JPH11248518A - タイムドメイン反射測定（ｔｄｒ）信号を処理するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低パワーの広帯域パルスと、安価な信号伝送
ラインとを用いて、材料のインターフェースによって生
じる有効な反射パルス信号を求めることができる改善さ
れた信号処理方法および装置を提供する。 【構成】 プローブに関するバックグランド信号を求
め、容器内のプローブに関するサンプルＴＤＲ信号を検
出し、サンプルＴＤＲ信号及びバックグランド信号上に
少なくとも１つの過渡ポイントを設定し、初期境界信号
を設定するために、少なくとも１つの過渡ポイントの一
方側のサンプルＴＤＲ信号の部分を、少なくとも１つの
過渡ポイントの他方側のバックグランド信号の部分に組
み合わせ、初期境界信号を記憶し、ＴＤＲ信号を検出
し、初期境界信号を用いて出力結果を計算する構成によ
り解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、容器内の材料に関
するプロセス変数に相当する有効な出力結果を形成する
ために、複数の反射パルスを有するタイムドメイン反射
測定（ＴＤＲ）信号を処理する方法および装置に関す
る。さらに特定すれば、本発明は容器内の第１の媒体と
第２の媒体との間のインターフェースの場所の正確な表
示を提供するための飛走時間信号用の、改善されたプロ
セッサに関する。

【０００２】

【従来の技術】プロセス及び貯蔵工業は長い間、レベ
ル、流量、温度等のようなプロセスパラメータを測定す
るための種々の型式の装置を利用してきた。複数の異な
る技術（例えば機械式、容量式、超音波式、液体静力学
式等）が、多くの用途における測定に解法を与えてき
た。しかし、利用できる技術が解法を提供できないまま
であるとか、あるいはそのような解法が妥当なコストで
は提供できないといった、他の多くの用途が残ったまま
となっている。レベル測定装置から利益を得ることがで
きる多くの用途に関しては、現在利用できるレベル測定
装置は高価すぎる。

【０００３】大容量の石油貯蔵のようなある種の用途に
おいては、測定される材料の価値が十分に高く、必要な
極めて高い正確さを要する高コストレベルの測定装置を
正当化する。そのような高価な測定装置には、サーボ型
タンクゲージング装置または周波数変調型連続波レーダ
装置を含むことができる。

【０００４】さらに、製造品質を維持し、資源を保護
し、安全を改善させる等のために、生産物のレベルを測
定する必要度が高いような、多くの用途が存在する。し
かし、１つのプラントの測定を十分に行えるよう計器を
備えるためには、低コストの測定装置が必要とされてい
る。

【０００５】一般的な測定アプローチ以外を要求する、
ある種のプロセス測定用途が存在している。例えば、レ
ベル測定の間に高温及び高圧能力を要求する用途は、標
準的には容量測定に依存しなくてはならない。しかし、
一般的な容量測定装置は材料特性の変化によって引き起
こされるエラーに影響されやすい。さらに、容量測定技
術の固有の性質は、１つ以上の液体層を有する内容物を
含む容器内におけるこの種の容量レベル測定技術の利用
を妨げる。

【０００６】超音波飛走時間技術は、材料の特性変化に
伴うレベル表示変化に関する懸念を減少させてきた。し
かし、超音波レベル測定センサは高温、高圧下または真
空内では動作不能である。加えて、そのような超音波セ
ンサは、音響雑音に対して許容度が低い。

【０００７】そのような問題を解決するための１つの技
術的なアプローチは、ガイド波パルスの使用である。こ
れらのパルスはデュアルプローブ伝送ラインを下って、
貯蔵されている材料内に送信され、そして液体レベルに
関連するプローブインピーダンス変化から反射される。
次にプロセス電子回路は飛走時間信号を意味のある液体
レベルの示度に変換する。高品質の短いパルスを発生さ
せるのに要する装置の特性、及びそのような短時間の現
象の飛走時間を測定しなければならないことから、従来
のガイド波パルス技術は極めて高価である。さらに、そ
のようなプローブは簡単な構造ではなく、そして簡単な
容量レベルプローブに比して製作に要する価格は高価と
なる。

【０００８】ナショナルラボラトリシステムによる近年
の開発は、極めて安価な回路を用いて、迅速で低パワー
のパルスを発生し、かつそれらの戻り時間を測定するこ
とを可能にした。例えば、米国特許第５３４５４７１号
明細書及び第５３６１０７０号明細書を参照されたい。
しかし、この新しい技術だけがプロセス及び貯蔵測定用
途にレベル測定技術を普及させることを可能としたわけ
ではない。この新しい技術によって発生されるパルスは
広帯域であり、そしてまた、矩形波パルスではない。加
えて、発生されたパルスは極めて低いパワーレベルを有
している。そのようなパルスは１００ＭＨｚ以上の周波
数であり、そして約１ｎＷ以下の平均パワーレベルを有
している。これらの要素は、パルスがプローブへ降下し
て戻るように送信し、戻ってきたパルスを処理して解釈
する上で、克服すべき新たな問題を生じさせる。

【０００９】第１に、これら低パワーの高周波パルスを
プローブへ降下するように送信し、その戻りを感知する
ためのセンサ装置が備えられなくてはならない。そのよ
うな適切なセンサ装置は、米国特許第５６６１２５１号
明細書 "SENSOR APPARATUSFOR PROCESS MEASUREMENT"に
おいて、及び1996年10月23日出願の米国特許出願第０８
／７３５７３６号明細書 "SENSOR APPARATUS FOR PROCE
SS MEASUREMENT"において説明されており、これらの開
示は本発明に参照されることにより明白に編入されてい
る。

【００１０】このセンサ装置は特に処理容器及び貯蔵容
器における材料レベルの測定に適用されるが、これに制
限されることはない。このセンサ装置は、流量、組成、
誘電定数、水分含有度等の他のプロセス変数の測定にも
利用できることが理解される。本明細書及び特許請求の
範囲においては、述語「容器」はパイプ、滑降斜面管
路、ふた付き容器、タンク、貯蔵槽または他のあらゆる
貯蔵用容器を指す。この種の貯蔵用容器はまた、燃料タ
ンク及び自動車または車両用燃料貯蔵システムの複数の
貯蔵庫、またはエンジンオイル、油圧液、ブレーキ液、
ワイパ液、冷却液、パワーステアリング液、トランスミ
ッション液及び燃料のための貯蔵槽をも含んでいる。

【００１１】送信されたパルスの反射は、容器内の材料
のレベルに依存しない係数、例えば取り付け状態、容器
内の構造および他の周囲条件の係数による反射も含んで
いる。基準信号はこれらの材料レベルに依存しない係数
をマッピングするために用いられ、レベル測定中これら
の係数による反射は、容器内の材料レベルに関して反射
されたパルスの検出を妨害しない。基準信号は収集され
た時点では正確であるが、時間が経って材料レベルに依
存しない係数に変化が生じると、これらの係数による反
射も変化する。基準信号が更新されない場合には、容器
内の材料レベルに依存しない係数による反射の変化がレ
ベルに関する反射として誤解される可能性がある。これ
によりプロセス変数の出力結果に誤りが生じる。

【００１２】従って、容器内の材料レベルに依存しない
係数による反射を追跡するために、周期的に基準信号を
更新する方法が要求される。これにより材料レベルに関
する反射の検出と、適切なプロセス変数の正確な報告が
可能となる。

【００１３】本発明は、一般的な同軸ケーブルまたはデ
ュアル伝送ラインに代えて安価な信号導通伝送ラインを
用いることにより、電磁エネルギ節減を普及させるもの
である。Ｇラインは、経済的なロッドまたはケーブルプ
ローブ（すなわち、ツインまたはデュアル導体アプロー
チに代えて１つの導体）が望まれているレベル測定セン
サに適している。この信号導体アプローチは、新しいパ
ルス発生技術及び検出技術の利点を取り込むだけでな
く、経済的な容量レベルプローブと同様な方法でプロー
ブを構成することを可能とする。

【００１４】本発明は特に、導体から戻ってきたパルス
を処理し解釈するための信号処理装置に関する。本発明
は低パワーで広帯域のパルスを利用するため、プロセス
変数の意味を表示させるための信号処理は困難なもので
ある。一般的な信号処理技術はパルスの反射をモニタリ
ングするための簡単なピーク検出のみに使用される。

【００１５】本発明は、極めて迅速なガイド波パルスの
飛走時間の測定のための信号処理用回路を提供する。信
号特性における差異のために、超音波レベル測定などの
類似の処理に使用される技術はこれとは極めて異なって
おり、ガイド電磁波パルスの検出用としては不十分であ
る。例えば超音波信号はより雑音が多く、約１２０ｄＢ
以上の大きなダイナミックレンジを有している。本明細
書におけるガイド電磁波は超音波信号に比して低雑音で
あり、かつ低いダイナミックレンジを有しており（１
０：１未満）、周囲インピーダンスによって変更され
る。本発明の信号プロセッサは、周囲の環境影響を考慮
して、低パワー信号の適切な反射パルスを判別するよう
に構成されている。

【００１６】標準的な電磁反射測定は、タイムドメイン
反射測定（ＴＤＲ）として知られている。レベル測定の
ためのＴＤＲデバイスは、送信パルスと、結果的に発生
して送信パルスの発射サイトで受信された反射パルスと
の飛走時間の測定を必要としている。標準的にはこの測
定は、受信されたパルスの最大振幅間の時間間隔を決定
することによって行われる。この時間間隔を求めるに
は、送信されたパルスと受信されたパルスとの間の間隔
をカウントする。

【００１７】本発明は、センサ装置のプローブ素子と接
触している材料のインターフェースによって生じた有効
な反射パルス信号を求めるための、改善された信号プロ
セッサを提供する。本発明のプロセッサ装置は特に、上
述の高速かつ低パワーのパルスを処理するのに有益であ
る。信号処理装置の望ましい実施例においては、処理は
反射パルスのアナログ出力のディジタルサンプリングを
基に実行される。しかし同様の信号処理用技術は、リア
ルタイム処理のアナログ信号にも用いることが可能であ
ることは理解される。

【００１８】動作条件における変動、例えば温度、湿度
及び圧力などの環境変動、電圧、電流及び電力などの電
力変動、集積回路出力上にバイアスを生じさせる無線周
波／マイクロ波放射される電力などの電磁影響、および
機械的振動などのその他の条件が、電子的パラメータ及
び出力信号の望ましくないドリフトを誘起しうることは
良く知られている。本発明は、これら動作条件によって
生ずる信号ドリフトを補償するための処理装置及び方法
を提供する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】低パワーの広帯域パル
スと、安価な信号伝送ラインとを用いる、飛走時間測定
用の信号処理方法を提供し、材料のインターフェースに
よって生じる有効な反射パルス信号を求めることができ
る改善された信号処理手順を提供する。また動作条件に
よって生ずる信号ドリフトを補償するための処理装置及
び方法を提供する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この課題は、プローブに
関するバックグランド信号を求める段階と、容器内のプ
ローブに関するサンプルＴＤＲ信号を検出する段階と、
サンプルＴＤＲ信号及びバックグランド信号上に少なく
とも１つの過渡ポイントを設定する段階と、初期境界信
号を設定するために、少なくとも１つの過渡ポイントの
一方側のサンプルＴＤＲ信号の部分を、少なくとも１つ
の過渡ポイントの他方側のバックグランド信号の部分に
組み合わせる段階と、初期境界信号を記憶する段階と、
ＴＤＲ信号を検出する段階と、初期境界信号を用いて出
力結果を計算する段階とを含む構成により解決される。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の１つの実施形態によれ
ば、容器内のプロセス変数に相当する有効な出力結果を
発生させるために、タイムドメイン反射測定（ＴＤＲ）
信号を処理する方法が提供される。この方法は、初期境
界信号を設定し、初期境界信号を記憶し、そしてＴＤＲ
信号を検出する段階を含んでいる。この方法はまた、Ｔ
ＤＲ信号から初期境界信号を減算することによりベース
ライン信号を求め、容器内のプロセス変数によるベース
ライン信号内の反射パルスを求め、容器内のプロセス変
数のレベルを計算する段階をも含んでいる。この実施形
態は、初期境界信号が容器に関して前もって設定されて
いることを前提としている。初期境界信号は理想的に
は、ＴＤＲ信号における外来反射源をマッピンクするた
めに、容器が空のときに容器内の測定を実施して設定さ
れる。しかし操作上、プローブが設置される都度容器を
空にすることは実際的でないことが多い。このことは、
ベースライン信号の決定において用いられるべき初期境
界信号を求めることについて問題を提起する。

【００２２】本発明の１つの実施形態は、容器を空にす
る必要なく境界信号を求める方法にある。部分的プロー
ブマッピングの処理は、バックグランド信号をサンプル
ＴＤＲ信号と組み合わせて部分的プローブマップを作成
する。この部分的プローブマップは初期境界信号として
用いることができる。バックグランド信号により、プロ
ーブの端部でのプローブ反射に関する予測と、新しく設
置されるプローブの浸された部分における他の変動に関
する推定とが可能となる。サンプルＴＤＲ信号は、容器
内の材料レベルより上の、容器のアーティファクト及び
他の源からの反射のマッピングを提供する。部分的プロ
ーブマッピングにより、バックグランド信号に加えるべ
きオフセットが定められ、プローブの一部分に関するバ
ックグランド信号とプローブの他の部分に関するサンプ
ルＴＤＲ信号とが組み合わされる。これにより、容器内
のプロセス変数の決定に用いられる初期境界信号が計算
される。サンプルＴＤＲ信号及びバックグランド信号に
おける差異に関する補償を行うためのオフセットの計算
は、部分的プローブマッピングに必要である。

【００２３】本発明の１つの実施形態では、過渡ポイン
トが、複数の信号が組み合わせられるポイントとして選
択される。このポイントは、組み合わせに用いられるべ
き信号上に選択される。過渡ポイントにおけるサンプル
ＴＤＲ信号とバックグランド信号との間の差異としての
２つの信号の間の差異を補正するオフセット調整が計算
される。このことは、過渡ポイントにおけるバックグラ
ンド信号とサンプルＴＤＲ信号の両方に関する信号値を
確実に等しくさせ、部分プローブマップ内の過渡ポイン
トにおけるあらゆる不連続性を除去することを保証す
る。

【００２４】本発明の別の実施形態では、過渡ポイント
より上のサンプルＴＤＲ信号と、過渡ポイントより下の
バックグランド信号の平均信号値の間の差異としての２
つの信号間の差異を補正するためのオフセット調整が計
算される。これにより、部分プローブマップを作成する
のに用いられた２つの信号の部分が利用される。

【００２５】本発明のさらに別の実施形態では、過渡ポ
イントより下のサンプルＴＤＲの平均値と、過渡ポイン
トより下のバックグランド信号の平均値間の差異として
の、２つの信号の間の差異を補正するためのオフセット
調整が計算される。

【００２６】本発明の別の実施形態では、サンプルＴＤ
Ｒ信号の範囲全体にわたる平均信号値と、バックグラン
ド信号の範囲全体にわたる平均信号値との間の差異とし
ての、２つの信号の間の差異を補正するためのオフセッ
ト調整が計算される。

【００２７】本発明の別の実施形態では、過渡ポイント
よりも上のサンプルＴＤＲ信号の部分にわたる平均信号
値と、過渡ポイントよりも上のバックグランド信号の部
分にわたる平均信号値との間の差異としての、２つの信
号の間の差異を補正するためのオフセット調整が計算さ
れる。

【００２８】本発明の別の実施形態では、過渡ポイント
より上のサンプルＴＤＲ信号の小さなインターバルにわ
たる平均信号値と、過渡ポイントよりも上のバックグラ
ンド信号の小さなインターバルにわたる平均信号値との
間の差異としての、２つの信号の間の差異を補正するた
めのオフセット調整が計算される。

【００２９】本発明の別の実施形態によれば、タイムド
メイン反射測定（ＴＤＲ）の信号を処理し、容器内のプ
ロセス変数に相応に有効な出力結果を算出するためバッ
クグランド信号または基準信号を周期的に更新しつつ、
部分的プローブマッピングを自動的に実行する方法が提
供される。この方法は初期基準信号をプローブに沿って
求める段階と、この初期基準信号をアクティブな基準信
号として記憶する段階と、ＴＤＲ信号をプローブに沿っ
て周期的に検出する段階と、ＴＤＲ信号とアクティブな
基準信号とを用いて出力を算出する段階と、アクティブ
な基準信号を更新するための適切な時間を求める段階
と、この適切な時間で更新される基準信号を自動的に計
算する段階と、出力結果算出に用いるためにアクティブ
な基準信号を更新された基準信号で上書きする段階とを
含む。

【００３０】本発明の１つの実施形態では、更新される
基準信号を自動的に計算する場合に、この更新された基
準信号の計算が行われるまで、プロセス変数を元のまま
維持して待機する。これはプロセス変数のレベルの周囲
の反射ウィンドウを用いて、連続する固定数の測定の間
プロセス変数が反射ウィンドウ内にとどまる場合に基準
信号を更新することにより行われる。

【００３１】本発明の別の実施形態では、更新される基
準信号を自動的に計算する場合に、測定信号の部分と先
行する基準信号（更新される基準信号を形成するために
用いられる）とを規定する過渡ポイントを自動的に選択
する。この過渡ポイントはレベルに関する反射パルスに
基づいて定められ、これにより基準信号にレベルに関す
る反射パルスが含まれることが回避される。

【００３２】ただし本発明の別の実施例では、更新され
る基準信号を自動的に計算する場合、測定信号レベルと
過渡ポイントでの先行の基準信号のレベルとの間の差を
低減させるためにオフセット値を自動的に計算する。こ
れにより過渡ポイントでのレベル差がレベルに関する反
射と誤解されるおそれが回避される。

【００３３】当業技術者にとっては、現在考慮されてい
るように、本発明を実施する最善のモードを例示する望
ましい実施例の以下の詳細な説明を考慮することによ
り、本発明の付加的目的、実施形態及び利点が明らかと
なるであろう。

【００３４】

【実施例】詳細な説明は特に、添付図面を参照しながら
行われる。

【００３５】図１には、プロセス測定のための表面波伝
送ラインセンサ装置の動作が示されている。装置１０
は、貯蔵容器１４内に設けられた第１の媒体１１と第２
の媒体１２との間のインターフェースなどのプロセス変
数のレベル測定に用いられるように適合化されている。
図示されているように、第１の媒体１１は空気であり、
第２の媒体１２はプロセス変数例えば液体または他の材
料である。

【００３６】本発明は、単独導体伝送ラインまたはプロ
ーブ素子１８を容器１４の表面２０に固定するための機
械的取り付け装置１６を含んでいる。機械的取り付け装
置１６は、トランシーバ２２が矢印２４の方向でプロー
ブ素子１８上にパルスを送信することを可能とする。第
１の媒体１１と第２の媒体１２の間のインターフェース
２６例えば液体の上面にパルスが到達すると、反射パル
スが矢印２８の方向でプローブ素子１８に戻り上がって
くる。

【００３７】トランシーバ２２は処理用回路に結合され
ている。処理用回路は反射されたパルスを検出して、戻
りパルスを解釈し、容器１４内における第２の媒体１２
のレベルを表す出力信号を発生する。トランシーバ２２
は広帯域パルスを、極めて低い平均パワーレベル例えば
約１ｎＷ以下または１μＷ以下のピークパワーで送信す
ることが望ましい。パルスの周波数は約１００ＭＨｚ以
上であることが望ましい。

【００３８】トランシーバ２２は送信パルス発生器３０
を含んでいる。このパルス発生器は、一連の高周波パル
スを発生し、それらのパルスをケーブル３７を通して取
り付け装置１６にまで送信する。またトランシーバ２２
はシーケンシャル遅延発生器３２を含んでおり、このシ
ーケンシャル遅延発生器は送信パルス発生器３０に結合
されている。サンプルパルス発生器３４はシーケンシャ
ル遅延発生器３２に結合されている。サンプルアンドホ
ールドバッファ３６はサンプルパルス発生器３４とケー
ブル３７とに結合されている。実例としては、トランシ
ーバ２２はカリフォルニア州リバモアにあるカリフォル
ニア大学のローレンス・リバモア・ナショナルラボラト
リによって開発されたマイクロパワー広帯域パルスレー
ダ送信機である。しかし他のトランシーバ２２も本発明
の信号プロセッサ装置に用いることができることは理解
される。

【００３９】上述のように、取り付け装置１６は低パワ
ーかつ高周波のパルスを送受信できるように特に設計さ
れたものでなければならない。参照として本発明に特に
組み込まれている前述の出願は、トランシーバ２２のた
めの適切な取り付け装置１６を提供している。電子及び
処理回路は、取り付け装置１６から離れた遠隔の取り付
け場所に設けることができることも理解される。

【００４０】ライン３８上のトランシーバ２２の出力側
は増幅器４０に結合されている。増幅器４０の出力側は
ライン４２上にＴＤＲアナログ信号を送出する。本発明
の有利な実施例ではディジタルサンプリング装置が用い
られ、アナログ出力信号に関連するディジタル信号が処
理されるが、本発明によるプロセッサ装置はアナログ信
号を直接に処理するように構築できるということも理解
される。

【００４１】本発明においては、アナログ‐ディジタル
コンバータ４４が増幅器４０に結合されている。アナロ
グ‐ディジタルコンバータ４４の出力側は、マイクロプ
ロセッサ４６の入力側に結合される。図示の実施例にお
いては、マイクロプロセッサ４６は入手可能なモトロー
ラ社のＭＣ６８ＨＣ７１１Ｅ９マイクロプロセッサであ
る。しかしあらゆる他の適切なマイクロプロセッサも本
発明によって用いることができることが理解される。マ
イクロプロセッサ４６は、ファーストクロック及びスロ
ークロックの両方で実行するように用いられる。マイク
ロプロセッサ４６によって実行される約２ＭＨｚの矩形
波のＰＲＦクロックが送信パルス発生器３０に結合され
る。マイクロプロセッサ４６はまた同期発振器をも備え
ており、図によればこの発振器で約４０Ｈｚの周波数の
矩形波が形成される。この同期発振器はシーケンシャル
遅延発生器３２に結合されている。

【００４２】マイクロプロセッサ４６はまたＲＡＭ４８
とＥＥＰＲＯＭ５０とに結合されている。マイクロプロ
セッサ４６の出力端子は出力側５２に結合されている。
図によれば出力側５２は、第１の媒体１１と第２の媒体
１２の間のインターフェース２６のレベルを表示する４
ｍＡ〜２０ｍＡの出力信号を提供する。

【００４３】増幅器４０からのＴＤＲアナログ信号は、
送信ライン装置上を移動してきたリアルタイム信号の等
価時間信号（ＥＴＳ）である。ＥＴＳはディジタルサン
プリングによって時間的に拡張され、これにより信号の
調整及び処理のための一般的なハードウェアの使用が可
能となる。本発明の信号プロセッサは、リアルタイムま
たはＥＴＳでの有効なパルス反射を求めるための手段を
提供する。これらの結果から、上面２０、底面２１、セ
ンサ載置用プレートまたはプローブ素子１８の端部１９
に対する媒体１１、１２の位置についての情報を求める
上で柔軟な処理が可能となる。プロセス材料の位置情報
は、送信ライン及び引き続く信号処理の上でのインピー
ダンスの不連続によって生じる信号反射から得られる。

【００４４】ケーブル３７、取り付け装置１６及びプロ
ーブ素子１８を含む送信ラインの信号応答は、固有の送
信設計特性と、境界条件の変化によって生じるインピー
ダンス変化とに依存している。これらの境界条件は、セ
ンサ環境における変化を求めるのに用いられ、測定され
るプロセス材料のバルクの量または位置に直接的または
間接的に関係している。所定の場所におけるセンサのイ
ンピーダンスは、センサ、センサの信号、及びセンサ周
囲の相互作用によってセンサの環境または境界条件の変
動とともに変化することがある。

【００４５】増幅器４０からのタイムドメイン反射測定
（ＴＤＲ）アナログ信号の一例が、図２に示されてい
る。図２では、最初の大きな電圧変動またはパルス５４
は、取り付け装置１６におけるインピーダンス変化によ
って発生される。望ましい実施例では、取り付け装置１
６は基準反射パルスとしてこのインピーダンス変化を送
出する。図２の第２の反射パルス５６は、容器１４内の
固有の干渉によって発生される。この干渉反射５６は、
梯子、戸、溶接しわ、材料蓄積、または容器１４からの
他の内部的要因によって生じることがある。第３の反射
パルス５８は、第１の媒体１１と第２の媒体１２との間
のインターフェース２６によってもたらされる。第４の
反射パルス６０は、プローブ素子１８の端部１９によっ
て発生される。

【００４６】本発明は、所定の時間において、または既
知の境界条件の下でセンサ性能を特徴付けまたは記録す
ることにより、信号処理機能を初期化する。この初期特
徴付けは、初期境界条件として使用することができる。
換言すると、基準または初期境界信号は、第１の媒体１
１及び第２の媒体１２が容器１４内に入れられる前に測
定され、記憶されている。

【００４７】初期境界信号（Ｉ．Ｂ．）の１つの例が図
３に示されている。初期境界信号は、第１の媒体１１と
第２の媒体１２の間のインターフェース２６で生じる反
射パルスによって引き起こされる有効なインピーダンス
変化を求めるための補助手段として用いられる。図３に
おいては、初期電圧ピークまたは反射パルス６２は容器
１４内の干渉によって生ずる。図３のパルス６２は、図
２におけるパルス５６に対応する。図３におけるパルス
６４は、プローブ素子１８の端部１９に対応する。

【００４８】センサの特徴付けは、ファクトリ較正、環
境特徴付けまたはプローブマッピング、及びセンサの再
特徴付け、または再較正を含んでいる。特徴付けは最適
性能を提供するために、ただ１つの初期化手順または組
み合わされた複数の初期化手順が使用できる手法で行わ
れる。設置環境例えば容器１４内の取り付け装置の内部
及び外部におけるセンサ及びその信号の特徴付けは、初
期境界条件として参照される。

【００４９】ファクトリ較正は安定した既知の環境にお
いて特徴づけられたセンサ性能を含んでおり、これは装
置性能に関するベースラインを提供する。ここではフィ
ールド設置において遭遇する影響及び効果を無視してい
る。タンクまたは容器１４内にセンサを取り付けるよう
な、フィールド設置は、センサへの新しい境界条件に関
する環境を存在させることができる。この条件は、容器
または容器の恒久的内容物によって生じるもので、セン
サとそれら容器内容物の相互作用によってセンサ応答に
影響を与えるものである。

【００５０】本発明は、センサの自動的な再特徴付け
か、または手動での再特徴付けを提供する。この再特徴
付けは、所望のプロセス変数を表示する有効な信号を求
める際に環境変化を考慮して補正することができる新し
いベースラインまたはプローブマップを設定するために
実行される。

【００５１】本発明の信号処理の第２フェーズでは、イ
ンピーダンス変化するアナログ導体の有効な信号応答に
よって発生されるパルス反射が検出される。換言する
と、プロセッサ装置は、プローブ素子１８と接触してい
る第１の媒体１１と第２の媒体１２の間のインターフェ
ース２６によって生じるインピーダンスパルス反射の位
置を確認する。複数の数学的技術が、インピーダンス変
化による位置情報の算出に使用される。このインピーダ
ンス変化は、プローブ素子１８に沿ったインピーダンス
変化に起因する、位置に関する時間的な信号反射を発生
させる。

【００５２】インピーダンス変化の検出は、図２に示さ
れるＴＤＲアナログ出力信号に加えられる、１つまたは
複数の次のような技術を含むこともある。１つの検出方
法では時間整列されたＴＤＲ信号のピーク振幅が検出さ
れ、これは図４に示されている。換言すれば、図４の信
号はシフトされ、取り付け装置１６におけるインピーダ
ンス変化によって形成された初期反射パルス５４の時間
として時間ゼロがセットされる。図４では、第１の反射
パルス６６は容器１４内の干渉によって生じる。第２の
反射パルス６８はインターフェース２６によって生じた
ものである。第３の反射パルス７０は、プローブ素子１
８の端部１９によって生じる。

【００５３】別の検出技術では、図４の時間整列された
ＴＤＲ信号の第１の微分信号の正ピークの後の第１ゼロ
クロスが検出される。この微分信号は図５に示されてい
る。第１の反射パルス７２は容器１４内の干渉によって
生じたものである。第２の反射パルス７４はインターフ
ェース２６によって生じ、第３の反射パルス７６はプロ
ーブ素子１８の端部１９によって生じたものである。プ
ロセッサ装置は、この技術を用いてピーク反射パルスの
最大絶対値を求める。これは、図ではロケーション７８
に示されている。絶対最大値が負の値であれば、ロケー
ション８０での先行するゼロクロスがインターフェース
２６のロケーションであると定められる。絶対最大値が
正のピークであれば、次の引き続くゼロクロスがインタ
ーフェース２６の表示として用いられる。

【００５４】有効なインターフェース２６を求めるため
のさらに別の技術は、ベースライン信号の使用である。
このベースライン信号は図６に示されている。ベースラ
イン信号は図４の時間整列されたＴＤＲ信号から、図３
の初期境界信号を差し引くことによって決められる。こ
のため、容器１４内の干渉によって生じたパルス反射６
６は、初期境界パルス反射６２によってキャンセルされ
る。このため図６では、初期パルス反射８２が、第１の
媒体１１と第２の媒体１２の間のインターフェース２６
によって生じたものである。反射性パルス８４はプロー
ブ素子１８の端部１９によって生じたものである。プロ
セッサは、インターフェース２６によって生じたパルス
反射として最大の正のピーク８６の時間を求める。

【００５５】インターフェース２６の実際位置を求める
ためのさらに別の技術は、図６のベースライン信号の第
１の微分信号を用いることである。ベースライン信号の
微分信号は図７に示されている。ここでも再び、第１の
反射パルス８８は第１の媒体１１と第２の媒体１２の間
のインターフェース２６によって生じたものである。第
２の反射パルス９０はプローブ素子１８の端部１９によ
って生じたものである。プロセッサはパルス反射８８の
ピーク絶対値９２を求める。このピーク絶対値が負の電
圧と関連しているので、プロセッサはインターフェース
２６に関する時間として、第１の先行するゼロクロス９
４に進む。最大絶対値が正のピークであれば、引き続く
次のゼロクロスがインターフェースレベルとして用いら
れる。

【００５６】本発明のいくつかの実施例は、インターフ
ェース２６の有効な検出に関連するデータを検証するた
めに、上述の技術の２つまたはそれ以上の組み合わせを
用いる。信号の短期間ヒストリはまた、インターフェー
ス２６の位置におけるあらゆる変化の有効性を具体化
し、この変化が現在用いられているセンサの近傍のプロ
セス条件内で生じうるものであることを検証するのに使
用される。

【００５７】本発明の望ましい実施例においては、プロ
セッサは上述の４つの技術または方法のそれぞれを用い
て、第１の媒体１１と第２の媒体１２の間のインターフ
ェース２６によって生じる有効なインピーダンス不連続
のロケーションを求める。各方法には重み付け係数が割
り当てられている。図示の実施例においては、図６に示
されているベースライン信号の計算に１．１の重み付け
係数が割り当てられており、一方他の３つの技術には
１．０の重み付け係数が割り当てられている。これらの
重み付け係数は、４つの方法の間での一致の程度を示す
ための手段を提供する。センサによる検出に従って計算
された境界条件が４つの検出方法の間で矛盾を生じさせ
て４つの方法全ての間で実質的な一致が存在しない場合
には、有効な結果は、２つまたは３つの検出方法の間で
実質的な一致が存在するか否かに依存している。４つの
方法全てによる有効なインピーダンスパルスの検出にお
いて実際には偏差が存在する場合には、最も高い重み付
け係数を持つ方法が有効な検出方法として用いられる。

【００５８】本発明においては、マイクロプロセッサ４
６は、上述の４つの方法のそれぞれを用いてインターフ
ェース２６によって生じる有効なインピーダンス変化の
位置を計算するためのソフトウェアを持つようにプログ
ラムされている。図８には、有効信号を求めるために本
発明のマイクロプロセッサ４６によって実行される段階
が示されている。ブロック１００に示されているよう
に、マイクロプロセッサ４６は最初に初期化される。信
号プロセッサの動作モードがブロック１０２に示されて
いる。

【００５９】最初の動作モードは図３に示されている初
期境界（Ｉ．Ｂ．）信号をセットし、記憶することであ
る。この初期境界信号は、プロセス材料が容器１４内に
入れられる前に発生されている。マイクロプロセッサ４
６は最初に、ブロック１０４に示されているように入力
初期境界信号を受け取る。このデータは、ブロック１０
６に示されているように、取り付け装置１６によって生
じた初期インピーダンス変化を基にして時間整列され
る。次にマイクロプロセッサ４６は、初期境界条件に関
連する時間整列されたデータを、ブロック１０８に示さ
れているようにＥＥＰＲＯＭ５０内に記憶する。一旦初
期境界信号が記憶されると、マイクロプロセッサ４６は
ブロック１０２における動作モードまで戻る。

【００６０】１つの実施例では、本発明の信号プロセッ
サは、センサ装置１０の容器１４内への初期設置中、手
動のみで初期境界条件を設定することもできる。別の実
施例では、初期境界条件は信号プロセッサの動作中に、
前もって決められた時間毎に更新される。

【００６１】信号プロセッサの通常動作の間には、ブロ
ック１１０に示されているようにマイクロプロセッサ４
６は入力ＴＤＲ信号を受け取る。この入力ＴＤＲ信号は
図２に示されているＴＤＲアナログ信号のアナログ‐デ
ィジタルコンバータ４４から得られたディジタル表示で
ある。図２から図７ではアナログ信号が参照されたが、
本発明のマイクロプロセッサ４６が信号のディジタル表
示を用いることもできることは理解される。本発明によ
るアナログ信号を処理するのにアナログプロセッサも用
いられることも理解される。

【００６２】ブロック１１２に示されているように、マ
イクロプロセッサ４６は次にＴＤＲ信号の時間整列を行
う。換言すれば、マイクロプロセッサ４６は入力ＴＤＲ
信号を時間シフトさせて、時間ゼロが取り付け装置１６
のインターフェースのロケーション（図２に示される初
期の大きな反射パルス５４によって表されている）で始
まるようにする。

【００６３】図示の実施例では、第１の媒体１１と第２
の媒体１２の間のインターフェース２６の有効パルス反
射を表す位置を確認するのにマイクロプロセッサ４６は
４つの異なる検出方法を利用する。最初の方法において
は、マイクロプロセッサ４６は、図８のブロック１１４
に示されているように、（図４に示されている）時間整
列されたＴＤＲ信号のピーク反射パルスを検出する。図
４におけるピーク７１はインターフェース２６に対応す
る有効な反射パルスである。しかしこの場合には、ピー
ク検出段階はピーク１１５が有効ピークであると決定し
てしまう。実際にはピーク１１５は容器１４内の干渉に
相当するものであるが、有効パルスとされてしまうので
ある。このことは、時間整列されたＴＤＲ信号のピーク
検出方法が単独で用いられるとき、誤りを発生させる理
由の説明となる。次にマイクロプロセッサ４６は、図８
のブロック１１６に示されているように、最大パルス値
の位置に相当する時間を求める。次にこの時間値は、容
器１４の上面２０とインターフェース２６との間の距離
に変換される。この段階はブロック１１８に示されてい
る。続いて第１の検出方法を用いて計算された距離の結
果が記憶される。

【００６４】一旦センサ上のインピーダンス変化の時間
位置が導出されれば、検出された時間を、プロセス変数
のインターフェース２６の距離に等価な位置に変換する
のに用いることができる複数の技術が存在する。複数の
インピーダンス変化間の時間間隔は数学的な関係を有し
ている。すなわち複数のインピーダンス変化間の時間関
係は光線の速度に比例しており、主な材料の相対誘電定
数の連続的関数である。第１の媒体１１が空気である場
合には、誘電定数は実質的に１．０に等しい。続いて、
間隔のサブジェクト時間は材料の誘電条件及び環境的周
囲条件に関する連続的な関数関係を加えることによって
補正されることができる。

【００６５】他の技術、例えば既知の長さのセンサまた
は導体を使用し、主な材料のインターフェースからプロ
ーブ素子１８の端部１９までのパルス移行時間の関係変
化を用いるような手段も使用することができる。換言す
れば、一旦有効なインピーダンスパルスのロケーション
が求められれば、インピーダンスインターフェースとプ
ローブ素子１８の端部１９との間の時間または距離がイ
ンターフェース２６のレベルを求めるために用いられ
る。センサの長さが既知である場合には、材料のインタ
ーフェース２６からプローブ素子１８の端部１９までの
差異時間間隔は、材料の誘電定数の連続的な関数関係で
除算された主な材料１２の厚さに比例して変化する。容
器１４に対して固定されたロケーションを持つプローブ
素子１８を設けることにより、材料レベルまたは材料の
厚さはセンサ位置に関してオフセットされる。この位置
関係は簡単な数学的式を用いて求められる。

【００６６】同様に、各材料の相対誘電定数が既知であ
れば、多層になった材料を通過してセンサ上を移動する
パルスの速度は各材料のレベルを求めるのに用いること
ができる。センサが容器１４に対して固定されたロケー
ションを有しているとき、各材料の位置はセンサ位置へ
のオフセットを有する、時間差異の関数として求めるこ
とができる。センサはまた、較正及び／または材料誘電
値の決定のために用いられる信号反射を作るために、既
知の距離でマーカを有するように設計することもでき
る。

【００６７】マイクロプロセッサ４６はまた、ブロック
１２０に示されているように時間整列されたＴＤＲ信号
の微分信号を計算する。この微分信号のアナログ表示は
図５に示されている。次にマイクロプロセッサ４６は信
号の絶対最大値に隣接する第１のゼロクロスのロケーシ
ョンを求める。最大値が正の値から得られる場合、マイ
クロプロセッサ４６は正のピークの後の次の引き続くゼ
ロクロスを求める。絶対最大値が負の値から得られる場
合には、マイクロプロセッサ４６は検出された絶対最大
値の前の第１のゼロクロスを求める。この段階がブロッ
ク１２２に示されている。続いてマイクロプロセッサ４
６は、ブロック１２４に示されているように検出された
ゼロクロスに相当する時間値を求める。この時間値は次
に、ブロック１２６に示されているように、第１の媒体
１１と第２の媒体１２との間のインターフェース２６の
レベルに相当する距離に変換される。第２の検出方法を
用いて計算された距離が記憶される。

【００６８】第３の検出方法では、ブロック１２８に示
されているように、マイクロプロセッサ４６は図４にお
いてアナログ形式で示されている時間整列されたＴＤＲ
信号から、ＥＥＰＲＯＭ５０（図３）に記憶されている
初期境界信号を差し引くことによってベースライン（Ｂ
Ｌ）信号を計算する。このベースライン信号は図６にア
ナログ形式で示されている。次にマイクロプロセッサ４
６は、ブロック１３０に示されているようにベースライ
ン信号の正の最大値のロケーションを決定する。この正
の最大値は図６におけるロケーション８６に示されてい
る。次にマイクロプロセッサ４６は、ブロック１３２に
示されているように、検出された正の最大値に相当する
時間値を求める。続いてマイクロプロセッサ４６は、ブ
ロック１３４に示されているように、時間値を、第１の
媒体１１と第２の媒体１２との間のインターフェース２
６のロケーションを表す距離の変化に変換する。第３の
検出方法を用いて計算された距離が記憶される。

【００６９】第４の検出方法では、マイクロプロセッサ
４６はブロック１３６に示されているようにベースライ
ン信号の第１の微分信号を形成する。ベースライン信号
の第１の微分のアナログ表示は図７に示されている。次
にマイクロプロセッサ４６は、ブロック１３８に示され
ているように、絶対最大値に隣接するゼロクロスのロケ
ーションを求める。その絶対最大値が正の値であれば、
引き続く次のゼロクロスが用いられる。絶対最大値が負
の値であるならば、インターフェース２６のロケーショ
ンとして最初の先行するゼロクロスが用いられる。続い
てマイクロプロセッサ４６はブロック１４０で、ゼロク
ロスの時間位置を求める。図７の例では、負のピーク９
２に隣接する最初の先行ゼロクロス９４が時間位置とし
て用いられる。続いてマイクロプロセッサ４６はブロッ
ク１４２に示されているように、時間変化を求める。次
にこの時間変化は、ブロック１４４に示されているよう
に距離の変化に変換されて、第１の媒体１１と第２の媒
体１２の間のインターフェースのレベルを表す。第４の
検出方法を用いて計算されたこの距離の変化が記憶され
る。

【００７０】次にマイクロプロセッサ４６は、ブロック
１４６に示されているように、上に説明された４つの方
法の各々から検出された距離の有効性をチェックする。
距離変化の各々が、例えば１ミリメータのような、前も
って決められた感度レベルに丸められる。４つの方法の
それぞれから記憶された４つの結果すべてが同じであれ
ば、マイクロプロセッサ４６は有効な出力が決定された
と判断する。そこでブロック１５０に示されているよう
に、マイクロプロセッサはその出力を適切な形式にフォ
ーマットし、その結果を出力側５２に送出する。

【００７１】４つの検出方法からの４つの記憶されてい
る結果が異なる場合には、マイクロプロセッサ４６はブ
ロック１５２に示されているように、検出方法のそれぞ
れに関して設定されている重み付け係数を考慮する。こ
の点においてマイクロプロセッサ４６は記憶された４つ
の方法の結果を以前の結果と比較することができる。記
憶された４つの結果のいずれかが、前もって決められた
量以上に以前の結果から偏差しているならば、マイクロ
プロセッサ４６は、記憶されているその結果を無視する
こともできる。マイクロプロセッサ４６はブロック１５
４に示されているように重み付けされた結果の加算を行
う。マイクロプロセッサ４６によるこの加算の例を以下
に挙げる。次にマイクロプロセッサ４６は、ブロック１
５６における重み付けされた結果を用いて、インターフ
ェース２６からの有効なインピーダンス反射として最も
適切な距離を選択する。続いてブロック１５０において
マイクロプロセッサ４６は選択された結果を出力する。

【００７２】３つの異なる例が、プロセス測定上の重み
付け係数の効果を説明するために備えられている。

【００７３】

【表１】

【００７４】例１においては、インターフェース２６の
レベルまたは距離Ｘに関して検出された結果はそれぞれ
異なっている。この場合、最も大きな重み付けをされた
係数が用いられるのであり、検出された最大のベースラ
イン値が用いられることを表している。このためマイク
ロプロセッサ４６によって選択された結果は３７．１ｃ
ｍである。

【００７５】例２においては、最大ベースラインによる
方法では３７．１ｃｍの距離を示したままである。しか
しＴＤＲ信号方法の微分及びベースライン信号方法の微
分の両方が、３７．３ｃｍの結果を示している。このた
め２つの等しい結果が互いに加えられて、３７．３ｃｍ
の距離は２．０の重み付け係数を有する。ピークＴＤＲ
信号による方法からの距離３６．９ｃｍは１．０の重み
付け係数を有している。最大ベースラインによる方法に
よる距離３７．１は１．１の重み付け係数を有してい
る。従って、図８におけるブロック１５６における選択
段階の間に、マイクロプロセッサ４６は最も大きな重み
付け係数２．０を選択し、これにより３７．３ｃｍの距
離結果が選択される。

【００７６】例３においては、ピークＴＤＲによる方法
と最大ベースラインによる方法との両方で３７．１ｃｍ
の距離結果を示している。微分ＴＤＲによる方法と微分
ベースラインによる方法の２つは３７．３ｃｍの結果を
生じさせている。このため、距離３７．１は２．１の重
み付け係数を有し、一方距離３７．３ｃｍは２．０の重
み付け係数を有している。このため、マイクロプロセッ
サ４６は、ブロック１５６における選択段階において３
７．１ｃｍの結果を選択する。

【００７７】他の検出技術も本発明によって用いること
ができるのは理解される。加えて必要であれば、他の検
出技術の１つに最も高い重み付け係数を適用することも
できる。別の実施例においては、検出技術の各々に異な
る重み付け係数を割り当てることもできる。そのような
重み付け係数は、適用知識と経験に基づいて選択され、
適用される。

【００７８】有効なインターフェース２６を求めるため
のさらに別の技術は、図６に描かれたベースライン信号
を用いるパターン認識である。このパターン認識技術は
図６に示される反射パルス８２の全体パターンと、反射
されたパルス８２がスレッショールド電圧に達した後に
採取されたいくつかのサンプルされたポイントとを用い
る。ポイントのタイミングは、有効と考えられるパター
ンに関する明白な境界内になくてはならない。この技術
は、雑音及び他の現象によって発生される信号パルスス
パイクによる誤った示度を防止する点で、現存するピー
ク検出方法よりも改善されている。

【００７９】図９を参照すると、反射された信号２００
は、立ち上がりコンポーネント２０２と、そして立ち下
がりコンポーネント２０４（波線で示されている）とを
含み、形状はほぼ正弦曲線である。ベースライン反射信
号２００は、中心が約０Ｖとなるように形成され、この
ことは図６に示されている。

【００８０】有効インターフェース２６を求めるために
ベースラインを用いる方法では、スレッショールド電圧
２１０に関して、反射された信号２００の立ち上がりコ
ンポーネント２０２上の２つのポイント２０６及び２０
８を識別することによって、反射された信号２００の立
ち上がりコンポーネント２０２の中心（すなわち、プロ
セス材料レベル）が決められる。このポイント２０６と
２０８の間の中間ポイントは、反射された信号２００の
立ち上がりコンポーネント２０２の中心である。立ち下
がりコンポーネント２０４上のポイントはゼロで置換さ
れる。

【００８１】パターン認識技術では、立ち下がりコンポ
ーネント２０６上のポイントはゼロに置換されることは
ない。代わりに、負のポイントは２の補数技術を用いて
それらの絶対値に変換される。２の補数技術は、負の符
号を持つ数の絶対値を求めるための技術として当業技術
者にとっては良く知られており、標準的な教科書に記述
され、説明されている。例えば、教科書 "Digital Conc
epts & Applications"1990, Saunder's College Publis
hing (Holt, Rinehart and Winston)の２２５ページを
参照されたい。２の補数技術の使用の結果は、第２の立
ち上がりコンポーネント２１２であり、そのため２つの
立ち上がりピーク２０２、２１２が作られる。

【００８２】パターン認識技術によって、プロセス材料
に関する有効インターフェース２６は、反射されたパル
ス２００全体の四重の（４つの）ポイントパターンと、
そして２つの立ち上がりピーク２０２、２１２とを用い
ることによって求められる。一旦第１のポイント２０６
がスレッショールド電圧２１０に関連して検出される
と、立ち上がりピーク２０２、２１２上の第２のポイン
ト２０８、第３のポイント２１４、第４のポイント２１
６は、第１のポイント２０６からの特定時間フレーム内
で生じなくてはならない。この時間フレームは、有効な
反射されたパルス２００の全体幅２１８によって決めら
れる。４つのポイント２０６、２０８、２１４、２１６
がこの特定の時間フレーム内で発生しなかったならば、
反射されたパルス２００は無効と判断される。

【００８３】反射されたパルス２００が有効と判断た場
合、第１のポイント２０６と第２のポイント２０８との
間の中点を計算することにより、第１立ち上がりピーク
２０２の中心（すなわち、プロセス材料の有効なインタ
ーフェース２６）が求められる。パターン内におけるポ
イントの数は４に限られるものではないことは理解され
るであろう。本発明の範囲から離れることなく、付加的
なポイントも用いることができる。

【００８４】環境変動（温度、湿度、圧力）、電源変動
（電圧、電流、電力）、電磁影響（ＩＣ出力上にバイア
スを生じる無線周波／マイクロ波放射電力）及び機械的
振動のような他の条件等の動作条件における変動は、電
子パラメータ及び出力信号の望ましくないドリフトを引
き起こすことは良く知られている。

【００８５】上述のような動作条件の変動による、反射
された信号の時間及び電圧におけるドリフトを補償する
ために、本発明のさらに別の実施例は、補正要素または
補正係数を含んでいる。この補正要素または補正係数
は、ソフトウェアが信号処理ループを実行する都度、計
算される。次に、補正要素または補正係数は、上述のベ
ースライン減算の方法の使用に先立って各信号サンプル
に加えられる。

【００８６】図１０によれば、初期境界信号またはプロ
ーブマップの時間整列された信号２２０が示されてい
る。この信号２２０は、図３に示されている信号６２に
相当する。信号２２０はスタート電圧Ｖminに対して時
間整列されている。Ｖminは、信号２２０の立ち下がり
コンポーネント２２４の開始中央ライン２２２上に設け
られている。

【００８７】図１１には、リアルタイムＴＤＲ信号が初
期境界信号２２０に対して時間及び電圧の両方でドリフ
トしている状態が示されている。この状態でベースライ
ン手順が用いられる時には、結果は有効ではなくなる。
この無効の結果は、本発明による補正要素または補正係
数を用いて信号ドリフトに関する補償を行って克服及び
補正することができる。リアルタイムＴＤＲ信号２２６
は新しい中心２２８を有しており、この中心は時間Δｔ
iだけシフトされ、そして電圧ΔＶcompiだけシフトされ
ている。

【００８８】補償は、時間及び電圧変動Δｔi、ΔＶcom
piを得たのち、ディジタル化されたリアルタイムＴＤＲ
信号２２６をドリフトΔｔi、ΔＶcompiで調整すること
によって行われる。補正係数Ｖcorrは、プローブマップ
信号２２０の初期境界の立ち下がりコンポーネント２２
４上の特定ポイント２３０を、リアルタイムＴＤＲ信号
２２６の立ち下がりコンポーネント２３４上の相応のポ
イント２３２から減算し、その結果を２の補数技術を用
いて反転させることによって計算される。これにより数
Ｖcorrが得られる。この数は、信号２２０及び２２６の
オフセット極性に関わらず、常にリアルタイムＴＤＲ信
号２２６に加えられる。補正係数Ｖcorrは以下の式によ
って代数的に表現される。

【００８９】Ｖcorr＝−（Ｖreal−Ｖpm） ここでＶcorrは補正係数であり、Ｖrealはリアルタイム
ＴＤＲ信号２２６上のポイント２３２であり、Ｖpmはプ
ローブマップ信号２２０上の初期境界上の相応のポイン
ト２３０である。

【００９０】補償されたサンプルポイントΔＶcomp（す
なわち有効信号の中心）は以下の式によって求められ
る。

【００９１】ΔＶcomp＝Ｖsample＋Ｖcorr ここでＶcompは補償されたサンプルポイントであり、Ｖ
sampleは補償されていないポイントであり、Ｖcorrは補
正係数である。

【００９２】ベースライン手順は時間及び電圧における
この補償が完了してから実行することができる。結果と
してのベースライン信号は図１２に示されている。この
補償された結果により有効な反射パルスが形成される。
この有効な反射パルスは容易に分析されて、所望の有効
で正確なΔｔvalidを形成する。

【００９３】図９〜図１２に示されているパターン認識
技術及び補正係数を実施するために、マイクロプロセッ
サ４６内のソフトウェアプログラムは、図１３、図１４
に示されるように変更される。図１３、図１４にはソフ
トウェア変更の結果としてマイクロプロセッサ４６によ
って実行される付加的段階が示されている。付加的段階
は図８に示されている段階内の適切な個所に挿入され
る。このため図８における参照番号に相当する図１３、
図１４の参照番号は、同じ段階を示すように意図されて
いる。さらに図１３及び図１４には示されていないが、
図８に示される段階の残り部分は段階１１０、１３０の
前後に生じて、それぞれ図１３、図１４に示される段階
に続いて実行されるということが理解される。段階１３
６〜１４０、段階１２０〜１２６、段階１１４〜１１８
はパターン認識技術を用いるときには実行されない。し
かし補正係数はパターン認識技術なしでも使用されるこ
とができる。その場合には、図８における段階の全てが
実行される。

【００９４】図１３、図１４によれば、補正係数を計算
しそして加えるための段階がブロック２５０に示されて
おり、図８に示されている処理におけるブロック１１２
と１２８との間で実行される。ブロック２５０において
実行される段階のより詳細なブレークダウンが図１４に
示されている。

【００９５】図１４によれば、マイクロプロセッサ４６
がブロック１１２においてＴＤＲ信号の時間整列を行っ
た後に、マイクロプロセッサ４６は、上に提示した式に
従ってブロック２５２において、初期境界信号２２０上
の特定ポイント２３０を、リアルタイム信号２２６上の
相応のポイント２３２から減算する。ブロック２５４
で、イクロプロセッサ４６はポイント２３２と２３０と
の間の負の差異値上で２の補数技術を用いる。

【００９６】２の補数技術が加えられた後、ブロック２
５２で求められた補正係数Ｖcorrが、リアルタイムＴＤ
Ｒ信号の補償されていないサンプルポイントに加えられ
て、補償されたサンプルポイントＶcompの値を発生す
る。その後、マイクロプロセッサ４６は、初期境界信号
を時間整列された補正ＴＤＲ信号から減算することによ
りベースライン（ＢＬ）信号を計算して、図１２におい
てアナログ形式で示されているベースライン信号を発生
させる。ブロック１２８の後に、マイクロプロセッサ４
６はブロック１３６、ブロック１２０、ブロック１１４
に進むことも、あるいは図１３の２６０に示されている
ようにパターン認識技術を用いることもできることは理
解されるであろう。

【００９７】パターン認識技術を用いると、マイクロプ
ロセッサ４６は最初に、ブロック２６２においてベース
ライン信号２００（図９参照）の立ち下がりコンポーネ
ント２０４上で２の補数技術を用いる。その後、マイク
ロプロセッサ４６は図９に示されるようにブロック２６
４で（信号の幅２１８を基に決められた）前もって決め
られた４重の（４つの）ポイントパターンをサーチす
る。前もって決められたパターンが見つからない場合に
は、マイクロプロセッサ４６は有効なパターンが見いだ
されるまでベースライン信号サンプルを探すことを継続
する。この段階はブロック２６６において実行される。
有効なパターンが見いだされると、マイクロプロセッサ
４６は、図８に示されるブロック１３０で有効なベース
ライン信号の正の最大値の場所を決定する。

【００９８】図６に示されるベースライン信号を求める
ために、図３の初期境界信号が図４の時間整列されたＴ
ＤＲ信号から差し引かれる。理想的には、第１の媒体１
１、第２の媒体１２が容器１４内に入れられる前に、セ
ンサ長全体にわたる初期境界信号またはプローブマップ
が測定され、記憶される。実際には、プローブ１８が容
器１４内に設置される都度、または他の理由によって初
期バックグランド信号を更新すべき必要の生じるごと
に、初期境界信号を求めるために容器１４を空にするこ
とは実用的ではないことが多い。プローブ１８が材料１
２を含んでいる容器１４内に設置されるときには、イン
ターフェース２６より上のプローブ１８の部分は材料１
２の中には浸されておらず、インターフェース２６より
下のプローブ１８の部分は材料１２の中に浸されてい
る。容器１４を空にすることなしに、プローブ１８の全
体の長さに関する初期境界信号を発生させるため、部分
プローブマッピングはフィールド測定されたサンプルＴ
ＤＲ信号の部分と、求められたバックグランド信号の部
分とを、工場またはフィールドにおいて組み合わせる。
部分プローブマッピングは、プローブ１８の設置の直後
か、または初期境界信号を更新するための動作の間に行
うことができる。

【００９９】部分プローブマッピング処理は図１５、図
１６、図１７に示されている。図１５にはプローブ１８
に関して記憶されたバックグランド信号３００が示され
ている。バックグランド信号３００は、工場において初
期的に測定されるか、または設置サイトにおいて定めら
れるかのいずれかであり、プローブ１８の後の使用のた
めにＥＥＰＲＯＭ５０に記憶される。バックグランド信
号３００は過渡ポイント３１０によって分割される。部
分Ａは過渡ポイント３１０より上のプローブ１８の部分
すなわち上方部分に関する信号であり、部分Ｂは過渡ポ
イント３１０より下のプローブ１８の部分すなわち下方
部分に関する信号である。

【０１００】図１６には、プローブ１８が部分的に材料
１２の中に浸されているときの、容器１４内に設置され
たプローブ１８によって感知されたサンプルＴＤＲ信号
３２０が示されている。このサンプルＴＤＲ信号３２０
は、部分プローブマップを形成するために捕捉されたも
のである。サンプルＴＤＲ信号３２０は、取り付け構造
及び容器１４の構造物の内部構造によって生じるいくつ
かの反射パルス３２２を含んでいる。このサンプルＴＤ
Ｒ信号３２０は、バックグランド信号３００に関する過
渡ポイント３１０に相応する過渡ポイント３１０によっ
て分割される。部分Ａは過渡ポイント３１０より上のプ
ローブ１８の部分すなわち上方部分に関する信号であ
り、部分Ｂは過渡ポイント３１０より下のプローブ１８
の部分すなわち下方部分に関する信号である。過渡ポイ
ント３１０は、サンプルＴＤＲ信号３２０の部分Ａが材
料１２内に浸されていないかまたは材料１２と接触して
おらず、真っ直ぐにつり下げられているプローブ１８の
部分に関するものとなるように選択される。材料１２と
のインターフェース２６の反射レベルは、サンプルＴＤ
Ｒ信号３２０における変動３２４によって表されてい
る。

【０１０１】図１７は、部分プローブマップ３４０を示
している。部分プローブマップ３４０は、サンプルＴＤ
Ｒ信号３２０から過渡ポイント３１０までの非浸入プロ
ーブ範囲を、バックグランド信号３００内に記憶されて
いるプローブの残りの範囲と組み合わせることによって
計算される。このため図１７に示される結果としての部
分プローブマップ３４０は、図１６の部分Ａすなわち過
渡ポイント３１０より上のサンプルＴＤＲ信号３２０
と、図１５の部分Ｂすなわち過渡ポイント３１０より下
のバックグランド信号３００との組み合わせである。バ
ックグランド信号３００のオフセット３０６と、サンプ
ルＴＤＲ信号３２０のオフセット３２６との差異を考慮
する調整が、過渡ポイント３１０で必要である。この調
整は、サンプルＴＤＲ信号のオフセットドリフト、雑
音、リンギング減衰、及びこれまでにマップされていな
かった容器１４の内部の付属物からの反射を考慮する。
調整の後に、部分プローブマップ３４０はオフセット３
４６を有している。

【０１０２】５メートル（１５フィート）の最小プロー
ブ範囲または長さが、部分プローブマップを実行するの
に好都合である。過渡ポイント３１０は、これが材料１
２のインターフェース２６よりも上にあるように、同時
に他方ではプローブ１８と取り付け装置１６との間のイ
ンターフェースよりも下にあるように、選択されるべき
である。正確さのために、部分プローブマッピングはプ
ローブ長の末端付近では実行されないようにすべきであ
る。

【０１０３】過渡ポイント３１０において、サンプルＴ
ＤＲ信号３２０のオフセット３２６への調整、バックグ
ランド信号３００のオフセット３０６への調整の計算
は、正確な部分プローブマッピングのために必要であ
る。この調整は、過渡ポイント３１０で部分プローブマ
ップ３４０を滑らかにできるよう、バックグランド信号
３００の部分Ｂのオフセット３０６に加えられる。この
調整が行われない場合には、過渡ポイント３１０で部分
プローブマップ３４０には不連続が存在するようにな
り、この不連続は容器１４内の材料１２のレベルを示す
信号として誤解されかねない。この調整値は多くの方法
によって計算可能であるが、そのうちのいくつかが以下
に説明される。

【０１０４】この調整を計算する１つの方法は、単純
に、過渡ポイント３１０におけるサンプルＴＤＲ信号３
２０と、過渡ポイント３１０におけるバックグランド信
号３００との間の差異を計算することである。これは過
渡ポイント３１０におけるサンプルＴＤＲ信号３２０
と、バックグランド信号３００の両方に関して等しい信
号値を保証し、部分プローブマップ３４０内のあらゆる
不連続を除去するものである。

【０１０５】過渡ポイント３１０の周囲でのサンプルＴ
ＤＲ信号３２０とバックグランド信号３００とにおける
変動を克服するために、この２つの信号の部分にわたる
平均または二乗平均平方根（ＲＭＳ）計算を実行するよ
うな、より強力な調整計算が必要とされることもある。
平均またはＲＭＳなどのより強力な調整計算は信号の全
範囲にわたって、または信号のより小さな部分にわたっ
て行うことができる。第２の方法は、部分プローブマッ
プ３４０を形成するために用いられた２つの信号部分の
平均値間の差異として調整値を計算することである。こ
れは、バックグランド信号３００の部分Ｂにわたる平均
信号値と、サンプルＴＤＲ信号３２０の部分Ａにわたる
平均信号値との間の差異である。第３の方法は、２つの
信号間の小さい方の部分にわたる平均値間の差異として
調整値を計算することである。これは、バックグランド
信号３００とサンプルＴＤＲ信号３２０の両方の部分Ｂ
にわたる平均信号値間の差異である。第４の方法は、両
方の信号の全範囲にわたる平均値間の差異として調整値
を計算することである。これはバックグランド信号３０
０の全範囲にわたる平均信号値と、サンプルＴＤＲ信号
３２０の全範囲にわたる平均信号値との間の差異であ
る。第５の方法は、２つの信号の上方部分の平均値間の
差異として調整値を計算することである。これはバック
グランド信号３００の部分Ａにわたる平均信号値と、サ
ンプルＴＤＲ信号３２０の部分Ａにわたる平均信号値と
の間の差異である。望ましい実施例では、第３の方法が
用いられる。

【０１０６】調整値を計算するのに全プローブ範囲を用
いる代わりに、バックグランド信号３００とサンプルＴ
ＤＲ信号３２０上のより小さな間隔を用いることができ
る。別の方法では、過渡ポイント３１０の周囲の小さな
間隔にわたる平均信号値の間の差異として調整値を計算
する。これは、過渡ポイント３１０付近のバックグラン
ド信号３００の部分Ａの小さな間隔にわたる平均信号値
と、過渡ポイント３１０付近のサンプルＴＤＲ信号３２
０の部分Ａの小さな間隔にわたる平均信号値との間の差
異である。例えば、ディジタル化された信号に関して
は、調整値は、過渡ポイント３１０に最も近いバックグ
ランド信号３００の部分Ａにおける４つのサンプルポイ
ントの平均と、過渡ポイント３１０に最も近いサンプル
ＴＤＲ信号３２０の部分Ａにおける４つのサンプルポイ
ントの平均との間の差異である。

【０１０７】サンプルＴＤＲ信号３２０の部分Ａと、選
択された調整要素によって調整されたバックグランド信
号３００の部分Ｂとの組み合わせである部分プローブマ
ップ３４０は、初期境界信号として用いるために記憶さ
れる。以前に説明されたように、この初期境界信号は、
容器１４内の材料１２のレベルを求めるために用いられ
る。

【０１０８】上述のレベル測定計算は、３つの主要な信
号を必要としている。それらはＴＤＲ信号、バックグラ
ンド信号または基準信号、ペースライン信号である。Ｔ
ＤＲ信号は、プローブ１８に沿って送信された信号の反
射を含む測定信号である。ＴＤＲ信号は、トランシーバ
２２によってアナログ信号として収集され、増幅器４０
を通過させられる。望ましい実施例はアナログＴＤＲ信
号をディジタルＴＤＲ信号に変換するためにアナログ‐
ディジタルコンバータ４４を利用する。ディジタルＴＤ
Ｒ信号の一例４００が図１８に示されている。しかし、
本発明によるプロセッサ装置が、直接的にアナログＴＤ
Ｒ信号を処理するように構築できることは理解される。
ＴＤＲ信号４００においては、第１の大きな反射パルス
４０２は取り付け装置１６におけるインピーダンス変化
によるものであり、第２の大きな反射パルス４０６は材
料レベル２６によるものであり、第３の大きな反射パル
ス４０４はプローブ１８の端部１９によるものである。

【０１０９】基準信号またはバックグランド信号は、測
定されるべきレベルに無関係な測定環境のアーティファ
クト及び他の要素によるバックグランド反射をマッピン
グするのに用いられる。図１９は基準信号４１０を示し
ている。この基準信号４１０においては、第１の大きな
反射パルス４１２は取り付け装置１６におけるインピー
ダンス変化によるものであり、第２の大きな反射パルス
４１４はプローブ１８の端部１９によるものである。Ｅ
ＥＰＲＯＭ５０内に記憶されているいくつかの基準信号
がある。これらの信号は、装置のためのモードセッティ
ングを基にしたレベル測定計算において使用されるため
に選択できる。利用できる基準信号には、ファクトリ基
準信号と、ユーザ基準信号と、部分プローブマップ及び
周期的プローブマップとが含まれる。ファクトリ基準信
号はセンサ製造施設において通常は安定した既知の環境
で、ユーザにセンサを発送する前にセンサ性能を特徴付
けるために測定される。ファクトリ基準信号は発送前に
４つの基準信号ロケーションの全てに記憶される。ユー
ザ基準信号はユーザによって定められるもので、容器１
４が空であるときに、測定が実行されるであろう実際の
環境で定められることが望ましい。これは、バックグラ
ンド信号反射を生じさせる実際の測定環境における容器
のアーティファクト及びその他の影響を考慮した、プロ
ーブの全長に関する基準信号を提供する。部分プローブ
マップはＴＤＲ信号（図１６）の非浸入プローブ範囲
と、以前の基準信号（図１５）からの残りのプローブ範
囲とを組み合わせることによって計算される。部分プロ
ーブマッピングは、容器１４を空にすることが実際的で
はないときに、基準信号４１０の計算を可能にする。部
分プローブマッピングの実行には、ユーザの介在が要求
される。部分プローブマップに類似の周期的プローブマ
ップは、ＴＤＲ信号の非浸入プローブ範囲を、以前の基
準信号からの残りのプローブ範囲に組み合わせたもので
ある。しかし、周期的プローブマッピングは、以下に説
明されるようにユーザ介在なしで自動的に実行される。
装置１０のモードは所望の基準信号が使用可能なように
セットすることができる。メモリを入れ替えると、選択
されたモードで用いられる基準信号のみがＲＡＭ４８内
に維持される。

【０１１０】ベースライン信号は、基準信号をＴＤＲ信
号から差し引くことによって計算される。ベースライン
信号４２０における負の値を除去するために、オフセッ
トをその減算の結果に加算することができる。図２０に
は、基準信号４１０をＴＤＲ信号４００から差し引き、
垂直軸の範囲の半分である１２８カウントのオフセット
を加算することによって計算されたベースライン信号４
２０が示されている。図２０に示されるベースライン信
号４２０においては、第１の大きな反射パルス４２６は
材料レベル２６によるものであり、第２の大きな反射パ
ルス４２４はプローブ１８の端部１９における反射の変
化によるものである。取り付け装置１６におけるインピ
ーダンス変化による反射４０２、４１２は、基準信号４
１０をＴＤＲ信号４００から差し引くことによってキャ
ンセルされる。

【０１１１】３つの信号４００、４１０、４２０の全て
は同じ単位を有している。垂直軸は、パルスの振幅を表
すディジタル電圧カウントを有している。図１８〜図２
０では、振幅情報は２５６カウントを可能とする８ビッ
トを用いて描かれている。これにより５Ｖの電圧範囲に
関しては、１つの電圧カウントは約２０ｍＶ（５Ｖ／２
５６カウント）に等しい。水平軸はディジタル時間カウ
ントの単位を有している。この時間カウントは、関係す
るパルス振幅の時間単位受け取りを表している。時間は
パルスの伝搬速度による距離に直接的に関係しているの
で、各ディジタル時間カウントはまた、ディジタル距離
カウントをも表している。図１８〜図２０においては、
時間情報または距離情報は、水平軸上に５１２カウント
を可能とする９ビットを用いて描かれている。プローブ
マップ長４０１は、水平軸の距離カウントによってカバ
ーされる全体の距離または長さである。そのため、水平
軸上の１０ｍｍで５１２カウントの距離カウントは、プ
ローブマップ長４０１は５．１２ｍ（１０ｍｍ／カウン
ト＊５１２カウント）である。距離測定の分解能は、プ
ローブマップ長４０１に反比例している。プローブ１８
の長さが短くなるに従い、プローブマップ長４０１は距
離カウントの大きさの減少分だけ短くなる。距離カウン
トの大きさが減少すると、距離測定の分解能は増加す
る。

【０１１２】容器１４内の条件が変化しない限り、ペー
スライン信号４２０にはほぼバックグランド雑音がなく
なり、材料レベル２６による反射パルスが第１の大きな
反射パルス４２６となる。ただしＴＤＲ応答が経時的に
基準信号４１０から変化することはある。これらの変化
は更新されるまでは基準信号４１０に含まれていないた
め、基準信号４１０をＴＤＲ信号４００から差し引くこ
とによってはこれらの変化はキャンセルされず、ペース
ライン信号４２０内の反射パルスとして現れてしまう。
材料１２のレベル２６に関係のない多くの要素が、経時
的にＴＤＲ信号４００を変化させてしまう。これらの要
素は、プローブ１８上の材料の盛り上がり、温度変化、
容器１４の条件変化、取り付け条件の変化を含んでい
る。図２０に示されているように、ベースライン信号４
２０はプローブマップ直後は「クリーン」である。しか
し時間が経つとベースライン信号の雑音が増大する。図
２１に示されている、後のペースライン信号４３０は、
前に計算された基準信号４１０を現在ＴＤＲ信号から差
し引いた結果である。基準信号４１０の収集から現在Ｔ
ＤＲ信号の収集までの間に暫定的に生じるバックグラン
ド雑音における変動は、後のベースライン信号４３０に
おけるレベル反射パルス４３６に先立つ雑音パルス４３
２を生じさせる。雑音パルス４３２は、レベル反射とし
て誤解される可能性を有しており、間違ったレベル測定
の結果をもたらす可能性を有している。レベル反射パル
ス４３６の振幅が雑音パルス４３２よりも大きいため、
初期的には雑音は測定に影響を及ぼさない。しかし、チ
ェックされないままの雑音パルス４３２は大きくなるこ
とがあり、ついにはレベル反射パルス４３６の振幅と等
しくなったり、またはそれよりも大きくなったりするこ
とがある。

【０１１３】周期的プローブマッピングの処理は、基準
信号４１０を現在最適条件に保持する結果に導くもので
ある。結果的に、バックグランド要素によるＴＤＲ信号
４００に含まれる変動は、ベースライン信号４２０の計
算においては補正される。十分な頻度で基準信号４１０
を周期的に更新することによって、ベースライン信号４
２０を雑音なしに保持できる。周期的プローブマッピン
グは部分プローブマッピングと同様であるが、以下の点
において相違している。部分プローブマッピングはユー
ザが手動的に部分プローブマッピング処理を起動し、過
渡ポイントを入力するのに対し、周期的プローブマッピ
ング処理は自動的に適切な時間にマッピング処理を起動
し、周期的プローブマッピング処理に用いられるＴＤＲ
信号のレベル反射から過渡ポイントを決定する。

【０１１４】部分マッピングと同様、周期的マッピング
は、基準信号の下方部分を有する現在ＴＤＲ信号の上方
部分に適応されて、新しい基準信号を計算する（＊）。
周期的プローブマッピングは、各周期的プローブマッピ
ング動作によって更新された基準信号４１０で開始され
る。周期的プローブマッピングで用いられたオリジナル
の基準信号は、種々の装置モードにおいて用いられた基
準信号決定方法のいずれによってでも供給されることが
できる。

【０１１５】レベル反射パルス４０６の一部分をマッピ
ングしてしまうことを防ぐため、周期的プローブマッピ
ングは、容器１４内の材料１２のレベル２６が安定する
まで待機する。ＴＤＲ信号４００のレベル反射パルス４
０６に相当するベースライン信号４２０のレベル反射パ
ルス４２６がレベル測定のセットされた回数だけ反射ウ
ィンドウ４４４内にとどまっているならば、レベル２６
は周期的プローブマッピングの作動化のために十分安定
していると考慮される。周期的プローブマッピングの作
動化のためのこの安定度要求は、反射ウィンドウ４４４
を狭くすることによって増加される。反射ウィンドウカ
ウンタは、レベル反射パルス４２６が反射ウィンドウ４
４４内にとどまっている連続時間の数を追跡する。レベ
ル反射パルス４２６が反射ウィンドウ４４４の外側にあ
るとき、反射ウィンドウカウンタはゼロにリセットさ
れ、反射ウィンドウ４４４の範囲はリセットされる。連
続レベル測定のユーザ選択した回数だけ、レベル反射パ
ルス４２６が反射ウィンドウ４４４内に留まっていると
き、周期的プローブマッピングは自動的に作動される。
本発明の望ましい実施例は、同じレベルにおいて４回の
連続するレベル反射を要求している。これはすなわち、
反射ウィンドウ４４４が０の距離カウントの幅を有して
いることに相当する。

【０１１６】周期的プローブマッピングが作動されたと
き、ＴＤＲ信号４００が収集され、現在のベースライン
信号４３０が計算される。レベル反射パルス４３６にお
けるレベル反射ロケーション４３８が求められる。プロ
ーブマップ長４０１とレベル反射ロケーション４３８を
基にして、レベル反射ロケーション４３８よりも十分に
前の、過渡ポイント４４２が選択される。表２は、過渡
ポイント４４２がレベル反射ロケーション４３８に先立
つ距離カウントの数の見地から、異なるプローブマップ
長４０１に関するレベル反射ロケーション４３８に先行
すべき過渡ポイント４４２の望ましいロケーションのリ
ストである。

【０１１７】

【表２】

【０１１８】過渡ポイント４４２はまた、前の基準信号
４１０上にも見いだされる。これは、ＴＤＲ信号４００
及び先の基準信号４１０において、プローブ１８に沿っ
た同じロケーションを過渡ポイント４４２が表している
ことによる。新しい基準信号４４０を形成するために、
過渡ポイント４４２より前のＴＤＲ信号４００の上方部
分４０８は、以前の基準信号４１０の過渡ポイント４４
２に続く下方部分４１８と組み合わせられる。新しい基
準信号４４０内の過渡ポイント４４２で、部分４０８、
４１８における不連続性を除去するために、オフセット
調整が加えられる。

【０１１９】オフセット調整は、前の基準信号４１０の
信号レベル４１７と、ＴＤＲ信号４００の信号レベル４
０７との差異を補正して、新しい基準信号４４０を過渡
ポイント４４２において滑らかにする。オフセット調整
は、過渡ポイント４４２において新しい基準信号４４０
を滑らかにするため、過渡ポイント４４２に続く前の基
準信号４１０の部分４１８に加えられる。調整が行われ
ないと、新しい基準信号４４０には過渡ポイント４４２
において不連続が存在することがある。この不連続はレ
ベル反射信号と解釈されて、誤ったレベル測定を生じさ
せることがある。オフセット調整値は、部分プローブマ
ッピングに関連して以前に説明された方法を含む多くの
方法で計算することができる。

【０１２０】周期的プローブマッピングからの結果であ
る新しい基準信号４４０は次に、レベル測定計算におい
て基準信号として使用され、後により新しい新たな基準
信号を計算する上で、前の基準信号として用いられる。
新しい基準信号４４０はＲＡＭ４８内に保持されて、レ
ベル測定計算に用いられ、周期的にＥＥＰＲＯＭ５０に
転送される。新しい基準信号４４０がＥＥＰＲＯＭ５０
に転送されるレートは、ユーザによって選択可能であ
る。

【０１２１】装置１０のために必要とされるＲＡＭ４８
の量を節減するために、プローブマッピング及びレベル
測定動作は、現在ＴＤＲ信号４００を実際に記憶するこ
となしに実行することができる。レベル測定が実行され
る都度、アナログ‐ディジタルコンバータ４４からのデ
ィジタル電圧サンプルのシーケンシャルな流れとしての
ＴＤＲ信号４００が、マイクロプロセッサ４６によって
受け取られる。このＴＤＲ信号４００は、プローブマッ
プ長４０１に沿って取り付け装置１６からプローブ１８
の端部に至るまで進む、異なるロケーションにおける反
射パルスの振幅を表している。この実施例では、プロー
ブマップ長４０１に沿って５１２個のサンプルが存在す
る。レベル測定を実行する１つの方法は、基準信号４１
０の５１２個のサンプルに沿って、ＴＤＲ信号４００の
５１２個のサンプルを全て記憶し、ベースライン信号４
２０の５１２個のサンプルの全てを計算して差異および
オフセットを取ることである。この方法は、これら３つ
の信号を記憶するのに１．５ＫバイトのＲＡＭの割り当
てを必要とする。望ましい方法は、基準信号４１０をＲ
ＡＭ４８内に記憶し、ＴＤＲ信号４００の各ポイントが
マイクロプロセッサ４６によって受け取られるのに従っ
て、ポイントごとにベースライン信号４２０の５１２の
サンプルを計算することである。この望ましい実施例
は、基準信号４１０及びベースライン信号４２０を記憶
するのに１．０ＫバイトのＲＡＭ４８の割り当てしか必
要としない。計算が、￥ＴＤＲ信号４００からのサンプ
ルを必要としている場合、所要のサンプルが再構成され
る。これは基準信号４１０から相応のサンプルを、ベー
スライン４２０からの相応のサンプルに加算し、ベース
ラインオフセットを差し引くことによって行われる。

【０１２２】装置１０に必要なＲＡＭ４８の量を節約す
る望ましい方法を用いると、周期的プローブマッピング
は図２３に概略表現されているように実行される。周期
的プローブマッピングルーチンに入ると、段階４５０に
おいて装置は、レベル反射ロケーション４３８がレベル
反射ウィンドウ４４４内にあるかどうかを決定する。レ
ベル反射ロケーション４３８がレベル反射ウィンドウ４
４４内に無ければ、段階４５２で反射カウンタがリセッ
トされ、段階４５４で反射ウィンドウ４４４がリセット
され、段階４５６で周期的プローブマッピングルーチン
から出る。

【０１２３】レベル反射ロケーションがレベル反射ウィ
ンドウ４４４内にあれば、段階４５８で反射カウンタが
増加され、段階４６０で装置は反射カウンタの値が周期
的プローブマップ起動カウントよりも大きいかどうかを
チェックする。反射カウンタの値が周期的プローブマッ
プ起動カウントよりも小さければ、段階４５６で周期的
プローブマッピングルーチンから出る。反射カウンタが
周期的プローブマップ起動カウントよりも大きければ、
段階４６２で周期的プローブマッピングは自動的に作動
開始される。

【０１２４】段階４６２で過渡ポイント４４２のロケー
ションが求められ、段階４６４でＴＤＲ信号４００及び
前の基準信号４１０のポイントを用いて過渡ポイントオ
フセット調整が計算されて、過渡ポイント４４２におい
て新しい基準信号４４０が滑らかにされる。段階４６６
において、新しい基準信号４４０の上方部分４０８がＴ
ＤＲ信号４００を再構成することによって計算される。
ＴＤＲ信号４００は、前の基準信号４１０の値にベース
ライン信号４２０の値を加算し、ここからベースライン
オフセット値を減算することによって、過渡ポイント４
４２までポイントごとに再構成される。再構成されたＴ
ＤＲ信号値は、新しい基準信号４４０の値であり、前の
基準信号４１０の値に上書きされて記憶される。段階４
６８において、新しい基準信号４４０の下方部分４１８
が計算される。新しい基準信号４４０の下方部分４１８
は、過渡ポイントのオフセット調整を前の基準信号４１
０の各ポイントに加えることによってポイントごとに計
算され、その結果は前の基準信号４１０のポイントに上
書き記憶される。

【０１２５】段階４７０で装置は新しい基準信号４４０
がＥＥＰＲＯＭ５０内に記憶されるべきか否かを判断す
る。新しい基準信号４４０がＥＥＰＲＯＭ５０内に記憶
されるべきでない場合、段階４７４で反射カウンタはリ
セットされ、段階４５６で周期的プローブマッピングル
ーチンから出る。新しい基準信号４４０がＥＥＰＲＯＭ
５０内に記憶されるべき場合には、段階４７２で新しい
基準信号４４０がＥＥＰＲＯＭ５０内に記憶され、段階
４７４で反射カウンタはリセットされ、段階４５６で周
期的プローブマッピングルーチンから出る。

【０１２６】以前の周期的プローブマップ基準信号をリ
セットまたは初期化するために、新しい「初期」周期的
プローブマップ基準信号をＥＥＰＲＯＭ５０内に記憶す
ることができる。全てのモードに関する初期基準信号と
して、ファクトリ基準信号がＥＥＰＲＯＭ５０内に記憶
されているとは言っても、可能であれば（容器が容易に
空にできるのであれば）、全体のプローブマップ長４０
１に関するユーザ基準信号を計算することが望ましい。
容器が簡単には空にできない場合には、プローブ１８の
非浸入部分に沿った測定環境によるバックグランド基準
をマッピングするために部分プローブマップを実行し、
部分プローブマップを初期の周期的プローブマップ基準
信号として記憶すると有利である。

【０１２７】本発明が特定の望ましい実施例を参照しな
がら詳細に説明されたとは言っても、特許請求の範囲に
説明され、規定されるような本発明の範囲及び精神に含
まれる複数の変化及び変更が存在している。

【０１２８】本発明を特定の望ましい実施例を参照しな
がら詳細に説明したが、特許請求の範囲において説明さ
れ、規定される、本発明の範囲及び精神に含まれる種々
の変化及び変更が存在する。

【図面の簡単な説明】

【図１】容器内の液体などのプロセス変数のレベルを測
定するための、単独導体を有する材料レベルセンサと、
パルス送信機、受信機及びプロセス変数のレベルを求め
るための処理用回路とのブロック概略図である。

【図２】送信器及び受信機によって発生されるタイムド
メイン反射測定（ＴＤＲ）信号のアナログ信号出力を示
す図である。

【図３】プロセス変数が容器内に設けられる前の容器の
内側の初期境界条件を表すアナログ出力信号を示す図で
ある。

【図４】順次のアナログＴＤＲ出力信号を示す図であ
る。

【図５】図４の順次のＴＤＲ信号のアナログ微分信号を
示す図である。

【図６】図３の初期境界信号が図４の順次のＴＤＲ出力
信号から差し引かれたときに発生されるアナログベース
ライン信号を示す図である。

【図７】図６のベースライン信号の微分のアナログ信号
を示す図である。

【図８】プロセス変数によって生じる反射パルスを基に
したプロセス変数の実際の有効なレベル表示を求めるた
めに、本発明のプロセッサ装置によって実効される段階
を示す流れ図である。

【図９】有効なベースライン信号を決定するパターン認
識技術を示す図６の信号に相当するアナログベースライ
ン信号を示す図である。

【図１０】図３に相応する順次のアナログ初期境界また
はプローブマップ信号を示す図である。

【図１１】動作条件による変動によって生じる図１０の
初期境界信号に対する、リアルタイムのアナログのドリ
フトを示す図である。

【図１２】図１１に示される信号でのドリフトに関する
補償のために、本発明による補正係数の適用したアナロ
グのベースライン信号を示す図である。

【図１３】補正係数を求めて加え、プロセス変数によっ
て生じる反射パルスを基にしたプロセス変数の実際の有
効なレベル表示を求めるパターン認識技術を用いるため
に、本発明のプロセッサ装置によって実行される段階を
組み込んだ、図８の流れ図のセグメント図である。

【図１４】初期境界信号への補正係数を計算して加える
ために、図１３におけるブロック２５０において実行さ
れる段階を拡張した流れ図である。

【図１５】プローブに関するバックグランド信号を示す
図である。

【図１６】容器内で捕捉されたサンプルＴＤＲ信号を示
す図である。

【図１７】バックグランド信号の部分とサンプルＴＤＲ
信号の部分を組み合わせることにより形成される部分的
プローブマップを示す図である。

【図１８】容器内のプローブに沿って捕捉されたディジ
タルＴＤＲ信号を示す図である。

【図１９】容器内のプローブに関するディジタル基準信
号を示す図である。

【図２０】基準信号の直後に計算された、容器内のプロ
ーブに関するディジタルペースライン信号を示す図であ
る。

【図２１】基準信号の暫定更新なしで後に計算された、
容器内のプローブ関するディジタルベースライン信号を
示す図である。

【図２２】更新された基準信号を示す図である。

【図２３】周期的プローブマッピングを実行するために
用いられる段階の流れ図である。

【符号の説明】

１０ 装置 １１ 第１の媒体 １２ 第２の媒体 １４ 貯蔵容器 １６ 機械的取り付け装置 １８ プローブ素子 １９ 末端 ２０ 上面 ２１ 底面 ２２ トランシーバ ２４ 矢印 ２６ インターフェース ２８ 矢印 ３０ 送信パルス発生器 ３２ シーケンシャル遅延発生器 ３４ サンプルパルス発生器 ３６ サンプルアンドホールドバッファ ３７ ケーブル ３８ ライン ４０ 増幅器 ４２ ライン ４４ アナログ‐ディジタルコンバータ ４６ マイクロプロセッサ ４８ ＲＡＭ ５０ ＥＥＰＲＯＭ ５２ 出力 ５４〜７０ パルス ７１ ピーク ７２〜７６ パルス ７８ 絶対最大ロケーション ８０ ゼロクロスロケーション ８２ パルス反射 ８４ 反射性パルス ８６ 最大正ピーク ８８、９０ 反射パルス ９２ ピーク絶対値 ９４ ゼロクロス位置 ２００ 反射された信号 ２０２ 立ち上がりコンポーネント ２０４ 立ち下がりコンポーネント ２０６、２０８ ポイント ２１０ スレッショールド電圧 ２１４、２１６ ポイント ２１８ 全体幅 ２２０ 時間整列された信号 ２２２ 開始中央ライン ２２４ 立ち下がりコンポーネント ２２６ リアルタイムＴＤＲ信号 ２２８ 新しい中心 ２３０ 特定ポイント ２３２ 立ち下がりコンポーネント上の相当するポイン
ト ２３４ 立ち下がりコンポーネント ３００ バックグランド信号 ３０６ オフセット ３１０ 過渡ポイント ３２０ サンプルＴＤＲ信号 ３２２ 反射パルス ３２４ 変動 ３２６ オフセット ３４０ 部分プローブマップ ３４６ オフセット ４００ ディジタルＴＤＲ信号 ４０１ プローブマップ長 ４０２〜４０６ 反射パルス ４０７ 信号レベル ４０８ 上方部分 ４１０ 基準信号 ４１２、４１４ 反射パルス ４１７ 信号レベル ４１８ 下方部分 ４２０ ベースライン信号 ４２４、４２６ 反射パルス ４３０ ベースライン信号 ４３２ 雑音パルス ４３６ 反射パルス ４３８ 反射ロケーション ４４０ 基準信号 ４４２ 過渡ポイント ４４４ 反射ウィンドウ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケネス リー パーデュー アメリカ合衆国 インディアナ フランク リン サウス 75 ウェスト 2721 (72)発明者 ウィリアム パトリック マックカーシー アメリカ合衆国 インディアナ インディ アナポリス ペニーロイヤル レイン 7832 (72)発明者 ドナルド ディー カミングズ アメリカ合衆国 インディアナ グリーン ウッド サウスヘイヴン ロード 990 (72)発明者 ゲルト ヴァルトマン アメリカ合衆国 インディアナ グリーン ウッド レイク ドライヴ 213

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内の材料に関するプロセス変数に相
   当する有効な出力結果を形成するために、複数の反射パ
   ルスを有するタイムドメイン反射測定（ＴＤＲ）信号を
   処理する方法において、 プローブに関するバックグランド信号を求める段階と、 容器内のプローブに関するサンプルＴＤＲ信号を検出す
   る段階と、 サンプルＴＤＲ信号及びバックグランド信号上に少なく
   とも１つの過渡ポイントを設定する段階と、 初期境界信号を設定するために、少なくとも１つの過渡
   ポイントの一方側のサンプルＴＤＲ信号の部分を、少な
   くとも１つの過渡ポイントの他方側のバックグランド信
   号の部分に組み合わせる段階と、 初期境界信号を記憶する段階と、 ＴＤＲ信号を検出する段階と、 初期境界信号を用いて出力結果を計算する段階とを含
   む、ことを特徴とするタイムドメイン反射測定（ＴＤ
   Ｒ）信号を処理する方法。
2. 【請求項２】 少なくとも１つの過渡ポイントでのサン
   プルＴＤＲ信号とバックグランド信号との初期境界信号
   の不連続性を最小とするために調整値を計算する段階を
   さらに含む、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 初期境界信号を設定するために組み合わ
   されたバックグランド信号の部分に調整値を加える段階
   をさらに含む、請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 少なくとも１つの過渡ポイントにおける
   バックグランド信号の値を、少なくとも１つの過渡ポイ
   ントにおけるサンプルＴＤＲ信号の値から差し引くこと
   によって調整値を計算する、請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 初期境界信号を設定するために使用され
   たバックグランド信号の部分の平均値を、初期境界信号
   を設定するために使用されたサンプルＴＤＲ信号の部分
   の平均値から差し引くことによって調整値を計算する、
   請求項３記載の方法。
6. 【請求項６】 少なくとも１つの過渡ポイントの一方側
   のバックグランド信号の平均値を、少なくとも１つの過
   渡ポイントの同じ側のサンプルＴＤＲ信号の平均値から
   差し引くことによって調整値を計算する、請求項３記載
   の方法。
7. 【請求項７】 バックグランド信号の平均値を、サンプ
   ルＴＤＲ信号の平均値から差し引くことによって調整値
   を計算する、請求項３記載の方法。
8. 【請求項８】 少なくとも１つの過渡ポイントに近い小
   さな間隔におけるバックグランド信号の平均値を、少な
   くとも１つの過渡ポイントに近い小さな間隔におけるサ
   ンプルＴＤＲ信号の平均値から差し引くことによって調
   整値を計算する、請求項３記載の方法。
9. 【請求項９】 容器内の材料に関するプロセス変数に相
   当する有効な出力結果を形成するために、複数の反射パ
   ルスを有するタイムドメイン反射測定（ＴＤＲ）信号を
   処理する装置において、 プローブに関するバックグランド信号を求める手段と、 容器内のプローブに関するサンプルＴＤＲ信号を検出す
   る手段と、 サンプルＴＤＲ信号及びバックグランド信号上に少なく
   とも１つの過渡ポイントを設定する手段と、 初期境界信号を設定するために、少なくとも１つの過渡
   ポイントの一方側のサンプルＴＤＲ信号の部分を、少な
   くとも１つの過渡ポイントの他方側のバックグランド信
   号の部分に組み合わせる手段と、 初期境界信号を記憶する手段と、 ＴＤＲ信号を検出する手段と、 初期境界信号を用いて出力結果を計算する手段とを含
   む、ことを特徴とするタイムドメイン反射測定（ＴＤ
   Ｒ）信号を処理する装置。
10. 【請求項１０】 容器内の材料に関するプロセス変数に
    相当する有効な出力結果を形成するために、複数の反射
    パルスを有するタイムドメイン反射測定（ＴＤＲ）信号
    を処理する方法において、 プローブに沿った初期基準信号を求める段階と、 アクティブな基準信号として前記初期基準信号を記憶す
    る段階と、 前記容器内の前記プローブに沿ったＴＤＲ信号を周期的
    に検出する段階と、 前記ＴＤＲ信号及び前記アクティブな基準信号とを用い
    て出力結果を計算する段階と、 前記アクティブな基準信号を更新するための適切な時間
    を求める段階と、 前記適切な時間で更新される基準信号を自動的に計算す
    る段階と、 出力結果を引き続く計算に使用するために、前記更新さ
    れた基準信号によって前記アクティブな基準信号を上書
    きする段階とを含む、ことを特徴とするタイムドメイン
    反射測定（ＴＤＲ）信号を処理する方法。
11. 【請求項１１】 適切な時間を求める段階が、前記プロ
    セス変数が安定しているか否かを求める段階を含む、請
    求項１０記載の方法。
12. 【請求項１２】 固定数の連続する、前記プロセス変数
    に関する出力結果が反射ウィンドウ内に留まっている場
    合、前記プロセス変数が安定していると判断する、請求
    項１１記載の方法。
13. 【請求項１３】 更新される基準信号を自動的に計算す
    る段階が、前記更新される基準信号を発生させるため
    に、前記ＴＤＲ信号の部分を前記アクティブな基準信号
    の部分に組み合わせる段階を含む、請求項１０記載の方
    法。
14. 【請求項１４】 更新される基準信号を自動的に計算す
    る段階が、過渡ポイントを自動的に定める段階をさらに
    含み、 その際に前記過渡ポイントの一方側の前記ＴＤＲ信号の
    部分を、前記過渡ポイントの他方側の前記アクティブな
    基準信号の部分に組み合せて、前記更新される基準信号
    を発生させる、請求項１３記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記ＴＤＲ信号の部分は前記過渡ポイ
    ントよりも前の前記ＴＤＲ信号の部分であり、 前記アクティブな基準信号の部分は前記過渡ポイントよ
    りも後の前記アクティブな基準信号の部分である、請求
    項１４記載の方法。
16. 【請求項１６】 前記過渡ポイントは、前記ＴＤＲ信号
    上のレベル反射ロケーションと、プローブマップ長とを
    基にして定められる、請求項１４記載の方法。
17. 【請求項１７】 更新される基準信号を自動的に計算す
    る前記段階が、調整値を計算する段階をさらに含み、 それによって前記ＴＤＲ信号の部分と、前記アクティブ
    な基準信号の部分との間の差異による、更新された基準
    信号の過渡ポイントにおける不連続を最小にする、請求
    項１４記載の方法。
18. 【請求項１８】 更新される基準信号を発生させる際
    に、前記調整値を前記アクティブな基準信号の部分に加
    える、請求項１６記載の方法。
19. 【請求項１９】 前記更新された基準信号によって前記
    初期基準信号を周期的に上書きする段階をさらに含む、
    請求項１０記載の方法。
20. 【請求項２０】 容器内の材料に関するプロセス変数に
    相当する有効な出力結果を形成するために、複数の反射
    パルスを有するタイムドメイン反射測定（ＴＤＲ）信号
    を処理する方法において、 プローブに沿った初期基準信号を求める段階と、 前記初期基準信号をアクティブな基準信号として記憶す
    る段階と、 前記容器内のプローブに沿ったＴＤＲ信号を周期的に検
    出する段階と、 前記ＴＤＲ信号及び前記アクティブな基準信号とを用い
    て、ベースライン信号を計算し記憶する段階と、 前記ベースライン信号上のレベル反射パルスを検出する
    段階と、 前記ベースライン信号上の前記レベル反射パルスの位置
    に基づいて出力結果を計算する段階と、 前記アクティブな基準信号を更新するための適切な時間
    を定める段階と、 前記適切な時間で更新される基準信号を自動的に計算す
    る段階と、 前記出力結果を引き続く計算に使用するために、前記更
    新された基準信号によって前記アクティブな基準信号を
    上書きする段階とを含む、ことを特徴とするタイムドメ
    イン反射測定（ＴＤＲ）信号を処理する方法。
21. 【請求項２１】 適切な時間を求める段階が、前記プロ
    セス変数が安定しているか否かを判別する段階を含む、
    請求項２０記載の方法。
22. 【請求項２２】 固定数の連続する、前記プロセス変数
    に関する出力結果が反射ウィンドウ内に留まっている場
    合、前記プロセス変数が安定していると判断する、請求
    項２１記載の方法。
23. 【請求項２３】 更新される基準信号を自動的に計算す
    る段階が、前記更新された基準信号を発生させるため
    に、前記ＴＤＲ信号の部分を前記アクティブな基準信号
    の部分に組み合わせる段階を含む、請求項２０記載の方
    法。
24. 【請求項２４】 更新される基準信号を自動的に計算す
    る段階が、過渡ポイントを自動的に決定し、前記過渡ポ
    イントの一方側の前記ＴＤＲ信号の部分を、前記過渡ポ
    イントの他方側の前記アクティブな基準信号の部分に組
    み合わせる段階を含む、請求項２０記載の方法。
25. 【請求項２５】 更新される基準信号を自動的に計算す
    る段階が、過渡ポイントを自動的に決定し、調整値を自
    動的に求め、前記過渡ポイントの一方側の前記ＴＤＲ信
    号の部分を、前記過渡ポイントの他方側の前記アクティ
    ブな基準信号の部分に組み合わせる段階を含む、請求項
    ２０記載の方法。
26. 【請求項２６】 更新される基準信号を自動的に計算す
    る段階が、過渡ポイントを自動的に決定し、調整値を自
    動的に求め、前記過渡ポイントの一方側の前記ＴＤＲ信
    号の部分を、前記過渡ポイントの他方側の前記アクティ
    ブな基準信号の部分に組み合わせ、前記調整値を前記ア
    クティブな基準信号の部分に加える段階を含む、請求項
    ２０記載の方法。
27. 【請求項２７】 前記更新された基準信号によって前記
    初期基準信号を周期的に上書きする段階をさらに含む、
    請求項２０記載の方法。
28. 【請求項２８】 容器内の材料に関するプロセス変数に
    相当する有効な出力結果を形成するために、複数の反射
    パルスを有するタイムドメイン反射測定（ＴＤＲ）信号
    を処理する装置において、 プローブに沿った初期基準信号を求める手段と、 前記初期基準信号をアクティブな基準信号として記憶す
    る手段と、 前記容器内の前記プローブに沿ったＴＤＲ信号を周期的
    に検出する手段と、 前記ＴＤＲ信号及び前記アクティブな基準信号とを用い
    て出力結果を計算する手段と、 前記アクティブな基準信号を更新するための適切な時間
    を求める手段と、 前記適切な時間で、更新される基準信号を自動的に計算
    する手段と、 前記出力結果を引き続く計算に使用するために、前記更
    新された基準信号によって前記アクティブな基準信号を
    上書きする手段とを含む、ことを特徴とするタイムドメ
    イン反射測定（ＴＤＲ）信号を処理する装置。
29. 【請求項２９】 容器内の材料に関するプロセス変数に
    相当する有効な出力結果を発生するために、複数の反射
    パルスを有するタイムドメイン反射測定（ＴＤＲ）信号
    を処理する装置において、 プローブに沿った初期基準信号を求める手段と、 アクティブな基準信号として前記初期基準信号を記憶す
    る手段と、 前記容器内の前記プローブに沿ったＴＤＲ信号を周期的
    に検出する手段と、 前記ＴＤＲ信号及び前記アクティブな基準信号とを用い
    て、ベースライン信号を計算し記憶する手段と、 前記ベースライン信号上にレベル反射パルスを検出する
    手段と、 前記ベースライン信号上の前記レベル反射パルスの位置
    に基づいて出力結果を計算する手段と、 前記アクティブな基準信号を更新するための適切な時間
    を定める手段と、 前記適切な時間で、更新される基準信号を自動的に計算
    する手段と、 前記出力結果を引き続く計算に使用するために、前記更
    新された基準信号によって前記アクティブな基準信号を
    上書きする手段とを含む、ことを特徴とするタイムドメ
    イン反射測定（ＴＤＲ）信号を処理する装置。