(57)【要約】【課題】回路構成を複雑にすることなく、断線又は短絡の異常を正確に検出する。【解決手段】共通電源（１１）から出力共通インピーダンス（１２）を介して出力を受けて弾性波を発振し、且つ発振した弾性波を受信する複数のセンサペア（５０）を備えている。異常検出モード時に２つのセンサペア（５０）を同時に発振させ、２つのセンサペア（５０）が発振した弾性波をセンサペア（５０）が受信した受信信号の振幅からセンサペア（５０）の異常を検出する異常検出部（７３）を備えている。更に、基準センサペア（５０）を選定する基準選定部（７ａ）を備えている。基準センサペア（５０）の受信信号の振幅が、通常測定時の振幅と同程度であると、同時発振した他のセンサペア（５０）の片側配線の断線を識別する。また、基準送受信部（５０）の受信信号の振幅が、通常測定時の振幅の半分程度又は半分以下であると、同時発振した他のセンサペア（５０）の片側配線の短絡を識別する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通電源（１１）から出力共通インピーダンス（１２）を介して出力を受けて弾性波を発振し、且つ発振した弾性波を受信する複数の送受信手段（５０）を備えた弾性波検出装置であって、
異常検出モード時に２以上の送受信手段（５０）を同時に発振させる発振制御手段（７２）と、
該発振制御手段（７２）により２以上の送受信手段（５０）が同時発振した弾性波を送受信手段（５０）が受信した受信信号の振幅から送受信手段（５０）の異常を検出する異常検出手段（７３）とを備えている
ことを特徴とする弾性波検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記異常検出手段（７３）は、正常な送受信手段（５０）を基準送受信手段（５０）に選定する基準選定手段（７ａ）と、
該基準送受信手段（５０）の受信信号の振幅が、通常測定時の振幅と同程度であると、同時発振した他の送受信手段（５０）の片側配線の断線を識別する断線識別手段（７ｂ）とを備えている
ことを特徴とする弾性波検出装置。
【請求項３】
請求項１において、
上記異常検出手段（７３）は、正常な送受信手段（５０）を基準送受信手段（５０）に選定する基準選定手段（７ａ）と、
該基準送受信手段（５０）の受信信号の振幅が、通常測定時の振幅の半分程度又は半分以下であると、同時発振した他の送受信手段（５０）の片側配線の短絡を識別する短絡識別手段（７ｃ）とを備えている
ことを特徴とする弾性波検出装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項において、
通常測定モード時に各送受信手段（５０）を個別に発振させ、発振した送受信手段（５０）が弾性波を受信して受信信号の振幅に基づき通常測定を行う測定手段（７１）を備えている
ことを特徴とする弾性波検出装置。
【請求項５】
請求項１から３の何れか１項において、
上記受信信号の振幅は、受信信号を整流して時間積分したものである
ことを特徴とする弾性波検出装置。
【請求項６】
請求項１から３の何れか１項において、
上記出力共通インピーダンス（１２）は、送受信手段（５０）の発振素子（３２）を発振させるための励振回路（３１）と共通電源（１１）との間に設けられた抵抗（１２）により構成されている
ことを特徴とする弾性波検出装置。
【請求項７】
請求項１から３の何れか１項において、
上記送受信手段（５０）は、発振手段（３０）と受信手段（４０）とを個別に備える一方、
上記発振手段（３０）は、発振素子（３２）と、該発振素子（３２）の両端に接続され且つ半導体デバイス（３ａ）を備えた２つの励振回路（３１）とを備え、
上記出力共通インピーダンス（１２）は、半導体デバイス（３ａ）と共通電源（１１）との間に設けられた抵抗（１２）又は半導体デバイス（３ａ）と発振素子（３２）との間に設けられた抵抗（１２）と、半導体デバイス（３ａ）のオン抵抗とにより構成されている
ことを特徴とする弾性波検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波などの弾性波を発振し、該弾性波を受信して各種の測定を行う弾性波検出装置に関し、特に、異常検出対策に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特許文献１に開示されているように、超音波を用いた超音波測距システムがある。この超音波測距システムは、送信素子より超音波を送信する。この超音波は、対象物が存すると、この対象物で反射することから、上記超音波測距システムは、反射した超音波を受信し、この超音波の送信から受信までの時間に基づいて対象物までの距離を測定するようにしている。
【０００３】
また、特許文献２に開示されているように、超音波を用いたロボットがある。このロボットは、送信素子より超音波を送信する。この超音波が障害物が存すると、この障害物で反射することから、上記ロボットは、反射した超音波を受信し、この超音波の受信量から障害物を検知するようにしている。
【０００４】
特許文献１のシステムは、送信素子が断線等を生起すると、送信素子の電流が大きく変化するので、送信素子を流れる電流と駆動回路の周波数とを比較して異常を検出するようにしている。
【０００５】
また、上記特許文献１のシステムは、受信素子が受信する受信信号の振幅が所定値以上になると、異常を検出するようにしている。
【０００６】
一方、特許文献２のロボットにおいては、超音波の残響の有無によって送信素子又は受信素子の異常を検出するようにしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２１８６９号公報
【特許文献２】
特開平７−３３４２４３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、特許文献１のシステムにおいては、送信素子を流れる電流と駆動回路の周波数とを常に監視する必要があり、信号処理回路等が複雑になるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献１のシステムにおいて、受信信号の振幅により異常を検出する場合、信号振幅は対象までの距離に依存するため必ずしも正しく異常を判定することができない場合がある。
【００１０】
また、超音波の送信から受信までの時間を対象とせず、振幅の応答から対象状態を測定するようなシステムには、上記の異常検出を適用することができないという問題があった。
【００１１】
また、特許文献２のロボットにおいては、残響の大小が対象状態又は距離に依存するため、異常の判定を正確に行うことができないという問題があった。
【００１２】
本発明は、斯かる点に鑑みて成されたもので、回路構成を複雑にすることなく、断線又は短絡の異常を正確に検出することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の送受信手段（５０）を同時に励振し、送受信手段（５０）の受信信号の振幅が、通常の測定値に対して所定の範囲内にあることをもって正常と判定し、所定範囲から逸脱したことをもって異常と判定するようにしたものである。
【００１４】
具体的に、第１の発明は、共通電源（１１）から出力共通インピーダンス（１２）を介して出力を受けて弾性波を発振し、且つ発振した弾性波を受信する複数の送受信手段（５０）を備えた弾性波検出装置を対象としている。そして、異常検出モード時に２以上の送受信手段（５０）を同時に発振させる発振制御手段（７２）を備えている。更に、該発振制御手段（７２）により２以上の送受信手段（５０）が同時発振した弾性波を送受信手段（５０）が受信した受信信号の振幅から送受信手段（５０）の異常を検出する異常検出手段（７３）を備えている。
【００１５】
また、第２の発明は、上記第１の発明において、上記異常検出手段（７３）が、正常な送受信手段（５０）を基準送受信手段（５０）に選定する基準選定手段（７ａ）と、該基準送受信手段（５０）の受信信号の振幅が、通常測定時の振幅と同程度であると、同時発振した他の送受信手段（５０）の片側配線の断線を識別する断線識別手段（７ｂ）とを備えた構成としている。
【００１６】
また、第３の発明は、上記第１の発明において、上記異常検出手段（７３）が、正常な送受信手段（５０）を基準送受信手段（５０）に選定する基準選定手段（７ａ）と、該基準送受信手段（５０）の受信信号の振幅が、通常測定時の振幅の半分程度又は半分以下であると、同時発振した他の送受信手段（５０）の片側配線の短絡を識別する短絡識別手段（７ｃ）とを備えた構成としている。
【００１７】
また、第４の発明は、上記第１から第３の何れか１の発明において、通常測定モード時に各送受信手段（５０）を個別に発振させ、発振した送受信手段（５０）が弾性波を受信して受信信号の振幅に基づき通常測定を行う測定手段（７１）を備えている。
【００１８】
また、第５の発明は、上記第１から第３の何れか１の発明において、上記受信信号の振幅が受信信号を整流して時間積分したものである。
【００１９】
また、第６の発明は、上記第１から第３の何れか１の発明において、上記出力共通インピーダンス（１２）が、送受信手段（５０）の発振素子（３２）を発振させるための励振回路（３１）と共通電源（１１）との間に設けられた抵抗（１２）により構成されている。
【００２０】
また、第７の発明は、上記第１から第３の何れか１の発明において、上記送受信手段（５０）が発振手段（３０）と受信手段（４０）とを個別に備えている。そして、上記発振手段（３０）は、発振素子（３２）と、該発振素子（３２）の両端に接続され且つ半導体デバイス（３ａ）を備えた２つの励振回路（３１）とを備えている。更に、上記出力共通インピーダンス（１２）は、半導体デバイス（３ａ）と共通電源（１１）との間に設けられた抵抗（１２）又は半導体デバイス（３ａ）と発振素子（３２）との間に設けられた抵抗（１２）と、半導体デバイス（３ａ）のオン抵抗とにより構成されている。
【００２１】
すなわち、本発明では、複数の送受信手段（５０）を同時励振し、例えば、２つの送受信手段（５０）を同時に励振して異常判定を行う。
【００２２】
具体的に、第２発明及び第３の発明では、基準選定手段（７ａ）が、例えば、通常測定モードにおける受信信号から正常と判定し得る基準送受信手段（５０）を選定する。
【００２３】
そして、異常検出モードにおいて、発振制御手段（７２）は、基準送受信手段（５０）の発振器（３０）と予め設定された他の送受信手段（５０）の発振器（３０）とを同時に励振させる。この２つ以上の送受信手段（５０）は、共通電源（１１）から出力を受けると、励振し、送受信手段（５０）が弾性波を受信する。
【００２４】
また、断線識別手段（７ｂ）は、基準送受信手段（５０）の受信素子（４１）からの受信信号の振幅が通常測定モード時における振幅と同程度であると、他の送受信手段（５０）の片側配線の断線と判定する。
【００２５】
また、短絡識別部（７ｃ）は、基準送受信手段（５０）の受信素子（４１）からの受信信号の振幅が通常測定モード時における振幅の半分程度又は半分以下であると、他の送受信手段（５０）の片側配線の短絡と判定する。
【００２６】
一方、第４の発明では、通常測定モード時において、各送受信手段（５０）を１つずつ励振する。そして、上記送受信手段（５０）は、弾性波を発し、この弾性波を受信し、例えば、第５の発明では、受信信号を積分等を行い、測定手段（７１）に出力する。上記測定手段（７１）は、振幅信号に基づき、対象が存するか否かを判定する。
【００２７】
【発明の効果】
したがって、本発明によれば、複数の送受信手段（５０）の発振器（３０）を同時に励振し、受信信号の振幅値から送受信手段（５０）の異常を検出するようにしたために、回路構成を複雑にすることなく、異常を検出することができる。
【００２８】
また、受信信号の振幅から異常を検出するようにしたために、送受信間の時間や残響を利用するものに比して正確に異常を検出することができる。
【００２９】
また、第２の発明によれば、受信信号の振幅から発振器（３０）の断線を検出するので、異常内容の断線まで正確に識別することができる。
【００３０】
また、第３の発明によれば、受信信号の振幅から発振器（３０）の短絡を検出するので、異常内容の短絡まで正確に識別することができる。
【００３１】
また、第４の発明によれば、送受信手段（５０）の受信信号の振幅から測定対象の有無を通常測定時に行うので、液体（２１）の存否などを正確に測定することができる。
【００３２】
また、第５の発明によれば、受信信号を整流して積分するようにしているので、振幅の変化を正確に判定することができ、測定精度の向上を図ることができる。
【００３３】
また、第６の発明によれば、出力共通インピーダンスを抵抗（１２）によって構成しているので、異常時の振幅の変化を正確に実現させることができる。この結果、異常検出を正確に行うことができる。
【００３４】
また、第７の発明によれば、発振素子（３２）の両端に接続された２つの励振回路（３１）とを備え、該発振素子（３２）を駆動するので、発振素子（３２）が発振する弾性波の強度を大きくすることができ、測定及び異常検出を正確に行うことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態１】
以下、本発明の実施形態１を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
図１〜図３に示すように、本実施形態の液位検出装置（１０）は、弾性波検出装置であって、液体容器（２０）に収納された液体（２１）の液面位置（２２）、つまり、液位を検出するものである。
【００３７】
上記液位検出装置（１０）は、弾性波である超音波１Ａを発振する発振器（３０）と、該発振器（３０）が出力した超音波１Ａを受信する受信器（４０）とを個別に備え、受信信号の振幅より液位を検出するように構成されている。
【００３８】
上記発振器（３０）と受信器（４０）とは、１つの送受信手段であるセンサペア（５０）を構成し、図２及び図３に示すように、液体容器（２０）の外壁に所定の間隔を存して配置されると共に、液面に対して平行に且つ同一高さに配置されている。尚、図２及び図３においては、ペアとなる１組の発振器（３０）と受信器（４０）と示しているが、複数の発振器（３０）と受信器（４０）とが液体容器（２０）に設けられている。つまり、複数のセンサペア（５０）が液体容器（２０）に設けられている。
【００３９】
上記発振器（３０）は、励振回路（３１）と、該励振回路（３１）に接続された発振素子（３２）とを備えて発振手段を構成している。上記励振回路（３１）は、発振素子（３２）の両端に接続された２つのスイッチング素子（３３）を備えている。そして、上記各発振器（３０）の励振回路（３１）は、共通電源である出力回路（１１）に接続されている。
【００４０】
更に、上記励振回路（３１）は、出力共通インピーダンスを介して出力を受け、この出力共通インピーダンスは、共通電源である出力回路（１１）とスイッチング素子（３３）との間に設けられた抵抗（１２）によって構成されている。尚、この抵抗（１２）は、電流制限のための保護抵抗をも兼用している。また、上記出力共通インピーダンスは、抵抗（１２）とスイッチング素子（３３）のオン抵抗とによって構成されていてもよい。
【００４１】
上記発振素子（３２）は、超音波１Ａを発振するものであり、この発振された超音波１Ａが液体容器（２０）の外壁をラム波として伝搬する。
【００４２】
上記受信器（４０）は、受信素子（４１）とプリアンプ（４２）とを備えて受信手段を構成している。そして、上記受信素子（４１）は、液体容器（２０）の外壁を伝搬する弾性波であるラム波を受信するように構成されている。
【００４３】
上記プリアンプ（４２）は、受信素子（４１）の出力を増幅し、インピーダンス変換して出力するように構成され、処理回路（６０）のマルチプレクサ（６１）に接続されている。上記処理回路（６０）は、マルチプレクサ（６１）からフィルタ（６２）、全波整流器（６３）、積分器（６４）及びＡ／Ｄ変換器（６５）が順に接続されて構成されている。そして、上記プリアンプ（４２）の出力は、マルチプレクサ（６１）で適宜選択され、フィルタ（６２）でノイズ除去され、全波整流器（６３）で整流され、積分器（６５）で積分される。その後、積分信号は、Ａ／Ｄ変換器（６５）でＡ／Ｄ変換されて受信信号としてコントローラ（７０）に出力される。つまり、上記受信素子（４１）の出力信号は、整流されて時間積分した受信信号としてコントローラ（７０）に入力される。
【００４４】
上記コントローラ（７０）には、液面位置（２２）の測定部（７１）が設けられている。該測定部（７１）は、通常測定モード時に各センサペア（５０）を個別に発振させ、発振したセンサペア（５０）が弾性波を受信して受信信号の振幅に基づき通常測定である液位測定を行う測定手段を構成している。
【００４５】
つまり、上記発振器（３０）と受信器（４０）との間に液体（２１）が存在するか否かの液体（２１）の有無によって超音波１Ａの強度が変化する。上記発振器（３０）と受信器（４０）との間に液体（２１）が存在し、液体（２１）の有り状態の場合、液体（２１）中への超音波１Ａが散逸する。したがって、上記発振器（３０）と受信器（４０）との間に液体（２１）が存在せず、液体（２１）の無し状態の場合に比べ、液体（２１）の有り状態では、超音波１Ａの強度が大きく減衰する。
【００４６】
上記液体容器（２０）の液面位置（２２）が、発振器（３０）と受信器（４０）とを横切る際、超音波１Ａの強度が大きく変化するので、上記コントローラ（７０）の測定部（７１）は、受信器（４０）からの振幅信号によって液体（２１）の有無を判定する。そして、上記複数のセンサペア（５０）を設けているので、上記測定部（７１）は、複数の液面位置（２２）を検出するように構成されている。
【００４７】
一方、上記コントローラ（７０）には、異常検出モードを実行する発振制御部（７２）と異常検出部（７３）とが設けられ、該異常検出部（７３）は、基準選定部（７ａ）と断線識別部（７ｂ）と短絡識別部（７ｃ）とを備えている。
【００４８】
上記発振制御部（７２）は、発振器（３０）の異常を検出するための異常検出モード時に、複数の発振器（３０）を同時に発振させる発振制御手段を構成している。本実施形態では、上記発振制御部（７２）は、２つの発振器（３０）を同時に発振させるように構成されている。
【００４９】
上記異常検出部（７３）は、発振制御部（７２）により２つのセンサペア（５０）が同時発振した弾性波をセンサペア（５０）が受信した受信信号の振幅からセンサペア（５０）の異常を検出する異常検出手段を構成している。
【００５０】
上記基準選定部（７ａ）は、正常なセンサペア（５０）を基準センサペア（５０）に選定する基準選定手段を構成している。この基準選定部（７ａ）は、例えば、通常測定時における受信信号から正常と判定し得るセンサペア（５０）を基準センサペア（５０）に選定するように構成されている。尚、上記基準選定部（７ａ）は、異常検出モード時における受信信号から正常と判定し得るセンサペア（５０）を基準センサペア（５０）に選定するように構成してもよい。
【００５１】
上記断線識別部（７ｂ）は、基準センサペア（５０）の受信信号の振幅が、通常測定時の振幅と同程度であると、同時発振した他のセンサペア（５０）の片側配線の断線を識別する断線識別手段を構成している。
【００５２】
上記短絡識別部（７ｃ）は、基準センサペア（５０）の受信信号の振幅が、通常測定時の振幅の半分程度又は半分以下であると、同時発振した他のセンサペア（５０）の片側配線の短絡を識別する短絡識別手段を構成している。
【００５３】
〈断線及び短絡の検出原理〉
そこで、上述した発振器（３０）の断線及び短絡を検出する基本的原理について説明する。
【００５４】
先ず、図４に示すように、超音波センサなどにおける超音波振動子である発振素子（３２）は、電気的に容量性負荷であり、インダクタンスＬと容量Ｃと抵抗Ｒとを有する電気的等価回路で表される。そして、この発振素子（３２）における配線浮遊容量は、数百ｐＦから配線長によってはそれ以上の容量を持つことが普通である。
【００５５】
このことから、図５に示すように、発振器（３０）の配線が断線又は短絡しても、受信器（４０）の受信信号は、零にはならず、数％〜数十％程度の信号が残存する場合がある。
【００５６】
そこで、発振器（３０）の抵抗をＲＯとし、線間容量と発振素子（３２）の容量とを合わせた容量をＣＬとし、断線による対地容量をＣＳＳ１及びＣＳＳ２とする。発振器（３０）が抵抗ＲＯと容量ＣＬと対地容量ＣＳＳ１及びＣＳＳ２とを介して交流的に繋がって状態において、角周波数ωの連続励振条件で発振器（３０）に印加される電圧Ｖは、次式の通りとなる。
【００５７】
Ｖ＝１／｛１＋ＣＬ・（１／ＣＳＳ１＋１／ＣＳＳ２）＋ｊ・ω・ＣＬ・ＲＯ｝
上記の式から明らかなように、対地容量及び断線箇所に応じて所定の電圧が残存する。
【００５８】
したがって、発振器（３０）が断線又は短絡し、受信信号の振幅が変化しても測定対象の状態変化（例えば、液面位置（２２）の変化）と誤検知する可能性がある。
【００５９】
一方、液位検出装置（１０）における通常測定の受信信号値（信号振幅、信号振幅の一定時間積分値又は平均値）をＳｉｇＯとし、２個の発振素子（３２）を同時に励振した場合の受信信号値をＳｉｇｄとすると、負荷容量が倍加することにより、ＳｉｇＯ＞Ｓｉｇｄとなる。
【００６０】
このＳｉｇＯ＞Ｓｉｇｄの比率は、抵抗及び容量によって定まる。また、上記発振器（３０）には、回路保護のための電流制限の抵抗（１２）が設けられている。この抵抗（１２）の値によって、ＳｉｇＯ＞Ｓｉｇｄの比率が変化する。そこで、上記抵抗（１２）は、抵抗（１２）がない場合における通常測定時の信号低下を許容し得る範囲（例えば、３０％程度以下の低下範囲）に設定する一方、２つの発振器（３０）を同時に励振した場合、信号値の低下が検出し得る範囲（例えば、５％程度以下の低下範囲）に設定されている。
【００６１】
上述したように、発振器（３０）が断線しても、信号は零にならない場合がある。正常な発振器（３０）と、断線した発振器（３０）とを同時に励振した場合、受信器（４０）が受信する受信信号値ＳｉｇＥは、正常な発振器（３０）に対して、ＳｉｇＯ＞ＳｉｇＥ＞Ｓｉｇｄの関係となる。
【００６２】
このことから、予めＳｉｇｄ／ＳｉｇＯの比率を求めておけば、上記ＳｉｇＯと２つの発振器（３０）を同時に励振した場合の信号値から断線判定を行うことができる。尚、断線時の信号値ＳｉｇＥは、断線箇所によって最大ＳｉｇＯから最小Ｓｉｇｄの近くまでの値となる。
【００６３】
また、上記発振器（３０）の片側がグランドに短絡した場合には、信号値は１／２となる。つまり、正常な発振器（３０）と、短絡した発振器（３０）とを同時に励振した場合、正常な発振器（３０）からの受信信号ＳｉｇＳは、ＳｉｇＯの１／２となることから、地絡判定を行うことができる。
【００６４】
要するに、本発明は、複数の発振器（３０）を同時に励振し、受信器（４０）の受信信号の振幅が、通常の測定値に対して所定の範囲内にあることをもって正常と判定し、所定範囲から逸脱したことをもって異常と判定するようにしたものである。
【００６５】
そこで、上記受信信号の変化について説明する。通常測定モードにおける１つのセンサペア（５０）の受信信号は、測定時及び異常において次の通りに変化する。
【００６６】
例えば、センサ容量２２０ｐＦ、周波数１６０ｋＨｚの超音波センサを、配線容量３３０ｐＦのシールド線を介して３ｔの鋼製の液体容器（２０）に水平に取り付ける。スイッチング素子（３３）のオン抵抗を含む出力制限抵抗１．２ｋΩの励振回路（３１）で駆動すると、高比重溶液での液体（２１）の有無による受信信号は、液体（２１）の無し状態を基準とする相対値で示すと、次の通りである。
（１）液体（２１）の無し状態の受信信号は、１００％である。
（２）液体（２１）の有り状態の受信信号は、１５％となる。
（３）発振器（３０）の両側配線の断線時は、０％となる。
（４）発振器（３０）の両側配線の短絡時は、０％となる。
（５）発振器（３０）の片側配線の断線（シールド側）時は、５％〜１０％となる。
（６）発振器（３０）の片側配線の断線（芯線側）時は、２０％となる。
（７）発振器（３０）の片側配線の対地短絡（シールド側）時は、５５％となる。
（８）発振器（３０）の片側配線の対地短絡（芯線側）時は、５１％となる。
（９）受信器（４０）の短絡時は、０％となる。
（１０）受信器（４０）の断線（両側または芯線）時は、０％となる。
【００６７】
尚、上記（３）〜（１０）は、液体（２１）の無し状態における値であり、液体（２１）の有り状態では、１５％を乗算する。
【００６８】
また、上記（３）、（４）、（９）及び（１０）では、受信信号が零になることから、この受信信号のみで異常を検出することができる。
【００６９】
一方、上記（５）及び（６）に示すように、通常の測定時において、片側配線の断線では液有り状態と断線状態の識別が不可能である。
【００７０】
また、スイッチング素子（３３）が発振素子（３２）の両側に設けている励振回路（３１）では、片側配線のみが対地短絡した場合、約半分の受信信号となる。この結果、液有り状態と液無し状態の中間状態（液面位置（２２）がセンサペア（５０）の位置にある場合）と短絡とを識別することができない。
【００７１】
しかしながら、異常時の受信信号の変化は、必ず減少側になっている。それ以上に減少する受信信号では液体（２１）の無し状態を示すことから、正常と異常との間で閾値を設定することができる。
【００７２】
また、２つのセンサペア（５０）を同時励振すると、出力回路（１１）にとっては負荷容量が増加するため、通常の単一励振の場合に比較して信号値（振幅）が低下する。したがって、単一励振等における受信信号の信号値を比較すると、下記の通りとなる。
（１）１つの発振器（３０）のみを励振する通常の測定時の単一励振時における受信信号の信号値を１００％とする。
（２）２つの発振器（３０）を同時に励振した場合の受信信号の信号値は、７２％となる。この信号値は、通常、８０％〜６０％となる。
（３）正常な発振器（３０）と片側配線が断線した発振器（３０）とを同時に励振した場合、受信信号の信号値は、単一励振時の８２％〜９９％となる。
（４）正常な発振器（３０）と片側配線が短絡した発振器（３０）とを同時に励振した場合、受信信号の信号値は、単一励振時の４６％〜４７％となる。
【００７３】
このように、異常検出時の信号値が通常の測定時の単一励振時の８０％以上の時には断線と判定することができ、５０％以下のときは短絡と判定することができる。
【００７４】
また、図８は、受信信号の振幅の最悪値を示したものである。つまり、図８は、上記発振器（３０）及び配線の容量のバラツキ及び温度特性などを含めた負荷容量を６００ｐＦ±１００ｐＦとし、発振器（３０）の出力の全抵抗（保護抵抗（１２）及びスイッチング素子（３３）のオン抵抗などの合計）を１．２ｋΩ±１．２ｋΩとして、受信信号の信号値を、回路定数の中心値に対する相対変化で示している。
【００７５】
上記図８から、正常な１つの発振器（３０）を励振した場合における受信信号の信号値Ｄに対し、正常な２つの発振器（３０）を同時に励振した場合における受信信号の信号値Ｅの相対値は、最小が６２％であり、最大が７８％である。
【００７６】
したがって、上述した断線及び短絡の異常を容量のバラツキ等に影響されることなく検出することができる。
【００７７】
尚、異常判定のための基準となる基準センサペア（５０）は、信号値が大きい方がノイズの影響を受け難いことから、信号値を大きくすることが望ましい。
【００７８】
また、液体（２１）の無し状態と判定できるセンサペア（５０）のうち、基準センサペア（５０）は、信号値の大きなものを選択する。
【００７９】
また、基準センサペア（５０）の受信器（４０）が受信する受信信号は、他のセンサペア（５０）の発振器（３０）が発振した超音波１Ａを受ける前の信号である必要がある。
【００８０】
また、１の液体容器（２０）に取り付けられたセンサペア（５０）と、他の液体容器（２０）に取り付けられたセンサペア（５０）との間で異常判定を行う場合、測定タイミングは制約されない。
【００８１】
また、基準センサペア（５０）の通常測定時の信号値と、異常判定時の信号値とを比較するので、基準センサペア（５０）に対する液面位置（２２）は、変化しないことが必要である。
【００８２】
〈作用〉
次に、上述した液位検出装置（１０）の検出動作について説明する。
【００８３】
先ず、通常測定モード時においては、各発振器（３０）を１つずつ励振する。つまり、１の発振器（３０）のスイッチング素子（３３）をオンする。このスイッチング素子（３３）がオンすると、発振素子（３２）が励振し、図６に示すように、超音波１Ａを発する。この超音波１Ａは、図２及び図３に示すように、液体容器（２０）の外壁をラム波として伝搬する。この超音波１Ａを受信素子（４１）が受信し、受信回路が受信信号Ｂを積分等を行い、コントローラ（７０）に振幅信号を出力する。
【００８４】
上記コントローラ（７０）の測定部（７１）は、振幅信号に基づき、発振器（３０）及び受信器（４０）が設置されたセンサ位置に液体（２１）が存するか否かを判定する。つまり、図３Ｃに示すように、液体（２１）がセンサ位置に存在しない場合（液体（２１）の無し状態）、超音波強度は大きく、振幅信号による信号値が大きい。これに対し、液体（２１）がセンサ位置に存在する場合（液有り状態）、超音波１Ａが液体（２１）中へ散逸するので、超音波強度は小さく、振幅信号による信号値が大きく減衰する。
【００８５】
上記発振器（３０）と受信器（４０）とが液面に平行に配置されていると、超音波強度は液面位置（２２）が発振器（３０）及び受信器（４０）のセンサ位置を横切るときに急峻に変化する。このため、発振器（３０）及び受信器（４０）の位置において、液体（２１）の有無をオン・オフで判定することができる。
【００８６】
一方、異常検出モードにおいては、２つのセンサペア（５０）の発振器（３０）を同時に励振して異常判定を行う。
【００８７】
つまり、コントローラ（７０）の基準選定部（７ａ）は、例えば、通常測定モードにおける受信信号から正常と判定し得る基準センサペア（５０）を選定する。
【００８８】
そして、異常検出モードにおいて、発振制御部（７２）は、基準センサペア（５０）の発振器（３０）と予め設定された他の１つのセンサペア（５０）の発振器（３０）とを同時に励振させる。この２つの発振器（３０）は、共通電源である出力回路（１１）から出力を受けると、励振し、２つの受信器（４０）が超音波１Ａを受信する。
【００８９】
また、断線識別部（７ｂ）は、基準センサペア（５０）の受信素子（４１）からの受信信号の振幅が通常測定モード時における振幅と同程度であると、他のセンサペア（５０）の発振器（３０）の片側配線の断線と判定する。
【００９０】
また、短絡識別部（７ｃ）は、基準センサペア（５０）の受信素子（４１）からの受信信号の振幅が通常測定モード時における振幅の半分程度又は半分以下であると、他のセンサペア（５０）の発振器（３０）の片側配線の短絡と判定する。
【００９１】
尚、上記コントローラ（７０）は、基準センサペア（５０）の受信素子（４１）からの受信信号の振幅が通常測定モード時における振幅の７０％程度であると、他のセンサペア（５０）を正常と判定する。
【００９２】
〈実施形態１の効果〉
以上のように、本実施形態によれば、複数のセンサペア（５０）の発振器（３０）を同時に励振し、受信信号の振幅値からセンサペア（５０）の異常を検出するようにしたために、回路構成を複雑にすることなく、異常を検出することができる。
【００９３】
また、受信信号の振幅から異常を検出するようにしたために、送受信間の時間や残響を利用するものに比して正確に異常を検出することができる。
【００９４】
また、受信信号の振幅から発振器（３０）の断線を検出するので、異常内容の断線まで正確に識別することができる。
【００９５】
また、受信信号の振幅から発振器（３０）の短絡を検出するので、異常内容の短絡まで正確に識別することができる。
【００９６】
また、センサペア（５０）の受信信号の振幅から測定対象の有無を通常測定時に行うので、液体（２１）の存否などを正確に測定することができる。
【００９７】
また、受信信号を整流して積分するようにしているので、振幅の変化を正確に判定することができ、測定精度の向上を図ることができる。
【００９８】
また、出力共通インピーダンスを抵抗（１２）によって構成しているので、異常時の振幅の変化を正確に実現させることができる。この結果、異常検出を正確に行うことができる。
【００９９】
【発明の実施の形態２】
次に、本発明の実施形態２を図面に基づいて詳細に説明する。
【０１００】
図９に示すように、発振器（３０）の具体例を示すと共に、本実施形態の発振器（３０）は、出力共通インピーダンスとしての抵抗（１２）を励振回路（３１）と発振素子（３２）との間に設けたものである。
【０１０１】
上記発振器（３０）は、２つの励振回路（３１）を備え、該各励振回路（３１）は、発振素子（３２）の両端に接続されている。上記各励振回路（３１）は、ハーフブリッジ回路に構成されている。つまり、上記励振回路（３１）は、半導体デバイスである２つのトランジスタ（３ａ）を備えると共に、ダイオード（３ｂ）と抵抗（３ｃ）とを備え、トランジスタ（３ａ）の接続点に発振素子（３２）が接続されている。
【０１０２】
上記抵抗（１２）は、電流制限の保護抵抗を兼用し、上記トランジスタ（３ａ）の接続点と発振素子（３２）との間に設けられている。
【０１０３】
上記発振器（３０）は、２つの励振回路（３１）によってプッシュプルタイプで発振素子（３２）を駆動するように構成されている。
【０１０４】
したがって、本実施形態によれば、４つのトランジスタ（３ａ）をオン・オフさせて発振素子（３２）を駆動するので、発振素子（３２）が発振する超音波１Ａの強度を大きくすることができ、測定及び異常検出を正確に行うことができる。その他の構成、作用及び効果は、実施形態１と同じである。
【０１０５】
【発明の他の実施の形態】
上記実施形態においては、液位検出装置（１０）について説明したが、本発明は、複数のセンサペア（５０）を備えた弾性波検出装置に適用することができる。
【０１０６】
また、上記各実施形態は、２つのセンサペア（５０）を同時に励振して異常を判定するようにしたが、３つ以上のセンサペア（５０）を同時に励振して以上を判定するようにしてもよい。つまり、例えば、基準センサペア（５０）と検出対象の２つのセンサペア（５０）とを同時に励振し、基準センサペア（５０）の受信信号より他の２つのセンサペア（５０）の片方又は双方の以上を検出するようにしてもよい。
【０１０７】
また、上記各実施形態は、通常測定時に液体（２１）の有無を判定するようにしたが、本発明は、固体などの液体（２１）以外のものの存否などを測定するものであってもよい。
【０１０８】
また、本発明は、通常測定時に送受信信号の時間差から対象までの距離を判定するものであってもよく、また、送受信信号の周波数差から対象の移動速度を判定するものであってもよい。
【０１０９】
また、本各実施形態の送受信手段は発振器（３０）と受信器（４０）とを別個に有するセンサペア（５０）としたが、発振と受信とを兼用して行うものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１における液無し状態の液体容器を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１における液有り状態の液体容器を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態１における発振素子及び発振素子の電気的等価回路図である。
【図５】本発明の実施形態１における断線時を示す発振器のブロック図である。
【図６】本発明の実施形態１における通常測定時の超音波信号を示す波形図である。
【図７】本発明の実施形態１における受信回路の受信信号を示す信号値の特定図である。
【図８】本発明の実施形態１における負荷容量に対する受信信号の信号値を示す特性図である。
【図９】本発明の実施形態２の発振器を示す電気回路図である。
【符号の説明】
１０            液位検出装置
１１            出力回路（共通電源）
１２            抵抗
１Ａ            超音波
２０            液体容器
３０            発振器（発振手段）
３１            励振回路
３２            発振素子
４０            受信器（受信手段）
４１            受信素子
５０            センサペア（送受信手段）
７０            コントローラ
７１            測定部（測定手段）
７２            発振制御部（発振制御手段）
７３            異常検出部（異常検出手段）
７ａ            基準選定部（基準選定手段）
７ｂ            断線識別部（断線識別手段）
７ｃ            短絡識別部（短絡識別手段）
【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】
2005006234.tif 000009
【図８】
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【図９】
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