(57)【要約】【課題】計測下限値を割り込んだ状態で液位を計測した場合でも、液面反射エコーと残響エコーとを正確に区別し、計測下限値を割り込んでいることを精度良くかつ省電力で検知することが可能な超音波式液面計を提供する。【解決手段】超音波センサ５は、容器の底部から容器内の液体の液面に向けて超音波を発信させると共に液面からの反射波を受信する。超音波液面計は、超音波センサ５における反射波の受信タイミングをもとに液位を検知するが。液位を検知した結果、所定の液位以下になったときに、及び／又は、前回検知した液位より大きくなったときに、超音波センサ５の駆動時間を延長して再検知を行う。【選択図】図３
2010203899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の底部から該容器内の液体の液面に向けて超音波を発信させると共に該液面からの反射波を受信する超音波センサを備え、該超音波センサにおける該反射波の受信タイミングをもとに液位を検知する超音波式液面計であって、
前記液位を検知した結果、所定の液位以下になったときに、及び／又は、前回検知した液位より大きくなったときに、前記超音波センサの駆動時間を延長して再検知を行うことを特徴とする超音波式液面計。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波式液面計において、前記再検知は、前記駆動時間の延長後の前記反射波のパルスのＨｉｇｈ／Ｌｏｗのデューティ比に応じて、前記反射波の中から液面反射波を決定し、該液面反射波の受信タイミングをもとに前記液位を算出することで行うことを特徴とする超音波式液面計。
【請求項３】
容器の底部から該容器内の液体の液面に向けて超音波を発信させると共に該液面からの反射波を受信する超音波センサを備え、該超音波センサにおける該反射波の受信タイミングをもとに液位を検知する超音波式液面計であって、
前記超音波センサを所定の駆動時間駆動させて前記反射波を受信し、受信した前記反射波のパルスのＨｉｇｈ／Ｌｏｗのデューティ比が所定値より大きい場合のみ前記超音波センサの駆動時間を延長し、さらに該駆動時間の延長後の前記反射波のパルスのＨｉｇｈ／Ｌｏｗのデューティ比に応じて、前記反射波の中から液面反射波を決定し、該液面反射波の受信タイミングをもとに前記液位を検知することを特徴とする超音波式液面計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面へ送信した超音波の液面エコーの受信タイミングをもとに液位を検知する超音波式液面計に関する。
【背景技術】
【０００２】
送受信兼用の超音波センサを用いた超音波式液面計は、超音波センサから超音波を送信し、その反射波を受信するまでの時間を計測し、その時間に基づいて対象物までの距離を算出するもので、対象物までの距離を正確かつ容易に計測することができるため、各種用途で利用されている。
【０００３】
このような超音波式液面計の例として、特許文献１，２には、容器の底部外壁面に取り付けられ、容器内部に収容された液体の液面に向けて超音波を発信させると共に液面からの反射波を受信する超音波センサと、超音波センサにより超音波を発信した時点からその反射波を受信する時点までの時間情報に基づいて液面の検出動作を制御する制御部とが接続された超音波レベル計が開示されている。特許文献１，２に記載の超音波レベル計は、計測安定性を確保するために、ハードウェア、ソフトウェアとも様々な工夫が施されている。
【０００４】
特許文献１に記載の超音波レベル計では、超音波センサは、制御部から入力されるパルス信号に基づいて超音波を送信し、制御部は、パルス信号の入力による超音波センサの駆動開始時点から液面からの反射エコーを受信するまでの超音波伝播時間を計測すると共に、超音波センサの駆動開始時点から駆動直後に検知される超音波の残響が所定レベルに低減するまでの駆動残響時間を計測し、計測した超音波伝播時間と駆動残響時間との差異を残響マージンとして検出する残響マージン検出手段と、超音波センサにより送信した超音波に対する反射波に応じた信号を入力し、入力した信号の増幅率を超音波センサの駆動時を起点として時間に応じて大きくなるように変化させることにより液面の位置に応じた増幅率を設定可能な増幅手段と、増幅手段に設定した増幅率に基づき増幅された信号の中から液面からの反射エコー信号を特定してエコータイミングを検出するエコータイミング検出手段と、検出したエコータイミングに基づいて液面の位置を検出する液面検出手段とを有し、液面の位置を検出する際に、残響マージン検出手段は、超音波センサの駆動時に所定の増幅率に基づいて残響マージンを検出し、検出した残響マージンが所定値以下の場合、増幅手段は、増幅率を低下させ、低下させた増幅率を時間に応じて所定の割合で大きくなるように変化させながら、検出した残響マージンが所定値より大きくなり、且つ、液面からの反射エコー信号を特定できるように増幅率を調整する。
【０００５】
特許文献２における超音波レベル計の制御部は、超音波センサから複数回発信した超音波に応じて液面から繰り返して反射された反射波に基づいた複数のエコーを検出するエコー検出手段と、検出するまでのエコーの時間間隔が互いに整数比関係になっているかどうか判定し、その結果、整数比関係になっていると判定されたエコーをグループ化し、そのエコーグループのエコータイミングに基づいて第１次エコーのエコータイミングを確定する第１次エコー確定手段と、確定した第１次エコーのエコータイミングに基づいて液面の位置を検出する液面検出手段とを有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、特許文献２の夫々の技術を活用して製品化した超音波式液面計は、容器内の液体の残量が計測下限範囲を割り込んで空状態に近づいた状態で誤計測してしまうことが確認された。
【０００７】
図１１を参照してより具体的に説明する。図１１は、ＬＰガスバルク貯槽の残量値を上記超音波式液面計を用いて経時的に計測した結果を示すトレンドグラフで、図中、黒丸の点で上記超音波式液面計による残量計測値から算出した残量比を示し、実線のグラフが実際の残量比を示している。上記超音波式液面計で残量値を計測した結果として残量比１２％が得られたときがあったが、その数時間後にガス切れとなった。ガス消費量から考えると、残量比が１２％あれば約１週間はガス供給がされる筈であったが、誤計測により緊急充填されなかったため、ガス切れとなった。
【０００８】
このように従来の超音波式液面計では、容器の液体の残量が計測下限値を割り込んで空状態に近づいた状態において、誤計測してしまう。このような誤計測は、超音波センサで受信した反射波が、液面からの反射波（液面反射エコー）であるのか、或いは残響によるノイズの反射波（ノイズエコー／残響エコー）であるのかが、計測下限値を割り込むと判別できなくなるために生じる。
【０００９】
また、残量が計測下限値を割り込む場合、つまり仕様外の条件の場合には、残量計測値が未表示となる（又は下限値を割り込んでいることを示す表示を行う）必要があるが、上述のごとき誤計測により未表示（又は下限値を割り込んでいることを示す表示）とならない。また、液位の検知は省電力で実行されることが望ましい。
【００１０】
本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、計測下限値を割り込んだ状態で液位を計測した場合でも、液面反射エコーと残響エコーとを正確に区別し、計測下限値を割り込んでいることを精度良くかつ省電力で検知することが可能な超音波式液面計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、容器の底部から該容器内の液体の液面に向けて超音波を発信させると共に該液面からの反射波を受信する超音波センサを備え、該超音波センサにおける該反射波の受信タイミングをもとに液位を検知する超音波式液面計であって、前記液位を検知した結果、所定の液位以下になったときに、及び／又は、前回検知した液位より大きくなったときに、前記超音波センサの駆動時間を延長して再検知を行うことを特徴としたものである。
【００１２】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記再検知は、前記駆動時間の延長後の前記反射波のパルスのＨｉｇｈ／Ｌｏｗのデューティ比に応じて、前記反射波の中から液面反射波を決定し、該液面反射波の受信タイミングをもとに前記液位を算出することで行うことを特徴としたものである。
【００１３】
第３の技術手段は、容器の底部から該容器内の液体の液面に向けて超音波を発信させると共に該液面からの反射波を受信する超音波センサを備え、該超音波センサにおける該反射波の受信タイミングをもとに液位を検知する超音波式液面計であって、前記超音波センサを所定の駆動時間駆動させて前記反射波を受信し、受信した前記反射波のパルスのＨｉｇｈ／Ｌｏｗのデューティ比が所定値より大きい場合のみ前記超音波センサの駆動時間を延長し、さらに該駆動時間の延長後の前記反射波のパルスのＨｉｇｈ／Ｌｏｗのデューティ比に応じて、前記反射波の中から液面反射波を決定し、該液面反射波の受信タイミングをもとに前記液位を検知することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の超音波式液面計によれば、計測下限値を割り込んだ状態で液位を計測した場合でも、液面反射エコーと残響エコーとを正確に区別し、計測下限値を割り込んでいることを精度良くかつ省電力で検知することが可能になる。さらに、このような計測安定性をもった検知により、液位が計測下限値を割り込んだ場合でも、計測結果を確実に未表示にする（又は下限値を割り込んでいることを示す表示にする）ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】横型ＬＰガスバルク貯槽に超音波式液面計を設置した例を示す概略図である。
【図２】竪型ＬＰガスバルク貯槽に超音波式液面計を設置した例を示す概略図である。
【図３】本発明の一実形形態に係る超音波式液面計の構成例を示すブロック図である。
【図４】図３の超音波式液面計における一条件での反射エコー波形を示す図である。
【図５】図３の超音波式液面計における他の条件での反射エコー波形を示す図である。
【図６】図３の超音波式液面計における他の条件での反射エコー波形を示す図である。
【図７】図３の超音波式液面計における他の条件での反射エコー波形を示す図である。
【図８】図３の超音波式液面計における他の条件での反射エコー波形を示す図である。
【図９】図３の超音波式液面計における他の条件での反射エコー波形を示す図で、図８の条件から駆動時間を延長して再検知したときの反射エコー波形を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る超音波式液面計の動作例を説明するためのフロー図である。
【図１１】従来の超音波式液面計を用いてＬＰガスバルク貯槽の残量値を経時的に計測した結果を示すトレンドグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る超音波式液面計（超音波レベル計ともいう）は、液面へ送信した超音波の液面エコーの受信タイミングをもとに液位を検知する液面計である。液位（液面の高さ）を検知（計測）することで、容器の形状と計測した液位とから容器内の液体の残量比を算出することができるため、超音波式液面計は残量計としても利用できる。超音波式液面計は、被測定物（液体）に非接触で計測できるため、圧力タンク内の可燃性液の残量計測に好適に用いることができる。
【００１７】
本発明に係る超音波式液面計（以下、単に「本液面計」という）は、このような液位の検知を行うに際し、空近傍域の計測値の誤表示を防止する工夫を付加し、残量計としての機能の安定性を向上させたものである。以下、本液面計をＬＰガスバルク貯槽（ＬＰＧタンク）に設置した例を挙げて説明する。
【００１８】
図１、図２は、それぞれ横型、竪型のＬＰガスバルク貯槽に超音波式液面計を設置した例を示す概略図である。図１、図２において、ＬＰガスバルク貯槽１にはＬＰ液２が充填されている。本液面計は、ＬＰガスバルク貯槽１の下部に取り付けた超音波センサ５と、超音波センサ５に接続されそれを制御して液界面３の液位を検知（算出）するコントロールユニット４とで構成される。超音波センサ５はＬＰガスバルク貯槽１の底部の外壁面（液面の下方）に設置しておき、コントロールユニット４はＬＰガスバルク貯槽１の任意の位置に設置しておけばよい。
【００１９】
超音波センサ５は、液面の下方向から超音波を上方向に発射してＬＰガスバルク貯槽１の底部鋼板を通過させることで、ＬＰガスバルク貯槽１内の液体（ＬＰＧ）中に超音波を発射する。発射された超音波は、液中を伝播して液面で反射し、反射波として液中を伝播し、再びＬＰガスバルク貯槽１の底部鋼板を通過して同じ超音波センサ５で受信される。
【００２０】
コントロールユニット４は、このようにして超音波センサ５で送受した超音波について、その伝播遅延時間を計測し、計測した値より液面高さを算出し表示する。このように、コントロールユニット４は、超音波センサ５における反射波の受信タイミング（発信タイミングに対する受信タイミング）をもとに液位を検知する。
【００２１】
超音波センサ５として送受兼用型センサが用いられるが、これは容器に取付ける制約条件、コスト等を考慮したものである。超音波センサ５は、容器内部の液界面に超音波を鉛直に発射する位置に取付けることにより１００ｍｍ〜３０００ｍｍと広範囲の液面高さを被接触で計測できる。
【００２２】
図３は、本発明の一実形形態に係る超音波式液面計の構成例を示すブロック図である。図３で例示する本液面計は、図１、図２のようにＬＰガスバルク貯槽１に設置することができる。コントロールユニット４は、ＣＰＵ６、センサ駆動回路ＤＲＶ、増幅器ＡＭＰ及びダイオードＤｉで構成される増幅器・コンパレータ回路、並びに、温度増幅器ＴＡＭＰを備える。ここで例示する超音波センサ５は、超音波の送受機能だけでなく、温度を検知しコントロールユニット４へ出力する温度センサも備えている。
【００２３】
コントロールユニット４に内蔵のＣＰＵ６のＴ端子から出力された駆動信号が、センサ駆動回路ＤＲＶを介して超音波センサ５を駆動することで、ＬＰガスバルク貯槽１内のＬＰ液２に超音波が発射される。そして、この超音波が液界面３で反射され再び超音波センサ５に帰ってくる。超音波センサ５は、この超音波（反射波）を電気信号に変換してコントロールユニット４へ出力し、コントロールユニット４はこの出力を入力して、増幅器・コンパレータ回路を経てＣＰＵ６の端子Ｒに伝達する。ＣＰＵ６は、端子Ｔの出力から端子Ｒの入力までの経過時間を計測し、ＬＰ液２の超音波伝播音速を、温度センサから出力され温度増幅器ＴＡＭＰで増幅された温度Ａ／Ｄ値で補正し、液面距離を算出する。勿論、この液面距離とＬＰガスバルク貯槽１における距離に応じた面積とに基づき、液残量や充てん時に対する液残量の割合（残量比）を算出することもできる。
【００２４】
ここで、図３において符号１０で例示するように、増幅器・コンパレータ回路は、そのゲイン特性が時間と共に変化し、センサ駆動時間でも変化する回路構成となっている。
【００２５】
図４〜図９を参照して、センサ駆動時間でもゲイン特性が変化することを説明する。図４〜図９は、図３の超音波式液面計におけるそれぞれ別の条件での反射エコー波形を示す図である。
【００２６】
図４には、実液面が３１０ｍｍ、センサ駆動時間が５０μＳの時のエコー波形とコンパレータ出力（ＣＰＵ６の端子Ｒの入力）を示している。液面での反射エコーの繰返しも認められ良好である。このとき、残量比を計測した表示値である計測表示値は３６％となっている。
【００２７】
図５には、実液面が３１０ｍｍ、センサ駆動時間が１００μＳの時のエコー波形とコンパレータ出力を示している。センサ駆動時間の延長による反射エコーの変化は殆ど見られず良好である。このとき、図４の条件の場合と同様に計測表示値は３６％となっている。
【００２８】
図６には、実液面が１０５ｍｍ（製品仕様下限値付近）、センサ駆動時間が５０μＳの時のエコー波形とコンパレータ出力を示している。液面での反射エコーの時間軸が図４から液面低下に応じて圧縮されたようになっているが繰返しも認められる。残響エコーの干渉を受けているが、コンパレータ及びＣＰＵ６における適切な液面検出アルゴリズムにより実液面に応じた計測値を安定して表示している。このとき、計測表示値は６％となっている。
【００２９】
図７には、実液面が１０５ｍｍ（製品仕様下限値付近）、センサ駆動時間が１００μＳの時のエコー波形とコンパレータ出力を示している。図６の条件に対してセンサ駆動時間を延長したことにより、増幅器の回路特性（図３の符号１０で示したＡＭＰゲイン特性）に従ってセンサ駆動後の増幅率（ゲイン）が低く抑えられているので、残響エコーの影響が軽減している。このように、上記ＡＭＰゲイン特性をもつ増幅器では、センサ駆動時間を延長すると残響エコーの影響を軽減できることが分かる。このとき、計測表示値は図６の条件の場合と同様に６％となっている。
【００３０】
図８には、図６の条件において液面が低下した時で、実液面が８０ｍｍ（製品仕様外）、センサ駆動時間が５０μＳの時のエコー波形とコンパレータ出力を示している。液面低下に応じて液面反射エコーと残響エコーが混在し、コンパレータ及びＣＰＵ６における液面検出アルゴリズムのソフトフィルタリングを掻い潜り、実液面の４倍の距離３２０ｍｍに相当する３４％を誤表示している。実液面が製品仕様の最低検出距離を割込んでいるのに残量が充分に残っているものと誤計測しており、液面計として重欠点である。このエコー波形は、ガス発生量等により変動し、液面検出アルゴリズムのソフト的な改良のみでは安定性を得るのが難しい。
【００３１】
従って、本液面計においては、センサ駆動時間を延長すると残響エコーの影響を軽減できることを利用する。つまり、本液面計は、液位を検知した結果、（Ａ）液位が所定の液位Ｄ０以下になったときに、超音波センサ５のセンサ駆動時間を延長して再検知を行う。
【００３２】
図９には、図８の条件からセンサ駆動時間を延長した条件で再検知したときの反射エコー波形を示している。より具体的には、図９には、実液面が８０ｍｍ（製品仕様外）、センサ駆動時間が１００μＳの時のエコー波形とコンパレータ出力を示している。液面からの反射エコーは製品仕様の最低検出距離（計測下限値）付近では距離減衰も無く充分大きいことを利用し、近距離（残量比が低いところ）での増幅器の増幅率（ゲイン）を下げて、残響エコーと液面反射エコーのＳ／Ｎ比を向上させることで、液面捕捉を確実にしている。本液面計では、近距離での増幅器の増幅率（ゲイン）を下げるために、図３の符号１０で示したＡＭＰゲイン特性をもつ増幅器を利用し、センサ駆動時間を長くしている。
【００３３】
このように、本液面計では、容器内液量が低残量であることを計測した時にセンサ駆動パルスの駆動時間を長くするように制御することで、残響エコーと液面反射エコーとの層別を図っている。どの程度、延長させるかは任意に決めておけばよく、また後で設定可能なようにしておいてもよい。また、図４の条件と図５の条件での計測結果の比較や、図６の条件と図７の条件での計測結果の比較からも分かるように、製品仕様内（つまり計測下限値を割り込まない場合）には、このようなセンサ駆動時間の延長によって計測値が変化する訳ではないため、問題ない。
【００３４】
また、図９の条件では、液面値を正しく計測できている（製品仕様外であること、つまり、少なくとも製品仕様下限値を下回っていることが正しく検知できている）が、製品仕様外であることが作業者に認識できるように、ＬＣＤ等に行う計測表示値は「−−−−」と数値を表示しないようにすればよい。
【００３５】
図１０には、上述のようなセンサ駆動時間の延長の処理を含む、図３の超音波式液面計の動作フローを示している。本液面計では、まず、所定の駆動時間で超音波センサ５を駆動させて残量液面計測を行う（ステップＳ１）。この計測の結果、ＣＰＵ６は前回の計測値以上か否かを判定し（ステップＳ２）、前回の計測値以上である場合には、センサ駆動時間を所定時間延長し（ステップＳ６）、再計測（再検知）を行う（ステップＳ７）。ステップＳ２でＹＥＳの場合に延長して再検知を行っているのは、計測下限値付近では、前回より液位が減っているにも拘わらず誤計測により前回の計測値以上の計測値が算出される可能性があるためである。このように、ステップＳ２の判定は、「実際の液位」が所定の液位Ｄ０を割り込んでいる可能性があるかの判定基準として採用できる。
【００３６】
また、ステップＳ２でＮＯの場合には、ＣＰＵ６は所定の液位Ｄ０（この例では残量比２０％）以下であるか否かを判定し（ステップＳ３）、２０％以下である場合にはステップＳ６へ進む。なお、再計測後は、省電力を考慮し、次の検知時（ステップＳ１）に備え、センサ駆動時間を上記所定の駆動時間に戻しておく。ステップＳ７の後、ＣＰＵ６はその計測値が期待値（つまり計測下限値）以上であるか否かを判定し（ステップＳ８）、ＮＯの場合には、「−−−−」の計測表示を行う（ステップＳ９）。
【００３７】
ステップＳ８でＹＥＳであった場合やステップＳ３でＮＯであった場合には、計測値の表示を更新する（ステップＳ４）。ステップＳ４の後、及びステップＳ９の後、ＣＰＵ６は間隔タイマを起動し（ステップＳ５）、計測間隔の到来に応じてステップＳ１へ戻る。ステップＳ５のように、本液面計では、残量管理をする目的でＣＰＵ６の内蔵タイマで数時間毎に液面計測を行っている。
【００３８】
図１０で説明したように、本液面計においては、液位を検知した結果、（Ａ）液位が所定の液位Ｄ０以下になったときに、及び／又は、（Ｂ）液位が前回検知した液位より大きくなったときに、超音波センサ５のセンサ駆動時間を延長して再検知を行う。
【００３９】
つまり、本液面計では、計測値が残量管理に悪影響を及ぼす領域（例えば２０％以下）を計測した場合には、計測値の真偽を確実にするために計測条件（センサ駆動時間）を変化させる。本液面計では、その代わりに、前回計測値より大きな値が計測された場合に、計測値の真偽を確実にするため計測条件（センサ駆動時間）を変化させるようにしてもよい。若しくは、計測条件を変化させるための条件として、それら両方を採用してもよい。いずれの場合（液面計測した結果が残量２０％以下の場合及び／又は前回計測値より高い場合）でも、計測値が正しいかを検証するために、ハードウェア回路特性、計測アルゴリズムを考慮し、液残量が実際にある場合には正しく計測し、空近傍の場合は液面計測不確定との結果が出力されるようなセンサ駆動時間で駆動する。
【００４０】
これにより、計測下限値を割り込んだ状態で液位を計測した場合でも、液面反射エコーと残響エコーとを正確に区別し、計測下限値を割り込んでいることを精度良くかつ省電力で検知することが可能になる。しかも、本液面計では、このような計測安定性を向上させるために、計測条件を変化させるという単純なアルゴリズムの追加で済む。つまり、本液面計によれば、製品仕様外の条件でも誤計測を生ずることなく安定して計測できるのでガス切れ事故の防止、遠隔監視センタで用いている残量監視システムの安定稼動等がソフトウェアの改良のみで実現できる。さらに、このような計測安定性をもった検知により、液位が計測下限値を割り込んだ場合でも、計測結果を確実に未表示にする（又は下限値を割り込んでいることを示す表示にする）ことができる。
【００４１】
省電力化について補足すると、本液面計によれば、液残量が低い値を計測したのみ（液位Ｄ０以下になったと直接検知されたときだけでなく、上記（Ｂ）のようにその可能性があることが推測されるときも含む）、電池消耗の大きなセンサ駆動時間の延長を行うので消費電力の増加は僅かで電池寿命の低下を招かない。また、計測下限値を割り込んだ後に液体が充填されたときには、上記（Ｂ）の条件を採用している場合にはその条件での再検知後、上記（Ａ）の条件のみを採用している場合にはその条件での再検知後、液位はＬＰＧの使用に伴い減る方向にあるため、元のセンサ駆動時間で駆動することで、消費電力の低減が図れる。例えば、どのような残量のときでも（全残量域で）センサ駆動時間を１００μｓにした場合（従来の方法）と、センサ駆動時間を通常５０μｓとしておき実液面が１０５ｍｍ（製品仕様下限値付近）以下となったときにで１００μｓに上げるようにした場合（本発明を適用）とでシュミレーションしたところ、従来の方法では本発明の方法に比べて電池寿命が約１０％も短くなってしまう。
【００４２】
また、本発明の他の実施形態として、本液面計は、図１０の処理において、延長後のセンサ駆動時間で得られた反射エコーパルス幅（延長前より増加した反射エコーパルス幅）を有効エコーの判断に用いるようにしてもよい。これにより更なる安定性の向上が期待できる。
【００４３】
このような実施形態について具体的に説明する。上述した再検知（ステップＳ７の再計測）は、ＣＰＵ６が、延長後のセンサ駆動時間での駆動により受信した反射波のパルス幅に応じて、実際の反射波（エコー波形）の中から液面反射波（残響エコーではなく検知に用いるのに有効な液面反射エコー）を決定し、その液面反射波の受信タイミングをもとに液位を算出することで行う。
【００４４】
ここで、反射波のパルス幅に応じて液面反射波を決定する際には、実液面に反射した液面反射エコーのパルス幅がセンサ駆動時間に比例して増減する特性を利用し、反射波のパルスのＨ（Ｈｉｇｈ）／Ｌ（Ｌｏｗ）デューティ比を解析し、そのＨ／Ｌデューティ比に応じて液面反射波を決定する。
【００４５】
このように、本実施形態では、反射波（反射エコー）のパルスのＨ／Ｌデューティ比を判断基準に用い、残響エコー（ノイズエコー）と液面反射エコーとの層別を図ることができ、従って計測安定性をより向上させることができる。勿論、再検知時だけではなく、最初の検知（センサ駆動時間延長前の検知）においてもこのような液面反射波の決定を行うことが好ましい。
【００４６】
また、本実施形態の反射エコーのパルスのＨ／Ｌデューティ比を判断基準に用いる処理（以下、第２処理という）は、図１０で説明したような、上記（Ａ）の場合及び／又は上記（Ｂ）の場合に超音波センサ５のセンサ駆動時間を延長して再検知を行う、といった処理（以下、第１処理という）と併用しなくても、計測安定性の向上だけでなく一定の省電力の効果も奏する。
【００４７】
より具体的に説明すると、上記第１処理と併用しない上記第２処理でも、超音波センサ５における反射波の受信タイミングをもとに液位を検知するが、例えば次のような処理を行う。まず、超音波センサ５を所定の駆動時間駆動させて反射波を受信し、受信した反射波のパルスのＨ／Ｌデューティ比を解析し、Ｈ／Ｌデューティ比が所定値以下の場合には、そのＨ／Ｌデューティ比に基づき、液面下限域で混在する残響波と液面からの反射波のうち液面反射波を決定し、決定した液面反射波の受信タイミングをもとに液位を検知（算出することで検知）する。一方、Ｈ／Ｌデューティ比が所定値より大きかった場合には、超音波センサ５の駆動時間を延長し、その駆動時間の延長により受信した反射波のパルスのＨ／Ｌデューティ比を解析し、液面下限域で混在する残響波と液面からの反射波のうち液面反射波を決定し、決定した液面反射波の受信タイミングをもとに液位を検知（算出することで検知）する。
【００４８】
図６のエコー波形は増幅度が高いため半飽和状態でセンサ駆動近傍の時間領域ではコンパレータ出力はＨの状態が長くＬの状態は少ない。液面が更に下がった図８の状態ではさらにＨの状態が長い。上記所定値としては、例えばこれらの間の値を採用すればよい。それに対し駆動時間を長くした図７、図９では増幅度が適切に抑制されているのでエコー波形も残響エコーが顕在化せず液面からの反射エコーのこだまが認められる。このように反射波のパルスのＨ／Ｌデューティを確認することにより液面からのエコーを的確に捕捉できる。
【００４９】
上記第１処理と併用しない上記第２処理では、上述した通り計測安定性が向上するだけでなく、従来と計測下限値を同じくする超音波式液面計でのセンサ駆動時間に比べて、最初の駆動時間と延長した駆動時間との合計駆動時間を短くすることができる。従って、上記第１処理と併用しない上記第２処理では、従来の超音波式液面計のセンサ駆動時間と同じ合計駆動時間を採用した場合に計測下限値を従来より少なくすることができるため、省電力の点でも一定の効果を奏する。
【符号の説明】
【００５０】
１…ＬＰガスバルク貯槽、２…ＬＰ液、３…ＬＰ液界面、４…コントロールユニット、５…超音波センサ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５１】
【特許文献１】特許４０８３０３７号公報
【特許文献２】特許４０７９８２３号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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