JP3189265B2 - 音響式液面検出装置 - Google Patents
音響式液面検出装置Info
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- JP3189265B2 JP3189265B2 JP18797395A JP18797395A JP3189265B2 JP 3189265 B2 JP3189265 B2 JP 3189265B2 JP 18797395 A JP18797395 A JP 18797395A JP 18797395 A JP18797395 A JP 18797395A JP 3189265 B2 JP3189265 B2 JP 3189265B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヘルムホルツ共鳴器を
用いた音響式液面検出装置に関し、特に液面高さを検出
することができる音響式液面検出装置に関する。
用いた音響式液面検出装置に関し、特に液面高さを検出
することができる音響式液面検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、液面検出装置として、フロー
トと可変抵抗器を組み合わせたフロート式液面検出装置
がある。斯るフロート式液面検出装置は、例えば車両の
燃料タンク内の液面高さに応じて上下移動するフロート
に従って可変抵抗器の摺動接点を摺動させ、可変抵抗器
の電気抵抗変化を得ることにより、燃料残量を測定する
ものである。しかしながら、車両が登り坂或いは下り坂
を走行する場合、または車両が加速或いは減速する場
合、燃料の液面が燃料タンクに対して傾斜することとな
り、正確な燃料残量を測定することができないという問
題を有していた。
トと可変抵抗器を組み合わせたフロート式液面検出装置
がある。斯るフロート式液面検出装置は、例えば車両の
燃料タンク内の液面高さに応じて上下移動するフロート
に従って可変抵抗器の摺動接点を摺動させ、可変抵抗器
の電気抵抗変化を得ることにより、燃料残量を測定する
ものである。しかしながら、車両が登り坂或いは下り坂
を走行する場合、または車両が加速或いは減速する場
合、燃料の液面が燃料タンクに対して傾斜することとな
り、正確な燃料残量を測定することができないという問
題を有していた。
【０００３】一方、液体中に浸された電極間に構成され
る静電容量により液面高さを検出する静電容量式液面検
出装置が提案され、例えば特開平３−７７０２２号公報
に開示されている。斯る静電容量式液面検出装置は、３
対の電極により各々構成される静電容量により液面高さ
を求め、各々の電極で検出した３つの液面高さの単純平
均値及び傾斜角度により真の液面高さを演算するもので
あり、液面が傾いた状態でも正確な液面高さを検出する
ことができる。しかしながら、電極により構成されるセ
ンサが少なくとも３対必要となり、液面検出装置が高価
となってしまうという問題を有している。
る静電容量により液面高さを検出する静電容量式液面検
出装置が提案され、例えば特開平３−７７０２２号公報
に開示されている。斯る静電容量式液面検出装置は、３
対の電極により各々構成される静電容量により液面高さ
を求め、各々の電極で検出した３つの液面高さの単純平
均値及び傾斜角度により真の液面高さを演算するもので
あり、液面が傾いた状態でも正確な液面高さを検出する
ことができる。しかしながら、電極により構成されるセ
ンサが少なくとも３対必要となり、液面検出装置が高価
となってしまうという問題を有している。
【０００４】また一方、ヘルムホルツ共鳴器を用いて液
量を検出する音響式液面検出装置が提案されている（例
えば実開昭60−４１８２９号公報，特開平３−１０８６
１４号公報参照）。斯る音響式液面検出装置は、図９に
示すように、音源１と、マイクロホン２と、音源１及び
マイクロホン２が設置された測定室３と、測定室３に連
通する頚部４を有するヘルムホルツ共鳴器５とからなる
ものである。ヘルムホルツ共鳴器５の容器６（容量
Ｖ’）に液量Ｖだけの液体７を収容すると、容器６内の
空洞体積Ｖ０は「Ｖ０＝Ｖ’−Ｖ」となる。ヘルツホル
ム共鳴器５は、頚部４の形状及び空洞体積Ｖ０により定
まる特定の周波数ｆ０で共鳴するものである。
量を検出する音響式液面検出装置が提案されている（例
えば実開昭60−４１８２９号公報，特開平３−１０８６
１４号公報参照）。斯る音響式液面検出装置は、図９に
示すように、音源１と、マイクロホン２と、音源１及び
マイクロホン２が設置された測定室３と、測定室３に連
通する頚部４を有するヘルムホルツ共鳴器５とからなる
ものである。ヘルムホルツ共鳴器５の容器６（容量
Ｖ’）に液量Ｖだけの液体７を収容すると、容器６内の
空洞体積Ｖ０は「Ｖ０＝Ｖ’−Ｖ」となる。ヘルツホル
ム共鳴器５は、頚部４の形状及び空洞体積Ｖ０により定
まる特定の周波数ｆ０で共鳴するものである。
【０００５】音源１からホワイトノイズ（種々の周波数
が混在した音波）を発すると、測定室３内の音波はヘル
ムホルツ共鳴器５により周波数ｆ０の音波だけが吸音さ
れるため、測定室３に設けられたマイクロホン２で計測
される音波の音圧スペクトルは、図10に示すように、周
波数ｆ０において音圧が極小となる。この周波数ｆ０は
反共鳴周波数と称されるものであり、ヘルムホルツ共鳴
器５の空洞体積Ｖ０（即ち液量Ｖ）により変化すること
から、反共鳴周波数ｆ０から液量Ｖを知ることができ、
液体７の液面８が傾いた状態であっても液量Ｖを測定す
ることができる。
が混在した音波）を発すると、測定室３内の音波はヘル
ムホルツ共鳴器５により周波数ｆ０の音波だけが吸音さ
れるため、測定室３に設けられたマイクロホン２で計測
される音波の音圧スペクトルは、図10に示すように、周
波数ｆ０において音圧が極小となる。この周波数ｆ０は
反共鳴周波数と称されるものであり、ヘルムホルツ共鳴
器５の空洞体積Ｖ０（即ち液量Ｖ）により変化すること
から、反共鳴周波数ｆ０から液量Ｖを知ることができ、
液体７の液面８が傾いた状態であっても液量Ｖを測定す
ることができる。
【０００６】しかしながら、上記音響式液面検出装置
は、液面８の傾きに関係なく液量Ｖを測定することがで
きるという利点を有する一方で、容器６の形状が複雑な
場合は、計測した音圧スペクトルに反共振周波数ｆ０が
必ずしも明確に現われず、液量Ｖの測定が困難となると
いう問題を有していた。
は、液面８の傾きに関係なく液量Ｖを測定することがで
きるという利点を有する一方で、容器６の形状が複雑な
場合は、計測した音圧スペクトルに反共振周波数ｆ０が
必ずしも明確に現われず、液量Ｖの測定が困難となると
いう問題を有していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、容器の形状
に関わらず適用することができ、１対の音源とマイクロ
ホンにより液面高さを検出することができる音響式液面
検出装置を提供するものである。
に関わらず適用することができ、１対の音源とマイクロ
ホンにより液面高さを検出することができる音響式液面
検出装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、音波を発する音源と、前記音源が設けられ
た測定室と、前記測定室の下方に設けられ前記測定室に
連通する頚部を有し液面高さに応じて変化する筒内の空
洞体積に従って各々異なる周波数で共鳴する２以上のＮ
個のヘルムホルツ共鳴器と、前記測定室内の前記音波を
計測するマイクロホンと、前記マイクロホンにより計測
された前記音波の音圧が極小となるＮ個の反共鳴周波数
を検出する反共鳴周波数検出部と、前記反共鳴周波数に
基づいて前記液面高さを演算する演算処理部と、からな
るものである。
決するため、音波を発する音源と、前記音源が設けられ
た測定室と、前記測定室の下方に設けられ前記測定室に
連通する頚部を有し液面高さに応じて変化する筒内の空
洞体積に従って各々異なる周波数で共鳴する２以上のＮ
個のヘルムホルツ共鳴器と、前記測定室内の前記音波を
計測するマイクロホンと、前記マイクロホンにより計測
された前記音波の音圧が極小となるＮ個の反共鳴周波数
を検出する反共鳴周波数検出部と、前記反共鳴周波数に
基づいて前記液面高さを演算する演算処理部と、からな
るものである。
【０００９】また、本発明は、前記演算処理部は前記液
面の傾きを演算するものである。
面の傾きを演算するものである。
【００１０】また、本発明は、３以上の前記Ｎ個のヘル
ムホルツ共鳴器を前後方向及び左右方向に所定間隔を有
し設けたものである。
ムホルツ共鳴器を前後方向及び左右方向に所定間隔を有
し設けたものである。
【００１１】
【作用】音源から発せられた音波は、Ｎ個のヘルムホル
ツ共鳴器が各々共鳴する特定の周波数の音波のみ吸音さ
れ、測定室に設けられたマイクロホンにより計測される
音波のＮ個の反共振周波数を反共鳴周波数検出部により
検出し、検出された反共鳴周波数に基づいて液面高さを
検出することができる。
ツ共鳴器が各々共鳴する特定の周波数の音波のみ吸音さ
れ、測定室に設けられたマイクロホンにより計測される
音波のＮ個の反共振周波数を反共鳴周波数検出部により
検出し、検出された反共鳴周波数に基づいて液面高さを
検出することができる。
【００１２】また、演算処理部により液面の傾きを演算
することにより、液面の傾きを検出することができる。
することにより、液面の傾きを検出することができる。
【００１３】また、３個以上のヘルムホルツ共鳴器を前
後方向及び左右方向に所定間隔を有し設けることによ
り、前後方向及び左右方向の傾きを検出することができ
る。
後方向及び左右方向に所定間隔を有し設けることによ
り、前後方向及び左右方向の傾きを検出することができ
る。
【００１４】
【実施例】以下、添付の図面に基づいて本発明の一実施
例を説明する。図１乃至図３は第１実施例を示す図であ
る。
例を説明する。図１乃至図３は第１実施例を示す図であ
る。
【００１５】９は発振器であり、およそ 300Hz〜1500Hz
の周波数が混在した信号を生成する。10はセンサ部であ
り、容器11に収容された液体12の液面13を検出する。セ
ンサ部10は、音源14及びマイクロホン15が設けられた測
定室16と、この測定室16の下方に設けられた第１のヘル
ムホルツ共鳴器17及び第２のヘルムホルツ共鳴器18とか
らなっている。音源14は発振器９の信号を受けてホワイ
トノイズ（およそ 300Hz〜1500Hzの周波数が混在した音
波）を発する。第１，第２のヘルムホルツ共鳴器17，18
は、夫々円筒形状の筒19，20及び頚部21，22からなって
おり、筒19，20は夫々頚部21，22により測定室16と連通
されている。また、筒19，20は容器11内の液体12に一部
を浸すように設置される。
の周波数が混在した信号を生成する。10はセンサ部であ
り、容器11に収容された液体12の液面13を検出する。セ
ンサ部10は、音源14及びマイクロホン15が設けられた測
定室16と、この測定室16の下方に設けられた第１のヘル
ムホルツ共鳴器17及び第２のヘルムホルツ共鳴器18とか
らなっている。音源14は発振器９の信号を受けてホワイ
トノイズ（およそ 300Hz〜1500Hzの周波数が混在した音
波）を発する。第１，第２のヘルムホルツ共鳴器17，18
は、夫々円筒形状の筒19，20及び頚部21，22からなって
おり、筒19，20は夫々頚部21，22により測定室16と連通
されている。また、筒19，20は容器11内の液体12に一部
を浸すように設置される。
【００１６】図２に示すように、第１，第２のヘルムホ
ルツ共鳴器17，18は容器11の位置Ｐ１，Ｐ２に前後の間
隔ａを有して設けられ、第１のヘルムホルツ共鳴器17は
前側（図面の左側）に、第２のヘルムホルツ共鳴器18は
後ろ側（図面の右側）に、夫々配置される。第２のヘル
ムホルツ共鳴器18の頚部22の断面積Ｓ２は第１のヘルム
ホルツ共鳴器17の頚部21の断面積Ｓ１よりも大となって
おり、第１のヘルムホルツ共鳴器17が共鳴する周波数ｆ
１と第２のヘルムホルツ共鳴器18が共鳴する周波数ｆ２
とは異なり、周波数ｆ２は周波数ｆ１よりも高くなって
いる。なお、各頚部21，22の長さは同一となっている。
また、各筒19，20の内径は同一となっている。
ルツ共鳴器17，18は容器11の位置Ｐ１，Ｐ２に前後の間
隔ａを有して設けられ、第１のヘルムホルツ共鳴器17は
前側（図面の左側）に、第２のヘルムホルツ共鳴器18は
後ろ側（図面の右側）に、夫々配置される。第２のヘル
ムホルツ共鳴器18の頚部22の断面積Ｓ２は第１のヘルム
ホルツ共鳴器17の頚部21の断面積Ｓ１よりも大となって
おり、第１のヘルムホルツ共鳴器17が共鳴する周波数ｆ
１と第２のヘルムホルツ共鳴器18が共鳴する周波数ｆ２
とは異なり、周波数ｆ２は周波数ｆ１よりも高くなって
いる。なお、各頚部21，22の長さは同一となっている。
また、各筒19，20の内径は同一となっている。
【００１７】また、図２から明らかなように、容器11の
位置Ｐ１での液面高さＨ１に従って筒19の空洞体積Ｖ１
が変化する。また、位置Ｐ２での液面高さＨ２に従って
筒20の空洞体積Ｖ２が変化する。液面高さＨ１，Ｈ２が
高くなると空洞体積Ｖ１，Ｖ２は小さくなり、各ヘルム
ホルツ共鳴器17，18が共鳴する周波数ｆ１，ｆ２は高く
なる。また、液面高さＨ１，Ｈ２が低くなると空洞体積
Ｖ１，Ｖ２は大きくなり、周波数ｆ１，ｆ２は低くな
る。
位置Ｐ１での液面高さＨ１に従って筒19の空洞体積Ｖ１
が変化する。また、位置Ｐ２での液面高さＨ２に従って
筒20の空洞体積Ｖ２が変化する。液面高さＨ１，Ｈ２が
高くなると空洞体積Ｖ１，Ｖ２は小さくなり、各ヘルム
ホルツ共鳴器17，18が共鳴する周波数ｆ１，ｆ２は高く
なる。また、液面高さＨ１，Ｈ２が低くなると空洞体積
Ｖ１，Ｖ２は大きくなり、周波数ｆ１，ｆ２は低くな
る。
【００１８】マイクロホン15は測定室16に設置され、測
定室16内の音波を計測する。測定室16内の音波は第１，
第２のヘルムホルツ共鳴器17，18により夫々周波数ｆ
１，ｆ２の音波が吸音され、マイクロホン15で計測する
音波の音圧スペクトルは、図３に示すように、反共鳴周
波数ｆ１，ｆ２で極小となる。２つの反共鳴周波数ｆ
１，ｆ２の内、低い周波数ｆ１が液面高さＨ１に対応す
る反共鳴周波数であり、高い周波数ｆ２が液面高さＨ２
に対応する反共鳴周波数である。
定室16内の音波を計測する。測定室16内の音波は第１，
第２のヘルムホルツ共鳴器17，18により夫々周波数ｆ
１，ｆ２の音波が吸音され、マイクロホン15で計測する
音波の音圧スペクトルは、図３に示すように、反共鳴周
波数ｆ１，ｆ２で極小となる。２つの反共鳴周波数ｆ
１，ｆ２の内、低い周波数ｆ１が液面高さＨ１に対応す
る反共鳴周波数であり、高い周波数ｆ２が液面高さＨ２
に対応する反共鳴周波数である。
【００１９】23は反共鳴周波数検出部である反共鳴周波
数検出回路であり、この反共鳴周波数検出回路はマイク
ロホン15で計測した音波の 300Hz〜1500Hzの周波数（発
振器９により生成される信号の周波数に対応する）にお
いて音圧が極小となる反共鳴周波数ｆ１，ｆ２を検出す
る。24は演算処理部であるマイコンであり、このマイコ
ン24には反共鳴周波数ｆ１，ｆ２から液面高さＨ１，Ｈ
２を算出する関係式が記憶されており、反共鳴周波数ｆ
１に基づいて液面高さＨ１を、反共鳴周波数ｆ２に基づ
いて液面高さＨ２を夫々演算する。また、マイコン24は
液面高さＨ１とＨ２との差「Ｈ１−Ｈ２」を間隔ａで除
算することにより、容器11に対する液面13の傾きを演算
することができる。
数検出回路であり、この反共鳴周波数検出回路はマイク
ロホン15で計測した音波の 300Hz〜1500Hzの周波数（発
振器９により生成される信号の周波数に対応する）にお
いて音圧が極小となる反共鳴周波数ｆ１，ｆ２を検出す
る。24は演算処理部であるマイコンであり、このマイコ
ン24には反共鳴周波数ｆ１，ｆ２から液面高さＨ１，Ｈ
２を算出する関係式が記憶されており、反共鳴周波数ｆ
１に基づいて液面高さＨ１を、反共鳴周波数ｆ２に基づ
いて液面高さＨ２を夫々演算する。また、マイコン24は
液面高さＨ１とＨ２との差「Ｈ１−Ｈ２」を間隔ａで除
算することにより、容器11に対する液面13の傾きを演算
することができる。
【００２０】なお、第１，第２のヘルムホルツ共鳴器1
7，18の頚部21，22の断面積Ｓ１，Ｓ２は異なっている
ため、検出可能な角度範囲（例えば前後方向に30度以
内）では、各ヘルムホルツ共鳴器17，18が共鳴する２つ
の周波数ｆ１，ｆ２は一致することがない。
7，18の頚部21，22の断面積Ｓ１，Ｓ２は異なっている
ため、検出可能な角度範囲（例えば前後方向に30度以
内）では、各ヘルムホルツ共鳴器17，18が共鳴する２つ
の周波数ｆ１，ｆ２は一致することがない。
【００２１】上記第１実施例によれば、音源14から発せ
られた音波は、第１，第２のヘルムホルツ共鳴器17，18
が共鳴する特定の周波数ｆ１，ｆ２の音波のみ吸音さ
れ、測定室16に設けられたマイクロホン15により計測さ
れる音波の反共振周波数ｆ１，ｆ２を反共鳴周波数検出
回路23により検出し、検出された反共鳴周波数ｆ１，ｆ
２に基づきマイコン24により液面高さＨ１，Ｈ２を演算
することができる。
られた音波は、第１，第２のヘルムホルツ共鳴器17，18
が共鳴する特定の周波数ｆ１，ｆ２の音波のみ吸音さ
れ、測定室16に設けられたマイクロホン15により計測さ
れる音波の反共振周波数ｆ１，ｆ２を反共鳴周波数検出
回路23により検出し、検出された反共鳴周波数ｆ１，ｆ
２に基づきマイコン24により液面高さＨ１，Ｈ２を演算
することができる。
【００２２】また、マイコン24は液面高さＨ１，Ｈ２か
ら液面13の前後方向の傾きを演算することができ、液面
13の傾きにより液面高さＨ１，Ｈ２を補正し、真の液面
高さ（容器11が水平な状態での液面高さ）の算出に利用
することができる。例えば、上記第１実施例を車両の燃
料タンクの燃料の液面検出に適用した場合は、車両が登
り坂或いは下り坂を走行する時、または車両が加速或い
は減速する時に液面が傾斜した状態であっても、液面高
さを補正し、真の液面高さの算出に利用することができ
る。
ら液面13の前後方向の傾きを演算することができ、液面
13の傾きにより液面高さＨ１，Ｈ２を補正し、真の液面
高さ（容器11が水平な状態での液面高さ）の算出に利用
することができる。例えば、上記第１実施例を車両の燃
料タンクの燃料の液面検出に適用した場合は、車両が登
り坂或いは下り坂を走行する時、または車両が加速或い
は減速する時に液面が傾斜した状態であっても、液面高
さを補正し、真の液面高さの算出に利用することができ
る。
【００２３】また、センサ部10の音源14とマイクロホン
15は一対で良く、音響式液面検出装置が高価となる畏れ
がない。また、ヘルムホルツ共鳴器17，18の筒19，20内
の空洞体積Ｖ１，Ｖ２は液面高さＨ１，Ｈ２に応じて変
化し、筒19，20内の空洞の形状は常に略円筒形状である
ため、容器11の形状に関わらず、液面高さＨ１，Ｈ２及
び液面13の傾きを検出することができる。
15は一対で良く、音響式液面検出装置が高価となる畏れ
がない。また、ヘルムホルツ共鳴器17，18の筒19，20内
の空洞体積Ｖ１，Ｖ２は液面高さＨ１，Ｈ２に応じて変
化し、筒19，20内の空洞の形状は常に略円筒形状である
ため、容器11の形状に関わらず、液面高さＨ１，Ｈ２及
び液面13の傾きを検出することができる。
【００２４】次に、図４乃至図８に基づいて第２実施例
を説明する。なお、第１実施例と同一の個所には同一の
符号を付し、その詳細な説明を省略する。
を説明する。なお、第１実施例と同一の個所には同一の
符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２５】図４乃至図６に示すように、センサ部25は
音源14及びマイクロホン15が設けられた測定室16と３個
のヘルムホルツ共鳴器26，27，28からなっている。各ヘ
ルムホルツ共鳴器26，27，28は、各々筒29，30，31及び
頚部32，33，34からなっている。ヘルムホルツ共鳴器2
6，27は左右に間隔ｂを有して配置され、ヘルムホルツ
共鳴器28はヘルムホルツ共鳴器26，27の前側に間隔ｃを
有し配置され、３個のヘルムホルツ共鳴器26，27，28が
各々正三角形の頂点に位置するように配置される。各ヘ
ルムホルツ共鳴器26，27，28の頚部32，33，34の断面積
は各々Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５となっており、Ｓ４はＳ３より
も大、Ｓ５はＳ４よりも大となっている。従って、各ヘ
ルムホルツ共鳴器26，27，28が共鳴する周波数は各々異
なり、各々周波数ｆ３，ｆ４，ｆ５で共鳴する。なお、
各周波数はｆ３，ｆ４，ｆ５の順で高くなる。
音源14及びマイクロホン15が設けられた測定室16と３個
のヘルムホルツ共鳴器26，27，28からなっている。各ヘ
ルムホルツ共鳴器26，27，28は、各々筒29，30，31及び
頚部32，33，34からなっている。ヘルムホルツ共鳴器2
6，27は左右に間隔ｂを有して配置され、ヘルムホルツ
共鳴器28はヘルムホルツ共鳴器26，27の前側に間隔ｃを
有し配置され、３個のヘルムホルツ共鳴器26，27，28が
各々正三角形の頂点に位置するように配置される。各ヘ
ルムホルツ共鳴器26，27，28の頚部32，33，34の断面積
は各々Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５となっており、Ｓ４はＳ３より
も大、Ｓ５はＳ４よりも大となっている。従って、各ヘ
ルムホルツ共鳴器26，27，28が共鳴する周波数は各々異
なり、各々周波数ｆ３，ｆ４，ｆ５で共鳴する。なお、
各周波数はｆ３，ｆ４，ｆ５の順で高くなる。
【００２６】図６から明らかなように、容器11の各位置
Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５での各液面高さＨ３，Ｈ４，Ｈ５に従
って各筒29，30，31の空洞体積Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５が変化
する。測定室16の音波は各ヘルムホルツ共鳴器26，27，
28により各々周波数ｆ３，ｆ４，ｆ５の音波が吸音さ
れ、マイクロホン15で計測する音波の音圧スペクトル
は、図７に示すように、反共鳴周波数ｆ３，ｆ４，ｆ５
で極小となる。３つの反共鳴周波数ｆ３，ｆ４，ｆ５の
内、最も低い周波数ｆ３が液面高さＨ３に対応する反共
鳴周波数であり、次に低い周波数ｆ４が液面高さＨ４に
対応する反共鳴周波数であり、最も高い周波数ｆ５が液
面高さＨ５に対応する反共鳴周波数である。
Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５での各液面高さＨ３，Ｈ４，Ｈ５に従
って各筒29，30，31の空洞体積Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５が変化
する。測定室16の音波は各ヘルムホルツ共鳴器26，27，
28により各々周波数ｆ３，ｆ４，ｆ５の音波が吸音さ
れ、マイクロホン15で計測する音波の音圧スペクトル
は、図７に示すように、反共鳴周波数ｆ３，ｆ４，ｆ５
で極小となる。３つの反共鳴周波数ｆ３，ｆ４，ｆ５の
内、最も低い周波数ｆ３が液面高さＨ３に対応する反共
鳴周波数であり、次に低い周波数ｆ４が液面高さＨ４に
対応する反共鳴周波数であり、最も高い周波数ｆ５が液
面高さＨ５に対応する反共鳴周波数である。
【００２７】反共鳴周波数検出回路23はマイクロホン15
で測定した音波の音圧が極小となる反共鳴周波数ｆ３，
ｆ４，ｆ５を検出する。マイコン24は、各反共鳴周波数
ｆ１，ｆ２，ｆ３に基づいて各々液面高さＨ３，Ｈ４，
Ｈ５を演算する。また、液面高さＨ３とＨ４との差「Ｈ
３−Ｈ４」を間隔ｂで除算することにより、左右方向の
液面13の傾きを演算する。また、Ｐ５での液面高さＨ５
と位置Ｐ３，Ｐ４の中間の位置Ｐ６での液面高さＨ６と
の差「Ｈ５−Ｈ６」を間隔ｃで除算することにより、前
後方向の液面13の傾きを演算する。ただし、位置Ｐ６で
の液面高さＨ６は「（Ｈ３＋Ｈ４）÷２」で算出される
（図８参照）。
で測定した音波の音圧が極小となる反共鳴周波数ｆ３，
ｆ４，ｆ５を検出する。マイコン24は、各反共鳴周波数
ｆ１，ｆ２，ｆ３に基づいて各々液面高さＨ３，Ｈ４，
Ｈ５を演算する。また、液面高さＨ３とＨ４との差「Ｈ
３−Ｈ４」を間隔ｂで除算することにより、左右方向の
液面13の傾きを演算する。また、Ｐ５での液面高さＨ５
と位置Ｐ３，Ｐ４の中間の位置Ｐ６での液面高さＨ６と
の差「Ｈ５−Ｈ６」を間隔ｃで除算することにより、前
後方向の液面13の傾きを演算する。ただし、位置Ｐ６で
の液面高さＨ６は「（Ｈ３＋Ｈ４）÷２」で算出される
（図８参照）。
【００２８】上記第２実施例によれば、３個のヘルムホ
ルツ共鳴器26，27，28を前後方向及び左右方向に夫々所
定間隔ｂ，ｃを有し配置し、反共鳴周波数検出回路によ
り３個の反共鳴周波数を検出することにより、液面高さ
Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５と前後方向及び左右方向の傾きとを検
出することができる。
ルツ共鳴器26，27，28を前後方向及び左右方向に夫々所
定間隔ｂ，ｃを有し配置し、反共鳴周波数検出回路によ
り３個の反共鳴周波数を検出することにより、液面高さ
Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５と前後方向及び左右方向の傾きとを検
出することができる。
【００２９】なお、センサ部25のヘルムホルツ共鳴器2
6，27，28は例えば前後方向，左右方向に所定間隔を有
し４個以上設けても良いことは言うまでもなく、３個以
上のヘルムホルツ共鳴器26，27，28を設ければ前後方向
及び左右方向の傾きを検出することができる。
6，27，28は例えば前後方向，左右方向に所定間隔を有
し４個以上設けても良いことは言うまでもなく、３個以
上のヘルムホルツ共鳴器26，27，28を設ければ前後方向
及び左右方向の傾きを検出することができる。
【００３０】なお、上述した第１，第２実施例では、ヘ
ルムホルツ共鳴器17，18，26，27，28の頚部21，22，3
2，33，34の断面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を異
ならせることにより、各ヘルムホルツ共鳴器17，18，2
6，27，28が共鳴する周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，
ｆ５を異ならせるものであるが、頚部21，22，32，33，
34の長さまたは筒19，20，29，30，31の内径を異ならせ
ても良く、同様の作用，効果を得ることができる。
ルムホルツ共鳴器17，18，26，27，28の頚部21，22，3
2，33，34の断面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を異
ならせることにより、各ヘルムホルツ共鳴器17，18，2
6，27，28が共鳴する周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，
ｆ５を異ならせるものであるが、頚部21，22，32，33，
34の長さまたは筒19，20，29，30，31の内径を異ならせ
ても良く、同様の作用，効果を得ることができる。
【００３１】また、ヘルムホルツ共鳴器17，18，26，2
7，28は各々周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５の倍
音（整数倍の周波数）でも共鳴することが周知となって
おり、反共鳴周波数検出回路23で周波数ｆ１，ｆ２，ｆ
３，ｆ４，ｆ５の倍音の反共鳴周波数を検出してもよい
ことは言うまでもない。
7，28は各々周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５の倍
音（整数倍の周波数）でも共鳴することが周知となって
おり、反共鳴周波数検出回路23で周波数ｆ１，ｆ２，ｆ
３，ｆ４，ｆ５の倍音の反共鳴周波数を検出してもよい
ことは言うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】本発明は、音波を発する音源と、前記音
源が設けられた測定室と、前記測定室の下方に設けられ
前記測定室に連通する頚部を有し液面高さに応じて変化
する筒内の空洞体積に従って各々異なる周波数で共鳴す
る２以上のＮ個のヘルムホルツ共鳴器と、前記測定室内
の前記音波を計測するマイクロホンと、前記マイクロホ
ンにより計測された前記音波の音圧が極小となるＮ個の
反共鳴周波数を検出する反共鳴周波数検出部と、前記反
共鳴周波数に基づいて前記液面高さを演算する演算処理
部と、からなるものであり、音源から発せられた音波
は、Ｎ個のヘルムホルツ共鳴器が各々共鳴する特定の周
波数の音波のみ吸音され、測定室に設けられたマイクロ
ホンにより計測される音波のＮ個の反共振周波数を反共
鳴周波数検出部により検出し、検出された反共鳴周波数
に基づいて液面高さを検出することができる。
源が設けられた測定室と、前記測定室の下方に設けられ
前記測定室に連通する頚部を有し液面高さに応じて変化
する筒内の空洞体積に従って各々異なる周波数で共鳴す
る２以上のＮ個のヘルムホルツ共鳴器と、前記測定室内
の前記音波を計測するマイクロホンと、前記マイクロホ
ンにより計測された前記音波の音圧が極小となるＮ個の
反共鳴周波数を検出する反共鳴周波数検出部と、前記反
共鳴周波数に基づいて前記液面高さを演算する演算処理
部と、からなるものであり、音源から発せられた音波
は、Ｎ個のヘルムホルツ共鳴器が各々共鳴する特定の周
波数の音波のみ吸音され、測定室に設けられたマイクロ
ホンにより計測される音波のＮ個の反共振周波数を反共
鳴周波数検出部により検出し、検出された反共鳴周波数
に基づいて液面高さを検出することができる。
【００３３】また、本発明は、前記演算処理部は前記液
面の傾きを演算するものであり、液面の傾きを検出する
ことができる。
面の傾きを演算するものであり、液面の傾きを検出する
ことができる。
【００３４】また、本発明は、３以上の前記Ｎ個のヘル
ムホルツ共鳴器を前後方向及び左右方向に所定間隔を有
し設けたものであり、前後方向及び左右方向の傾きを検
出することができる。
ムホルツ共鳴器を前後方向及び左右方向に所定間隔を有
し設けたものであり、前後方向及び左右方向の傾きを検
出することができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す概略構成図。
【図２】上記実施例の液面高さと空洞体積の関係を示す
説明図。
説明図。
【図３】上記実施例の周波数と音圧の関係を示す線図。
【図４】本発明の第２実施例を示すセンサ部の斜視図。
【図５】上記実施例の測定室の断面図。
【図６】上記実施例の概略構成図。
【図７】上記実施例の周波数と音圧の関係を示す線図。
【図８】上記実施例の液面高さと液面の傾きを示す説明
図。
図。
【図９】従来例を示す図。
【図10】上記従来例の周波数と音圧の関係を示す線図。
13 液面 14 音源 15 マイクロホン 16 測定室 17 第１のヘルムホルツ共鳴器（ヘルムホルツ共鳴器） 18 第２のヘルムホルツ共鳴器（ヘルムホルツ共鳴器） 19，20 筒 21，22 頚部 23 反共鳴周波数検出回路（反共鳴周波数検出部） 24 マイコン（演算処理部） Ｈ１，Ｈ２ 液面高さ Ｖ１，Ｖ２ 空洞体積 ｆ１，ｆ２ 反共鳴周波数 26，27，28 ヘルムホルツ共鳴器 29，30，31 筒 32，33，34 頚部 Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５ 液面高さ Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５ 空洞体積 ｆ３，ｆ４，ｆ５ 反共鳴周波数 ｂ，ｃ 間隔（所定間隔）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−216418（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−108614（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−149310（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 23/00 - 25/00
Claims (3)
- 【請求項１】 音波を発する音源と、前記音源が設けら
れた測定室と、前記測定室の下方に設けられ前記測定室
に連通する頚部を有し液面高さに応じて変化する筒内の
空洞体積に従って各々異なる周波数で共鳴する２以上の
Ｎ個のヘルムホルツ共鳴器と、前記測定室内の前記音波
を計測するマイクロホンと、前記マイクロホンにより計
測された前記音波の音圧が極小となるＮ個の反共鳴周波
数を検出する反共鳴周波数検出部と、前記反共鳴周波数
に基づいて前記液面高さを演算する演算処理部と、から
なることを特徴とする音響式液面検出装置。 - 【請求項２】 前記演算処理部は前記液面の傾きを演算
することを特徴とする請求項１に記載の音響式液面検出
装置。 - 【請求項３】 ３以上の前記Ｎ個のヘルムホルツ共鳴器
を前後方向及び左右方向に所定間隔を有し設けたことを
特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響式液面
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18797395A JP3189265B2 (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | 音響式液面検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18797395A JP3189265B2 (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | 音響式液面検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0915020A JPH0915020A (ja) | 1997-01-17 |
| JP3189265B2 true JP3189265B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=16215388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18797395A Expired - Fee Related JP3189265B2 (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | 音響式液面検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3189265B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK173976B1 (da) | 1998-09-25 | 2002-03-18 | Maersk Medical As | Apparat til måling af strømningen af en væske, specielt urin, fra en patient |
| JP2005345373A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Aloka Co Ltd | 界面検出方法および界面検出装置 |
| US8612154B2 (en) * | 2007-10-23 | 2013-12-17 | Schlumberger Technology Corporation | Measurement of sound speed of downhole fluid by helmholtz resonator |
| JP5534278B1 (ja) * | 2013-11-11 | 2014-06-25 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 液体貯蔵用タンクの傾斜監視システム及び方法 |
| CN109413559A (zh) * | 2018-08-30 | 2019-03-01 | 南京粒子声学科技有限公司 | 一种利用赫姆霍兹消声器实现矢量传感器校准的装置 |
-
1995
- 1995-06-30 JP JP18797395A patent/JP3189265B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0915020A (ja) | 1997-01-17 |
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