JP4469088B2 - 液位測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、圧電手段による液位測定装置に関する。
【０００２】
本発明は、特に自動車タンク内の燃料レベルや容量を測定する分野において適用される。
【０００３】
さまざまな液位測定装置、特に燃料の液位を測定する装置が既に提案されている。
【０００４】
提案されている技術の一例として、ＦＲ−Ａ−２７５１７４４、ＵＳ−Ａ−５０９５７４８、ＵＳ−Ａ−２７５３５４２、ＥＰ−Ａ−０１３８５４１、ＷＯ−Ａ−９１／０２９５０が挙げられる。
【０００５】
さらに正確には、本発明は、少なくとも一つの検出アセンブリ（プローブ、又は、センサーと称される時も有る）を有し、この一つの検出アセンブリには少なくとも二つの圧電セルが備えられ、この二つの圧電セルが、一方ではそのうちのひとつの対照用の圧電セルから予め定められた距離に配置された対照反射板に対して、他方では液体の上表面に対して、それぞれ超音波を発信する制御手段と、前記二つの圧電セルのそれぞれから生じた超音波の伝達時間を利用して液位を識別する処理手段とに接続されている液位測定装置に関するものである。
【０００６】
本発明の目的は、前述の形式の装置を改善することである。
【０００７】
この目的は、本発明によれば、装置が起動した後に前記処理手段における前記検出アセンブリに関する測定パラメータを初期化する初期化段階を実行する手段を備え、初期化段階中では前記制御手段が前記各圧電セルを液位測定用の圧電セルの励振パルス数に対する対照用の圧電セルの励振パルス数の比が、その後の測定段階におけるそれらの同様の比よりも大きくなるように動作させるようにした前述の形式の装置によって達成される。
【０００８】
本発明の他の有利な特徴によれば、本装置は更に、各圧電セルを制御手段の出力から遮断すると共に制御手段のこれら出力に現れる信号を感知して制御手段自身の動作の正常及び異常を診断するサブルーチンを実行する手段を有している。
【０００９】
本発明のその他の特徴、目的、及び効果は、非限定的な実施例を示す添付の図面に関連して述べている以下の説明を読むことで明らかとなる。
【００１０】
図１及び図２に示すように、本発明による測定装置は、制御手段に接続された二つの圧電セル１０、１２（例えばセラミックセル）を備えた、少なくとも一つの検出アセンブリを有している。
【００１１】
前記圧電セル１０、１２は、当該セルと共振する周波数付近で周期が定期的に変化する交流電気信号によって励振されると、当該セルは振動し、圧力波を作り出す。
【００１２】
逆に、前記圧電セル１０、１２が機械的に圧力波によって加振されると、当該セルは出力として電気信号を発生するのである。
【００１３】
更に正確に言うと、本発明の構成の範囲においては、タンクの底で好ましい位置に配置された前記二つの圧電セル１０、１２が、図１に示す液体の上表面１４と、前記セル１２から予め定められた距離Ｄに配置された対照反射板１６とに向けてそれぞれに超音波を発するようになっている。
【００１４】
前記セル１０、１２の構成は、多くの変形実施形態の対象となり得る。
【００１５】
限定を意図しない実施例として、図２に示すように、液体の表面１４に対して超音波を発するほうの圧電セル１０は中央の平坦なディスク形状とすることができ、これに対して、前記対照反射板１６に対して超音波を発するほうの圧電セル１２は上記中央のディスク１０の外側に同心円状に配置されたリング形状となっている。この場合、好ましくは、図１に模式的に示すように、前記対照反射板１６自身を前記セル１０、１２に平行で平坦なリングとし、その中央の開口部を前記セル１０のディスクと対面配置するのが良い。
【００１６】
但し、本発明はこのようなセルの特別な配置に限定されるものではない。従って、限定を意図しない実施例として、二つの隣り合った半円ディスクの形態で両方のセル１０、１２を構成することも可能である。
【００１７】
また、本発明の構成の範囲内で、前記二つのセルは、別個の圧電素子であっても、又、同じ単一の圧電素子の上表面（即ち液側）をそれぞれ別個に金属化することによって前記二つのセル１０、１２を個別形成し、高さ測定用のセル１０が中央内側のディスク形状で、対照時間の測定用のセル１２がその外側のリングとなっているものであっても良い。
【００１８】
さらに、本発明における測定装置は、前記二つのセル１０、１２の各々によって発生される波の各伝達時間を用いることによりタンク内の液面の高さＨを識別することができる処理手段を有している。
【００１９】
図３ａは、時点ｔ０における前記対照セル１２に対する励振パルスと、前記対照１６からの反射後に同じセル１２で時点ｔ１に受信されたエコーとを示している。
【００２０】
同様に、図３ｂは、時点ｔ２における前記測定セル１０に対する励振パルスと、液体の上表面１４からの反射後に同じセル１０で時点ｔ３に検出されたエコーとを示している。
【００２１】
従って前記処理手段は、好ましくはＨ＝Ｄ（ｔ３−ｔ２）／（ｔ１−ｔ０）の関係に基づいて、液面の高さＨを識別するようになっているのが良い。
【００２２】
更に、詳しく述べると、本発明は、図１及び図２に示すような型式のアセンブリを少なくとも二つ有し、当該二つのアセンブリがそれぞれ測定セル１０と対照セル１２を備えている測定装置に特に適合する。従って、本発明は、マルチリザーバータンクにおける燃料レベルの測定においても、各リザーバーに測定セル１０と対照セル１２を備えた圧電アセンブリをそれぞれ配置することによって特に適合可能である。
【００２３】
最近、例えば、マルチリザーバー式の燃料タンクはしばしば製作され、大抵の場合は二つのリザーバーが自動車の後方車軸の両側に配置され、これら二つのリザーバーの上部が接続経路によって連通されていることは当業者に公知である。
【００２４】
以下の説明において、Ｓ１とＳ２は、２リザーバー式タンクにある二つのリザーバーの一つずつにそれぞれ配置され、それぞれ測定セル１０と対照セル１２とを備えた二つの検出アセンブリを指すものとする。
【００２５】
圧電アセンブリＳ１及びＳ２に接続される制御手段２０の代表的な構成を図４に概略的に示す。
【００２６】
図４に示す制御手段２０は、正電圧＋ＶＣＣ（例えば１２ボルト）によって給電され、主に分周器２１、デマルチプレクサ２２、マルチプレクサ２７を備えている。
【００２７】
分周器２１は入力２１０にクロック信号を受け取り、信号処理に適した周波数に分周されたクロック信号を出力２１２に送出する。
【００２８】
デマルチプレクサ２２は４つの出力を有し、これら４つの出力は、ゲートアンプ２３、２４、２５、２６によって、前記第１アセンブリＳ１の測定セル１０と対照セル１２、及び前記第２アセンブリＳ２の測定セル１０と対照セル１２へそれぞれ接続されている。
【００２９】
前記二つのアセンブリＳ１、Ｓ２の各セル１０、１２の番地上にあるデマルチプレクサ２２の出力に対する励振信号の印加は、初期化信号を受信するデマルチプレクサ２２の第１入力２２０と、前記測定セル１０と前記対照セル１２との間の選択を行う第２入力２２２と、前記二つのアセンブリＳ１とＳ２との間の選択を行う第３入力２２４とによって制御されている。
【００３０】
また、前記デマルチプレクサの入力２２２と２２４に印加される前記各選択信号は、マルチプレクサ２７の対応する入力へも印加される。前記マルチプレクサ２７は、ゲートアンプ２３、２４、２５、２６の出力にそれぞれ接続された四つの入力を持っている。
【００３１】
前記セル１０、１２上のエコー信号の受信を検出する機能を備えた前記マルチプレクサ２７の出力は、例えば閾値検出による波形整形ゲートアンプ２８、２９を介して制御手段の出力となる。
【００３２】
好適には、図４に示す前記制御手段２０には、一方で動作の診断モードの選択を可能とする付加的な選択入力を追加し、また他方で前記ゲートアンプ２３〜２６と前記各圧電セルとの間に診断モード中において前記ゲートアンプ２３〜２６と前記マルチプレクサ２７とから前記各圧電セルを遮断可能とするように一組の追加ゲートを配置しても良い。
【００３３】
図５は、セル１０又は１２の出力における超音波の発信と、それに対応するエコーの検出とを分けている時間を測定するための手順を模式的に示している。
【００３４】
即ち、図５ａに示すのは、例えば外部のマイクロプロセッサーによる前記デマルチプレクサ２２の前記入力２２０に対して適用される初期化の導入信号である。限定を意図しない実施例においては、このような初期化パルス、即ち、初期化導入信号は、５ボルト程度の振幅と１．５μｓ〜６μｓ程度の持続時間Ｔ１を有するパルスで良い。
【００３５】
図５ｂに示すように、この初期化導入信号の間に、デマルチプレクサ２２は、選択ライン２２２、２２４の状態に応じて前記アセンブリＳ１、Ｓ２のうちの一つのアセンブリの前記測定セル１０又は前記対照セル１２のいずれか一方に割り当てられた一つの出力端子に、例えば前記分周器２１からのパルスに対応した励振パルス列を生じる。限定を意図しない実施例においては、係るパルスは矩形パルスであり、５００ｎｓ程度のパルス幅Ｔ２を持つものである。
【００３６】
図５ｃの図中左側には、図５ｂに示す励振パルスのもとで前記圧電セルの振動によって生じた超音波の圧力波が示されており、図中右側には、当該セル上で検出される対応したエコーが示されている。
【００３７】
また、図５ｃには、閾値レベルＮｓ（例えばゲートアンプ２９で利用される）も模式的に示されており、この閾値に関して圧電セル上で検出された信号が比較され、それによりあるセルで受信された信号（Ｎｓよりも大きい）とノイズ信号（Ｎｓよりも小さい）との間の識別が行われる。
【００３８】
従って、閾値Ｎｓより大きいエコー信号が圧電セルで検出されると、励振パルスの初期微小期間とエコーの出現期間とを分離するゲート時間Ｔ３（図５ｄ参照）が確定される。
【００３９】
このゲート時間Ｔ３の間に発せられるクロックパルス（図５ｅ参照）を数えることにより、前記液位１４又は前記対照１６で反射してくる超音波の一往復の時間を容易に識別することができる。
【００４０】
本発明よる測定手順のフローチャートを、図６〜図１３を参照して以下に説明する。
【００４１】
以下の説明並びに図６〜図１３に示す構成においては、本発明による測定手順に従って制御手段及び処理手段でデジタル処理される各種測定パラメータについて以下の用語を用いている。
【００４２】
ＴＬ１、ＴＬ２又はＴＬｉは、検出アセンブリＳ１、Ｓ２又はＳｉの測定用圧電セル１０から発信された超音波が液体の上表面１４で反射され、当該セル１０に戻ってきたことが検出されるまでの一往復にかかる時間、即ち測定用超音波往復時間を表わしている。
【００４３】
Ｔｒｅｆ１、Ｔｒｅｆ２、又はＴｒｅｆｉは、検出アセンブリＳ１、Ｓ２、又はＳｉの対照用圧電セル１２によって発信された超音波が前記対照１６で反射され、当該セル１２に戻ってきたことが検出されるまでの一往復にかかる時間、即ち対照用超音波往復時間を表わしている。
【００４４】
ＥＴＬ１、ＥＴＬ２、又はＥＴＬｉは、ＴＬ１、ＴＬ２又はＴＬｉ内の一連の無効測定パルスの数を表わしている。
【００４５】
ＥＴｒｅｆ１、ＥＴｒｅｆ２、又はＥＴｒｅｆｉは、Ｔｒｅｆ１、Ｔｒｅｆ２、又はＴｒｅｆｉ内の一連の無効測定パルスの数を表わしている。
【００４６】
Ｌ１、Ｌ２、又はＬｉは、タンクリザーバーＮｏ．１、Ｎｏ．２、又はＮｏ．ｉ内の液位計算値を表わしている。
【００４７】
Ｆｒｅｆ１、Ｆｒｅｆ２、又はＦｒｅｆｉは、検出アセンブリＳ１、Ｓ２、又はＳｉに関連するいずれかの前記対照用超音波往復時間についての測定回路に関する異常検出（接続ライン、接続器又は圧電セルのレベルにおける）を表わしている。
【００４８】
ＦＬ１、ＦＬ２、又はＦＬｉは、前記リザーバーＮｏ．１、Ｎｏ．２又はＮｏｉ内のいずれかの液位についての測定回路に関する異常検出（接続ライン、接続器、または圧電セルのレベルにおける）を表わしている。
【００４９】
Ｄは、前記対照反射体１６と前記対照用圧電セル１２との離間距離（典型的には、Ｄは２０ｍｍ程度である。）を表わしている。
【００５０】
Ｎｅｘは、測定用超音波往復時間ＴＬｉ又は対照用超音波往復時間Ｔｒｅｆｉの開始から発信される励振パルスの数を表わしている。
【００５１】
Ｎｍｅｓは、測定用超音波往復時間ＴＬｉ又は対照用超音波往復時間Ｔｒｅｆｉの開始からの有効エコーの数を表わしている。
【００５２】
Ｎｅｘｍａｘは、許容される励振パルスの最大数（典型的には、Ｎｅｘｍａｘ＝９９）を表わしている。
【００５３】
Ｎａｖは、Ｔｒｅｆｉ又はＴＬｉを記憶するために必要な平均を作り出すために取得される時間値の数（典型的には、Ｎａｖ＝４）を表わしている。
【００５４】
ｎは、ループ繰り返し手順に必要な整数の回数を表わしている。
【００５５】
後述するように、万一のシステム電源の遮断に備えて、パラメータＴｒｅｆ１、Ｔｒｅｆ２、ＴＬ１、ＴＬ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｆｒｅｆ１、Ｆｒｅｆ２、ＦＬ１、ＦＬ２は、計算若しくは測定後に記憶保存されることが好ましい。
【００５６】
更に望ましくは、パラメータＥＴｒｅｆ１、ＥＴｒｅｆ２、ＥＴＬ１、ＥＴＬ２も、計算後に記憶すると良い。ただし、電源遮断後に保存する必要はない。
【００５７】
また、更に好ましくは、対照用超音波往復時間についてＦｒｅｆ１又はＦｒｅｆ２の異常が検出された場合、誤って得られた値を、Ｔｒｅｆ１として記憶されている値の最大値（例えば４２ｍｓ）に置換えることが望ましい。
【００５８】
同様に、液位についてＦＬ１又はＦＬ２の異常が検出された時に、予め定められた値（例えばＬｉ＝０ｍｍとＴＬｉ＝２０μｓ）を、Ｌｉ又はＴＬｉに適用することが好ましい。
【００５９】
図６は、前記手順のメインフローチャート１０００を示している。
【００６０】
このメインフローチャートは初期化ステップ１００１から開始され、このステップ中にパラメータＥＴｒｅｆ１、ＥＴｒｅｆ２、ＥＴＬ１、ＥＴＬ２が零に設定される。
【００６１】
初期化ステップ１００１には、前記検出アセンブリＳ１に関する測定パラメータを初期化するサブルーチン１１００が続き、このサブルーチンには更に前記検出アセンブリＳ２に関する測定パラメータを初期化するサブルーチン１１００ｂｉｓが続いている。これら二つの包括的に均等なサブルーチン１１００、１１００ｂｉｓの実行については、図７と共に後述する。
【００６２】
図６にステップ１２００として模式的に示されているように、サブルーチン１１００ｂｉｓの終了時には、ステップ１２００において初期化開始後の予め定められた時間（例えば、４ｍｉｎ程度）に到達したかどうかを識別している。否定されると、手順はループで戻され、サブルーチン１１００とサブルーチン１１００ｂｉｓが繰り返される。逆に、肯定されると、制御手段が安定測定段階の手順に対応するサブルーチン１３００を開始する。前記安定測定段階のサブルーチン１３００の実行については図１０と共に後述する。
【００６３】
図６に示すメインプログラム１０００は、ステップ１８００に模式的に示すように、電源遮断により終了する。
【００６４】
前述したように、本発明の構成の範囲において、前記初期化段階１１００と１１００ｂｉｓの過程では、制御手段は、前記測定用圧電セル１０の励振パルス数に対する対照用圧電セル１２の励振パルス数の比が、前記安定測定段階のサブルーチン１３００中におけるそれらの同様の比より大きくなるように、前記各圧電セルを作動させる。
【００６５】
この比は、好ましくは、初期化段階１１００及び１１００ｂｉｓにおいては１程度であり、安定測定段階においては１／１００から１／１０の間の値、特に好ましくは１／５０程度とするのが良い。
【００６６】
従って、好ましくは、本発明の構成の範囲において、前記初期化段階１１００と１１００ｂｉｓが行われている間は、一回のＴｒｅｆｉ測定サブルーチン１１１０を一回のＴＬｉ測定サブルーチンについて実行し、一方、前記安定測定段階１３００が行われている間は、一回のＴｒｅｆｉ測定サブルーチンを複数回のＴＬｉ測定サブルーチン（例えば、５０回のＴＬｉ測定用サブルーチン）について実行することが望ましい。
【００６７】
検出アセンブリｉの中の一つに関するサブルーチン１１００について図７と共に説明する。
【００６８】
サブルーチン１１００は、Ｔｒｅｆｉを測定するサブルーチン１１１０から開始し、ＴＬｉを測定するサブルーチン１１４０へと進む。
【００６９】
前記二つのサブルーチン１１１０と１１４０は、図８と図９にそれぞれ示してある。
【００７０】
前記サブルーチン１１４０の終了後、ステップ１１７０においてパラメータＥＴＬｉが予め定められた値（例えば１２００）以上であるかどうかを確認する。
【００７１】
肯定されると、このサブルーチン１１００は終了する。
【００７２】
否定されると、前記確認ステップ１１７０から計算ステップ１１７１へと進み、この計算ステップで前記処理手段が関係式Ｌｉ＝Ｄ・ＴＬｉ／Ｔｒｅｆｉに基づいて液位Ｌｉを計算する。
【００７３】
従って、ステップ１１７１の完了時に、ある液位の値が得られる。
【００７４】
この計算ステップ１１７１は確認ステップ１１７２へと続き、この確認ステップで処理手段は前記パラメータＥＴｒｅｆｉが予め定められた値（例えば１２００）より大きいかどうかを識別する。
【００７５】
否定されると、サブルーチン１１００は終了する。
【００７６】
逆に、肯定されると、確認ステップ１１７２からステップ１１７３へと進み、このステップ１１７３で処理手段は先に計算された前記パラメータＬｉが、予め定められた値（例えば２２ｍｍ）より大きいかどうかを識別する。
【００７７】
否定されれば、前記サブルーチン１１００は終了する。
【００７８】
肯定されると、前記ステップ１１７３からステップ１１７４へと進み、検出アセンブリｉの対照用圧電セル系統が異常であると検出され、前記パラメータＦｒｅｆｉが１に設定される。
【００７９】
Ｔｒｅｆｉを測定するサブルーチンについて図８と共に説明する。
【００８０】
サブルーチン１１１０は、前記パラメータＮｅｘ、Ｎｍｅｓ、ＥＴｒｅｆｉを零に設定する初期化ステップ１１１１から開始する。
【００８１】
続いて、ステップ１１１２へと進むと、処理手段は、前記パラメータＮｅｘがＮｅｘｍａｘと等しいかどうかを識別する。Ｎｅｘｍａｘが予め定められた値（例えば９９）と対応することが再確認される。Ｎｅｘｍａｘの数はエコー取得を試みている間に継続的に発生したパルスの最大数に一致する（もし、このパルス列に続いてエコーが検出されない場合は、システムが立ち往生しないように、この手順が別のパラメータに関して継続される。）。
【００８２】
肯定されると、ステップ１１１２からステップ１１１４へ進み、このステップ１１１４で処理手段がＥＴｒｅｆｉ＝ＥＴｒｅｆｉ＋１を確定する。
【００８３】
ステップ１１１２の出力で否定の場合は、ステップ１１１２は励振サブルーチン１１２０へ進む。このサブルーチン１１２０の詳細に関しては図１２と共に後述する。
【００８４】
前記励振サブルーチン自体はステップ１１３０へ続き、このステップ１１３０で処理手段が、Ｎｅｘの値をＮｅｘ＝Ｎｅｘ＋１に増加する。
【００８５】
ステップ１１３０の後に、処理手段は確認ステップ１１３１を実行し、前記対照反射板１６と前記対照用圧電セル１２との距離Ｄに関して、測定時間が二つの予め定められた許容値の間（例えば２５と４２μｓ間）にあるかどうかを識別する。
【００８６】
否定されると、ステップ１１３１はステップ１１１２へと戻り、再実行される。
【００８７】
逆に、肯定されると、処理手段がステップ１１３２を実行し、Ｎｍｅｓ＝Ｎｍｅｓ＋１の式により前記パラメータＮｍｅｓの値を増加する。
【００８８】
ステップ１１３２は確認ステップ１１３３へと進み、この確認ステップで監視手段がＮｍｅｓ＝Ｎａｖとなっているかを識別する。Ｎａｖが平均化に必要な取得時間値の回数（典型的にはＮａｖ＝４）に対応することが再確認される。
【００８９】
否定されると、ステップ１１３３の確認動作の完了でステップ１１１２に戻り、手順が繰り返される。
【００９０】
逆に、肯定されると、ステップ１１３３の確認動作の完了でステップ１１３４へ進み、得られた値に基づいて平均の計算を行う。
【００９１】
ステップ１１３４はステップ１１３５へ続き、このステップ１１３５でＴｒｅｆｉの値が平均値と同じ値として確定される。
【００９２】
ステップ１１３５からステップ１１３６に進み、このステップ１１３６で処理手段がＥＴｒｅｆｉ＝０とＦｒｅｆｉ＝０を確定する。
【００９３】
図９に示すＴＬｉ測定用の前記サブルーチン１１４０は、前述の図８に示した前記サブルーチン１１１０と全般的に同様のフローチャートに従うものである。
【００９４】
そのため、ＴＬｉ測定用サブルーチンの詳細説明は省略する。
【００９５】
尚、ＴＬｉ測定用の前記サブルーチン１１４０を構成する各ステップは、図８に示された前述の各ステップのうちの対応するステップの符号に３０を加えたものに相当する。
【００９６】
更に、図９に示すＴＬｉ測定用の前記サブルーチン１１４０は、図８に示すＴｒｅｆｉ測定用の前記サブルーチン１１１０に対して、以下の要素で区別されている。
− 初期化ステップ１１４１において、ステップ１１１１のパラメータＥＴｒｅｆｉは、パラメータＥＴＬｉに置き換えられなければならないこと。
− ステップ１１６１において、最小液位と最大液位の間で、液面１４から反射された後に、前記測定用圧電セル１０に対して一往復するために要求される時間間隔を比較するために用いられる時間制限を調整する必要があること。好ましくは、ステップ１１６１で使われる短い方の時間制限は、ステップ１１３１で使用される時間制限よりも小さく、かつ、ステップ１１６１で使用される長い方の時間制限は、ステップ１１３１で使用される時間制限より大きいことが良い。典型的には、ステップ１１６１においては、測定時間は２０μｓ及び３５０μｓの各値と比較される。
− ステップ１１６５において、ステップ１１３５のパラメータＴｒｅｆｉはＴＬｉに置き換えられること。
− ステップ１１４４において、処理手段はＥＴＬｉ＝ＥＴＬｉ＋１の関係を確定すること。
− ステップ１１６６において、処理手段はＥＴＬｉ＝０とＦＬｉ＝０を確立すること。
【００９７】
安定測定段階のサブルーチン１３００について図１０と共に説明する。
【００９８】
この安定測定段階のサブルーチン１３００は、相互作用パラメータｎを零に設定する初期化ステップ１３０２で開始される。
【００９９】
この初期化ステップ１３０２は以下のサブルーチン又はステップへ続いている。
【０１００】
− Ｔｒｅｆ１、即ち、前記アセンブリＳ１の対照用超音波往復時間の測定用サブルーチン１３１０（図８相当のもの）
− Ｔｒｅｆ２、即ち、前記アセンブリＳ２の対照用超音波往復時間の測定用サブルーチン１４１０（同じく、図８相当のもの）
− ＴＬ１、即ち、前記アセンブリＳ１の測定用超音波往復時間の測定用サブルーチン１５１０（図９相当のもの）
− Ｌ１、即ち、リザーバーＮｏ．１の液位、の取得用サブルーチン１５９０（この取得サブルーチン１５９０については図１１と共に後述する。）
− ＴＬ２、即ち、リザーバーＮｏ．２に配置されている前記アセンブリＳ２の測定時間、の測定用サブルーチン１６１０（同じく、図９相当のもの）
− Ｌ２、即ち、リザーバーＮｏ．２の液位、の取得用サブルーチン１６９０（同じく、図１１相当のもの）
− 処理手段がｎをｎ＋１に増加する増加ステップ１７００
【０１０１】
ステップ１７００の後、処理手段は確認ステップ１７０２を実行し、ｎ＝ＮＬであるかどうかを検出する。
【０１０２】
ｎがＮＬと同一でない限り、確認ステップ１７０２はサブルーチン１５１０、１５９０、１６１０、１６９０及びステップ１７００を繰り返す。
【０１０３】
一方、ｎがＮＬと同一である時は、確認ステップ１７０２は、サブルーチン１３１０から１４１０へ進んでループを繰り返す。
【０１０４】
前述のように、ＮＬは、典型的には１０〜１００の間の値を取り、好ましくは５０程度とされる。この値ＮＬは、前記安定測定段階の手順１３００で新しい対照用超音波往復時間を獲得する前の液位取得数を画定し、そして、前記安定測定段階１３００と前記初期化段階との間で、継続的に、前記測定用圧電セルの励振パルス数に対する前記対照用圧電セルの励振パルス数の比の展開を画定している。（この場合、この比は１とすることが好ましい。）
【０１０５】
前記安定測定段階のサブルーチン１３００内のＬｉ取得用サブルーチン１５９０について、図１１と共に説明する。
【０１０６】
サブルーチン１５９０は確認ステップ１５９１で開始され、このステップ中で処理手段が前記継続的無効測定回数ＥＴＬｉが予め定められた値より大きいか（例えば１２００以上か）を調べる。
【０１０７】
肯定されると、ステップ１５９１はステップ１５９２へ進み、処理手段は、継続的無効測定回数ＥＴｒｅｆｉが設定値（例えば２４）以上かどうかを調べる。
【０１０８】
肯定されると、ステップ１５９２はステップ１５９３へと進み、処理手段が液位Ｌｉを予め定められた値（例えばＬｉ＝０ｍｍ）に強制決定する。
【０１０９】
ステップ１５９０の完了で否定された場合には、処理手段はステップ１５９４を実行し、Ｌ＝Ｄ・ＴＬｉ／Ｔｒｅｆｉの関係に基づいて液位Ｌｉを決定する。
【０１１０】
この計算ステップ１５９４は、ステップ１５９２に対応する確認ステップ１５９５へと進み、そこでは処理手段は無効値回数ＥＴｒｅｆｉが予め定められた値（例えば２４）以上かどうかを調べる。
【０１１１】
否定されると、前記取得サブルーチン１５９０は終了する。
【０１１２】
肯定されると、ステップ１５９５から確認ステップ１５９６へ進み、処理手段は計算されたパラメータＬｉが予め定められた値（例えば２２ｍｍ）より大きいかを調べる。
【０１１３】
否定されると、前記取得サブルーチン１５９０は終了する。
【０１１４】
肯定されると、ステップ１５９６からステップ１５９７へ進み、パラメータＦｒｅｆｉを１に設定することにより、処理手段が対照用の検出アセンブリｉに関するエラーを確定する。
【０１１５】
更に、ステップ１５９２での応答が否定されると、ステップ１５９２からステップ１５９８へと進み、監視手段が測定用の検出アセンブリｉに関するエラーを識別し、パラメータＦＬｉを１に確定する。
【０１１６】
前記励振サブルーチン１１２０について図１２と共に説明する。
【０１１７】
このサブルーチンは、図９中のサブルーチン１１５０と同一のものである。
【０１１８】
この励振サブルーチン１１２０は、関連する前記アセンブリＳ１、Ｓ２を選択する初期ステップ１１２１から始まり、前記圧電セルの励振信号を発生させるステップ１１２２、エコーの受信に続いて前記圧電セルから生じる信号を検出するステップ１１２３、前記励振信号の発信とそれに対応するエコーの検出を分離する時間間隔を測定するステップ１１２４へと続いている。
【０１１９】
前述のように、好ましくは、本発明による測定装置は診断サブルーチンを少なくとも一回繰り返して実行する診断手段を更に備え、この診断サブルーチンの実行中は前記制御手段に属する前記デマルチプレクサ２２の出力から前記圧電セルを遮断し、これら圧電セルとは遮断されたデマルチプレクサの出力に現れる信号を感知して前記制御手段自身の動作の正常及び異常を診断できるようにするのがよい。
【０１２０】
この診断サブルーチン１９００（図１３に図示）は、このサブルーチンを選択するステップ１９０１から開始する。
【０１２１】
続いて、前記診断サブルーチン１９００は、理論的に前記二つのアセンブリＳ１、Ｓ２のうち一つに対応する出力端を選択するステップ１９０２を実行し、次いでステップ１９０３を実行して、図５ｂに示した形式の励振パルスを前記デマルチプレクサ２２の一つの出力上で発生させることができるように前記入力２２０を予め定められた期間のパルス（このパルス信号は図５ａに示した導入パルスに対応する）によって有効化する。限定を意図しない実施例において、前記励振パルスの発信時間Ｔ１は１８μｓとすることができる。
【０１２２】
次のステップ１９０４では、ステップ１９０３における前記励振パルスの発信時間より長いマスク期間（不感期間）が終了した後に、処理手段が前記デマルチプレクサ２２の一つの出力上に信号が検出されたかどうかを識別する。限定を意図しない実施例において、前記マスク期間は２０μｓである。
【０１２３】
次のステップ１９０５では、前記期間の測定が行われる。
【０１２４】
そして、ステップ１９０６で、処理手段は、最大液位まで超音波が一往復するのに必要な最大期間がエコーを検出することなく経過したか否かを識別している。（例えば最大液位２００ｍｍ時に最大期間は３５０μｓ）
【０１２５】
このステップ１９０６に対する応答が否定された場合、即ち、マスク期間が終了し、超音波が往復可能な最大期間の範囲内であっても信号が検出された場合には、処理手段が、ステップ１９０７において、この回路は異常であることを識別する。
【０１２６】
逆に、ステップ１９０６に対する応答の結果、肯定されると、即ち、マスク期間の終了と許可された最大期間の終了との間に信号が検出されない場合には、前記診断サブルーチン１９００は、図５ａに示した形式の導入パルスを前記入力２２０に印加することによって、前述のマスク期間より長い保持時間Ｔ１（例えば、２１μｓ）を構成するステップ１９０８によって延長される。そして、ステップ１９０９によって、回路の出力の一つで検出された信号の確認が、ステップ１９１０の保持時間測定と共に検出される。また、確認ステップ１９１１において、マスク期間終了とそれよりわずかに長い時間との間（例えば２０μｓと２２μｓ）に、回路出力上の信号が存在するかどうかが認識される。
【０１２７】
ステップ１９１１で検出された時間間隔に信号が受信されない場合、処理手段はステップ１９０７において回路異常を識別する。
【０１２８】
肯定されると、診断サブルーチン１９００は終了する。
【０１２９】
図１４〜図１９と共に本発明による装置の操作手順について説明する。
【０１３０】
前述のように、この手順は、初期化段階１１００、１１００ｂｉｓに続く安定測定段階１３００に分岐している。
【０１３１】
図１４に示すように、この安定初期化段階は、前記対照用超音波往復時間Ｔｒｅｆ１とＴｒｅｆ２の取得ステップＢ（又は１３１０〜１４１０）と分けられた、液位１と２を取得する一連のシーケンスＡ（又は１５１０〜１６９０）を有している。
【０１３２】
限定を意図しない実施例においては、典型的には、シーケンスＡとステップＢはそれぞれ５００ｍｓ持続することができ、例えば、液位１と２を取得するために、対照用超音波往復時間を取得する二つのステップＢの間で、シーケンスＡの一つのステップが５００ｍｓの保持時間の単位で、５０ステップ、即ち、ステップＡの合計時間が２５ｓになるようにしても良い。
【０１３３】
図１５に示すように、好ましくは電源投入時に実行する初期化段階１１００、１１００ｂｉｓは、ステップＣについては対照用超音波往復時間１と液位１（第１リザーバー）の取得に、またステップＤについては対照用超音波往復時間２と液位２（第２リザーバー）の取得に対応するそれぞれ５００ｍｓ単位の持続時間で継続して交互に入れ替わるステップＤとＣとで構成可能である。
【０１３４】
ステップＡについては、図１６に詳述されている。
【０１３５】
好ましくは、ステップＡは二つの同一の副期間、典型的には２５０ｍｓ、に分けられているのが良い。それぞれの副期間では、最初の時間Ａ１で検出アセンブリｉの励振を、次いで時間Ａ２で対応する液位ｉの計算を、続いて、時間Ａ３で掛算若しくは積分が適する場合には積分によって容積ｉの計算を行い、タンクの対応するリザーバーの既知断面積で測定液位を求める。
【０１３６】
更に詳しくは、図１６の下側の図に見られるように、副期間の各時間Ａ１は、励振パルスの継続発信とそれに対応するエコー検出とで構成されている。
【０１３７】
液位ｉの計算は、必要な有効エコー数Ｎａｖ、代表的には４つの有効エコーを検出した後にのみ成し遂げられる。保存される液位の値は、４つの検出されたエコーに基づき確定された平均値に対応する。
【０１３８】
ステップＢの詳細を図１７に示す。
【０１３９】
ステップＡとの違いは、それぞれのステップＢが、前記アセンブリｉの一つにそれぞれ割り当てられた二つの等しい副期間に分けられており、それら二つに分けられた副期間自体も、最初の時間Ｂ１が典型的には時間０．２ｍｓ〜３５ｍｓの間に亘って前記対照用圧電セル１２の励振を行う第１時間Ｂ１と、それに続いて前記対照用超音波往復時間Ｔｒｅｆｉの保存を行う時間Ｂ２に分けられている点である。
【０１４０】
ここに再度述べるが、それぞれの時間Ｂ１は、対照用圧電セル１２に対する励振パルスの継続発信と、それに続いて必要な有効エコー数、典型的には４つの有効エコー、に基づく平均値の確定と共に当該エコーの検出を行うことから成っている。
【０１４１】
ステップＣの詳細を図１８に示す。
【０１４２】
ここに再度述べるが、それぞれのステップＣは二つの副期間に分割されており、好ましくは、二つの副期間は２５０ｍｓ程度の同じ持続時間である。これらの副期間の一つは前記対照用圧電セルｉの励振に割り当てられており、もう一つの副期間は前記測定用圧電セルｉの励振に割り当てられている。
【０１４３】
一つ目の副期間Ｃ１は、例えば前記対照用圧電セルｉの励振時間０．２ｍｓ〜３５ｍｓを有する最初の時間Ｃ１１と、Ｔｒｅｆｉを保存する時間Ｃ１２で構成されている。
【０１４４】
二つ目の副期間Ｃ２は、例えば前記測定用圧電セルｉの励振時間０．２ｍｓ〜３５ｍｓを有する時間Ｃ２１と、前記液位ｉを計算する時間Ｃ２２と、前記容積ｉの計算をする時間Ｃ２３と、を有している。ここで再度述べるが、最初の時間Ｃ１１とＣ１２は、それぞれ励振パルスの継続発信用であり、有効エコーの予め定められた回数Ｎａｖ（好ましくは４）に基づく平均値と共にエコーを検出している。
【０１４５】
ステップＤの詳細は図１９に示されている。
【０１４６】
ステップＤは、図１８に示す前述のステップＣと同様であり、検出アセンブリｉ＋１の対照用圧電セルと測定用圧電セルに適用されるよう準備されている。
【０１４７】
もちろん、本発明は、ここに記載されている構成のみに限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１４８】
前述の実施例は、２リザーバー式タンク内の各リザーバーにそれぞれ配置された二つの検出アセンブリＳ１、Ｓ２を備えたシステムに適用する測定手順であるが、本発明は、単一のリザーバーのタンクに対しても、また、リザーバーが２つより多く、かつ、検出アセンブリＳｉがリザーバーの数と同数だけそれぞれに備えてあるものに対しても適用できることは述べるまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明における圧電セルの取り付けの概略図である。
【図２】 圧電セルの計画図である。
【図３ａ】 圧電セルから発信された超音波のパルスと、それに一致する対照から反射されたエコーとの関係を表わす線図である。
【図３ｂ】 第２セルから発せられる励振パルスと、液の上表面から反射されることによって起こるエコーとの関係を表す線図である。
【図４】 マイクロプロセッサー、又は、マイクロコントローラーに連結された圧電セルを操作するための制御手段の概略図である。
【図５】 励振パルスの発信と、それに一致するエコーの受信を区別する時間を測定する原理を時間のダイヤグラムで示した説明図である。
【図６】 本発明による好ましい測定手順を概略的にフローチャートで示した説明図である。
【図７】 本発明による好ましい測定手順を概略的にフローチャートで示した説明図である。
【図８】 本発明による好ましい測定手順を概略的にフローチャートで示した説明図である。
【図９】 本発明による好ましい測定手順を概略的にフローチャートで示した説明図である。
【図１０】 本発明による好ましい測定手順を概略的にフローチャートで示した説明図である。
【図１１】 本発明による好ましい測定手順を概略的にフローチャートで示した説明図である。
【図１２】 本発明による好ましい測定手順を概略的にフローチャートで示した説明図である。
【図１３】 本発明による好ましい測定手順を概略的にフローチャートで示した説明図である。
【図１４】 本発明の構成の範囲内でなされる測定ステップの一連の説明を概略的に示した説明図である。
【図１５】 本発明の構成の範囲内でなされる測定ステップの一連の説明を概略的に示した説明図である。
【図１６】 本発明の構成の範囲内でなされる測定ステップの一連の説明を概略的に示した説明図である。
【図１７】 本発明の構成の範囲内でなされる測定ステップの一連の説明を概略的に示した説明図である。
【図１８】 本発明の構成の範囲内でなされる測定ステップの一連の説明を概略的に示した説明図である。
【図１９】 本発明の構成の範囲内でなされる測定ステップの一連の説明を概略的に示した説明図である。

Claims (13)

1. タンク内の燃料の液位を測定する液位測定装置であって、少なくとも二つの圧電セル（１０、１２）を備えた少なくとも一つの検出アセンブリを有し、前記二つの圧電セル（１０、１２）が、一方では対照用の前記圧電セル（１２）から予め定められた距離（Ｄ）に配置された対照反射板（１６）に対して、他方では液体の上表面（１４）に対してそれぞれに超音波を発信する制御手段と、前記二つの圧電セル（１０、１２）のそれぞれから生じる超音波のそれぞれの伝達時間を利用して液位を識別する処理手段とに接続されているものにおいて、
   装置の起動後に前記処理手段における前記検出アセンブリに関する測定パラメータを初期化する初期化段階（１１００、１１００ｂｉｓ）を実行する手段を備え、前記初期化段階中では前記制御手段が前記各圧電セル（１０、１２）を液位測定用圧電セル（１０）の励振パルス数に対する対照用圧電セル（１２）の励振パルス数の比がその後の安定測定段階（１３００）におけるそれらの同様の比よりも大きくなるように動作させることを特徴とする液位測定装置。
2. 液位測定用の圧電セル（１０）の励振パルス数に対する対照用圧電セル（１２）の励振パルス数の比が、前記初期化段階（１１００、１１００ｂｉｓ）中はほぼ１であり、安定測定段階（１３００）中では１／１０と１／１００の間の値であることを特徴とする請求項１に記載の液位測定装置。
3. マルチリザーバータンクの各リザーバーにそれぞれ配置された二つずつの圧電セル（１０、１２）をそれぞれ備えた複数個ｉの検出アセンブリを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液位測定装置。
4. ２リザーバータンクの一つのリザーバーにそれぞれ配置された対照用圧電セル（１２）と測定用圧電セル（１０）とをそれぞれ備えた二つの検出アセンブリ（Ｓ１、Ｓ２）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液位測定装置。
5. 各検出アセンブリ（Ｓ１、Ｓ２）が環状の対照用圧電セル（１２）で囲まれた中央の測定用圧電セル（１０）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液位測定装置。
6. 装置の起動後、前記処理手段における前記検出アセンブリの二つの圧電セルに関する測定パラメータを零にする初期化ステップ（１００１）の後に、
   ａ）前記処理手段が測定パラメータを取得する過程で、前記測定用圧電セル（１０）の励振パルス数に対する前記対照用圧電セル（１２）の励振パルス数の比をその後の安定測定段階（１３００）におけるそれらの同様の比よりも高くした状態で前記処理手段における少なくとも一つの検出アセンブリ（ｉ）に関する測定パラメータを初期化するための少なくとも一つのステップ（１１００、１１００ｂｉｓ）と、
   ｂ）予め定められた時間にわたって前記ステップａ）を繰り返すステップ（１２００）と、
   ｃ）前記ステップｃ）の後に前記安定測定段階（１３００）を実行するステップ、
   とを含む手順を実行可能な制御手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液位測定装置。
7. ステップａ）が複数個ｉの検出アセンブリ（Ｓｉ）毎に測定パラメータを初期化する複数の連続したステップ（１１００、１１００ｂｉｓ）からなることを特徴とする請求項６に記載の液位測定装置。
8. 前記ステップａ）中に、各検出アセンブリ（ｉ）に対して前記対照用圧電セル（１２）の励振による反射エコーの検出を行うサブルーチン（１１１０）と、前記測定用圧電セル（１０）の励振による反射エコーの検出を行うサブルーチン（１１４０）を含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の液位測定装置。
9. 安定測定段階（１３００）を実行するステップｃ）中に、前記検出アセンブリ（ｉ）に対して前記対照用圧電セルの励振による反射エコーの検出をそれぞれ行う二つのステップ（Ｂ）と、これら二つのステップ（Ｂ）の間に前記測定用圧電セル（１０）の励振による反射エコーの検出をそれぞれ行う複数のステップ（Ａ）を含むことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の液位測定装置。
10. 測定で得た予め定められた数（Ｎａｖ）の有効測定時間を平均化することによって個々の測定を行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の液位測定装置。
11. 前記各圧電セル（１０、１２）を制御手段の出力から遮断し、かつ、制御手段のこれら出力に現れる信号を感知して制御手段自身の動作の正常及び異常を診断する診断サブルーチン（１９００）を実行する診断手段を更に有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液位測定装置。
12. 前記診断サブルーチン（１９００）が、予め定められた期間（Ｔ１）だけ持続する励振パルス発信ステップ（１９０３）と、前記タンクの最大液位まで超音波が往復するに要する最大測定期間に亘って制御手段の出力における信号の不在を検出するステップ（１９０６）とを有することを特徴とする請求項１１に記載の液位測定装置。
13. 前記診断サブルーチン（１９００）が、予め定められた期間（Ｔ１）だけ持続する励振パルス発信ステップ（１９０８）と、前記期間（Ｔ１）が終了したときに前記制御手段の出力における信号の存在を検出する確認ステップ（１９１１）とを有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の液位測定装置。

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