(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024157835
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】レベル計
(51)【国際特許分類】
G01F 23/284 20060101AFI20241031BHJP
【ＦＩ】
G01F23/284
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023072441
(22)【出願日】2023-04-26
(71)【出願人】
【識別番号】000129253
【氏名又は名称】株式会社キーエンス
(74)【代理人】
【識別番号】110001298
【氏名又は名称】弁理士法人森本国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石川 大嗣郎
(72)【発明者】
【氏名】石井 隆宏
【テーマコード（参考）】
2F014
【Ｆターム（参考）】
2F014AB02
2F014AB03
2F014FC01
2F014GA01
(57)【要約】
【課題】設置場所の自由度が高いレベル計を提供する。
【解決手段】レベル計１０は、センサ部１６と、センサ部１６に対して通信するとともに電力を供給する制御器５５とを備える。センサ部１６は、送信信号を生成する信号生成部と、生成された送信信号に応じた電波送信する送信部と、対象物で反射した電波を受信して、受信した電波に応じた受信信号を生成する受信部と、受信信号に少なくとも基づいて対象物のレベルを計測するセンサ処理部とを有する。制御器５５は、計測されたレベルに応じた表示を行う表示部２０と、レベルの計測に関するパラメータを設定するための操作部３０とを有する。
【選択図】図１
【解決手段】レベル計１０は、センサ部１６と、センサ部１６に対して通信するとともに電力を供給する制御器５５とを備える。センサ部１６は、送信信号を生成する信号生成部と、生成された送信信号に応じた電波送信する送信部と、対象物で反射した電波を受信して、受信した電波に応じた受信信号を生成する受信部と、受信信号に少なくとも基づいて対象物のレベルを計測するセンサ処理部とを有する。制御器５５は、計測されたレベルに応じた表示を行う表示部２０と、レベルの計測に関するパラメータを設定するための操作部３０とを有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象物のレベルを計測するレベル計であって、
センサ部と、
前記センサ部と通信ケーブルを介して接続され、前記センサ部に対して通信するとともに電力を供給する制御器と、を備え、
前記センサ部は、
送信信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部により生成される送信信号に応じた電波を送信する送信部と、
前記送信部を収容する第一筐体と、
前記第一筐体に形成され、対象物に向けて取り付けるための取付部と、
前記第一筐体に設けられ、前記送信部により送信される電波を透過する計測窓と、
前記対象物で反射した電波を、前記計測窓を介して受信して、受信した電波に応じた受信信号を生成する受信部と、
前記受信部により生成される前記受信信号に少なくとも基づいて前記対象物の前記レベルを計測するセンサ処理部と、を有し、
前記制御器は、
前記センサ部に前記通信ケーブルを介して電力を供給する電源と、
前記電源を収容する第二筐体と、
前記第二筐体に設けられ、前記センサ処理部により計測された前記レベルに応じた表示を行う表示部と、
前記第二筐体に設けられ、前記レベルの計測に関するパラメータを設定するための操作部と、を有する、レベル計。
センサ部と、
前記センサ部と通信ケーブルを介して接続され、前記センサ部に対して通信するとともに電力を供給する制御器と、を備え、
前記センサ部は、
送信信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部により生成される送信信号に応じた電波を送信する送信部と、
前記送信部を収容する第一筐体と、
前記第一筐体に形成され、対象物に向けて取り付けるための取付部と、
前記第一筐体に設けられ、前記送信部により送信される電波を透過する計測窓と、
前記対象物で反射した電波を、前記計測窓を介して受信して、受信した電波に応じた受信信号を生成する受信部と、
前記受信部により生成される前記受信信号に少なくとも基づいて前記対象物の前記レベルを計測するセンサ処理部と、を有し、
前記制御器は、
前記センサ部に前記通信ケーブルを介して電力を供給する電源と、
前記電源を収容する第二筐体と、
前記第二筐体に設けられ、前記センサ処理部により計測された前記レベルに応じた表示を行う表示部と、
前記第二筐体に設けられ、前記レベルの計測に関するパラメータを設定するための操作部と、を有する、レベル計。
【請求項2】
前記センサ処理部は、前記信号生成部により生成される前記送信信号と、前記受信部により生成される前記受信信号に基づき中間周波数信号を生成し、前記中間周波数信号に基づいて前記対象物のレベルを計測する、請求項１に記載のレベル計。
【請求項3】
前記センサ処理部は、前記信号生成部により生成される前記送信信号と、前記受信部により生成される前記受信信号に基づき、前記送信部から電波を送信するタイミングと前記受信部により電波を受信するタイミングとの差に対応する前記対象物のレベルを計測する、請求項１に記載のレベル計。
【請求項4】
前記センサ部は、さらに、
前記計測窓に配置され、前記送信部により送信される送信波が計測軸に沿って進行するよう前記送信波を屈折する誘電体レンズと、
前記第一筐体に収容され、前記送信部と前記受信部とが実装され、前記計測軸と交差するセンサ基板とを有する、請求項１に記載のレベル計。
前記計測窓に配置され、前記送信部により送信される送信波が計測軸に沿って進行するよう前記送信波を屈折する誘電体レンズと、
前記第一筐体に収容され、前記送信部と前記受信部とが実装され、前記計測軸と交差するセンサ基板とを有する、請求項１に記載のレベル計。
【請求項5】
前記センサ部は、さらに、
前記センサ基板上の前記送信部および前記受信部が接する空間を囲うとともに、当該空間に連通する前記計測軸に沿った導波路を形成する導電性の電波整形部を有し、
前記誘電体レンズは、前記送信部により送信され前記導波路を通過する前記送信波が前記計測軸に沿って平面波として進行するよう前記送信波を屈折する、請求項４に記載のレベル計。
前記センサ基板上の前記送信部および前記受信部が接する空間を囲うとともに、当該空間に連通する前記計測軸に沿った導波路を形成する導電性の電波整形部を有し、
前記誘電体レンズは、前記送信部により送信され前記導波路を通過する前記送信波が前記計測軸に沿って平面波として進行するよう前記送信波を屈折する、請求項４に記載のレベル計。
【請求項6】
前記導波路は、前記計測軸に直交する方向について、前記送信部により送信される前記送信波の波長の半分よりも長く、かつ、前記送信波の波長よりも短いものであり、
前記計測軸に沿った方向について、前記送信部により送信される前記送信波の波長よりも長いものである、請求項５に記載のレベル計。
前記計測軸に沿った方向について、前記送信部により送信される前記送信波の波長よりも長いものである、請求項５に記載のレベル計。
【請求項7】
前記センサ部は、さらに、
前記導波路と連通し、前記計測軸に直交する方向について、前記導波路から前記誘電体レンズに向けて長くなる電波路を形成する導電性のテーパー壁を有する、請求項６に記載のレベル計。
前記導波路と連通し、前記計測軸に直交する方向について、前記導波路から前記誘電体レンズに向けて長くなる電波路を形成する導電性のテーパー壁を有する、請求項６に記載のレベル計。
【請求項8】
前記テーパー壁には、内壁面に電波を吸収する電波吸収体が設けられる、請求項７に記載のレベル計。
【請求項9】
前記取付部は、前記計測軸を円筒軸とする円筒形を有し、前記誘電体レンズの側面を囲う、請求項４に記載のレベル計。
【請求項10】
前記操作部は、前記レベルの計測に関する前記パラメータとして前記レベルについて複数のレベル範囲を区切る閾値の設定操作を受け付けるものであり、
前記センサ部は、さらに、前記センサ処理部により計測された前記レベルと前記操作部により設定される前記閾値との比較結果に応じて点灯状態が変化する状態灯を有し、
前記センサ基板は、前記誘電体レンズと向かい合う面の中央部に前記送信部と前記受信部とが実装され、当該向かい合う面の裏面又は周辺部に前記状態灯の光源が実装され、
前記第一筐体は、前記光源からの光を透過する前記状態灯の透過窓が設けられる、請求項４に記載のレベル計。
前記センサ部は、さらに、前記センサ処理部により計測された前記レベルと前記操作部により設定される前記閾値との比較結果に応じて点灯状態が変化する状態灯を有し、
前記センサ基板は、前記誘電体レンズと向かい合う面の中央部に前記送信部と前記受信部とが実装され、当該向かい合う面の裏面又は周辺部に前記状態灯の光源が実装され、
前記第一筐体は、前記光源からの光を透過する前記状態灯の透過窓が設けられる、請求項４に記載のレベル計。
【請求項11】
前記第一筐体は、前記計測軸を円筒軸とする円筒形の部位を有し、当該円筒形の前記計測軸を通る第一面と当該円筒形の側面である第二面との間に前記状態灯の透過窓が設けられる、請求項１０に記載のレベル計。
【請求項12】
前記通信ケーブルは、前記第一筐体を貫通するとともに、前記センサ基板と電気的に接続される、請求項４に記載のレベル計。
【請求項13】
前記操作部は、レベルの計測に関する前記パラメータとして前記レベルについて複数のレベル範囲を区切る閾値の設定操作を受け付けるものであり、
前記センサ部は、さらに、前記センサ処理部により計測されたレベルと前記操作部により設定される前記閾値との比較結果に応じて点灯状態が変化する状態灯を有し、
前記第一筐体には、前記第一筐体に収容される前記状態灯の光源からの光を透過する前記状態灯の透過窓が設けられる、請求項１に記載のレベル計。
前記センサ部は、さらに、前記センサ処理部により計測されたレベルと前記操作部により設定される前記閾値との比較結果に応じて点灯状態が変化する状態灯を有し、
前記第一筐体には、前記第一筐体に収容される前記状態灯の光源からの光を透過する前記状態灯の透過窓が設けられる、請求項１に記載のレベル計。
【請求項14】
前記制御器は、さらに、前記センサ処理部により計測されたレベルと前記操作部により設定される前記閾値との比較結果に応じて点灯状態が変化する第二状態灯を有し、
前記第二筐体には、当該第二筐体に収容される前記第二状態灯の第二光源からの光を透過する前記第二状態灯の第二透過窓が設けられる、請求項１３に記載のレベル計。
前記第二筐体には、当該第二筐体に収容される前記第二状態灯の第二光源からの光を透過する前記第二状態灯の第二透過窓が設けられる、請求項１３に記載のレベル計。
【請求項15】
前記操作部は、さらに、前記レベルについて複数のレベル範囲に対応する色の設定操作を受け付けるものであり、
前記状態灯は、前記センサ処理部により計測されたレベルが属するレベル範囲に対応する色で発光する、請求項１３に記載のレベル計。
前記状態灯は、前記センサ処理部により計測されたレベルが属するレベル範囲に対応する色で発光する、請求項１３に記載のレベル計。
【請求項16】
前記レベルについて複数のレベル範囲を区切る１つ又は複数の閾値が設定されており、
前記制御器の前記表示部は、前記レベルの値に応じて長さが伸縮するバーグラフと、前記レベルがどの前記レベル範囲に属しているかを示すゲージを表示する、請求項１に記載のレベル計。
前記制御器の前記表示部は、前記レベルの値に応じて長さが伸縮するバーグラフと、前記レベルがどの前記レベル範囲に属しているかを示すゲージを表示する、請求項１に記載のレベル計。
【請求項17】
前記制御器は、外部からの電力が入力される外部入力端子又は他の制御器から電力が入力される受電端子の少なくとも一方と、他の制御器へ電力を出力する送電端子と、を有する、請求項１に記載のレベル計。
【請求項18】
前記制御器は、前記制御器をレールに取り付けるためのレールホルダ部を有しており、複数の前記遠隔制御器が前記レールホルダ部を用いて互いに隣接して前記レールに取り付けられている場合、前記外部入力端子から電力が入力される前記制御器、および、前記受電端子から電力が入力される前記制御器は、前記送電端子から他の制御器の前記受電端子へ電力を出力可能である、請求項１７に記載のレベル計。
【請求項19】
対象物のレベルを計測するレベル計であって、
送信信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部により生成される送信信号に応じた電波を送信する送信部と、
前記送信部を収容する第一筐体と、
前記第一筐体に形成され、対象物に向けて取り付けるための取付部と、
前記第一筐体に設けられ、前記送信部により送信される電波を透過する計測窓と、
前記計測窓に配置され、前記送信部により送信される電波が計測軸に沿って進行するよう当該電波を屈折する誘電体レンズと、
前記第一筐体に収容され、前記送信部と前記受信部とが実装され、前記計測軸と交差するセンサ基板と、
前記第一筐体を貫通するとともに、前記センサ基板と電気的に接続される通信ケーブルと、
前記対象物で反射した電波を、前記計測窓を介して受信して、受信した電波に応じた受信信号を生成する受信部と、
前記受信部により生成される受信信号に少なくとも基づいて前記対象物のレベルを計測するセンサ処理部と、を備えるレベル計。
送信信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部により生成される送信信号に応じた電波を送信する送信部と、
前記送信部を収容する第一筐体と、
前記第一筐体に形成され、対象物に向けて取り付けるための取付部と、
前記第一筐体に設けられ、前記送信部により送信される電波を透過する計測窓と、
前記計測窓に配置され、前記送信部により送信される電波が計測軸に沿って進行するよう当該電波を屈折する誘電体レンズと、
前記第一筐体に収容され、前記送信部と前記受信部とが実装され、前記計測軸と交差するセンサ基板と、
前記第一筐体を貫通するとともに、前記センサ基板と電気的に接続される通信ケーブルと、
前記対象物で反射した電波を、前記計測窓を介して受信して、受信した電波に応じた受信信号を生成する受信部と、
前記受信部により生成される受信信号に少なくとも基づいて前記対象物のレベルを計測するセンサ処理部と、を備えるレベル計。
【請求項20】
前記レベル計は、さらに、
前記センサ基板上の前記送信部および前記受信部が接する空間を囲うとともに、当該空間に連通する前記計測軸に沿った導波路を形成する導電性の電波整形部と、
前記センサ処理部により計測されたレベルとしきい値との比較結果に応じて点灯状態が変化する状態灯とを備え、
前記誘電体レンズは、前記送信部により送信され前記導波路を通過する送信波が前記計測軸に沿って平面波として進行するよう前記送信波を屈折するものであり、
前記センサ基板は、前記誘電体レンズと向かい合う面の中央部に前記送信部と前記受信部とが実装され、当該向かい合う面の裏面又は周辺部に前記状態灯の光源が実装され、
前記第一筐体は、前記光源からの光を透過する前記状態灯の透過窓が設けられる、請求項１９に記載のレベル計。
前記センサ基板上の前記送信部および前記受信部が接する空間を囲うとともに、当該空間に連通する前記計測軸に沿った導波路を形成する導電性の電波整形部と、
前記センサ処理部により計測されたレベルとしきい値との比較結果に応じて点灯状態が変化する状態灯とを備え、
前記誘電体レンズは、前記送信部により送信され前記導波路を通過する送信波が前記計測軸に沿って平面波として進行するよう前記送信波を屈折するものであり、
前記センサ基板は、前記誘電体レンズと向かい合う面の中央部に前記送信部と前記受信部とが実装され、当該向かい合う面の裏面又は周辺部に前記状態灯の光源が実装され、
前記第一筐体は、前記光源からの光を透過する前記状態灯の透過窓が設けられる、請求項１９に記載のレベル計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、対象物のレベルを計測するレベル計に関する。
【背景技術】
【0002】
液体、粉体、粒体などの、流動性を持つ物質を貯留する容器において、物質の界面の高さ、すなわちレベル（液面レベル、粉体上面レベルなど）を計測するレベル計が用いられることがある。こうしたレベル計は、計測されたレベルをユーザに対して表示する機能を備えている。例えば特許文献１に記載のレベル計は、計測された液面レベルを表示する表示部を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－００２０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来のレベル計においては、計測されたレベルは、数値で表示されていた。例えば特許文献１のレベル計においては、液面レベルの測定結果を数値で表示するための、５桁の７セグメントＬＥＤ（発光ダイオード）が表示部に設けられている。この表示部は、レベルを計測するために用いられるパルス信号を生成する本体部の上面に設けられている。
【0005】
しかしながら、表示部はユーザが測定結果を目視により理解できる内容を表示する必要があるため、ある程度の大きさが必要となる。また特許文献１のレベル計では、測定条件などを入力するための操作部も本体部の上面に設けられている。本体部は、表示部と操作部、およびこれらを制御するための電子回路を含む必要があるため、寸法が大きくなってしまう。レベル計の本体部の寸法が大きいと、狭い場所、天井の低い場所などにレベル計を設置することができなくなり、設置場所の自由度が低くなる。また表示部および操作部が本体部と同じ場所にあるため、ユーザはレベル計に近づかなければ、計測結果を確認することも、操作部を操作することもできない。したがってユーザが近寄り難い場所、例えば高い場所などにレベル計を設置すると不便となるため、ユーザにとっての利便性の観点からしても、従来のレベル計は設置場所の自由度が低くなっていた。
【0006】
上記の問題に鑑み、本発明は、設置場所の自由度が高いレベル計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、本発明に係る実施形態の一例としてのレベル計は、対象物のレベルを計測するレベル計であって、センサ部と、センサ部と通信ケーブルを介して接続され、センサ部に対して通信するとともに電力を供給する制御器と、を備え、センサ部は、送信信号を生成する信号生成部と、信号生成部により生成される送信信号に応じた電波を送信する送信部と、送信部を収容する第一筐体と、第一筐体に形成され、対象物に向けて取り付けるための取付部と、第一筐体に設けられ、送信部により送信される電波を透過する計測窓と、対象物で反射した電波を、計測窓を介して受信して、受信した電波に応じた受信信号を生成する受信部と、受信部により生成する受信信号に少なくとも基づいて対象物のレベルを計測するセンサ処理部と、を有し、制御器は、センサ部に通信ケーブルを介して電力を供給する電源と、電源を収容する第二筐体と、第二筐体に設けられ、センサ処理部により計測されたレベルに応じた表示を行う表示部と、第二筐体に設けられ、レベ
ルの計測に関するパラメータを設定するための操作部と、を有する。また本発明に係る実施形態の別例としてのレベル計は、対象物のレベルを計測するレベル計であって、送信信号を生成する信号生成部と、信号生成部により生成される送信信号に応じた電波を送信する送信部と、送信部を収容する第一筐体と、第一筐体に形成され、対象物に向けて取り付けるための取付部と、第一筐体に設けられ、送信部により送信される電波を透過する計測窓と、計測窓に配置され、送信部により送信される送信波が計測軸に沿って進行するよう送信波を屈折する誘電体レンズと、第一筐体に収容され、送信部と受信部とが実装され、計測軸と交差するセンサ基板と、第一筐体を貫通するとともに、センサ基板と電気的に接続される通信ケーブルと、対象物で反射した電波を、計測窓を介して受信して、受信した電波に応じた受信信号を生成する受信部と、受信部により生成される受信信号に少なくとも基づいて対象物のレベルを計測するセンサ処理部と、を備える。
ルの計測に関するパラメータを設定するための操作部と、を有する。また本発明に係る実施形態の別例としてのレベル計は、対象物のレベルを計測するレベル計であって、送信信号を生成する信号生成部と、信号生成部により生成される送信信号に応じた電波を送信する送信部と、送信部を収容する第一筐体と、第一筐体に形成され、対象物に向けて取り付けるための取付部と、第一筐体に設けられ、送信部により送信される電波を透過する計測窓と、計測窓に配置され、送信部により送信される送信波が計測軸に沿って進行するよう送信波を屈折する誘電体レンズと、第一筐体に収容され、送信部と受信部とが実装され、計測軸と交差するセンサ基板と、第一筐体を貫通するとともに、センサ基板と電気的に接続される通信ケーブルと、対象物で反射した電波を、計測窓を介して受信して、受信した電波に応じた受信信号を生成する受信部と、受信部により生成される受信信号に少なくとも基づいて対象物のレベルを計測するセンサ処理部と、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、表示部と操作部が制御器に設けられるため、センサ部の寸法が小さくなり、センサ部の設置場所の自由度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】レベル計のセンサ部および制御器を示す斜視図。
【図2】センサ部の断面図。
【図3】制御器の断面図。
【図4】対象物を収容するタンクにセンサ部が取り付けられた状態を示す図。
【図5A】送信波の進行経路を示す図。
【図5B】反射波の進行経路を示す図。
【図6】レベル計の構成要素間の関係の一例を概略的に示すブロック図。
【図7】レーダー制御部および送受信部の構成の一例を示す図。
【図8】送信波と反射波との関係を示す図。
【図9】表示部のモード遷移を説明する図。
【図10】表示部に表示されるバーグラフとゲージを示す図。
【図11】第１の制御器の送電端子が露出した状態を示す図。
【図12】第２の制御器の受電端子が露出した状態を示す図。
【図13】複数の制御器が並んでレールに取り付けられた状態を示す図。
【図14】センサ部が外部制御装置と接続される形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態の一例としてのレベル計１０について説明する。図１の斜視図には、本実施形態のレベル計１０が示されている。レベル計１０は、計測対象となる対象物（例えば液体、粉体、粒体など）のレベルを計測する装置である。計測されるレベルとは、対象物の界面の高さである。レベルの具体例としては、容器内に収容される液体の液面の高さが挙げられる。
【0011】
レベル計１０は、センサ部１６と、センサ部１６から離れた位置でセンサ部１６と通信可能な制御器５５とを備える。そして、センサ部１６と制御器５５との間は通信ケーブル１１で接続されている。制御器５５は、通信ケーブル１１を介してセンサ部１６に対して通信するとともに、センサ部１６へ電力を供給する。
【0012】
図１のレベル計１０においては、センサ部１６のみが計測の対象物７２を収容する容器に取り付けられ、制御器５５はその容器から離れた位置でセンサ部１６と通信を行う。センサ部１６は、第一筐体１６ａで覆われている。
【0013】
図１に示されているように、センサ部１６はおおむね円筒形の形状を有する。以下にお
いては、センサ部１６の円筒形の軸心に沿った方向を、長手方向Ａと称する。図１のセンサ部１６の第一筐体１６ａには、長手方向Ａの一端に、計測窓４０が設けられている。
いては、センサ部１６の円筒形の軸心に沿った方向を、長手方向Ａと称する。図１のセンサ部１６の第一筐体１６ａには、長手方向Ａの一端に、計測窓４０が設けられている。
【0014】
以下においてセンサ部１６の構造について説明する場合、長手方向Ａの一端側を下側、長手方向Ａの他端側を上側と呼ぶことがある。センサ部１６は、長手方向Ａの下側が対象物に向けられた状態で対象物のレベルを計測する。すなわち、図１のセンサ部１６は、第一筐体１６ａの計測窓４０が対象物に向けられた状態で対象物のレベルを計測する。図１のセンサ部１６には計測軸が設定されている。センサ部１６は、この計測軸に沿ったレベルを計測する。ここで、レベル計１０が対象物のレベルを計測する際には、計測対象となる対象物（例えば水などの液体）のレベルの変化方向と、長手方向Ａが同じ方向であることが好ましい。つまりセンサ部１６の計測軸の方向と、長手方向Ａが同じ方向であることが好ましい。例えばレベル計１０が液体の液面の高さ（レベル）を計測する場合に、長手方向Ａは、液体の液面の高さの変化方向、すなわち鉛直方向（高さ方向、重力方向）と同じ方向であるとよい。
【0015】
センサ部１６の第一筐体１６ａのうち、計測窓４０よりも上側に、センサ部１６を対象物に向けて取り付けるための取付部１８が形成されている。対象物のレベルを計測するために、取付部１８を用いて、取付対象にセンサ部１６が取り付けられる。例えば、液体などの対象物が収容された容器（タンク）がセンサ部１６の取付対象となる。取付対象は容器に限るものではなく、センサ部１６が取り付けられる対象であればよい。例えば、野外の液面（湖面、海面など）の上方に設けられた足場も取付対象となり得る。図１の取付部１８は、センサ部１６の計測軸を円筒軸とする円筒形で、その円筒の表面にネジ筋が刻まれている。そして取付部１８より上側は、取付部１８より大きな径の円筒形となっている。図１のセンサ部１６は、取付部１８が、対象物を収容する容器の上面にネジ留めされることにより、計測窓４０を対象物に向けて容器に固定される。そして、センサ部１６において長手方向Ａの他端側（上側）に、計測されたレベルに応じて点灯状態が変化する状態灯５２が配置されている。状態灯５２は、長手方向Ａと平行な、センサ部１６の円筒形の軸心を取り囲むように配置されている。ユーザは、状態灯５２の点灯状態を目視することで正常、注意、異常などの対象物の状態を知ることができる。
【0016】
図１のレベル計１０においては、計測窓４０から対象物に向けて送信波となる電波が透過して送信され、対象物で反射した反射波が計測窓４０で受信される。レベル計１０は、送信波と反射波とに基づいて対象物のレベルを算出する。
【0017】
円筒形のセンサ部１６の第一筐体１６ａの側面に通信ケーブル１１が接続されている。通信ケーブル１１は、センサ部１６から離れた位置に配置された制御器５５へ接続されている。通信ケーブル１１は、センサ部１６と制御器５５との間で信号を伝達する。また通信ケーブル１１は、制御器５５からセンサ部１６へ電力を伝達してもよい。ここで制御器５５は、分離型の制御器とも呼ばれる。通信ケーブル１１の長さは数十センチメートルから数十メートル程度であり、典型的には１メートルから５メートル程度である。
【0018】
図１の制御器５５は第二筐体９９で覆われている。第二筐体９９は全体として６つの外面で囲まれた箱形となっている。以下においては、制御器５５の外面のうち、通信ケーブル１１が接続される面を前面、その反対側の面を後面と呼ぶ。そして図１において制御器５５の上方の面を上面、下方の面を下面、手前の面を左側面、左側面と反対側の面を右側面と呼ぶ。また、以下において制御器５５の構造について説明する場合、前面と後面とを結ぶ方向を前後方向Ｂと呼ぶ。
【0019】
制御器５５の第二筐体９９の上面には、表示部２０が設けられている。表示部２０は、各種情報を表示可能なアクティブマトリックス方式の表示装置を含む。例えば、表示部２
０はＬＣＤ（Liquid Crystal Display、液晶ディスプレイ）を含む。特に、表示部２０はカラー表示（複数の色による表示）が可能なＬＣＤを含むことが好ましい。
０はＬＣＤ（Liquid Crystal Display、液晶ディスプレイ）を含む。特に、表示部２０はカラー表示（複数の色による表示）が可能なＬＣＤを含むことが好ましい。
【0020】
表示部２０は、センサ部１６が計測した対象物のレベルを表示する。図１においては、レベルの値に応じて長さが伸縮するバーグラフ２２が表示部２０に表示される。また表示部２０には、複数の区間に区分けされたゲージ２４も表示される。ゲージ２４は、計測されたレベルが、予め定められた複数のレベル範囲のうち、どのレベル範囲に属しているのかを示す。ゲージ２４は、カラー表示（多色表示）されて、各区間が色分けされていることが好ましい。ただしゲージ２４は、各区間の見分けがつくようになっていれば単色表示されてもよい。たとえば各区間の区切りを示すラインが表示されていてもよい。あるいは色の濃淡によって各区間が区分けされていてもよい。バーグラフ２２は、ゲージ２４の隣に表示される。
【0021】
制御器５５の第二筐体９９において表示部２０が配置される外面（上面）には、操作部３０も配置されている。図１の操作部３０は、設定キー３２と、方向キー３３を含む。また方向キー３３は、アップキー３４と、ダウンキー３５を有する。レベル計１０のユーザは、操作部３０を操作することで、レベル計１０の動作パラメータを操作することができる。動作パラメータには、レベルの計測に関するパラメータが含まれる。動作パラメータには例えば、センサ部１６が計測した対象物のレベルと比較される閾値が含まれる。ユーザは特に、操作部３０を操作することで、表示部２０の表示内容およびレベル範囲の区切りを規定する閾値の設定を変更できる。またユーザは、操作部３０を操作することで、センサ部１６の状態灯５２が発光する色を変更してもよい。閾値により区切られた複数のレベル範囲にはそれぞれ、色が対応付けられており、センサ部１６の状態灯５２は、計測されたレベルが属するレベル範囲に対応する色で発光する。また操作部３０は、レベルについて複数のレベル範囲に対応する色の設定操作を受け付ける。そしてユーザは例えば、操作部３０を操作してレベル範囲に対応する色を変更することで、状態灯５２が発光する色を変更することができる。なお操作部３０は、制御器５５にユーザの操作を受け付けさせるものであればよく、例えば表示部２０と一体化したタッチパネルであってもよい。また制御器５５の上面には、第二状態灯５４も設けられている。この第二状態灯５４は、センサ部１６の状態灯５２と同じ点灯状態で点灯する。
【0022】
制御器５５に設けられた表示部２０、操作部３０、第二状態灯５４より上方には、表示部２０、操作部３０、第二状態灯５４を覆う透明な上面カバー５８が設けられている。上面カバー５８は例えばガラス、アクリル、ポリアリレート、ポリカーボネートなどの光学的に透明な素材で構成される。ユーザは、表示部２０の表示内容および第二状態灯５４の点灯状態を上面カバー５８越しに確認できる。またユーザが操作部３０を操作するときには、ユーザは上面カバー５８を操作部３０の上方から一時的に取り外す。上面カバー５８の一時的な取り外しおよび取り付けが容易となるように、上面カバー５８が制御器５５に対してヒンジを介して取り付けられていてもよい。
【0023】
制御器５５の後面には、接続部１２が設けられている。図１の接続部１２は、制御器５５と外部の装置との間での通信を行うためのケーブルが接続される端子となっている。
【0024】
制御器５５の下面には、レールホルダ部６１が設けられている。レールホルダ部６１は図１には図示されていないレールを挟み込む構造をしており、レールホルダ部６１がレールを挟み込むことで、制御器５５がレールに取り付けられる。
【0025】
図１に示されているように、レベル計１０は、対象物のレベルを計測するための電波を送受信するセンサ部１６とは別に、センサ部１６から離れた位置でセンサ部１６と通信可能な制御器５５を備える。この制御器５５が表示部２０と操作部３０を有するため、セン
サ部１６には表示部２０と操作部３０が必要ない。したがってセンサ部１６の寸法が小さくなり、センサ部１６の設置場所の自由度が高くなる。また、表示部２０と操作部３０は、センサ部１６から離れた位置の制御器５５にあるため、ユーザは表示部２０の表示を確認する際、および操作部３０を操作する際に、センサ部１６へ近づく必要がない。したがってユーザが近寄り難い場所にセンサ部１６が設置されても、ユーザの利便性を損なうことがないため、センサ部１６の設置場所の自由度が高くなる。
サ部１６には表示部２０と操作部３０が必要ない。したがってセンサ部１６の寸法が小さくなり、センサ部１６の設置場所の自由度が高くなる。また、表示部２０と操作部３０は、センサ部１６から離れた位置の制御器５５にあるため、ユーザは表示部２０の表示を確認する際、および操作部３０を操作する際に、センサ部１６へ近づく必要がない。したがってユーザが近寄り難い場所にセンサ部１６が設置されても、ユーザの利便性を損なうことがないため、センサ部１６の設置場所の自由度が高くなる。
【0026】
【0027】
センサ部１６の外面は第一筐体１６ａで覆われている。第一筐体１６ａの内部には、センサＩＣ４１（ＩＣ：Integrated Circuit、集積回路）と、センサＩＣ４１を支持するセンサ基板４２が配置されている。センサＩＣ４１は、対象物のレベルを計測するための電波の送受信および信号処理を行う。センサ基板４２には通信ケーブル１１が接続されており、センサＩＣ４１によって処理された信号は通信ケーブル１１を介して制御器５５へと送信される。通信ケーブル１１は第一筐体１６ａを貫通して、センサ基板４２（電子回路基板）と電気的に接続される。
【0028】
センサＩＣ４１としては例えば、ＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Integrated Circuit、モノリシックマイクロ波集積回路）が用いられる。ＭＭＩＣは、電波の送信、電波の受信、および送受信された電波に基づく信号処理などを行う複数の半導体部品が、単一の半導体装置（ワンチップ）にまとめられたＩＣである。図２のセンサＩＣ４１においては、アンテナ・イン・パッケージ（AiP: Antenna in Package）技術またはアンテナ・オン・パッケージ（AoP: Antenna on Package）技術を用いて、ＭＭＩＣにアンテナが一体化されている。すなわち図２においてセンサＩＣ４１は、電波の送信を行う送信部と、電波の受信を行う受信部とが、単一の半導体装置に集積されたアンテナ一体型のパッケージ（アンテナオンパッケージ）である。センサＩＣ４１としてアンテナ一体型ＭＭＩＣが用いられることにより、電波の送受信のための構成によって占有される体積が小さくなり、センサ部１６全体の寸法がコンパクトになる。なおセンサＩＣ４１はアンテナ一体型ＭＭＩＣ単体に限られず、複数のＩＣを含んでいてもよい。センサＩＣ４１は例えば、アンテナ一体型ＭＭＩＣとマイコン（マイクロコンピュータ）とを含んでいてもよい。そして、アンテナ一体型ＭＭＩＣが、電波の送信アンテナと、電波の受信アンテナと、電波の送受信制御を実行する回路とを含み、マイコンが、アンテナ一体型ＭＭＩＣから受け付けた受信信号に基づく信号処理や演算処理を実行する回路を含んでいてもよい。
【0029】
センサＩＣ４１はセンサ基板４２の下側表面に実装される。センサ基板４２はガラスおよび樹脂などの絶縁体からなる板の上に各種の電子回路素子が配置された電子回路基板である。図２においては、センサ基板４２は長手方向Ａと直交する向き（図２において水平方向）となるように配置されている。センサＩＣ４１がアンテナ一体型ＭＭＩＣである場合、センサＩＣ４１には、電波を送信する送信部４３Ｔと、電波を受信する受信部４３Ｒとが含まれる。センサＩＣ４１に送信部４３Ｔと受信部４３Ｒが含まれることにより、センサ部１６は送信部４３Ｔと受信部４３Ｒを有することになる。センサＩＣ４１がセンサ基板４２の下側表面に実装されることにより、送信部４３Ｔと受信部４３Ｒは、センサ基板４２の下側（長手方向Ａの一端側）の面に配置されることになる。
【0030】
計測窓４０はセンサ基板４２より下側に位置している。図２の計測窓４０は内部構造として、導波管４５、テーパー壁４６、誘電体レンズ４８を含んでいる。センサＩＣ４１がアンテナ一体型ＭＭＩＣである場合、センサＩＣ４１から送信波となる電波が送信される。センサＩＣ４１から送信された送信波は、導波管４５、テーパー壁４６、誘電体レンズ４８をこの順に通って対象物へ向けて導かれる。また、対象物で反射して計測窓４０に入
射した反射波は、誘電体レンズ４８、テーパー壁４６、導波管４５をこの順に通ってセンサＩＣ４１へ向けて導かれる。取付部１８はセンサ部１６の下側に設けられる。取付部１８は第一筐体１６ａの下側の外周に設けられてもよい。第一筐体１６ａの下側の取付部１８が円筒形である場合には、その断面は円形状となる。この場合、円形の誘電体レンズ４８が円筒形の取付部１８の下側（長手方向Ａの一端側）に配置可能である。また、誘電体レンズ４８が取付部１８に配置される場合、センサ部１６の計測軸を円筒軸とする円筒形を有する取付部１８が、誘電体レンズ４８の側面を囲う。すなわち、センサ部１６が下側に円筒形の部位を有していれば、その円筒状の部位は、センサ部１６の設置対象（タンクなど）に対して取り付けられる取付部１８と、誘電体レンズ４８の配置場所を兼ねることができ、レベル計１０全体の寸法がコンパクトになる。誘電体レンズ４８がセンサ部１６の下側に設けられているため、センサ基板４２の下側表面に実装されているセンサＩＣ４１の送信部４３Ｔと受信部４３Ｒは、誘電体レンズ４８と向かい合う面に実装されていることになる。図２において送信部４３Ｔと受信部４３Ｒは、センサ基板４２において誘電体レンズ４８と向かい合う面の中央部に実装されている。
射した反射波は、誘電体レンズ４８、テーパー壁４６、導波管４５をこの順に通ってセンサＩＣ４１へ向けて導かれる。取付部１８はセンサ部１６の下側に設けられる。取付部１８は第一筐体１６ａの下側の外周に設けられてもよい。第一筐体１６ａの下側の取付部１８が円筒形である場合には、その断面は円形状となる。この場合、円形の誘電体レンズ４８が円筒形の取付部１８の下側（長手方向Ａの一端側）に配置可能である。また、誘電体レンズ４８が取付部１８に配置される場合、センサ部１６の計測軸を円筒軸とする円筒形を有する取付部１８が、誘電体レンズ４８の側面を囲う。すなわち、センサ部１６が下側に円筒形の部位を有していれば、その円筒状の部位は、センサ部１６の設置対象（タンクなど）に対して取り付けられる取付部１８と、誘電体レンズ４８の配置場所を兼ねることができ、レベル計１０全体の寸法がコンパクトになる。誘電体レンズ４８がセンサ部１６の下側に設けられているため、センサ基板４２の下側表面に実装されているセンサＩＣ４１の送信部４３Ｔと受信部４３Ｒは、誘電体レンズ４８と向かい合う面に実装されていることになる。図２において送信部４３Ｔと受信部４３Ｒは、センサ基板４２において誘電体レンズ４８と向かい合う面の中央部に実装されている。
【0031】
センサ基板４２の上側（長手方向Ａの他端側）の面には、状態灯５２の光源となる状態ＬＥＤ５０（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が配置されている。状態灯５２は、複数の状態ＬＥＤ５０と、光を拡散させる部材（光拡散フィルムなど）を含む透過窓５３とを有する。状態ＬＥＤ５０は、センサ部１６によって計測された対象物のレベルに応じて点灯状態が変化する。状態ＬＥＤ５０の上側には円板形の蓋部５６と、透過窓５３とが配置されている。蓋部５６の円板形の軸心は長手方向Ａと平行になっている。透過窓５３は、光源となる状態ＬＥＤ５０からの光を透過する。透過窓５３は、長手方向Ａと平行な蓋部５６の軸心を取り囲むように、蓋部５６の外周に配置されている。具体的には、透過窓５３は、センサ部１６の第一筐体１６ａの第一面９７ａと、第二面９７ｂとの間に設けられる。ここで、図２においては、センサ部１６の第一筐体１６ａが、取付部１８の上側にも、計測軸を円筒軸とする円筒形の部位を有している。第一面９７ａは、その円筒形の計測軸を通る面であり、第二面９７ｂは、円筒形の側面である。また、状態ＬＥＤ５０は、長手方向Ａと平行な軸心周りの周方向に沿って、互いに間隔を空けて複数配置されていることが好ましい。状態灯５２の光源となる状態ＬＥＤ５０は、センサ基板４２において、誘電体レンズ４８と向かい合う面の裏面に実装されている。なお状態ＬＥＤ５０は、誘電体レンズ４８と向かい合う面の周辺部に実装されてもよい。
【0032】
状態ＬＥＤ５０から発せられる光は、透過窓５３を通じて（透過して）、長手方向Ａと交差する方向に拡散されて、センサ部１６の外部へと導かれる。したがって、状態ＬＥＤ５０の点灯状態が対象物のレベルに応じて変化することに伴い、状態灯５２の点灯状態が変化することになる。また光を拡散する部材を含む透過窓５３が、長手方向Ａと平行な軸心を取り囲むように配置されているため、状態ＬＥＤ５０から発せられる光は、センサ部１６周りの全方位で均一に拡散される。状態ＬＥＤ５０のそれぞれは、単色（例えば赤色、黄色、緑色など）で発光してもよいし、複数の色（例えば赤色、黄色、緑色など）を切り替えて発光してもよい。状態ＬＥＤ５０が複数の色を切り替えて発光する場合、異なる色で発光する複数の発光素子が１つのＬＥＤに含まれていてもよいし、異なる色で発光する複数のＬＥＤを組み合わせたものが状態ＬＥＤ５０として配置されていてもよい。そして状態ＬＥＤ５０は、複数の色を混ぜ合わせて発光してもよい。また、状態ＬＥＤ５０は、カラー表示されるゲージ２４に対応する色で発光してもよい。例えば状態ＬＥＤ５０が複数の色を切り替えて発光する場合、計測されたレベルが属するレベル範囲に対応するゲージ２４の区画の色に応じた色で、状態ＬＥＤ５０が発光してもよい。また状態ＬＥＤ５０のそれぞれは、発光していない状態（消灯状態）、発光する状態、点滅する状態を切り替えることが可能であることが好ましい。なお、状態灯５２の光源は、点灯状態を制御可能なものであればよく、例えば有機ＥＬ（Electro Luminescence）を用いた発光素子であってもよい。
【0033】
状態灯５２の光源である状態ＬＥＤ５０は、センサ部１６の内部で上端（長手方向Ａの他端）近くに配置されている。そして状態灯５２の透過窓５３は、状態ＬＥＤ５０よりもさらに上側、具体的にはセンサ部１６の上端の外周に配置されている。透過窓５３は長手方向Ａに対して傾いたテーパ状の面を有しており、状態ＬＥＤ５０から発する光は、透過窓５３のテーパ状の面から筐体１５の外部へ出射（透過）する。
【0034】
さらに、透過窓５３は光を拡散させる部材を含んでいる。透過窓５３に含まれる、光を拡散させる部材の具体例を説明すると、屈折率の異なる素材が組み合わされた部材である。例えばＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate）樹脂などの透明な素材からなるベース材の表面または内部に、ベース材とは異なる屈折率を持つ透明な微粒子（例えばアクリル樹脂など）が添加されているとよい。このような部材からなる透過窓５３に光が入射すると、ベース材と微粒子との屈折率の違いにより、光が複雑な経路で屈折することになり、透過窓５３から出射する光は様々な方向に拡散される。したがって、透過窓５３がテーパ状の面を有することも合わさって、状態ＬＥＤ５０が長手方向Ａと平行な方向に向けて配置されていても、透過窓５３から出射する光は長手方向Ａと交差する方向に拡散される。なお、透過窓５３から出射する光の少なくとも一部が、長手方向Ａと交差する方向になっていればよく、透過窓５３から出射する光に、長手方向Ａと平行な方向の光が含まれていてもよい。
【0035】
透過窓５３から出射する光が長手方向Ａと交差する方向に拡散されることにより、状態灯５２の光は、長手方向Ａと交差する方向（例えば長手方向Ａと直交する水平方向）から視認できることになる。したがって、ユーザは容器に取り付けられたセンサ部１６から離れた位置でも、状態灯５２の点灯状態を、視覚的に把握し易い。また光を拡散させる部材を含む透過窓５３によって状態ＬＥＤ５０の光が拡散されることにより、点光源である状態ＬＥＤ５０の光が、全方位に照射されるようになる。したがってユーザはセンサ部１６に対してどの方向からでも、対象物のレベルの状態を視覚的に把握し易い。
【0036】
【0037】
制御器５５の外面は第二筐体９９で覆われている。第二筐体９９の内部には電源９８と制御基板６０が収容されている。制御基板６０はガラスおよび樹脂などの絶縁体からなる板の上に各種の電子回路素子が配置された電子回路基板である。制御基板６０は制御器５５の左側面および右側面と平行な向き（図３において紙面と平行な向き）となるように配置されている。制御基板６０には、電源９８、接続部１２、表示部２０、操作部３０、第二状態灯５４が接続されている。電源９８は、通信ケーブル１１を介してセンサ部１６へ電力を供給するユニットである。電源９８は、センサ部１６へ電力を供給することが可能なものであればよく、電池などの電力を発生するユニットに限られない。電源９８は例えば、コンデンサなどの電力を一時的に蓄積する電子部品を含むユニットであってもよいし、外部から供給される電力を中継するユニットであってもよい。
【0038】
制御基板６０には、操作部３０に対するユーザの操作を受け付けるための信号処理回路と、表示部２０および第二状態灯５４を制御するための信号処理回路が実装されている。制御基板６０は、通信ケーブル１１を介してセンサ部１６のセンサＩＣ４１から信号を受信し、センサ部１６が計測した対象物のレベルを表示部２０へ表示するための信号処理を行う。
【0039】
図３において通信ケーブル１１は制御器５５の前面側（前後方向Ｂの一端側、図中の左側）から、電源９８に接続されている。そして電源９８は、コネクタを介して制御基板６
０と接続されている。図３において接続部１２は制御器５５の後面側（前後方向Ｂの他端側、図中の右側）に設けられている。図３の接続部１２は制御器５５の後面側に接続されたケーブルである。接続部１２には、外部装置との接続端子となる外部入力端子１２Ｃおよび外部出力端子１２Ｄが含まれる。外部入力端子１２Ｃは、外部からレベル計１０に対して信号もしくは電力、またはその両方を入力するための端子である。外部出力端子１２Ｄは、レベル計１０から外部へと信号を出力するための端子である。外部入力端子１２Ｃと外部出力端子１２Ｄは制御基板６０に接続されている。外部入力端子１２Ｃを通じて外部から入力される信号または電力は制御基板６０へ入力される。また、制御基板６０で生成された信号は外部出力端子１２Ｄを通じて外部へ出力可能である。
０と接続されている。図３において接続部１２は制御器５５の後面側（前後方向Ｂの他端側、図中の右側）に設けられている。図３の接続部１２は制御器５５の後面側に接続されたケーブルである。接続部１２には、外部装置との接続端子となる外部入力端子１２Ｃおよび外部出力端子１２Ｄが含まれる。外部入力端子１２Ｃは、外部からレベル計１０に対して信号もしくは電力、またはその両方を入力するための端子である。外部出力端子１２Ｄは、レベル計１０から外部へと信号を出力するための端子である。外部入力端子１２Ｃと外部出力端子１２Ｄは制御基板６０に接続されている。外部入力端子１２Ｃを通じて外部から入力される信号または電力は制御基板６０へ入力される。また、制御基板６０で生成された信号は外部出力端子１２Ｄを通じて外部へ出力可能である。
【0040】
図３の操作部３０は制御器５５の上面において、表示部２０よりも後面側に設けられている。操作部３０の各キー、すなわち設定キー３２、方向キー３３（アップキー３４とダウンキー３５）を構成する電子部品（例えばタクタイルスイッチ）の端子が、制御基板６０に接続されている。
【0041】
図３の表示部２０は、表示装置２８と、透明な表示窓２９を含んでいる。表示装置２８は例えばＬＣＤ、特にカラー表示が可能なＬＣＤである。表示窓２９は例えばガラス、アクリルなどの光学的に透明な素材からなる上面カバー５８の一部であり、表示装置２８の表示内容を、制御器５５の外部へと光学的に透過させる。図３において、表示装置２８および表示窓２９は、前後方向Ｂと平行な向きになっている。
【0042】
図３の第二状態灯５４は制御器５５の上面において、表示部２０よりも前面側に設けられている。第二状態灯５４の光源（第二光源）となる複数の状態ＬＥＤ５０が制御基板６０に実装されており、状態ＬＥＤ５０よりも上方に、状態ＬＥＤ５０の光を透過させる第二透過窓５３ａが設けられている。複数の状態ＬＥＤ５０の発光色はそれぞれ異なる色（例えば赤色と緑色）であることが好ましい。また複数の状態ＬＥＤ５０はそれぞれ個別に発光と消灯を切り替え可能であることが好ましい。状態ＬＥＤ５０の発光状態、消灯状態、点滅状態、発光色などが切り替わることにより、第二状態灯５４の表示状態が変化する。
【0043】
図３の制御器５５の下面には、制御器５５をレールに取り付けるためのレールホルダ部６１が設けられている。レールホルダ部６１は前後方向Ｂに離れた２つの爪部で構成されている。２つの爪部は、それぞれの下端部が前後方向Ｂにおいてお互いに向けて突出する構造となっている。
【0044】
次に、図４を参照して、レベル計１０の使用状態の一例について説明する。図４は、対象物７２を収容するタンク７０にレベル計１０のセンサ部１６が取り付けられた状態を示す図である。対象物７２は例えば水などの液体であり、対象物７２のレベルＹは、タンク７０の底から対象物７２の界面７４（液面）までの高さである。
【0045】
タンク７０は例えば水処理施設において対象物７２となる水を収容する。例えばタンク７０内の対象物７２が水処理プロセスなどへ供給されることで、タンク７０内の対象物７２のレベルＹは低下する。また、タンク７０に対象物７２が補充されることで、タンク７０内の対象物７２のレベルＹは上昇する。例えばタンク７０の外壁（図４においては上壁）には注水口７５が設けられている。注水口７５を介して注水パイプ７６がタンク７０と流体的に接続されている。そして、注水パイプ７６はタンク７０の外部に設けられた注水装置７８（例えばポンプ、弁などを含む装置）と接続されている。注水装置７８は、タンク７０の外部から、タンク７０内へ対象物７２を供給（注水）する装置である。注水装置７８は、タンク７０内の対象物７２のレベルＹに応じて、タンク７０に対する注水量を調節する。また注水装置７８は、タンク７０内の対象物７２のレベルＹによっては、注水を
停止する。注水装置７８は、例えば水処理プロセスによって対象物７２が消費されるにつれて低下する、タンク７０内の対象物７２のレベルＹが、予め定められた範囲内となるように、タンク７０内の対象物７２のレベルＹに応じて、タンク７０に対する対象物７２の補充を制御する。
停止する。注水装置７８は、例えば水処理プロセスによって対象物７２が消費されるにつれて低下する、タンク７０内の対象物７２のレベルＹが、予め定められた範囲内となるように、タンク７０内の対象物７２のレベルＹに応じて、タンク７０に対する対象物７２の補充を制御する。
【0046】
図４のセンサ部１６はタンク７０の上側に取り付けられる。タンク７０の上側には取付穴７１が設けられている。取付穴７１はネジ穴になっており、取付穴７１にセンサ部１６の取付部１８がネジ留めされることで、センサ部１６がタンク７０（取付対象）に取り付けられる。なお、センサ部１６をタンク７０に取り付ける方法は取付部１８を用いたネジ留めに限られず、取付部１８の外周面にネジ筋は形成されていなくともよい。例えばセンサ部１６とタンク７０のどちらか一方、または両方にフランジが設けられていて、フランジがセンサ部１６またはタンク７０に対してボルトで固定されることによってセンサ部１６がタンク７０に取り付けられてもよい。
【0047】
図４において、タンク７０に取り付けられた状態のセンサ部１６の長手方向Ａは、対象物７２のレベルＹの変化方向と同じ方向である。センサ部１６は、計測窓４０から、送信波Ｔｘとなる電波を対象物７２へ向けて送信する。そして、送信波Ｔｘが対象物７２の界面７４で反射したことによる反射波Ｒｘが、計測窓４０で受信される。センサ部１６は、送信波Ｔｘと反射波Ｒｘとに基づいて対象物７２のレベルＹを算出する。センサ部１６は例えば、ＴｏＦ（Time of Flight）方式を用いた計測を行う場合は、送信波Ｔｘの送信タイミングと反射波Ｒｘの受信タイミングとの差異に基づいて、計測窓４０から界面７４までの距離ＹＡを算出し、距離ＹＡに基づいてレベルＹを算出する。また、レベル計１０は例えば、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave、周波数変調連続波）を用いたレーダー方式で計測を行う場合は、送信波Ｔｘと反射波Ｒｘとを混合（ミキシング）した波形の周波数に基づいて、計測窓４０から界面７４までの距離ＹＡを算出し、距離ＹＡに基づいてレベルＹを算出する。
【0048】
センサ部１６が計測した対象物７２のレベルＹを示す計測データが通信ケーブル１１を介して、図４には図示されていない制御器５５へと送信される。制御器５５は、計測データに基づいて計測した対象物７２のレベルＹを示すアナログ信号またはセンサ部１６が計測した対象物７２のレベルＹと閾値との比較結果に基づく制御信号を、制御を行うプログラマブルコントローラなどの外部制御装置（図示せず）に出力する。外部制御装置は、計測されたレベルＹまたはレベルＹと閾値との比較結果などに応じて、注水装置７８の動作を制御する。
【0049】
図５Ａは、送信波Ｔｘの進行経路を示す図である。図５Ｂは、反射波Ｒｘの進行経路を示す図である。図５Ａおよび図４Ｂを参照して、テーパー壁４６および誘電体レンズ４８を通じて送信波Ｔｘが対象物７２へ導かれること、および、反射波Ｒｘが受信部４３Ｒへ導かれることについて説明する。
【0050】
センサ部１６は、送信波Ｔｘを送信する送信部４３Ｔと、反射波Ｒｘを受信する受信部４３Ｒとを有する。具体的には、センサ部１６の内部に配置されたセンサＩＣ４１に、送信部４３Ｔと、受信部４３Ｒとが含まれている。送信部４３Ｔおよび受信部４３Ｒはそれぞれ、センサＩＣ４１のチップ上に実装された半導体電磁波発生装置、および半導体電磁波受信装置である。送信部４３Ｔおよび受信部４３Ｒを含むセンサＩＣ４１は、第一筐体１６ａに収容され、センサ部１６の計測軸４０Ａと交差するセンサ基板４２に実装されている。
【0051】
センサ部１６の計測窓４０は、送信部４３Ｔと、対象物７２との間に位置する。計測窓４０には、センサ基板４２上の送信部４３Ｔと受信部４３Ｒとが臨む（接する）空間を囲
うとともに、囲われた空間に連通する計測軸４０Ａに沿った導波路を形成する導波管４５を含む、導電性の電波整形部が設けられていてもよい。電波整形部はさらに、導波路に連通する空間を包囲する、導電性のテーパー壁４６を含んでいてもよい。例えば図５Ａおよび図５Ｂにおいては、送信部４３Ｔに近い順に、囲い壁４７、導波管４５、テーパー壁４６、誘電体レンズ４８が設けられている。囲い壁４７は、センサ基板４２上の送信部４３Ｔと受信部４３Ｒとが臨む空間を囲うとともに、導波管４５に連通している。囲い壁４７は、導電性を有している。また囲い壁４７の内壁面には、電波を吸収する電波吸収体が設けられていてもよい。導波管４５は、導電性を有する導体で形成される中空のパイプである。テーパー壁４６は、導波管４５の導波路と連通し、計測軸４０Ａに直交する方向について、導波路から誘電体レンズ４８に向けて長くなる電波路を形成する。テーパー壁４６は、導電性を有しており、またその内壁面には電波を吸収する電波吸収体が設けられていてもよい。そして、これらは、導波管４５およびテーパー壁４６の有する指向性の方向と、誘電体レンズ４８の計測軸４０Ａとが一致するように配置されている。図５において計測窓４０は、計測軸４０Ａがセンサ部１６の長手方向Ａと平行となるように配置されている。以下においては、導波管４５およびテーパー壁４６の指向性の方向についても、計測軸４０Ａと呼ぶことがある。
うとともに、囲われた空間に連通する計測軸４０Ａに沿った導波路を形成する導波管４５を含む、導電性の電波整形部が設けられていてもよい。電波整形部はさらに、導波路に連通する空間を包囲する、導電性のテーパー壁４６を含んでいてもよい。例えば図５Ａおよび図５Ｂにおいては、送信部４３Ｔに近い順に、囲い壁４７、導波管４５、テーパー壁４６、誘電体レンズ４８が設けられている。囲い壁４７は、センサ基板４２上の送信部４３Ｔと受信部４３Ｒとが臨む空間を囲うとともに、導波管４５に連通している。囲い壁４７は、導電性を有している。また囲い壁４７の内壁面には、電波を吸収する電波吸収体が設けられていてもよい。導波管４５は、導電性を有する導体で形成される中空のパイプである。テーパー壁４６は、導波管４５の導波路と連通し、計測軸４０Ａに直交する方向について、導波路から誘電体レンズ４８に向けて長くなる電波路を形成する。テーパー壁４６は、導電性を有しており、またその内壁面には電波を吸収する電波吸収体が設けられていてもよい。そして、これらは、導波管４５およびテーパー壁４６の有する指向性の方向と、誘電体レンズ４８の計測軸４０Ａとが一致するように配置されている。図５において計測窓４０は、計測軸４０Ａがセンサ部１６の長手方向Ａと平行となるように配置されている。以下においては、導波管４５およびテーパー壁４６の指向性の方向についても、計測軸４０Ａと呼ぶことがある。
【0052】
送信部４３Ｔから送信される送信波Ｔｘは、様々な方向に向かう成分を含んでいるが、そのうち対象物７２の方向へ向かう成分のみが囲い壁４７内の空間と導波管４５を通り、その後、テーパー壁４６を経て誘電体レンズ４８に入射する。図５Ａおよび図５Ｂ中の囲い壁４７内と、テーパー壁４６と、計測窓４０より下側においては、電波の等位相面が破線で示されている。なお、導波管４５内において、本来は等位相面が直線状に示されるべきであるが、電波の進行方向をわかり易くするため、図中では進行方向側（図５Ａでは下側、図５Ｂでは上側）に膨らんだ曲線状の破線が示されている。導波管４５は、送信部４３Ｔと導波管４５との相対位置関係によらず、導波管４５の出射端から計測軸４０Ａに沿って球面状に進行する球面波となるよう送信波Ｔｘを変換する。これにより、導波管４５の出射端は点状の送信源とみなすことができる。導波管４５の出射端が理想的な点状の送信源となるように、導波管４５の径は、基本モードの電波のみが導波管４５を通過できるような径とされるとよい。一方、導波管４５の径が電波の波長の半分よりも小さいと、電波が導波管４５を通過しなくなる。したがって、導波路を形成する導波管４５の径（計測軸４０Ａに直交する方向の寸法）は送信波Ｔｘの波長の半分よりも長く、かつ送信波Ｔｘの波長よりも短いことが好ましい。例えば、電波の周波数が５０ＧＨｚ－７０ＧＨｚの場合、波長は約４．３ｍｍ－約６．０ｍｍ、半波長は約２．１５ｍｍ－約３．０ｍｍである。この場合、導波管４５の径として３ｍｍより大きく、４．３ｍｍよりも小さい径が選択されると、基本モードの電波のみが導波管４５を通過できる。上記の条件を満たす導波管４５の径は例えば４ｍｍである。なお、計測軸４０Ａに沿った方向の導波管４５の寸法が短いと、導波管４５の径が上記の条件を満たしていても、基本モード以外の電波も導波管４５を通過することになる。例えば、計測軸４０Ａに沿った方向の導波管４５の寸法（計測軸４０Ａに沿った方向の導波路の長さ）は、電波の波長の１波長分またはそれを超える長さにされるとよい。なお、計測軸４０Ａに沿った方向の導波管４５の寸法が長いほど、センサ部１６の長手方向Ａの寸法が長くなる。なお送信波Ｔｘは導波管４５を通った後、テーパー壁４６内で球面波として進行し、誘電体レンズ４８によって、計測軸４０Ａに沿って平面波として進行するよう屈折される。テーパー壁４６は導体で形成され、内壁面に電波を吸収する層が形成されていてもよい。テーパー壁４６の内壁面に電波を吸収する層が形成されていると、テーパー壁４６を通る電波が遮断されるとともに、内壁面および誘電体レンズ４８の端面などでの不要反射を低減することができる。
【0053】
図５Ａに示されているように、送信波Ｔｘはテーパー壁４６内を球面波として進行し、その後、誘電体レンズ４８に入射した送信波Ｔｘは、テーパー壁４６と誘電体レンズ４８との間、および誘電体レンズ４８と周囲空気（雰囲気）との間で屈折し、センサ部１６が
レベルを計測する方向に沿った計測軸４０Ａに平行な方向へ導かれる。計測軸４０Ａは長手方向Ａと平行であるため、送信波Ｔｘは、センサ部１６の長手方向Ａの一端（下側）が向けられている方向、すなわち対象物７２の方向へ導かれる。すなわち送信波Ｔｘは、誘電体レンズ４８によって、計測軸４０Ａに沿って進行するよう屈折される。送信波Ｔｘは、誘電体レンズ４８の有効径に対応する平面波とその周辺の回折波として進行する。送信波Ｔｘは、指向性の高い電波ビームを形成する。したがって検出対象面の領域（対象物７２の界面７４のうち送信波Ｔｘが当たる領域）が絞られるため、周囲の障害物などによる不要反射が低減される。
レベルを計測する方向に沿った計測軸４０Ａに平行な方向へ導かれる。計測軸４０Ａは長手方向Ａと平行であるため、送信波Ｔｘは、センサ部１６の長手方向Ａの一端（下側）が向けられている方向、すなわち対象物７２の方向へ導かれる。すなわち送信波Ｔｘは、誘電体レンズ４８によって、計測軸４０Ａに沿って進行するよう屈折される。送信波Ｔｘは、誘電体レンズ４８の有効径に対応する平面波とその周辺の回折波として進行する。送信波Ｔｘは、指向性の高い電波ビームを形成する。したがって検出対象面の領域（対象物７２の界面７４のうち送信波Ｔｘが当たる領域）が絞られるため、周囲の障害物などによる不要反射が低減される。
【0054】
対象物７２へと導かれた送信波Ｔｘは、対象物７２の界面７４で反射し、反射波Ｒｘとなる。図５Ｂに示されているように、平面波として進行する反射波Ｒｘは計測窓４０で受信される。計測窓４０で受信された反射波Ｒｘはまず、誘電体レンズ４８に入射する。誘電体レンズ４８に入射した反射波Ｒｘは、周囲空気と誘電体レンズ４８との間、および誘電体レンズ４８とテーパー壁４６との間で屈折し、計測軸４０Ａに近づく球面波としてテーパー壁４６内を進行する。これにより反射波Ｒｘは、導波管４５を経て、囲い壁４７側の端部では点状の送信源から発せられる電波として受信部４３Ｒへ導かれる。
【0055】
センサ部１６の内部に配置されている導波管４５と、テーパー壁４６と、誘電体レンズ４８は、電波に対するそれぞれの指向性によって、電波の進行方向を計測軸４０Ａの方向へ導くため、これらが組み合わされることにより、全体として電波に対して強い指向性を示す。したがって、センサ部１６は、長さ方向寸法（長手方向Ａに沿った長さ）が小さくとも、送信波Ｔｘおよび反射波Ｒｘを適切に導くことができる。よって、レベル計１０の設計者は、導波管４５と、テーパー壁４６と、誘電体レンズ４８を用いることにより、センサ部１６の長さ方向寸法を小さくすることができる。
【0056】
また、送信波Ｔｘおよび反射波Ｒｘが適切に導かれることにより、センサＩＣ４１において送信部４３Ｔの位置と受信部４３Ｒの位置とが異なるにも関わらず、共通の計測窓４０によって送信波Ｔｘの送信と反射波Ｒｘの受信とを行うことができる。よって、センサ部１６の寸法がコンパクトになる。
【0057】
さらに、送信波Ｔｘは、テーパー壁４６で長手方向Ａに向かう平面波として大きく広げられた上で誘電体レンズ４８に入射するので、誘電体レンズ４８によって収束される送信波Ｔｘは、対象物７２が遠くても強い指向性で対象物７２まで導かれる。したがってセンサ部１６は、長さ方向寸法が小さくコンパクトでありながらも、遠距離の対象物７２のレベル計測が可能である。
【0058】
次に、図６を参照して、レベル計１０の構成要素間の関係の一例について説明する。図６は、レベル計１０の構成要素間の関係を概略的に示すブロック図である。図６に示されているように、センサ部１６のセンサＩＣ４１は、送受信部４３、レーダー制御部４４、記憶部６３、演算部６４を含んでいる。送受信部４３は、送信波Ｔｘを送信する送信部４３Ｔと、反射波Ｒｘを受信する受信部４３Ｒとを有する。センサＩＣ４１は、複数のＩＣを含んでいてもよい。例えばセンサＩＣ４１は、アンテナ一体型ＭＭＩＣとマイコンとを含んでいてもよい。
【0059】
レーダー制御部４４は、送信波Ｔｘの波形を決定する送信制御部８０と、デジタル信号と電波との相互変換を行うレーダー送受信回路８１と、送信波Ｔｘおよび反射波Ｒｘに基づく信号処理を行う信号処理部８９とを有する。なお、センサＩＣ４１がアンテナ一体型ＭＭＩＣとマイコンとを含む場合、アンテナ一体型ＭＭＩＣは、レーダー制御部４４のうち信号処理部８９を除く部分（送信制御部８０およびレーダー送受信回路８１）と、送受信部４３とを有し、マイコンは、信号処理部８９と、記憶部６３と、演算部６４とを有す
るように構成されてもよい。
るように構成されてもよい。
【0060】
記憶部６３は、レベル計１０の動作に係わる各種の設定値（データ）を記憶する。演算部６４は、記憶部６３に記憶された設定値および信号処理部８９の信号処理結果などに基づいて、レベル計１０の動作に係わる各種の演算を行う。記憶部６３はＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置を含む。演算部６４はＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを含む。なお、記憶部６３および演算部６４は制御器５５の制御基板６０に設けられていてもよい。あるいは、センサ部１６と制御器５５とに、それぞれ別々の記憶部６３および演算部６４が設けられて、記憶されるデータおよび担当する演算処理がセンサ部１６と制御器５５とで分担されていてもよい。また図６に示されているように、演算部６４とレーダー制御部４４のレーダー送受信回路８１および信号処理部８９は、合わせてセンサ処理部８８として機能する。センサ処理部８８は、受信部４３Ｒにより生成される受信信号に少なくとも基づいて対象物のレベルを計測する処理を行う。
【0061】
一方、制御器５５の制御基板６０は、入力部６５および出力部６６を有する。入力部６５は、レベル計１０の外部から与えられる入力を信号としてレベル計１０へ入力するインターフェース回路である。レベル計１０の外部から与えられる入力とは例えば、操作部３０に対するユーザの操作、および、外部入力端子１２Ｃを介して外部制御装置などの外部の装置から与えられる制御信号などである。入力部６５は例えば、操作部３０が操作されたというフラグ情報、および外部入力端子１２Ｃを介して与えられる設定値などのデータを記憶部６３に記憶させる。
【0062】
出力部６６は、レベル計１０の内部で生成された信号を外部へ出力するインターフェース回路である。出力部６６は例えば、演算部６４による演算結果（レベルＹの値など）に応じて、表示部２０の表示内容、および、第二状態灯５４の点灯状態などを変化させる。また出力部６６は、演算部６４による演算結果を、外部出力端子１２Ｄを介して外部の装置へ伝える。なおセンサ部１６の状態灯５２は、センサＩＣ４１と接続されており、演算部６４による演算結果に応じて点灯状態を変化させる。状態灯５２と第二状態灯５４は、同じ点灯状態となるように制御される。
【0063】
図７、図８を参照して、レベル計１０によるレベルＹの計測についてより詳しく説明する。図７は、センサＩＣ４１に含まれるレーダー送受信回路８１および送受信部４３の構成の一例を示す図である。図８は、送信波Ｔｘと反射波Ｒｘとの関係を示す図である。
【0064】
図７に示されているように、レーダー送受信回路８１は、信号生成部８２と、パワーアンプ８３と、ローノイズアンプ８４と、ミキサ８５と、ローパスフィルタ８６と、アナログ・デジタル変換器８７とを含む。
【0065】
本実施形態のレベル計１０は、ＦＭＣＷを用いたレーダー方式でレベルＹを計測する。信号生成部８２は、送信制御部８０と接続されている。信号生成部８２は、送信制御部８０が決定した送信波Ｔｘの波形を示すデータを受け取ると、そのデータに応じて送信波Ｔｘの波形の送信信号を生成する。ここでは送信波Ｔｘの波形として、周波数の増減を繰り返す波形が用いられる。
【0066】
図８には、時間に対する送信波Ｔｘ（および反射波Ｒｘ）の周波数の変化を示すグラフが示されている。図８において送信波Ｔｘの周波数は最小値（Ｍｉｎ）から時間経過につれて一次関数的に増加してゆき、最大値（Ｍａｘ）に達すると再び最小値に戻る。このようにして送信波Ｔｘの周波数は増減を繰り返す。なお周波数の増減パターンはこれに限るものではなく、例えば最大値から時間経過につれて一次関数的に減少してゆき、最小に達
すると再び最大値に戻るパターンが用いられてもよい。また最大値と最小値との間で一次関数的な増減と減少を繰り返すパターンが用いられてもよい。本実施形態で用いられる送信波Ｔｘは６０ＧＨｚ帯の電波であり、周波数の最小値は例えば５８ＧＨｚ、最大値は例えば６９ＧＨｚである。なお使用される周波数帯はこれに限るものではなく、例えば７７ＧＨｚ－８１ＧＨｚの周波数が用いられてもよい。
すると再び最大値に戻るパターンが用いられてもよい。また最大値と最小値との間で一次関数的な増減と減少を繰り返すパターンが用いられてもよい。本実施形態で用いられる送信波Ｔｘは６０ＧＨｚ帯の電波であり、周波数の最小値は例えば５８ＧＨｚ、最大値は例えば６９ＧＨｚである。なお使用される周波数帯はこれに限るものではなく、例えば７７ＧＨｚ－８１ＧＨｚの周波数が用いられてもよい。
【0067】
図７の信号生成部８２で生成された送信信号は、パワーアンプ８３で増幅されて送信部４３Ｔへ送られる。送信部４３Ｔは、送られてきた送信信号に応じた波形の電波を発生させて、その電波を送信波Ｔｘとして対象物７２へと送信する。送信部４３Ｔにより送信される電波（送信波Ｔｘ）は計測窓４０で透過されて対象物７２へ向かい、対象物７２の界面７４で反射して反射波Ｒｘとなる。ここで、反射波Ｒｘは、送信波Ｔｘに対して位相のずれた波となる。そして反射波Ｒｘは、計測窓４０を介して、受信部４３Ｒで受信される。受信部４３Ｒは、受信した電波（反射波Ｒｘ）に応じた受信信号を生成する。
【0068】
図８に破線で示されているように、反射波Ｒｘは、送信波Ｔｘに対して時間差Δｔだけずれた波となる。この時間差Δｔは、計測窓４０から対象物７２の界面７４までの距離ＹＡ（図４）に応じた値となる。反射波Ｒｘは計測窓４０と対象物７２との間を往復しているため、光の速さをｃとして、Δｔ＝２×ＹＡ／ｃの関係がある。
【0069】
そして、送信波Ｔｘと反射波Ｒｘとの間には、時間差Δｔの大きさに応じた周波数差ΔＦが生じる。周波数差ΔＦと時間差Δｔとの間には、送信波Ｔｘの波形に依存する一定の関係がある。送信波Ｔｘの波形は、時間の経過に応じて周波数が線形に変化する波形である。つまり、周波数差ΔＦと時間差Δｔとの間には、送信波Ｔｘの波形における単位時間当たりの周波数変化に応じた一定の関係がある。例えば、送信波Ｔｘの周波数は最小値（Ｍｉｎ）から時間経過につれて一次関数的に増加してゆき、最大値（Ｍａｘ）に達する。この場合、周波数差ΔＦと時間差Δｔとの関係は、周波数変調の帯域幅である送信波Ｔｘの周波数の最大値と最小値との差分、および、時間経過に対する周波数変化の関係によって一意に決まる。したがって、レベル計１０は例えば、送信波Ｔｘと反射波Ｒｘとの差分となる周波数差ΔＦに基づいて、時間差Δｔを算出できる。そしてレベル計１０は、時間差Δｔから距離ＹＡ（Δｔ×ｃ／２）を算出できる。さらにレベル計１０は、距離ＹＡを基に、レベルＹの値を算出できる。具体的には、タンク７０の深さ（タンク７０の底から計測窓４０までの距離）と、距離ＹＡとの差分がレベルＹの値となる。したがってレベル計１０のセンサ処理部８８は例えば、送信部４３Ｔから電波（送信波Ｔｘ）を送信するタイミングと、受信部４３Ｒにより電波（反射波Ｒｘ）を受信するタイミングとの差に対応する対象物７２のレベルＹを計測することができる。すなわちセンサ処理部８８は、受信部４３Ｒにより生成される受信信号に少なくとも基づいて対象物７２のレベルを計測することができる。なお、周波数差ΔＦと時間差Δｔとの間には、送信波Ｔｘの波形に依存する一定の関係があるので、周波数差ΔＦと距離ＹＡとの対応関係は、予め求めておくことが可能である。周波数差ΔＦと距離ＹＡとの対応関係は、記憶部６３に予め記憶されてもよい。
【0070】
一方、図７においては、受信部４３Ｒで受信された反射波Ｒｘに対応する受信信号は、ローノイズアンプ８４を経てミキサ８５へ入力される。ミキサ８５には信号生成部８２から出力される送信波Ｔｘの波形に対応する送信信号も入力されており、ミキサ８５は送信波Ｔｘと反射波Ｒｘの波形を混合した混合波Ｍｘに対応する信号を生成する。センサ処理部８８の一部として機能するレーダー送受信回路８１に含まれるミキサ８５は具体的には、送信信号と受信信号とを混合して、混合波Ｍｘに対応するＩＦ信号（ＩＦ：Intermediate Frequency、中間周波数）を生成する。
【0071】
混合波Ｍｘに対応するＩＦ信号（中間周波数信号）は、送信波Ｔｘと反射波Ｒｘの６０
ＧＨｚ帯の周波数に由来する高い周波数成分と、送信波Ｔｘと反射波Ｒｘとの間の周波数差ΔＦに応じた低い周波数成分とを含む波形となる。混合波Ｍｘに対応するＩＦ信号（中間周波数信号）はローパスフィルタ８６に入力されて、周波数差ΔＦに応じた低い周波数の波形が抽出される。抽出された低い周波数の波形はアナログ・デジタル変換器８７へ入力される。アナログ・デジタル変換器８７は低い周波数の波形をデジタル値に変換して信号処理部８９へ出力する。
ＧＨｚ帯の周波数に由来する高い周波数成分と、送信波Ｔｘと反射波Ｒｘとの間の周波数差ΔＦに応じた低い周波数成分とを含む波形となる。混合波Ｍｘに対応するＩＦ信号（中間周波数信号）はローパスフィルタ８６に入力されて、周波数差ΔＦに応じた低い周波数の波形が抽出される。抽出された低い周波数の波形はアナログ・デジタル変換器８７へ入力される。アナログ・デジタル変換器８７は低い周波数の波形をデジタル値に変換して信号処理部８９へ出力する。
【0072】
センサ処理部８８の一部として機能する信号処理部８９は、アナログ・デジタル変換器８７から出力された低い周波数の波形を、高速フーリエ変換処理などによって周波数信号Ｐｘに変換する。周波数信号Ｐｘは、周波数ごとの波の強さを示す信号であり、この周波数信号Ｐｘの最大ピークＰＳに相当する周波数が、送信波Ｔｘと反射波Ｒｘとの間の周波数差ΔＦである。信号処理部８９は周波数信号Ｐｘを図６の演算部６４へ送信する。
【0073】
センサ処理部８８の一部として機能する演算部６４は周波数信号Ｐｘに基づいて、距離ＹＡ、レベルＹの値を算出する。演算部６４は距離ＹＡ、レベルＹの値を算出するにあたり、記憶部６３に記憶されている設定値を参照する。例えば、記憶部６３には、周波数差ΔＦと距離ＹＡの対応関係、距離ＹＡからレベルＹを算出するための値（タンク７０の深さ）などが記憶されている。
【0074】
なお、計測環境によっては、対象物７２の界面７４以外の要素（例えばタンク７０内に設けられた撹拌機などの機器）に由来して、周波数信号Ｐｘ内に最大ピークＰＳ以外にもピークが現れることがある。演算部６４は、周波数信号Ｐｘ内に複数のピークが存在していても、適切に演算を行うことにより、対象物７２に由来する最大ピークＰＳのみを特定することができる。例えば、事前に対象物７２のない状態（タンク７０が空の状態）で得られた周波数信号Ｐｘのデータが記憶部６３に記憶されているとよい。演算部６４は、対象物７２がない状態で得られた周波数信号Ｐｘと、対象物７２がある状態で得られた周波数信号Ｐｘとの差分を調べることで、対象物７２に由来する最大ピークＰＳを特定できる。
【0075】
演算部６４は、周波数信号Ｐｘの最大ピークＰＳに相当する周波数差ΔＦを算出したら、その周波数差ΔＦと、記憶部６３に記憶されている設定値とに基づき、距離ＹＡ、レベルＹの値を算出する。センサ処理部８８の一部として機能する演算部６４はこのようにして、中間周波数信号に基づいて対象物７２のレベルＹを計測する。演算部６４は、算出したレベルＹの値を出力部６６および状態灯５２へ送信する。出力部６６は、レベルＹの値に応じて、表示部２０の表示内容、および第二状態灯５４の点灯状態を変更する。状態灯５２は、レベルＹの値に応じて、第二状態灯５４と同様に点灯状態を変更する。これにより、センサ部１６の状態灯５２と、制御器５５の第二状態灯５４は、センサ処理部８８により計測されたレベルＹと、操作部３０により設定される閾値との比較結果に応じて点灯状態が変化する。また、レベルＹの値は外部出力端子１２Ｄを通じて、レベルＹに関する制御を行う外部制御装置へ送られる。出力部６６は、算出したレベルＹの値と閾値との比較結果に基づく二値または多値の制御信号を、外部出力端子１２Ｄを通じて外部制御装置に出力してもよい。また、レベルＹの値そのものではなく、レベルＹの状態に応じた特定の制御を実行するべきことを示す信号が外部制御装置へ送られてもよい。例えばレベルＹが特定の閾値を上回ったとき、または特定の閾値を下回った場合に、ポンプ、弁などの動作を変更するべきことを示す信号が外部制御装置へ送られるとよい。
【0076】
【0077】
表示部２０は、複数の表示モードを備えており、表示部２０は表示モードによって異な
る形式でレベルＹおよびレベルＹの属するレベル範囲を表示することができる。例えばユーザが操作部３０の方向キー３３（図１）を操作すると、表示部２０の表示モードが切り替わる。
る形式でレベルＹおよびレベルＹの属するレベル範囲を表示することができる。例えばユーザが操作部３０の方向キー３３（図１）を操作すると、表示部２０の表示モードが切り替わる。
【0078】
図９に示されているように、表示部２０にバーグラフ２２およびゲージ２４が表示される表示モードは、第１表示モード２０ａである。表示部２０に第１表示モード２０ａが表示された状態で、方向キー３３のアップキー３４が操作されると、表示部２０の表示は第２表示モード２０ｂに切り替わる。さらにアップキー３４が操作されるたびに、表示部２０の表示は図１０の第３表示モード２０ｃ、第４表示モード２０ｄ、第５表示モード２０ｅへと切り替わっていく。第５表示モード２０ｅが表示された状態からさらにアップキー３４が操作されると、表示部２０の表示は第１表示モード２０ａに戻る。
【0079】
一方、ダウンキー３５が操作されるたびに、アップキー３４とは逆の順番で表示モードが切り替わっていく。すなわち、第１表示モード２０ａが表示された状態から、ダウンキー３５が操作されるたびに、表示部２０の表示は第５表示モード２０ｅ、第４表示モード２０ｄ、第３表示モード２０ｃ、第２表示モード２０ｂ、第１表示モード２０ａと順番に切り替わっていく。
【0080】
また、各表示モードにおいて、設定キー３２が操作されると、表示部２０の表示は設定モード２０ｓに切り替わる。設定モード２０ｓにおいて、ユーザは方向キー３３（アップキー３４、ダウンキー３５）を操作することで、レベル計１０の動作に関わる設定値を変更することができる。特に、ユーザは設定モード２０ｓにおいて、レベルＹの閾値の設定を変更することができる。言い換えると、操作部３０は、レベルＹの計測に関するパラメータとしてレベルＹについてレベル範囲を区切る（１つ又は複数の）閾値の設定操作を受け付ける。レベルＹの閾値の設定が変更されることにより、レベル範囲の設定も変更される。すなわち、ユーザは設定キー３２、方向キー３３を含む操作部３０を操作することによって、レベル範囲の設定を変更することができる。
【0081】
そして、設定モード２０ｓにおいて設定キー３２が再び操作されると、表示部２０の表示は元の表示モードに戻る。したがって、図９に示されているように、表示部２０の表示は方向キー３３の操作により、複数の表示モード（第１表示モード２０ａ、第２表示モード２０ｂ、第３表示モード２０ｃ、第４表示モード２０ｄ、第５表示モード２０ｅ）の間で循環的に切り替わる。また、表示部２０の表示は設定キー３２の操作により、各表示モードと設定モード２０ｓとの間で相互に切り替わる。
【0082】
次に、図１０を参照して、第１表示モード２０ａにおける表示部２０の表示内容について説明する。図１０は、第１表示モード２０ａの表示部２０に表示されるバーグラフ２２とゲージ２４を示す図である。表示部２０は、計測されたレベルＹに応じた表示を行う。図１０に示されているように、第１表示モード２０ａの表示部２０にはレベルＹの値に応じて長さが伸縮するバーグラフ２２を含む表示が行われる。表示部２０にはバーグラフ２２の他に、ゲージ２４が表示される。バーグラフ２２およびゲージ２４は制御器５５の前後方向Ｂに沿った細長いバーとして表示されている。
【0083】
ゲージ２４は、記憶部６３（図６）に記憶されている設定値に従って、予め定められた長さ（設定値で指定される長さ）で表示される。また、ゲージ２４は、その長さ方向（前後方向Ｂ）に沿って、複数の区画に区切られている。図１０においてゲージ２４は５つの区画に区切られている。これらの区画は、予め定められた（設定された）１つ又は複数の閾値に基づいて区切られる。閾値は、記憶部６３に記憶されている設定値の一部である。閾値は、対象物７２のレベルＹに関して定められた値であり、閾値同士の間の数値範囲が、予め定められた複数のレベル範囲である。言い換えると、１つ又は複数の閾値は、レベ
ルについて複数のレベル範囲を区切る。図１０においては、４つの閾値（ＨＨ、Ｈ、Ｌ、ＬＬ）と、計測範囲の上限（ＹＭ）および下限（Ｙ０）が設定されており、これらの値同士の間の数値範囲が、レベルＹについて５つのレベル範囲として設定されている。そして、ゲージ２４の各区画は、レベル範囲のそれぞれに対応している。なお、ゲージ２４の区画の数は５つに限るものではない。例えばレベルＹの上限または下限のどちらかのみが表示される場合、区画は２つとなる。またレベルＹの上限と下限とが表示される場合、区画は３つとなる。このように、ゲージ２４の区切りは表示される要素に応じて様々なパターンがあり得る。
ルについて複数のレベル範囲を区切る。図１０においては、４つの閾値（ＨＨ、Ｈ、Ｌ、ＬＬ）と、計測範囲の上限（ＹＭ）および下限（Ｙ０）が設定されており、これらの値同士の間の数値範囲が、レベルＹについて５つのレベル範囲として設定されている。そして、ゲージ２４の各区画は、レベル範囲のそれぞれに対応している。なお、ゲージ２４の区画の数は５つに限るものではない。例えばレベルＹの上限または下限のどちらかのみが表示される場合、区画は２つとなる。またレベルＹの上限と下限とが表示される場合、区画は３つとなる。このように、ゲージ２４の区切りは表示される要素に応じて様々なパターンがあり得る。
【0084】
以下においては、図１０に示されている５つの区画のうち、中央の区画を標準区画２４ａと呼ぶ。そして、標準区画２４ａの上下に隣接する２つの区画を警告区画２４ｂ、標準区画２４ａに対して警告区画２４ｂを挟んで上下に離れた区画（ゲージ２４の上下端に位置する区画）を危険区画２４ｃと呼ぶ。また、５つの区画をそれぞれ区別する場合には、ゲージ２４の上から順に、上の危険区画２４ｃ、上の警告区画２４ｂ、標準区画２４ａ、下の警告区画２４ｂ、下の危険区画２４ｃと呼ぶ。また、これら５つの区画と対応している５つのレベル範囲をそれぞれ、上の危険範囲、上の警告範囲、標準範囲、下の警告範囲、下の危険範囲と呼ぶ。
【0085】
図１０においては、ゲージ２４の区画はそれぞれ、レベル範囲のそれぞれに対応した色で色分けされている。例えば、標準区画２４ａが標準範囲に対応する緑色、警告区画２４ｂが警告範囲に対応する黄色、危険区画２４ｃが危険範囲に対応する赤色で表示されるとよい。なお、上の警告区画２４ｂと下の警告区画２４ｂとが異なる色であってもよい。同様に、上の危険区画２４ｃと下の危険区画２４ｃとが異なる色であってもよい。ゲージ２４の区画の色はモノクロの濃淡で表されていても、カラーで表されていてもよい。すなわち、ゲージ２４が単色表示（モノクロ）されているならば、濃淡の違い、模様の違いなどによって各区画が区分けされているとよい。ゲージ２４がカラー表示されているならば、色の違いによって各区画が区分けされているとよい。またゲージ２４がカラー表示されている場合にも、各区画で濃淡、模様などが異なっていてもよい。また、ユーザによる操作部３０の操作により、各区画の色を変更できるようになっていてもよい。この場合、区画ごとに割り当てられる色の設定は、ユーザによる操作部３０の操作によって、予め用意された複数の割り当てパターン（組み合わせ）の中から選択されてもよいし、区画ごとに割り当てられる色がそれぞれ個別に選択されてもよい。またユーザによる操作部３０の操作によって、各区画の点灯状態が選択されてもよい。この場合、点灯状態として、点灯、消灯、点滅の中から選択されてもよい。
【0086】
バーグラフ２２はゲージ２４の隣に表示されており、その長さは、計測されたレベルＹの値に応じて、前後方向Ｂに沿って伸縮する。なお、ゲージ２４が色分け表示されている場合には、ユーザが遠距離からでもバーグラフ２２とゲージ２４との見分けをつけ易いように、バーグラフ２２はゲージ２４の各区画と異なる色（例えば青色）で表示されることが好ましい。図１０において、バーグラフ２２はレベルＹの値が大きいほど、下側から上側へと伸びる。すなわちバーグラフ２２が伸びるほど、バーグラフ２２の長さの前後方向Ｂの先端（図１０における上端）は、前後方向Ｂの基礎部分（図１０における下端）から離れることになる。したがって、バーグラフ２２は、前後方向Ｂの先端が前後方向Ｂの基礎部分から離れるほど、大きなレベルＹの値を示す。同様に、ゲージ２４も、前後方向Ｂの基礎部分から離れるほど大きな値に対応している。レベルＹの値は、対象物７２の界面７４がタンク７０の底面から離れるほど大きくなるので、バーグラフ２２の先端の動きは、界面７４の動きを反映したものとなる。したがって図１０のバーグラフ２２とゲージ２４によれば、ユーザにとって、レベルＹの状態、すなわちレベルＹがどのレベル範囲に属しているか、そしてレベルＹがどのように変動（増減）しているか、を視覚的に把握し易い。
【0087】
なお状態灯５２および第二状態灯５４は、レベルＹがどのレベル範囲に属しているか、に応じて表示状態が変化することが好ましい。具体的には、状態ＬＥＤ５０の発光状態、消灯状態、点滅状態、発光色などが切り替わることにより、表示状態が変化するとよい。レベルＹがどのレベル範囲に属しているか、に応じて状態灯５２および第二状態灯５４の表示状態が変化すると、ユーザはセンサ部１６および第二状態灯５４から離れた位置でも、対象物７２のレベルＹについて正常、注意、警告、異常などの状態を知ることができる。あるいは、ユーザは、レベルＹの状態を大まかに知ることができる。
【0088】
計測範囲の上限と下限の設定の一例について説明する。計測範囲はレベル計１０が計測するレベルＹの範囲を示し、例えば計測範囲の下限は、タンク７０に対象物７２が存在しない（タンク７０が空になっている）ことを示す値（ゼロ点Ｙ０、例えば０ｍｍ）である。また計測範囲の上限は、タンク７０に対象物７２をそれ以上収容することができない（タンク７０が満量になっている）ことを示す値（満量値ＹＭ、例えば１０００ｍｍ）である。計測範囲の上限および下限はユーザによる操作部３０の操作によって設定されてもよい。
【0089】
閾値の設定の一例について説明する。閾値は例えば、タンク７０内の対象物７２について、「レベルＹがこの値を超えたら、あるいは下回ったら、対象物７２の量を調節する必要がある」ことを示す値として設定される。閾値はユーザによる操作部３０の操作により設定されてもよい。そして、計測範囲の上限である満量値ＹＭから順に、上上限値ＨＨ（第１の閾値）、上限値Ｈ（第２の閾値）、下限値Ｌ（第３の閾値）、下下限値ＬＬ（第４の閾値）の４つの閾値がそれぞれ設定される。タンク７０内の対象物７２が例えば水処理プロセスへ供給されることで、タンク７０内の対象物７２のレベルＹは低下する。一方、タンク７０に対象物７２が補充されることで、タンク７０内の対象物７２のレベルＹは上昇する。この場合、注水装置７８は、水処理プロセスに応じて低下するタンク７０内の対象物７２のレベルＹが、予め定められた範囲内となるように、タンク７０内の対象物７２のレベルＹに応じて、タンク７０に対する対象物７２の補充を制御する。具体的には、注水装置７８は、タンク７０内の対象物７２のレベルＹが上限値Ｈ（第２の閾値）と下限値Ｌ（第３の閾値）との間となるよう、タンク７０に対する対象物７２の補充を制御する。注水装置７８が正常に動作すれば、タンク７０内の対象物７２のレベルＹが上限値Ｈ（第２の閾値）と下限値Ｌ（第３の閾値）の範囲内となる。しかしながら、注水装置７８がタンク７０内の対象物７２のレベルＹを制御しているにもかかわらず、対象物７２のレベルＹが予め定めた範囲から一定以上乖離したときは、異常が発生したと判断され、注水装置７８および水処理プロセス装置などを含む施設（例えば水処理施設）の動作全体が停止される。上上限値ＨＨは、レベルＹがこの値を超えたら直ちに水処理施設全体を停止させるべき値（例えば８００ｍｍ）である。上限値Ｈは、レベルＹがこの値を超えたらタンク７０への注水を停止させるべき値（例えば６００ｍｍ）である。下限値Ｌは、レベルＹがこの値を下回ったらタンク７０への注水を開始させるべき値（例えば４００ｍｍ）である。下下限値ＬＬは、レベルＹがこの値を下回ったら直ちに水処理施設全体を停止させるべき値（例えば２００ｍｍ）である。
【0090】
上の危険区画２４ｃは、計測範囲の上限である満量値ＹＭと上上限値ＨＨとの間のレベル範囲（上の危険範囲）に対応する。上の警告区画２４ｂは、上上限値ＨＨと上限値Ｈとの間のレベル範囲（上の警告範囲）に対応する。標準区画２４ａは、上限値Ｈと下限値Ｌとの間のレベル範囲（標準範囲）に対応する。下の警告区画２４ｂは、下限値Ｌと下下限値ＬＬとの間のレベル範囲（下の警告範囲）に対応する。下の危険区画２４ｃは、下下限値ＬＬと計測範囲の下限であるゼロ点Ｙ０との間のレベル範囲（下の危険範囲）に対応する。ゲージ２４の各区画は対応する各閾値により範囲が規定される。各区画の表示範囲は各区画を規定する閾値に応じた長さを有するようにしてもよい。この場合、ユーザによる
操作部３０の操作により閾値が変更されると、各区画の表示範囲は、変更後の閾値によって規定される区画に応じた長さに変更される。
操作部３０の操作により閾値が変更されると、各区画の表示範囲は、変更後の閾値によって規定される区画に応じた長さに変更される。
【0091】
図１０においては、バーグラフ２２の長さが、ゲージ２４の区画のいずれに対応する位置に達しているかによって、レベルＹの属するレベル範囲が示される。より詳しく説明すると、ゲージ２４の隣に表示されるバーグラフ２２は、レベルＹの値に応じて長さが伸縮することにより、その先端部が前後方向Ｂに沿って移動する。そして、バーグラフ２２の先端部が、ゲージ２４のどの区画の隣に位置しているかによって、レベルＹの属するレベル範囲が示される。なお、バーグラフ２２の先端部がゲージ２４のどの区画に対応しているかが視覚的にわかり易くなるように、バーグラフ２２の先端部に、ゲージ２４に向けて伸びる矢印形状２２ａ（図１０において二点鎖線で示される矢印）が表示されてもよい。また、レベルＹの値を示す目盛り２５がゲージ２４に重ねて表示されてもよい。矢印形状２２ａおよび目盛り２５を表示するか否かについての設定は、ユーザが操作部３０を操作することで変更することができるとよい。
【0092】
ここで、レベルＹの属するレベル範囲とは、具体的には、計測されたレベルＹの値が、どの２つの閾値同士の間にあるか、という情報である。図１０においては、バーグラフ２２の先端部がゲージ２４のどの区画の隣に位置しているかによって、レベルＹがどのレベル範囲に属しているかが表示されている。
【0093】
例えば図１０では、バーグラフ２２の先端部は標準区画２４ａの隣に位置している。この場合、レベルＹは、上限値Ｈと下限値Ｌとの間のレベル範囲（標準範囲）に属している。したがってレベル計１０のユーザは、表示部２０のバーグラフ２２とゲージ２４を目視することで、対象物７２のレベルＹが上限値Ｈと下限値Ｌとの間の状態にあるということを視覚的に把握し易い。このように、本実施形態のレベル計１０によれば、タンク７０に取り付けられたセンサ部１６から離れた位置においても、ユーザは制御器５５を用いて、計測対象となる対象物７２のレベルＹの状態を視覚的に把握できる。さらに、レベルＹに基づく対象物７２の状態（ステータス）は、状態灯５２および第二状態灯５４の点灯状態によっても示されることが好ましい。例えば、レベルＹが標準区画２４ａに対応するレベル範囲（標準範囲）に属する場合に、状態灯５２および第二状態灯５４が緑色で点灯するとよい。また、レベルＹが警告区画２４ｂに対応するレベル範囲（警告範囲）に属する場合に、状態灯５２および第二状態灯５４が黄色で点灯するとよい。また、レベルＹが危険区画２４ｃに対応するレベル範囲（危険範囲）に属する場合に、状態灯５２および第二状態灯５４が赤色で点灯するとよい。このように、状態灯５２および第二状態灯５４の点灯状態が、レベルＹの属するレベル範囲によって変化すると、ユーザは、対象物７２のレベルＹの状態を視覚的にさらに把握し易くなる。ゲージ２４の各区画の色はユーザによる操作部３０の操作によって変更されてもよい。状態灯５２の点灯状態もゲージ２４の各区画の表示状態に対応して変更されてもよい。例えば、ゲージ２４の区画が５つで、各区画に対して上から順に赤色点灯、黄色点灯、緑色点灯、黄色点灯、赤色点灯が割り当てられているとする。そして、ユーザの操作によって、各区画に対して上から順に赤色点灯、黄色点滅、緑色点灯、消灯、赤色点滅が割り当てられるように変更が行われたとする。この場合に、バーグラフ２２の先端部がゲージ２４の上から２番目の区画の隣に位置しているとすると、状態灯５２は、割り当ての変更前は黄色で点灯し、割り当ての変更後は黄色で点滅する。またこの場合、状態灯５２および第二状態灯５４の点灯色もゲージ２４の各区画の色に対応して変更されてもよい。例えば、ゲージ２４の区画が４つで、各区画に対して上から順に赤色、黄色、緑色、黄色が割り当てられているとする。そして、ユーザの操作によって、各区画に対して上から順に黄色、緑色、黄色、赤色が割り当てられるように変更が行われたとする。この場合に、バーグラフ２２の先端部がゲージ２４の最も上の区画の隣に位置しているとすると、状態灯５２および第二状態灯５４は、割り当ての変更前は赤色で点灯し、割り当ての変更後は黄色で点灯する。なお、ゲージ２４の各区画の色と、
各区画に対応する状態灯５２の色は必ずしも一致していなくともよい。例えばバーグラフ２２の先端部が黄色で表示される区画に対応するときに、状態灯５２が赤色で点滅してもよい。
各区画に対応する状態灯５２の色は必ずしも一致していなくともよい。例えばバーグラフ２２の先端部が黄色で表示される区画に対応するときに、状態灯５２が赤色で点滅してもよい。
【0094】
なお、第１表示モード２０ａ以外の表示モードにおいては、レベルＹの値は数値または計測範囲の上限である満量値ＹＭに対する割合で表示されてもよい。例えば図９に示されているように、第２表示モード２０ｂにおいては、現在のレベルＹの数値（ここでは５５０ｍｍ、単位の表示は省略）が大きく表示され、上限値Ｈ（６００ｍｍ）と下限値Ｌ（４００ｍｍ）の数値がレベルＹの数値よりは小さく表示される。表示部２０に表示される数字の向きに対して、レベルＹより大きい数値であるべき上限値Ｈは上方、レベルＹより小さい数値であるべき下限値Ｌは下方に表示される。このように、表示部２０は、表示モードによっては、計測されたレベルＹおよびレベル範囲の閾値を、数値で表示することができる。
【0095】
図９の第３表示モード２０ｃにおいては、上限値Ｈ、下限値Ｌの数値に加えて、上上限値ＨＨ（８００ｍｍ）の数値も表示される。第３表示モード２０ｃにおいてレベルＹの数値は上上限値ＨＨ、上限値Ｈ、下限値Ｌの数値と同じ程度の大きさで表示されている。ただし他の数値と区別できるように、レベルＹの数値は強調表示されていることが好ましい。図９においてはレベルＹの数値は白抜き数字で表示される。表示部２０に表示される数字の向きに対して、上上限値ＨＨと上限値Ｈは上方、レベルＹの数値と下限値Ｌは下方に表示される。
【0096】
図９の第４表示モード２０ｄにおいては、上限値Ｈ、下限値Ｌの数値に加えて、下下限値ＬＬ（２００ｍｍ）の数値も表示される。第４表示モード２０ｄにおいてレベルＹの数値は上限値Ｈ、下限値Ｌ、下下限値ＬＬの数値と同じ程度の大きさで表示されている。表示部２０に表示される数字の向きに対して、レベルＹの数値と上限値Ｈは上方、下限値Ｌと下下限値ＬＬは下方に表示される。第３表示モード２０ｃおよび第４表示モード２０ｄで示されているように、表示部２０は、表示モードを切り替えることで、設定されている各種の閾値の数値を表示することができる。
【0097】
図９の第５表示モード２０ｅにおいては、満量値ＹＭ（１０００ｍｍ）に対するレベルＹの値（５５０ｍｍ）の割合として、「５５％」が大きく表示される。そして上限値Ｈ（６００ｍｍ）、下限値Ｌ（４００ｍｍ）について、満量値ＹＭ（１０００ｍｍ）に対する割合として、「６０％」「４０％」がレベルＹよりは小さく表示される。このように、表示部２０は、表示モードによっては、計測されたレベルＹおよびレベル範囲の閾値を、満量値ＹＭ（許容される上限の値）に対する割合で表示することができる。
【0098】
このように表示部２０は、複数の表示モードを備えることで、例えば第１表示モード２０ａでユーザにとって視覚的にわかりやすい表示を行う一方で、他の表示モードで細かい数値または満量値ＹＭに対するレベルＹの割合を表示することができる。
【0099】
次に図１１、図１２、図１３を参照して、複数の制御器５５が用いられる場合について説明する。図１１は、第１の制御器５５ａの送電端子５６ａが露出した状態を示す図である。図１２は、第２の制御器５５ｂの受電端子５６ｂが露出した状態を示す図である。図１３は、複数の制御器５５（第１の制御器５５ａ、第２の制御器５５ｂ、第３の制御器５５ｃ）が並んでレール６９に取り付けられた状態を示す図である。図１１、図１２、図１３においては、図１の制御器５５と同じ機能の構成要素には図１と同じ符号を付し、必要な場合を除き説明を繰り返さない。なお図１１、図１２、図１３において第１の制御器５５ａ、第２の制御器５５ｂ、第３の制御器５５ｃは動作しておらず、表示部２０の表示は消えている。
【0100】
図１１に示されているように、第１の制御器５５ａはレールホルダ部６１を用いてレール６９に取り付けることができる。図１１のレール６９は、第１の制御器５５ａの前後方向Ｂと直交する方向に延びている。レール６９としては例えば、ドイツ規格協会（Deutsches Institut fur Normung、ＤＩＮ）が定める規格に従うＤＩＮレールが用いられる。具体的には、レールホルダ部６１の２つの爪部がそれぞれレール６９の縁部の下面に入り込んで、レールホルダ部６１がレール６９を挟み込むことで、第１の制御器５５ａがレール６９に取り付けられる。レール６９に取り付けられた状態の第１の制御器５５ａは、レール６９に沿ってスライド可能である。
【0101】
図１１において、第１の制御器５５ａの手前の面は左側面である。第１の制御器５５ａの左側面において、レール６９に取り付けられたときにレール６９の上方に位置する箇所には、送電端子５６ａが設けられている。この送電端子５６ａは、第１の制御器５５ａが単体で使用される場合には送電端子カバー５７ａで覆われている。第１の制御器５５ａが他の制御器５５（第２の制御器５５ｂなど）と共に使用される場合には、送電端子カバー５７ａが取り外されて、送電端子５６ａが露出される。送電端子５６ａは、他の制御器５５へ電力を出力する。なお送電端子５６ａは、他の制御器５５へ電力だけでなく信号を出力することも可能である。
【0102】
一方、図１２に示されているように、第１の制御器５５ａと異なる第２の制御器５５ｂも、レールホルダ部６１を用いてレール６９に取り付けることができる。図１２のレール６９は図１１のレール６９と同じものであり、図１２は図１１から離れた位置を示している。
【0103】
図１２において、第２の制御器５５ｂの手前の面は右側面である。第２の制御器５５ｂの右側面において、レール６９に取り付けられたときにレール６９の上方に位置する箇所には、受電端子５６ｂが設けられている。この受電端子５６ｂは、第２の制御器５５ｂが単体で使用される場合には受電端子カバー５７ｂで覆われている。第２の制御器５５ｂが他の制御器５５（第１の制御器５５ａなど）と共に使用される場合には、受電端子カバー５７ｂが取り外されて、受電端子５６ｂが露出される。また図１２には図示されていないが、第２の制御器５５ｂの左側面にも送電端子５６ａが設けられている。なお右側面の受電端子５６ｂは、前後方向Ｂにおいて左側面の送電端子５６ａと対応する位置、つまり送電端子５６ａのちょうど裏側に設けられている。受電端子５６ｂには、他の制御器５５から電力が入力される。なお受電端子５６ｂは、他の制御器５５から電力だけでなく信号が入力されてもよい。
【0104】
２つの制御器５５がレール６９上で並んで配置されたとき、一方の制御器５５の送電端子５６ａと、他方の制御器５５の受電端子５６ｂとが接続可能である。例えば、第１の制御器５５ａと第２の制御器５５ｂとがそれぞれ送電端子５６ａ、受電端子５６ｂを露出した状態でレール６９に取り付けられているとき、一方の送電端子５６ａと他方の受電端子５６ｂとが向かい合った状態で、レール６９上で第１の制御器５５ａと第２の制御器５５ｂとがスライドして近づくことにより、送電端子５６ａと受電端子５６ｂとが接続される。また、第２の制御器５５ｂの送電端子５６ａが露出されていれば、さらに第３の制御器５５ｃの受電端子５６ｂを、第２の制御器５５ｂの送電端子５６ａに接続することができる。制御器５５には、受電端子５６ｂと外部入力端子１２Ｃの両方が設けられてもよいし、受電端子５６ｂまたは外部入力端子１２Ｃのいずれか一方が設けられてもよい。
【0105】
図１３においては、第１の制御器５５ａ、第２の制御器５５ｂ、第３の制御器５５ｃが、レールホルダ部６１を用いて互いに隣接してレール６９に取り付けられている。各制御器５５の送電端子５６ａおよび受電端子５６ｂは図１３に図示されていないが、第１の制
御器５５ａの送電端子５６ａが第２の制御器５５ｂの受電端子５６ｂと接続されている。そして、第２の制御器５５ｂの送電端子５６ａが第３の制御器５５ｃの受電端子５６ｂと接続されている。
御器５５ａの送電端子５６ａが第２の制御器５５ｂの受電端子５６ｂと接続されている。そして、第２の制御器５５ｂの送電端子５６ａが第３の制御器５５ｃの受電端子５６ｂと接続されている。
【0106】
図１３において第１の制御器５５ａの手前（右側面側）には、固定ユニット６８が配置されている。固定ユニット６８は下方の爪部でレール６９を挟み込む。そしてボルト６８ａが締め付けられることにより、固定ユニット６８はレール６９に固定される。固定ユニット６８がレール６９に固定されて配置されていることにより、複数の制御器５５は固定ユニット６８よりも手前にはスライドしないように制限される。また図１３において第３の制御器５５ｃよりも奥側にも、固定ユニット６８が配置されている。奥側の固定ユニット６８は下方の爪部でレール６９を挟み込んでいるが、ボルト６８ａは締め付けられておらず、レール６９に沿ってスライド可能である。奥側の固定ユニット６８が第３の制御器５５ｃに並ぶ位置でボルト６８ａが締め付けられると、複数の制御器５５は手前にも奥にもスライドしないように制限される。第３の制御器５５ｃよりも奥側に、さらに別の制御器５５が配置される場合には、奥側の固定ユニット６８のボルト６８ａが緩められて、奥側の固定ユニット６８がスライドされることで別の制御器５５のためのスペースが確保される。手前側の固定ユニット６８と奥側の固定ユニット６８との間の制御器５５の数は、ユーザが必要に応じて増やすことができる。
【0107】
図１３においてレール６９上に並んだ複数の制御器５５のうち、外部から電力の供給を受けるのは第１の制御器５５ａのみである。具体的には、第１の制御器５５ａの接続部１２内の外部入力端子１２Ｃにのみ、外部からの電力が供給される。第２の制御器５５ｂと第３の制御器５５ｃにも接続部１２が設けられているが、第２の制御器５５ｂと第３の制御器５５ｃは、それぞれの接続部１２を介して外部と信号通信のみを行う。
【0108】
第１の制御器５５ａは、外部入力端子１２Ｃを通じて入力される外部からの電力を、送電端子５６ａを通じて第２の制御器５５ｂへ出力する。第２の制御器５５ｂは、受電端子５６ｂを通じて入力される第１の制御器５５ａからの電力を、送電端子５６ａを通じて第３の制御器５５ｃへ出力する。
【0109】
このように、外部入力端子１２Ｃから電力が入力される第１の制御器５５ａと、受電端子５６ｂから電力が入力される第２の制御器５５ｂは、送電端子５６ａから他の制御器５５（第２の制御器５５ｂまたは第３の制御器５５ｃ）の受電端子５６ｂへ電力を出力可能である。これにより、複数の制御器５５が同時に用いられる場合でも、制御器５５への電源供給ラインは一本でよいため、電源供給ラインの引き回しが容易となる。
【0110】
次に、図１４を参照して、実施形態の別例として、対象物７２のレベルを計測するレベル計１０について説明する。図１４のレベル計１０においては、センサ部１６が、通信ケーブル１１を介して直接、プログラマブルコントローラなどの外部制御装置９０と通信可能である。センサ部１６の構造は図２と同様である。したがって図１４のレベル計１０は、送信部４３Ｔおよび受信部４３Ｒを含むセンサＩＣ４１と、センサＩＣ４１が実装され計測軸４０Ａと交差するセンサ基板４２と、それらを収容する第一筐体１６ａを備えている。また第一筐体１６ａには、対象物７２に向けて取り付けるための取付部１８と、送信部４３Ｔにより送信される送信波Ｔｘを透過する計測窓４０が形成されている。計測窓４０には誘電体レンズ４８が配置される。そして図１４のレベル計１０が備えるセンサＩＣ４１は、図６、図７と同様に、信号生成部８２と、センサ処理部８８とを含む。図１４のレベル計１０の通信ケーブル１１は、第一筐体１６ａを貫通すると共に、センサＩＣ４１と電気的に接続される。
【0111】
また図１４のレベル計１０はさらに、図５Ａ、図５Ｂと同様に、送信部４３Ｔおよび受
信部４３Ｒが接する空間を囲うとともに、その空間に連通する計測軸４０Ａに沿った導波路を形成する導電性の電波整形部を備えるとよい。また、図１４のレベル計１０は、センサ処理部８８により計測されたレベルと、設定された閾値との比較結果に応じて点灯状態が変化する状態灯５２を備えるとよい。そして図１４のレベル計１０の計測窓４０に配置される誘電体レンズ４８は、図５Ａと同様に、導波路を通過する送信波Ｔｘが計測軸４０Ａに沿って平面波として進行するよう送信波Ｔｘを屈折する。そしてセンサ基板４２は、誘電体レンズ４８と向かい合う面の中央部に送信部４３Ｔおよび受信部４３Ｒが実装され、その裏面又は周辺部に状態灯５２の光源となる状態ＬＥＤ５０が実装され、第一筐体１６ａには、状態灯５２の光源からの光を透過する透過窓５３が設けられる。
信部４３Ｒが接する空間を囲うとともに、その空間に連通する計測軸４０Ａに沿った導波路を形成する導電性の電波整形部を備えるとよい。また、図１４のレベル計１０は、センサ処理部８８により計測されたレベルと、設定された閾値との比較結果に応じて点灯状態が変化する状態灯５２を備えるとよい。そして図１４のレベル計１０の計測窓４０に配置される誘電体レンズ４８は、図５Ａと同様に、導波路を通過する送信波Ｔｘが計測軸４０Ａに沿って平面波として進行するよう送信波Ｔｘを屈折する。そしてセンサ基板４２は、誘電体レンズ４８と向かい合う面の中央部に送信部４３Ｔおよび受信部４３Ｒが実装され、その裏面又は周辺部に状態灯５２の光源となる状態ＬＥＤ５０が実装され、第一筐体１６ａには、状態灯５２の光源からの光を透過する透過窓５３が設けられる。
【0112】
センサ部１６は、設定に応じて、図１のように制御器５５と接続されるのか、図１４のように外部制御装置９０と直接接続されるのかが切り替えられるとよい。例えば、レベル計１０が起動するときに、センサ部１６は、通信ケーブル１１からセンサ部１６へ送信される信号を確認する。センサ部１６へ送信される信号が、通信ケーブル１１に制御器５５が接続されていることを示すものであれば、センサ部１６は制御器５５の操作部３０によって設定されるパラメータにしたがって動作する。
【0113】
通信ケーブル１１に制御器５５が接続されていない場合、センサ部１６は、通信ケーブル１１に接続されている機器に応じて動作する。例えば通信ケーブル１１にプログラマブルコントローラなどの外部制御装置９０（図１の形態で制御器５５の接続部１２へ接続される機器）が接続されているのであれば、センサ部１６は、既に設定されているパラメータ（前回起動時に設定されたパラメータなど）にしたがって、レベル計１０として動作する。
【0114】
一方、センサ部１６に対する設定操作を行うことが可能な機器、例えば汎用的なＰＣ（Personal Computer）が通信ケーブル１１に接続されているのであれば、センサ部１６は、ＰＣを制御器５５と同様に扱って動作してもよい。例えばＰＣから閾値の設定、レベル範囲に対応する色の設定、などの設定操作が行われ、センサ部１６はその設定操作にしたがってレベルの計測を行い、計測したレベルの値を示す信号、または、そのレベルと各閾値との比較結果に基づく制御信号を、通信ケーブル１１を介してＰＣへ送信する。ＰＣは、ＰＣに接続されたモニタに、センサ部１６から送信された信号に応じた表示を行ってもよい。
【0115】
またＰＣは、パラメータの設定操作のために用いられてもよい。例えばＰＣは、次回のレベル計測のために必要な、レベルの計測に関するパラメータを、通信ケーブル１１を介してセンサ部１６へ送信することで、レベル計１０のパラメータの設定を行う。そして設定の完了後、センサ部１６の電源が落とされ、通信ケーブル１１からＰＣが取り外される。その後、通信ケーブル１１にプログラマブルコントローラなどの外部制御装置９０が接続される。するとセンサ部１６は、ＰＣから送信されたパラメータにしたがって、レベル計１０として動作する。
【0116】
このように、センサ部１６が単体でレベル計１０として動作することも可能である。センサ部１６には表示部２０、操作部３０などが設けられていないため寸法が小さい。したがってセンサ部１６が単体でレベル計１０として動作するのであれば、レベル計１０の設置場所の自由度が非常に高くなる。
【符号の説明】
【0117】
１０ レベル計
１６ センサ部
２０ 表示部
２２ バーグラフ
２４ ゲージ
３０ 操作部
４０ 計測窓
４３Ｔ 送信部
４３Ｒ 受信部
４６ テーパー壁
４８ 誘電体レンズ
５０ 状態ＬＥＤ
５２ 状態灯
５３ 透過窓
５５ 制御器
６３ 記憶部
６４ 演算部
６５ 入力部
６６ 出力部
６９ レール
７０ タンク
７２ 対象物
７４ 界面
８８ センサ処理部
１６ センサ部
２０ 表示部
２２ バーグラフ
２４ ゲージ
３０ 操作部
４０ 計測窓
４３Ｔ 送信部
４３Ｒ 受信部
４６ テーパー壁
４８ 誘電体レンズ
５０ 状態ＬＥＤ
５２ 状態灯
５３ 透過窓
５５ 制御器
６３ 記憶部
６４ 演算部
６５ 入力部
６６ 出力部
６９ レール
７０ タンク
７２ 対象物
７４ 界面
８８ センサ処理部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
