JPH09126862A - 流体量測定システム - Google Patents
流体量測定システムInfo
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- JPH09126862A JPH09126862A JP8264047A JP26404796A JPH09126862A JP H09126862 A JPH09126862 A JP H09126862A JP 8264047 A JP8264047 A JP 8264047A JP 26404796 A JP26404796 A JP 26404796A JP H09126862 A JPH09126862 A JP H09126862A
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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
- G01F23/2962—Measuring transit time of reflected waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F22/00—Methods or apparatus for measuring volume of fluids or fluent solid material, not otherwise provided for
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- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 改善された流体量測定システムを提供する。
【解決手段】 超音波燃料測定システムはタンク（１）
の底部（４）に載置されたいくつかの超音波変換器
（５，６，３１−３３，４１−４４）を有しており、そ
れら変換器は燃料表面へ向かって上方に発散エネルギを
各々伝播するようにチューブまたは静止したウェルによ
って拘束されない。各変換器は直上の燃料表面の領域
Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍでのそれ自身の伝
播エネルギの反射を受信し、変換器の直上のそれら領域
間の燃料表面の領域Ｃ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｎ，Ｏ，Ｐ，Ｑ，
Ｒ，Ｓで反射した他の変換器からのエネルギをまた受信
する。３つの変換器を使用する場合は、燃料表面の６つ
の異なった領域の高さが計算される。
の底部（４）に載置されたいくつかの超音波変換器
（５，６，３１−３３，４１−４４）を有しており、そ
れら変換器は燃料表面へ向かって上方に発散エネルギを
各々伝播するようにチューブまたは静止したウェルによ
って拘束されない。各変換器は直上の燃料表面の領域
Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍでのそれ自身の伝
播エネルギの反射を受信し、変換器の直上のそれら領域
間の燃料表面の領域Ｃ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｎ，Ｏ，Ｐ，Ｑ，
Ｒ，Ｓで反射した他の変換器からのエネルギをまた受信
する。３つの変換器を使用する場合は、燃料表面の６つ
の異なった領域の高さが計算される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、異なった音響特
性を有する２つの流体間界面の高さを測定する流体量測
定システムに関するものである。この発明はさらに特に
流体の高さを測定する超音波または他の音響システムに
関するものである。
性を有する２つの流体間界面の高さを測定する流体量測
定システムに関するものである。この発明はさらに特に
流体の高さを測定する超音波または他の音響システムに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超音波装置は容器内における液体または
他の流体の高さを測定するのに使用することができる。
容器のより低い端部に位置した変換器は液体の表面へ上
向きに方向付けられる音響エネルギのパルスを発生す
る。そのエネルギが液体と液体上の空気または他の気体
間界面に遭遇すると、エネルギの一部は変換器の方へ反
射してもどる。関連電子機器はパルスの伝送と反射パル
スの受信間時間を測定し、これから、変換器上液体の高
さを測定する。液体容器が地下の燃料貯蔵タンクのよう
に固定されていれば、唯１つの変換器で十分に液面の高
さそれ故に液体の量を測定することができる。容器が車
輛のなかのように静止していないと、容器に対する液体
表面の角度は姿勢または加速とともに変化するだろう。
この理由で普通各容器につくつかの液体・測定プローブ
を有することが必要で、それによって異なったいくつか
の点で液体の高さ、それ故燃料表面の角度が計算され
る。プローブがより多く使用されるほど、燃料表面の角
度は精度よく計算でき、それは燃料表面がうねりまたは
他の動きの結果普通完全に平坦ではないからである。超
音波プローブは普通変換器の外側に存在する液体と同じ
高さの液体で満たされた変換器の上に延在するチューブ
（tube) または静止したウェル(well)を有している。こ
のチューブの目的は液体表面のうねりを弱め、隣接プロ
ーブが互いに干渉しないようチューブ内にエネルギを局
限することにある。しかしながら、チューブの使用は重
量を増加しプローブに載置するのをより困難にする。超
音波測定システムの従来例はＧＢ第２２７０１６０号、
ＧＢ第２２６５００５号およびＧＢ第２２６５２１９号
に記載されている。
他の流体の高さを測定するのに使用することができる。
容器のより低い端部に位置した変換器は液体の表面へ上
向きに方向付けられる音響エネルギのパルスを発生す
る。そのエネルギが液体と液体上の空気または他の気体
間界面に遭遇すると、エネルギの一部は変換器の方へ反
射してもどる。関連電子機器はパルスの伝送と反射パル
スの受信間時間を測定し、これから、変換器上液体の高
さを測定する。液体容器が地下の燃料貯蔵タンクのよう
に固定されていれば、唯１つの変換器で十分に液面の高
さそれ故に液体の量を測定することができる。容器が車
輛のなかのように静止していないと、容器に対する液体
表面の角度は姿勢または加速とともに変化するだろう。
この理由で普通各容器につくつかの液体・測定プローブ
を有することが必要で、それによって異なったいくつか
の点で液体の高さ、それ故燃料表面の角度が計算され
る。プローブがより多く使用されるほど、燃料表面の角
度は精度よく計算でき、それは燃料表面がうねりまたは
他の動きの結果普通完全に平坦ではないからである。超
音波プローブは普通変換器の外側に存在する液体と同じ
高さの液体で満たされた変換器の上に延在するチューブ
（tube) または静止したウェル(well)を有している。こ
のチューブの目的は液体表面のうねりを弱め、隣接プロ
ーブが互いに干渉しないようチューブ内にエネルギを局
限することにある。しかしながら、チューブの使用は重
量を増加しプローブに載置するのをより困難にする。超
音波測定システムの従来例はＧＢ第２２７０１６０号、
ＧＢ第２２６５００５号およびＧＢ第２２６５２１９号
に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は改良
された流体量測定システムを提供せんとするものであ
る。
された流体量測定システムを提供せんとするものであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】冒頭に記載した流体量測
定システムを備えた本発明によれば、該システムが、そ
の界面へ発散音響エネルギを伝播し界面の第１領域で反
射した第１変換器からの音響エネルギを受信する第１音
響変換器と、界面へ発散音響エネルギを伝播し第１領域
からはなれた界面の第２領域で反射した第２変換器から
の音響エネルギを受信する第１変換器からはなれた第２
音響変換器とを含み、前記第１変換器が第１および第２
領域からはなれた界面の第３領域で反射した第２変換器
からの音響エネルギを受信し、該システムが第１および
第２変換器により受信した音響エネルギから第１、第２
および第３領域の高さを計算することを特徴とするもの
である。
定システムを備えた本発明によれば、該システムが、そ
の界面へ発散音響エネルギを伝播し界面の第１領域で反
射した第１変換器からの音響エネルギを受信する第１音
響変換器と、界面へ発散音響エネルギを伝播し第１領域
からはなれた界面の第２領域で反射した第２変換器から
の音響エネルギを受信する第１変換器からはなれた第２
音響変換器とを含み、前記第１変換器が第１および第２
領域からはなれた界面の第３領域で反射した第２変換器
からの音響エネルギを受信し、該システムが第１および
第２変換器により受信した音響エネルギから第１、第２
および第３領域の高さを計算することを特徴とするもの
である。
【０００５】第２変換器は第３領域で反射後の第１変換
器からのエネルギを受信でき、該システムは第１変換器
で受信されたエネルギおよび第２変換器で受信されたエ
ネルギの両者から第３領域の高さを計算する。好適に
は、該システムがさらに、第１および第２変換器を結ぶ
ラインからはなれて位置する第３変換器を含み、その第
３変換器が界面へ発散音響エネルギを伝播しその界面の
第４領域で反射した第３変換器からのエネルギを受信
し、該システムが第３変換器により受信した第３変換器
のエネルギから第４領域の高さを計算する。第１変換器
は界面の第５領域で反射した第３変換器からのエネルギ
を受信でき、該システムは第１変換器で受信した第３変
換器のエネルギから第５領域の高さを計算する。第２変
換器は界面の第６領域で反射した第３変換器からのエネ
ルギを受信でき、該システムは第２変換器で受信した第
３変換器のエネルギから第６領域の高さを計算する。
器からのエネルギを受信でき、該システムは第１変換器
で受信されたエネルギおよび第２変換器で受信されたエ
ネルギの両者から第３領域の高さを計算する。好適に
は、該システムがさらに、第１および第２変換器を結ぶ
ラインからはなれて位置する第３変換器を含み、その第
３変換器が界面へ発散音響エネルギを伝播しその界面の
第４領域で反射した第３変換器からのエネルギを受信
し、該システムが第３変換器により受信した第３変換器
のエネルギから第４領域の高さを計算する。第１変換器
は界面の第５領域で反射した第３変換器からのエネルギ
を受信でき、該システムは第１変換器で受信した第３変
換器のエネルギから第５領域の高さを計算する。第２変
換器は界面の第６領域で反射した第３変換器からのエネ
ルギを受信でき、該システムは第２変換器で受信した第
３変換器のエネルギから第６領域の高さを計算する。
【０００６】該システムは互いに非対称に位置する４つ
の変換器を含んでいてもよい。それら変換器は好適には
ほぼ半球状の波面を伝播するように配置される。該シス
テムは固定の高さより１つの変換器へ音響エネルギを反
射しもどすよう、複数の変換器の前記１つの変換器の上
に載置された反射器アセンブリを含んでいてもよい。そ
の反射器アセンブリは好適には互いに連結された少なく
とも３つのほぼ４分円形の脚を有し、１つの変換器がそ
の複数脚の曲率の中心に位置され、それで音響エネルギ
はその複数脚にそって各点から同時に反射される。
の変換器を含んでいてもよい。それら変換器は好適には
ほぼ半球状の波面を伝播するように配置される。該シス
テムは固定の高さより１つの変換器へ音響エネルギを反
射しもどすよう、複数の変換器の前記１つの変換器の上
に載置された反射器アセンブリを含んでいてもよい。そ
の反射器アセンブリは好適には互いに連結された少なく
とも３つのほぼ４分円形の脚を有し、１つの変換器がそ
の複数脚の曲率の中心に位置され、それで音響エネルギ
はその複数脚にそって各点から同時に反射される。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下添付図面を参照し実施例によ
り本発明に係るいくつかの超音波燃料・測定システムを
説明する。図１を参照するに、そこには本発明に係る燃
料測定システムが最も簡単な形態で示されている。シス
テムは燃料２を含んだ燃料タンク１を具え、燃料表面３
の上のスペース（space)は空気で満たされている。２つ
の変換器５と６はタンクの内側の、その床面４の上に、
互いにはなれた位置に載置されている。変換器５と６は
半球状の波面またはなにか他の発散パターンを備えた超
音波／音響エネルギを伝播する超音波変換器であり、そ
れでエネルギは変換器上の燃料表面の比較的大きな面積
に衝突する。変換器５と６は圧電素子で２つの電極間で
半球形状の圧電要素を有し、それで付勢に際し半球状の
波面を生じる。変換器５と６はチューブまたは静止した
ウェルに局限されず、それで伝播されたエネルギは拘束
されない、すなわち、燃料２と空気間界面に遭遇するま
で発散しつづける。燃料と空気は異なった音響特性を有
するから、超音波エネルギの一部はその界面で反射され
るだろう。各変換器はその表面で反射し、それ自身およ
び他の変換器両者から発生するエネルギを受信するだろ
う。各変換器が燃料の高さの最大範囲まで燃料表面から
反射されてきた他の変換器からのエネルギを確実に受信
できるようにしながら、２つの変換器５と６間のスペー
ス(space) をできるだけ大きく選択する。
り本発明に係るいくつかの超音波燃料・測定システムを
説明する。図１を参照するに、そこには本発明に係る燃
料測定システムが最も簡単な形態で示されている。シス
テムは燃料２を含んだ燃料タンク１を具え、燃料表面３
の上のスペース（space)は空気で満たされている。２つ
の変換器５と６はタンクの内側の、その床面４の上に、
互いにはなれた位置に載置されている。変換器５と６は
半球状の波面またはなにか他の発散パターンを備えた超
音波／音響エネルギを伝播する超音波変換器であり、そ
れでエネルギは変換器上の燃料表面の比較的大きな面積
に衝突する。変換器５と６は圧電素子で２つの電極間で
半球形状の圧電要素を有し、それで付勢に際し半球状の
波面を生じる。変換器５と６はチューブまたは静止した
ウェルに局限されず、それで伝播されたエネルギは拘束
されない、すなわち、燃料２と空気間界面に遭遇するま
で発散しつづける。燃料と空気は異なった音響特性を有
するから、超音波エネルギの一部はその界面で反射され
るだろう。各変換器はその表面で反射し、それ自身およ
び他の変換器両者から発生するエネルギを受信するだろ
う。各変換器が燃料の高さの最大範囲まで燃料表面から
反射されてきた他の変換器からのエネルギを確実に受信
できるようにしながら、２つの変換器５と６間のスペー
ス(space) をできるだけ大きく選択する。
【０００８】２つの変換器５と６は電子機器ユニット１
０に接続され、そのユニットは表示器１１または他の使
用手段へ燃料量出力を提供する。電子機器ユニット１０
は変換器５へ接続される第１送信／受信ユニット１５と
他の変換器６へ接続される第２送信／受信ユニット１６
とを含んでいる。２つの送信／受信ユニット１５および
１６は、超音波周波数で音響エネルギのバースト(burs
t) を発生させるようそれらを駆動し、超音波エネルギ
の受信で生じる変換器からの電気信号を受信するため、
普通の方法で変換器５と６へ電気エネルギを供給する。
送信／受信ユニット１５および１６の出力は計算ユニッ
ト１７へ供給される。計算ユニット１７内の第１回路１
８は送信／受信ユニット１５の出力を受信し、変換器５
の直上の領域Ａでの燃料の高さＨa を、その変換器５か
らのエネルギバーストの伝送と燃料表面から反射後のそ
の変換器での受信間時間から計算する。同様に、第２回
路１９は他の変換器６上の燃料領域Ｂの高さＨb を計算
する。第３回路２０は両送信／受信ユニット１５と１６
からの出力を受信する。その第３回路２０は、２つの変
換器５と６間分離の知識から、領域Ｃの高さＨc を計算
するため、変換器５からのパルスの伝送と、２つの領域
ＡおよびＢ間燃料表面の領域Ｃでの反射後他の変換器６
での受信との間の時間を利用する。燃料表面がタンク１
の床面４と平行である時には領域Ｃは領域ＡおよびＢ間
と等距離はなれているだろうが、燃料表面が傾いている
と領域ＡまたはＢの何れか一方により接近するだろう。
第３回路２０は、変換器６からのパルスの伝送と同じ領
域Ｃでの反射後の変換器５での受信との間の時間から、
高さＨｃをまた随意に計算できる。高さＨｃのこの計算
はＨｃのはじめの計算を確認したり高さの平均値を発生
するのに使用することができる。あるいはまた、複数の
変換器の１つが部分的モード欠陥（例えば送信はできる
が受信ができないような欠陥）を有するような場合には
そのはじめの計算の代わりにそれが使用されてもよい。
電子機器ユニット１０または別の回路２１を含み、それ
は回路１８−２０から高さＨａ，ＨｂおよびＨｃについ
ての情報を受信し、タンクの幾何学的形態の知識から提
供された燃料の容積を計算する。種々の計算を実行する
ため分離した複数の回路を使用する代わりに、プロセッ
サまたはソフトウェアがいくつかの計算を実行するのに
使用される。不規則なタンクの異なった位置での高さか
ら液体の容積を計算する装置はよく知られている。燃料
質量を計算できるよう、システムが比重計などのような
他のセンサからの入力を含んでもよいことが理解されよ
う。
０に接続され、そのユニットは表示器１１または他の使
用手段へ燃料量出力を提供する。電子機器ユニット１０
は変換器５へ接続される第１送信／受信ユニット１５と
他の変換器６へ接続される第２送信／受信ユニット１６
とを含んでいる。２つの送信／受信ユニット１５および
１６は、超音波周波数で音響エネルギのバースト(burs
t) を発生させるようそれらを駆動し、超音波エネルギ
の受信で生じる変換器からの電気信号を受信するため、
普通の方法で変換器５と６へ電気エネルギを供給する。
送信／受信ユニット１５および１６の出力は計算ユニッ
ト１７へ供給される。計算ユニット１７内の第１回路１
８は送信／受信ユニット１５の出力を受信し、変換器５
の直上の領域Ａでの燃料の高さＨa を、その変換器５か
らのエネルギバーストの伝送と燃料表面から反射後のそ
の変換器での受信間時間から計算する。同様に、第２回
路１９は他の変換器６上の燃料領域Ｂの高さＨb を計算
する。第３回路２０は両送信／受信ユニット１５と１６
からの出力を受信する。その第３回路２０は、２つの変
換器５と６間分離の知識から、領域Ｃの高さＨc を計算
するため、変換器５からのパルスの伝送と、２つの領域
ＡおよびＢ間燃料表面の領域Ｃでの反射後他の変換器６
での受信との間の時間を利用する。燃料表面がタンク１
の床面４と平行である時には領域Ｃは領域ＡおよびＢ間
と等距離はなれているだろうが、燃料表面が傾いている
と領域ＡまたはＢの何れか一方により接近するだろう。
第３回路２０は、変換器６からのパルスの伝送と同じ領
域Ｃでの反射後の変換器５での受信との間の時間から、
高さＨｃをまた随意に計算できる。高さＨｃのこの計算
はＨｃのはじめの計算を確認したり高さの平均値を発生
するのに使用することができる。あるいはまた、複数の
変換器の１つが部分的モード欠陥（例えば送信はできる
が受信ができないような欠陥）を有するような場合には
そのはじめの計算の代わりにそれが使用されてもよい。
電子機器ユニット１０または別の回路２１を含み、それ
は回路１８−２０から高さＨａ，ＨｂおよびＨｃについ
ての情報を受信し、タンクの幾何学的形態の知識から提
供された燃料の容積を計算する。種々の計算を実行する
ため分離した複数の回路を使用する代わりに、プロセッ
サまたはソフトウェアがいくつかの計算を実行するのに
使用される。不規則なタンクの異なった位置での高さか
ら液体の容積を計算する装置はよく知られている。燃料
質量を計算できるよう、システムが比重計などのような
他のセンサからの入力を含んでもよいことが理解されよ
う。
【０００９】これまで説明してきたシステムでは３つの
異なった位置での高さの測定は２つの変換器のみの使用
で得られる。しかしながら、その３つの位置は同一ライ
ン上にあるので、この情報はタンクが２つの変換器を結
ぶラインに沿って狭く細長い場合には流体量の十分な精
度を与えるかもしれないが、それ以外は流体表面の姿勢
を一義的に特定することはできない。流体／空気界面の
姿勢を一義的に知る必要がある場合は、少なくとも図２
のような３つの変換器を使用する必要がある。
異なった位置での高さの測定は２つの変換器のみの使用
で得られる。しかしながら、その３つの位置は同一ライ
ン上にあるので、この情報はタンクが２つの変換器を結
ぶラインに沿って狭く細長い場合には流体量の十分な精
度を与えるかもしれないが、それ以外は流体表面の姿勢
を一義的に特定することはできない。流体／空気界面の
姿勢を一義的に知る必要がある場合は、少なくとも図２
のような３つの変換器を使用する必要がある。
【００１０】図２に示される３つの変換器３１−３３は
タンク１の床面上３角形の頂点に、すなわち各変換器は
他の２つの変換器を結ぶラインからはなれて位置してい
る。変換器３１−３３はそれらの上方燃料／空気界面に
向かって上方に発散音響エネルギを発生する。各変換器
３１−３３はそれぞれの変換器の真上の燃料表面のそれ
ぞれの領域Ｄ，ＥまたはＦから反射したエネルギを受信
し、これら反射信号の受信までの時間は普通の方法で燃
料Ｈｄ，ＨｅおよびＨｆの高さを計算するのに使用され
る。各変換器３１−３３により送信されるエネルギの発
散性質と、このエネルギが静止したウェルにより局限さ
れないという事実の故に、各変換器は燃料表面からの反
射により他の２つの変換器からのエネルギをまた受信す
る。より特別には、変換器３１は領域Ｇ（領域ＤとＥの
間）での反射後変換器３２からのエネルギを、および領
域Ｈ（領域ＤとＦの間）での反射後変換器３３からのエ
ネルギを受信する。変換器３２は領域Ｇでの反射後変換
器３１からのエネルギを、および領域Ｉ（領域ＥとＦの
間）で反射後変換器３３からのエネルギを受信する。変
換器３３は領域ＨおよびＩそれぞれで反射後変換器３１
および３２からのエネルギを受信する。高さＨｇ，Ｈｈ
およびＨｉは他の２つの変換器の１つからの反射エネル
ギにより発生された３つの変換器３１−３３の出力から
計算される。かくて、６つの異なった高さの全部が計算
され、燃料／空気界面の位置を一義的に決定することが
できる。
タンク１の床面上３角形の頂点に、すなわち各変換器は
他の２つの変換器を結ぶラインからはなれて位置してい
る。変換器３１−３３はそれらの上方燃料／空気界面に
向かって上方に発散音響エネルギを発生する。各変換器
３１−３３はそれぞれの変換器の真上の燃料表面のそれ
ぞれの領域Ｄ，ＥまたはＦから反射したエネルギを受信
し、これら反射信号の受信までの時間は普通の方法で燃
料Ｈｄ，ＨｅおよびＨｆの高さを計算するのに使用され
る。各変換器３１−３３により送信されるエネルギの発
散性質と、このエネルギが静止したウェルにより局限さ
れないという事実の故に、各変換器は燃料表面からの反
射により他の２つの変換器からのエネルギをまた受信す
る。より特別には、変換器３１は領域Ｇ（領域ＤとＥの
間）での反射後変換器３２からのエネルギを、および領
域Ｈ（領域ＤとＦの間）での反射後変換器３３からのエ
ネルギを受信する。変換器３２は領域Ｇでの反射後変換
器３１からのエネルギを、および領域Ｉ（領域ＥとＦの
間）で反射後変換器３３からのエネルギを受信する。変
換器３３は領域ＨおよびＩそれぞれで反射後変換器３１
および３２からのエネルギを受信する。高さＨｇ，Ｈｈ
およびＨｉは他の２つの変換器の１つからの反射エネル
ギにより発生された３つの変換器３１−３３の出力から
計算される。かくて、６つの異なった高さの全部が計算
され、燃料／空気界面の位置を一義的に決定することが
できる。
【００１１】図３に示されるごとく４つの変換器４１−
４４が使用されると、燃料表面の領域ＪからＳの１０の
異なった高さＨｊからＨｓを計算することが可能であ
る。３つ以上の変換器が使用される場合は、１つの変換
器で受信される他の変換器からのパルスが同時に到達す
る危険を削減するため、それら３つが互いに非対称に位
置づけされるのが好適である。
４４が使用されると、燃料表面の領域ＪからＳの１０の
異なった高さＨｊからＨｓを計算することが可能であ
る。３つ以上の変換器が使用される場合は、１つの変換
器で受信される他の変換器からのパルスが同時に到達す
る危険を削減するため、それら３つが互いに非対称に位
置づけされるのが好適である。
【００１２】通常のシステムでは、各プローブは唯１つ
の高さを測定するのみで、それで４つのプローブは４つ
の高さを発生するだろう。本発明ではプローブの数を増
加すると以下に示すごとく測定可能な高さの数も増加す
るだろう。 プローブの数 高さ測定の数 １ １ ２ ３ ３ ６ ４ １０ ５ １５ ６ ２１ ７ ２８ ８ ３６ ９ ４５ １０ ５５
の高さを測定するのみで、それで４つのプローブは４つ
の高さを発生するだろう。本発明ではプローブの数を増
加すると以下に示すごとく測定可能な高さの数も増加す
るだろう。 プローブの数 高さ測定の数 １ １ ２ ３ ３ ６ ４ １０ ５ １５ ６ ２１ ７ ２８ ８ ３６ ９ ４５ １０ ５５
【００１３】本発明システムでは数多くの高さ測定が可
能なので、各タンクの変換器の数は削減され、その結果
重量、設備の問題およびケーブル敷設で削減が可能であ
る。
能なので、各タンクの変換器の数は削減され、その結果
重量、設備の問題およびケーブル敷設で削減が可能であ
る。
【００１４】静止したウェルを有する超音波プローブで
は、静止したウェルの長さにそって互いにはなれた既知
の位置の静止したウェルに反射器が載置されていること
が知られている。このことは高さの測定、特に流体に層
形成がある場合、すなわち異なった温度に起因する異な
った密度層がある場合により大きな精度を可能とする。
反射器を有するプローブの一例はＧＢ第２２６５２１９
号に記載されている。本発明装置ではまた、これら層形
成効果を固定反射器により補償することもまた可能であ
る。図４に示された種類のオープン（open）構造の反射
器アセンブリまたは層形成タワー(tower) ５０が使用さ
れてもよい。このタワー５０は中心点から放射状に延在
し互いに１２０°方位をなす３つの４分円形状の脚５１
を有している。この脚５１はマスト（mast) ５２を支持
し、マスト５２は３つの脚５１間中心点から垂直に上方
に突出し、そのマストにそって間隔を有した３つの水平
方向に交差したピース(piece) ５３−５５を支持してい
る。変換器５６はマスト５２の直下、脚５１の曲率の中
心に位置している。複数の脚５１と複数の交差ピース５
３−５５は複数の反射器として動作する。複数の脚５１
はそれらが脚にそったあらゆる点で変換器５６からの半
球状波面を反射するから大きな振幅反射を発生するだろ
うし、同時に、複数の他の反射器はより小さな振幅反射
を発生するだろう。必要に応じ反射器の異なった数が使
用される。各変換器について連係した層形成タワーを有
する必要はない、それは１つの変換器における層形成の
効果はすべての変換器の出力を補償するのに使用できる
からである。
は、静止したウェルの長さにそって互いにはなれた既知
の位置の静止したウェルに反射器が載置されていること
が知られている。このことは高さの測定、特に流体に層
形成がある場合、すなわち異なった温度に起因する異な
った密度層がある場合により大きな精度を可能とする。
反射器を有するプローブの一例はＧＢ第２２６５２１９
号に記載されている。本発明装置ではまた、これら層形
成効果を固定反射器により補償することもまた可能であ
る。図４に示された種類のオープン（open）構造の反射
器アセンブリまたは層形成タワー(tower) ５０が使用さ
れてもよい。このタワー５０は中心点から放射状に延在
し互いに１２０°方位をなす３つの４分円形状の脚５１
を有している。この脚５１はマスト（mast) ５２を支持
し、マスト５２は３つの脚５１間中心点から垂直に上方
に突出し、そのマストにそって間隔を有した３つの水平
方向に交差したピース(piece) ５３−５５を支持してい
る。変換器５６はマスト５２の直下、脚５１の曲率の中
心に位置している。複数の脚５１と複数の交差ピース５
３−５５は複数の反射器として動作する。複数の脚５１
はそれらが脚にそったあらゆる点で変換器５６からの半
球状波面を反射するから大きな振幅反射を発生するだろ
うし、同時に、複数の他の反射器はより小さな振幅反射
を発生するだろう。必要に応じ反射器の異なった数が使
用される。各変換器について連係した層形成タワーを有
する必要はない、それは１つの変換器における層形成の
効果はすべての変換器の出力を補償するのに使用できる
からである。
【００１５】変換器についてタンクの外側に置くこと、
および床面の透明な窓を介して音響エネルギを伝播する
ことは可能で、それは静止したウェルが使用されないか
らである。これは変換器の設置、保守および交換を容易
にする。本発明は燃料／空気界面の高さの測定に限定さ
れるものではなく、例えば、油と水の２つの異なった音
響特性の２つの流体間界面の高さを測定するのに使用さ
れることもできる。変換器は界面の上に載置しエネルギ
を下向きに伝播させることもできる。音響エネルギは超
音波領域の外側の周波数でもよい。
および床面の透明な窓を介して音響エネルギを伝播する
ことは可能で、それは静止したウェルが使用されないか
らである。これは変換器の設置、保守および交換を容易
にする。本発明は燃料／空気界面の高さの測定に限定さ
れるものではなく、例えば、油と水の２つの異なった音
響特性の２つの流体間界面の高さを測定するのに使用さ
れることもできる。変換器は界面の上に載置しエネルギ
を下向きに伝播させることもできる。音響エネルギは超
音波領域の外側の周波数でもよい。
【図１】図１は２つの変換器を使用するシステムの概要
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】３つの変換器を備えたタンクを示す斜視図であ
る。
る。
【図３】４つの変換器を備えたタンクを示す平面図であ
る。
る。
【図４】変換器を備えた反射器アセンブリの斜視図であ
る。
る。
１ 燃料タンク ２ 燃料 ３ 燃料表面 ４ タンクの床面 ５，６，３１，３２，３３，４１，４２，４３，４４，
５６ 変換器 １０ 電子機器ユニット １１ 表示器 １５，１６ 送信／受信ユニット １７ 計算ユニット １８ 第１回路 １９ 第２回路 ２０ 第３回路 ２１ 別の回路 ５０ タワー ５１ 脚 ５２ マスト ５３，５４，５５ 交差ピース
５６ 変換器 １０ 電子機器ユニット １１ 表示器 １５，１６ 送信／受信ユニット １７ 計算ユニット １８ 第１回路 １９ 第２回路 ２０ 第３回路 ２１ 別の回路 ５０ タワー ５１ 脚 ５２ マスト ５３，５４，５５ 交差ピース
Claims (9)
- 【請求項１】 異なった音響特性を有する２つの流体間
界面の高さを測定する流体量測定システムにおいて、該
システムが、その界面（３）へ発散音響エネルギを伝播
し界面の第１領域（Ａ，Ｄ，Ｊ）で反射した第１変換器
（５，３１，４１）からの音響エネルギを受信する第１
音響変換器（５，３１，４１）と、界面（３）へ発散音
響エネルギを伝播し第１領域（Ａ，Ｄ，Ｊ）からはなれ
た界面の第２領域（Ｂ，Ｅ，Ｋ）で反射した第２変換器
（６，３２，４２）からの音響エネルギを受信する第１
変換器からはなれた第２音響変換器（６，３２，４２）
とを含み、前記第１変換器（５，３１，４１）が第１お
よび第２領域（Ａ，Ｄ，ＪとＢ，Ｅ，Ｋ）からはなれた
界面（３）の第３領域（Ｃ，Ｇ，Ｎ）で反射した第２変
換器（６，３２，４２）からの音響エネルギを受信し、
該システムが第１および第２変換器（５，３１，４１と
６，３２，４２）により受信した音響エネルギから第
１、第２および第３領域の高さを計算することを特徴と
する流体量測定システム。 - 【請求項２】 請求項１記載のシステムにおいて、前記
第２変換器（６，３２，４２）が第３領域（Ｃ，Ｇ，
Ｎ）で反射後第１変換器（５，３１，４１）からのエネ
ルギを受信し、前記システムが第１変換器（５，３１，
４１）により受信されたエネルギと第２変換器（６，３
２，４２）により受信されたエネルギの両者から第３領
域（Ｃ，Ｇ，Ｎ）の高さを計算することを特徴とする流
体量測定システム。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のシステムにおい
て、該システムがさらに、第１および第２変換器（３
１，４１と３２，４２）を結ぶラインからはなれて位置
する第３変換器（３３，４３）を含み、その第３変換器
（３３，４３）が界面へ発散音響エネルギを伝播しその
界面の第４領域（Ｆ，Ｌ）で反射した第３変換器（３
３，４３）からのエネルギを受信し、該システムが第３
変換器により受信した第３変換器（３３，４３）のエネ
ルギから第４領域（Ｆ，Ｌ）の高さを計算することを特
徴とする流体量測定システム。 - 【請求項４】 請求項３記載のシステムにおいて、第１
変換器（３１，４１）が界面の第５領域（Ｈ，Ｒ）で反
射した第３変換器（３３，４３）からのエネルギを受信
し、前記システムが第１変換器（３１，４１）で受信し
た第３変換器（３３，４３）のエネルギから第５領域
（Ｈ，Ｒ）の高さを計算することを特徴とする流体量測
定システム。 - 【請求項５】 請求項３または４記載のシステムにおい
て、第２変換器（３２，４２）が界面の第６領域（Ｉ，
Ｏ）で反射した第３変換器（３３，４３）からのエネル
ギを受信し、該システムが第２変換器（３２，４２）で
受信した第３変換器（３３，４３）のエネルギから第６
領域（Ｉ，Ｏ）の高さを計算することを特徴とする流体
量測定システム。 - 【請求項６】 請求項１から５いずれかに記載のシステ
ムにおいて、該システムが互いに非対称に位置する４つ
の変換器（４１−４４）を含むことを特徴とする流体量
測定システム。 - 【請求項７】 請求項１から６いずれかに記載のシステ
ムにおいて、複数の変換器（５と６，３１−３３，４１
−４４）がほぼ半球状の波面を伝播することを特徴とす
る流体量測定システム。 - 【請求項８】 請求項１から７いずれかに記載のシスム
テにおいて、該システムが固定の高さより変換器へ音響
エネルギを反射しもどすよう、複数の変換器の１つ（５
６）の上に載置された反射器アセンブリ（５０）を含む
ことを特徴とする流体量測定システム。 - 【請求項９】 請求項８記載のシステムにおいて、反射
器アセンブリ（５０）が互いに連結された少なくとも３
つのほぼ４分円形状の脚（５１）を有し、変換器（５
６）がその複数脚（５１）の曲率の中心に位置され、そ
れで音響エネルギがその複数脚にそって各点から同時に
反射されることを特徴とする流体量測定システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB9520235.4A GB9520235D0 (en) | 1995-10-04 | 1995-10-04 | Fluid quantity gauging systems |
| GB9520235:4 | 1995-10-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09126862A true JPH09126862A (ja) | 1997-05-16 |
| JP3814347B2 JP3814347B2 (ja) | 2006-08-30 |
Family
ID=10781736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26404796A Expired - Lifetime JP3814347B2 (ja) | 1995-10-04 | 1996-10-04 | 流体量測定システム |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5670710A (ja) |
| JP (1) | JP3814347B2 (ja) |
| DE (1) | DE19637978B4 (ja) |
| FR (1) | FR2739686B1 (ja) |
| GB (1) | GB9520235D0 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230055921A (ko) * | 2021-10-19 | 2023-04-26 | 주식회사 케이티앤지 | 에어로졸 생성장치 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5880364A (en) * | 1997-10-31 | 1999-03-09 | Cosense, Inc. | Non-contact ultrasonic micromeasurement system |
| US6952963B2 (en) * | 2003-05-23 | 2005-10-11 | Gambro Dasco S.P.A. | Method for detecting a liquid level in a container in a circuit and a dialysis machine for actuating the method |
| GB0402007D0 (en) * | 2004-01-30 | 2004-03-03 | Smiths Group Plc | Acoustic devices and fluid-gauging |
| GB0714060D0 (en) * | 2007-07-20 | 2007-08-29 | Airbus Uk Ltd | Ultrasonic fluid measurement method |
| GB0916162D0 (en) * | 2009-09-15 | 2009-10-28 | Oceanscan Ltd | Scanning apparatus and method |
| DE102010062108A1 (de) * | 2010-11-29 | 2012-05-31 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Neigung einer Oberfläche einer Flüssigkeit oder eines granularen Materials |
| DE102012005281A1 (de) * | 2012-03-16 | 2013-09-19 | Emitec France S.A.S | Fördereinheit mit Füllstandsensor für ein flüssiges Additiv |
| DE102014109843A1 (de) * | 2014-07-14 | 2016-01-14 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren zur Bestimmung des Füllstands in einem Tank |
| US10564022B2 (en) | 2017-04-18 | 2020-02-18 | Simmonds Precision Products, Inc. | Aircraft fuel gauging method using virtual probes |
| US10578480B2 (en) * | 2017-04-25 | 2020-03-03 | California Institute Of Technology | Multi-probe system for measuring height of fluid in pipes with steady-state and turbulent flow conditions |
| BE1025751B1 (fr) * | 2017-11-29 | 2019-07-04 | Safran Aero Boosters S.A. | Reservoir avec systeme de mesure de volume |
| FR3093210B1 (fr) * | 2019-02-27 | 2021-02-19 | Greenerwave | Système de détection de récepteurs |
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-
1995
- 1995-10-04 GB GBGB9520235.4A patent/GB9520235D0/en active Pending
-
1996
- 1996-09-18 DE DE19637978A patent/DE19637978B4/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-09-19 US US08/716,622 patent/US5670710A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-10-03 FR FR9612217A patent/FR2739686B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1996-10-04 JP JP26404796A patent/JP3814347B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| KR20230055921A (ko) * | 2021-10-19 | 2023-04-26 | 주식회사 케이티앤지 | 에어로졸 생성장치 |
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|---|---|
| JP3814347B2 (ja) | 2006-08-30 |
| GB9520235D0 (en) | 1995-12-06 |
| DE19637978A1 (de) | 1997-04-10 |
| FR2739686B1 (fr) | 1999-06-11 |
| DE19637978B4 (de) | 2012-04-05 |
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