(57)【要約】【課題】液体容器体の液位を、超音波の反射波形情報に基づいて簡易迅速に判定する。【解決手段】液体容器体１の底部外面に取付けられた超音波送受信手段２と、超音波送受信手段２において受信される反射波の波形情報を取得する波形情報取得手段３と、波形情報取得手段３により取得された波形情報に基づいて、第１反射波のピーク波形の位相が発信波の位相と同相であるときには「非満液状態」と判定し、第１反射波のピーク波形の位相が発信波の位相と逆相であるときには「満液状態」と判定する液位判定手段４を備える。係る構成によれば、液体容器体１の液位状態を反射波の波形情報のみに基づいて簡易且つ迅速に判定することができ、液位判定の簡易迅速化及び低コスト化が図れるとともに、液位の判定精度向上が期待できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体容器体の底部外面に取付けられて該底部外面から上方に向けて超音波を発信するとともに発信波の液面又は／及び上部壁面での反射波を受信する超音波送受信手段と、
上記超音波送受信手段において受信される反射波の波形情報を取得する波形情報取得手段と、
上記波形情報取得手段により取得された波形情報に基づいて、第１反射波のピーク波形の位相が発信波の位相と同相であるときには「非満液状態」と判定し、第１反射波のピーク波形の位相が発信波の位相と逆相であるときには「満液状態」と判定する液位判定手段を備えたことを特徴とする超音波を用いた液位判定装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記液位判定手段は、上記第１反射波の中に発信波の位相と同相の反射波と逆相の反射波とが混在するときには「満液に近い非満液状態」と判定することを特徴とする液位判定装置。
【請求項３】
請求項１において、
上記液位判定手段は、上記第１反射波の中に発信波の位相と同相の反射波と逆相の反射波とが混在し且つ同相の反射波の最大振幅と逆相の反射波の最大振幅が近似しているときには「ほぼ満液状態」と判定することを特徴とする液位判定装置。
【請求項４】
請求項１において、
上記液位判定手段は、上記第１反射波の中に発信波の位相と同相の反射波と逆相の反射波とが混在し且つ同相の反射波と逆相の反射波の到達時間の差が所定値以下であるときには「ほぼ満液状態」と判定することを特徴とする液位判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、超音波の反射波を利用して配管とかタンク等の液体容器体内の液位を判定する液位判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配管とかタンク内が満液状態であるのか非満液状態であるのかを判定する場合、従来は、特許文献１〜３に開示されるように、配管とかタンクの底部に設けた超音波送受信器から上方に向けて照射した超音波の液面での反射波を該超音波送受信器で受信し、この超音波の伝播時間と伝播速度に基づいて液位を測定し、その液位に基づいて満液状態であるのか非満液状態であるのかを判断するのが通例であった。
【０００３】
また、特許文献４には、携帯型の超音波送受信器を用い、配管等の外表面から超音波を照射してその反射波を受信し、この受信された反射波の受信時間から、これが液中を伝播して反射された反射波か、それとも管の内壁面で反射された反射波かを判定することで、配管等の内部に液体が存在するか否か、また存在するとすればその液位はどれくらいかを判断する技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８６９９号公報
【特許文献２】特開平９−３３３１８号公報
【特許文献３】特開平８−２７１３２２号公報
【特許文献４】特開２０００−２６６５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１〜３のように、液位を測定してその測定液位に基づいて満液状態か非満液状態かを判定する手法によれば、液位を精度よく測定すること、即ち、液体の温度とか流速等による誤差を精度良く補正する必要があり、現実的には困難である。
【０００６】
また、特許文献４に記載の手法は、携帯型の超音波送受信器による測定を、測定位置を変えながら何度か繰り返して行う必要があり、設備の稼働中継続的に満液・非満液を判定する必要があるものに適用することは困難である。
【０００７】
そこで本願発明は、液体容器体の液位を、超音波を用いて簡易迅速に判定することができる液位判定装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【０００９】
本願の第１の発明に係る液位判定装置では、図１に示すように、液体容器体（１）の底部外面に取付けられて該底部外面から上方に向けて超音波を発信するとともに発信波の液面又は／及び上部壁面での反射波を受信する超音波送受信手段（２）と、上記超音波送受信手段（２）において受信される反射波の波形情報を取得する波形情報取得手段（３）と、上記波形情報取得手段（３）により取得された波形情報に基づいて、第１反射波のピーク波形の位相が発信波の位相と同相であるときには「非満液状態」と判定し、第１反射波のピーク波形の位相が発信波の位相と逆相であるときには「満液状態」と判定する液位判定手段（４）を備えたことを特徴としている。
【００１０】
ここで、ピーク波形とは、第１反射波のうち最も大きな振幅をもつ波形をいう。そして、このピーク波形が液面での反射、即ち、自由端反射による反射波であるのか、内壁での反射、即ち、固定端反射による反射波であるのかの判断は、ピーク波形の位相と送信波の位相との異同によってなされ、これが同相である場合には自由端反射による反射波と、逆相である場合には固定端反射による反射波と判断する。
【００１１】
そして、ピーク波形が自由端反射による反射波に属するときは液面が存在していること、即ち、液体容器体内は「非満液状態」であると判定でき、上記ピーク波形が固定端反射による反射波に属するときは液面が存在していないこと、即ち、液体容器体内は「満液状態」であると判定できるものである。
【００１２】
本願の第２の発明に係る液位判定装置では、上記第１の発明に係る液位判定装置おいて、上記第１反射波の中に発信波の位相と同相の反射波と逆相の反射波とが混在するときには「満液に近い非満液状態」と判定することを特徴としている。
【００１３】
ここで、第１反射波の中に発信波の位相と同相の反射波（即ち、自由端反射による反射波）と、逆相の反射波（即ち、固定端反射による反射波）とが混在する状態を考察すると、先ず、同相の反射波が存在することは上記液体容器体内に液面が存在していること、即ち、「非満液状態」であることを示している。
【００１４】
さらに、同相の反射波と共に逆相の反射波が存在していることは、液面の周縁近傍において固定端反射が行われていることを示している。この場合、上記液体容器体の底部から上方に向けて発信される超音波は指向性が強く、その反射エネルギーは反射位置が発信方向から側方へずれるに伴って減少変化し次第に消滅することから、固定端反射による反射波が存在するということは、固定端反射が超音波の発信方向からのずれが小さい領域で行われていること、換言すれば液面の表面積が小さくその周縁で固定端反射が行われていることを示している。
【００１５】
これらの点から、上記第１反射波の中に発信波の位相と同相の反射波と逆相の反射波とが混在するときには「満液に近い非満液状態」であると判定することができるものである。
【００１６】
本願の第３の発明に係る液位判定装置では、上記第１の発明に係る液位判定装置おいて、上記第１反射波の中に発信波の位相と同相の反射波と逆相の反射波とが混在し且つ同相の反射波の最大振幅と逆相の反射波の最大振幅が近似しているときには「ほぼ満液状態」と判定することを特徴としている。
【００１７】
ここで、液面での自由端反射の反射エネルギー、即ち、反射波の振幅は、上記液体容器体内が満液に近づくに伴って反射面である液面の表面積が減少することから、次第に減少変化し、液面が消滅した「満液状態」では消滅し、この自由端反射による反射波に代わって、固定端反射による反射波のみが存在することになる。従って、上記第１反射波の中に発信波の位相と同相の反射波と逆相の反射波とが混在し且つ同相の反射波の最大振幅と逆相の反射波の最大振幅が近似している状態は、正に満液状態に移行する直前の「ほぼ満液状態」であると判断できるものである。
【００１８】
本願の第４の発明に係る液位判定装置では、上記第１の発明に係る液位判定装置おいて、上記第１反射波の中に発信波の位相と同相の反射波と逆相の反射波とが混在し且つ同相の反射波と逆相の反射波の到達時間の差が所定値以下であるときには「ほぼ満液状態」と判定することを特徴としている。
【００１９】
ここで、液面での自由端反射の反射エネルギー、即ち、反射波の振幅は、上記液体容器体内が満液に近づくに伴って反射面である液面の表面積が減少することから、次第に減少変化し、液面が消滅した「満液状態」では消滅し、この自由端反射による反射波に代わって、固定端反射による反射波のみが存在することになる。また、同相の反射波と逆相の反射波の到達時間（即ち、発信波の発信時点から同相の反射波及び逆相の反射波の受信時点までの伝播時間）は、これら両者の伝達経路長さに比例し、この伝達経路長さの差が小さいほど、即ち、液位が満液に近いほど両者の到達時間の時間差は小さくなる。
【００２０】
従って、上記第１反射波の中に発信波の位相と同相の反射波と逆相の反射波とが混在し且つ同相の反射波と逆相の反射波の到達時間の差が所定値以下である状態は、正に満液状態に移行する直前の「ほぼ満液状態」であると判断できるものである。そして、この様に同相の反射波と逆相の反射波の到達時間の時間差は定量的に評価できることから、例えば、上記第３の発明に係る液位判定装置のように、反射波の最大振幅の差から判断する場合よりも、さらに測定精度が向上することになる。
【発明の効果】
【００２１】
以上の通り、本願発明に係る液位判定装置によれば、液体容器体内の液位が、満液状態であるのか非満液状態であるのか、また非満液状態であってもこれがどの程度の非満液状態であるのかということを、反射波の波形情報のみに基づいて簡易且つ迅速に判定することができ、例えば、測定により取得される液位に基づいて液位判定を行う手法に比して、液温等の情報が不要なため、液位判定の簡易迅速化及び低コスト化が図れるとともに、液位の判定精度向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本願発明のシステム構成図である。
【図２】液位判定の検証設備の説明図である。
【図３】上記検証設備における超音波の反射状態の説明図である。
【図４】第１の水位における反射波の波形図である。
【図５】第２の水位における反射波の波形図である。
【図６】第３の水位における反射波の波形図である。
【図７】第４の水位における反射波の波形図である。
【図８】第５の水位における反射波の波形図である。
【図９】上記検証設備の上部における空気層の残存状態の変化図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００２４】
本願発明に係る液位判定装置は、上述のとおり、液体流通用配管とか液体貯留用タンク等の液体容器体内の液位を、超音波を用いて簡易迅速に判定するものであって、図１に示すように、液体が流通する液体容器体１の底部外面に、超音波送受信手段２を配置し、この超音波送受信手段２では、上方に向けて超音波を発信するとともに、この発信波が液体容器体１の上部の内壁とか液面において反射した反射波を受信する。波形情報取得手段３では、上記超音波送受信手段２において受信した反射波の波形に関する情報を取得するとともに、液位判定手段４では上記波形情報取得手段３において取得された反射波の波形情報に基づいて上記液体容器体１内の液位を判定し、その判定結果を液位情報として表示手段５において表示するようになっている。なお、上記波形情報取得手段３と液位判定手段４で処理装置１０が構成される。
【００２５】
図２には、この液位判定装置の機能、効果等を疑似的に検証するための検証設備を示している。
【００２６】
Ｉ：検証設備
この検証設備は、液体容器体として所定径（ここでは、直径７３．４ｃｍとしている）の短管体１１を用い、この短管体１１の両側の開口端をそれぞれ透明体１３で閉塞し、該透明体１３を通して上記短管体１１の内部を視認できるようにしている。
【００２７】
さらに、上記短管体１１の底部外面には、超音波送受信器１２（超音波送受信手段２に該当）が取り付けられており、この超音波送受信器１２から上方に向けて超音波が発信されるとともに、この発信波の上記短管体内の水面又は内壁での反射波を上記超音波送受信器１２で受信するようになっている。なお、上記超音波送受信器１２は、超音波送信部と超音波受信部が一体的に組み付けられた一体構造のものと、超音波送信部と超音波受信部が独立した構成をもつ別体構造のものの双方を包含する概念である。
【００２８】
また、上記短管体１１内には、水１４（液体）が投入されるが、その投入量を増減調整することで、上記短管体１１内の水位（液位）を増減させて、満水状態（満液状態）、非満水状態（非満液状態）を再現できるようになっている。この水位調整に伴って、水面（液面）の表面積の大きさ（即ち、水面上の空気層１５の大きさ）が変化し、例えば、短管体１１の中心位置以上の水位域では、水位の上昇と共に水面の表面積が減少変化し、究極的にはこの水面が消滅することで「満水状態」となる。
【００２９】
図３には、上記短管体１１における超音波の反射状態を拡大図示している。この例は、「ほぼ満水状態」を示しており、この状態では、短管体１１の上部に存在する空気層１５が小さくなっている。この状態においては、上記超音波送受信器１２から超音波が上方に向けて（上記空気層１５側に向けて）発信されると、超音波には高い指向性があることから、その発信波の主流は水１４内を伝播して上記空気層１５に接する水面（液面）に至り、ここで反射（自由端反射）し、その反射波は再度水１４内を伝播して上記超音波送受信器１２に至り、ここで受信される。
【００３０】
一方、上記超音波送受信器１２から発信された超音波の一部は水１４中を伝播して上記空気層１５の周縁部分において上記短管体１１の内壁面１１ａで反射（固定端反射）し、その反射波は再度水１４内を伝播して上記超音波送受信器１２に至りここで受信される。
【００３１】
ここで、自由端反射と固定端反射を対比した場合、これらの反射形態の相違に起因して、自由端反射による反射波の位相は送信波の位相と同相となり、固定端反射による反射波の位相は送信波の位相と逆相となるということが知られている。従って、より簡易的には、反射波の位相が送信波の位相と同相であるか、逆相であるか、によって、上記短管体１１内が「満液状態」であるのか、「非満液状態」であるのかを判定することができる。
【００３２】
また、自由端反射と固定端反射の双方における超音波の伝達経路長さを比べると、短管体１１の中心位置以上の液位状態では、自由端反射における伝達経路長さは常に固定端反射における伝達経路長さよりも短くなる。このことは、自由端反射による反射波と固定端反射による反射波とが混在する液位領域では、受信される第１反射波中において、自由端反射による反射波が先に現れ、その後に固定端反射による反射波が現れることになる。さらに、液位が上昇するとその液面の表面積が減少し、該液面での反射量が減少することから、自由端反射による反射波のエネルギーレベルが減少し、これに伴ってピーク波形の振幅が減少側へ変化することになる。
【００３３】
従って、自由端反射による反射波と固定端反射による反射波とが混在する液位領域では、第１反射波において先に現れる反射波のピーク波形の振幅と、後に現れる反射波のピーク波形の振幅を対比し、これら両者の差が所定以上に大きい場合には、「非満液状態」であって、しかも満液状態からは少し離れた液位状態、即ち、「満液に近い非満液状態」であると判定できる。これに対して、先に現れる反射波のピーク波形の振幅と、後に現れる反射波のピーク波形の振幅の差が小さくなってこれが近似している状態では、上記「満液に近い非満液状態」よりもさらに満液側に水位が上昇した状態、即ち、「ほぼ満液状態」であると判定できる。
【００３４】
また一方、反射波の到達時間（即ち、発信波の発信時点から反射波の受信時点までの伝播時間）は、反射波の伝達経路長さに比例し、特に短管体１１の中心位置以上の液位状態では、自由端反射による同相の反射波の伝達経路長さは固定端反射による逆相の反射波の伝達経路長さよりも常に短くなることから、自由端反射による同相の反射波の到達時間は固定端反射による逆相の反射波の到達時間よりも常に短くなり、しかもその時間差は満液に近いほど小さくなる。
【００３５】
従って、第１反射波の中に発信波の位相と同相の反射波と逆相の反射波とが混在し且つ同相の反射波と逆相の反射波の到達時間の差が所定値以下である状態は、正に満液状態に移行する直前の「ほぼ満液状態」であると判断できるものである。即ち、上述のように、同相の反射波の最大振幅と逆相の反射波の最大振幅の対比に基づいて「ほぼ満液状態」と判定する手法に代えて、同相の反射波と逆相の反射波の到達時間の差に基づいて「ほぼ満液状態」と判定する手法を採用することもできるものである。
【００３６】
以上のように、自由端反射による反射波と固定端反射による反射波が混在するかしないかによって上記短管体１１が「満液状態」であるのか「非満液状態」であるのかを判断することができ、さらに自由端反射による反射波と固定端反射による反射波が混在する状態において、さらに自由端反射による反射波と固定端反射による反射波の振幅差や時間差を考慮することで、「満液に近い非満液状態」であるのか「ほぼ満液状態」であるのかを判定できる。
【００３７】
ＩＩ：反射波の波形情報の取得等
ここで、上記短管体１１の水位を変化させて取得された反射波の波形データ（特許請求の範囲中の「波形情報」に該当する）を説明する。
【００３８】
図４〜図７には、超音波送受信器１２において受信される反射波に基づいて取得された反射波の波形データを、満水近くでの水位（ここでは、図３に示すように、上記短管体１１の中心位置から上方側への水位「ｈ」で規定している）に対応させて示している。
【００３９】
図４には、水位が「＋３５．７ｃｍ（満水に近い非満水状態）」のとき（以下、「第１の水位」という）における反射波の波形データを示している。
【００４０】
図５には、水位が「＋３６．１ｃｍ（満水に近い非満水状態）」のとき（以下、「第２の水位」という）における反射波の波形データを示している。
【００４１】
図６には、水位が「＋３６．２ｃｍ（満水に近い非満水状態）」のとき（以下、「第３の水位」という）における反射波の波形データを示している。
【００４２】
図７には、水位が「＋３６．３ｃｍ（満水に近い非満水状態）」のとき（以下、「第４の水位」という）における反射波の波形データを示している。
【００４３】
図８には、水位が「＋３６．７ｃｍ（満水状態）」のとき（以下、「第５の水位」という）における反射波の波形データを示している。
【００４４】
一方、図９には、上記「第１の水位」〜「第５の水位」のそれぞれにおける空気層１５の存在形体を示している。なお、この空気層１５の存在形体は、図３において矢印Ｚ−Ｚで示すように、上記空気層１５を短管体１１の内部側から見上げたときの空気層１５の平面形体である。
【００４５】
図９（ａ）は、上記「第１の水位」における空気層１５の存在形体である。
【００４６】
図９（ｂ）は、上記「第２の水位」における空気層１５の存在形体である。
【００４７】
図９（ｃ）は、上記「第３の水位」における空気層１５の存在形体である。
【００４８】
図９（ｄ）は、上記「第４の水位」における空気層１５の存在形体である。
【００４９】
図９（ｅ）は、上記「第５の水位」における空気層１５の存在形体である。
【００５０】
なお、図９（ａ）〜（ｅ）において点「Ｐ」は、上記超音波送受信器１２からの超音波照射方向の中心位置を示している。
【００５１】
ＩＩＩ：反射波の波形データの解析
ここで、上記各水位における反射波の波形データを解析し、上記短管体１１の水位を判定する手法について説明する。なお、この水位判定手法としては、反射波の振幅に基づく判定手法と、反射波の到達時間差に基づく判定手法が考えられるため、これら両者についてそれぞれ説明する。
【００５２】
ＩＩＩ−１：反射波の振幅に基づく水位判定手法
この判定手法は、固定端反射による反射波のピーク波形の振幅と、自由端反射による反射波のピーク波形の振幅との対比によって水位判定を行う手法であり、その具体的な手法は以下の通りである。
【００５３】
（１）図４に示す「第１の水位」について
図４の反射波の波形データにおいて、その第１反射波には、矢印Ａで示す自由端反射による反射波と、矢印Ｂで示す固定端反射による反射波が混在しており、且つ自由端反射による反射波が固定端反射による反射波よりも先に現れている。この場合において、自由端反射による反射波のピーク波形は、「＋側の点ａ」から「−側の点ｂ」へ変化しており、固定端反射による反射波のピーク波形は、「−側の点ｃ」から「＋側の点ｄ」へ変化していることから、第１反射波において最初に現れた波形が自由端反射による反射波であり、後から現れた波形が固定端反射による反射波であることが確認できる。
【００５４】
また、この場合の自由端反射による反射波のピーク波形における振幅の大きさ、即ち、反射波のエネルギーレベルは、水面反射に関与する水面の平面積に依存するものあり、この「第１の水位」では、図９（ａ）に示すように、空気層１５が上記短管体１１の全長に亘って比較的広幅で存在している。従って、超音波の自由端反射に関与する液面の平面積が広く、反射波のエネルギーが高いため、図４に示すように自由端反射による反射波のピーク波形の振幅は大きく、固定端反射による反射波のピーク波形の振幅との差は大きくなっている。このことから、現在の液位は「満液に近い非満液状態」であると判断できる。
【００５５】
（２）図５に示す「第２の水位」について
「第２の水位」においては、図９（ｂ）に示すように、上記「第１の水位」の場合と同様に、空気層１５が上記短管体１１の全長に亘って比較的広幅で存在している。従って、超音波の自由端反射に関与する液面の平面積が広く、反射波のエネルギーも高いものとなっている。
【００５６】
このため、図５に示すように、上記「第１の水位」の場合と同様に、自由端反射による反射波のピーク波形の振幅は大きなものとなり、固定端反射による反射波のピーク波形の振幅との差も依然として大きなものとなっており、このことから、現在の液位は「満液に近い非満液状態」であると判断できる。
【００５７】
（３）図６に示す「第３の水位」について
「第３の水位」においては、図９（ｃ）に示すように、空気層１５は上記短管体１１の全長に亘って存在するものの、その幅は全体的に狭くなり且つその長さ方向中央寄りほど狭くなるような傾向にある。従って、超音波の自由端反射に関与する液面の平面積は、上記「第２の水位」の場合よりも減少し、この減少分に対応して反射波のエネルギーも低くなっている。
【００５８】
このため、図６に示すように、自由端反射による超音波のピーク波形の振幅は、上記「第２の水位」の場合よりも小さくなり、固定端反射による反射波のピーク波形の振幅との差も減少しているが、依然としてその差は大きく、従って、現在の液位は「満液に近い非満液状態」であると判断できる。
【００５９】
（４）図７に示す「第４の水位」について
「第４の水位」においては、図９（ｄ）に示すように、空気層１５はその長さ方向の一方側が欠けた状態となっている。従って、超音波の自由端反射に関与する液面の平面積は、上記「第３の水位」の場合よりもさらに減少し、この減少分に対応して反射波のエネルギーも低くなっている。
【００６０】
このため、図７に示すように、自由端反射による超音波のピーク波形の振幅は、上記「第３の水位」の場合よりもさらに小さくなり、固定端反射による反射波のピーク波形の振幅との差もさらに減少しているが、近似するまでには至っておらず、従って、現在の液位は「満液に近い非満液状態」であると判断できる。
【００６１】
（５）図８に示す「第５の水位」について
「第５の水位」においては、図９（ｅ）に示すように、空気層１５はその長さ方向の一端側のみに細く存在した状態となっている。従って、超音波の自由端反射に関与する液面の平面積は、「満液に近い非満液状態」と判定される上記「第４の水位」の場合よりもさらに減少している。
【００６２】
このため、図８に示すように、自由端反射による超音波は消滅する一方、固定端反射による反射波が、上記各水位の場合よりも大きな振幅で存在している。この状態は、送信波の全てが固定端反射している状態、即ち、空気層１５が存在しない状態であって、上記短管体１１は「満水」であると判断できる。
【００６３】
ＩＩＩ−２：反射波の到達時間差に基づく判定手法
この判定手法は、自由端反射による超音波と固定端反射による反射波の到達時間（発信波の発信時点から反射波の受信時点までの伝播時間）は、これら各反射波の伝達経路長さに比例し、この伝達経路長さの差が小さいほど、即ち、液位が満液に近いほど両者の到達時間の時間差が小さくなる点に着目した判定手法であり、その具体的な手法は以下の通りである。なお、上記「反射波の振幅に基づく水位判定手法」の各水位においてそれぞれ述べた「自由端反射による反射波と固定端反射による反射波の相対関係とそれについての考察」はこの「反射波の到達時間差に基づく判定手法」においても同じであるので、「反射波の振幅に基づく水位判定手法」における記載を援用し、ここでの説明は省略する。
【００６４】
（１）図４に示す「第１の水位」について
図４の反射波の波形データにおいて、自由端反射による反射波Ａの到達時間は、点ａから点ｂへ変化する線図と基準線（ＡＤ値「０」に対応する線）の交点に対応する時間（ｍｓｅｃ）であって、ここでは「１．００６９」となっている。一方、固定端反射による反射波Ｂの到達時間は、点ｃから点ｄへ変化する線図との基準線の交点に対応する時間であって、ここでは「０．９９６２」となっている。従って、自由端反射による反射波Ａと固定端反射による反射波Ｂとの間における到達時間差は「１０．７μｓ（＝１．００６９ｍｓｅｃ−０．９９６２ｍｓｅｃ）」となり、満液時における固定端反射による反射波Ｂの到達時間が「０．０１０５ｍｓｅｃ」である（図８参照）ことを考え合わせれば、現在の液位は「満液に近い非満液状態」であると判断される。
【００６５】
（２）図５に示す「第２の水位」について
図５の反射波の波形データにおいて、自由端反射による反射波Ａの到達時間は、点ａから点ｂへ変化する線図と基準線の交点に対応する時間（ｍｓｅｃ）であって、ここでは「１．００３１」となっている。一方、固定端反射による反射波Ｂの到達時間は、点ｃから点ｄへ変化する線図との基準線の交点に対応する時間であって、ここでは「１．００８４」となっている。従って、自由端反射による反射波Ａと固定端反射による反射波Ｂとの間における到達時間差は「５．３μｓ（＝１．００８４ｍｓｅｃ−１．００３１ｍｓｅｃ）」となり、現在の液位は上記「第１の水位」よりもさらに高水位の「満液に近い非満液状態」であると判断される。
【００６６】
（３）図６に示す「第３の水位」について
図６の反射波の波形データにおいて、自由端反射による反射波Ａの到達時間は、点ａから点ｂへ変化する線図と基準線の交点に対応する時間（ｍｓｅｃ）であって、ここでは「１．００５４」となっている。一方、固定端反射による反射波Ｂの到達時間は、点ｃから点ｄへ変化する線図との基準線の交点に対応する時間であって、ここでは「１．００９８」となっている。従って、自由端反射による反射波Ａと固定端反射による反射波Ｂとの間における到達時間差は「４．４μｓ（＝１．００９８ｍｓｅｃ−１．００５４ｍｓｅｃ）」となり、現在の液位は上記「第３の水位」よりもさらに高水位の「満液に近い非満液状態」であると判断される。
【００６７】
（３）図７に示す「第４の水位」について
図７の反射波の波形データにおいて、自由端反射による反射波Ａの到達時間は、点ａから点ｂへ変化する線図と基準線の交点に対応する時間（ｍｓｅｃ）であって、ここでは「１．００４２」となっている。一方、固定端反射による反射波Ｂの到達時間は、点ｃから点ｄへ変化する線図との基準線の交点に対応する時間であって、ここでは「１．００９１」となっている。従って、自由端反射による反射波Ａと固定端反射による反射波Ｂとの間における到達時間差は「４．９μｓ（＝１．００９１ｍｓｅｃ−１．００４２ｍｓｅｃ）」となり、現在の液位は上記「第２の水位」よりもさらに高水位の「満液に近い非満液状態」であると判断される。
【００６８】
（７）  まとめ
以上のように、本願発明に係る液位判定装置によれば、短管体１１の底部側から送信された超音波の反射波の波形情報のみに基づいて、上記短管体１１が満液状態であるのか非満液状態であるのか、さらに「非満液状態」であっても「どの程度の非満液状態」であるのかを判定することができるものであり、例えば、測定により取得される液位に基づいて満液状態であるのか非満液状態であるのかを判定する手法に比して、液位判定の簡易迅速化及び低コスト化が図れるとともに、液位の判定精度向上が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本願発明は、例えば、原子力発電所の冷却水配管等において、その液位状態を簡易且つ迅速に判定する場合に利用できるものである。
【符号の説明】
【００７０】
１    ・・液体容器体
２    ・・超音波送受信手段
３    ・・波形情報取得手段
４    ・・液位判定手段
５    ・・表示手段
１０  ・・処理装置
１１  ・・短管体
１２  ・・超音波送受信器
１３  ・・透明体
１４  ・・水（液体）
１５  ・・空気層
【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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