JPH06201434A - 体積検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タンクに収納された被測定物の体積の影響を
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第１のバンドパスフ
ィルタ８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第２のバンドパスフィルタ
９に出力する。第１，第２のバンドパスフィルタ８，９
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１５は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。フィードバック補正回路１７は、第２
のマイクロホン５からの信号に含まれる所定周波数の信
号成分の振幅値が一定となるようにスピーカ３を駆動す
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３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】

【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、スピーカ３による体積変化はメイ
ンタンク１に収納された被測定物の体積にかかわらず一
定であるので、メインタンク１内の被測定物の体積によ
って第２のバンドパスフィルタ１１により弁別された信
号に含まれる所定周波数の信号成分の振幅値が変動して
同一測定条件下では一定値である振幅値γＰ0 Ｖ0 が変
動し、このため測定精度が悪化してしまうという欠点が
ある。

【００１０】また、メインタンク１に収納された被測定
物の体積が少なくなったときは、スピーカ３による体積
変化率が小さくなるので、第１のマイクロホン４からの
信号の振幅が小さくなってＳ／Ｎ比が悪化し、この場合
も測定精度が悪化してしまうという欠点がある。

【００１１】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、タンクに収
納された被測定物の体積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。

【００１２】

【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
分を弁別する第１の周波数弁別手段を設け、前記第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
分を弁別する第２の周波数弁別手段を設け、前記第１及
び第２の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、前記第２の圧力検知手段から出力される所定周波数
の信号成分の振幅を検出し、その振幅値が一定値となる
ように前記体積変化手段を制御する補正手段を設けたも
のである。

【００１３】また、前記第１の圧力検知手段から出力さ
れる所定周波数の信号成分の振幅を検出し、その振幅値
が小さくなる程、体積変化が大きくなるように前記体積
変化手段を制御する補正手段を設けるようにしてもよ
い。

【００１４】

【作用】請求項１記載の体積検出装置によれば、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】第１の圧力検知手段からの信号は第１の周
波数弁別手段に与えられ、この第１の圧力検知手段によ
り所定周波数の信号成分が弁別される。また、第２の圧
力検知手段からの信号は第２の周波数弁別手段に与えら
れ、この第２の圧力検知手段により所定周波数の信号成
分が弁別される。

【００１６】そして、演算手段は、第１，第２の周波数
弁別手段から与えられた信号成分の振幅値を検出すると
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】さて、メインタンクに収納された被測定物
の体積が変動すると、それに伴って本来なら一定値であ
る第２の圧力検知手段からの信号に含まれる所定周波数
の信号成分の振幅が変動してしまうことがある。このと
き、補正手段は、第２の圧力検知手段からの所定周波数
の信号の振幅値が一定となるように補正手段を制御する
ので、演算手段による演算精度が低下してしまうことを
防止できる。

【００１８】請求項２記載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が少なくなる
と、第１の圧力検知手段からの信号に含まれる所定周波
数の信号の振幅が小さくなる。すると、補正手段は、体
積変化が大きくなるように体積変化手段を制御するの
で、演算手段による演算精度が低下してしまうことを防
止することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１を参照して
説明するに、従来例を示す図３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からの信号は第１のバンドパスフィルタ８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
からの信号は第２のバンドパスフィルタ９に与えられて
いる。第１，第２のバンドパスフィルタ８，９は入力信
号に含まれる所定周波数の信号成分を弁別する。第１の
バンドパスフィルタ８により弁別された信号成分は増幅
率がＶ1 倍のアンプ１４で増幅されてから演算手段たる
演算回路１５に与えられる。第２のバンドパスフィルタ
９により弁別された信号成分は増福率が１倍のアンプ１
６で増幅されてから演算回路１５に与えられる。

【００２０】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、交互に入力した信
号成分の振幅を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。

【００２１】補正手段たるフィードバック補正回路１７
は、アンプ１６からの信号に基づいてアッテネータ１８
を調整する。アッテネータ１８は、発振器１９からの信
号の増幅率を調整してスピーカ３駆動用のパワーアンプ
２０に出力する。

【００２２】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。

【００２３】第１，第２のバンドパスフィルタ８，９は
入力信号に含まれる角周波数ω0 の信号成分を弁別す
る。これにより、第１のバンドパスフィルタ８により弁
別されて信号の振幅はγＰ0 Ｖ0 ／Ｖ2 となり、第２の
バンドパスフィルタ９により弁別された信号の振幅はγ
Ｐ0 Ｖ0 となる。

【００２４】そして、演算回路１５は、入力信号の振幅
をＡ／Ｄ変換器によりデジタル値γＰ0 Ｖ0 ，γＰ0 Ｖ
0 ／Ｖ2 に変換してメモリに順次記憶する。続いて、演
算回路１５は、メモリに記憶した振幅値γＰ0 Ｖ0 をγ
Ｐ0 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。

【００２５】さて、補正タンク２内の体積は、メインタ
ンク１に収納された被測定物の体積の増減に応じて僅か
ながら変動し、それに伴って第２のマイクロホン５から
の信号に含まれる角周波数ω0 の信号成分の振幅が変動
する。このため、第２のバンドパスフィルタ９により弁
別された信号成分の振幅が変動して同一測定条件下では
一定値である振幅値γＰ0 Ｖ0 が変動してしまう。

【００２６】このとき、フィードバック補正回路１７
は、アッテネータ１８を調整してスピーカ３による体積
変化を増減することにより第２のマイクロホン５から出
力される角周波数ω0 の信号の振幅値がγＰ0 Ｖ0 とな
るように制御する。これにより、同一測定条件下ではメ
インタンク１内に収納された被測定物の体積にかかわら
ず第２のバンドパスフィルタ９により弁別された信号成
分の振幅γＰ0 Ｖ0 が変動してしまうことを防止するこ
とができる。

【００２７】上記構成のものによれば、第２のマイクロ
ホン５から出力される角周波数ω0の信号成分の振幅が
変動したときは、その振幅値が一定となるようにフィー
ドバック補正回路１７によりスピーカ３による体積変化
を調整するようにしたので、メインタンクに収納された
被測定物の体積にかかわらずスピーカによる体積変化が
常に一定の従来例のものと違って、メインタンク１に収
納された被測定物の体積変化の影響を防止して測定精度
を高めることができる。

【００２８】図２は本発明の第２実施例を示しており、
第１実施例と同一部分に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。この第２実施例
が第１実施例と異なる点は、補正手段たるフィードバッ
ク補正回路２１は、第１のマイクロホン４からの信号を
増幅するためのアンプ１４からの信号の振幅値が小さく
なる程、アッテネータ１８を調整してスピーカ３による
体積変化が大きくなるように設定したことである。

【００２９】また、第２のマイクロホン５からの信号を
増幅するためのアンプ１６からの信号を受けるリミッタ
２２を設け、そのリミッタ２２により第２のマイクロホ
ン５からの信号に含まれる角周波数ω0 の信号成分の振
幅値が設定値以上となったときはフィードバック補正量
（アッテネータ１８の増幅率）を前記設定値の時の量以
上にしないようにした。

【００３０】次に上記構成の作用について説明する。メ
インタンク１に収納された被測定物の体積が少なくなっ
たときは、メインタンク１内の空洞部の体積が大きくな
るので、第１のマイクロホン４からの信号に含まれる角
周波数ω0 の信号成分の振幅値が小さくなる。このと
き、フィードバック補正回路２１はアッテネータ１８を
調整してスピーカ３による体積変化が大きくなるように
制御するので、第１のマイクロホン４からの信号に含ま
れる角周波数ω0 の信号成分の振幅値は大きくなる。

【００３１】上記構成のものによれば、メインタンク１
内に収納された被測定物の体積が少なくなったときは、
それに応じてスピーカ３による体積変化を大きくするよ
うにしたので、メインタンクに収納された被測定物の体
積にかかわらずスピーカによる体積変化が常に一定の従
来例のものと違って、Ｓ／Ｎ比を改善して測定精度を高
めることができる。

【００３２】また、上述のようにフィードバック補正回
路２１によりスピーカ３による体積変化が大きくなるよ
うに制御された結果、第２のマイクロホン５からの信号
に含まれる角周波数ω0 の信号成分の振幅が過度に大き
くなって第２のマイクロホン５の使用可能範囲（入力と
出力との関係が直線関係となっている範囲）から外れて
しまった場合には、リミッタ２２によりフィードバック
補正回路２１の動作を停止するようにしたので、第２の
マイクロホン５として入出力特性の優れた範囲で使用す
ることになって測定を確実に行うことができる。

【００３３】尚、上記各実施例では、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。

【００３４】

【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以下の効果を奏する。

【００３５】請求項１記載の体積測定装置によれば、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、第２の圧力検知手段から出力される所定周波
数の信号成分の振幅値を検出し、その振幅値が所定値と
なるように体積変化手段を制御する補正手段を設け、メ
インタンクに収納された被測定物の体積変化にかかわら
ず演算誤差を少なくなるようにしたので、メインタンク
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、タンクに収納された被測定物の体積
にかかわらず測定精度を向上することができる。

【００３６】また、請求項２記載の体積検出装置によれ
ば、第１の圧力検知手段から出力される所定周波数の信
号成分の振幅を検出し、その振幅値が小さくなる程、体
積変化が大きくなるように前記体積変化手段を制御する
補正手段を設け、メインタンクに収納された被測定物の
体積が少なくなったときはＳ／Ｎ比を改善するようにし
たので、請求項１記載の体積検出装置と同様に、メイン
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、タンクに収納された被測定物
の体積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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す全体の概略図

【図２】本発明の第２実施例を示す全体の概略図

【図３】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は第１のバンドパスフィルタ（第１の周波数弁
別手段）、９は第２のバンドパスフィルタ（第２の周波
数弁別手段）、１５は演算回路（演算手段）、１７はフ
ィードバック補正回路（補正手段）、２１はフィードバ
ック補正回路（補正手段）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 (2)

【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第１の周波数弁別手段と、 前記第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第２の周波数弁別手段と、 前記第１及び第２の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、 前記第２の圧力検知手段から出力される所定周波数の信
   号成分の振幅を検出し、その振幅値が一定値となるよう
   に前記体積変化手段を制御する補正手段とを備えたこと
   を特徴とする体積検出装置。
2. 【請求項２】 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第１の周波数弁別手段と、 前記第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第２の周波数弁別手段と、 前記第１及び第２の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、 前記第１の圧力検知手段から出力される所定周波数の信
   号成分の振幅を検出し、その振幅値が小さくなる程、体
   積変化が大きくなるように前記体積変化手段を制御する
   補正手段とを備えたことを特徴とする体積検出装置。