JPH04151508A - 超音波式傾斜計 - Google Patents
超音波式傾斜計Info
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- JPH04151508A JPH04151508A JP27739990A JP27739990A JPH04151508A JP H04151508 A JPH04151508 A JP H04151508A JP 27739990 A JP27739990 A JP 27739990A JP 27739990 A JP27739990 A JP 27739990A JP H04151508 A JPH04151508 A JP H04151508A
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- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910003682 SiB6 Inorganic materials 0.000 description 1
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- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、超音波振動子を用いた傾斜計に関する。
この種の傾斜計としては例えば実開平２−５０１２号公
報に開示されたものかある。同傾斜計は、液体を蓄えた
容器の上部に、液面に向けて超音波を発射する超音波発
信体と、この超音波発信体より発射され、液面で反射し
た超音波を受信する超音波受信体とを設けたものであり
、超音波受信体で受信した超音波の位相の偏位から容器
の傾きを検出するものである。
報に開示されたものかある。同傾斜計は、液体を蓄えた
容器の上部に、液面に向けて超音波を発射する超音波発
信体と、この超音波発信体より発射され、液面で反射し
た超音波を受信する超音波受信体とを設けたものであり
、超音波受信体で受信した超音波の位相の偏位から容器
の傾きを検出するものである。
しかしなから、この傾斜計では、以下の問題点かあった
。 （１）？ｍＷ変化により液面が変化した場合にも受信信
号に位相変化か起きて誤検出が生じる。 （２）傾斜測定面と直角の方向に傾斜した場合には、超
音波を反射する液面の傾斜により、液面からの反射波が
超音波受信体に対向しなくなり、受信感度か急激に落ち
る。 （３）傾斜測定面の断面形状により、傾斜対出力信号の
直線性か変わる。 （４）傾斜角測定面においても超音波が液面で反射する
ポイントが実際には移動し、そのため正確な測定が行え
ない。 （５）液中でなく空中に超音波を送受するため伝播効率
が悪い。 （６）傾斜角の方向性判別ができない。最初から傾斜さ
せておけば、傾斜したときの方向性は判別できるが。 （７）駆動信号の周波数変化により位相変化を起こす可
能性がある。 （８）傾斜の相対値（変化量）しかわからず、従って傾
斜のない静止状態を検出てきない。 本発明は、上述した課題を解決するためになされたもの
であり、簡単な構成で優れた検出精度を有する超音波式
傾斜計を提供することを目的とする。
。 （１）？ｍＷ変化により液面が変化した場合にも受信信
号に位相変化か起きて誤検出が生じる。 （２）傾斜測定面と直角の方向に傾斜した場合には、超
音波を反射する液面の傾斜により、液面からの反射波が
超音波受信体に対向しなくなり、受信感度か急激に落ち
る。 （３）傾斜測定面の断面形状により、傾斜対出力信号の
直線性か変わる。 （４）傾斜角測定面においても超音波が液面で反射する
ポイントが実際には移動し、そのため正確な測定が行え
ない。 （５）液中でなく空中に超音波を送受するため伝播効率
が悪い。 （６）傾斜角の方向性判別ができない。最初から傾斜さ
せておけば、傾斜したときの方向性は判別できるが。 （７）駆動信号の周波数変化により位相変化を起こす可
能性がある。 （８）傾斜の相対値（変化量）しかわからず、従って傾
斜のない静止状態を検出てきない。 本発明は、上述した課題を解決するためになされたもの
であり、簡単な構成で優れた検出精度を有する超音波式
傾斜計を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明の超音波式傾斜計は、
液体を蓄える容器の底面に直線状に設けられた３個の超
音波振動子と、 中央に位置する超音波振動子より超音波を放射したとき
、両端の超音波振動子による前記超音波の受信タイミン
グの時間差を検出する時間差検出手段と、 前記時間差検出手段で検出された時間差を傾きとして表
示する表示手段と、 を備えたことを特徴とする。 尚、３個の超音波振動子を液体を蓄える容器の上面に直
線状に設けた構成も可能である。
音波振動子と、 中央に位置する超音波振動子より超音波を放射したとき
、両端の超音波振動子による前記超音波の受信タイミン
グの時間差を検出する時間差検出手段と、 前記時間差検出手段で検出された時間差を傾きとして表
示する表示手段と、 を備えたことを特徴とする。 尚、３個の超音波振動子を液体を蓄える容器の上面に直
線状に設けた構成も可能である。
第２図に示すように、液体１を蓄える容器２（不図示）
の底面２ａに、３個の超音波振動子Ａ、 ＢＣか互い
に距離りを隔て１直線状に設けられているとする。 容器２か水平に保たれた状態において、超音波振動子Ｂ
から液面１ａまての距離（超音波振動子Ｂから液面１ａ
に鉛直に降ろした線の長さ）がＤであり、この鉛直線を
更にＤ延長した点をｄとすると、ｄＡ間の長さＴ１と、
ｄＣ間の長さＴ２とは、超音波振動子Ｂから発射した超
音波が液面１ａを反射して超音波振動子ＡおよびＣへ伝
播するそれぞれの経路長に等しい。 次に容器２が傾いて液面かθだけ傾斜したとする（実際
には容器２か傾く）。このとき、超音波振動子Ｂから液
面１ａまての距離（超音波振動子Ｂから液面１ａに対し
て垂直に降ろした線の長さ）をＤ とし、この垂線を更
にＤ°延長した点をｄとすると、超音波振動子Ｂから超
音波振動子ＡおよびＣへ超音波が伝わる経路長は、それ
ぞれｄＡ間の長さＴＩ’と、ｄ’Ｃ間の長さＴ２’に等
しい。又、ｄ“点から底面２ａに垂線を降ろした点をｅ
とする。 これより、Ｔ １＝Ｔ２−ｖ”（Ｌ’（２Ｄ）’）２
Ｄ’ ＝ ２ Ｄｃｏｓθ Ｂｅ間の長さＪは、 Ｊ＝２Ｄｓｉｎθ＝２ＤＣＯＳθ・ｓｉｎθ又、ｄ’ｅ
間の長さＫは、 Ｋ＝２Ｄｃｏｓθ＝ ２ Ｄ ｃｏｓθ’ ＣＯ５θＴ
Ｉ’＝７ ｆ（Ｌ十Ｊ）＋に２＋ ＝ｌ （（Ｌ＋２Ｄｃｏｓθ・ｓ１ｎθ）′よ（２Ｄｃ
ｏｓθ” ｃｏｓθ）′） Ｔ２“−ｖ’ ｆ（Ｌ−Ｊ）’士に２１＝！ ｉ（Ｌ
２Ｄｃｏｓθ・ＳｉＢ６）十（２Ｄｃｏｓθ’ ｃｏ
ｓθ）２） 故に超音波振動子Ｂからの超音波が超音波振動子Ａおよ
びＣに到達する時間差ΔＴは、ΔＴ＝７１’−Ｔ２゜ となり、この時間差ΔＴが０であれば容器２は水平に位
置し、ΔＴが例えば正であれば、第２図で示した方向に
傾いたときであり、またΔＴの大きさからその傾きの程
度を知ることができる。
の底面２ａに、３個の超音波振動子Ａ、 ＢＣか互い
に距離りを隔て１直線状に設けられているとする。 容器２か水平に保たれた状態において、超音波振動子Ｂ
から液面１ａまての距離（超音波振動子Ｂから液面１ａ
に鉛直に降ろした線の長さ）がＤであり、この鉛直線を
更にＤ延長した点をｄとすると、ｄＡ間の長さＴ１と、
ｄＣ間の長さＴ２とは、超音波振動子Ｂから発射した超
音波が液面１ａを反射して超音波振動子ＡおよびＣへ伝
播するそれぞれの経路長に等しい。 次に容器２が傾いて液面かθだけ傾斜したとする（実際
には容器２か傾く）。このとき、超音波振動子Ｂから液
面１ａまての距離（超音波振動子Ｂから液面１ａに対し
て垂直に降ろした線の長さ）をＤ とし、この垂線を更
にＤ°延長した点をｄとすると、超音波振動子Ｂから超
音波振動子ＡおよびＣへ超音波が伝わる経路長は、それ
ぞれｄＡ間の長さＴＩ’と、ｄ’Ｃ間の長さＴ２’に等
しい。又、ｄ“点から底面２ａに垂線を降ろした点をｅ
とする。 これより、Ｔ １＝Ｔ２−ｖ”（Ｌ’（２Ｄ）’）２
Ｄ’ ＝ ２ Ｄｃｏｓθ Ｂｅ間の長さＪは、 Ｊ＝２Ｄｓｉｎθ＝２ＤＣＯＳθ・ｓｉｎθ又、ｄ’ｅ
間の長さＫは、 Ｋ＝２Ｄｃｏｓθ＝ ２ Ｄ ｃｏｓθ’ ＣＯ５θＴ
Ｉ’＝７ ｆ（Ｌ十Ｊ）＋に２＋ ＝ｌ （（Ｌ＋２Ｄｃｏｓθ・ｓ１ｎθ）′よ（２Ｄｃ
ｏｓθ” ｃｏｓθ）′） Ｔ２“−ｖ’ ｆ（Ｌ−Ｊ）’士に２１＝！ ｉ（Ｌ
２Ｄｃｏｓθ・ＳｉＢ６）十（２Ｄｃｏｓθ’ ｃｏ
ｓθ）２） 故に超音波振動子Ｂからの超音波が超音波振動子Ａおよ
びＣに到達する時間差ΔＴは、ΔＴ＝７１’−Ｔ２゜ となり、この時間差ΔＴが０であれば容器２は水平に位
置し、ΔＴが例えば正であれば、第２図で示した方向に
傾いたときであり、またΔＴの大きさからその傾きの程
度を知ることができる。
第１図は、本発明の傾斜計の一実施例を示す概略図であ
り、第２図と対応する部分については同一の符号を付し
ている。 液体１を蓄える容器２の底面２ａに、３個の超音波振動
子Ａ、Ｂ、Ｃが互いに距離りを隔て直線状に設けられて
おり、これらの振動子より無指向性の超音波を発射でき
るように超音波振動子は偏平形状のものを用いる。尚、
送信した超音波振動子から超音波が直接入射しないよう
に適当な遮蔽板が設けられる。 ３は、超音波振動子Ｂを励振させるための送信増幅部で
あり、４および５は、超音波振動子ＣおよびＡよりの検
出信号を増幅すると共にその信号をパルス化する受信増
幅部である。受信増幅部４の出力信号はセット信号とし
てフリップフロ９．ブ回路７に入力されるが、受信増幅
部５の出力信号は、位相を反転する反転器６を介してフ
リップフロップ回路７にリセット信号として入力される
。 ８は、フリップフロップ回路７の出力電圧に対し、オン
期を＋ｖ１オフ期を−■の電圧として平均化する平均化
回路であり、９は、平均化回路８の出力電圧を表示する
電圧計である。フリップフロップ回路７が上記の時間差
検出手段に相当する。 上記構成の傾斜計における制御動作を説明する。 傾斜計が水平に保たれているとき、超音波振動子Ｂから
超音波振動子ＡおよびＣに至る超音波経路長Ｔ１、Ｔ２
が等しく、従って、受信増幅部４出力のセント信号と、
受信増幅部５の出力信号とは同相となり、それ故、セッ
ト信号とリセット信号とは第３図（Ａ）に示したように
互いに逆相となる。 このときのフリップフロップ回路７のオン期とオフ期と
は等しく、従って平均化回路８の出力電圧はＯｖとなる
。電圧計９の指針は振れない。 一方、傾斜計が傾き、第２図のように液面ｌａか傾いた
ときは、前記経路長はＴｌ＞７２となるので、第３図（
Ｂ）に示したように、七ノ）信号およびリセット信号の
位相は、第３図（Ａ）における信号の位相と比較して、
それぞれ遅れ、および進みか生じ、フリップフロップ回
路７のオン期がオフ期より短くなり、その結果、平均化
回路８の出力電圧は負の電圧となり、電圧計９の指針は
一側に振れ、このときの振れの大きさが液面１ａのかた
むきθに対応する。 第２図と逆に傾いたときは、経路長はＴｌ＜７２となり
、このときは第３図（Ｃ）で示したように、逆にオン期
がオフ期より長くなり、平均化回路８より正の電圧が出
力され、電圧計９の指針は＋側に振れる。 尚、超音波振動子Ｂより放射する超音波はパルス波であ
ってもよく、あるいは連続液であってもよい。 又、超音波振動子Ａ、Ｂ、Ｃを容器２の底面に設けるこ
とにより超音波の伝播効率か良くなるか、超音波振動子
上にスラッジ等の堆積が生じる場合には、これらの超音
波振動子を容器２の上面に設置してもよく（第１図にＡ
’、Ｂ’、Ｃ’にて示す）、その場合も上述したのと同
様な原理により傾斜を検出できる。 ｒ発明の効果】 以上説明したように、本発明によれば、受波器を２個設
け、二つの受、成型て検出した信号位相の比較を行うよ
うにしたので、以下のような利点が得られる。 液面の上下の変化による誤差はなく、傾斜状態において
も差動方式の回路構成のため誤差は殆とない。 広い範囲の傾斜角に対して良い直線性が得られる。 プラスマイナスの傾斜判定が自動的に行える。 測定面傾斜と直角方向の傾斜に対して誤差が出ない。 傾斜の絶対値がわかる。
り、第２図と対応する部分については同一の符号を付し
ている。 液体１を蓄える容器２の底面２ａに、３個の超音波振動
子Ａ、Ｂ、Ｃが互いに距離りを隔て直線状に設けられて
おり、これらの振動子より無指向性の超音波を発射でき
るように超音波振動子は偏平形状のものを用いる。尚、
送信した超音波振動子から超音波が直接入射しないよう
に適当な遮蔽板が設けられる。 ３は、超音波振動子Ｂを励振させるための送信増幅部で
あり、４および５は、超音波振動子ＣおよびＡよりの検
出信号を増幅すると共にその信号をパルス化する受信増
幅部である。受信増幅部４の出力信号はセット信号とし
てフリップフロ９．ブ回路７に入力されるが、受信増幅
部５の出力信号は、位相を反転する反転器６を介してフ
リップフロップ回路７にリセット信号として入力される
。 ８は、フリップフロップ回路７の出力電圧に対し、オン
期を＋ｖ１オフ期を−■の電圧として平均化する平均化
回路であり、９は、平均化回路８の出力電圧を表示する
電圧計である。フリップフロップ回路７が上記の時間差
検出手段に相当する。 上記構成の傾斜計における制御動作を説明する。 傾斜計が水平に保たれているとき、超音波振動子Ｂから
超音波振動子ＡおよびＣに至る超音波経路長Ｔ１、Ｔ２
が等しく、従って、受信増幅部４出力のセント信号と、
受信増幅部５の出力信号とは同相となり、それ故、セッ
ト信号とリセット信号とは第３図（Ａ）に示したように
互いに逆相となる。 このときのフリップフロップ回路７のオン期とオフ期と
は等しく、従って平均化回路８の出力電圧はＯｖとなる
。電圧計９の指針は振れない。 一方、傾斜計が傾き、第２図のように液面ｌａか傾いた
ときは、前記経路長はＴｌ＞７２となるので、第３図（
Ｂ）に示したように、七ノ）信号およびリセット信号の
位相は、第３図（Ａ）における信号の位相と比較して、
それぞれ遅れ、および進みか生じ、フリップフロップ回
路７のオン期がオフ期より短くなり、その結果、平均化
回路８の出力電圧は負の電圧となり、電圧計９の指針は
一側に振れ、このときの振れの大きさが液面１ａのかた
むきθに対応する。 第２図と逆に傾いたときは、経路長はＴｌ＜７２となり
、このときは第３図（Ｃ）で示したように、逆にオン期
がオフ期より長くなり、平均化回路８より正の電圧が出
力され、電圧計９の指針は＋側に振れる。 尚、超音波振動子Ｂより放射する超音波はパルス波であ
ってもよく、あるいは連続液であってもよい。 又、超音波振動子Ａ、Ｂ、Ｃを容器２の底面に設けるこ
とにより超音波の伝播効率か良くなるか、超音波振動子
上にスラッジ等の堆積が生じる場合には、これらの超音
波振動子を容器２の上面に設置してもよく（第１図にＡ
’、Ｂ’、Ｃ’にて示す）、その場合も上述したのと同
様な原理により傾斜を検出できる。 ｒ発明の効果】 以上説明したように、本発明によれば、受波器を２個設
け、二つの受、成型て検出した信号位相の比較を行うよ
うにしたので、以下のような利点が得られる。 液面の上下の変化による誤差はなく、傾斜状態において
も差動方式の回路構成のため誤差は殆とない。 広い範囲の傾斜角に対して良い直線性が得られる。 プラスマイナスの傾斜判定が自動的に行える。 測定面傾斜と直角方向の傾斜に対して誤差が出ない。 傾斜の絶対値がわかる。
第１図は、本発明の超音波式傾斜計の一実施例を示すブ
ロック図、 第２図は、本発明の動作原理を説明するために用いた図
、 第３図（Ａ）ないし第３図（Ｃ）は、第１図の装置の制
御動作を示すタイムチャートである。 Ａ、Ｂ、Ｃ・・・超音波振動子、 １・・・液体、 ２・・・容器、 ３・・・送信増幅部、 ４．５・・・受信増幅部、 ６・・・反転器、 ７・・・フリノプフロノフ回路、 ８・・・平均化回路、 ９・・・電圧計。 第 図
ロック図、 第２図は、本発明の動作原理を説明するために用いた図
、 第３図（Ａ）ないし第３図（Ｃ）は、第１図の装置の制
御動作を示すタイムチャートである。 Ａ、Ｂ、Ｃ・・・超音波振動子、 １・・・液体、 ２・・・容器、 ３・・・送信増幅部、 ４．５・・・受信増幅部、 ６・・・反転器、 ７・・・フリノプフロノフ回路、 ８・・・平均化回路、 ９・・・電圧計。 第 図
Claims (3)
- （１）液体を蓄える容器の底面に直線状に設けられた３
個の超音波振動子と、 中央に位置する超音波振動子より超音波を放射したとき
、両端の超音波振動子による前記超音波の受信タイミン
グの時間差を検出する時間差検出手段と、 前記時間差検出手段で検出された時間差を傾きとして表
示する表示手段と、 を備えたことを特徴とする超音波式傾斜計。 - （２）液体を蓄える容器の上面に直線状に設けられた３
個の超音波振動子と、 中央に位置する超音波振動子より超音波を放射したとき
、両端の超音波振動子による前記超音波の受信タイミン
グの時間差を検出する時間差検出手段と、 前記時間差検出手段で検出された時間差を傾きとして表
示する表示手段と、 を備えたことを特徴とする超音波式傾斜計。 - （３）液体を蓄え、少なくともその一部が平面状に形成
される底面を有する容器と、 該容器の底面の平面上に描かれる想像直線上に等間隔に
設けられる３個の超音波振動子と、中央に位置する超音
波振動子により超音波信号を発射したとき、両端の超音
波振動子による水面により反射される超音波信号の受信
タイミングの時間差を検出するフリップフロップ回路と
、該フリップフロップ回路の出力信号を平均化する平均
化回路と、 該平均化回路の出力信号を表示する表示器とから成る超
音波式傾斜計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2277399A JP2944187B2 (ja) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | 超音波式傾斜計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2277399A JP2944187B2 (ja) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | 超音波式傾斜計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04151508A true JPH04151508A (ja) | 1992-05-25 |
| JP2944187B2 JP2944187B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=17583003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2277399A Expired - Lifetime JP2944187B2 (ja) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | 超音波式傾斜計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2944187B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7000476B2 (en) | 2002-02-15 | 2006-02-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Inclination angle measurement apparatus |
| JP2009264831A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Murata Mfg Co Ltd | 傾斜角度センサ、および傾斜角度センサ装置 |
| JP2012251895A (ja) * | 2011-06-03 | 2012-12-20 | Mitsubishi Electric Corp | 障害物検出装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170343346A1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-11-30 | Qualcomm Incorporated | Ultrasonic tilt sensor and related methods |
-
1990
- 1990-10-15 JP JP2277399A patent/JP2944187B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7000476B2 (en) | 2002-02-15 | 2006-02-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Inclination angle measurement apparatus |
| JP2009264831A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Murata Mfg Co Ltd | 傾斜角度センサ、および傾斜角度センサ装置 |
| JP2012251895A (ja) * | 2011-06-03 | 2012-12-20 | Mitsubishi Electric Corp | 障害物検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2944187B2 (ja) | 1999-08-30 |
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