JP2882789B2 - 容器内の充填物の所定の充填レベルの監視方法及び装置 - Google Patents
容器内の充填物の所定の充填レベルの監視方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２つの超音波変換
器を用いて容器内の充填物の所定の充填レベルの監視方
法及び装置に関する。前記の２つの超音波変換器は、監
視されるべき充填レベルの高さのところに容器に取り付
けられており、ここで、前記の２つの超音波変換器間に
中間空間が形成されており、前記中間空間内には、充填
物が被監視充填物に達すると当該の充填物が入り込むよ
うにし、ここで一方の超音波変換器は送信変換器であ
り、該送信変換器は、所定の送信時点にて、中間空間内
に超音波パルスの送信をするように励振され、一方他方
の超音波変換器は受信変換器であり、該受信変換器は、
受信された超音波パルスを電気受信信号に変換するもの
であり、該電気受信信号の評価により、充填物が超音波
変換器間の中間空間内に位置しているか否かが検出され
る。
器を用いて容器内の充填物の所定の充填レベルの監視方
法及び装置に関する。前記の２つの超音波変換器は、監
視されるべき充填レベルの高さのところに容器に取り付
けられており、ここで、前記の２つの超音波変換器間に
中間空間が形成されており、前記中間空間内には、充填
物が被監視充填物に達すると当該の充填物が入り込むよ
うにし、ここで一方の超音波変換器は送信変換器であ
り、該送信変換器は、所定の送信時点にて、中間空間内
に超音波パルスの送信をするように励振され、一方他方
の超音波変換器は受信変換器であり、該受信変換器は、
受信された超音波パルスを電気受信信号に変換するもの
であり、該電気受信信号の評価により、充填物が超音波
変換器間の中間空間内に位置しているか否かが検出され
る。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第5269188号明細書から公知の
形式の方法では、受信変換器が各送信時点後毎に所定の
時間間隔で受信信号を送出し、該所定の時間間隔は、セ
ンサ間の中間空間内に入っている液体を通っての超音波
パルスの伝搬走行時間に相応する。この目的のため、主
時間窓が形成され、該主時間窓内では、液体中に生じる
何れの音響速度のもとでも受信信号が現れるべきもので
ある。付加的に、試験時間窓が形成され、該試験時間窓
は、主時間窓の前に位置している。前記試験時間窓内で
は、受信器が両変換器の支持体を介して送信変換器から
受信変換器まで伝送された超音波パルスを受け取ったと
き受信信号が現れる。当該試験は、支持体がそれから成
る固体中での音響速度は、液体中の音響速度より大であ
ることに立脚する。試験時間窓内で同時に受信信号の存
在する場合、主時間窓内での受信信号が欠如するか、存
在するかが、中間空間内に液体が存在しているかか否か
に対する判別基準尺度として使用される。中間空間内に
液体が存在せずに空気が存在する場合には、次のことが
基礎とされる、即ち、中間空間を通って受信変換器へ超
音波パルスが達していないことが基礎とされる；このこ
とは、通常適用される高い超音波周波数の場合にも成立
つ。
形式の方法では、受信変換器が各送信時点後毎に所定の
時間間隔で受信信号を送出し、該所定の時間間隔は、セ
ンサ間の中間空間内に入っている液体を通っての超音波
パルスの伝搬走行時間に相応する。この目的のため、主
時間窓が形成され、該主時間窓内では、液体中に生じる
何れの音響速度のもとでも受信信号が現れるべきもので
ある。付加的に、試験時間窓が形成され、該試験時間窓
は、主時間窓の前に位置している。前記試験時間窓内で
は、受信器が両変換器の支持体を介して送信変換器から
受信変換器まで伝送された超音波パルスを受け取ったと
き受信信号が現れる。当該試験は、支持体がそれから成
る固体中での音響速度は、液体中の音響速度より大であ
ることに立脚する。試験時間窓内で同時に受信信号の存
在する場合、主時間窓内での受信信号が欠如するか、存
在するかが、中間空間内に液体が存在しているかか否か
に対する判別基準尺度として使用される。中間空間内に
液体が存在せずに空気が存在する場合には、次のことが
基礎とされる、即ち、中間空間を通って受信変換器へ超
音波パルスが達していないことが基礎とされる；このこ
とは、通常適用される高い超音波周波数の場合にも成立
つ。
【０００３】他の刊行物（WO 82/04122;GB Patent
1,578,031,US Patent 4,630,245)から公知の類似の形
式の方法の場合も亦、超音波変換器間の中間空間が液体
で充填されているか否かの判定基準尺度として、次のこ
とが調べられる、即ち、液体を通っての超音波パルスの
伝搬走行時間に相応する時間間隔をおいて受信変換器に
超音波パルスが到来するか否かが調べられる。
1,578,031,US Patent 4,630,245)から公知の類似の形
式の方法の場合も亦、超音波変換器間の中間空間が液体
で充填されているか否かの判定基準尺度として、次のこ
とが調べられる、即ち、液体を通っての超音波パルスの
伝搬走行時間に相応する時間間隔をおいて受信変換器に
超音波パルスが到来するか否かが調べられる。
【０００４】従って、当該の公知方法の適用は、相応の
超音波特性を有する液体の充填レベルの監視に限定され
る。例えば、被監視液体に著しく気泡が混じっている場
合には、困難性が起こるおそれがある。さらにそれらの
公知方法によっては、超音波を伝達しない充填物を監視
できない；このことは、殊に流動状（粉末状又は微粒
状）固体材料、例えば小麦粉、砂又は類似物にも成立
つ。
超音波特性を有する液体の充填レベルの監視に限定され
る。例えば、被監視液体に著しく気泡が混じっている場
合には、困難性が起こるおそれがある。さらにそれらの
公知方法によっては、超音波を伝達しない充填物を監視
できない；このことは、殊に流動状（粉末状又は微粒
状）固体材料、例えば小麦粉、砂又は類似物にも成立
つ。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題とすると
ころは、充填レベルの監視を充填物の超音波伝搬特性に
無関係に可能にする冒頭に述べた形式の方法及び装置を
提供することにある。
ころは、充填レベルの監視を充填物の超音波伝搬特性に
無関係に可能にする冒頭に述べた形式の方法及び装置を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決のため、
本発明によれば、２つの超音波変換器を用いて容器内の
充填物の所定の充填レベルの監視をする方法であって、
前記の２つの超音波変換器は、監視されるべき充填レベ
ルの高さのところに容器に取り付けられており、ここ
で、前記の２つの超音波変換器間に中間空間が形成され
ており、前記中間空間内には、充填物が被監視充填レベ
ルに達すると充填物が入り込むようにし、ここで一方の
超音波変換器は送信変換器であり、該送信変換器は、所
定の送信時点にて、中間空間内に超音波パルスの送信を
するように励振され、これに対して、他方の超音波変換
器は受信変換器であり、該受信変換器は、受信された超
音波パルスを電気受信信号に変換するものであり、該電
気受信信号の評価により、充填物が超音波変換器間の中
間空間内に存在しているか否かが検出されるようにした
当該の充填レベル測定方法において、送信変換器は次の
ような低い周波数を有する超音波パルスの送信をするよ
うに励振され、即ち、中間空間が空気で充填されている
場合でも超音波が中間空間を通って受信変換器へ伝送さ
れるような低い周波数を有する超音波パルスの送信をす
るように励振され、そして、受信変換器が各送信時点後
毎に、或時間間隔をおいて受信信号を送出するか否かを
検出するようにし、前記の或時間間隔は、空気中での送
信変換器から受信変換器までの伝搬走行時間に相応する
のである。
本発明によれば、２つの超音波変換器を用いて容器内の
充填物の所定の充填レベルの監視をする方法であって、
前記の２つの超音波変換器は、監視されるべき充填レベ
ルの高さのところに容器に取り付けられており、ここ
で、前記の２つの超音波変換器間に中間空間が形成され
ており、前記中間空間内には、充填物が被監視充填レベ
ルに達すると充填物が入り込むようにし、ここで一方の
超音波変換器は送信変換器であり、該送信変換器は、所
定の送信時点にて、中間空間内に超音波パルスの送信を
するように励振され、これに対して、他方の超音波変換
器は受信変換器であり、該受信変換器は、受信された超
音波パルスを電気受信信号に変換するものであり、該電
気受信信号の評価により、充填物が超音波変換器間の中
間空間内に存在しているか否かが検出されるようにした
当該の充填レベル測定方法において、送信変換器は次の
ような低い周波数を有する超音波パルスの送信をするよ
うに励振され、即ち、中間空間が空気で充填されている
場合でも超音波が中間空間を通って受信変換器へ伝送さ
れるような低い周波数を有する超音波パルスの送信をす
るように励振され、そして、受信変換器が各送信時点後
毎に、或時間間隔をおいて受信信号を送出するか否かを
検出するようにし、前記の或時間間隔は、空気中での送
信変換器から受信変換器までの伝搬走行時間に相応する
のである。
【０００７】本発明の方法では、空気を通って中間空間
内に伝達される超音波パルスの到来が、当該の中間空間
が空気又は充填物で充填されているか否かの判定、決定
のための基準尺度として評価される。このことは、次の
ようにすれば可能である、即ち、超音波音響の周波数が
十分に低い、有利には、ほぼ300ＫＨzより小であるよう
にするのである。それというのは、そのように低い周波
数の超音波は、空気中を通ってもなお十分な振幅で伝達
されるからである。空気中を通って伝達される超音波パ
ルスは、比較的長い伝搬走行時間に基づき液体を通って
伝達される超音波パルスと一義的に区別し得る。当該の
超音波変換器によっては、充填物が超音波を伝達しない
場合でも、例えば粉状又は微粒子状固体物質である場合
でも、充填レベルの監視が可能である。
内に伝達される超音波パルスの到来が、当該の中間空間
が空気又は充填物で充填されているか否かの判定、決定
のための基準尺度として評価される。このことは、次の
ようにすれば可能である、即ち、超音波音響の周波数が
十分に低い、有利には、ほぼ300ＫＨzより小であるよう
にするのである。それというのは、そのように低い周波
数の超音波は、空気中を通ってもなお十分な振幅で伝達
されるからである。空気中を通って伝達される超音波パ
ルスは、比較的長い伝搬走行時間に基づき液体を通って
伝達される超音波パルスと一義的に区別し得る。当該の
超音波変換器によっては、充填物が超音波を伝達しない
場合でも、例えば粉状又は微粒子状固体物質である場合
でも、充填レベルの監視が可能である。
【０００８】充填物が液体である場合、本発明の方法の
有利な発展形態によれば、付加的に、容器内の液体の所
定の充填レベルの監視のための方法において、受信変換
器が各送信時点後毎に、或時間間隔をおいて受信信号を
送出するか否かを検出するようにし、前記の或時間間隔
は、液体中での送信変換器から受信変換器までの伝搬走
行時間に相応するものであるようにしたのである。当該
の手段によっては、高い誤り防止機能が高められる。そ
れというのは、中間空間が空ら状態の場合にも、充填さ
れている場合にも、各送信周期期間において、存在生起
している状態を指示する受信信号が存在しなければなら
ないからである。
有利な発展形態によれば、付加的に、容器内の液体の所
定の充填レベルの監視のための方法において、受信変換
器が各送信時点後毎に、或時間間隔をおいて受信信号を
送出するか否かを検出するようにし、前記の或時間間隔
は、液体中での送信変換器から受信変換器までの伝搬走
行時間に相応するものであるようにしたのである。当該
の手段によっては、高い誤り防止機能が高められる。そ
れというのは、中間空間が空ら状態の場合にも、充填さ
れている場合にも、各送信周期期間において、存在生起
している状態を指示する受信信号が存在しなければなら
ないからである。
【０００９】これに対して、充填物が超音波を伝達しな
いような性質のものである場合、誤り防止機能を次のよ
うにして高めることができる、即ち、付加的に、受信変
換器が各送信時点後毎に、或時間間隔をおいて受信信号
を送出するか否かを検出するようにし、前記の或時間間
隔は支持体を介する送信変換器から受信変換器までの伝
搬走行時間に相応するようにしたのである。
いような性質のものである場合、誤り防止機能を次のよ
うにして高めることができる、即ち、付加的に、受信変
換器が各送信時点後毎に、或時間間隔をおいて受信信号
を送出するか否かを検出するようにし、前記の或時間間
隔は支持体を介する送信変換器から受信変換器までの伝
搬走行時間に相応するようにしたのである。
【００１０】本発明の方法を実施する装置によれば、２
つの超音波変換器を有し、前記の２つの超音波変換器
は、監視されるべき充填レベルの高さのところに容器に
取り付けられており、ここで、前記の２つの超音波変換
器間に中間空間が形成されており、前記中間空間内に
は、充填物が被監視充填レベルに達すると当該の充填物
が入り込むようにし、ここで一方の超音波変換器は送信
変換器であり、前記送信変換器は、交流電圧パルスによ
る励振の際超音波パルスを中間空間内に送信するように
構成されており、これに対し、他方の超音波変換器は、
受信変換器であり、該受信変換器は、送信変換器から送
信されて中間空間を介して伝達された超音波パルスを電
気的受信信号に変換するように構成されており、励振回
路を有し、該励振回路は、送信変換器を所定の送信時点
で超音波パルスの送信を行うように励振し、評価装置を
有し、該評価装置は、中間空間が充填物で充填されてい
るか、否かを検出するために、受信変換器から供給され
た受信信号を評価するものであり、当該の充填レベル監
視装置において、前記励振回路は、次のような低い周波
数で超音波パルスの送信を行うよう送信変換器を励振
し、即ち空気で充填されている場合でも超音波パルス
が、中間空間を通って受信変換器へ伝送されるような低
い周波数で送信変換器を励振するように構成されてお
り、評価装置は、次のことを検出する装置を有し、即
ち、受信変換器が各送信時点後毎に、或時間間隔をおい
て受信信号を送出するか否かを検出する装置を有し、前
記の或時間間隔は、空気中での送信変換器から受信変換
器までの伝搬走行時間に相応するものであるように構成
されているである。
つの超音波変換器を有し、前記の２つの超音波変換器
は、監視されるべき充填レベルの高さのところに容器に
取り付けられており、ここで、前記の２つの超音波変換
器間に中間空間が形成されており、前記中間空間内に
は、充填物が被監視充填レベルに達すると当該の充填物
が入り込むようにし、ここで一方の超音波変換器は送信
変換器であり、前記送信変換器は、交流電圧パルスによ
る励振の際超音波パルスを中間空間内に送信するように
構成されており、これに対し、他方の超音波変換器は、
受信変換器であり、該受信変換器は、送信変換器から送
信されて中間空間を介して伝達された超音波パルスを電
気的受信信号に変換するように構成されており、励振回
路を有し、該励振回路は、送信変換器を所定の送信時点
で超音波パルスの送信を行うように励振し、評価装置を
有し、該評価装置は、中間空間が充填物で充填されてい
るか、否かを検出するために、受信変換器から供給され
た受信信号を評価するものであり、当該の充填レベル監
視装置において、前記励振回路は、次のような低い周波
数で超音波パルスの送信を行うよう送信変換器を励振
し、即ち空気で充填されている場合でも超音波パルス
が、中間空間を通って受信変換器へ伝送されるような低
い周波数で送信変換器を励振するように構成されてお
り、評価装置は、次のことを検出する装置を有し、即
ち、受信変換器が各送信時点後毎に、或時間間隔をおい
て受信信号を送出するか否かを検出する装置を有し、前
記の或時間間隔は、空気中での送信変換器から受信変換
器までの伝搬走行時間に相応するものであるように構成
されているである。
【００１１】当該の装置の有利な発展形態によれば、両
超音波変換器は圧電変換器であり、該圧電変換器は、コ
ネクティビティ３−３を有する多孔質圧電セラミックか
ら成るのである。そのような超音波変換器は、ほぼ100
〜300ＫＨzの所要の低周波超音波周波数領域において比
較的小さな寸法を有し得る。さらに、当該超音波変換器
は、適合化、アダプタフィルムを必要としない。
超音波変換器は圧電変換器であり、該圧電変換器は、コ
ネクティビティ３−３を有する多孔質圧電セラミックか
ら成るのである。そのような超音波変換器は、ほぼ100
〜300ＫＨzの所要の低周波超音波周波数領域において比
較的小さな寸法を有し得る。さらに、当該超音波変換器
は、適合化、アダプタフィルムを必要としない。
【００１２】次に本発明の更なる特徴及び利点を図示の
実施例に即して説明する。
実施例に即して説明する。
【００１３】
【実施例】図１に示す容器内の充填物の所定の充填レベ
ルの監視装置は、センサ10を有し、該センサ10は、容器
の壁12の開口部内に該容器内部に突入するように挿入さ
れている。センサ10は、ケーシング14を有し、該ケーシ
ング14の、容器内部中に存在位置する部分は、２つの並
行なケーシング部分16,18を有し、該２つの並行なケー
シング部分16,18間に、中間空間20が形成されている。
ケーシング部分16内には、中間空間20に隣接する壁22に
超音波変換器24が取り付けられており、そして、ケーシ
ング部分18内には、中間空間20に隣接する壁26にて超音
波変換器28が次のように取り付けられている、即ち、超
音波変換器24に対向するように取り付けられている。超
音波変換器２４は送信変換器として用いられ線路30を介
して、容器外に配置された励振回路32に接続されてい
る。超音波変換器２8は、受信変換器として用いられ線
路34を介して、容器外に配置された評価回路36に接続さ
れている。ケーシング14内部には、コンパウンド鋳込成
形体３８が作り込まれており、該コンパウンド鋳込成形
体３８内には超音波変換器24,28が埋め込まれている。
両超音波変換器24,28の支持体として用いられるケーシ
ング14は金属又はプラスチックから成り得る。
ルの監視装置は、センサ10を有し、該センサ10は、容器
の壁12の開口部内に該容器内部に突入するように挿入さ
れている。センサ10は、ケーシング14を有し、該ケーシ
ング14の、容器内部中に存在位置する部分は、２つの並
行なケーシング部分16,18を有し、該２つの並行なケー
シング部分16,18間に、中間空間20が形成されている。
ケーシング部分16内には、中間空間20に隣接する壁22に
超音波変換器24が取り付けられており、そして、ケーシ
ング部分18内には、中間空間20に隣接する壁26にて超音
波変換器28が次のように取り付けられている、即ち、超
音波変換器24に対向するように取り付けられている。超
音波変換器２４は送信変換器として用いられ線路30を介
して、容器外に配置された励振回路32に接続されてい
る。超音波変換器２8は、受信変換器として用いられ線
路34を介して、容器外に配置された評価回路36に接続さ
れている。ケーシング14内部には、コンパウンド鋳込成
形体３８が作り込まれており、該コンパウンド鋳込成形
体３８内には超音波変換器24,28が埋め込まれている。
両超音波変換器24,28の支持体として用いられるケーシ
ング14は金属又はプラスチックから成り得る。
【００１４】センサ10は、監視されるべき充填レベルの
高さのところに次のように取り付けられている、即ち、
被監視充填レベルに到達しているか又はこれを越えた場
合には中間空間20は、充填物で充填されており、一方被
監視充填レベルに達していない場合には中間空間20は空
気で充填されているように取り付けられている。
高さのところに次のように取り付けられている、即ち、
被監視充填レベルに到達しているか又はこれを越えた場
合には中間空間20は、充填物で充填されており、一方被
監視充填レベルに達していない場合には中間空間20は空
気で充填されているように取り付けられている。
【００１５】励振回路32は、電気送信パルスを発生し、
該電気送信パルスは、超音波変換器24に加えられる。超
音波変換器24は、各電気送信パルスにより励振されて、
超音波振動を生成し、該超音波振動は、電気送信パルス
の周波数を有する。超音波変換器24は中間空間20内へ当
該の周波数を有するパルス状超音波音響波を送信するよ
うに構成され、配置されている。受信変換器28は、送信
変換器24から到来する超音波パルスを同じ周波数の電気
的受信信号に変換し、該電気的受信信号は、評価回路36
に供給されるように配置構成されている。
該電気送信パルスは、超音波変換器24に加えられる。超
音波変換器24は、各電気送信パルスにより励振されて、
超音波振動を生成し、該超音波振動は、電気送信パルス
の周波数を有する。超音波変換器24は中間空間20内へ当
該の周波数を有するパルス状超音波音響波を送信するよ
うに構成され、配置されている。受信変換器28は、送信
変換器24から到来する超音波パルスを同じ周波数の電気
的受信信号に変換し、該電気的受信信号は、評価回路36
に供給されるように配置構成されている。
【００１６】図２は、容器内の充填物が液体である場合
に対して用いられる評価回路36及び励振回路32の１実施
例を示す。同図は、同じく、中間空間20の両側に設けら
れている送信変換器24及び受信変換器28を略示する。制
御装置40は、励振回路32及び評価回路36における演算の
経過シーケンスを制御する。励振回路32は、送信パルス
発生器42を有し、該送信パルス発生器42は、制御回路40
と接続されたトリガ入力側を有し、それの出力側に送信
変換器24が線路30を介して接続されている。制御回路40
は、周期的トリガパルスを送信パルス発生器42へ供給
し、該送信パルス発生器42は、各トリガパルス毎に、送
信さるべき超音波の周波数を有する電気的送信パルスＳ
を送信変換器24に加え、該送信変換器は、当該の周波数
を有する超音波パルスの送信をするように励振される。
に対して用いられる評価回路36及び励振回路32の１実施
例を示す。同図は、同じく、中間空間20の両側に設けら
れている送信変換器24及び受信変換器28を略示する。制
御装置40は、励振回路32及び評価回路36における演算の
経過シーケンスを制御する。励振回路32は、送信パルス
発生器42を有し、該送信パルス発生器42は、制御回路40
と接続されたトリガ入力側を有し、それの出力側に送信
変換器24が線路30を介して接続されている。制御回路40
は、周期的トリガパルスを送信パルス発生器42へ供給
し、該送信パルス発生器42は、各トリガパルス毎に、送
信さるべき超音波の周波数を有する電気的送信パルスＳ
を送信変換器24に加え、該送信変換器は、当該の周波数
を有する超音波パルスの送信をするように励振される。
【００１７】周知のように、空気中での高周波数（ほぼ
２ＭＨz）の超音波の到達距離が著しく制限されてお
り、一方、液体中そのような超音波は、良好に伝搬す
る。図１の装置にてそのように高い周波数の超音波が適
用されるとしたら、送信変換器24により送信された超音
波パルスが次のような場合のみ受信変換器28へ達するこ
ととなる、即ち、中間空間20が液体で充填された場合の
み受信変換器28へ達することとなる。これに対し、中間
空間20が空気で充填されている場合には、受信変換器28
は、超音波パルスを受信しないこととなる。同様に、液
体に気泡が混入している場合には受信変換器28は、その
ような高い周波数の超音波パルスを受信しないこととな
る。
２ＭＨz）の超音波の到達距離が著しく制限されてお
り、一方、液体中そのような超音波は、良好に伝搬す
る。図１の装置にてそのように高い周波数の超音波が適
用されるとしたら、送信変換器24により送信された超音
波パルスが次のような場合のみ受信変換器28へ達するこ
ととなる、即ち、中間空間20が液体で充填された場合の
み受信変換器28へ達することとなる。これに対し、中間
空間20が空気で充填されている場合には、受信変換器28
は、超音波パルスを受信しないこととなる。同様に、液
体に気泡が混入している場合には受信変換器28は、その
ような高い周波数の超音波パルスを受信しないこととな
る。
【００１８】但し、本発明によれば、送信パルス発生器
42により発生された送信パルスの周波数が次のように低
くされるのである、即ち、送信変換器24から送信された
同じ周波数の超音波パルスが、中間空間20内に空気のみ
が存在する際か、又は液体に気泡が混入している場合に
も受信変換器28に達するように低くされるのである。従
って、中間空間20が空気で充填されている場合にも、液
体で充填されている場合にも、受信変換器28は、超音波
パルスを受信する。そのそのことを行うため、次のよう
にするとよい、即ち、超音波の周波数がほぼ300ＫＨzよ
り小であるようにするのである。有利には、超音波パル
スの周波数は、ほぼ100〜300ＫＨzの領域内にある。当
該の周波数のもとで、送信変換器24は受信変換器28との
間隔が数cmである場合、超音波パルスは、なお十分な強
さで空気で充填された中間空間20を介して受信変換器２
８に達する。200ＫＨzの周波数の場合、間隔は有利に１
cm〜３cmである。
42により発生された送信パルスの周波数が次のように低
くされるのである、即ち、送信変換器24から送信された
同じ周波数の超音波パルスが、中間空間20内に空気のみ
が存在する際か、又は液体に気泡が混入している場合に
も受信変換器28に達するように低くされるのである。従
って、中間空間20が空気で充填されている場合にも、液
体で充填されている場合にも、受信変換器28は、超音波
パルスを受信する。そのそのことを行うため、次のよう
にするとよい、即ち、超音波の周波数がほぼ300ＫＨzよ
り小であるようにするのである。有利には、超音波パル
スの周波数は、ほぼ100〜300ＫＨzの領域内にある。当
該の周波数のもとで、送信変換器24は受信変換器28との
間隔が数cmである場合、超音波パルスは、なお十分な強
さで空気で充填された中間空間20を介して受信変換器２
８に達する。200ＫＨzの周波数の場合、間隔は有利に１
cm〜３cmである。
【００１９】被監視充填レベルが達したか否かを評価回
路36が識別できるために、液体における超音波が空気中
におけるより迅速に伝搬する事項、事実を利用するもの
である。従って、評価回路36は次のように構成されてい
る、即ち、受信変換器28への超音波パルスの到来の時点
に基づき、被監視充填レベルに達したか否かを検出でき
るように構成されている。
路36が識別できるために、液体における超音波が空気中
におけるより迅速に伝搬する事項、事実を利用するもの
である。従って、評価回路36は次のように構成されてい
る、即ち、受信変換器28への超音波パルスの到来の時点
に基づき、被監視充填レベルに達したか否かを検出でき
るように構成されている。
【００２０】受信変換器28に到達する超音波パルスは、
受信変換器により電気的信号に変換され、電気的信号
は、線路34を介して評価回路36へ伝送される。評価回路
36は、エンベロープ発生器44を有し、該エンベロープ発
生器44は、入力側にて、受信変換器28から到来する電気
受信信号を受信し、出力側にて、各受信信号に対してそ
れのエンベロープを形成する信号を送出する。エンベロ
ープ発生器44の出力側は、２つのゲート回路46,48の入
力側に接続されており、該２つのゲート回路は、制御信
号Ｃ1ないしＣ2−これは制御回路46から供給される−に
より開閉される。両ゲート回路46,48の出力側は、FF50
の２つの入力側に接続されており、該FF50は、ゲート回
路46を介して伝送される信号により、一方の状態にもた
らされ、そして、ゲート回路48を介して伝送される信号
により逆の状態にもたらされる。さらに、両ゲート回路
46,48の出力側は、オア回路52の２つの入力側に接続さ
れており、オア回路52の出力側には再トリガ可能なモノ
フロップ５４が接続されている。
受信変換器により電気的信号に変換され、電気的信号
は、線路34を介して評価回路36へ伝送される。評価回路
36は、エンベロープ発生器44を有し、該エンベロープ発
生器44は、入力側にて、受信変換器28から到来する電気
受信信号を受信し、出力側にて、各受信信号に対してそ
れのエンベロープを形成する信号を送出する。エンベロ
ープ発生器44の出力側は、２つのゲート回路46,48の入
力側に接続されており、該２つのゲート回路は、制御信
号Ｃ1ないしＣ2−これは制御回路46から供給される−に
より開閉される。両ゲート回路46,48の出力側は、FF50
の２つの入力側に接続されており、該FF50は、ゲート回
路46を介して伝送される信号により、一方の状態にもた
らされ、そして、ゲート回路48を介して伝送される信号
により逆の状態にもたらされる。さらに、両ゲート回路
46,48の出力側は、オア回路52の２つの入力側に接続さ
れており、オア回路52の出力側には再トリガ可能なモノ
フロップ５４が接続されている。
【００２１】前述の装置の動作を図３のダイヤグラムを
用いて説明する。ダイヤグラムAは、中間空間20が液体
で充填されている場合、時点ｔoにて送信される送信パ
ルスＳ及び時点ｔ1にて受信変換器28により送出される
相応の受信信号Ｅ1を示す。
用いて説明する。ダイヤグラムAは、中間空間20が液体
で充填されている場合、時点ｔoにて送信される送信パ
ルスＳ及び時点ｔ1にて受信変換器28により送出される
相応の受信信号Ｅ1を示す。
【００２２】ダイヤグラムＢは、中間空間20が空気で充
填されている場合、時点ｔ0で送信される送信パルスＳ
及び時点ｔ2で受信変換器28により送信される相応の受
信信号Ｅ2を示す。時点ｔ2は、時点ｔ1よりも大きな時
間間隔をおいて送信時点の後方に位置する。さらに、ダ
イヤグラムＣは、制御回路40によりゲート回路46〜48に
加えられる制御信号Ｃ1，Ｃ2を示す。制御信号Ｃ1によ
り時間窓Ｔ1−該時間窓Ｔ1内には時点ｔ1が位置する−
内で、ゲート回路46が開かれる。時間窓Ｔ1は、次のよ
うな大きさに選定されている、即ち、中間空間20が液体
で充填されている場合、受信信号E1の到来の時点ｔ1が
液体内でどのように速度が現れる場合でも時間窓Ｔ1内
に来るような大きさに選定されている。液体中での速度
の変化は、温度により惹起され得るが、液体中の気泡の
形成によっても惹起され得る。
填されている場合、時点ｔ0で送信される送信パルスＳ
及び時点ｔ2で受信変換器28により送信される相応の受
信信号Ｅ2を示す。時点ｔ2は、時点ｔ1よりも大きな時
間間隔をおいて送信時点の後方に位置する。さらに、ダ
イヤグラムＣは、制御回路40によりゲート回路46〜48に
加えられる制御信号Ｃ1，Ｃ2を示す。制御信号Ｃ1によ
り時間窓Ｔ1−該時間窓Ｔ1内には時点ｔ1が位置する−
内で、ゲート回路46が開かれる。時間窓Ｔ1は、次のよ
うな大きさに選定されている、即ち、中間空間20が液体
で充填されている場合、受信信号E1の到来の時点ｔ1が
液体内でどのように速度が現れる場合でも時間窓Ｔ1内
に来るような大きさに選定されている。液体中での速度
の変化は、温度により惹起され得るが、液体中の気泡の
形成によっても惹起され得る。
【００２３】同様にして、時間窓Ｔ2は、次のような大
きさに選定されている、即ち、中間空間20が空気で充填
されている場合、受信信号Ｅ2の到来の時点ｔ2が空気中
でどのような速度が現れた場合でも時間窓Ｔ2内に来る
ような大きさに選定されている。空気中の音響速度の変
化は、先ず第１に温度変化により惹起される。
きさに選定されている、即ち、中間空間20が空気で充填
されている場合、受信信号Ｅ2の到来の時点ｔ2が空気中
でどのような速度が現れた場合でも時間窓Ｔ2内に来る
ような大きさに選定されている。空気中の音響速度の変
化は、先ず第１に温度変化により惹起される。
【００２４】時間窓Ｔ1，Ｔ2は、重なり合ってはいけな
い。当該の条件は、一方では液体中、他方では空気中の
音速の著しい相違の故に容易に充足され得る。
い。当該の条件は、一方では液体中、他方では空気中の
音速の著しい相違の故に容易に充足され得る。
【００２５】従って、受信信号Ｅ１は、時間窓Ｔ1内に
到来すると、開かれたゲート回路46を介して伝送され、
そして、ＦＦ50はそれの２つの状態のうちの１方にもた
らされ、該２つの状態のうちの１方において、それの出
力信号は、中間空間20が液体で充填され、従って、被監
視充填レベルに到達したか、又は越えたかを指示する。
これに反し、受信信号Ｅ2が時間窓Ｔ2内に到来する場
合、受信信号Ｅ2は、開かれたゲート回路48を介して伝
送され、ＦＦ50を他方の状態にもたらす、該他方の状態
では、それの出力信号は、中間空間20が空気で充填され
ており、従って、被お監視充填レベルに達していないこ
とを指示する。
到来すると、開かれたゲート回路46を介して伝送され、
そして、ＦＦ50はそれの２つの状態のうちの１方にもた
らされ、該２つの状態のうちの１方において、それの出
力信号は、中間空間20が液体で充填され、従って、被監
視充填レベルに到達したか、又は越えたかを指示する。
これに反し、受信信号Ｅ2が時間窓Ｔ2内に到来する場
合、受信信号Ｅ2は、開かれたゲート回路48を介して伝
送され、ＦＦ50を他方の状態にもたらす、該他方の状態
では、それの出力信号は、中間空間20が空気で充填され
ており、従って、被お監視充填レベルに達していないこ
とを指示する。
【００２６】さらに、ゲート回路46又は48のうちの１つ
を介して伝送される各受信信号Ｅ1ないしＥ2は、オア回
路５２を介して、再トリガ可能なモノフロップ54へ加え
られる。モノフロップ54の保持時間は、送信パルスの周
期期間より大であり、その結果保持時間内で少なくとも
１つの受信信号Ｅ1又はＥ2によりモノフロップ54に再ト
リガが生ぜしめられる。モノフロップ54は、その際それ
の動作状態を保持し、モノフロップ54の出力信号は、本
装置が所望のように動作していることを指示する。これ
に反し、保持時間内に受信信号Ｅ1又はＥ2がモノフロッ
プにて到来しない場合にはモノフロップ54は、休止状態
に戻り、該休止状態ではそれの出力信号は、誤り状態を
指示する。有利にはモノフロップ54の保持時間は、送信
パルス周期期間の保持時間の倍数であり、その毛か受信
信号が複数の順次連続する送信周期期間中にて現れなか
った場合にのみ誤り通報が行われる。
を介して伝送される各受信信号Ｅ1ないしＥ2は、オア回
路５２を介して、再トリガ可能なモノフロップ54へ加え
られる。モノフロップ54の保持時間は、送信パルスの周
期期間より大であり、その結果保持時間内で少なくとも
１つの受信信号Ｅ1又はＥ2によりモノフロップ54に再ト
リガが生ぜしめられる。モノフロップ54は、その際それ
の動作状態を保持し、モノフロップ54の出力信号は、本
装置が所望のように動作していることを指示する。これ
に反し、保持時間内に受信信号Ｅ1又はＥ2がモノフロッ
プにて到来しない場合にはモノフロップ54は、休止状態
に戻り、該休止状態ではそれの出力信号は、誤り状態を
指示する。有利にはモノフロップ54の保持時間は、送信
パルス周期期間の保持時間の倍数であり、その毛か受信
信号が複数の順次連続する送信周期期間中にて現れなか
った場合にのみ誤り通報が行われる。
【００２７】容器中の充填物が液体でない、流動状体
（粉末状又は微粒子状）の固体状である場合には、低い
周波数を適用したときにも中間空間20が当該固体で充填
されても中間空間20を通って超音波パルスは伝達されな
い。前述の方法の重要な利点とするところは、当該の場
合においても、被監視充填レベルに到達したか否かを一
義的に検出できることである。即ち、超音波パルスの送
信後、空気中での超音波パルスの伝搬走行時間に相応す
る時間間隔をおいて、受信変換器28から受信信号が供給
される場合には、このことの意味することは、中間空間
20が空気で充填されている、即ち、被監視充填レベルに
達していないということである。これに反し受信変換器
28から当該の時間間隔をおいて受信信号が供給されない
場合にはこのことの意味することは、中間空間20が空気
で充填されておらず、従って、被監視充填レベルに到達
しているか又は超過しているということである。
（粉末状又は微粒子状）の固体状である場合には、低い
周波数を適用したときにも中間空間20が当該固体で充填
されても中間空間20を通って超音波パルスは伝達されな
い。前述の方法の重要な利点とするところは、当該の場
合においても、被監視充填レベルに到達したか否かを一
義的に検出できることである。即ち、超音波パルスの送
信後、空気中での超音波パルスの伝搬走行時間に相応す
る時間間隔をおいて、受信変換器28から受信信号が供給
される場合には、このことの意味することは、中間空間
20が空気で充填されている、即ち、被監視充填レベルに
達していないということである。これに反し受信変換器
28から当該の時間間隔をおいて受信信号が供給されない
場合にはこのことの意味することは、中間空間20が空気
で充填されておらず、従って、被監視充填レベルに到達
しているか又は超過しているということである。
【００２８】この場合において受信信号の不到達が被監
視充填レベルへの到達によるものなのか、又はエラー障
害によるものであるのかを識別し得るため、付加的なエ
ラー障害チェックを行わなければならない。当該のエラ
ー障害チェックも、次のようにすれば、受信信号の到来
の時点の検出により、行うことができる、即ち、送信変
換器24により生ぜしめられた超音波パルスが直接的に支
持体を介して受信変換器28へ達するように超音波変換器
の支持体を構成するのである。このことの事例として
は、図１に示すセンサ10の実施例があり、該実施例で
は、超音波パルスは、送信変換器24から受信変換器28へ
空隙20を通ってばかりでなく、ケーシング14の壁22,26
を介しても伝搬走行し、前記ケーシング14は、金属又は
プラスチックから成り、超音波変換器の支持体を形成す
る。図１に示すケーシングの構成では、当該の超音波パ
ルスは、いくらかより長い経路にも拘わらず、中間空間
20内の空気を通って伝送される超音波パルスより早期に
に受信変換器28に到来する。それというのは、金属又は
プラスチック中音響速度は、空気中の音響速度より遥か
に大であるからである。
視充填レベルへの到達によるものなのか、又はエラー障
害によるものであるのかを識別し得るため、付加的なエ
ラー障害チェックを行わなければならない。当該のエラ
ー障害チェックも、次のようにすれば、受信信号の到来
の時点の検出により、行うことができる、即ち、送信変
換器24により生ぜしめられた超音波パルスが直接的に支
持体を介して受信変換器28へ達するように超音波変換器
の支持体を構成するのである。このことの事例として
は、図１に示すセンサ10の実施例があり、該実施例で
は、超音波パルスは、送信変換器24から受信変換器28へ
空隙20を通ってばかりでなく、ケーシング14の壁22,26
を介しても伝搬走行し、前記ケーシング14は、金属又は
プラスチックから成り、超音波変換器の支持体を形成す
る。図１に示すケーシングの構成では、当該の超音波パ
ルスは、いくらかより長い経路にも拘わらず、中間空間
20内の空気を通って伝送される超音波パルスより早期に
に受信変換器28に到来する。それというのは、金属又は
プラスチック中音響速度は、空気中の音響速度より遥か
に大であるからである。
【００２９】従って、流動状固体の所定の充填レベルの
監視を図１のセンサ10により構成上の変更なしで行うこ
とができる。評価回路36を僅かに変更しさえすればよ
い。図４は、前記監視を可能にする評価回路36の実施例
を示す。
監視を図１のセンサ10により構成上の変更なしで行うこ
とができる。評価回路36を僅かに変更しさえすればよ
い。図４は、前記監視を可能にする評価回路36の実施例
を示す。
【００３０】図４では、図２の実施例のそれに相応する
回路構成部分は、図２におけると同じ参照番号を付して
ある；当該回路構成部分は、再度説明しない。図２の実
施例とは次のような相違点のみが存在する。
回路構成部分は、図２におけると同じ参照番号を付して
ある；当該回路構成部分は、再度説明しない。図２の実
施例とは次のような相違点のみが存在する。
【００３１】−各ゲート回路46,48の出力側に再トリガ
可能なモノフロップ56,58が接続されており、該モノフ
ロップの保持時間は、送信パルスＳの周期期間より大で
ある。
可能なモノフロップ56,58が接続されており、該モノフ
ロップの保持時間は、送信パルスＳの周期期間より大で
ある。
【００３２】−ゲート回路56は、制御回路40からの制御
信号Ｃkにより１つの時間窓の持続時間中開かれ、前記
の時間窓内にて、ケーシング14を介して伝送された送信
パルスが受信変換器28に到達する。
信号Ｃkにより１つの時間窓の持続時間中開かれ、前記
の時間窓内にて、ケーシング14を介して伝送された送信
パルスが受信変換器28に到達する。
【００３３】図４の評価回路を有する装置の動作を図５
のダイヤグラムを用いて説明する。ダイヤグラムＡは、
時点ｔ0にて送信される送信パルスＳと、超音波パルス
に相応する受信信号Ｅk及び受信信号E2を示す。前記受
信信号Ｅkは、次のような超音波パルスに相応する、即
ち、ケーシング14を介して受信変換器28へ伝達され、該
受信変換器28には時点ｔkにて到来する超音波パルスに
相応する。受信信号Ｅ2は、次のような超音波パルスに
相応する、即ち、中間空間20が空気で充填されている場
合、当該中間空間20を介して受信変換器28に伝達され、
該受信変換器28には、時点ｔ2にて到来する超音波パル
スに相応する。超音波パルスE2が存在することは、被監
視充填レベルに達していないということである。
のダイヤグラムを用いて説明する。ダイヤグラムＡは、
時点ｔ0にて送信される送信パルスＳと、超音波パルス
に相応する受信信号Ｅk及び受信信号E2を示す。前記受
信信号Ｅkは、次のような超音波パルスに相応する、即
ち、ケーシング14を介して受信変換器28へ伝達され、該
受信変換器28には時点ｔkにて到来する超音波パルスに
相応する。受信信号Ｅ2は、次のような超音波パルスに
相応する、即ち、中間空間20が空気で充填されている場
合、当該中間空間20を介して受信変換器28に伝達され、
該受信変換器28には、時点ｔ2にて到来する超音波パル
スに相応する。超音波パルスE2が存在することは、被監
視充填レベルに達していないということである。
【００３４】ダイヤグラムＢは、中間空間20が流動状固
体で充填されている場合に対する相応のパルスを示す。
この場合において、受信変換器28には、ケーシング14を
介して伝送される超音波パルスのみが到来し、該超音波
パルスに対して、受信信号Ｅkのみが送出され、一方。
受信信号Ｅ2は欠除している。受信信号Ｅkの存在してい
ることは、システムが適正に動作していることをことを
指示し受信信号Ｅkの存在しないことは、被監視充填レ
ベルに達していないことを指示する。
体で充填されている場合に対する相応のパルスを示す。
この場合において、受信変換器28には、ケーシング14を
介して伝送される超音波パルスのみが到来し、該超音波
パルスに対して、受信信号Ｅkのみが送出され、一方。
受信信号Ｅ2は欠除している。受信信号Ｅkの存在してい
ることは、システムが適正に動作していることをことを
指示し受信信号Ｅkの存在しないことは、被監視充填レ
ベルに達していないことを指示する。
【００３５】図５のダイヤグラムＣは、制御回路40によ
りゲート回路46,48に加えられる制御信号Ｃk，Ｃ2を示
す。制御信号Ｃkは、その中に時点ｔkが位置する時間窓
Ｔkの期間中ゲート回路46を開く。制御信号Ｃ2は、図２
及び図３の場合におけると同じ作用を有する；時間窓Ｔ
2の期間中は、ゲート回路48を開き、該時間窓Ｔ2内では
中間空間20が空気で充填されている場合、空気中で、ど
んな音響速度が現れても受信信号Ｅ2の送出時点ｔ2が位
置する。
りゲート回路46,48に加えられる制御信号Ｃk，Ｃ2を示
す。制御信号Ｃkは、その中に時点ｔkが位置する時間窓
Ｔkの期間中ゲート回路46を開く。制御信号Ｃ2は、図２
及び図３の場合におけると同じ作用を有する；時間窓Ｔ
2の期間中は、ゲート回路48を開き、該時間窓Ｔ2内では
中間空間20が空気で充填されている場合、空気中で、ど
んな音響速度が現れても受信信号Ｅ2の送出時点ｔ2が位
置する。
【００３６】従って、受信信号Ｅ2は時間窓Ｔ2内に到来
すると、ゲート回路48を介してモノフロップ58へ伝達さ
れ、該モノフロップは、それにより動作状態へもたらさ
れるか、又は既に動作状態におかれている場合には、再
トリガにより、それの保持時間内で動作状態に保持され
る。この状態においては、モノフリップの出力信号は、
中間空間20が充填されており、従って、被監視充填レベ
ルに達していないことを指示する。これに反して、保持
時間内で受信信号Ｅ2がもはや到来しない場合、モノフ
ロップ58は、保持時間の終了後オフになり、それの出力
信号は、逆の状態をとり、この逆の状態は、中間空間20
が充填物が充填されており、従って、被監視充填レベル
に到達したか、これを越えたことを指示する。
すると、ゲート回路48を介してモノフロップ58へ伝達さ
れ、該モノフロップは、それにより動作状態へもたらさ
れるか、又は既に動作状態におかれている場合には、再
トリガにより、それの保持時間内で動作状態に保持され
る。この状態においては、モノフリップの出力信号は、
中間空間20が充填されており、従って、被監視充填レベ
ルに達していないことを指示する。これに反して、保持
時間内で受信信号Ｅ2がもはや到来しない場合、モノフ
ロップ58は、保持時間の終了後オフになり、それの出力
信号は、逆の状態をとり、この逆の状態は、中間空間20
が充填物が充填されており、従って、被監視充填レベル
に到達したか、これを越えたことを指示する。
【００３７】システムがエラーなしで動作している限
り、各送信周期毎に受信信号Ｅkが時間窓Ｔk内でゲート
回路４６を介して、モノフロップ56へ伝送され、該モノ
フロップは、それにより、持続的にそれの動作状態に保
持され、該動作状態では、それの出力信号は、誤りのな
い動作状態を指示する。誤りエラー、障害に基づき受信
変換器28がもはや受信信号を送出しない場合には、モノ
フロップ56は保持時間の終了後オフになり、それの出力
信号は、誤りエラー、障害状態の存在を示す。従って、
図２のモノフロップ54と同じ動作機能を有する。
り、各送信周期毎に受信信号Ｅkが時間窓Ｔk内でゲート
回路４６を介して、モノフロップ56へ伝送され、該モノ
フロップは、それにより、持続的にそれの動作状態に保
持され、該動作状態では、それの出力信号は、誤りのな
い動作状態を指示する。誤りエラー、障害に基づき受信
変換器28がもはや受信信号を送出しない場合には、モノ
フロップ56は保持時間の終了後オフになり、それの出力
信号は、誤りエラー、障害状態の存在を示す。従って、
図２のモノフロップ54と同じ動作機能を有する。
【００３８】有利には、モノフロップ56,58の保持時間
は、１送出パルス周期期間の持続時間の倍数にされて、
それにより、このパルスの散発性欠除に基づく充填指示
の変化又は誤り通報が行われるのが回避される。
は、１送出パルス周期期間の持続時間の倍数にされて、
それにより、このパルスの散発性欠除に基づく充填指示
の変化又は誤り通報が行われるのが回避される。
【００３９】超音波変換器24,28の支持体の構成如何に
より支持体を介して伝送される超音波パルスの経路が次
のような長さである、即ち、受信信号Ｅkが空気を通っ
て伝送される受信信号Ｅ2の後始めて到来するような長
さであることも可能である。このことが有利である理由
は、該チェックのため用いられる受信信号Ｅkが装置の
構成に応じて、時間的に著しく拡大され得ることであ
る。その根拠は、例えば、次のような事態を惹起する多
重反射である、即ち、本来の誤りチェック信号−これは
支持体を介して受信される第１の超音波パルスにより形
成される−にはノイズ信号がつづく事態を惹起する多重
反射である。
より支持体を介して伝送される超音波パルスの経路が次
のような長さである、即ち、受信信号Ｅkが空気を通っ
て伝送される受信信号Ｅ2の後始めて到来するような長
さであることも可能である。このことが有利である理由
は、該チェックのため用いられる受信信号Ｅkが装置の
構成に応じて、時間的に著しく拡大され得ることであ
る。その根拠は、例えば、次のような事態を惹起する多
重反射である、即ち、本来の誤りチェック信号−これは
支持体を介して受信される第１の超音波パルスにより形
成される−にはノイズ信号がつづく事態を惹起する多重
反射である。
【００４０】誤りチェック信号が受信信号Ｅ2の前に到
来すると、当該のノイズ信号が時間窓Ｔ2の領域内に延
在し受信信号Ｅ2の評価を困難にするか、又は存在して
いない受信信号Ｅ2があるかのような観を呈させたり、
それにより誤指示を来すおそれがある。このことを回避
するため、支持体を次のように構成すると良い、即ち超
音波パルスが常に中間空間２０内の空気を通って伝達さ
れる超音波パルスの後受信変換器28に到来するような大
きさの値を支持体を介して伝達される超音波パルスの伝
搬走行時間が有するように構成するのである。図示の実
施例−ここでは支持体は、ケーシング14によって形成さ
れている−の場合、このことは例えば両ケーシング部分
16,18の長さを比較的大にすることにより達成できる。
勿論、その場合制御回路40は、時間窓Ｔkが時間窓Ｔ2の
後方に位置するようにゲート回路46を制御しなければな
らない。
来すると、当該のノイズ信号が時間窓Ｔ2の領域内に延
在し受信信号Ｅ2の評価を困難にするか、又は存在して
いない受信信号Ｅ2があるかのような観を呈させたり、
それにより誤指示を来すおそれがある。このことを回避
するため、支持体を次のように構成すると良い、即ち超
音波パルスが常に中間空間２０内の空気を通って伝達さ
れる超音波パルスの後受信変換器28に到来するような大
きさの値を支持体を介して伝達される超音波パルスの伝
搬走行時間が有するように構成するのである。図示の実
施例−ここでは支持体は、ケーシング14によって形成さ
れている−の場合、このことは例えば両ケーシング部分
16,18の長さを比較的大にすることにより達成できる。
勿論、その場合制御回路40は、時間窓Ｔkが時間窓Ｔ2の
後方に位置するようにゲート回路46を制御しなければな
らない。
【００４１】亦、前述の２つの実施形態を組合わせるこ
とも可能であり、このことは、入力信号の到来がすべて
の３つの時間窓Ｔ1,Ｔ2,Ｔ3においてチェックされるこ
とにより行われる。同じ配置構成を液体及び流動状固体
の充填レベルの監視のため変更なしに使用できる。特に
この場合、支持体を次のように構成すると有利である、
即ち、誤りチェック信号Ｅkが、空気を通って伝達され
た受信信号Ｅ2の後始めて受信変換器28に到達するよう
に構成すると有利である。それというのは、受信信号Ｅ
k内に含まれているノイズ信号が時間窓Ｔ1,Ｔ2のうちの
１つの領域内に延在するのを回避するのが困難であるか
らである。
とも可能であり、このことは、入力信号の到来がすべて
の３つの時間窓Ｔ1,Ｔ2,Ｔ3においてチェックされるこ
とにより行われる。同じ配置構成を液体及び流動状固体
の充填レベルの監視のため変更なしに使用できる。特に
この場合、支持体を次のように構成すると有利である、
即ち、誤りチェック信号Ｅkが、空気を通って伝達され
た受信信号Ｅ2の後始めて受信変換器28に到達するよう
に構成すると有利である。それというのは、受信信号Ｅ
k内に含まれているノイズ信号が時間窓Ｔ1,Ｔ2のうちの
１つの領域内に延在するのを回避するのが困難であるか
らである。
【００４２】超音波変換器24,28には、有利に圧電変換
器が使用される。圧電変換器は、公知のように、圧電結
晶からなる薄板ディスクを有し、該圧電結晶から成る薄
板ディスクの両側に電極として用いられる金属化部が被
着される。電極に交流電圧が印加されると、圧電結晶
は、交流電圧の周波で励振されて機械振動が生ぜしめら
れ、そして、圧電結晶に機械振動が伝達されると圧電結
晶は、電極間に機械振動の周波数で交流電圧を生じさせ
る。図１のセンサ10の場合、各変換器24,28のそれぞれ
の一方の電極は、中間空間20を形成するケーシング14の
金属壁−これはアース接続部としても使用される−と連
結されており、これに対し変換器２４の他方の電極は線
路30を介して励振回路32と接続され、変換器28の他方の
電極は、線路34を介して評価回路36と接続されている。
器が使用される。圧電変換器は、公知のように、圧電結
晶からなる薄板ディスクを有し、該圧電結晶から成る薄
板ディスクの両側に電極として用いられる金属化部が被
着される。電極に交流電圧が印加されると、圧電結晶
は、交流電圧の周波で励振されて機械振動が生ぜしめら
れ、そして、圧電結晶に機械振動が伝達されると圧電結
晶は、電極間に機械振動の周波数で交流電圧を生じさせ
る。図１のセンサ10の場合、各変換器24,28のそれぞれ
の一方の電極は、中間空間20を形成するケーシング14の
金属壁−これはアース接続部としても使用される−と連
結されており、これに対し変換器２４の他方の電極は線
路30を介して励振回路32と接続され、変換器28の他方の
電極は、線路34を介して評価回路36と接続されている。
【００４３】前述のセンサにおいて、従来の圧電変換器
を使用する場合は、動作周波数が低ければ低いほど、変
換器の寸法サイズをそれだけ益々大にしなければならな
いという問題が起こる。従って、本発明の実施形態によ
れば、コネクティビティ（接続度、連結生）３−３を有
する有孔性ないし多孔質の圧電セラミックから成る圧電
変換器が使用される。
を使用する場合は、動作周波数が低ければ低いほど、変
換器の寸法サイズをそれだけ益々大にしなければならな
いという問題が起こる。従って、本発明の実施形態によ
れば、コネクティビティ（接続度、連結生）３−３を有
する有孔性ないし多孔質の圧電セラミックから成る圧電
変換器が使用される。
【００４４】コネクティビティ（connectivity）の概念
は、R．E Neunhanにより、多相の固体の構造を表示す
るために複合電子セラミックにも適用された（R．E Ne
wnhan“Composite Electrceramics, Ferrelectrics
1986, Vol. 86, pages 1-32)。コネクティビティ
（connectivity）は、そこにおいて、各相の構成成分が
相互に連続的に連結されている、２次元の直角座標系に
おける空間方向を表す。数字0は或１つの相の構成成分
がいずれの空間方向でも連続的に連結されていないこと
を意味し、数字１は或１つの相の構成成分が、或１つの
空間方向でのみ、連続的に連結されていること等々を意
味する。コネクティビティ３−３″の意味するのは、２
相の固体の場合、該両相のうちの各々の構成成分がすべ
ての３つの空間方向で相互に連続的に連結されていると
いうことである。
は、R．E Neunhanにより、多相の固体の構造を表示す
るために複合電子セラミックにも適用された（R．E Ne
wnhan“Composite Electrceramics, Ferrelectrics
1986, Vol. 86, pages 1-32)。コネクティビティ
（connectivity）は、そこにおいて、各相の構成成分が
相互に連続的に連結されている、２次元の直角座標系に
おける空間方向を表す。数字0は或１つの相の構成成分
がいずれの空間方向でも連続的に連結されていないこと
を意味し、数字１は或１つの相の構成成分が、或１つの
空間方向でのみ、連続的に連結されていること等々を意
味する。コネクティビティ３−３″の意味するのは、２
相の固体の場合、該両相のうちの各々の構成成分がすべ
ての３つの空間方向で相互に連続的に連結されていると
いうことである。
【００４５】論文“Dielectric, elastic and piezo
electric properties of porousPZT ceramics" by
W. Wersing, K. Lubitz and J Mohaupt in F
erroelectrics 1986,Vol. 68, pages 77-97中で
は、コネクティビティの概念は、２相の固体−ここでは
一方の相がセラミック材料により形成され、他方の相が
多孔により形成されている−とみなされる多孔質セラミ
ック材料にも適用されている。要するに、コネクティビ
ティ３−３を有する多孔質セラミックの場合、セラミッ
ク材料も多孔質もすべての３つの空間方向に相互に連続
的に連結されている。
electric properties of porousPZT ceramics" by
W. Wersing, K. Lubitz and J Mohaupt in F
erroelectrics 1986,Vol. 68, pages 77-97中で
は、コネクティビティの概念は、２相の固体−ここでは
一方の相がセラミック材料により形成され、他方の相が
多孔により形成されている−とみなされる多孔質セラミ
ック材料にも適用されている。要するに、コネクティビ
ティ３−３を有する多孔質セラミックの場合、セラミッ
ク材料も多孔質もすべての３つの空間方向に相互に連続
的に連結されている。
【００４６】コネクティビティ３−３を有する多孔質圧
電セラミックから成るその種の圧電変換器は、ほぼ10〜
300ＫＨzの低周波超音波領域にて比較的小さい寸法サイ
ズで動作し、従って、前述の装置にて使用するのに適す
る。そのような圧電変換器の更なる利点とするところ
は、それの音響インピーダンスがセラミックケーシング
の材料のインピーダンスのオーダであり、その結果、適
合化、アダプタフィルム、層なしで使用し得ることであ
る。
電セラミックから成るその種の圧電変換器は、ほぼ10〜
300ＫＨzの低周波超音波領域にて比較的小さい寸法サイ
ズで動作し、従って、前述の装置にて使用するのに適す
る。そのような圧電変換器の更なる利点とするところ
は、それの音響インピーダンスがセラミックケーシング
の材料のインピーダンスのオーダであり、その結果、適
合化、アダプタフィルム、層なしで使用し得ることであ
る。
【００４７】空気中での超音波の伝達に関連して前述し
たことは、同じように他のガス体中での超音波の伝達に
就いても成立つ。従って、前述の方法は、それの空きス
ペース室空間に空気でなく他のガス体が収容されている
ような場合における充填レベルの監視にも変更なしに適
用できるのである。
たことは、同じように他のガス体中での超音波の伝達に
就いても成立つ。従って、前述の方法は、それの空きス
ペース室空間に空気でなく他のガス体が収容されている
ような場合における充填レベルの監視にも変更なしに適
用できるのである。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、充填レベルの監視を充
填物の超音波伝搬特性に無関係に可能にする冒頭に述べ
た形式の方法及び装置を実現することができ、空気を通
って中間空間内に伝達される超音波パルスの到来が、当
該の中間空間が空気又は充填物で充填されているか否か
の判定、決定のための基準尺度として評価され、充填物
が超音波を伝達しない場合でも、例えば粉状又は微粒子
状固体物質である場合でも、充填レベルの監視が可能で
あり、当該超音波変換器は、アダプタフィルムを必要と
しないという効果が奏される。
填物の超音波伝搬特性に無関係に可能にする冒頭に述べ
た形式の方法及び装置を実現することができ、空気を通
って中間空間内に伝達される超音波パルスの到来が、当
該の中間空間が空気又は充填物で充填されているか否か
の判定、決定のための基準尺度として評価され、充填物
が超音波を伝達しない場合でも、例えば粉状又は微粒子
状固体物質である場合でも、充填レベルの監視が可能で
あり、当該超音波変換器は、アダプタフィルムを必要と
しないという効果が奏される。
【図１】本発明の容器内の充填物の所定の充填レベルの
監視装置の構成略図。
監視装置の構成略図。
【図２】被監視充填物が液体である場合に対しての、図
１の装置の励振回路及び評価回路の実施例のブロック接
続図。
１の装置の励振回路及び評価回路の実施例のブロック接
続図。
【図３】図２の回路の動作説明用タイムチャートの図。
【図４】図１の装置の励振回路及び評価回路の変化実施
例のブロック接続図。
例のブロック接続図。
【図５】図４の回路の動作説明用のタイムチャートの
図。
図。
【符号の説明】 １０ センサ １２ 壁 １４ ケーシング １６ ケーシング部分 １８ ケーシング部分 ２０ 中間空間 ２２ 壁 ２４ 超音波変換器 ２６ 壁 ２８ 超音波変換器 ３０ 線路 ３２ 励振回路 ３４ 線路 ３６ 評価回路 ３８ コンパウンド ４０ 制御回路 ４２ 送信パルス発生器 ４４ エンベロープ発生器 ４６ ゲート回路 ４８ ゲート回路 ５０ ＦＦ，フリップフロップ ５２ オア回路 ５４ モノフロップ ５６ モノフロップ ５８ モノフロップ Ｃ2 制御信号 Ｃk 制御信号 Ｓ 送信パルス Ｅk 受信信号 Ｅ2 受信信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゼルゲイ ロパティン ドイツ連邦共和国 レーラッハ フライ ブルガー シュトラーセ 321アー (56)参考文献 特開 昭57−149922（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01F 23/28
Claims (10)
- 【請求項１】 ２つの超音波変換器を用いて容器内の充
填物の所定の充填レベルの監視をする方法であって、前
記の２つの超音波変換器は、監視されるべき充填レベル
の高さのところに容器に取り付けられており、ここで、
前記の２つの超音波変換器間に中間空間が形成されてお
り、前記中間空間内には、充填物が被監視充填レベルに
達すると充填物が入り込むようにし、ここで一方の超音
波変換器は送信変換器であり、該送信変換器は、所定の
送信時点にて、中間空間内に超音波パルスの送信をする
ように励振され、これに対して、他方の超音波変換器は
受信変換器であり、該受信変換器は、受信された超音波
パルスを電気受信信号に変換するものであり、該電気受
信信号の評価により、充填物が超音波変換器間の中間空
間内に存在しているか否かが検出されるようにした当該
の充填レベル測定方法において、 送信変換器は次のような低い周波数を有する超音波パル
スの送信をするように励振され、即ち、中間空間が空気
で充填されている場合でも超音波が中間空間を通って受
信変換器へ伝送されるような低い周波数を有する超音波
パルスの送信をするように励振され、そして、受信変換
器が各送信時点後毎に、或時間間隔をおいて受信信号を
送出するか否かを検出するようにし、前記の或時間間隔
は、空気中での送信変換器から受信変換器までの伝搬走
行時間に相応するものであるようにしたことを特徴とす
る容器内の充填物の所定の充填レベルの監視方法。 - 【請求項２】 超音波パルスの周波数が300ＫＨzより小
であるようにしたことを特徴とする請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】 超音波パルスの周波数が100〜300ＫＨz
の領域内に位置していることを特徴とする請求項２記載
の方法。 - 【請求項４】 容器内の液体の所定の充填レベルの監視
のための方法において、 受信変換器が各送信時点後毎に、或時間間隔をおいて受
信信号を送出するか否かを検出するようにし、前記の或
時間間隔は、液体中での送信変換器から受信変換器まで
の伝搬走行時間に相応するものであるようにしたことを
特徴とする請求項１から３までのうちいずれか１項記載
の方法。 - 【請求項５】 受信変換器が各送信時点後毎に、或時間
間隔をおいて受信信号を送出するか否かを検出するよう
にし、前記の或時間間隔は支持体を介する送信変換器か
ら受信変換器までの伝搬走行時間に相応するものである
ようにしたことを特徴とする請求項１から４までのうち
いずれか１項記載の方法。 - 【請求項６】 請求項１から５までのうちいずれか１項
記載の方法を実施するための装置であって、２つの超音
波変換器を有し、前記の２つの超音波変換器は、監視さ
れるべき充填レベルの高さのところに容器に取り付けら
れており、ここで、前記の２つの超音波変換器間に中間
空間が形成されており、前記中間空間内には、充填物が
被監視充填レベルに達すると当該の充填物が入り込むよ
うにし、ここで一方の超音波変換器は送信変換器であ
り、前記送信変換器は、交流電圧パルスによる励振の際
超音波パルスを中間空間内に送信するように構成されて
おり、これに対し、他方の超音波変換器は、受信変換器
であり、該受信変換器は、送信変換器から送信されて中
間空間を介して伝送された超音波パルスを電気的受信信
号に変換するように構成されており、励振回路を有し、
該励振回路は、送信変換器を所定の送信時点で超音波パ
ルスの送信を行うように励振し、評価装置を有し、該評
価装置は、中間空間が充填物で充填されているか、否か
を検出するために、受信変換器から供給された受信信号
を評価するものである当該の充填レベル監視装置におい
て、 前記励振回路は、次のような低い周波数で超音波パルス
の送信を行うよう送信変換器を励振し、即ち空気で充填
されている場合でも超音波パルスが、中間空間を通って
受信変換器へ伝送されるような低い周波数で送信変換器
を励振するように構成されており、評価装置は、次のこ
とを検出する装置を有し、即ち、受信変換器が各送信時
点後毎に、或時間間隔をおいて受信信号を送出するか否
かを検出する装置を有し、前記の或時間間隔は、空気中
での送信変換器から受信変換器までの伝搬走行時間に相
応するものであるように構成されていることを特徴とす
る容器内の充填物の所定の充填レベルの監視装置。 - 【請求項７】 容器内の液体の所定の充填レベルの監視
のための装置において、 評価装置は、次のことを検出する装置を有する、即ち、
受信変換器が各送信時点後毎に、或時間間隔をおいて受
信信号を送出するか否かを検出する装置を有し、前記の
或時間間隔は、液体中での送信変換器から受信変換器ま
での伝搬走行時間に相応するものであるように構成され
ていることを特徴とする容器内の充填物の所定の充填レ
ベルの監視装置。 - 【請求項８】 評価装置は、次のことを検出する装置を
有する、即ち、受信変換器が各送信時点後毎に、或時間
間隔をおいて受信信号を送出するか否かを検出する装置
を有し、前記の或時間間隔は、両超音波変換器の支持体
を介する送信変換器から受信変換器までの伝搬走行時間
に相応するものであるように構成されていることを特徴
とする請求項６又は７記載の容器内の充填物の所定の充
填レベルの監視装置。 - 【請求項９】 両超音波変換器の支持体は、次のように
構成されている、即ち、支持体を介する送信変換器から
受信変換器までの超音波パルスの伝搬走行時間が空気中
におけるそれより大であるように構成されていることを
特徴とする請求項８記載の装置。 - 【請求項１０】 両超音波変換器は圧電変換器であり、
該圧電変換器は、コネクティビティ３−３を有する多孔
質圧電セラミックから成ることを特徴とする請求項６か
ら９までのうちいずれか１項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19718965A DE19718965C2 (de) | 1997-05-05 | 1997-05-05 | Verfahren und Anordnung zur Überwachung eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter |
| DE19718965.2 | 1997-05-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10325747A JPH10325747A (ja) | 1998-12-08 |
| JP2882789B2 true JP2882789B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=7828681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10123415A Expired - Fee Related JP2882789B2 (ja) | 1997-05-05 | 1998-05-06 | 容器内の充填物の所定の充填レベルの監視方法及び装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6263731B1 (ja) |
| EP (1) | EP0882958B1 (ja) |
| JP (1) | JP2882789B2 (ja) |
| CA (1) | CA2234905C (ja) |
| DE (2) | DE19718965C2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6932097B2 (en) * | 2002-06-18 | 2005-08-23 | Picoliter Inc. | Acoustic control of the composition and/or volume of fluid in a reservoir |
| US6832516B1 (en) * | 2003-10-03 | 2004-12-21 | Cosense, Inc | Integral ultrasonic liquid level continuous transmitter with independent high-level discrete alarm point level |
| DE102005041288A1 (de) * | 2005-08-31 | 2007-03-01 | GEMÜ Gebr. Müller Apparatebau GmbH & Co. KG | Durchflussmessgerät |
| EP2087325A4 (en) * | 2006-11-28 | 2011-01-05 | Rubicon Res Pty Ltd | ULTRASONIC LEVEL DETECTION DEVICE WITH EVASED SECTION ENABLING REDUCED DISTORTION |
| GB2486577B (en) * | 2010-12-15 | 2013-06-05 | Land Rover Uk Ltd | Wading vehicle depth measurement apparatus |
| US9291491B2 (en) | 2010-12-15 | 2016-03-22 | Jaguar Land Rover Limited | Wading detection system for a vehicle |
| DE102014110163A1 (de) * | 2014-07-18 | 2016-01-21 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung zur Bestimmung oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße eines Mediums |
| DE102015122224A1 (de) | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Durchflussmessgerät |
| DE102015122284A1 (de) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Elektronikeinheit mit Diagnosefunktion |
| CN115060343B (zh) * | 2022-06-08 | 2023-03-14 | 山东智洋上水信息技术有限公司 | 一种基于点云的河流水位检测系统、检测方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| GB1578031A (en) * | 1977-03-18 | 1980-10-29 | Ici Ltd | Method and apparatus for testing liquids |
| DE3005851A1 (de) * | 1980-02-16 | 1981-09-03 | Gustav F. Gerdts GmbH & Co KG, 2800 Bremen | Verfahren zur fluessigkeitsstandkontrolle mittels ultraschall |
| US4299114A (en) * | 1980-06-10 | 1981-11-10 | Envirotech Corporation | Method of testing the integrity of an ultrasonic system for sensing liquid-fluid interfaces |
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-
1997
- 1997-05-05 DE DE19718965A patent/DE19718965C2/de not_active Expired - Fee Related
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1998
- 1998-04-02 DE DE59814078T patent/DE59814078D1/de not_active Expired - Lifetime
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