受信回路30から供給される電気信号によって振動する(図1参照)。第3送受波部23の振動は、伝搬体10に伝達され、上面部15に検出波Dが発生する。発生した検出波Dは、図4に示すように、伝搬体10の下端へ向かって伝搬し、側面孔17の上辺部17aで反射した後、伝搬体10の上端へ向かって伝搬する。上面部15へ到達した検出波Dは、第3送受波部23を振動させる。第3送受波部23は、この振動を電気信号に変換して送受信回路30に供給する。 The third transmission / reception unit 23 vibrates due to an electric signal supplied from the transmission / reception circuit 30 (see FIG. 1). The vibration of the third transmission / reception unit 23 is transmitted to the propagator 10, and the detection wave D is generated on the upper surface portion 15. As shown in FIG. 4, the generated detection wave D propagates toward the lower end of the propagating body 10, is reflected by the upper side portion 17a of the side hole 17, and then propagates toward the upper end of the propagating body 10. The detection wave D that reaches the upper surface portion 15 vibrates the third transmission / reception portion 23. The third transmission / reception unit 23 converts this vibration into an electric signal and supplies it to the transmission / reception circuit 30.

第3送受波部23が受ける検出波Dは、内部伝搬波であり、液面91の位置に関係なく、伝搬体10の温度に依存して音速が変化する。この検出波Dを用いて、伝搬体10の温度を検出し、検出した温度を、表面波(第1表面波W1及び第2表面波W2)Wを検出する際の温度補正に利用する。これにより、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに済む。 The detection wave D received by the third transmission / reception unit 23 is an internally propagated wave, and the sound velocity changes depending on the temperature of the propagating body 10 regardless of the position of the liquid level 91. The temperature of the propagator 10 is detected by using the detection wave D, and the detected temperature is used for temperature correction when detecting the surface wave (first surface wave W1 and second surface wave W2) W. As a result, it is not necessary to provide a temperature sensor composed of a thermistor chip or the like provided in the conventional liquid level position detecting device.

送受信回路30は、検出波Dの送波用の電気信号を第3送受波部23に供給し、第3送受波部23を振動させる。また、検出波Dを受けた第3送受波部23から供給される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。 The transmission / reception circuit 30 supplies an electric signal for transmitting the detection wave D to the third transmission / reception unit 23, and vibrates the third transmission / reception unit 23. Further, it receives an electric signal supplied from the third transmission / reception unit 23 that has received the detection wave D, and amplifies and converts the received electric signal.

制御部40は、送受信回路30を介して、第3送受波部23を駆動制御する。また、制御部40は、送受信回路30で増幅、変換された、第3送受波部23からの電気信号を受け取り、受け取った電気信号に基づいて伝搬体10の温度を検出する。 The control unit 40 drives and controls the third transmission / reception unit 23 via the transmission / reception circuit 30. Further, the control unit 40 receives an electric signal from the third transmission / reception unit 23 amplified and converted by the transmission / reception circuit 30, and detects the temperature of the propagator 10 based on the received electric signal.

制御部40は、前述の液面位置検出処理で説明した手法と同様な手法で、検出波Dの伝搬時間を検出する。 The control unit 40 detects the propagation time of the detection wave D by the same method as the method described in the liquid level position detection process described above.

具体的には、制御部40は、第3送受波部23で検出波Dを発生させてから、上辺部17aで反射した後に、第3送受波部23が検出波Dを受けるまでの時間をタイマ値に基づいて特定する。そして、特定した時間を検出時間としてRAMに記憶する。制御部40は、このようにして得た、検出時間に基づいて、伝搬体10の温度を特定(検出)する。 Specifically, the control unit 40 determines the time from when the detection wave D is generated by the third transmission / reception unit 23 to when the third transmission / reception unit 23 receives the detection wave D after being reflected by the upper side portion 17a. Specify based on the timer value. Then, the specified time is stored in the RAM as the detection time. The control unit 40 specifies (detects) the temperature of the propagator 10 based on the detection time obtained in this way.

検出波Dは、液面91の位置に関係なく、伝搬体10の温度に依存して音速が変化するため、検出時間も、液面91の位置に関係なく、伝搬体10の温度に依存して変化する。この特性を利用して、例えば、検出時間と伝搬体10の温度との関係を予め実験などで特定し、特定した関係をテーブル又は演算式としてROMに格納しておく。制御部40は、ROMに格納されたテーブル又は演算式と、検出時間に基づいて伝搬体10の温度を特定する。 Since the sound velocity of the detection wave D changes depending on the temperature of the propagating body 10 regardless of the position of the liquid level 91, the detection time also depends on the temperature of the propagating body 10 regardless of the position of the liquid level 91. Change. Utilizing this characteristic, for example, the relationship between the detection time and the temperature of the propagator 10 is specified in advance by an experiment or the like, and the specified relationship is stored in the ROM as a table or an arithmetic expression. The control unit 40 identifies the temperature of the propagator 10 based on the table or arithmetic expression stored in the ROM and the detection time.

そして、制御部40は、以上のように特定(検出)した伝搬体10の温度に基づいて、第1伝搬時間と第2伝搬時間の温度補正を行う。音速は、温度依存性があり、伝搬体10の温度に応じて変化する。つまり、第1伝搬時間と第2伝搬時間も伝搬体10の温度に応じて変化する。このため、液面位置の検出精度を保つには、当該温度補正が必要となる。例えば、伝搬体10の温度と、伝搬時間の補正量や補正係数とを対応付けて構成されるテーブルを予めROM内に格納しておき、制御部40は、テーブルを参照して、特定した伝搬体10の温度に応じた補正量や補正係数を取得すればよい。そして、制御部40は、第1伝搬時間と第2伝搬時間との各々に、取得した補正量を加減する演算や、補正係数を乗算する演算を行うことで、第1伝搬時間と第2伝搬時間の温度補正を行えばよい。 Then, the control unit 40 corrects the temperature of the first propagation time and the second propagation time based on the temperature of the propagator 10 specified (detected) as described above. The speed of sound is temperature-dependent and changes according to the temperature of the propagator 10. That is, the first propagation time and the second propagation time also change according to the temperature of the propagating body 10. Therefore, in order to maintain the detection accuracy of the liquid level position, the temperature correction is required. For example, a table configured by associating the temperature of the propagating body 10 with the correction amount and correction coefficient of the propagation time is stored in the ROM in advance, and the control unit 40 refers to the table and specifies the propagation. The correction amount and the correction coefficient according to the temperature of the body 10 may be acquired. Then, the control unit 40 performs a calculation for adding or subtracting the acquired correction amount or a calculation for multiplying the correction coefficient for each of the first propagation time and the second propagation time, thereby performing the first propagation time and the second propagation. The temperature of the time may be corrected.

なお、伝搬体10の温度と、液面位置の補正量や補正係数とを対応付けて構成されるテーブルを予めROM内に格納しておき、第1伝搬時間や第2伝搬時間に基づいて特定した液面位置を補正してもよい。また、制御部40は、テーブルに限らず、音速の温度依存性を表す式(近似式であってもよい)をROM内に格納しておき、当該式を用いて、伝搬時間または液面位置の補正量や補正係数を求めてもよい。伝搬時間や液面位置の温度補正手法は、公知のテーブル校正法や演算法を適宜用いることができ、任意である。 A table configured by associating the temperature of the propagating body 10 with the correction amount and correction coefficient of the liquid level position is stored in the ROM in advance, and is specified based on the first propagation time and the second propagation time. The liquid level position may be corrected. Further, the control unit 40 stores not only the table but also an equation (which may be an approximate equation) expressing the temperature dependence of the sound velocity in the ROM, and uses the equation to propagate the propagation time or the liquid level position. The correction amount and the correction coefficient of the above may be obtained. As the temperature correction method for the propagation time and the liquid level position, a known table calibration method or calculation method can be appropriately used and is arbitrary.

この液面位置検出装置100では、伝搬体10に温度検出および温度補正のための側面孔17を設けており、上辺部17aで反射する内部伝搬波による検出波Dの反射を利用する。
一方、側面孔17を設けることによる表面波Wへの影響は、以下のように回避される。すなわち、側面孔17は、一方の側面部13から他方の側面部14に向かって、逆三角柱状にくり抜かれた横断面を有する。この側面孔17は、上辺部17aの幅(逆三角形の底辺の長さ)がbとされ、上辺部17aから2つの斜辺部17b,17cの頂点までの高さ(逆三角形の高さ)がaとされている。これにより、上辺部17aの幅bに対して高さa方向に沿って上辺部17aと平行な幅が次第に小さくなり、最深部の逆三角形状の頂点では、幅が最小(0)となる。
In the liquid level position detecting device 100, the propagating body 10 is provided with a side hole 17 for temperature detection and temperature correction, and the reflection of the detection wave D by the internally propagating wave reflected by the upper side portion 17a is used.
On the other hand, the influence of the side hole 17 on the surface wave W is avoided as follows. That is, the side hole 17 has a cross section hollowed out in an inverted triangular columnar shape from one side surface portion 13 toward the other side surface portion 14. In this side hole 17, the width of the upper side portion 17a (the length of the base of the inverted triangle) is b, and the height from the upper side portion 17a to the vertices of the two hypotenuse portions 17b and 17c (the height of the inverted triangle) is It is said to be a. As a result, the width parallel to the upper side portion 17a gradually decreases with respect to the width b of the upper side portion 17a along the height a direction, and the width becomes the minimum (0) at the deepest inverted triangular apex.

また、伝搬体10では、側面孔17の斜辺部17b,17cから伝搬面部11,12の表面までの距離xは、上辺部17aの一端または他端から伝搬面部11,12の表面までの距離xが最小で、側面孔17の高さa方向に沿って大きくなり、最小となる距離xが表面波Wの1波長以上とされる。
こうすることで、伝搬面部11,12を伝搬する表面波Wの伝搬する伝搬体10の最小厚さ(幅b方向の厚さ)を1波長以上確保して、エネルギーロスを少なくし、液面検出のための表面波WのS/N比を向上し、液面位置の検出精度を向上する。
また、側面孔17は、上辺部17aからの高さaが、表面波Wの1波長以下とされている。すなわち、側面孔17は、側面孔17の孔の高さaが、振動子20が発生する表面波Wの1波長以下とされる。これにより、側面孔17の高さaを小さくすることで側面孔17の外側の伝搬面部11,12の最小距離xの部分を小さくして、伝搬体10を伝搬する表面波Wのエネルギーロスを抑え、液面検出のための表面波WのS/N比を向上して、液面位置の検出精度を確保することができる。
また、側面孔17は、伝搬面部11,12を伝搬する表面波Wの近くに発生して不要波となっている内部伝搬波と液面位置の検出に用いる表面波Wとを切り分けることで、ノイズ成分を減少して液面検出精度を向上することができる。
Further, in the propagator 10, the distance x from the oblique side portions 17b and 17c of the side hole 17 to the surface of the propagation surface portions 11 and 12 is the distance x from one end or the other end of the upper side portion 17a to the surface of the propagation surface portions 11 and 12. Is the minimum, and increases along the height a direction of the side hole 17, and the minimum distance x is one wavelength or more of the surface wave W.
By doing so, the minimum thickness (thickness in the width b direction) of the propagating body 10 of the surface wave W propagating on the propagating surface portions 11 and 12 is secured at one wavelength or more, energy loss is reduced, and the liquid level is reduced. The S / N ratio of the surface wave W for detection is improved, and the detection accuracy of the liquid level position is improved.
Further, the height a of the side hole 17 from the upper side portion 17a is set to be one wavelength or less of the surface wave W. That is, in the side hole 17, the height a of the hole in the side hole 17 is set to one wavelength or less of the surface wave W generated by the vibrator 20. As a result, by reducing the height a of the side hole 17, the portion of the minimum distance x of the propagation surface portions 11 and 12 outside the side hole 17 is reduced, and the energy loss of the surface wave W propagating in the propagating body 10 is reduced. It is possible to suppress and improve the S / N ratio of the surface wave W for detecting the liquid level to ensure the detection accuracy of the liquid level position.
Further, the side hole 17 separates the internally propagated wave that is generated near the surface wave W propagating in the propagation surface portions 11 and 12 and becomes an unnecessary wave from the surface wave W used for detecting the liquid surface position. The noise component can be reduced and the liquid level detection accuracy can be improved.

なお、以上の温度補正処理は、検出波Dが、第1表面波W1や第2表面波W2と干渉しない限りにおいては、前述の液面位置検出処理の中に組み込み、検出波Dの発生タイミングを、第1表面波W1及び第2表面波W2の発生タイミングと同時にしてもよい。 The above temperature correction processing is incorporated into the above-mentioned liquid level position detection processing as long as the detection wave D does not interfere with the first surface wave W1 or the second surface wave W2, and the generation timing of the detection wave D is incorporated. May be performed at the same time as the generation timing of the first surface wave W1 and the second surface wave W2.

(検出波Dと表面波Wとの干渉の防止)
液面位置検出装置100では、側面孔17は、上辺部17aの振動子(振動発生手段)20が発生する表面波Wの1回目の上面部(第2箇所)15への表面波到達時間Twと内部伝搬波の上辺部17aからの複数回の反射波の上面部(第2箇所)15への内部伝搬波到達時間Tdとが一致しない位置(上面部15からの上下方向の位置)に設けてある。こうすることで、表面波Wと内部伝搬波による検出波Dとが干渉せず、液面位置を検出する表面波Wの信号強度を確保するとともに、温度を検出する検出波Dの信号強度を確保する。
(Prevention of interference between detection wave D and surface wave W)
In the liquid level position detecting device 100, the side hole 17 is the surface wave arrival time Tw of the surface wave W generated by the vibrator (vibration generating means) 20 of the upper side portion 17a to the first upper surface portion (second location) 15. And the internal propagation wave arrival time Td to the upper surface portion (second location) 15 of the multiple reflected waves from the upper side portion 17a of the internally propagated wave do not match (position in the vertical direction from the upper surface portion 15). There is. By doing so, the surface wave W and the detection wave D due to the internally propagated wave do not interfere with each other, the signal strength of the surface wave W for detecting the liquid level position is secured, and the signal strength of the detection wave D for detecting the temperature is increased. Secure.

側面孔17は、図4に示すように、伝搬体10の上面部15の振動子20から上辺部17aまでの距離がAとされる。この上面部15から上辺部17aまでの距離Aを伝搬する内部伝搬波による検出波Dの内部伝搬波伝搬時間をTdとし、液面位置の検出に用いる表面波Wの表面波伝搬時間をTwとしたときに、次式の関係を満たす距離Aに側面孔17を設ける。
Tw≠n・Td (n=1,2,3…)
ここで、nは、内部伝搬波による検出波Dの上面部15に戻る反射回数である。
また、表面波Wの伝達距離(伝搬面部11,12および底面部16の長さ)をLとし、表面波の伝搬速度Vw、内部伝搬波による検出波Dの伝搬速度をVdとすれば、次式の関係がある。なお、検出波Dの伝搬距離は、2・Aとなる。
L=Vw・Tw
2・A=Vd・Td
ここで、内部伝搬波の伝搬速度Vdは、温度と伝搬体10の材料によって変化し、表面波Wの伝搬速度Vwは、温度、伝搬体10の材料、液位、液種によって変化する。
ここで、例えば、表面波Wの伝搬速度Vwと内部伝搬波による検出波Dの内部伝搬波の伝搬速度Vdとの間にVw=0.9Vdの関係が成立するとすれば、側面孔17の位置Aは、次式で求めることができる。
A=L/(2・n・0.9)=L/(1.8・n)
As shown in FIG. 4, the side hole 17 has A as the distance from the vibrator 20 of the upper surface portion 15 of the propagating body 10 to the upper side portion 17a. The internal propagation wave propagation time of the detection wave D by the internal propagation wave propagating the distance A from the upper surface portion 15 to the upper side portion 17a is Td, and the surface wave propagation time of the surface wave W used for detecting the liquid level position is Tw. Then, the side hole 17 is provided at a distance A that satisfies the relationship of the following equation.
Tw ≠ n · Td (n = 1, 2, 3 ...)
Here, n is the number of reflections returned to the upper surface portion 15 of the detected wave D by the internally propagated wave.
If the transmission distance of the surface wave W (the lengths of the propagation surface portions 11 and 12 and the bottom surface portion 16) is L, the propagation velocity of the surface wave is Vw, and the propagation velocity of the detection wave D by the internal propagation wave is Vd, the following is assumed. There is an expression relationship. The propagation distance of the detection wave D is 2 · A.
L = Vw ・ Tw
2.A = Vd ・ Td
Here, the propagation velocity Vd of the internally propagated wave changes depending on the temperature and the material of the propagating body 10, and the propagation velocity Vw of the surface wave W changes depending on the temperature, the material of the propagating body 10, the liquid level, and the liquid type.
Here, for example, if the relationship of Vw = 0.9Vd is established between the propagation velocity Vw of the surface wave W and the propagation velocity Vd of the internal propagation wave of the detection wave D by the internal propagation wave, the position of the side hole 17 A can be calculated by the following equation.
A = L / (2 ・ n ・ 0.9) = L / (1.8 ・ n)

このような伝搬体10の上面部15から距離がAの位置に側面孔17を形成することで、図6に示すように、表面波Wの1回目に第1送受波部21から第2送受波部22に戻る表面波と、内部伝搬波による検出波Dの複数回目の反射波とが干渉することを防止することができ、検出に必要な信号を減衰させることなく液面位置や伝搬体10の温度を検出することができる。 By forming the side hole 17 at a position where the distance from the upper surface portion 15 of the propagating body 10 is A, as shown in FIG. 6, the first transmission / reception of the surface wave W is the second transmission / reception from the first transmission / reception unit 21. It is possible to prevent the surface wave returning to the wave portion 22 from interfering with the plurality of reflected waves of the detection wave D due to the internally propagated wave, and the liquid level position and the propagator without attenuating the signal required for detection. 10 temperatures can be detected.

表面波Wと検出波Dを駆動波として同時に伝搬させた場合には、図6(a)に示すように、表面波Wの第1送受波部21から1回目に第2送受波部22に戻る表面波(1stエコー)に対して、内部伝搬波による検出波Dの1回目の反射波(1stエコー)および2回目の反射波(2ndエコー)のいずれもが干渉することが防止される。また、図6(b)に示す場合には、表面波Wの第1送受波部21から第2送受波部22に戻る1回目の表面波(1stエコー)に対して、内部伝搬波による検出波Dの1回目の反射波(1stエコー)が干渉することが防止される。 When the surface wave W and the detection wave D are simultaneously propagated as drive waves, as shown in FIG. 6A, the surface wave W is transferred from the first transmission / reception unit 21 to the second transmission / reception unit 22 for the first time. It is prevented that both the first reflected wave (1st echo) and the second reflected wave (2nd echo) of the detection wave D by the internally propagated wave interfere with the returning surface wave (1st echo). Further, in the case shown in FIG. 6B, the detection of the first surface wave (1st echo) returning from the first transmission / reception unit 21 to the second transmission / reception unit 22 of the surface wave W by the internally propagated wave. It is prevented that the first reflected wave (1st echo) of the wave D interferes.

一方、図6(c)に示す場合には、表面波Wの第1送受波部21から1回目に第2送受波部22に戻る表面波(1stエコー)に対して、内部伝搬波による検出波Dの2回目の反射波(2ndエコー)が干渉することになり、表面波Wによる液面位置の検出信号に減衰などの問題が生じる。したがって、このような干渉が生じない位置Aに側面孔17を形成すればよく、検出信号を減衰させることなく、精度よく液面位置や温度の検出が可能となる。 On the other hand, in the case shown in FIG. 6C, the surface wave (1st echo) returning from the first transmission / reception unit 21 of the surface wave W to the second transmission / reception unit 22 for the first time is detected by the internally propagated wave. The second reflected wave (2nd echo) of the wave D interferes, and a problem such as attenuation occurs in the detection signal of the liquid surface position by the surface wave W. Therefore, the side hole 17 may be formed at the position A where such interference does not occur, and the liquid level position and the temperature can be detected accurately without attenuating the detection signal.

(実施形態2)
次に、液面位置検出装置100の他の実施形態について、図7により説明する。
本実施形態の液面位置検出装置100は、温度検出のための側面孔18の横断面形状が異なるものである。以下の説明では、相違する構成を主に説明し、既に説明した液面位置検出装置100と同一部分には、同一記号を記し、重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
Next, another embodiment of the liquid level position detecting device 100 will be described with reference to FIG.
The liquid level position detecting device 100 of the present embodiment has a different cross-sectional shape of the side hole 18 for temperature detection. In the following description, different configurations will be mainly described, the same symbols will be given in the same parts as the liquid level position detecting device 100 already described, and duplicate description will be omitted.

本実施形態の液面位置検出装置100では、側面孔18は、図7に示すように、横断面形状が下方に凸状の半円形状とされている。 In the liquid level position detecting device 100 of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the side hole 18 has a semicircular shape whose cross-sectional shape is convex downward.

側面孔18は、一方の側面部13から他方の側面部14に向かって、逆半円柱状にくり抜かれており、伝搬体10の上面部15と平行な上辺部18aと、上辺部18aの両端から下方に凸状の半円部18bと、による逆半円形状の横断面を有する。このような逆半円形状の横断面の側面孔18は、上辺部18aの幅(逆半円形の直径部分の長さ)がbとされ、上辺部18aから半円部18bの頂点までの高さ(逆半円形の高さ)がaとされている。これにより、上辺部18aの幅bに対して高さa方向の幅(上辺部18aと平行な方向の長さ)が次第に小さくなり、最深部の高さaの逆半円形状の頂点では、幅が最小(0)となる。 The side hole 18 is hollowed out in an inverted semicircular shape from one side surface portion 13 toward the other side surface portion 14, and has an upper side portion 18a parallel to the upper surface portion 15 of the propagator 10 and both ends of the upper side portion 18a. It has an inverted semicircular cross section due to a semicircular portion 18b that is convex downward from the surface. In such a side hole 18 having an inverted semicircular cross section, the width of the upper side portion 18a (the length of the diameter portion of the inverted semicircle) is b, and the height from the upper side portion 18a to the apex of the semicircular portion 18b. The height (height of the inverted semicircle) is a. As a result, the width in the height a direction (the length in the direction parallel to the upper side portion 18a) gradually becomes smaller than the width b of the upper side portion 18a, and at the apex of the inverted semicircular shape of the height a of the deepest portion, The width becomes the minimum (0).

この側面孔18は、側面孔17と同様、伝搬面部11,12を伝搬する表面波Wの近くに発生して不要波となっている内部伝搬波と液面位置の検出に用いる表面波Wとを切り分けることで、ノイズ成分を減少して液面検出精度を向上する。
また、側面孔18によって伝搬体10内を伝搬する内部伝搬波を上辺部18aで反射させることで、内部伝搬波を温度検出に用いる検出波Dとし、検出波Dの伝搬速度から伝搬体10の温度を検出する。伝搬体10の検出(計測)した温度は、表面波Wによる液面位置(液面91の位置)を検出する際の温度補正に利用する。これにより、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに済む。
Similar to the side hole 17, the side hole 18 includes an internally propagated wave generated near the surface wave W propagating in the propagation surface portions 11 and 12 and becoming an unnecessary wave, and a surface wave W used for detecting the liquid level position. By separating the above, the noise component is reduced and the liquid level detection accuracy is improved.
Further, by reflecting the internally propagated wave propagating in the propagating body 10 by the side hole 18 at the upper side portion 18a, the internally propagating wave is used as the detection wave D used for temperature detection, and the propagation velocity of the detected wave D is used to determine the propagating body 10. Detect temperature. The detected (measured) temperature of the propagator 10 is used for temperature correction when detecting the liquid level position (position of the liquid level 91) by the surface wave W. As a result, it is not necessary to provide a temperature sensor composed of a thermistor chip or the like provided in the conventional liquid level position detecting device.

伝搬体10では、側面孔18の半円部18bから伝搬面部11,12の表面までの距離xは、上辺部18aの一端および他端から伝搬面部11,12の表面までの距離xが最小で、側面孔18の高さa方向の円弧に沿って大きくなり、逆半円形状の頂点で最大となる。幅がbとされた上辺部18aの一端および他端から伝搬面部11,12の表面までの最小となる距離xが、振動発生手段を構成する振動子20が発生する表面波Wの1波長以上とされる。すなわち、側面孔18の外側の厚さ(距離x)が最小となる上辺部18aの端部で表面波Wの1波長以上とされ、これより底面部16に向かって厚さ(距離x)が大きくなる。
こうすることで、伝搬面部11,12を伝搬する表面波Wの伝搬体10の最小厚さ(幅b方向の厚さ)を1波長以上確保して、エネルギーロスを少なくし、液面検出のための表面波WのS/N比を向上し、液面位置の検出精度を向上する。
また、振動子20からの伝搬体10を伝搬する内部伝搬波(検出波D)は、側面孔18の上辺部18aによって反射されて底面部16に向かって伝搬されることがなく、表面波Wと切り分けられて分離され、ノイズ成分を減らして表面波Wによる液面位置の検出精度を向上することができる。
In the propagator 10, the distance x from the semicircular portion 18b of the side hole 18 to the surface of the propagation surface portions 11 and 12 is the minimum distance x from one end and the other end of the upper side portions 18a to the surface of the propagation surface portions 11 and 12. , It increases along the arc in the height a direction of the side hole 18, and reaches the maximum at the apex of the inverted semicircle shape. The minimum distance x from one end and the other end of the upper side portion 18a having a width b to the surfaces of the propagation surface portions 11 and 12 is one wavelength or more of the surface wave W generated by the vibrator 20 constituting the vibration generating means. It is said that. That is, the outer thickness (distance x) of the side hole 18 is set to one wavelength or more of the surface wave W at the end of the upper side portion 18a, and the thickness (distance x) is increased toward the bottom surface portion 16. growing.
By doing so, the minimum thickness (thickness in the width b direction) of the surface wave W propagating body 10 propagating on the propagation surface portions 11 and 12 is secured at one wavelength or more, energy loss is reduced, and liquid level detection is performed. The S / N ratio of the surface wave W for this purpose is improved, and the detection accuracy of the liquid level position is improved.
Further, the internally propagated wave (detection wave D) propagating the propagating body 10 from the vibrator 20 is not reflected by the upper side portion 18a of the side hole 18 and propagated toward the bottom surface portion 16, and the surface wave W It is possible to reduce the noise component and improve the detection accuracy of the liquid level position by the surface wave W.

さらに、側面孔18によって液面位置(液面91の位置)に関係なく伝搬体10の温度に依存する内部伝搬波による検出波Dの音速から、伝搬体10の温度を求めることができ、温度センサなどを設けることなく、液面位置検出装置100の温度補正を行うことができる。
なお、上辺部18aから伝搬面部11,12の表面までの距離xは、例えば、表面波周波数を500kHzとした場合、伝搬体10をPPSとすれば、室温での音速が約950m/sであることから、1波長は、約1.9mmとなる。これにより、1波長以上の距離xは、例えば1.9mm以上とすればよいことになる。
Further, the side hole 18 makes it possible to obtain the temperature of the propagating body 10 from the sound velocity of the detected wave D by the internal propagating wave, which depends on the temperature of the propagating body 10 regardless of the liquid level position (position of the liquid level 91). The temperature of the liquid level position detecting device 100 can be corrected without providing a sensor or the like.
The distance x from the upper side portion 18a to the surfaces of the propagation surface portions 11 and 12 is, for example, when the surface wave frequency is 500 kHz and the propagation body 10 is PPS, the sound velocity at room temperature is about 950 m / s. Therefore, one wavelength is about 1.9 mm. As a result, the distance x of one wavelength or more may be set to, for example, 1.9 mm or more.

また、側面孔18は、上辺部18aからの高さaが、振動発生手段を構成する振動子20が発生する表面波Wの1波長以下とされている。すなわち、側面孔18は、側面孔18の孔の高さaが、振動子20が発生する表面波Wの1波長以下とされる。これにより、側面孔18の高さaを小さくすることで側面孔18の外側の伝搬体10の厚さ(距離x)が小さくなる部分を短くすることで、表面波Wのエネルギーロスを抑え、液面検出のための表面波WのS/N比を向上して、液面位置の検出精度を向上する。
なお、側面孔18の上辺部18aからの高さaは、例えば、表面波周波数を500kHzとした場合、伝搬体10をPPSとすれば、室温での音速が約950m/sであることから、1波長は、約1.9mmとなる。これにより、高さaは、例えば1.9mm以下とすればよく、好ましくは、側面孔18の加工が可能な範囲でできるだけ小さくすればよい。
なお、側面孔18以外の液面位置検出装置100の構成は、既に説明した通りである。
Further, the height a of the side hole 18 from the upper side portion 18a is set to be one wavelength or less of the surface wave W generated by the vibrator 20 constituting the vibration generating means. That is, in the side hole 18, the height a of the hole of the side hole 18 is set to one wavelength or less of the surface wave W generated by the vibrator 20. As a result, by reducing the height a of the side hole 18, the portion where the thickness (distance x) of the propagator 10 outside the side hole 18 becomes small is shortened, thereby suppressing the energy loss of the surface wave W. The S / N ratio of the surface wave W for detecting the liquid level is improved to improve the detection accuracy of the liquid level position.
The height a from the upper side portion 18a of the side hole 18 is, for example, when the surface wave frequency is 500 kHz and the propagator 10 is PPS, the sound velocity at room temperature is about 950 m / s. One wavelength is about 1.9 mm. As a result, the height a may be, for example, 1.9 mm or less, preferably as small as possible within the range in which the side hole 18 can be machined.
The configuration of the liquid level position detecting device 100 other than the side hole 18 is as described above.

このように構成した液面位置検出装置100では、既に説明したように、液面位置の検出処理が行われるとともに、温度検出および温度補正が行われる。
また、側面孔18の上辺部18aからの位置Aについても同様に、表面波Wと検出波Dを駆動波として同時に伝搬させた場合に、例えば図6(a)に示したように、表面波Wの第1送受波部21から1回目に第2送受波部22に戻る表面波(1stエコー)と、内部伝搬波による検出波Dの1回目の反射波(1stエコー)および2回目の反射波(2ndエコー)とのいずれもが干渉しないようにする。
このような干渉が生じない位置Aに側面孔18を形成することで、検出信号を減衰させることなく、精度よく液面位置や温度の検出が可能となる。
In the liquid level position detecting device 100 configured as described above, as described above, the liquid level position detection process is performed, and the temperature detection and temperature correction are performed.
Similarly, for the position A from the upper side portion 18a of the side hole 18, when the surface wave W and the detection wave D are simultaneously propagated as drive waves, as shown in FIG. 6A, for example, the surface wave. The surface wave (1st echo) that returns from the first transmission / reception section 21 of W to the second transmission / reception section 22 for the first time, and the first reflected wave (1st echo) and the second reflection of the detection wave D by the internally propagated wave. Make sure that none of them interfere with the wave (2nd echo).
By forming the side hole 18 at the position A where such interference does not occur, the liquid level position and the temperature can be detected accurately without attenuating the detection signal.

なお、側面孔17と側面孔18とを比較すると、上辺部17a,18aの幅bおよび孔の高さaを同一とすれば、側面孔17の方が、半円形とした側面孔18に比べて空洞部分が小さくなることから、表面波Wの伝搬にともなうエネルギーロスは、小さくなり、好ましい。しかし、側面孔の形状は、半円形の場合でも高さaを円の半径と同一とする形状に限るものでなく、上辺側を平行に切り落としたものも半円形状に含むものである。こうすることで、側面孔18の駆動部分を小さくして表面波Wの伝搬にともなうエネルギーロスをおさえることができる。 Comparing the side hole 17 and the side hole 18, if the width b of the upper side portions 17a and 18a and the height a of the hole are the same, the side hole 17 is more semicircular than the side hole 18. Since the hollow portion becomes smaller, the energy loss due to the propagation of the surface wave W becomes smaller, which is preferable. However, the shape of the side hole is not limited to a shape in which the height a is the same as the radius of the circle even in the case of a semicircle, and the shape in which the upper side is cut off in parallel is also included in the semicircular shape. By doing so, it is possible to reduce the driving portion of the side hole 18 and suppress the energy loss due to the propagation of the surface wave W.

本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更(構成要素の削除も含む)を加えることが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiments and drawings. Changes (including deletion of components) can be made as appropriate without changing the gist of the present invention.

(変形例)
以上では、第1送受波部21と第2送受波部22とが上面部15に当接する構成例を説明したが、第1送受波部21を、伝搬面部11と当接して設け、第2送受波部22を、伝搬面部12と当接して設ける振動発生手段を分離した構成を採用してもよい。
(Modification example)
In the above, a configuration example in which the first transmission / reception unit 21 and the second transmission / reception unit 22 are in contact with the upper surface portion 15 has been described, but the first transmission / reception unit 21 is provided in contact with the propagation surface portion 11 and is provided. A configuration may be adopted in which the vibration generating means provided by contacting the transmitting / receiving wave portion 22 with the propagation surface portion 12 is separated.

また、検出波Dを発生する第3送受波部23に加えてさらに送受波部を設けて複数で構成してもよく、各送受波部による検出波によって温度補正処理を行うようにしても良い。 Further, in addition to the third transmission / reception unit 23 that generates the detection wave D, a plurality of transmission / reception units may be provided, and the temperature correction process may be performed by the detection wave of each transmission / reception unit. ..

液面位置検出は、液面91の詳細な位置を検出すること(上記のように、容器80の底面からの液面91の高さを検出すること)のほか、液面91の位置を何段階かに分けて現在の液面91の位置がどの段階に属するかを検出することなども含む。また、制御部40が液面位置検出後に外部装置60に表示させる画像等の表示は、液面位置そのものを示していなくともよく、液面位置に応じた液体90の量を示していてもよい。 In the liquid level position detection, in addition to detecting the detailed position of the liquid level 91 (as described above, detecting the height of the liquid level 91 from the bottom surface of the container 80), what is the position of the liquid level 91? It also includes detecting which stage the current position of the liquid level 91 belongs to by dividing into stages. Further, the display such as an image displayed on the external device 60 by the control unit 40 after detecting the liquid level position does not have to indicate the liquid level position itself, and may indicate the amount of the liquid 90 according to the liquid level position. ..

また、伝搬体10は合成樹脂製であり、液体90の液面位置に応じて第2部分10b(液体接触部分)が長くなるほど伝搬時間が長くなることが好ましく、第2部分10bを伝搬する表面波Wの速さと、第1部分10a(液体90から露出する部分)を伝搬する表面波Wの速さとの差がより顕著となる方が好ましい。しかしながら、以上に説明した手法で液面位置を検出することができれば、伝搬体10を金属で構成してもよい。 Further, the propagator 10 is made of synthetic resin, and it is preferable that the longer the second portion 10b (liquid contact portion) is, the longer the propagation time is, depending on the liquid level position of the liquid 90, and the surface propagating the second portion 10b. It is preferable that the difference between the speed of the wave W and the speed of the surface wave W propagating in the first portion 10a (the portion exposed from the liquid 90) becomes more remarkable. However, the propagating body 10 may be made of metal as long as the liquid level position can be detected by the method described above.

液面位置検出対象の液体90の種類は、水、ガソリン、洗浄液などに限られず任意であり、液体90であれば良く、単一の液体90だけでなく、複数の液体90が混合されているものであってもよい。また、液体90と微粒子などが分散されたコロイド溶液であってもよい。また、液面91の上は空気以外の他の気体であってもよく、真空であってもよい。 The type of the liquid 90 whose liquid level position is to be detected is not limited to water, gasoline, cleaning liquid, etc., and may be any liquid 90, and not only a single liquid 90 but also a plurality of liquids 90 are mixed. It may be a thing. Further, it may be a colloidal solution in which the liquid 90 and fine particles are dispersed. Further, the liquid surface 91 may be a gas other than air or a vacuum.

例えば、容器80は、車両に搭載される燃料タンクであってもよい。この場合、液体90は、ガソリンなどの燃料になる。このような場合、伝搬体10は、例えば、燃料タンクに取り付けられる、燃料タンクから燃料を取り出す燃料ポンプを備える燃料圧送ユニットなどに取り付けられてもよい。なお、このような燃料タンクの場合、耐薬品性などの観点から伝搬体10として使用される樹脂は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、POM(ポリアセタール)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)が用いられることが多いが、これらの中では、検出信号のS/N比が良いPPSを用いることが好ましい。 For example, the container 80 may be a fuel tank mounted on a vehicle. In this case, the liquid 90 becomes a fuel such as gasoline. In such a case, the propagator 10 may be attached to, for example, a fuel pumping unit provided with a fuel pump for taking out fuel from the fuel tank, which is attached to the fuel tank. In the case of such a fuel tank, PPS (polyphenylene sulfide), POM (polyacetal), and PBT (polybutylene terephthalate) are often used as the resin used as the propagator 10 from the viewpoint of chemical resistance and the like. However, among these, it is preferable to use PPS having a good S / N ratio of the detection signal.

PPSとしては、直鎖型、架橋型、反架橋型などがあり、さらに、ガラス繊維や無機フィラーなどのフィラー(添加材料)を添加したものなどがあるが、伝搬体10に用いるPPSとしては各種のPPSを用いることができる。直鎖型、架橋型、反架橋型などの違い、フィラーの添加の有無やフィラーの種類の違いなどによる、表面波や板波の伝搬の状態(例えば、S/N比が良好なこと、表面波又は板波の音速など)への影響は小さいものと考えられる。 Examples of PPS include linear type, crosslinked type, anti-crosslinked type, and those to which fillers (additive materials) such as glass fiber and inorganic filler are added. Various types of PPS are used for the propagating body 10. PPS can be used. Propagation state of surface waves and plate waves (for example, good S / N ratio, surface) due to differences in linear type, crosslinked type, anti-crosslinked type, etc., with or without addition of filler, and difference in filler type. The effect on the sound velocity of waves or surface waves) is considered to be small.

表面波は、レイリー波以外のものであってもよい。表面波は、超音波よりも低い周波数の音波であってもよい。また、表面波は、パルス波でなくてもよく、例えば、バースト波などであってもよい。また、板波もパルス波やバースト波などであればよい。 The surface wave may be something other than a Rayleigh wave. The surface wave may be a sound wave having a frequency lower than that of the ultrasonic wave. Further, the surface wave does not have to be a pulse wave, and may be, for example, a burst wave. Further, the plate wave may be a pulse wave or a burst wave.

以上、説明したように液面位置検出装置100は、液体90に浸り、液体90の液面位置(液面91の位置)に応じて液体90に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体10と、伝搬体10の一方の端面部15に設けられて超音波振動を伝搬体10に発生させる振動発生手段20と、振動発生手段20によって発生した超音波振動が伝搬体10の第1箇所から境界を跨いで第2箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて液面位置を検出する検出手段(送受信回路30と制御部40)と、を備え、伝搬体10は、互いに裏表の関係にある2つの伝搬面部11,12と、2つの伝搬面部11,12を繋ぐ2つの側面部13,14と、2つの伝搬面部11,12を繋ぐとともに、側面視において曲面状をなす底面部16と、2つの側面部13,14を貫通し、一方の端面部15と平行な上辺部を備える側面孔17,18と、を備え、側面孔17,18は、上辺部17a,18aの幅bに対して高さa方向に沿う幅が小さく形成されている。
かかる構成によれば、伝搬面部11,12を伝搬する表面波Wの伝搬する伝搬体10の厚さ(高さ)を確保(側面孔17の外側の伝搬体10の最小厚さとなる部分を小さく)して、エネルギーロスを少なくすることができ、液面検出のためのS/N比を向上して液面位置の検出精度を向上することができる。
また、振動子20からの伝搬体10を伝搬する内部伝搬波(検出波D)は、側面孔17,18によって反射されて底面部16に向かって伝搬されることがなく、表面波Wと切り分けられて分離されることで、ノイズ成分を減らして表面波Wによる液面位置の検出精度を向上することができる。
さらに、側面孔17,18によって液面位置に関係なく伝搬体10の温度に依存する検出波Dの音速から伝搬体10の温度を計測することができ、温度センサなどを設けることなく、液面位置検出装置100の温度補正を行うことができる。
As described above, the liquid level position detecting device 100 is immersed in the liquid 90, and the boundary of being immersed in the liquid 90 is displaced according to the liquid level position of the liquid 90 (the position of the liquid level 91), and ultrasonic vibration propagates. The propagating body 10, the vibration generating means 20 provided on one end surface portion 15 of the propagating body 10 to generate the ultrasonic vibration in the propagating body 10, and the ultrasonic vibration generated by the vibration generating means 20 are the first of the propagating body 10. A detection means (transmission / reception circuit 30 and control unit 40) for detecting the liquid level position based on the propagation time propagating from one location to the second location across the boundary is provided, and the propagators 10 are in a two-sided relationship with each other. Two propagation surface portions 11 and 12, two side surface portions 13 and 14 connecting the two propagation surface portions 11 and 12, and a bottom surface portion 16 connecting the two propagation surface portions 11 and 12 and forming a curved surface in a side view. The side holes 17 and 18 are provided with side holes 17 and 18 penetrating the two side surface portions 13 and 14 and having an upper side portion parallel to one end surface portion 15, and the side surface holes 17 and 18 have widths b of the upper side portions 17a and 18a. On the other hand, the width along the height a direction is formed to be small.
According to this configuration, the thickness (height) of the propagating body 10 propagating the surface wave W propagating on the propagating surface portions 11 and 12 is secured (the portion of the propagating body 10 outside the side hole 17 is made small. ), The energy loss can be reduced, the S / N ratio for liquid level detection can be improved, and the liquid level position detection accuracy can be improved.
Further, the internal propagating wave (detection wave D) propagating the propagating body 10 from the vibrator 20 is not reflected by the side holes 17 and 18 and propagated toward the bottom surface portion 16, and is separated from the surface wave W. By being separated, the noise component can be reduced and the accuracy of detecting the liquid level position by the surface wave W can be improved.
Further, the side holes 17 and 18 can measure the temperature of the propagating body 10 from the sound velocity of the detection wave D, which depends on the temperature of the propagating body 10 regardless of the liquid level position, and the liquid level can be measured without providing a temperature sensor or the like. The temperature of the position detection device 100 can be corrected.

液面位置検出装置100は、伝搬体10は、側面孔17,18の上辺部17a,18aの端から伝搬面部11,12の表面までの距離xが、振動発生手段20が発生する表面波Wの1波長以上とされている。
かかる構成によれば、側面孔17,18の上辺部17a,18aの端から伝搬面部11,12の表面までの距離xを大きくすることで、側面孔17,18の外側の伝搬面部11,12を伝搬する伝搬体10の厚さへの影響を小さくすることができ、これにより、表面波Wのエネルギーロスを抑えることができ、液面検出のためのS/N比を向上して、液面位置の検出精度を向上することができる。
In the liquid level position detecting device 100, the propagating body 10 has a surface wave W generated by the vibration generating means 20 in which the distance x from the end of the upper side portions 17a and 18a of the side holes 17 and 18 to the surface of the propagating surface portions 11 and 12 is the distance x. It is said to be one or more wavelengths of.
According to this configuration, by increasing the distance x from the ends of the upper side portions 17a and 18a of the side holes 17 and 18 to the surfaces of the propagation surface portions 11 and 12, the propagation surface portions 11 and 12 outside the side holes 17 and 18 are increased. The influence on the thickness of the propagating body 10 propagating can be reduced, thereby suppressing the energy loss of the surface wave W, improving the S / N ratio for liquid level detection, and liquid. The surface position detection accuracy can be improved.

液面位置検出装置100は、側面孔17,18は、上辺部17a,18aからの高さaが、振動発生手段20が発生する表面波Wの1波長以下とされている。
かかる構成によれば、側面孔17,18の上辺部17a,18aからの高さ(側面孔17,18の高さ)aを小さくすることで、側面孔17,18の外側の伝搬面部11,12を伝搬する伝搬体10の上下方向の最小厚さとなる部分を小さくして、表面波Wのエネルギーロスを抑えることができ、液面検出のためのS/N比を向上して、液面位置の検出精度を向上することができる。
In the liquid level position detecting device 100, the heights a of the side holes 17 and 18 from the upper side portions 17a and 18a are set to be one wavelength or less of the surface wave W generated by the vibration generating means 20.
According to this configuration, by reducing the height (height of the side holes 17, 18) a from the upper side portions 17a, 18a of the side holes 17, 18, the propagation surface portion 11, outside the side holes 17, 18 The portion of the propagating body 10 propagating in 12 which is the minimum thickness in the vertical direction can be reduced to suppress the energy loss of the surface wave W, improve the S / N ratio for detecting the liquid level, and improve the liquid level. The position detection accuracy can be improved.

液面位置検出装置100は、側面孔17,18の上辺部17a,18aは、振動発生手段20が発生する表面波Wの1回目の第2箇所への表面波到達時間Twと内部伝搬波(検出波D)の上辺部17a,18aからの複数回nの反射波の第2箇所への内部伝搬波到達時間Tdとが一致しない位置に設けられる。
かかる構成によれば、表面波Wの表面波到達時間Twと内部伝搬波(検出波D)の複数回の反射波による内部伝搬波到達時間Tdが一致しない位置Aに側面孔17,18を形成することができ、表面波Wと内部伝搬波(検出波D)とが干渉せず、液面位置や温度の検出に必要な信号強度を確保することができる。これにより、液面検出や温度検出のためのS/N比を向上して、液面位置や温度の検出精度を向上することができる。
In the liquid level position detecting device 100, the upper side portions 17a and 18a of the side holes 17 and 18 have the surface wave arrival time Tw and the internal propagation wave (2) of the surface wave W generated by the vibration generating means 20 to the first second location. It is provided at a position where the arrival time Td of the internally propagated wave from the upper side portions 17a and 18a of the detection wave D) to the second location of the multiple n reflected waves does not match.
According to this configuration, side holes 17 and 18 are formed at positions A where the surface wave arrival time Tw of the surface wave W and the internal propagation wave arrival time Td due to the multiple reflected waves of the internal propagation wave (detection wave D) do not match. The surface wave W and the internally propagated wave (detection wave D) do not interfere with each other, and the signal strength required for detecting the liquid level position and temperature can be secured. As a result, the S / N ratio for liquid level detection and temperature detection can be improved, and the liquid level position and temperature detection accuracy can be improved.

液面位置検出装置100は、側面孔17,18は、横断面形状が逆三角形状あるいは下方に凸状の半円形状としてある。
かかる構成によれば、側面孔17,18の横断面形状を逆三角形状あるいは下方に筒状の半円形状とすることで、エネルギーロスを少なくすることができ、液面検出のためのS/N比を向上して液面位置の検出精度を向上することができる。
また、内部伝搬波による検出波Dは、側面孔17,18によって反射されて底面部16に向かって伝搬されることがなく、表面波Wと切り分けられて分離することで、ノイズ成分を減らして表面波Wによる液面位置の検出精度を向上することができる。
さらに、側面孔17,18によって液面位置に関係なく伝搬体10の温度に依存する検出波Dの音速から伝搬体10の温度を計測することができ、温度センサなどを設けることなく、液面位置検出装置100の温度補正を行うことができる。
In the liquid level position detecting device 100, the side holes 17 and 18 have a semicircular shape having an inverted triangular cross-sectional shape or a downwardly convex shape.
According to this configuration, energy loss can be reduced by forming the cross-sectional shapes of the side holes 17 and 18 into an inverted triangular shape or a downwardly tubular semicircular shape, and S / for liquid level detection. The N ratio can be improved to improve the detection accuracy of the liquid level position.
Further, the detection wave D due to the internally propagated wave is not reflected by the side holes 17 and 18 and propagated toward the bottom surface portion 16, but is separated from the surface wave W to reduce the noise component. The accuracy of detecting the liquid level position by the surface wave W can be improved.
Further, the side holes 17 and 18 allow the temperature of the propagating body 10 to be measured from the sound velocity of the detection wave D, which depends on the temperature of the propagating body 10 regardless of the liquid level position, and the liquid level can be measured without providing a temperature sensor or the like. The temperature of the position detection device 100 can be corrected.

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略した。 In the above description, in order to facilitate the understanding of the present invention, the description of known technical matters has been omitted as appropriate.

100…液面位置検出装置
10…伝搬体
10a…第1部分
10b…第2部分
11…伝搬面部
12…伝搬面部
13,14…側面部
15…上面部(端面)
16…底面部
17,18…側面孔
17a,18a…上辺部
17b,17c…斜辺部
18b…半円部
A…上面部から側面孔までの距離
20…振動子(振動発生手段)
21…第1送受波部
22…第2送受波部
W1…第1表面波
W2…第2表面波
23…第3送受波部
D…検出波
30…送受信回路(検出手段)
40…制御部(検出手段)
d…容器底面から伝搬体底面部までの距離
L…伝搬体の伝達距離
L1…伝搬体が液体に浸っていない部分の長さ
L2…伝搬体が液体に浸る部分の長さ
Tw…表面波到達時間
Td…内部伝搬波到達時間
a…側面孔の高さ(幅)
b…上辺部の長さ(幅)
x…距離
100 ... Liquid level position detection device 10 ... Propagation body 10a ... First part 10b ... Second part 11 ... Propagation surface part 12 ... Propagation surface part 13, 14 ... Side part 15 ... Top surface part (end face)
16 ... Bottom part 17, 18 ... Side holes 17a, 18a ... Upper side 17b, 17c ... Hypotenuse 18b ... Semicircular part A ... Distance from top surface to side hole 20 ... Oscillator (vibration generating means)
21 ... 1st transmission / reception unit 22 ... 2nd transmission / reception unit W1 ... 1st surface wave W2 ... 2nd surface wave 23 ... 3rd transmission / reception unit D ... Detection wave 30 ... Transmission / reception circuit (detection means)
40 ... Control unit (detection means)
d ... Distance from the bottom surface of the container to the bottom surface of the propagator L ... Transmission distance of the propagator L1 ... Length of the part where the propagator is not immersed in the liquid L2 ... Length of the part where the propagator is immersed in the liquid Tw ... Reaching the surface wave Time Td ... Internally propagated wave arrival time a ... Side hole height (width)
b ... Length (width) of the upper side
x ... distance

Claims (5)

液体に浸り、前記液体の液面位置に応じて前記液体に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体と、
前記伝搬体の一方の端面部に設けられて前記超音波振動を前記伝搬体に発生させる振動発生手段と、
前記振動発生手段によって発生した前記超音波振動が前記伝搬体の第1箇所から前記境界を跨いで第2箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて前記液面位置を検出する検出手段と、を備え、
前記伝搬体は、
互いに裏表の関係にある2つの伝搬面部と、
2つの前記伝搬面部を繋ぐ2つの側面部と、
2つの前記伝搬面部を繋ぐとともに、側面視において曲面状をなす底面部と、
2つの前記側面部を貫通し、前記一方の端面部と平行な上辺部を備える側面孔と、を備え、
前記側面孔は、前記上辺部の幅に対して高さ方向に沿う幅が小さく形成される、
ことを特徴とする液面位置検出装置。
A propagator in which ultrasonic vibration propagates, in which the boundary of immersion in the liquid is displaced according to the liquid level position of the liquid, and
A vibration generating means provided on one end surface of the propagating body to generate the ultrasonic vibration in the propagating body, and
A detection means for detecting the liquid level position based on a propagation time in which the ultrasonic vibration generated by the vibration generating means propagates from a first location of the propagating body to a second location across the boundary is provided.
The propagator
Two propagation planes that are two sides of the same coin,
Two side surface portions connecting the two propagation surface portions and
A bottom surface portion that connects the two propagation surface portions and has a curved surface in a side view,
A side hole that penetrates the two side surfaces and has an upper side parallel to the one end surface.
The side hole is formed so that the width along the height direction is smaller than the width of the upper side portion.
A liquid level position detecting device characterized by this.
前記伝搬体は、前記側面孔の前記上辺部の端から前記伝搬面部の表面までの距離が、前記振動発生手段が発生する表面波の1波長以上とされている、
ことを特徴とする請求項1に記載の液面位置検出装置。
In the propagating body, the distance from the end of the upper side portion of the side hole to the surface of the propagating surface portion is set to one wavelength or more of the surface wave generated by the vibration generating means.
The liquid level position detecting device according to claim 1.
前記側面孔は、前記上辺部からの高さが、前記振動発生手段が発生する表面波の1波長未満とされている、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の液面位置検出装置。
The height of the side hole from the upper side is set to less than one wavelength of the surface wave generated by the vibration generating means.
The liquid level position detecting device according to claim 1 or 2.
前記側面孔の前記上辺部は、前記振動発生手段が発生する表面波の1回目の前記第2箇所への表面波到達時間と内部伝搬波の前記上辺部からの複数回の反射波の前記第2箇所への内部伝搬波到達時間とが一致しない位置に設けられている、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の液面位置検出装置。
The upper side portion of the side hole is the first surface wave arrival time of the surface wave generated by the vibration generating means to the second location and the first of the plurality of reflected waves from the upper side portion of the internally propagated wave. It is provided at a position where the arrival times of the internally propagated waves to the two locations do not match.
The liquid level position detecting device according to any one of claims 1 to 3.
前記側面孔は、横断面形状が逆三角形状あるいは下方に凸状の半円形状である、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の液面位置検出装置。
The side hole has a semicircular shape having an inverted triangular cross-sectional shape or a downwardly convex shape.
The liquid level position detecting device according to any one of claims 1 to 4.
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