JPH06201433A - 体積検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品の特性変動の影響を受けることなく測定
精度を向上する。 【構成】 スピーカ３はメインタンク１内及び補正タン
ク２内の体積を変動する。第１のマイクロホン４はメイ
ンタンク１内の圧力変動を検出してマルチプレクサ１５
に出力する。第２のマイクロホン５は補正タンク２内の
圧力変動を検出してマルチプレクサ１５に出力する。マ
ルチプレクサ１５は入力信号を切換えてバンドパスフィ
ルタ８に出力する。バンドパスフィルタ８は入力信号か
ら所定周波数の信号成分を弁別する。演算回路１７はマ
ルチプレクサ１５を切換えるように設けられ、バンドパ
スフィルタ８から入力した信号成分の振幅を検出すると
共に、その振幅値に基づいてメインタンク１内に収納さ
れた被測定物の体積を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タンク内に収納された
被測定物の体積を体積変化を利用して検出する体積検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば車両用フューエルゲー
ジとして、機械式のものが供されている。このものは、
センダ側として、フロート，アーム及び摺動抵抗部より
構成されており、フロートがフューエルの液面と共に上
下動することにより摺動抵抗部の抵抗値が変化し、その
変化をレシーバ側に出力するようになっている。

【０００３】ところが、上述のような機械式のもので
は、車両の傾斜角或いはフューエルの残量によってフュ
ーエルの検出誤差が大きいという欠点がある。

【０００４】そこで、近年、機械式のものに代えて、電
気的にフューエルの残量を検出するものが考えられてい
る。この種の残量検出装置として、特開平３−２０００
１９号公報に示すものがある。即ち、図２に示すよう
に、被測定物を収納するメインタンク１には容積が小な
る補正タンク２が連結状態で一体化されている。メイン
タンク１と補正タンク２との間には体積変化手段たるス
ピーカ３が配設されていると共に、メインタンク１側に
は第１の圧力検知手段たる第１のマイクロホン４が設け
られ、補正タンク２側には第２の圧力検知手段たる第２
のマイクロホン５が設けられている。スピーカ駆動回路
６は、発振回路７からの発振信号に基づいてスピーカ３
を所定の角周波数ω0 で駆動する。

【０００５】第１のバンドパスフィルタ８は、第１のマ
イクロホン４からの信号から角周波数ω0 の信号成分を
抽出する。第２のバンドパスフィルタ９は、第２のマイ
クロホン５からの信号から角周波数ω0 のＶ1 倍した信
号成分を抽出する。第１の振幅検出器１０は、第１のバ
ンドパスフィルタ８からの出力に基づいてγＰ0 Ｖ0／
Ｖ2 （Ｐ0 ：メインタンク内の気体の圧力，Ｖ0 ：スピ
ーカによる体積変化量，Ｖ2 ：メインタンクの気体の体
積，γ：気体の比熱比）を検出して出力する。第２の振
幅検出器１１は、第２のバンドパスフィルタ９からの出
力に基づいてγＰ0 Ｖ0 を検出して出力する。割算器１
２は、第２の振幅検出器１１の出力γＰ0 Ｖ0 を第１の
振幅検出器１０の出力γＰ0 Ｖ0 ／Ｖ2 で除算する。引
算器１３は、割算器１２によって算出されたメインタン
ク１の空洞部分の体積Ｖ2 をメインタンクの全体積ＶT
から減算する。

【０００６】次に上記構成によりメインタンク１に収納
された被測定物の体積を求める方法について説明する。
メインタンク１及び補正タンク２は剛体で、メインタン
ク１及び補正タンク２の気圧の加圧或は減圧時にこれら
は歪むことがないので、スピーカ３による体積変化率Ｖ
0 （ｔ）と実際に発生する体積変化量Ｖ（ｔ）とは等し
い。

【０００７】さて、スピーカがＶ（ｔ）＝Ｖ0 sin ω0
t で駆動されると、第１のマイクロホン４によってメイ
ンタンク１の圧力変動が検出される。そして、第１のマ
イクロホン４からの出力は第１のバンドパスフィルタ８
に入力され、角周波数ω0 の信号成分を検出する。この
第１のバンドパスフィルタ８が抽出した角周波数ω0の
信号成分は第１の振幅検出器１０によって信号成分に対
応した振幅値γＰ0 Ｖ0 ／Ｖ2 として出力される。ま
た、第２のマイクロホン５によって補正タンク２の圧力
変動が検出される。この第２のマイクロホン５からの出
力は第２のバンドパスフィルタ９に入力され、角周波数
ω0 のＶ1 倍した信号を抽出する。そして、第２のバン
ドパスフィルタ９が抽出した角周波数ω0 のＶ1 倍した
信号成分は第２の振幅検出器１１によって信号成分に対
応した振幅値γＰ0 Ｖ0 として出力される。

【０００８】割算器１２は、第１の振幅検出器１０から
の出力γＰ0 Ｖ0 ／Ｖ2 により第２の振幅検出器１１か
らの出力γＰ0 Ｖ0 を除算してメインタンク１の空洞部
の体積Ｖ2 を算出する。そして、引算器１３は、割算器
１２によって求められたＶ2をメインタンクの全体積ＶT
より引いて被測定物の体積ＶL を求める。

【０００９】ところで、上記構成のものでは、第２のバ
ンドパスフィルタ９に増幅機能を有したものを利用して
いるが、本発明者は第２のバンドパスフィルタ９の入力
側にアンプを設け、バンドパスフィルタ９としては周波
数弁別機能のみを備えたものを試作した。従って、第１
のバンドパスフィルタ９としては第２のバンドパスフィ
ルタ８と同一特性のものを用いている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成のものの場合、第１，第２のバンドパスフィルタ
８，９の特性が完全に一致することが要求されるもの
の、両者の特性が異なっているのが実情である。このよ
うな特性の変動をもたらす要因としては、 各バンドパスフィルタ８，９の共振周波数の誤差 温度変動に伴うバンドパスフィルタ８，９の特性差 温度変動に伴うバンドパスフィルタ８，９の共振周波
数の温度特性の差 等がある。

【００１１】従って、同一特性のバンドパスフィルタ
８，９を製造して両者の特性を一致させることが重要で
あるものの、バンドパスフィルタ８，９の特性が部品毎
にばらついて測定精度が悪化してしまうという欠点があ
る。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、タンクに収納された被測定物の体積を
圧力変動を利用して検出するものにおいて、部品の特性
変動の影響を受けることなく測定精度を向上することが
できる体積検出装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、メインタンク
及び補正タンクの体積を変化させる体積変化手段を設
け、この体積変化手段による前記メインタンクの圧力変
動を示す信号を出力する第１の圧力検知手段を設け、前
記体積変化手段による前記補正タンクの圧力変動を示す
信号を出力する第２の圧力検知手段を設け、前記第１，
第２の圧力検知手段からの信号のうち一方を選択する信
号選択手段を設け、この信号選択手段により選択された
信号に含まれる所定周波数の信号成分を弁別する周波数
弁別手段を設け、前記信号選択手段を切換えると共に、
前記周波数弁別手段により弁別された信号成分の振幅を
検出し、夫々の振幅値に基づいて前記メインタンクに収
納された被測定物の体積を算出する演算手段を設けたも
のである。

【００１４】

【作用】体積変化手段によりメインタンク内及び補正タ
ンク内の体積が変化されると、第１の圧力検知手段から
メインタンク内の圧力を示す信号が出力されると共に、
第２の圧力検知手段から補正タンク内の圧力を示す信号
が出力される。

【００１５】さて、演算手段は、信号選択手段を切換え
ることにより第１の圧力検知手段からの信号を周波数弁
別手段に与える。これにより、周波数弁別手段は第１の
圧力検知手段からの信号に含まれる所定周波数の信号成
分を弁別する。続いて、演算手段は、信号選択手段を切
換えることにより第２の圧力検知手段からの信号を周波
数弁別手段に与える。これにより、周波数弁別手段は第
２の圧力検知手段からの信号に含まれる所定周波数の信
号成分を弁別する。

【００１６】そして、演算手段は、周波数弁別手段から
与えられた信号成分の振幅を検出すると共に、夫々の振
幅値に基づいてメインタンクに収納された被測定物の体
積を演算する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明するに、従来例を示す図２と同一部分には同一符号を
付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明す
る。即ち、第１の圧力検知手段たる第１のマイクロホン
４からの信号は増幅率がＶ1に設定されたアンプ１４を
通じて信号選択手段たるマルチプレクサ１５に与えられ
ている。第２の圧力検知手段たる第２のマイクロホン５
からの信号は増幅率が１倍のアンプ１６を通じてマルチ
プレクサ１５に与えられている。このマルチプレクサ１
５は、第１，第２のマイクロホン４，５からの信号を選
択する。バンドパスフィルタ８は入力信号に含まれる所
定周波数の信号成分を弁別して演算手段たる演算回路１
７に出力する。

【００１８】演算回路１７はＣＰＵ，Ａ／Ｄ変換器及び
メモリを主体として構成されており、マルチプレクサ１
５を適宜タイミングで切換えるように設けられ、その切
換タイミングに応じて入力した信号をＡ／Ｄ変換器によ
りデジタル値に変換してメモリに記憶すると共に、メモ
リに記憶したデジタル値に基づいて所定の演算を実行す
る。

【００１９】次に上記構成の作用について説明する。ス
ピーカ３が角周波数ω0 で振動すると、メインタンク１
内及び補正タンク２内の体積が変化する。すると、メイ
ンタンク１内の空洞部及び補正タンク２内の圧力が変化
するので、その変化を示す信号が第１，第２のマイクロ
ホン４，５から出力される。

【００２０】さて、演算回路１７は、マルチプレクサ１
５を切換えることにより第１のマイクロホン４からの信
号をバンドパスフィルタ８に入力する。これにより、バ
ンドパスフィルタ８は、入力信号に含まれる角周波数ω
0 の信号成分を弁別する。このとき、アンプ１４の増幅
率はＶ1 に設定されているので、バンドパスフィルタ８
により弁別された信号の振幅はγＰ0 Ｖ0 ／Ｖ2 とな
る。そして、演算回路１７は、マルチプレクサ１５を通
じて入力した信号成分の振幅γＰ0 Ｖ0 ／Ｖ2 をＡ／Ｄ
変換器によりデジタル変換してメモリに記憶する。

【００２１】また、演算回路１７は、マルチプレクサ１
５を切換えることにより第２のマイクロホン５からの信
号をバンドパスフィルタ８に入力する。これにより、バ
ンドパスフィルタ８は、入力信号に含まれる角周波数ω
0 の信号成分を弁別する。このとき、アンプ１４の増幅
率は１倍であるので、バンドパスフィルタ８により弁別
された信号の振幅はγＰ0 Ｖ0 となる。そして、演算回
路１７は、マルチプレクサ１５を通じて入力した信号成
分の振幅γＰ0 Ｖ0 をＡ／Ｄ変換器によりデジタル変換
してメモリに記憶する。

【００２２】続いて演算回路１８は、メモリに記憶した
振幅値γＰ0 Ｖ0 をγＰ0 Ｖ0 ／Ｖ2 で除算することに
よりメインタンク１の空洞部分の体積Ｖ2 を求めると共
に、メインタンク１の全体積ＶT から体積Ｖ2 を引算す
ることによりメインタンク１に収納された被測定物の体
積ＶL を求める。

【００２３】上記構成のものによれば、第１，第２のマ
イクロホン３，４からの信号に含まれる角周波数ω0 の
信号成分を弁別するためのバンドパスフィルタ８を共通
に用いるようにしたので、例えば温度特性によりバンド
パスフィルタ８の特性が変動するにしても、その変動分
は演算回路１７による除算により無効化することができ
る。従って、同一特性が要求されるバンドパスフィルタ
を２個使用している従来例のものに比べて、バンドパス
フィルタ８の特性変動の影響を受けることなくメインタ
ンク１に収納された被測定物の体積を精度良く検出でき
る。

【００２４】尚、上記実施例では、体積変化手段として
スピーカ３を利用したが、これに代えてピストン、ベロ
ーズ、ダイヤフラムを利用するようにしてもよい。ま
た、第１，第２のマイクロホン４，５に代えて、圧力セ
ンサを利用するようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の体積検出装置によれば、メインタンクに収納された被
測定物の体積を、メインタンク及び補正タンクの体積を
体積変化手段により変動させた状態でメインタンク及び
補正タンクに設けられた第１，第２の圧力検知手段から
出力される所定周波数の信号成分を周波数弁別手段によ
り弁別すると共に、その信号成分の振幅値に基づいて演
算手段により測定するものであって、周波数弁別手段を
共通に用いることによりこの周波数弁別手段の特性変動
の影響を無効化するようにしたので、タンクに収納され
た被測定物の体積を圧力変動を利用して検出するものに
おいて、部品の特性変動の影響を受けることなく測定精
度を向上することができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体の概略図

【図２】従来例を示す全体の概略図

【符号の説明】

１はメインタンク、２は補正タンク、３はスピーカ（体
積変化手段）、４は第１のマイクロホン（第１の圧力検
知手段）、５は第２のマイクロホン（第２の圧力検知手
段）、８はバンドパスフィルタ（周波数弁別手段）、１
５はマルチプレクサ（信号選択手段）、１７は演算回路
（演算手段）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中埜 喜夫 愛知県丹羽郡大口町大字豊田字野田１番地 株式会社東海理化電機製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メインタンク及び補正タンクの体積を変
   化させる体積変化手段と、 この体積変化手段による前記メインタンクの圧力変動を
   示す信号を出力する第１の圧力検知手段と、 前記体積変化手段による前記補正タンクの圧力変動を示
   す信号を出力する第２の圧力検知手段と、 前記第１，第２の圧力検知手段からの信号のうち一方を
   選択する信号選択手段と、 この信号選択手段により選択された信号に含まれる所定
   周波数の信号成分を弁別する周波数弁別手段と、 前記信号選択手段を切換えるように設けられ、前記周波
   数弁別手段により弁別された信号成分の振幅を検出し、
   夫々の振幅値に基づいて前記メインタンクに収納された
   被測定物の体積を算出する演算手段とを備えたことを特
   徴とする体積検出装置。