(57)【要約】  流体レベル１２２の測定のためのシステム１００、装置１３０および方法３００は、容器壁１１２に振動を導入するステップ３０８、および振動が少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播した後で振動を検出するステップ３１２を含む。この振動の検出に基づいて、容器１１０内の流体レベル１２２および流体状態が判定される３１６。
2007517219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内の流体を測定するシステムであって、
振動を容器壁に導入し、
少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播してきた導入された振動を検出し、
検出された振動を表す信号を発生するように動作可能な１つまたは複数のトランスデューサと、
少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播してきた導入された振動を表す信号に基づいて容器内の流体の状態を判定するように動作可能なコンピュータと
を含むシステム。
【請求項２】
前記１つまたは複数のトランスデューサが、容器壁に振動を導入するように動作可能な第１トランスデューサを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１トランスデューサがエア・トランスデューサを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１トランスデューサがおよそ３０ｋＨｚと１５０ｋＨｚの間の振動を発生する、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記１つまたは複数のトランスデューサが容器の外側に結合するように適応される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
流体状態が流体レベルを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記コンピュータが、導入された振動が検出トランスデューサまで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間に基づいて容器内の流体状態を判定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記コンピュータが、検出時の導入された振動の振幅に基づいて容器内の流体状態を判定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記コンピュータが、
導入された振動が検出トランスデューサまで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間と、
検出時の前記導入された振動の振幅と
に基づいて、容器内の流体状態を判定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コンピュータが導入トランスデューサを制御するようにさらに動作可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コンピュータが、前記導入トランスデューサによって導入された振動の振幅および周波数を制御するように動作可能である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コンピュータが、第２流体状態を判定するようにさらに動作可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
発生された信号を表す無線信号を前記コンピュータに送信するように動作可能な無線通信装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
容器内の流体を測定する方法であって、
振動を容器壁に導入するステップと、
前記振動が少なくとも部分的に前記容器壁の周りを伝播した後で、前記容器壁内の前記振動を検出するステップと、
前記振動の前記検出に基づいて前記容器内の流体の状態を判定するステップと
を含む方法。
【請求項１５】
前記振動の前記検出に基づいて流体状態を判定するステップが、前記振動が検出点まで少なくとも部分的に前記容器壁の周りを伝播する時間を判定するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記振動の前記検出に基づいて流体状態を判定するステップが、検出時の振動の振幅を判定するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記振動の前記検出に基づいて流体状態を判定するステップが、
前記振動が検出点まで少なくとも部分的に前記容器壁の周りを伝播する時間を判定するステップと、
検出時の前記振動の振幅を判定するステップと
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記振動の前記導入を制御するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記検出された振動を表す無線信号を送信するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
容器内の流体を測定するシステムであって、
容器壁に振動を導入する手段と、
少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播してきた導入された振動を検出し、検出時の振動を表す信号を発生する手段と、
少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播してきた導入された振動を表す信号に基づいて容器内の流体の状態を判定する手段と
を含むシステム。
【請求項２１】
流体状態を判定する手段が、導入された振動が前記検出手段まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定することを含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
流体状態を判定する手段が、検出時の導入された振動の振幅を判定することを含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
流体状態を判定する手段が、
少なくとも部分的に容器壁の周りを検出手段まで伝播する時間を判定するステップと
検出時の前記導入された振動の振幅を判定するステップと
を含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２４】
前記判定手段が前記導入手段も制御する、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２５】
前記発生された信号を表す無線信号を前記判定手段に送信する手段をさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２６】
前記導入手段および前記検出手段が容器の外側に結合するように適応される、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２７】
容器内の流体を測定する方法であって、
容器壁に導入されて少なくとも部分的にこの容器壁の周りを伝播した後で検出された振動を表す信号を受信するステップと、
前記信号に基づいて流体の状態を判定するステップと
を含む方法。
【請求項２８】
前記信号に基づいて流体状態を判定するステップが、表された振動が検出点まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記信号に基づいて流体状態を判定するステップが、検出時の表された振動の振幅を判定するステップを含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３０】
前記信号に基づく流体状態を判定するステップが、
表された振動が検出点まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定するステップと、
検出時の前記表された振動の振幅を判定するステップと
を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記表された振動の前記導入を制御するステップをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
受信するステップが前記信号を表す無線信号を受信するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
容器内の流体を測定するシステムであって、
容器壁に導入されて少なくとも部分的にこの容器壁の周りを伝播した後で検出された振動を表す信号が受信されたかどうかを判定し、
前記信号に基づいて流体の状態を判定するように
動作可能なコンピュータを含むシステム。
【請求項３４】
前記信号に基づいて流体状態を判定することが、
表された振動が検出点まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定することを含む、
請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記信号に基づいて流体状態を判定することが、検出時の表された振動の振幅を判定することを含む、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３６】
前記信号に基づいて流体状態を判定することが、
表された振動が検出点まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定することと、
検出時の前記表された振動の振幅を判定することと
を含む、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３７】
前記コンピュータが振動の前記導入を制御するようにさらに動作可能である、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３８】
前記信号を表す無線信号を受信するように動作可能な無線通信装置をさらに含む、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３９】
１つまたは複数の機械に、
容器壁に導入されて少なくとも部分的にこの容器壁の周りを伝播した後で検出された振動を表す信号が受信されたかどうか判定するステップと、
前記信号に基づいて流体の状態を判定するステップと
を含む諸動作を行わせるように動作可能な諸命令を記憶する機械可読媒体を含む物品。
【請求項４０】
前記信号に基づいて流体状態を判定するステップが、表された振動が検出点まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定するステップを含む、請求項３９に記載の物品。
【請求項４１】
前記信号に基づいて流体状態を判定するステップが、検出時の表された振動の振幅を判定するステップを含む、請求項３９に記載の物品。
【請求項４２】
前記信号に基づいて流体状態を判定するステップが、
表された振動が検出点まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定するステップと、
検出時の前記表された振動の振幅を判定するステップと
を含む、請求項３９に記載の物品。
【請求項４３】
前記命令が、振動の前記導入を制御するステップを含む動作を１つまたは複数の機械に行わせるようにさらに動作可能である、請求項３９に記載の物品。
【請求項４４】
前記命令が、前記信号を表す無線信号が受信されたかどうか判定するステップを含む動作を１つまたは複数の機械に行わせるようにさらに動作可能である、請求項３９に記載の物品。
【請求項４５】
容器内の流体を測定するシステムであって、
内側の表面および外側の表面を有する壁を含む、流体を保持する容器と、
前記容器壁に振動を導入するように動作可能であり、前記容器の最上部近くの前記容器壁の前記外側の表面に結合された第１トランスデューサと、
少なくとも部分的に前記容器壁の周りを伝播した後で前記振動を検出し、検出時の前記振動を表す信号を発生するように動作可能であり、前記容器の最上部近くの前記容器壁の前記外部の表面に結合された第２トランスデューサと、
前記発生された信号を表す無線信号を送信するように動作可能であり、前記第２トランスデューサに結合された無線通信装置と、
前記無線信号を受信するように動作可能な第２無線通信装置と、
検出時の前記振動を表す信号が受信されたか判定し、
前記振動が前記第１トランスデューサから前記第２トランスデューサまで少なくとも部分的に前記壁の周りを伝播する時間に基づいて前記容器内の流体質量を判定し、
前記流体質量に基づいて流体体積を判定し、
前記流体体積に基づいて流体レベルを判定し、さらに
前記第１トランスデューサによって導入された前記振動の振幅および周波数を制御するように動作可能であり、前記無線通信装置に結合されたコンピュータと
を含むシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００３年１２月２９日に出願した米国特許出願第１０／７５０１０３号、表題「ＦＬＵＩＤ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ」の利益を主張するものである。
【０００２】
以下の説明は、一般に測定技術に関し、より詳細には、流体を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
流体測定装置は、商業および産業用途向けに無数の様々な環境で広く利用されている。流体測定装置は、たとえば、流体の温度、圧力、および／または量を測定するために使用される。流体測定装置はまた、流体に関するその他の適当な因子（ｆａｃｔｏｒ）を測定するためにも使用される。
【０００４】
流体の量を測定する流体測定装置のための一般的な測定法は、気動車（ｒａｉｌ  ｃａｒ）などの容器内の流体のレベルを測定することである。そのような測定法を用いて、オペレータは、容器がどの程度満たされているか、あるいは空かを知ることができる。容器内の流体のレベルを測定するための装置の例には、機械式フロート・アーム（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｆｌｏａｔ  ａｒｍ）、レーダ（ｒａｄａｒ）、および圧力トランスデューサ（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）などがある。他の例は、タンクの支持物（ｓｕｐｏｒｔ）のひずみを測定するセンサである。支持物のひずみに基づいて、体積および流体レベルと一緒に流体の質量を判定することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
容器内の流体を測定する技術は、振動が少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播した後で、その振動を分析する機能を含む。たとえば、縦波、せん断波（ｓｈｅａｒ  ｗａｖｅ）、あるいはこれら両方の波として伝播することができる振動を容器壁に導入し、その壁内のある決められた距離を伝播することができるようにし、検出し、分析することができる。この振動の分析に基づいて、流体の状態を判定することができる。流体の状態には、たとえば、流体の質量、体積、レベルなどがあり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一般的な一態様では、容器内の流体を測定するシステムは、１つまたは複数のトランスデューサおよび１つのコンピュータを備える。この１つまたは複数のトランスデューサは、振動を容器壁に導入し、少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播してきた導入された振動を検出し、検出された振動を表す信号を発生するように動作可能である。コンピュータは、少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播してきた導入された振動を表す信号に基づいて容器内の流体の状態を判定するように動作可能である。流体状態は、たとえば流体のレベルでよい。
【０００７】
１つまたは複数のトランスデューサには、たとえば第１トランスデューサが含まれる。第１トランスデューサは、容器壁に振動を導入するように動作可能であり得る。第１トランスデューサは、たとえばエア・トランスデューサ（ａｉｒ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）でよく、約３０ｋＨｚと１５０ｋＨＺの間の振動を発生することができる。この１つまたは複数のトランスデューサは、容器の外側に結合するように適応されることができる。
【０００８】
コンピュータは、容器内の流体状態を様々なやり方で判定することができる。たとえば、コンピュータは、導入された振動が検出トランスデューサまで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間に基づいて、容器内の流体状態を判定することができる。他の例として、コンピュータは、導入された振動の検出時の振幅に基づいて、容器内の流体状態を判定することができる。他の例として、コンピュータは、導入された振動が検出トランスデューサまで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間、および導入された振動の検出時の振幅に基づいて、容器内の流体状態を判定することができる。
【０００９】
コンピュータは、さらに、導入トランスデューサ（ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を制御するように動作可能であり得る。コンピュータは、導入トランスデューサを制御するように動作可能な場合、導入トランスデューサによって導入される振動の振幅および周波数を制御することができる。コンピュータはまた、第２流体状態を判定することもできる。
【００１０】
ある決まった諸実施形態（ｃｅｒｔａｉｎ  ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）では、システムはまた、無線通信装置を含むこともできる。無線通信装置は、発生された信号を表す無線信号をコンピュータに送信するように動作可能であり得る。
【００１１】
他の一般的な態様では、容器内の流体を測定する方法は、容器内に振動を導入するステップと、振動が少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播した後で容器壁内の振動を検出するステップとを含む。この方法はまた、振動の検出に基づいて容器内の流体の状態を判定するステップも含む。
【００１２】
振動の検出に基づいて流体の状態を判定するステップは、様々なやり方で遂行されることができる。たとえば、振動が検出点まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定することによって、流体状態を判定することができる。他の例として、検出時の振動の振幅を判定することによって、流体状態を判定することができる。他の例として、振動が検出点まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定し、検出時の振動の振幅を判定することによって、流体状態を判定することができる。
【００１３】
この方法はまた、振動の導入を制御するステップを含むこともできる。この方法はさらに、検出された振動を表す無線信号を送信するステップを含むこともできる。
【００１４】
ある一般的な諸態様では、容器内の流体を測定するシステムは、容器壁に振動を導入する手段、および少なくとも容器壁の一部を伝播してきた導入された振動を検出し、検出時の振動を表す信号を発生する手段を含む。このシステムはまた、少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播してきた導入された振動を表す信号に基づいて容器内の流体の状態を判定する手段も含む。
【００１５】
流体状態を判定するステップは、様々なやり方で遂行されることができる。たとえば、導入された振動が検出手段まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定することによって、流体状態を判定することができる。他の例として、導入された振動の検出時の振幅を判定することによって、流体状態を判定することができる。他の例として、導入された振動が検出手段まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定し、導入された振動の検出時の振幅を判定することによって、流体状態を判定することができる。導入手段および検出手段は、容器の外側に結合されるように適応されることができる。
【００１６】
ある決まった実施形態では、判定手段はまた、導入手段の制御もする。このシステムはさらに、発生された信号を表す無線信号を判定手段に送信する手段を含むこともできる。
【００１７】
他の一般的態様では、容器内の流体を測定する方法は、容器壁に導入されて少なくとも部分的にこの容器壁の周りを伝播した後で検出された振動を表す信号を受信するステップと、その信号に基づいて流体の状態を判定するステップとを含む。
【００１８】
この信号に基づいて流体状態を判定するステップは、様々なやり方で遂行されることができる。たとえば、表された振動が検出点まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定することによって、流体状態を判定することができる。他の例として、表された振動の検出時の振幅を判定することによって、流体状態を判定することができる。他の例として、表された振動が検出点まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定し、表された振動の検出時の振幅を判定することによって、流体状態を判定することができる。
【００１９】
この方法はまた、表された振動の導入を制御するステップを含むこともできる。さらに、信号を受信するステップは、信号を表す無線信号を受信するステップを含む。
【００２０】
他の一般的態様では、容器内の流体を測定するシステムは、容器壁に導入されて少なくとも部分的にこの容器壁の周りを伝播した後で検出された振動を表す信号が受信されたかどうか判定し、その信号に基づいて流体の状態を判定するように動作可能なコンピュータを備える。
【００２１】
その信号に基づいて流体状態を判定するステップは、様々なやり方で遂行されることができる。たとえば、表された振動が検出点まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定することによって、流体状態を判定することができる。他の例として、表された振動の検出時の振幅を判定することによって、流体状態を判定することができる。他の例として、表された振動が検出点まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定し、表された振動の検出時の振幅を判定することによって、流体状態を判定することができる。コンピュータはまた、振動の導入を制御するようにも動作可能であり得る。
【００２２】
このシステムはまた、無線通信装置を備えることもできる。この無線通信装置は、信号を表す無線信号を送信するように動作可能であり得る。
【００２３】
他の一般的な態様では、１つまたは複数の機械に諸動作を行わせるように動作可能な命令を記憶する機械可読媒体（ｍａｃｈｉｎｅ−ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ）を備えた物品が提供される。この動作は、容器壁に導入されて少なくとも部分的にこの容器壁の周りを伝播した後で検出された振動を表す信号が受け取られたかどうか判定し、その信号に基づいて流体の状態を判定するステップを含む。
【００２４】
この信号に基づいて流体状態を判定するステップは、様々なやり方で遂行されることができる。たとえば、表された振動が検出点まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定することによって、流体状態を判定することができる。他の例として、表された振動の検出時の振幅を判定することによって、流体状態を判定することができる。他の例として、表された振動が検出点まで少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間を判定し、表された振動の検出時の振幅を判定することによって、流体状態を判定することができる。
【００２５】
ある決まった諸実施形態では、命令はさらに、１つまたは複数の機械に、振動の導入を制御するステップを含めた動作を行わせるように動作可能である。これらの命令はまた、１つまたは複数の機械に、信号を表す無線信号が受信されたかどうか判定するステップを含めた動作を行わせるように動作可能であり得る。
【００２６】
特定の一般的な諸態様では、容器内の流体を測定するシステムは、容器、第１トランスデューサ、第２トランスデューサ、無線通信装置、第２無線通信装置、およびコンピュータを備える。容器は、流体を保持するように動作可能であり、内側表面と外側表面を有する壁を備える。第１トランスデューサは、容器の最上部近くの容器壁の外側表面に結合され、振動を容器壁に導入するように動作可能である。第２トランスデューサも、容器の最上部近くの容器壁の外側表面に結合されるが、振動が少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播した後でその振動を検出し、検出時の振動を表す信号を発生するように動作可能である。無線通信装置は、第２トランスデューサに結合され、発生された信号を表す無線信号を送信するように動作可能である。第２無線通信装置は、無線信号を受信するように動作可能であり、コンピュータはこの第２無線通信装置に結合される。コンピュータは、検出時の振動を表す信号が受信されたかどうか判定し、振動が第１トランスデューサから第２トランスデューサまで少なくとも部分的に壁の周りを伝播する時間に基づいて容器内の流体質量を判定し、その流体質量に基づいて容器内の流体体積を判定するように動作可能である。コンピュータはまた、流体体積に基づいて容器内の流体レベルを判定し、第１トランスデューサによって導入された振動の振幅と周波数を制御するようにも動作可能である。
【００２７】
本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の解説で説明される。さらに、様々な実施形態の特徴は、それらの図面および解説から、ならびに特許請求の範囲から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、流体測定のためのシステム１００を示す。図示されているように、システム１００は流体１２０を保持する容器１１０を備え、この流体の矢印１２２で示されたレベル（流体の状態の一例である流体レベル）が測定される。システム１００はまた、流体レベルの測定を行うための流体測定装置１３０、および流体の測定値を記録しかつ／または分析する監視ファシリティ（ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｆａｃｉｌｉｔｙ）１５０に情報を送信するための無線リンク１４０も備える。一般に、流体測定装置１３０は、容器１１０の壁１１２に振動を導入し、その振動が少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播した後でその振動を検出することによって動作し、流体１２０の量はこの伝播に影響を与える。流体レベルは、流体測定装置１３０および／または監視ファシリティ１５０によって判定されることができる。
【００２９】
さらに詳細には、図示された実施形態では、容器１１０は、地中貯蔵タンクである。容器１１０の壁１１２は、内側表面１１３ａおよび外側表面１１３ｂを有し、他の諸実施形態では概ね湾曲したどんな形をしていてもよいが、一般に楕円形である。壁１１２は、金属、セラミック、複合材料、プラスチック、および／または、流体を制約し振動を伝播させるその他の適当などんな材料からなっていてもよい。しかし、特定の諸実施形態では、壁１１２は、鋼鉄からなる。さらに、容器１１０は、２つ以上の壁、および／または、１つあるいは複数のエンド・キャップ（ｅｎｄ  ｃａｐ）を有していてもよい。
【００３０】
流体１２０は、液体、気体、またはそれらの組合せでよい。たとえば、流体１２０は、ガソリン、ディーゼル油、または液体プロパンなどでよい。したがって、流体１２０は、可燃性かつ／または爆発性であり得る。流体１２０はまた、水や油のように危険のより少ない液体でもよい。
【００３１】
流体測定装置１３０は、振動を壁１１２に導入し、導入された振動の導波路として働くことができる少なくとも部分的に壁１１２の周りを振動が伝播した後でその振動を検出するのに適当などんなシステムでもよい。振動を壁１１２に導入するステップは、容器の表面上に振動を導入するステップ、壁の中に振動を導入するステップ、あるいは、それ以外の方法で壁の振動を確立するステップを含むことができる。導入された振動は、適当などんな周波数レジーム（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｒｅｇｉｍｅ）であってもよい。しかし、特定の諸実施形態では、振動は超音波レジーム（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｒｅｇｉｍｅ）であり、具体的には、約５０ｋＨｚと１５０ｋＨｚの間である。
【００３２】
図示されているように、流体測定装置１３０は、容器１１０の最上部の近くの外側表面１１３ｂに結合されることができる。特定の諸実施形態では、装置１３０を外側表面１１３ｂに結合する前に、外側表面１１３ｂの外側のどんな塗布物（たとえばペンキ）も除去しておくことが有利であり得る。
【００３３】
流体測定装置１３０は、図示された実施形態では、導入された振動が壁１１２を伝播した後でその振動を検出する。一般に、振動は、容器壁を伝播するのにおよそ数ミリ秒かかる。しかし、伝播時間は、容器の大きさ、壁の材料、および環境条件によって変わる可能性がある。
【００３４】
流体測定装置は、検出された振動に基づいて信号を発生する。流体測定装置は、発生された検出信号に対して、適当などんな調整（たとえば、利得の追加、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換、またはフィルタリング）でも行うことができる。これを遂行するために、流体測定装置は、信号調整ユニット、インターフェース・ボード、および／またはその他の適当などんな装置を備えることもできる。
【００３５】
流体測定装置は、検出時の導入された振動の特性に基づいて、流体１２０のレベル１２２を判定しても、しなくてもよい。流体測定装置がそのような判定を行う場合は、この装置は、判定を行うためのコンピュータを備えることができる。
【００３６】
流体測定装置１３０はまた、無線リンク１４０を使用して、監視ファシリティ１５０と無線で情報をやりとりするようにも動作可能である。無線リンク１４０は、無線周波数（ＲＦ）リンク、赤外線（ＩＲ）リンク、またはその他の情報を搬送するのに適当などんな無線リンクでもよい。たとえば、振幅変調、周波数変調、位相変調、またはパルス変調などによって、情報を送信することができる。
【００３７】
監視ファシリティ１５０は、データ記憶設備でも、データ処理設備でも、あるいはそれらの組合せでもよい。したがって、監視ファシリティ１５０は、流体レベルの測定値を記憶および／または処理する、および／または流体状態および関連する情報を記憶する、コンピュータを備えることができる。監視ファシリティ１５０はまた、流体測定装置１３０にコマンドを送ることもできる。たとえば、監視ファシリティは、流体測定装置に、流体レベル測定をいつ行うべきか指令することができる。
【００３８】
１つの動作モードでは、流体測定装置１３０は、振動を容器１１０の壁１１２に導入する。この振動は、予め決められた間隔で、あるいはコマンドを受け取り次第、あるいはその他の適当などんな時にでも導入することができる。この振動は、縦波、横波、または表面波など１つまたは複数の波として壁１１２を伝播する。流体測定装置は、次いで、振動が少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播した後でその振動を検出するのを待つ。この場合、波は様々な点から流体１２０に入り込む可能性がある。
【００３９】
監視ファシリティ１５０は、検出時の振動の振幅、振動が少なくとも部分的に容器壁の周りを伝播する時間、これらの組合せ、あるいは振動に関連するその他の適当などんな規準を調べることによってでも、公式、テーブル・ルック・アップ、あるいはその他の適当な技術を使用して、レベル１２２を判定する。たとえば、縦波の振幅および／または伝播時間を使用してレベル１２２を判定することができる。他の例として、横波の伝播時間を使用してレベル１２２を判定することもできる。振動は縦波として伝播しないように導入されることができることに留意されたい。
【００４０】
壁１１２内の振動の伝播は、流体１２０の量によって変わり、導入された振動の振幅および／または伝播時間に影響を与える。したがって、未知の流体レベルを有するタンク内に導入された振動の特徴を、既知の流体レベルを有する類似のまたは場合によってはちょうど同じタンク内に導入された振動の特徴と比較することによって、未知の流体レベルを知ることができる可能性がある。
【００４１】
測定が必要になったとき、容器が流体で満たされつつある、あるいは容器から流体が排出されつつある場合、その流体を数分間静止させ（ｓｉｔ）ておいた後のほうがより正確な結果を得ることができる可能性がある。こうすることによって、流体は安定することができるようになり、したがって、吸収および散乱を引き起こす可能性のある流体中のエントラップした気泡（ｅｎｔｒａｐｐｅｄ  ａｉｒ  ｂｕｂｂｌｅ）が減少し、その結果、振動の振幅が小さくなるはずである。
【００４２】
流体測定装置１３０は、発生された検出信号を表す信号を監視ファシリティ１５０に無線で送信する。監視ファシリティ１５０は、レベルを判定し、判定されたレベルを記憶し、在庫管理、請求書発行、課税および／またはその他の目的のためにそれへのアクセスを可能にする。
【００４３】
システム１００は様々な特徴を有する。たとえば、流体測定装置１３０を容器１１０の外側に結合することができるので、容器１１０の内側にアクセスしなくても、流体レベルを測定することができる。こうすることによって、装置１３０をより容易に設置かつ／またはサービスすることができるようになる。さらに、このシステムは、流体１２０の汚染および／または爆発のリスクを低減する。他の例として、装置１３０を容器１１０の最上部近くに配置することができるので、この装置を地中タンク用途向けにより容易に設置することができる。他の例として、流体測定装置１３０および監視ファシリティ１５０は、無線通信機能を有するので、流体測定装置１３０は、監視ファシリティ１５０から遠く離れていてもよい。さらに、監視ファシリティ１５０は、流体測定装置１３０などの流体測定装置を有する多数の容器を容易に監視することができる。
【００４４】
図１は流体を測定するシステムの一実施形態を示すが、他の諸実施形態は、より少ない、追加された、かつ／または構成の異なる構成要素を含むことができる。たとえば、システムは、監視ファシリティ１５０を含まないことがある。したがって、流体測定装置は、流体レベルのローカルな表示を判定して提供し、そのレベルを後で取り出すために記憶し、かつ／またはそのレベルを使用して別の処理を行うことができ、その結果は、表示されかつ／または記憶されてもよい。さらに、流体測定装置は、容器１１０の最上部に結合されるように図示されているが、容器１１０のその他の適当などんな位置に結合されてもよい。さらに、流体測定装置は、容器の内側に結合されることもできる。他の例として、容器１１０は、地上貯蔵タンク、トラック・タンク、気動車タンク、バージ・タンク（ｂａｒｇｅ  ｔａｎｋ）などでもよい。したがって、一般に、容器１１０は、流体を制限するどんなタイプの装置でもよい。他の例として、システムは、無線リンクを有しないこともある。様々な無線リンク（たとえば、同軸ケーブル、光ファイバ、ツイストペア線など）がこれらの実施形態に使用されることができる。
【００４５】
ある決まった諸実施形態では、他の流体状態が、流体レベルに追加して、あるいは流体レベルを除外して、判定されることができる。流体状態は、一般に、測定可能であれば流体のどんな特性および／または特徴であってもよい。状態判定は、流体測定装置によって行われ、ローカルに記憶され、かつ／または無線リンクによって監視ファシリティに送信されることができる、あるいは、これらの判定は、流体測定法に基づいて監視ファシリティによって行われることができる。
【００４６】
たとえば、容器内の流体の量は容器壁内の振動の伝播に影響を与えるので、容器内の流体の質量が判定されることができる。これは、たとえば、公式、テーブル・ルック・アップ、またはその他の適当などんな技術を使用してでも遂行されることができる。
【００４７】
他の例として、容器内の流体の体積が判定されることができる。これは、たとえば、公式を使用することによって、あるいはテーブル・ルック・アップを使用することによって、あるいはその他の適当などんな技術を使用することによってでも、流体の質量および流体の密度に基づいて遂行されることができる。ある決まった実施形態では、体積は、適当などんな温度センサによってでも測定されることができる温度に対して調節されることができる。
【００４８】
図２は、流体測定のための装置２００を示す。装置２００は、図１の流体測定装置１３０に類似していてよい。
【００４９】
図示されているように、装置２００は、信号対振動トランスデューサ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）２１０、振動対信号トランスデューサ（ｖｉｂｒａｔｉｏｎ−ｔｏ−ｓｉｇｎａｌ  ｔｒａｎｄｕｃｅｒ）２２０、コンピュータ２３０、および無線通信装置２４０を備える。信号対振動トランスデューサ２１０は、コマンド信号に呼応して振動を発生するように動作可能であり、振動対信号トランスデューサ２２０は、検出された振動に呼応して信号を発生するように動作可能である。トランスデューサ２１０およびトランスデューサ２２０は、コンピュータ２３０に結合され、コンピュータは、トランスデューサ２１０にコマンド信号を出し、発生された信号をトランスデューサ２２０から受け取るように動作可能である。コンピュータ２３０はまた、無線通信装置２４０にも結合される。無線通信装置２４０は、情報を表す無線信号をコンピュータ２３０から監視ファシリティなどのリモート・サイトに送信するように動作可能である。
【００５０】
さらに詳細には、信号対振動トランスデューサ２１０は、コマンド信号に呼応して振動を発生するのに適当などんな装置でもよい。コマンド信号は、アナログ形式でもデジタル形式でもよく、メッセージに含まれていてもよい。発生された振動は、可聴下音でも、可聴音でも、超音波でもよい。しかし、特定の実施形態では、振動は、およそ３０ｋＨｚと１５０ｋＨｚの間である。振動の周波数および／または振幅は、制御可能であり得る。トランスデューサ２１０の例には、エア・トランスデューサ、パルス・レーザ、衝撃装置（たとえばソレノイド）などがある。導入された振動の入力振幅は、少なくともある程度、使用される個々のトランスデューサに依存し、検出時の振動の振幅に直接影響を与えるが、伝播時間には影響を与えない。
【００５１】
振動対信号トランスデューサ２２０は、検出された振動に呼応して信号を発生するのに適当などんな装置でもよい。振動は、可聴下音でも、可聴音でも、超音波でもよい。しかし、特定の諸実施形態では、振動はおよそ３０ｋＨｚと１５０ｋＨｚの間でよい。発生される信号は、アナログ形式でもデジタル形式でもよく、一部分メッセージに含まれていてよい。ある決まった諸実施形態では、トランスデューサ２２０は、エア・トランスデューサでよい。振動検出の感度は、少なくともある程度トランスデューサの構成および受信応答に依存する。特定の諸実施形態では、１つまたは複数の増幅器を使用して導入信号および／または受信信号を強めることができる。
【００５２】
コンピュータ２３０は、情報を論理的な方式で処理するのに適当などんな装置でもよい。たとえば、コンピュータ２３０は、アナログ・プロセッサ、デジタル・プロセッサ、あるいは情報を論理的な方式で処理するその他のどんな装置を備えていてもよい。コンピュータ２３０はまた、命令および／または情報を記憶するために、たとえば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、コンパクト・ディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、および／またはレジスタを備えていてもよい。命令は、たとえば、デジタル・プロセッサの動作を指令することができる。
【００５３】
無線通信装置２４０は、情報をコンピュータ２３０からリモート・サイトに無線送信するのに適当などんな装置でもよい。たとえば、無線通信装置は、無線周波数（ＲＦ）、赤外線（ＩＲ）、または情報を運搬するのに適当な他のどんな電磁バンド（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｂａｎｄ）ででも動作することができる。さらに、無線通信装置は、振幅変調、周波数変調、位相変調、パルス変調、あるいは情報をエンコードするのに適当なその他のどんな技術でも使用することができる。特定の諸実施形態では、無線通信装置２４０は、ＩＳＭバンドで動作する低電力スペクトラム拡散無線トランシーバ（ｌｏｗ  ｐｏｗｅｒ  ｓｐｒｅａｄ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｗｉｒｅｌｅｓ  ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）でよい。
【００５４】
１つの動作モードで、信号対振動トランスデューサ２１０は、場合によっては、ヘクサゲル（ｈｅｘａｇｅｌ）の薄い層またはその他の適当な音響結合媒体（ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｍｅｄｉａ）によって容器の最上部近くの容器壁の外側に結合され、振動が横波として容器壁内で伝播するように容器壁に振動を導入するように動作可能である。しかし、振動はまた、横波と一緒に、縦波および／または表面波などその他の波として伝播することもできる。したがって、トランスデューサ２２０は、導入された振動を検出するためのポイントを定義する。
【００５５】
１つまたは複数の様々なタイプの波としての振動の伝播は、振動が容器壁に導入される角度に応じて変わることがある。一般に、トランスデューサの入射角は、およそ５°と３０°の間であり、縦波が表面波になる臨界角は、およそ２５°より大きい。ただし、この後者の角度は使用される材料によって大きく変わる可能性がある。たとえば、導入角は、トランスデューサ用の様々な取付具を使用することによって制御することができる。
【００５６】
振動対信号トランスデューサ２２０もまた、適当などんな音響結合媒体によってでも、容器の最上部近くの容器壁の外側に結合される。トランスデューサ２２０は、一般に容器壁を伝播するのにおよそ数ミリ秒かかる容器壁内の振動を検出する。この検出に基づいて、トランスデューサ２２０は、コンピュータ２３０用にその検出された信号を表す信号を発生する。
【００５７】
トランスデューサ２１０とトランスデューサ２２０の間隔は、適当などんな値でもよい。ある決まった諸実施形態では、この間隔は、およそ０・２５インチと５．０インチの間の範囲でよい。しかし、この間隔は、伝播測定時間の間しっかり制御されなければならない。
【００５８】
コンピュータ２３０は、トランスデューサ２２０からの信号を分析して容器内の流体状態を判定する。この判定は、導入された振動が横波の形で容器壁を伝播する時間に基づくことができ、流体の量は容器壁内の振動の伝播に影響を与える。実施形態によっては、この伝播時間はトランスデューサ間の短いほうの距離に関するものであってよいことに留意されたい。次に、無線通信装置２４０が、流体レベルを表す無線信号をリモート・サイトに送信する。
【００５９】
図２は流体測定装置の１つの実施形態を示すが、他の流体測定装置は、より少ない、追加の、かつ／または構成が異なる、構成要素を有することができる。たとえば、装置は、無線通信装置を有しないこともある。これらの実施形態では、装置は、判定された状態を後で取り出すために記憶しておくことができる。さらに、他の関連する情報を記憶しておくこともできる。他の例として、装置は、判定された状態および／または他の関連する情報を（可視的に、可聴的に、あるいはそれ以外のやり方で）表す出力装置を有することができる。他の例として、装置は発生された信号を調整する装置を有することができる。そのような装置の例には、増幅器、Ａ／Ｄコンバータ、フィルタなどがある。さらに、信号対振動トランスデューサの波形を発生する装置が含まれることもある。他の例として、装置は、振動を導入し検出するためのトランスデューサを１つ使用することもある。他の例として、装置は、コンピュータを有しないこともある。
【００６０】
図３は、流体測定のための手順３００を示す。手順３００は、装置２００に類似した装置によって実施されることができる。ただし、他のタイプの装置またはシステムもこの手順を実施することができる。
【００６１】
手順３００は、流体の状態を測定する時間であるかどうか判定するステップ（判断ブロック３０４）から始まる。流体状態を測定する時間であるかどうか判定するステップは、流体状態測定を求める要求が受信されたかどうか判定することによって、あるいは指定された時間が終了したことを判定することによって、あるいはその他の適当などんな技術によってでも、遂行されることができる。流体の状態は、たとえば、流体の質量、体積、レベル、圧力、および／または温度であり得る。
【００６２】
流体状態を測定する時間である場合、この手順は、振動を容器壁に導入するステップを必要とする（機能ブロック３０８）。振動は、たとえば、容器の最上部近くの容器壁の外側に取り付けられたトランスデューサによって導入されることができる。振動は、壁の中を縦波、横波、またはそれらの組合せとして伝播することができる。しかし、特定の実施形態では、横波は、縦波なしで伝播される。さらに、他の振動が、壁の中、上、または近くで引き起こされる可能性もある。
【００６３】
この手順は、容器壁内の振動を検出するのを待つステップを続ける（判断ブロック３１２）。一般に、振動は、容器壁を伝播するのにおよそ数ミリ秒かかる。しかし、伝播時間は、容器の大きさ、壁の特性、および環境に応じて変わる可能性がある。さらに、部分的に容器内の流体を通して伝播することができる波（たとえば縦波）もあり、流体が伝播時間を変える可能性もある。検出は、適当などんなタイプの振動検出器によってでも行われることができ、信号はその検出に基づいて発生されることができる。
【００６４】
振動が検出された後は、この手順は流体状態を判定するステップを続ける（機能ブロック３１６）。判定は、検出時の振動の振幅、振動が容器壁を伝播する時間、それらの組合せ、あるいは振動に関連するその他の適当などんな規準に基づいてでも行われることができる。特定の諸実施形態では、振動は検出次第信号に変換され、この信号が分析されて流体状態が判定される。
【００６５】
この手順は、流体状態測定の正確さが十分かどうか判定するステップを続ける（判断ブロック３２０）。流体状態測定の正確さが十分かどうか判定するステップは、予め定義された数の測定が正確さのために必要であることを判定することによって、あるいは前に導入された振動の検出された特性が疑わしい（たとえば、振幅および／または伝播時間が予期しない値を有する、あるいは互いに関連がない）ことを判定することによって、あるいはその他の適当などんな技術によってでも遂行されることができる。正確さが十分でなかった場合は、この手順は別の振動を容器壁に導入するステップを必要とする（機能ブロック３２４）。新しい振動は、振幅、周波数、またはその他の適当などんな特性においても、前の振動と同じでも、違ってもよい。
【００６６】
次いで、この手順は、振動を検出するのを待つステップ（判断ブロック３１２）、流体状態を判定するステップ（機能ブロック３１６）、および正確さが十分かどうか判定するステップ（判断ブロック３２０）を必要とする。正確さは、現在の測定、前の測定、またはそれらの組合せを使用して判定されることができる。この手順は、ブロック３１２〜３２４を何回でも繰り返し続けることができる。
【００６７】
しかし、判定された流体状態の正確さが十分であった後は、この手順は、流体状態判定を行う時間かどうか再度判定するステップを必要とする（判断ブロック３０４）。
【００６８】
図３は、流体測定の手順を示すが、流体測定の他の手順は、より少ない、追加の、かつ／または構成の異なる動作を有することができる。たとえば、手順は、流体状態測定を行う時間かどうか判定するステップを必要としないこともある。これは、たとえば、手順がそのような測定を連続して行うことになっている場合、あるいは、手順が、測定を行うための電力が供給されたときに測定を行う場合に生じる。他の例として、振動が予め定義された時間内に検出されない場合、手順は別の振動を導入するステップを必要とすることがある。他の例として、手順は、流体状態を判定する前に、予め定義された数の振動を導入するステップを必要とすることがある。他の例として、手順は、正確さが十分かどうか判定するステップを必要としないことがある。他の例として、手順は、振幅、周波数、またはその他の適当などんな特性に基づいてでも、振動の導入を制御するステップを必要とすることがある。他の例として、手順は、判定された流体状態を記憶するステップおよび／または流体状態を表す無線信号を送信するステップを必要とすることがある。他の例として、手順は、検出された振動を表す無線信号を送信するステップを必要とすることがある。
【００６９】
本明細書中で議論された技術は、容器内の流体を測定すること以外の様々な分野で適用できる可能性がある。たとえば、これらの技術は、容器以外の構造物（たとえばパイプ）内の流体の状態を測定するのに有用であり得る。他の例として、これらの技術は、容器内の流体以外の物質（たとえば、トウモロコシ、土砂、木材、岩石など）の状態を測定するのに有用であり得る。
【００７０】
様々な実施形態が説明され、他の多くの実施形態が述べられてきた。さらに、説明され述べられてきた諸実施形態に対して、追加、除外、代用、および／または修正が行われることができるが、それらはそれでもなお流体測定を遂行する。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に記載の請求項によって判定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】流体測定のためのシステムを示す図である。
【図２】流体測定のための装置を示すブロック図である。
【図３】流体測定のための手順を示す流れ図である。
【図１】
2007517219.tif 000003
【図２】
2007517219.tif 000004
【図３】
2007517219.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月26日(2006.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内の流体を測定するシステムであって、振動を容器壁に導入し、前記導入された振動を検出し、前記検出された振動を表す信号を発生するように構成された１つまたは複数のトランスデューサ（２１０、２２０）と、前記信号に基づいて容器内の流体の状態を判定するように構成されたコンピュータ（２３０）とを含み、
前記トランスデューサは、互いの近くに配置され、前記振動が前記容器壁の周りの行程の少なくとも大部分を伝播するように前記振動を導入し、前記信号が前記容器壁の周りの行程の少なくとも大部分を伝播した後で前記信号を検出し、前記信号が前記検出された振動を表すような具合に前記信号を発生するように構成されることと、
前記コンピュータは、前記検出された振動を表す前記信号に基づいて前記流体状態を判定することと
を特徴とする、システム。
【請求項２】
前記１つまたは複数のトランスデューサが、容器壁に振動を導入するように動作可能な第１トランスデューサを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１トランスデューサがエア・トランスデューサを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１トランスデューサがおよそ３０ｋＨｚと１５０ｋＨｚの間の振動を発生する、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記１つまたは複数のトランスデューサが容器の外側に結合するように適応される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
流体状態が流体レベルを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記コンピュータが、導入された振動が検出トランスデューサまで容器壁の周りの行程の少なくとも大部分を伝播する時間に基づいて容器内の流体状態を判定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記コンピュータが、検出時の導入された振動の振幅に基づいて容器内の流体状態を判定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記コンピュータが、
導入された振動が検出トランスデューサまで容器壁の周りの行程の少なくとも大部分を伝播する時間と、
検出時の前記導入された振動の振幅と
に基づいて、容器内の流体状態を判定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コンピュータが導入トランスデューサを制御するようにさらに動作可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コンピュータが、前記導入トランスデューサによって導入された振動の振幅および周波数を制御するように動作可能である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コンピュータが、第２流体状態を判定するようにさらに動作可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
発生された信号を表す無線信号を前記コンピュータに送信するように動作可能な無線通信装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
容器内の流体を測定する方法であって、振動を容器壁に第１位置で導入するステップ（３０８）と、前記容器壁内の前記振動を第２位置で検出するステップ（３１２）と、前記振動の前記検出に基づいて前記容器内の流体の状態を判定するステップ（３１６）とを含み、
前記第１位置および前記第２位置は、互いに近接していることと、
前記振動は、前記容器壁の周りの行程の少なくとも大部分を伝播するように導入され、前記振動が前記容器壁の周りの行程の少なくとも大部分を伝播した後で検出されることと、
前記判定は前記検出された振動に基づいて行われることと
を特徴とする方法。
【請求項１５】
前記振動の前記検出に基づいて流体状態を判定するステップが、前記振動が前記検出位置まで前記容器壁の周りの行程の少なくとも大部分を伝播する時間を判定するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記振動の前記検出に基づいて流体状態を判定するステップが、検出時の振動の振幅を判定するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記振動の前記検出に基づいて流体状態を判定するステップが、
前記振動が前記検出位置まで前記容器壁の周りの行程の少なくとも大部分を伝播する時間を判定するステップと、
検出時の前記振動の振幅を判定するステップと
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記振動の前記導入を制御するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記検出された振動を表す無線信号を送信するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【国際調査報告】
2007517219.tif 000006
2007517219.tif 000007
2007517219.tif 000008