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JP2017067474A - Liquid level detector - Google Patents

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JP2017067474A
JP2017067474A JP2015189453A JP2015189453A JP2017067474A JP 2017067474 A JP2017067474 A JP 2017067474A JP 2015189453 A JP2015189453 A JP 2015189453A JP 2015189453 A JP2015189453 A JP 2015189453A JP 2017067474 A JP2017067474 A JP 2017067474A
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JP
Japan
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liquid level
vibration
propagation
wave
liquid
Prior art date
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Pending
Application number
JP2015189453A
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Japanese (ja)
Inventor
幹夫 岩村
Mikio Iwamura
幹夫 岩村
和彦 笠井
Kazuhiko Kasai
和彦 笠井
博之 田村
Hiroyuki Tamura
博之 田村
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.)
Nippon Seiki Co Ltd
Original Assignee
Nippon Seiki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Seiki Co Ltd filed Critical Nippon Seiki Co Ltd
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  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

【課題】 不要波(縦波)を除外した測定信号に基づいて液面位置を検出することができ、高精度な液面検出が可能な液面検出装置を提供する。【解決手段】 液面検出装置Fは、液体Lに浸る伝搬体1と、伝搬体1に振動を与える振動発生手段2と、伝搬体1の振動を検出する振動検出手段2と、振動検出手段2からの測定信号S3に基づいて液体Lの液面位置を検出する位置検出手段3と、を備える。位置検出手段3は、第一の所定時間ER1内で検出された測定信号S3に基づいて液体Lの液面位置を検出する。【選択図】 図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid level detecting device capable of detecting a liquid level position based on a measurement signal excluding unnecessary waves (longitudinal waves) and capable of highly accurate liquid level detection. SOLUTION: A liquid level detecting device F includes a propagating body 1 immersed in a liquid L, a vibration generating means 2 for giving vibration to the propagating body 1, a vibration detecting means 2 for detecting the vibration of the propagating body 1, and a vibration detecting means. A position detecting means 3 for detecting the liquid level position of the liquid L based on the measurement signal S3 from 2 is provided. The position detecting means 3 detects the liquid level position of the liquid L based on the measurement signal S3 detected in the first predetermined time ER1. [Selection diagram] Fig. 2

Description

本発明は、超音波を利用し、タンク内の液体の液面を検出する液面検出装置に関するものである。   The present invention relates to a liquid level detection device that detects the liquid level of a liquid in a tank using ultrasonic waves.

従来の液面検出装置は、気体中における超音波良導体の一部が液体中にある時の前記超音波良導体と液体との接触長さの変化によって、前記超音波良導体を伝搬する超音波の表面波の伝搬時間が変化することを利用して液体のレベルを計測するものであった(特許文献1を参照)。   The conventional liquid level detection device is a method for detecting the surface of an ultrasonic wave propagating through the ultrasonic good conductor by a change in the contact length between the ultrasonic good conductor and the liquid when a part of the ultrasonic good conductor in the gas is in the liquid. The level of the liquid was measured using the fact that the wave propagation time changes (see Patent Document 1).

超音波を利用した液面検出装置は、原理上温度による影響を受けるため、前記液面検出装置もしくは測定する液体の温度を検出する温度センサを設け、前記温度センサで検出した温度による補正を行って液面を検出することが考えられていた。しかし、前記温度センサを設けることは、製造コストの上昇を招くとともに、前記温度センサによる計測を行う必要があり、検出処理が煩雑となるといった問題点があった。   Since the liquid level detection device using ultrasonic waves is influenced by temperature in principle, the liquid level detection device or a temperature sensor for detecting the temperature of the liquid to be measured is provided, and the temperature detected by the temperature sensor is corrected. It has been considered to detect the liquid level. However, the provision of the temperature sensor causes an increase in manufacturing cost, and it is necessary to perform measurement using the temperature sensor, which causes a problem that the detection process becomes complicated.

そこで、本願出願人は、温度センサを用いることなく精度良く超音波を利用した液面検出が可能な液面検出装置を提案している(特願2014−264163号)。斯かる液面検出装置は、位置検出手段が、表面波が伝搬体を伝搬し反射した前記表面波の振動を検出するとともに、内部伝搬波が伝搬体を伝搬し反射した前記内部伝搬波の振動を検出するものである。   In view of this, the applicant of the present application has proposed a liquid level detection device that can accurately detect a liquid level without using a temperature sensor (Japanese Patent Application No. 2014-264163). In such a liquid level detection device, the position detection means detects vibrations of the surface waves that are propagated and reflected by the surface wave through the propagating body, and vibrations of the internal propagation waves that are propagated and reflected by the internal propagation wave through the propagating body. Is detected.

特開平4−86525号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-86525

しかしながら、位置検出手段が、所望の表面波及び内部伝搬波以外の不要波(縦波)を誤検出することがあり、この不要波の誤検出によって液面検出の精度が悪くなるという問題を有していた。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、不要波を除外した測定信号に基づいて液面位置を検出することができ、高精度な液面検出が可能な液面検出装置を提供するものである。
However, the position detection means may erroneously detect unnecessary waves (longitudinal waves) other than the desired surface wave and internal propagation wave, and there is a problem that the accuracy of liquid level detection deteriorates due to the erroneous detection of unnecessary waves. Was.
The present invention has been made in view of this problem, and provides a liquid level detection device capable of detecting a liquid level position based on a measurement signal excluding unnecessary waves and capable of detecting a liquid level with high accuracy. Is.

本発明は、液体に浸る伝搬体と、前記伝搬体に振動を与える振動発生手段と、前記伝搬体の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段からの測定信号に基づいて前記液体の液面位置を検出する位置検出手段と、を備えた液面検出装置であって、前記位置検出手段は、第一の所定時間内で検出された前記測定信号に基づいて前記液体の前記液面位置を検出するものである。   The present invention relates to a propagation body immersed in a liquid, a vibration generating means for applying vibration to the propagation body, a vibration detection means for detecting the vibration of the propagation body, and a measurement signal from the vibration detection means. A liquid level detection device for detecting a liquid level position, wherein the position detection unit is configured to detect the liquid level of the liquid based on the measurement signal detected within a first predetermined time. The position is detected.

また、本発明は、前記振動発生手段は、前記伝搬体の表面に表面波を発生させるとともに前記伝搬体の内部に内部伝搬波を発生させ、前記位置検出手段は、前記表面波が前記伝搬体を伝搬し反射した前記表面波の振動を検出し前記測定信号を出力するとともに前記内部伝搬波が前記伝搬体を伝搬し反射した前記内部伝搬波の振動を検出し基準信号を出力するものである。   According to the present invention, the vibration generating means generates a surface wave on the surface of the propagating body and an internal propagating wave inside the propagating body. The position detecting means is configured to generate the surface wave on the propagating body. Detecting the vibration of the surface wave propagated and reflected and outputting the measurement signal, and detecting the vibration of the internal propagation wave propagated and reflected by the internal propagation wave and outputting a reference signal. .

また、本発明は、前記位置検出手段は、前記第一の所定時間内で検出された前記測定信号と、第二の所定時間内で検出された前記基準信号とに基づいて、前記液体の前記液面位置を検出するものである。   In the invention, it is preferable that the position detection unit is configured to detect the liquid based on the measurement signal detected within the first predetermined time and the reference signal detected within a second predetermined time. The liquid level position is detected.

所定時間内で検出された測定信号以外の不要波を除いて液面を検出することができ、高精度な液面検出が可能になる。   The liquid level can be detected by removing unnecessary waves other than the measurement signal detected within a predetermined time, and the liquid level can be detected with high accuracy.

本発明の実施形態の構成図。The block diagram of embodiment of this invention. 同実施形態の伝搬体の側面図。The side view of the propagation body of the embodiment. 同実施形態の液面検出処理を表すフロー図。The flowchart showing the liquid level detection process of the embodiment. 同実施形態の表面波と内部伝搬波とを示す波形図。The wave form diagram which shows the surface wave and internal propagation wave of the embodiment. (a)は、内部伝搬波の伝搬時間と温度との関係を示す図、(b)は、表面波の伝搬時間と液面位置との関係を示す図。(A) is a figure which shows the relationship between the propagation time of an internal propagation wave, and temperature, (b) is a figure which shows the relationship between the propagation time of a surface wave, and a liquid level position.

以下、添付図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。本発明の実施形態による液面検出装置Fは、図1に示すように伝搬体1と、振動発生検出手段2と、位置検出手段3とを少なくとも備えている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, the liquid level detection device F according to the embodiment of the present invention includes at least a propagation body 1, vibration generation detection means 2, and position detection means 3.

伝搬体1は、図示しないタンク内に貯留した液体L、例えば、ガソリンやアルコールなどの媒質に浸るものである。   The propagating body 1 is immersed in a liquid L stored in a tank (not shown), for example, a medium such as gasoline or alcohol.

伝搬体1は、振動を良好に伝達可能な材質であり、本実施形態では、合成樹脂、特に、ポリフェニレンサルファイド(PPS)を主体とし、場合によっては添加剤を加えたものである。伝搬体1の形状は、柱状体であり、後述する表面波W1が伝搬する平面からなる伝搬面を備えており、本実施形態では、四角柱である。その一部に切り欠いた溝1aを備えている。この溝1aは、後述する内部伝搬波を反射する内部伝搬波反射部1bを備えている。   The propagating body 1 is a material capable of satisfactorily transmitting vibrations. In this embodiment, the propagating body 1 is mainly made of a synthetic resin, particularly polyphenylene sulfide (PPS), and optionally added with additives. The shape of the propagating body 1 is a columnar body, and includes a propagation surface composed of a plane on which a surface wave W1 to be described later propagates. In this embodiment, the propagating body 1 is a quadrangular column. A notched groove 1a is provided in a part thereof. The groove 1a includes an internal propagation wave reflecting portion 1b that reflects an internal propagation wave to be described later.

振動発生検出手段2は、伝搬体1に振動を与える振動発生手段であるとともに、伝搬体1の振動を検出する振動検出手段である。   The vibration generation detection unit 2 is a vibration generation unit that applies vibration to the propagation body 1 and is a vibration detection unit that detects vibration of the propagation body 1.

振動発生検出手段2は、圧電素子2aと、圧電素子2aを駆動する信号を送信する送信回路2bと、圧電素子2aで検出した信号を受信する受信回路2cとから構成されている。   The vibration generation detection means 2 includes a piezoelectric element 2a, a transmission circuit 2b that transmits a signal for driving the piezoelectric element 2a, and a reception circuit 2c that receives a signal detected by the piezoelectric element 2a.

圧電素子2aは、伝搬体1に表面波W1と内部伝搬波W2を発生させるとともに、表面波W1と内部伝搬波W2を検出するために、伝搬体1の他端まで溝1aを設けていない面に圧電素子2aが突き出るように設置してある。伝搬体1と圧電素子2aとは、密着状態で固定されている。このように構成したことによって、圧電素子2aは、伝搬体1に振動を与え、伝搬体1の表面に表面波W1を発生させるとともに、伝搬体1の内部に内部伝搬波W2を発生させるものであり、さらに、伝搬体1の振動(表面波W1と内部伝搬波W2による振動)を検出し電圧に変換するものである。なお、表面波W1としては、レイリー波や漏洩レイリー波や横波表面弾性波があり、内部伝搬波W2としては、横波がある。   The piezoelectric element 2a generates a surface wave W1 and an internal propagation wave W2 on the propagating body 1 and has no groove 1a up to the other end of the propagating body 1 in order to detect the surface wave W1 and the internal propagating wave W2. The piezoelectric element 2a is installed so as to protrude. The propagating body 1 and the piezoelectric element 2a are fixed in close contact. With this configuration, the piezoelectric element 2a applies vibration to the propagating body 1 to generate a surface wave W1 on the surface of the propagating body 1 and an internal propagation wave W2 inside the propagating body 1. Furthermore, vibration of the propagating body 1 (vibration caused by the surface wave W1 and the internal propagation wave W2) is detected and converted into a voltage. The surface wave W1 includes a Rayleigh wave, a leaky Rayleigh wave, and a transverse surface acoustic wave, and the internal propagation wave W2 includes a transverse wave.

送信回路2bは、圧電素子2aを駆動するものであり、例えば、図示しない駆動回路とトランスとから構成されており、位置検出手段3が出力した所定周期で出力する駆動信号S1によって圧電素子2aに電圧を加えるものである。   The transmission circuit 2b drives the piezoelectric element 2a. For example, the transmission circuit 2b includes a drive circuit and a transformer (not shown). A voltage is applied.

受信回路2cは、圧電素子2aが出力した信号を検出し、位置検出手段3に信号を出力するものであり、例えば、図示しない入力保護回路、増幅回路、バンドパスフィルタ及び波形整形回路などから構成されており、圧電素子2aが検出した振動を位置検出手段3に信号として出力するものである。   The receiving circuit 2c detects a signal output from the piezoelectric element 2a and outputs a signal to the position detecting means 3, and includes, for example, an input protection circuit, an amplifier circuit, a band pass filter, a waveform shaping circuit, etc. (not shown). The vibration detected by the piezoelectric element 2a is output to the position detection means 3 as a signal.

伝搬体1に生じる振動について、図4を用いて説明する。図4は、模式的に示してある。図中、最も左の振動が、位置検出手段3が出力した駆動信号S1によって圧電素子2aが発生させた振動V1である。左から二番目の振動は、位置検出手段3で検出する必要がない不要波(縦波)W3の振動V4である。左から三番目の振動が、伝搬体1内を伝わって伝搬体1の内部伝搬波反射部1bで反射し戻ってきた内部伝搬波W2の振動V2である。最も右の振動が、伝搬体1の表面を伝わって伝搬体1の他端で反射し戻ってきた表面波W1の振動V3である。   The vibration which arises in the propagation body 1 is demonstrated using FIG. FIG. 4 is shown schematically. In the figure, the leftmost vibration is the vibration V1 generated by the piezoelectric element 2a by the drive signal S1 output from the position detecting means 3. The second vibration from the left is a vibration V4 of an unnecessary wave (longitudinal wave) W3 that does not need to be detected by the position detection means 3. The third vibration from the left is the vibration V <b> 2 of the internal propagation wave W <b> 2 that has traveled through the propagation body 1 and reflected back by the internal propagation wave reflection portion 1 b of the propagation body 1. The rightmost vibration is the vibration V <b> 3 of the surface wave W <b> 1 that is transmitted through the surface of the propagating body 1, reflected at the other end of the propagating body 1, and returned.

本実施形態では、表面波W1の振動V3によって受信回路2cが出力する信号を測定信号S3と呼び、内部伝搬波W2の振動V2によって受信回路2cが出力する信号を基準信号S2と呼ぶ。なお、表面波W1は、伝搬体1が液体Lに浸かった部分では、表面波W1の伝搬体1を進む速度が遅くなる性質があり、表面波W1の伝搬時間T2によって液体Lの液面LSを検出することができる。   In the present embodiment, a signal output from the receiving circuit 2c due to the vibration V3 of the surface wave W1 is referred to as a measurement signal S3, and a signal output from the receiving circuit 2c due to the vibration V2 of the internal propagation wave W2 is referred to as a reference signal S2. It should be noted that the surface wave W1 has a property that the speed of the surface wave W1 traveling through the propagating body 1 is slow in the portion where the propagating body 1 is immersed in the liquid L, and the liquid surface LS of the liquid L is affected by the propagation time T2 of the surface wave W1. Can be detected.

なお、内部伝搬波W2の伝搬時間T1は、位置検出手段3の制御部3aが駆動信号S1を出力した時点t1から内部伝搬波W2が発生し、振動発生検出手段2で反射した内部伝搬波W2を検出して出力した基準信号S2を受ける時点t2までの時間であり、表面波W1の伝搬時間T2は、位置検出手段3の制御部3aが駆動信号S1を出力した時点t1から表面波W1が発生し、伝搬体1の他端で反射した表面波W1を検出して出力した測定信号S3を受ける時点t3までの時間である。   The propagation time T1 of the internal propagation wave W2 is the internal propagation wave W2 that is generated by the internal propagation wave W2 from the time t1 when the control unit 3a of the position detection unit 3 outputs the drive signal S1 and reflected by the vibration generation detection unit 2. The time T2 from the time t1 when the control unit 3a of the position detecting means 3 outputs the drive signal S1 to the time t2 until the time t2 at which the reference signal S2 is detected and output is received. This is the time until time t3 when receiving the measurement signal S3 generated and detected by the surface wave W1 reflected at the other end of the propagating body 1.

振動発生検出手段2の受信回路2cは、表面波W1が伝搬体1を伝搬し反射した表面波W1の振動V3を検出した測定信号S3を位置検出手段3へ出力するとともに内部伝搬波W2が伝搬体1を伝搬し反射した内部伝搬波W2の振動V2を検出した基準信号S2を位置検出手段3へ出力するものである。   The receiving circuit 2c of the vibration generation detecting means 2 outputs a measurement signal S3 obtained by detecting the vibration V3 of the surface wave W1 propagated and reflected by the surface wave W1 through the propagation body 1 to the position detecting means 3, and the internal propagation wave W2 propagates. A reference signal S2 obtained by detecting the vibration V2 of the internal propagation wave W2 propagated and reflected by the body 1 is output to the position detection means 3.

位置検出手段3は、少なくともマイクロコンピュータなどからなる制御部3aと記憶手段3bとを備えている。位置検出手段3は、振動発生検出手段2を駆動し振動させる駆動信号S1を出力するとともに、振動発生検出手段2の振動によって発生した伝搬波である表面波W1と内部伝搬波W2が伝搬体1を伝搬し反射し、振動発生検出手段2で表面波W1と内部伝搬波W2の振動を検出することによって、液体Lの液面LSの位置を検出するものである。   The position detection unit 3 includes a control unit 3a composed of at least a microcomputer and a storage unit 3b. The position detection unit 3 outputs a drive signal S1 that drives and vibrates the vibration generation detection unit 2, and the surface wave W1 and the internal propagation wave W2, which are propagation waves generated by the vibration of the vibration generation detection unit 2, are propagated by the propagation body 1. The position of the liquid surface LS of the liquid L is detected by detecting the vibration of the surface wave W1 and the internal propagation wave W2 by the vibration generation detecting means 2.

制御部3aは、制御部3aが実行する処理を行うCPUと、CPUのメインメモリとして機能するRAMと、制御部3aに所定の処理などを実行させる各種プログラムを記憶するROMと、制御部3aに入出力される情報(信号)をCPU用にデジタル変換したり出力用にアナログ変換したりする各種変換器と、を備える。   The control unit 3a includes a CPU that performs processing executed by the control unit 3a, a RAM that functions as a main memory of the CPU, a ROM that stores various programs that cause the control unit 3a to execute predetermined processing, and the control unit 3a. And various converters that digitally convert input / output information (signals) for the CPU and analog convert for output.

記憶手段3bは、不揮発性メモリなどであり、図5で示す、内部伝搬波W2の伝搬時間T1と伝搬体1の温度との関係を記憶したものである。また、記憶手段3bには、後述する第一有効時間範囲(第一の所定時間)ER1、第二有効時間範囲(第二の所定時間)ER2が記憶されている。   The storage means 3b is a nonvolatile memory or the like, and stores the relationship between the propagation time T1 of the internal propagation wave W2 and the temperature of the propagation body 1 shown in FIG. The storage means 3b stores a first effective time range (first predetermined time) ER1 and a second effective time range (second predetermined time) ER2, which will be described later.

位置検出手段3は、駆動信号S1と基準信号S2によって求められる内部伝搬波W2の伝搬時間T1によって、記憶手段3bを参照して伝搬体1の温度を求め、この伝搬体1の温度によって、駆動信号S1と測定信号S3によって求められる表面波W1の伝搬時間T2を補正し液面LSを精度良く検出するものである。   The position detection means 3 obtains the temperature of the propagation body 1 with reference to the storage means 3b based on the propagation time T1 of the internal propagation wave W2 obtained from the drive signal S1 and the reference signal S2, and is driven by the temperature of the propagation body 1. The liquid surface LS is accurately detected by correcting the propagation time T2 of the surface wave W1 obtained from the signal S1 and the measurement signal S3.

次に、図3、図4を用いて、位置検出手段3の処理動作について説明する。   Next, the processing operation of the position detection means 3 will be described with reference to FIGS.

ステップST1にて、位置検出手段3は、駆動信号S1を出力する。   In step ST1, the position detection means 3 outputs a drive signal S1.

ステップST2にて、位置検出手段3は、駆動信号S1によって、伝搬体1に生じた内部伝搬波W2に基づく基準信号S2または内部伝搬波W3に基づく縦波信号S4の検出の有無を判定する。基準信号S2または縦波信号S4を検出したと判断した場合は、ステップST3へ進み、検出しないと判断した場合は、ステップST1へ戻る。   In step ST2, the position detection means 3 determines whether or not the reference signal S2 based on the internal propagation wave W2 generated in the propagation body 1 or the longitudinal wave signal S4 based on the internal propagation wave W3 is detected based on the drive signal S1. If it is determined that the reference signal S2 or the longitudinal wave signal S4 is detected, the process proceeds to step ST3. If it is determined that the reference signal S2 or the longitudinal wave signal S4 is not detected, the process returns to step ST1.

ステップST3にて、位置検出手段3は、検出された信号の検出時間を、内部伝搬波W2の伝搬時間T1が取り得る範囲として、予め設定された第一有効時間範囲ER1の中に入っているかを判定する。入っていると判定した場合は、検出された信号を基準信号S2と確定し、ステップST4へ進み、入っていないと判定した場合は、検出された信号を縦波信号S4として、ステップST2へ戻る。   In step ST3, the position detection means 3 determines whether the detection time of the detected signal falls within the preset first effective time range ER1 as a range that the propagation time T1 of the internal propagation wave W2 can take. Determine. If it is determined that the signal is included, the detected signal is determined as the reference signal S2, and the process proceeds to step ST4. If it is determined that the signal is not input, the detected signal is set as the longitudinal wave signal S4 and the process returns to step ST2. .

ステップST4にて、位置検出手段3は、内部伝搬波W2が、伝搬体1を伝搬した伝搬時間T1を求める。本実施形態では、伝搬時間T1は、駆動信号S1を出力してから基準信号S2を入力するまでの伝搬時間T1で求めている。本実施形態では、位置検出手段3が、駆動信号S1を出力してから圧電素子2aが振動するまでの時間と、圧電素子2aが振動を検出し、受信回路2cを介して位置検出手段3が信号を受けるまでの時間は、無視できるほど短い時間と考えている。   In step ST4, the position detection means 3 obtains a propagation time T1 in which the internal propagation wave W2 has propagated through the propagation body 1. In the present embodiment, the propagation time T1 is obtained as the propagation time T1 from the output of the drive signal S1 to the input of the reference signal S2. In the present embodiment, the time from when the position detection means 3 outputs the drive signal S1 until the piezoelectric element 2a vibrates, the piezoelectric element 2a detects the vibration, and the position detection means 3 detects the vibration via the receiving circuit 2c. The time to receive the signal is considered to be negligible.

ステップST5にて、位置検出手段3は、基準信号S2の伝搬時間T1から記憶手段3bを参照し伝搬体1の温度を求める。   In step ST5, the position detection means 3 obtains the temperature of the propagation body 1 with reference to the storage means 3b from the propagation time T1 of the reference signal S2.

ステップST6にて、位置検出手段3は、駆動信号S1によって、伝搬体1の表面に生じた表面波W1に基づく測定信号S3の検出の有無を判定する。測定信号S3を検出したと判定した場合は、ステップST7へ進み、検出しないと判定した場合は、ステップST1へ戻る。   In step ST <b> 6, the position detection unit 3 determines whether or not the measurement signal S <b> 3 is detected based on the surface wave W <b> 1 generated on the surface of the propagation body 1 based on the drive signal S <b> 1. If it is determined that the measurement signal S3 has been detected, the process proceeds to step ST7. If it is determined that the measurement signal S3 has not been detected, the process returns to step ST1.

ステップST7にて、位置検出手段3は、検出された信号の検出時間を、表面波W1の伝搬時間T2が取り得る範囲として、予め設定された第二有効時間範囲ER2の中に入っているかを判定する。入っていると判定した場合は、検出された信号を測定信号S3と確定し、ステップST8へ進み、入っていないと判定した場合は、ステップST1へ戻る。   In step ST7, the position detection means 3 determines whether the detection time of the detected signal is within the preset second effective time range ER2 as a range that the propagation time T2 of the surface wave W1 can take. judge. If it is determined that it is included, the detected signal is determined as the measurement signal S3, and the process proceeds to step ST8. If it is determined that it is not included, the process returns to step ST1.

ステップST8にて、位置検出手段3は、表面波W1が、伝搬体1の表面を伝搬した伝搬時間T2を求める。   In step ST <b> 8, the position detection unit 3 obtains a propagation time T <b> 2 when the surface wave W <b> 1 propagates on the surface of the propagation body 1.

ステップST9にて、位置検出手段3は、ステップST5にて求めた伝搬体1の温度に基づいて、伝搬体1の温度に基づく補正係数(a、b)によって、表面波W1の伝搬時間T2を補正し、補正した伝搬時間に基づいて液面LSを検出する。なお、伝搬時間T2を解とする式は、下記の一次式により表されるものである。   In step ST9, the position detecting means 3 calculates the propagation time T2 of the surface wave W1 based on the temperature of the propagating body 1 obtained in step ST5, using the correction coefficient (a, b) based on the temperature of the propagating body 1. The liquid level LS is detected based on the corrected propagation time. In addition, the formula which makes propagation time T2 a solution is represented by the following linear formula.

T2=ax+b   T2 = ax + b

本実施形態によれば、第一有効時間範囲ER1または第二有効時間範囲ER2以外で検出された縦波信号S4を除外して、基準信号S2と測定信号S3に基づいて液面LSを検出するため、高精度な液面検出ができる。   According to the present embodiment, the liquid level LS is detected based on the reference signal S2 and the measurement signal S3, excluding the longitudinal wave signal S4 detected outside the first effective time range ER1 or the second effective time range ER2. Therefore, the liquid level can be detected with high accuracy.

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更(構成要素の削除を含む)が可能であることはもちろんである。例えば、記憶手段3bは、図5(b)で示すように、伝搬体1の所定の温度毎(例えば、摂氏5度毎)に表面波W1の伝搬時間T2に関連した液面LSの位置を記憶しておく。図5(b)では、摂氏0度、摂氏5度、摂氏10度他の例を図示している。位置検出手段3は、記憶手段3bで記憶した伝搬体1の温度に基づく表面波W1の伝搬時間T2に関連した液面LSの位置を求めて、液面LSの位置を検出するものであってもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications (including deletion of constituent elements) can be made without departing from the spirit of the invention. For example, as shown in FIG. 5B, the storage unit 3b indicates the position of the liquid level LS related to the propagation time T2 of the surface wave W1 for each predetermined temperature (for example, every 5 degrees Celsius) of the propagation body 1. Remember. FIG. 5B illustrates another example of 0 degrees Celsius, 5 degrees Celsius, 10 degrees Celsius. The position detecting means 3 detects the position of the liquid level LS by obtaining the position of the liquid level LS related to the propagation time T2 of the surface wave W1 based on the temperature of the propagating body 1 stored in the storage means 3b. Also good.

また、本実施形態では、内部伝搬波反射部1bを切り欠いた溝1aによって構成したが、本実施形態に限定されるものではなく、内部伝搬波W2が反射する構成であれば、貫通穴や、伝搬体1の一部分を底面まで切り欠き鍵状に形成したものや、ビス止めや、溝1aに別の部材を嵌め込んだものであってもよい。なお、前記別の部材は、樹脂や金属であっても良い。   Further, in the present embodiment, the groove 1a is formed by cutting out the internal propagation wave reflection portion 1b. However, the present invention is not limited to this embodiment. A part of the propagating body 1 cut out to the bottom surface and formed into a key shape, a screw stopper, or another member fitted in the groove 1a may be used. The another member may be a resin or a metal.

また、本実施形態では、ガソリンやアルコールなどの液体燃料の液面を検出するものであったが、ガソリンやアルコールなどの液体燃料のみに限定されるものではなく、水などの他の液体を検出することも可能である。また、用途は、車両などの乗物に限定されるものではなく、広い用途に利用することができる。   In the present embodiment, the liquid level of liquid fuel such as gasoline or alcohol is detected. However, the liquid level is not limited to liquid fuel such as gasoline or alcohol, and other liquids such as water are detected. It is also possible to do. Moreover, a use is not limited to vehicles, such as a vehicle, It can utilize for a wide use.

また、伝搬体1の形状は、四角柱に限定されるものではなく、表面波W1が伝搬可能な平面を備えていればよく、例えば、伝搬体1の長手方向に対して垂直方向の断面形状が、Dの字形状などであってもよい。   In addition, the shape of the propagating body 1 is not limited to a quadrangular prism, and may be any plane as long as the surface wave W1 can propagate. For example, a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the propagating body 1 However, it may be D-shaped or the like.

本発明は、液面検出装置に関し、特に、超音波を利用し、液面を検出する液面検出装置に利用可能である。   The present invention relates to a liquid level detection device, and in particular, can be used for a liquid level detection device that detects a liquid level using ultrasonic waves.

F 液面検出装置
L 液体
LS 液面
S1 駆動信号
S2 基準信号
S3 測定信号
T1 伝搬時間
T2 伝搬時間
V1 振動
V2 振動
V3 振動
W1 表面波
W2 内部伝搬波
ER1 第一有効時間範囲(第一の所定時間)
ER2 第二有効時間範囲(第二の所定時間)
1 伝搬体
1a 溝
1b 内部伝搬波反射部
2 振動発生検出手段(振動発生手段、振動検出手段)
2a 圧電素子
2b 送信回路
2c 受信回路
3 位置検出手段
3a 制御部
3b 記憶手段

F liquid level detection device L liquid LS liquid level S1 drive signal S2 reference signal S3 measurement signal T1 propagation time T2 propagation time V1 vibration V2 vibration V3 vibration W1 surface wave W2 internal propagation wave ER1 first effective time range (first predetermined time) )
ER2 Second effective time range (second predetermined time)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Propagation body 1a Groove 1b Internal propagation wave reflection part 2 Vibration generation detection means (vibration generation means, vibration detection means)
2a Piezoelectric element 2b Transmission circuit 2c Reception circuit 3 Position detection means 3a Control unit 3b Storage means

Claims (3)

液体に浸る伝搬体と、前記伝搬体に振動を与える振動発生手段と、前記伝搬体の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段からの測定信号に基づいて前記液体の液面位置を検出する位置検出手段と、を備えた液面検出装置であって、
前記位置検出手段は、第一の所定時間内で検出された前記測定信号に基づいて前記液体の前記液面位置を検出することを特徴とする液面検出装置。
A propagation body immersed in the liquid; vibration generating means for applying vibration to the propagation body; vibration detection means for detecting vibration of the propagation body; and a liquid level position of the liquid based on a measurement signal from the vibration detection means. A position detecting means for detecting, a liquid level detecting device comprising:
The position detecting means detects the liquid level position of the liquid based on the measurement signal detected within a first predetermined time.
前記振動発生手段は、前記伝搬体の表面に表面波を発生させるとともに前記伝搬体の内部に内部伝搬波を発生させ、前記位置検出手段は、前記表面波が前記伝搬体を伝搬し反射した前記表面波の振動を検出し前記測定信号を出力するとともに前記内部伝搬波が前記伝搬体を伝搬し反射した前記内部伝搬波の振動を検出し基準信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の液面検出装置。   The vibration generating means generates a surface wave on the surface of the propagating body and an internal propagating wave inside the propagating body, and the position detecting means is configured to cause the surface wave to propagate and reflect on the propagating body. 2. The vibration of the surface wave is detected and the measurement signal is output, and the internal propagation wave is propagated through the propagating body and reflected, and the reference signal is output. The liquid level detection apparatus described. 前記位置検出手段は、前記第一の所定時間内で検出された前記測定信号と、第二の所定時間内で検出された前記基準信号とに基づいて、前記液体の前記液面位置を検出することを特徴とする請求項2に記載の液面検出装置。

The position detecting means detects the liquid level position of the liquid based on the measurement signal detected within the first predetermined time and the reference signal detected within a second predetermined time. The liquid level detection device according to claim 2, wherein:

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107340033A (en) * 2017-07-19 2017-11-10 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 A kind of Frozen Ground Area heat-pipe working medium liquid level sensor based on sound wave reflection

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