(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液量を測定するための方法であって、
１つ以上の入射電磁波（１３２）を伝導性筐体（１１０）内へ送信することと、
前記入射電磁波（１３２）に対応する跳ね返り電磁波（１４２）を受信することと、
前記跳ね返り電磁波（１４２）に対応する伝達関数を測定することと、
測定された前記伝達関数に基づいて液量を計算することと、
前記計算された液量に対応する液量データを、前記伝導性筐体（１１０）内に配置された無線ハブ（３２０Ａ）へ送信することと、
前記送信された液量データを含む液量信号を生成することと、
前記生成された液量信号を、前記伝導性筐体（１１０）の内面に取り付けられた内側誘導コイル（３１４Ａ）へ送ることと、
前記送られた液量信号を、前記伝導性筐体（１１０）の外面に取り付けられた、前記内側誘導コイル（３１４Ａ）に誘導結合される外側誘導コイル（３１２Ａ）へ送信することと、
前記送信された液量信号を前記外側誘導コイル（３１２Ａ）で受信することと、を含む方法。
【請求項２】
１つ以上の入射電磁波（１３２）を伝導性筐体（１１０）内へ送信することは、１つ以上の入射電磁波（１３２）を前記伝導性筐体（１１０）内に蓄えられる液体の表面へ送信することを含む請求項１の方法。
【請求項３】
前記入射電磁波（１３２）は、前記筐体（１１０）内に蓄えられる液体の表面上に浮かぶ反射浮き（２３０）へ向けて送信される請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
跳ね返り電磁波（１４２）を受信することは、前記入射電磁波（１３２）の反射である反射電磁波を受信することを含む請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
測定された前記伝達関数に基づいて液量を計算することは、
前記入射電磁波のうちの特定の入射電磁波（１３２）の送信と対応する前記跳ね返り電磁波（１４２）の受信との間の時間遅延を決定することと、
前記時間遅延と、前記特定の入射電磁波（１３２）と同じ特性を有する入射電磁波（１３２）に対応する一組の既知の時間遅延とを比較することと、
前記時間遅延が前記一組の既知の時間遅延のうちの１つと一致するかどうかを決定することと、
前記時間遅延が前記一組の既知の時間遅延のうちの１つの時間遅延に一致すると決定すると、一致した時間遅延に対応する液量を決定することと、を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記入射電磁波（１３２）が多くの別個の周波数で特定の帯域幅にわたって送信され、
前記跳ね返り電磁波（１４２）に対応する伝達関数を測定することは、前記跳ね返り電磁波（１４２）のコヒーレント総和を表わす受信電力プロファイルを作成することを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記受信した液量信号を液量測定コントローラ（４５０）へ送ることと、をさらに含む請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
伝導性筐体（１１０）内に蓄えられる液体の液量を計算するように構成される問い合わせアセンブリ（１２０、２２０）と、
電力信号およびデータ信号を前記問い合わせアセンブリ（１２０、２２０）へ無線で供給するように構成される誘導電力・データアセンブリ（１６０、３２０）であって、電磁波を伝導できる伝導性筐体（１１０）により分離される内側誘導コイル（３１４Ａ）および外側誘導コイル（３１２Ａ）を含む一対の誘導結合された誘導コイルを備え、前記内側誘導コイル（３１４Ａ）が前記伝導性筐体（１１０）の内面に取り付けられ、前記外側誘導コイル（３１２Ａ）が前記伝導性筐体（１１０）の外面に取り付けられる、誘導電力・データアセンブリ（１６０、３２０）と、を備え、
前記問い合わせアセンブリ（１２０、２２０）は、
液体を蓄えるように構成される前記伝導性筐体（１１０）内へ１つ以上の入射電磁波（１３２）を送信するように構成される送信器と、
前記入射電磁波（１３２）に対応する跳ね返り電磁波（１４２）を受信するように構成される受信器と、
前記跳ね返り電磁波（１４２）に対応する伝達関数を測定するように構成される伝達関数モジュールと、
測定された前記伝達関数に基づいて液量を計算するように構成される液量計算モジュール（１２６）と、を備え、
前記誘導電力・データアセンブリ（１６０、３２０）は、前記問い合わせアセンブリ（１２０、２２０）と無線で通信するように構成される、前記伝導性筐体（１１０）内に配置された無線ハブ（３２０Ａ）を更に備え、
前記問い合わせアセンブリ（１２０、２２０）は、前記無線ハブ（３２０Ａ）と通信するための無線アンテナ（１２８、２２８）を更に備え、
前記問い合わせアセンブリ（１２０、２２０）は、計算された液量に対応する液量データを、前記無線アンテナ（１２８、２２８）を介して、前記無線ハブ（３２０Ａ）へ送信するように構成され、
前記無線ハブ（３２０Ａ）は、前記送信された液量データを含む液量信号を生成し、前記生成された液量信号を、前記内側誘導コイル（３１４Ａ）へ送り、
前記内側誘導コイル（３１４Ａ）は、前記送られた液量信号を、前記外側誘導コイル（３１２Ａ）へ送信し、
前記外側誘導コイル（３１２Ａ）は、前記送信された液量信号を受信する、液量を測定するためのシステム。
【請求項９】
前記液量計算モジュール（１２６）は、
前記入射電磁波（１３２）のうちの特定の入射電磁波（１３２）の送信と対応する前記跳ね返り電磁波（１４２）の受信との間の時間遅延を決定し、
決定された前記時間遅延と、前記特定の入射電磁波と同じ特性を有する入射電磁波（１３２）に対応する一組の既知の時間遅延とを比較し、
決定された前記時間遅延が前記一組の既知の時間遅延のうちの１つと一致するかどうかを決定し、
決定された前記時間遅延が前記一組の既知の時間遅延のうちの１つの時間遅延に一致すると決定すると、一致した時間遅延に対応する液量を決定するように更に構成される請求項８のシステム。
【請求項１０】
前記伝導性筐体（１１０）内に位置付けられるスロット付き導波管（２５０）を更に備え、
前記送信器は、前記入射電磁波（１３２）を前記スロット付き導波管（２５０）内の液体へ向けて送信するように構成される、請求項８または９のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
典型的な航空機では、航空機の燃料タンク内に蓄えられる燃料の量が、燃料タンク内に浸漬される複数の配線された容量プローブを使用して測定される。各容量プローブは、プローブの上端から延びるとともに隔壁を通じて燃料タンクから出る前に燃料タンク内である距離にわたって進む配線に結合される。燃料タンク内にある配線の部分は、それが雷電流のための入口経路を与え得るため、重大な懸案部分である。
【０００２】
容量プローブに結合される配線を通じて雷電流が燃料タンクに入る危険を減らすため、様々な安全関連の電気回路および構成要素が使用される。しかしながら、これらの安全関連の回路および構成要素が航空機に対して重量を付加し、これは、航空機の重量を減らすという航空宇宙産業における永遠の目標と対立する。また、これらの構成要素の設置、メンテナンス、および、検査と関連する付加的なコストが存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらおよび他の考慮すべき事項に関して、本明細書中でなされる開示が与えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書中には、筐体内の液量を無線で測定するための技術が記載される。本明細書中で与えられる技術および概念を利用することにより、筐体内に収容される液体の量を電磁波を使用して無線で測定できる。技術は、航空機の燃料タンク内に蓄えられる燃料の量を電磁波を使用して無線で測定するために利用されてもよい。このようにすると、配線が燃料タンク内で延びず、それにより、雷電流が燃料タンクに入る危険が排除される。結果として、航空機全体の安全性を高めることができる。
【０００５】
様々な態様によれば、液量を測定するための方法が本明細書で開示される。入射電磁波が伝導性筐体内へ送信される。入射電磁波に対応する１つ以上の跳ね返り電磁波が受信される。跳ね返り電磁波に対応する伝達関数が測定され、測定された伝達関数に基づいて、筐体内に蓄えられる液体の量が計算される。幾つかの実施形態において、伝達関数は、入射電磁波の送信と入射電磁波に対応する反射電磁波の受信との間の時間遅延に関連付けられてもよい。また、伝達関数が形状固有のものであってもよい。これが意味することは、跳ね返り電磁波に対応する伝達関数が、液体の深さに基づいて、および、空気／液体境界と送信器および受信器のそれぞれとの間の距離に基づいて変化し得るということである。
【０００６】
更なる態様によれば、無線液量測定システムは、液体を蓄えるように構成される伝導性筐体を含む。送信器が入射電磁波を伝導性筐体内に送信し、また、受信器が入射電磁波に対応する跳ね返り電磁波を受信する。伝達関数モジュールが跳ね返り電磁波に対応する伝達関数を測定し、また、液量計算モジュールが、測定された伝達関数を利用して、液量を計算する。実施形態によれば、液量は、測定された伝達関数を対応する液量を有する一組の既知の伝達関数に一致させることによって計算される。一組の既知の伝達関数は、較正プロセス中に決定されてもよい。
【０００７】
更なる態様によれば、液量を測定するためのシステムは、液体を蓄えるように構成される伝導性筐体を含む。伝導性筐体は、伝導性バリアによって分離される外面と内面とを有する。外側誘導コイルが、外面に位置されて、液量測定コントローラから電力を受ける。内側誘導コイルが、外側誘導コイルと内側誘導コイルとが誘導結合されて伝導性バリアにより分離されるように位置付けられる。電力信号およびデータ信号が外側誘導コイルから伝導性バリアを通じて内側誘導コイルへと送信される。内側誘導コイルが無線ハブに結合され、無線ハブは、伝導性筐体内に蓄えられる液体の液量を決定するように構成される液量測定アセンブリへ電力信号およびデータ信号を無線で供給する。
【０００８】
言うまでもなく、前述した主題は、本開示の思想から逸脱することなく様々な他の実施形態で実施されてもよい。これらの特徴および様々な他の特徴は、以下の詳細な説明を読んで、関連する図面を検討することにより明らかである。
【０００９】
この概要は、詳細な説明において更に後述される概念の選択を簡略形態でもたらすべく与えられる。この概要は、特許請求の範囲に記載される主題の重要な特徴または本質的特徴を特定しようとするものではなく、また、特許請求の範囲に記載される主題の範囲を限定するためにこの概要が使用されることも意図していない。更に、特許請求の範囲に記載される主題は、この開示の任意の部分で言及される任意の或いは全ての不都合を解決する実施に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本明細書中に記載される幾つかの実施形態に係る、筐体内の液量を無線で測定する１つの実施を示す図である。
【図２】本明細書中に記載される幾つかの実施形態に係る、筐体内の液量を無線で測定する他の実施を示す図である。
【図３】本明細書中に記載される幾つかの実施形態に係る、筐体内へ無線で電力を送信するための１つの実施を示す図である。
【図４】本明細書中に記載される幾つかの実施形態に係る、図２に示される実施の１つの概念を示す斜視図である。
【図５】本明細書中に記載される幾つかの実施形態に係る、筐体内の液量を無線で測定するプロセスを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここで、筐体内の液量を無線で測定するための技術について説明する。先に簡単に説明したように、航空機の燃料タンクに蓄えられる燃料は、電磁波を使用して無線で測定することができる。このようにすると、配線が燃料タンク内で延びなくてよく、それにより、燃料タンクに入る雷電流の危険が排除され、航空機全体の安全性が高まる。
【００１２】
一般的に言えば、本開示は、伝導性筐体内で受けられるべき電磁波に対応する伝達関数を測定することにより液量を計算するための技術を与える。実施形態によれば、１つ以上の入射電磁波が空気／液体境界へ送信される。入射電磁波が空気／液体境界と相互に作用すると、入射電磁波は、空気／液体境界でのインピーダンス不整合に起因して、空気／液体境界を透過するおよび／または空気／液体境界から反射する。この意味で、入射電磁波は、反射成分と透過成分とに分かれる。これらの反射成分および透過成分も電磁波であり、これらの電磁波は、その後、伝導性筐体の壁から反射してもよい。境界が空気／液体、空気／壁、または、液体／壁であろうとなかろうと、入射電磁波および／または成分電磁波が境界と相互に作用する度に、電磁波が対応する位相シフトを受ける。最初に発射された入射電磁波の全てではなく一部が受信器に到達し、その受信器で、入射電磁波に対応する成分波がコヒーレントに加わる。前述したように電磁波の周波数と伝導性筐体の形状と伝導性筐体内に蓄えられる液体とに依存する成分波の対応する位相シフトに起因して、固有の応答が受信器で得られる。
【００１３】
受信器アンテナで得られる固有の応答は、成分波のコヒーレント総和から導き出される伝達関数として表わされてもよい。伝達関数は形状に大きく依存する。伝導性筐体における空気／液体境界は、伝達関数に影響を及ぼす連続的に変わる境界として作用する。伝達関数の変化は空気／液体境界の位置の変化を示し、この位置の変化は本質的に液量の変化である。したがって、伝達関数の変化を測定することにより、伝導性筐体内に蓄えられる液量を計算できる。
【００１４】
幾つかの実施形態によれば、入射電磁波が多くの別個の周波数で特定の帯域幅にわたって空気／液体境界へ向けて送信されてもよい。入射電磁波は、空気／液体境界との相互作用時に散乱されてもよく、それにより、対応する反射成分波および透過成分波をもたらす。散乱された成分波は、最終的に受信器により受けられてコヒーレントに加えられてもよく、それにより、伝達関数の測定値がもたらされる。言うまでもなく、空気／液体境界の形状に基づいて、成分波の特性が変化し得る。したがって、空気／液体境界の形状が変化するにつれて、成分波の特性が変化し、それにより、成分波がコヒーレントに加えられると、空気／液体境界の特定の形状に固有の伝達関数を得ることができる。このようにして、伝達関数を測定することにより、液量を計算できる。
【００１５】
代わりの実施形態では、入射電磁波が空気／液体境界へ向けて送信されてもよく、また、入射電磁波に対応する主要反射電磁波が時間遅延の後に受信されてもよい。この時間遅延は、入射電磁波が空気／液体境界と相互に作用して受信器で受けられる主要反射成分波をもたらすために要する時間に対応する。入射電磁波を送信して対応する反射成分波を受信する送受信器と液体の表面との間の距離は、時間遅延に影響を与える。周波数領域反射率測定法または時間領域反射率測定法を使用して、送受信器により送信される入射電磁波と受信される反射成分波との間の時間遅延に対応する伝達関数が測定される。時間遅延を測定することにより、筐体内に蓄えられる液体の量を計算できる。
【００１６】
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成し、例示として特定の実施形態または実施例を示す添付図面を参照する。ここで、同様の参照符号が幾つかの図にわたって同様の要素を表わす図面を参照すると、筐体内の液量を無線で測定するための様々な実施形態に係る技術について説明する。
【００１７】
図１は、本明細書中に記載される幾つかの実施形態に係る、筐体内の液量を無線で測定する１つの実施を示す図である。特に、図１は、液体１１２を蓄えるための伝導性筐体１１０を含むキャビティ環境１００を示している。伝導性筐体１１０は、電磁波を伝導する材料から形成される。このようにして、伝導性筐体内で伝えられる電磁波は、伝導性筐体の表面から跳ね返される。そのような材料の例としては、金属および炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が挙げられるが、これらに限定されない。１つの実施によれば、伝導性筐体１１０は、燃料を蓄えるように構成される航空機燃料タンクである。言うまでもなく、伝導性筐体１１０の残存容積は空気１１４によって占められ得る。また、空気／液体境界１１６は、空気１１４に晒される液体１１２の表面に存在し得る。
【００１８】
実施形態によれば、キャビティ環境１００は、伝導性筐体１１０内に蓄えられる液体の量を連続的に或いは定期的に決定するように構成されてもよい問い合わせアセンブリ１２０を含んでもよい。実施形態によれば、問い合わせアセンブリ１２０は、無線送信器１３０と、無線受信器１４０と、問い合わせモジュール１２２と、伝達関数モジュール１２４と、液量計算モジュール１２６と、無線アンテナ１２８とを含んでもよい。実施形態によれば、問い合わせアセンブリ１２０は、伝導性筐体１１０内または伝導性筐体１１０の外側に位置されてもよい。幾つかの実施形態では、送信器１３０、無線受信器１４０、および、無線アンテナ１２８だけが伝導性筐体１１０内に位置されてもよく、一方、問い合わせモジュール１２２、伝達関数モジュール１２４、および、液量計算モジュール１２６のうちの１つ以上が
伝導性筐体１１０の外側に位置されてもよい。このようにすると、計算された液量を決定するために行うことができる処理の全てを、遠隔的に位置されてもよいが無線送信器１３０および無線受信器１４０と無線アンテナ１２８を介して通信するコンピュータによって実行できる。しかしながら、図１に示されるように、問い合わせアセンブリ１２０の構成要素の全てが伝導性筐体１１０内に位置されてもよい。
【００１９】
様々な実施において、問い合わせアセンブリ１２０は、伝導性筐体１１０内に蓄えられる液体の量を連続的に決定するように構成されてもよく、或いは、代わりに、要求を受けた際に伝導性筐体１１０内に蓄えられる液体の量を決定するように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、問い合わせアセンブリ１２０が無線アンテナ１２８を介して要求を受けてもよい。いずれにしても、問い合わせアセンブリ１２０が伝導性筐体１１０内に蓄えられる液体の量を決定するようになっている場合、問い合わせモジュール１２２は、伝導性筐体内で入射電磁波を伝えるために制御信号を送信器１３０へ送るように構成されてもよい。
【００２０】
送信器１３０は、空気／液体境界１１６および伝導性筐体１１０と相互に作用する入射電磁波を送信するように構成されてもよい。幾つかの実施形態によれば、問い合わせモジュール１２２は、送信器１３０に、入射電磁波を多くの別個の周波数で特定の帯域幅にわたって空気／液体境界１１６へ向けて送信させてもよい。或いは、問い合わせモジュール１２２は、冗長化を目的として、送信器１３０に、同じ波特性を有する複数の同一の入射電磁波を空気／液体境界１１６へ向けて送信させてもよい。
【００２１】
入射電磁波１３２は、空気／液体境界と相互に作用すると、反射成分波と、透過成分波と、屈折成分波とに分けられてもよい。図１に示される１つの実施形態によれば、入射電磁波１３２は、特に、反射成分波１４２Ａと、透過波１４２Ｂと、屈折波１４２Ｃと、反射波１４２Ｎとに分けられてもよく、これらの波は一般に成分波１４２と称される。結果として、入射電磁波１３２と空気／液体境界１１６との相互作用は、最終的に受信器１４０へ向かって進行し得る成分波１４２の複数の組み合わせを生み出すことができる。受信器１４０は、複数の成分波１４２を受信してそれらの成分波を受信器１４０でコヒーレントに加えるように構成されてもよい。言うまでもなく、反射、透過、および、屈折成分電磁波１４２は、一般に、本明細書中では跳ね返り電磁波１４２と称されてもよい。
【００２２】
実施形態によれば、入射電磁波１３２は、特定の振幅、周波数、および、位相などの特定の波特性を有してもよい。入射電磁波１３２に対応する跳ね返り電磁波１４２は、伝導性筐体１１０内に蓄えられる液体の量に基づいて変化し得る対応する波特性も有する。これは、液体の量が変化するにつれて液体の液位が変化するからである。液量が変化するにつれて、全ての跳ね返り電磁波１４２の相対的な位相および振幅が受信器１４０によって受信されるようになる。したがって、液量が変化するにつれて、受信器１４０で測定される伝達関数も変化し、それにより、特定の液量に対応する固有の伝達関数が与えられる。
【００２３】
図１に示される実施によれば、受信器１４０は、受信器１４０へと方向付けられる入射電磁波１３２に対応する跳ね返り電磁波１４２を受信するように構成されてもよい。跳ね返り電磁波１４２は、その後、伝達関数モジュール１２４へと供給される。伝達関数モジュール１２４は、複数の跳ね返り電磁波１４２を受信器１４０から受信してもよい。また、伝達関数モジュール１２４は、特定の液量に固有の伝達関数を測定するように更に構成されてもよい。
【００２４】
跳ね返り電磁波１４２が伝導性筐体１１０の形状に基づいて変化し得ることは言うまでもない。特に、異なる液体深さでは、空気／液体境界１１６が入射電磁波１３２を異なって反射させおよび／または屈折させ得る。したがって、跳ね返り電磁波１４２の特性は、液体の深さの変化に伴って変化する。このように、受信器１４２により受信される跳ね返り電磁波１４２は、液体の深さにより影響された特性を有する。
【００２５】
前述したように、伝達関数モジュール１２４は、成分電磁波１４２Ａ，１４２Ｂをコヒーレントに加えることによって伝達関数を測定してもよい。幾つかの実施形態において、伝達関数モジュール１２４は、跳ね返り電磁波のコヒーレント総和を表わす受信電力プロファイルを作成するように構成されてもよい。受信電力プロファイルは、入射電磁波１３２が伝導性筐体１１０内で伝えられる周波数範囲にわたって作成されてもよい。伝達関数モジュール１２４は、その後、受信電力プロファイルを対応する伝達関数に関連付けてもよく、伝達関数は、この場合、伝達関数モジュール１２４により測定される。実施形態によれば、伝達関数が周波数領域または時間領域で測定されてもよい。伝達関数モジュール１２４は、伝達関数を測定すると、測定された伝達関数を液量計算モジュール１２６へ与え、液量計算モジュール１２６は、その後、測定された伝達関数に基づいて液量を計算する。
【００２６】
実施形態によれば、液量計算モジュール１２６は、較正プロセスによって予め決定された既知の時間遅延の組などの一組のデータポイントを利用することにより、測定された伝達関数から液量を計算してもよい。較正プロセスでは、特定の波特性を有する入射電磁波１３２などの入射電磁波が送信され、受信器１４０で測定される対応する伝達関数が第１の液量に関して記録される。較正プロセスは、大きな一組のデータポイントが所定範囲の液量に関して決定されるまで、異なる液量に関して繰り返される。
【００２７】
また、伝達関数に影響を及ぼし得る様々な要因に起因して、複数の入射電磁波１３２がそれぞれの液量で送信されてもよい。このようにすると、大部分と矛盾するデータポイントを無視できる。キャビティ環境１００が幅広い範囲の液量レベルにわたって較正されると、較正データが記憶されて液量計算モジュール１２６に利用できるようになる。したがって、作動中、伝導性筐体１１０の実際の液量は、測定された伝達関数と液量レベルの較正された組とを比較することにより計算され得る。受信器１４０で測定された伝達関数が液位の較正された組への入力に対応する伝達関数に一致する或いは類似していると決定すると、一致した伝達関数に対応する液量が決定される。
【００２８】
キャビティ環境１００は、伝導性筐体１１０の外側から電力を無線で受信するように構成されてもよい誘導電力・データアセンブリ１６０を含んでもよい。実施形態によれば、誘導電力・データアセンブリ１６０は、電力信号およびデータ信号を問い合わせアセンブリ１２０へ無線で供給するように構成されてもよい。幾つかの実施において、問い合わせアセンブリの無線アンテナ１２８は、誘導電力・データアセンブリ１６０と無線で通信するように構成されてもよい。実施形態によれば、データ信号は、伝導性筐体１１０の液量を無線で測定するための要求を含んでもよい。誘導電力・データアセンブリに関する更なる詳細は、図３および図４に関して本明細書中で与えられる。
【００２９】
ここで、図２を参照すると、筐体内の液量を無線で測定するための他の実施を示す図が示される。特に、図２は、キャビティ環境１００に類似する構成を有するスロット付き導波管環境２００を示している。スロット付き導波管環境２００は、液体１１２を含んでもよい伝導性筐体１１０を含んでもよい。液体によって占められない空間が空気１１４によって占められてもよい。また、空気／液体境界１１６が、空気１１４に晒される液体１１２の表面に存在してもよい。
【００３０】
キャビティ環境１００とは異なり、スロット付き導波管環境２００はスロット付き導波管２５０を含んでもよい。導波管は、電磁波を案内するように構成される任意の構造であってもよい。導波管の一例が中空金属管であってもよい。スロット付き導波管は、スロット付き導波管が伝導性筐体１１０などの筐体内に位置付けられるときに筐体内に蓄えられた液体がスロット付き導波管に入ることができるように位置付けられる１つ以上のスロットを有する導波管である。図２に示される実施において、スロット付き導波管２５０は、液体１１２がスロット付き導波管２５０に入ってスロット付き導波管２５０を取り囲む液体の液体深さレベルに等しい液体深さレベルをとることができるように構成される。
【００３１】
キャビティ環境１００と同様に、スロット付き導波管環境２００は、問い合わせアセンブリ１２０に類似する問い合わせアセンブリ２２０を含んでもよい。問い合わせアセンブリ２２０は、問い合わせモジュール１２２と同様に作動する問い合わせモジュール２２２を含んでもよい。問い合わせアセンブリ２２０は、送受信器２４０に、空気／液体境界１１６へ向けて入射電磁波２４２を送信させてもよい。送受信器２４０は、入射電磁波２４２に対応する跳ね返り電磁波２４４を受信してもよい。
【００３２】
また、問い合わせアセンブリ２２０は、受信された電磁波に対応する伝達関数を決定するように構成される伝達関数モジュール２２４を含んでもよい。液体深さレベルが変化するにつれて、送受信器２４０と空気／液体境界１１６との間の距離も変化する。したがって、液量は、入射電磁波２４２が空気／液体境界から反射して送受信器２４０により受信されるのに要する移動時間に対応する伝達関数を決定することによって計算されてもよい。実施形態によれば、移動時間は、伝達関数として表わされてもよく、送受信器２４０と空気／液体境界１１６との間の特定の距離に対応してもよい。送受信器２４０と空気／液体境界１１６との間の距離を決定すると、液量を計算できる。
【００３３】
移動時間から液量を決定するために、スロット付き導波管環境２００が較正されてもよい。較正プロセスでは、入射電磁波２４２などの入射電磁波が跳ね返り電磁波２４４として送受信されるための移動時間が、空タンクに対応する液位から満杯タンクに対応する液位までの範囲の大きな一組の液位に関して決定されてもよい。
【００３４】
スロット付き導波管環境２００が幅広い範囲の液量にわたって較正されると、測定された伝達関数と液量の較正された組とを比較することによって伝導性筐体１１０の実際の液量が決定される。受信器１４０で測定された伝達関数が液量の較正された組に対応する伝達関数に一致する或いは類似していると決定すると、一致した既知の伝達関数に対応する液量が計算される。
【００３５】
幾つかの実施形態によれば、金属製の浮きなどの反射浮き２３０がスロット付き導波管内に位置されてもよく、その場合、反射浮き２３０は空気／液体境界１１６上に浮かぶようになっている。反射浮き２３０は、入射電磁波２４２が元の送受信器２４０へ向けて反射できるようにしつつ元の送受信器２４０へと反射される電磁波の強度を高める反射面を与えることによってスロット付き導波管環境の感度を高めるように構成されてもよい。
【００３６】
また、スロット付き導波管環境２００は誘導電力・データアセンブリ１６０を含んでもよい。前述したように、誘導電力・データアセンブリ１６０は、電力信号およびデータ信号を問い合わせアセンブリ２２０へ供給するように構成されてもよい。
【００３７】
図３は、本明細書中に記載される幾つかの実施形態に係る、筐体内へ無線で電力を送信するための１つの実施を示す図である。特に、図３は、電力およびデータを伝導性筐体１１０の外側から伝導性筐体１１０内へ無線で送信するように構成される誘導電力・データアセンブリ１６０を示している。
【００３８】
誘導電力・データアセンブリ１６０は、伝導性筐体１１０の一部分の外壁３０２に取り付けられてもよい外側誘導コイル３１２Ａと、伝導性筐体１１０の前記一部分の内壁３０４に取り付けられてもよい内側誘導コイル３１４Ａとを含んでもよい。伝導性筐体１１０の前記一部分は、金属、ＣＦＲＰ、または、電磁波を伝導するように構成される材料などの伝導性バリア３１０であってもよい。金属伝導性バリアは、電磁場の表面にわたる伝送に悪影響を及ぼし得る渦電流の効果を最小限に抑えるように処理されてもよいことは言うまでもない。外側誘導コイル３１２Ａおよび内側誘導コイル３１４Ａは、配線３１６を介して外側誘導コイル３１２Ａへ供給されるようになっている電力およびデータが伝導性バリア３１０を通じて内側誘導コイル３１４Ａにわたって誘導され得るように誘導結合されてもよい。誘導された電力信号およびデータ信号が低周波で誘導されてもよいことは言うまでもない。より低いＭＨｚ範囲の周波数などのより低い動作周波数を選択することにより、電力信号およびデータ信号を伝導性バリア３１０を通じて内側誘導コイル３１４Ａへ伝えることができる。
【００３９】
無線ハブ３２０Ａが伝導性筐体１１０の内側で内側誘導コイル３１４Ａに結合されてもよい。無線ハブ３２０Ａは、誘導電力を調整して蓄えるための整流回路などの電子機器３２２Ａを含んでもよい。また、電子機器３２２Ａは、内側誘導コイル３１４Ａの低周波誘導信号を高周波の無線周波数（ＲＦ）マイクロ波へと変換するように構成されてもよいダウン-アップコンバータを含んでもよい。低周波誘導信号を高周波ＲＦキャリア信号へとアップコンバートするための１つの理由は、伝導性筐体１１０内の問い合わせアセンブリ２２０などの様々な構成要素へと電力信号およびデータ信号を伝搬させるためであってもよい。
【００４０】
ここで、図４を参照すると、ここには、図２に示される実施の１つの概念を示す斜視図が描かれている。特に、無線液量測定システム４００は、伝導性筐体１１０と同様の伝導性筐体４１０を含んでもよい。実施形態によれば、無線液量測定システム４００は、本明細書中では一般に誘導電力・データアセンブリ３２０と称されるそれぞれの誘導電力・データアセンブリ３２０Ａ，３２０Ｎと無線で通信する複数のスロット付き問い合わせアセンブリ２２０Ａ，２２０Ｎを含んでもよい。各誘導電力・データアセンブリ３２０は一対の誘導結合された誘導コイルを含んでもよい。誘導結合された誘導コイルの対は、伝導性筐体４１０の外壁に取り付けられてもよい外側誘導コイル３１２Ａ，３１２Ｎなどの外側誘導コイルを含んでもよい。また、誘導結合された誘導コイルの対は、伝導性筐体４１０の内壁に取り付けられてもよい内側誘導コイル３１４Ａ，３１４Ｎなどの内側誘導コイルを含んでもよく、その場合、外側誘導コイル３１２Ａ，３１２Ｎがそれぞれの内側誘導コイル３１４Ａ，３１４Ｎに誘導結合されるようになっている。このようにすると、伝導性筐体４１０内で延びる配線を何ら使用することなく、電力信号およびデータ信号を伝導性筐体４１０内から伝導性筐体４１０の外側へおよびその逆へ送信できる。
【００４１】
また、無線液量測定システム４００は、本明細書中では一般に問い合わせアセンブリ２２０と称される問い合わせアセンブリ２２０Ａ，２２０Ｎを含んでもよい。各問い合わせアセンブリ２２０は、問い合わせアセンブリ２２０が通信可能に結合されるそれぞれのスロット付き導波管２５０内の液量を計算するように構成されてもよい。図２に関して前述したように、問い合わせアセンブリ２２０Ａは、入射電磁波をスロット付き導波管２５０内の空気／液体境界１１６へ送信するとともに入射電磁波に対応する跳ね返り電磁波を受信するように構成されてもよい送受信器２４０を含んでもよい。問い合わせアセンブリ２２０は、送受信器２４０に入射電磁波などの問い合わせ信号をスロット付き導波管２５０内へ送信させるように構成される問い合わせモジュール２２２を更に含んでもよい。問い合わせモジュール２２２は、反射電磁波などの問い合わせ信号を送受信器２４０に受信させるとともに、入射電磁波が空気／液体境界４０６から反射して送受信器２４０により受信されるための移動時間に対応する伝達関数を送受信器２４０に計算させるように更に構成されてもよい。跳ね返り電磁波が受信器により受信されると、問い合わせアセンブリ２２０の伝達関数モジュール２２４は、受信された跳ね返り電磁波に対応する伝達関数を測定してもよい。伝達関数モジュール２２４が伝達関数を測定すると、液量計算モジュール２２６は、測定された伝達関数に基づき、移動時間と一組の較正されたデータポイントとを比較することによって液量を計算してもよい。液量が液量計算モジュール２２６によって計算されると、問い合わせアセンブリ２２０は、ＲＦデータ信号を、計算された液量データを示す誘導電力・データアセンブリ１６０などのそれぞれの誘導電力・データアセンブリへ送ってもよい。
【００４２】
図３に関して前述したように、誘導電力・データアセンブリ１６０は、計算された液量データを問い合わせアセンブリ２２０Ａから受信するように構成されてもよい無線ハブ３２０Ａなどの無線ハブを含んでもよい。また、第２の無線ハブ３２０Ｎが、問い合わせアセンブリ２２０Ｎを含む他の問い合わせアセンブリと通信するように構成されてもよい。代わりの実施形態において、無線ハブ３２０Ａは、複数の問い合わせアセンブリ２２０と通信するように構成されてもよい。無線ハブ３２０Ａは、計算された液量データを受信すると、誘導データ・電力アセンブリ１６０のアップダウンコンバータにＲＦデータ信号を低周波信号へと変換させてもよい。ＲＦデータ信号が低周波信号へ変換されると、無線ハブ３２０Ａは、内側誘導コイル３１４Ａに低周波信号を外側誘導コイル３１２Ａへと送信させてもよく、液量データを含む低周波信号は、外側誘導コイルから、液量測定コントローラ４５０へと送信されてもよい。
【００４３】
問い合わせアセンブリ２２０Ｎの機能が問い合わせアセンブリ２２０Ａの機能と同一であってもよいことは言うまでもない。伝導性筐体４１０内の複数の場所で液量を決定しようと試みることにより、より正確な液量の読み取り値を決定できる。これは、液体が静止し得ない用途において特に有益となり得る。例えば、伝導性筐体４１０が航空機の燃料タンクであってもよい。飛行中、燃料があちこちに移動して、燃料／空気境界で波を立たせる場合がある。そのような状況では、燃料タンク内の複数の場所で燃料の量を測定すると、燃料の量を不正確に計算する可能性を減らすことができる。
【００４４】
また、液量測定コントローラ４５０は、伝導性筐体４１０内の問い合わせアセンブリ２２０と通信するように構成されてもよい。特に、液量測定コントローラ４５０は、伝導性筐体４１０の外側から、誘導コイル３１２Ａ，３１２Ｎ，３１４Ａ，３１４Ｎなどの誘導結合された誘導コイルを介して、伝導性筐体４１０内の構成要素へと電力を送信するように構成されてもよい。また、液量測定コントローラ４５０は、液量を計算するための要求を示す制御信号を含んでもよいデータ信号を供給できてもよい。無線液体測定コントローラ４５０は、個々の電力信号および／または制御信号を特定の問い合わせアセンブリ２２０へ送ることができてもよい。また、液量測定コントローラ４５０は、各スロット付き導波管２５０内の液体の量を示す液量データを含むデータ信号を受信してもよい。言うまでもなく、液量測定コントローラ４５０は、伝導性筐体１１０などの伝導性筐体内の液量を測定するために、図１に関して前述したキャビティ環境１００を利用してもよい無線液量測定システム内に実装されてもよい。幾つかの実施形態において、液量測定コントローラ４５０は、筐体４１０内に蓄えられる液体の量を表示することに関与し得る液量表示システム４６０と液量測定データを通信してもよい。航空機の実施では、液量表示システム４６０は、航空機の燃料タンク内に蓄えられる燃料の量を計算して表示するために利用される燃料量表示システムであってもよい。幾つかの実施形態によれば、燃料量表示システムが航空機電気機器（ＥＥ）ベイにあってもよい。
【００４５】
図５は、幾つかの実施形態に係る、筐体内の液量を無線で測定するプロセスを示すフロー図である。本明細書中に記載される論理演算が具体的にプログラミングされたコンピュータデバイスによっておよび／または実施に応じてアナログ回路またはデジタル回路によって実行されてもよいことは言うまでもない。また、本明細書中に記載されて図示されるよりも多い或いは少ない演算が実行されてもよいことは言うまでもない。これらの演算は、本明細書中に記載される順序と異なる順序で実行されてもよい。
【００４６】
ルーチン５００は演算５０２で始まり、演算５０２では、液量測定コントローラ４１０が電力信号およびデータ信号を外側誘導コイル３１２Ａへ送ってもよい。電力信号およびデータ信号は、配線３１５を介して外側誘導コイル３１２Ａへ送られてもよい。実施形態によれば、電力信号およびデータ信号は、電力信号およびデータ信号を伝導性筐体１１０を通じて送信できるように低周波信号であってもよい。演算５０２から、ルーチン５００は演算５０４へと移行し、演算５０４では、電力信号およびデータ信号が伝導性バリアを通じて内側誘導コイルへ送信される。伝導性バリアは、伝導性筐体１１０の隔壁であってもよく、また、電磁波を伝導できる任意の材料から形成されてもよい。例えば、伝導性バリア５１０が金属またはＣＦＲＰ材料から形成されてもよい。
【００４７】
演算５０４から、ルーチン５００は演算５０６へと移行し、演算５０６では、無線ハブ３２０Ａが、誘導された電力信号およびデータ信号を高周波ＲＦ信号へと変換してもよい。実施形態によれば、誘導された電力信号およびデータ信号はマイクロ波周波数へと変換される。演算５０６から、ルーチン５００は演算５０８へと移行し、演算５０８では、無線ハブ３２０Ａが、変換された高周波ＲＦ信号を問い合わせアセンブリ２２０Ａへと送信する。演算５０８から、ルーチン５００は演算５１０へと移行し、演算５１０では、問い合わせアセンブリ２２０Ａが、変換された高周波ＲＦ信号を無線ハブ３２０Ａから受信する。
【００４８】
演算５１０から、ルーチン５００は演算５１２へと移行し、演算５１２では、変換された高周波ＲＦ信号の受信に応じて、問い合わせアセンブリ２２０が、送受信器２４０に入射電磁波をスロット付き導波管２５０内に収容される液体１１２の空気／液体境界１１６へ向けて送信させる。実施形態によれば、スロット付き導波管２５０は、入射電磁波を反射するための感度を高めるように構成される反射浮き２３０を含んでもよい。演算５１２から、ルーチン５００は演算５１４へと移行し、演算５１４では、送受信器２４０が、入射電磁波に対応する跳ね返り電磁波を受信する。実施形態によれば、跳ね返り電磁波は、送受信器でコヒーレントに加わる複数の成分反射電磁波を含んでもよい。幾つかの実施形態では、送受信器２４０が単一成分反射電磁波のみを受信するように構成されてもよい。
【００４９】
演算５１４から、ルーチン５００は演算５１６へと移行し、演算５１６では、伝達関数モジュール２２４が跳ね返り電磁波の伝達関数を測定する。実施形態によれば、問い合わせアセンブリ２２０の問い合わせモジュール２２２が伝達関数を測定するように構成されてもよい。実施形態によれば、伝達関数は、入射電磁波が送受信器２４０により受信されるための移動時間であってもよい。測定される移動時間は、送受信器２４０と空気／液体境界１１６との間の特定の距離に対応してもよい。演算５１６から、ルーチン５００は演算５１８へと移行し、演算５１８では、液量計算モジュール２２６が、測定された伝達関数に基づいて液量を計算する。送受信器２４０で測定された伝達関数が液量の較正された組に対応する伝達関数に一致する或いは類似していると決定すると、一致された既知の伝達関数に対応する液量が計算される。１つの実施形態において、伝達関数は、入射電磁波の送信と入射電磁波に対応する跳ね返り電磁波の受信との間の時間遅延に対応してもよい。時間遅延に対応する伝達関数が測定されると、該伝達関数と、送信された入射電磁波と同じ特性を有する入射電磁波に対応する一組の既知の時間遅延とを比較することによって液量が計算されてもよい。
【００５０】
演算５１８から、ルーチン５００は演算５２０へと移行し、演算５２０では、計算された液量がＲＦ高周波信号を介して無線ハブへ送られる。演算５２０から、ルーチン５００は演算５２２へと移行し、演算５２２では、無線ハブ３２０Ａが、液量データを問い合わせアセンブリ２２０から受信すると、液量データを液量測定コントローラ４５０へ送る。実施形態によれば、液量データは、低周波信号を内側誘導コイルから伝導性バリア４１０を通じて外側誘導コイルへ送信することにより液量測定コントローラ４５０へ送られてもよい。演算５２２から、ルーチン５００は演算５２４で終了する。
【００５１】
本発明は、問い合わせアセンブリを備える無線液量測定システムであって、問い合わせアセンブリが、
液体を蓄えるように構成される伝導性筐体内へ１つ以上の入射電磁波を送信するように構成される送信器と、
入射電磁波に対応する跳ね返り電磁波を受信するように構成される受信器と、
跳ね返り電磁波に対応する伝達関数を測定するように構成される伝達関数モジュールと、
測定された伝達関数に基づいて液量を計算するように構成される液量計算モジュールと、
を備える無線液量測定システムに関する。
【００５２】
前述したシステムでは、スロット付き導波管が伝導性筐体内に位置されてもよく、その場合、送信器は、１つ以上の入射電磁波をスロット付き導波管内で伝えるように構成されてもよい。
【００５３】
また、反射浮きが、スロット付き導波管内の液体の表面上に浮かんで入射電磁波を反射させるように構成されてもよい。
液量計算モジュールは、
入射電磁波のうちの特定の入射電磁波の送信と対応する跳ね返り電磁波の受信との間の時間遅延を決定し、
決定された時間遅延と、特定の入射電磁波と同じ特性を有する入射電磁波に対応する一組の既知の時間遅延とを比較し、
時間遅延が一組の既知の時間遅延のうちの１つと一致するかどうかを決定し、
時間遅延が一組の既知の時間遅延のうちの１つの時間遅延に一致すると決定すると、一致した時間遅延に対応する液量を決定する、
ように更に構成されてもよい。
【００５４】
また、本発明のシステムは、電力信号およびデータ信号を問い合わせアセンブリへ送信するように構成される誘導電力・データアセンブリを備えてもよく、問い合わせアセンブリは、計算された液量に対応する液量データを備える第１の無線信号を誘導電力・データアセンブリへ送信するように構成される無線アンテナを更に備える。
誘導電力・データアセンブリは、
電磁波を伝導するように構成される伝導性筐体により分離される内側誘導コイルおよび外側誘導コイルを含む一対の誘導結合された誘導コイルであって、内側誘導コイルが伝導性筐体の内面に取り付けられ、外側誘導コイルが伝導性筐体の外面に取り付けられる、一対の誘導結合された誘導コイルと、
無線ハブと、
を備え、無線ハブが、
内側誘導コイルで受信される低周波誘導信号を高周波ＲＦ信号へと変換するように構成されるダウンアップ周波数コンバータと、
問い合わせアセンブリから受信される高周波ＲＦ信号を低周波誘導信号へと変換するように構成されるアップダウン周波数コンバータと、
問い合わせアセンブリの第１の無線アンテナと高周波ＲＦ信号を介して通信するように構成される第２の無線アンテナと、
を備えてもよい。
【００５５】
前述したシステムの伝導性筐体は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を備えてもよい。
【００５６】
前述した主題は、単なる例示として与えられており、限定的に解釈されるべきではない。図示して説明した実施形態および用途に従うことなく、また、以下の特許請求の範囲に記載される本発明の思想および範囲から逸脱することなく、本明細書中に記載される手段に対して様々な改変および変更を行ってもよい。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
液量を測定するための方法であって、
１つ以上の入射電磁波を伝導性筐体内へ送信することと、
前記入射電磁波に対応する跳ね返り電磁波を受信することと、
前記跳ね返り電磁波に対応する伝達関数を測定することと、
測定された前記伝達関数に基づいて液量を計算することと、
を含む方法。
（態様２）
１つ以上の入射電磁波を伝導性筐体内へ送信することは、１つ以上の入射電磁波を前記伝導性筐体内に蓄えられる液体の表面へ送信することを含む態様１の方法。
（態様３）
前記入射電磁波は、前記筐体内に蓄えられる液体の表面上に浮かぶ反射浮きへ向けて送信される態様１の方法。
（態様４）
跳ね返り電磁波を受信することは、前記入射電磁波の反射である反射電磁波を受信することを含む態様１の方法。
（態様５）
測定された前記伝達関数に基づいて液量を計算することは、
前記入射電磁波のうちの特定の入射電磁波の送信と対応する前記跳ね返り電磁波の受信との間の時間遅延を決定することと、
前記時間遅延と、前記特定の入射電磁波と同じ特性を有する入射電磁波に対応する一組の既知の時間遅延とを比較することと、
前記時間遅延が前記一組の既知の時間遅延のうちの１つと一致するかどうかを決定することと、
前記時間遅延が前記一組の既知の時間遅延のうちの１つの時間遅延に一致すると決定すると、一致した時間遅延に対応する液量を決定することと
を含む、態様１の方法。
（態様６）
前記入射電磁波が多くの別個の周波数で特定の帯域幅にわたって送信され、
前記跳ね返り電磁波に対応する伝達関数を測定することは、前記跳ね返り電磁波のコヒーレント総和を表わす受信電力プロファイルを作成することを含む、態様１の方法。
（態様７）
計算された液量に対応する液量データを備える第１の無線周波数（ＲＦ）信号を、前記伝導性筐体の外側の液量測定コントローラへと前記液量データを中継するように構成される無線ハブへ送信することと、
前記液量データを前記液量測定コントローラへ中継することと、
を更に含む態様１の方法。
（態様８）
前記液量データを前記液量測定コントローラへ中継することは、
前記液量データを含む液量信号を生成することと、
前記液量信号を前記伝導性筐体の内面に取り付けられた内側誘導コイルへ送ることと、
前記液量信号を前記内側誘導コイルに誘導結合される外側誘導コイルへ送信することと、
前記液量信号を前記外側誘導コイルで受信することと、
前記液量信号を前記液量測定コントローラへ送ることと、
を含む態様１の方法。
（態様９）
伝導性筐体内に蓄えられる液体の液量を計算するように構成される問い合わせアセンブリと、
電力信号およびデータ信号を前記問い合わせアセンブリへ無線で供給するように構成される誘導電力・データアセンブリであって、電磁波を伝導できる伝導性筐体により分離される内側誘導コイルおよび外側誘導コイルを含む一対の誘導結合された誘導コイルを備え、前記内側誘導コイルが前記伝導性筐体の内面に取り付けられ、前記外側誘導コイルが前記伝導性筐体の外面に取り付けられる、誘導電力・データアセンブリと、
を備える、液量を測定するためのシステム。
（態様１０）
前記問い合わせアセンブリは、
液体を蓄えるように構成される伝導性筐体内へ１つ以上の入射電磁波を送信するように構成される送信器と、
前記入射電磁波に対応する跳ね返り電磁波を受信するように構成される受信器と、
前記跳ね返り電磁波に対応する伝達関数を測定するように構成される伝達関数モジュールと、
測定された前記伝達関数に基づいて液量を計算するように構成される液量計算モジュールと、
を備える態様１６のシステム。
（態様１１）
前記液量計算モジュールは、
前記入射電磁波のうちの特定の入射電磁波の送信と対応する前記跳ね返り電磁波の受信との間の時間遅延を決定し、
決定された前記時間遅延と、前記特定の入射電磁波と同じ特性を有する入射電磁波に対応する一組の既知の時間遅延とを比較し、
決定された前記時間遅延が前記一組の既知の時間遅延のうちの１つと一致するかどうかを決定し、
決定された前記時間遅延が前記一組の既知の時間遅延のうちの１つの時間遅延に一致すると決定すると、一致した時間遅延に対応する液量を決定する
ように更に構成される態様１７のシステム。
（態様１２）
前記誘導電力・データアセンブリは、前記問い合わせアセンブリと無線で通信するように構成される無線ハブを更に備え、
前記問い合わせアセンブリが無線ハブと通信するための無線アンテナを更に備え、前記問い合わせアセンブリは、計算された液量に対応するデータを前記無線アンテナを介して前記無線ハブへ送るように構成される、態様１６のシステム。
（態様１３）
前記伝導性筐体内に位置付けられるスロット付き導波管を更に備え、
前記送信器は、前記入射電磁波を前記スロット付き導波管内の液体へ向けて送信するように構成される、態様１６のシステム。
【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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