WO2016104466A1 - 液面検出装置 - Google Patents

液面検出装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2016104466A1
WO2016104466A1 PCT/JP2015/085758 JP2015085758W WO2016104466A1 WO 2016104466 A1 WO2016104466 A1 WO 2016104466A1 JP 2015085758 W JP2015085758 W JP 2015085758W WO 2016104466 A1 WO2016104466 A1 WO 2016104466A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
propagation
wave
vibration
liquid level
internal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2015/085758
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
政稔 市村
小出　茂樹
博行 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Seiki Co Ltd
Original Assignee
Nippon Seiki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Seiki Co Ltd filed Critical Nippon Seiki Co Ltd
Publication of WO2016104466A1 publication Critical patent/WO2016104466A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves

Definitions

  • the present invention relates to a liquid level detection device that detects the liquid level of a liquid in a tank using ultrasonic waves.
  • the conventional liquid level detection device is a method for detecting the surface of an ultrasonic wave propagating through the ultrasonic good conductor by a change in the contact length between the ultrasonic good conductor and the liquid when a part of the ultrasonic good conductor in the gas is in the liquid.
  • the level of the liquid was measured using the fact that the wave propagation time changes (see Patent Document 1).
  • the liquid level detection device using ultrasonic waves is influenced by temperature in principle, the liquid level detection device or a temperature sensor for detecting the temperature of the liquid to be measured is provided, and the temperature detected by the temperature sensor is corrected. It has been considered to detect the liquid level.
  • the provision of the temperature sensor causes an increase in manufacturing cost, and it is necessary to perform measurement using the temperature sensor, which causes a problem that the detection process becomes complicated.
  • the present invention pays attention to the above-mentioned problems, and provides a liquid level detecting device capable of detecting a liquid level with high accuracy without using a temperature sensor.
  • the present invention provides a propagating body that is immersed in a liquid, a vibration generating means that applies vibration to the propagating body, a vibration detecting means that detects vibration of the propagating body, and a drive that drives the vibration generating means.
  • Position detecting means for outputting a signal and propagating a wave generated by the vibration of the vibration generating means to propagate and reflect on the propagating body and receive a measurement signal detected by the vibration detecting means to detect the position of the liquid surface of the liquid
  • the vibration generating means generates a surface wave on the surface of the propagating body and generates an internal propagating wave inside the propagating body
  • the position detecting means The vibration of the surface wave propagated and reflected by the propagating body is detected and the measurement signal is output, and the reference signal is detected by detecting the vibration of the internal propagating wave propagated and reflected by the internal propagating wave.
  • the position detection means corrects the propagation time of the surface wave obtained from the drive signal and the measurement signal by the propagation time of the internal propagation wave obtained from the drive signal and the reference signal, It is to detect.
  • liquid level detection apparatus that can achieve the intended purpose and can accurately detect the liquid level using ultrasonic waves without using a temperature sensor.
  • the block diagram of 1st Embodiment of this invention The side view of the propagation body of the embodiment.
  • the wave form diagram which shows the surface wave and internal propagation wave of the embodiment.
  • (A) is a figure which shows the relationship between the propagation time of an internal propagation wave, and temperature
  • (b) is a figure which shows the relationship between the propagation time of a surface wave, and a liquid level position.
  • the liquid level detection device F includes at least a propagation body 1, vibration generation detection means 2, and position detection means 3 as shown in FIG.
  • the propagating body 1 is immersed in a liquid L stored in a tank (not shown), for example, a medium such as gasoline or alcohol.
  • the propagation body 1 is a material that can transmit vibrations satisfactorily.
  • the propagation body 1 is mainly composed of a synthetic resin, particularly polyphenylene sulfide (PPS), and an additive is added in some cases.
  • the shape of the propagating body 1 is a columnar body, and includes a propagation surface composed of a plane on which a surface wave W1 to be described later propagates.
  • the propagating body 1 is a quadrangular column.
  • a notched groove 1a is provided in a part thereof.
  • the groove 1a includes an internal propagation wave reflecting portion 1b that reflects an internal propagation wave to be described later.
  • the vibration generation detection unit 2 is a vibration generation unit that applies vibration to the propagation body 1 and is a vibration detection unit that detects the vibration of the propagation body 1.
  • the vibration generation detection means 2 includes a piezoelectric element 2a, a transmission circuit 2b that transmits a signal for driving the piezoelectric element 2a, and a reception circuit 2c that receives a signal detected by the piezoelectric element 2a.
  • the piezoelectric element 2a generates a surface wave W1 and an internal propagation wave W2 on the propagating body 1 and has no groove 1a up to the other end of the propagating body 1 in order to detect the surface wave W1 and the internal propagating wave W2.
  • the piezoelectric element 2a is installed so as to protrude.
  • the propagating body 1 and the piezoelectric element 2a are fixed in close contact.
  • the piezoelectric element 2a applies vibration to the propagating body 1 to generate a surface wave W1 on the surface of the propagating body 1 and an internal propagation wave W2 inside the propagating body 1.
  • vibration of the propagating body 1 (vibration caused by the surface wave W1 and the internal propagation wave W2) is detected and converted into a voltage.
  • the surface wave W1 includes a Rayleigh wave, a leaky Rayleigh wave, and a transverse surface acoustic wave
  • the internal propagation wave W2 includes a transverse wave.
  • the transmission circuit 2b drives the piezoelectric element 2a.
  • the transmission circuit 2b includes a drive circuit and a transformer (not shown). A voltage is applied.
  • the receiving circuit 2c detects a signal output from the piezoelectric element 2a and outputs a signal to the position detecting means 3, and includes, for example, an input protection circuit, an amplifier circuit, a band pass filter, a waveform shaping circuit, etc. (not shown).
  • the vibration detected by the piezoelectric element 2a is output to the position detection means 3 as a signal.
  • the vibration generated in the propagation body 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is shown schematically.
  • the leftmost vibration is the vibration V1 generated by the piezoelectric element 2a by the drive signal S1 output from the position detecting means 3.
  • the second vibration from the left is the vibration V ⁇ b> 2 of the internal propagation wave W ⁇ b> 2 that has traveled through the propagation body 1 and reflected back by the internal propagation wave reflection portion 1 b of the propagation body 1.
  • the rightmost vibration is the vibration V ⁇ b> 3 of the surface wave W ⁇ b> 1 that is transmitted through the surface of the propagating body 1, reflected at the other end of the propagating body 1, and returned.
  • a signal output from the receiving circuit 2c due to the vibration V3 of the surface wave W1 is referred to as a measurement signal S3, and a signal output from the receiving circuit 2c due to the vibration V2 of the internal propagation wave W2 is referred to as a reference signal S2.
  • the surface wave W1 has a property that the speed of the surface wave W1 traveling through the propagating body 1 is slow in the portion where the propagating body 1 is immersed in the liquid L, and the liquid surface LS of the liquid L is affected by the propagation time T2 of the surface wave W1. Can be detected.
  • the propagation time T1 of the internal propagation wave W2 is the internal propagation wave W2 that is generated by the internal propagation wave W2 from the time t1 when the control unit 3a of the position detection unit 3 outputs the drive signal S1 and reflected by the vibration generation detection unit 2.
  • the time T2 from the time t1 when the control unit 3a of the position detecting means 3 outputs the drive signal S1 to the time t2 until the time t2 at which the reference signal S2 is detected and output is received. This is the time until time t3 when receiving the measurement signal S3 generated and detected by the surface wave W1 reflected at the other end of the propagating body 1.
  • the receiving circuit 2c of the vibration generation detecting means 2 outputs a measurement signal S3 obtained by detecting the vibration V3 of the surface wave W1 propagated and reflected by the surface wave W1 through the propagation body 1 to the position detecting means 3, and the internal propagation wave W2 propagates.
  • a reference signal S2 obtained by detecting the vibration V2 of the internal propagation wave W2 propagated and reflected by the body 1 is output to the position detection means 3.
  • the position detection means 3 includes at least a control unit 3a composed of a microcomputer or the like and a storage means 3b.
  • the position detection unit 3 outputs a drive signal S1 that drives and vibrates the vibration generation detection unit 2, and the surface wave W1 and the internal propagation wave W2, which are propagation waves generated by the vibration of the vibration generation detection unit 2, are propagated by the propagation body 1.
  • the position of the liquid surface LS of the liquid L is detected by detecting the vibration of the surface wave W1 and the internal propagation wave W2 by the vibration generation detecting means 2.
  • the control unit 3a includes a CPU that performs processing executed by the control unit 3a, a RAM that functions as a main memory of the CPU, a ROM that stores various programs that cause the control unit 3a to execute predetermined processing, and the control unit 3a. And various converters that digitally convert input / output information (signals) for the CPU and analog convert for output.
  • the storage means 3b is a non-volatile memory or the like and stores the relationship between the propagation time T1 of the internal propagation wave W2 and the temperature of the propagation body 1 shown in FIG.
  • the position detection means 3 obtains the temperature of the propagation body 1 with reference to the storage means 3b based on the propagation time T1 of the internal propagation wave W2 obtained from the drive signal S1 and the reference signal S2, and is driven by the temperature of the propagation body 1.
  • the liquid surface LS is accurately detected by correcting the propagation time T2 of the surface wave W1 obtained from the signal S1 and the measurement signal S3.
  • step ST1 the position detection means 3 outputs a drive signal S1.
  • step ST2 the position detection means 3 determines whether or not the reference signal S2 is detected based on the internal propagation wave W2 generated in the propagation body 1 by the drive signal S1. If it is determined that the reference signal S2 has been detected, the process proceeds to step ST3. When it determines with not detecting, it returns to step ST1.
  • the position detection means 3 obtains a propagation time T1 in which the internal propagation wave W2 propagates through the propagation body 1.
  • the propagation time T1 is obtained as the propagation time T1 from the output of the drive signal S1 to the input of the reference signal S2.
  • the time to receive the signal is considered to be negligible.
  • step ST4 the position detection means 3 obtains the temperature of the propagation body 1 with reference to the storage means 3b from the propagation time T1 of the reference signal S2.
  • step ST5 the position detection means 3 determines whether or not the measurement signal S3 is detected based on the surface wave W1 generated on the surface of the propagation body 1 by the drive signal S1. If it is determined that the measurement signal S3 has been detected, the process proceeds to step ST6. When it determines with not detecting, it returns to step ST1.
  • step ST6 the position detection means 3 obtains a propagation time T2 in which the surface wave W1 propagates on the surface of the propagation body 1.
  • step ST7 the position detecting means 3 calculates the propagation time T2 of the surface wave W1 based on the temperature of the propagating body 1 obtained in step ST4 by the correction coefficient (a, b) based on the temperature of the propagating body 1.
  • the liquid level LS is detected based on the corrected propagation time.
  • the formula which makes propagation time T2 a solution is represented by the following linear formula.
  • the propagating body 1 immersed in the liquid L, the vibration generating means 2 for applying vibration to the propagating body 1, the vibration detecting means 2 for detecting the vibration of the propagating body 1, and the drive signal for driving the vibration generating means 2 are output.
  • the vibration generating means 2 generates a surface wave W1 on the surface of the propagating body 1 and an internal propagating wave W2 inside the propagating body 1, and the vibration detecting means 2 is a surface wave.
  • the position detection means 3 is driven By detecting the liquid level LS by correcting the propagation time T2 of the surface wave W1 obtained from the driving signal S1 and the measurement signal S3 by the propagation time T1 of the internal propagation wave W2 obtained from the signal S1 and the reference signal S2, the temperature sensor Therefore, it is possible to provide a liquid level detection apparatus capable of detecting a liquid level with high accuracy without using an ultrasonic wave.
  • storage means 3b for storing the relationship between the propagation time T2 of the internal propagation wave W2 obtained from the drive signal S1 and the reference signal S2 and the temperature of the propagation body 1, and the position detection means 3 is stored in the storage means 3b.
  • the propagating body 1 is provided with the internal propagation wave reflecting portion 1b, it is possible to provide a liquid level detecting device capable of detecting the liquid level with high accuracy without using a temperature sensor. Furthermore, the surface wave W1 and the internal propagation wave W2 can be obtained by the same drive signal S1, the detection process is simplified, and the cost can be reduced.
  • the storage unit 3b indicates the position of the liquid level LS related to the propagation time T2 of the surface wave W1 for each predetermined temperature (for example, every 5 degrees Celsius) of the propagation body 1.
  • FIG. 5B illustrates another example of 0 degrees Celsius, 5 degrees Celsius, and 10 degrees Celsius.
  • the position detecting means 3 detects the position of the liquid level LS by obtaining the position of the liquid level LS related to the propagation time T2 of the surface wave W1 based on the temperature of the propagating body 1 stored in the storage means 3b. Also good.
  • the groove 1a is formed by cutting out the internal propagation wave reflection portion 1b.
  • the present invention is not limited to this embodiment.
  • a part of the propagating body 1 cut out to the bottom surface and formed into a key shape, a screw stopper, or another member fitted in the groove 1a may be used.
  • the another member may be a resin or a metal.
  • the liquid level of liquid fuel such as gasoline or alcohol is detected.
  • the liquid level is not limited to liquid fuel such as gasoline or alcohol, and other liquids such as water are detected. It is also possible to do.
  • a use is not limited to vehicles, such as a vehicle, It can utilize for a wide use.
  • the shape of the propagating body 1 is not limited to a quadrangular prism, and may be any plane as long as the surface wave W1 can propagate.
  • a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the propagating body 1 may be D-shaped or the like.
  • the present invention relates to a liquid level detection apparatus, and in particular, can be used for a liquid level detection apparatus that detects a liquid level using ultrasonic waves.
  • Liquid level detection device L Liquid LS Liquid level S1 Drive signal S2 Reference signal (internal propagation wave W2) S3 Measurement signal (surface wave W1) T1 propagation time (internal propagation wave W2) T2 Propagation time (surface wave W1) V1 vibration V2 vibration (internal propagation wave) V3 vibration (surface wave) W1 Surface wave W2 Internal propagation wave 1 Propagator 1a Groove 1b Internal propagation wave reflection part 2 Vibration generation detection means (vibration generation means, vibration detection means) 2a Piezoelectric element 2b Transmission circuit 2c Reception circuit 3 Position detection means 3a Control unit 3b Storage means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

　温度センサを用いることなく精度良く超音波を利用した液面検出が可能な液面検出装置を提供する。　振動発生手段２は伝搬体１の表面に表面波Ｗ１を発生させるとともに伝搬体１の内部に内部伝搬波Ｗ２を発生させ、振動検出手段２は表面波Ｗ１が伝搬体１を伝搬し反射した表面波Ｗ１の振動を検出し測定信号を出力するとともに内部伝搬波Ｗ２が伝搬体１を伝搬し反射した内部伝搬波Ｗ２の振動を検出し基準信号を出力し、位置検出手段３は前記駆動信号と前記基準信号によって求められる内部伝搬波Ｗ２の伝搬時間によって、前記駆動信号と前記測定信号によって求められる表面波Ｗ１の伝搬時間を補正し液面ＬＳを検出するものである。

Description

液面検出装置
　本発明は、超音波を利用し、タンク内の液体の液面を検出する液面検出装置に関するものである。
　従来の液面検出装置は、気体中における超音波良導体の一部が液体中にある時の前記超音波良導体と液体との接触長さの変化によって、前記超音波良導体を伝搬する超音波の表面波の伝搬時間が変化することを利用して液体のレベルを計測するものであった（特許文献１を参照）。
特開平４－８６５２５号公報
　超音波を利用した液面検出装置は、原理上温度による影響を受けるため、前記液面検出装置もしくは測定する液体の温度を検出する温度センサを設け、前記温度センサで検出した温度による補正を行って液面を検出することが考えられていた。しかし、前記温度センサを設けることは、製造コストの上昇を招くとともに、前記温度センサによる計測を行う必要があり、検出処理が煩雑となるといった問題点があった。
　そこで、本発明は、前述の問題点に着目し、温度センサを用いることなく精度良く超音波を利用した液面検出が可能な液面検出装置を提供する。
　本発明は前記目的を達成するため、液体に浸る伝搬体と、前記伝搬体に振動を与える振動発生手段と、前記伝搬体の振動を検出する振動検出手段と、前記振動発生手段を駆動する駆動信号を出力するとともに前記振動発生手段の振動によって発生した伝搬波が前記伝搬体を伝搬し反射し前記振動検出手段で検出した測定信号を受信し前記液体の液面の位置を検出する位置検出手段と、を備えた液面検出装置において、前記振動発生手段は前記伝搬体の表面に表面波を発生させるとともに前記伝搬体の内部に内部伝搬波を発生させ、前記位置検出手段は前記表面波が前記伝搬体を伝搬し反射した前記表面波の振動を検出し前記測定信号を出力するとともに前記内部伝搬波が前記伝搬体を伝搬し反射した前記内部伝搬波の振動を検出し基準信号を出力し、前記位置検出手段は前記駆動信号と前記基準信号によって求められる前記内部伝搬波の伝搬時間によって、前記駆動信号と前記測定信号によって求められる前記表面波の伝搬時間を補正し前記液面を検出するものである。
　以上、本発明によれば、所期の目的を達成することができ、温度センサを用いることなく精度良く超音波を利用した液面検出が可能な液面検出装置を提供することができる。
本発明の第１実施形態の構成図。 同実施形態の伝搬体の側面図。 同実施形態の液面検出処理を表すフロー図。 同実施形態の表面波と内部伝搬波とを示す波形図。 （ａ）は、内部伝搬波の伝搬時間と温度との関係を示す図、（ｂ）は、表面波の伝搬時間と液面位置との関係を示す図。
　以下、添付図面を用いて本発明の第１実施形態を説明する。
　本発明の実施形態による液面検出装置Ｆは、図１に示すように伝搬体１と、振動発生検出手段２と、位置検出手段３とを少なくとも備えている。
　伝搬体１は、図示しないタンク内に貯留した液体Ｌ、例えば、ガソリンやアルコールなどの媒質に浸るものである。
　伝搬体１は、振動を良好に伝達可能な材質であり、本実施形態では、合成樹脂、特に、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を主体とし、場合によっては添加剤を加えたものである。伝搬体１の形状は、柱状体であり、後述する表面波Ｗ１が伝搬する平面からなる伝搬面を備えており、本実施形態では、四角柱である。その一部に切り欠いた溝１ａを備えている。この溝１ａは、後述する内部伝搬波を反射する内部伝搬波反射部１ｂを備えている。
　振動発生検出手段２は、伝搬体１に振動を与える振動発生手段であるとともに、伝搬体１の振動を検出する振動検出手段である。
　振動発生検出手段２は、圧電素子２ａと、圧電素子２ａを駆動する信号を送信する送信回路２ｂと、圧電素子２ａで検出した信号を受信する受信回路２ｃとから構成されている。
　圧電素子２ａは、伝搬体１に表面波Ｗ１と内部伝搬波Ｗ２を発生させるとともに、表面波Ｗ１と内部伝搬波Ｗ２を検出するために、伝搬体１の他端まで溝１ａを設けていない面に圧電素子２ａが突き出るように設置してある。伝搬体１と圧電素子２ａとは、密着状態で固定されている。このように構成したことによって、圧電素子２ａは、伝搬体１に振動を与え、伝搬体１の表面に表面波Ｗ１を発生させるとともに、伝搬体１の内部に内部伝搬波Ｗ２を発生させるものであり、さらに、伝搬体１の振動（表面波Ｗ１と内部伝搬波Ｗ２による振動）を検出し電圧に変換するものである。なお、表面波Ｗ１としては、レイリー波や漏洩レイリー波や横波表面弾性波があり、内部伝搬波Ｗ２としては、横波がある。
　送信回路２ｂは、圧電素子２ａを駆動するものであり、例えば、図示しない駆動回路とトランスとから構成されており、位置検出手段３が出力した所定周期で出力する駆動信号Ｓ１によって圧電素子２ａに電圧を加えるものである。
　受信回路２ｃは、圧電素子２ａが出力した信号を検出し、位置検出手段３に信号を出力するものであり、例えば、図示しない入力保護回路、増幅回路、バンドパスフィルタ及び波形整形回路などから構成されており、圧電素子２ａが検出した振動を位置検出手段３に信号として出力するものである。
　伝搬体１に生じる振動について、図４を用いて説明する。図４は、模式的に示してある。図中、最も左の振動が、位置検出手段３が出力した駆動信号Ｓ１によって圧電素子２ａが発生させた振動Ｖ１である。左から二番目の振動が、伝搬体１内を伝わって伝搬体１の内部伝搬波反射部１ｂで反射し戻ってきた内部伝搬波Ｗ２の振動Ｖ２である。最も右の振動が、伝搬体１の表面を伝わって伝搬体１の他端で反射し戻ってきた表面波Ｗ１の振動Ｖ３である。本実施形態では、表面波Ｗ１の振動Ｖ３によって受信回路２ｃが出力する信号を測定信号Ｓ３と呼び、内部伝搬波Ｗ２の振動Ｖ２によって受信回路２ｃが出力する信号を基準信号Ｓ２と呼ぶ。なお、表面波Ｗ１は、伝搬体１が液体Ｌに浸かった部分では、表面波Ｗ１の伝搬体１を進む速度が遅くなる性質があり、表面波Ｗ１の伝搬時間Ｔ２によって液体Ｌの液面ＬＳを検出することができる。
　なお、内部伝搬波Ｗ２の伝搬時間Ｔ１は、位置検出手段３の制御部３ａが駆動信号Ｓ１を出力した時点ｔ１から内部伝搬波Ｗ２が発生し、振動発生検出手段２で反射した内部伝搬波Ｗ２を検出して出力した基準信号Ｓ２を受ける時点ｔ２までの時間であり、表面波Ｗ１の伝搬時間Ｔ２は、位置検出手段３の制御部３ａが駆動信号Ｓ１を出力した時点ｔ１から表面波Ｗ１が発生し、伝搬体１の他端で反射した表面波Ｗ１を検出して出力した測定信号Ｓ３を受ける時点ｔ３までの時間である。
　振動発生検出手段２の受信回路２ｃは、表面波Ｗ１が伝搬体１を伝搬し反射した表面波Ｗ１の振動Ｖ３を検出した測定信号Ｓ３を位置検出手段３へ出力するとともに内部伝搬波Ｗ２が伝搬体１を伝搬し反射した内部伝搬波Ｗ２の振動Ｖ２を検出した基準信号Ｓ２を位置検出手段３へ出力するものである。
　位置検出手段３は、少なくともマイクロコンピュータなどからなる制御部３ａと記憶手段３ｂとを備えている。位置検出手段３は、振動発生検出手段２を駆動し振動させる駆動信号Ｓ１を出力するとともに、振動発生検出手段２の振動によって発生した伝搬波である表面波Ｗ１と内部伝搬波Ｗ２が伝搬体１を伝搬し反射し、振動発生検出手段２で表面波Ｗ１と内部伝搬波Ｗ２の振動を検出することによって、液体Ｌの液面ＬＳの位置を検出するものである。
　制御部３ａは、制御部３ａが実行する処理を行うＣＰＵと、ＣＰＵのメインメモリとして機能するＲＡＭと、制御部３ａに所定の処理などを実行させる各種プログラムを記憶するＲＯＭと、制御部３ａに入出力される情報（信号）をＣＰＵ用にデジタル変換したり出力用にアナログ変換したりする各種変換器と、を備える。
　記憶手段３ｂは、不揮発性メモリなどであり、図５で示す、内部伝搬波Ｗ２の伝搬時間Ｔ１と伝搬体１の温度との関係を記憶したものである。
　位置検出手段３は、駆動信号Ｓ１と基準信号Ｓ２によって求められる内部伝搬波Ｗ２の伝搬時間Ｔ１によって、記憶手段３ｂを参照して伝搬体１の温度を求め、この伝搬体１の温度によって、駆動信号Ｓ１と測定信号Ｓ３によって求められる表面波Ｗ１の伝搬時間Ｔ２を補正し液面ＬＳを精度良く検出するものである。
　次に、図３、図４を用いて、位置検出手段３の処理動作について説明する。
　ステップＳＴ１にて、位置検出手段３は、駆動信号Ｓ１を出力する。
　ステップＳＴ２にて、位置検出手段３は、駆動信号Ｓ１によって、伝搬体１に生じた内部伝搬波Ｗ２に基づく基準信号Ｓ２の検出の有無を判定する。基準信号Ｓ２を検出したと判定した場合は、ステップＳＴ３へ進み。検出しないと判定した場合は、ステップＳＴ１へ戻る。
　ステップＳＴ３にて、位置検出手段３は、内部伝搬波Ｗ２が、伝搬体１を伝搬した伝搬時間Ｔ１を求める。本実施形態では、伝搬時間Ｔ１は、駆動信号Ｓ１を出力してから基準信号Ｓ２を入力するまでの伝搬時間Ｔ１で求めている。本実施形態では、位置検出手段３が、駆動信号Ｓ１を出力してから圧電素子２ａが振動するまでの時間と、圧電素子２ａが振動を検出し、受信回路２ｃを介して位置検出手段３が信号を受けるまでの時間は、無視できるほど短い時間と考えている。
　ステップＳＴ４にて、位置検出手段３は、基準信号Ｓ２の伝搬時間Ｔ１から記憶手段３ｂを参照し伝搬体１の温度を求める。
　ステップＳＴ５にて、位置検出手段３は、駆動信号Ｓ１によって、伝搬体１の表面に生じた表面波Ｗ１に基づく測定信号Ｓ３の検出の有無を判定する。測定信号Ｓ３を検出したと判定した場合は、ステップＳＴ６へ進み。検出しないと判定した場合は、ステップＳＴ１へ戻る。
　ステップＳＴ６にて、位置検出手段３は、表面波Ｗ１が、伝搬体１の表面を伝搬した伝搬時間Ｔ２を求める。
　ステップＳＴ７にて、位置検出手段３は、ステップＳＴ４にて求めた伝搬体１の温度に基づいて、伝搬体１の温度に基づく補正係数（ａ、ｂ）によって、表面波Ｗ１の伝搬時間Ｔ２を補正し、補正した伝搬時間に基づいて液面ＬＳを検出する。なお、伝搬時間Ｔ２を解とする式は、下記の一次式により表されるものである。
　Ｔ２＝ａｘ＋ｂ
　以上、液体Ｌに浸る伝搬体１と、伝搬体１に振動を与える振動発生手段２と、伝搬体１の振動を検出する振動検出手段２と、振動発生手段２を駆動する駆動信号を出力するとともに、振動発生手段２の振動によって発生した伝搬波が伝搬体１を伝搬し反射し振動検出手段２で検出した測定信号を受信し液体Ｌの液面ＬＳの位置を検出する位置検出手段３と、を備えた液面検出装置Ｆにおいて、振動発生手段２は伝搬体１の表面に表面波Ｗ１を発生させるとともに伝搬体１の内部に内部伝搬波Ｗ２を発生させ、振動検出手段２は表面波Ｗ１が伝搬体１を伝搬し反射した表面波Ｗ１の振動を検出し測定信号を出力するとともに内部伝搬波Ｗ２が伝搬体１を伝搬し反射した内部伝搬波Ｗ２の振動を検出し基準信号を出力し、位置検出手段３は駆動信号Ｓ１と基準信号Ｓ２によって求められる内部伝搬波Ｗ２の伝搬時間Ｔ１によって、駆動信号Ｓ１と測定信号Ｓ３によって求められる表面波Ｗ１の伝搬時間Ｔ２を補正し液面ＬＳを検出することによって、温度センサを用いることなく精度良く超音波を利用した液面検出が可能な液面検出装置を提供することができる。
　また、駆動信号Ｓ１と基準信号Ｓ２によって求められる内部伝搬波Ｗ２の伝搬時間Ｔ２と伝搬体１の温度との関係を記憶した記憶手段３ｂを設け、位置検出手段３は記憶手段３ｂに記憶した内部伝搬波Ｗ２の伝搬時間Ｔ２と伝搬体１の温度との関係によって表面波Ｗ１の伝搬時間Ｔ２を補正し液面を検出することによって、温度センサを用いることなく精度良く超音波を利用した液面検出が可能な液面検出装置を提供することができる。
　また、伝搬体１は、内部伝搬波反射部１ｂを備えたことによって、温度センサを用いることなく精度良く超音波を利用した液面検出が可能な液面検出装置を提供することができる。さらに、表面波Ｗ１と内部伝搬波Ｗ２を同一の駆動信号Ｓ１によって得ることができ、検出処理が簡略化され、コスト削減をはかることができる。
　なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更（構成要素の削除を含む）が可能であることはもちろんである。例えば、記憶手段３ｂは、図５（ｂ）で示すように、伝搬体１の所定の温度毎（例えば、摂氏５度毎）に表面波Ｗ１の伝搬時間Ｔ２に関連した液面ＬＳの位置を記憶しておく。図５（ｂ）では、摂氏０度、摂氏５度、摂氏１０度他の例を図示している。位置検出手段３は、記憶手段３ｂで記憶した伝搬体１の温度に基づく表面波Ｗ１の伝搬時間Ｔ２に関連した液面ＬＳの位置を求めて、液面ＬＳの位置を検出するものであってもよい。
　また、本実施形態では、内部伝搬波反射部１ｂを切り欠いた溝１ａによって構成したが、本実施形態に限定されるものではなく、内部伝搬波Ｗ２が反射する構成であれば、貫通穴や、伝搬体１の一部分を底面まで切り欠き鍵状に形成したものや、ビス止めや、溝１ａに別の部材を嵌め込んだものであってもよい。なお、前記別の部材は、樹脂や金属であっても良い。
　また、本実施形態では、ガソリンやアルコールなどの液体燃料の液面を検出するものであったが、ガソリンやアルコールなどの液体燃料のみに限定されるものではなく、水などの他の液体を検出することも可能である。また、用途は、車両などの乗物に限定されるものではなく、広い用途に利用することができる。
　また、伝搬体１の形状は、四角柱に限定されるものではなく、表面波Ｗ１が伝搬可能な平面を備えていればよく、例えば、伝搬体１の長手方向に対して垂直方向の断面形状が、Ｄの字形状などであってもよい。
　本発明は、液面検出装置に関し、特に、超音波を利用し、液面を検出する液面検出装置に利用可能である。
　　Ｆ　　　液面検出装置
　　Ｌ　　　液体
　　ＬＳ　　液面
　　Ｓ１　　駆動信号
　　Ｓ２　　基準信号（内部伝搬波Ｗ２）
　　Ｓ３　　測定信号（表面波Ｗ１）
　　Ｔ１　　伝搬時間（内部伝搬波Ｗ２）
　　Ｔ２　　伝搬時間（表面波Ｗ１）
　　Ｖ１　　振動
　　Ｖ２　　振動（内部伝搬波）
　　Ｖ３　　振動（表面波）
　　Ｗ１　　表面波
　　Ｗ２　　内部伝搬波
　　１　　　伝搬体
　　１ａ　　溝
　　１ｂ　　内部伝搬波反射部
　　２　　　振動発生検出手段（振動発生手段、振動検出手段）
　　２ａ　　圧電素子
　　２ｂ　　送信回路
　　２ｃ　　受信回路
　　３　　　位置検出手段
　　３ａ　　制御部
　　３ｂ　　記憶手段

Claims (4)

  1. 液体に浸る伝搬体と、前記伝搬体に振動を与える振動発生手段と、前記伝搬体の振動を検出する振動検出手段と、前記振動発生手段を駆動する駆動信号を出力するとともに前記振動発生手段の振動によって発生した伝搬波が前記伝搬体を伝搬し反射し前記振動検出手段で検出した測定信号を受信し前記液体の液面の位置を検出する位置検出手段と、を備えた液面検出装置において、
    前記振動発生手段は前記伝搬体の表面に表面波を発生させるとともに前記伝搬体の内部に内部伝搬波を発生させ、前記位置検出手段は前記表面波が前記伝搬体を伝搬し反射した前記表面波の振動を検出し前記測定信号を出力するとともに前記内部伝搬波が前記伝搬体を伝搬し反射した前記内部伝搬波の振動を検出し基準信号を出力し、前記位置検出手段は前記駆動信号と前記基準信号によって求められる前記内部伝搬波の伝搬時間によって、前記駆動信号と前記測定信号によって求められる前記表面波の伝搬時間を補正し前記液面を検出することを特徴とする液面検出装置。
  2. 前記駆動信号と前記基準信号によって求められる前記内部伝搬波の伝搬時間と前記伝搬体の温度との関係を記憶した記憶手段を設け、前記位置検出手段は前記記憶手段に記憶した前記内部伝搬波の伝搬時間と前記伝搬体の温度との関係によって前記表面波の伝搬時間を補正することを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
  3. 前記伝搬体の温度に基づく前記表面波の伝搬時間に関連した液面位置を記憶した記憶手段を設け、前記位置検出手段は前記記憶手段で記憶した前記伝搬体の温度に基づく前記表面波の伝搬時間に関連した前記液面位置から前記液面の位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
  4. 前記伝搬体は内部伝搬波反射部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
PCT/JP2015/085758 2014-12-26 2015-12-22 液面検出装置 Ceased WO2016104466A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-264163 2014-12-26
JP2014264163A JP6270055B2 (ja) 2014-12-26 2014-12-26 液面検出装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016104466A1 true WO2016104466A1 (ja) 2016-06-30

Family

ID=56150484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/085758 Ceased WO2016104466A1 (ja) 2014-12-26 2015-12-22 液面検出装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6270055B2 (ja)
WO (1) WO2016104466A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018040661A (ja) * 2016-09-07 2018-03-15 日本精機株式会社 液面検出装置、及び液面検出装置の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5427149B2 (ja) * 1973-02-12 1979-09-07
JPH05231905A (ja) * 1990-08-06 1993-09-07 Tidel Eng Inc 距離測定装置及び方法
JP4095960B2 (ja) * 2001-07-27 2008-06-04 エンドレス ウント ハウザー ゲーエムベーハー ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト 伝播時間原理に基づき動作する充填レベル測定装置を用いた、容器内媒体の充填レベル測定方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8248888B1 (en) * 2010-08-04 2012-08-21 Measurement Specialties, Inc. Bottom up contact type ultrasonic continuous level sensor
DE102011118711A1 (de) * 2011-11-16 2013-05-16 Seuffer Gmbh & Co.Kg Messvorrichtung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5427149B2 (ja) * 1973-02-12 1979-09-07
JPH05231905A (ja) * 1990-08-06 1993-09-07 Tidel Eng Inc 距離測定装置及び方法
JP4095960B2 (ja) * 2001-07-27 2008-06-04 エンドレス ウント ハウザー ゲーエムベーハー ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト 伝播時間原理に基づき動作する充填レベル測定装置を用いた、容器内媒体の充填レベル測定方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6270055B2 (ja) 2018-01-31
JP2016125825A (ja) 2016-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2015010878A (ja) 液面位置検出装置及び液面位置検出方法
JP6384382B2 (ja) 液面位置検出装置
WO2021084985A1 (ja) 伝搬時間測定装置
JP6131088B2 (ja) 液面位置検出装置及び液面位置検出方法
JP6270055B2 (ja) 液面検出装置
JP2017067474A (ja) 液面検出装置
JP2016138850A (ja) 液面検出装置
JP2007010543A (ja) 酸化膜厚さ測定方法および装置
JP2017207374A (ja) 液面検出装置
JP7575755B2 (ja) 表面波検出装置、液面位置検出装置及び液種特定装置
JP2017062118A (ja) 液面検出装置
JP2018040661A (ja) 液面検出装置、及び液面検出装置の製造方法
JP6729141B2 (ja) 液面位置検出装置
WO2013114752A1 (ja) 液面レベル計測装置及び方法
CN104272066A (zh) 用于测量液体的液位的方法
JP2022068840A (ja) 表面波検出装置、液面位置検出装置、液種特定装置、溶液濃度検出装置及び液滴検出装置
KR101385403B1 (ko) 초근거리 및 원거리 측정이 모두 가능한 초음파센서와 그 구동 방법
RU2298155C1 (ru) Магнитострикционный уровнемер-индикатор
JP2018128331A (ja) 液面検出装置
JP2024132245A (ja) 波検出装置
US10378939B2 (en) Method for manufacturing a sound transducer for a field device of automation technology
JP7076072B2 (ja) 液面位置検出装置
JP2018054321A (ja) 液体種類特定装置
JP3885700B2 (ja) 液面検出装置
JP2020139851A (ja) 液面位置検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15873034

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15873034

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1