JPH075030U

JPH075030U - 超音波燃料レベル検知装置

Info

Publication number: JPH075030U
Application number: JP069289U
Authority: JP
Inventors: ダヴリュークレイトンジョン; エイボストンティモシイ; エイベッツデヴィッド
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1993-02-02
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-01-24
Anticipated expiration: 2008-12-24
Also published as: JP2595737Y2; US5319973A

Abstract

(57)【要約】【目的】本考案の目的は、液体の温度変化を考慮した
超音波液体レベル検知装置を提供することである。【構成】本考案の一面では、貯蔵槽（１１５）内に容
れられた液体の高さを測定する装置（１００）が開示さ
れる。管（１３５）が槽（１１５）内に配置されてい
る。フロート（１５５）は管（１３５）内に配置され、
液体の表面に浮いている。超音波変換器（１６５）が管
（１３５）内に配置されている。超音波変換器（１６
５）は、フロート（１５５）に向けて超音波パルスを放
出し、反射した超音波パルスを受信し、それに応答して
エコー信号を発生する。温度センサ（１７０）が液体の
温度を監視し、それに応答して温度計測信号を発生す
る。マイクロプロセッサ（３０５）はエコー信号及び温
度計測信号を受信し、液体内を走行する超音波パルスの
速度を決定し、それに応答して液体の高さを決定する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、一般的には超音波燃料レベル検知装置に関し、具体的には燃料の温度の変化を考慮した超音波燃料レベル検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

燃料槽内の燃料の量を測定する従来のシステムは、典型的に、フロートと組合わされた可変抵抗器からなる機械的システムを使用している。可変抵抗器の抵抗は、フロートの上方及び下方への運動に依存して変化させられる。しかしながらこれらの機械的システムは信頼できない傾向にあり、また時間が経つと破損しやすい。この問題を解消する１つの方法が Sven Johnson の合衆国特許 3,693,445号に開示されている。この特許には、超音波変換器を使用する“ソリッドステート” 測定システムが記述されている。このシステムは、信号パルスの往復時間を使用して距離を導出する点がソナーに類似している。このシステムは、超音波変換器と管、フロート、及びそれらに関連する電子回路を含んでいる。フロートは管の内側に配置され、液体の表面に浮いている。超音波変換器は液体槽の底に取付けられ、超音波パルスをフロートに向けて発射する。例えば、電子回路によって生成されたパルスは、変換器によって液体を通して音響的に送信される。超音波パルスの一部はフロートによって反射されて変換器へ戻され、電子回路によって検出される。しかしながら、Johnson の開示したシステムは幾つかの問題を有しており、それらの若干を以下に検討する。

【０００３】１つの問題は、中空の鋼球として示されているフロートに関するものである。 Johnson の特許の図１に示されているように、球の半径は管の直径に比して比較的小さい。従って、球面は超音波変換器まで均一な距離にはない。それ故、送信された超音波パルスの部分は異なる時点に球面と接触する。これは反射パルスの強度を減少させ、反射パルスを歪ませることになるので、測定が不正確になる。別の問題は、超音波変換器自体に関するものである。典型的には、超音波変換器は単一の圧電ディスクからなっている。公知のように、ディスクは受けた電気エネルギに応答して膨張し（送信）、反対に受けた機械エネルギに応答して電気エネルギを発生する（受信）。しかしながら正確な測定を得るためには、超音波パルスの送信と受信との間にセンサを制動して偽測定を防ぐための複雑な制動手段が必要である。これは特に、液体レベルが極めて低く超音波パルスの往復時間が短い場合に必要とされる。不幸にもこれらの制動手段は複雑な電子的制動回路または機械的制動構成を含むので、過大な費用をシステムに付加する。最後に、Johnson のシステムは液体の温度の変化に伴う超音波パルスの速度の変化に対する補償に関して教示していない。温度の変化が液体の材料特性を変化させ、それによって超音波パルスの速度が変化することは公知である。ビークル（例えば車両）は酷暑及び極寒のような過酷な環境に曝されるから、ビークルの燃料レベル測定システムは温度変化を考慮に入れて正確な測定を与えるものでなければならない。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、上述した諸問題のうち、フロートの反射球面が超音波変換器まで等距離にない、という従来の装置における問題点、及び温度変化を考慮に入れていない、という問題点を解決すべき課題とする。

【０００５】

【考案の概要】

本考案の一面においては、貯蔵槽内に容れられた液体の高さを測定する装置が開示される。管が槽の内側に配置されている。フロートは管の内側に配置され、液体の表面に浮いている。超音波変換器はフロートに向けて超音波パルスを放出し、反射した超音波パルスを受信し、それに応答してエコー信号を発生する。温度センサが液体の温度を監視し、液体温度に応答して温度計測信号を発生する。マイクロプロセッサはエコー信号及び温度計測信号を受信し、液体内を走行する超音波パルスの速度を決定し、それに応答して液体の高さを決定する。もっと詳細に述べると、本考案による超音波燃料レベル検知装置は、超音波パルスを反射するフロートの端部が、該フロートが配置された管の内径よりも大きい所定の半径を有する球面を構成しており、液体の温度を監視するように液体槽に接して、液体の温度に応答して温度計測信号を発生する温度センサが設けられており、エコー信号及び温度計測信号を受信し、液体内を走行する超音波パルスの速度を決定し、それに応答して液体槽内の液体の高さを決定して液体の高さを表す液体レベル信号を発生する処理手段を備えることを特徴とする。

【０００６】

【実施例】

図１の装置１００は、貯蔵槽１１５内に容れられた液体１０５の高さ、または深さを測定するように示されている。本考案は、ビークルの燃料槽内に容れられた燃料の量を測定するのに特に適している。以下の説明から明白になるように、本考案は、装置１００が種々の環境条件に曝される作業用ビークルの槽内の燃料の高さを正確に測定できるという多くの利点を有している。図示のように、貯蔵槽１１５は頂壁１２０、底壁１２５、及び槽の底壁１２５から頂壁１２０まで伸びる垂直軸１３０を有している。管１３５が槽１１５の内側に、且つ垂直軸１３０と同軸に配置されている。詳述すれば、管１３５の一方の端１４０は槽の底壁１２５に取付けられ、他方の端１４５は槽の頂壁１２０付近に位置している。管１３５には、少なくとも１つの開口１５０を設けてある。開口１５０は管１３５の内側へ液体を流入させることができる。フロート１５５は、管１３５の内側に、且つ管１３５の内面に極めて接してはいるが内面とは離間して配置されている。管１３５は、フロート１５５を槽１１５内の所望領域内に維持する。好ましい実施例では、フロート１５５は石油をベースとする材料で作られている。１つの適当な材料は、例えばノースカロライナ州サウスウィンダムの Rodgers Corp.が組成ニトロフィルとして製造している材料である。ニトロフィルは亜硝酸ゴムエボナイト処方である。フロート１５５の寸法及び密度は、フロートの 33 ％が液面上にあり、残りの 67 ％が液面下にあるように設計されている。これにより、フロートの“振動”を減少させながら良好な測定が可能になる。

【０００７】槽の底壁１２５に向いているフロートの端は球面１６０をなしている。超音波パルスに対して最適の反射率を呈するように、球面１６０を設計すると有利である。好ましい実施例では、球面１６０は所定の半径Ｒを有する鋼製のはめ込み物を含んでいる。この半径Ｒは管の内径ＩＤの関数であって、管の内径をＩＤとし、フロートの円筒形部分の高さをＨとし、そしてフロートの円筒形部分の外径をＯＤとすると、式 R＝OD/2 sin｛ sin^-1 ID/( H²＋OD²)^1/2− sin^-1 OD/( H²＋OD²)^1/2｝に従って計算される。球面は貯蔵槽１１５の全ての角度的な向きから接近する超音波パルスに対して均一な表面を呈する。従って反射超音波パルスは送信されたパルスと同一の強度レベルを有し、これが正確な測定を与えることになる。更に、鋼製はめ込み物はニッケルめっきされている。ニッケルめっきによって滑らかにされた表面が表面張力を低下させるので、“気泡”の付着を抑制する。当業者ならば、ニッケルめっきが“濡れ”を増強し、従って均一な反射率が得られることが理解できよう。超音波変換器１６５は、管１３５の内側に配置され、且つ垂直軸１３０と同軸に整列されている。超音波変換器１６５は、反射するフロート１５５へ向けて超音波パルスを放出するようになっている。次いで超音波変換器１６５は、反射超音波パルスを受信し、それに応答してエコー信号を発生する。

【０００８】温度センサ１７０も管１３５の内側に配置され、液体の温度を監視し、それに応答して温度計測信号を発生するようになっている。例えば、温度センサ１７０はサーミスタである。適当な温度センサはニュージャージー州フェアフィールドの Sensor Scientificの製品番号 WM103C として入手することができる。処理手段１７５は、温度計測信号及びエコー信号を受信する。処理手段１７５は、温度計測信号の受信に応答して液体内を走行する超音波パルスの速度を決定する。一旦超音波パルスの速度が決定されてしまうと、処理手段１７５はそれに応答して槽内の液体の高さを決定し、液体の高さを表す液体レベル信号を発生する。図２に示すように、超音波変換器１６５は円錐台形のセンサハウジング２０５内に収納されている。好ましい実施例の超音波変換器１６５は、送信用素子２１０及び受信用素子２１５を含む。例えば、超音波変換器１６５は、半分に切断されたチタン酸バリウム圧電ディスクである。ディスクの一方の半分２１０が送信器であり、他の半分２１５が受信器である。分離した送信用素子及び受信用素子を使用すると、複雑な制動回路を必要とすることなく正確な測定が得られる。

【０００９】センサハウジング２０５は、超音波パルスに対して実質的に透明な熱可塑性材料で作ることが有利である。１つの適当な材料を General Electric が製品番号 Vaylox 357-7001 として製造している。センサ組立体２０５は槽の底壁に取付けるための２の孔２５５、２６０を含む。図示のように、センサハウジング２０５は円筒形区分２２０と、円錐台形区分２２５とを含む。超音波変換器１６５は円錐台形区分２２５の頭頂付近に配置されている。第１のポッティング材料２４０が、超音波変換器１６５と頭頂との間の領域に充填されている。 3M Company が組成番号 62-3532-0515-6 として適当なポッティング材料を製造している。第２のポッティング材料２４５が円錐台形区分２２５の残りの領域に充填されている。適当なポッティング材料の１つをジョージア州チャンブリーの Magnoli a Plastics, Inc.が組成番号 3017 として製造している。回路基板２３０が円筒形区分２２０に堅固に取付けられている。温度センサ１７０及び処理手段１７５は回路基板２３０に取付けられている。リード線が回路基板２３０から圧電素子２１０、２１５まで伸びている。第３のポッティング材料２５０が円筒形区分２２０に充填されている。適当なポッティング材料はマサチューセッツ州ウォバーンの Emerson & Cummings から組成番号 1265 として製造されている。

【００１０】２つの圧電素子間の“クロストーク”を防ぐために、両素子間に発泡（もしくはフォーム）材料２３５を配置することができる。ハウジング形状と組成、並びにポッティング材料及び発泡材料の組合わせは、スプリアス雑音信号を減衰させるように働く。更に、ハウジング２０５が円錐台形であることによって、超音波変換器１６５が槽の底壁１２５から突き出ることが可能になり、素子２１０、２１５を槽の底壁１２５から離間させることができる。従って、槽の底壁１２５に堆積する水、錆、及び他の外来材料が超音波パルスの送信／受信に影響を及ぼすことはない。今度は図３を参照して処理手段１７５の詳細を説明する。好ましい実施例では処理手段１７５はプログラム可能なマイクロプロセッサ３０５を含む。マイクロプロセッサ３０５は、超音波または音響パルスの生成を制御し、反射した、またはエコー音響パルスに対応する信号を受信して処理し、液体の温度に対応する信号を受信し、そして槽１１５内の液体の高さを決定するようにプログラムされている。適当なマイクロプロセッサは Motorola, Inc. 製の 68HC705C8 ( 68HC05 ) 型である。

【００１１】 68HC05 は水晶発振器回路によって 7.28 MHz でクロックされ、455 kHz パルスを発生する。好ましい実施例では、455 kHz パルスの４サイクルバーストが送信（ XMIT ) 信号として供給される。各４サイクルバーストは約 25 msによって分離されている。即ち、４サイクルバースト中に送信素子は 455 kHzの超音波パルスを発生し、 25 msの期間中に受信素子は反射超音波パルスをエコー信号に変換する。電力増幅器３１０は 68HC05 から XMIT 信号を受信し、 XMIT 信号を増幅し、そして増幅した信号を送信用素子２１０へ供給する。送信電力増幅器３１０は、所定の８デシベル( dB )の利得を有している。受信用素子２１５はエコー信号を増幅器３１５へ供給し、増幅器３１５はエコー信号を所定の利得である 40 dB増幅する。増幅された信号は 455 kHz帯域通過フィルタ３２０によって濾波される。検出器３２５は所定のしきい値以上の検出された信号レベルに応答する。検出器３２５の出力はアナログ・ディジタル（A/ D ）変換器３３０へ供給され、A/D 変換器３３０はディジタル信号を 68HC05 へ供給する。

【００１２】温度センサ１７０は温度計測信号を A/D変換器３３５へ供給し、A/D 変換器３３５はディジタル化された温度計測信号を 68HC05 へ供給する。種々の計算が完了すると 68HC05 は液体レベル信号を普通のパルス幅変調（PW M ）ドライバ３４０へ供給する。例えば、 68HC05 は液体レベル信号を直列形状で PWMドライバ３４０へ供給し、PWM ドライバ３４０はディジタル液体レベル信号を公知の PWM形状に変換する。１つの適当な PWMドライバは Motorola, Inc. 製 68HC68WICFNである。変換された液体レベル信号のデューティサイクルが液体の高さを表す。例えば液体の最大の深さが 95 ％デューティサイクルに対応し、一方最低の深さが５％のデューティサイクルに対応する。PWM ドライバ３４０は液体レベル信号を表示装置（図示してない）へ供給する。表示装置は、液体の高さを表示してもよいし、または槽１１５内の液体残量を計算された％で指示してもよい。また表示装置はアナログ型であっても、またはディジタル型であっても差し支えない。本考案は、異なる形状及び高さを有する種々の槽１１５内における使用に適用できる。例えば槽選択装置３４５を設け、使用中の槽の高さを表示させる。好ましい実施例では２つの槽高さ（高さの高い槽、及び高さの低い槽）範囲が使用可能である。槽選択装置３４５は２つの状態の間で切り換え可能であり、一方の状態は高い槽を表し、他方の状態が低い槽を表すようになっている。槽選択装置３４５は特定の槽寸法を表す槽選択信号を 68HC05 へ供給する。例えば、“高”槽選択信号は高い槽を表す。それに相応して 68HC05 はソフトウェアに必要な調整を行い、各１％デューティサイクルが１インチの液体深さを表す液体レベル信号を発生する。一方“低”槽選択信号は高さが低い槽を表す。低い槽に関連する液体レベル信号は、各１インチの液体の深さを２％のデューティサイクルに対応させる。

【００１３】普通の電源３５０は、公知のようにして回路を動作させるための電力を供給する。電力増幅器、フィルタ、検出器、及び A/D変換器の構造及び動作は公知であり詳細な説明は省略する。前述したように、 68HC05 は本考案の好ましい実施例を実現するようにプログラムされている。図４の流れ図は、本考案の好ましい実施例のコンピュータプログラムを示す。ソフトウェアプログラムは、本システムの説明に基づいてこれらの詳細な流れ図から容易に符号化することも、または他の何れかの適当な普通のマイクロコンピュータの説明を使用して符号化することもできる。これらのような流れ図からソフトウェアコードを書くプロセスは、当業者にとっては単なる機械的作業に過ぎないであろう。ブロック４０５に示すように、 68HC05 はエコー信号を受信して走行時間を決定する。“走行時間”または“往復時間”とは、電子的パルスの放出と、反射した超音波パルスの受信との間の経過時間のことである。ブロック４１０において 68HC05 は温度計測信号を受信し、それに応答して液体の温度を決定する。次いで制御はブロック４１５へ移され、 68HC05 は液体内へ送信された超音波パルスの速度を決定する。前述したように、本考案はビークルの燃料槽内に容れられた燃料の高さを測定するのに特に適している。典型的にビークルは大きい温度変化に曝される。公知のように、例えばディーゼル燃料のような燃料内を走行する音の速度は、温度変化と共に変化する。従って正確な測定を得るために、本考案は燃料のこれらの温度変化を考慮する。

【００１４】液体内の音の速度を決定するための数学的計算を処理するために、ルックアップテーブルを記憶するメモリが設けられている。このルックアップテーブルは、複数の温度値における液体内の音の速度を表す複数の値を記憶している。メモリ内に記憶されるデータ値の数は、システムの所望精度に依存する。 68HC05 は、温度計測信号の大きさに応答して複数の記憶されている速度値から１つを選択する。測定された値がメモリ内に記憶されている離散値の間にある場合には、音の速度を決定するに当たって補間法を使用することができる。ルックアップテーブルを使用する方が 68HC05 をプログラムするよりも迅速に計算が遂行されることは当業者ならば理解できよう。ルックアップテーブルのための入力を表１に示す。表１は図示の目的に過ぎず実際の値は貯蔵されている特定の型の液体に依存しよう。値は＃２ディーゼル及びケロシンに関して示されている。当業者には明白なように、メモリ空間を保存するために、または両方の型の燃料を使用する場合に誤差を減少させるために値を平均化することが望ましい。表１速度／音速＃２ディーゼル燃料ケロシン温度（°Ｃ）（メートル／秒）（メートル／秒） −４０１５５２ −３０１５１７ −２０１４８４ −１０１４４４０１３９９１０１３７１１３６４２０１３２４１３２４３０１２７７１２８６４０１２４１１２６２５０１２１６１２２２６０１１８９１１７９７０１１６６１１３９８５１１３２１０９３ブロック４２０において 68HC05 は、液体の高さを計算する。例えば、液体の高さは以下の式に従って計算される。

【００１５】液体の高さ＝（音の速度×走行時間）／２走行時間は超音波が管をフロートまで上方に走行し、管を下方に走行する時間であるから、合計値を２で除すのである。ブロック４２５において 68HC05 は、槽選択信号を受信し、指示された槽の高さを表すように液体レベル信号の大きさを縮尺する。更に 68HC05 は、５％のデューティサイクルが最低燃料高さに対応付けられ、 95 ％のデューティサイクルが最高燃料高さに対応付けられるように液体レベル信号の適切な“オフセット”を計算する。ブロック４３０において 68HC05 は、液体レベル信号を PWMドライバ３４０へ供給する。本考案は種々の環境条件に曝される作業用ビークルに特に適するものである。これらのビークルは、貯蔵槽１１５を何れかの方向に 45 °まで傾斜させるかも知れないような種々の型の凹凸のある地勢を走行する。更に、ビークルは広範囲の温度に曝されかねない。例えば、ビークルは−４０°Ｃのような極寒温度から＋ 85 °Ｃのような高温下で動作する可能性がある。本考案は、このような条件の下で動作し、正確な測定を提供するように設計されている。以下に添付図面に基づいて本考案の動作を説明する。

【００１６】 68HC05 が生成した XMIT 信号は、超音波変換器１６５に燃料内に超音波パルスを生成させる。超音波パルスは管１３５を上昇し、フロート１５５によって反射される。管１３５は超音波パルスの球面広がりを最小にする。フロート１５５からのエコーは管１３５を下って走行し、変換器１６５によって検知される。変換器１６５は反射超音波パルスの受信に応答してエコー信号を発生する。エコー信号は電子回路によって処理され、ディジタル形状で 68HC05 へ供給される。一方温度センサ１７０は燃料の温度を表す温度計測信号を発生する。電子回路はこの温度計測信号をディジタル化し、ディジタル化された温度計測信号が 68H C05 へ供給される。 68HC05 は燃料内を走行する超音波パルスの速度を決定し、それに応答して燃料の深さを計算する。 68HC05 が発生した液体レベル信号は表示装置へ供給され、燃料槽１１５内の燃料の高さを示すように表示される。本考案の他の面、目的、及び長所は添付図面、実用新案登録請求の範囲、及び上記明細書から明白であろう。

【００１７】

【効果】

本考案によれば、超音波変換器とフロートの反射球面との距離が場所により不均一になる、という従来の問題を軽減でき、かつ液体の温度に応じた補償がかのうであるので、正確な計測が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の好ましい実施例の側面図である。

【図２】本考案の好ましい実施例によるセンサハウジン
グの断面図である。

【図３】本考案の好ましい実施例による電子回路のブロ
ック線図である。

【図４】本考案の好ましい実施例によるコンピュータプ
ログラムの流れ図である。

【符号の説明】

１００超音波液体レベル測定装置１０５液体１１５貯蔵槽１２０槽の頂壁１２５槽の底壁１３０槽の垂直軸１３５管１４０管の一方の端１４５管の他方の端１５０管の開口１５５フロート１６０フロートの球面１６５超音波変換器１７０温度センサ１７５処理手段２０５センサハウジング２１０送信用素子２１５受信用素子２２０ハウジングの円筒形区分２２５ハウジングの円錐台形区分２３０回路基板２３５発泡材料２４０第１のポッティング材料２４５第２のポッティング材料２５０第３のポッティング材料２５５、２６０取付け孔３０５マイクロプロセッサ３１０電力増幅器３１５増幅器３２０帯域通過フィルタ３２５検出器３３０、３３５Ａ／Ｄ変換器３４０ＰＷＭドライバ３４５槽選択装置３５０電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者ティモシイエイボストンアメリカ合衆国イリノイ州 61568 トレモントコーネルロード 21718 (72)考案者デヴィッドエイベッツアメリカ合衆国アラバマ州 36027 ユーフォーラアーウィントンドライヴ 202

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】頂壁（１２０）と底壁（１２５）を有す
る貯蔵槽（１１５）内に容れられた液体（１０５）の高
さを測定する装置（１００）であって、両端（１４０、１４５）と内面及び外面を有し、前記貯
蔵槽（１１５）の垂直軸（１３０）と同軸に前記槽（１
１５）の内側に配置され、一方の端（１４０）が前記槽
の前記底壁（１２５）に取付けられ、他方の端（１４
５）が前記槽の前記頂壁（１２０）付近に配置されてい
る管（１３５）と、両端と該両端の間の円筒形部分を有し、前記管（１３
５）の内側にあって該管（１３５）の内面と極めて接近
してはいるが該内面と離間し、液体の表面上に浮いてい
るフロート（１５５）と、前記垂直軸（１３０）に対し軸方向に整列するように管
（１３５）の内側に配置され、前記槽の前記底壁（１２
５）に取付けられていて、超音波パルスをフロートに向
けて放出し、反射した超音波パルスを受信し、それに応
答してエコー信号を発生する超音波変換器（１６５）
と、を備え、前記超音波パルスを反射する前記フロート（１５５）の
端部が、前記管（１３５）の内径よりも大きい所定の半
径を有する球面を構成しており、液体（１０５）の温度を監視するように前記槽（１１
５）に接して配置され、液体の温度に応答して温度計測
信号を発生する温度センサ（１７０）と、前記エコー信号及び前記温度計測信号を受信し、液体内
を走行する超音波パルスの速度を決定し、それに応答し
て前記槽（１１５）内の液体の高さを決定して液体の高
さを表す液体レベル信号を発生する処理手段（１７５）
とが設けられたことを特徴とする装置（１００）。
【請求項２】処理手段（１７５）が複数の温度値にお
ける液体内の音速を表す複数の値を記憶するメモリ手段
を含み、処理手段（１７５）は温度計測信号の大きさに
応答して複数の記憶された速度値の１つを選択する請求
項１に記載の装置（１００）。
【請求項３】液体レベル信号が、デューティサイクル
によって液体の高さを表すようにパルス幅変調されてい
る請求項２に記載の装置（１００）。
【請求項４】処理手段（１７５）が、プログラム可能
なマイクロプロセッサ（３０５）を含む請求項３に記載
の装置（１００）。
【請求項５】複数の貯蔵槽の１つの高さを表す信号を
発生する槽選択装置（３４５）を含み、処理手段（１７
５）が、槽選択信号を受信して前記１つの槽の高さを加
味するように液体レベル信号の大きさに目盛り付けする
手段を含む請求項４に記載の装置（１００）。
【請求項６】フロート（１５５）の超音波パルスを反
射する方の端が、所定の半径Ｒを有する球面（１６０）
を構成し、この所定の半径Ｒは管（１３５）の内径ＩＤ
の関数であって、管（１３５）の内径をＩＤとし、フロ
ートの円筒形部分の高さをＨとし、そしてフロートの円
筒形部分の外径をＯＤとして、式 R＝OD/2 sin｛ sin^-1 ID/( H²＋OD²)^1/2− sin^-1 OD/( H²＋OD²)^1/2｝に従って計算される請求項５に記載の装置（１００）。
【請求項７】フロート（１５５）の球面（１６０）
が、ニッケルめっきされた鋼製はめ込み物を含む請求項
６に記載の装置（１００）。
【請求項８】フロート（１５５）が、石油をベースと
する材料で作られている請求項７に記載の装置（１０
０）。
【請求項９】超音波変換器（１６５）が、分離した送
信用素子及び受信用素子を含む請求項８に記載の装置
（１００）。
【請求項１０】円筒形区分（２２０）及び円錐台形区
分（２２５）を有するセンサハウジング（２０５）を含
み、超音波変換器（１６５）は円錐台形区分（２２５）
内に且つ円錐台形区分（２２５）の頭頂付近に配置され
ており、処理手段（１７５）及び温度センサ（１７０）
は円筒形区分（２２０）内に配置されている請求項９に
記載の装置（１００）。
【請求項１１】センサハウジング（２０５）が、超音
波に対して実質的に透明な熱可塑性材料で作られている
請求項１０に記載の装置（１００）。