JP6934785B2 - Liquid detector - Google Patents
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Description
本発明は、容器中の液体の有無を検出可能な、液体検出装置に関する。 The present invention relates to a liquid detection device capable of detecting the presence or absence of liquid in a container.
容器内の液体の有無を検出する装置として、従来から超音波を利用した液体検出装置が知られている。例えば特許文献1では、超音波の送受信を行う超音波トランスデューサを用いて容器内の液体の有無を検出している。すなわち、容器壁面に超音波トランスデューサを設置してこれに対してパルス状の交流電圧を印加する。これに伴い容器が音響励振される。
As a device for detecting the presence or absence of liquid in a container, a liquid detection device using ultrasonic waves has been conventionally known. For example, in
さらに交流電圧印加後、一定の遅延時間を経過したときの残響振動が超音波トランスデューサにより検出される。このとき、容器内に液体がある場合は残響が大幅に低減するとの知見に基づいて、残響振動の減衰レベルが予め定められた閾値未満の場合(速やかに減衰する場合)に、容器内に液体有りと判定され、残響振動の減衰レベルが予め定められた閾値を超える(なかなか減衰しない)場合に、容器内に液体が無いと判定される。 Further, the reverberation vibration when a certain delay time elapses after the application of the AC voltage is detected by the ultrasonic transducer. At this time, based on the finding that the reverberation is significantly reduced when there is a liquid in the container, when the damping level of the reverberation vibration is less than a predetermined threshold value (when it is rapidly damped), the liquid is contained in the container. If it is determined to be present and the damping level of the reverberant vibration exceeds a predetermined threshold (it does not easily attenuate), it is determined that there is no liquid in the container.
本発明は、従来の超音波式の液体検出とは異なる手法にて容器内の液体有無を検出可能な、液体検出装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a liquid detection device capable of detecting the presence or absence of liquid in a container by a method different from the conventional ultrasonic liquid detection.
本発明は、液体検出装置に関する。当該装置は、超音波発振器、受信器、及び測定器を備える。超音波発振器は、容器側壁に第一振動子が設置され所定の励振期間に亘り第一振動子を励振させる。受信器は、容器側壁に第二振動子が設置される。測定器は、第二振動子の振動強度を受信してその時間変化を測定する。測定器は、励振期間の開始時点から所定の待機時間経過後の判定期間における、第二振動子の振動強度が、所定の強度閾値を超過したときに、容器内に液体有りと判定する判定部を備える。 The present invention relates to a liquid detector. The device includes an ultrasonic oscillator, a receiver, and a measuring instrument. In the ultrasonic oscillator, the first oscillator is installed on the side wall of the container to oscillate the first oscillator for a predetermined excitation period. In the receiver, a second oscillator is installed on the side wall of the container. The measuring instrument receives the vibration intensity of the second vibrator and measures the time change thereof. The measuring instrument is a determination unit that determines that there is liquid in the container when the vibration intensity of the second vibrator exceeds a predetermined intensity threshold value in the determination period after the elapse of a predetermined standby time from the start of the excitation period. To be equipped.
発明者らの知見により、容器内に液体が含まれる場合、超音波発振器から発振される伝搬波の伝搬態様として、主に容器を伝わって受信器に受信される波(伝搬波1)が収束した後に、主に液体を伝わる波(伝搬波2)が受信器に伝搬されることが明らかとなった。この伝搬波2の強度を判定期間において捉え、当該強度が所定の閾値を超過したことをもって、容器内に液体有りと判定することができる。
According to the findings of the inventors, when a liquid is contained in the container, the wave (propagating wave 1) mainly transmitted through the container and received by the receiver converges as a propagation mode of the propagated wave oscillated from the ultrasonic oscillator. After that, it became clear that the wave mainly propagating in the liquid (propagation wave 2) was propagated to the receiver. The intensity of the
また、上記発明において、超音波発振器は、励振期間の終了時点を、判定期間の開始時点よりも前に設定する、励振期間設定部を備えてもよい。 Further, in the above invention, the ultrasonic oscillator may include an excitation period setting unit that sets the end time of the excitation period before the start time of the determination period.
また、上記発明において、測定器は、第一振動子の励振により容器を経由して第二振動子に伝搬する第一伝搬波が収束した後の期間を判定期間に設定してもよい。 Further, in the above invention, the measuring instrument may set the period after the first propagating wave propagating to the second vibrator via the container by the excitation of the first vibrator has converged as the determination period.
また、上記発明において、超音波発振器と受信器は、容器の側壁にそれぞれ配置されてよい。 Further, in the above invention, the ultrasonic oscillator and the receiver may be arranged on the side wall of the container, respectively.
また、上記発明において、超音波発振器と受信器は、容器を挟んで対向配置されてもよい。 Further, in the above invention, the ultrasonic oscillator and the receiver may be arranged so as to face each other with the container in between.
本発明によれば、従来の超音波式の液体検出とは異なる手法にて容器内の液体有無を検出可能となる。 According to the present invention, the presence or absence of liquid in the container can be detected by a method different from the conventional ultrasonic type liquid detection.
図1に、本実施形態に係る液体検出装置10を例示する。液体検出装置10は、超音波発振器12、受信器14、及び測定器16を備える。液体検出装置10は、液体18を収容可能な容器20に対してその外壁である容器側壁22から、容器20内の液体の有無を検出(判定)する。
FIG. 1 illustrates the
容器側壁22及び容器20を構成するその他の壁部材は、例えば金属容器等の非透過性の材料から構成される。容器20として、例えばキャンドモータポンプの流路を構成するケーシングが挙げられる。流路内に液体が流通していない状態でポンプモータを駆動させると、いわゆる空運転になり、ポンプモータの過熱に繋がるおそれがある。そこで、本実施形態に係る液体検出装置10を用いて、ケーシング内の液体の有無が判定(検出)される。
The
超音波発振器12は第一振動子24を備える。第一振動子24は容器側壁22に設置される。第一振動子24は例えば圧電素子から構成される。超音波発振器12には図示しない高圧回路が接続され、例えば振幅がピークトゥピークで400[V]程度であり、周波数が150[kHz]以上300[kHz]以下の交流電圧が第一振動子24に印加される。これにより第一振動子24から容器側壁22に超音波振動が印加される。
The
また超音波発振器12は、励振期間設定部26を備える。励振期間設定部26は、第一振動子24の励振期間、つまり交流電圧の印加期間を設定する。励振期間の終了時点は、後述する判定期間の開始時点よりも前に設定される。
Further, the
受信器14は第二振動子28を備える。第二振動子28には、第一振動子24の励振により主に容器側壁22を経由する伝搬波1(第一伝搬波)と、伝搬波1の収束後、主に容器20内の液体を経由する伝搬波2(第二伝搬波)が伝搬される。これを踏まえて、励振期間として、伝搬波2の立ち上がりに重複しないような期間が設定される。
The
例えば伝搬波1の伝搬速度をc1、伝搬波2の伝搬速度をc2(c1>c2)、容器の半径(内径)をrとすると、図2に示すような超音波発振器12と受信器14との対向配置を考慮して、励振期間の終了時点は、励振期間の開始時点から2r/c2[sec]未満とすることが好適である。また、伝搬波1の収束を明確に把握できるように、励振期間の終了時点は、励振期間の開始時点からπr/c1[sec]未満とすることが更に好適である。
For example, assuming that the propagation velocity of the
受信器14の第二振動子28は例えば圧電素子から構成され、容器側壁22に設置される。上述したように第二振動子28は第一振動子24の励振により容器20に生じた伝搬波を受信する。なお、本実施形態では超音波発振器12と受信器14をそれぞれ独立に構成しても良いが、一体としても良い。この場合、第一振動子24が発振手段と受信手段とを兼ねてもよい。
The
測定器16は、第一振動子24及び第二振動子28の振動強度を受信してその時間変化を測定する。測定器16は例えばオシロスコープであってよい。測定器16は波形を表示する表示部を備えており、第一振動子24及び第二振動子28の振動波形を独立に表示可能となっている。図1では「1」が付された波形を第一振動子24による波形(送信波形)とし、「2」が付された波形を第二振動子28による波形(受信波形)としている。
The measuring
また測定器16は、容器20内の液体の有無判定を行う判定部30を備える。判定部30は、例えばコンピュータから構成される。判定部30は、励振期間の開始時点から所定の待機時間経過後の判定期間における第二振動子28の振動強度をモニタリングする。そしてその振動強度が所定の強度閾値Thを超過したときに、容器20内に液体有りと判定する。
Further, the measuring
判定部30は、判定期間を設定可能となっている。判定期間と励振期間とが重複すると、伝搬波1に伝搬波2が重畳し、伝搬波2の正確な評価が困難となるおそれがある。そこで、励振期間の終了時点は、判定期間の開始時点よりも前に設定されていることが好適である。加えて、伝搬波2の確実なモニタリングのために、判定部30は、伝搬波1が収束した後の期間を判定期間として設定することが好適である。
The
<液体検出原理>
図2〜図4を用いて本実施形態に係る液体検出装置10の液体検出原理について説明する。図2には、容器20に対する超音波発振器12及び受信器14の配置例が示されている。図2の上段は平面図を示し、下段は側面図を示す。これらの図に示されているように、超音波発振器12及び受信器14は、容器20を挟んで対向配置されている。
<Liquid detection principle>
The liquid detection principle of the
このような対向配置にて測定器16が受信した、第一振動子24及び第二振動子28からの波形を図3に示す。なお、この測定に当たり、直径220mm、深さ100mm、及び材質として厚さ1mmのアルミを用いた容器20を使用した。また第一振動子24の周波数は272[kHz]とした。また、液体18として水を用いた。
The waveforms from the
図3では、横軸を時間[Sec]、縦軸を信号強度としている。また、波形を上下2段に示しているが、上段は超音波発振器12から取得した波形(送信波)を示し、下段は受信器14から取得した波形(受信波)を示す。以下、図40まで横軸、縦軸、上段波形及び下段波形はこれと同様のものとする。また、図3、図4では横軸を区切る破線一目盛りが100μsecを表している。なお、図3、図4に示された各パラメータについては図13と同様であり、これらのパラメータについては後述する。
In FIG. 3, the horizontal axis represents time [Sec] and the vertical axis represents signal strength. The waveforms are shown in the upper and lower two stages, the upper stage shows the waveform (transmitted wave) acquired from the
図3のグラフ取得に当たり、容器20の液体レベル(水位)を100%とした。また、励振期間を100μsecに設定した。この図に示されているように、超音波発振器12による励振直後に受信器14が伝搬波(伝搬波1)を受信し、その後一旦収束した後に、再び伝搬波(伝搬波2)が立ち上がっている。
In acquiring the graph of FIG. 3, the liquid level (water level) of the
一方、図4には、容器20の液体レベル(水位)を0%としたとき、つまり容器20内に液体の無いときの波形が示されている。励振期間は100μsecとした。この図に示されているように、超音波発振器12による励振直後に受信器14が伝搬波(伝搬波1)を受信し、その後一旦収束した後、図3と比較して振幅の小さい波形(伝搬波2)が立ち上がっている。
On the other hand, FIG. 4 shows a waveform when the liquid level (water level) of the
このように、図3と図4とで容器20内の液体有無を変化させることで、伝搬波2の強度が顕著に変化する。この現象を利用して、本実施形態では、判定期間として伝搬波1(第一伝搬波)の収束後の期間が設定される。例えば図3に示すように、超音波発振器12による励振開始時点から150μsec後を判定期間の開始時点とする。
In this way, by changing the presence or absence of the liquid in the
また本実施形態では、容器20の液体レベル(水位)を0%としたときの伝搬波2の最大強度(振幅)を超過し、かつ、容器20の液体レベルを100%としたときの伝搬波2の最大強度未満となるような範囲で、強度閾値を設定する。
Further, in the present embodiment, the maximum intensity (amplitude) of the propagating
図5〜図12を用いて、図3の対向配置における各種波形について説明する。図5には、図4と同様に、容器20に液体の無い状態(液体レベル:0%)のときの送信波及び受信波の波形が示されている。図5のグラフ中、符号Aはカーソルが置かれたグラフ上の位置を示す。符号Bは送信波信号を示す。符号Cは受信側信号を示す。符号Dは送信波の電圧レンジ、符号Eは受信波の電圧レンジを示す。符号Fは横軸中央目盛りの時間を示す。符号Gは波形立ち上がりの自動測定値を示し、符号Hはその時の周波数を示す。 Various waveforms in the facing arrangement of FIG. 3 will be described with reference to FIGS. 5 to 12. Similar to FIG. 4, FIG. 5 shows the waveforms of the transmitted wave and the received wave when there is no liquid in the container 20 (liquid level: 0%). In the graph of FIG. 5, reference numeral A indicates the position on the graph on which the cursor is placed. Reference numeral B indicates a transmitted wave signal. Reference numeral C indicates a receiving side signal. Reference numeral D indicates a voltage range of the transmitted wave, and reference numeral E indicates a voltage range of the received wave. Reference numeral F indicates the time on the central scale on the horizontal axis. The reference numeral G indicates an automatically measured value at the rising edge of the waveform, and the reference numeral H indicates the frequency at that time.
また、図5を含めて以降のグラフでは、送信波の振幅が大きいために、その直後に受信波に生じる伝搬波1の波形が送信波の波形と一部重複して表示されている。これを踏まえて、受信波の波形で送信波と重複しない、後の部分は基本的に伝搬波2及びそれ以降の残響成分が示されている。図5のグラフに示されているように、伝搬波2と見られる波形がわずかに立ち上がっていることが理解される。
Further, in the subsequent graphs including FIG. 5, since the amplitude of the transmitted wave is large, the waveform of the propagated
図6のグラフには、容器20に25%水位の液体を供給したときの波形が示されている。送信波の発振条件は図5と同様とした。受信波の波形に着目すると、伝搬波2と見られる波形がわずかに立ち上がっていることが理解される。
The graph of FIG. 6 shows the waveform when a liquid having a water level of 25% is supplied to the
図7のグラフには、容器20に50%水位の液体を供給したときの波形が示されている。受信波の波形に着目すると、伝搬波2と見られる波形の振幅(強度)が図6よりも更に大きいことが理解される。
The graph of FIG. 7 shows the waveform when a liquid having a water level of 50% is supplied to the
図8のグラフには、容器20に75%水位の液体を供給したときの波形が示されている。受信波の波形に着目すると、伝搬波2と見られる波形の振幅(強度)が図7よりも更に大きいことが理解される。
The graph of FIG. 8 shows the waveform when a liquid having a water level of 75% is supplied to the
図9のグラフには、容器20に100%水位の液体を供給したときの波形が示されている。受信波の波形に着目すると、伝搬波2と見られる波形の振幅(強度)が図8よりも更に大きいことが理解される。
The graph of FIG. 9 shows the waveform when a liquid having a 100% water level is supplied to the
図10には、水位0%のグラフ(図5)と水位100%のグラフ(図9)のグラフを並べて比較した例が示されている。これによると、伝搬波1の伝搬期間後の任意の判定期間Taを設定し、当該期間における波形を比較することで、両者の波形に有意な差が現れることが理解される。例えば図10に示すような強度閾値Thを設定することとで、容器20の液体有無を判定可能となる。
FIG. 10 shows an example in which a graph having a water level of 0% (FIG. 5) and a graph having a water level of 100% (FIG. 9) are compared side by side. According to this, it is understood that a significant difference appears between the two waveforms by setting an arbitrary determination period Ta after the propagation period of the propagate
図11には、水位0%のグラフ(図5)と水位50%のグラフ(図7)のグラフを並べて比較した例が示されている。これによると、伝搬波1の伝搬期間後の任意の判定期間Taを設定し、当該期間における波形を比較することで、両者の波形に有意な差が現れることが理解される。例えば図11に示すような強度閾値Thを設定することで、容器20の液体有無を判定可能となる。つまり、容器20の水位上限まで液体で満たされていなくとも、水位の半分程度液体が容器20に入っていれば、本実施形態に係る液体検出装置10ではその液体を検出可能であることが理解される。
FIG. 11 shows an example in which a graph having a water level of 0% (FIG. 5) and a graph having a water level of 50% (FIG. 7) are compared side by side. According to this, it is understood that a significant difference appears between the two waveforms by setting an arbitrary determination period Ta after the propagation period of the propagate
図12には、水位50%のグラフ(図7)と水位100%のグラフ(図9)のグラフを並べた例が示されている。このグラフに示されているように、両者の伝搬波2の強度に有意な差が現れている。水位50%のグラフの伝搬波2及びそれ以降の波形の最大強度を超過し、かつ、水位100%のグラフの伝搬波2及びそれ以降の波形の最大強度未満となるような値を強度閾値Thに設定することで、容器20内の液体レベル(水位)が判定可能となる。
FIG. 12 shows an example in which a graph having a water level of 50% (FIG. 7) and a graph having a water level of 100% (FIG. 9) are arranged side by side. As shown in this graph, there is a significant difference in the intensities of the two propagating
図13〜図15には、容器20の構造を変更させた際の波形が示されている。この実施形態では、容器20として、内径50mm、厚さ5mmの鉄製パイプを用いている。図13において、符号Iは現在のカーソルが置かれているグラフ上の位置を示す。符号Jは送信波信号を示し、符号Kは受信波信号を示す。符号Lは送信波の電圧レンジを示し、符号Mは受信波の電圧レンジを示す。符号Nは横軸中央の目盛りの時間を示す。符号Oは単一の方形波の測定レベルを示す。符号Pは当該方形波の計測時の周波数を示す。
13 to 15 show waveforms when the structure of the
図13には、容器20の水位0%、つまり容器20に液体が無い場合の測定結果が示されている。また、図14には、容器20の水位が100%であるときの測定結果が示されている。なお、第一振動子24に印加する交流電圧について、周波数を300kHzとした。図15では、両者を並べて比較した例が示されている。このグラフに示されているように、水位0%のグラフの伝搬波2及びそれ以降の波形の最大強度を超過し、かつ、水位100%のグラフの伝搬波2及びそれ以降の波形の最大強度未満となるような値を強度閾値Thに設定する。加えて、伝搬波1の伝搬期間後の任意の判定期間Taを設定し、当該期間における波形を比較することで、容器20内の液体の有無が判定可能となる。
FIG. 13 shows the measurement result when the water level of the
<変形例1>
図16には、本実施形態に係る液体検出装置10の、特に超音波発振器12及び受信器14の配置を変更させた変形例が例示されている。図16では、上段に平面図、下段に側面図が示される。この例では、超音波発振器12に対して平面視で直角に受信器14を設けている。なお、容器20は図3〜図12で用いた容器と同様のものを使用した。
<Modification example 1>
FIG. 16 illustrates a modified example of the
図17〜図24を用いて、図16の90°配置における各種波形について説明する。図17には、容器20に液体の無い状態(液体レベル:0%)のときの送信波(1)及び受信波(2)の波形が示されている。伝搬波2と見られる波形がわずかに立ち上がっていることが理解される。
Various waveforms in the 90 ° arrangement of FIG. 16 will be described with reference to FIGS. 17 to 24. FIG. 17 shows the waveforms of the transmitted wave (1) and the received wave (2) when there is no liquid in the container 20 (liquid level: 0%). It is understood that the waveform that appears to be the propagating
図18のグラフには、容器20に25%水位の液体を供給したときの波形が示されている。送信波の発振条件は図17と同様とした。受信波の波形に着目すると、伝搬波2と見られる波形の振幅(強度)が図17と同程度であることが理解される。
The graph of FIG. 18 shows the waveform when a liquid having a water level of 25% is supplied to the
図19のグラフには、容器20に50%水位の液体を供給したときの波形が示されている。送信波の発振条件は図17と同様とした。受信波の波形に着目すると、伝搬波2と見られる波形の振幅(強度)が、特に横軸中央位置(250μs)周辺において図18よりも大きいことが理解される。
The graph of FIG. 19 shows a waveform when a liquid having a water level of 50% is supplied to the
図20のグラフには、容器20に75%水位の液体を供給したときの波形が示されている。送信波の発振条件は図17と同様とした。受信波の波形に着目すると、伝搬波2と見られる波形の振幅(強度)が図19よりも更に大きいことが理解される。
The graph of FIG. 20 shows the waveform when a liquid having a water level of 75% is supplied to the
図21のグラフには、容器20に100%水位の液体を供給したときの波形が示されている。送信波の発振条件は図17と同様とした。受信波の波形に着目すると、伝搬波2と見られる波形の振幅(強度)が図20よりも更に大きいことが理解される。
The graph of FIG. 21 shows a waveform when a liquid having a water level of 100% is supplied to the
図22には、水位0%のグラフ(図17)と水位100%のグラフ(図21)のグラフを並べて比較した例が示されている。これによると、伝搬波1の伝搬期間後の任意の判定期間Taを設定し、当該期間における波形を比較することで、両者の波形に有意な差が現れることが理解される。例えば図22に示すような強度閾値Thを設定することとで、容器20の液体有無を判定可能となる。
FIG. 22 shows an example in which a graph having a water level of 0% (FIG. 17) and a graph having a water level of 100% (FIG. 21) are compared side by side. According to this, it is understood that a significant difference appears between the two waveforms by setting an arbitrary determination period Ta after the propagation period of the propagate
図23には、水位0%のグラフ(図17)と水位50%のグラフ(図19)のグラフを並べて比較した例が示されている。これによると、伝搬波1の伝搬期間後の任意の判定期間Taを設定し、当該期間における波形を比較することで、両者の波形に有意な差が現れることが理解される。例えば図23に示すような強度閾値Thを設定することで、容器20の液体有無を判定可能となる。つまり、容器20の水位上限まで液体で満たされていなくとも、水位の半分程度液体が容器20に入っていれば、本実施形態に係る液体検出装置10ではその液体を検出可能であることが理解される。
FIG. 23 shows an example in which a graph having a water level of 0% (FIG. 17) and a graph having a water level of 50% (FIG. 19) are compared side by side. According to this, it is understood that a significant difference appears between the two waveforms by setting an arbitrary determination period Ta after the propagation period of the propagate
図24には、水位50%のグラフ(図19)と水位100%のグラフ(図21)のグラフを並べた例が示されている。このグラフに示されているように、両者の伝搬波2の強度に有意な差が現れている。水位50%のグラフの伝搬波2及びそれ以降の波形の最大強度を超過し、かつ、水位100%のグラフの伝搬波2及びそれ以降の波形の最大強度未満となるような値を強度閾値Thに設定することで、容器20内の液体レベル(水位)が判定可能となる。
FIG. 24 shows an example in which a graph having a water level of 50% (FIG. 19) and a graph having a water level of 100% (FIG. 21) are arranged side by side. As shown in this graph, there is a significant difference in the intensities of the two propagating
<変形例2>
図25には、本実施形態に係る液体検出装置10の、特に超音波発振器12及び受信器14の配置を変更させた更なる変形例が例示されている。図25では、上段に平面図、下段に側面図が示される。この例では、超音波発振器12と受信器14とを周方向及び上下方向に隣接させている。例えば平面視にて、容器20の中心Cと超音波発振器12の中心を結ぶ線分と、容器20の中心Cと受信器14の中心を結ぶ線分との成す角θを10°未満とした。また超音波発振器12の直上に受信器14を配置した。なお、容器20は図3〜図12で用いた容器と同様のものを使用した。
<
FIG. 25 illustrates a further modification of the
図26〜図33を用いて、図25の上下隣接配置における各種波形について説明する。図26には、容器20に液体の無い状態(液体レベル:0%)のときの送信波(1)及び受信波(2)の波形が示されている。伝搬波2と見られる波形がわずかに立ち上がっていることが理解される。
Various waveforms in the vertically adjacent arrangement of FIG. 25 will be described with reference to FIGS. 26 to 33. FIG. 26 shows the waveforms of the transmitted wave (1) and the received wave (2) when there is no liquid in the container 20 (liquid level: 0%). It is understood that the waveform that appears to be the propagating
図27のグラフには、容器20に25%水位の液体を供給したときの波形が示されている。送信波の発振条件は図26と同様とした。受信波の波形に着目すると、伝搬波2と見られる波形の振幅(強度)が図26と同等程度であることが理解される。
The graph of FIG. 27 shows the waveform when a liquid having a water level of 25% is supplied to the
図28のグラフには、容器20に50%水位の液体を供給したときの波形が示されている。送信波の発振条件は図26と同様とした。受信波の波形に着目すると、伝搬波2と見られる波形の振幅(強度)がグラフ横軸中央(250μs)付近で図26、27の同位置と比較して大きくなっていることが理解される。
The graph of FIG. 28 shows the waveform when a liquid having a water level of 50% is supplied to the
図29のグラフには、容器20に75%水位の液体を供給したときの波形が示されている。送信波の発振条件は図26と同様とした。受信波の波形に着目すると、伝搬波2と見られる波形の振幅(強度)が図28よりも更に大きいことが理解される。
The graph of FIG. 29 shows the waveform when a liquid having a water level of 75% is supplied to the
図30のグラフには、容器20に100%水位の液体を供給したときの波形が示されている。受信波の波形に着目すると、伝搬波2と見られる波形の振幅(強度)が図29よりも更に大きいことが理解される。
The graph of FIG. 30 shows a waveform when a liquid having a water level of 100% is supplied to the
図31には、水位0%のグラフ(図26)と水位100%のグラフ(図30)のグラフを並べて比較した例が示されている。これによると、伝搬波1の伝搬期間後の任意の判定期間Taを設定し、当該期間における波形を比較することで、両者の波形に有意な差が現れることが理解される。例えば図31に示すような強度閾値Thを設定することで、容器20の液体有無を判定可能となる。
FIG. 31 shows an example in which a graph having a water level of 0% (FIG. 26) and a graph having a water level of 100% (FIG. 30) are compared side by side. According to this, it is understood that a significant difference appears between the two waveforms by setting an arbitrary determination period Ta after the propagation period of the propagate
図32には、水位0%のグラフ(図26)と水位50%のグラフ(図28)のグラフを並べて比較した例が示されている。これによると、伝搬波1の伝搬期間後の任意の判定期間Taを設定し、当該期間における波形を比較することで、両者の波形に有意な差が現れることが理解される。例えば図32に示すような強度閾値Thを設定することで、容器20の液体有無を判定可能となる。つまり、容器20の水位上限まで液体で満たされていなくとも、水位の半分程度液体が容器20に入っていれば、本実施形態に係る液体検出装置10ではその液体を検出可能であることが理解される。
FIG. 32 shows an example in which a graph having a water level of 0% (FIG. 26) and a graph having a water level of 50% (FIG. 28) are compared side by side. According to this, it is understood that a significant difference appears between the two waveforms by setting an arbitrary determination period Ta after the propagation period of the propagate
図33には、水位50%のグラフ(図28)と水位100%のグラフ(図30)のグラフを並べた例が示されている。このグラフに示されているように、両者の伝搬波2の強度に有意な差が現れている。水位50%のグラフの伝搬波2及びそれ以降の波形の最大強度を超過し、かつ、水位100%のグラフの伝搬波2及びそれ以降の波形の最大強度未満となるような値を強度閾値Thに設定することで、容器20内の液体レベル(水位)が判定可能となる。
FIG. 33 shows an example in which a graph having a water level of 50% (FIG. 28) and a graph having a water level of 100% (FIG. 30) are arranged side by side. As shown in this graph, there is a significant difference in the intensities of the two propagating
<比較例>
図34には、本実施形態に係る液体検出装置10の比較例として、超音波発振器12を容器側壁22に配置し、受信器14を容器上壁に設けた例が示されている。なお、容器20は図3〜図12で用いた容器と同様のものを使用した。
<Comparison example>
FIG. 34 shows an example in which the
図35、図36、図37、図38、及び図39には、それぞれ、容器20の水位が0%、25%、50%、75%、及び100%のときのグラフが示されている。いずれの図についても、受信器14の波形は同等となっている。図40には水位レベルが0%のときと100%のときの波形が示されているが、有意な差は見られない。
35, 36, 37, 38, and 39 show graphs when the water level of the
本実施形態及びその変形例と、比較例とに基づいて、本実施形態では、容器側壁22に超音波発振器12及び受信器14を配置することで、容器20内の液体の有無を精度良く判定可能となる。また特に本実施形態とその変形例とを比較すると、超音波発振器12及び受信器14が対向配置されたとき(図5〜図12)に、容器20内の液体レベルが0%であるときと、100%であるときとの差異が変形例と比較して大きいことが理解される。
Based on this embodiment and its modifications and comparative examples, in this embodiment, the presence or absence of liquid in the
10 液体検出装置、12 超音波発振器、14 受信器、16 測定器、18 液体、20 容器、22 容器側壁、24 第一振動子、26 励振期間設定部、28 第二振動子、30 判定部。
10 Liquid detector, 12 Ultrasonic oscillator, 14 Receiver, 16 Measuring instrument, 18 Liquid, 20 Container, 22 Container side wall, 24 First oscillator, 26 Excitation period setting unit, 28 Second oscillator, 30 Judgment unit.
Claims (5)
前記容器側壁に第二振動子が設置される受信器と、
前記第二振動子の振動強度を受信してその時間変化を測定する測定器と、
を備え、
前記測定器は、前記励振期間の開始時点から所定の待機時間経過後の判定期間における、前記第二振動子の振動強度が、所定の強度閾値を超過したときに、前記容器内に液体有りと判定する判定部を備え、
前記超音波発振器は、前記励振期間について、前記第一振動子の励振により前記容器を経由して前記第二振動子に伝搬する第一伝搬波が伝搬中の期間を含めるとともに前記第一振動子の励振により前記容器内の液体を経由して前記第二振動子に伝搬する第二伝搬波の立ち上がり前を終了時点とする、
液体検出装置。 An ultrasonic oscillator in which the first oscillator is installed on the side wall of the container to excite the first oscillator over a predetermined excitation period.
A receiver in which a second vibrator is installed on the side wall of the container,
A measuring instrument that receives the vibration intensity of the second vibrator and measures its time change.
With
The instrument, in the determination period after a lapse of a predetermined waiting time from the start of the excitation period, the vibration intensity of the second vibrator, when exceeded a predetermined intensity threshold, O and there the liquid in the container Equipped with a judgment unit to judge
The ultrasonic oscillator includes the period during which the first propagating wave propagating to the second oscillator via the container due to the excitation of the first oscillator is propagating for the excitation period, and the first oscillator. The end point is before the rise of the second propagating wave propagating to the second vibrator via the liquid in the container due to the excitation of.
Liquid detector.
前記超音波発振器は、前記励振期間の終了時点を、前記判定期間の開始時点よりも前に設定する、励振期間設定部を備える、液体検出装置。 The liquid detection device according to claim 1.
The ultrasonic oscillator is a liquid detection device including an excitation period setting unit that sets the end time point of the excitation period before the start time point of the determination period.
前記測定器は、前記第一伝搬波が収束した後の期間を前記判定期間に設定する、液体検出装置。 The liquid detection device according to claim 1 or 2.
The measuring device sets a period after the first transmission wave is converged to the decision period, the liquid detection device.
前記超音波発振器と前記受信器は、前記容器の側壁にそれぞれ配置される、液体検出装置。 The liquid detection device according to any one of claims 1 to 3.
A liquid detection device in which the ultrasonic oscillator and the receiver are respectively arranged on the side wall of the container.
前記超音波発振器と前記受信器は、前記容器を挟んで対向配置される、液体検出装置。 The liquid detection device according to claim 4.
A liquid detection device in which the ultrasonic oscillator and the receiver are arranged so as to face each other with the container in between.
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