JPH0467614B2 - - Google Patents
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- JPH0467614B2 JPH0467614B2 JP59128351A JP12835184A JPH0467614B2 JP H0467614 B2 JPH0467614 B2 JP H0467614B2 JP 59128351 A JP59128351 A JP 59128351A JP 12835184 A JP12835184 A JP 12835184A JP H0467614 B2 JPH0467614 B2 JP H0467614B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transmitter
- receiver
- liquid
- liquid level
- wave
- Prior art date
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-
- 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
- G01F23/2965—Measuring attenuation of transmitted waves
-
- 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
- G01F23/2961—Acoustic waves for discrete levels
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- 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)
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明はタンク内に収納されている液体の液面
が所定レベル以上にあるか否かを超音波を利用し
て検出する液面レベル検出方法に関する。
が所定レベル以上にあるか否かを超音波を利用し
て検出する液面レベル検出方法に関する。
〈従来技術〉
この種従来方法として、タンク内の所定液面レ
ベルよりも上方に、超音波送波器と超音波受波器
とを並設して、その送波面と受波面とを液面に向
け、前記送波器から超音波パルスを放射し、この
液面により反射された超音波を受波器で受け、該
受波器に到達するまでの往復時間を測定するもの
が知られている。ところで、この方法によると液
面に波立ちを生じた場合には、送波器からのパル
ス波が乱反射されて受波器に正確に伝わらず、自
動車のオイルタンク内の液面レベル検出等、液体
揺動が激しいところには適用不能であつた。
ベルよりも上方に、超音波送波器と超音波受波器
とを並設して、その送波面と受波面とを液面に向
け、前記送波器から超音波パルスを放射し、この
液面により反射された超音波を受波器で受け、該
受波器に到達するまでの往復時間を測定するもの
が知られている。ところで、この方法によると液
面に波立ちを生じた場合には、送波器からのパル
ス波が乱反射されて受波器に正確に伝わらず、自
動車のオイルタンク内の液面レベル検出等、液体
揺動が激しいところには適用不能であつた。
そこでこれを改良するものとして、特願昭58−
210285号に示されるように(第5図参照)所定液
面の上下に送波器Tと受波器Rとをその送波面及
び受波面を対向させて配設し、前記送波器Tと受
波器Rの両方が液体で覆はれているときには送波
器Tからの超音波放射パルスが液体を透過して受
波器Rにより受信され、逆に液面が所定の液面レ
ベル以下になつて、液面上に位置する前記受波器
Rが気中に位置したときには、液体の音響インピ
ーダンスに比し空気の音響インピーダンスが極め
て大きいことから送波器Tから放射されたパルス
が液面に反射されて受波器Rによる受信が不可能
となることにより前記液面が所定液面レベル以上
にあるかどうかを検出する液面レベル検出方法が
提案されている。
210285号に示されるように(第5図参照)所定液
面の上下に送波器Tと受波器Rとをその送波面及
び受波面を対向させて配設し、前記送波器Tと受
波器Rの両方が液体で覆はれているときには送波
器Tからの超音波放射パルスが液体を透過して受
波器Rにより受信され、逆に液面が所定の液面レ
ベル以下になつて、液面上に位置する前記受波器
Rが気中に位置したときには、液体の音響インピ
ーダンスに比し空気の音響インピーダンスが極め
て大きいことから送波器Tから放射されたパルス
が液面に反射されて受波器Rによる受信が不可能
となることにより前記液面が所定液面レベル以上
にあるかどうかを検出する液面レベル検出方法が
提案されている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
ところで前記方法にあつては、送波器Tと受波
器Rの位置をタンク内においてその送波面と受波
面とが正確に対置するようにし、さらにその間隔
を放射パルスの波長と関係させ、例えば液体中の
速度の半波長整数倍の長さに等しく設定する等、
その取付け位置設定が極めて面倒である。このた
め前記した自動車のタンク内では、自動車走行に
伴つてタンクに衝撃を生じ、前記送波面と受波面
に傾斜を生じたり、位置ズレを生じた場合には受
信不良を生じることとなる。また液面レベルが前
記送波器Tと受波器R間よりも下降した場合に
は、前記送波器Tを受波器R間に液面が介在しな
くなり、受信可能となつて所定レベルにあると同
等の検出がなされることとなる。
器Rの位置をタンク内においてその送波面と受波
面とが正確に対置するようにし、さらにその間隔
を放射パルスの波長と関係させ、例えば液体中の
速度の半波長整数倍の長さに等しく設定する等、
その取付け位置設定が極めて面倒である。このた
め前記した自動車のタンク内では、自動車走行に
伴つてタンクに衝撃を生じ、前記送波面と受波面
に傾斜を生じたり、位置ズレを生じた場合には受
信不良を生じることとなる。また液面レベルが前
記送波器Tと受波器R間よりも下降した場合に
は、前記送波器Tを受波器R間に液面が介在しな
くなり、受信可能となつて所定レベルにあると同
等の検出がなされることとなる。
本発明は前記欠点のない液面レベル検出方法の
提供を目的とするものである。
提供を目的とするものである。
〈問題点を解決するための手段〉
本発明は、タンク内に、超音波送波器Tと超音
波受波器Rとを、送波面と受波面とが対向しない
位置関係に置き、前記タンク内の液体中に送波器
Tと受波器Rとが浸漬されている場合には、前記
送波器Tからの放射指向角が液中では広く、かつ
液中を減衰することなく伝播することにより受波
器Rによる受信が可能となり、前記タンク内の液
面レベルlが上部位置にある送波器Tまたは受波
器Rよりも下方になつた場合には、受波器Rによ
る受信が不可能となることによつて液面が所定液
面レベルl以上にあるか否かを検出するものであ
る。
波受波器Rとを、送波面と受波面とが対向しない
位置関係に置き、前記タンク内の液体中に送波器
Tと受波器Rとが浸漬されている場合には、前記
送波器Tからの放射指向角が液中では広く、かつ
液中を減衰することなく伝播することにより受波
器Rによる受信が可能となり、前記タンク内の液
面レベルlが上部位置にある送波器Tまたは受波
器Rよりも下方になつた場合には、受波器Rによ
る受信が不可能となることによつて液面が所定液
面レベルl以上にあるか否かを検出するものであ
る。
〈作用〉
すなわち、第3,4図は、水中及び気中の発振
波の指向角に対応する減衰量を示すものであつ
て、第3図A,Bは60.0KHzの発振波の減衰状態
を示し、第4図A,Bは300.0KHzの発振波の減
衰状態を示すものであつて、水中では、気中に比
して著ししく異なり、角度が広がつてもそれ程減
衰しないことが明確に示される。このことから前
記送波器Tにおいて、水中では指向角が広いこと
が明らかである。このため、前記送波器Tと受波
器Rとが水中内にある場合には、前記送波器Tか
らの超音波パルスがタンクの壁面及び液面によつ
て閉じられた領域内に放射され、送波面と受波面
とが対向していなくても指向角が広いから壁面や
液面に衝突して反射を繰り返し、受波器Rに受波
され得る。
波の指向角に対応する減衰量を示すものであつ
て、第3図A,Bは60.0KHzの発振波の減衰状態
を示し、第4図A,Bは300.0KHzの発振波の減
衰状態を示すものであつて、水中では、気中に比
して著ししく異なり、角度が広がつてもそれ程減
衰しないことが明確に示される。このことから前
記送波器Tにおいて、水中では指向角が広いこと
が明らかである。このため、前記送波器Tと受波
器Rとが水中内にある場合には、前記送波器Tか
らの超音波パルスがタンクの壁面及び液面によつ
て閉じられた領域内に放射され、送波面と受波面
とが対向していなくても指向角が広いから壁面や
液面に衝突して反射を繰り返し、受波器Rに受波
され得る。
また前記送波器T、受波器Rのうちいずれか上
部位置にあるほうが気中にあると、前記送波器
T、受波器Rは送波面と受波面とが対向しない位
置関係に置かれているから、受波器Rによる受波
が不能となる。すなわち、前記送波器Tが上部に
ある場合において、第1図Bのように送波器T、
受波器R間に液面があると、液体の音響インピー
ダンスに比し空気の音響インピーダンスが極めて
大きいことから液面に反射して液中に超音波が伝
播しない。また液面がさらに降下して送波器T、
受波器Rのいずれもが気中に置かれると、前記送
波器Tからの超音波パルスの指向角は気中では第
3,4図Bに示すように狭く、かつ送波器T、受
波器Rの送波面及び受波面は対向していないから
受波器Rへの入射が不能となり受信しなくなる。
部位置にあるほうが気中にあると、前記送波器
T、受波器Rは送波面と受波面とが対向しない位
置関係に置かれているから、受波器Rによる受波
が不能となる。すなわち、前記送波器Tが上部に
ある場合において、第1図Bのように送波器T、
受波器R間に液面があると、液体の音響インピー
ダンスに比し空気の音響インピーダンスが極めて
大きいことから液面に反射して液中に超音波が伝
播しない。また液面がさらに降下して送波器T、
受波器Rのいずれもが気中に置かれると、前記送
波器Tからの超音波パルスの指向角は気中では第
3,4図Bに示すように狭く、かつ送波器T、受
波器Rの送波面及び受波面は対向していないから
受波器Rへの入射が不能となり受信しなくなる。
受波器Rを上部位置にした場合にも同様な作用
を生ずる。
を生ずる。
このため、所定液面レベルlを上部位置にある
前記送波器T(受波器R)の送波面(受波面)が
浸漬し得る高さとすれば、液面が所定液面レベル
lより少なければ送波器Tの超音波パルスの受波
器Rによる受信が不能となり液面レベルの低下を
検知し得ることとなる。
前記送波器T(受波器R)の送波面(受波面)が
浸漬し得る高さとすれば、液面が所定液面レベル
lより少なければ送波器Tの超音波パルスの受波
器Rによる受信が不能となり液面レベルの低下を
検知し得ることとなる。
送波器T又は受波器Rの位置関係は、その送波
面及び受波面が対向していなければよいから、同
一高さでもよく、また送波面、受波面の両方とも
下方に向けて上下方向に並べてもよい。
面及び受波面が対向していなければよいから、同
一高さでもよく、また送波面、受波面の両方とも
下方に向けて上下方向に並べてもよい。
〈実施例〉
本発明の一実施例を説明する。
第2図は、前記送波器T及び受波器Rの構成の
一例を示し、金属またはプラスチツクによつて成
形したケース1の内底面に、表裏面に電極を設け
られた圧電素子2を貼着し、前記ケース1の開口
面に、前記圧電素子2の表裏電極とリード線4,
4によつて電気的に接続される一対の端子5a,
5bを植設した蓋板6を液密的に封着し、さらに
前記端子5a,5bにケーブル7の端部から露出
させた一対の導線を接続するとともに、該接続部
分を防水塗料8で被覆してなるものである。
一例を示し、金属またはプラスチツクによつて成
形したケース1の内底面に、表裏面に電極を設け
られた圧電素子2を貼着し、前記ケース1の開口
面に、前記圧電素子2の表裏電極とリード線4,
4によつて電気的に接続される一対の端子5a,
5bを植設した蓋板6を液密的に封着し、さらに
前記端子5a,5bにケーブル7の端部から露出
させた一対の導線を接続するとともに、該接続部
分を防水塗料8で被覆してなるものである。
前記送波器T、受波器Rは同一構成とするが、
送波器Tはケーブル7を送信回路10に接続し、
これにより発振信号を受けてケース1底面を送波
面f1として超音波パルスを放射する。また受波器
Rは、ケーブル7を受信回路11に接続し、ケー
ス1底面を受波面f2として、前記パルスを受け、
前記圧電素子2により電気信号に変換してこれを
受信回路11に送信することとなる。
送波器Tはケーブル7を送信回路10に接続し、
これにより発振信号を受けてケース1底面を送波
面f1として超音波パルスを放射する。また受波器
Rは、ケーブル7を受信回路11に接続し、ケー
ス1底面を受波面f2として、前記パルスを受け、
前記圧電素子2により電気信号に変換してこれを
受信回路11に送信することとなる。
前記送波器T、受波器Rは第1図A,Bに示す
ようにタンクt内に送波器Tを上部位置にして前
記送波面f1、受波面f2を対向しないように例えば
夫々下方へ向け、かつ所定液面レベルlに前記送
波面f1を位置させて保持される。前記タンクt
は、上面開放のものでも閉鎖されたものでもよ
い。
ようにタンクt内に送波器Tを上部位置にして前
記送波面f1、受波面f2を対向しないように例えば
夫々下方へ向け、かつ所定液面レベルlに前記送
波面f1を位置させて保持される。前記タンクt
は、上面開放のものでも閉鎖されたものでもよ
い。
前記実施例において、第1図Aのようにタンク
t内に液体が前記所定液面レベルl以上あると、
前記送波器T、受波器Rは液体中にあることとな
る。この状態で、外部に設置された送信回路10
から所定共振周波数の交番電圧が圧電素子2に印
加されると、前記圧電素子2がケース1底面と一
体になつて振動し、送波面f1から超音波パルスが
放放射される。このパルスは、タンクtの底面に
衝突し、前記したように液中では送波器Tの超音
波の指向角は広いから多方向に拡散し、タンクt
の側壁に反射する。また、液体の音響インピーダ
ンスに比し空気の音響インピーダンスが極めて大
きいことから液面にも反射して前記液中を走行
し、受波器Rの受波面f2に当たる。このため前記
受波面f2及び圧電素子2が共振し、信号出力を生
じる。この出力は、受信回路11によつて検出さ
れ、これによりタンクt内の液面レベルが所定液
面レベルl以上であることが検知され得る。
t内に液体が前記所定液面レベルl以上あると、
前記送波器T、受波器Rは液体中にあることとな
る。この状態で、外部に設置された送信回路10
から所定共振周波数の交番電圧が圧電素子2に印
加されると、前記圧電素子2がケース1底面と一
体になつて振動し、送波面f1から超音波パルスが
放放射される。このパルスは、タンクtの底面に
衝突し、前記したように液中では送波器Tの超音
波の指向角は広いから多方向に拡散し、タンクt
の側壁に反射する。また、液体の音響インピーダ
ンスに比し空気の音響インピーダンスが極めて大
きいことから液面にも反射して前記液中を走行
し、受波器Rの受波面f2に当たる。このため前記
受波面f2及び圧電素子2が共振し、信号出力を生
じる。この出力は、受信回路11によつて検出さ
れ、これによりタンクt内の液面レベルが所定液
面レベルl以上であることが検知され得る。
第1図Bに示すように前記液面レベルが前記所
定液面レベルl以下となつて送波器Tと受波器R
間に液面が位置し、送波器Tが気中に露出する
と、前記送波器Tからの超音波パルスは前記した
ように指向角が狭く、しかも放射されたパルス
は、液面に反射して前記受波器Rによる受波を生
じない。このため、受信回路11によるパルス検
出がなされず、前記液面レベルが所定液面レベル
l以下であることが検知される。
定液面レベルl以下となつて送波器Tと受波器R
間に液面が位置し、送波器Tが気中に露出する
と、前記送波器Tからの超音波パルスは前記した
ように指向角が狭く、しかも放射されたパルス
は、液面に反射して前記受波器Rによる受波を生
じない。このため、受信回路11によるパルス検
出がなされず、前記液面レベルが所定液面レベル
l以下であることが検知される。
さらに液面が下降し、送波器Tと受波器Rの両
方とも気中にに置かれると、前記送波器Tからの
超音波パルスの指向角は気中では狭いから、送波
器Tからの超音波パルスは離間した位置にある受
波器Rへの入射が不能となり受信しなくなる。
方とも気中にに置かれると、前記送波器Tからの
超音波パルスの指向角は気中では狭いから、送波
器Tからの超音波パルスは離間した位置にある受
波器Rへの入射が不能となり受信しなくなる。
<発明の効果>
本発明は前記した構成からなり、液面が所定液
面レベルl以上にあると、前記送波器T及び受波
器Rはともに液中に浸漬されるから液体の波立ち
によつて影響を受けることがない。また送波器T
と受波器Rは送波面f1、受波面f2が夫々対向する
ことさえ避ければ、いずれの位置に置いても支障
がなく、その取付け位置関係の設定が容易であ
る。さらにまた前記第5図従来例のようにタンク
t内の液が空になつた場合にも誤検知を生じする
ことはない等の優れた効果がある。
面レベルl以上にあると、前記送波器T及び受波
器Rはともに液中に浸漬されるから液体の波立ち
によつて影響を受けることがない。また送波器T
と受波器Rは送波面f1、受波面f2が夫々対向する
ことさえ避ければ、いずれの位置に置いても支障
がなく、その取付け位置関係の設定が容易であ
る。さらにまた前記第5図従来例のようにタンク
t内の液が空になつた場合にも誤検知を生じする
ことはない等の優れた効果がある。
第1図A,Bは送波器T、受波器Rの取付け状
態を示すタンクtの縦断側面図であり、第1図A
は液が所定液面レベルl以上にある場合を示し、
第1図Bは液が所定液面レベルl以下の場合を示
す。また第2図は送波器T、受波器Rの構成の一
例を示す縦断側面図、第3図Aは液中における
60.0KHzの発振波の指向角度に対応する減衰量を
示すグラフ、第3図Bは気中における同グラフ、
第4図Aは液中における300.0KHzの発振波の指
向角度に対応する減衰量をを示すグラフ、第4図
Bは気中における同グラフである。さらにまた第
5図は従来方法を示す縦断側面図である。 T;送波器、R;受波器、f1;送波面、f2;受
波面、t;タンク、2;圧電素子。
態を示すタンクtの縦断側面図であり、第1図A
は液が所定液面レベルl以上にある場合を示し、
第1図Bは液が所定液面レベルl以下の場合を示
す。また第2図は送波器T、受波器Rの構成の一
例を示す縦断側面図、第3図Aは液中における
60.0KHzの発振波の指向角度に対応する減衰量を
示すグラフ、第3図Bは気中における同グラフ、
第4図Aは液中における300.0KHzの発振波の指
向角度に対応する減衰量をを示すグラフ、第4図
Bは気中における同グラフである。さらにまた第
5図は従来方法を示す縦断側面図である。 T;送波器、R;受波器、f1;送波面、f2;受
波面、t;タンク、2;圧電素子。
Claims (1)
- 1 タンク内に、超音波送波器と超音波受波器と
を、送波面と受波面とが対向しない位置関係に置
き、前記タンク内の液体中に送波器と受波器とが
浸漬されている場合には、前記送波器からの放射
指向角が液中では広く、かつ液中を減衰すること
なく伝播することにより受波器による受信が可能
となり、前記タンク内の液面レベルが上部位置に
ある送波器または受波器よりも下方になつた場合
には、受波器による受信が不可能となることによ
つて液面が所定液面レベル以上にあるか否かを検
出する液面レベル検出方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59128351A JPS617422A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 液面レベル検出方法 |
| US06/742,188 US4610164A (en) | 1984-06-20 | 1985-06-07 | Method of detecting liquid level |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59128351A JPS617422A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 液面レベル検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS617422A JPS617422A (ja) | 1986-01-14 |
| JPH0467614B2 true JPH0467614B2 (ja) | 1992-10-28 |
Family
ID=14982664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59128351A Granted JPS617422A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 液面レベル検出方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4610164A (ja) |
| JP (1) | JPS617422A (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4964090A (en) * | 1989-07-19 | 1990-10-16 | Trw, Inc. | Ultrasonic fluid level sensor |
| US5064412A (en) * | 1989-09-05 | 1991-11-12 | Pacesetter Infusion, Ltd. | Ultrasonic air-in-line detector for a medication infusion system |
| US5126616A (en) * | 1989-09-05 | 1992-06-30 | Pacesetter Infusion, Ltd. | Ultrasonic transducer electrical interface assembly |
| US5053747A (en) * | 1989-09-05 | 1991-10-01 | Pacesetter Infusion, Inc. | Ultrasonic air-in-line detector self-test technique |
| US5000663A (en) * | 1989-09-05 | 1991-03-19 | Pacesetter Infusion, Ltd. | Automatic tubing lock for ultrasonic sensor interface |
| US5176631A (en) * | 1989-09-05 | 1993-01-05 | Pacesetter Infusion, Ltd. | Ultrasonic air-in-line detector for detecting entrained air in a medication infusion system |
| US5060484A (en) * | 1990-06-12 | 1991-10-29 | Scotsman Group, Inc. | Bin level control circuit and transducer mounting system for an ice making machine |
| US5172595A (en) * | 1990-06-12 | 1992-12-22 | Scotsman Group, Inc. | Bin level control circuit and transducer mounting system for an ice making machine |
| EP0676624B1 (en) | 1994-04-06 | 2002-07-31 | Simmonds Precision Products Inc. | Ultrasonic fluid level sensing without using a stillwell |
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