JP7333516B2 - Liquid level detector - Google Patents

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郁夫 井原
雅之 森
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政稔 市村
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Description

本発明は、液面位置検出装置に関する。 The present invention relates to a liquid level detection device.

液面位置検出装置として、例えば、特許文献1には、伝搬体のうち液体中の部分を伝搬する表面波の音速が、液体から露出している部分を伝搬する表面波の音速よりも遅くなることを利用して液体の液面位置を検出するものが開示されている。 As a liquid surface position detection device, for example, Patent Document 1 discloses that the speed of sound of a surface wave propagating through a portion of a propagating body in liquid is slower than the speed of sound of a surface wave propagating through a portion exposed from the liquid. It is disclosed to detect the liquid surface position of the liquid by utilizing the fact.

特開平4-86525号公報JP-A-4-86525

特許文献1に開示された液面位置検出装置では、液面位置によっては伝搬体を伝搬する表面波の一部が伝搬体の側面に伝搬し、ノイズ成分となったり、底面から漏出し、S/N比(Signal-Noise Ratio)が悪化してしまい、液面位置の検出精度が悪くなる場合がある。 In the liquid level detection device disclosed in Patent Document 1, depending on the liquid level position, part of the surface wave propagating on the propagating medium propagates to the side surface of the propagating medium, becomes a noise component, or leaks from the bottom surface, causing S /N ratio (Signal-Noise Ratio) deteriorates, and the detection accuracy of the liquid surface position may deteriorate.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a liquid level position detecting device capable of detecting a liquid level position with high accuracy.

上記目的を達成するため、本発明に係る液面位置検出装置は、
液体に浸り、前記液体の液面位置に応じて前記液体に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体と、
前記伝搬体の一方の端部に設けられて前記超音波振動を前記伝搬体に発生させる振動発生手段と、
前記振動発生手段によって発生した前記超音波振動が前記伝搬体の第1箇所から前記境界を跨いで第2箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて前記液面位置を検出する検出手段と、を備え、
前記伝搬体は、前記一方の端部の前記振動発生手段により前記超音波振動が伝搬される伝搬面部と、前記伝搬面部と連続する隣接面部とを有し、
前記伝搬面部と前記隣接面部とのなす角度が鋭角であり、
前記隣接面部は、前記一方の端部とは反対側に位置する前記伝搬面部の他方の端部と連続する底面部である、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the liquid level detection device according to the present invention includes:
a propagating body that is immersed in a liquid and displaces a boundary immersed in the liquid according to the liquid surface position of the liquid, and propagates the ultrasonic vibration;
a vibration generating means provided at one end of the propagating body for generating the ultrasonic vibration in the propagating body;
detecting means for detecting the liquid level position based on the propagation time for the ultrasonic vibration generated by the vibration generating means to propagate from the first point of the propagating body to the second point across the boundary;
The propagating body has a propagating surface portion through which the ultrasonic vibration is propagated by the vibration generating means at the one end, and an adjacent surface portion continuous with the propagating surface portion,
an angle formed by the propagating surface portion and the adjacent surface portion is an acute angle;
The adjacent surface portion is a bottom surface portion that is continuous with the other end portion of the propagation surface portion located on the opposite side of the one end portion,
It is characterized by

また、上記目的を達成するため、本発明に係る液面位置検出装置は、
液体に浸り、前記液体の液面位置に応じて前記液体に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体と、
前記伝搬体の一方の端部に設けられて前記超音波振動を前記伝搬体に発生させる振動発生手段と、
前記振動発生手段によって発生した前記超音波振動が前記伝搬体の第1箇所から前記境界を跨いで第2箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて前記液面位置を検出する検出手段と、を備え、
前記伝搬体は、前記一方の端部の前記振動発生手段により前記超音波振動が伝搬される伝搬面部と、前記伝搬面部と連続する隣接面部と、を有し、
前記伝搬面部と前記隣接面部とのなす角度が鋭角であり、
前記伝搬面部は、互いに表裏の関係にある第1伝搬面部と第2伝搬面部を有し、
前記隣接面部は、前記第1伝搬面部の両側に連続する2つの第1側面部および前記第2伝搬面部の両側に連続する2つの第2側面部を有している、
ことを特徴とする。
また、前記伝搬面部と前記隣接面部とは、交差線部に互いを連続する円弧部を備える、ことが好ましい。
Further, in order to achieve the above object, the liquid level detection device according to the present invention includes:
a propagating body that is immersed in a liquid and displaces a boundary immersed in the liquid according to the liquid surface position of the liquid, and propagates the ultrasonic vibration;
a vibration generating means provided at one end of the propagating body for generating the ultrasonic vibration in the propagating body;
detecting means for detecting the liquid level position based on the propagation time for the ultrasonic vibration generated by the vibration generating means to propagate from the first point of the propagating body to the second point across the boundary;
The propagating body has a propagating surface portion through which the ultrasonic vibration is propagated by the vibration generating means at the one end portion, and an adjacent surface portion continuous with the propagating surface portion,
an angle formed by the propagating surface portion and the adjacent surface portion is an acute angle;
The propagation surface portion has a first propagation surface portion and a second propagation surface portion that are in a front-back relationship with each other,
The adjacent surface portion has two first side surface portions continuous on both sides of the first propagation surface portion and two second side surface portions continuous on both sides of the second propagation surface portion,
It is characterized by
Moreover, it is preferable that the propagation surface portion and the adjacent surface portion have circular arc portions that are continuous with each other at the intersection line portion.

本発明によれば、液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the liquid level position detection apparatus with high detection accuracy of a liquid level position can be provided.

本発明の第1実施形態に係る液面位置検出装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a liquid level detection device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 第1実施形態に係る伝搬体及び振動子の外観斜視図である。1 is an external perspective view of a propagating body and a vibrator according to a first embodiment; FIG. (a)は、第1実施形態に係る伝搬体及び振動子の正面図、(b)は、左側面図、(c)は、平面図である。(a) is a front view of a propagating body and a vibrator according to the first embodiment, (b) is a left side view, and (c) is a plan view. 傾斜角度と反射率の解析結果を示すグラフである。It is a graph which shows the analysis result of a tilt angle and a reflectance. 第1実施形態の液面位置検出処理の一例を示すフローチャートである。6 is a flow chart showing an example of liquid level position detection processing according to the first embodiment; 本発明の第2実施形態に係り、(a)は、伝搬体及び振動子の正面図、(b)は、右側面図、(c)は、平面図である。FIG. 8A is a front view of a propagating body and a vibrator, FIG. 8B is a right side view, and FIG. 第1表面波と第2表面波を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a first surface wave and a second surface wave; 時間と振幅の解析結果を示すグラフであり、(a)は、第2実施形態を示し、(b)は、従来例を示す。It is a graph which shows the analysis result of time and amplitude, (a) shows 2nd Embodiment, (b) shows a conventional example. 第2実施形態の液面位置検出処理の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an example of liquid surface position detection processing according to the second embodiment; 第2実施形態に係る温度補正の説明図であり、(a)は、伝搬体及び振動子の正面図、(b)は、右側面図、(c)は、平面図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of temperature correction according to the second embodiment, in which (a) is a front view of a propagating body and an oscillator, (b) is a right side view, and (c) is a plan view. 第3実施形態に係り、(a)は、伝搬体及び振動子の外観斜視図、(b)は、部分拡大図である。FIG. 8A is an external perspective view of a propagating body and a vibrator, and FIG. 8B is a partially enlarged view according to the third embodiment. 第3実施形態に係り、(a)は、伝搬体及び振動子の正面図、(b)は、右側面図、(c)は、平面図、(d)は、部分拡大図である。FIG. 10 (a) is a front view of a propagating body and a vibrator, (b) is a right side view, (c) is a plan view, and (d) is a partially enlarged view according to the third embodiment. 第3実施形態に係り、傾斜角度と反射率の解析結果を示すグラフである。It is a graph which shows the analysis result of an inclination-angle and a reflectance concerning 3rd Embodiment.

本発明の一実施形態に係る液面位置検出装置について図面を参照して説明する。 A liquid level detection device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
本実施形態に係る液面位置検出装置100は、図1に示すように、容器80内に入れられた液体90の液面91の位置を検出する装置である。液体90の量の増減に伴い、液面91も上下する。
(First embodiment)
A liquid level detection device 100 according to this embodiment is a device for detecting the position of a liquid level 91 of a liquid 90 contained in a container 80, as shown in FIG. As the amount of the liquid 90 increases or decreases, the liquid level 91 also rises and falls.

液面位置検出装置100は、伝搬体10と、振動子(振動発生手段)20と、送受信回路(検出手段)30と、制御部(検出手段)40と、を備える。 The liquid level detection device 100 includes a propagating body 10 , a vibrator (vibration generating means) 20 , a transmission/reception circuit (detection means) 30 , and a controller (detection means) 40 .

伝搬体10は、表面波Wが伝搬するものであり、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)などの合成樹脂から形成されている。伝搬体10は、上下方向に長尺な略柱形状である。伝搬体10の外面は、振動子20に向く上面と、上面とは反対側の底面と、上面と底面を繋ぐとともに互いに表裏の関係となる2つの主面と、上面と底面を繋ぐとともに互いに表裏の関係となる2つの側面と、の6面から主に構成される。 The propagating body 10 propagates the surface wave W, and is made of a synthetic resin such as PPS (polyphenylene sulfide). The propagating body 10 has a substantially columnar shape elongated in the vertical direction. The outer surface of the propagating body 10 includes a top surface facing the vibrator 20, a bottom surface opposite to the top surface, two main surfaces connecting the top surface and the bottom surface and having a front/back relationship with each other, and It is mainly composed of two sides having a relationship of and six sides.

本実施形態では、伝搬体10は、図2、図3に示すように、略柱状で横断面形状が台形状とされ、台形状の長辺(下底)を含む主面の1つ(例えば、表面)を含んで伝搬面部(表面部)11が構成され、伝搬面部11を超音波振動による表面波Wが伝搬する、いわゆる一面発振構造とされている。超音波振動による表面波Wは、伝搬体10を伝搬する際には伝搬体10の表面から表面波Wの波長とほぼ同じ深さまで達する。伝搬面部11は、伝搬体10の主面(表面)だけでなく表面波Wの波長とほぼ同じ深さをも含む部分である。 In this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the propagating body 10 has a substantially columnar shape and a trapezoidal cross-sectional shape. , surface), and a so-called one-plane oscillation structure in which a surface wave W caused by ultrasonic vibration propagates through the propagation surface 11 is formed. A surface wave W caused by ultrasonic vibration reaches a depth substantially equal to the wavelength of the surface wave W from the surface of the propagating body 10 when propagating through the propagating body 10 . The propagation surface portion 11 is a portion including not only the main surface (surface) of the propagation body 10 but also a depth substantially equal to the wavelength of the surface wave W. FIG.

伝搬体10は、6面として、超音波振動が伝搬される伝搬面部11と、伝搬面部11と表裏の関係にある台形状の短辺(上底)を含む主面を含んだ裏面部12と、伝搬面部11と裏面部12との間を繋ぐ台形状の斜辺を含む2つの側面を含んだ側面部13,14と、振動子(振動発生手段)20が設けられる上面を含む上面部15と、底面を含む底面部16とを有している。なお、裏面部12、側面部13、側面部14、上面部15や底面部16も伝搬面部11と同様に表面だけでなく表面波Wの波長とほぼ同じ深さをも含む部分である。 The propagating body 10 includes, as six surfaces, a propagation surface portion 11 through which ultrasonic vibrations are propagated, and a back surface portion 12 including a main surface including a short side (upper base) of a trapezoid that is in a front and back relationship with the propagation surface portion 11. , side surface portions 13 and 14 including two side surfaces including a trapezoidal oblique side connecting the propagation surface portion 11 and the back surface portion 12, and a top surface portion 15 including a top surface on which a vibrator (vibration generating means) 20 is provided. , and a bottom portion 16 including a bottom surface. Like the propagating surface portion 11, the back surface portion 12, the side surface portion 13, the side surface portion 14, the top surface portion 15, and the bottom surface portion 16 include not only the surface but also the depth substantially equal to the wavelength of the surface wave W.

伝搬面部11は、伝搬体10の一方の端部である台形状の上面部15の下底に連続して垂下する平面で構成される。裏面部12は、上面部15の上底から垂下する平面で構成される。したがって、横断面形状が台形状の伝搬体10は、伝搬面部11の幅が裏面部12の幅より大きく形成されている。 The propagating surface portion 11 is formed of a flat surface that continuously hangs down from the lower base of the trapezoidal upper surface portion 15 that is one end of the propagating body 10 . The back surface portion 12 is composed of a flat surface that hangs down from the upper base of the top surface portion 15 . Therefore, in the propagating body 10 having a trapezoidal cross-sectional shape, the width of the propagating surface portion 11 is larger than the width of the back surface portion 12 .

側面部13,14は、図2、図3に示すように、平面視(図3(c))において、表側の伝搬面部11の両側に連続するとともに、裏側の裏面部12の両側にも連続して台形状の斜辺を含む平面で構成されている。2つの側面部13,14は、超音波振動が伝搬する伝搬面部11と両側で連続する隣接面部を構成する。 As shown in FIGS. 2 and 3, the side surface portions 13 and 14 are continuous to both sides of the propagation surface portion 11 on the front side and also continuous to both sides of the back surface portion 12 on the back side in plan view (FIG. 3(c)). It is composed of a plane including the oblique side of the trapezoid. The two side surface portions 13 and 14 form adjacent surface portions that are continuous on both sides with the propagation surface portion 11 through which the ultrasonic vibration propagates.

伝搬体10は、伝搬面部11と、両側に連続する側面部(隣接面部)13,14とのなす角度θが鋭角にしてある。
このような伝搬体10では、側面部13,14は、伝搬面部11の両側にそれぞれなす角度θを鋭角とすることにより、伝搬面部11を伝搬する表面波Wの一部が側面部13,14に向かっても側面部13,14から伝搬面部11に反射させて戻すことができ、伝搬面部11を上下方向に伝搬する表面波Wと合流させることで、検出波の漏洩などを減らしてS/N比を向上することができる。
なお、側面部13,14の伝搬面部11との交わる角度θとなる部分の長さ(裏面部12に向かう方向(斜面に沿う方向)の長さ)cは、少なくとも伝搬面部11と側面部13,14の交点(交差線部)から超音波が伝搬される1波長以上の長さを確保すれば良い。
The propagating body 10 has an acute angle θ between the propagating surface portion 11 and the side surfaces (adjacent surface portions) 13 and 14 that are continuous on both sides.
In this propagating body 10, the side surfaces 13 and 14 form an acute angle .theta. It can also be reflected back to the propagation surface portion 11 from the side surfaces 13 and 14 toward the S/ N ratio can be improved.
It should be noted that the length (the length in the direction toward the back surface portion 12 (the direction along the slope)) c of the portion forming the angle θ between the side surface portions 13 and 14 and the propagation surface portion 11 is at least the propagation surface portion 11 and the side surface portion 13 . , 14 (crossing line portion), a length of one wavelength or longer for propagation of ultrasonic waves may be ensured.

上面部15は、伝搬体10の一方の端部を構成し、台形状の平面とされている。上面部15には、台形状の下底を跨ぐように振動子(振動発生手段)20が設けられ、伝搬面部11に超音波振動を伝搬する(図2および図3(b)(c)参照)。 The upper surface portion 15 constitutes one end portion of the propagating body 10 and has a trapezoidal plane. A vibrator (vibration generating means) 20 is provided on the upper surface portion 15 so as to straddle the bottom of the trapezoidal shape, and propagates ultrasonic vibrations to the propagation surface portion 11 (see FIGS. 2 and 3B and 3C). ).

底面部16は、上面部15とは反対側において伝搬面部11と裏面部12とを繋ぐとともに、2つの側面部13,14とを繋ぐ平面とされている。
伝搬体10は、図2および図3(b)に示すように、伝搬面部11と、伝搬面部11の他方の端部に連続する底面部(隣接面部)16とのなす角度φが鋭角にしてある。
このような伝搬体10は、伝搬面部11と、伝搬面部11の他方の端部で連続する底面部(隣接面部)16のなす角度φを鋭角とすることにより、伝搬面部11を伝搬する表面波Wの一部が底面部16に向かっても底面部16で反射させて伝搬面部11に戻すことができ、伝搬面部11を上下方向に伝搬する検出波となる表面波Wと合流させることで、S/N比を向上することができる。
なお、底面部16の伝搬面部11とのなす角度φとなる部分の長さ(裏面部12に向かう方向の長さ)c1は、少なくとも伝搬面部11と底面部16の交点(交差線部)から超音波が伝搬される1波長以上の長さを確保すれば良い(図3(b)参照)。
The bottom surface portion 16 connects the propagation surface portion 11 and the back surface portion 12 on the side opposite to the top surface portion 15 and is a flat surface that connects the two side surface portions 13 and 14 .
As shown in FIGS. 2 and 3B, the propagating body 10 has an acute angle φ formed between the propagating surface portion 11 and the bottom surface portion (adjacent surface portion) 16 that is continuous with the other end portion of the propagating surface portion 11. be.
In such a propagator 10, the angle φ formed by the propagation surface portion 11 and the bottom surface portion (adjacent surface portion) 16 that is continuous at the other end portion of the propagation surface portion 11 is an acute angle. A portion of W can be reflected by the bottom surface portion 16 toward the bottom surface portion 16 and returned to the propagation surface portion 11, and by merging with the surface wave W serving as the detection wave propagating in the vertical direction on the propagation surface portion 11, An S/N ratio can be improved.
The length c1 of the portion forming the angle φ between the bottom surface portion 16 and the propagation surface portion 11 (the length in the direction toward the back surface portion 12) is at least from the intersection (intersection line) between the propagation surface portion 11 and the bottom surface portion 16. It suffices to secure a length of one wavelength or longer for ultrasonic waves to propagate (see FIG. 3B).

次に、このような伝搬体10の伝搬面部11と隣接面部とのなす角度φ(θ)を鋭角にすることによるS/N比の向上について伝搬面部11に連続する底面部16を隣接面部として、伝搬面部11となす角度φについて、解析を行った。なお、解析には、PPSの伝搬体10を用いた。また、伝搬体10では、伝搬面部11と隣接面部とした底面部16との交差線部は、尖った状態である。 Next, regarding the improvement of the S/N ratio by making the angle φ(θ) between the propagation surface portion 11 and the adjacent surface portion of the propagation body 10 an acute angle, the bottom surface portion 16 continuing to the propagation surface portion 11 is used as the adjacent surface portion. , the angle φ formed with the propagation surface portion 11 was analyzed. Note that the PPS propagating body 10 was used for the analysis. Further, in the propagating body 10, the intersection line portion between the propagating surface portion 11 and the bottom surface portion 16 serving as the adjacent surface portion is sharp.

解析では、伝搬面部11に対する底面部16のなす角度φを変化させ、反射率(反射強度:Reflection coefficient)Rcを求めた。解析の結果は、図4に示すように、角度φの変化に対して反射率(反射強度)Rcは、直線的に変化せず、ピークとなる範囲があることが分かっている。これまでの角度φを90度としていた場合の反射率Rcが0.45であるのに比べ反射率Rcが0.45より高くなる範囲の角度φとすることで、S/N比を高めることができ、例えば7つのピークに基づく角度φから所定の角度範囲とすれば反射率Rcを高めることができる。 In the analysis, the angle φ formed by the bottom surface portion 16 with respect to the propagation surface portion 11 was changed to obtain the reflectance (reflection coefficient) Rc. As a result of the analysis, as shown in FIG. 4, it is known that the reflectance (reflection intensity) Rc does not change linearly with respect to the change in the angle φ, but has a peak range. Compared to the reflectance Rc of 0.45 when the angle φ was set to 90 degrees in the past, the S/N ratio is increased by setting the angle φ in a range in which the reflectance Rc is higher than 0.45. For example, the reflectance Rc can be increased by setting a predetermined angle range from the angle φ based on the seven peaks.

一方、伝搬体10では、伝搬面部11と底面部16とのなす角度φが小さくなると、先端が尖った状態となり、強度の確保などの問題、すなわち、欠けや割れ等が生じ易くなることが考えられる。このことから、例えば角度φを90度に近いできるだけ大きな角度とすれば良い。40度以上の範囲で反射率Rcが最大となる角度φ=55度から所定の範囲、例えば角度φを49~65度の範囲とすることが好ましい。さらに好ましくは、40度以上の範囲で反射率Rcが最大となる角度φ=55度の±3度、例えば角度φを52~58度とすれば、反射率Rcを0.8(80%)以上とすることができる。 On the other hand, in the propagating body 10, when the angle φ between the propagating surface portion 11 and the bottom portion 16 becomes small, the tip becomes sharp, and problems such as securing strength, that is, chipping and cracking, are likely to occur. be done. Therefore, for example, the angle φ should be as large as possible, close to 90 degrees. It is preferable to set the angle φ to a predetermined range from the angle φ=55 degrees at which the reflectance Rc is maximized in the range of 40 degrees or more, for example, the range of 49 to 65 degrees. More preferably, ±3 degrees of the angle φ=55 degrees at which the reflectance Rc is maximum in the range of 40 degrees or more. It can be as above.

伝搬体10において、伝搬面部11と側面部13,14とのなす角度θについても同様にこれまでのなす角度θを90度とする場合に比べて反射率Rcを高めることができるものと考えられる。また、伝搬面部11と隣接面部となる側面部13,14とのなす角度θについても、上記の伝搬面部11と隣接面部のなす角度φの解析結果を適用し、角度θを49~65度の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは、反射率Rcが最大となる角度θ=55度の±3度、例えば角度θを52~58度とすれば、反射率Rcを0.8(80%)以上とすることができる。 In the propagator 10, the angle .theta. formed between the propagation surface portion 11 and the side portions 13 and 14 is also considered to be able to increase the reflectance Rc as compared with the case where the angle .theta. . As for the angle θ formed between the propagation surface portion 11 and the side surfaces 13 and 14 which are the adjacent surface portions, the analysis result of the angle φ formed between the propagation surface portion 11 and the adjacent surface portions is applied, and the angle θ is set to 49 to 65 degrees. More preferably, the angle θ at which the reflectance Rc is maximized is ±3 degrees of 55 degrees. ) or more.

伝搬体10は、伝搬面部11とは反対側の裏面部12の長手方向の途中に裏面部12と直交して切り欠いた凹部17(図3参照)を備え、この凹部17は、内部伝搬波を反射する反射部として機能する。なお、凹部17については、図2では記載が省略してある。凹部17による内部伝搬波を用いる温度補正については、後述する。 The propagating body 10 has a concave portion 17 (see FIG. 3) that is cut perpendicular to the back surface portion 12 in the middle of the longitudinal direction of the back surface portion 12 opposite to the propagation surface portion 11. It functions as a reflector that reflects the Note that the concave portion 17 is omitted in FIG. Temperature correction using the internal propagation wave by the concave portion 17 will be described later.

伝搬体10は、図1に示すように、側面部13及び側面部14で容器80に設けられた固定部材81,82に挟まれることによって固定されている。なお、伝搬体10は、表面波Wの伝搬を阻害しないように、表面波Wが伝搬する伝搬面部11以外の部分で固定されれば、その固定方法は任意である。 As shown in FIG. 1, the propagating body 10 is fixed by being sandwiched between fixing members 81 and 82 provided on the container 80 at the side portions 13 and 14 . Any fixing method may be used as long as the propagating body 10 is fixed at a portion other than the propagating surface portion 11 through which the surface wave W propagates so as not to hinder the propagation of the surface wave W. FIG.

伝搬体10は、底面部16の下端が容器80の底面から距離(長さ)dだけ離間して配置される。伝搬体10における、上面部15の上端から液面91までの上下方向に沿った長さ(伝搬体10が液体90に浸っていない部分である第1部分10aの長さ)L1と、底面部16の下端から液面91までの上下方向に沿った長さ(伝搬体10が液体90に浸っている部分である第2部分10bの長さ)L2とは、液体90の増減によって変化する。すなわち、液体90の液面91の位置(液面位置)に応じて液体90に浸る伝搬体10の境界(第1部分10aと第2部分10bとの境界)が変位する。 The propagating body 10 is arranged such that the lower end of the bottom surface portion 16 is separated from the bottom surface of the container 80 by a distance (length) d. The length L1 along the vertical direction from the upper end of the upper surface portion 15 to the liquid surface 91 (the length of the first portion 10a, which is the portion of the propagation body 10 not immersed in the liquid 90) in the propagating body 10, and the bottom portion 16 to the liquid surface 91 (the length of the second portion 10b where the propagator 10 is immersed in the liquid 90) L2 changes depending on the increase or decrease of the liquid 90. FIG. That is, the boundary (boundary between the first portion 10a and the second portion 10b) of the propagating body 10 immersed in the liquid 90 is displaced according to the position of the liquid surface 91 of the liquid 90 (liquid surface position).

振動子20は、超音波を発生する振動発生手段であり、例えば、横波トランスデューサで、回路基板に実装された圧電素子などを含んで構成される。振動子20は、伝搬体10の上面部15に押しつけられ、例えば伝搬体10の伝搬面部11に表面波Wを発生させる一面発振構造としてある。本実施形態では、振動子20が伝搬面部11に発生させる超音波を表面波Wと呼ぶ。
振動子20は、図3に示すように、伝搬体10に表面波Wを発生させるとともに、表面波Wを受ける送受波部21を有する。なお、図3(b)では、振動子20を透視して送受波部21,23を示してある。
The vibrator 20 is vibration generating means for generating ultrasonic waves, and is, for example, a transverse wave transducer, and includes a piezoelectric element or the like mounted on a circuit board. The vibrator 20 is pressed against the upper surface portion 15 of the propagation body 10 and has a one-plane oscillation structure that generates a surface wave W on the propagation surface portion 11 of the propagation body 10, for example. In this embodiment, the ultrasonic waves generated by the transducer 20 on the propagation surface 11 are called surface waves W. As shown in FIG.
The vibrator 20 has a wave transmitting/receiving section 21 for generating a surface wave W in the propagating body 10 and receiving the surface wave W, as shown in FIG. In addition, in FIG. 3B, the wave transmitting/receiving sections 21 and 23 are shown with the vibrator 20 seen through.

送受波部21は、送受信回路30から供給される電気信号によって振動する。送受波部21の振動は、伝搬体10に伝搬され、伝搬面部11の上端(第1箇所の一例)に表面波Wが発生する。発生した表面波Wは、図3に示すように、伝搬面部11の下端へ向かって伝搬し、底面部16で反射した後、伝搬面部11の上端(第2箇所の一例)へ向かって伝搬する(図中の実線参照)。伝搬面部11の上端へ到達した表面波Wは、送受波部21を振動させる。送受波部21は、この振動を電気信号に変換して送受信回路30に供給する(図1参照)。 The wave transmitting/receiving section 21 vibrates by the electric signal supplied from the transmitting/receiving circuit 30 . The vibration of the wave transmitting/receiving section 21 is propagated to the propagating body 10 and a surface wave W is generated at the upper end (an example of the first location) of the propagating surface section 11 . As shown in FIG. 3, the generated surface wave W propagates toward the lower end of the propagation surface portion 11, reflects off the bottom surface portion 16, and then propagates toward the upper end (an example of the second location) of the propagation surface portion 11. (See the solid line in the figure). The surface wave W reaching the upper end of the propagation surface portion 11 causes the wave transmitting/receiving portion 21 to vibrate. The wave transmitting/receiving section 21 converts this vibration into an electric signal and supplies it to the transmitting/receiving circuit 30 (see FIG. 1).

この実施形態では、表面波Wは、超音波(例えば、20KHz以上の音波であれば良い。)のパルス(超音波パルス)となっている。また、表面波Wは、レイリー波もしくはシュルツ波である。なお、振動子20は、圧電素子と伝搬体10との間に介在され、振動の伝わりを効率良くするための超音波用接触媒質を含んでいても良い。 In this embodiment, the surface wave W is a pulse (ultrasonic pulse) of an ultrasonic wave (for example, a sound wave of 20 KHz or higher). Moreover, the surface wave W is a Rayleigh wave or a Schulz wave. The vibrator 20 may contain a contact material for ultrasonic waves interposed between the piezoelectric element and the propagating body 10 for efficient transmission of vibration.

送受信回路30は、図1に示すように、振動子20に接続される。送受信回路30は、超音波発生回路として、表面波Wとして超音波パルスを発生させる電気信号を振動子20に供給し、振動子20を振動させる。送受信回路30は、超音波受信回路として、振動子20から供給される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。 The transmitting/receiving circuit 30 is connected to the vibrator 20 as shown in FIG. The transmitting/receiving circuit 30 serves as an ultrasonic wave generating circuit to supply an electric signal for generating an ultrasonic pulse as a surface wave W to the vibrator 20 to vibrate the vibrator 20 . The transmitting/receiving circuit 30, as an ultrasonic wave receiving circuit, receives an electrical signal supplied from the transducer 20, and amplifies and converts the received electrical signal.

具体的には、図1および図3に示すように、送受信回路30は、表面波Wの送波用の電気信号を送受波部21に供給し、送受波部21を振動させる。また、底面部16で反射した表面波W(表面波Wの反射波)の電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。 Specifically, as shown in FIGS. 1 and 3, the transmitting/receiving circuit 30 supplies an electric signal for transmitting the surface wave W to the wave transmitting/receiving section 21 to vibrate the wave transmitting/receiving section 21 . It also receives an electrical signal of the surface wave W reflected by the bottom surface portion 16 (a reflected wave of the surface wave W), and amplifies and converts the received electrical signal.

制御部40は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、タイマなどから構成されるマイクロコンピュータ、D/A(デジタル/アナログ)変換器、A/D(アナログ/デジタル)変換器などを含んで構成される。制御部40は、送受信回路30に接続される。制御部40は、送受信回路30を制御し、送受信回路30から電気信号を振動子20の送受波部21に供給させる。これにより、表面波Wを伝搬面部11に発生させる。また、制御部40は、送受信回路30で増幅、変換された、振動子20の送受波部21からの電気信号を受け取り、受け取った電気信号に基づいて後述のように液面91の位置を検出する。また、制御部40は、液面位置検出装置100の外部の外部装置60とデータのやり取りが可能になっている(図1参照)。 The control unit 40 includes a microcomputer composed of a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a timer, etc., a D/A (digital/analog) converter, an A/D ( (analog/digital) converter and the like. The control unit 40 is connected to the transmission/reception circuit 30 . The control unit 40 controls the transmission/reception circuit 30 to supply the electrical signal from the transmission/reception circuit 30 to the wave transmission/reception unit 21 of the vibrator 20 . Thereby, a surface wave W is generated on the propagation surface portion 11 . Further, the control unit 40 receives an electric signal from the wave transmitting/receiving unit 21 of the vibrator 20 amplified and converted by the transmitting/receiving circuit 30, and detects the position of the liquid surface 91 based on the received electric signal as described later. do. Further, the control unit 40 can exchange data with an external device 60 outside the liquid level detection device 100 (see FIG. 1).

次に、以上のように構成された液面位置検出装置100の動作を、制御部40が実行する液面位置検出処理(図5参照)を中心に説明する。例えば、制御部40のCPUが、RAMをメインメモリとして、ROMに格納されているプログラムに従って、及びROMに格納されている各種データを用いて、液面位置検出処理を実行する。制御部40は、例えば、外部装置60からの指令に基づいて、液面位置検出処理を開始する。 Next, the operation of the liquid level position detection device 100 configured as described above will be described, centering on the liquid level position detection processing (see FIG. 5) executed by the control section 40. FIG. For example, the CPU of the control unit 40 uses the RAM as a main memory and executes the liquid level detection process according to the program stored in the ROM and using various data stored in the ROM. The control unit 40 starts the liquid surface position detection process based on a command from the external device 60, for example.

(液面位置検出処理)
液面位置検出処理を開始すると、図5に示すように、制御部40は、送受信回路30を介して送受波部21を振動させ、伝搬面部11の上端(第1箇所)に表面波Wを発生させる(ステップS1)。
(Liquid level position detection processing)
When the liquid surface position detection process is started, as shown in FIG. generated (step S1).

発生した表面波Wは、図3に示すように、伝搬面部11の下端へ向かって伝搬し、底面部16で反射した後、伝搬面部11の上端(第2箇所)へ向かって伝搬する。伝搬面部11の上端へ到達した表面波Wの反射波は、送受波部21を振動させる。送受波部21は、この振動を電気信号に変換して送受信回路30に供給する。送受信回路30は、供給された電気信号を増幅、変換して制御部40に供給する。以下では、この増幅、変換された電気信号(つまり、底面部16への伝搬を経て送受波部21に到達する表面波Wの反射波が、送受波部21に発生させる振動を示す電気信号)を、表面波伝搬信号とする。このように、送受波部21から(第1箇所)送られた表面波Wは、反射して再び送受波部21(第2箇所)に到達する間に、気体に接触する第1部分10aと液体90に接触する第2部分10bとの境界を二回跨いで伝搬する。 The generated surface wave W propagates toward the lower end of the propagation surface portion 11 as shown in FIG. A reflected wave of the surface wave W reaching the upper end of the propagation surface portion 11 causes the wave transmitting/receiving portion 21 to vibrate. The wave transmitting/receiving section 21 converts this vibration into an electric signal and supplies it to the transmitting/receiving circuit 30 . The transmitting/receiving circuit 30 amplifies and converts the supplied electric signal and supplies it to the control unit 40 . In the following, the amplified and converted electric signal (that is, an electric signal indicating the vibration generated in the wave transmitting/receiving unit 21 by the reflected wave of the surface wave W that reaches the wave transmitting/receiving unit 21 after propagating to the bottom surface portion 16) is the surface wave propagation signal. In this way, the surface wave W sent from the wave transmitting/receiving section 21 (at the first point) is reflected and reaches the wave transmitting/receiving section 21 (at the second point) again. It propagates across the boundary with the second portion 10b in contact with the liquid 90 twice.

続いて、制御部40は、ステップS1の処理を行ってから表面波伝搬信号を受信するまでの期間を計測するために、タイマを初期値の0に設定する(ステップS2)。当該期間は、送受波部21が表面波Wを発生させたタイミングから、再び送受波部21が表面波Wの反射波を受けるタイミングまでの期間であり、要するに、送受波部21から送受波部21に戻るまでの表面波Wの伝搬時間(以下、表面波伝搬時間とする場合もある。)である。 Subsequently, the control unit 40 sets the timer to the initial value of 0 in order to measure the period from performing the process of step S1 to receiving the surface wave propagation signal (step S2). This period is a period from the timing when the wave transmitting/receiving unit 21 generates the surface wave W to the timing when the wave transmitting/receiving unit 21 receives the reflected wave of the surface wave W again. 21 (hereinafter also referred to as surface wave propagation time).

続いて、制御部40は、送受信回路30から表面波伝搬信号を受信したか否かを判別する(ステップS3)。この判別は、適宜の方法で行うことができるが、例えば、制御部40は、送受波部21から供給されて送受信回路30で増幅、変換された電気信号を取得し、取得した電気信号の電圧に基づく値(例えば、電圧値、電圧値の2乗の所定期間における平均値、前記電圧値又は前記平均値の変化度、電気信号の振幅など)が予めROM内に格納された閾値以上となったか否かを判別する。例えば、予め実験によって表面波伝搬信号を測定しておき、測定結果に基づいて閾値を定めておけば良い。そして、制御部40は、電気信号の電圧に基づく値が閾値以上となった場合に、表面波伝搬信号を受信した(ステップS3;Yes)と判別する。一方、制御部40は、電気信号の電圧に基づく値が閾値未満である場合は、表面波伝搬信号を受信していない(ステップS3;No)と判別する。 Subsequently, the control unit 40 determines whether or not the surface wave propagation signal has been received from the transmitting/receiving circuit 30 (step S3). This determination can be made by an appropriate method. For example, the control unit 40 acquires an electric signal supplied from the wave transmitting/receiving unit 21 and amplified and converted by the transmitting/receiving circuit 30, and determines the voltage of the acquired electric signal. (for example, the voltage value, the average value of the squares of the voltage values in a predetermined period, the voltage value or the degree of change of the average value, the amplitude of the electrical signal, etc.) is equal to or greater than a threshold value stored in advance in the ROM determine whether or not For example, the surface wave propagation signal may be measured in advance by experiments, and the threshold may be determined based on the measurement results. Then, when the value based on the voltage of the electric signal is equal to or higher than the threshold, the control unit 40 determines that the surface wave propagation signal has been received (step S3; Yes). On the other hand, when the value based on the voltage of the electric signal is less than the threshold, the control unit 40 determines that the surface wave propagation signal has not been received (step S3; No).

表面波伝搬信号を未だ受信していない場合(ステップS3;No)、制御部40は、タイマのタイマ値を+1などして更新し(ステップS4)、再度ステップS3の処理を実行する。これにより、制御部40は、表面波伝搬信号を受信するまで計時を行う。 If the surface wave propagation signal has not yet been received (step S3; No), the controller 40 updates the timer value of the timer by +1 (step S4), and executes the process of step S3 again. Thereby, the control unit 40 keeps time until the surface wave propagation signal is received.

表面波伝搬信号を受信した場合(ステップS3;Yes)、制御部40は、現在のタイマ値を表面波伝搬時間として、例えばRAMに記憶する(ステップS5)。 When the surface wave propagation signal is received (step S3; Yes), the controller 40 stores the current timer value as the surface wave propagation time in, for example, the RAM (step S5).

続いて、制御部40は、ステップS5で記憶した表面波伝搬時間に基づいて、液面91の位置(液面位置)を特定する(ステップS6)。 Subsequently, the controller 40 identifies the position of the liquid surface 91 (liquid surface position) based on the surface wave propagation time stored in step S5 (step S6).

例えば、表面波伝搬時間と液面91の位置との関係を予め実験などで特定し、特定した関係をテーブル又は演算式としてROMに格納しておく。制御部40は、ROMに格納されたテーブル又は演算式と、表面波伝搬時間に基づいて液面91の位置(液面位置)を特定する。
すなわち、制御部40は、液体90の液面91の位置に応じて液体接触部分(第2部分10b)L2が長くなるほど期間が長くなる表面波伝搬時間を検出し、検出した表面波伝搬時間に基づいて液面91の位置を特定する。液面91の位置は、例えば、伝搬体10が液体90に浸る第2部分10bの長さL2や、容器80の底面から液面91の高さや、長さL2や液面91の高さに応じた値などで表されれば良い。容器80の底面から液面91の高さは、液体90の深さであり、長さL2+長さd(図1参照)で求められる。
For example, the relationship between the surface wave propagation time and the position of the liquid surface 91 is identified in advance by experiments or the like, and the identified relationship is stored in the ROM as a table or an arithmetic expression. The control unit 40 specifies the position of the liquid surface 91 (liquid surface position) based on the table or arithmetic expression stored in the ROM and the surface wave propagation time.
That is, the control unit 40 detects the surface wave propagation time whose period becomes longer as the liquid contact portion (second portion 10b) L2 becomes longer according to the position of the liquid surface 91 of the liquid 90, and detects the surface wave propagation time. Based on this, the position of the liquid surface 91 is specified. The position of the liquid surface 91 is, for example, the length L2 of the second portion 10b where the propagator 10 is immersed in the liquid 90, the height of the liquid surface 91 from the bottom surface of the container 80, the length L2, and the height of the liquid surface 91. It is sufficient if it is represented by a value or the like according to the value. The height of the liquid surface 91 from the bottom surface of the container 80 is the depth of the liquid 90, and is obtained by length L2+length d (see FIG. 1).

続いて、制御部40は、ステップS6で特定した液面91の位置を外部装置60に出力する(ステップS7)。外部装置60は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)、OLED(Organic Light Emitting Diode)などの画像表示ディスプレイを含み、当該画像表示ディスプレイに、液面91の位置を表示する。こうして液面位置検出処理は完了する。 Subsequently, the controller 40 outputs the position of the liquid surface 91 specified in step S6 to the external device 60 (step S7). The external device 60 includes an image display such as an LCD (Liquid Crystal Display) or an OLED (Organic Light Emitting Diode), and displays the position of the liquid surface 91 on the image display. Thus, the liquid surface position detection processing is completed.

なお、伝搬体10を合成樹脂で形成した場合は、液体90に接触する第2部分10bを伝搬する表面波Wの伝搬速度(以下、第2音速という。)が、空気に接触する第1部分10aを伝搬する表面波Wの伝搬速度(以下、第1音速という。)よりも遅くなることが知られている。このため、タイマで計測される表面波伝搬時間(第1伝搬時間、第2伝搬時間)は、第2部分10bの長さL2が長いほど、長くなる。つまり、容器80に多く液体90が入っており容器80の底面からの液面91の位置が高いほど、表面波Wの伝搬時間も長くなる。
なお、伝搬体10を形成する合成樹脂としては、表面波Wの伝搬時間を検出することができれば、その組成は限定されるものではないが、PPS(ポリフェニレンサルファイド)の他に、ポリエチレン、ポリスチレンなどを採用することができる。合成樹脂としては、表面波Wの伝搬波を観測しやすいPPSが好適であり、特に自動車のガソリンタンクの液面を検出する場合に好適であると考えられる。
また、液面91の高さ(液面位置)の検出対象は、上記のガソリンなどに限らず、液体90であれば良く、単一の液体90だけでなく、複数の液体90が混合されているものであっても良い。また、液体90と微粒子などが分散されたコロイド溶液であっても良い。
When the propagating body 10 is made of synthetic resin, the propagation velocity of the surface wave W propagating through the second portion 10b in contact with the liquid 90 (hereinafter referred to as the second sound velocity) is the same as that in the first portion in contact with the air. It is known to be slower than the propagation velocity of the surface wave W propagating through 10a (hereinafter referred to as the first sound velocity). Therefore, the longer the length L2 of the second portion 10b, the longer the surface wave propagation time (first propagation time, second propagation time) measured by the timer. In other words, the more the liquid 90 is contained in the container 80 and the higher the position of the liquid surface 91 from the bottom surface of the container 80 is, the longer the propagation time of the surface wave W is.
The composition of the synthetic resin forming the propagating body 10 is not limited as long as the propagation time of the surface wave W can be detected. can be adopted. As the synthetic resin, PPS, which facilitates observation of the propagating wave of the surface wave W, is suitable, and is considered particularly suitable for detecting the liquid level of a gasoline tank of an automobile.
In addition, the detection object of the height of the liquid level 91 (liquid level position) is not limited to the above-described gasoline or the like. It can be anything that exists. Alternatively, a colloidal solution in which the liquid 90 and fine particles are dispersed may be used.

次に、液面位置検出装置100の液面位置検出処理における温度補正について、図3により説明する。 Next, temperature correction in the liquid level position detection process of the liquid level position detection device 100 will be described with reference to FIG.

伝搬体10は、温度補正のため側方が開口した溝による内部伝搬波を反射する凹部17が裏面部12から伝搬面部11に向かって中間部まで形成されている。すなわち、凹部17は、裏面部12に開口するとともに、凹部17の両端が側面部13,14に開口し、裏面部12から伝搬面部11に向かっては、底付き(中間部まで)の溝として形成されている。 The propagating body 10 has a concave portion 17 which reflects an internal propagating wave by means of a groove with an open side for temperature correction, and is formed from the back surface portion 12 to the intermediate portion toward the propagating surface portion 11 . That is, the concave portion 17 opens to the back surface portion 12, and both ends of the concave portion 17 open to the side surface portions 13 and 14. From the back surface portion 12 toward the propagation surface portion 11, a groove with a bottom (up to the intermediate portion) is formed. formed.

振動子20は、伝搬体10の上面部15に押しつけられ、伝搬体10の伝搬面部11に表面波Wを発生させるとともに、伝搬体10の内部伝搬波を反射する凹部17に向けて検出波Dを発生させる。検出波Dは、伝搬体10の内部を伝搬し、凹部17で反射した後、再び上面部15の送受波部23を振動させる。この検出波Dに基づく内部伝搬時間で温度補正処理が行われる。すなわち、送受波部23は、伝搬体10に横波からなる検出波Dを発生させ、凹部17で反射した検出波Dを受ける。送受波部23が受ける検出波Dは、液面91の位置に関係なく、伝搬体10の温度に依存して音速が変化する。そこで、検出波Dを用いて、伝搬体10の温度を特定し、特定した温度を、表面波Wを検出する際の温度補正に利用する。
これにより、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに、温度補正を行うことができる。
The vibrator 20 is pressed against the upper surface portion 15 of the propagating body 10 to generate a surface wave W on the propagating surface portion 11 of the propagating body 10 and to send a detected wave D toward a concave portion 17 reflecting the internal propagating wave of the propagating body 10 . generate The detection wave D propagates inside the propagating body 10, and after being reflected by the concave portion 17, causes the wave transmitting/receiving portion 23 of the upper surface portion 15 to vibrate again. Temperature correction processing is performed in the internal propagation time based on this detected wave D. FIG. That is, the wave transmitting/receiving section 23 generates a detection wave D consisting of a transverse wave in the propagating body 10 and receives the detection wave D reflected by the concave portion 17 . The sound velocity of the detected wave D received by the wave transmitting/receiving section 23 changes depending on the temperature of the propagating body 10 regardless of the position of the liquid surface 91 . Therefore, the detected wave D is used to specify the temperature of the propagating body 10, and the specified temperature is used for temperature correction when the surface wave W is detected.
As a result, temperature correction can be performed without providing a temperature sensor such as a thermistor chip, which is provided in a conventional liquid level detection device.

具体的には、制御部40は、前述の液面位置検出処理で説明した手法と同様に、検出波Dの内部伝搬時間を検出する。制御部40は、送受波部23で検出波Dを発生させてから、凹部17で反射後に、送受波部23が検出波Dを受けるまでの時間をタイマ値に基づいて検出する。そして、検出した時間を検出時間(内部伝搬時間)としてRAMに記憶する。制御部40は、こうして得た、検出時間に基づいて、伝搬体10の温度を特定(検出)する。
なお、伝搬体10の温度の特定は、例えば、検出時間と伝搬体10の温度との関係を予め実験などで特定し、特定した関係をテーブル又は演算式としてROMに格納しておく。制御部40は、ROMに格納されたテーブル又は演算式と、検出時間とに基づいて伝搬体10の温度を特定する。
Specifically, the control unit 40 detects the internal propagation time of the detection wave D in the same manner as the method described in the above-described liquid surface position detection process. The control unit 40 detects the time from when the wave transmitting/receiving unit 23 generates the detection wave D to when the wave transmitting/receiving unit 23 receives the detection wave D after being reflected by the concave portion 17 based on the timer value. Then, the detected time is stored in the RAM as a detection time (internal propagation time). The control unit 40 identifies (detects) the temperature of the propagating body 10 based on the detection time thus obtained.
Note that the temperature of the propagating body 10 is specified, for example, by previously specifying the relationship between the detection time and the temperature of the propagating body 10 through an experiment or the like, and storing the specified relationship in the ROM as a table or an arithmetic expression. The control unit 40 specifies the temperature of the propagating body 10 based on the table or arithmetic expression stored in the ROM and the detection time.

そして、制御部40は、以上のように特定(検出)した伝搬体10の温度に基づいて、表面波伝搬時間の温度補正を行う。つまり、表面波伝搬時間も伝搬体10の温度に応じて変化する。このため、液面位置の検出精度を保つには、温度補正が必要となる。例えば、伝搬体10の温度と、表面波伝搬時間の補正量や補正係数とを対応付けたテーブルを予めROM内に格納しておき、制御部40は、テーブルを参照して、特定した伝搬体10の温度に応じた補正量や補正係数を取得すれば良い。そして、制御部40は、表面波伝搬時間に、取得した補正量を加減する演算や、補正係数を乗算する演算を行うことで、表面波伝搬時間の温度補正を行えば良い。
これにより、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに温度補正を行うことができる。
Then, the control unit 40 performs temperature correction of the surface wave propagation time based on the temperature of the propagation body 10 specified (detected) as described above. That is, the surface wave propagation time also changes according to the temperature of the propagating body 10 . Therefore, temperature correction is required to maintain the detection accuracy of the liquid level position. For example, a table in which the temperature of the propagating medium 10 is associated with the correction amount and correction coefficient of the surface wave propagation time is stored in advance in the ROM, and the control unit 40 refers to the table to refer to the identified propagating medium. 10, the correction amount and the correction coefficient corresponding to the temperature may be acquired. Then, the control unit 40 may perform temperature correction of the surface wave propagation time by performing calculations for adding or subtracting the obtained correction amount or multiplying the correction coefficient to the surface wave propagation time.
As a result, temperature correction can be performed without providing a temperature sensor such as a thermistor chip, which is provided in a conventional liquid level detection device.

なお、伝搬体10の温度に基づく液面位置の補正は、テーブルに限らず、音速の温度依存性を表す式(近似式であっても良い)をROM内に格納しておき、当該式を用いて、表面波伝搬時間又は液面位置の補正量や補正係数を求めても良い。表面波伝搬時間や液面位置の温度補正手法は、公知のテーブル校正法や演算法を適宜用いることができ、任意である。 The correction of the liquid level position based on the temperature of the propagating body 10 is not limited to the table. may be used to obtain a correction amount or a correction coefficient for the surface wave propagation time or the liquid level position. As the surface wave propagation time and the temperature correction method for the liquid surface position, a known table calibration method and calculation method can be used as appropriate, and are arbitrary.

なお、以上の温度補正処理は、検出波Dが、表面波Wと干渉しない限りにおいては、前述の液面位置検出処理の中に組み込み、検出波Dの発生タイミングを、表面波Wの発生タイミングと同時にしても良い。また、温度補正処理は、表面波Wによる液面位置検出処理とは独立した処理として実行できるようにしても良い。 As long as the detected wave D does not interfere with the surface wave W, the temperature correction process described above is incorporated into the liquid level position detection process described above, and the timing at which the detected wave D is generated is the same as the timing at which the surface wave W is generated. You can do it at the same time. Further, the temperature correction process may be executed as a process independent of the liquid level position detection process using the surface wave W.

液面位置検出装置100では、伝搬体10の伝搬面部11と、伝搬面部11に隣接する隣接面部を構成する側面部13,14とのなす角度θを鋭角に形成してある。これにより、伝搬面部11を伝搬する表面波Wの一部が側面部13,14に向かっても側面部13,14が伝搬面部11と角度θで交わっていることで、直角に交わる場合に比べて反射率(反射強度)Rcが大きく、側面部13,14から表面波Wを反射させて伝搬面部11に戻すことができ、伝搬面部11を上下方向に伝搬する表面波Wに合流させることで、表面波Wの漏洩などを減らしてS/N比を向上することができる。
なお、側面部13,14の伝搬面部11との交わる角度θとなる部分の長さ(裏面部12に向かう方向の長さ)cは、少なくとも伝搬面部11と側面部13,14との交点(交差線部)から超音波が伝搬される1波長以上の長さを確保すれば良く、例えば、表面波周波数を500kHzとした場合、伝搬体10をPPSとすれば、室温での音速が約950m/sであることから、1波長は、約1.9mmとなる。また、表面波周波数を400kHzとした場合、伝搬体10をPPSとすれば、室温での音速が約950m/sであることから、1波長は、約2.38mmとなる。
In the liquid level detection device 100, the angle θ formed between the propagation surface portion 11 of the propagation body 10 and the side surface portions 13 and 14 forming adjacent surface portions adjacent to the propagation surface portion 11 is formed to be an acute angle. As a result, even if part of the surface wave W propagating through the propagation surface portion 11 is directed toward the side surface portions 13 and 14, the side surface portions 13 and 14 intersect the propagation surface portion 11 at an angle θ. has a large reflectance (reflection intensity) Rc, the surface waves W can be reflected from the side surface portions 13 and 14 and returned to the propagation surface portion 11. , the leakage of the surface wave W, etc., can be reduced, and the S/N ratio can be improved.
The length (the length in the direction toward the back surface portion 12) c of the portion forming the angle θ at which the side surface portions 13 and 14 intersect with the propagation surface portion 11 is at least the intersection point ( It suffices to secure a length of one wavelength or more for the ultrasonic wave to propagate from the intersection line). /s, one wavelength is approximately 1.9 mm. When the surface wave frequency is 400 kHz and the propagating body 10 is PPS, the speed of sound at room temperature is about 950 m/s, so one wavelength is about 2.38 mm.

また、液面位置検出装置100では、伝搬体10の伝搬面部11と、伝搬面部11に隣接する隣接面部を構成する底面部16とのなす角度φを鋭角に形成してある。これにより、伝搬面部11を伝搬する表面波Wの一部が底面部16に向かっても底面部16が伝搬面部11と角度φで交わっていることで、直角に交わる場合に比べて反射率Rcが大きく、底面部16で反射した表面波Wを、反射率Rcを高めて伝搬面部11に戻すことができ、伝搬面部11を上下方向に伝搬する表面波Wに合流させることで、表面波Wの漏洩などを減らしてS/N比を向上することができる。
なお、底面部16の伝搬面部11との交わる角度φとなる部分の長さ(裏面部12に向かう方向の長さ)c1は、少なくとも伝搬面部11と底面部16との交点(交差線部)から超音波が伝搬される1波長以上の長さを確保すれば良く、例えば、表面波周波数を500kHzとした場合、伝搬体10をPPSとすれば、室温での音速が約950m/sであることから、1波長は、約1.9mmとなる。また、表面波周波数を400kHzとした場合、伝搬体10をPPSとすれば、室温での音速が約950m/sであることから、1波長は、約2.38mmとなる。
Further, in the liquid level detection device 100, the angle φ between the propagation surface portion 11 of the propagation body 10 and the bottom surface portion 16 constituting the adjacent surface portion adjacent to the propagation surface portion 11 is formed to be an acute angle. As a result, even if a portion of the surface wave W propagating on the propagation surface portion 11 is directed toward the bottom surface portion 16, the bottom surface portion 16 intersects the propagation surface portion 11 at an angle φ. is large, and the surface wave W reflected by the bottom surface portion 16 can be returned to the propagation surface portion 11 with an increased reflectance Rc. can be reduced, and the S/N ratio can be improved.
The length c1 of the portion of the bottom surface portion 16 intersecting with the propagation surface portion 11 at the angle φ (the length in the direction toward the back surface portion 12) is at least the intersection point (crossing line portion) between the propagation surface portion 11 and the bottom surface portion 16. For example, if the surface wave frequency is 500 kHz and the propagating body 10 is PPS, the sound velocity at room temperature is about 950 m/s. Therefore, one wavelength is approximately 1.9 mm. When the surface wave frequency is 400 kHz and the propagating body 10 is PPS, the speed of sound at room temperature is about 950 m/s, so one wavelength is about 2.38 mm.

次に、側面部13,14が鋭角(θ<90度)で底面部16が直角(φ=90度)の伝搬体10について解析を行った結果を、図8(a)に示した。比較のため、側面部13,14と底面部16が直角(θ=90度、φ=90度)の伝搬体について解析を行った結果を、図8(b)に示した。これらの解析結果から側面部が鋭角の伝搬体では、受信されるエコーの振幅の変化が減衰せずに大きくなっており、S/N比が向上することが分かる。 Next, FIG. 8A shows the result of analyzing the propagating body 10 having the side portions 13 and 14 at an acute angle (θ<90 degrees) and the bottom portion 16 at a right angle (φ=90 degrees). For comparison, FIG. 8(b) shows the result of analyzing a propagating body in which the side portions 13, 14 and the bottom portion 16 are perpendicular (θ=90 degrees, φ=90 degrees). From these analysis results, it can be seen that in the propagating body with the acute-angled side surface, the change in the amplitude of the received echo is large without being attenuated, and the S/N ratio is improved.

なお、本実施形態の液面位置検出装置100では、伝搬面部11に隣接する隣接面部として側面部13,14および底面部16とのなす角度θおよびφを鋭角に構成しているが、側面部13,14との角度θだけを鋭角にしたり、底面部との角度φだけを鋭角にすることもでき、いずれか一方だけでも表面波Wの反射率Rcを高めて合流させることでS/N比を向上することができ、両方を組み合わせることで、一層S/N比を向上することができる。 In addition, in the liquid level position detecting device 100 of the present embodiment, the angles θ and φ formed by the side surfaces 13 and 14 and the bottom surface 16 as adjacent surface portions adjacent to the propagation surface portion 11 are formed to be acute angles. Only the angle θ with 13 and 14 can be made acute, or only the angle φ with the bottom surface can be made acute. ratio can be improved, and by combining both, the S/N ratio can be further improved.

(第2実施形態)
本実施形態に係る液面位置検出装置100Aについて、図6、図7を参照して説明するが、既に説明した上記実施形態の液面位置検出装置100と同様な構成及び機能を有する各部については、同一又は対応する符号を付すとともに、適宜説明を省略する。
なお、図6(b)では、振動子20を透視して送受波部21,22を示し、(a),(c)では、送受波部21,22を省略している。
液面位置検出装置100Aでは、伝搬体10Aの表裏の関係にある2つの主面部が伝搬面部(第1伝搬面部)11A,(第2伝搬面部)12Aとされる二面発振構造とされ、底面部16Aが下方に凸となるU字状の滑らかな曲面状で構成されている。これにより、液面位置検出装置100Aでは、伝搬体10Aの上面部15Aに押し付けられる振動子(振動発生手段)20によってそれぞれの伝搬面部11A,12Aに表面波W(以下、伝搬面部11Aに伝搬される表面波を第1表面波W1とし、伝搬面部12Aに伝搬される表面波を第2表面波W2とする)が伝搬され、伝搬された第1表面波W1、第2表面波W2は、底面部16Aで反射せずに曲面に沿って他方の伝搬面部11A,12A(第1表面波W1は伝搬面部12Aを、第2表面波W2は伝搬面部11A)を伝搬して上面部15Aに戻ることになる(図7参照)。なお、第1表面波W1と第2表面波W2を区別なく、単に表面波Wとする場合もある。このように形成された底面部16Aは、第1表面波W1及び第2表面波W2が底面部16Aに伝搬する際の漏洩による損失を低減する。
(Second embodiment)
A liquid level detection device 100A according to this embodiment will be described with reference to FIGS. , are assigned the same or corresponding reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
In FIG. 6B, the wave transmitting/receiving units 21 and 22 are shown through the vibrator 20, and the wave transmitting/receiving units 21 and 22 are omitted in (a) and (c).
The liquid level position detection device 100A has a two-plane oscillation structure in which the two main surface portions of the propagating body 10A, which are in a front and back relationship, are a propagation surface portion (first propagation surface portion) 11A and a (second propagation surface portion) 12A. The portion 16A is formed in a U-shaped smooth curved surface that protrudes downward. As a result, in the liquid level detection device 100A, the surface wave W (hereinafter referred to as the surface wave W propagated to the propagation surface portion 11A) is transmitted to the propagation surface portions 11A and 12A by the vibrator (vibration generating means) 20 pressed against the upper surface portion 15A of the propagation body 10A. A first surface wave W1 is a surface wave that propagates through the propagation surface portion 12A, and a second surface wave W2 is a surface wave that propagates to the propagation surface portion 12A). Propagating through the other propagating surface portions 11A and 12A (the first surface wave W1 propagates through the propagating surface portion 12A and the second surface wave W2 propagates through the propagating surface portion 11A) along the curved surface without being reflected at the portion 16A and returns to the upper surface portion 15A. becomes (see FIG. 7). In some cases, the first surface wave W1 and the second surface wave W2 may simply be referred to as the surface wave W without distinction. The bottom portion 16A formed in this manner reduces loss due to leakage when the first surface wave W1 and the second surface wave W2 propagate to the bottom portion 16A.

伝搬体10Aでは、2つの伝搬面部11A,12Aに隣接して隣接面部を構成する側面部(第1側面部)13A,(第2側面部)14Aを備える。側面部13A,14Aは、図6(c)に示すように、伝搬面部11A側に斜面部13Aa,14Aaを備え、伝搬面部12A側に斜面部13Ab,14Abを備える。これら側面部13A,14Aの斜面部13Aa,13Abの間および斜面部14Aa,14Abの間は、平面部13Ac,14Acとしてある。これら側面部13A,14Aの斜面部13Aa,13Ab,14Aa,14Abは、伝搬面部11A,12Aとなす角度θが鋭角に形成してある。すなわち、伝搬面部11Aと隣接する側面部13Aの斜面部13Aaとなす角度θが鋭角とされ、伝搬面部11Aと隣接する側面部14Aの斜面部14Aaとなす角度θが鋭角とされる。また、伝搬面部12Aと隣接する側面部13Aの斜面部13Abとなす角度θが鋭角とされ、伝搬面部12Aと隣接する側面部14Aの斜面部14Abとなす角度θが鋭角とされる。これにより、伝搬体10Aは、上下方向に長尺な略柱状とされ、横断面形状は、側面部13A,14Aが内側(伝搬体10Aの中心側)に向かって略台形状の凹部が形成された形状(例えるならば、略Vベルト用のプーリーの断面形状)となっている。
なお、伝搬体10Aの他の構成、例えば材質や第1、第2表面波W1,W2が伝搬体10Aを伝搬する際、伝搬体10Aの表面から第1、第2表面波W1,W2の波長とほぼ同じ深さまで達するなどは、既に説明した伝搬体10と同一である。
また、側面部13A,14Aの伝搬面部11A、12Aと斜面部13Aa,13Ab,14Aa,14Abとのなす角度θとなる部分の長さ(斜面部13Aa,13Ab,14Aa,14Abに沿う方向の長さ)cは、少なくとも伝搬面部と斜面部の交点(交差線部)から超音波が伝搬される1波長以上の長さを確保すれば良く、例えば表面波周波数を500kHzとした場合、伝搬体10AをPPSとすれば、室温での音速が約950m/sであることから、1波長は、約1.9mmとなる。また、表面波周波数を400kHzとした場合、伝搬体10をPPSとすれば、室温での音速が約950m/sであることから、1波長は、約2.38mmとなる。
The propagating body 10A includes side portions (first side portion) 13A and (second side portion) 14A that form adjacent surface portions adjacent to the two propagation surface portions 11A and 12A. As shown in FIG. 6C, the side surface portions 13A and 14A are provided with slope portions 13Aa and 14Aa on the side of the propagation surface portion 11A and slope portions 13Ab and 14Ab on the side of the propagation surface portion 12A. Flat portions 13Ac and 14Ac are provided between the slope portions 13Aa and 13Ab of the side portions 13A and 14A and between the slope portions 14Aa and 14Ab. The inclined surfaces 13Aa, 13Ab, 14Aa, and 14Ab of these side surfaces 13A and 14A form an acute angle θ with the propagation surfaces 11A and 12A. That is, the angle θ formed between the propagation surface portion 11A and the slope portion 13Aa of the side surface portion 13A adjacent thereto is an acute angle, and the angle θ formed between the propagation surface portion 11A and the slope portion 14Aa of the side surface portion 14A adjacent thereto is acute. The angle θ formed between the propagation surface portion 12A and the slope portion 13Ab of the side surface portion 13A adjacent thereto is an acute angle, and the angle θ formed between the propagation surface portion 12A and the slope portion 14Ab of the side surface portion 14A adjacent thereto is an acute angle. As a result, the propagating body 10A has a substantially columnar shape elongated in the vertical direction, and the lateral cross-sectional shape is such that the side portions 13A and 14A are recessed in a substantially trapezoidal shape toward the inside (toward the center of the propagating body 10A). (for example, the cross-sectional shape of a pulley for a V-belt).
It should be noted that when the first and second surface waves W1 and W2 propagate through the propagation body 10A, the wavelengths of the first and second surface waves W1 and W2 are measured from the surface of the propagation body 10A. It reaches almost the same depth as that of the propagation body 10 already described.
In addition, the length of the portion of the side surface portions 13A and 14A forming the angle θ between the propagation surface portions 11A and 12A and the slope portions 13Aa, 13Ab, 14Aa and 14Ab (the length in the direction along the slope portions 13Aa, 13Ab, 14Aa and 14Ab ) c should have a length of at least one wavelength for ultrasonic waves to propagate from the intersection (intersection line) of the propagation surface and the slope. For example, when the surface wave frequency is 500 kHz, For PPS, the speed of sound at room temperature is about 950 m/s, so one wavelength is about 1.9 mm. When the surface wave frequency is 400 kHz and the propagating body 10 is PPS, the speed of sound at room temperature is about 950 m/s, so one wavelength is about 2.38 mm.

伝搬体10Aは、伝搬体10と同様、側面部13A及び側面部14Aで容器80に設けられた固定部材81,82に挟まれることによって固定される。なお、伝搬体10Aは、表面波Wの伝搬を阻害しないように、表面波Wが伝搬する伝搬面部11A及び伝搬面部12A以外の部分で固定されれば、その固定方法は任意である。 Like the propagator 10, the propagator 10A is fixed by being sandwiched between fixing members 81 and 82 provided on the container 80 at the side portions 13A and 14A. Any fixing method may be used as long as the propagating body 10A is fixed at a portion other than the propagating surface portion 11A and the propagating surface portion 12A through which the surface wave W propagates so as not to hinder the propagation of the surface wave W.

振動子20は、超音波を発生する振動発生手段であり、既に説明したように、例えば、横波トランスデューサで、回路基板に実装された圧電素子などを含んで構成される。振動子20は、伝搬体10Aの上面部15Aに押しつけられ、伝搬体10Aの2つの伝搬面部11A及び伝搬面部12Aにそれぞれ表面波Wを発生させる。これにより、液面位置検出装置100Aは、二面発振構造となる。 The vibrator 20 is vibration generating means for generating ultrasonic waves, and as already described, is, for example, a transverse wave transducer and includes a piezoelectric element or the like mounted on a circuit board. The vibrator 20 is pressed against the upper surface portion 15A of the propagation body 10A to generate surface waves W on the two propagation surface portions 11A and 12A of the propagation body 10A. As a result, the liquid level detection device 100A has a dual oscillation structure.

振動子20は、図7に示すように、伝搬体10Aに第1表面波W1を発生させるとともに、第2表面波W2を受ける第1送受波部21と、伝搬体10Aに第2表面波W2を発生させるとともに、第1表面波W1を受ける第2送受波部22と、を有する。 As shown in FIG. 7, the vibrator 20 generates a first surface wave W1 in the propagation body 10A and receives a second surface wave W2, and a first wave transmitting/receiving section 21 receives the second surface wave W2 in the propagation body 10A. and a second wave transmitting/receiving section 22 for receiving the first surface wave W1.

第1送受波部21は、送受信回路30から供給される電気信号によって振動する。第1送受波部21の振動は伝搬体10Aに伝搬され、伝搬面部11Aの上端(第1箇所の一例)に第1表面波W1が発生する。発生した第1表面波W1は、図7に示すように、伝搬面部11Aの下端へ向かって伝搬し、滑らかな曲面を有する底面部16Aに沿って伝搬した後、伝搬面部12Aの上端(第2箇所の一例)へ向かって伝搬する(図中の実線参照)。伝搬面部12Aの上端へ到達した第1表面波W1は、第2送受波部22を振動させる。第2送受波部22は、この振動を電気信号に変換して送受信回路30に供給する。 The first wave transmitting/receiving section 21 vibrates by the electric signal supplied from the transmitting/receiving circuit 30 . The vibration of the first wave transmitting/receiving section 21 is propagated to the propagation body 10A, and the first surface wave W1 is generated at the upper end (an example of the first location) of the propagation surface section 11A. As shown in FIG. 7, the generated first surface wave W1 propagates toward the lower end of the propagation surface portion 11A, propagates along the bottom surface portion 16A having a smooth curved surface, and then reaches the upper end (second wave) of the propagation surface portion 12A. An example of the location) (see the solid line in the figure). The first surface wave W1 reaching the upper end of the propagation surface portion 12A causes the second wave transmitting/receiving portion 22 to vibrate. The second wave transmitting/receiving section 22 converts this vibration into an electric signal and supplies it to the transmitting/receiving circuit 30 .

第2送受波部22は、送受信回路30から供給される電気信号によって振動する。第2送受波部22の振動は、伝搬体10Aに伝搬され、伝搬面部12Aの上端(第1箇所の一例)に第2表面波W2が発生する。発生した第2表面波W2は、伝搬面部12Aの下端へ向かって伝搬し、滑らかな曲面を有する底面部16Aに沿って伝搬した後、伝搬面部11Aの上端(第2箇所の一例)へ向かって伝搬する(図中の点線参照)。伝搬面部11Aの上端へ到達した第2表面波W2は、第1送受波部21を振動させる。第1送受波部21は、この振動を電気信号に変換して送受信回路30に供給する。 The second wave transmitting/receiving section 22 vibrates by the electric signal supplied from the transmitting/receiving circuit 30 . The vibration of the second wave transmitting/receiving section 22 is propagated to the propagation body 10A, and a second surface wave W2 is generated at the upper end (an example of the first location) of the propagation surface section 12A. The generated second surface wave W2 propagates toward the lower end of the propagation surface portion 12A, propagates along the bottom surface portion 16A having a smooth curved surface, and then propagates toward the upper end (an example of the second location) of the propagation surface portion 11A. Propagate (see dotted line in the figure). The second surface wave W2 reaching the upper end of the propagation surface portion 11A causes the first wave transmitting/receiving portion 21 to vibrate. The first wave transmitting/receiving section 21 converts this vibration into an electric signal and supplies it to the transmitting/receiving circuit 30 .

この実施形態では、第1表面波W1及び第2表面波W2は、超音波(例えば、20KHz以上の音波であれば良い。)のパルス(超音波パルス)とされる。また、第1表面波W1及び第2表面波W2は、レイリー波もしくはシュルツ波である。なお、振動子20は、圧電素子と伝搬体10Aとの間に介在され、振動の伝わりを効率良くするための超音波用接触媒質を含んでいても良い。 In this embodiment, the first surface wave W1 and the second surface wave W2 are pulses of ultrasonic waves (for example, sound waves of 20 KHz or higher) (ultrasonic pulses). Also, the first surface wave W1 and the second surface wave W2 are Rayleigh waves or Schulz waves. The vibrator 20 may include a contact material for ultrasonic waves interposed between the piezoelectric element and the propagating body 10A for efficient transmission of vibration.

送受信回路30は、図1、図7に示すように、振動子20に接続される。送受信回路30は、超音波送信回路として超音波パルス(表面波)を発生させる電気信号を振動子20に供給(送信)し、振動子20を振動させる。また、送受信回路30は、超音波受信回路として、振動子20から供給(送信)される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。 The transmitting/receiving circuit 30 is connected to the vibrator 20 as shown in FIGS. The transmission/reception circuit 30 supplies (transmits) an electric signal for generating an ultrasonic pulse (surface wave) to the transducer 20 as an ultrasonic transmission circuit, thereby vibrating the transducer 20 . Further, the transmitting/receiving circuit 30 receives an electric signal supplied (transmitted) from the transducer 20 as an ultrasonic wave receiving circuit, and amplifies and converts the received electric signal.

制御部40は、既に説明したように、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、タイマなどから構成されるマイクロコンピュータ、D/A(デジタル/アナログ)変換器、A/D(アナログ/デジタル)変換器などを含んで構成される。制御部40は、送受信回路30に接続される(図1参照)。制御部40は、送受信回路30を制御し、送受信回路30から電気信号を振動子20の第1送受波部21と第2送受波部22の各々に供給させる。これにより、第1表面波W1を伝搬面部11Aに発生させ、第2表面波W2を伝搬面部12Aに発生させる。また、制御部40は、送受信回路30で増幅、変換された、振動子20の第1送受波部21と第2送受波部22の各々からの電気信号を受け取り、受け取った電気信号に基づいて液面91の位置を特定する。また、制御部40は、液面位置検出装置100Aの外部の外部装置60とデータのやり取りが可能になっている。 As already described, the control unit 40 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a microcomputer composed of a timer, etc., a D/A (digital/analog) conversion and an A/D (analog/digital) converter. The control unit 40 is connected to the transmission/reception circuit 30 (see FIG. 1). The control unit 40 controls the transmission/reception circuit 30 to supply the electric signal from the transmission/reception circuit 30 to each of the first wave transmission/reception unit 21 and the second wave transmission/reception unit 22 of the vibrator 20 . As a result, the first surface wave W1 is generated on the propagation surface portion 11A, and the second surface wave W2 is generated on the propagation surface portion 12A. Further, the control unit 40 receives the electric signals from the first wave transmitting/receiving unit 21 and the second wave transmitting/receiving unit 22 of the vibrator 20 amplified and converted by the transmitting/receiving circuit 30, and based on the received electric signals, The position of the liquid surface 91 is specified. Further, the control unit 40 can exchange data with an external device 60 outside the liquid level detection device 100A.

次に、液面位置検出装置100Aの動作を、制御部40が実行する液面位置検出処理(図9参照)を中心に説明する。例えば、制御部40のCPUが、RAMをメインメモリとして、ROMに格納されているプログラムに従って、及びROMに格納されている各種データを用いて、液面位置検出処理を実行する。制御部40は、例えば、外部装置60からの指令に基づいて、液面位置検出処理を開始する。 Next, the operation of the liquid level detection device 100A will be described, centering on the liquid level detection processing (see FIG. 9) executed by the controller 40. FIG. For example, the CPU of the control unit 40 uses the RAM as a main memory and executes the liquid level detection process according to the program stored in the ROM and using various data stored in the ROM. The control unit 40 starts the liquid surface position detection process based on a command from the external device 60, for example.

(液面位置検出処理)
液面位置検出処理を開始すると、図9に示すように、制御部40は、送受信回路30を介して第1送受波部21を振動させ、伝搬面部11の上端(第1箇所)に第1表面波W1を発生させる(ステップS11)。
(Liquid level position detection processing)
When the liquid level position detection process is started, as shown in FIG. A surface wave W1 is generated (step S11).

発生した第1表面波W1は、図7に示すように、伝搬面部11Aの下端へ向かって伝搬し、滑らかな曲面を有する底面部16Aに沿って伝搬した後、伝搬面部12Aの上端(第2箇所)へ向かって伝搬する。伝搬面部12Aの上端へ到達した第1表面波W1は、第2送受波部22を振動させる。第2送受波部22は、この振動を電気信号に変換して送受信回路30に供給する。送受信回路30は、供給された電気信号を増幅、変換して制御部40に供給する。以下では、この増幅、変換された電気信号(つまり、底面部16Aへの伝搬を経て第2送受波部22に到達する第1表面波W1が、第2送受波部22に発生させる振動を示す電気信号)を、第1伝搬波信号とする。このように、第1送受波部21から(第1箇所)送られた第1表面波W1は、第2送受波部22(第2箇所)に到達する間に、気体に接触する第1部分10aと液体90に接触する第2部分10bとの境界を二回跨いで伝搬する(図1,7参照)。 As shown in FIG. 7, the generated first surface wave W1 propagates toward the lower end of the propagation surface portion 11A, propagates along the bottom surface portion 16A having a smooth curved surface, and then reaches the upper end (second wave) of the propagation surface portion 12A. point). The first surface wave W1 reaching the upper end of the propagation surface portion 12A causes the second wave transmitting/receiving portion 22 to vibrate. The second wave transmitting/receiving section 22 converts this vibration into an electric signal and supplies it to the transmitting/receiving circuit 30 . The transmitting/receiving circuit 30 amplifies and converts the supplied electric signal and supplies it to the control unit 40 . Below, the vibration generated in the second wave transmitting/receiving unit 22 by the amplified and converted electric signal (that is, the first surface wave W1 that reaches the second wave transmitting/receiving unit 22 after propagating to the bottom surface portion 16A) will be described. electrical signal) is the first propagation wave signal. In this way, the first surface wave W1 sent from the first wave transmitting/receiving unit 21 (at the first location) reaches the second wave transmitting/receiving unit 22 (at the second location), and the first portion contacting the gas. It propagates across the boundary between 10a and the second portion 10b in contact with the liquid 90 twice (see FIGS. 1 and 7).

続いて、制御部40は、ステップS11の処理を行ってから第1伝搬波信号を受信するまでの期間を計測するために、タイマを初期値の0に設定する(ステップS12)。当該期間は、第1送受波部21が第1表面波W1を発生させたタイミングから、第2送受波部22が第1表面波W1を受けるタイミングまでの期間であり、要するに、第1送受波部21から第2送受波部22までの第1表面波W1の伝搬時間(以下、第1伝搬時間とする。)である。 Subsequently, the control unit 40 sets the timer to an initial value of 0 in order to measure the period from performing the process of step S11 to receiving the first propagation wave signal (step S12). The period is a period from the timing when the first wave transmitting/receiving unit 21 generates the first surface wave W1 to the timing when the second wave transmitting/receiving unit 22 receives the first surface wave W1. This is the propagation time of the first surface wave W1 from the unit 21 to the second wave transmitting/receiving unit 22 (hereinafter referred to as the first propagation time).

続いて、制御部40は、送受信回路30から第1伝搬波信号を受信したか否かを判別する(ステップS13)。この判別は、既に説明したように、適宜の方法で行うことができるが、例えば、制御部40は、第2送受波部22から供給されて送受信回路30で増幅、変換された電気信号を取得し、取得した電気信号の電圧に基づく値(例えば、電圧値、電圧値の2乗の所定期間における平均値、前記電圧値又は前記平均値の変化度、電気信号の振幅など)が予めROM内に格納された閾値以上となったか否かを判別する。例えば、予め実験によって第1伝搬波信号を測定しておき、測定結果に基づいて閾値を定めておけば良い。そして、制御部40は、電気信号の電圧に基づく値が閾値以上となった場合に、第1伝搬波信号を受信した(ステップS13;Yes)と判別する。一方、制御部40は、電気信号の電圧に基づく値が閾値未満である場合は、第1伝搬波信号を受信していない(ステップS13;No)と判別する。 Subsequently, the control unit 40 determines whether or not the first propagation wave signal has been received from the transmission/reception circuit 30 (step S13). This determination can be performed by an appropriate method as already described. Then, a value based on the voltage of the acquired electrical signal (for example, the voltage value, the average value of the square of the voltage value in a predetermined period, the degree of change of the voltage value or the average value, the amplitude of the electrical signal, etc.) is stored in the ROM in advance. It is determined whether or not the threshold value stored in . For example, the first propagation wave signal may be measured in advance by experiment, and the threshold value may be determined based on the measurement result. Then, when the value based on the voltage of the electrical signal is equal to or greater than the threshold, the control unit 40 determines that the first propagation wave signal has been received (step S13; Yes). On the other hand, when the value based on the voltage of the electric signal is less than the threshold, the control unit 40 determines that the first propagation wave signal has not been received (step S13; No).

第1伝搬波信号を未だ受信していない場合(ステップS13;No)、制御部40は、タイマのタイマ値を+1などして更新し(ステップS14)、再度ステップS3の処理を実行する。これにより、制御部40は、第1伝搬波信号を受信するまで計時を行う。 If the first propagation wave signal has not yet been received (step S13; No), the control unit 40 updates the timer value of the timer by +1 (step S14), and executes the process of step S3 again. Thereby, the control unit 40 keeps time until receiving the first propagation wave signal.

第1伝搬波信号を受信した場合(ステップS13;Yes)、制御部40は、現在のタイマ値を第1伝搬時間として、例えばRAMに記憶する(ステップS15)。 If the first propagation wave signal has been received (step S13; Yes), the controller 40 stores the current timer value as the first propagation time in, for example, the RAM (step S15).

続いて、制御部40は、送受信回路30を介して第2送受波部22を振動させ、伝搬面部12Aの上端(第1箇所)に第2表面波W2を発生させる(ステップS16)。 Subsequently, the control unit 40 causes the second wave transmitting/receiving unit 22 to vibrate via the transmitting/receiving circuit 30 to generate a second surface wave W2 at the upper end (first location) of the propagation surface portion 12A (step S16).

発生した第2表面波W2は、図7に示すように、伝搬面部12Aの下端へ向かって伝搬し、滑らかな曲面を有する底面部16Aに沿って伝搬した後、伝搬面部11Aの上端(第2箇所)へ向かって伝搬する。伝搬面部11Aの上端へ到達した第2表面波W2は、第1送受波部21を振動させる。第1送受波部21は、この振動を電気信号に変換して送受信回路30に供給する。送受信回路30は、供給された電気信号を増幅、変換して制御部40に供給する。以下では、この増幅、変換された電気信号(つまり、底面部16Aへの伝搬を経て第1送受波部21に到達する第2表面波W2が、第1送受波部21に発生させる振動を示す電気信号)を、第2伝搬波信号とする。このように、第2送受波部22(第1箇所)から送られた第2表面波W2は、第1送受波部21(第2箇所)に到達する間に、気体に接触する第1部分10aと液体90に接触する第2部分10bとの境界を二回跨いで伝搬する(図1,7参照)。 As shown in FIG. 7, the generated second surface wave W2 propagates toward the lower end of the propagation surface portion 12A, propagates along the bottom surface portion 16A having a smooth curved surface, and then reaches the upper end (second wave) of the propagation surface portion 11A. point). The second surface wave W2 reaching the upper end of the propagation surface portion 11A causes the first wave transmitting/receiving portion 21 to vibrate. The first wave transmitting/receiving section 21 converts this vibration into an electric signal and supplies it to the transmitting/receiving circuit 30 . The transmitting/receiving circuit 30 amplifies and converts the supplied electric signal and supplies it to the control unit 40 . Below, the vibration generated in the first wave transmitting/receiving unit 21 by the amplified and converted electric signal (that is, the second surface wave W2 that reaches the first wave transmitting/receiving unit 21 after being propagated to the bottom surface portion 16A) will be described. electrical signal) is the second propagation wave signal. In this way, the second surface wave W2 sent from the second wave transmitting/receiving unit 22 (first location) reaches the first wave transmitting/receiving unit 21 (second location), and the first portion that contacts the gas It propagates across the boundary between 10a and the second portion 10b in contact with the liquid 90 twice (see FIGS. 1 and 7).

続いて、制御部40は、ステップS16の処理を行ってから第2伝搬波信号を受信するまでの期間を計測するために、タイマを初期値の0に設定する(ステップS17)。当該期間は、第2送受波部22が第2表面波W2を発生させたタイミングから、第1送受波部21が第2表面波W2を受けるタイミングまでの期間であり、要するに、第2送受波部22から第1送受波部21までの第2表面波W2の伝搬時間(以下、第2伝搬時間とする。)である。なお、以下では、第1伝搬時間と第2伝搬時間とを区別なく、単に伝搬時間と呼ぶこともある。 Subsequently, the control unit 40 sets the timer to an initial value of 0 in order to measure the period from the execution of the process of step S16 to the reception of the second propagation wave signal (step S17). The period is a period from the timing when the second wave transmitting/receiving unit 22 generates the second surface wave W2 to the timing when the first wave transmitting/receiving unit 21 receives the second surface wave W2. This is the propagation time of the second surface wave W2 from the unit 22 to the first wave transmitting/receiving unit 21 (hereinafter referred to as the second propagation time). In the following description, the first propagation time and the second propagation time may be simply referred to as propagation time without distinction.

続いて、制御部40は、送受信回路30から第2伝搬波信号を受信したか否かを判別する(ステップS18)。この判別は、ステップS13と同様な手法で行われ、第2伝搬波信号を未だ受信していない場合(ステップS18;No)、制御部40は、タイマのタイマ値を+1などして更新し(ステップS19)、再度ステップS18の処理を実行する。これにより、制御部40は、第2伝搬波信号を受信するまで計時を行う。 Subsequently, the control unit 40 determines whether or not the second propagation wave signal has been received from the transmission/reception circuit 30 (step S18). This determination is performed in the same manner as in step S13, and if the second propagation wave signal has not yet been received (step S18; No), the control unit 40 updates the timer value of the timer by +1 or the like ( Step S19), the process of step S18 is executed again. Thereby, the control unit 40 keeps time until receiving the second propagation wave signal.

第2伝搬波信号を受信した場合(ステップS18;Yes)、制御部40は、現在のタイマ値を第2伝搬時間として、例えばRAMに記憶する(ステップS20)。 If the second propagation wave signal has been received (step S18; Yes), the controller 40 stores the current timer value as the second propagation time in, for example, the RAM (step S20).

続いて、制御部40は、ステップS15で記憶した第1伝搬時間と、ステップS20で記憶した第2伝搬時間とに基づいて、液面91の位置(液面位置)を特定する(ステップS21)。 Subsequently, the control unit 40 identifies the position of the liquid surface 91 (liquid surface position) based on the first propagation time stored in step S15 and the second propagation time stored in step S20 (step S21). .

例えば、第1伝搬時間と第2伝搬時間と液面91の位置との関係を予め実験などで特定し、特定した関係をテーブル又は演算式としてROMに格納しておく。制御部40は、ROMに格納されたテーブル又は演算式と、第1伝搬時間及び第2伝搬時間に基づいて液面91の位置(液面位置)を特定する。 For example, the relationship between the first propagation time, the second propagation time, and the position of the liquid surface 91 is specified in advance by experiments or the like, and the specified relationship is stored in the ROM as a table or an arithmetic expression. The control unit 40 specifies the position of the liquid surface 91 (liquid surface position) based on the table or the arithmetic expression stored in the ROM and the first propagation time and the second propagation time.

なお、制御部40は、第1伝搬時間に基づいて液面91の位置を特定するためのテーブル又は演算式を用いて、第1伝搬時間に基づく液面91の位置(以下、第1液面位置とする。)を特定し、第2伝搬時間に基づいて液面位置を特定するためのテーブル又は演算式を用いて、第2伝搬時間に基づく液面91の位置(以下、第2液面位置とする。)を特定しても良い。つまり、制御部40は、第1液面位置と第2液面位置の各々を特定しても良い。そして、第1液面位置と第2液面位置の平均(単純平均でも加重平均でも良い)を、今回検出すべき液面位置としても良い。なお、加重平均を求める場合は、予め実験などにより、第1液面位置と第2液面位置との各々の重み付け定数を求めておけば良い。また、第1液面位置と第2液面位置のいずれかが、エラー値を示しているか否かを判定し、エラー値と判定した場合は、エラー値を示していない方を、今回特定すべき液面位置としても良い。 Note that the control unit 40 uses a table or an arithmetic expression for specifying the position of the liquid level 91 based on the first propagation time to determine the position of the liquid level 91 based on the first propagation time (hereinafter referred to as the first liquid level ), and the position of the liquid level 91 based on the second propagation time (hereinafter referred to as the second liquid level position.) may be specified. That is, the control unit 40 may specify each of the first liquid level position and the second liquid level position. Then, the average (simple average or weighted average) of the first liquid level position and the second liquid level position may be used as the liquid level position to be detected this time. When obtaining the weighted average, weighting constants for each of the first liquid level position and the second liquid level position may be obtained in advance by experiments or the like. Further, it is determined whether or not one of the first liquid level position and the second liquid level position indicates an error value, and if it is determined to be an error value, the one that does not indicate an error value is specified this time. It is good also as a liquid level position.

続いて、制御部40は、ステップS21で特定した液面91の位置を外部装置60に出力する(ステップS22)。外部装置60は、既に説明したように、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)、OLED(Organic Light Emitting Diode)などの画像表示ディスプレイを含み、当該画像表示ディスプレイに、液面91の位置を表示する。こうして液面位置検出処理は完了する。 Subsequently, the controller 40 outputs the position of the liquid surface 91 identified in step S21 to the external device 60 (step S22). As already explained, the external device 60 includes an image display such as an LCD (Liquid Crystal Display) or an OLED (Organic Light Emitting Diode), and displays the position of the liquid surface 91 on the image display. Thus, the liquid surface position detection processing is completed.

制御部40は、液体90の液面91の位置に応じて液体接触部分(第2部分10b)が長くなるほど期間が長くなる伝搬時間を検出し、検出した伝搬時間に基づいて液面91の位置を特定する。液面91の位置は、例えば、伝搬体10Aが液体90に浸る第2部分10bの長さL2や、容器80の底面から液面91の高さや、長さL2や液面91の高さに応じた値などで表されれば良い。容器80の底面から液面91の高さは、液体90の深さであり、長さL2+長さd(図1参照)で求められる。 The control unit 40 detects the propagation time whose period becomes longer as the liquid contact portion (second portion 10b) becomes longer according to the position of the liquid surface 91 of the liquid 90, and detects the position of the liquid surface 91 based on the detected propagation time. identify. The position of the liquid surface 91 is, for example, the length L2 of the second portion 10b where the propagator 10A is immersed in the liquid 90, the height of the liquid surface 91 from the bottom surface of the container 80, the length L2, and the height of the liquid surface 91. It is sufficient if it is represented by a value or the like according to the value. The height of the liquid surface 91 from the bottom surface of the container 80 is the depth of the liquid 90, and is obtained by length L2+length d (see FIG. 1).

液面位置検出装置100Aでは、伝搬体10Aの側面部13A,14Aの両端角部にそれぞれ斜面部13Aa,13Ab及び斜面部14Aa,14Abを形成し、その斜面に沿う長さcを振動発生手段の振動子20の1波長未満としてある。
これにより、伝搬面部11A,12Aを伝搬する第1、第2表面波W1,W2の一部が側面部13A,14Aに向かうことになっても、伝搬面部11A,12Aの両側に隣接する隣接面部を構成する斜面部13Aa,13Ab,14Aa,14Abによって伝搬する表面波Wの一部が反射されて伝搬面部11A,12Aを上下方向に伝搬する第1、第2表面波W1,W2に戻される。このため液面位置の特定に必要な表面波W(第1、第2表面波W1,W2)に合流させることで、信号成分が増大し、S/N比を向上することができる。
なお、斜面部13Aa,13Ab及び斜面部14Aa,14Abの斜面に沿う長さcが、伝搬する第1、第2表面波W1,W2の1波長より大きく(長く)なると、大きい部分に第1、第2表面波W1,W2が伝搬されて漏洩し、反射させて信号成分を増大させることができなくなる。この斜面に沿う長さcの下限値は、伝搬体10の加工性や強度などを考慮して定められる。例えば、表面波周波数を500kHzとした場合、伝搬体10AをPPSとすれば、室温での音速が約950m/sであることから、1波長は、約1.9mmとなる。また、表面波周波数を400kHzとした場合、伝搬体10をPPSとすれば、室温での音速が約950m/sであることから、1波長は、約2.38mmとなる。これらの値に基づき伝搬体10Aの斜面に沿う長さcを定めれば良い。
In the liquid level detection device 100A, sloped portions 13Aa and 13Ab and sloped portions 14Aa and 14Ab are formed at both end corners of the side portions 13A and 14A of the propagating body 10A, respectively, and the length c along the sloped surfaces is the vibration generating means. It is less than one wavelength of the oscillator 20 .
As a result, even if part of the first and second surface waves W1 and W2 propagating on the propagation surface portions 11A and 12A are directed toward the side surface portions 13A and 14A, the adjacent surface portions adjacent to both sides of the propagation surface portions 11A and 12A are are reflected by the slant surfaces 13Aa, 13Ab, 14Aa, and 14Ab forming the . Therefore, by merging the surface waves W (the first and second surface waves W1 and W2) necessary for specifying the liquid level position, the signal component increases and the S/N ratio can be improved.
When the length c along the slopes of the slope portions 13Aa and 13Ab and the slope portions 14Aa and 14Ab is larger (longer) than one wavelength of the propagating first and second surface waves W1 and W2, the first and The second surface waves W1 and W2 are propagated, leaked, and cannot be reflected to increase the signal component. The lower limit of the length c along this slope is determined in consideration of the workability and strength of the propagating body 10 . For example, if the surface wave frequency is 500 kHz and the propagating body 10A is PPS, the speed of sound at room temperature is about 950 m/s, so one wavelength is about 1.9 mm. When the surface wave frequency is 400 kHz and the propagating body 10 is PPS, the speed of sound at room temperature is about 950 m/s, so one wavelength is about 2.38 mm. Based on these values, the length c along the slope of the propagating body 10A can be determined.

また、液面位置検出装置100Aは、底面部16Aを滑らかな曲面としたので、これまでの底面部を平面とした略四角柱形状などで構成される伝搬体では、第1表面波W1及び第2表面波W2が底面部16Aで反射する。このため漏洩が生じ、損失となる。これに対し、伝搬体10Aの底面部16Aを滑らかな曲面にすることで、第1表面波W1、第2表面波W2は底面部16Aで反射せず、漏洩が生じないため、底面部16Aでの損失がなく、振動子20が受ける第1、第2表面波W1,W2の減衰が少なくS/N比を改善することができる。 In addition, since the bottom surface portion 16A of the liquid level detection device 100A has a smooth curved surface, the conventional propagating body having a substantially quadrangular prism shape with a flat bottom surface has the first surface wave W1 and the second surface wave W1. A two-surface wave W2 is reflected at the bottom portion 16A. This causes leakage and loss. On the other hand, by forming the bottom surface portion 16A of the propagating body 10A into a smooth curved surface, the first surface wave W1 and the second surface wave W2 are not reflected by the bottom surface portion 16A and no leakage occurs. , the attenuation of the first and second surface waves W1 and W2 received by the vibrator 20 is small, and the S/N ratio can be improved.

なお、液面位置検出装置100Aは、伝搬体10Aの底面部16Aを滑らかな曲面とする場合に限らず、平面(伝搬面部11A,12Aとのなす角度φ=90度)としても良く、斜面部13Aa,13Ab,14Aa,14Abにより、伝搬面部11A,12Aを伝搬する第1、第2表面波W1,W2の反射による信号成分の増大だけを図るようにして液面位置検出装置100Aを構成し、S/N比を向上するようにしても良い。この場合、表面波Wは、伝搬面部11A,12Aを伝搬し、底面部16Aで反射して同一の伝搬面部11A,12Aを反射波が戻ることになる。 In the liquid level position detection device 100A, the bottom surface 16A of the propagating body 10A is not limited to a smooth curved surface, but may be flat (the angle φ between the propagating surfaces 11A and 12A is 90 degrees). 13Aa, 13Ab, 14Aa, and 14Ab configure the liquid level position detection device 100A so as to only increase the signal component due to the reflection of the first and second surface waves W1 and W2 propagating on the propagation surface portions 11A and 12A, The S/N ratio may be improved. In this case, the surface wave W propagates through the propagation surface portions 11A and 12A, is reflected by the bottom surface portion 16A, and returns to the same propagation surface portions 11A and 12A.

また、上記実施形態の液面位置検出装置100Aでは、制御部40は、第1表面波W1と第2表面波W2をそれぞれ異なるタイミングで発生させる液面位置検出処理を実行するようにしたが、制御部40によって第1表面波W1と第2表面波W2を同時に発生させる液面位置検出処理を実行するようにしても良い。このとき、第1、第2伝搬波信号は重畳されて伝搬波信号として、2つの伝搬時間(第1伝搬時間、第2伝搬時間)が観測(受信)され、既に説明した液面検出処理と同様にして液面91の位置を特定する。
このように、第1表面波W1と、第2表面波W2を同時に発生させることによって、振動子20が受ける第1、第2表面波W1,W2の振幅が大きくなる。これにより、S/N比を更に改善することができる。
In addition, in the liquid level detection device 100A of the above embodiment, the control section 40 executes the liquid level detection processing to generate the first surface wave W1 and the second surface wave W2 at different timings. The control unit 40 may execute a liquid level position detection process for simultaneously generating the first surface wave W1 and the second surface wave W2. At this time, the first and second propagated wave signals are superimposed and two propagated times (first propagated time and second propagated time) are observed (received) as propagated wave signals. Similarly, the position of the liquid surface 91 is identified.
By simultaneously generating the first surface wave W1 and the second surface wave W2 in this manner, the amplitudes of the first and second surface waves W1 and W2 received by the vibrator 20 are increased. This can further improve the S/N ratio.

次に、液面位置検出装置100Aの液面位置検出処理における温度補正について、図10により説明するが、既に説明した上記の実施形態と同様な構成及び機能を有する各部については、同一又は対応する符号を付すとともに、適宜説明を省略する。
なお、図10においては、温度補正に関係のない構成である側面部13A,14Aに形成する斜面部13Aa,13Ab及び斜面部14Aa,14Abは、図示省略し、温度補正に必要な凹部18、伝搬体10A、振動子20を主に図示している。また、図10(b)では、振動子20を透視して送受波部21~24を示し、図10(a)では、送受波部21~24を省略し、図10(c)では、振動子20及び送受波部21~24を省略している。
Next, temperature correction in the liquid level position detection process of the liquid level position detection device 100A will be described with reference to FIG. Reference numerals are attached, and explanations are omitted as appropriate.
In FIG. 10, the sloped portions 13Aa and 13Ab and the sloped portions 14Aa and 14Ab formed on the side portions 13A and 14A, which are not related to temperature correction, are not shown. A body 10A and a vibrator 20 are mainly shown. 10(b) shows the wave transmitting/receiving units 21 to 24 through the vibrator 20, FIG. 10(a) omits the wave transmitting/receiving units 21 to 24, and FIG. The child 20 and the wave transmitting/receiving units 21 to 24 are omitted.

伝搬体10Aは、既に説明したように、伝搬面部11A及び伝搬面部12Aと、側面部13A及び側面部14Aと、上面部15Aと、底面部16Aと、を有する。また、振動子20は、図10に示すように、既に説明した第1送受波部21及び第2送受波部22の他に、第3送受波部23と、第4送受波部24と、を備える。 10 A of propagation bodies have the propagation surface part 11A, the propagation surface part 12A, the side part 13A, the side part 14A, the upper surface part 15A, and the bottom surface part 16A, as already demonstrated. Further, as shown in FIG. 10, the vibrator 20 includes a third wave transmitting/receiving unit 23 and a fourth wave transmitting/receiving unit 24 in addition to the first wave transmitting/receiving unit 21 and the second wave transmitting/receiving unit 22 already described. Prepare.

伝搬体10Aは、上面部15Aから底面部16Aに向かって凹む凹部18を有する。凹部18は、図10(b)に示すように、伝搬面部11Aと伝搬面部12Aとの間に位置する。 10 A of propagation bodies have the recessed part 18 recessed toward 16 A of bottom parts from the upper surface part 15A. The concave portion 18 is located between the propagation surface portion 11A and the propagation surface portion 12A, as shown in FIG. 10(b).

凹部18は、上面部15Aから底面部16Aに向かう底付きとされ、例えば直方体状にくり抜かれており、第1~第4内側面部18a~18dと、内底面部18eとを有する。 The concave portion 18 has a bottom extending from the top surface portion 15A to the bottom surface portion 16A, and is hollowed out in, for example, a rectangular parallelepiped shape, and has first to fourth inner surface portions 18a to 18d and an inner bottom surface portion 18e.

第1内側面部18aは、伝搬面部11Aの裏側に位置する。第2内側面部18bは、伝搬面部12Aの裏側に位置する。第1内側面部18aと第2内側面部18bとは互いに対向している。第3内側面部18cは、側面部13Aの裏側に位置する。第4内側面部18dは、側面部14Aの裏側に位置する。第3内側面部18cと第4内側面部18dとは互いに対向している。内底面部18eは、凹部18の底に位置する平面とされ、平面視で矩形状をなす。 The first inner side surface portion 18a is located on the back side of the propagation surface portion 11A. The second inner side surface portion 18b is located on the back side of the propagation surface portion 12A. The first inner side surface portion 18a and the second inner side surface portion 18b face each other. The third inner side portion 18c is located on the back side of the side portion 13A. The fourth inner side surface portion 18d is located on the back side of the side surface portion 14A. The third inner side surface portion 18c and the fourth inner side surface portion 18d face each other. The inner bottom surface portion 18e is a flat surface positioned at the bottom of the recess 18 and has a rectangular shape in plan view.

伝搬体10Aに凹部18を設けることにより、図10(b)に示すように、例えば検出波Dを生じさせ、ここでは、検出波Dは、2つの第1検出波D1、第2検出波D2とする。
以下、送受信回路30及び制御部40(図1参照)による温度補正処理について説明する。
By providing the recess 18 in the propagating body 10A, as shown in FIG. 10(b), for example, the detected wave D is generated. and
The temperature correction processing by the transmission/reception circuit 30 and the control unit 40 (see FIG. 1) will be described below.

第3送受波部23は、図10(b)に示すように、伝搬体10Aに表面波又は板波からなる第1検出波D1を発生させるとともに、凹部18の内底面部18eで反射した第1検出波D1を受ける。第4送受波部24は、伝搬体10Aに表面波又は板波からなる第2検出波D2を発生させるとともに、凹部18の内底面部18eで反射した第2検出波D2を受ける。 As shown in FIG. 10(b), the third wave transmitting/receiving section 23 generates a first detection wave D1 composed of a surface wave or a plate wave in the propagating body 10A, and a first detection wave D1 reflected by the inner bottom surface portion 18e of the concave portion 18. 1 Receive detection wave D1. The fourth wave transmitting/receiving section 24 generates a second detection wave D2 composed of a surface wave or a plate wave in the propagating body 10A, and receives the second detection wave D2 reflected by the inner bottom surface portion 18e of the concave portion 18. FIG.

第3送受波部23は、送受信回路30から供給される電気信号によって振動する。第3送受波部23の振動は伝搬体10Aに伝搬され、第1内側面部18aの上端に第1検出波D1が発生する。発生した第1検出波D1は、図10(b)に示すように、第1内側面部18aの下端へ向かって伝搬し、内底面部18eで反射した後、第1内側面部18aの上端へ向かって伝搬する。第1内側面部18aの上端へ到達した第1検出波D1は、第3送受波部23を振動させる。第3送受波部23は、この振動を電気信号に変換して送受信回路30に供給する。 The third wave transmitting/receiving section 23 vibrates by the electric signal supplied from the transmitting/receiving circuit 30 . The vibration of the third wave transmitting/receiving portion 23 is propagated to the propagating body 10A, and the first detection wave D1 is generated at the upper end of the first inner side portion 18a. As shown in FIG. 10B, the generated first detection wave D1 propagates toward the lower end of the first inner side surface portion 18a, reflects off the inner bottom surface portion 18e, and then travels toward the upper end of the first inner side surface portion 18a. propagates through The first detection wave D1 reaching the upper end of the first inner side surface portion 18a causes the third wave transmitting/receiving portion 23 to vibrate. The third wave transmitting/receiving section 23 converts this vibration into an electric signal and supplies it to the transmitting/receiving circuit 30 .

第4送受波部24は、送受信回路30から供給される電気信号によって振動する。第4送受波部24の振動は、伝搬体10Aに伝搬され、第2内側面部18bの上端に第2検出波D2が発生する。発生した第2検出波D2は、図10(b)に示すように、第2内側面部18bの下端へ向かって伝搬し、内底面部18eで反射した後、第2内側面部18bの上端へ向かって伝搬する。第2内側面部18bの上端へ到達した第2検出波D2は、第4送受波部24を振動させる。第4送受波部24は、この振動を電気信号に変換して送受信回路30に供給する。 The fourth wave transmitting/receiving section 24 vibrates by the electric signal supplied from the transmitting/receiving circuit 30 . The vibration of the fourth wave transmitting/receiving portion 24 is propagated to the propagating body 10A, and the second detection wave D2 is generated at the upper end of the second inner side portion 18b. As shown in FIG. 10B, the generated second detection wave D2 propagates toward the lower end of the second inner side surface portion 18b, reflects off the inner bottom surface portion 18e, and then travels toward the upper end of the second inner side surface portion 18b. propagates through The second detection wave D2 reaching the upper end of the second inner side surface portion 18b causes the fourth wave transmitting/receiving portion 24 to vibrate. The fourth wave transmitting/receiving section 24 converts this vibration into an electric signal and supplies it to the transmitting/receiving circuit 30 .

第3送受波部23が受ける第1検出波D1と、第4送受波部24が受ける第2検出波D2とは、液面91の位置に関係なく、伝搬体10Aの温度に依存して音速が変化する。したがって、第1検出波D1と第2検出波D2との少なくともいずれかを用いて、伝搬体10Aの温度を特定し、特定した温度を、表面波(第1表面波W1及び第2表面波W2)を検出する際の温度補正に利用する。これにより、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに温度補正を行うことができる。 The first detected wave D1 received by the third wave transmitting/receiving unit 23 and the second detected wave D2 received by the fourth wave transmitting/receiving unit 24 depend on the temperature of the propagating body 10A regardless of the position of the liquid surface 91. changes. Therefore, using at least one of the first detected wave D1 and the second detected wave D2, the temperature of the propagating body 10A is specified, and the specified temperature is detected by the surface waves (the first surface wave W1 and the second surface wave W2 ) is used for temperature correction when detecting As a result, temperature correction can be performed without providing a temperature sensor such as a thermistor chip, which is provided in a conventional liquid level detection device.

送受信回路30は、第1検出波D1の送波用の電気信号を第3送受波部23に供給し、第3送受波部23を振動させる。また、第1検出波D1を受けた第3送受波部23から供給される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。また、送受信回路30は、第2検出波D2の送波用の電気信号を第4送受波部24に供給し、第4送受波部24を振動させる。また、第2検出波D2を受けた第4送受波部24から供給される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する。 The transmitting/receiving circuit 30 supplies an electrical signal for transmitting the first detected wave D1 to the third wave transmitting/receiving section 23 to vibrate the third wave transmitting/receiving section 23 . Also, it receives an electric signal supplied from the third wave transmitting/receiving section 23 that has received the first detection wave D1, and amplifies and converts the received electric signal. Further, the transmitting/receiving circuit 30 supplies an electrical signal for transmitting the second detection wave D2 to the fourth wave transmitting/receiving section 24 to vibrate the fourth wave transmitting/receiving section 24 . Also, it receives an electric signal supplied from the fourth wave transmitting/receiving section 24 that has received the second detection wave D2, and amplifies and converts the received electric signal.

制御部40は、送受信回路30を介して、第3送受波部23及び第4送受波部24の各々を駆動制御する。また、制御部40は、送受信回路30で増幅、変換された、第3送受波部23と第4送受波部24の各々からの電気信号を受け取り、受け取った電気信号に基づいて伝搬体10Aの温度を特定する。 The control unit 40 drives and controls each of the third wave transmitting/receiving unit 23 and the fourth wave transmitting/receiving unit 24 via the transmitting/receiving circuit 30 . Further, the control unit 40 receives the electric signals from each of the third wave transmitting/receiving unit 23 and the fourth wave transmitting/receiving unit 24, which are amplified and converted by the transmitting/receiving circuit 30, and controls the propagation body 10A based on the received electric signals. Identify temperature.

制御部40は、前述の液面位置検出処理で説明した手法と同様な手法で、第1検出波D1と第2検出波D2の各々の伝搬時間を検出する。以下では、第1検出波D1の伝搬時間を第1検出時間、第2検出波D2の伝搬時間を第2検出時間とする。 The control unit 40 detects the propagation time of each of the first detection wave D1 and the second detection wave D2 by the same method as the method described in the liquid surface position detection process. Hereinafter, the propagation time of the first detected wave D1 is defined as the first detection time, and the propagation time of the second detected wave D2 is defined as the second detection time.

具体的には、制御部40は、第3送受波部23で第1検出波D1を発生させてから、内底面部18eで反射後に、第3送受波部23が第1検出波D1を受けるまでの時間をタイマ値に基づいて検出する。そして、検出した時間を第1検出時間としてRAMに記憶する。また、第4送受波部24で第2検出波D2を発生させてから、内底面部18eで反射後に、第4送受波部24が第2検出波D2を受けるまでの時間をタイマ値に基づいて検出する。そして、検出した時間を第2検出時間としてRAMに記憶する。制御部40は、このようにして得た、第1検出時間と第2検出時間の少なくともいずれかに基づいて、伝搬体10Aの温度を特定(検出)する。 Specifically, after the control unit 40 causes the third wave transmitting/receiving unit 23 to generate the first detection wave D1, the third wave transmitting/receiving unit 23 receives the first detection wave D1 after being reflected by the inner bottom surface portion 18e. The time until is detected based on the timer value. Then, the detected time is stored in the RAM as the first detection time. Further, the time from when the fourth wave transmitting/receiving unit 24 generates the second detection wave D2 to when the fourth wave transmitting/receiving unit 24 receives the second detection wave D2 after being reflected by the inner bottom surface portion 18e is based on the timer value. to detect. Then, the detected time is stored in the RAM as the second detection time. The control unit 40 specifies (detects) the temperature of the propagating body 10A based on at least one of the first detection time and the second detection time thus obtained.

第1検出波D1と第2検出波D2は、既述のように、液面91の位置に関係なく、伝搬体10Aの温度に依存して音速が変化する。このため、第1検出時間と第2検出時間も、液面91の位置に関係なく、伝搬体10Aの温度に依存して変化する。この特性を利用して、例えば、第1検出時間と第2検出時間と伝搬体10Aの温度との関係を予め実験などで特定し、特定した関係をテーブル又は演算式としてROMに格納しておく。制御部40は、ROMに格納されたテーブル又は演算式と、第1検出時間及び第2検出時間とに基づいて伝搬体10Aの温度を特定する。 As described above, the first detection wave D1 and the second detection wave D2 vary in speed of sound depending on the temperature of the propagating body 10A regardless of the position of the liquid surface 91. FIG. Therefore, the first detection time and the second detection time also change depending on the temperature of the propagating body 10A regardless of the position of the liquid surface 91. FIG. Using this characteristic, for example, the relationship between the first detection time, the second detection time, and the temperature of the propagating body 10A is specified in advance by experiments or the like, and the specified relationship is stored in the ROM as a table or an arithmetic expression. . The control unit 40 specifies the temperature of the propagating body 10A based on the table or arithmetic expression stored in the ROM and the first detection time and the second detection time.

なお、制御部40は、第1検出時間に基づいて伝搬体10Aの温度を特定するためのテーブル又は演算式を用いて、第1検出時間に基づく伝搬体10Aの温度(以下、第1温度とする。)を特定し、第2検出時間に基づいて伝搬体10Aの温度を特定するためのテーブル又は演算式を用いて、第2検出時間に基づく伝搬体10Aの温度(以下、第2温度とする。)を特定しても良い。つまり、制御部40は、第1温度と第2温度の各々を特定しても良い。そして、第1温度と第2温度の平均(単純平均でも加重平均でも良い)を、今回特定すべき温度としても良い。なお、加重平均を求める場合は、予め実験などにより、第1温度と第2温度との各々の重み付け定数を求めておけば良い。また、第1温度と第2温度のいずれかが、エラー値を示している否かを判定し、エラーと判定した場合は、エラー値を示していない方を、今回特定すべき温度としても良い。 Note that the control unit 40 uses a table or an arithmetic expression for specifying the temperature of the propagation body 10A based on the first detection time to determine the temperature of the propagation body 10A based on the first detection time (hereinafter referred to as the first temperature). ), and using a table or an arithmetic expression for specifying the temperature of the propagating body 10A based on the second detection time, the temperature of the propagating body 10A based on the second detection time (hereinafter referred to as the second temperature ) may be specified. That is, the control unit 40 may specify each of the first temperature and the second temperature. Then, the average of the first temperature and the second temperature (simple average or weighted average may be used) may be used as the temperature to be identified this time. When obtaining the weighted average, it is sufficient to obtain weighting constants for each of the first temperature and the second temperature in advance through experiments or the like. Further, it is determined whether or not one of the first temperature and the second temperature indicates an error value, and if an error is determined, the temperature that does not indicate an error value may be set as the temperature to be specified this time. .

そして、制御部40は、以上のように特定(検出)した伝搬体10Aの温度に基づいて、第1伝搬時間と第2伝搬時間の温度補正を行う。例えば、伝搬体10Aの温度と、伝搬時間の補正量や補正係数とを対応付けて構成されるテーブルを予めROM内に格納しておき、制御部40は、テーブルを参照して、特定した伝搬体10Aの温度に応じた補正量や補正係数を取得すれば良い。そして、制御部40は、第1伝搬時間と第2伝搬時間との各々に、取得した補正量を加減する演算や、補正係数を乗算する演算を行うことで、第1伝搬時間と第2伝搬時間の温度補正を行えば良い。 Then, the control unit 40 performs temperature correction of the first propagation time and the second propagation time based on the temperature of the propagation body 10A specified (detected) as described above. For example, a table configured by associating the temperature of the propagation body 10A with the propagation time correction amount and correction coefficient is stored in advance in the ROM, and the control unit 40 refers to the table to refer to the identified propagation. A correction amount and a correction coefficient corresponding to the temperature of the body 10A may be acquired. Then, the control unit 40 performs an operation of adding or subtracting the acquired correction amount to each of the first propagation time and the second propagation time, or an operation of multiplying the correction coefficient by the first propagation time and the second propagation time. Time and temperature correction should be performed.

なお、制御部40は、テーブルに限らず、音速の温度依存性を表す式(近似式であっても良い)をROM内に格納しておき、当該式を用いて、伝搬時間又は液面位置の補正量や補正係数を求めても良い。伝搬時間や液面位置の温度補正手法は、公知のテーブル構成法や演算法を適宜用いることができ、任意である。 Note that the control unit 40 stores in the ROM not only the table but also a formula (which may be an approximation formula) representing the temperature dependence of the speed of sound, and uses the formula to calculate the propagation time or the liquid level position. may be obtained. A well-known table construction method or calculation method can be appropriately used as the temperature correction method for the propagation time and the liquid surface position, and is arbitrary.

また、以上の温度補正処理は、第1検出波D1や第2検出波D2が、第1表面波W1や第2表面波W2と干渉しない限りにおいては、前述の液面位置検出処理の中に組み込み、第1検出波D1及び第2検出波D2の発生タイミングを、第1表面波W1及び第2表面波W2の発生タイミングと同時にしても良い。また、温度補正処理は、液面位置検出処理とは独立した処理として実行されても良い。 Further, the temperature correction process described above is performed during the liquid level position detection process as long as the first detection wave D1 and the second detection wave D2 do not interfere with the first surface wave W1 and the second surface wave W2. Incorporation, the generation timing of the first detection wave D1 and the second detection wave D2 may be the same as the generation timing of the first surface wave W1 and the second surface wave W2. Also, the temperature correction process may be executed as a process independent of the liquid surface position detection process.

(第3実施形態)
本実施形態に係る液面位置検出装置100Bについて、図11、図12を参照して説明するが、既に説明した上記実施形態の液面位置検出装置100、100Aと同様な構成及び機能を有する各部については、同一又は対応する符号を付すとともに、適宜説明を省略する。
液面位置検出装置100Bは、表面波Wが伝搬する伝搬体10Bの構成が異なり、表面波Wが伝搬する伝搬面部11Bを一面(表面部)だけとし、伝搬面部11Bに隣接して互いのなす角度φを鋭角とする隣接面部を底面部16Bとする一面発振構造とし、伝搬面部11Bと底面部16Bの交差線部19に円弧部Rが形成されて構成されている。
すなわち、既に説明した伝搬体10,10AをPPSなどの合成樹脂による射出成形により成形する場合、主として6面部で構成される2つの面部同士を交差線部19で鋭く尖った状態で交差させて成形することが難しく、わずかな円弧部Rを介して連続された状態となる。なお、2つの面部同士の交差線部19を円弧部Rのない鋭く尖った状態で連続させることは、樹脂成形後に伝搬体10,10Aに機械加工などを施すことや金型の工夫等で出来なくはないが、製作工程の増大や鋭く尖った部分に欠けや割れ等が生じ易く好ましくない。
このため伝搬体10Bでは、一面発振構造とした伝搬面部11Bと、伝搬面部11Bに隣接して互いのなす角度φを鋭角とする隣接面部の底面部16Bの交差線部19に少なくとも円弧部Rが形成されて構成されている。なお、伝搬体10Bでは、6面部で構成されるそれぞれ2つの面部同士の交差線部19にも成形上、互いを連続する円弧部が形成されることになるが、これらの円弧部については、図示省略し、表面波Wが伝搬される円弧部Rのみを図示している(図11,12)。
(Third Embodiment)
A liquid level detection device 100B according to this embodiment will be described with reference to FIGS. are given the same or corresponding reference numerals, and descriptions thereof are omitted as appropriate.
In the liquid level detection device 100B, the configuration of the propagating body 10B through which the surface wave W propagates is different. An adjacent surface portion with an acute angle φ is a one-plane oscillation structure with a bottom surface portion 16B, and an arc portion R is formed at an intersection line portion 19 between the propagation surface portion 11B and the bottom surface portion 16B.
That is, when the already-described propagating bodies 10 and 10A are molded by injection molding using a synthetic resin such as PPS, the two face portions mainly composed of six face portions are sharply crossed at the crossing line portion 19 and molded. It is difficult to do so, and it is in a continuous state through a slight arc portion R. It should be noted that the intersection line portion 19 between the two surface portions can be made continuous in a sharply pointed state without the arc portion R by machining the propagating bodies 10 and 10A after resin molding or by devising a mold. Although it is possible, it is not preferable because it requires an increased manufacturing process and chipping or cracking is likely to occur at sharply pointed portions.
Therefore, in the propagating body 10B, at least the circular arc portion R is formed in the intersecting line portion 19 between the propagating surface portion 11B having the one-plane oscillation structure and the bottom surface portion 16B adjacent to the propagating surface portion 11B and forming an acute angle φ. formed and configured. In the propagating body 10B, the intersecting line portions 19 between the two surface portions each composed of the six surface portions are also formed with circular arc portions that are continuous with each other in terms of molding. The illustration is omitted, and only the arc portion R through which the surface wave W is propagated is shown (FIGS. 11 and 12).

本実施形態では、図11(a)に示すように、伝搬体10Bは、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)などの合成樹脂による樹脂成形、例えば射出成形により形成される。伝搬体10Bは、例えば上下方向に長尺な略四角柱形状とされる。伝搬体10Bの外面は、振動子20に向く上面部15Bと、上面部15Bとは反対側の底面部16Bと、上面部15Bと底面部16Bを繋ぐ表面部とする伝搬面部11Bと、伝搬面部11Bと互いに表裏の関係となる裏面部12Bと、上面部15Bと底面部16Bを繋ぐとともに互いに表裏の関係となる2つの側面部13B,14Bと、の6面部から主に構成される。
伝搬体10Bは、表面波Wが伝搬面部11Bの一面だけを伝搬する一面発振構造とされる。伝搬面部11Bに隣接する隣接面部は、底面部16Bとされ、伝搬面部11Bの下端に隣接する底面部16Bとのなす角度がφとされ、鋭角とされている。面部同士のなす角度φが鋭角とされた伝搬面部11Bと底面部16Bとは、交差線部19に円弧部Rが形成されて滑らかに連続している。
なお、伝搬体10Bでは、伝搬面部11Bの両側に隣接する表裏の関係になる2つの側面部13,14は、伝搬面部11Bと直角に形成されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 11A, the propagating body 10B is formed by resin molding, for example, injection molding, using a synthetic resin such as PPS (polyphenylene sulfide). The propagating body 10B has, for example, a substantially quadrangular prism shape elongated in the vertical direction. The outer surface of the propagating body 10B includes a top surface portion 15B facing the vibrator 20, a bottom surface portion 16B opposite to the top surface portion 15B, a propagation surface portion 11B connecting the top surface portion 15B and the bottom surface portion 16B, and a propagation surface portion. It is mainly composed of 6 side portions, namely, a back surface portion 12B which has a front and back relationship with 11B, and two side portions 13B and 14B which connect the top surface portion 15B and the bottom surface portion 16B and have a front and back relationship with each other.
The propagation body 10B has a one-plane oscillation structure in which the surface wave W propagates only on one surface of the propagation surface portion 11B. The adjacent surface portion adjacent to the propagation surface portion 11B is a bottom surface portion 16B, and the angle between the bottom surface portion 16B and the bottom surface portion 16B adjacent to the lower end of the propagation surface portion 11B is φ, which is an acute angle. The propagation surface portion 11B and the bottom surface portion 16B, which form an acute angle φ between the surface portions, are smoothly connected to each other by forming an arc portion R at the intersection line portion 19 .
In the propagating body 10B, the two side surface portions 13 and 14 adjacent to both sides of the propagating surface portion 11B and having a front and back relationship are formed perpendicular to the propagating surface portion 11B.

このような伝搬体10Bは、一方の端部の上面部15Bから表面波Wが伝搬される伝搬面部11Bと、伝搬面部11Bの他方の端部で連続する底面部(隣接面部)16Bのなす角度φを鋭角とすることにより、既に説明したように、伝搬面部11Bを伝搬する表面波Wの一部を底面部16Bに向かっても底面部16Bで反射させて伝搬面部11Bに戻すことができ、伝搬面部11Bを上下方向に伝搬する検出波となる表面波Wと合流させることで、S/N比を向上することができる。
なお、底面部16Bの伝搬面部11Bとのなす角度φとなる部分の長さ(裏面部12Bに向かう方向の長さ)c1は、少なくとも伝搬面部11Bと底面部16Bの交点(交差線部19)から超音波が伝搬される1波長以上の長さを確保すれば良い(図11(b)参照)。
In such a propagating body 10B, an angle formed between a propagating surface portion 11B through which surface waves W are propagated from an upper surface portion 15B at one end and a bottom surface portion (adjacent surface portion) 16B continuous at the other end portion of the propagating surface portion 11B. By setting φ to be an acute angle, as already described, part of the surface wave W propagating through the propagation surface portion 11B can be reflected toward the bottom surface portion 16B and returned to the propagation surface portion 11B. The S/N ratio can be improved by merging the surface wave W serving as the detection wave propagating in the vertical direction through the propagation surface portion 11B.
The length c1 of the portion forming the angle φ between the bottom surface portion 16B and the propagation surface portion 11B (the length in the direction toward the back surface portion 12B) is at least the intersection (intersection line portion 19) of the propagation surface portion 11B and the bottom surface portion 16B. It is only necessary to secure a length of one wavelength or longer for the ultrasonic wave to propagate from (see FIG. 11(b)).

次に、このような伝搬体10Bの伝搬面部11Bと隣接面部となる底面部16Bとのなす角度φを鋭角にするとともに、交差線部19に円弧部Rを形成ことによるS/N比の変化について解析を行った。解析には、PPSの伝搬体10Bを用いた。解析では、超音波の周波数fを400Hzと500Hzの場合について、円弧部Rの半径rを設定し、伝搬面部11Bに対する底面部16Bのなす角度(Wedge angle)φを変化させたときの反射率(反射強度:Reflection coefficient)Rcを求めた。
円弧部Rの半径r(mm)は、超音波の波長をλ(mm)としたとき、r≒0.084*λ(mm)の関係とされる。
例えば周波数fを400Hzとした場合の半径rは、r≒0.2mmとなり、周波数fを500Hzとした場合の半径rは、r≒0.16mmとなる。
なお、比較のため解析では、円弧部Rを形成しない場合(r=0)(図4の解析結果参照)と、周波数fが400Hzの場合で、半径r≒0.1mmとした場合(図13(a)中の記号■)、周波数fが500Hzの場合で、半径r≒0.08mmとした場合(図13(b)中の記号■)のそれぞれ半径rを上記関係式の1/2にした場合についても解析した。
Next, the angle φ between the propagation surface portion 11B of the propagation body 10B and the bottom surface portion 16B, which is the adjacent surface portion, is made acute, and the intersection line portion 19 is formed with an arc portion R to change the S/N ratio. was analyzed. A PPS propagating body 10B was used for the analysis. In the analysis, when the ultrasonic frequency f is 400 Hz and 500 Hz, the radius r of the arc portion R is set, and the reflectance ( Reflection intensity: Reflection coefficient) Rc was obtained.
The radius r (mm) of the arc portion R has a relationship of r≈0.084*λ (mm), where λ (mm) is the wavelength of the ultrasonic wave.
For example, when the frequency f is 400 Hz, the radius r is r≈0.2 mm, and when the frequency f is 500 Hz, the radius r is r≈0.16 mm.
In addition, in the analysis for comparison, the case where the arc portion R is not formed (r = 0) (see the analysis result of Fig. 4) and the case where the frequency f is 400 Hz and the radius r ≈ 0.1 mm (Fig. 13 Symbol ▪ in (a)), and when the frequency f is 500 Hz and the radius r≈0.08 mm (symbol ▪ in FIG. 13(b)), the radius r is reduced to 1/2 The case was also analyzed.

解析の結果を、図13(a),(b)に示す。伝搬体10Bでは、伝搬面部11Bと底面部16Bとのなす角度φを鋭角とし、交差線部19に円弧部Rを形成することにより、最大の反射率(反射強度)Rcが得られる角度φが円弧部Rのない場合(図13中の記号○の例えば、55度)に比べて小さくなる(例えば、51度)。
また、円弧部Rの半径rが各周波数に対して設定した半径r(r=0.2,0.16:図中の記号▲)より小さく(r=0.1,0.08:図中の記号■)なると最大の反射率(反射強度)Rcが得られる角度φは大きくなることが分かる。
また、伝搬体10Bは、強度の確保などの必要から欠けや割れ等が生じ易くなることを考慮した角度φとして、反射率Rcが高く、90度に近いできるだけ大きな角度φとすることが好ましい。そこで、周波数fを400Hz、この周波数に対して設定した円弧部Rの半径r=0.2mmとした場合、40度以上の範囲で反射率Rcが最大となる角度φ=51度であることが分かった(図13(a)参照)。また、同様に、周波数fを500Hz、この周波数に対して設定した円弧部Rの半径r=0.16mmとした場合、40度以上の範囲で反射率Rcが最大となる角度φ=51度であることが分かった(図13(b)参照)。
このことから、伝搬体10Bの成形誤差などを考えると、得られた角度φ=51度から所定の範囲、例えば±3度の範囲とすることが好ましい。これにより、例えば角度φを48~54度とすれば、反射率Rcをこれまでの底面部16Bとのなす角度φが90度の場合の反射率Rc=0.45(45%)に比べ大きな0.8(80%)以上とすることができる。
The results of the analysis are shown in FIGS. 13(a) and 13(b). In the propagation body 10B, the angle φ between the propagation surface portion 11B and the bottom surface portion 16B is an acute angle, and the arc portion R is formed at the intersection line portion 19, thereby obtaining the maximum reflectance (reflection intensity) Rc. It is smaller (for example, 51 degrees) than when there is no arc portion R (for example, 55 degrees for symbol ◯ in FIG. 13).
Also, the radius r of the arc portion R is smaller than the radius r (r = 0.2, 0.16: symbol ▲ in the figure) set for each frequency (r = 0.1, 0.08: ), the angle φ at which the maximum reflectance (reflection intensity) Rc is obtained increases.
In addition, it is preferable that the angle φ of the propagating body 10B is as large as possible, close to 90 degrees, with a high reflectance Rc, considering that chipping, cracking, etc. are likely to occur due to the need to ensure strength. Therefore, when the frequency f is 400 Hz and the radius r of the arc portion R set for this frequency is r=0.2 mm, the angle φ=51 degrees at which the reflectance Rc is maximized in the range of 40 degrees or more. I found it (see FIG. 13(a)). Similarly, when the frequency f is 500 Hz and the radius r of the arc portion R set for this frequency is r=0.16 mm, the reflectance Rc is maximized in the range of 40 degrees or more at an angle φ=51 degrees. (See FIG. 13(b)).
For this reason, considering the molding error of the propagating body 10B, it is preferable to set the obtained angle φ=51 degrees to a predetermined range, for example, a range of ±3 degrees. As a result, for example, if the angle φ is 48 to 54 degrees, the reflectance Rc is larger than the reflectance Rc=0.45 (45%) when the angle φ formed with the bottom portion 16B is 90 degrees. It can be 0.8 (80%) or more.

次に、この伝搬面部11と隣接面部である底面部16Bとのなす角度φを鋭角とし、交差線部19に円弧部Rを形成した場合の解析結果は、交差線部19に円弧部Rを形成する場合に適用できるものと考えられる。すなわち、既に説明した伝搬体10における伝搬面部11と側面部13,14とのなす角度θを鋭角とした場合で、これに加えて交差線部19を互いに円弧部Rで連続させる場合についても、同様に適用できるものと考えられる。したがって、上記の伝搬面部11Bと隣接面部となる底面部16Bのなす角度φの解析結果を適用して、例えば、使用する超音波の周波数fを400Hz,500Hzとして各周波数に対して円弧部Rの半径rを0.2mm,0.16mmに設定すれば、40度以上の範囲で反射率Rcが最大となる角度θは51度になると考えられる。また、伝搬体10の成形誤差などを考えると、得られた角度θ=51度から所定の範囲、例えば±3度の範囲とすることが好ましい。これにより、例えば角度θを48~54度とすれば、伝搬面部11と側面部13,14とのなす角度θを鋭角とした場合で、これに加えて交差線部19を互いに円弧部Rで連続させる場合についても、反射率Rcをこれまでの角度θが90度の場合の反射率Rc=0.45(45%)に比べ大きな0.8(80%)以上とすることができるものと考えられる。 The angle φ between the propagation surface portion 11 and the bottom surface portion 16B, which is the adjacent surface portion, is set to an acute angle and the arc portion R is formed at the intersection line portion 19. It is thought that it can be applied when forming. That is, when the angle θ formed between the propagation surface portion 11 and the side surface portions 13 and 14 of the propagation body 10 already described is an acute angle, and in addition to this, when the intersection line portions 19 are connected to each other by the arc portions R, It is considered to be equally applicable. Therefore, by applying the analysis result of the angle φ formed by the propagation surface portion 11B and the bottom surface portion 16B which is the adjacent surface portion, for example, the frequency f of the ultrasonic waves to be used is set to 400 Hz and 500 Hz, and the arc portion R for each frequency is If the radius r is set to 0.2 mm and 0.16 mm, the angle θ at which the reflectance Rc is maximized in the range of 40 degrees or more is considered to be 51 degrees. Considering the molding error of the propagating body 10, it is preferable to set the obtained angle .theta.=51 degrees to a predetermined range, for example, a range of ±3 degrees. As a result, for example, if the angle θ is 48 to 54 degrees, even if the angle θ between the propagation surface portion 11 and the side surface portions 13 and 14 is an acute angle, the intersection line portion 19 is formed by the arc portion R. Even in the case of making it continuous, the reflectance Rc can be 0.8 (80%) or more, which is larger than the reflectance Rc = 0.45 (45%) when the angle θ is 90 degrees. Conceivable.

また、伝搬体10Aにおける2つの伝搬面部11A,12Aに隣接して隣接面部を構成する側面部(第1側面部)13A,側面部(第2側面部)14Aの斜面部13Aa,13Abおよび斜面部14Aa,14Abと伝搬面部11A,12Aとのなす角度θが鋭角とされ、各面部同士の交差線部19に互いに連続する円弧部Rを形成する場合についても、上記の伝搬面部11Bと隣接面部となる底面部16Bのなす角度φの解析結果を適用できるものと考えられる。
したがって、例えば、使用する超音波の周波数fを400Hz,500Hzとして各周波数に対して円弧部Rの半径rを0.2mm,0.16mmに設定すれば、40度以上の範囲で反射率Rcが最大となる角度θは51度になると考えられる。このことから、伝搬体10Aの成形誤差などを考えると、得られた角度θ=51度から所定の範囲、例えば±3度の範囲とすることが好ましい。これにより、例えば角度θを48~54度とすれば、反射率Rcをこれまでの側面部13A,14Aとのなす角度θが90度の場合の反射率Rc=0.45(45%)に比べ大きな0.8(80%)以上とすることができるものと考えられる。
In addition, slope portions 13Aa and 13Ab and slope portions of a side surface portion (first side surface portion) 13A and a side surface portion (second side surface portion) 14A forming adjacent surface portions adjacent to the two propagation surface portions 11A and 12A of the propagation body 10A, and slope portions The angle θ between 14Aa and 14Ab and the propagation surface portions 11A and 12A is set to be an acute angle, and even in the case where arc portions R that are continuous with each other are formed at the intersection line portion 19 between the surface portions, the propagation surface portion 11B and the adjacent surface portions are formed. It is considered that the analysis result of the angle φ formed by the bottom surface portion 16B can be applied.
Therefore, for example, if the frequency f of the ultrasonic wave to be used is 400 Hz and 500 Hz and the radius r of the arc portion R is set to 0.2 mm and 0.16 mm for each frequency, the reflectance Rc is The maximum angle θ is considered to be 51 degrees. Therefore, considering the molding error of the propagating body 10A, it is preferable to set the angle .theta.=51 degrees to a predetermined range, for example, a range of ±3 degrees. As a result, for example, if the angle θ is 48 to 54 degrees, the reflectance Rc becomes 0.45 (45%) when the angle θ between the side portions 13A and 14A is 90 degrees. It is considered that it can be set to 0.8 (80%) or more, which is relatively large.

伝搬体10Bは、図1に示すように、側面部13B及び側面部14Bで容器80に設けられた固定部材81、82に挟まれることによって固定される。なお、伝搬体10Bは、表面波Wの伝搬を阻害しないように、表面波Wが伝搬する伝搬面部11B以外の部分で固定されれば、その固定方法は任意である。 As shown in FIG. 1, the propagating body 10B is fixed by being sandwiched between fixing members 81 and 82 provided on the container 80 at the side portions 13B and 14B. Any fixing method may be used as long as the propagating body 10B is fixed at a portion other than the propagating surface portion 11B through which the surface wave W propagates so as not to hinder the propagation of the surface wave W. FIG.

伝搬体10Bは、底面部16Bの下端が容器80の底面から距離(長さ)dだけ離間して配置される。伝搬体10Bにおける、上面部15Bの上端から液面91までの上下方向に沿った長さ(伝搬体10Bが液体90に浸っていない部分である第1部分10aの長さ)L1と、底面部16Bの下端から液面91までの上下方向に沿った長さ(伝搬体10Bが液体90に浸っている部分である第2部分10bの長さ)L2とは、液体90の増減によって変化する。すなわち、液体90の液面91の位置(液面位置)に応じて液体90に浸る伝搬体10Bの境界(第1部分10aと第2部分10bとの境界)が変位する。 The propagating body 10B is arranged such that the lower end of the bottom surface portion 16B is separated from the bottom surface of the container 80 by a distance (length) d. The length L1 along the vertical direction from the upper end of the upper surface portion 15B to the liquid surface 91 (the length of the first portion 10a, which is the portion of the propagating body 10B not immersed in the liquid 90) L1 in the propagating body 10B, and the bottom portion The length L2 along the vertical direction from the lower end of 16B to the liquid surface 91 (the length of the second portion 10b where the propagator 10B is immersed in the liquid 90) changes as the liquid 90 increases or decreases. That is, the boundary (boundary between the first portion 10a and the second portion 10b) of the propagating body 10B immersed in the liquid 90 is displaced according to the position of the liquid surface 91 of the liquid 90 (liquid surface position).

振動子20は、超音波を発生する振動発生手段であり、例えば、横波トランスデューサで、回路基板に実装された圧電素子などを含んで構成される。振動子20は、伝搬体10Bの上面部15Bに押しつけられ、伝搬体10Bの伝搬面部11Bに表面波Wを発生させる一面発振構造である。振動子20は、伝搬体10Bに表面波Wを発生させるとともに、表面波Wを受ける送受波部21を有する。 The vibrator 20 is vibration generating means for generating ultrasonic waves, and is, for example, a transverse wave transducer, and includes a piezoelectric element or the like mounted on a circuit board. The vibrator 20 is pressed against the upper surface portion 15B of the propagation body 10B and has a one-plane oscillation structure that generates a surface wave W on the propagation surface portion 11B of the propagation body 10B. The vibrator 20 has a wave transmitting/receiving section 21 that generates a surface wave W in the propagating body 10B and receives the surface wave W. As shown in FIG.

送受波部21は、送受信回路30から供給される電気信号によって振動する。送受波部21の振動は、伝搬体10Bに伝搬され、伝搬面部11Bの上端(第1箇所の一例)に表面波Wが発生する。発生した表面波Wは、図12(b)に示すように、伝搬面部11Bの下端へ向かって伝搬し、底面部16Bで反射した後、伝搬面部11Bの上端(第2箇所の一例)へ向かって伝搬する(図中の実線参照)。伝搬面部11Bの上端へ到達した表面波Wは、送受波部21を振動させる。送受波部21は、この振動を電気信号に変換して送受信回路30に供給する(図1参照)。 The wave transmitting/receiving section 21 vibrates by the electric signal supplied from the transmitting/receiving circuit 30 . The vibration of the wave transmitting/receiving portion 21 is propagated to the propagating body 10B, and a surface wave W is generated at the upper end (an example of the first portion) of the propagating surface portion 11B. As shown in FIG. 12B, the generated surface wave W propagates toward the lower end of the propagation surface portion 11B, reflects off the bottom surface portion 16B, and then travels toward the upper end (an example of the second location) of the propagation surface portion 11B. (See the solid line in the figure). The surface wave W reaching the upper end of the propagation surface portion 11B causes the wave transmitting/receiving portion 21 to vibrate. The wave transmitting/receiving section 21 converts this vibration into an electric signal and supplies it to the transmitting/receiving circuit 30 (see FIG. 1).

表面波Wは、超音波(例えば、20KHz以上の音波であれば良い。)のパルス(超音波パルス)としている。また、表面波Wは、レイリー波もしくはシュルツ波である。なお、振動子20は、圧電素子と伝搬体10Bとの間に介在され、振動の伝わりを効率良くするための超音波用接触媒質を含んでいても良い。 The surface wave W is a pulse (ultrasonic pulse) of an ultrasonic wave (for example, a sound wave of 20 KHz or higher). Moreover, the surface wave W is a Rayleigh wave or a Schulz wave. Note that the vibrator 20 may include a contact medium for ultrasonic waves interposed between the piezoelectric element and the propagating body 10B for efficient transmission of vibration.

送受信回路30は、振動子20に接続される。送受信回路30は、超音波発生回路として、表面波Wとして超音波パルスを発生させる電気信号を振動子20に供給し、振動子20を振動させる。送受信回路30は、超音波受信回路として、振動子20から供給される電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する(図1参照)。 The transmitting/receiving circuit 30 is connected to the vibrator 20 . The transmitting/receiving circuit 30 serves as an ultrasonic wave generating circuit to supply an electric signal for generating an ultrasonic pulse as a surface wave W to the vibrator 20 to vibrate the vibrator 20 . The transmitting/receiving circuit 30, as an ultrasonic wave receiving circuit, receives an electrical signal supplied from the transducer 20, and amplifies and converts the received electrical signal (see FIG. 1).

具体的には、送受信回路30は、表面波Wの送波用の電気信号を送受波部21に供給し、送受波部21を振動させる。また、底面部16Bで反射した表面波W(表面波Wの反射波)の電気信号を受け取り、受け取った電気信号を増幅、変換する(図1および図12(b)参照)。 Specifically, the transmitting/receiving circuit 30 supplies an electric signal for transmitting the surface wave W to the wave transmitting/receiving section 21 to vibrate the wave transmitting/receiving section 21 . It also receives an electric signal of the surface wave W reflected by the bottom surface portion 16B (a reflected wave of the surface wave W), and amplifies and converts the received electric signal (see FIGS. 1 and 12B).

制御部40は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、タイマなどから構成されるマイクロコンピュータ、D/A(デジタル/アナログ)変換器、A/D(アナログ/デジタル)変換器などを含んで構成される。制御部40は、送受信回路30に接続される。制御部40は、送受信回路30を制御し、送受信回路30から電気信号を振動子20の送受波部21に供給させる。これにより、表面波Wを伝搬面部11Bに発生させる。また、制御部40は、既述のように、送受信回路30で増幅、変換された、振動子20の送受波部21からの電気信号を受け取り、受け取った電気信号に基づいて液面91の位置を特定する。また、制御部40は、液面位置検出装置100Bの外部の外部装置60とデータのやり取りが可能になっている(図1参照)。 The control unit 40 includes a microcomputer composed of a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a timer, etc., a D/A (digital/analog) converter, an A/D ( (analog/digital) converter and the like. The control unit 40 is connected to the transmission/reception circuit 30 . The control unit 40 controls the transmission/reception circuit 30 to supply the electrical signal from the transmission/reception circuit 30 to the wave transmission/reception unit 21 of the vibrator 20 . As a result, a surface wave W is generated on the propagation surface portion 11B. Further, as described above, the control unit 40 receives the electric signal from the wave transmitting/receiving unit 21 of the vibrator 20 amplified and converted by the transmitting/receiving circuit 30, and determines the position of the liquid surface 91 based on the received electric signal. identify. Further, the control unit 40 can exchange data with an external device 60 outside the liquid level detection device 100B (see FIG. 1).

次に、以上のように構成された液面位置検出装置100Bの動作は、図5に基づき既述したように、制御部40が液面位置検出処理(図5参照)をステップS1~ステップS7にしたがって実行する。この液面位置検出処理の具体的な処理については、重複する説明省略する。
制御部40は、ステップS7で、特定した液面91の位置を外部装置60に出力し、外部装置60、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)、OLED(Organic Light Emitting Diode)などの画像表示ディスプレイに、液面91の位置を表示して液面位置検出処理は完了する。
Next, the liquid level position detection device 100B configured as described above operates as described above with reference to FIG. Execute according to Duplicate description of specific processing of this liquid surface position detection processing is omitted.
In step S7, the control unit 40 outputs the specified position of the liquid surface 91 to the external device 60, and displays it on an image display such as an LCD (Liquid Crystal Display) or an OLED (Organic Light Emitting Diode). , the position of the liquid level 91 is displayed, and the liquid level position detection processing is completed.

また、液面位置検出装置100Bでは、液面位置検出処理とともに、既述の通り、温度補正の処理が行われる。
伝搬体10Bは、図12に示すように、伝搬面部11Bと対向する裏面部12Bに凹部17Bが形成されている。凹部17Bは、裏面部12Bの表面および両側面部13B,14B側が開口して裏面部12Bから伝搬面部(表面部)11Bに向かっては、底付き(中間部まで)の矩形断面の溝として形成される。
Further, in the liquid level position detection device 100B, the temperature correction process is performed as described above together with the liquid level position detection process.
As shown in FIG. 12, the propagating body 10B has a concave portion 17B formed in a rear surface portion 12B facing the propagating surface portion 11B. The concave portion 17B is formed as a groove having a rectangular cross section with a bottom (up to an intermediate portion) from the back surface portion 12B toward the propagation surface portion (surface portion) 11B, with openings on the surface of the back surface portion 12B and the side surfaces 13B and 14B. be.

振動子20の送受波部23は、温度補正処理のため、伝搬体10Bの上面部15Bに押しつけられ、伝搬体10Bを伝搬する検出波Dを内部伝搬波として凹部17Bに向けて発生させる。検出波Dは、伝搬体10Bの内部を伝搬し、凹部17Bで反射した後、再び上面部15Bの送受波部23を振動させる。この検出波Dに基づく内部伝搬時間で温度補正処理が行われる。すなわち、既述のように、送受波部23は、凹部17Bで反射した検出波Dを受け、検出波Dが液面91の位置に関係なく伝搬体10Bの温度に依存して音速が変化することを利用して伝搬体10Bの温度を特定し、特定した温度を、表面波Wを検出する際の温度補正に利用する。
これにより、従来の液面位置検出装置に設けていたサーミスタチップなどからなる温度センサを設けずに、液面位置検出装置100Bにおいても温度補正を行うことができる。
The wave transmitting/receiving portion 23 of the vibrator 20 is pressed against the upper surface portion 15B of the propagation body 10B for temperature correction processing, and generates the detection wave D propagating through the propagation body 10B toward the concave portion 17B as an internal propagation wave. The detection wave D propagates inside the propagating body 10B, and after being reflected by the concave portion 17B, causes the wave transmitting/receiving portion 23 of the upper surface portion 15B to vibrate again. Temperature correction processing is performed in the internal propagation time based on this detected wave D. FIG. That is, as described above, the wave transmitting/receiving section 23 receives the detection wave D reflected by the concave portion 17B, and the sound velocity of the detection wave D changes depending on the temperature of the propagating body 10B regardless of the position of the liquid surface 91. Using this, the temperature of the propagating body 10B is specified, and the specified temperature is used for temperature correction when the surface wave W is detected.
As a result, temperature correction can be performed in the liquid level detection device 100B without providing a temperature sensor such as a thermistor chip that is provided in the conventional liquid level detection device.

このように構成した液面位置検出装置100Bによれば、伝搬面部11Bに隣接する隣接面部は、底面部16Bとされ、伝搬面部11Bの下端に隣接する底面部16Bとのなす角度φが鋭角とされ、伝搬面部11Bと底面部16Bとは、交差線部19に円弧部Rが形成されて滑らかに連続している。
この伝搬体10Bでは、一方の端部の上面部15Bから表面波Wが伝搬される伝搬面部11Bと、伝搬面部11Bの他方の端部で連続する底面部(隣接面部)16Bのなす角度φを鋭角とすることにより、伝搬面部11Bを伝搬する表面波Wの一部が底面部16Bに向かっても底面部16Bで反射されて伝搬面部11Bに戻すことができ、伝搬面部11Bを上下方向に伝搬する検出波となる表面波Wと合流させることで、S/N比を向上することができる。
また、なす角度φが鋭角とされた伝搬面部11Bと底面部16Bとを、交差線部19に円弧部Rを形成して滑らかに連続させることで、伝搬体10Bを成形時を考慮した形状にすることができる。これにより、交差線部19を円弧部Rで連続させることで、伝搬体10Bの交差線部19に欠けや割れが生じることを防止できる。
また、交差線部19に円弧部Rで連続させることで、金型設計や成形が容易になるとともに、交差線部19を尖らせるための追加の加工工程の必要もなく、効率よく伝搬体10Bを成形することができる。
According to the liquid level position detecting device 100B configured in this way, the adjacent surface portion adjacent to the propagation surface portion 11B is the bottom surface portion 16B, and the angle φ formed by the bottom surface portion 16B adjacent to the lower end of the propagation surface portion 11B is an acute angle. The propagation surface portion 11B and the bottom surface portion 16B are smoothly connected to each other by forming an arc portion R at the crossing line portion 19 .
In this propagating body 10B, the angle φ between the propagation surface portion 11B through which the surface wave W is propagated from the upper surface portion 15B at one end and the bottom surface portion (adjacent surface portion) 16B continuous at the other end portion of the propagation surface portion 11B is By forming the acute angle, part of the surface wave W propagating on the propagation surface portion 11B can be reflected by the bottom surface portion 16B and returned to the propagation surface portion 11B even toward the bottom surface portion 16B, thereby propagating the propagation surface portion 11B in the vertical direction. The S/N ratio can be improved by merging with the surface wave W serving as the detection wave.
In addition, the propagating surface portion 11B and the bottom surface portion 16B, which form an acute angle φ, are smoothly connected by forming an arc portion R at the intersecting line portion 19, so that the shape of the propagating body 10B is formed in consideration of molding. can do. Thus, by connecting the intersection line portion 19 with the circular arc portion R, it is possible to prevent chipping or cracking of the intersection line portion 19 of the propagating body 10B.
Further, by connecting the intersection line portion 19 with the circular arc portion R, mold design and molding are facilitated, and there is no need for an additional processing step for sharpening the intersection line portion 19, so that the propagating body 10B can be efficiently carried out. can be molded.

また、伝搬面部11Bと底面部16Bとのなす角度φを鋭角にするとともに、面部同士の交差線部19に円弧部Rを形成して滑らかに連続させ、面部同士のなす角度φを伝搬面部11Bを伝搬する表面波Wが底面部16Bで反射する反射率(反射強度)Rcが最大となる角度φとすることで、反射率Rcを最大として精度良く液面の位置を検出することができる。特に、反射率Rcが最大となる角度φを40度以上の角度とすることで、交差線部19のなす角度φを大きくでき、一層伝搬体10Bの欠けや割れ防止して、精度良く液面の位置を検出することができる。 Further, the angle φ formed between the propagation surface portion 11B and the bottom surface portion 16B is set to an acute angle, and the intersection line portion 19 between the surface portions is formed with an arc portion R to smoothly connect the surface portions. By setting the angle φ at which the reflectance (reflection intensity) Rc at which the surface wave W propagating is reflected at the bottom portion 16B is maximized, the reflectance Rc can be maximized and the position of the liquid surface can be detected with high accuracy. In particular, by setting the angle φ at which the reflectance Rc is maximum to 40 degrees or more, the angle φ formed by the intersecting line portion 19 can be increased, further preventing chipping and cracking of the propagating body 10B, and improving the accuracy of the liquid level. position can be detected.

さらに、伝搬体10Bは、角度φを底面部16Bでの反射率Rcが最大となる角度に対して±3度の範囲のなす角度とすることで、成形誤差が生じても反射率Rcを高くすることができ、成形が容易となるとともに、精度良く液面の位置を検出することができる。 Further, the angle φ of the propagating body 10B is set to an angle within ±3 degrees with respect to the angle at which the reflectance Rc at the bottom surface portion 16B is maximized. This facilitates molding and enables detection of the position of the liquid surface with high accuracy.

また、伝搬体10Bを、円弧部Rの半径をr(mm)、伝搬体10Bを伝搬させる超音波振動の波長をλ(mm)とし、半径r≒0.084*λ(mm)の関係を満たすようにすることで、超音波の波長λに応じた円弧部Rの半径rにすることができる。 Further, the radius of the arc portion R of the propagating body 10B is r (mm), the wavelength of the ultrasonic vibration that propagates the propagating body 10B is λ (mm), and the radius r≈0.084*λ (mm). By satisfying the condition, the radius r of the arc portion R can be set according to the wavelength λ of the ultrasonic wave.

また、伝搬体10BをPPS製とし、円弧部Rの半径をr(mm)、伝搬体10Bを伝搬させる超音波振動の波長λを1.9(mm),2.23(mm)とし、反射率(反射硬度)Rcが最大となる面部同士のなす角度φを51度とすることで、超音波の波長λに応じた面部同士の角度を反射率Rcが最大となる最適な角度φにすることができる。これにより、伝搬体10Bは、最大反射率Rcを確保して精度良く液面の位置を検出することができるとともに、なす角度φを51度とすることで成形が容易となる。 Further, the propagating body 10B is made of PPS, the radius of the arc portion R is r (mm), the wavelength λ of the ultrasonic vibration propagating through the propagating body 10B is 1.9 (mm) and 2.23 (mm), and the reflection By setting the angle φ between the surface portions at which the reflectance (reflection hardness) Rc is maximum to 51 degrees, the angle between the surface portions according to the wavelength λ of the ultrasonic wave is set to the optimum angle φ at which the reflectance Rc is maximized. be able to. As a result, the propagating body 10B can ensure the maximum reflectance Rc and can accurately detect the position of the liquid surface, and the angle φ of 51 degrees facilitates molding.

本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更(構成要素の削除も含む)を加えることが可能である。 The present invention is not limited by the above-described embodiments and drawings, and modifications (including deletion of components) can be made as appropriate without changing the gist of the present invention.

(変形例)
液面位置検出対象の液体90の種類は、特に限定されず、水、ガソリン、洗浄液など任意であり、複数の液体が混合されたものであっても良い。また、液体と微粒子によるエマルジョン溶液などであっても良い。また、液面91の上部空間は、空気以外の他の気体であってもよく、真空であっても良い。
例えば、容器80は、車両に搭載される燃料タンクであっても良い。この場合、液体90は、ガソリンなどの燃料になる。このような場合、伝搬体10,10A,10Bは、例えば、燃料タンクに取り付けられる、燃料タンクから燃料を取り出す燃料ポンプを備える燃料圧送ユニットなどに取り付けられても良い。燃料タンクの場合、耐薬品性などの観点から伝搬体10,10A,10Bとして使用される樹脂は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、POM(ポリアセタール)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)が用いられることが多いが、これらの中では、検出信号のS/N比が良いPPSを用いることが好ましい。
(Modification)
The type of the liquid 90 to be subjected to liquid level position detection is not particularly limited, and may be water, gasoline, cleaning liquid, or the like, and may be a mixture of a plurality of liquids. Alternatively, an emulsion solution of liquid and fine particles may be used. Also, the space above the liquid surface 91 may be a gas other than air, or may be a vacuum.
For example, container 80 may be a fuel tank mounted on a vehicle. In this case, the liquid 90 becomes fuel such as gasoline. In such a case, the propagating bodies 10, 10A, 10B may be attached, for example, to a fuel pumping unit, which is attached to the fuel tank and which has a fuel pump for drawing fuel from the fuel tank. In the case of fuel tanks, PPS (polyphenylene sulfide), POM (polyacetal), and PBT (polybutylene terephthalate) are often used as the resins used for the propagation bodies 10, 10A, and 10B from the viewpoint of chemical resistance. Among them, it is preferable to use PPS, which has a good S/N ratio of the detection signal.

伝搬体10,10A,10Bに用いるPPSとしては、直鎖型、架橋型、反架橋型などがあり、さらに、ガラス繊維や無機フィラーなどのフィラー(添加材料)を添加したものなどがあるが、PPSとしては各種のPPSを用いることができる。直鎖型、架橋型、反架橋型などの違い、フィラーの添加の有無やフィラーの種類の違いなどによる、表面波Wや板波の伝搬の状態(例えば、S/N比が良好なこと、表面波W又は板波の音速など)への影響は小さいものと考えられる。 PPS used for the propagating bodies 10, 10A, and 10B includes linear type, cross-linked type, anti-cross-linked type, and the like. Various types of PPS can be used as the PPS. The state of propagation of surface waves W and plate waves (for example, good S/N ratio, It is considered that the influence on surface wave W or sound velocity of plate wave, etc.) is small.

表面波Wは、レイリー波以外のものであっても良い。また、表面波Wは、パルス波でなくてもよく、例えば、バースト波などであっても良い。 The surface waves W may be waves other than Rayleigh waves. Also, the surface wave W may not be a pulse wave, but may be, for example, a burst wave.

また、伝搬体10,10A,10Bは、合成樹脂製に限らず、液面位置を検出することができれば、伝搬体10,10A,10Bを金属で構成しても良い。 Moreover, the propagating bodies 10, 10A, and 10B are not limited to be made of synthetic resin, and may be made of metal as long as the liquid surface position can be detected.

液面位置検出は、液面91の位置を検出することのほか、表示の際、液面の位置を何段階かに分けて表示することなども含む。また、液面位置検出後に液面位置に応じた液体90の量を表示するようにしても良い。 Liquid level position detection includes not only detecting the position of the liquid level 91, but also displaying the position of the liquid level in several steps. Also, the amount of the liquid 90 corresponding to the liquid level position may be displayed after the liquid level position is detected.

また、伝搬面部11Bと隣接面部16Bの交差線部19に互いを連続する円弧部Rは、表面波Wが伝搬したり、反射する伝搬体10Bの隣接面部16Bなどに限らず、表面波Wが伝搬しない2つの面部同士が連続する部分に形成されるものであってもよい。 Further, the circular arc portion R connecting the intersection line portion 19 of the propagating surface portion 11B and the adjacent surface portion 16B is not limited to the adjacent surface portion 16B of the propagating body 10B on which the surface wave W propagates or reflects. Two surface portions that do not propagate may be formed in a continuous portion.

以上に説明したように液面位置検出装置100,100A,100Bは、液体90に浸り、液体90の液面位置(液面91の位置)に応じて液体90に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体10,10A,10Bと、伝搬体10,10A,10Bの一方の端部に設けられて超音波振動を伝搬体10,10A,10Bに発生させる振動発生手段20と、振動発生手段20によって発生した超音波振動が伝搬体10,10A,10Bの第1箇所から境界を跨いで第2箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて液面位置を検出する検出手段(送受信回路30と制御部40)と、を備え、伝搬体10,10A,10Bは、一方の端部の振動発生手段20により超音波振動が伝搬される伝搬面部11,11A,11B(12,12A,12B)と、伝搬面部11,11A,11B(12,12A,12B)と連続する隣接面部(側面部13,13A,14,14A(底面部16,16A,16B))と、を有し、伝搬面部11,11A,110B(12,12A,12B)と隣接面部13,13A,14,14A(16,16A,16B)とのなす角度θ(φ)が鋭角に構成されている。
かかる構成によれば、伝搬面部11,11A,11B(12,12A,12B)を伝搬する表面波(第1表面波W1、第2表面波W2)の一部が側面部13,13A,14,14A(底面部16,16A,16B)に伝搬されても角度θ(φ)とされた隣接面部(斜面部13a,13Aa,14a,14Aa(13Ab,14Ab))によって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してS/N比を向上することができる。したがって、一方の伝搬面部11,11B(12,12B)に表面波Wが伝搬する一面発振構造の場合や両方の伝搬面部11A,12Aに表面波Wが伝搬する二面発振構造の場合や鋭角の底面部16,16A,16BのいずれであってもS/N比を向上して液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置100,100A,100Bを提供することができる。
As described above, the liquid surface position detection devices 100, 100A, and 100B are immersed in the liquid 90, and the boundary immersed in the liquid 90 is displaced according to the liquid surface position of the liquid 90 (the position of the liquid surface 91). Propagating bodies 10, 10A, 10B through which vibration propagates; vibration generating means 20 provided at one end of the propagating bodies 10, 10A, 10B for generating ultrasonic vibrations in the propagating bodies 10, 10A, 10B; Detection means (transmitting/receiving circuit 30 and The propagating bodies 10, 10A, and 10B have propagation surface portions 11, 11A, and 11B (12, 12A, and 12B) through which ultrasonic vibrations are propagated by the vibration generating means 20 at one end, and a control portion 40). , adjacent surface portions (side surface portions 13, 13A, 14, 14A (bottom surface portions 16, 16A, 16B)) continuous with the propagation surface portions 11, 11A, 11B (12, 12A, 12B); The angle θ (φ) formed between 11A, 110B (12, 12A, 12B) and adjacent surface portions 13, 13A, 14, 14A (16, 16A, 16B) is formed to be an acute angle.
According to such a configuration, part of the surface waves (first surface wave W1, second surface wave W2) propagating through the propagation surface portions 11, 11A, 11B (12, 12A, 12B) are transmitted through the side surface portions 13, 13A, 14, Even if it is propagated to 14A (bottom parts 16, 16A, 16B), it can be reflected back by the adjacent surface parts (slope parts 13a, 13Aa, 14a, 14Aa (13Ab, 14Ab)) having an angle θ (φ), The signal component can be increased to improve the S/N ratio. Therefore, in the case of a single-surface oscillation structure in which the surface wave W propagates through one of the propagation surface portions 11, 11B (12, 12B), in the case of a two-surface oscillation structure in which the surface wave W propagates through both of the propagation surface portions 11A, 12A, or in the case of an acute-angled structure. It is possible to provide the liquid level position detectors 100, 100A, and 100B that improve the S/N ratio and have high detection accuracy of the liquid level position regardless of the bottom surface portion 16, 16A, or 16B.

また、液面位置検出装置100Bは、伝搬面部11Bと底面部(隣接面部)16Bとは、交差線部19に互いを連続する円弧部Rを備える。
かかる構成によれば、伝搬体10Bを、成形時を考慮した形状にすることができ、交差線部19を円弧部Rで連続させることで、伝搬体10Bの交差線部19に欠けや割れが生じることを防止できる。また、交差線部19を円弧部Rで連続させることで、金型設計や成形が容易になるとともに、交差線部19を尖らせるための追加の加工工程の必要もなく、効率よく伝搬体10Bを成形することができる。
Further, in the liquid level detection device 100B, the propagation surface portion 11B and the bottom surface portion (adjacent surface portion) 16B are provided with arc portions R that are continuous with each other at the intersection line portion 19 .
According to such a configuration, the propagating body 10B can be formed into a shape that takes molding into consideration, and by connecting the intersecting line portion 19 with the arc portion R, the intersecting line portion 19 of the propagating body 10B is free from chipping and cracking. can be prevented from occurring. Further, by connecting the intersection line portion 19 with the circular arc portion R, the mold design and molding are facilitated, and an additional processing step for sharpening the intersection line portion 19 is not required. can be molded.

また、液面位置検出装置100,100A,100Bは、隣接面部(側面部13,13A,14,14A、底面部16,16A,16B)は、伝搬面部11,11A(12,12A)の両側と連続する2つの側面部13,13A,14,14Aと、伝搬面部11,11A(12,12A)の他方の端部と連続する底面部16,16A,16Bとの少なくともいずれかで構成される。
かかる構成によれば、伝搬面部11,11A(12,12A)を伝搬する表面波(第1表面波W1、第2表面はW2)の一部が側面部13,13A,14,14Aに伝搬されても角度θとされた隣接面部(斜面部13a,13Aa,14a,14Aa(13Ab,14Ab))によって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してS/N比を向上することができる。また、伝搬面部11,11A(12,12A)を伝搬する表面波(第1表面波W1、第2表面波W2)の一部が底面部16,16A,16Bに伝搬されても角度φとされた隣接面部を構成する底面部16,16A,16Bによって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してS/N比を向上することができる。したがって、一方の伝搬面部11に表面波が伝搬する一面発振構造の場合や両方の伝搬面部11A,12Aに表面波が伝搬する二面発振構造の場合の角度θの側面部13,13A,14,14Aや角度φの底面部16,16A,16BのいずれであってもS/N比を向上して液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置100、100A,100Bを提供することができる。
Further, in the liquid level position detection devices 100, 100A, 100B, the adjacent surface portions (side surface portions 13, 13A, 14, 14A, bottom surface portions 16, 16A, 16B) It is composed of at least one of two continuous side surface portions 13, 13A, 14, 14A and bottom surface portions 16, 16A, 16B continuous with the other ends of the propagation surface portions 11, 11A (12, 12A).
According to such a configuration, part of the surface waves (first surface wave W1, second surface W2) propagating on the propagation surface portions 11, 11A (12, 12A) is propagated to the side surface portions 13, 13A, 14, 14A. can be reflected back by the adjacent surface portions (slope portions 13a, 13Aa, 14a, 14Aa (13Ab, 14Ab)) with an angle of θ, increasing the signal component and improving the S/N ratio. . Also, even if a part of the surface waves (first surface wave W1, second surface wave W2) propagating through the propagation surface portions 11, 11A (12, 12A) is propagated to the bottom surface portions 16, 16A, 16B, the angle φ The light can be reflected back by the bottom surface portions 16, 16A, 16B constituting the adjacent surface portions, and the signal component can be increased to improve the S/N ratio. Therefore, in the case of a single-surface oscillation structure in which a surface wave propagates through one of the propagation surface portions 11, or in the case of a two-surface oscillation structure in which surface waves propagate through both of the propagation surface portions 11A and 12A, the side portions 13, 13A, 14, It is possible to provide the liquid level position detection devices 100, 100A, and 100B that improve the S/N ratio and have good detection accuracy of the liquid level position regardless of whether the bottom portions 16, 16A, or 16B are 14A or have an angle φ. .

また、液面位置検出装置100Aは、伝搬面部は、互いに表裏の関係にある伝搬面部11Aと伝搬面部12Aを有し、隣接面部は、伝搬面部11Aの両側に連続する2つの側面部13Aおよび伝搬面部12Aの両側に連続する2つの側面部14Aを有し、伝搬面部11Aと側面部13Aおよび伝搬面部12Aと側面部14Aとのなす角度θがそれぞれ鋭角に構成してある。
かかる構成によれば、伝搬面部11A,12Aを伝搬する表面波(第1表面波W1、第2表面はW2)の一部が側面部13A,14Aに伝搬されても角度θとされた隣接面部(斜面部13Aa,14Aa(13Ab,14Ab))によって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してS/N比を向上することができる。したがって、両方の伝搬面部11A、12Aに表面波が伝搬する二面発振構造の場合の角度θの側面部13A,14AによってS/N比を向上して液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置100Aを提供することができる。
Further, the liquid level position detecting device 100A has a propagation surface portion 11A and a propagation surface portion 12A which are in a front and back relationship with each other, and the adjacent surface portions are two side surface portions 13A continuous on both sides of the propagation surface portion 11A and a propagation surface portion 13A. Two side portions 14A are provided on both sides of the surface portion 12A, and an acute angle θ is formed between the propagation surface portion 11A and the side surface portion 13A and between the propagation surface portion 12A and the side surface portion 14A.
According to such a configuration, even if part of the surface waves (the first surface wave W1 and the second surface wave W2) propagating on the propagation surface portions 11A and 12A are propagated to the side surface portions 13A and 14A, the adjacent surface portions having the angle θ The light can be reflected back by (slope portions 13Aa, 14Aa (13Ab, 14Ab)), and the signal component can be increased to improve the S/N ratio. Therefore, in the case of a two-plane oscillation structure in which a surface wave propagates to both propagation surface portions 11A and 12A, the side surface portions 13A and 14A having an angle θ improve the S/N ratio, and the liquid surface position can be detected with high accuracy. A detection device 100A can be provided.

液面位置検出装置100Aは、伝搬体10Aが2つの伝搬面部11Aおよび伝搬面部12Aを連続する円弧状の底面部16Aを備えて構成されている。
かかる構成によれば、伝搬面部11A、12Aを伝搬する表面波(第1表面波W1、第2表面はW2)の一部が底面部16Aに伝搬されても角度φとされた隣接面部を構成する底面部16Aによって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してS/N比を向上することができる。したがって、角度φの底面部16AによってS/N比を向上して液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置100Aを提供することができる。
The liquid level detection device 100A is configured such that the propagating body 10A is provided with an arcuate bottom portion 16A that connects two propagating surface portions 11A and propagating surface portions 12A.
According to such a configuration, even if part of the surface waves (the first surface wave W1 and the second surface wave W2) propagating on the propagation surface portions 11A and 12A are propagated to the bottom surface portion 16A, the adjacent surface portions are formed at the angle φ. The light can be reflected back by the bottom portion 16A, which increases the signal component and improves the S/N ratio. Therefore, it is possible to provide the liquid level position detection device 100A which improves the S/N ratio by the bottom surface portion 16A having the angle φ and has high detection accuracy of the liquid level position.

液面位置検出装置100,100A,100Bは、伝搬面部11,11A,11B,12,12A,12Bと隣接面部を構成する側面部13,13A,14,14Aまたは底面部16,16A,16Bとのなす角度θ,φが49~65度の範囲に構成されている。
かかる構成によれば、伝搬面部11,11A,11B,12,12A,12Bと隣接面部を構成する側面部13,13A,14,14Aまたは底面部16,16A,16Bとのなす角度が90度の場合に比べ、伝搬面部11,11A,11B,12Aを伝搬する表面波(第1表面波W1、第2表面波W2)の一部が側面部13,13A,14,14Aや底面部16,16A,16Bに伝搬されても鋭角とされた隣接面部を構成する側面部13,13A,14,14Aや底面部16,16A,16Bによって反射させて戻すことができ、信号成分を増大してS/N比を向上することができる。したがって、角度θの側面部13,13A,14,14Aや角度φの底面部16,16A,16BによってS/N比を向上して液面位置の検出精度が良い液面位置検出装置100,100A,100Bを提供することができる。
The liquid level position detectors 100, 100A, 100B are configured by connecting the propagating surface portions 11, 11A, 11B, 12, 12A, 12B and the side surface portions 13, 13A, 14, 14A or the bottom surface portions 16, 16A, 16B forming adjacent surface portions. The angles .theta. and .phi.
According to this configuration, the angles formed by the propagation surface portions 11, 11A, 11B, 12, 12A, and 12B and the side surface portions 13, 13A, 14, and 14A or the bottom surface portions 16, 16A, and 16B constituting the adjacent surface portions are 90 degrees. Compared to the case, part of the surface waves (the first surface wave W1 and the second surface wave W2) propagating through the propagation surface portions 11, 11A, 11B, and 12A are transmitted through the side surface portions 13, 13A, 14, and 14A and the bottom surface portions 16, 16A. , 16B can be reflected back by the side surfaces 13, 13A, 14, and 14A and the bottom surfaces 16, 16A, and 16B forming the adjacent surface portions having acute angles, increasing the signal component and increasing the S/ N ratio can be improved. Therefore, the side surface portions 13, 13A, 14, and 14A having the angle θ and the bottom surface portions 16, 16A, and 16B having the angle φ improve the S/N ratio, and the liquid level position detecting devices 100 and 100A have high detection accuracy of the liquid level position. , 100B.

また、液面位置検出装置100Bは、伝搬面部11Bと底面部(隣接面部)16Bとがなす角度φは、40度以上で、円弧部Rの半径rの大きさにより検出手段30に伝搬される超音波振動の反射率(反射強度)Rcが最大となる角度を含む±3度の範囲とされる。
かかる構成によれば、伝搬体10Bは、底面部16Bでの反射率Rcが最大となる角度φの±3度の範囲のなす角度φとすることで、成形誤差が生じても高反射率Rcを確保することができ、成形が容易となるとともに、精度良く液面の位置を検出することができる。
Further, in the liquid surface position detection device 100B, the angle φ between the propagation surface portion 11B and the bottom surface portion (adjacent surface portion) 16B is 40 degrees or more, and the liquid is propagated to the detection means 30 according to the radius r of the arc portion R. The range is ±3 degrees including the angle at which the reflectance (reflection intensity) Rc of ultrasonic vibration is maximum.
According to this configuration, the propagating body 10B has an angle φ within a range of ±3 degrees of the angle φ at which the reflectance Rc at the bottom surface portion 16B is maximum. can be ensured, molding is facilitated, and the position of the liquid surface can be detected with high accuracy.

また、液面位置検出装置100Bは、円弧部Rの半径r(mm)は、超音波振動の波長をλ(mm)としたとき、R≒0.084λとされる。
かかる構成によれば、伝搬体10Bは、円弧部Rの半径をr(mm)、伝搬体10Bを伝搬させる超音波振動の波長をλ(mm)とし、半径r≒0.084*λ(mm)の関係を満たすようにすることで、超音波の波長λに応じた円弧部Rの半径rにすることができる。これにより、反射率Rcを高くすることができ、S/N比を向上して液面位置の精度良く液面の位置を検出することができる。
Further, in the liquid level detection device 100B, the radius r (mm) of the arc portion R is R≈0.084λ, where λ (mm) is the wavelength of the ultrasonic vibration.
According to this configuration, the propagation body 10B has a radius of r (mm) of the circular arc portion R, a wavelength of ultrasonic vibration that propagates the propagation body 10B is λ (mm), and a radius of r≈0.084*λ (mm ), the radius r of the arc portion R can be set according to the wavelength λ of the ultrasonic wave. As a result, the reflectance Rc can be increased, the S/N ratio can be improved, and the position of the liquid level can be detected with high accuracy.

また、液面位置検出装置100Bは、伝搬体10Bは、PPS(ポリフェニレンサルファイド)製とされ、超音波振動の波長λを1.9mmまたは2.38mmとしたときには、反射強度が最大となる角度は51度とされる。
かかる構成によれば、超音波の波長λに応じた面部同士の角度を反射率Rcが最大となる最適な角度にすることができる。これにより、伝搬体10Bは、反射率Rcを高くして精度良く液面の位置を検出することができるとともに、なす角度φを51度と大きくでき、成形が容易となる。
Further, in the liquid surface position detection device 100B, the propagating body 10B is made of PPS (polyphenylene sulfide), and when the wavelength λ of the ultrasonic vibration is 1.9 mm or 2.38 mm, the angle at which the reflection intensity becomes maximum is 51 degrees.
According to this configuration, the angle between the surface portions according to the wavelength λ of the ultrasonic wave can be set to an optimum angle that maximizes the reflectance Rc. As a result, the propagating body 10B has a high reflectance Rc and can accurately detect the position of the liquid surface, and the angle φ formed can be increased to 51 degrees, which facilitates molding.

以上の説明では、公知の技術的事項については、説明を適宜省略した。 In the above description, descriptions of known technical matters are omitted as appropriate.

100,100A,100B…液面位置検出装置
10,10A,10B…伝搬体
10a…第1部分、10b…第2部分
11,11A,11B…伝搬面部(主面の一例)
12,12B…裏面部(伝搬面部)
12A…伝搬面部(主面の一例)
13,13A,14,14A…側面部(隣接面部)
13a、13Aa,13Ab,14a、14Aa,14Ab…斜面部
13B,14B…側面部
θ…斜面部の角度
c…斜面部に沿う長さ、
13Ac,14Ac…平面部
15,15A、15B…上面部(端部)
16,16A、16B…底面部(隣接面部)
φ…底面部の角度
c1…底面部に沿う長さ
17,17B,18…凹部
19…交差線部
20…振動子(振動発生手段)
21…第1送受波部
22…第2送受波部
W…表面波
W1…第1表面波
W2…第2表面波
23…第3送受波部
24…第4送受波部
D…検出波
D1…第1検出波
D2…第2検出波
30…送受信回路(検出手段)
40…制御部(検出手段)
d…容器底面から伝搬体底面部までの距離
L1…伝搬体が液体に浸っていない部分の長さ
L2…伝搬体が液体に浸る部分の長さ
R…円弧部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,100A,100B... Liquid level position detection apparatus 10,10A,10B... Propagation body 10a... First part, 10b... Second part 11, 11A, 11B... Propagation surface part (an example of a main surface)
12, 12B... back surface (propagation surface)
12A... Propagation surface portion (an example of a main surface)
13, 13A, 14, 14A... Side portion (adjacent surface portion)
13a, 13Aa, 13Ab, 14a, 14Aa, 14Ab...Slant part 13B, 14B...Side part θ...Angle of slope part c...Length along slope part,
13Ac, 14Ac... Flat portion 15, 15A, 15B... Upper surface portion (end portion)
16, 16A, 16B... bottom portion (adjacent surface portion)
φ... Angle of the bottom part c1... Length along the bottom part 17, 17B, 18... Recess 19... Intersection line part 20... Vibrator (vibration generating means)
21 First wave transmitting/receiving unit 22 Second wave transmitting/receiving unit W Surface wave W1 First surface wave W2 Second surface wave 23 Third wave transmitting/receiving unit 24 Fourth wave transmitting/receiving unit D Detected wave D1 First detected wave D2... Second detected wave 30... Transmission/reception circuit (detection means)
40... Control unit (detection means)
d...distance from the bottom of the container to the bottom of the propagator L1...length of the portion of the propagator not immersed in the liquid L2...length of the portion of the propagator immersed in the liquid R...arc portion

Claims (8)

液体に浸り、前記液体の液面位置に応じて前記液体に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体と、
前記伝搬体の一方の端部に設けられて前記超音波振動を前記伝搬体に発生させる振動発生手段と、
前記振動発生手段によって発生した前記超音波振動が前記伝搬体の第1箇所から前記境界を跨いで第2箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて前記液面位置を検出する検出手段と、を備え、
前記伝搬体は、前記一方の端部の前記振動発生手段により前記超音波振動が伝搬される伝搬面部と、前記伝搬面部と連続する隣接面部と、を有し、
前記伝搬面部と前記隣接面部とのなす角度が鋭角であり、
前記隣接面部は、前記一方の端部とは反対側に位置する前記伝搬面部の他方の端部と連続する底面部である、
ことを特徴とする液面位置検出装置。
a propagating body that is immersed in a liquid and displaces a boundary immersed in the liquid according to the liquid surface position of the liquid, and propagates the ultrasonic vibration;
a vibration generating means provided at one end of the propagating body for generating the ultrasonic vibration in the propagating body;
detecting means for detecting the liquid level position based on the propagation time for the ultrasonic vibration generated by the vibration generating means to propagate from the first point of the propagating body to the second point across the boundary;
The propagating body has a propagating surface portion through which the ultrasonic vibration is propagated by the vibration generating means at the one end portion, and an adjacent surface portion continuous with the propagating surface portion,
an angle formed by the propagating surface portion and the adjacent surface portion is an acute angle;
The adjacent surface portion is a bottom surface portion that is continuous with the other end portion of the propagation surface portion located on the opposite side of the one end portion,
A liquid level detection device characterized by:
液体に浸り、前記液体の液面位置に応じて前記液体に浸る境界が変位する、超音波振動が伝搬する伝搬体と、
前記伝搬体の一方の端部に設けられて前記超音波振動を前記伝搬体に発生させる振動発生手段と、
前記振動発生手段によって発生した前記超音波振動が前記伝搬体の第1箇所から前記境界を跨いで第2箇所まで伝搬する伝搬時間に基づいて前記液面位置を検出する検出手段と、を備え、
前記伝搬体は、前記一方の端部の前記振動発生手段により前記超音波振動が伝搬される伝搬面部と、前記伝搬面部と連続する隣接面部と、を有し、
前記伝搬面部と前記隣接面部とのなす角度が鋭角であり、
前記伝搬面部は、互いに表裏の関係にある第1伝搬面部と第2伝搬面部を有し、
前記隣接面部は、前記第1伝搬面部の両側に連続する2つの第1側面部および前記第2伝搬面部の両側に連続する2つの第2側面部を有している、
ことを特徴とする液面位置検出装置。
a propagating body that is immersed in a liquid and displaces a boundary immersed in the liquid according to the liquid surface position of the liquid, and propagates the ultrasonic vibration;
a vibration generating means provided at one end of the propagating body for generating the ultrasonic vibration in the propagating body;
detecting means for detecting the liquid level position based on the propagation time for the ultrasonic vibration generated by the vibration generating means to propagate from the first point of the propagating body to the second point across the boundary;
The propagating body has a propagating surface portion through which the ultrasonic vibration is propagated by the vibration generating means at the one end portion, and an adjacent surface portion continuous with the propagating surface portion,
an angle formed by the propagating surface portion and the adjacent surface portion is an acute angle;
The propagation surface portion has a first propagation surface portion and a second propagation surface portion that are in a front-back relationship with each other,
The adjacent surface portion has two first side surface portions continuous on both sides of the first propagation surface portion and two second side surface portions continuous on both sides of the second propagation surface portion,
A liquid level detection device characterized by:
前記伝搬面部と前記隣接面部とは、交差線部に互いを連続する円弧部を備える、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の液面位置検出装置。
The propagating surface portion and the adjacent surface portion have circular arc portions that are continuous with each other at the intersection line portion,
3. The liquid level detection device according to claim 1 or 2 , characterized in that:
前記伝搬体は、前記第1伝搬面部および前記第2伝搬面部に連続する円弧状の底面部を備える、
ことを特徴とする請求項に記載の液面位置検出装置。
The propagating body includes an arc-shaped bottom surface portion that is continuous with the first propagating surface portion and the second propagating surface portion,
3. The liquid level detection device according to claim 2 , characterized in that:
前記伝搬面部と前記隣接面部とがなす角度は、49~65度の範囲である、
ことを特徴とする請求項1~のいずれかに記載の液面位置検出装置。
The angle formed by the propagating surface portion and the adjacent surface portion is in the range of 49 to 65 degrees,
The liquid level detection device according to any one of claims 1 to 4 , characterized in that:
前記伝搬面部と前記隣接面部とがなす角度は、40度以上で、円弧部の半径の大きさにより前記検出手段に受信される前記超音波振動の反射強度が最大となる角度を含む±3度の範囲である、
ことを特徴とする請求項3または4に記載の液面位置検出装置。
The angle formed by the propagating surface portion and the adjacent surface portion is 40 degrees or more , and ±3 including the angle at which the reflection intensity of the ultrasonic vibration received by the detecting means is maximized due to the radius of the circular arc portion. is a range of degrees,
5. The liquid level detection device according to claim 3 or 4 , characterized in that:
前記円弧部の半径r(mm)は、前記超音波振動の波長をλ(mm)としたとき、r≒0.084λとされる、
ことを特徴とする請求項に記載の液面位置検出装置。
The radius r (mm) of the arc portion is r≈0.084λ, where λ (mm) is the wavelength of the ultrasonic vibration,
7. The liquid level detection device according to claim 6 , characterized in that:
前記伝搬体は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)製とされ、
前記超音波振動の前記波長λを1.9mmまたは2.38mmとしたときには、前記反射強度が最大となる角度は51度とされる、
ことを特徴とする請求項に記載の液面位置検出装置。
The propagating body is made of PPS (polyphenylene sulfide),
When the wavelength λ of the ultrasonic vibration is 1.9 mm or 2.38 mm, the angle at which the reflection intensity is maximum is 51 degrees,
8. The liquid level detection device according to claim 7 , characterized in that:
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