(57)【要約】【課題】【解決手段】物体１０６までの距離を測定するように構成され、物体から第１の距離ｈ１に配置された第１の音波送信器１００と物体１０６から第２の距離ｈ２に配置された第２の音波送信器１０２とを備え、第１および第２の距離は異なっている距離測定装置であって、第１および第２の音波送信器１００および１０２は、処理回路１０８によって制御されるとともに、使用時に第１および第２の音波送信器１００および１０２によって発射された音波パルスが物体１０６に入射するように配置され、当該装置は、複数の反射音波パルスを受信してそれらから出力を生成するように構成された少なくとも１つの音波受信器１００をさらに備え、処理回路１０８は、出力を受信し、第１および第２のパルスが発射されてから経過した各々の時間を特定し、特定された時間から物体までの距離を生成するように構成された距離測定装置。【選択図】図１
2010525358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体までの距離を測定するように構成され、前記物体から第１の距離に配置された第１の音波送信器と前記物体から第２の距離に配置された第２の音波送信器とを備え、前記第１および第２の距離は異なっている距離測定装置であって、前記第１および第２の音波送信器は、処理回路によって制御されるとともに、使用時に前記第１および第２の音波送信器によって発射された音波パルスが前記物体に入射するように配置され、当該装置は、複数の反射音波パルスを受信してそれらから出力を生成するように構成された少なくとも１つの音波受信器をさらに備え、前記処理回路は、前記出力を受信し、第１および第２のパルスが発射されてから経過した各々の時間を特定し、前記特定された時間から前記物体までの距離を生成するように構成された距離測定装置。
【請求項２】
前記物体が液体の表面を含む請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記第１および第２の送信器が、実質的に同時に音波パルスを発射する請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記第１および第２の送信器が、異なるタイミングで音波パルスを発射する請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記音波パルスが超音波パルスである先行する請求項のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項６】
前記音波送信器のうちの少なくとも１つが受信器でもある先行する請求項のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項７】
前記第１および第２の音波送信器が受信器でもある請求項６に記載の距離測定装置。
【請求項８】
音波受信器が、前記送信器のうちの一方と前記物体からの距離が実質的に同じ位置に取り付けられた請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項９】
前記第１および第２の送信器が、前記物体に対して実質的に垂直な線に沿って伝播する音波パルスを発射するように配置された先行する請求項のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項１０】
前記第１および第２の送信器が、前記第１および第２の送信器のうちの一方と前記物体との間の垂線を実質的に横切る方向において互いにずれている先行する請求項のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項１１】
前記ずれは、前記受信器によって受信される反射音波パルスが前記物体から前記受信器に対して垂直な線に実質的に沿って伝播したものである程度に小さい請求項１０に記載の距離測定装置。
【請求項１２】
前記処理回路が、前記第１および／または第２の送信器のいずれかから前記物体までの距離を特定する際に前記ずれを計算に入れるように構成された請求項１０または１１に記載の距離測定装置。
【請求項１３】
距離測定対象である前記物体が液体の表面を含む先行する請求項のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項１４】
前記液体の表面が堰またはフリュームを流れている請求項１３に記載の距離測定装置。
【請求項１５】
前記処理回路が、測定された距離を利用して前記堰またはフリュームが設置された水路を流れる液体の流量を算出するようにさらに構成された請求項１４に記載の距離測定装置。
【請求項１６】
物体までの距離を測定する方法であって、
前記物体から第１の距離にある送信器から発射された第１の音波パルスの第１の飛行時間を計測することと、
前記物体から第２の距離にある送信器から発射された第２の音波パルスの第２の飛行時間を計測することと、
前記第１および第２の飛行時間を用いて、前記音波パルスを受信するのに用いられた受信器から前記物体までの距離を算出することとを含む方法。
【請求項１７】
前記音波パルスが、１つまたは複数の送信器から実質的に同時に発射される請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記音波パルスが超音波を含む請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記送信器のうちの少なくとも１つが受信器である請求項１６から１８のいずれか１項に記載の方法（ａ）。
【請求項２０】
タンク内の流体の液位の測定または水路内の液体の流量の特定に利用される請求項１６から１９のいずれか１項に記載の方法（ａ）。
【請求項２１】
請求項１から１５のいずれか１項に記載の装置または請求項１６から２０のいずれか１項に記載の方法において用いられる装置のいずれか一方もしくは両方を提供するように構成された第１および第２の送受信器を含むキット。
【請求項２２】
処理回路によって読み取られると前記処理回路に請求項１６から２０のいずれか１項に記載の方法を提供させる命令を含む機械可読媒体。
【請求項２３】
水路の上方に設置されるように構成され、測定対象である表面から第１の高さだけ上方に配置された第１の音波送信器と前記測定対象である表面から第２の高さだけ上方に配置された第２の音波送信器とを備え、前記第１および第２の高さは異なっている流量測定装置であって、前記第１および第２の送信器は、処理回路によって制御され、前記第１および第２のセンサは、使用時に発射された音波パルスが前記測定対象である表面に入射するように配置され、当該装置は、複数の反射音波パルスを受信してそれらから出力を生成するように構成された少なくとも１つの音波受信器をさらに備え、前記処理回路は、前記出力を受信し、第１および第２のパルスが発射されてから経過した各々の時間を特定し、前記特定された時間から前記表面までの距離を生成するように構成され、さらに、前記表面までの距離から前記水路を流れる液体の流量を算出する流量測定装置。
【請求項２４】
処理回路によって読み取られると前記処理回路を請求項２３または請求項１から１５に記載の装置として機能させる命令を含む機械可読媒体。
【請求項２５】
フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ  ＲＯＭ／ＲＡＭ、ＤＶＤ  ＲＯＭ／ＲＡＭ（−Ｒ／−ＲＷもしくは＋Ｒ／＋ＲＷを含む）、ＨＤ  ＤＶＤ、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ハードドライブメモリ（ＳＤカード、メモリスティック（登録商標）、フラッシュカードもしくは任意の半導体メモリを含む）、送信信号（インターネットダウンロードもしくはＦＴＰ転送等を含む）または電線のいずれをも含む請求項２４に記載の機械可読媒体。
【請求項２６】
物体までの距離を測定するように構成され、
少なくとも第１の信号送信器と、
少なくとも第１の信号受信器と、
第２の信号送信器と第２の信号受信器とのうちの少なくとも１つとを備え、前記または各信号送信器は、使用時に前記物体に入射する少なくとも１つの信号を発射するように構成され、前記または各信号受信器は、前記または各信号を受信するように構成され、
前記または各送信器および前記または各受信器は、処理回路によって制御される、距離測定装置であって、
前記または各信号送信器および前記または各信号受信器は、前記処理回路が前記または各信号の発信と受信との間の時間を特定し、前記特定された時間から前記物体までの距離を生成することができるように、第１および第２の送信器間に距離があるかまたは第１および第２の受信器間に距離があるように配置された距離測定装置。
【請求項２７】
物体までの距離を測定する方法であって、
前記物体から第１の距離にある第１の送信器から発射された信号の第１の受信器までの第１の飛行時間を計測することと、
前記物体から第２の距離にある第２の送信器から前記第１の受信器までかまたは前記第１の送信器から前記物体から第２の距離にある第２の受信器までの第２の飛行時間を計測することと、
前記第１および第２の飛行時間を用いて、前記または各受信器から前記物体までの距離を算出することとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離測定装置および関連方法に関する。特に、限定するものではないが、本発明は、タンクまたは水路等内の流体の液位を測定するための装置および方法に関する。より具体的には、やはり限定するものではないが、液位測定に基づいて流体流量を特定するための装置および方法が提供される。
【背景技術】
【０００２】
超音波は、物体までの距離を測定するのに一般的に用いられている。多くの具体的実例において、この測定は、送信器から超音波パルスを発信し、その後、当該パルスの反射波が物体から受信されるまでにかかる時間を計測することによって達成される。しばしば、超音波パルスの発生用と反射波の受信用とを兼用する送信器として送受信器が用いられる。音パルスが発信された媒体中の音速が既知であれば、パルスが物体に到達して戻ってくるのにかかった時間を用いて物体までの距離を算出することができる。
【０００３】
この技術の正確さは、音パルスが伝播する媒体を構成する、一般に気体である構成流体と媒体温度とを含む様々な要因によって影響される。構成流体または温度のいずれかが変化すると、音速が変わり、計算は不正確になる。
【０００４】
容器内の液体の液位を測定することはしばしば必要とされ、このような液位測定は、超音波を用いて行われてきた距離測定の一例となる。これは、ある場合には、例えばタンク内のように、容器内の液体の体積を特定するのに有用である。他の場合には、例えばフリュームまたは堰の主要素内のように、流体が主要素を流れる速度を特定するのに有用である。
【０００５】
容器またはフリューム内の流体の液位を測定することの他に、超音波が、物体までの距離を測定するのに用いられ、衝突検出器および距離測定器等のような機器に組み込まれることも知られている。
【０００６】
単なる例として挙げるが説明するのに好都合な１つの特定の用途においては、企業がどのくらいの量の廃水を排出しているかをより厳重に監視され、それに応じて責任を負わされるようになるにつれて、流量の測定がより重要になりつつある。したがって、できるだけ正確であることが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、１つの従来の液位特定技術は、超音波パルスを用いることである。しかしながら、外部環境において、温度、ひいては空気中の音速は、置かれ得る動作条件である摂氏５０度にわたる範囲で変化する。
【０００８】
この問題を軽減しようとする技術が提案されている。このような技術の中には、温度センサを設けるものがあった。しかしながら、太陽からの直接放射熱が誤った示度をもたらす場合があること、センサによって得られた示度に過剰な遅れが生じる場合があること等から、温度センサを設けるだけでは適切な解決策を提供することにはならない。
【０００９】
センサを直射日光から守るために遮蔽材を設けることが知られているが、このような遮蔽材は、それ自体が、センサがこうむる遅れを増加させるさらなる熱質量となり得る。
【００１０】
杭等を設けることにより基準距離を提供することも知られている。基準距離は、得られたいかなる測定値にも温度変化に対する補正を施すことを可能にすることができる。基準距離が既知であれば、基準距離に関する正しい距離が計算により求められるまで示度を調整することができるからである。しかしながら、このような技術が正確であるのは基準距離が正確な場合に限られる。例えば洪水の発生時に杭に異物が堆積し得ること等や杭に氷が張り得ること等の全てが、得られる示度の正確さに重大な影響を及ぼし得る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によると、物体までの距離を測定するように構成され、物体から第１の距離に配置された第１の音波送信器と物体から第２の距離に配置された第２の音波送信器とを備え、第１および第２の距離は異なっている距離測定装置であって、第１および第２の音波送信器は、処理回路によって制御されるとともに、使用時に第１および第２の音波送信器によって発射された音波パルスが物体に入射するように配置され、当該装置は、複数の反射音波パルスを受信してそれらから出力を生成するように構成された少なくとも１つの音波受信器をさらに備え、処理回路は、出力を受信し、第１および第２のパルスが発射されてから経過した各々の時間を特定し、特定された時間から物体までの距離を生成するように構成された距離測定装置が提供される。
【００１２】
このような装置は、２つのセンサを用いることにより物体までの距離測定を温度の影響を概ね受けずに行うことが可能になるため、有利であると思われる。
【００１３】
２つの送信器を用いることにより、距離測定を誤差が生じにくいもの、ノイズが発生しにくいもの等にするべきシステム内において、送信される電力が増加するため、２つの送信器を用いることは有利である。さらに、少なくとも１つの受信器からの距離を特定することは、２つ以上の受信器から受信される信号を同期させる必要がなくなること、各受信器回路により異なる利得が付加される可能性を生じさせないこと等から有利であると考えられる。
【００１４】
一般には、第１および第２の送信器に実質的に同時に音波パルスを発射させることは、物体までの距離を算出するために行われる計算の複雑さを軽減するのに役立つ。他の実施形態においては、第１および第２の送信器に異なるタイミングで音波パルスを発生させることが可能である。
【００１５】
第１および第２の変換器が超音波を発射するように構成されることが好都合である。
【００１６】
一実施形態において、第１および第２の変換器の少なくとも１つ、できれば両方が、送受信器すなわち受信器および送信器の両方として機能するように構成された機器を含む。したがって、送信器のうちの１つと同一の機器によって受信器が提供され得る。このような機器は、所要の機能をよりコンパクトな空間内で提供し得るため、好都合である。
【００１７】
他の実施形態においては、送信器のうちのどちらとも別個の機器として受信器が設けられ得る。このような実施形態においては、送信器のうちの１つと測定対象である物体からの距離が実質的に同じ位置に受信器が取り付けられると好都合である。
【００１８】
一般には、第１および第２の送信器の両方が、物体に対して垂直な線に概ね沿った音波パルスを発射するように配置される。しかしながら、第１および第２の送信器が、送信器から測定対象である物体までの垂線を実質的に横切る方向において互いにずれていると好都合である。このような構成は、例えば送信器が互いに一直線上にある場合のように２つの送信器のうちの一方が他方の送信器によって発射された信号を遮ることを防止することができるので好都合である。一般には、ずれは、発信されたパルスの受信器または各受信器が、それでもなお物体に対して概ね垂直な線に沿った複数の音波パルスを受信する程度に小さい。
【００１９】
いくつかの実施形態においては、距離測定対象である物体は液体の表面を含む。このような実施形態は、タンク内の流体の液位を特定するような装置において有用となる液位測定装置を提供し得る。
【００２０】
本装置は、堰またはフリュームと関連付けて提供され得、距離測定対象である物体は、堰またはフリュームを流れる液体の表面を含む。このような実施形態においては、処理回路は、堰またはフリュームが設置された水路を流れる液体の流量を算出するように構成され得る。
【００２１】
本発明の第２の態様によると、物体までの距離を測定する方法であって、
１．物体から第１の距離にある送信器から発射された第１の音波パルスの第１の飛行時間を計測することと、
２．物体から第２の距離にある送信器から発射された第２の音波パルスの第２の飛行時間を計測することと、
３．第１および第２の飛行時間を用いて、音波パルスを受信するのに用いられた受信器から物体までの距離を算出することとを含む方法が提供される。
【００２２】
一般には、本方法は、音波パルスを送信器から実質的に同時に発射させ、そのことは、物体までの距離の計算の複雑さを軽減するのに役立ち得る。
【００２３】
音波パルスが超音波を含むことが好都合である。
【００２４】
本方法は、送信器のうちの１つを受信器として用いることを含み得る。このような方法は、必要な装置の複雑さを軽減するのに役立ち得るとともに、物体までの距離を特定するのに必要な計算を簡単化するのにも役立ち得る。
【００２５】
本方法は、特に、液体の表面までの距離を測定し得る。すなわち、物体は、液体の表面を含み得る。このような方法は、タンク等内の流体の液位を測定するのに応用し得る。他の実施形態においては、水路内の液体の流量を特定するのに本方法が用いられ得る。
【００２６】
本発明の第２の態様の方法は、本発明の第１の態様に関して述べた特徴のいずれをも含み得る。
【００２７】
本発明の第３の態様によると、本発明の第１または第２の態様のいずれかを提供するような構成とされた第１および第２の送受信器を含むキットが提供される。
【００２８】
本発明の第４の態様によると、処理回路によって読み取られると処理回路に本発明の第２の態様の方法を提供させる命令を含む機械可読媒体が提供される。
【００２９】
本発明の第５の態様によると、水路の上方に設置されるように構成され、測定対象である表面から第１の高さだけ上方に配置された第１の音波送信器と測定対象である表面から第２の高さだけ上方に配置された第２の音波送信器とを備え、第１および第２の高さは異なっている流量測定装置であって、第１および第２のセンサは、処理回路によって制御されるとともに、使用時に第１および第２のセンサによって発射された音波パルスが測定対象である表面に入射するように配置され、当該装置は、複数の反射音波パルスを受信してそれらから出力を生成するように構成された少なくとも１つの音波受信器をさらに備え、処理回路は、出力を受信し、第１および第２のパルスが発射されてから経過した各々の時間を特定し、特定された時間から表面までの距離を生成するように構成され、さらに、表面までの距離から水路を流れる液体の流量を算出するように構成された流量測定装置が提供される。
【００３０】
本発明の第６の態様によると、処理回路によって読み取られると、処理回路を本発明の第１または第６の態様の装置として機能させる命令を含む機械可読媒体が提供される。
【００３１】
上記でいう機械可読媒体は、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ  ＲＯＭ／ＲＡＭ、ＤＶＤ  ＲＯＭ／ＲＡＭ（−Ｒ／−ＲＷもしくは＋Ｒ／＋ＲＷを含む）、ＨＤ  ＤＶＤ、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ハードドライブ、メモリ（ＳＤカード、メモリスティック（登録商標）、フラッシュカードなどもしくは任意の半導体メモリを含む）、送信信号（インターネットダウンロードもしくはＦＴＰ転送等を含む）または電線のいずれをも含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
以下に、単なる例として、本発明の詳細な説明を添付の図面を参照しながら述べる。
【図１】本発明の一実施形態がどのように構成されるかを概略的に示す図
【図２】本発明の一実施形態の構成部品を示す図
【図３】本発明の一実施形態のセンサの出力を概略的に示す図
【図４】本発明の一実施形態がどのように用いられ得るかを示す概略図
【図５】本発明の一実施形態を用いる方法の概要を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、第１のセンサ１００と第２のセンサ１０２とが距離測定装置１０４内で表面１０６の上方にどのように配置されるかを示す。本実施形態においては、表面が、そこまでの距離を知ることが望まれる物体となる。表面は、例えばタンク内もしくは水路内の液体の表面であり得るか、または、衝突回避システム等を用いて回避することが望まれる物体の一部であり得る。
【００３４】
第１のセンサ１００は、表面から第１の高さｈ１だけ上方に配置され、第２のセンサ１０２は、表面から第２の高さｈ２だけ上方に配置される。
【００３５】
本実施形態においては、第１のセンサ１００および第２のセンサ２００の両方が送受信器である。つまり、表面１０６へ向けて音波パルスを発信するための送信器として構成されるとともに、受信器として、表面１０６から反射された音波パルスを受信するようにも構成されている。他の実施形態においては、第１および第２のセンサ１００および１０２が必ずしも送受信器である必要はなく、別個の送信器と別個の受信器であり得る。実施形態によっては単一の受信器のみが設けられる。
【００３６】
本実施形態において、第１および第２のセンサ１００および１０２は、超音波の音波パルスを発射および受信するように構成される。センサ１００、１０２によって発射されたパルスは、表面１０６に対して実質的に垂直である。第２のセンサ１０２は、表面１０６から第２のセンサ１０２までの垂直な線を横切る方向に距離Ｌだけずれている。このずれにより、第１のセンサ１００が第２の送信器１０２によって発射された音波パルスを遮らないことが確実になる。
【００３７】
図２から分かるように、第１および第２のセンサ１００および１０２のそれぞれが処理回路１０８に接続される。処理回路１０８は、センサ１００、１０２がパルスを発射するタイミングを制御するとともに、センサ１００、１０２が表面１０６から反射パルス１１０を受信した時に生成する出力を処理する。説明している実施形態においては、処理回路１０８は、第１のセンサ１００からのみ出力を受信するように構成される。他の実施形態においては、処理回路は、センサ１００、１０２の両方から出力を受信するように構成され得るか、または、第２のセンサ１０２から出力を受信するように構成され得る。
【００３８】
第１および第２のセンサ１００、１０２間のずれの距離Ｌは、第１のセンサ１００によって受信される反射パルス１１０が、それでもなお表面１０６に対して実質的に垂直に第１のセンサ１００へと伝播したものである程度に小さい。しかしながら、処理回路１０８を、特定した高さｈ１および／またはｈ２に補正を施してずれＬを計算に入れるように構成し得る。
【００３９】
処理回路は、一般に、ソフトウェアを実行して処理回路を所望の通りに機能させるように合わせて構成されたプロセッサと関連メモリとを含む。このような実施形態において、プロセッサは、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）もしくはＡｔｈｌｏｎ（登録商標）クラスのプロセッサまたはそれと同様のものであり得る。他の実施形態においては、処理回路はプロセッサを内蔵せず、所望の機能を提供するように構成された専用回路（アナログ部品および／またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等であり得る）を含む。
【００４０】
図４は、距離測定装置が用いられ得る１つの考えられ得る実施形態を概略的に示す。本実施形態においては、距離測定装置は流量測定装置となっている。
【００４１】
図４は、液体４０２が流れる水路４００を示す。水路４００は、水路の流入端領域４０６において急速に流れている液体を跳水によって流出端領域４０８においては低速で移動する液体へと変化させる収縮部４０４を備える。このような構成においては、流入端領域４０６における液体４０２の深さは液体の速度に正比例する。このため、液体の液位が特定されれば、液体の流量を算出することができる。したがって、図１および図２に関して説明したような液位測定装置１０４が流入端領域４０６の上方に設置され得る。
【００４２】
使用時（図５のフローチャートに関連して説明する）には、処理回路は、センサ１００、１０２の両方に実質的に同時にパルスを発射させる（５００）ように構成される。一実施形態においては、電圧が印加されるとセンサ１００、１０２のそれぞれにパルスを発射させるピン（すなわち、入力）が互いに接続され、センサ１００、１０２の両方が同時にパルスを発射することを確実にする。
【００４３】
図２から分かるように、第２のセンサ１０２から発射されたパルスは、第１のセンサ１００において受信される前に２ｈ１＋Δｈの距離を伝播する。第１のセンサ１００から発射されたパルスは、第１のセンサ１００に戻ってきて受信される前に２ｈ１の距離を伝播する。
【００４４】
このようなパルスを図３に概略的に示す。同図の左側の領域３００は、パルス発射後にセンサ１００がまだ振動している期間を示している。第１のパルス３０２は、２ｈ１の伝播経路に対応する時間１において受信され（５０２）、第２のパルス３０４は、２ｈ１＋Δｈの伝播経路に対応する時間２において受信される（５０４）。
【００４５】
２つのセンサ１００、１０１間の距離（すなわちΔｈ）は既知であり、したがって、第１のパルス３０２と第２のパルス３０４との間の時間差は、パルスが距離Δｈを伝播するのにかかる時間である。したがって、現在の大気条件における音速を算出でき、これを用いて、パルスのいずれかが第１のセンサ１００に到達するのにかかる時間を較正することができる。たとえ現在の音速が特定されていても、ステップ５０６において音速を算出するのが適切である。しかしながら、他の実施形態においては、必ずしも音速を算出する必要はなく、その後の計算を単にパルスが受信された時間に基づいて行ってもよい。このような、時間に基づいた計算は、本質的には現在の条件における実際の音速を用いるものである。
【００４６】
第１のパルス３０２は、距離２ｈ1を伝播し、第２のパルス３０４は、距離２ｈ1＋Δｈを伝播する。このため、センサ１００、１０２のいずれかから表面１０６までの距離が特定される（５０８）。この特定には、現時点の条件の空気中の実際の音速が有効に用いられ、周囲温度または太陽放射パターンに関係なく現在の条件に従って較正が行われる。
【００４７】
説明している実施形態においては、パルス３０２、３０４を受信するのは第１のセンサ１００であるが、必ずしもこうである必要はなく、第２のセンサ１０２、または両方が、受信器として機能することが可能である。
【００４８】
図４に示す実施形態においては、液体４０２の表面が表面１０６となっており、センサ１００、１０２のいずれかから液体表面までの距離が分かると、水路４００の幾何形状から水路４００内の液体の深さを特定することが可能になる。
【００４９】
水路４００の流出端領域４０８における液体の深さでの流量は、流量に比例するため、液体の深さが分かると、流量を特定する（５１０）ことが可能になり、処理回路はこの計算を行うようにさらに構成される。
【図１】
2010525358.tif 000003
【図２】
2010525358.tif 000004
【図３】
2010525358.tif 000005
【図４】
2010525358.tif 000006
【図５】
2010525358.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月28日(2009.12.28)
【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】
物体までの距離を測定するように構成され、前記物体から第１の距離に配置された第１の音波送信器と前記物体から第２の距離に配置された第２の音波送信器とを備え、前記第１および第２の距離は異なっている距離測定装置であって、前記第１および第２の音波送信器は、処理回路によって制御されるとともに、使用時に前記第１および第２の音波送信器によって発射された音波パルスが前記物体に入射するように配置され、当該装置は、複数の反射音波パルスを受信してそれらから出力を生成するように構成された少なくとも１つの音波受信器をさらに備え、前記処理回路は、前記出力を受信し、第１および第２のパルスが発射されてから経過した各々の時間を特定し、前記特定された時間から前記物体までの距離を生成するように構成された距離測定装置。
【請求項２】
前記第１および第２の送信器が、実質的に同時に音波パルスを発射する請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記音波パルスが超音波パルスである請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記音波送信器のうちの少なくとも１つが受信器でもある請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記第１および第２の音波送信器が受信器でもある請求項４に記載の距離測定装置。
【請求項６】
音波受信器が、前記送信器のうちの一方と前記物体からの距離が実質的に同じ位置に取り付けられた請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項７】
前記第１および第２の送信器が、前記物体に対して実質的に垂直な線に沿って伝播する音波パルスを発射するように配置された請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項８】
前記第１および第２の送信器が、前記第１および第２の送信器のうちの一方と前記物体との間の垂線を実質的に横切る方向において互いにずれている請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項９】
前記ずれは、前記受信器によって受信される反射音波パルスが前記物体から前記受信器に対して垂直な線に実質的に沿って伝播したものである程度に小さい請求項８に記載の距離測定装置。
【請求項１０】
距離測定対象である前記物体が液体の表面を含む請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項１１】
前記液体の表面が堰またはフリュームを流れている請求項１０に記載の距離測定装置。
【請求項１２】
前記処理回路が、測定された距離を利用して前記堰またはフリュームが設置された水路を流れる液体の流量を算出するようにさらに構成された請求項１１に記載の距離測定装置。
【請求項１３】
物体までの距離を測定する方法であって、
前記物体から第１の距離にある送信器から発射された第１の音波パルスの第１の飛行時間を計測することと、
前記物体から第２の距離にある送信器から発射された第２の音波パルスの第２の飛行時間を計測することと、
前記第１および第２の飛行時間を用いて、前記音波パルスを受信するのに用いられた受信器から前記物体までの距離を算出することとを含む方法。
【請求項１４】
前記音波パルスが、１つまたは複数の送信器から実質的に同時に発射される請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記音波パルスが超音波を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記送信器のうちの少なくとも１つが受信器である請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
タンク内の流体の液位の測定または水路内の液体の流量の特定に利用される請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
処理回路によって読み取られると前記処理回路に請求項１３に記載の方法を提供させる命令を含む機械可読媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第１および第２の送信器が超音波を発射するように構成されることが好都合である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
一実施形態において、第１および第２の送信器の少なくとも１つ、できれば両方が、送受信器すなわち受信器および送信器の両方として機能するように構成された機器を含む。したがって、送信器のうちの１つと同一の機器によって受信器が提供され得る。このような機器は、所要の機能をよりコンパクトな空間内で提供し得るため、好都合である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明の第５の態様によると、水路の上方に設置されるように構成され、測定対象である表面から第１の高さだけ上方に配置された第１の音波送信器と測定対象である表面から第２の高さだけ上方に配置された第２の音波送信器とを備え、第１および第２の高さは異なっている流量測定装置であって、第１および第２の送信器は、処理回路によって制御されるとともに、使用時に第１および第２の送信器によって発射された音波パルスが測定対象である表面に入射するように配置され、当該装置は、複数の反射音波パルスを受信してそれらから出力を生成するように構成された少なくとも１つの音波受信器をさらに備え、処理回路は、出力を受信し、第１および第２のパルスが発射されてから経過した各々の時間を特定し、特定された時間から表面までの距離を生成するように構成され、さらに、表面までの距離から水路を流れる液体の流量を算出するように構成された流量測定装置が提供される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本発明の第６の態様によると、処理回路によって読み取られると、処理回路を本発明の第１または第５の態様の装置として機能させる命令を含む機械可読媒体が提供される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
本実施形態においては、第１のセンサ１００および第２のセンサ１０２の両方が送受信器である。つまり、表面１０６へ向けて音波パルスを発信するための送信器として構成されるとともに、受信器として、表面１０６から反射された音波パルスを受信するようにも構成されている。他の実施形態においては、第１および第２のセンサ１００および１０２が必ずしも送受信器である必要はなく、別個の送信器と別個の受信器であり得る。実施形態によっては単一の受信器のみが設けられる。
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月6日(2010.1.6)
【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】
物体までの距離を測定するように構成され、前記物体から第１の距離に配置された第１の音波送信器と前記物体から第２の距離に配置された第２の音波送信器とを備え、前記第１および第２の距離は異なっている距離測定装置であって、前記第１および第２の音波送信器は、処理回路によって制御されるとともに、使用時に前記第１および第２の音波送信器によって発射された音波パルスが前記物体に入射するように配置され、当該装置は、複数の反射音波パルスを受信してそれらから出力を生成するように構成された少なくとも１つの音波受信器をさらに備え、前記処理回路は、前記出力を受信し、第１および第２のパルスが発射されてから経過した各々の時間を特定し、前記特定された時間から前記物体までの距離を生成するように構成された距離測定装置。
【請求項２】
前記第１および第２の送信器が、実質的に同時に音波パルスを発射する請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記音波パルスが超音波パルスである請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記音波送信器のうちの少なくとも１つが受信器でもある請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記第１および第２の音波送信器が受信器でもある請求項４に記載の距離測定装置。
【請求項６】
音波受信器が、前記送信器のうちの一方と前記物体からの距離が実質的に同じ位置に取り付けられた請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項７】
前記第１および第２の送信器が、前記物体に対して実質的に垂直な線に沿って伝播する音波パルスを発射するように配置された請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項８】
前記第１および第２の送信器が、前記第１および第２の送信器のうちの一方と前記物体との間の垂線を実質的に横切る方向において互いにずれている請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項９】
前記ずれは、前記受信器によって受信される反射音波パルスが前記物体から前記受信器に対して垂直な線に実質的に沿って伝播したものである程度に小さい請求項８に記載の距離測定装置。
【請求項１０】
距離測定対象である前記物体が液体の表面を含む請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項１１】
前記液体の表面が堰またはフリュームを流れている請求項１０に記載の距離測定装置。
【請求項１２】
前記処理回路が、測定された距離を利用して前記堰またはフリュームが設置された水路を流れる液体の流量を算出するようにさらに構成された請求項１１に記載の距離測定装置。
【請求項１３】
物体までの距離を測定する方法であって、
前記物体から第１の距離にある送信器から発射された第１の音波パルスの第１の飛行時間を計測することと、
前記物体から第２の距離にある送信器から発射された第２の音波パルスの第２の飛行時間を計測することと、
前記第１および第２の飛行時間を用いて、前記音波パルスを受信するのに用いられた受信器から前記物体までの距離を算出することとを含む方法。
【請求項１４】
前記音波パルスが、１つまたは複数の送信器から実質的に同時に発射される請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記音波パルスが超音波を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記送信器のうちの少なくとも１つが受信器である請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
タンク内の流体の液位の測定または水路内の液体の流量の特定に利用される請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
処理回路によって読み取られると前記処理回路に請求項１３に記載の方法を提供させる命令を含む機械可読媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第１および第２の送信器が超音波を発射するように構成されることが好都合である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
一実施形態において、第１および第２の送信器の少なくとも１つ、できれば両方が、送受信器すなわち受信器および送信器の両方として機能するように構成された機器を含む。したがって、送信器のうちの１つと同一の機器によって受信器が提供され得る。このような機器は、所要の機能をよりコンパクトな空間内で提供し得るため、好都合である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明の第５の態様によると、水路の上方に設置されるように構成され、測定対象である表面から第１の高さだけ上方に配置された第１の音波送信器と測定対象である表面から第２の高さだけ上方に配置された第２の音波送信器とを備え、第１および第２の高さは異なっている流量測定装置であって、第１および第２の送信器は、処理回路によって制御されるとともに、使用時に第１および第２の送信器によって発射された音波パルスが測定対象である表面に入射するように配置され、当該装置は、複数の反射音波パルスを受信してそれらから出力を生成するように構成された少なくとも１つの音波受信器をさらに備え、処理回路は、出力を受信し、第１および第２のパルスが発射されてから経過した各々の時間を特定し、特定された時間から表面までの距離を生成するように構成され、さらに、表面までの距離から水路を流れる液体の流量を算出するように構成された流量測定装置が提供される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本発明の第６の態様によると、処理回路によって読み取られると、処理回路を本発明の第１または第５の態様の装置として機能させる命令を含む機械可読媒体が提供される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
本実施形態においては、第１のセンサ１００および第２のセンサ１０２の両方が送受信器である。つまり、表面１０６へ向けて音波パルスを発信するための送信器として構成されるとともに、受信器として、表面１０６から反射された音波パルスを受信するようにも構成されている。他の実施形態においては、第１および第２のセンサ１００および１０２が必ずしも送受信器である必要はなく、別個の送信器と別個の受信器であり得る。実施形態によっては単一の受信器のみが設けられる。
【国際調査報告】
2010525358.tif 000008
2010525358.tif 000009