(57)【要約】【課題】冗長化のために、信号処理系統１及び信号処理系統２とは独立したスイッチ手段及びスイッチ制御部が必要となり、電源の昇圧故障の保護など、回路が複雑となる。【解決手段】冗長化すべき信号処理系統１及び信号処理系統２において、互いに周波数の異なる励振信号Ｓｅ１（ｆ１）、Ｓｅ２（ｆ２）を重畳させてセンサ部（静電容量型センサ）３に印加し、電圧変換部（チャージアンプ）１０を介して得られる出力信号Ｓｏを、同期整流部１５−１、１５−２を介して演算部８−１、８−２に導くように構成した。同期整流部１５−１、１５−２は、電圧変換部１０の出力信号Ｓｏをそれぞれ周波数ｆ１またはｆ２により同期整流する。【選択図】  図１
2005017108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
残量測定をすべき被測定液が介在される一対の対向電極を有するセンサ部と、このセンサ部の静電容量値に応じた出力信号を発生する電圧変換部とを有し、前記センサ部における静電容量値から被測定液の残量を検出する冗長型被測定液残量計測装置において、前記センサ部に第１の周波数を有する第１の励振信号を印加する第１の励磁部と、前記センサ部に第２の周波数を有する第２の励振信号を印加する第２の励磁部と、前記電圧変換部の出力信号を前記第１の周波数により同期整流する第１の同期整流部と、前記電圧変換部の出力信号を前記第２の周波数により同期整流する第２の同期整流部と、前記第１の同期整流部の出力から被測定液の残量を算出する第１の演算部と、前記第２の同期整流部の出力から被測定液の残量を算出する第２の演算部とを有し、前記第１の励振信号と前記第２の励振信号とを重畳して前記センサ部に印加することを特徴とする冗長型被測定液残量計測装置。
【請求項２】
前記第１の周波数と第２の周波数との関係を互いに整数倍の値とならないように選定したことを特徴とする請求項１に記載の冗長型被測定液残量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、航空機用の燃料の残量を計測する計測器として採用され、航空機燃料のような被測定液の残量（液位）を計測する冗長型被測定液残量計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大型の航空機は、多くの燃料タンクが数箇所に分けて配置され、１つの燃料タンク毎に複数のセンサが装備され、安全性の高い設計がなされている。そして、燃料残量計測装置には、その信頼性向上のために、図２に示すような冗長方式が採用されている。
【０００３】
すなわち、燃料残量計測装置は、燃料タンクに挿入されるタンクユニットより構成された静電容量型のセンサ部３を備えている。このタンクユニットは、燃料が相互間に進入自在となるように配置された２つの金属円筒（図示せず）を有しており、これらの金属円筒間の静電容量値ｃｔを測定することにより、燃料の残量（液位）を測定するものである。電圧変換部１０はチャージアンプなどにより構成され、センサ部３の静電容量値ｃｔに応じた出力信号Ｓｏを発生する。
【０００４】
図に示すように、燃料残量計測装置は冗長化のために、同一構成を有する信号処理系統１および２を備えている。信号処理系統１において、励磁部４−１はクロック発生部５−１からの基準クロックＣＬＫに応じて励振信号Ｓｅ１を発生し、スイッチ手段１１を介してセンサ部３に印加する。また、電圧変換部１０の出力信号Ｓｏは整流部６−１および平滑部７−１を介して演算部８−１に入力され、演算部８−１により、燃料の残量に換算されて表示器の如き外部装置１３−１に出力（表示）される。９−１は電源部である。
【０００５】
信号処理系統２は、上記信号処理系統１と同様の構成を有しており、スイッチ手段１１を介して、励振信号Ｓｅ２をセンサ部３に印加するとともに、電圧変換部１０の出力信号Ｓｏを燃料の残量に換算して、外部装置１３−２に出力（表示）する。なお、励振信号Ｓｅ１とＳｅ２とは同じ周波数を有するものであっても良い。
【０００６】
ここで、スイッチ手段１１を駆動するスイッチ制御部１２は、励振部４−１および４−２により発生される励振信号Ｓｅ１、Ｓｅ２を切り換えてセンサ部３に印加し、信号処理系統１および２を時分割で動作させる。
【０００７】
このように、信号処理系統１および２は互いに独立した測定系を構成しており、スイッチ手段１１の切り換えに応じて時分割で動作し、燃料残量を外部装置１３−１、１３−２に出力（表示）するとともに、電圧変換部１０を除き、冗長型の構成を実現している。
【０００８】
なお、冗長化のために信号処理系統１および２の出力を選択的に切り換えるための手段は種々提案されているが、例えば、信号処理系統１側をプライマリとして、常時は信号処理系統１側の出力を採用し、自己診断回路等（図示せず）から発生される障害検出信号に応じて、出力をセカンダリー（信号処理系統２側）に切り換えれば、常に正常な測定結果を表示させることができる。
【０００９】
また、２つの信号処理系統１および２の出力を常に比較しておき、偏差がある程度大きくなった場合に、点検を促すアラーム信号を発生することも考えられる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平０２−２７６９１７号公報
【特許文献２】
特開２００１−０７４５３６号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の冗長型被測定液残量計測装置にあっては、励振部４−１、４−２が発生する励振信号Ｓｅ１、Ｓｅ２をスイッチ手段１１により時分割で選択する（切り換える）ようにしているために、信号処理系統１及び信号処理系統２とは独立したスイッチ手段１１及びこれを制御するスイッチ制御部１２が必要となるとともに、電源部９−１，９−２における昇圧故障の保護など、回路が複雑となるという問題点があった。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に着目して成されたものであって、その目的とするところは、スイッチ手段及びスイッチ制御部をなくして、耐故障性の向上を図り、計測装置としての信頼性を向上させた冗長型被測定液残量計測装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る冗長型被測定液残量計測装置は、残量測定をすべき被測定液が介在される一対の対向電極を有するセンサ部と、このセンサ部の静電容量値に応じた出力信号を発生する電圧変換部とを有し、前記センサ部における静電容量値から被測定液の残量を検出する冗長型被測定液残量計測装置において、前記センサ部に第１の周波数を有する第１の励振信号を印加する第１の励磁部と、前記センサ部に第２の周波数を有する第２の励振信号を印加する第２の励磁部と、前記電圧変換部の出力信号を前記第１の周波数により同期整流する第１の同期整流部と、前記電圧変換部の出力信号を前記第２の周波数により同期整流する第２の同期整流部と、前記第１の同期整流部の出力から被測定液の残量を算出する第１の演算部と、前記第２の同期整流部の出力から被測定液の残量を算出する第２の演算部とを有し、前記第１の励振信号と前記第２の励振信号とを重畳して前記センサ部に印加することを特徴としたものである。
【００１４】
かかる構成により、本発明の冗長型被測定液残量計測装置では、互いに周波数の異なる励振信号を重畳させてセンサ部に印加し、電圧変換部を介して得られる出力信号を、同期整流部を介して演算部に導くようにしているので、２つの信号処理系統を同時に動作させることができ、スイッチ手段及びスイッチ制御部を省略して、コストダウンや装置重量の低減が可能となるばかりか、耐故障性が向上して冗長型の計測装置としての信頼性を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る冗長型被測定液残量計測装置は、センサ部に印加する２つの励振信号において、第１の周波数と第２の周波数との関係を互いに整数倍の値とならないように選定したことを特徴とするものである。
【００１６】
かかる構成により、本発明の冗長型被測定液残量計測装置では、同期整流部における信号成分の選択性を向上させ、互いの励振信号による干渉を低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る冗長型被測定液残量計測装置の一実施例を示す構成図である。図において、前記図２と同様のものは同一符号を付して示す。
【００１９】
１４−１、１４−２はそれぞれ異なる周期の基準クロックＣＬＫ１、ＣＬＫ２を発生するクロック発生部であり、信号処理系統１に含まれる第１の励磁部４−１においては、基準クロックＣＬＫ１に対応して、第１の周波数ｆ１なる励振信号Ｓｅ１（ｆ１）が発生され、センサ部３に印加される。また、信号処理系統２に含まれる第２の励磁部４−１においては、基準クロックＣＬＫ２に対応して、第２の周波数ｆ２なる励振信号Ｓｅ２（ｆ２）を発生され、センサ部３に印加される。図に示されるように、２つの励振信号Ｓｅ１（ｆ１）、Ｓｅ２（ｆ２）は互いに重畳され、センサ部３に印加されている。
【００２０】
１５−１は信号処理系統１に含まれる第１の同期整流部であり、電圧変換部１０の出力信号Ｓｏを第１の周波数ｆ１により同期整流する。１５−２は信号処理系統２に含まれる第２の同期整流部であり、電圧変換部１０の出力信号Ｓｏを第２の周波数ｆ２により同期整流する。
【００２１】
このように、２つの信号処理系統１および２において、それぞれ異なる周波数ｆ１、ｆ２の励振信号Ｓｅ１（ｆ１）、Ｓｅ２（ｆ２）を使用するとともに、電圧変換部１０の出力信号Ｓｏを同期整流部１５−１、１５−２を介して取り出すように構成すると、演算部８−１、８−２にはそれぞれ固有の周波数成分ｆ１、ｆ２に対応した検出信号のみが入力されることになり、切り換えスイッチなどを使用することなく、２つの信号処理系統１、２を同時に動作させ、冗長化することができる。
【００２２】
ここで、第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２との関係は、互いに整数倍の値とならないように選定されており、例えば、第１の周波数ｆ１を５ＫＨｚ、第２の周波数ｆ２を６ＫＨｚの周波数に設定している。
【００２３】
このように、２つの周波数ｆ１、ｆ２を互いに整数倍の値とならないように選定すれば、同期整流部１５−１、１５−２において、他方の励振信号の高調波成分が整流出力に混入するのを防止することができ、同期整流部１５−１、１５−２における選択性を向上させ、互いの励振信号Ｓｅ１（ｆ１）、Ｓｅ２（ｆ２）による干渉を低減することができる。
【００２４】
また、スイッチ手段及びスイッチ制御部を省略して、コストダウンや装置重量の低減が可能となるばかりか、耐故障性が向上して冗長型の計測装置としての信頼性を向上させることができる。
【００２５】
なお、本発明の冗長型被測定液残量計測装置は、上記した冗長燃料残量計測装置に限らず、交流励振信号によりセンサを励振する計測系の冗長化に適用できるものである。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る冗長型被測定液残量計測装置では、残量測定をすべき被測定液が介在される一対の対向電極を有するセンサ部と、このセンサ部の静電容量値に応じた出力信号を発生する電圧変換部とを有し、前記センサ部における静電容量値から被測定液の残量を検出する冗長型被測定液残量計測装置において、前記センサ部に第１の周波数を有する第１の励振信号を印加する第１の励磁部と、前記センサ部に第２の周波数を有する第２の励振信号を印加する第２の励磁部と、前記電圧変換部の出力信号を前記第１の周波数により同期整流する第１の同期整流部と、前記電圧変換部の出力信号を前記第２の周波数により同期整流する第２の同期整流部と、前記第１の同期整流部の出力から被測定液の残量を算出する第１の演算部と、前記第２の同期整流部の出力から被測定液の残量を算出する第２の演算部とを有し、前記第１の励振信号と前記第２の励振信号とを重畳して前記センサ部に印加するようにしているので、２つの信号処理系統を同時に動作させることができ、スイッチ手段及びスイッチ制御部を省略して、コストダウンや装置重量の低減が可能となるばかりか、耐故障性が向上して冗長型の計測装置としての信頼性を向上させることができる。
【００２７】
また、センサ部に印加する２つの励振信号において、第１の周波数と第２の周波数との関係を互いに整数倍の値とならないように選定しているので、同期整流部における信号成分の選択性を向上させ、互いの励振信号による干渉を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冗長型被測定液残量計測装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】従来の冗長型被測定液残量計測装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１        信号処理系統
２        信号処理系統
３        センサ部（静電容量センサ）
４−１、４−２  励磁部
５−１、５−２、１４−１、１４−２  クロック発生部
６−１、６−２  整流部
７−１、７−２  平滑部
８−１、８−２  演算部
９−１、９−２  電源部
１０      電圧変換部（チャージアンプ）
１１      スイッチ手段
１２      スイッチ制御部
１３−１、１３−２  外部装置（表示器）
１５−１、１５−２  同期整流部
【図１】
2005017108.tif 000003
【図２】
2005017108.tif 000004