JP2021015014A - 液位計及び液位測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定精度の低下が抑制された音波による液面計を提供する。【解決手段】液位計１は音波Ｅ０を発信する発信部１０Ａと、音波Ｅ０の反射波Ｅを受信する受信部１０Ｂと、制御装置１４と、を備え、制御装置は受信部１０Ｂが受信した反射波Ｅである第１反射波と、第１反射波とは異なるタイミングで受信部１０Ｂが受信した反射波である第２反射波と、に基づき、液位を測定する液位測定部を備える。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、液位計及び液位測定方法に関する。

配管や容器などの内部の液体の液位を測定する場合に、音波液位計を用いる場合がある。例えば特許文献１には、配管の内部に超音波を出力し、液面からの反射波を検出して、反射波が検出された時間から液位を測定する超音波液位計について記載されている。

特開平８−２１９８５４号公報

しかし、液面で反射した音波を検出する場合、液面の状態、例えば液面の揺らぎなどにより、音波が乱反射し、反射波を安定して受信できない場合がある。また液位計の周囲環境により、信号ラインなどから計測システムにノイズが重畳した場合、音波の反射波を検出すべきところノイズを検出し、正確に液面を計測できない状態となる場合もある。従って、音波により液位を測定する場合において、液面の測定精度の低下を抑制することが求められている。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、音波により液位を測定する場合において、液面の測定精度の低下を抑制することが可能な液位計及び液位測定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る液位計は、音波を発信する発信部と、前記音波の反射波を受信する受信部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記受信部が受信した反射波である第１反射波と、前記第１反射波とは異なるタイミングで前記受信部が受信した反射波である第２反射波と、に基づき、液位を測定する液位測定部を備える。

この液位計によると、第１反射波と第２反射波とに基づき液位を算出するため、例えば、反射波を安定して受信できない場合やノイズが重畳した場合のデータを除外することが可能となり、液位の算出精度の低下を抑制できる。

前記液位測定部は、前記第１反射波と前記第２反射波とを比較して、前記第１反射波と前記第２反射波とのうちの一方を用いて、液位を測定することが好ましい。この液位計によると、第１反射波と第２反射波とのうち、液位が適切に測定できる方を用いて液位を算出することが可能となるため、液位の算出精度の低下を抑制できる。

前記液位測定部は、前記音波の発信から前記第１反射波の受信までの間の第１時間に基づいた第１情報値と、前記第１反射波の受信から前記第２反射波の受信までの間の第２時間に基づいた第２情報値と、を比較して、前記第１情報値と前記第２情報値とのうちの一方を用いて、液位を算出することが好ましい。この液位計によると、第１情報値と第２情報値とのうち、液位が適切に測定できる方を用いて液位を算出することが可能となるため、液位の算出精度の低下を抑制できる。

前記液位測定部は、前記第１情報値と前記第２情報値とのうち、液位が小さくなる方を用いて、液位を算出することが好ましい。この液位計によると、第１情報値と第２情報値とのうち小さい方の値を用いて液位を算出するため、液位をより正確に算出することができる。

前記液位測定部は、前記第１情報値と前記第２情報値との差分値を算出し、前記差分値が所定の閾値以下である場合に、前記第１情報値と前記第２情報値とのうち、液位が小さくなる方を用いて、液位を算出することが好ましい。この液位計によると、第１情報値と第２情報値とが正常なデータであるかを確認するため、液位の算出精度の低下を抑制できる。

前記液位測定部は、前記差分値が前記閾値より大きい場合に、過去に液位を算出した際に用いた前記第１情報値と前記第２情報値とのうちの一方である過去情報値と、今回取得した前記第１情報値との差分である第１差分値、及び、前記過去情報値と今回取得した前記第２情報値との差分である第２差分値を算出し、前記第１差分値又は前記第２差分値に基づき、液位を算出することが好ましい。この液位計によると、第１差分値と第２差分値を用いることで、第１情報値と第２情報値とが正常なデータであるかをさらに確認できるため、液位の算出精度の低下を抑制できる。

前記液位測定部は、前記第１差分値が前記閾値以下である場合に、前記第１情報値を用いて液位を算出し、前記第２差分値が前記閾値以下である場合に、前記第２情報値を用いて液位を算出し、前記第１差分値と前記第２差分値との両方が前記閾値より大きい場合に、前記過去情報値を用いて液位を算出することが好ましい。この液位計によると、第１差分値と第２差分値を用いることで、第１情報値と第２情報値とが正常なデータであるかをさらに確認できるため、液位の算出精度の低下を抑制できる。

前記発信部は、前記音波を異なるタイミングで複数回発信し、前記受信部は、異なるタイミングで発信された前記音波のそれぞれについての前記反射波を受信し、前記制御部は、前記液位測定部が、異なるタイミングで発信された前記音波のそれぞれについて前記差分値を算出し、さらに、前記差分値が前記閾値より大きくなることが所定回数以上継続した場合に、計測異常がある旨の情報を通知する通知制御部をさらに有することが好ましい。この液位計によると、すぐに解消されない異常をユーザに通知することが可能となり、ユーザに異常を適切に認識させることができる。

前記通知制御部は、前記差分値が前記閾値以下となることが所定回数以上継続した場合に、前記計測異常がある旨の情報の通知を停止することが好ましい。この液位計によると、ユーザに正常に戻ったことを適切に認識させることができる。

前記液位測定部は、過去に算出した液位との移動平均に基づき、液位を算出することが好ましい。この液位計によると、移動平均を用いるため、液位の算出精度の低下を抑制できる。

前記第１反射波は、前記音波が液面で１回反射した反射波であり、前記第２反射波は、前記音波が液面で２回反射した反射波であることが好ましい。このような反射波を用いることで、反射波を適切に検出でき、液位の算出精度の低下を抑制できる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る液位測定方法は、音波を発信する発信ステップと、前記音波の反射波を受信する受信ステップと、前記受信ステップで受信した反射波である第１反射波と、前記第１反射波とは異なるタイミングで前記受信ステップにおいて受信した反射波である第２反射波と、に基づき、液位を測定する液位測定ステップと、を含む。この液位計によると、第１反射波と第２反射波とを用いることで、液位の算出精度の低下を抑制できる。

本発明によれば、音波により液位を測定する場合において、液面の測定精度の低下を抑制することができる。

図１Ａは、本実施形態に係る液位計の模式図である。 図１Ｂは、本実施形態に係る液位計の他の例を示す模式図である。 図２は、本実施形態に係る制御装置のブロック図である。 図３は、反射波を説明するための模式図である。 図４は、反射波を説明するための模式図である。 図５は、受信部による反射波の受信状態の例を説明するグラフである。 図６は、本実施形態に係る液位の算出方法を説明するフローチャートである。 図７は、本実施形態に係る液位の算出方法を説明するフローチャートである。 図８は、測定結果のケースごとの液位の算出方法をまとめた表である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１Ａは、本実施形態に係る液位計の模式図である。図１Ａに示すように、本実施形態に係る液位計１は、配管１００の内部の液体Ｌの液位を測定する装置である。液位計１は、音波Ｅ０を配管１００に向けて出力する。音波Ｅ０は、配管１００内の液体Ｌ中を通り、液体Ｌの液面ＬＡで反射し、反射波Ｅとして液位計１に到達する。液位計１は、この音波Ｅ０の液面ＬＡでの反射波Ｅを検出することで、液体Ｌの液位を測定する。液面ＬＡとは、配管１００内における液体Ｌと気相との界面である。液位とは、配管１００内における液体Ｌの液位（水位）であり、配管１００の底面から液面ＬＡまでの間の長さ（高さ）である。配管１００の底面とは、配管１００の鉛直方向における下方側の面である。なお、本実施形態においては、配管１００は、原子力設備の配管であるが、原子力設備に限られず任意の設備の配管であってよい。また、液位計１は、配管１００内の液体Ｌの液位を測定することに限られず、容器など、内部に液体Ｌが存在する物体における液位を測定するものであればよい。また、液体Ｌは、例えば水であるが、水であることに限られず任意の液体であってよい。

液位計１は、超音波トランデューサ１０と、温度センサ１２と、制御装置１４とを備える。超音波トランデューサ１０は、配管１００の外周面に取付けられ、さらに言えば、配管１００の底面側の外周面に取付けられる。超音波トランデューサ１０は、音波Ｅ０を発信する発信部１０Ａと、反射波Ｅを受信する受信部１０Ｂとを備える。音波Ｅ０は、本実施形態では、超音波である。本実施形態では、発信部１０Ａと受信部１０Ｂとが一体で超音波トランデューサ１０を構成しているが、発信部１０Ａと受信部１０Ｂとが別体であってもよい。温度センサ１２は、温度を測定するセンサであり、配管１００の外周面に取付けられる。温度センサ１２は、配管１００の外周面を測定するが、配管１００の内部の液体Ｌの温度を測定するともいえる。なお、温度センサ１２は必須の構成でない。例えば温度センサ１２を設けず、オペレータが温度を測定して、温度の測定結果を制御装置１４に入力することで、制御装置１４が温度の情報を取得してもよいし、制御装置１４が温度の情報自体を用いなくてもよい。

図１Ｂは、本実施形態に係る液位計の他の例を示す模式図である。温度センサ１２の取付け位置は、図１Ａに示したものに限られない。例えば図１Ｂに示すように、温度センサ１２は、配管１００の内部に挿入されていてもよい。具体的には、図１Ｂの例では、保護管（ウェル）１２Ａが、配管１００内に挿入された状態で固定されており、保護管１２Ａ内に、温度センサ１２が設けられている。すなわち、温度センサ１２は、配管１００内の液体Ｌの温度を測定するものであれば、取付け位置は任意であってよい。また、超音波トランデューサ１０も、配管１００内の液体Ｌの液位を検出可能であれば、取付け位置は任意であってよい。

制御装置１４は、液位計１を制御する装置である。制御装置１４は、超音波トランデューサ１０を制御して発信部１０Ａに音波Ｅ０を発信させ、受信部１０Ｂに反射波Ｅを検出させる。また、制御装置１４は、温度センサ１２に温度を測定させて、温度の測定結果を取得する。なお、制御装置１４は、超音波トランデューサ１０及び温度センサ１２に配線Ｃで接続されて、配線Ｃを介して、すなわち有線による通信で、情報の送受信を行っている。ただし、制御装置１４は、超音波トランデューサ１０及び温度センサ１２に配線Ｃで接続されることなく、無線通信で超音波トランデューサ１０及び温度センサ１２と情報の送受信を行ってもよい。

図２は、本実施形態に係る制御装置のブロック図である。図２に示すように、制御装置１４は、コンピュータであり、入力部２０と、出力部２２と、記憶部２４と、制御部２６とを備える。入力部２０は、例えばマウスやキーボードなど、ユーザの操作を受け付ける機構である。出力部２２は、情報を出力する機構であり、例えば情報を表示する表示部（表示装置）である。また、出力部２２は、例えば音声を出力するスピーカを備えてもよい。記憶部２４は、制御部２６の演算内容やプログラムの情報などを記憶するメモリであり、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの外部記憶装置とのうち、少なくとも１つを含む。

制御部２６は、演算装置、すなわちＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。制御部２６は、トランデューサ制御部３０と、温度取得部３２と、液位測定部３４と、液位情報出力部３６と、通知制御部３８とを有する。トランデューサ制御部３０と、温度取得部３２と、液位測定部３４と、液位情報出力部３６と、通知制御部３８とは、制御部２６が記憶部２４に記憶されたソフトウェア（プログラム）を読み出すことで実現されて、後述する処理を実行する。

トランデューサ制御部３０は、超音波トランデューサ１０を制御して、発信部１０Ａに音波Ｅ０を発信させる。トランデューサ制御部３０は、例えば、所定の時間毎に、発信部１０Ａに音波Ｅ０を発信させる。また、トランデューサ制御部３０は、超音波トランデューサ１０を制御して、受信部１０Ｂに反射波Ｅを受信させる。

温度取得部３２は、温度センサ１２による配管１００内の液体Ｌの温度の測定結果を取得する。

液位測定部３４は、受信部１０Ｂが受信した反射波Ｅに基づき、より具体的には後述する第１反射波Ｅ１Ａと第２反射波Ｅ２Ａとに基づき、配管１００内における液体Ｌの液位を測定する。液位測定部３４は、反射波抽出部４０と、情報値算出部４２と、液位算出部４４とを有する。

図３及び図４は、反射波を説明するための模式図である。図５は、受信部による反射波の受信状態の例を説明するグラフである。反射波抽出部４０は、受信部１０Ｂが受信した反射波Ｅのうちから、液体Ｌの液位の算出に使用する反射波Ｅを抽出（選定）する。ここで、受信部１０Ｂは、複数の反射波Ｅを、それぞれ異なるタイミングで受信する。例えば、図３に示すように、発信部１０Ａからの音波Ｅ０は、所定のわずかな放射角をもって液面ＬＡに照射される。従って、発信部１０Ａからの音波Ｅ０は、液面ＬＡの所定面積内に、すなわち液面ＬＡの面内において異なる位置に、照射される。液面ＬＡの面内において異なる位置に照射された音波Ｅ０は、それぞれの位置で反射されて、反射波Ｅとして受信部１０Ｂに到達する。液面ＬＡの異なる位置で反射された反射波Ｅは、進行する経路長が互いに異なる。従って、液液面ＬＡの異なる位置で反射された反射波Ｅは、それぞれ異なるタイミングで受信部１０Ｂに到達し、受信部１０Ｂは、液面ＬＡの異なる位置で反射された反射波Ｅのそれぞれを、異なるタイミングで受信する。従って、図５の破線に示すように、受信部１０Ｂが受信する反射波Ｅは、受信部１０Ｂへの到達時間が遅延した超音波が重畳した形状を成すため、時間幅を有した形状となる。

また、液面ＬＡで反射される回数が異なる反射波Ｅも存在する。図４の（Ａ）に示すように、発信部１０Ａから発信された音波Ｅ０は、液面ＬＡで反射されて、第１反射波Ｅ１として受信部１０Ｂに到達する。すなわち、第１反射波Ｅ１は、液面ＬＡに１回反射された反射波Ｅである。また、図４の（Ｂ）に示すように、発信部１０Ａから発信された音波Ｅ０は、液面ＬＡで反射されて、配管１００の底面側の内周面に到達し、その内周面で反射され、再度液面ＬＡに到達するものもある。液面ＬＡに到達した反射波Ｅは、液面ＬＡで再度反射されて、第２反射波Ｅ２として受信部１０Ｂに到達する。すなわち、第２反射波Ｅ２は、液面ＬＡに２回反射された反射波Ｅである。第１反射波Ｅ１の経路長と、第２反射波Ｅ２の経路長とは互いに異なるため、それぞれ異なるタイミングで受信部１０Ｂに到達し、受信部１０Ｂは、第１反射波Ｅ１と第２反射波Ｅ２とを、異なるタイミングで受信する。また、液面ＬＡに３回以上反射する反射波Ｅもあり、そのような反射波Ｅを受信部１０Ｂが取得する場合もある。受信部１０Ｂは、このように液面ＬＡでの反射回数が異なる反射波Ｅを、異なるタイミングで受信する。

なお、本実施形態においては、第１反射波Ｅ１を、液面ＬＡで１回反射された反射波Ｅとし、第２反射波Ｅ２を、液面ＬＡで２回反射された反射波Ｅとしている。ただし、第１反射波Ｅ１と第２反射波Ｅ２とは、液面ＬＡでの反射回数が１回及び２回のものに限られない。第１反射波Ｅ１と第２反射波Ｅ２とは、同じタイミングで発信された音波Ｅ０の反射波であり、異なるタイミングで受信部１０Ｂに受信された反射波であればよく、さらに言えば、液面ＬＡでの反射回数が互いに異なるものであればよい。

このように、受信部１０Ｂは、異なるタイミングで複数の反射波Ｅを受信するため、例えば図５に示すように、時間毎に反射波Ｅを受信する。図５に示すように、受信部１０Ｂは、異なるタイミングで複数の第１反射波Ｅ１を検出する。それぞれの第１反射波Ｅ１は、液面ＬＡで反射される回数は１回で共通するが、液面ＬＡの異なる位置で反射された反射波であるため、受信部１０Ｂに受信されるタイミングが異なる。同様に、受信部１０Ｂは、異なるタイミングで複数の第２反射波Ｅ２を検出する。それぞれの第２反射波Ｅ２は、液面ＬＡで反射される回数は２回で共通するが、液面ＬＡの異なる位置で反射された反射波であるため、受信部１０Ｂに受信されるタイミングが異なる。また、第１反射波Ｅ１同士や第２反射波Ｅ２同士の受信タイミングのずれよりも、第１反射波Ｅ１と第２反射波Ｅ２との間の受信タイミングのずれの方が大きい。従って、第１反射波Ｅ１が最後に受信されてから所定時間が経過した後に、最初の第２反射波Ｅ２が受信される。なお、図５は、受信部１０Ｂが受信する反射波Ｅの一例であり、実際に受信部１０Ｂが受信する反射波Ｅは、図５に限定されるものではない。

反射波抽出部４０は、このように異なるタイミングで受信部１０Ｂに受信された反射波Ｅの情報を取得して、異なるタイミングで受信部１０Ｂに受信された反射波Ｅのうちから、液体Ｌの液位を算出するための反射波Ｅを抽出する。反射波抽出部４０は、複数の第１反射波Ｅ１のうちの１つの第１反射波Ｅ１Ａと、複数の第２反射波Ｅ２のうちの１つの第２反射波Ｅ２Ａとを、液体Ｌの液位を算出するための反射波Ｅとして抽出する。第１反射波Ｅ１Ａは、本実施形態では、複数の第１反射波Ｅ１のうち最も早いタイミングで受信部１０Ｂに受信された第１反射波Ｅ１である。同様に、第２反射波Ｅ２Ａは、本実施形態では、複数の第２反射波Ｅ２のうち最も早いタイミングで受信部１０Ｂに受信された第２反射波Ｅ２である。ただし、第１反射波Ｅ１Ａと第２反射波Ｅ２Ａとは、それぞれ複数の第１反射波Ｅ１と第２反射波Ｅ２とのうちの１つであれば、最も早いタイミングで受信されたものに限られない。

なお、本実施形態では、トランデューサ制御部３０は、発信部１０Ａが音波Ｅ０を発信したタイミングｔ０から予め設定したタイミングｔｘまで、受信部１０Ｂに音波（反射波Ｅ）を受信させる。また、トランデューサ制御部３０は、第２反射波Ｅ２Ａを受信した時点で受信部１０Ｂに受信を終了させてよい。反射波抽出部４０は、受信部１０Ｂが受信した音波(反射波Ｅ)の情報を取得して、発信部１０Ａが音波Ｅ０を発信したタイミングｔ０の後に、最初に受信部１０Ｂが検出した音波（反射波Ｅ）を、第１反射波Ｅ１Ａとして抽出する。そして、反射波抽出部４０は、受信部１０Ｂが最初に波（第１反射波Ｅ１Ａ）を検出したタイミングｔ１から不感帯時間Δｔｘが経過するまでの間に、受信部１０Ｂが検出した波（反射波Ｅ）を、除外する。すなわち、反射波抽出部４０は、タイミングｔ１から不感帯時間Δｔｘが経過するまでの間に受信部１０Ｂが検出した波（反射波Ｅ）を液体Ｌの液位を算出するための反射波Ｅとしない。また、反射波抽出部４０は、タイミングｔ１から不感帯時間Δｔｘが経過した後に、最初に受信部１０Ｂが検出した波（反射波Ｅ）を、第２反射波Ｅ２Ａとして抽出する。反射波抽出部４０は、第２反射波Ｅ２Ａを検出したタイミングｔ２から不感帯時間Δｔｘが経過するまでの間に、受信部１０Ｂが検出した波（反射波Ｅ）を、除外する。なお、不感帯時間Δｔｘの長さは、任意に設定してよいが、例えば、液面ＬＡでの反射回数が同じであるが液面ＬＡで様々な角度に反射された反射波Ｅの受信が終了する時間より長く、かつ、反射回数が１回多い反射波Ｅの受信が始まるまでの時間より短い時間に設定されることが好ましい。

また、反射波抽出部４０は、受信部１０Ｂが検出した波の強度が、例えば強度閾値Ｋよりも強度が低い場合は、その波を、液体Ｌの液位を算出するための反射波Ｅとしない。また、強度閾値Ｋも、任意に設定してよいが、例えば図５に示すように、時間経過に応じて値が小さくなるように設定されることが好ましい。また、液面ＬＡの状態などにより反射波Ｅの強度が小さく、第１反射波Ｅ１Ａと第２反射波Ｅ２Ａとが検出できなかった場合、検出できなかったことを識別するためにあらかじめ決定した値が、第１反射波Ｅ１Ａが受信されたタイミングｔ１及び第２反射波Ｅ２Ａが受信されたタイミングｔ２として、入力されてよい。

図２に示す情報値算出部４２は、反射波抽出部４０が抽出した第１反射波Ｅ１Ａと第２反射波Ｅ２Ａとの情報を取得して、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とを算出する。具体的には、情報値算出部４２は、第１反射波Ｅ１Ａと第２反射波Ｅ２Ａとの情報として、発信部１０Ａが音波Ｅ０を発信したタイミングｔ０と、受信部１０Ｂが第１反射波Ｅ１Ａを検出したタイミングｔ１と、受信部１０Ｂが第２反射波Ｅ２Ａを検出したタイミングｔ２と、の情報を取得する。そして、情報値算出部４２は、受信部１０Ｂが第１反射波Ｅ１Ａを検出したタイミングｔ１と発信部１０Ａが音波Ｅ０を発信したタイミングｔ０との差分を、第１時間Δｔ１として算出する。第１時間Δｔ１は、音波Ｅ０の発信から第１反射波Ｅ１Ａの受信までの間の時間であるといえる。また、情報値算出部４２は、受信部１０Ｂが第２反射波Ｅ２Ａを検出したタイミングｔ２と受信部１０Ｂが第１反射波Ｅ１Ａを検出したタイミングｔ１の差分を、第２時間Δｔ２として算出する。第２時間Δｔ２は、第１反射波Ｅ１Ａの受信から第２反射波Ｅ２Ａの受信までの間の時間であるといえる。

情報値算出部４２は、第１時間Δｔ１に基づいて第１情報値Ｇ１を算出し、第２時間Δｔ２に基づいて第２情報値Ｇ２を算出する。本実施形態では、第１情報値Ｇ１は、第１反射波Ｅ１Ａ（第１時間Δｔ１）に基づいて算出される液体Ｌの液位であり、第２情報値Ｇ２は、第２反射波Ｅ２Ａ（第２時間Δｔ２）に基づいて算出される液体Ｌの液位である。ただし、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とは、液体Ｌの液位であることに限られない。例えば、第１情報値Ｇ１は、第１反射波Ｅ１Ａが液体Ｌの底面から液面ＬＡまでを１往復した時間であってもよいし、第２情報値Ｇ２は、第２反射波Ｅ２Ａが液体Ｌの底面から液面ＬＡまでを２往復した時間であってもよい。すなわち、第１情報値Ｇ１は、第１反射波Ｅ１Ａに基づいた、液体Ｌの液位に関する値であるといえ、第２情報値Ｇ２は、第２反射波Ｅ２Ａに基づいた、液体Ｌの液位に関する値であるといえる。

本実施形態では、情報値算出部４２は、第１時間Δｔ１と、液体Ｌ中における音波Ｅ０の速度Ｖとに基づき、第１時間Δｔ１に基づいた液位である第１情報値Ｇ１を算出する。より詳しくは、情報値算出部４２は、以下の式（１）に示すように、第１時間Δｔ１と、液体Ｌ内以外を通った時間を示す時間Δｔ０と、速度Ｖとに基づき、第１情報値Ｇ１を算出する。

Ｇ１＝（Δｔ１−Δｔ０）・Ｖ／２ ・・・（１）

ここで、第１時間Δｔ１は、音波Ｅ０が発振されてから第１反射波Ｅ１Ａが受信されるまでの時間であるため、液体Ｌ内を１往復した時間に加え、配管１００や超音波トランデューサ１０の筐体など、液体Ｌ内以外を通った時間を含む。時間Δｔ０は、音波Ｅ０及び反射波Ｅが、配管１００や超音波トランデューサ１０の筐体など、音波が液体Ｌ内以外を通った時間を示す。従って、式（１）に示すように、第１時間Δｔ１から時間Δｔ０を差し引くことで、音波が液体Ｌ内を１往復した時間が算出され、その値に速度Ｖを乗じて２で除することで、第１時間Δｔ１に基づいた液位である第１情報値Ｇ１が算出される。なお、時間Δｔ０は、情報値算出部４２により、タイミングｔ１及びタイミングｔ２に基づき算出される。例えば、時間Δｔ０は、（ｔ１−（ｔ２−ｔ１）として算出される。また、時間Δｔ０は、タイミングｔ１及びタイミングｔ２に基づき算出されることに限られず、例えば、予め液体Ｌ内以外を通った時間の設定値として設定された値であってもよい。また、速度Ｖは、液体Ｌ中における音波Ｅ０の速度として予め設定された値であるが、温度取得部３２が取得した、温度センサ１２による配管１００内の液体Ｌの温度の測定結果に基づき、補正されてもよい。なお、速度Ｖは、反射波Ｅの速度であるともいえる。

また、情報値算出部４２は、第２時間Δｔ２と、液体Ｌ中における音波Ｅ０の速度Ｖとに基づき、第２時間Δｔ２に基づいた液位である第２情報値Ｇ２を算出する。より詳しくは、情報値算出部４２は、以下の式（２）に示すように、第２時間Δｔ２と速度Ｖを乗じた値に基づき、第２情報値Ｇ２を算出する。

Ｇ２＝Δｔ２・Ｖ／２ ・・・（２）

第２時間Δｔ２は、第２反射波Ｅ２Ａを検出したタイミングｔ２と第１反射波Ｅ１Ａを検出したタイミングｔ１との差分であり、例えば図４の（Ｂ）の経路から図４の（Ａ）の経路を引いた経路を進む時間に該当するため、反射波Ｅが液体Ｌ内を１往復した時間であるといえる。従って、第２時間Δｔ２に速度Ｖを乗じて２で除することで、第２時間Δｔ２に基づいた液位である第２情報値Ｇ２が算出される。

情報値算出部４２は、以上のように第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とを算出する。ここで、発信部１０Ａは、異なるタイミングで音波Ｅ０を複数回発信し、受信部１０Ｂは、音波Ｅ０が発信される毎に、すなわち異なるタイミングで発信された音波Ｅ０のそれぞれについての、反射波Ｅを取得する。従って、反射波抽出部４０は、音波Ｅ０が発信される毎に、すなわち異なるタイミングの音波Ｅ０毎に、第１反射波Ｅ１Ａと第２反射波Ｅ２Ａとを抽出する。情報値算出部４２は、音波Ｅ０が発信される毎に、すなわち異なるタイミングの音波Ｅ０毎に、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とを算出する。

ここで、受信部１０Ｂは、液面ＬＡの状態、例えば液面ＬＡの揺らぎなどにより、音波Ｅ０が乱反射し、反射波Ｅを安定して受信できない場合がある。また液位計１の周囲環境により、配線Ｃなどから制御装置１４にノイズが重畳した場合、反射波Ｅを検出すべきところノイズを検出し、正確に液面ＬＡを計測できない状態となる場合もある。それに対し、本実施形態に係る液位計１は、以降で説明する液位算出部４４により、第１時間Δｔ１（第１反射波Ｅ１Ａ）に基づいた液位である第１情報値Ｇ１と、第２時間Δｔ２（第２反射波Ｅ２Ａ）に基づいた液位である第２情報値Ｇ２とに基づき、液体Ｌの液位を算出する。すなわち、本実施形態に係る液位計１は、反射回数が異なる第１反射波Ｅ１Ａと第２反射波Ｅ２Ａとに基づき液位を算出するため、例えば、反射波Ｅを安定して受信できない場合やノイズが重畳した場合のデータを除外することが可能となり、液位の算出精度の低下を抑制できる。以下、液位算出部４４による液位の算出方法について説明する。

図６及び図７は、本実施形態に係る液位の算出方法を説明するフローチャートである。図６に示すように、液位算出部４４は、最初に、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値を算出する（ステップＳ１０）。すなわち、液位算出部４４は、情報値算出部４２が算出した第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とを取得して、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値を算出する。差分値は、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分の絶対値である。液位算出部４４は、算出した第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値が、閾値Ｔ以下であるかを判断する（ステップＳ１２）。第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値が閾値Ｔ以下でない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、すなわち閾値Ｔより大きい場合、後述の図７に示すステップＳ３０に進む。なお、ここでの閾値Ｔは、任意に設定されてよいが、例えば、第１情報値Ｇ１の２％程度の値であってよい。

第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値が、閾値Ｔ以下である場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、液位算出部４４は、累計異常回数が第１回数以下であるかを判断する（ステップＳ１３）。ここで、第１情報値Ｇ１及び第２情報値Ｇ２（ここでは液位）は、音波Ｅ０を発信する毎に算出される。累計異常回数とは、液位（第１情報値Ｇ１及び第２情報値Ｇ２）の測定結果の異常が連続して起こった回数を示す。例えば、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値が閾値Ｔより大きくなった場合に、液位の測定結果が異常と判断される。より具体的には、液位算出部４４は、後述の図７のステップＳ３２でＮｏの場合、又はステップＳ４２でＮｏの場合に、液位の測定結果が異常であると判断して、累計異常回数のカウント数を１つ増やす。なお、第１回数は、任意に設定された回数、すなわち所定回数であってよい。

累計異常回数が第１回数以下である場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、液位算出部４４は、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうち、小さい方の値を、液体Ｌの液位とする（ステップＳ１４）。すなわち、液位算出部４４は、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうち第１情報値Ｇ１が小さい場合は、第１情報値Ｇ１を液体Ｌの液位として設定し、言い換えれば、第１情報値Ｇ１を用いて液位を算出する。一方、液位算出部４４は、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうち第２情報値Ｇ２が小さい場合は、第２情報値Ｇ２を液体Ｌの液位として設定し、言い換えれば、第２情報値Ｇ２を用いて液位を算出する。ただし、液位算出部４４は、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうちの小さい値を液位とすることに限られず、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうち一方を液位とすればよい。すなわち、液位算出部４４は、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とを比較して、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうちの一方を用いて、液位を算出すればよい。言い換えれば、液位算出部４４は、第１反射波Ｅ１Ａと第２反射波Ｅ２Ａとを比較して、第１反射波Ｅ１Ａと第２反射波Ｅ２Ａとのうちの一方を用いて、液位を測定する。

そして、液位算出部４４は、過去情報値を更新する（ステップＳ１６）。過去情報値とは、過去に液位を算出した際に用いた第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうちの一方であり、本実施形態では過去に算出された液位である。従って、前回第１情報値Ｇ１を用いて液位を算出した場合、過去情報値は、その前回における第１情報値Ｇ１となる。液位算出部４４は、ステップＳ１６において、ステップＳ１４で用いた第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうちの一方（本実施形態ではステップＳ１４で算出した液位）を、過去情報値として設定することで、過去情報値を更新する。例えばステップＳ１４で第１情報値Ｇ１を用いた場合、ステップＳ１６においては、ステップＳ１４で用いた第１情報値Ｇ１を、過去情報値として設定する。すなわち、過去情報値は、直近で正常に液位が算出された際の値であるといえる。

そして、液位算出部４４は、累計異常回数と累計正常回数とをリセットする（ステップＳ１８）。すなわち、液位算出部４４は、累計異常回数と累計正常回数とのカウント数を０にする。累計正常回数とは、警報（後述の図７のステップＳ５２を参照）が通知された場合において、警報を停止するためにカウントされるカウント数である。累計正常回数とは、液位（第１情報値Ｇ１及び第２情報値Ｇ２）の測定結果が正常であることが連続して起こった回数を示す。例えば、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値が閾値Ｔ以下になった場合に、液位の測定結果が正常と判断される。より具体的には、液位算出部４４は、後述のステップＳ１３でＮｏの場合に、液位の測定結果が正常であると判断して、累計正常回数のカウント数を１つ増やす。

そして、液位算出部４４は、警報が通知中であるかを判断し（ステップＳ２０）、警報が通知中でない場合（ステップＳ２０；Ｎｏ）、本処理を終了し、警報が通知中である場合（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、警報を停止して（ステップＳ２２）、本処理を終了する。なお、警報については、後述の図７のステップＳ５２で説明する。また、ステップＳ１４、Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ２０の順番は、図７で示した順番で実行されることに限られず、順番が入れ替わってもよいし、同時に行われてもよい。また、ここでは、ステップＳ２２の場合、すなわち累積異常回数が第１回数以下または累積正常回数が第２回数以上である場合に、制御部２６の制御により警報を停止したが、制御部２６の制御によって警報を停止することに限られない。例えば、作業者が点検などの際に警報が通知されていることを認識した場合に、作業者が手動で警報を停止してもよい。

一方、累計異常回数が第１回数以下でない場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、すなわち累計異常回数が第１回数より大きい場合、液位算出部４４は、累計正常回数に１を加えて（ステップＳ２４）、累計正常回数のカウント数を１つ増やす。そして、液位算出部４４は、累計正常回数が第２回数以上であるかを判断する（ステップＳ２６）。累計正常回数が第２回数以上である場合（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、ステップＳ１４に進み、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうち、小さい方の値を、液体Ｌの液位とする。さらに、ステップＳ１６、Ｓ１８、Ｓ２０も実行する。従って、累計正常回数が第２回数以上である場合、すなわち差分値が閾値Ｔ以下となることが第２回数以上継続した場合には、ステップＳ２２で警報を停止する。なお、第２回数は、任意に設定された回数、すなわち所定回数であってよい。

累計正常回数が第２回数以上でない場合（ステップＳ２６；Ｎｏ）、すなわち累計正常回数が第２回数より小さい場合、液位算出部４４は、過去情報値を、液体Ｌの水位として設定して（ステップＳ２８）、本処理を終了する。すなわち、ステップＳ２８においては、過去情報値を用いて、液体Ｌの水位を算出する。

ここで、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とは、両方とも液位を示す値であるため、測定に異常がない場合、近い値となり、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値が閾値Ｔ以下（ステップＳ１２でＹｅｓ）となる傾向にある。図６で示したように、差分値が閾値Ｔ以下となった際には、液位算出部４４は、累計異常回数が第１回数以下である場合（ステップＳ１３でＹｅｓの場合）、すなわち、直近で液位の測定異常が顕著に起きていない場合、今回の測定も正常であると判断して、ステップＳ１４に示すように、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうちの一方を用いて、液位を設定する。一方、累計異常回数が第１回数より大きい場合であって、累計正常回数が第２回数以上となった場合（ステップＳ２６でＹｅｓの場合）、測定異常が過去に起きていたが、測定が安定して正常に戻ったと判断して、ステップＳ１４に示すように、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうちの一方を用いて、液位を設定する。また、累計異常回数が第１回数より大きい場合であって、累計正常回数が第２回数より小さい場合に（ステップＳ２６でＮｏの場合）、液位の測定が安定して正常に戻っていないと判断して、ステップＳ２８に示すように、過去情報値、すなわち過去に正常に測定された液位を、今回の液位の測定結果として用いる。

次に、図７を用いて、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値が閾値Ｔより大きくなった場合の処理について説明する。図７に示すように、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値が閾値Ｔより大きい場合（ステップＳ３０）、液位算出部４４は、累計異常回数が第１回数以下であるかを判断する（ステップＳ３２）。累計異常回数が第１回数以下である場合（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、液位算出部４４は、今回算出した第１情報値Ｇ１及び第２情報値Ｇ２を、過去情報値と比較する（ステップＳ３３）ことで、第１差分値と第２差分値とを算出する（ステップＳ３４）。第１差分値は、第１情報値Ｇ１と過去情報値との差分値の絶対値である。第２差分値は、第２情報値Ｇ２と過去情報値との差分値の絶対値である。

液位算出部４４は、第１差分値と第２差分値とが閾値Ｔ以下であるかを判断する。具体的には、液位算出部４４は、第１差分値が閾値Ｔ以下であるかを判断して（ステップＳ３６）、第１差分値が閾値Ｔ以下である場合（ステップＳ３６；Ｙｅｓ）、第１情報値Ｇ１を液位として設定する（ステップＳ３８）。すなわち、液位算出部４４は、第１差分値が閾値Ｔ以下である場合、さらに言えば第１差分値が閾値Ｔ以下であり第２差分値が閾値Ｔより大きい場合、第１情報値Ｇ１を用いて液位を算出する。そして、液位算出部４４は、過去情報値を更新して（ステップＳ３９）、累計異常回数と累計正常回数とをリセットして（ステップＳ４０）、累計異常回数と累計正常回数とのカウント数を０にする。この場合、ステップＳ３９では、ステップＳ３８で液位として設定した第１情報値Ｇ１を、過去情報値として設定する。また、ステップＳ４０において、警報が通知されている場合は、警報を停止してよい。

一方、第１差分値が閾値Ｔ以下でない場合（ステップＳ３６；Ｎｏ）、すなわち第１差分値が閾値Ｔより大きい場合、液位算出部４４は、第２差分値が閾値Ｔ以下であるかを判断する（ステップＳ４２）。第２差分値が閾値Ｔ以下である場合（ステップＳ４２；Ｙｅｓ）、液位算出部４４は、第２情報値Ｇ２を液位として設定する（ステップＳ４４）。すなわち、液位算出部４４は、第１差分値が閾値Ｔより大きく第２差分値が閾値Ｔ以下である場合、第２情報値Ｇ２を用いて液位を算出する。そして、液位算出部４４は、ステップＳ３９に進んで過去情報値を更新して、ステップＳ４０に進み、累計異常回数と累計正常回数とをリセットする。なお、この場合は、ステップＳ３９において、ステップＳ４４で液位として設定した第２情報値Ｇ２を、過去情報値として設定する。

また、第２差分値が閾値Ｔ以下でない場合（ステップＳ４２；Ｎｏ）、すなわち、第１差分値と第２差分値との両方が閾値Ｔより大きい場合、液位算出部４４は、累計異常回数に１を加えて（ステップＳ４６）、累計異常回数のカウント数を１つ増やす。そして、液位算出部４４は、累計異常回数が第１回数以下であるかを判断して（ステップＳ４８）、累計異常回数が第１回数以下である場合（ステップＳ４８；Ｙｅｓ）、過去情報値を、液体Ｌの水位として設定する（ステップＳ５０）。すなわち、ステップＳ５０においては、過去情報値を用いて、液体Ｌの水位を算出する。

一方、累計異常回数が第１回数以下でない場合（ステップＳ４８；Ｎｏ）、すなわち累計異常回数が第１回数より大きい場合、図２に示す通知制御部３８が、警報を出力部２２に通知させる（ステップＳ５２）。そして、ステップＳ５０に進み、液位算出部４４が、過去情報値を液体Ｌの水位として設定する。このように、通知制御部３８は、累計異常回数が第１回数より大きい場合、言い換えれば、差分値が閾値Ｔより大きくなることが第１回数以上継続した場合に、警報を通知する。通知制御部３８は、計測異常がある旨の情報を、警報として、出力部２２に通知させる。計測異常がある旨の情報は、例えば表示部に表示されてもよいし、スピーカにより音声で通知されてもよい。

また、累計異常回数が第１回数以下である場合（ステップＳ３２；Ｎｏ）にも、ステップＳ４６に進み、以降の処理を実行する。ステップＳ４０又はステップＳ５０の実行により、図７の処理は終了する。

ここで、測定に異常がある場合、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値は、閾値より大きくなる傾向にある。図７に示したように、差分値が閾値より大きくなった際には、液位算出部４４は、累計異常回数が第１回数以下である場合（ステップＳ３２でＹｅｓの場合）、直近では顕著に異常が起きていないため、ステップＳ３４以降で、今回の第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とを使用可能であるかを判断する。液位算出部４４は、第１差分値（第１情報値Ｇ１と過去情報値との差分）が閾値Ｔ以下である場合（ステップＳ３６でＹｅｓ）、過去の正常値である過去情報値との乖離が少ないため、第１情報値Ｇ１を用いてもよいと判断して、第１情報値Ｇ１を用いて液位を算出する。一方、液位算出部４４は、第２差分値（第２情報値Ｇ２と過去情報値との差分）が閾値Ｔ以下である場合（ステップＳ４２でＹｅｓ）、過去の正常値である過去情報値との乖離が少ないため、第２情報値Ｇ２を用いてもよいと判断して、第２情報値Ｇ２を用いて液位を算出する。一方、第１差分値と第２差分値との両方が閾値Ｔより大きい場合（ステップＳ４２でＮｏ）、今回の測定結果を使用できないと判断して、ステップＳ５０に示すように、過去情報値、すなわち直近で正常とされた測定値を、今回の測定結果とする。また、累計異常回数が第１回数より大きい場合（ステップＳ３２でＮｏ）、直近から現在まで連続して異常が起きていると判断して、過去情報値、すなわち直近で正常とされた測定値を、今回の測定結果とする。

このように、液位算出部４４は、図６及び図７で説明したフローに従って、液体Ｌの液位を算出する。以下、液位Ｌを算出する上で図６及び図７のどのフローを用いるかを、図８を用いて、測定結果のケースごとに場合分けして説明し直す。図８は、測定結果のケースごとの液位の算出方法をまとめた表である。図８に示すように、第１ケースは、今回算出した第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値が閾値以下であり、累積異常回数が第１回数以下となるケースである。第１ケースは、今回の測定結果も過去の測定結果も正常なケースである。また、第２ケースは、今回算出した第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値が閾値以下であり、累積異常回数が第１回数より大きく、累積正常回数が第２回数以上となるケースである。第２ケースは、過去の測定結果が異常であったが、今回の測定結果が正常であり、かつ、直近の測定結果も正常が続いているケースである。また、第３ケースは、第２ケースに対し、累積正常回数が第２回数より小さいケースである。第３ケースは、今回の測定結果が正常であるが、直近の測定結果が正常に戻っていないケースである。また、第４ケースは、今回算出した第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値が閾値より大きく、累積異常回数が第１回数以下となるケースである。第４ケースは、今回の測定結果は異常だが過去の測定結果では異常が続いてないケースである。また、第５ケースは、今回算出した第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値が閾値より大きく、累積異常回数が第１回数より大きいケースである。第５ケースは、今回の測定結果も過去の測定結果も異常となっているケースである。

第１ケースにおいては、今回の測定値を用いて問題無いと判断されて、第１情報値Ｇ１、第２情報値Ｇ２のうち小さい値を液位Ｌとする（ステップＳ１２；Ｙｅｓ、ステップＳ１３；Ｙｅｓ、ステップＳ１４）。第２ケースにおいては、直近の測定値が正常に戻っているため今回の測定値を用いて問題無いと判断されて、第１情報値Ｇ１、第２情報値Ｇ２のうち小さい値を液位Ｌとする（ステップＳ１２；Ｙｅｓ、ステップＳ１３；Ｎｏ、ステップＳ２４、ステップＳ２６；Ｙｅｓ、ステップＳ１４）。一方、第３ケースにおいては、今回の測定値は正常に見えるがまだ信頼がおけないデータであると判断されて、過去情報値（過去の正常な測定値）を液位Ｌとする（ステップＳ１２でＹｅｓ、ステップＳ１３でＮｏ、ステップＳ２４、ステップＳ２６でＮｏ、ステップＳ２８）。

第４ケースにおいては、今回の測定値は異常だが過去の測定値では異常が続いていないため、今回の測定値と過去情報値（過去の正常な測定値）とを比較して、第１情報値Ｇ１、第２情報値Ｇ２、及び過去情報値のいずれかを、液位Ｌとする（ステップＳ１２；Ｎｏ、ステップＳ３０、ステップＳ３２、ステップＳ３４、・・・）。第５ケースにおいては、今回の測定値も過去の測定値も異常と判断して、過去情報値（過去の正常な測定値）を液位Ｌとする（ステップＳ１２；Ｎｏ、ステップＳ３０、ステップＳ３２；Ｎｏ、ステップＳ４６、・・・）。

なお、警報は、累計異常回数が第１回数より多くなった場合に通知される（ステップＳ５２）。また、警報は、第２ケース、すなわち、今回の測定結果が正常であり、かつ、直近の測定結果も正常が続いている場合に、停止される（ステップＳ２２）。

以上のように、液位算出部４４は、図６及び図７で説明したようにして、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とを用いて、液体Ｌの液位を算出する。液位算出部４４は、音波Ｅ０が発信される毎に、図６及び図７で説明した処理を繰り返して、音波Ｅ０が発信される毎に、液体Ｌの液位を算出する。このように音波Ｅ０が発信される毎に異なるタイミングで計測した液位は、液面の揺らぎなどにより変動する場合がある。そのため、液位算出部４４は、過去に算出した液体Ｌの液位との移動平均に基づき、液位を算出してもよい。すなわち、液位算出部４４は、今回算出した液体Ｌの液位と、過去に算出した液体Ｌの液位との移動平均値を算出し、その移動平均値を、今回の液位の測定結果としてもよい。移動平均値とは、例えば、異なるタイミングで計測した複数の液位Ｌの計測値を、時間的に移動しながら順々に平均して算出した値である。移動平均を用いることで、液位の変動による計測値のずれを緩和することができる。そして、図２に示す液位情報出力部３６は、液位算出部４４が算出した液位の値を、出力部２２に出力（ここでは表示）させる。また、液位情報出力部３６は、例えば累計異常回数や、累計正常回数など、液位算出部４４が算出した他のデータについても、出力部２２に出力（ここでは表示）させてよい。

以上説明したように、本実施形態に係る液位計１は、音波Ｅ０を発信する発信部１０Ａと、音波Ｅ０の反射波Ｅを受信する受信部１０Ｂと、液位測定部３４を備える制御部２６と、を備える。液位測定部３４は、受信部１０Ｂが受信した第１反射波Ｅ１Ａと、第１反射波Ｅ１Ａとは異なるタイミングで受信部１０Ｂが受信した第２反射波Ｅ２Ａと、に基づき、液位を測定する。本実施形態に係る液位計１は、反射回数が異なる第１反射波Ｅ１Ａと第２反射波Ｅ２Ａとに基づき液位を算出するため、例えば、反射波Ｅを安定して受信できない場合やノイズが重畳した場合のデータを除外することが可能となり、液位の算出精度の低下を抑制できる。

また、液位測定部３４は、第１反射波Ｅ１Ａと第２反射波Ｅ２Ａとを比較して、第１反射波Ｅ１Ａと第２反射波Ｅ２Ａとのうちの一方を用いて、液位を測定する。本実施形態に係る液位計１は、第１反射波Ｅ１Ａと第２反射波Ｅ２Ａとを比較することで、第１反射波Ｅ１Ａと第２反射波Ｅ２Ａとのうち、液位が適切に測定できる方を用いて液位を算出することが可能となるため、液位の算出精度の低下を抑制できる。

また、液位測定部３４は、音波Ｅ０の発信から第１反射波Ｅ１Ａの受信までの間の第１時間Δｔ１に基づいた第１情報値Ｇ１と、第１反射波Ｅ１Ａの受信から第２反射波Ｅ２Ａの受信までの間の第２時間Δｔ２に基づいた第２情報値Ｇ２と、を比較して、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうちの一方を用いて、液位を算出する。本実施形態に係る液位計１は、第１時間Δｔ１に基づいた第１情報値Ｇ１と第２時間Δｔ２に基づいた第２情報値Ｇ２とのうち、液位が適切に測定できる方を用いて液位を算出することが可能となるため、液位の算出精度の低下を抑制できる。

液位測定部３４は、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうち、液位が小さくなる方を用いて、液位を算出する。本実施形態に係る液位計１は、液位が小さくなるデータを用いるため、液位をより正確に算出することができる。

液位測定部３４は、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値を算出し、差分値が所定の閾値Ｔ以下である場合に、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうち一方を用いて液位を算出する。液位測定部３４は、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２との差分値が閾値Ｔ以下かを判断することで、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とが正常なデータであるかを確認した上で、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうち一方を用いて液位を算出する。従って、本実施形態に係る液位計１は、液位の算出精度の低下を抑制できる。

液位測定部３４は、差分値が閾値Ｔより大きい場合に、第１差分値と第２差分値とを算出し、第１差分値又は第２差分値に基づき、液位を算出する。第１差分値は、過去情報値と第１情報値Ｇ１との差分であり、第２差分値は、過去情報値と第２情報値Ｇ２との差分である。過去情報値は、過去に液位を算出した際に用いた第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とのうちの一方である。本実施形態に係る液位計１は、差分値が閾値Ｔより大きい場合にこのように過去のデータとの差分値である第１差分値と第２差分値とに基づいて液位を算出することで、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とが正常なデータであるかをさらに確認することが可能となり、液位の算出精度の低下を抑制できる。

液位測定部３４は、第１差分値が閾値Ｔ以下である場合に、第１情報値Ｇ１を用いて液位を算出し、第２差分値が閾値Ｔ以下である場合に、第２情報値Ｇ２を用いて液位を算出し、第１差分値と第２差分値との両方が閾値Ｔより大きい場合に、過去情報値を用いて液位を算出する。本実施形態に係る液位計１は、差分値が閾値Ｔより大きい場合にこのように過去のデータとの差分値である第１差分値と第２差分値とに基づいて液位を算出することで、第１情報値Ｇ１と第２情報値Ｇ２とが正常なデータであるかをさらに確認することが可能となり、液位の算出精度の低下を抑制できる。

発信部１０Ａは、音波Ｅ０を異なるタイミングで複数回発信し、受信部１０Ｂは、異なるタイミングで発信された音波Ｅ０のそれぞれについての反射波Ｅを受信する。液位測定部３４は、異なるタイミングで発信された音波Ｅ０のそれぞれについて、差分値を算出する。また、通知制御部３８は、差分値が閾値Ｔより大きくなることが第１回数以上継続した場合に、計測異常がある旨の情報、すなわち警報を通知する。測定異常がある場合、差分値が閾値Ｔより大きくなる傾向にある。ただし、例えば液面の揺れなど一時的に測定異常があっても、すぐに異常が解消される場合がある。本実施形態に係る液位計１は、計測異常が第１回数以上継続した場合に、警報を通知することで、すぐに解消されない異常をユーザに通知することが可能となり、ユーザに異常を適切に認識させることができる。

通知制御部３８は、差分値が閾値Ｔ以下となることが第２回数以上継続した場合に、計測異常がある旨の情報の通知を停止する。異常が連続して続いた後、一時的に異常が解消しても、その際の測定値は信頼できないデータである可能性がある。それに対し、本実施形態に係る液位計１は、正常が連続した場合に、すなわち安定して正常なデータが測定できた場合に、警報を停止させることで、ユーザに正常に戻ったことを適切に認識させ、信頼できるデータを提供することができる。

また、第１回数及び第２回数は、オペレータが、現場状況に合わせて設定してもよい。

また、第１反射波Ｅ１Ａは、音波Ｅ０が液面ＬＡで１回反射した反射波であり、第２反射波Ｅ２Ａは、音波Ｅ０が液面ＬＡで２回反射した反射波である。このような反射波を用いることで、反射波Ｅを適切に検出でき、液位の算出精度の低下を抑制できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１ 液位計
１０Ａ 発信部
１０Ｂ 受信部
１２ 温度センサ
１４ 制御装置
２６ 制御部
３４ 液位測定部
４０ 反射波抽出部
４２ 情報値算出部
４４ 液位算出部
１００ 配管
Ｅ０ 音波
Ｅ 反射波
Ｅ１、Ｅ１Ａ 第１反射波
Ｅ２、Ｅ２Ａ 第２反射波
Ｌ 液体
ＬＡ 液面

Claims (12)

1. 音波を発信する発信部と、
   前記音波の反射波を受信する受信部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記受信部が受信した反射波である第１反射波と、前記第１反射波とは異なるタイミングで前記受信部が受信した反射波である第２反射波と、に基づき、液位を測定する液位測定部を備える、
   液位計。
2. 前記液位測定部は、前記第１反射波と前記第２反射波とを比較して、前記第１反射波と前記第２反射波とのうちの一方を用いて、液位を測定する、請求項１に記載の液位計。
3. 前記液位測定部は、前記音波の発信から前記第１反射波の受信までの間の第１時間に基づいた第１情報値と、前記第１反射波の受信から前記第２反射波の受信までの間の第２時間に基づいた第２情報値と、を比較して、前記第１情報値と前記第２情報値とのうちの一方を用いて、液位を算出する、請求項１又は請求項２に記載の液位計。
4. 前記液位測定部は、前記第１情報値と前記第２情報値とのうち、液位が小さくなる方を用いて、液位を算出する、請求項３に記載の液位計。
5. 前記液位測定部は、前記第１情報値と前記第２情報値との差分値を算出し、前記差分値が所定の閾値以下である場合に、前記第１情報値と前記第２情報値とのうち一方を用いて、液位を算出する、請求項３又は請求項４に記載の液位計。
6. 前記液位測定部は、前記差分値が前記閾値より大きい場合に、過去に液位を算出した際に用いた前記第１情報値と前記第２情報値とのうちの一方である過去情報値と、今回取得した前記第１情報値との差分である第１差分値、及び、前記過去情報値と今回取得した前記第２情報値との差分である第２差分値を算出し、
   前記第１差分値又は前記第２差分値に基づき、液位を算出する、請求項５に記載の液位計。
7. 前記液位測定部は、
   前記第１差分値が前記閾値以下である場合に、前記第１情報値を用いて液位を算出し、
   前記第２差分値が前記閾値以下である場合に、前記第２情報値を用いて液位を算出し、
   前記第１差分値と前記第２差分値との両方が前記閾値より大きい場合に、前記過去情報値を用いて液位を算出する、請求項６に記載の液位計。
8. 前記発信部は、前記音波を異なるタイミングで複数回発信し、前記受信部は、異なるタイミングで発信された前記音波のそれぞれについての前記反射波を受信し、
   前記制御部は、
   前記液位測定部が、異なるタイミングで発信された前記音波のそれぞれについて前記差分値を算出し、
   さらに、前記差分値が前記閾値より大きくなることが所定回数以上継続した場合に、計測異常がある旨の情報を通知する通知制御部をさらに有する、
   請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の液位計。
9. 前記通知制御部は、前記差分値が前記閾値以下となることが所定回数以上継続した場合に、前記計測異常がある旨の情報の通知を停止する、請求項８に記載の液位計。
10. 前記液位測定部は、過去に算出した液位との移動平均に基づき、液位を算出する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の液位計。
11. 前記第１反射波は、前記音波が液面で１回反射した反射波であり、前記第２反射波は、前記音波が液面で２回反射した反射波である、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の液位計。
12. 音波を発信する発信ステップと、
    前記音波の反射波を受信する受信ステップと、
    前記受信ステップで受信した反射波である第１反射波と、前記第１反射波とは異なるタイミングで前記受信ステップにおいて受信した反射波である第２反射波と、に基づき、液位を測定する液位測定ステップと、
    を含む、液位測定方法。

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