JPH0345146Y2 - - Google Patents

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JPH0345146Y2
JPH0345146Y2 JP1985010037U JP1003785U JPH0345146Y2 JP H0345146 Y2 JPH0345146 Y2 JP H0345146Y2 JP 1985010037 U JP1985010037 U JP 1985010037U JP 1003785 U JP1003785 U JP 1003785U JP H0345146 Y2 JPH0345146 Y2 JP H0345146Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は自動車の燃料タンクのような密閉容器
内に音響信号を供給して容積を測定する音響式容
積測定装置に関し、特に測定検出値と容積とが直
線関係となるように補正できるようにした音響式
容積測定装置に関するものでる。
〔従来の技術〕
自動車用燃料タンクの燃料計などの被測定容器
内に音響信号を与え、ヘルムホルツ共振を利用し
て共振したときの周波数から被測定容器内の容積
を測定し、そこから容器内に存在する燃料などを
知る装置が提案されている。
かかる装置としては従来第7図に示すように構
成されている。この第7図において被測定密閉容
器11は上面に開口16が形成され、この開口1
6を塞ぐように電気音響変換器17が密閉容器1
1に取付けられている。電気音響変換器17は例
えば可動線輪(ムービングコイル)型スピーカの
ようなものを用いることができ、そのコーン振動
板周縁部が開口16の内周縁部と接続されて開口
16が塞がれている。従つてこの電気音響変換器
17を交流信号で駆動することによつて密閉容器
11内の内容積を変化させることができる。つま
り、密閉容器11内に液体14が充填されてお
り、従つて密閉容器11内の容積、即ち液体14
が満たされている以外の空間部分の容積Vを測定
することによつて液体14の体積を測定すること
ができる。
そしてこの電気音響変換器17に対してほぼ連
続した周波数の電気信号を供給し駆動させる。電
気信号を供給する手段としては、まず掃引信号発
生器18により第8図Aに示す鋸歯状波電圧の掃
引信号19が発生し、この掃引信号19を制御電
圧とする電圧制御発振器(VCO)21に供給し
てVCO21より第8図Bに示すように時間に対
して周波数が高くなることを繰り返す発振出力が
得られる。この発振出力は増幅器22を通じて電
気音響変換器17に供給されこれが駆動される。
尚、掃引信号発生器18とVCO21との間に
は直線補正回路72が設けられているが、これに
ついては後述する。
この密閉容器11内の容積Vと電気音響変換器
17の定数とによつて決まる共振周波数を検出す
るために、電気音響変換器17の入力側に全波整
流器23が接続され、この全波整流出力をピーク
検出回路24によりピーク値を検出する。
電気音響変換器17に対する駆動周波数が、こ
の電気音響変換器17の定数と、容器11の容積
Vとで決まる共振周波数fmに一致すると、音響
インピーダンスが最大となり電気音響変換器17
の入力側の信号振幅が著しく大きくなる。従つて
第8図Cに示すように、電気音響変換器17の入
力側における信号レベルは駆動信号周波数fが共
振周波数fmになると、ピーク25が生じる。掃
引信号19は第8図Aに示すように電圧E1〜E2
の範囲を鋸歯状波的に変化し、これに伴つて発振
周波数fはf1〜f2の期間を鋸歯状波的に変化する
が、その周波数fが前記共振周波数fmになると、
電気音響変換器17の入力側における信号の振幅
は著しく大きくなり、ピーク25が現れる。従つ
てピーク検出器24の出力は第8図Dに示すよう
にピーク25に対応した部分でパルス26が発生
する。このパルス26が得られた時の掃引信号1
9のレベルEmを標本化保持回路27で第8図E
に示すように標本化保持する。このレベルEは
VCO21の共振周波数fmと対応しており、標本
化保持電圧EmをA/D変換器28によつてデジ
タル信号に変換し、表示器29に表示する。
この場合、共振周波数fmは上述のとおり容器
11の内容積Vと、変換器17の定数とによつて
決まり、変換器17の定数は一定であるから、容
積Vと対応する。従つて検出した周波数fmと対
応する電圧Emと容器Vとを予め較正しておくこ
とにより、表示器29に容器11の内容積V、即
ち液体14の残量を表示することができる。
ところで共振周波数fmと内容積Vとの関係は
第9図Aに示すようにfm=g(V)の曲線となつ
ている。即ち、液体14の体積が増加して内容積
Vが小さくなると共振周波数fmは高くなり、内
容積Vが大きくなると共振周波数fmは低くなる。
この共振周波数fmと内容積Vとの非直線性を
直線性に補正するには、第9図Bに示すように掃
引開始から共振周波数脇fmが得られるまでの時
間tと共振周波数fmとの関係がfm=Ag(t)の
関数関係になるようにする。
このようにすれば、g(V)=A・g(t)とな
るからV=A・tとなり第9図Cに示すようにt1
つまり掃引開始から共振周波数fmが得られるま
での時間tに対する容積Vとの関係が直線的とな
る。
そこで第7図において、クロツク発生器32及
びカウンタ31を設け、掃引信号発生器18の掃
引開始によつてカウンタ31がクロツク発生器3
2よりのクロツクを計数しはじめ、ピーク検出器
24からのパルス26によつてその計数を停止す
ることにより、共振周波数fmが得られるまでの
tを測定することができる。
かかるtとfとの関係を得るために、第7図に
おいて掃引信号発生器18の出力を補正回路72
を通してVCO21に供給する。
補正回路72により第8図Aの点線で示すよう
に非直線的な鋸歯状波信号を掃引信号とする。こ
の非直線鋸歯状波信号は折れ線近似に得ることが
できる。第10図は補正回路72の具体的構成を
示し、補正回路72において入力がVR4以下の
場合は増幅回路73の出力が加算回路74に供給
され、入力がVR4を越えると、増幅回路73の
出力に対して増幅回路75の出力が加算回路74
で加算され、入力がVR5を越えると増幅回路7
6の出力が更に加算され、入力がVR6を越える
と増幅回路77の出力が更に加算され、その結
果、第11図に示すように入力に対して非直線的
に出力が増加する特性曲線78が得られる。
〔考案が解決しようとする問題点〕
かかる従来の補正回路では、鋸歯状波をアナロ
グ的に直線補正するために、補正点の数だけの基
準電圧VRと、(基準電圧の数)+1の増幅回路が
必要となり、精度を良くするにはこの補正点を多
くとらなければならない。
従つて回路規模が大きくなるとともに、調整箇
所が多くなり煩雑になつてコストアツプを招いて
いた。
よつて本考案は、かかる従来の問題点に鑑み成
されたもので、容積と容積表示値とを直線関係と
なるようにするのに、基準電圧や調整箇所を不要
にしてコストダウンを図つた音響式容積測定装置
を提供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
上述の目的を達成するため本考案により成され
た音響式容積測定装置は、被測定密閉容器に設け
られその密閉容器内の容積を変化させる電気音響
変換器と、該電気音響変換器を所定の周期で周波
数が連続的に変化する電気信号で駆動する駆動手
段と、前記被測定密閉容器内の容積及び前記電気
音響変換器の定数によつて決まる共振周波数を検
出する共振周波数検出手段と、該共振周波数検出
手段による共振周波数の検出に基づいて密閉容器
内の容積を表示する表示手段とを備える音響式容
積測定装置において、前記駆動手段による駆動の
開始から前記共振周波数検出手段による共振周波
数検出までの時間をパラメータとして、容積と容
積表示値とを直線関係にするように作成した複数
の容積表示値データを予め記憶したデータ記憶手
段と、前記駆動手段による駆動の開始から前記共
振周波数検出手段による共振周波数検出までの時
間を計測する時間計測手段とを備え、該時間計測
手段によつて計測した時間に対応する容積表示値
データを前記データ記憶手段から読出し、該読出
した容積表示値データによつて密閉容器の測定し
た容積を前記表示手段に表示するようにしたこと
を特徴としている。
〔作用〕
上記構成において、駆動手段による駆動の開始
から共振周波数検出手段による共振周波数検出ま
での時間をパラメータとして、容積と容積表示値
とを直線関係にするように作成した複数の容積表
示値データをデータ記憶手段に予め記憶し、この
記憶した容積表示値データを、時間計測手段によ
つて計測した駆動手段による駆動の開始から共振
周波数検出手段による共振周波数検出までの時間
によつて読出し、この読出した容積表示値データ
によつて密閉容器の測定した容積を表示手段に表
示するようにしていて、データ記憶手段に時間を
パラメータとした複数の容積表示値データを予め
記憶するだけでよいので、基準電圧設定のための
手段やその調整が不要になつている。
〔考案の実施例〕
以下本考案の実施例を図面と共に説明する。
第1図は本考案に係る音響式容積測定装置のハ
ードウエアを示し、図において掃引信号発生器1
8は時間に対して直線的に変化する定電流回路1
8a、ホールド用コンデンサC及びアナログスイ
ツチ18bから構成される。掃引信号発生回路1
8の出力を制御信号としてVCO21が掃引信号
に比例した周波数で発振し、この発振信号が増幅
器22を通して電気音響変換器17を駆動する。
上記掃引信号発生器18、VCO21及び増幅器
22は、被測定密閉容器に設けられその密閉容器
内の容積を変化させる電気音響変換器17を、所
定の周期で周波数が連続的に変化する電気信号で
駆動する駆動手段として働いている。増幅器22
の出力はAC/DC変換器23により直流信号に変
換し、この直流信号のピーク波形をピーク検出器
(微分回路)24により検出する。ピーク検出器
24は、被測定密閉容器内の容積及び電気音響変
換器17の定数によつて決まる共振周波数を検出
する共振周波数検出手段として働いている。これ
から得られたピーク値はA/D変換器28によつ
てデジタル信号に変換され、これを直線補正を行
なう補正回路80に入力する。補正回路80は
CPU80aとROM80bから構成され、この出
力によつて表示器29を駆動し、容積を表示す
る。またピーク検出器24とA/D変換器28と
の間にはリミツタ81が設けられ、電源電圧の変
動に対するA/D変換器28の保護を行なう。
かかる構成において、その動作について説明す
る。
直線補正回路80を構成するCPU80aから
の第2図Aに示す制御信号により掃引信号発生器
18のアナログスイツチ18bを制御し、コンデ
ンサCの充電電荷を抽出すると第2図Bに示すよ
うに鋸歯状波となる。この信号をVCO21に入
力して発振周波数が時間に対して直線的に変化す
る信号を出力し、これを増幅器22を通して電気
音響変換器17に供給し駆動させる。すると容積
Vと電気音響変換器17の定数により決まる所定
周波数fmで第2図Cようにピーク値を生じる。
上述の如くこのピーク時の周波数fmがVの関数
にあり、共振周波数fmを検出するためにAC/
DC変換器23により第2図Dに示す直流信号に
整流し、これを微分回路24により微分して第2
図Eに示す微分波形を得る。微分信号はリミツタ
81を通して第2図Fに示すように上下の波高値
部分をリミツトしてA/D変換器28に入力され
る。このリミツタ81は微分回路24までのアナ
ログ回路のレベルとA/D変換器28のレベルが
異なるためにA/D変換器28が破壊されるのを
保護するために設けてある。
A/D変換器28からのデジタル信号はCPU
80aに供給された掃引が開始されてから微分さ
れたピーク値が0Vを通過するまでの時間Δt(第2
図F)を計測する。この時間Δtは鋸歯状波が直
線的に変化しているので、共振周波数fmと比例
関係になる。このため上述の如くΔtと容積Vと
の関係は第4図Aに示すように非直線的となる。
そこでΔtと表示値Dとの関係を第4図Bのよう
に非直線的関係とすれば、同図に示す如くΔtを
パラメータとして容積Vと容積表示値Dとが直線
の関係となる。
このΔtとDとの非直線性の関係を得るには、
第5図に示すように、非直線を折れ線的に近似
し、各直線部分の傾斜が変化する点の表示値デー
タD0〜D6と対応する時間t0〜t6とをROM80b
に予め記憶して設定しておき、CPU80aに
A/D変換器28から入力されたΔtがこの設定
したt0〜t6のどの範囲にあるのかを検出し、比例
配分を行なえばよい。
第6図はかかるCPU80aの処理を示すフロ
ーチヤートであり、まずCPU80aにA/D変
換器28から入力されたΔtの計測データを読み
込み(a)、次にこのΔtをt0(t0=0)と比較し(b)、
Δt≦t0であれば表示器29の表示値Dは、t0=0
での表示値D6とし(c)、そのままこの表示データ
D6を表示器29に送出し(r)、表示器29にD6
を表示する。もし、tΔ>t0であれば次にΔtとt1
を比較し(d)、Δt≦t1であればTA=t1、TB=t0
DA=D6、D6=D5として(e)、表示値Dを算出する
比例配分式 D=DA−DA−DB/TA−TB×(Δt−TB) によりDを求め、(q)、この算出データを表示器
29に送出し(r)、容積の表示を行なう。
以下同様にしてt2〜t6までΔtと比較して(f,
h,j,,n)、Δt≦(t2〜t6)であればTA
TB及びDA,DBにそれぞれ該当する直線部分の始
点と終点におけるt(t1〜t0)とD(D5〜D0)をそ
れぞれ代入して(g,i,k,m,o)、比例配
分式によりDを算出し(q)、このデータを表示
器29に送出して(r)、容積を表示する。また
Δt>t6であれば表示データDとしてD0(=0)を
設定して(p)、これを表示する。
各比較処理(b,d,f,h,j,,n)及
びデータ設定処理(c,e,g,i,k,m,
o,p)では、設定したt0〜t6の時間データとD0
〜D6の表示データをROM80bからCPU80a
に読み出して所定の処理を行なう。
以上によつて、ROM80bは、駆動手段によ
る駆動の開始から共振周波数検出手段であるピー
ク検出器24による共振周波数検出までの時間を
パラメータとして、容積と容積表示値とを直線関
係にするように作成した複数の容積表示値データ
を予め記憶したデータ記憶手段として働き、
CPU80aは駆動手段による駆動の開始から共
振周波数検出手段による共振周波数検出までの時
間を計測する時間計測手段として働いている。
〔考案の効果〕
以上説明したように本考案によれば、時間をパ
ラメータとした複数の容積表示値データを予め記
憶するだけでよく、基準電圧設定のための手段や
その調整が不要になるので、コストダウンが図ら
れ、また記憶する容量表示値データの数を増やす
ことによつて容積に対する表示値の精度を簡単に
向上することができるなどの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案に係る直線補正回路を含む音響
式容積測定装置の構成を示すブロツク図、第2図
A乃至Fは第1図装置の各部波形図、第3図は補
正を施さないときの計測時間と容積との関係を示
す図、第4図A,Bはそれぞれ補正前及び補正後
の計測時間に対する表示値及び容積の関係を示す
図、第5図は本考案に係る計測時間と表示値とを
折れ線近似したときの関係を示す図、第6図は第
1図装置におけるCPUの処理フローを示す図、
第7図は従来の音響測定装置を示すブロツク図、
第8図A乃至Eは第7図装置の各部波形図、第9
図A,B,Cはそれぞれ第7図装置における補正
回路による容積、共振周波数及び計測時間の関係
を示す図、第10図は第7図の補正回路の具体的
構成を示す回路図、第11図は第7図補正回路に
より補正された鋸歯状波を示す図である。 17……電気音響変換器、18……掃引信号発
生器、21……VCO、24……ピーク検出器
(微分回路)、28……A/D変換器、29……表
示器、80……直線補正回路、80a……CPU、
80b……ROM。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 被測定密閉容器に設けられその密閉容器内の容
    積を変化させる電気音響変換器と、該電気音響変
    換器を所定の周期で周波数が連続的に変化する電
    気信号で駆動する駆動手段と、前記被測定密閉容
    器内の容積及び前記電気音響変換器の定数によつ
    て決まる共振周波数を検出する共振周波数検出手
    段と、該共振周波数検出手段による共振周波数の
    検出に基づいて密閉容器内の容積を表示する表示
    手段とを備える音響式容積測定装置において、 前記駆動手段による駆動の開始から前記共振周
    波数検出手段による共振周波数検出までの時間を
    パラメータとして、容積と容積表示値とを直線関
    係にするように作成した複数の容積表示値データ
    を予め記憶したデータ記憶手段と、 前記駆動手段による駆動の開始から前記共振周
    波数検出手段による共振周波数検出までの時間を
    計測する時間計測手段とを備え、 該時間計測手段によつて計測した時間に対応す
    る容積表示値データを前記データ記憶手段から読
    出し、該読出した容積表示値データによつて密閉
    容器の測定した容積を前記表示手段に表示するよ
    うにした、 ことを特徴とする音響式容積測定装置。
JP1985010037U 1985-01-29 1985-01-29 Expired JPH0345146Y2 (ja)

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JPS61127415U JPS61127415U (ja) 1986-08-09
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53136865A (en) * 1977-04-28 1978-11-29 Nippon Soken Measuring apparatus for volume
JPS5618758A (en) * 1979-07-25 1981-02-21 Japan Electronic Control Syst Co Ltd Flow measuring device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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