JP2021015012A - 超音波式距離測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】距離測定精度の低下の抑制された超音波式距離測定装置を提供する。【解決手段】超音波式距離測定装置は基準管で反射された超音波に基づく検出信号を検出するのに要する時間と基準管の所定長さに基づいて超音波の伝搬速さを算出する。超音波式距離測定装置は液面との間の最長伝搬経路長と最短伝搬経路長、および、算出した超音波の伝搬速さに基づいて、液面で反射された超音波に基づく検出信号を検出するための伝搬経路検出期間を設定する。超音波式距離測定装置は伝搬経路検出期間における検出信号の検出タイミングと超音波の出力タイミングとの時間差、および、超音波の伝搬速さに基づいて伝搬経路の距離を算出する。【選択図】図５

Description

本明細書に記載の開示は、タンクに貯留された被検出液体の液面と超音波素子との間の超音波の伝搬経路の距離を測定する超音波式距離測定装置に関するものである。

特許文献１に示されるように、燃料の液面に向けて超音波を発生し、その液面で反射された超音波を検出することで液面の位置を検出する液面検出装置が知られている。

特開２０１８−１１９８０８号公報

特許文献１に示される液面検出装置は、検出した超音波に基づく受信信号を増幅整流して検波信号に変換している。そして液面検出装置は検波信号が閾値信号よりも大きくなった時間に基づいて、液面検出装置から液面まで伝搬し、液面で反射されて液面から液面検出装置に戻ってきた超音波の伝搬時間を算出している。液面検出装置はこの伝搬時間と別途算出した超音波の速さなどに基づいて液面の位置を算出している。

しかしながら液面検出装置にノイズが混入すると、検波信号が閾値信号よりも大きくなる時間が不正確になる虞がある。伝搬時間が不正確になり、液面の位置の検出精度が低下する虞がある。

そこで本明細書に記載の開示は、距離測定精度の低下の抑制された超音波式距離測定装置を提供することを目的とする。

開示の１つは、タンク（２００）に貯留された被検出液体（２１０）の液面（２１０ａ）と超音波素子（１１）との間の超音波の伝搬経路の距離を測定する超音波式距離測定装置であって、
超音波素子と液面とが並ぶ高さ方向に対して直交する横方向に所定長さ延びた基準管（３１）、および、基準管の中空と自身の中空とが連通する態様で、基準管の先端側から液面に向かって高さ方向に延びた検出管（３２）を備える伝送管（３０）と、
基準管の中空において、基準管の先端側に向かって超音波を発生するとともに、入力された超音波を電気信号に変換する超音波素子と、
超音波素子に超音波を発生するための駆動信号を出力する送信回路（４０）と、
超音波素子で変換された電気信号が閾値よりも大きくなった際に検出信号を出力する比較回路（５３）と、
基準管の所定長さ、および、伝搬経路の最長伝搬経路長と最短伝搬経路長を記憶する記憶部（６３）と、
超音波素子から超音波の出力される出力タイミングと、基準管の先端側で反射された超音波に基づく検出信号が比較回路から出力される基準タイミングとの第１時間差、および、記憶部に記憶された基準管の所定長さに基づいて、伝搬経路を伝搬する超音波の伝搬速さを算出する第１演算回路（６１）と、
記憶部に記憶された最長伝搬経路長と最短伝搬経路長、および、第１演算回路で算出された超音波の伝搬速さに基づいて、液面で反射された超音波に基づく検出信号が比較回路から出力される液面タイミングを検出するための伝搬経路検出期間を設定する期間回路（６１）と、
伝搬経路検出期間における液面タイミングと、出力タイミングとの第２時間差、および、第１演算回路で算出された超音波の伝搬速さに基づいて、伝搬経路の距離を算出する第２演算回路（６１）と、を有する。

超音波素子（１１）で発生した超音波は液面（２１０ａ）に向かって伝搬する。その超音波の一部が液面（２１０ａ）で反射される。その反射された超音波の一部が超音波素子（１１）にかえってくる。この超音波素子（１１）で発生して液面（２１０ａ）で反射された超音波が超音波素子（１１）にかえってくるのに要する時間（伝搬時間）は、超音波素子（１１）と液面（２１０ａ）との間の超音波の伝搬経路の距離と、その伝搬経路を伝搬する超音波の伝搬速さによって求められる。

伝搬速さ一定において、伝搬時間が最も長くなるのは伝搬経路の距離が最長の時である。伝搬時間が最も短くなるのは伝搬経路の距離が最短の時である。液面（２１０ａ）で反射された超音波が超音波素子（１１）にかえってくるタイミングは、伝搬時間が最長の時と最短の時の間になることが期待される。伝搬時間が最短の時と最長の時の間以外の期間に、比較回路（５３）から検出信号が出力された場合、その検出信号は、液面（２１０ａ）の位置に基づく信号ではないことが期待される。

これに対して本開示では、超音波の最長伝搬経路長と最短伝搬経路長、および、超音波の伝搬速さに基づいて、液面（２１０ａ）で反射された超音波に基づく検出信号が比較回路（５３）から出力される液面タイミングを検出するための伝搬経路検出期間を設定している。そしてこの伝搬経路検出期間における液面タイミングと出力タイミングとの第２時間差、および、超音波の伝搬速さに基づいて伝搬経路の距離を算出している。

これにより、液面（２１０ａ）の位置に基づかない検出信号によって、超音波素子（１１）と液面（２１０ａ）との間の伝搬経路の距離を測定することが抑制される。距離測定精度の低下が抑制される。

なお、上記の括弧内の参照番号は、後述の実施形態に記載の構成との対応関係を示すものに過ぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。

超音波式距離測定装置の全体構成を示す説明図である。 超音波センサの概略構成を説明するための断面図である。 超音波式距離測定装置を伝達する信号を説明するためのブロック図である。 信号処理を説明するためのタイミングチャートである。 ノイズ混入時の信号処理を説明するためのタイミングチャートである。 伝搬速さ一定において液位の高さが変化した場合の検波信号を説明するためのタイミングチャートである。 検出期間の設定を説明するためのタイミングチャートである。 検出期間の更新を説明するためのタイミングチャートである。 液位一定において燃料温度が変化した場合の検波信号を説明するためのタイミングチャートである。 検出期間の設定を説明するためのタイミングチャートである。 検出期間の更新を説明するためのタイミングチャートである。 経過時間検出処理を説明するためのフローチャートである。 伝搬速さ検出処理を説明するためのフローチャートである。 伝搬経路検出処理を説明するためのフローチャートである。 超音波式距離測定装置の変形例を説明するためのブロック図である。

（第１実施形態）
以下、図１〜図１４に基づいて超音波式距離測定装置１００を説明する。それにあたって、以下においては互いに直交の関係にある３方向をｘ方向、ｙ方向、および、ｚ方向と示す。ｘ方向が横方向に相当する。ｚ方向が高さ方向に相当する。

超音波式距離測定装置１００は、図１に示すように車両用の燃料タンク２００内に設けられる。超音波式距離測定装置１００は燃料タンク２００の内に貯留された燃料２１０の液面２１０ａの位置（液位）を検出する機能を果たす。燃料２１０は例えばガソリンである。燃料２１０が被検出液体である。

図１と図３に示すように超音波式距離測定装置１００は、超音波センサ１０、伝送管３０、送信回路４０、受信回路５０、および、制御回路６０を有する。超音波センサ１０は伝送管３０に設けられている。超音波センサ１０は送信回路４０と受信回路５０それぞれと電気的に接続されている。送信回路４０と受信回路５０それぞれは制御回路６０と電気的に接続されている。

超音波センサ１０と伝送管３０は燃料タンク２００の底面２００ａに設けられている。超音波センサ１０と伝送管３０は燃料２１０の中にある。超音波センサ１０で発生した超音波は燃料タンク２００内の燃料２１０を伝搬する。

なお、超音波センサ１０と伝送管３０は底面２００ａからｚ方向に離間した天面２００ｂに設けられてもよい。車両が水平面に停車している場合、ｚ方向は天地方向に沿う。天面２００ｂは燃料２１０の液面２１０ａよりも鉛直方向上方に位置する。超音波センサ１０と伝送管３０は燃料２１０の外にある。超音波センサ１０で発生した超音波は燃料タンク２００内の空気を伝搬する。

＜超音波センサ＞
超音波センサ１０は、超音波素子１１とケース１２を有する。超音波素子１１は超音波を発生する超音波振動子である。超音波素子１１はピエゾ効果を発生するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電材料からなる。圧電材料は電圧印加によって体積を変化し、外力印加によって電圧を発生する。

超音波素子１１はｘ方向を厚み方向とする円盤形状を成している。超音波素子１１はｘ方向に並ぶ当接面１１ａと裏面１１ｂを有する。これら当接面１１ａと裏面１１ｂそれぞれに電極が印刷成形されている。電極は当接面１１ａと裏面１１ｂそれぞれの全面にわたって形成されている。

当接面１１ａと裏面１１ｂそれぞれに形成された電極にリード１４の一端が半田若しくは圧接によって接続されている。そしてリード１４の他端は図２に示すターミナル１５に接続されている。ターミナル１５は図１に示すリードワイヤ１６に接続されている。このリードワイヤ１６に送信回路４０と受信回路５０が電気的に接続されている。

ケース１２は超音波素子１１を収容する収納空間を有する。ケース１２は絶縁性の樹脂材料からなる。具体的に言えばケース１２は、筒部２１、底部２２、および、蓋部２３を有する。底部２２は筒部２１と一体的に連結されている。蓋部２３は筒部２１および底部２２とは別体である。

筒部２１はｚ方向に直交するｘ方向を軸方向として延びている。筒部２１の有する２つの開口のうちの一方が底部２２によって閉塞されている。筒部２１の有する２つの開口のうちの他方が開口している。蓋部２３は筒部２１の開口を閉塞する態様で筒部２１に連結されている。これにより筒部２１の中空は閉塞空間になっている。筒部２１の中空がケース１２の収納空間になっている。なお蓋部２３には上記したリード１４の一部を収納空間の外に突出するための貫通孔２３ａが形成されている。

この収納空間には超音波素子１１の他に防振部１７が設けられている。防振部１７は柔軟な樹脂材料若しくはゴム材料によって形成されている。この形成材料としては例えばニトリルゴムがある。

収納空間において超音波素子１１は底部２２側に位置している。防振部１７は蓋部２３側に位置している。蓋部２３が筒部２１に固定されると、防振部１７が超音波素子１１と蓋部２３との間で圧縮される。防振部１７はｘ方向に弾性変形する。防振部１７はｘ方向において自身から遠ざかる方向に復元力を発生する。この復元力によって超音波素子１１の当接面１１ａが底部２２の内面２２ａに当接している。それとともに防振部１７が蓋部２３に接触している。

送信回路４０から超音波素子１１に超音波を発生するための駆動信号が入力されると、超音波素子１１は当接面１１ａと裏面１１ｂの並ぶｘ方向に振動する。この振動によって、超音波素子１１の当接しているケース１２の底部２２もｘ方向に振動する。底部２２の外面２２ｂに接している燃料２１０が振動する。燃料２１０に超音波が発生する。

逆に、外部から入力される振動によって底部２２が振動すると、超音波素子１１がｘ方向において底部２２と防振部１７との間で圧縮される。これにより超音波素子１１で電圧が発生する。この受信した振動に応じた電圧が、超音波の受信信号として受信回路５０に入力される。

なお、超音波を発生した後の超音波素子１１には残響振動が残る。防振部１７はこの残響振動の発生を抑制する機能を果たしている。それとともに防振部１７は超音波素子１１で発生した超音波が蓋部２３を介してケース１２の収納空間の外に漏れることを抑制している。

＜伝送管＞
伝送管３０は、超音波センサ１０から出力される超音波を燃料２１０の液面２１０ａに向けて伝播させるとともに、液面２１０ａで反射した超音波を再び超音波素子１１に伝播させる経路（伝播経路）を構成する。

伝送管３０は、この伝搬経路を構成する部材として、水平管３１、垂直管３２、および、反射板３３を有する。また伝送管３０はこれら伝搬経路を構成する部材と超音波センサ１０のケース１２とを連結するハウジング３４を有する。

水平管３１と垂直管３２はそれぞれ例えばアルミニウムダイカスト用合金などの金属材料によって形成されている。水平管３１と垂直管３２それぞれの中空が連通している。水平管３１の有する２つの開口のうちの一方にケース１２が設けられている。水平管３１の有する２つの開口のうちの他方に垂直管３２が連結されている。なお水平管３１と垂直管３２は絶縁性の樹脂材料によって形成されてもよい。水平管３１の有する２つの開口のうちの他方側が基準管の先端側に相当する。

水平管３１は燃料タンク２００の底面２００ａに設けられている。図示しないが、水平管３１には底面２００ａ側に開口する連通孔が形成されている。この連通孔を介して水平管３１の中空に燃料２１０が浸入する。水平管３１の中空と連通する垂直管３２の中空に燃料２１０が浸入する。

図１に示すように水平管３１はｘ方向に延びている。水平管３１の内径は、２つの開口のうちの一方から他方に向かうにしたがって徐々に狭まっている。この水平管３１の有する２つの開口のうちの一方側にケース１２の底部２２が設けられている。２つの開口のうちの一方は底部２２の外面２２ｂによって閉塞されている。

水平管３１における２つの開口のうちの他方側には急激に内径の狭まる箇所が局所的に形成されている。水平管３１における２つの開口のうちの他方側には、水平管３１の軸方向（ｘ方向）まわりの周方向に環状を成す基準面３１ａが形成されている。

この基準面３１ａは水平管３１の有する２つの開口のうちの一方を閉塞するケース１２の外面２２ｂとｘ方向で対向している。基準面３１ａと超音波素子１１の当接面１１ａとの間のｘ方向での離間距離が所定長さの基準距離Ｌ１に定められている。

以上に示した構成により、超音波素子１１で超音波が発生すると、その超音波は水平管３１の一方側の開口から他方側の開口へと向かって伝搬する。超音波の一部が基準面３１ａに入射して反射される。この反射された超音波（基準波）の一部が超音波センサ１０の外面２２ｂに入射する。これにより超音波素子１１が振動する。超音波素子１１で基準波に基づく受信信号が生成される。

上記したように基準距離Ｌ１は所定長さに定められている。そのためにこの基準距離Ｌ１と、超音波が出力されてから基準波が超音波素子１１に戻ってくるまでの基準時間ｔ０１とに基づいて、燃料２１０を伝搬する超音波の伝搬速さｖを求めることができる。数式で書けばｖ＝２Ｌ１／ｔ０１となる。水平管３１における２つの開口のうちの一方から基準面３１ａまでの間の部位が基準管に相当する。

垂直管３２はｚ方向に延びている。垂直管３２の一端が水平管３１の他端に連結されている。垂直管３２の他端が天面２００ｂ側に位置している。垂直管３２の内径は、水平管３１の他端側の内径と同等になっている。垂直管３２が検出管に相当する。

垂直管３２のｚ方向の長さは、燃料タンク２００に燃料２１０が満タンに貯留された際の液面２１０ａよりも天面２００ｂ側に他端側が突き出すように設定されている。垂直管３２の中空内の燃料２１０とその外の燃料２１０それぞれの液面２１０ａの位置は互いに等しくなっている。

反射板３３は例えば鉄系金属やステンレス鋼板等の金属材料によって形成されている。反射板３３は水平管３１と垂直管３２との間に設けられている。反射板３３は水平管３１と垂直管３２それぞれの中空を区画する内壁面と連なる反射面３３ａを有する。反射面３３ａは水平管３１と垂直管３２それぞれの内壁面とともに、伝送管３０の伝搬経路を区画している。

反射板３３は板形状を成している。反射板３３は燃料タンク２００の底面２００ａに対して４５°程度傾斜している。反射板３３の反射面３３ａは水平管３１の中空に満たされた燃料２１０を介して超音波センサ１０の外面２２ｂとｘ方向で対向している。反射面３３ａは垂直管３２の中空に満たされた燃料２１０を介して液面２１０ａとｚ方向で対向している。

超音波センサ１０で超音波が発生すると、超音波は水平管３１と垂直管３２との間に位置する反射板３３に向かって伝搬する。この超音波の一部が反射板３３の反射面３３ａに入射すると、超音波の一部が液面２１０ａに向かって反射される。そして超音波の一部が液面２１０ａに入射して反射される。この液面２１０ａで反射された超音波（液面波）の一部が反射板３３に向かって伝搬し、反射面３３ａに入射する。反射面３３ａに入射した液面波の一部が反射されて、超音波センサ１０へと向かって伝搬する。この超音波が超音波センサ１０の外面２２ｂに入射する。これにより超音波素子１１で液面波に基づく受信信号が生成される。

上記したように超音波の伝搬速さｖは基準波によって求められる。そのためにこの伝搬速さｖと、超音波が出力されてから液面波が超音波素子１１に戻ってくるまでの伝搬経路時間ｔ０２とに基づいて、伝搬経路長Ｌ２を求めることができる。数式で書けばＬ２＝ｖ×ｔ０２／２となる。

ハウジング３４は燃料２１０に対して安定性に優れる樹脂材料によって形成されている。ハウジング３４は水平管３１、垂直管３２における水平管３１側、および、筒部２１それぞれの外側の表面を覆っている。ハウジング３４によって超音波センサ１０が水平管３１に固定されている。

＜送信回路＞
送信回路４０は駆動回路４１とインピーダンス整合回路４２を備えている。駆動回路４１は電源とグランドとの間に設けられたスイッチを有する。インピーダンス整合回路４２は電源とスイッチとの間に設けられたダイオードを有する。ダイオードのカソード電極が電源に接続されている。またインピーダンス整合回路４２はダイオードに並列接続された一次パルストランスと、この一次パルストランスと磁気結合した二次パルストランスと、を有する。二次パルストランスの両端にリードワイヤ１６が接続されている。

スイッチ素子は制御回路６０から入力される制御信号によって開閉制御される。スイッチ素子が開状態から閉状態になると、上記したパルストランスに駆動信号としての電流が流れる。これによりリードワイヤ１６を介して超音波素子１１に電圧が印加される。

＜受信回路＞
受信回路５０は、増幅回路５１、検波回路５２、および、比較回路５３を有する。増幅回路５１には上記した二次パルストランスの両端に接続された２つのリードワイヤ１６が接続されている。そのために増幅回路５１には、送信回路４０から超音波素子１１に入力される駆動信号（送信信号）と、超音波素子１１から入力される受信信号が入力される。

増幅回路５１はこれら送信信号と受信信号それぞれを増幅する。増幅回路５１は送信信号と受信信号それぞれを増幅した信号（増幅信号）を検波回路５２に出力する。

検波回路５２は増幅信号を半波整流し、その半波整流された複数の信号それぞれのピークを繋いだ検波信号を生成する。検波回路５２はこの検波信号を比較回路５３に出力する。

比較回路５３は検波信号と閾値とを比較する。比較回路５３は検波信号が閾値よりも大きい場合にハイレベル、検波信号が閾値よりも小さい場合にローレベルになる比較信号を生成する。比較回路５３はこの比較信号を制御回路６０に出力する。なお、比較回路５３は検波信号が閾値よりも大きい場合にローレベル、検波信号が閾値よりも小さい場合にハイレベルになる比較信号を生成してもよい。比較信号が検出信号に相当する。

＜制御回路＞
制御回路６０は、演算回路６１、タイマ６２、および、メモリ６３を有する。演算回路６１は後述の経過時間検出処理、伝搬速さ検出処理、および、伝搬経路検出処理を例えば１００ｍｓ毎に周期的に行っている。または演算回路６１は車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り換ると、イベント処理として経過時間検出処理、伝搬速さ検出処理、および、伝搬経路検出処理を行っている。演算回路６１が第１演算回路、第２演算回路、および、期間回路に相当する。メモリ６３が記憶部に相当する。

演算回路６１は図４に示す制御信号を送信回路４０に出力する。制御信号を受け取ると送信回路４０は駆動信号を超音波素子１１に出力する。駆動信号が入力されると超音波センサ１０は伝送管３０内の燃料２１０に超音波を出力する。超音波の一部は基準面３１ａで反射され、基準波として超音波センサ１０に戻ってくる。さらに伝送管３０内の燃料２１０を伝搬した超音波の一部が液面２１０ａで反射され、液面波として超音波センサ１０に戻ってくる。

超音波を受信すると超音波センサ１０は、それを電圧に変換して電気信号（受信信号）を生成する。超音波センサ１０はこの受信信号を受信回路５０に出力する。

受信信号が入力されると受信回路５０は、それを増幅するとともに検波信号に変換する。受信回路５０は検波信号と閾値とを比較して比較信号を生成する。受信回路５０はこの比較信号を演算回路６１に出力する。

上記したように駆動信号は超音波センサ１０だけではなく受信回路５０にも入力される。そのために受信回路５０は受信信号を検波信号に変換して比較信号を生成する前に、駆動信号を検波信号に変換して比較信号を生成する。受信回路５０はこの駆動信号に基づく比較信号も演算回路６１に出力する。

演算回路６１は入力された複数の比較信号それぞれの電圧レベルがローレベルからハイレベルに立ち上がったタイミング（立ち上がりエッジ）を検出する。演算回路６１は初めに検出された立ち上がりエッジを駆動信号が超音波センサ１０に入力されることで、超音波センサ１０から超音波が出力されたタイミングと認定する。

演算回路６１はこの立ち上がりエッジと、この後に検出される立ち上がりエッジとの時間差をタイマ６２の計測時間に基づいて算出する。これによって演算回路６１は超音波センサ１０から出力された超音波が超音波センサ１０に戻ってくるまでの経過時間を算出する。それとともに演算回路６１はメモリ６３にその経過時間を記憶する。

＜立ち上がりエッジの数＞
ところで、例えば図４に示すように、超音波を出力した後に超音波センサ１０が受信する超音波は、基準面３１ａで反射された基準波と液面２１０ａで反射された液面波の２つであることが期待される。そのために演算回路６１が検出する立ち上がりエッジの数は、駆動信号に基づく立ち上がりエッジを除くと、２つであることが期待される。そしてこれら２つの立ち上がりエッジのうち、短時間で検出された立ち上がりエッジは基準波に基づくものであることが期待される。長時間で検出された立ち上がりエッジは液面波に基づくものであることが期待される。

しかしながら、例えば図５に示すように検波信号にノイズが重複する場合がある。この場合、２つよりも多くの立ち上がりエッジが検出される。図５では４つの立ち上がりエッジが検出される。そのためにいずれの立ち上がりエッジが基準波と液面波に基づくものであるかを判別することができなくなる。

係る課題を解決するために演算回路６１は、基準波に基づく立ち上がりエッジを検出するための基準検出期間を設定している。演算回路６１は液面波に基づく立ち上がりエッジを検出するための伝搬経路検出期間を設定している。

なお、当然ながらにして液面２１０ａの位置は燃料タンク２００内の燃料２１０の貯留量によって変化する。そのために例えば図６に示すように超音波の伝搬速さｖが一定だとしても、液面２１０ａの位置によって液面波の検出されるタイミングが異なってくる。

また、超音波の伝搬速さｖは温度によって変化する。そのために例えば図９に示すように燃料２１０の温度によって基準波と液面波の検出されるタイミングが異なってくる。

演算回路６１はこのように液面２１０ａの位置と伝搬速さｖの変化によって基準波と液面波の検出されるタイミングが異なったとしても、これらを検出するとともにノイズを除去できる基準検出期間と伝搬経路検出期間を設定する。

＜基準検出期間＞
超音波センサ１０で超音波が出力されてから、基準面３１ａで反射された基準波が超音波センサ１０に戻ってくるまでの基準時間ｔ０１は、基準距離Ｌ１と超音波の伝搬速さｖに依存している。基準距離Ｌ１は一定値なので、基準時間ｔ０１は伝搬速さｖによって変化する。

基準時間ｔ０１が最も長くなるのは伝搬速さｖが最も遅い時である。基準時間ｔ０１が最も短くなるのは伝搬速さｖが最も速い時である。基準波に基づく立ち上がりエッジの検出されるタイミングは、基準時間ｔ０１が最短の時と最長の時の間になることが期待される。基準時間ｔ０１が最短の時と最長の時の間以外の期間に、立ち上がりエッジが検出された場合、その立ち上がりエッジは、基準波に基づくものではないことが期待される。

なお、超音波の伝搬速さｖの温度依存特性は、超音波の伝搬する燃料２１０の組成によって異なる。本実施形態の燃料２１０は、温度が低まるほどに伝搬速さｖが速まる性質を有する。そのために上記した伝搬速さｖの最も速い時とは、超音波式距離測定装置１００（超音波素子１１）の使用環境温度の最低温度の時である。伝搬速さｖの最も遅い時とは、使用環境温度の最高温度の時である。

以下においては表記を簡便とするために、使用環境温度における最低温度時の伝搬速さを最高伝搬速さｖｈ、最高温度時の伝搬速さを最低伝搬速さｖｌと示す。これら最高伝搬速さｖｈと最低伝搬速さｖｌはメモリ６３に予め記憶されている。最高伝搬速さｖｈが第１速さに相当する。最低伝搬速さｖｌが第２速さに相当する。

メモリ６３に記憶される最高伝搬速さｖｈは上記した使用環境温度の最低温度時に燃料２１０を伝搬する超音波の伝搬速さよりも若干速くともよい。同様にして、メモリ６３に記憶される最低伝搬速さｖｌは上記した使用環境温度の最高温度時に燃料２１０を伝搬する超音波の伝搬速さよりも若干遅くともよい。

初めて基準検出期間を設定する場合、演算回路６１は、例えば図７と図１０に示すように、基準距離Ｌ１、最高伝搬速さｖｈ、および、最低伝搬速さｖｌそれぞれによって基準検出期間の下限値と上限値とを定めている。式で表せば、基準検出期間の下限値は２Ｌ１／ｖｈと表される。基準検出期間の上限値は２Ｌ１／ｖｌと表される。

演算回路６１はこの基準検出期間内に入力された比較信号の立ち上がりエッジを検出する。そして演算回路６１は検出した立ち上がりエッジと基準検出期間よりも前の期間で初めに検出された立ち上がりエッジとの時間差を基準時間ｔ０１として算出する。演算回路６１は算出した基準時間ｔ０１をメモリ６３に記憶する。基準検出期間よりも前の期間で初めに検出された立ち上がりエッジの立つタイミングが出力タイミングに相当する。検出した立ち上がりエッジと基準検出期間よりも前の期間で初めに検出された立ち上がりエッジとの時間差が第１時間差に相当する。

なお、ノイズなどのために、例えば図５に示すように基準検出期間内に複数の立ち上がりエッジが検出される場合がある。この場合に演算回路６１は、基準検出期間内において最も短時間で検出された立ち上がりエッジを基準波に基づく立ち上がりエッジとみなして選択する。基準波に基づく立ち上がりエッジの立つタイミングが基準タイミングに相当する。

演算回路６１は算出した基準時間ｔ０１と基準距離Ｌ１とに基づいて、超音波の伝搬速さｖを算出する。式で表せば、ｖ＝２Ｌ１／ｔ０１と表される。演算回路６１は算出した伝搬速さｖをメモリ６３に記憶する。

再度、基準検出期間を設定する場合、メモリ６３には前の基準検出期間の設定処理時に算出した基準時間ｔ０１が記憶されている。またメモリ６３には伝搬速さｖ（燃料温度）に対する基準波の波形の長さＬｗ１の相関関係が予め記憶されている。

この「波形の長さ」とは、超音波の伝搬速さを周波数で割った波長を示しているわけではない。例えば図４に示す検波信号の波形の長さを示している。検波信号が例えば閾値よりも低い０Ｖなどの基準値よりも大きい範囲の長さを示している。

演算回路６１はこのメモリ６３に記憶された相関関係から前の基準検出期間の設定処理時に算出した伝搬速さｖに対応する基準波の波形の長さＬｗ１を読み出す。そして演算回路６１は読み出した基準波の波形の長さＬｗ１とメモリ６３に記憶された基準時間ｔ０１とによって基準検出期間を更新する。これによれば、例えば図８と図１１に示すように基準検出期間が適切に狭められる。

更新された基準検出期間の下限値はｔ０１−Ｌｗ１／２と表される。上限値はｔ０１＋Ｌｗ１／２と表される。このように、更新された基準検出期間の中心値はメモリ６３に記憶された基準時間ｔ０１に設定される。基準検出期間の幅は、基準波の波形の長さＬｗ１になる。

なお、基準波に基づく検波信号が閾値を上回るのは、検波信号がピーク値を取る手前である。そのために基準検出期間の中心値はメモリ６３に記憶された基準時間ｔ０１よりも若干遅めに設定してもよい。基準検出期間の幅はＬｗ１に１以上の係数を乗算した値に設定してもよい。メモリ６３には基準波の波形の長さＬｗ１が固定値として記憶されていてもよい。図８と図１１ではメモリ６３に記憶された基準時間をｔ０１ｍと表記している。

＜伝搬経路検出期間＞
超音波センサ１０で超音波が出力されてから、液面２１０ａで反射された液面波が超音波センサ１０に戻ってくるまでの伝搬経路時間ｔ０２は、伝搬経路長Ｌ２と超音波の伝搬速さｖに依存している。

伝搬速さｖ一定において、伝搬経路時間ｔ０２が最も短くなるのは伝搬経路長Ｌ２が最も短い時である。伝搬経路時間ｔ０２が最も長くなるのは伝搬経路長Ｌ２が最も長い時である。液面波に基づく立ち上がりエッジの検出されるタイミングは、伝搬経路時間ｔ０２が最短の時と最長の時の間になることが期待される。伝搬経路時間ｔ０２が最短の時と最長の時の間以外の期間に、立ち上がりエッジが検出された場合、その立ち上がりエッジは、液面波に基づく信号ではないことが期待される。

なお、伝搬経路長Ｌ２の最も短い時とは、燃料タンク２００に燃料２１０がほとんどない時である。伝搬経路長Ｌ２の最も長い時とは、燃料タンク２００に燃料２１０が満タンの時である。以下においては表記を簡便とするために、燃料２１０がほとんどない時の伝搬経路長を最短伝搬経路長Ｌｌ、燃料２１０が満タンの時の伝搬経路長を最長伝搬経路長Ｌｈと示す。これら最短伝搬経路長Ｌｌと最長伝搬経路長Ｌｈはメモリ６３に記憶されている。

メモリ６３に記憶される最短伝搬経路長Ｌｌは燃料タンク２００に燃料２１０がほとんどない時の伝搬経路長よりも若干短くともよい。同様にして、メモリ６３に記憶される最長伝搬経路長Ｌｈは燃料タンク２００に燃料２１０が満タンの時の伝搬経路長よりも若干長くともよい。

初めて伝搬経路検出期間を設定する場合、演算回路６１は、例えば図７と図１０に示すように、メモリ６３に記憶された伝搬速さｖ、最短伝搬経路長Ｌｌ、および、最長伝搬経路長Ｌｈそれぞれによって伝搬経路検出期間の下限値と上限値とを定めている。式で表せば、伝搬経路検出期間の下限値は２Ｌｌ／ｖと表される。伝搬経路検出期間の上限値は２Ｌｈ／ｖと表される。

なお、メモリ６３に記憶された伝搬速さｖは、基準検出期間の設定処理時に算出された伝搬速さｖである。図７に示すタイミングチャートでは超音波の伝搬速さｖが一定なので、液面２１０ａの位置が異なったとしても、伝搬経路検出期間は同一になっている。図１０に示すタイミングチャートでは超音波の伝搬速さｖが異なるので、各温度に対して伝搬経路検出期間が異なっている。

演算回路６１はこの伝搬経路検出期間内に入力された比較信号の立ち上がりエッジを検出する。そして演算回路６１は検出した立ち上がりエッジと基準検出期間よりも前の期間で初めに検出された立ち上がりエッジとの時間差を伝搬経路時間ｔ０２として算出する。演算回路６１は算出した伝搬経路時間ｔ０２をメモリ６３に記憶する。伝搬経路検出期間内に入力された比較信号の立ち上がりエッジと基準検出期間よりも前の期間で初めに検出された立ち上がりエッジとの時間差が第２時間差に相当する。

なお、ノイズなどのために、伝搬経路検出期間内に複数の立ち上がりエッジが検出される場合がある。この場合に演算回路６１は、伝搬経路検出期間において最も短時間で検出された立ち上がりエッジを液面波に基づく立ち上がりエッジとみなして選択する。液面波に基づく立ち上がりエッジの立つタイミングが液面タイミングに相当する。

演算回路６１は算出した伝搬経路時間ｔ０２と伝搬速さｖとに基づいて、伝搬経路長Ｌ２を算出する。式で表せば、Ｌ２＝ｖ×ｔ０２／２と表される。演算回路６１は算出した伝搬経路長Ｌ２をメモリ６３に記憶する。

再度、伝搬経路検出期間を設定する場合、メモリ６３には前の伝搬経路検出期間の設定処理時に算出した伝搬経路時間ｔ０２が記憶されている。またメモリ６３には伝搬速さｖ（燃料温度）に対する液面波の波形の長さＬｗ２の相関関係が予め記憶されている。

演算回路６１はこのメモリ６３に記憶された相関関係から基準検出期間の設定処理時に算出した伝搬速さｖに対応する液面波の波形の長さＬｗ２を読み出す。そして演算回路６１は読み出した液面波の波形の長さＬｗ２とメモリ６３に記憶された伝搬経路時間ｔ０２とによって伝搬経路検出期間を更新する。これによれば、例えば図８と図１１に示すように伝搬経路検出期間が適切に狭められる。

更新された伝搬経路検出期間の下限値はｔ０２−Ｌｗ２／２と表される。上限値はｔ０２＋Ｌｗ２／２と表される。このように、更新された伝搬経路検出期間の中心値はメモリ６３に記憶された伝搬経路時間ｔ０２に設定される。伝搬経路検出期間の幅は、液面波の波形の長さＬｗ２になる。

なお、液面波に基づく検波信号が閾値を上回るのは、検波信号がピーク値を取る手前になる。そのために伝搬経路検出期間の中心値はメモリ６３に記憶された伝搬経路時間ｔ０２よりも若干遅めに設定してもよい。伝搬経路検出期間の幅はＬｗ２に１以上の係数を乗算した値に設定してもよい。また、メモリ６３には液面波の波形の長さＬｗ２が固定値として記憶されていてもよい。メモリ６３には基準波と液面波それぞれの波形の長さを同一とみなした長さＬｗが記憶されていてもよい。すなわちメモリ６３には伝搬経路で反射された超音波の波形の長さが固定値として記憶されていてもよい。図８と図１１ではメモリ６３に記憶された伝搬経路時間をｔ０２ｍと表記している。

次に、演算回路６１の経過時間検出処理、伝搬速さ検出処理、および、伝搬経路検出処理を図１２〜図１４に基づいて説明する。

＜経過時間検出処理＞
図１２に経過時間検出処理を簡易的に示す。周期的若しくは突発的なイベントタスクが立ち上がると、演算回路６１は図１２に示すステップＳ１０を実行し始める。ステップＳ１０において演算回路６１は、タイマ６２によって時間を計測し始める。

ステップＳ２０へ進むと演算回路６１は、制御信号を送信回路４０に出力する。これにより受信回路５０に駆動信号と受信信号とが入力される。演算回路６１にはこれら２種類の信号に基づく比較信号が入力される。

ステップＳ３０において演算回路６１は入力された比較信号の立ち上がりエッジを検出する。演算回路６１は初めに検出された立ち上がりエッジと、この後に検出される立ち上がりエッジとの時間差を、超音波センサ１０から出力された超音波が超音波センサ１０に戻ってくるまでの経過時間として算出する。演算回路６１はその経過時間をメモリ６３に記憶する。

ステップＳ４０に進むと演算回路６１はタイマ６２による時間計測を終了する。この時間計測の終了タイミングは、超音波素子１１の使用環境温度において超音波の伝搬速さｖが最も遅く、燃料タンク２００に燃料２１０が満タンに貯留されている際に液面波が超音波センサ１０に戻ってくることの期待される時間よりも長めに設定される。以上が経過時間検出処理である。

＜伝搬速さ検出処理＞
図１３に伝搬速さ検出処理を簡易的に示す。演算回路６１は時間経過検出処理を実行し終えると図１３に示すステップＳ１１０を実行し始める。

ステップＳ１１０において演算回路６１は、メモリ６３に基準時間ｔ０１が記憶されているか否かを判定する。メモリ６３に基準時間ｔ０１が記憶されている場合に演算回路６１はステップＳ１２０に進む。メモリ６３に基準時間ｔ０１が記憶されていない場合に演算回路６１はステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１２０に進むと演算回路６１はメモリ６３に記憶された基準時間ｔ０１と基準波の波形の長さＬｗ１を読み出す。そして演算回路６１は基準検出期間の下限値ｔ０１−Ｌｗ１／２と上限値ｔ０１＋Ｌｗ１／２を算出する。この後に演算回路６１はステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１３０に進んだ場合に演算回路６１はメモリ６３に記憶された基準距離Ｌ１、最低伝搬速さｖｌ、および、最高伝搬速さｖｈを読み出す。そして演算回路６１は基準検出期間の下限値２Ｌ１／ｖｈと上限値２Ｌ１／ｖｌを算出する。この後に演算回路６１はステップＳ１４０に進む。

なお、演算回路６１が初めて伝搬速さ検出処理を実行する場合、メモリ６３には基準時間ｔ０１が記憶されていない。そのために初めて伝搬速さ検出処理を実行する場合に演算回路６１はステップＳ１２０ではなくステップＳ１３０を実行する。その後の伝搬速さ検出処理で演算回路６１はステップＳ１２０を実行する。これにより基準検出期間が更新される。基準検出期間の幅が狭められる。

ステップＳ１４０に進むと演算回路６１は基準検出期間内に入力された比較信号の立ち上がりエッジを選択する。基準検出期間内に複数の立ち上がりエッジがある場合に演算回路６１はこれらのうち最も基準検出期間の下限値に近い立ち上がりエッジを選択する。そして演算回路６１はステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１５０に進むと演算回路６１はステップＳ１４０で選択した立ち上がりエッジに対応する経過時間を基準時間ｔ０１としてメモリ６３に記憶する。この経過時間は経過時間検出処理のステップＳ３０で算出済みである。この後に演算回路６１はステップＳ１６０に進む。

ステップＳ１６０に進むと演算回路６１はステップＳ１５０で選択した経過時間（基準時間ｔ０１）と基準距離Ｌ１をメモリ６３から読み出す。そして演算回路６１は超音波の伝搬速さｖ＝２Ｌ１／ｔ０１を算出する。演算回路６１はこの伝搬速さｖをメモリ６３に記憶する。以上が伝搬速さ検出処理である。

＜伝搬経路検出処理＞
図１４に伝搬経路検出処理を簡易体に示す。なお図３に示すように、車両には給油があったか否かを判定する給油センサ３００が設けられている。演算回路６１は伝搬速さ検出処理を実行し終えると図１４に示すステップＳ２１０を実行し始める。

ステップＳ２１０において演算回路６１は、給油センサ３００の出力を取得する。それに基づいて演算回路６１は燃料タンク２００に燃料２１０の給油があったか否かを判定する。給油がない場合、演算回路６１はステップＳ２２０に進む。給油があった場合、演算回路６１はステップＳ２３０に進む。

ステップＳ２２０に進むと演算回路６１は、メモリ６３に伝搬経路時間ｔ０２が記憶されているか否かを判定する。メモリ６３に伝搬経路時間ｔ０２が記憶されている場合、演算回路６１はステップＳ２４０に進む。メモリ６３に伝搬経路時間ｔ０２が記憶されていない場合、演算回路６１はステップＳ２３０に進む。

ステップＳ２４０に進むと演算回路６１は、メモリ６３に記憶された伝搬経路時間ｔ０２と液面波の波形の長さＬｗ２を読み出す。そして演算回路６１は伝搬経路検出期間の下限値ｔ０２−Ｌｗ２／２と上限値ｔ０２＋Ｌｗ２／２を算出する。演算回路６１はステップＳ２５０に進む。

ステップＳ２３０に進んだ場合に演算回路６１はメモリ６３に記憶された伝搬速さｖ、最短伝搬経路長Ｌｌ、および、最長伝搬経路長Ｌｈを読み出す。そして演算回路６１は伝搬経路検出期間の下限値２Ｌｌ／ｖと上限値２Ｌｈ／ｖを算出する。この後に演算回路６１はステップＳ２５０に進む。

なお、演算回路６１が初めて伝搬経路検出処理を実行する場合、メモリ６３には伝搬経路時間ｔ０２が記憶されていない。そのために初めて伝搬経路検出処理を実行する場合に演算回路６１はステップＳ２４０ではなくステップＳ２３０を実行する。その後の伝搬経路検出処理で演算回路６１はステップＳ２４０を実行する。これにより伝搬経路検出期間が更新される。伝搬経路検出期間の幅が狭められる。

ステップＳ２５０に進むと演算回路６１は伝搬経路検出期間内に入力された比較信号の立ち上がりエッジを選択する。伝搬経路検出期間内に複数の立ち上がりエッジがある場合に演算回路６１はこれらのうち最も伝搬経路検出期間の下限値に近い立ち上がりエッジを選択する。そして演算回路６１はステップＳ２６０に進む。

ステップＳ２６０に進むと演算回路６１はステップＳ２５０で選択した立ち上がりエッジに対応する経過時間を伝搬経路時間ｔ０２としてメモリ６３に記憶する。この経過時間は経過時間検出処理のステップＳ３０で算出済みである。この後に演算回路６１はステップＳ２７０に進む。

ステップＳ２７０に進むと演算回路６１はステップＳ２５０で選択した経過時間（伝搬経路時間ｔ０２）と伝搬速さｖをメモリ６３から読み出す。そして演算回路６１は伝搬経路長Ｌ２＝ｖ×ｔ０２／２を算出する。演算回路６１はこの伝搬経路長Ｌ２をメモリ６３に記憶する。以上が伝搬経路検出処理である。

以上に示した処理の実行によって伝搬経路長Ｌ２を検出すると、演算回路６１は伝搬経路長Ｌ２と基準距離Ｌ１などに基づいて液面２１０ａのｚ方向における高さ位置（液位）を算出する。そして演算回路６１は算出した液位を含むデータを例えば車両の液面位置表示装置に出力する。

＜作用効果＞
次に超音波式距離測定装置１００の作用効果を説明する。

液面２１０ａで反射された超音波が超音波素子１１にかえってくるタイミングは、超音波の伝搬時間が最長の時と最短の時の間になることが期待される。伝搬時間が最短の時と最長の時の間以外の期間に立ち上がりエッジが検出された場合、その立ち上がりエッジは、液面２１０ａの位置に基づく信号ではないことが期待される。

そこで超音波式距離測定装置１００は、超音波の伝搬経路の最短伝搬経路長Ｌｌと最長伝搬経路長Ｌｈ、および、超音波の伝搬速さｖに基づいて、液面波に基づく立ち上がりエッジを検出する伝搬経路検出期間を設定している。超音波式距離測定装置１００は、この伝搬経路検出期間における立ち上がりエッジの超音波が出力されてからの経過時間（伝搬経路時間ｔ０２）と、超音波の伝搬速さｖとに基づいて伝搬経路長Ｌ２を算出している。

これにより、液面２１０ａの位置に基づかない信号によって伝搬経路長Ｌ２を測定することが抑制される。距離測定精度の低下が抑制される。

メモリ６３に伝搬経路時間ｔ０２が記憶されている場合、演算回路６１はその伝搬経路時間ｔ０２と液面波の波形の長さＬｗ２によって伝搬経路検出期間を更新する。これにより伝搬経路検出期間の幅が狭められる。液面２１０ａの位置に基づかない信号によって伝搬経路長Ｌ２を測定することがより効果的に抑制される。

メモリ６３には伝搬速さｖ（燃料温度）に対する液面波の波形の長さＬｗ２の相関関係が予め記憶されている。演算回路６１はこのメモリ６３に記憶された相関関係から伝搬速さｖに対応する液面波の波形の長さＬｗ２を読み出す。これによれば、メモリ６３に固定値としての波形の長さが記憶されている構成と比べて、より適切に伝搬経路検出期間の幅が狭められる。

基準面３１ａで反射された基準波が超音波センサ１０に戻ってくるタイミングは、超音波素子１１と基準面３１ａとの間の経路を伝搬する超音波の伝搬速さが最も速い時と最も遅い時の間になることが期待される。この間以外の期間に立ち上がりエッジが検出された場合、その立ち上がりエッジは、基準面３１ａの位置に基づくものではないことが期待される。

そこで超音波式距離測定装置１００は、基準距離Ｌ１、最高伝搬速さｖｈ、および、最低伝搬速さｖｌに基づいて、基準波に基づく立ち上がりエッジを検出する基準検出期間を設定している。超音波式距離測定装置１００は、この基準検出期間における立ち上がりエッジの超音波が出力されてからの経過時間（基準時間ｔ０１）と、基準距離Ｌ１とに基づいて伝搬速さｖを算出している。

これにより、基準面３１ａの位置に基づかない信号によって伝搬速さｖを算出することが抑制される。この結果、距離測定精度の低下が抑制される。

メモリ６３に基準時間ｔ０１が記憶されている場合、演算回路６１はその基準時間ｔ０１と基準波の波形の長さＬｗ１によって基準検出期間を更新する。これにより基準検出期間の幅が狭められる。基準面３１ａの位置に基づかない信号によって伝搬速さｖを算出することがより効果的に抑制される。

メモリ６３には伝搬速さｖ（燃料温度）に対する基準波の波形の長さＬｗ１の相関関係が予め記憶されている。演算回路６１はこのメモリ６３に記憶された相関関係から伝搬速さｖに対応する基準波の波形の長さＬｗ１を読み出す。これによれば、メモリ６３に固定値としての波形の長さが記憶されている構成と比べて、より適切に基準検出期間の幅が狭められる。

以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上記した実施形態になんら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

（第１の変形例）
本実施形態では、超音波式距離測定装置１００として、燃料タンク２００内の燃料２１０の液面２１０ａの位置を検出するものとして説明した。しかしながら超音波式距離測定装置１００の被検出液体としてはガソリンなどの燃料２１０に限らない。被検出液体としては、例えば、ウォシャ液、冷却液、ブレーキオイル、ＡＴフルードなどを採用することができる。

メモリ６３には燃料２１０に対する最低伝搬速さｖｌと最高伝搬速さｖｈの記憶された例を示した。しかしながらメモリ６３には、燃料２１０以外の最低伝搬速さｖｌと最高伝搬速さｖｈの記憶された構成を採用することもできる。

係る変形例において超音波式距離測定装置１００は、図１５に示すように、超音波を出力する媒介の組成を検出する組成センサ４００を有する。この組成センサ４００の出力が演算回路６１に入力される。演算回路６１は組成センサ４００で検出された媒介の組成に対する最低伝搬速さｖｌと最高伝搬速さｖｈをメモリ６３から読み出す。もちろんではあるが、メモリ６３にはこれら最低伝搬速さｖｌと最高伝搬速さｖｈだけではなく、媒介の組成に対する超音波の波長の長さが記憶されていてもよい。

（その他の変形例）
本実施形態において演算回路６１は経過時間を算出した後に基準検出期間と伝搬経路検出期間とを設定する例を示した。しかしながら演算回路６１は基準検出期間と伝搬経路検出期間とを設定した後に経過時間を算出してもよい。

本実施形態では例えば図１３に示すようにメモリ６３に基準時間ｔ０１が記憶されている場合にそれを用いて基準検出期間を更新する例を示した。しかしながら基準検出期間を更新せずに、基準距離Ｌ１、最高伝搬速さｖｈ、および、最低伝搬速さｖｌに基づいて基準検出期間を固定設定してもよい。

本実施形態では例えば図１４に示すようにメモリ６３に伝搬経路時間ｔ０２が記憶されている場合にそれを用いて液面検出期間を更新する例を示した。しかしながら液面検出期間を更新せずに、伝搬速さｖ、最短伝搬経路長Ｌｌ、および、最長伝搬経路長Ｌｈに基づいて液面検出期間を設定してもよい。

本実施形態では１つの演算回路６１が、超音波の伝搬速さの算出処理、検出期間の設定処理、および、伝搬経路長の算出処理を行う例を示した。しかしながらこれら３種類の処理を別々の処理回路で実施してもよい。

１１…超音波素子、３０…伝送管、３１…水平管、３２…垂直管、４０…送信回路、５３…比較回路、６１…演算回路、６３…メモリ、１００…超音波式距離測定装置、２００…燃料タンク、２１０…燃料、２１０ａ…液面

Claims (10)

1. タンク（２００）に貯留された被検出液体（２１０）の液面（２１０ａ）と超音波素子（１１）との間の超音波の伝搬経路の距離を測定する超音波式距離測定装置であって、
   前記超音波素子と前記液面とが並ぶ高さ方向に対して直交する横方向に所定長さ延びた基準管（３１）、および、前記基準管の中空と自身の中空とが連通する態様で、前記基準管の先端側から前記液面に向かって前記高さ方向に延びた検出管（３２）を備える伝送管（３０）と、
   前記基準管の中空において、前記基準管の先端側に向かって前記超音波を発生するとともに、入力された前記超音波を電気信号に変換する前記超音波素子と、
   前記超音波素子に前記超音波を発生するための駆動信号を出力する送信回路（４０）と、
   前記超音波素子で変換された前記電気信号が閾値よりも大きくなった際に検出信号を出力する比較回路（５３）と、
   前記基準管の所定長さ、および、前記伝搬経路の最長伝搬経路長と最短伝搬経路長を記憶する記憶部（６３）と、
   前記超音波素子から前記超音波の出力される出力タイミングと、前記基準管の先端側で反射された前記超音波に基づく前記検出信号が前記比較回路から出力される基準タイミングとの第１時間差、および、前記記憶部に記憶された前記基準管の所定長さに基づいて、前記伝搬経路を伝搬する前記超音波の伝搬速さを算出する第１演算回路（６１）と、
   前記記憶部に記憶された前記最長伝搬経路長と前記最短伝搬経路長、および、前記第１演算回路で算出された前記超音波の伝搬速さに基づいて、前記液面で反射された前記超音波に基づく前記検出信号が前記比較回路から出力される液面タイミングを検出するための伝搬経路検出期間を設定する期間回路（６１）と、
   前記伝搬経路検出期間における前記液面タイミングと、前記出力タイミングとの第２時間差、および、前記第１演算回路で算出された前記超音波の伝搬速さに基づいて、前記伝搬経路の距離を算出する第２演算回路（６１）と、を有する超音波式距離測定装置。
2. 前記記憶部は、前記基準管の所定長さ、前記最長伝搬経路長、および、前記最短伝搬経路長の他に、前記伝搬経路で反射されて前記超音波素子に入力される前記超音波の波形の長さを記憶し、
   前記第２演算回路は算出した前記第２時間差を前記記憶部に記憶させており、
   前記期間回路は、
   前記記憶部に前記第２時間差が記憶されていない場合、前記記憶部に記憶された前記最長伝搬経路長と前記最短伝搬経路長、および、前記第１演算回路で算出された前記超音波の伝搬速さに基づいて前記伝搬経路検出期間を設定し、
   前記記憶部に前記第２時間差が記憶されている場合、前記記憶部に記憶された前記第２時間差と前記超音波の波形の長さに基づいて前記伝搬経路検出期間を設定する請求項１に記載の超音波式距離測定装置。
3. 前記記憶部には、前記超音波の伝搬速さと前記超音波の波形の長さとの相関関係が記憶されており、
   前記期間回路は、前記記憶部に前記第２時間差が記憶されている場合、前記記憶部に記憶された、前記第２時間差、および、前記第１演算回路で算出された前記超音波の伝搬速さに応じた前記超音波の波形の長さに基づいて前記伝搬経路検出期間を設定する請求項２に記載の超音波式距離測定装置。
4. 前記記憶部は、前記基準管の所定長さ、前記最長伝搬経路長、および、前記最短伝搬経路長の他に、前記超音波素子の使用環境温度において、前記伝搬経路を伝搬する前記超音波の最も速い第１速さと、最も遅い第２速さと、を記憶し、
   前記期間回路は、前記伝搬経路検出期間を設定するだけではなく、前記記憶部に記憶された前記基準管の所定長さ、前記第１速さ、および、前記第２速さに基づいて、前記基準タイミングを検出する基準検出期間を設定し、
   前記第１演算回路は、前記基準検出期間における前記基準タイミングと、前記出力タイミングとの前記第１時間差、および、前記基準管の所定長さに基づいて前記超音波の伝搬速さを算出する請求項１〜３いずれか１項に記載の超音波式距離測定装置。
5. 前記記憶部は、前記基準管の所定長さ、前記最長伝搬経路長、前記最短伝搬経路長、前記第１速さ、および、前記第２速さの他に、前記伝搬経路で反射されて前記超音波素子に入力される前記超音波の波形の長さを記憶し、
   前記第１演算回路は算出した前記第１時間差を前記記憶部に記憶させており、
   前記期間回路は、
   前記記憶部に前記第１時間差が記憶されていない場合、前記基準管の所定長さ、前記第１速さ、および、前記第２速さに基づいて前記基準検出期間を設定し、
   前記記憶部に前記第１時間差が記憶されている場合、前記記憶部に記憶された前記第１時間差と前記超音波の波形の長さに基づいて前記基準検出期間を設定する請求項４に記載の超音波式距離測定装置。
6. 前記記憶部には、前記超音波の伝搬速さと前記超音波の波形の長さとの相関関係が記憶されており、
   前記期間回路は、前記記憶部に前記第１時間差が記憶されている場合、前記記憶部に記憶された、前記第１時間差、および、前記第１演算回路で算出された前記超音波の伝搬速さに応じた前記超音波の波形の長さに基づいて前記基準検出期間を設定する請求項５に記載の超音波式距離測定装置。
7. 前記第１演算回路は、前記基準検出期間に前記検出信号が複数ある場合、複数の前記検出信号のうち、最も前記出力タイミングとの時間差の短い前記検出信号の前記比較回路から出力されるタイミングを前記基準タイミングとして選択する請求項６に記載の超音波式距離測定装置。
8. 前記第２演算回路は、前記伝搬経路検出期間に前記検出信号が複数ある場合、複数の前記検出信号のうち、最も前記出力タイミングとの時間差の短い前記検出信号の前記比較回路から出力されるタイミングを前記液面タイミングとして選択する請求項１〜７いずれか１項に記載の超音波式距離測定装置。
9. 前記被検出液体は燃料である請求項１〜８いずれか１項に記載の超音波式距離測定装置。
10. 前記タンクに貯留された前記被検出液体中に設けられる請求項１〜９いずれか１項に記載の超音波式距離測定装置。

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