JPH08105865A - 蒸発燃料濃度計測装置 - Google Patents
蒸発燃料濃度計測装置Info
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- JPH08105865A JPH08105865A JP6240125A JP24012594A JPH08105865A JP H08105865 A JPH08105865 A JP H08105865A JP 6240125 A JP6240125 A JP 6240125A JP 24012594 A JP24012594 A JP 24012594A JP H08105865 A JPH08105865 A JP H08105865A
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- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/222—Constructional or flow details for analysing fluids
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動車等のエンジンへの燃料供給系に適用し
て好適な構造を有する蒸発燃料濃度計測装置を提供す
る。 【構成】 所定周期(To)に同期し且つこれより短期間
（τs ）において超音波送受信ユニット(21)に超音波駆
動用バースト信号(B) を供給し、反射波信号(C) を波形
整形回路(44)で整形する。合成回路(45)が超音波の発生
時を示す第１のパルスと反射波の検出時を示す第２のパ
ルスを有する合成信号(E) を形成する。伝搬遅延時間記
憶回路(46)が第１のパルスと第２のパルスとの時間間隔
を求め、擬似信号発生回路(47)が、分周回路(39)からの
トリガ信号(Sf ) ( 前記周期(To)の１／２n の周期
(Tf ) に設定されている）に同期して、第１，第２のパ
ルスを複写したのと等価な擬似信号(F) を発生する。合
成回路(48)が前記信号(E) と(F) を合成して合成信号
(G) を形成し、タイマー回路(49)が合成信号(G) に同期
した交流信号(H) を発生し、積分回路がこの交流信号
(H) を平滑化することにより蒸発燃料濃度に相当する特
徴信号(Vo)を出力する。
て好適な構造を有する蒸発燃料濃度計測装置を提供す
る。 【構成】 所定周期(To)に同期し且つこれより短期間
（τs ）において超音波送受信ユニット(21)に超音波駆
動用バースト信号(B) を供給し、反射波信号(C) を波形
整形回路(44)で整形する。合成回路(45)が超音波の発生
時を示す第１のパルスと反射波の検出時を示す第２のパ
ルスを有する合成信号(E) を形成する。伝搬遅延時間記
憶回路(46)が第１のパルスと第２のパルスとの時間間隔
を求め、擬似信号発生回路(47)が、分周回路(39)からの
トリガ信号(Sf ) ( 前記周期(To)の１／２n の周期
(Tf ) に設定されている）に同期して、第１，第２のパ
ルスを複写したのと等価な擬似信号(F) を発生する。合
成回路(48)が前記信号(E) と(F) を合成して合成信号
(G) を形成し、タイマー回路(49)が合成信号(G) に同期
した交流信号(H) を発生し、積分回路がこの交流信号
(H) を平滑化することにより蒸発燃料濃度に相当する特
徴信号(Vo)を出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料タンクから発生す
る蒸発燃料（燃料ベーパー）の濃度や、かかる蒸発燃料
を一時的に吸着するキャニスターからエンジンのインテ
ークマニホールドへパージされる蒸発燃料（パージガ
ス）の濃度を計測する蒸発燃料濃度計測装置に関する。
る蒸発燃料（燃料ベーパー）の濃度や、かかる蒸発燃料
を一時的に吸着するキャニスターからエンジンのインテ
ークマニホールドへパージされる蒸発燃料（パージガ
ス）の濃度を計測する蒸発燃料濃度計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料タンクからエンジンへの燃料供給系
は、フューエルポンプにより燃料配管を介してキャブレ
ターへ燃料を送る系統と、燃料タンク内に発生する蒸発
燃料をキャニスターで一時的に吸着させ、このキャニス
ターに溜まった燃料を外気によって離脱させてインテー
クマニホールドへパージガスとして送る系統を備え、イ
ンジェクタからの噴射燃料と共にパージガスをシリンダ
内で燃焼させるようになっている。
は、フューエルポンプにより燃料配管を介してキャブレ
ターへ燃料を送る系統と、燃料タンク内に発生する蒸発
燃料をキャニスターで一時的に吸着させ、このキャニス
ターに溜まった燃料を外気によって離脱させてインテー
クマニホールドへパージガスとして送る系統を備え、イ
ンジェクタからの噴射燃料と共にパージガスをシリンダ
内で燃焼させるようになっている。
【０００３】ここで、パージガスを加えることによっ
て、空燃比が理論空燃比から外れると一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）、窒化物（ＮＯｘ）の浄化能力
が激減する等の問題があることから、パージガスの濃度
を高精度で計測し且つ供給量を最適制御することが極め
て重要である。
て、空燃比が理論空燃比から外れると一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）、窒化物（ＮＯｘ）の浄化能力
が激減する等の問題があることから、パージガスの濃度
を高精度で計測し且つ供給量を最適制御することが極め
て重要である。
【０００４】従来、このような自動車等のエンジンに供
給するパージガスの濃度を計測するためのものではない
が、特開昭６１−２６９０６１号、特公昭６１−２９４
４９号、特開平２−１４７９２０号に開示されているよ
うに、超音波センサを用いて被測定物中を伝搬する超音
波伝搬速度を計測し、この計測値から被測定物の組成を
求めるものが知られている。
給するパージガスの濃度を計測するためのものではない
が、特開昭６１−２６９０６１号、特公昭６１−２９４
４９号、特開平２−１４７９２０号に開示されているよ
うに、超音波センサを用いて被測定物中を伝搬する超音
波伝搬速度を計測し、この計測値から被測定物の組成を
求めるものが知られている。
【０００５】又、被測定物中を伝搬する超音波の伝搬速
度を計測するための回路としては、ＰＬＬ（フェーズロ
ックループ）方式を応用したＴＬＬ（タイムロックルー
プ）方式の回路や、ＰＷＭ（パルス幅変調）方式の回路
が知られている。
度を計測するための回路としては、ＰＬＬ（フェーズロ
ックループ）方式を応用したＴＬＬ（タイムロックルー
プ）方式の回路や、ＰＷＭ（パルス幅変調）方式の回路
が知られている。
【０００６】ＴＬＬ方式の回路は、例えば図１０に示す
構成となっており、被測定ガスなどを充満した容器１０
０の一端に設けられた超音波発振素子１０１を、駆動パ
ルス発生回路１０２からの駆動パルス信号ＳD で駆動す
ることにより超音波を発生させ、この超音波が容器１０
０内を伝搬して反射して来たその反射波の信号ＳR を波
形整形して位相比較回路１０３に入力させる。位相比較
回路１０３は、電圧制御発振回路１０５から出力される
信号Ｓｏと信号ＳR との位相差を検出し、ローパスフィ
ルタ１０４がこの位相差信号ΔROを平滑化することによ
り位相差に相当する直流電圧ＶROを発生させ、電圧制御
発振回路１０５が直流電圧ＶROに対応する周波数の信号
Ｓｏを発生して上記位相比較回路１０３へ帰還させる。
かかるＴＬＬ方式の回路によれば、電圧制御発振回路１
０５から出力される信号Ｓｏと反射波の信号ＳR との位
相がロックするので、信号Ｓｏの発生周期τが容器１０
１内を伝搬する超音波の往復の伝搬遅延時間となる。よ
って、この周期τから被測定ガスの濃度を求めることが
できる。
構成となっており、被測定ガスなどを充満した容器１０
０の一端に設けられた超音波発振素子１０１を、駆動パ
ルス発生回路１０２からの駆動パルス信号ＳD で駆動す
ることにより超音波を発生させ、この超音波が容器１０
０内を伝搬して反射して来たその反射波の信号ＳR を波
形整形して位相比較回路１０３に入力させる。位相比較
回路１０３は、電圧制御発振回路１０５から出力される
信号Ｓｏと信号ＳR との位相差を検出し、ローパスフィ
ルタ１０４がこの位相差信号ΔROを平滑化することによ
り位相差に相当する直流電圧ＶROを発生させ、電圧制御
発振回路１０５が直流電圧ＶROに対応する周波数の信号
Ｓｏを発生して上記位相比較回路１０３へ帰還させる。
かかるＴＬＬ方式の回路によれば、電圧制御発振回路１
０５から出力される信号Ｓｏと反射波の信号ＳR との位
相がロックするので、信号Ｓｏの発生周期τが容器１０
１内を伝搬する超音波の往復の伝搬遅延時間となる。よ
って、この周期τから被測定ガスの濃度を求めることが
できる。
【０００７】一方、ＰＷＭ方式の回路は、図１１に示す
ように、被測定ガスなどを充満した容器１０６の一端に
設けられた超音波発振素子１０７を、駆動パルス発生回
路１０８からの駆動パルス信号ＳD で駆動することによ
り超音波を発生させ、この超音波が容器１０６内を伝搬
して反射して来たその反射波の信号ＳR をＰＷＭ変調回
路１０９に入力させる。ＰＷＭ変調回路１０９には、駆
動パルス信号ＳD も入力されるので、駆動パルス信号Ｓ
D が入力した時点から反射波の信号ＳR が入力した時点
までの期間τでは論理“Ｈ”となるＰＷＭ出力信号Ｓｏ
が出力され、この期間τに基づいて伝搬遅延時間及び被
測定ガスの濃度が求まる。
ように、被測定ガスなどを充満した容器１０６の一端に
設けられた超音波発振素子１０７を、駆動パルス発生回
路１０８からの駆動パルス信号ＳD で駆動することによ
り超音波を発生させ、この超音波が容器１０６内を伝搬
して反射して来たその反射波の信号ＳR をＰＷＭ変調回
路１０９に入力させる。ＰＷＭ変調回路１０９には、駆
動パルス信号ＳD も入力されるので、駆動パルス信号Ｓ
D が入力した時点から反射波の信号ＳR が入力した時点
までの期間τでは論理“Ｈ”となるＰＷＭ出力信号Ｓｏ
が出力され、この期間τに基づいて伝搬遅延時間及び被
測定ガスの濃度が求まる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
技術は、自動車等のエンジンへの燃料供給系統に適用す
るには、構造上大型になる等の問題があり好適ではな
い。
技術は、自動車等のエンジンへの燃料供給系統に適用す
るには、構造上大型になる等の問題があり好適ではな
い。
【０００９】即ち、特開昭６１−２６９０６１号の技術
は、チャンバー内の被測定ガス雰囲気中に、超音波発振
用の振動素子と超音波受信用のセンサーとを所定間隔で
対向配置し、振動素子から発せられた超音波がセンサー
にて受信されるまでに要する伝搬遅延時間を計測し、こ
の伝搬遅延時間から被測定ガスの濃度を求めるものであ
る。よって、計測可能な伝搬遅延時間を得るためには、
振動素子とセンサーとの対向間隔を広げる必要があるの
で構造上大型になり、上記エンジンへの燃料供給系統に
適用するには適さない等の問題がある。
は、チャンバー内の被測定ガス雰囲気中に、超音波発振
用の振動素子と超音波受信用のセンサーとを所定間隔で
対向配置し、振動素子から発せられた超音波がセンサー
にて受信されるまでに要する伝搬遅延時間を計測し、こ
の伝搬遅延時間から被測定ガスの濃度を求めるものであ
る。よって、計測可能な伝搬遅延時間を得るためには、
振動素子とセンサーとの対向間隔を広げる必要があるの
で構造上大型になり、上記エンジンへの燃料供給系統に
適用するには適さない等の問題がある。
【００１０】特公昭６１−２９４４９号の技術は、被測
定液体を収容する液槽の一端に超音波発振用振動子と受
信素子を対向配置し、超音波発振用振動子から発せられ
た超音波が被測定液体中を伝搬して受信素子にて検出さ
れるまでに要する伝搬遅延時間を計測すると共に、予め
決められた液体（標準液体）の密度に相当する特性を有
するサーミスタの出力値と上記伝搬遅延時間の計測値と
の差分を求め、その差分から被測定液体の濃度を求める
ものである。よって、超音波発振用振動子と受信素子と
の対向間隔を広げる必要があるので構造上大型になり、
上記エンジンへの燃料供給系統に適用するには適さない
等の問題がある。
定液体を収容する液槽の一端に超音波発振用振動子と受
信素子を対向配置し、超音波発振用振動子から発せられ
た超音波が被測定液体中を伝搬して受信素子にて検出さ
れるまでに要する伝搬遅延時間を計測すると共に、予め
決められた液体（標準液体）の密度に相当する特性を有
するサーミスタの出力値と上記伝搬遅延時間の計測値と
の差分を求め、その差分から被測定液体の濃度を求める
ものである。よって、超音波発振用振動子と受信素子と
の対向間隔を広げる必要があるので構造上大型になり、
上記エンジンへの燃料供給系統に適用するには適さない
等の問題がある。
【００１１】特開平２−１４７９２０号の技術は、紙の
弾性率等を測定するために、紙面の一端にトリガパルス
印加用の振動子を、他端に受信用の振動子をそれぞれ接
触させ、トリガパルスが上記一端から他端に到達するま
でに要する伝搬遅延時間を計測すると共に、受信用の振
動子から出力される受信信号を複数のしきい値と比較し
て夫々の比較結果について所定の補正演算処理を行うこ
とにより、受信信号の到達時点を推定する方法に関する
ものである。よって、上記一対の振動子を離して配置す
る必要があるので構造上大型になり、更に、かかる従来
技術は、構造上上記エンジンへの燃料供給系統に適用す
るには適さない。
弾性率等を測定するために、紙面の一端にトリガパルス
印加用の振動子を、他端に受信用の振動子をそれぞれ接
触させ、トリガパルスが上記一端から他端に到達するま
でに要する伝搬遅延時間を計測すると共に、受信用の振
動子から出力される受信信号を複数のしきい値と比較し
て夫々の比較結果について所定の補正演算処理を行うこ
とにより、受信信号の到達時点を推定する方法に関する
ものである。よって、上記一対の振動子を離して配置す
る必要があるので構造上大型になり、更に、かかる従来
技術は、構造上上記エンジンへの燃料供給系統に適用す
るには適さない。
【００１２】又、ＴＬＬ方式の回路を適用して計測する
場合には次の問題がある。車載用の蒸発燃料濃度計測装
置は可能な限り小型であることが望ましいが、かかる小
型化のために超音波を伝搬させるための前記容器を小型
にすると、容器内の超音波伝搬距離が短くなるので、伝
搬遅延時間が非常に短くなる。例えば、容器内の往復の
伝搬距離を１０ｃｍ（換言すれば、容器内部の長さが５
ｃｍ）にした場合には、伝搬遅延時間は、５８０μｓｅ
ｃとなる。このような状況では、超音波の減衰量が非常
に小さいので、前回の駆動において入力された超音波が
残存してしまい、計測精度の向上が困難となる問題があ
る。
場合には次の問題がある。車載用の蒸発燃料濃度計測装
置は可能な限り小型であることが望ましいが、かかる小
型化のために超音波を伝搬させるための前記容器を小型
にすると、容器内の超音波伝搬距離が短くなるので、伝
搬遅延時間が非常に短くなる。例えば、容器内の往復の
伝搬距離を１０ｃｍ（換言すれば、容器内部の長さが５
ｃｍ）にした場合には、伝搬遅延時間は、５８０μｓｅ
ｃとなる。このような状況では、超音波の減衰量が非常
に小さいので、前回の駆動において入力された超音波が
残存してしまい、計測精度の向上が困難となる問題があ
る。
【００１３】又、ＰＷＭ方式の回路を適用して計測する
場合には、例えば、ＰＷＭ出力信号Ｓｏの論理が“Ｈ”
となる時間幅τが伝搬遅延時間に相当するので、前記容
器を小型化すればするほどこの時間幅τが小さくなり、
結果的に測定精度（解像度）が低下するという問題があ
る。
場合には、例えば、ＰＷＭ出力信号Ｓｏの論理が“Ｈ”
となる時間幅τが伝搬遅延時間に相当するので、前記容
器を小型化すればするほどこの時間幅τが小さくなり、
結果的に測定精度（解像度）が低下するという問題があ
る。
【００１４】本発明はこのような課題に鑑みて成された
ものであり、超音波の蒸発燃料中における伝搬速度を計
測することによりその蒸発燃料の濃度を求め、且つ自動
車等のエンジンへの燃料供給系に用いて好適な構造を有
する蒸発燃料濃度計測装置を提供することを目的とす
る。
ものであり、超音波の蒸発燃料中における伝搬速度を計
測することによりその蒸発燃料の濃度を求め、且つ自動
車等のエンジンへの燃料供給系に用いて好適な構造を有
する蒸発燃料濃度計測装置を提供することを目的とす
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、ハウジングに設けられた流入流出ポ
ート間に形成され、蒸発燃料が供給される超音波伝搬室
と、前記超音波伝搬室の一端に設けられ、前記一端から
超音波を前記超音波伝搬室の所定反射面へ出射すると共
に、その反射面からの反射波を検出する超音波送受信ユ
ニットと、予め決められた所定周期（Ｔｏ）に同期し且
つこの周期（Ｔｏ）より短い所定期間（τs ）に、前記
超音波送受信ユニットに超音波駆動用の信号（Ｂ）を供
給するバースト信号発生回路と、前記超音波の発生時点
を示す第１のパルスと、前記反射波の検出時点を示す第
２のパルスとを有する第１の合成信号を形成する第１の
合成回路と、前記第１のパルスと第２のパルスとの時間
間隔を求める伝搬遅延時間記憶回路と、前記周期（Ｔ
ｏ）の１／２n （但し、ｎは正数）であり、且つ前記超
音波が発せられてから反射波が検出されるまでの超音波
伝搬遅延時間（τＤ）よりも長い周期（Ｔｆ ）に同期
して、前記前記第１のパルスと第２のパルスとを複写し
たのと等価な擬似信号を発生する擬似信号発生回路と、
前記第１の合成信号と前記擬似信号との前記各パルス間
隔に基づいて前記蒸発燃料濃度に相当する特徴信号を形
成する回路と、を具備する構成とした。
るために本発明は、ハウジングに設けられた流入流出ポ
ート間に形成され、蒸発燃料が供給される超音波伝搬室
と、前記超音波伝搬室の一端に設けられ、前記一端から
超音波を前記超音波伝搬室の所定反射面へ出射すると共
に、その反射面からの反射波を検出する超音波送受信ユ
ニットと、予め決められた所定周期（Ｔｏ）に同期し且
つこの周期（Ｔｏ）より短い所定期間（τs ）に、前記
超音波送受信ユニットに超音波駆動用の信号（Ｂ）を供
給するバースト信号発生回路と、前記超音波の発生時点
を示す第１のパルスと、前記反射波の検出時点を示す第
２のパルスとを有する第１の合成信号を形成する第１の
合成回路と、前記第１のパルスと第２のパルスとの時間
間隔を求める伝搬遅延時間記憶回路と、前記周期（Ｔ
ｏ）の１／２n （但し、ｎは正数）であり、且つ前記超
音波が発せられてから反射波が検出されるまでの超音波
伝搬遅延時間（τＤ）よりも長い周期（Ｔｆ ）に同期
して、前記前記第１のパルスと第２のパルスとを複写し
たのと等価な擬似信号を発生する擬似信号発生回路と、
前記第１の合成信号と前記擬似信号との前記各パルス間
隔に基づいて前記蒸発燃料濃度に相当する特徴信号を形
成する回路と、を具備する構成とした。
【００１６】又、前記超音波送受信ユニットに、所定周
期（Ｔ1 ）に同期して、超音波駆動用の信号（Ｂ）を供
給するバースト信号発生回路と、前記超音波の発生時点
を示す第１のパルスと、前記反射波の検出時点を示す第
２のパルスとを有する第１の合成信号（Ｅ）を形成する
第１の合成回路と、前記周期（Ｔ1 ）の１／２n の周期
に設定された擬似信号と前記第１の合成信号を合成する
ことにより、前記擬似信号と前記第１の合成信号の情報
を有する第２の合成信号を形成する第２の合成回路と、
前記第２の合成信号と前記擬似信号との位相を検出する
位相比較回路と、前記位相比較回路で検出された位相差
に基づいてその位相差を減少させる周波数信号を発生す
る電圧制御発振回路と、前記周波数信号を分周すること
により前記周期（Ｔ1 ）を設定すると共に前記擬似信号
を発生する分周回路と、を具備する構成とした。
期（Ｔ1 ）に同期して、超音波駆動用の信号（Ｂ）を供
給するバースト信号発生回路と、前記超音波の発生時点
を示す第１のパルスと、前記反射波の検出時点を示す第
２のパルスとを有する第１の合成信号（Ｅ）を形成する
第１の合成回路と、前記周期（Ｔ1 ）の１／２n の周期
に設定された擬似信号と前記第１の合成信号を合成する
ことにより、前記擬似信号と前記第１の合成信号の情報
を有する第２の合成信号を形成する第２の合成回路と、
前記第２の合成信号と前記擬似信号との位相を検出する
位相比較回路と、前記位相比較回路で検出された位相差
に基づいてその位相差を減少させる周波数信号を発生す
る電圧制御発振回路と、前記周波数信号を分周すること
により前記周期（Ｔ1 ）を設定すると共に前記擬似信号
を発生する分周回路と、を具備する構成とした。
【００１７】更に又、予め決められた所定周期（Ｔｏ）
に同期し且つこの周期（Ｔｏ）より短い所定期間
（τs ）に、前記超音波送受信ユニットに超音波駆動用
の信号（Ｂ）を供給するバースト信号発生回路と、前記
超音波の発生時点を示す第１のパルスと、前記反射波の
検出時点を示す第２のパルスとを有する第１の合成信号
を形成する第１の合成回路と、前記第１のパルスと第２
のパルスとの時間間隔を求める伝搬遅延時間記憶回路
と、前記周期（Ｔｏ）の１／２n （但し、ｎは正数）で
あり、且つ前記超音波が発せられてから反射波が検出さ
れるまでの超音波伝搬遅延時間（τD ）よりも長い周期
（Ｔf ）に同期して、前記前記第１のパルスと第２のパ
ルスとを複写したのと等価な擬似信号を発生する擬似信
号発生回路と、前記第１の合成信号と前記擬似信号との
前記各パルス間隔に基づいて前記蒸発燃料濃度に相当す
るＰＷＭ変調信号を形成するパルス幅変調回路と、を具
備する構成とした。
に同期し且つこの周期（Ｔｏ）より短い所定期間
（τs ）に、前記超音波送受信ユニットに超音波駆動用
の信号（Ｂ）を供給するバースト信号発生回路と、前記
超音波の発生時点を示す第１のパルスと、前記反射波の
検出時点を示す第２のパルスとを有する第１の合成信号
を形成する第１の合成回路と、前記第１のパルスと第２
のパルスとの時間間隔を求める伝搬遅延時間記憶回路
と、前記周期（Ｔｏ）の１／２n （但し、ｎは正数）で
あり、且つ前記超音波が発せられてから反射波が検出さ
れるまでの超音波伝搬遅延時間（τD ）よりも長い周期
（Ｔf ）に同期して、前記前記第１のパルスと第２のパ
ルスとを複写したのと等価な擬似信号を発生する擬似信
号発生回路と、前記第１の合成信号と前記擬似信号との
前記各パルス間隔に基づいて前記蒸発燃料濃度に相当す
るＰＷＭ変調信号を形成するパルス幅変調回路と、を具
備する構成とした。
【００１８】
【作用】かかる構造を有する本発明の蒸発燃料濃度計測
装置によれば、超音波送受信ユニットにバースト信号を
供給する時点から前記反射波の検知信号を検出する時点
までの時間、即ち、前記超音波及び反射波の前記伝搬室
内における伝搬遅延時間の情報を得ることができる。こ
こで、超音波及び反射波の伝搬遅延時間は、超音波伝搬
室の長手方向の長さと、被測定対象であるパージガスそ
の他の蒸発燃料の濃度とに相関関係があるので、この伝
搬遅延時間の情報から蒸発燃料の濃度を判定することが
できる。
装置によれば、超音波送受信ユニットにバースト信号を
供給する時点から前記反射波の検知信号を検出する時点
までの時間、即ち、前記超音波及び反射波の前記伝搬室
内における伝搬遅延時間の情報を得ることができる。こ
こで、超音波及び反射波の伝搬遅延時間は、超音波伝搬
室の長手方向の長さと、被測定対象であるパージガスそ
の他の蒸発燃料の濃度とに相関関係があるので、この伝
搬遅延時間の情報から蒸発燃料の濃度を判定することが
できる。
【００１９】更に、超音波伝搬室に超音波を出射した時
点を示す第１のパルスと反射波を検出した時点を示す第
２のパルスが実際の計測信号に相当し、前記擬似信号
は、かかる計測信号中に複写信号として追加されること
となる。したがって、所定周期Ｔｏに同期して１回の超
音波送受信を行う度に、見掛け上、複数回の計測を行っ
たのと等価な計測結果が得られることとなる。
点を示す第１のパルスと反射波を検出した時点を示す第
２のパルスが実際の計測信号に相当し、前記擬似信号
は、かかる計測信号中に複写信号として追加されること
となる。したがって、所定周期Ｔｏに同期して１回の超
音波送受信を行う度に、見掛け上、複数回の計測を行っ
たのと等価な計測結果が得られることとなる。
【００２０】この結果、従来は所定周期Ｔｏに同期して
１回の計測結果しか得られなかったので、超音波伝搬室
の長さを小さくすることができなかったのに対し、本発
明では、見掛け上複数回の計測を行ったのと等価な計測
結果が得られる分、超音波伝搬室の長さを小さくするこ
とができ、ひいては装置全体の小型化を実現している。
１回の計測結果しか得られなかったので、超音波伝搬室
の長さを小さくすることができなかったのに対し、本発
明では、見掛け上複数回の計測を行ったのと等価な計測
結果が得られる分、超音波伝搬室の長さを小さくするこ
とができ、ひいては装置全体の小型化を実現している。
【００２１】
【実施例】以下、本発明による蒸発燃料濃度計測装置の
一実施例を図面と共に説明する。まず、この実施例の使
用態様を図１に基づいて説明する。これは、ガソリン等
の液体燃料を蓄える燃料タンク１内に発生する蒸発燃料
をキャニスター２で一時的に吸着させ、このキャニスタ
ー２に溜まった燃料を外気によって離脱させてインテー
クマニホールド３へパージガスとして送る系統の構成を
示す。
一実施例を図面と共に説明する。まず、この実施例の使
用態様を図１に基づいて説明する。これは、ガソリン等
の液体燃料を蓄える燃料タンク１内に発生する蒸発燃料
をキャニスター２で一時的に吸着させ、このキャニスタ
ー２に溜まった燃料を外気によって離脱させてインテー
クマニホールド３へパージガスとして送る系統の構成を
示す。
【００２２】燃料タンク１に連結されたキャニスター
（例えば、活性炭キャニスター）２の流出ポートに、こ
の実施例の蒸発燃料濃度計測装置４の流入ポートが連結
され、蒸発燃料濃度計測装置４の流出ポートがパージ制
御弁５を介してインテークマニホールド３に連結され
る。蒸発燃料濃度計測装置（以下、単に計測装置とい
う）４には、後述の計測処理を行う電気回路基板が内蔵
されており、計測結果のデータをマイクロコンピュータ
システム等の制御装置６へ送出する。そして、制御装置
６が、インテークマニホールド３に設けられた圧力セン
サＰとスロットル開度センサＱからの計測データ及び計
測装置４の濃度計測データに基づいて最適の空燃比を判
定してパージ制御弁５の開閉制御などを行うことで、排
気ガスの浄化促進等を図る。
（例えば、活性炭キャニスター）２の流出ポートに、こ
の実施例の蒸発燃料濃度計測装置４の流入ポートが連結
され、蒸発燃料濃度計測装置４の流出ポートがパージ制
御弁５を介してインテークマニホールド３に連結され
る。蒸発燃料濃度計測装置（以下、単に計測装置とい
う）４には、後述の計測処理を行う電気回路基板が内蔵
されており、計測結果のデータをマイクロコンピュータ
システム等の制御装置６へ送出する。そして、制御装置
６が、インテークマニホールド３に設けられた圧力セン
サＰとスロットル開度センサＱからの計測データ及び計
測装置４の濃度計測データに基づいて最適の空燃比を判
定してパージ制御弁５の開閉制御などを行うことで、排
気ガスの浄化促進等を図る。
【００２３】次に、図２及び図３に基づいて計測装置４
の構造及び機能を説明する。図２において、この計測セ
ンサ４の筐体９に、アルミダイキャストや硬質プラスチ
ックにより成型されたハウジング１０が嵌着若しくは筐
体９と一体成型され、ハウジング１０には、円柱状の超
音波伝搬室１１と、超音波伝搬室１１に対して隔壁を介
して併設された円柱状の小径通路１２と、超音波伝搬室
１１と小径通路１２との間を所定の間隔をおいて連通す
る一組の連通路１３，１４が形成されると共に、流入ポ
ート７と流出ポート８が連通路１３，１４に夫々対応す
る位置関係で小径通路１２に連通している。小径通路１
２の先端は密封カバー１５により密封されている。超音
波伝搬室１１の底端面１６は長手方向に対して垂直に面
する円形平面となっており、後述する超音波を反射する
ための反射面として機能する。以下、底端面１６を反射
面と呼ぶ。超音波伝搬室１１の後端開口部には、その外
周に沿って形成された溝１７中に嵌込まれた弾性封止材
１８に密着して、超音波送受信ユニット１９が取り付け
られている。６．６ナイロンで成型された円筒状のケー
ス２０内には、ＰＺＴ素子から成る超音波発生部２１
と、ガラスビーズを混入したエポキシ樹脂から成る音響
整合層２２と、超音波発生部２１に電気的に接続するリ
ード端子２３，２４が、振動の減衰を促進するためのダ
ンピング材２５によって封入・埋設されている。そし
て、超音波発生部２１に音響整合層２２が一体に固着さ
れ、音響整合層２２とケース２０の終端に約２５μｍの
厚さのポリイミドフィルムから成る隔壁２６が接着さ
れ、隔壁２６の側面が弾性封止材１８に密着している。
更に、超音波発生部２１と音響整合層２２は、超音波伝
搬室１１の長手方向の中心軸に合致するように配置され
且つ、超音波発生部２１と音響整合層２２及び隔壁２６
の各接合面が反射面１６に平行であり、超音波発生部２
１から発生する超音波が超音波伝搬室１１内を一様に伝
搬するようになっている。
の構造及び機能を説明する。図２において、この計測セ
ンサ４の筐体９に、アルミダイキャストや硬質プラスチ
ックにより成型されたハウジング１０が嵌着若しくは筐
体９と一体成型され、ハウジング１０には、円柱状の超
音波伝搬室１１と、超音波伝搬室１１に対して隔壁を介
して併設された円柱状の小径通路１２と、超音波伝搬室
１１と小径通路１２との間を所定の間隔をおいて連通す
る一組の連通路１３，１４が形成されると共に、流入ポ
ート７と流出ポート８が連通路１３，１４に夫々対応す
る位置関係で小径通路１２に連通している。小径通路１
２の先端は密封カバー１５により密封されている。超音
波伝搬室１１の底端面１６は長手方向に対して垂直に面
する円形平面となっており、後述する超音波を反射する
ための反射面として機能する。以下、底端面１６を反射
面と呼ぶ。超音波伝搬室１１の後端開口部には、その外
周に沿って形成された溝１７中に嵌込まれた弾性封止材
１８に密着して、超音波送受信ユニット１９が取り付け
られている。６．６ナイロンで成型された円筒状のケー
ス２０内には、ＰＺＴ素子から成る超音波発生部２１
と、ガラスビーズを混入したエポキシ樹脂から成る音響
整合層２２と、超音波発生部２１に電気的に接続するリ
ード端子２３，２４が、振動の減衰を促進するためのダ
ンピング材２５によって封入・埋設されている。そし
て、超音波発生部２１に音響整合層２２が一体に固着さ
れ、音響整合層２２とケース２０の終端に約２５μｍの
厚さのポリイミドフィルムから成る隔壁２６が接着さ
れ、隔壁２６の側面が弾性封止材１８に密着している。
更に、超音波発生部２１と音響整合層２２は、超音波伝
搬室１１の長手方向の中心軸に合致するように配置され
且つ、超音波発生部２１と音響整合層２２及び隔壁２６
の各接合面が反射面１６に平行であり、超音波発生部２
１から発生する超音波が超音波伝搬室１１内を一様に伝
搬するようになっている。
【００２４】尚、ダンピング材２５は、ウレタン系封止
材にセラミック粉を混入することにより、振動の減衰効
果の高い材質を実現している。又、この実施例では夫々
別体のケース２０と隔壁２６を相互に固着しているが、
同一素材（例えば、６．６ナイロン）により隔壁２６を
ケース２０の一部として予め一体成型するようにしても
よい。
材にセラミック粉を混入することにより、振動の減衰効
果の高い材質を実現している。又、この実施例では夫々
別体のケース２０と隔壁２６を相互に固着しているが、
同一素材（例えば、６．６ナイロン）により隔壁２６を
ケース２０の一部として予め一体成型するようにしても
よい。
【００２５】更に、超音波送受信ユニット１９を収容す
るための収容室Ｒの内径は、超音波伝搬室１１の内径よ
り大きく設計されており、ケース２０の側壁に形成され
た溝２７に嵌込まれたフローティング材２８が上記収容
室Ｒの内壁に接触することにより、超音波送受信ユニッ
ト１９全体を位置ずれしないように収容室Ｒ内に保持し
ている。ケース２０の先端と固定カバー３１との間に
は、フローティング材２９及び金属製などのスペーサリ
ング３０が介在し、ハウジング１０に圧入固着された金
属製などの固定カバー３１によって、フローティング材
２９及びスペーサリング３０がケース２０側に押圧され
ると共に、ケース２０及び隔壁２６が弾性封止材１８を
介して超音波伝搬室１１の後端開口部へ押圧されてい
る。
るための収容室Ｒの内径は、超音波伝搬室１１の内径よ
り大きく設計されており、ケース２０の側壁に形成され
た溝２７に嵌込まれたフローティング材２８が上記収容
室Ｒの内壁に接触することにより、超音波送受信ユニッ
ト１９全体を位置ずれしないように収容室Ｒ内に保持し
ている。ケース２０の先端と固定カバー３１との間に
は、フローティング材２９及び金属製などのスペーサリ
ング３０が介在し、ハウジング１０に圧入固着された金
属製などの固定カバー３１によって、フローティング材
２９及びスペーサリング３０がケース２０側に押圧され
ると共に、ケース２０及び隔壁２６が弾性封止材１８を
介して超音波伝搬室１１の後端開口部へ押圧されてい
る。
【００２６】この実施例では、上記の弾性封止材１８と
フローティング材２８，２９には、合成ゴム製のＯリン
グを適用しているが、弾性封止材１８としては、板ゴム
やＰＴＶ封止材などの弾性と密着性とを有する素材を適
用してもよい。
フローティング材２８，２９には、合成ゴム製のＯリン
グを適用しているが、弾性封止材１８としては、板ゴム
やＰＴＶ封止材などの弾性と密着性とを有する素材を適
用してもよい。
【００２７】このような構造の超音波送受信ユニット１
９は、弾性封止材１８とフローティング材２８，２９で
ハウジング１０内の収容室Ｒに支持されるので、全体的
にハウジング１０から音響的に隔離され、更に、固定カ
バー３１が超音波送受信ユニット１９全体を超音波伝搬
室１１の方向へ位置ずれを生じないように押圧して、弾
性封止材１８と隔壁２６、及び弾性封止材１８とハウジ
ング１０の内壁との密着性を向上させるようにしている
ので、後述する蒸発燃料の濃度計測の際に超音波伝搬室
１１に供給される蒸発燃料が超音波送受信ユニット１９
へ漏れないようになっている。
９は、弾性封止材１８とフローティング材２８，２９で
ハウジング１０内の収容室Ｒに支持されるので、全体的
にハウジング１０から音響的に隔離され、更に、固定カ
バー３１が超音波送受信ユニット１９全体を超音波伝搬
室１１の方向へ位置ずれを生じないように押圧して、弾
性封止材１８と隔壁２６、及び弾性封止材１８とハウジ
ング１０の内壁との密着性を向上させるようにしている
ので、後述する蒸発燃料の濃度計測の際に超音波伝搬室
１１に供給される蒸発燃料が超音波送受信ユニット１９
へ漏れないようになっている。
【００２８】更に、図３に示すように、小径通路１２内
の一端には、サーミスタ等の温度センサ３２が密封さ
れ、そのセンサ出力はリード端子３３を介して、ハウジ
ング１０の背面側に設けられた電気回路基板３４へ伝送
される。前記超音波発生部２１のリード端子２３，２４
も電気回路基板３４に接続され、電気回路基板３４に接
続されている電気端子（図示せず）を介して制御装置６
等の外部機器との接続が可能となっている。
の一端には、サーミスタ等の温度センサ３２が密封さ
れ、そのセンサ出力はリード端子３３を介して、ハウジ
ング１０の背面側に設けられた電気回路基板３４へ伝送
される。前記超音波発生部２１のリード端子２３，２４
も電気回路基板３４に接続され、電気回路基板３４に接
続されている電気端子（図示せず）を介して制御装置６
等の外部機器との接続が可能となっている。
【００２９】尚、この実施例では、超音波伝搬室１１の
長手方向の長さ（隔壁２６から反射面１６までの長さ）
を５ｃｍとすることにより、超音波信号（進行波と反射
波）の伝搬距離を１０ｃｍに設定すると共に、超音波伝
搬室１１の内径を約１２ｍｍ前後に設定している。
長手方向の長さ（隔壁２６から反射面１６までの長さ）
を５ｃｍとすることにより、超音波信号（進行波と反射
波）の伝搬距離を１０ｃｍに設定すると共に、超音波伝
搬室１１の内径を約１２ｍｍ前後に設定している。
【００３０】かかる構造の計測装置４が、図１に示した
ように、キャニスター２とパージ制御弁５の間に連結さ
れると、キャニスター２からのパージガスが流入ポート
７を介して小径通路１２及び超音波伝搬室１１へ供給さ
れ、流出ポート８を介してパージ制御弁５へ出力され
る。又、小径通路１２は、流入ポート７から流入するパ
ージガスの流量が過度に増大する場合に、そのパージガ
スの一部をバイパスして流出ポート８へ流すことによ
り、超音波伝搬室１１へのパージガスの流量変動が大き
くなるのを防止し、安定したパージガス雰囲気の条件下
で濃度計測を可能にする。
ように、キャニスター２とパージ制御弁５の間に連結さ
れると、キャニスター２からのパージガスが流入ポート
７を介して小径通路１２及び超音波伝搬室１１へ供給さ
れ、流出ポート８を介してパージ制御弁５へ出力され
る。又、小径通路１２は、流入ポート７から流入するパ
ージガスの流量が過度に増大する場合に、そのパージガ
スの一部をバイパスして流出ポート８へ流すことによ
り、超音波伝搬室１１へのパージガスの流量変動が大き
くなるのを防止し、安定したパージガス雰囲気の条件下
で濃度計測を可能にする。
【００３１】次に、図４及び図５に基づいて計測処理回
路の構成と動作を説明する。尚、この計測処理回路は、
図３に示した電気回路基板３４に形成して濃度計測信号
Ｖｏを図１の制御装置６へ逐次伝送するようにしてもよ
いし、制御装置６内に内蔵して超音波送受信ユニット１
９を駆動制御するようにしてもよい。
路の構成と動作を説明する。尚、この計測処理回路は、
図３に示した電気回路基板３４に形成して濃度計測信号
Ｖｏを図１の制御装置６へ逐次伝送するようにしてもよ
いし、制御装置６内に内蔵して超音波送受信ユニット１
９を駆動制御するようにしてもよい。
【００３２】水晶発振器３７は、４．４ＭＨｚの基準信
号ＳCKを発生する。第１の分周回路３８は、基準信号Ｓ
CKを１６分周することにより２７５ｋＨｚの信号ＳB を
発生する。第２の分周回路３９は、基準信号ＳCKを８１
９２分周することにより、周期Ｔｏが約１．８６ｍｓｅ
ｃの計測周期指定信号ＳT を出力すると共に、計測周期
指定信号ＳT の２n 分の１の周期（即ち、Ｔｏ／２n 、
且つｎは正の整数）を有するトリガ信号Ｓf を出力す
る。バースト信号発生回路４０は、図５に示すように、
計測周期指定信号ＳT に同期した所定期間τs 中だけ信
号ＳB を転送することにより、その期間τs において超
音波発生部２１を駆動するためのバースト信号Ｂを形成
する。即ち、期間τs は信号ＳB の周期よりも長く設定
されているので、１周期Ｔｏ当たりのバースト信号Ｂに
は、複数個の信号ＳB を有し、更に、τs ＜Ｔｏの関係
に設定されている。そして、バースト信号Ｂは、入力バ
ッファ回路４１で電力増幅され、送受信切替回路４２を
介して超音波振動ユニット１９の超音波発生部２１（図
１参照）に供給され、超音波（進行波）を超音波伝搬室
１１へ出射させる。
号ＳCKを発生する。第１の分周回路３８は、基準信号Ｓ
CKを１６分周することにより２７５ｋＨｚの信号ＳB を
発生する。第２の分周回路３９は、基準信号ＳCKを８１
９２分周することにより、周期Ｔｏが約１．８６ｍｓｅ
ｃの計測周期指定信号ＳT を出力すると共に、計測周期
指定信号ＳT の２n 分の１の周期（即ち、Ｔｏ／２n 、
且つｎは正の整数）を有するトリガ信号Ｓf を出力す
る。バースト信号発生回路４０は、図５に示すように、
計測周期指定信号ＳT に同期した所定期間τs 中だけ信
号ＳB を転送することにより、その期間τs において超
音波発生部２１を駆動するためのバースト信号Ｂを形成
する。即ち、期間τs は信号ＳB の周期よりも長く設定
されているので、１周期Ｔｏ当たりのバースト信号Ｂに
は、複数個の信号ＳB を有し、更に、τs ＜Ｔｏの関係
に設定されている。そして、バースト信号Ｂは、入力バ
ッファ回路４１で電力増幅され、送受信切替回路４２を
介して超音波振動ユニット１９の超音波発生部２１（図
１参照）に供給され、超音波（進行波）を超音波伝搬室
１１へ出射させる。
【００３３】送受信切替回路４２は、計測周期指定信号
ＳT に同期して切替え動作する複数のアナログスイッチ
等で形成され、上記の期間τs 中には、バースト信号Ｂ
を超音波発生部２１へ切替え転送し、その期間τs 経過
後の期間（Ｔｏ−τs ）では、超音波伝搬室１１の反射
面１６から反射してきた受信信号Ｃを出力バッファ回路
４３へ転送するために、超音波振動ユニット１９と出力
バッファ回路４３とを切替え接続する。
ＳT に同期して切替え動作する複数のアナログスイッチ
等で形成され、上記の期間τs 中には、バースト信号Ｂ
を超音波発生部２１へ切替え転送し、その期間τs 経過
後の期間（Ｔｏ−τs ）では、超音波伝搬室１１の反射
面１６から反射してきた受信信号Ｃを出力バッファ回路
４３へ転送するために、超音波振動ユニット１９と出力
バッファ回路４３とを切替え接続する。
【００３４】波形成型回路４４は、ゼロクロス検出回路
や比較器、ワンショットマルチバイブレータ回路等を有
し、出力バッファ回路４３で電力増幅された受信信号Ｃ
の最初のゼロクロス時点や、所定のしきい値レベルを超
える時点を検出することにより、図５に示すような矩形
波信号Ｄに波形整形する。
や比較器、ワンショットマルチバイブレータ回路等を有
し、出力バッファ回路４３で電力増幅された受信信号Ｃ
の最初のゼロクロス時点や、所定のしきい値レベルを超
える時点を検出することにより、図５に示すような矩形
波信号Ｄに波形整形する。
【００３５】合成回路４５は、第２の分周回路３９から
出力される計測周期指定信号ＳT と矩形波信号Ｄについ
て所定のデコード処理を行うことにより、超音波（進行
波）を発した時点を示す矩形信号Ｅ’と矩形波信号Ｄ’
（信号Ｄに相当する）とを有する合成信号Ｅを出力す
る。したがって、これらの信号Ｅ’とＤ’の発生間隔τ
D が超音波の伝搬遅延時間となる。
出力される計測周期指定信号ＳT と矩形波信号Ｄについ
て所定のデコード処理を行うことにより、超音波（進行
波）を発した時点を示す矩形信号Ｅ’と矩形波信号Ｄ’
（信号Ｄに相当する）とを有する合成信号Ｅを出力す
る。したがって、これらの信号Ｅ’とＤ’の発生間隔τ
D が超音波の伝搬遅延時間となる。
【００３６】伝搬遅延時間記憶回路４６は、タイマー回
路を有し、各周期Ｔｏにおける合成信号Ｅの信号Ｅ’と
Ｄ’との発生時間間隔τD を求めて内部レジスタ等に記
憶すると共に、その時間間隔τD のデータを擬似信号発
生回路４７へ出力する。尚、各周期Ｔｏ毎の時間間隔τ
D のデータを出力するようにしてもよいし、現在から過
去の複数周期（Ｎ×Ｔｏ）において求めたＮ個の時間間
隔の加重平均値データを出力するようにしてもよい。
路を有し、各周期Ｔｏにおける合成信号Ｅの信号Ｅ’と
Ｄ’との発生時間間隔τD を求めて内部レジスタ等に記
憶すると共に、その時間間隔τD のデータを擬似信号発
生回路４７へ出力する。尚、各周期Ｔｏ毎の時間間隔τ
D のデータを出力するようにしてもよいし、現在から過
去の複数周期（Ｎ×Ｔｏ）において求めたＮ個の時間間
隔の加重平均値データを出力するようにしてもよい。
【００３７】擬似信号発生回路４７は、第２の分周回路
３９からのトリガ信号Ｓf をトリガにして、図５に示す
ように、時間間隔τD に設定された一対の矩形信号Ｅ”
とＤ”を有する擬似信号Ｆを出力する。尚、この実施例
では、上記係数ｎを１に設定することにより、計測周期
指定信号ＳT の２分の１周期（Ｔｏ／２）の位置で信号
Ｅ”とＤ”を出力するようになっている。したがって、
信号Ｅ”とＤ”は、合成信号Ｅ中の信号Ｅ’とＤ’を複
写したのと等価になる。
３９からのトリガ信号Ｓf をトリガにして、図５に示す
ように、時間間隔τD に設定された一対の矩形信号Ｅ”
とＤ”を有する擬似信号Ｆを出力する。尚、この実施例
では、上記係数ｎを１に設定することにより、計測周期
指定信号ＳT の２分の１周期（Ｔｏ／２）の位置で信号
Ｅ”とＤ”を出力するようになっている。したがって、
信号Ｅ”とＤ”は、合成信号Ｅ中の信号Ｅ’とＤ’を複
写したのと等価になる。
【００３８】合成回路４８は、合成信号Ｅと擬似信号Ｆ
との論理和を求めることにより、図５に示すように、信
号ＥとＦとの両者の情報を含む第２の合成信号Ｇを発生
し、アナログタイマー回路４９に供給する。
との論理和を求めることにより、図５に示すように、信
号ＥとＦとの両者の情報を含む第２の合成信号Ｇを発生
し、アナログタイマー回路４９に供給する。
【００３９】アナログタイマー回路４９は、第２の合成
信号Ｇ中の信号Ｅ’とＥ”の発生タイミングに同期して
内部コンデンサ（図示せず）への充電を開始し、信号
Ｄ’とＤ”の発生タイミングに同期してその内部コンデ
ンサを放電する処理を繰り返すことにより、図５に示す
ような、その内部コンデンサに生じる電圧信号Ｈを出力
する。尚、アナログタイマー回路４９は、例えば、信号
Ｅ’又はＥ”に同期して上記の内部コンデンサに定電流
を供給することにより充電を行う第１の定電流回路と、
信号Ｄ’又はＤ”に同期して上記の内部コンデンサから
定電流を引く（シンク）ことにより放電を行う第２の定
電流回路を備える構成となっている。 積分回路５０
は、アナログタイマー回路４９から出力される電圧信号
Ｈを直流電圧に平滑化し、その直流電圧を濃度計測信号
Ｖｏとして出力端子５１に出力する。
信号Ｇ中の信号Ｅ’とＥ”の発生タイミングに同期して
内部コンデンサ（図示せず）への充電を開始し、信号
Ｄ’とＤ”の発生タイミングに同期してその内部コンデ
ンサを放電する処理を繰り返すことにより、図５に示す
ような、その内部コンデンサに生じる電圧信号Ｈを出力
する。尚、アナログタイマー回路４９は、例えば、信号
Ｅ’又はＥ”に同期して上記の内部コンデンサに定電流
を供給することにより充電を行う第１の定電流回路と、
信号Ｄ’又はＤ”に同期して上記の内部コンデンサから
定電流を引く（シンク）ことにより放電を行う第２の定
電流回路を備える構成となっている。 積分回路５０
は、アナログタイマー回路４９から出力される電圧信号
Ｈを直流電圧に平滑化し、その直流電圧を濃度計測信号
Ｖｏとして出力端子５１に出力する。
【００４０】かかる構成を有するこの実施例によれば、
濃度計測信号Ｖｏの電圧値が伝搬遅延時間τD に相当す
るので、濃度計測信号Ｖｏに基づいてパージガスの濃度
を求めることができる。
濃度計測信号Ｖｏの電圧値が伝搬遅延時間τD に相当す
るので、濃度計測信号Ｖｏに基づいてパージガスの濃度
を求めることができる。
【００４１】更に、この実施例によれば、従来のＴＬＬ
方式やＰＷＭ方式の回路と比較すると、Ｓ／Ｎ比の向
上、計測精度の向上が図られる。即ち、従来のこれらの
技術を適用して高精度の計測を実現しようとすれば、被
測定ガスを内蔵した容器内での超音波の所定減衰量を確
保するために、その容器を長くすることによって超音波
の伝搬遅延時間を長くすると共に、超音波発生部を駆動
するための周期（本実施例の計測周期指定信号ＳT の周
期Ｔｏに相当する）を長くする必要があり、この結果、
装置の小型化が極めて困難となっていた。
方式やＰＷＭ方式の回路と比較すると、Ｓ／Ｎ比の向
上、計測精度の向上が図られる。即ち、従来のこれらの
技術を適用して高精度の計測を実現しようとすれば、被
測定ガスを内蔵した容器内での超音波の所定減衰量を確
保するために、その容器を長くすることによって超音波
の伝搬遅延時間を長くすると共に、超音波発生部を駆動
するための周期（本実施例の計測周期指定信号ＳT の周
期Ｔｏに相当する）を長くする必要があり、この結果、
装置の小型化が極めて困難となっていた。
【００４２】これに対してこの実施例では、図５に示す
如く、計測周期指定信号ＳT の周期Ｔｏの１／２の周期
の位置に擬似信号Ｆを含む第２の合成信号Ｇを、超音波
の伝搬遅延時間についての特徴抽出信号としているの
で、相対的に１周期Ｔｏにおいて超音波の送受信を２回
行うこととなる。つまり、同一サイズの超音波伝搬用の
容器を適用して、従来のＴＬＬ方式やＰＷＭ方式の回路
では１回の超音波の送受信しかできなかったものとすれ
ば、この実施例では、あたかも２回の超音波の送受信が
行なわれた様になる。逆言すれば、この実施例を適用し
て１回の超音波の送受信を行うこととすれば、従来の２
分の１の長さの超音波伝搬用の容器で濃度計測が可能と
なる。したがって、この実施例においては、図２及び図
３に示した超音波伝搬室１１を小型化すると共に、ひい
ては装置全体の小型化を実現している。
如く、計測周期指定信号ＳT の周期Ｔｏの１／２の周期
の位置に擬似信号Ｆを含む第２の合成信号Ｇを、超音波
の伝搬遅延時間についての特徴抽出信号としているの
で、相対的に１周期Ｔｏにおいて超音波の送受信を２回
行うこととなる。つまり、同一サイズの超音波伝搬用の
容器を適用して、従来のＴＬＬ方式やＰＷＭ方式の回路
では１回の超音波の送受信しかできなかったものとすれ
ば、この実施例では、あたかも２回の超音波の送受信が
行なわれた様になる。逆言すれば、この実施例を適用し
て１回の超音波の送受信を行うこととすれば、従来の２
分の１の長さの超音波伝搬用の容器で濃度計測が可能と
なる。したがって、この実施例においては、図２及び図
３に示した超音波伝搬室１１を小型化すると共に、ひい
ては装置全体の小型化を実現している。
【００４３】尚、この実施例では、擬似信号Ｆを計測周
期指定信号ＳT の周期Ｔｏの１／２の周期の位置に内在
させることとしたが、一般的には、かかる擬似信号Ｆを
周期Ｔｏの１／２n の周期の位置に複数個内在させるよ
うにしてもよい。このようにすれば、計測周期指定信号
ＳT の１周期Ｔｏ当り、２n 回の超音波送受信を擬似的
に行ったことに相当するので、装置の小型化を図ること
ができると共に、計測精度の向上を図ることができる。
期指定信号ＳT の周期Ｔｏの１／２の周期の位置に内在
させることとしたが、一般的には、かかる擬似信号Ｆを
周期Ｔｏの１／２n の周期の位置に複数個内在させるよ
うにしてもよい。このようにすれば、計測周期指定信号
ＳT の１周期Ｔｏ当り、２n 回の超音波送受信を擬似的
に行ったことに相当するので、装置の小型化を図ること
ができると共に、計測精度の向上を図ることができる。
【００４４】次に、第２の実施例の計測処理回路の構成
と動作を図６及び図７に基づいて説明する。尚、超音波
送受信ユニットを有する装置本体の構造は図２及び図３
に示すのと同様であるものとする。更に、図６及び図７
において図４及び図５と同一又は相当する部分を同一符
号で示すものとする。
と動作を図６及び図７に基づいて説明する。尚、超音波
送受信ユニットを有する装置本体の構造は図２及び図３
に示すのと同様であるものとする。更に、図６及び図７
において図４及び図５と同一又は相当する部分を同一符
号で示すものとする。
【００４５】図２において、水晶発振器３７は２７５ｋ
Ｈｚの基準信号ＳCKを出力し、バースト信号発生回路４
０は、後述する分周回路５２から出力される計測周期指
定信号Ｓｍに同期した所定期間τs 中だけ信号ＳCKを転
送することにより、その期間τs において超音波発生部
２１を駆動するためのバースト信号Ｂを形成する。即
ち、期間τs は信号ＳCKの周期よりも長く設定されてい
るので、図７に示す如く、計測周期指定信号Ｓｍの１周
期Ｔ1 当たりのバースト信号Ｂには、複数個の信号ＳCK
を有し、更に、τs ＜Ｔ1 の関係に設定されている。そ
して、バースト信号Ｂは、入力バッファ回路４１で電力
増幅され、送受信切替回路４２を介して超音波振動ユニ
ット１９の超音波発生部２１に供給され、超音波（進行
波）を超音波伝搬室１１へ出射させる。
Ｈｚの基準信号ＳCKを出力し、バースト信号発生回路４
０は、後述する分周回路５２から出力される計測周期指
定信号Ｓｍに同期した所定期間τs 中だけ信号ＳCKを転
送することにより、その期間τs において超音波発生部
２１を駆動するためのバースト信号Ｂを形成する。即
ち、期間τs は信号ＳCKの周期よりも長く設定されてい
るので、図７に示す如く、計測周期指定信号Ｓｍの１周
期Ｔ1 当たりのバースト信号Ｂには、複数個の信号ＳCK
を有し、更に、τs ＜Ｔ1 の関係に設定されている。そ
して、バースト信号Ｂは、入力バッファ回路４１で電力
増幅され、送受信切替回路４２を介して超音波振動ユニ
ット１９の超音波発生部２１に供給され、超音波（進行
波）を超音波伝搬室１１へ出射させる。
【００４６】送受信切替回路４２は、計測周期指定信号
Ｓｍに同期して切替え動作する複数のアナログスイッチ
等で形成され、上記の期間τs 中には、バースト信号Ｂ
を超音波発生部２１へ切替え転送し、その期間τs 経過
後の期間（Ｔ1 −τs ）には、超音波振動ユニット１９
と出力バッファ回路４３とを切替え接続することによ
り、超音波伝搬室１１の反射面１６から反射してきた受
信信号Ｃを出力バッファ回路４３へ転送する。
Ｓｍに同期して切替え動作する複数のアナログスイッチ
等で形成され、上記の期間τs 中には、バースト信号Ｂ
を超音波発生部２１へ切替え転送し、その期間τs 経過
後の期間（Ｔ1 −τs ）には、超音波振動ユニット１９
と出力バッファ回路４３とを切替え接続することによ
り、超音波伝搬室１１の反射面１６から反射してきた受
信信号Ｃを出力バッファ回路４３へ転送する。
【００４７】波形成型回路４４は、ゼロクロス検出回路
や比較器、ワンショットマルチバイブレータ回路等を有
し、出力バッファ回路４３で電力増幅された受信信号Ｃ
の最初のゼロクロス時点や、所定のしきい値レベルを超
える時点を検出することにより、図７に示すような矩形
波信号Ｄに波形整形する。
や比較器、ワンショットマルチバイブレータ回路等を有
し、出力バッファ回路４３で電力増幅された受信信号Ｃ
の最初のゼロクロス時点や、所定のしきい値レベルを超
える時点を検出することにより、図７に示すような矩形
波信号Ｄに波形整形する。
【００４８】第１の合成回路４５は、矩形波信号Ｄと分
周回路５２からの計測周期指定信号Ｓｍとについて所定
のデコード処理を行うことにより、超音波（進行波）を
発した時点を示す矩形信号Ｅ’と矩形波信号Ｄ’（信号
Ｄに相当する）とを有する第１の合成信号Ｅを出力す
る。したがって、これらの信号Ｅ’とＤ’の発生間隔τ
D が超音波の伝搬遅延時間となる。
周回路５２からの計測周期指定信号Ｓｍとについて所定
のデコード処理を行うことにより、超音波（進行波）を
発した時点を示す矩形信号Ｅ’と矩形波信号Ｄ’（信号
Ｄに相当する）とを有する第１の合成信号Ｅを出力す
る。したがって、これらの信号Ｅ’とＤ’の発生間隔τ
D が超音波の伝搬遅延時間となる。
【００４９】第２の合成回路５３は、第２の合成信号Ｅ
と計測周期指定信号Ｓｍと分周回路５２からの擬似信号
Ｓｎとについて所定のデコード処理を行うことにより、
図７に示す第２の合成信号Ｊを出力する。即ち、分周回
路５２は、電圧制御発振回路５６から出力される信号Ｓ
ｎを発生する。そして、第２の合成回路５３は、計測周
期指定信号Ｓｍが論理“Ｈ”となる期間には第１の合成
信号Ｅを出力し、計測周期指定信号Ｓｍが論理“Ｌ”と
なる期間には擬似信号Ｓｎを出力するデコード処理を行
うことにより、第２の合成信号Ｊを出力するようになっ
ている。
と計測周期指定信号Ｓｍと分周回路５２からの擬似信号
Ｓｎとについて所定のデコード処理を行うことにより、
図７に示す第２の合成信号Ｊを出力する。即ち、分周回
路５２は、電圧制御発振回路５６から出力される信号Ｓ
ｎを発生する。そして、第２の合成回路５３は、計測周
期指定信号Ｓｍが論理“Ｈ”となる期間には第１の合成
信号Ｅを出力し、計測周期指定信号Ｓｍが論理“Ｌ”と
なる期間には擬似信号Ｓｎを出力するデコード処理を行
うことにより、第２の合成信号Ｊを出力するようになっ
ている。
【００５０】位相比較回路５４は第２の合成信号Ｊと擬
似信号Ｓｎとの位相差を検出してその位相差信号Δを出
力し、積分回路５５はその位相差信号Δを平滑化するこ
とにより、位相差に相当する直流電圧ΔV を発生し、電
圧制御発振回路５６はこの直流電圧ΔV に基づいて上記
位相差をゼロにするための周波数信号Ｓｏを発生する。
そして、この周波数信号Ｓｏは、分周回路５２のクロッ
ク信号として帰還されると共に、出力端子５１にパージ
ガスの濃度を示す特徴信号として出力される。
似信号Ｓｎとの位相差を検出してその位相差信号Δを出
力し、積分回路５５はその位相差信号Δを平滑化するこ
とにより、位相差に相当する直流電圧ΔV を発生し、電
圧制御発振回路５６はこの直流電圧ΔV に基づいて上記
位相差をゼロにするための周波数信号Ｓｏを発生する。
そして、この周波数信号Ｓｏは、分周回路５２のクロッ
ク信号として帰還されると共に、出力端子５１にパージ
ガスの濃度を示す特徴信号として出力される。
【００５１】かかる第２の実施例によれば、分周回路５
２と位相比較回路５４と積分回路５５及び電圧制御発振
回路５６によって所謂ＰＬＬ回路が構成されるので、第
２の合成信号Ｊと擬似信号Ｓｎとの位相がロックするよ
うになり、周波数信号Ｓｏはこのロック状態を維持すべ
く一定周波数となる。更に、分周回路５２が周波数信号
Ｓｏを分周するので、計測周期指定信号Ｓｍと擬似信号
Ｓｎも夫々所定の周波数に維持されることとなる。そし
て、これらの信号Ｓｏ，Ｓｍ，Ｓｎは、超音波伝搬室１
１内を伝搬する超音波の伝搬遅延時間τs にも同期する
こととなるので、図７に示すように、擬似信号Ｓｎの周
期は伝搬遅延時間τs と等しくなり、更に、第２の合成
信号Ｊも伝搬遅延時間τs と等しくなる。
２と位相比較回路５４と積分回路５５及び電圧制御発振
回路５６によって所謂ＰＬＬ回路が構成されるので、第
２の合成信号Ｊと擬似信号Ｓｎとの位相がロックするよ
うになり、周波数信号Ｓｏはこのロック状態を維持すべ
く一定周波数となる。更に、分周回路５２が周波数信号
Ｓｏを分周するので、計測周期指定信号Ｓｍと擬似信号
Ｓｎも夫々所定の周波数に維持されることとなる。そし
て、これらの信号Ｓｏ，Ｓｍ，Ｓｎは、超音波伝搬室１
１内を伝搬する超音波の伝搬遅延時間τs にも同期する
こととなるので、図７に示すように、擬似信号Ｓｎの周
期は伝搬遅延時間τs と等しくなり、更に、第２の合成
信号Ｊも伝搬遅延時間τs と等しくなる。
【００５２】更にこの第２の実施例では、図７に示す如
く、計測周期指定信号Ｓｍの周期Ｔ1 の１／２の周期の
位置に擬似信号Ｓｎを含む第２の合成信号Ｊを、超音波
の伝搬遅延時間についての特徴抽出信号としてＰＬＬ処
理を行うので、相対的に１周期Ｔ1 において超音波の送
受信を２回行ったのと等価になる。つまり、同一サイズ
の超音波伝搬用の容器を適用して、従来のＴＬＬ方式や
ＰＷＭ方式の回路では１回の超音波の送受信しかできな
かったものとすれば、この第２の実施例では、あたかも
２回の超音波の送受信を行う様になる。したがって、こ
の実施例を適用して１回の超音波の送受信を行うことと
すれば、従来の２分の１の長さの超音波伝搬用の容器で
濃度計測が可能となり、図２及び図３に示した超音波伝
搬室１１を小型化すると共に、ひいては装置全体の小型
化を実現している。
く、計測周期指定信号Ｓｍの周期Ｔ1 の１／２の周期の
位置に擬似信号Ｓｎを含む第２の合成信号Ｊを、超音波
の伝搬遅延時間についての特徴抽出信号としてＰＬＬ処
理を行うので、相対的に１周期Ｔ1 において超音波の送
受信を２回行ったのと等価になる。つまり、同一サイズ
の超音波伝搬用の容器を適用して、従来のＴＬＬ方式や
ＰＷＭ方式の回路では１回の超音波の送受信しかできな
かったものとすれば、この第２の実施例では、あたかも
２回の超音波の送受信を行う様になる。したがって、こ
の実施例を適用して１回の超音波の送受信を行うことと
すれば、従来の２分の１の長さの超音波伝搬用の容器で
濃度計測が可能となり、図２及び図３に示した超音波伝
搬室１１を小型化すると共に、ひいては装置全体の小型
化を実現している。
【００５３】尚、前述したようにこの実施例では、分周
回路５２の分周比を、計測周期指定信号Ｓｍについては
２×Ｎｐ、擬似信号ＳｎについてはＮｐ／２に設定した
ので、図７に示す如く、計測周期指定信号Ｓｍの周期Ｔ
1 と擬似信号Ｓｎの周期τnが、τn ＝Ｔ1 ／４の関係
になり、周期Ｔ1 の２分の１の長さの超音波伝搬室１１
を実現しているが、本発明は、かかる分周比の関係に限
定されるものではない。つまり、一般的には、かかる擬
似信号Ｓｎの周期τn を、計測周期指定信号Ｓｍの周期
Ｔ1 の１／２n にするように分周比を設定してもよい。
このようにすれば、計測周期指定信号Ｓｍの１周期Ｔ1
当り、２n 回の超音波送受信を擬似的に行ったことに相
当するので、装置の小型化を図ることができると共に、
計測精度の向上を図ることができる。
回路５２の分周比を、計測周期指定信号Ｓｍについては
２×Ｎｐ、擬似信号ＳｎについてはＮｐ／２に設定した
ので、図７に示す如く、計測周期指定信号Ｓｍの周期Ｔ
1 と擬似信号Ｓｎの周期τnが、τn ＝Ｔ1 ／４の関係
になり、周期Ｔ1 の２分の１の長さの超音波伝搬室１１
を実現しているが、本発明は、かかる分周比の関係に限
定されるものではない。つまり、一般的には、かかる擬
似信号Ｓｎの周期τn を、計測周期指定信号Ｓｍの周期
Ｔ1 の１／２n にするように分周比を設定してもよい。
このようにすれば、計測周期指定信号Ｓｍの１周期Ｔ1
当り、２n 回の超音波送受信を擬似的に行ったことに相
当するので、装置の小型化を図ることができると共に、
計測精度の向上を図ることができる。
【００５４】次に、第３の実施例の計測処理回路の構成
と動作を図８及び図９に基づいて説明する。尚、超音波
送受信ユニットを有する装置本体の構造は図２及び図３
に示すのと同様であるものとする。更に、図８及び図９
において図４及び図５と同一又は相当する部分を同一符
号で示すものとする。
と動作を図８及び図９に基づいて説明する。尚、超音波
送受信ユニットを有する装置本体の構造は図２及び図３
に示すのと同様であるものとする。更に、図８及び図９
において図４及び図５と同一又は相当する部分を同一符
号で示すものとする。
【００５５】水晶発振器３７は４．４ＭＨｚの基準信号
ＳCKを出力し、分周回路５７は、この基準信号ＳCKを１
６分周と８１９２分周と４０９６分周することにより、
２７５ｋＨｚの信号ＳB と、周期Ｔｏが約１．８６ｍｓ
ｅｃの計測周期指定信号ＳTと、計測周期指定信号ＳT
の半周期のトリガ信号Ｓf を発生する。尚、この実施例
の説明では、計測周期指定信号ＳT の周期Ｔｏとトリガ
信号Ｓf の周期Ｔf を、Ｔf ＝Ｔｏ／２の関係に設定さ
れているが、一般的には、Ｔf ＝Ｔｏ／２n （但し、ｎ
は正数）の関係に設定される。
ＳCKを出力し、分周回路５７は、この基準信号ＳCKを１
６分周と８１９２分周と４０９６分周することにより、
２７５ｋＨｚの信号ＳB と、周期Ｔｏが約１．８６ｍｓ
ｅｃの計測周期指定信号ＳTと、計測周期指定信号ＳT
の半周期のトリガ信号Ｓf を発生する。尚、この実施例
の説明では、計測周期指定信号ＳT の周期Ｔｏとトリガ
信号Ｓf の周期Ｔf を、Ｔf ＝Ｔｏ／２の関係に設定さ
れているが、一般的には、Ｔf ＝Ｔｏ／２n （但し、ｎ
は正数）の関係に設定される。
【００５６】バースト信号発生回路４０は、図９に示す
ように、計測周期指定信号ＳT に同期した所定期間τs
中だけ信号ＳB を転送することにより、その期間τs に
おいて超音波発生部２１を駆動するためのバースト信号
Ｂを形成する。但し、τs ＜Ｔｏの関係に設定されてい
る。そして、バースト信号Ｂは、入力バッファ回路４１
で電力増幅され、送受信切替回路４２を介して超音波振
動ユニット１９の超音波発生部２１に供給され、超音波
（進行波）を超音波伝搬室１１へ出射させる。
ように、計測周期指定信号ＳT に同期した所定期間τs
中だけ信号ＳB を転送することにより、その期間τs に
おいて超音波発生部２１を駆動するためのバースト信号
Ｂを形成する。但し、τs ＜Ｔｏの関係に設定されてい
る。そして、バースト信号Ｂは、入力バッファ回路４１
で電力増幅され、送受信切替回路４２を介して超音波振
動ユニット１９の超音波発生部２１に供給され、超音波
（進行波）を超音波伝搬室１１へ出射させる。
【００５７】送受信切替回路４２は、計測周期指定信号
ＳT に同期して切替え動作する複数のアナログスイッチ
等で形成され、上記の期間τs 中には、バースト信号Ｂ
を超音波発生部２１へ切替え転送し、その期間τs 経過
後の期間（Ｔｏ−τs ）では、超音波伝搬室１１の反射
面１６から反射してきた受信信号Ｃを出力バッファ回路
４３へ転送するために、超音波振動ユニット１９と出力
バッファ回路４３とを切替え接続する。
ＳT に同期して切替え動作する複数のアナログスイッチ
等で形成され、上記の期間τs 中には、バースト信号Ｂ
を超音波発生部２１へ切替え転送し、その期間τs 経過
後の期間（Ｔｏ−τs ）では、超音波伝搬室１１の反射
面１６から反射してきた受信信号Ｃを出力バッファ回路
４３へ転送するために、超音波振動ユニット１９と出力
バッファ回路４３とを切替え接続する。
【００５８】波形成型回路４４は、ゼロクロス検出回路
や比較器、ワンショットマルチバイブレータ回路等を有
し、出力バッファ回路４３で電力増幅された受信信号Ｃ
の最初のゼロクロス時点や、所定のしきい値レベルを超
える時点を検出することにより、図９に示すような矩形
波信号Ｄに波形整形する。
や比較器、ワンショットマルチバイブレータ回路等を有
し、出力バッファ回路４３で電力増幅された受信信号Ｃ
の最初のゼロクロス時点や、所定のしきい値レベルを超
える時点を検出することにより、図９に示すような矩形
波信号Ｄに波形整形する。
【００５９】合成回路４５は、分周回路５７から出力さ
れる計測周期指定信号ＳT と矩形波信号Ｄについて所定
のデコード処理を行うことにより、超音波（進行波）を
発した時点を示す矩形信号Ｅ’と矩形波信号Ｄ’（信号
Ｄに相当する）とを有する第１の合成信号Ｅを出力す
る。したがって、これらの信号Ｅ’とＤ’の発生間隔τ
D が超音波の伝搬遅延時間となる。
れる計測周期指定信号ＳT と矩形波信号Ｄについて所定
のデコード処理を行うことにより、超音波（進行波）を
発した時点を示す矩形信号Ｅ’と矩形波信号Ｄ’（信号
Ｄに相当する）とを有する第１の合成信号Ｅを出力す
る。したがって、これらの信号Ｅ’とＤ’の発生間隔τ
D が超音波の伝搬遅延時間となる。
【００６０】伝搬遅延時間記憶回路４６は、タイマー回
路を有し、各周期Ｔｏにおける第１の合成信号Ｅの信号
Ｅ’とＤ’との発生時間間隔τD を求めて内部レジスタ
等に記憶すると共に、その時間間隔τD のデータを擬似
信号発生回路４７へ出力する。尚、各周期Ｔｏ毎の時間
間隔τD のデータを出力するようにしてもよいし、現在
から過去の複数周期（Ｎ×Ｔｏ）において求めたＮ個の
時間間隔の加重平均値データを出力するようにしてもよ
い。
路を有し、各周期Ｔｏにおける第１の合成信号Ｅの信号
Ｅ’とＤ’との発生時間間隔τD を求めて内部レジスタ
等に記憶すると共に、その時間間隔τD のデータを擬似
信号発生回路４７へ出力する。尚、各周期Ｔｏ毎の時間
間隔τD のデータを出力するようにしてもよいし、現在
から過去の複数周期（Ｎ×Ｔｏ）において求めたＮ個の
時間間隔の加重平均値データを出力するようにしてもよ
い。
【００６１】擬似信号発生回路４７は、分周回路５７か
らのトリガ信号Ｓf をトリガにして、図７に示すよう
に、時間間隔τD に設定された一対の矩形信号Ｅ”と
Ｄ”を有する擬似信号Ｆを出力する。尚、この実施例で
は、上記係数ｎを１に設定することにより、計測周期指
定信号ＳT の２分の１周期（Ｔｏ／２）の位置で信号
Ｅ”とＤ”を出力するようになっている。したがって、
信号Ｅ”とＤ”は、第１の合成信号Ｅ中の信号Ｅ’と
Ｄ’を複写したのと等価になる。
らのトリガ信号Ｓf をトリガにして、図７に示すよう
に、時間間隔τD に設定された一対の矩形信号Ｅ”と
Ｄ”を有する擬似信号Ｆを出力する。尚、この実施例で
は、上記係数ｎを１に設定することにより、計測周期指
定信号ＳT の２分の１周期（Ｔｏ／２）の位置で信号
Ｅ”とＤ”を出力するようになっている。したがって、
信号Ｅ”とＤ”は、第１の合成信号Ｅ中の信号Ｅ’と
Ｄ’を複写したのと等価になる。
【００６２】合成回路４８は、第１の合成信号Ｅと擬似
信号Ｆとの論理和を求めることにより、図９に示すよう
に、信号ＥとＦとの両者の情報を含む第２の合成信号Ｇ
を発生し、パルス幅変調（ＰＷＭ）回路５８に供給す
る。
信号Ｆとの論理和を求めることにより、図９に示すよう
に、信号ＥとＦとの両者の情報を含む第２の合成信号Ｇ
を発生し、パルス幅変調（ＰＷＭ）回路５８に供給す
る。
【００６３】パルス幅変調回路５８は、第２の合成信号
Ｇ中の信号Ｅ’とＥ”の発生タイミングに同期して論理
を“Ｌ”から“Ｈ”へ反転し、信号Ｄ’とＤ”の発生タ
イミングに同期して論理を“Ｈ”から“Ｌ”へ反転する
ＰＷＭ変調信号Ｓｏを発生し、出力端子５１へ出力す
る。したがって、ＰＷＭ変調信号Ｓｏの論理が“Ｈ”と
なる期間が超音波伝搬遅延時間τD と等しくなるので、
ＰＷＭ変調信号Ｓｏに基づいて被測定対象であるパージ
ガスの濃度を求めることができる。
Ｇ中の信号Ｅ’とＥ”の発生タイミングに同期して論理
を“Ｌ”から“Ｈ”へ反転し、信号Ｄ’とＤ”の発生タ
イミングに同期して論理を“Ｈ”から“Ｌ”へ反転する
ＰＷＭ変調信号Ｓｏを発生し、出力端子５１へ出力す
る。したがって、ＰＷＭ変調信号Ｓｏの論理が“Ｈ”と
なる期間が超音波伝搬遅延時間τD と等しくなるので、
ＰＷＭ変調信号Ｓｏに基づいて被測定対象であるパージ
ガスの濃度を求めることができる。
【００６４】この実施例によれば、従来のＴＬＬ方式や
ＰＷＭ方式の回路と比較すると、Ｓ／Ｎ比の向上、計測
精度の向上が図られる。即ち、従来のこれらの技術を適
用して高精度の計測を実現しようとすれば、被測定ガス
を内蔵した容器内での超音波の所定減衰量を確保するた
めに、その容器を長くすることによって超音波の伝搬遅
延時間を長くすると共に、超音波発生部を駆動するため
の周期（本実施例の計測周期指定信号ＳT の周期Ｔｏに
相当する）を長くする必要があり、この結果、装置の小
型化が極めて困難となっていた。
ＰＷＭ方式の回路と比較すると、Ｓ／Ｎ比の向上、計測
精度の向上が図られる。即ち、従来のこれらの技術を適
用して高精度の計測を実現しようとすれば、被測定ガス
を内蔵した容器内での超音波の所定減衰量を確保するた
めに、その容器を長くすることによって超音波の伝搬遅
延時間を長くすると共に、超音波発生部を駆動するため
の周期（本実施例の計測周期指定信号ＳT の周期Ｔｏに
相当する）を長くする必要があり、この結果、装置の小
型化が極めて困難となっていた。
【００６５】これに対してこの実施例では、図９に示す
如く、計測周期指定信号ＳT の周期Ｔｏの１／２の周期
の位置に擬似信号Ｆを含む第２の合成信号Ｇを、超音波
の伝搬遅延時間についての特徴抽出信号としているの
で、相対的に１周期Ｔｏにおいて超音波の送受信を２回
行うこととなる。つまり、同一サイズの超音波伝搬用の
容器を適用して、従来のＴＬＬ方式やＰＷＭ方式の回路
では１回の超音波の送受信しかできなかったものとすれ
ば、この実施例では、あたかも２回の超音波の送受信を
行う様になる。逆言すれば、この実施例を適用して１回
の超音波の送受信を行うこととすれば、従来の２分の１
の長さの超音波伝搬用の容器で濃度計測が可能となる。
したがって、この実施例においては、図２及び図３に示
した超音波伝搬室１１を小型化すると共に、ひいては装
置全体の小型化を実現している。
如く、計測周期指定信号ＳT の周期Ｔｏの１／２の周期
の位置に擬似信号Ｆを含む第２の合成信号Ｇを、超音波
の伝搬遅延時間についての特徴抽出信号としているの
で、相対的に１周期Ｔｏにおいて超音波の送受信を２回
行うこととなる。つまり、同一サイズの超音波伝搬用の
容器を適用して、従来のＴＬＬ方式やＰＷＭ方式の回路
では１回の超音波の送受信しかできなかったものとすれ
ば、この実施例では、あたかも２回の超音波の送受信を
行う様になる。逆言すれば、この実施例を適用して１回
の超音波の送受信を行うこととすれば、従来の２分の１
の長さの超音波伝搬用の容器で濃度計測が可能となる。
したがって、この実施例においては、図２及び図３に示
した超音波伝搬室１１を小型化すると共に、ひいては装
置全体の小型化を実現している。
【００６６】又、擬似信号Ｆの発生周期Ｔf を計測周期
指定信号ＳT の周期Ｔｏに対して、Ｔf ＝Ｔｏ／２n の
関係に設定すれば、この実施例よりも周期Ｔｏ中に多く
の擬似信号が内在することになるので、１周期Ｔｏ当
り、２n 回の超音波送受信を擬似的に行ったことに相当
する。よって、装置の小型化を図ることができると共
に、計測精度の向上を図ることができる。
指定信号ＳT の周期Ｔｏに対して、Ｔf ＝Ｔｏ／２n の
関係に設定すれば、この実施例よりも周期Ｔｏ中に多く
の擬似信号が内在することになるので、１周期Ｔｏ当
り、２n 回の超音波送受信を擬似的に行ったことに相当
する。よって、装置の小型化を図ることができると共
に、計測精度の向上を図ることができる。
【００６７】尚、上述した各実施例は、キャニスターか
らのパージガス濃度を計測する場合を述べたが、本発明
はこれに限定されず、燃料タンクに生じた蒸発燃料をキ
ャニスターの前段にて計測するようにしてもよいし、そ
の他の用途等に応じて適宜の場所に適用することができ
るものである。
らのパージガス濃度を計測する場合を述べたが、本発明
はこれに限定されず、燃料タンクに生じた蒸発燃料をキ
ャニスターの前段にて計測するようにしてもよいし、そ
の他の用途等に応じて適宜の場所に適用することができ
るものである。
【００６８】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
超音波送受信ユニットにバースト信号を供給する時点か
ら前記反射波の検知信号を検出する時点までの時間、即
ち、前記超音波及び反射波の前記伝搬室内における伝搬
遅延時間の情報を得ることができ、この超音波及び反射
波の伝搬遅延時間は、超音波伝搬室の長手方向の長さ
と、被測定対象であるパージガスその他の蒸発燃料の濃
度とに相関関係があるので、この伝搬遅延時間の情報か
ら蒸発燃料の濃度を判定することができる。
超音波送受信ユニットにバースト信号を供給する時点か
ら前記反射波の検知信号を検出する時点までの時間、即
ち、前記超音波及び反射波の前記伝搬室内における伝搬
遅延時間の情報を得ることができ、この超音波及び反射
波の伝搬遅延時間は、超音波伝搬室の長手方向の長さ
と、被測定対象であるパージガスその他の蒸発燃料の濃
度とに相関関係があるので、この伝搬遅延時間の情報か
ら蒸発燃料の濃度を判定することができる。
【００６９】更に、超音波伝搬室に超音波を出射した時
点を示す第１のパルスと反射波を検出した時点を示す第
２のパルスが実際の計測信号に相当し、前記擬似信号
は、かかる計測信号中に複写信号として追加されること
となる。したがって、所定周期Ｔｏに同期して１回の超
音波送受信を行う度に、見掛け上、複数回の計測を行っ
たのと等価な計測結果が得られることとなる。この結
果、従来は所定周期Ｔｏに同期して１回の計測結果しか
得られなかったので、超音波伝搬室の長さを小さくする
ことができなかったのに対し、本発明では、見掛け上複
数回の計測を行ったのと等価な計測結果が得られる分、
超音波伝搬室の長さを小さくすることができ、ひいては
装置全体の小型化を実現している。特に、小型化の必要
な自動車等のエンジンへの燃料供給系統に適用して優れ
た効果を発揮するものである。
点を示す第１のパルスと反射波を検出した時点を示す第
２のパルスが実際の計測信号に相当し、前記擬似信号
は、かかる計測信号中に複写信号として追加されること
となる。したがって、所定周期Ｔｏに同期して１回の超
音波送受信を行う度に、見掛け上、複数回の計測を行っ
たのと等価な計測結果が得られることとなる。この結
果、従来は所定周期Ｔｏに同期して１回の計測結果しか
得られなかったので、超音波伝搬室の長さを小さくする
ことができなかったのに対し、本発明では、見掛け上複
数回の計測を行ったのと等価な計測結果が得られる分、
超音波伝搬室の長さを小さくすることができ、ひいては
装置全体の小型化を実現している。特に、小型化の必要
な自動車等のエンジンへの燃料供給系統に適用して優れ
た効果を発揮するものである。
【図１】本発明による蒸発燃料濃度計測装置の適用例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図２】本発明による蒸発燃料濃度計測装置の一実施例
の構造を示す縦断面図である。
の構造を示す縦断面図である。
【図３】図２中の仮想線Ｘ−Ｘに沿った部分の要部構造
を示す要部縦断面図である。
を示す要部縦断面図である。
【図４】第１の実施例における計測処理回路の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図５】第１の実施例の計測処理回路の動作を説明する
ためのタイミングチャートである。
ためのタイミングチャートである。
【図６】第２の実施例における計測処理回路の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図７】第２の実施例の計測処理回路の動作を説明する
ためのタイミングチャートである。
ためのタイミングチャートである。
【図８】第３の実施例における計測処理回路の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図９】第３の実施例の計測処理回路の動作を説明する
ためのタイミングチャートである。
ためのタイミングチャートである。
【図１０】従来のＴＬＬ方式の計測処理回路を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図１１】従来のＰＷＭ方式の計測処理回路を示すブロ
ック図である。
ック図である。
７…流入ポート、８…流出ポート、９…筐体、１０…ハ
ウジング、１１…超音波伝搬室、１２…小径通路、１
３，１４…連通路、１５…密封カバー、１６…反射面、
１７，３８…溝、１８，３７，３９…弾性封止材、１９
…超音波送受信ユニット、２０…ケース、２１…超音波
振動部、２２…音響整合層、２３，２４…リード端子、
２５…ダンピング材、２６…隔壁、２８，２９…フロー
ティング材、３７…水晶発振器、３８，３９，５２，５
７…分周回路、４０…バースト信号発生回路、４１…バ
ッファ回路、４２…送受信切替回路、４３…出力バッフ
ァ回路、４４…波形整形回路、４５，４８，５３…合成
回路、４６…伝搬遅延時間記憶回路、４７…擬似信号発
生回路、４９…タイマー回路、５０，５５…積分回路、
５４…位相比較回路、５６…電圧制御発振回路、５８…
ＰＷＭ変調回路。
ウジング、１１…超音波伝搬室、１２…小径通路、１
３，１４…連通路、１５…密封カバー、１６…反射面、
１７，３８…溝、１８，３７，３９…弾性封止材、１９
…超音波送受信ユニット、２０…ケース、２１…超音波
振動部、２２…音響整合層、２３，２４…リード端子、
２５…ダンピング材、２６…隔壁、２８，２９…フロー
ティング材、３７…水晶発振器、３８，３９，５２，５
７…分周回路、４０…バースト信号発生回路、４１…バ
ッファ回路、４２…送受信切替回路、４３…出力バッフ
ァ回路、４４…波形整形回路、４５，４８，５３…合成
回路、４６…伝搬遅延時間記憶回路、４７…擬似信号発
生回路、４９…タイマー回路、５０，５５…積分回路、
５４…位相比較回路、５６…電圧制御発振回路、５８…
ＰＷＭ変調回路。
Claims (3)
- 【請求項１】 ハウジングに設けられた流入流出ポート
間に形成され、蒸発燃料が供給される超音波伝搬室と、 前記超音波伝搬室の一端に設けられ、前記一端から超音
波を前記超音波伝搬室の所定反射面へ出射すると共に、
その反射面からの反射波を検出する超音波送受信ユニッ
トと、 予め決められた所定周期（Ｔｏ）に同期し且つこの周期
（Ｔｏ）より短い所定期間（τs ）に、前記超音波送受
信ユニットに超音波駆動用の信号（Ｂ）を供給するバー
スト信号発生回路と、 前記超音波の発生時点を示す第１のパルスと、前記反射
波の検出時点を示す第２のパルスとを有する第１の合成
信号を形成する第１の合成回路と、 前記第１のパルスと第２のパルスとの時間間隔を求める
伝搬遅延時間記憶回路と、 前記周期（Ｔｏ）の１／２n （但し、ｎは正数）であ
り、且つ前記超音波が発せられてから反射波が検出され
るまでの超音波伝搬遅延時間（τD ）よりも長い周期
（Ｔf ）に同期して、前記前記第１のパルスと第２のパ
ルスとを複写したのと等価な擬似信号を発生する擬似信
号発生回路と、 前記第１の合成信号と前記擬似信号との前記各パルス間
隔に基づいて前記蒸発燃料濃度に相当する特徴信号を形
成する回路と、を具備することを特徴とする蒸発燃料濃
度計測装置。 - 【請求項２】 ハウジングに設けられた流入流出ポート
間に形成され、蒸発燃料が供給される超音波伝搬室と、 前記超音波伝搬室の一端に設けられ、前記一端から超音
波を前記超音波伝搬室の所定反射面へ出射すると共に、
その反射面からの反射波を検出する超音波送受信ユニッ
トと、 前記超音波送受信ユニットに、所定周期（Ｔ1 ）に同期
して、超音波駆動用の信号（Ｂ）を供給するバースト信
号発生回路と、 前記超音波の発生時点を示す第１のパルスと、前記反射
波の検出時点を示す第２のパルスとを有する第１の合成
信号（Ｅ）を形成する第１の合成回路と、 前記周期（Ｔ1 ）の１／２n の周期に設定された擬似信
号と前記第１の合成信号を合成することにより、前記擬
似信号と前記第１の合成信号の情報を有する第二の合成
信号を形成する第２の合成回路と、 前記第２の合成信号と前記擬似信号との位相を検出する
位相比較回路と、 前記位相比較回路で検出された位相差に基づいてその位
相差を減少させる周波数信号を発生する電圧制御発振回
路と、 前記周波数信号を分周することにより、前記周期
（Ｔ1 ）を設定すると共に、前記擬似信号を発生する分
周回路と、を具備することを特徴とする蒸発燃料濃度計
測装置。 - 【請求項３】 ハウジングに設けられた流入流出ポート
間に形成され、蒸発燃料が供給される超音波伝搬室と、 前記超音波伝搬室の一端に設けられ、前記一端から超音
波を前記超音波伝搬室の所定反射面へ出射すると共に、
その反射面からの反射波を検出する超音波送受信ユニッ
トと、 予め決められた所定周期（Ｔｏ）に同期し且つこの周期
（Ｔｏ）より短い所定期間（τs ）に、前記超音波送受
信ユニットに超音波駆動用の信号（Ｂ）を供給するバー
スト信号発生回路と、 前記超音波の発生時点を示す第１のパルスと、前記反射
波の検出時点を示す第２のパルスとを有する第１の合成
信号を形成する第１の合成回路と、 前記第１のパルスと第２のパルスとの時間間隔を求める
伝搬遅延時間記憶回路と、 前記周期（Ｔｏ）の１／２n （但し、ｎは正数）であ
り、且つ前記超音波が発せられてから反射波が検出され
るまでの超音波伝搬遅延時間（τD ）よりも長い周期
（Ｔf ）に同期して、前記前記第１のパルスと第２のパ
ルスとを複写したのと等価な擬似信号を発生する擬似信
号発生回路と、 前記第１の合成信号と前記擬似信号との前記各パルス間
隔に基づいて前記蒸発燃料濃度に相当するＰＷＭ変調信
号を形成するパルス幅変調回路と、を具備することを特
徴とする蒸発燃料濃度計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6240125A JPH08105865A (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 蒸発燃料濃度計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6240125A JPH08105865A (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 蒸発燃料濃度計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08105865A true JPH08105865A (ja) | 1996-04-23 |
Family
ID=17054875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6240125A Pending JPH08105865A (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 蒸発燃料濃度計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08105865A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6308572B1 (en) | 1999-02-15 | 2001-10-30 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas concentration sensor |
| US6418782B1 (en) | 1999-01-11 | 2002-07-16 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Gas concentration sensor |
| US6568240B1 (en) | 1999-01-11 | 2003-05-27 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Method and apparatus using a gas concentration sensor for accurately controlling an air fuel ratio in an internal combustion engine |
-
1994
- 1994-10-04 JP JP6240125A patent/JPH08105865A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6418782B1 (en) | 1999-01-11 | 2002-07-16 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Gas concentration sensor |
| US6568240B1 (en) | 1999-01-11 | 2003-05-27 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Method and apparatus using a gas concentration sensor for accurately controlling an air fuel ratio in an internal combustion engine |
| EP1020723A3 (en) * | 1999-01-11 | 2003-11-05 | NGK Spark Plug Company Limited | Gas concentration sensor |
| US6308572B1 (en) | 1999-02-15 | 2001-10-30 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas concentration sensor |
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