JPH109918A - 液体計測システム及びその計測器 - Google Patents

液体計測システム及びその計測器

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JPH109918A
JPH109918A JP9067608A JP6760897A JPH109918A JP H109918 A JPH109918 A JP H109918A JP 9067608 A JP9067608 A JP 9067608A JP 6760897 A JP6760897 A JP 6760897A JP H109918 A JPH109918 A JP H109918A
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JP
Japan
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height
liquid
reflector
transducer
reflectors
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Pending
Application number
JP9067608A
Other languages
English (en)
Inventor
John Edward Pitkin
エドワード ピトキン ジョン
Frank Charles Bloomfield
チャールズ ブルームフィールド フランク
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.)
Smiths Group PLC
Original Assignee
Smiths Group PLC
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Publication date
Application filed by Smiths Group PLC filed Critical Smiths Group PLC
Publication of JPH109918A publication Critical patent/JPH109918A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating 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
    • G01F23/28Indicating 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
    • G01F23/296Acoustic waves
    • G01F23/2962Measuring transit time of reflected waves

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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)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本当の液面反射波を反響による偽の反射波と
判別する、液体表面高さの計測システムの改良。 【解決手段】 超音波燃料計測システムは、超音波トラ
ンスデューサ13をスティルウェル12の下端に具えるとと
もに、反射板群14〜22をスティルウェルの全長にわたっ
て間隔をもって取り付ける。トランスデューサ13上の第
2の反射板15の高さは第1の反射板14の高さの2倍より
低い位置にある。反射板群14〜22の夫々の高さ位置は、
より低い位置の反射板の高さの単純な倍数の高さ位置に
ない。この構成により、実際の液体表面の反射波と、反
響による偽の反射波との間に反射板による反射波が無い
ことによって、たとえ実際の液面高さが第1反射板14近
傍にある時にも、実際の液面高さと反響による偽の液面
高さとを識別することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、全長にわたって
夫々所定間隔で配置した一連の反射板を持つ音響計測器
と、この計測器の下端に配置された音響トランスデュー
サとを含む液体の計量システムに関し、トランスデュー
サは音響エネルギーを上方の液体表面に伝送し、液体表
面及び液体中にあるいかなる反射板から反射されるエネ
ルギーをも受けるように配置されている。
【0002】
【従来の技術】超音波による液体量の測定システムにお
いて、超音波トランスデューサは液体を筒体の外側と同
じ高さまで充たした垂直な筒又はスティルウェルの底部
に配置されている。トランスデューサは超音波エネルギ
ーの発射を上方に向けて伝え、それが液体/空気の境界
面に達すると、反射されてトランスデューサの方に戻さ
れる。エネルギーの発射から反射されるまでの過程の時
間を計ることによって、液体表面の高さを計測すること
ができる。
【0003】しかしながら、音の速さは液体の濃度に従
って変化する。これを補償するために、スティルウェル
において、その全長にわたって一定間隔で多数の反射板
を設ける方法が採られるのが普通である。これら反射板
の高さは予め分かっているので、それらがもたらす超音
波の反射波によって、計測システム内で計算を行い、液
体の高さと容量の計測値の補正がなされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】もし液体の表面が高か
ったり、もし計測器ガ液体表面に対して正常な位置から
外れている場合、又は液体表面が小波、うねり、泡その
他のもので攪乱されている場合、液体中の底に近い部分
に固定された反射板からの反射波の振幅が、液体表面か
らの反射波のそれを上回ってしまうことになる。この状
態になると、どの反射波が液体表面からのもので、どれ
が反射板からのものか、判別がつかなくなるという事態
が起こる。これはまた、液体の表面が多数の違う高さを
示す誤まった反射波を起こすという複雑な事態になる。
【0005】液体表面からの反響による偽の反射波は、
実際の反射板からの反射波とこの偽の反射波との間に固
定した反射面の反射が無いことによって、ある種の状況
の下で、識別することが出来る。例えば、もし固定され
た反射板が 5cmの間隔で配置されており、液面の高さが
12cmであった場合、 5cmと10cmの箇所で2個の固定反射
板からの反射があり、それから真の液体表面反射が12cm
の箇所であり、次に偽の液体表面反射が24cmの箇所であ
る。15cm及び20cmの箇所での第3及び第4の反射が無い
ので、システム内で第4の信号は反響による偽の反射と
規定して、これを棄却することが出来る。
【0006】しかしながら、ここに1つの問題が生じ
る。すなわちもし液面が最初の反射板の高さ 5cmの箇所
に接近した位置にある場合、偽の反射波は第2の固定反
射板の位置10cmの近くに発現することになる。このよう
な場合、システムでは第1の反射波が本当に液面からの
ものか又は第1反射板からのものか、また偽の反射波は
本当に偽の反射波なのか、又は本当の液面反射波なの
か、或いは第2反射板からの反射波なのかを判別するの
が困難である。周辺の雑音が多い所では、システムは液
面の高さを、第2反射板の上にあるものと誤認すること
があり得る。本発明はこのような点を改良した液体の計
量システム及び計測器を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、前記
のような液体計量システムにおいて、第2反射板が第1
反射板の高さの2倍より低い高さで設けられ、液面高さ
が第1反射板の近傍にある時にも、液面からの反響によ
る偽の反射波が識別できるようにしたものである。出来
れば、全ての反射板が低い方の反射板の高さの単純な倍
数の高さ位置にないことが望ましい。
【0008】この発明の計測器は、トランスデューサの
上に垂直に伸びた支持部材を含み、反射板群はこの支持
部材から横方向に張り出すようになっていることが望ま
しい。計測器は筒状のスティルウェルを含み、トランス
デューサはこのスティルウェルの底部に位置し、反射板
群はこのスティルウェルの上に支持されている。
【0009】
【実施例】本発明による一実施例として、航空機用の超
音波燃料計測システムが、図面を参照しながら、以下に
開示される。最初に図1を参照すると、本発明の燃料計
測システムは、一般的に航空機の翼内にあり不規則な形
状をしたタンク1か、複数の超音波燃料計測器を装着し
ており、その内計測器2から4までが図示されている。
計測器2〜4は電線によって制御ユニット10に連結し、
このユニットは計測器のエネルギー源として電気信号を
計測器に供給するとともに、計測器からの電気信号を受
けることが出来る。制御ユニット10は燃料の残量を示す
出力信号を表示装置11又は他の応答機器に送る。
【0010】図2を参照すると、英国特許第 2265219
号、英国特許第 2265005号又は英国特許第 2270160号明
細書に開示されたものと同種類の超音波計測器2が一実
施例として開示されている。計測器2は外側突出筒、又
はスティルウェル12を持ち、このスティルウェルは頂部
と底部が開いており、従ってスティルウェル内の燃料は
計測器外の燃料と同じ高さを示している。1個の超音波
トランスデューサ13が計測器の底部に配置され、制御ユ
ニット10によって印加された超音波エネルギーを計測器
の上方に向けて発散する。計測器2はスティルウェルの
内壁面に、長さ方向に間隔を置いて配置した9個の反射
板14〜22を含む。反射板14〜22はスティルウェルの内壁
から直径の約1/3 の距離まで横方向に突き出した短いペ
グ又はスタッドを形成する。超音波エネルギーは燃料の
表面で反射されるとともに、燃料液体内にある反射板群
から反射される。これら反射板群の高さは予め知られて
おり、これらは英国特許第 2265219号明細書に記載され
た方法で、計測器の計測結果信号を出す。反射された超
音波エネルギーはトランスデューサ13に受け止められ、
電気信号に変換され、制御ユニット10に伝えられる。
【0011】通常の超音波式液体計測器では、反射板は
計測器の高さ方向に互いに等間隔になるように、配置さ
れている。これと対照的に、本発明においては、反射板
群14〜22は計測器の高さ方向に互いに等間隔になってい
ない。特にトランスデューサ13の上にある第2の反射板
15の高さは、隣接してトランスデューサ13の上にある第
1の反射板14の高さの2倍より低い位置にある。反射板
群14〜22の夫々の高さ位置は、より低い位置の反射板の
高さの単純な倍数の位置にあるのではない。
【0012】反射板の夫々の高さの典型的な例を表1に
示す。
【0013】
【表1】
【0014】制御ユニット10には夫々の反射板14〜22の
高さが予め記憶されている。燃料の高さは液体内にある
反射板の最上位のものからの液体面の高さを計測し、既
知の方法で燃料内の温度成層の影響等を補償して決定す
る。
【0015】もし燃料液面が第3反射板16と第4反射板
17との間に位置する場合、トランスデューサ13は最も低
い位置から順に反射板14、15及び16からの反射信号を受
け、これらの反射信号の位置は既に記憶されているの
で、容易に判別することが出来る。液体表面からの反射
波がたとえ微弱でも、その概略の位置は、反射板17〜22
からの反射信号が無いことによって推測することが出来
る。この情報により、制御ユニット10は液体表面が第3
反射板16と第4反射板17との間にあると判定する。液体
表面からの最初の偽の反射波が、真実の液体表面高さの
2倍の高さ位置、又は第3反射板16の高さの約2倍の高
さ位置を示している。しかしながら、真実の液体表面と
これら偽の反射波が示す高さ位置の間には、反射板から
の反射信号が皆無であることから、制御ユニット10はこ
れら高さ信号が偽の反射波によるものであると判定す
る。同様のことが液面高さのより高次の偽の反射波につ
いても適用される。システムは従ってこれら偽の反射波
による信号を識別し棄却することが出来る。
【0016】しかしながら、より低い燃料水位では、反
射板が等間隔に配置された場合、問題が生じる。もし液
面が最初の最も低い位置にある反射板と約同一高さ位置
にあるとき、その偽の反射波はこの高さの2倍の高さ位
置を示す。この偽の反射波はトランスデューサと近接し
ているために比較的高い振幅を有し、第2の反射板によ
る反射信号と近似している。したがって制御ユニットに
帰る信号は、仮に液面が第2の反射板の位置にある時の
信号と実質的に同一になってしまう。
【0017】しかし本発明の計測器においては、第2の
反射板15は第1の反射板14の上に、トランスデューサ13
から第1反射板までの間隔よりも小さい間隔で配置され
ている。燃料の液面が第1反射板14の位置にあると、ト
ランスデューサ13は典型的に、ある程度の振幅の反射波
を2個、すなわち燃料液面及び第1反射板からの 10.16
cm の高さの単一反射波と、この液面で生じた、実際よ
り2倍の 20.32 cm の偽の反射波とを受けることにな
る。トランスデューサ13は第1反射板14より高い位置に
ある反射板からは、それに相当するいかなる反射波も受
け取っていないから、制御ユニット10は実際の燃料液面
は第1反射板と、第2反射板より低い位置にある点との
間にあると判定して、その範囲以外からの信号を除去す
る。
【0018】ある燃料液面の高さ (8.84 cm)があると、
その偽の反射波が第2反射板のそれと一致する。この高
さでは、制御ユニット10はある程度の振幅の反射波を2
個、すなわち実際の液面の反射波と、燃料液面からの反
射波に同調する偽の反射波とを受け取ることになる。第
1反射板14からはいかなる反射波も無いので、制御ユニ
ット10は上方の信号は反響による偽の信号であると判断
し、下方の信号以外のいかなる信号をも除去する。
【0019】燃料液面が可成り高い位置にある場合は、
実際の液面の高さの2倍の高さを示す偽の反射波が示す
高さは常に、実際の液面の高さとの間に少なくとも1個
の反射板が有るような位置にあるので、問題はそれほど
深刻ではない。例えば、もし燃料の液面の高さが第2反
射板15の高さと同じである場合、偽の反射波は第4反射
板と第5反射板との間に現れる。第3及び第4反射板か
らの反射信号は存在しないので、制御ユニット10はこの
偽の反射波を直ちに反響による偽の反射波であると判定
することが出来る。しかしながら、騒音レベルが高い状
態では、全部の反射板が、より下位の反射板の高さの単
純な倍数の高さ位置には無いようにすることが有利であ
る。
【0020】本発明のシステムと計測器は、種々の変更
例が可能である。例えば、計測器は分離した送信器と受
信信号トランスデューサとを具えることが出来る。計測
器にとってスティルウェルを具えることは必ずしも必要
でなく、反射板群は他の手段によって支持することも可
能である。本システムは燃料に限らず、他の液体にも適
用出来る。また、超音波領域だけでなく、他の音響振動
数域を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による計測システムの見取り図である。
【図2】本発明のシステムの計測器の側部断面図であ
る。
【符号の説明】
1 タンク 2〜4 計測器 10 制御ユニット 11 表示器 12 スティルウェル 13 トランスデューサ 14〜22 反射板
フロントページの続き (72)発明者 ジョン エドワード ピトキン イギリス国 ハンプシャー ジーユー34 2エスエル オールトン ウインドミル ヒル 48エイ ラバーナム (72)発明者 フランク チャールズ ブルームフィール ド イギリス国 ハンプシャー アールジー21 5アールユー ベーシングストーク ス トラトフィールド ロード 159

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 全長にわたって夫々所定間隔で配置した
    一連の反射板を持つ音響計測器と、この計測器の下端に
    配置された音響トランスデューサとを含み、このトラン
    スデューサは音響エネルギーを上方の液体表面に伝送
    し、液体表面及び液体中にあるいかなる反射板から反射
    されるエネルギーをも受けるように配置された音響計測
    器を含むシステムであって、 トランスデューサ(13) の上方に位置する第2反射板
    (15) は、第1反射板(14) のトランスデューサ (13)
    からの高さの2倍よりも低い高さ位置にあり、液体表面
    が第1反射板の近傍にある時に、液体表面からの反響に
    よる偽の反射波を実際の液体表面の反射波と識別できる
    ようになっていることを特徴とする、液体計測システ
    ム。
  2. 【請求項2】 全ての反射板(14〜22) が、夫々その下
    に位置する反射板の高さの倍数ではない高さ位置にある
    ことを特徴とする、請求項1に記載の液体計測システ
    ム。
  3. 【請求項3】 計測器(2、3、4)は、トランスデュ
    ーサ (13) の上方に垂直に伸びる1個の支持部材を具
    え、反射板群 (14〜22) が前記支持部材表面から横方向
    に伸びていることを特徴とする、請求項1乃至2の内1
    項に記載の液体計測システム
  4. 【請求項4】 計測器(2、3、4)は筒状のスティル
    ウェル (12) を具え、トランスデューサ (13) が前記ス
    ティルウェルの下端に位置し、反射板群 (14〜22) が前
    記スティルウェル上に支持されていることを特徴とす
    る、請求項1乃至3の内1項に記載の液体計測システ
    ム。
JP9067608A 1996-03-23 1997-03-21 液体計測システム及びその計測器 Pending JPH109918A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9606151:0 1996-03-23
GBGB9606151.0A GB9606151D0 (en) 1996-03-23 1996-03-23 Fluid-gauging systems and probes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH109918A true JPH109918A (ja) 1998-01-16

Family

ID=10790910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9067608A Pending JPH109918A (ja) 1996-03-23 1997-03-21 液体計測システム及びその計測器

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JP (1) JPH109918A (ja)
DE (1) DE19710599A1 (ja)
FR (1) FR2746500A1 (ja)
GB (2) GB9606151D0 (ja)

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Also Published As

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GB9606151D0 (en) 1996-05-29
GB2311373A (en) 1997-09-24
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