JP4522990B2 - 超音波燃料測定システム - Google Patents
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Description
この発明は一般に流体の液位測定システムおよびそれらのシステムの統合に関する。特に、より具体的には、この発明は燃料タンクの燃料の量を判断するための超音波燃料タンク測定システムに関する。
飛行機の燃料監視システムは、典型的には容量型燃料測定センサを使用する。これらのセンサは、燃料−空気の界面上部の圧力の測定に対してタンクの底部付近の圧力を測定し、その圧力差から流体の高さを判断することによって、タンクの燃料の量を判断する。流体の高さおよびタンクの幾何学的形状の知識から、タンクの燃料の量が確かめられるであろう。容量型燃料測定センサは、ダイヤフラムまたは他の変形可能なエレメントを撓ませ、容量性ピックオフメカニズムでその撓みを測定することによって、圧力差を判断する。このような検出メカニズムには典型的に、燃料タンクの内側もしくは燃料パイプに沿って存在するであろう配線またはケーブル布線とともに、燃料タンクおよび関連付けられる管の1箇所以上に、圧力測定のための圧力ポートにアクセスするための入口が必要となる。これらの比較的大きく、嵩高いトランスデューサを有する燃料の量の測定システムは重く、いくつかのタンクとの接続箇所を必要とする。
この発明の1つの局面は燃料タンクシステムを与える。このシステムは、燃料タンク、燃料タンク構造に埋込まれるトランスデューサキャリアテープ、およびトランスデューサキャリアテープに取付けられる少なくとも1つの超音波トランスデューサを含む。少なくとも1つの超音波トランスデューサから送られる超音波信号は燃料−空気の表面から反射され、反射される信号は少なくとも1つの超音波トランスデューサによって受取られて、燃料タンクの燃料の液位を判断する。
燃料の液位を判断するために使用することによって、判断される。
図1は、この発明の1つの実施例に従う、機器を備えた燃料タンクシステムを100に図示する。燃料タンクシステム100は、燃料120を入れる燃料タンク110、1つ以上の超音波トランスデューサ140を有するトランスデューサキャリアテープ130、および分離壁150を含む。
熱硬化性マトリックス樹脂
・ビスマレイミド
・シアン酸エステル
・エポキシ、250硬化
・エポキシ、350硬化
・強化エポキシ
・フェノール
・ポリエステル
・ポリイミド
・ビニルエステル
熱可塑性マトリックス樹脂
・液晶
・ポリアミド
・ポリアミド−イミド
・ポリアリーレンケトンスルフィド
・ポリエーテルケトン族(PEK、PEKK、PEEK)
・ポリエーテルイミド
・ポリエーテルスルホン
・ポリイミド
・ポリフェニレンスルフィド
複合材料のための繊維の典型的なタイプ
前駆物質を原料とする炭素繊維
・PAN繊維を原料とする炭素繊維
・ピッチ繊維を原料とする炭素繊維
・レーヨンを原料とする炭素繊維
有機繊維
・アラミド(ケブラー)
・PAN系炭素
・ピッチ系炭素
・レーヨン系炭素
・ポリベンゾイミダゾール
・ポリエチレン
無機繊維
・構造高強度ガラス繊維
・E−ガラス繊維
・アルミニウム
・ボラン
・クォーツ
・シリコンカーバイド
・他のセラミックス
タンクは単一の部品であり、単一の構成を有するか、またはいくつかのより小さな部品から組み立てられてもよい。
は取付けられる1つ以上の超音波トランスデューサ140を含む。
システム200は、トランスデューサキャリアテープ230および少なくとも1つの超音波トランスデューサ240を含む。超音波燃料測定システムコントローラ260は、超音波燃料測定システム200に接続されて示される。
続される。コントローラ260は、超音波トランスデューサの少なくとも1つからの音波放出と反射信号との間の経過時間を測定するために、電子回路およびタイミング回路を含む。タンクの燃料または空気を介する音波信号の経過時間または飛行時間は、燃料の液位を判断するために使用される。媒体における音波の速度などの燃料パラメータが、タンクの燃料の高さまたは燃料の液位を判断する目的で、経過時間のデータに適用される。流体の温度または圧力による音速の小さな変化はコントローラ260で補償されてもよい。燃料温度を正確に、局所的に測定するために、各々の超音波トランスデューサ付近など、トランスデューサキャリアテープ230上に、1つ以上の温度センサが含まれてもよい。たとえば、コントローラ260は、統合された燃料タンクのシステムを搭載する民間航空機または軍用機のコックピットでの表示および記録に好適な任意のデジタルまたはアナログ形式で出力を与える。
ばされるときに電荷または電圧を発生させ、その電荷または電圧は反射信号が受取られるときに判断のために使用される。
て燃料の液位の判断を補償することによって行なわれ得る。燃料温度は燃料タンクの熱電対または抵抗性温度装置(RTD)などの温度センサによって直接に測定されるか、または燃料タンクの外側での温度測定または燃料タンクの外側付近の温度測定から推測されてもよい。RTDまたは他の好適な温度感知装置が、超音波トランスデューサを有するトランスデューサキャリアテープ上に含まれてもよい。温度補償される燃料の液位の表示はそれに従って出力されるか、または更新されるであろう。燃料の液位のさらなる測定は、ブロック310からブロック360を繰返すことによって可能である。温度補償される燃料の液位の表示は連続して、予め定められたときに、外部の要請に応じて、またはその何らかの組合せで出力されるであろう。
Claims (13)
- 燃料タンクシステムであって、
燃料タンクと、
燃料タンクの表面に結合されるトランスデューサキャリアテープと、
トランスデューサキャリアテープに取付けられる少なくとも1つの超音波トランスデューサと、
少なくとも1つの超音波トランスデューサに動作可能に接続されるコントローラとを含み、
少なくとも1つの超音波トランスデューサからの音波放出は燃料−空気の表面から反射され、反射される信号は少なくとも1つの超音波トランスデューサによって受取られて、
該コントローラは、超音波トランスデューサのうちの少なくとも1つからの音波放出と反射信号との間の経過時間を測定することによって燃料タンクの燃料の液位を判断し、
さらに、タンクが燃料で満たされたときに、該超音波トランスデューサの各々につき測定された経過時間を保存する保存手段と
その後タンクが再び満たされたときに測定された追加の組の経過時間を該保存された経過時間と比較し、比較に基づいて燃料タンクの構造上の変化を判断する手段、
とを有する、
燃料タンクの燃料の液位を判断する燃料タンクシステム。 - 燃料タンクは複合材料を含む、請求項1に記載のシステム。
- トランスデューサキャリアテープはフレックス回路またはフレックステープのうちの1つを含む、請求項1に記載のシステム。
- トランスデューサキャリアテープは金属性の相互配線からなる少なくとも1つの層を含む、請求項3に記載のシステム。
- トランスデューサキャリアテープは燃料タンクの基部に埋込まれる、請求項1に記載のシステム。
- 超音波トランスデューサは圧電ディスクを含む、請求項1に記載のシステム。
- トランスデューサキャリアテープ上に配置される分離壁をさらに含み、分離壁はトランスデューサキャリアテープを燃料タンクの燃料から分離する、請求項1に記載のシステム。
- 分離壁は複合材料を含む、請求項7に記載のシステム。
- 燃料タンクの燃料の液位を判断する方法であって、
燃料タンクの内側表面から、複数の超音波トランスデューサのうちの少なくとも1つから超音波放出を送ることと、
燃料タンクの燃料−空気の表面から反射信号を受取ることと、
送られる超音波放出および受取られる反射信号との間の経過時間を測定することと、
測定された経過時間に基づいて燃料の液位を判断することと
を含み、さらに、
タンクが燃料で満たされるときに、該超音波トランスデューサの各々につき経過時間を測定し、該経過時間を保存し、
その後タンクが再び燃料で満たされるときに、追加の組の経過時間を測定し、該保存された経過時間と比較し、
比較に基づいて燃料タンクの構造上の変化を判断することを有する、方法。 - 超音波放出は燃料タンクの基部部分に埋込まれる複数の超音波トランスデューサのうちの1つから送られる、請求項9に記載の方法。
- 複数の超音波トランスデューサはフレックス回路またはフレックステープのうちの1つに沿って位置決めされる、請求項10に記載の方法。
- 燃料の液位を判断することは燃料タンクの基部部分に埋込まれる複数の超音波トランスデューサからの送られる超音波放出と複数の受取られる反射信号との間の複数の経過時間を測定することを含む、請求項9に記載の方法。
- 燃料タンクの燃料の燃料温度を測定することと、燃料温度に基づいて燃料の液位の判断を補償することとをさらに含む、請求項9に記載の方法。
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