JPH0666621A - 超音波レベル計 - Google Patents
超音波レベル計Info
- Publication number
- JPH0666621A JPH0666621A JP4245779A JP24577992A JPH0666621A JP H0666621 A JPH0666621 A JP H0666621A JP 4245779 A JP4245779 A JP 4245779A JP 24577992 A JP24577992 A JP 24577992A JP H0666621 A JPH0666621 A JP H0666621A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- measured
- pair
- wave
- receivers
- Prior art date
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- Pending
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 被測定物の表面を挟んで上下対向位置に配置
した一対の超音波送・受波器による反射波の検出信号に
より、被測定物の表面までの距離を、障害物や外乱の影
響を受けることなく、正確に、安定よく測定して所定の
レベル計測を非常に正確に行なえるようにする。 【構成】 被測定物Ｒを収納したタンク２内の上下位置
にそれぞれ相対向させて一対の超音波送・受波器１，９
を配置させて、これら各超音波送・受波器１，９により
複数の反射波が受信されるまでの時間から、それぞれの
距離を求め、これら求めた複数の距離と上記一対の超音
波送・受波器１，９間の既知の距離とを比較して、被測
定物Ｒの表面Ｆからの真の反射波を識別し、それから真
のレベルを計測するように構成している。
した一対の超音波送・受波器による反射波の検出信号に
より、被測定物の表面までの距離を、障害物や外乱の影
響を受けることなく、正確に、安定よく測定して所定の
レベル計測を非常に正確に行なえるようにする。 【構成】 被測定物Ｒを収納したタンク２内の上下位置
にそれぞれ相対向させて一対の超音波送・受波器１，９
を配置させて、これら各超音波送・受波器１，９により
複数の反射波が受信されるまでの時間から、それぞれの
距離を求め、これら求めた複数の距離と上記一対の超音
波送・受波器１，９間の既知の距離とを比較して、被測
定物Ｒの表面Ｆからの真の反射波を識別し、それから真
のレベルを計測するように構成している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、タンクやホッパーな
どの容器内に収納されている液体や粉粒体などの各種物
質の表面レベルを、容器内に取り付けられた超音波送・
受波器から上記物質の表面に向けて発射した超音波パル
スが反射して再び送・受波器に戻ってくる時間から計測
する超音波レベル計に関するものである。
どの容器内に収納されている液体や粉粒体などの各種物
質の表面レベルを、容器内に取り付けられた超音波送・
受波器から上記物質の表面に向けて発射した超音波パル
スが反射して再び送・受波器に戻ってくる時間から計測
する超音波レベル計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の超音波レベル計は、測定対象物
に触れることなく、非接触で衛生的に計測可能であると
ともに、可動部分がなくて信頼性が高く、また、メンテ
ナンスもほとんど必要としないことから、各種の食品の
レベル計測に多用されている。図４は、従来一般の超音
波レベル計をタンク内の液体のレベルの計測に適用した
例を示す概略構成図であり、同図において、１は超音波
パルスの送・受波器で、タンク２内に収納された被測定
液体Ｒの液面Ｆに正対させてタンク２の上方の所定位置
に取り付けられている。
に触れることなく、非接触で衛生的に計測可能であると
ともに、可動部分がなくて信頼性が高く、また、メンテ
ナンスもほとんど必要としないことから、各種の食品の
レベル計測に多用されている。図４は、従来一般の超音
波レベル計をタンク内の液体のレベルの計測に適用した
例を示す概略構成図であり、同図において、１は超音波
パルスの送・受波器で、タンク２内に収納された被測定
液体Ｒの液面Ｆに正対させてタンク２の上方の所定位置
に取り付けられている。
【０００３】上記構成の超音波レベル計においては、上
記送・受波器１から被測定液体Ｒの表面Ｆに向けて超音
波パルス３を発射し、その超音波パルス３が被測定液体
Ｒの表面Ｆに当たって反射され、その反射波４が再び上
記送・受波器１に受信されるまでの時間ｔと音波伝播速
度（音速）ｃにより、送・受波器１から被測定液体Ｒの
表面Ｆまでの距離ｄを、 ｄ＝（ｔ／２）ｃ で算出し、ついで、その算出距離値ｄから被測定液体Ｒ
の表面レベルｈを、 ｈ＝Ｌ−ｄ ここで、Ｌは既知値計測する。
記送・受波器１から被測定液体Ｒの表面Ｆに向けて超音
波パルス３を発射し、その超音波パルス３が被測定液体
Ｒの表面Ｆに当たって反射され、その反射波４が再び上
記送・受波器１に受信されるまでの時間ｔと音波伝播速
度（音速）ｃにより、送・受波器１から被測定液体Ｒの
表面Ｆまでの距離ｄを、 ｄ＝（ｔ／２）ｃ で算出し、ついで、その算出距離値ｄから被測定液体Ｒ
の表面レベルｈを、 ｈ＝Ｌ−ｄ ここで、Ｌは既知値計測する。
【０００４】ところが、上記のような液体収納タンク２
内には、例えば、梯子５や攪拌機６等の障害物やその他
の外乱が存在するケースが多く、上記送・受波器１から
発射された超音波パルス３が障害物５，６に当たって反
射し、それら反射波７，８も上記送・受波器１に受信さ
れることになり、上記被測定液体Ｒの表面Ｆからの反射
波４との識別が必要となる。
内には、例えば、梯子５や攪拌機６等の障害物やその他
の外乱が存在するケースが多く、上記送・受波器１から
発射された超音波パルス３が障害物５，６に当たって反
射し、それら反射波７，８も上記送・受波器１に受信さ
れることになり、上記被測定液体Ｒの表面Ｆからの反射
波４との識別が必要となる。
【０００５】このように、被測定液体Ｒの表面Ｆからの
反射波４と障害物５，６からの反射波７，８とを識別す
るにあたって、従来では、反射波の強度のしきい値と各
反射波の到達時間との間に相関を持たせる方法や、超音
波パルスを繰り返し発射させて複数回にわたり安定して
受信したものを被測定液体Ｒの表面Ｆからの反射波４と
判断するなどの識別方法が採用されていた。
反射波４と障害物５，６からの反射波７，８とを識別す
るにあたって、従来では、反射波の強度のしきい値と各
反射波の到達時間との間に相関を持たせる方法や、超音
波パルスを繰り返し発射させて複数回にわたり安定して
受信したものを被測定液体Ｒの表面Ｆからの反射波４と
判断するなどの識別方法が採用されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような反射波の識別方法を採用してなる従来の超音波レ
ベル計においては、被測定液体Ｒの表面Ｆからの反射波
４と障害物５，６からの反射波７，８との間に、反射波
の強度や安定度などに何らかの差異があることを前提と
するものであり、障害物５，６の種類や配置状況などに
よっては、該障害物５，６からの反射波７，８と被測定
液体Ｒの表面Ｆからの反射波４との強度や安定度などが
同等である場合は、反射波の識別が不正確であったり、
全く識別不能となり、その結果、所定のレベル測定に誤
差を発生しやすいという問題があった。
ような反射波の識別方法を採用してなる従来の超音波レ
ベル計においては、被測定液体Ｒの表面Ｆからの反射波
４と障害物５，６からの反射波７，８との間に、反射波
の強度や安定度などに何らかの差異があることを前提と
するものであり、障害物５，６の種類や配置状況などに
よっては、該障害物５，６からの反射波７，８と被測定
液体Ｒの表面Ｆからの反射波４との強度や安定度などが
同等である場合は、反射波の識別が不正確であったり、
全く識別不能となり、その結果、所定のレベル測定に誤
差を発生しやすいという問題があった。
【０００７】この発明は上記のような実情に鑑みてなさ
れたもので、障害物の種類や配置状況などに関係なく、
所定のレベル計測を非常に正確に行なうことができる超
音波レベル計を提供することを目的としている。
れたもので、障害物の種類や配置状況などに関係なく、
所定のレベル計測を非常に正確に行なうことができる超
音波レベル計を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る超音波レベル計は、被測定物を収納
する容器内の上部および下部の互いに相対向する箇所に
それぞれ相手側へ向けて超音波パルスを送出し、かつ反
射波を受信する一対の超音波送・受波器を設置し、これ
ら一対の超音波送・受波器による超音波パルスの送出か
ら反射波の受信までの時間をそれぞれ計測する時間計測
手段と、これら計測された時間および音速をもとに上記
容器内の所定位置から被測定物の表面までの距離を算出
する距離算出手段とを備えているものである。
め、この発明に係る超音波レベル計は、被測定物を収納
する容器内の上部および下部の互いに相対向する箇所に
それぞれ相手側へ向けて超音波パルスを送出し、かつ反
射波を受信する一対の超音波送・受波器を設置し、これ
ら一対の超音波送・受波器による超音波パルスの送出か
ら反射波の受信までの時間をそれぞれ計測する時間計測
手段と、これら計測された時間および音速をもとに上記
容器内の所定位置から被測定物の表面までの距離を算出
する距離算出手段とを備えているものである。
【０００９】上記距離算出手段としては、上記一対の超
音波送・受波器間の距離と、上記各時間計測手段により
計測された時間および音速をもとに算出された２つの距
離の和との比較により算出するものを使用する。
音波送・受波器間の距離と、上記各時間計測手段により
計測された時間および音速をもとに算出された２つの距
離の和との比較により算出するものを使用する。
【００１０】
【作用】この発明によれば、容器内の上部および下部の
互いに相対向する箇所に設置した一対の超音波送・受波
器から、それぞれ相手側へ向けて超音波パルスが送出さ
れ、これら超音波パルスが被測定物の表面で反射されて
戻ってくる各反射波がそれぞれの超音波送・受波器に受
信されるまでの時間をそれぞれ計測するとともに、これ
ら計測された時間および音速をもとに上記容器内の所定
位置から被測定物の表面までの距離を算出することによ
り、この算出された距離から被測定物のレベルを計測す
ることが可能となる。したがって、容器内に存在する各
種の障害物からの反射波やその他の外乱の影響を受ける
ことなく、所定のレベル計測を正確に行なうことができ
る。
互いに相対向する箇所に設置した一対の超音波送・受波
器から、それぞれ相手側へ向けて超音波パルスが送出さ
れ、これら超音波パルスが被測定物の表面で反射されて
戻ってくる各反射波がそれぞれの超音波送・受波器に受
信されるまでの時間をそれぞれ計測するとともに、これ
ら計測された時間および音速をもとに上記容器内の所定
位置から被測定物の表面までの距離を算出することによ
り、この算出された距離から被測定物のレベルを計測す
ることが可能となる。したがって、容器内に存在する各
種の障害物からの反射波やその他の外乱の影響を受ける
ことなく、所定のレベル計測を正確に行なうことができ
る。
【００１１】とくに、上記各時間計測手段により計測さ
れた時間および音速をもとに算出された２つの距離の和
と、既知である一対の超音波送・受波器間の距離とを比
較する場合は、障害物からの反射波と被測定物の表面か
らの反射波との間に画然とした差が生じるために、所定
の距離を非常に正確に算出することができる。
れた時間および音速をもとに算出された２つの距離の和
と、既知である一対の超音波送・受波器間の距離とを比
較する場合は、障害物からの反射波と被測定物の表面か
らの反射波との間に画然とした差が生じるために、所定
の距離を非常に正確に算出することができる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面にもとづい
て説明する。図１は、この発明の一実施例を示すもの
で、超音波レベル計をタンク内の液体のレベルの計測に
適用した例を示す概略構成図であり、同図において、１
〜８およびＲ，Ｆは図４に示す従来例と同一であるた
め、該当部分に同一の符号を付して、それらの説明を省
略する。図１において、９はタンク２内の底部の所定位
置に取り付けられた超音波パルスの送・受波器で、上記
タンク２内に上部に取りつけられた超音波パルスの送・
受波器１に相対向させて配置されており、被測定液体Ｒ
の液面Ｆに向けて超音波パルス１０を送出し、その液面
Ｆからの反射波１１を受信する。
て説明する。図１は、この発明の一実施例を示すもの
で、超音波レベル計をタンク内の液体のレベルの計測に
適用した例を示す概略構成図であり、同図において、１
〜８およびＲ，Ｆは図４に示す従来例と同一であるた
め、該当部分に同一の符号を付して、それらの説明を省
略する。図１において、９はタンク２内の底部の所定位
置に取り付けられた超音波パルスの送・受波器で、上記
タンク２内に上部に取りつけられた超音波パルスの送・
受波器１に相対向させて配置されており、被測定液体Ｒ
の液面Ｆに向けて超音波パルス１０を送出し、その液面
Ｆからの反射波１１を受信する。
【００１３】図２は、図１に示す超音波レベル計におけ
る信号処理系回路の構成を示すブロック図であり、同図
において、１５は超音波パルス送・受波器１および９の
共通駆動回路、１６は反射波検出部で、上記一対の超音
波パルス送・受波器１および９による受信反射波をそれ
ぞれ検出する。１４は距離算出手段としての距離演算部
であり、上記一対の超音波送・受波器１，９による超音
波パルスの送出から反射波の受信までの時間をそれぞれ
計測する時間計測手段およびこれら計測された時間およ
び音速をもとに算出された２つの距離の和と上記一対の
超音波送・受波器１，９間の距離Ｌ０（既知値）とを比
較して、送・受波器１から被測定液体Ｒの表面Ｆまでの
距離ｄを算出し出力する比較算出手段とを有している。
る信号処理系回路の構成を示すブロック図であり、同図
において、１５は超音波パルス送・受波器１および９の
共通駆動回路、１６は反射波検出部で、上記一対の超音
波パルス送・受波器１および９による受信反射波をそれ
ぞれ検出する。１４は距離算出手段としての距離演算部
であり、上記一対の超音波送・受波器１，９による超音
波パルスの送出から反射波の受信までの時間をそれぞれ
計測する時間計測手段およびこれら計測された時間およ
び音速をもとに算出された２つの距離の和と上記一対の
超音波送・受波器１，９間の距離Ｌ０（既知値）とを比
較して、送・受波器１から被測定液体Ｒの表面Ｆまでの
距離ｄを算出し出力する比較算出手段とを有している。
【００１４】つぎに、上記構成の動作について、図３に
示す信号波形を参照して説明する。図１に示すように、
タンク２の上部に取りつけられた超音波送・受波器１か
ら下方へ向けて発射された図３（Ａ）に示す波形の超音
波パルス３は被測定液体Ｒの表面Ｆで反射され、その反
射波４が再び上記送・受波器１に受信されるまでの時間
をＴ３、梯子５からの反射波７が受信されるまでの時間
をＴ２、攪拌機６からの反射波８が受信されるまでの時
間をＴ１とする。一方、タンク２の底部に設置された超
音波送・受波器１から上方へ向けて発射された図３
（Ｂ）に示す波形の超音波パルス１０が被測定液体Ｒの
表面Ｆで反射される反射波１１が再び上記送・受波器９
に受信されるまでの時間をｔ２、梯子５からの反射波１
２が受信されるまでの時間をｔ３、攪拌機６からの反射
波１３が受信されるまでの時間をｔ１とすると、送・受
波器１からそれぞれの反射物までの距離ｄ１，ｄ２，ｄ
３および送・受波器９からそれぞれの反射物までの距離
ｈ１，ｈ２，ｈ３は、それぞれつぎの式で求められる。
示す信号波形を参照して説明する。図１に示すように、
タンク２の上部に取りつけられた超音波送・受波器１か
ら下方へ向けて発射された図３（Ａ）に示す波形の超音
波パルス３は被測定液体Ｒの表面Ｆで反射され、その反
射波４が再び上記送・受波器１に受信されるまでの時間
をＴ３、梯子５からの反射波７が受信されるまでの時間
をＴ２、攪拌機６からの反射波８が受信されるまでの時
間をＴ１とする。一方、タンク２の底部に設置された超
音波送・受波器１から上方へ向けて発射された図３
（Ｂ）に示す波形の超音波パルス１０が被測定液体Ｒの
表面Ｆで反射される反射波１１が再び上記送・受波器９
に受信されるまでの時間をｔ２、梯子５からの反射波１
２が受信されるまでの時間をｔ３、攪拌機６からの反射
波１３が受信されるまでの時間をｔ１とすると、送・受
波器１からそれぞれの反射物までの距離ｄ１，ｄ２，ｄ
３および送・受波器９からそれぞれの反射物までの距離
ｈ１，ｈ２，ｈ３は、それぞれつぎの式で求められる。
【００１５】即ち、 ｄ１＝｛（Ｔ１／２）／ｃ０｝ ｄ２＝｛（Ｔ２／２）／ｃ０｝ ｄ３＝｛（Ｔ３／２）／ｃ０｝ ここで、ｃ０は空気中の音速…………（１） ｈ１＝｛（ｔ１／２）／ｃ１｝ ｈ２＝｛（ｔ２／２）／ｃ１｝ ｈ３＝｛（ｔ３／２）／ｃ１｝ ここで、ｃ１は空気中の音速…………（２） となる。
【００１６】ところで、上記（１），（２）式の中で、 Ｌ０＝Ｔｉ＋ｔｋ （ｉ＝１，２，３，……、ｋ＝
１，２，３，……） となるのは、Ｔ２＋ｔ３の組合せのみであることが分か
る。したがって、被測定液体Ｒの表面Ｆまでの距離は、
それぞれｄ２とｈ３となり、被測定液体Ｒの表面レベル
はｈ３である。
１，２，３，……） となるのは、Ｔ２＋ｔ３の組合せのみであることが分か
る。したがって、被測定液体Ｒの表面Ｆまでの距離は、
それぞれｄ２とｈ３となり、被測定液体Ｒの表面レベル
はｈ３である。
【００１７】上記のように、反射波の強度や安定度など
の識別性が完全でない要素を前提とすることなく、被測
定物の表面からの反射波と障害物からの反射波とを正確
に識別して、所定の距離およびレベルを正確に計測する
ことができる。
の識別性が完全でない要素を前提とすることなく、被測
定物の表面からの反射波と障害物からの反射波とを正確
に識別して、所定の距離およびレベルを正確に計測する
ことができる。
【００１８】なお、上記実施例では、タンク２内に収納
した液体のレベルの計測に適用したが、ホッパーやその
他のいかなる容器内に収納した粉粒状物質のレベルの計
測に適用しても、上記実施例と同様な効果を奏する。
した液体のレベルの計測に適用したが、ホッパーやその
他のいかなる容器内に収納した粉粒状物質のレベルの計
測に適用しても、上記実施例と同様な効果を奏する。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、請求項１，２の発明によ
れば、超音波送・受波器から送出される超音波パルスが
被測定物の表面で反射されて戻ってくる反射波と、容器
内に存在する各種の障害物で反射されて戻ってくる反射
波とを、それぞれの反射波の到達時間および音速から求
めた反射物までの距離の測定結果により明確に識別する
ことができるので、障害物の種類や配置状況、さらには
その他の外乱の影響を受けることなく、被測定物の表面
までの距離を正確に、安定良く計測して、所定のレベル
計測を非常に正確に行なうことができる。換言すると、
多くの障害物を内在する容器内のレベル計測にも有効に
活用できるという汎用性に優れた効果を奏する。
れば、超音波送・受波器から送出される超音波パルスが
被測定物の表面で反射されて戻ってくる反射波と、容器
内に存在する各種の障害物で反射されて戻ってくる反射
波とを、それぞれの反射波の到達時間および音速から求
めた反射物までの距離の測定結果により明確に識別する
ことができるので、障害物の種類や配置状況、さらには
その他の外乱の影響を受けることなく、被測定物の表面
までの距離を正確に、安定良く計測して、所定のレベル
計測を非常に正確に行なうことができる。換言すると、
多くの障害物を内在する容器内のレベル計測にも有効に
活用できるという汎用性に優れた効果を奏する。
【図１】この発明の一実施例による超音波レベル計の概
略構成図である。
略構成図である。
【図２】図１に示す超音波レベル計における信号処理系
回路の構成を示すブロック図である。
回路の構成を示すブロック図である。
【図３】信号波形図である。
【図４】従来の超音波レベル計の概略構成図である。
１，９ 超音波送・受波器 ２ タンク（容器） ３，１０ 超音波パルス ４，７，８，１１，１２，１３ 反射波 ５ 梯子（障害物） ６ 攪拌機（障害物） Ｒ 被測定液体（被測定物） Ｆ 表面
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年４月１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
Claims (2)
- 【請求項１】 被測定物を収納する容器内の上部および
下部の互いに相対向する箇所にそれぞれ相手側へ向けて
超音波パルスを送出し、かつ反射波を受信する一対の超
音波送・受波器を設置し、これら一対の超音波送・受波
器による超音波パルスの送出から反射波の受信までの時
間をそれぞれ計測する時間計測手段と、これら計測され
た時間および音速をもとに上記容器内の所定位置から被
測定物の表面までの距離を算出する距離算出手段とを備
えていることを特徴とする超音波レベル計。 - 【請求項２】 上記距離算出手段が、上記一対の超音波
送・受波器間の距離と、上記各時間計測手段により計測
された時間および音速をもとに算出された２つの距離の
和との比較により算出するものである請求項１の超音波
レベル計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4245779A JPH0666621A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 超音波レベル計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4245779A JPH0666621A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 超音波レベル計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0666621A true JPH0666621A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=17138699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4245779A Pending JPH0666621A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 超音波レベル計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666621A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001228010A (ja) * | 2000-01-27 | 2001-08-24 | Smiths Group Plc | 計量システム及びプローブ |
| US9763622B2 (en) | 2010-07-06 | 2017-09-19 | St. Jude Medical Coordination Center Bvba | Sensor element with an insulation layer |
-
1992
- 1992-08-20 JP JP4245779A patent/JPH0666621A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001228010A (ja) * | 2000-01-27 | 2001-08-24 | Smiths Group Plc | 計量システム及びプローブ |
| US9763622B2 (en) | 2010-07-06 | 2017-09-19 | St. Jude Medical Coordination Center Bvba | Sensor element with an insulation layer |
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