JPH05231905A - 距離測定装置及び方法 - Google Patents

距離測定装置及び方法

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JPH05231905A
JPH05231905A JP3195400A JP19540091A JPH05231905A JP H05231905 A JPH05231905 A JP H05231905A JP 3195400 A JP3195400 A JP 3195400A JP 19540091 A JP19540091 A JP 19540091A JP H05231905 A JPH05231905 A JP H05231905A
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liquid
transducer
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measuring
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JP3195400A
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Edward M Gregory
エム．グレゴリー エドワード
Thomas B Williams
ビー．ウイリアムス トーマス
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Tidel Engineering Inc
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    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52004—Means for monitoring or calibrating

Abstract

(57)【要約】 【目的】 貯蔵タンク等の底部から液体レベルまでの高
さを正確に求める。 【構成】 ２つに分離したチャンネル(11)(12)にプロー
ブ(10)を配備し、音信号が、チャンネル(12)の液体内の
固定位置と固定位置の間を進むのに要する時間、及びチ
ャンネル(11)のトランスデューサ(21)から液体表面まで
進む時間を測定する。時間の測定結果を、タンク内の温
度変化を補正するために予め設定した速度−温度値を用
いて、液体量に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明は、貯蔵タンク等に入っている液
量(volume of liquids)をモニターする方法及び装置に
関する。より具体的には、プローブによって、音信号が
既知の基準位置から液面まで進む時間を測定し、タンク
内の液体のレベルを求め、予め設定した変換ファクター
を用いて前記液体のレベルを所定温度における正味液量
(net volume)即ちネット量に変換する方法及び装置に関
する。
【０００２】
【発明の背景】地下やその他の場所に設置されたタンク
の中に保管された液体は、液体表面の実際のレベルを直
接観察することができない。また、ガソリン等を収容す
るタンクについては、環境保護規則によって、極く僅か
な洩れ量を検出するための手段を設けなければならな
い。
【０００３】タンク内の液体レベル又は液面高さは、目
盛付の検油棒(dip stick)等を用いることによって知る
ことはできるが、正確さや信頼性に欠ける。また、検油
棒は、温度変化によって生じる体積変化を補正する手段
を備えていない。
【０００４】これまでにも、音信号(acoustic signal)
が、タンク内の既知位置に設けたトランスデューサから
液体表面まで進み、その表面で反射してトランスデュー
サまで戻るのに要する時間を測定する器具が開発されて
いるが、これらの器具は構造が非常に複雑である。目盛
付の検油棒の場合、タンクの幾何学的形状がわかってお
れば、測定した液体レベル値から液体の総体積(gross v
olume)即ちグロス量を求めることはできる。しかしなが
ら、液中における音信号の速度は、液温によって変化す
る。従って、液体レベルの実際の高さを求めるために
は、液温がわかっていなければならない。しかし、大き
なタンクの場合、液全体の温度が一定であることは殆ん
どない。従って、音響法を用いて液中における距離を正
確に測定したい場合、タンク底部から様々な高さ位置で
液温を測定し、液体の各水平部を通る音信号の垂直成分
の温度補正をせねばならない。この場合、当然のことな
がら、正確な高さ位置に複数の温度測定装置を配備しな
ければならない。或はまた、トランスデューサに関して
既知の複数の固定位置に反射体を設け、音信号が各反射
体から戻ってくるのに要する時間を測定しなければなら
ない。反射体と反射体との間の距離がわかっていて、そ
の２つの反射体間の液温がわかっている場合、温度補正
した平均速度を計算し、液体表面の高さを求めることが
できる。しかし、この方法は、非常に難しく、また限界
がある。少なくとも１つの温度測定装置を液中に入れ、
平均温度は、様々な反射時間の測定結果から計算しなけ
ればならない。さらに、液体表面から反射した音信号
と、固定反射体から反射した音信号を区別することは、
特に反射体の位置が液体表面に接近している場合、極め
て難しい。
【０００５】液中を通る音信号速度を測定することによ
って、タンク内の正味液量を測定する種々の試みがなさ
れている。これらの代表例が米国特許第4,805,453号に
開示されており、ここでは、液体表面からの反射と固定
反射体からの反射とを区別するために、複雑な信号検出
機構が用いられている。温度補正は、少なくとも１つの
温度センサーを液中に入れ、所定位置における実際の温
度測定値に基づいて温度データを推定することによって
行なわれる。
【０００６】周知の如く、液温を実際に測定することは
難しい。また、液中で使用する温度検出装置は高価であ
り、破損しやすく、信頼性にも欠けることが多い。更
に、トランスデューサの表面にエラーが引き起こされる
ために、トランスデューサから反射面までの音信号の平
均速度は、トランスデューサの作用表面(active surfac
e)と反射体との間の任意位置における真の速度と必ずし
も等しくないが、従来の装置ではこれを認識できなかっ
た。例えば、液体／トランスデューサの界面(interfac
e)にキャビテーションが生じることがある。キャビテー
ションによって蒸気又はフォーム(foam)が形成される
と、これを通る音信号の速度が、液体を通る速度と異な
ることは当然のことである。トランスデューサの面にこ
のような現象が起こると、時間の測定値にエラーが生じ
る。
【０００７】
【発明の要旨】本発明にあっては、液体レベルの測定を
非常に正確に行なうことができ、温度センサーを液中に
入れなくとも温度補正ができる。また、固定反射体(fix
ed reflectors)の干渉を受けることなく液体レベルの測
定を行なうことができる。本発明はプローブを用いて測
定を行なうもので、プローブは、２つの平行な管(tube
s)又はチャンネル(channels)をタンクの中に垂直に配備
する。トランスデューサは、各管の下端部に取り付けら
れる。プローブの先端部は、タンクの底部から既知の距
離又は該底部に隣接して取り付けられる。反射体は、平
行管の内の一方のトランスデューサから所定距離離れた
位置に配置する。反射体は、他方の管には設けない。
【０００８】既知の液中における音信号の速度は、予想
温度範囲については実験的に求められ、コンピュータの
メモリーに記憶される。音信号が、液体表面から第１ト
ランスデューサまで反射するのに要した時間を測定し、
液体高さのグロス量(温度補正なしの量)を求める。音信
号が第２の管中の各反射体から反射するのに要した時間
を求め、コンピュータに記憶された速度値と比較し、液
中にある任意の２つの反射体間の液体の平均温度を求め
る。次に、温度補正された速度値を用いて液体の実際の
高さを計算し、タンクの幾何学的形状から液体のグロス
量に変換する。一つの管内における複数の固定反射体を
隔離(isolate)し、２つの別々のトランスデューサを用
いて、液体表面及び固定反射体からの反射時間を求める
ことによって、表面からの反射と、固定反射体からの反
射とを極めて簡単に区別することができる。これは、液
内の固定反射体が液表面又はその近傍にある場合でも同
様である。さらに、実験的に求めた速度と、コンピュー
タメモリーに記憶された温度測定値との関係を用いるこ
とによって、液中温度センサーを設ける必要性がなくな
り、任意の２つの反射体間の液体に対する温度補正値を
求めることができる。複数の固定反射体を用い、その１
つをトランスデューサの比較的近くに配備することによ
って、キャビテーション又は第２の液体(例えば水)の存
在による速度誤差をなくすことができる。また、第２の
液体の液体レベルを容易に求めることができる。本発明
のこれら及びその他の特徴及び利点は、以下の詳細な説
明から容易に理解されるであろう。
【０００９】
【詳細な説明】本発明の望ましい実施例にかかるタンク
モニター用プローブをタンク内に配置した状態を図１に
示し、図１を参照しつつ本発明の原理を説明する。プロ
ーブ(10)は、細長く平行に伸びる２つの円筒体(11)(12)
を備え、夫々、チャンネル１及びチャンネル２と称する
ものとする。プローブ本体は一体成形又は押出し成形に
よって形成してもよいし、一対の管から作ることもでき
る。プローブは、使用すべき環境に対して抵抗性のある
非金属材料から作ることが望ましい。適当な材料とし
て、種々のプラスチック、ファイバーグラス等を挙げる
ことができる。プローブの材料を選択する際に重要なこ
とは、使用環境に関して不活性であることと、使用する
トランスデューサの周波数にて音波伝播装置として作用
しないことである。プローブは、比較的剛性を備えてい
ること、真直であること、及び温度に対する膨張係数が
小さいことが要求される。
【００１０】第１の音トランスデューサ(21)と第２の音
トランスデューサ(22)は、夫々、チャンネル１及びチャ
ンネル２の各先端部に固定される。プローブ(10)は、適
当な懸架手段(18)によってタンク内に垂直に支持され、
プローブ(10)の両端は、タンクの底部(13)又は所定距離
離れた位置にくるようにする。
【００１１】懸架手段(18)は、荷造り紐、チェーン等の
適当な機械的手段を用いることができる。これらの手段
は、通常の場合、タンクのトップ(19)の首付き開口(20)
内に固定し、プローブ(10)をタンク内に垂直に支持す
る。集めたデータを体積に変換するためには、タンクの
正確な幾何学的形状と、タンクの底部からトランスデュ
ーサ(21)(22)の作用表面までの距離がわかっていなけれ
ばならないことは勿論である。また、距離測定はチャン
ネル１及びチャンネル２の領域内で行なうから、タンク
内の液体の表面レベル(15)がチャンネル１及びチャンネ
ル２の液体レベルと常に同じとするために、チャンネル
内に孔(14)の如き手段を設けなければならない。
【００１２】複数個の反射体Ｒ１乃至Ｒ５は、チャンネ
ル２の内部であって、トランスデューサ(22)から既知の
位置に配置する。なお、反射体どうしの間隔は体積が等
しくなるような間隔にすることが望ましく(各反射体間
の距離は全タンク容積の等しい部分を表わす)、及び／
又は、反射体はトランスデューサ(22)からの距離を次第
に大きくなるように設けてもよい。なお、反射体の数と
位置は、必要に応じて変えることができることは勿論で
ある。しかし、トランスデューサによって検知される音
信号は、反射体の１つから反射したものであるから、ト
ランスデューサから離れた位置にどんな反射体をも置か
ないようにしなければならない。これは、トランスデュ
ーサとその他任意の反射体との間の距離の倍数である。
【００１３】チャンネルによって音信号は互いに隔離さ
れているから、チャンネル１の液体表面及びチャンネル
２の反射体以外にその他のものからエコーが戻ってくる
ことはない。音信号を互いに分離し、またタンクの残部
とも分離することによって、外部からの反射による信号
の干渉を避けることができる。タンク内での分散による
信号の衰退をも防ぐことができる。トランスデューサは
外部ノイズからも効果的に分離される。このように、反
射信号に対する信号とノイズの比率は大いに改善され
る。
【００１４】望ましい実施例において、プローブ(10)は
プラスチック又はファイバーグラスから一体成形したも
ので、平行な円筒体のチャンネル構造をしており、直径
は約１インチである。トランスデューサ(21)(22)は、夫
々、チャンネル１及びチャンネル２の各先端部に取り付
けられ、音信号を液体表面の方に伝達すると共に反射し
たエコーを検出できるようにしている。音装置は、従来
から使用されている適当な種々の装置を用いることがで
きる。ガソリン貯蔵タンクに使用される代表的なトラン
スデューサは、500キロヘルツにて動作する。しかしな
がら、周波数の選択は、通常は使用されるべき液体によ
って決定される。それは、液体の特性が、異なる周波数
では音波の伝播に悪影響を及ぼすことがあるからであ
る。
【００１５】トランスデューサ(21)(22)が収容されるの
はプローブ(10)だけであり、反射体Ｒ１乃至Ｒ５はタン
ク内に配置されることに留意すべきである。プローブは
温度センサーを含んでおらず、また、トランスデューサ
(21)(22)及び該トランスデューサを動作系に接続するた
めの電気ケーブル以外に、可動部品又は電子装置を含ん
でいない。
【００１６】動作系は、信号プロセッサー、コンピュー
タ及びディスプレイを備えており、適当に離れた位置に
あるコンソールの中に配備され、適当な電気ケーブルに
よってプローブに接続される。動作系のコンソールは、
必要に応じて種々の貯蔵タンク等に配置されたプローブ
と、及び／又はその他の状態をモニターする装置、警報
装置等に適当に連繋することもできる。
【００１７】本発明の装置によってタンク内の液量を正
確に求めることができるようにするためには、タンクの
幾何学的形状がわかっていなければならず、また液体の
高さをグロス量に変換するための式をコンピュータの中
に記憶せねばならない。さらに、液体を通る音信号の速
度は液温によって変動するから、液体の温度−速度特性
を知らねばならない。
【００１８】本発明は、液体の温度(又は密度)を直接求
めないで体積を測定できる装置を提供するものである。
その代わりに、精密にコントロールされた実験室条件の
下で、モニター装置に使用される各液体について、所定
の温度範囲に亘って、速度と温度を測定しなければなら
ない。実験室で求めた各液体に対する速度−温度係数は
コンピュータのメモリーに記憶される。音信号が液中の
既知の距離を通過する時間が測定されると、コンピュー
タは、これらの値を用いて、トランスデューサ及び任意
の反射体間、又は任意の２つの反射体間の液体温度の計
算するようにプログラミングされている。従って、モニ
ター装置は、既知距離離れた位置にある基準点間を音信
号が通過する時間を測定するにすぎない。コンピュータ
は、記憶されたデータを用いて、時間データをグロス量
に変換する。液体のグロス量が求まると、この値はTAB
6Bとして知られているアメリカ石油協会(American Petr
oleum Institute(API)アルゴリズムを用いて、ネット量
(液温60oFにおける体積)に変換することができる。TAB
6Bのサブルーチン(その他適当な変換ファクター)はコン
ピュータの中にも記憶され、必要に応じてグロス量から
ネット量に変換される。
【００１９】装置の運転は、プローブを用いて、音信号
が液中の既知距離を通過する時間を求めるだけでよい。
トランスデューサ(21)を励起して信号パルスを発生させ
る。信号が液体の表面(15)まで進み、トランスデューサ
に戻るまでの時間を測定する。この測定は、クロックを
用いた従来の電子手段によって行なわれる。クロック
は、信号が伝達されると開始し、エコーを受けると停止
する。通過時間は、その時間間隔におけるクロックのカ
ウント数によって表わされる。なお、測定に際しては、
素速く連続的に複数回測定し、平均時間を計算すること
によって、統計学的な精度が向上する。しかしながら、
液体の温度は未知であるから、この測定で求めることが
できるのは信号の通過時間だけであって、距離を求める
ことはできない。
【００２０】チャンネル１において、液体(15)の表面ま
での信号通過時間が求まると、トランスデューサ(22)は
パルスを発生し、トランスデューサ(22)からチャンネル
２内の各反射体までの信号通過時間が求められる。な
お、反射は、チャンネル２の液面(15)からも受けること
に留意すべきである。しかしながら、液体(15)の表面レ
ベルが反射体の近傍にある場合、最後の反射が、固定反
射体からのものか、又は液体表面からのものかを判断す
ることは難しい。従って、もしも時間の測定結果がチャ
ンネル１の時間測定結果に近い場合、最後に反射した信
号は無視し、次に低い反射体を最も高い位置に浸漬した
反射体とみなしてよい。トランスデューサ(22)から各反
射体までの距離はわかっているから、任意の２つの反射
体間の液温は、時間測定値と、コンピュータに記憶され
た速度−温度データを用いることにより、コンピュータ
によって簡単に計算できる。少なくとも２つ以上の反射
体が浸漬されている場合、トランスデューサから第１反
射体Ｒ１までの時間測定値を無視することが望ましい。
これは、トランスデューサ表面におけるキャビテーショ
ンの如き界面効果によって値が歪んでいたり、及び／又
は十分な量の第２の液体(例えば水)がトランスデューサ
を覆い、トランスデューサと反射体Ｒ１との間における
液体／液体の界面を形成するからである。トランスデュ
ーサ(22)と各反射体との間の音信号速度は時間の測定値
から計算することができるし、また距離がわかっている
ため、各反射体間における液体の平均温度を求めること
ができ、これらの温度を用いて、最も高い位置の反射体
の高さまで液体の平均温度を計算することができる。こ
の平均温度は、チャンネル２及びチャンネル１における
液体の高さ部分全体の平均温度の近似値を表わす。この
ように、液体の高さ方向に対する温度補正ファクターを
求めることができる。チャンネル２における測定結果か
ら求めた温度補正ファクターを適用することによって、
チャンネル１の測定した時間測定値を用いて、チャンネ
ル１の液体のレベルを正確に求めることができる。
【００２１】この装置は、信号がトランスデューサから
表面に進んだ後、トランスデューサに戻るまでの経過時
間を測定するものであるから、液体表面の実際レベルは
数２の式によって求められる。
【００２２】
【数２】
【００２３】液体レベルが求まると、タンクの計算表又
はタンクの既知の幾何学的ファクターを用いることによ
って、液体のグロス量を求めることができる。ネット量
は、TAB 6Bのサブルーチン又はその他適当な変換ファク
ターを適用することによって求めることもできる。
【００２４】ある条件下で混じり合わない(immiscible)
２種類の液体を同じタンクの中に入れることができるこ
とは認識されるであろう。この場合、密度の小さい液体
は、密度の大きい液体の上に浮き、液体／液体の界面が
形成される。多くの場合、各液体中を通る音信号の速度
は異なる。
【００２５】２種類の液体が存在する例は、ガソリンの
如き石油産物の貯蔵タンクによく見られ、水が凝縮した
りその他の汚濁物が入っている。このような第２の液体
の存在及び体積を求めることは、ネット量を正確に求め
たり、漏れ量を正確に検出する上で重要である
【００２６】前述したように、プローブ(10)は、トラン
スデューサ(21)(22)と共にタンクの底部又はその近傍に
吊るされる。音信号はトランスデューサのトップ表面か
ら上方に向かって進むから、トランスデューサのトップ
表面から下の液体レベルは検出されない。トランスデュ
ーサをタンク底部にできるだけ接近させることにより、
トランスデューサのトップ表面よりも下の液体はすべて
無視される。しかし、第２の液体のレベルがトランスデ
ューサの作用表面よりも上であれは、その体積は様々な
技術を用いて求めることができる。例えば、下側の液体
の液量が十分に多い場合、その量は、液体／液体の界面
を液体の表面として取り扱うことにより、前述のように
して求めることができる。
【００２７】燃料貯蔵タンクの監視用として使用する場
合、徐々に蓄積された水が大量となる前に観察すること
ができる。水の蓄積は予想されるから、水に対する温度
−速度の情報もまたコンピュータのメモリーの中に記憶
される。
【００２８】前述のように、水のレベルが第１の固定反
射体よりも上にあるとき、水のレベルは、水／燃料の界
面からの反射を液体表面として取り扱うことにより容易
に求めることができる。しかしながら、水のレベルが第
１反射体よりも下にあるときは、異なる方法を用いるこ
とによって水のレベルを求めることができる。
【００２９】燃料貯蔵タンクの中で、第１反射体よりも
下のレベルから受けた反射は、水／燃料の界面からの反
射であるとみなされる。水のレベルは、時間測定値に水
中における音速を掛け算することによって容易に計算す
ることができる。水中での音速は数３によって示され
る。
【００３０】
【数３】
【００３１】この方法を用いる場合、タンク内の液体に
ついて最も後で測定又は計算された平均温度は、もし現
在温度を直接に求めることができない場合、水の現在温
度とみなされる。
【００３２】或はまた、２つの液体中での音速が異なる
場合、第２の液体のレベルを求めるのにカウント変動法
を用いることもできる。この方法では、少なくとも２つ
の反射体を全ての液体の中に浸漬し、下側の液体のレベ
ルが最も低い位置の反射体よりも下にあらねばならな
い。トランスデューサから各反射体までの距離も当然の
ことながらわかっている。下側の液体が水、上側の液体
がガソリンであると仮定すると、ガソリン中におけるイ
ンチ当たりのカウントは数４の式によって示される。
【００３３】
【数４】
【００３４】トランスデューサと最も低い位置にある反
射体との間の領域では、インチ当たりのカウント数は数
５の式によって表わされる。
【００３５】
【数５】
【００３６】水中における音速の既知の値と水温とを用
いる場合、エコーカウントは音信号の二路の移動時間(t
wo-way travel time)を表わすから、カウント数を表わ
す値は、現在温度にて音信号が１インチの水を通過する
二路の移動時間とみなして計算し、Ｃｗとして表わすこ
とができる。水／燃料の界面のレベルは数６の式によっ
て表わすことができる。
【００３７】
【数６】
【００３８】上記のカウント変動法では、液体／液体の
界面からの反射を検出することはできない。従って、第
２の液体のレベルがトランスデューサの表面に非常に接
近しているときに使用することができる。しかし、各液
体中での音速は、温度によって異なることを考慮せねば
ならない。
【００３９】前述の説明から明らかなように、本発明の
方法及び装置を用いて、容器内の液量を正確に測定し、
温度補正したネット量を容器内の液温を実際に測定せず
に求めることができる。更に、混じり合わない２つの液
体の各々について実際の体積を求めることもできる。装
置をこのように用いて、ネット量の経時変化を測定する
ことにより、極く僅かな漏れ量を測定することもでき
る。
【００４０】液体表面の位置を求めるために使用したト
ランスデューサからの音信号は、反射体のないチャンネ
ルに限られているため、表面から反射した信号を容易に
検出できる。信号は竪型のチャンネルの中に隔離される
から、外部からのエコーやランダムノイズを排除するこ
とができる。同じようにして、第２トランスデューサ(2
2)からの信号を、隔離されたチャンネルに封じ込めるこ
とにより、各反射体からの反射の識別を容易に行なうこ
とができる。更に、各反射体までの距離はわかってお
り、また液体を通過する信号の概略速度もわかっている
から、信号検出回路は、信号が各反射体から戻ってくる
のに必要な時間に対応させて所定の時間間隔にて作動さ
せることができる。従って、信号検出の選択度(selecti
vity)は向上する。パルスシーケンスの自動リサイルリ
ングを適当に実施することにより、統計学的に平均化さ
れ、これを用いることによって距離測定を非常に正確に
行なうことができる。
【００４１】前述した装置は、液量の測定結果に基づい
て広範囲の仕事を行なえるようにプログラミングするこ
とができる。例えば、貯蔵タンクの中に液体を加えた
り、また液体の取出しをしないときは、適当な間隔でネ
ット量を正確に測定すれば、漏れ試験を行なうことがで
きる。同じようにして、コンピュータのプログラミング
を適当に行なえば、前述した液量モニター装置を用いて
在庫品の自動コントロール、自動注文システム等を実施
できる。
【００４２】本発明を、貯蔵タンクの液量モニターシス
テムに関して説明したが、動作要素及び条件さえ適切に
選択すれば、本発明の原理を利用して同様なモニターシ
ステムに適用できる。本発明を具体的な実施例に基づい
て説明したが、開示した発明の形態及び詳細な説明は単
に望ましい実施例にすぎず、特許請求の範囲に規定され
た発明の精神及び範囲から逸脱することなく種々の変形
をなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の望ましい実施例にかかるプローブを液
体の入ったタンク内に配置した状態を示す部分断面図で
ある。
【図２】本発明の装置のシステムを示す説明図である。
【符号の説明】
(10) プローブ (11) チャンネル１ (12) チャンネル２ (21)(22) トランスデューサ Ｒ１〜Ｒ５ 反射体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス ビー．ウイリアムス アメリカ合衆国 76201 テキサス，デン トン・アスコット レイン 2201

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体の表面と、該液体の表面よりも下位
    置にある既知の基準レベルとの間の距離を求める装置で
    あって、(a)真直に細長く平行に伸びて、各々が上端部
    及び下端部を有する第１チャンバーと第２チャンバーを
    形成する細長い本体部と、(b)各チャンバーの下端に取
    り付けられて、音信号を発生すると共に反射した音信号
    を受けることができるようにした音トランスデューサ
    と、(c)第２チャンバーの内部に所定の間隔をあけて配
    置した複数の反射体、を備えている距離測定装置。
  2. 【請求項２】 細長い本体部はファイバーグラスから作
    られている請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 平行なチャンバーは円筒形である請求項
    １に記載の装置。
  4. 【請求項４】 細長い本体部を垂直方向に配置して、そ
    の一部を液中に浸積したとき、平行チャンバー内の液レ
    ベルを、平行チャンバーの外側の液レベルと等しくなる
    ように維持するための装置を備えている請求項１に記載
    の装置。
  5. 【請求項５】 音トランスデューサを液体容器内の既知
    の基準レベルに配置した状態で、細長い本体部を液体容
    器の中に略垂直方向に吊るすための手段を備えている請
    求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 液体の表面と、該液体の表面よりも下位
    置にある既知の基準レベルとの間の距離を求める方法で
    あって、(a)プローブの一部が液内に浸積されるように
    プローブを略垂直方向に配置する工程であって、該プロ
    ーブは、直線状に細長く平行に伸びて、各々が上端部及
    び下端部を有する第１チャンバー及び第２チャンバーを
    形成する細長い本体部と、各チャンバーの下端に取り付
    けられて、音信号を発生すると共に反射した音信号を受
    けることができるようにした音トランスデューサと、ト
    ランスデューサの上表面が既知の基準レベルに位置し、
    少なくとも１つが液体の表面よりも下に位置するように
    第２チャンバーの内部に所定の間隔をあけて配置された
    複数の反射体を備えており、(b)音信号が、第１チャン
    バーのトランスデューサから液体表面まで進むのに要す
    る時間を測定する工程、(c)音信号が、第２チャンバー
    のトランスデューサから、浸積した反射体の内の少なく
    とも１つの反射体まで進むのに要する時間を測定し、該
    液体内の音信号の平均速度を求める工程、及び(d)第２
    チャンバーにおける平均速度と、第１チャンバーにおい
    て音信号がトランスデューサから液体表面まで進むのに
    要した時間とを用いて、トランスデューサの表面から液
    体の表面までの距離を決定する工程、から構成される距
    離の測定方法。
  7. 【請求項７】 少なくとも２つの反射体を液体の中に浸
    積し、液体内における音信号の平均速度を、浸積した２
    つの反射体間を音信号が進むのに要した時間を用いるこ
    とによって決定する請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 液体の表面と、該液体の表面よりも下位
    置にある既知の基準レベルとの間の距離を求める方法で
    あって、(a)音信号が、既知の基準レベルに配置した第
    １トランスデューサから液体の表面まで進むのに要する
    時間を測定する工程、(b)音信号が、第２トランスデュ
    ーサから、液体の表面よりも下位置にあって垂直方向に
    既知の距離だけ離間した２つの地点間を進むのに要する
    時間を測定する工程、(c)音信号が離間した２つの地点
    間を進むのに要した時間に基づいて、液体内の音信号の
    速度を求める工程、及び(d)音信号が第１トランスデュ
    ーサから液体表面まで進むのに要した時間と、液体内の
    音信号の速度を掛け算する工程、から構成される距離測
    定方法。
  9. 【請求項９】 第１トランスデューサと第２トランスデ
    ューサは、トランスデューサから液体表面よりも上のレ
    ベルまで垂直方向に伸びる細長い平行チャンバーの中に
    配置される請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 幾何学的形状が既知の容器内の液量を
    測定する方法であって、(a)音信号が、容器内の既知の
    位置に配置した第１トランスデューサから該容器内の液
    体表面まで進むのに要する時間を測定する工程、(b)音
    信号が、第２トランスデューサから、液体の中にあって
    既知の距離だけ離間した２つの地点間を進むのに要する
    時間を測定する工程、(c)２つの地点間における信号の
    平均速度を決定する工程、(d)前記平均速度と、音信号
    が第１トランスデューサから液体表面まで進むのに要し
    た時間を掛け算し、トランスデューサよりも上位置の表
    面高さを決定する工程、及び(e)トランスデューサより
    も上位置の液体表面の高さ値と、容器の既知の幾何学的
    形状を用いて、容器内の液量を求める工程、から構成さ
    れる容器内の液量測定方法。
  11. 【請求項１１】 (a)容器内の液体の平均温度を求める
    工程、及び(b)容器内の液量と既知のネット量変換ファ
    クターを掛け算することによって、容器内の液量を標準
    温度における液体のネット量に変換する工程、を有して
    いる請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 ２つの地点間における信号の平均速度
    は、(a)音信号が、第２トランスデューサから、液内に
    浸積されて第２トランスデューサより第１の既知の距離
    だけ上方に位置した第１反射体まで進むのに要する時間
    を測定する工程、(b)音信号が、第２トランスデューサ
    から、液内に浸積されて第２トランスデューサより第２
    の既知の距離だけ上方に位置した第２反射体まで進むの
    に要する時間を測定する工程、(c)音信号が第１の既知
    の距離を進むのに要した時間を、音信号が第２の既知の
    距離を進むのに要した時間から引き算することによっ
    て、音信号が第１の反射体から第２の反射体まで進むの
    に要した時間を求める工程、及び(d)音信号が第１の反
    射体から第２の反射体まで進むのに要した時間を用い
    て、液内における音信号の平均速度を求める工程、によ
    って求められる請求項１０に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 (a)既知温度の所定量の既知液体を通
    過する音信号の速度を測定する工程、(b)液体の温度に
    対する信号速度の基準値の組を決定する工程、(c)容器
    内の未知温度の既知液体に浸積されて、既知の距離だけ
    離れた２つの位置間を、音信号が進むのに要する時間を
    測定する工程、(d)音信号が２つの位置間を進む信号速
    度を求める工程、及び(e)２つの位置間を進む信号速度
    を基準値の組と比較することによって、２つの位置間の
    液体温度を求める工程、から構成される容器内の液体温
    度を求める方法。
  14. 【請求項１４】 幾何学的形状が既知の容器内の液量を
    求める方法であって、(a) 既知温度の所定量の液体を通
    過する音信号の速度を測定する工程、(b) 液体の温度に
    対する信号速度の基準値の組を決定する工程、(c) 音信
    号が、容器内の既知の位置に配置されたトランスデュー
    サから、容器内の液体表面まで進むのに要する時間を測
    定する工程、(d) 音信号が、液体内に浸積されて既知の
    距離だけ離れた２つの位置間を進むのに要する時間を測
    定する工程、(e) 音信号が２つの位置間を進む速度を求
    め、その速度を基準値と比較することにより、２つの位
    置間の平均温度を求める工程、(f) ２つの位置間におけ
    る液体の平均温度を用いて、トランスデューサと液体表
    面との間における信号の平均速度を求める工程、(g) 平
    均速度を、音信号がトランスデューサから液体表面まで
    進むのに要した時間と掛け算することによって、トラン
    スデューサ上方の表面高さを求める工程、及び(h) トラ
    ンスデューサ上方の液体表面高さの測定値と、容器の既
    知の幾何学的形状を用いて、容器内の液体量を求める工
    程、から構成される容器内の液量測定方法。
  15. 【請求項１５】 容器内の液体量と既知の液体ネット量
    変換ファクターを掛け算することによって、容器内の液
    体量を、標準温度における液体のネット量に変換する工
    程を有している請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 ２つの地点間における信号の平均速度
    は、(a)音信号が、容器内の液体に浸積されたトランス
    デューサから、液内に浸積されて、トランスデューサよ
    り第１の既知の距離だけ上方に位置した第１反射体まで
    進むのに要する時間を測定する工程、(b)音信号が、ト
    ランスデューサから、液内に浸積されて、トランスデュ
    ーサより第２の既知の距離だけ上方に位置した第２反射
    体まで進むのに要する時間を測定する工程、(c)音信号
    が第１の既知の距離を進むのに要した時間を、第２の既
    知の距離を進むのに要した時間から引き算することによ
    って、音信号が第１の反射体から第２の反射体まで進む
    のに要した時間を求める工程、及び(d)第１の反射体か
    ら第２の反射体まで進むのに要した時間を用いて、液内
    における音信号の平均速度を求める工程、によって求め
    られる請求項１４に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 下方の液体と上方の液体の界面の距離
    を、界面より下の既知の基準レベルから求める方法であ
    って、(a)音信号を発生すると共に基準レベルにて反射
    した音信号を受けることのできる音トランスデューサを
    位置決めする工程、(b)界面よりも上方であって、トラ
    ンスデューサから第１の既知距離だけ離れた位置の第１
    反射体を位置決めする工程、(c)第１反射体よりも上方
    であって、上方の液体内に浸漬されてトランスデューサ
    から第２の既知距離だけ離れた位置に第２反射体を位置
    決めする工程、(d)音信号が第１の既知距離を進むのに
    要する時間を測定する工程、(e)音信号が第２の既知距
    離を進むのに要する時間を測定する工程、(f)第１反射
    体と第２反射体との間の信号速度を求める工程、(g)下
    方の液体内における信号の速度を求める工程、及び(h)
    数１の式を用いて、基準レベルから界面までの距離を計
    算する工程、から構成される距離測定方法。 【数１】
JP3195400A 1990-08-06 1991-08-05 距離測定装置及び方法 Withdrawn JPH05231905A (ja)

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