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(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】P2024157838
(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 23/00 20220101AFI20241031BHJP
G01F 23/284 20060101ALI20241031BHJP
G01D 7/00 20060101ALI20241031BHJP
H01Q 19/08 20060101ALI20241031BHJP
H01Q 13/02 20060101ALI20241031BHJP
G01S 13/34 20060101ALN20241031BHJP
【ＦＩ】
G01F23/00 C
G01F23/284
G01D7/00 302A
H01Q19/08
H01Q13/02
G01S13/34
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023072444
(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】叶田 壮兵
(72)【発明者】
【氏名】中村 和彰
【テーマコード（参考）】
2F014
2F041
5J020
5J045
5J070
【Ｆターム（参考）】
2F014FC02
2F014GA04
2F041JA02
2F041JA06
2F041JA07
2F041JA09
2F041JB04
2F041JC00
2F041JC07
5J020AA02
5J020BB01
5J020BC06
5J020CA04
5J045DA01
5J070AB18
5J070AC03
5J070AD20
5J070AE07
5J070AF01
5J070BG15
(57)【要約】
【課題】対象物のレベルを、ユーザが視覚的に把握し易いレベル計を提供する。
【解決手段】レベル計１０は、長手方向Ａの一端側に配置されたセンサ部１６と、長手方向Ａの他端側に配置された筐体１５とを備える。センサ部１６は、送信部４３Ｔと、受信部４３Ｒとを有する。筐体１５は、表示部２０を有する。送信部４３Ｔは、対象物７２へ向けて送信波Ｔｘを送信する。受信部４３Ｒは、送信波Ｔｘが対象物７２で反射したことによる反射波Ｒｘを受信する。表示部２０は、送信波Ｔｘと反射波Ｒｘとに基づいて計測されたレベルＹに応じた表示を行う。表示部２０は、レベルＹの値に応じて長さが伸縮するバーグラフ２２を含む表示を行う。バーグラフ２２の長さの伸縮方向Ｂは、長手方向Ａに沿った方向である。
【選択図】図１３
【解決手段】レベル計１０は、長手方向Ａの一端側に配置されたセンサ部１６と、長手方向Ａの他端側に配置された筐体１５とを備える。センサ部１６は、送信部４３Ｔと、受信部４３Ｒとを有する。筐体１５は、表示部２０を有する。送信部４３Ｔは、対象物７２へ向けて送信波Ｔｘを送信する。受信部４３Ｒは、送信波Ｔｘが対象物７２で反射したことによる反射波Ｒｘを受信する。表示部２０は、送信波Ｔｘと反射波Ｒｘとに基づいて計測されたレベルＹに応じた表示を行う。表示部２０は、レベルＹの値に応じて長さが伸縮するバーグラフ２２を含む表示を行う。バーグラフ２２の長さの伸縮方向Ｂは、長手方向Ａに沿った方向である。
【選択図】図１３
【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において、
長手方向の一端側に配置されたセンサ部と、
前記長手方向の他端側に配置された筐体と、を備え、
前記センサ部は、前記対象物へ向けて送信波となる電波を前記長手方向の一端側へ送信する送信部と、前記送信波が前記対象物で反射したことによる反射波を受信する受信部と、を有し、
前記筐体は、前記送信波と前記反射波とに基づいて計測された前記レベルに応じた表示を行う表示部を有し、
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を含む表示を行い、
前記バーグラフの長さの伸縮方向は、前記長手方向に沿った方向である、レベル計。
長手方向の一端側に配置されたセンサ部と、
前記長手方向の他端側に配置された筐体と、を備え、
前記センサ部は、前記対象物へ向けて送信波となる電波を前記長手方向の一端側へ送信する送信部と、前記送信波が前記対象物で反射したことによる反射波を受信する受信部と、を有し、
前記筐体は、前記送信波と前記反射波とに基づいて計測された前記レベルに応じた表示を行う表示部を有し、
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を含む表示を行い、
前記バーグラフの長さの伸縮方向は、前記長手方向に沿った方向である、レベル計。
【請求項2】
前記バーグラフは、長さの伸縮方向の先端が前記長手方向の一端側から離れるほど、大きな前記レベルの値を示す、請求項１に記載のレベル計。
【請求項3】
前記表示部は、前記筐体において前記長手方向に沿って広がる外周面に配置され、前記長手方向に沿った長辺を持つ矩形の、アクティブマトリックスディスプレイを有している、請求項１に記載のレベル計。
【請求項4】
前記筐体は、前記長手方向と平行な回転軸を中心として前記センサ部に対して前記表示部を回転させる回転機構を有する、請求項３に記載のレベル計。
【請求項5】
前記筐体は、外部装置との接続端子を含む接続部を備え、
前記接続部は、前記長手方向において前記表示部よりも他端側、かつ前記回転軸の延長上に配置される、請求項４に記載のレベル計。
前記接続部は、前記長手方向において前記表示部よりも他端側、かつ前記回転軸の延長上に配置される、請求項４に記載のレベル計。
【請求項6】
前記筐体は、前記回転軸周りに配置される状態灯をさらに有する、請求項４に記載のレベル計。
【請求項7】
前記筐体は、前記長手方向に沿って前記センサ部とオーバーラップする円筒状の形状の部分を有し、
前記アクティブマトリックスディスプレイは、前記筐体の円筒状の形状の部分よりも前記長手方向の他端側に配置され、かつ、前記回転軸に向けてオフセットした位置に配置される、請求項４に記載のレベル計。
前記アクティブマトリックスディスプレイは、前記筐体の円筒状の形状の部分よりも前記長手方向の他端側に配置され、かつ、前記回転軸に向けてオフセットした位置に配置される、請求項４に記載のレベル計。
【請求項8】
前記レベルについて複数のレベル範囲が設定されており、
前記アクティブマトリックスディスプレイは、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し、
前記筐体は、前記アクティブマトリックスディスプレイに隣接する位置に、前記レベル範囲の設定を変更するための操作スイッチを有する、請求項７に記載のレベル計。
前記アクティブマトリックスディスプレイは、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し、
前記筐体は、前記アクティブマトリックスディスプレイに隣接する位置に、前記レベル範囲の設定を変更するための操作スイッチを有する、請求項７に記載のレベル計。
【請求項9】
前記センサ部は、円筒形の部位を有し、
前記送信部と前記受信部とが実装されたセンサ基板と、前記送信部が送信する送信波と前記受信部が受信する反射波とが通過する導波管と、前記導波管を通過した送信波を前記対象物に向けて導く誘電体レンズとが、前記円筒形の部位の前記長手方向の他端側から一端側に向けて順に配置される、請求項３に記載のレベル計。
前記送信部と前記受信部とが実装されたセンサ基板と、前記送信部が送信する送信波と前記受信部が受信する反射波とが通過する導波管と、前記導波管を通過した送信波を前記対象物に向けて導く誘電体レンズとが、前記円筒形の部位の前記長手方向の他端側から一端側に向けて順に配置される、請求項３に記載のレベル計。
【請求項10】
前記センサ基板には、前記送信部と前記受信部とが単一のアンテナオンパッケージに集積されて実装される、請求項９に記載のレベル計。
【請求項11】
前記センサ部は、前記円筒形の部位の外周にネジが形成された取付ネジ部をさらに有する、請求項９に記載のレベル計。
【請求項12】
前記表示部は、前記レベルを、数値で表示可能である、請求項１に記載のレベル計。
【請求項13】
前記レベルについて許容される上限の値である許容上限が設定されており、
前記表示部は、前記レベルを、前記許容上限に対する割合で表示可能である、請求項１に記載のレベル計。
前記表示部は、前記レベルを、前記許容上限に対する割合で表示可能である、請求項１に記載のレベル計。
【請求項14】
前記レベルについて複数のレベル範囲が設定されており、
前記表示部は、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。
前記表示部は、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15】
前記筐体は、前記レベル範囲の設定を変更するための操作スイッチを備える、請求項１４に記載のレベル計。
【請求項16】
前記送信波を前記対象物に向けて導く誘電体レンズを備える、請求項１に記載のレベル計。
【請求項17】
前記センサ部は、円筒形の部位を有し、前記誘電体レンズは、前記円筒形の部位の前記長手方向の一端側に配置される、請求項１６に記載のレベル計。
【請求項18】
前記送信波を前記対象物に向けて導くホーンアンテナを備える、請求項１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、計測された界面レベルは、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。
【0005】
しかしながら、レベルが数値で表示されていると、ユーザは、対象物のレベルを、視覚的に把握し難い。例えばタンク内に収容された対象物のレベルを、レベル計を用いてユーザが監視する場合がある。この場合、ユーザは、対象物がタンク内でどの程度の高さまで貯まっているかについて、レベル計に表示されている数値に基づいて、計算して判断しなければならない。すなわち、ユーザはレベル計に表示されているレベルの数値を見ただけでは、タンク内で対象物がどの程度の高さまで貯まっているか、という対象物のレベルを、視覚的に把握することができない。
【0006】
上記の問題に鑑み、本発明は、対象物のレベルを、ユーザが視覚的に把握し易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において、長手方向の一端側に配置されたセンサ部と、長手方向の他端側に配置された筐体と、を備え、センサ部は、対象物へ向かう送信波となる電波を長手方向の一端側へ送信する送信部と、送信波が対象物で反射したことによる反射波を受信する受信部と、を有し、筐体は、送信波と反射波とに基づいて計測されたレベルに応じた表示を行う表示部を有し、表示部は、レベルの値に応じて長さが伸縮するバーグラフを含む表示を行い、バーグラフの長さの伸縮方向は、長手方向に沿った方向であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、表示部に、レベルの値に応じて長さが伸縮するバーグラフを含む表示が行われる。したがって、ユーザはバーグラフの長さを確認することで、対象物のレベルを、視覚的に把握し易い。またバーグラフの長さの伸縮方向が、長手方向に沿った方向であることにより、バーグラフはレベルの変化方向と同じ方向に変化することになり、ユーザはレベルの増減を視覚的に把握し易い。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】レベル計を示す斜視図。
【図2】レベル計の断面図。
【図3】対象物を収容するタンクにレベル計が取り付けられた状態を示す図。
【図4A】送信波の進行経路を示す図。
【図4B】反射波の進行経路を示す図。
【図5】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6】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7】送信波と反射波との関係を示す図。
【図8】表示部の第１表示モードを示す図。
【図9】表示部の第２表示モードを示す図。
【図10】表示部の第３表示モードを示す図。
【図11】表示部の第４表示モードを示す図。
【図12】表示部のモード遷移を説明する図。
【図13】レベルの上昇に伴うバーグラフの変化を示す図。
【図14】レベルの下降に伴うバーグラフの変化を示す図。
【図15】レベル範囲が変更された場合の表示部を示す図。
【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、長手方向Ａを有する。図１においてレベル計１０は、長手方向Ａに延びるおおむね円筒形の形状である。レベル計１０は、筐体１５と、センサ部１６とを有し、これら筐体１５と、センサ部１６とは、長手方向Ａに沿って並んでいる。レベル計１０の長手方向Ａの一端側（図１において下側）にセンサ部１６が配置されており、長手方向Ａの他端側（図１において上側）に筐体１５が配置されている。また、センサ部１６の長手方向Ａの一端は、計測端部４０となっている。図１においては筐体１５とセンサ部１６はそれぞれ、長手方向Ａに延びる円筒形の形状を有する部位を含んでいる。
【0012】
以下においては、レベル計１０の長手方向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。図１のセンサ部１６は、計測端部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。
【0013】
図１のレベル計１０においては、計測端部４０から対象物に向けて送信波となる電波が送信され、対象物で反射した反射波が計測端部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。
【0014】
センサ部１６のうち、計測端部４０よりも上側に、円筒の表面にネジ筋が刻まれた取付
ネジ部１８が設けられている。さらに、取付ネジ部１８よりも上側に、取付ネジ部１８よりも径の大きい取付部１７が設けられている。図１の取付部１７は、ナット状の形状となっている。なお取付部１７はレベル計１０を取付対象（液体が収容されるタンクなど）に取り付けることが可能な構造であればよく、ナット状の形状に限るものではない。例えば取付部１７は、滑り止め突起が形成された円筒形状であってもよい。取付部１７の滑り止め突起は、レベル計１０が取付対象に対して長手方向Ａ周りに回転しながら取り付けまたは取り外し（回転着脱）される際の滑り止めとなる。また、取付部１７および取付ネジ部１８に代えて、レベル計１０を取付対象へ取り付けるための取付フランジが形成されていてもよい。また、取付フランジが形成されている場合にも、それに加えて取付部１７および取付ネジ部１８が設けられていてもよい。
ネジ部１８が設けられている。さらに、取付ネジ部１８よりも上側に、取付ネジ部１８よりも径の大きい取付部１７が設けられている。図１の取付部１７は、ナット状の形状となっている。なお取付部１７はレベル計１０を取付対象（液体が収容されるタンクなど）に取り付けることが可能な構造であればよく、ナット状の形状に限るものではない。例えば取付部１７は、滑り止め突起が形成された円筒形状であってもよい。取付部１７の滑り止め突起は、レベル計１０が取付対象に対して長手方向Ａ周りに回転しながら取り付けまたは取り外し（回転着脱）される際の滑り止めとなる。また、取付部１７および取付ネジ部１８に代えて、レベル計１０を取付対象へ取り付けるための取付フランジが形成されていてもよい。また、取付フランジが形成されている場合にも、それに加えて取付部１７および取付ネジ部１８が設けられていてもよい。
【0015】
センサ部１６よりも上側に配置された筐体１５には、表示部２０が設けられている。表示部２０は筐体１５において長手方向Ａに沿って広がる外周面に配置されている。図１においては、筐体１５の外周面の一部に、長手方向Ａに沿った平坦な部位が設けられており、この平坦な部位に表示部２０が配置されている。具体的には、筐体１５の下側の部分は長手方向に沿ってセンサ部１６とオーバーラップする湾曲した外周面（断面が円形状）で囲われた円筒形の形状であり、筐体１５の上側の部分は平坦な面と湾曲した面とを含む外周面（断面がＤ字状）で囲われた形状となっている。筐体１５の円筒形の形状の部分が長手方向に沿ってセンサ部１６とオーバーラップしていることにより、長手方向から見ると、円筒形の形状の部分と、センサ部１６とが重なって見える。筐体１５の平坦な面は、センサ部１６の計測軸に向けてオフセットした位置に形成される。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（アクティブマトリックスディスプレイ）を含むことが好ましい。例えば、表示部２０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。表示部２０は、長手方向Ａに沿って長い矩形のアクティブマトリックスディスプレイを有していてもよい。すなわち、矩形のアクティブマトリックスディスプレイの持つ長辺が、長手方向Ａに沿っているとよい。筐体１５において表示部２０が配置されている外周面は、長手方向Ａと平行であることが好ましいが、外周面が長手方向Ａに対してわずかに傾斜していてもよい。外周面が長手方向Ａに対して傾斜している場合でも、外周面と長手方向Ａとの間の角度が小さければ（例えば４５度以下であれば）、外周面は長手方向Ａに沿って広がっているといえる。
【0016】
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。このバーグラフ２２の長さの伸縮方向Ｂは、長手方向Ａに沿った方向である。伸縮方向Ｂは、長手方向Ａと平行であることが好ましいが、伸縮方向Ｂが長手方向Ａに対してわずかに傾斜していてもよい。伸縮方向Ｂが長手方向Ａに対して傾斜している場合でも、レベルの値の変動に応じて、バーグラフ２２の長手方向Ａ成分の大きさが変動するようになっていれば、伸縮方向Ｂは長手方向Ａに沿った方向であるといえる。また表示部２０には、例えばアクティブマトリックスディスプレイが含まれ、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。また表示部２０には、バーグラフ２２とゲージ２４以外の情報を示す補助表示部２６も表示される。
【0017】
筐体１５において表示部２０が配置される外周面の部位には、操作スイッチ３０も配置されている。図１の操作スイッチ３０は、長手方向Ａに沿って長い矩形のアクティブマト
リックスディスプレイに隣接して配置され、長手方向Ａに沿って並んだ設定キー３２と、方向キー３３を含む。また方向キー３３は、長手方向Ａに沿って並んだアップキー３４と、ダウンキー３５を有する。レベル計１０のユーザは、操作スイッチ３０を操作することで、レベル計１０の動作パラメータを変更することができる。ユーザは特に、操作スイッチ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設定を変更できる。
リックスディスプレイに隣接して配置され、長手方向Ａに沿って並んだ設定キー３２と、方向キー３３を含む。また方向キー３３は、長手方向Ａに沿って並んだアップキー３４と、ダウンキー３５を有する。レベル計１０のユーザは、操作スイッチ３０を操作することで、レベル計１０の動作パラメータを変更することができる。ユーザは特に、操作スイッチ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設定を変更できる。
【0018】
筐体１５の上側には、接続部１２が設けられている。図１の接続部１２は長手方向Ａに延びる円筒形となっている。円筒形の接続部１２の外周面は、ネジ筋が刻まれた接続ネジ部１４となっている。
【0019】
また、接続部１２と表示部２０との間には、接続部１２の下側（根本）を取り囲むようにして状態灯５２が設けられている。状態灯５２は、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。ユーザは、状態灯５２の点灯状態を目視することで対象物の状態を大まかに知ることができる。
【0020】
【0021】
センサ部１６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ＩＣ４１によって処理された信号は、筐体１５の表示基板６０へと送信される。
【0022】
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ＩＣ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、レベル計１０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。
【0023】
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。
【0024】
計測端部４０はセンサ基板４２より下側に位置している。図２の計測端部４０は内部構造として、導波管４５、ホーンアンテナ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、ホーンアンテナ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端部４０に入射した反射波は、誘電体レンズ４８、ホーンアンテナ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。ここで、センサ部１６の下側で取付ネジ部１８が設けられる部位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が円筒形の部位の下側（長手方向Ａの一端側）に配置可能である。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、レベル計１０の設置対象（タンクなど）に対して取り付けられる部位と、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端部４０に入射した反射波は、誘電体レンズ４８、ホーンアンテナ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。ここで、センサ部１６の下側で取付ネジ部１８が設けられる部位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が円筒形の部位の下側（長手方向Ａの一端側）に配置可能である。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、レベル計１０の設置対象（タンクなど）に対して取り付けられる部位と、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。
【0025】
一方、センサ部１６よりも上側に配置される筐体１５の内部には、回転機構１９が設けられている。図２の回転機構１９は、筐体１５の下方端（長手方向Ａの一端）、すなわち筐体１５とセンサ部１６との間に配置されている。回転機構１９は、回転軸１９Ａを中心として、センサ部１６に対して筐体１５を相対的に回転させることが可能である。例えば回転機構１９は、筐体１５とセンサ基板４２との間で回転軸１９Ａに沿って延びるシャフトを有する機構である。シャフトは軸周りに配置されたベアリングなどを介して筐体１５と接続されており、回転軸１９Ａを中心とする筐体１５の回転がセンサ部１６に伝わらないように構成されている。また回転機構１９は、筐体１５とセンサ基板４２との相対回転角度が所望の角度となる状態で保持可能であることが好ましい。例えば回転機構１９は、特定の回転角度で保持可能となるように、回転抵抗となるダンパ素子、回転を阻止する回転ロックなどの部品を含んでいてもよい。上記構成のほか、回転機構１９は、センサ部１６に形成される係合突起と、筐体１５に設けられる複数のフックとを含んでいてもよい。係合突起は、センサ部１６の上部において円筒状となっている部分の外周に配置され、周方向に沿って長く形成される。センサ部１６の係合突起は、周方向に一周するように連続した形状であってもよい。筐体１５の複数のフックは、センサ部１６の係合突起に対応して円環状に間隔を空けて配置される。各フックは係合突起の下方の面に係合する。各フックは、外力を受けると周方向に摺動しながら回転する。また回転機構１９が係合突起とフックとを含む場合、筐体１５に、センサ部１６と筐体１５との間を押し広げる押圧力を発生する弾性体が設けられていてもよい。弾性体が設けられていることにより、係合突起と各フックとの間の摺動抵抗が調整される。図２の回転機構１９は、回転軸１９Ａが長手方向Ａと平行な方向な向き（図２において鉛直方向）となるように配置されている。表示部２０は、筐体１５において回転軸１９Ａに向けてオフセットした位置に形成される平坦な面に配置される。すなわち、筐体１５の平坦な面は、回転軸１９Ａを含む平面から離れた位置にある。回転機構１９が設けられていることにより、ユーザは、筐体１５を回転させることで、表示部２０を目視し易い方向に向けることができる。特に、取付ネジ部１８によってレベル計１０が計測対象を含む容器（タンクなど）に取り付けられている場合、ユーザはレベル計１０全体を移動させることなく、表示部２０を目視し易い方向に向けることができる。
【0026】
筐体１５の内部において、回転機構１９より上側には、表示基板６０が配置されている。表示基板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。図２においては、表示基板６０は長手方向Ａと平行な向き（図２において鉛直方向）となるように配置されている。表示基板６０には、表示部２０を制御するための信号処理回路が実装されている。表示基板６０は、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に変換する。図２の表示基板６０は、表示部２０の裏側（図２において筐体１５の内部）に配置されている。
【0027】
図２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、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からなる板であり
、表示装置２８の表示内容を、筐体１５の外部へと光学的に透過させる。表示装置２８は、長手方向Ａに沿った表示面２０Ａの向きに向けられている。また、図２において表示基板６０は、表示面２０Ａに沿った向きに向けられている。
、表示装置２８の表示内容を、筐体１５の外部へと光学的に透過させる。表示装置２８は、長手方向Ａに沿った表示面２０Ａの向きに向けられている。また、図２において表示基板６０は、表示面２０Ａに沿った向きに向けられている。
【0028】
表示装置２８および表示基板６０が長手方向Ａに沿った向きに向けられていることにより、表示部２０の表示装置２８を動作させるための構成要素は、レベル計１０の内部において長手方向Ａ（高さ方向）に沿って配置されることになる。したがって、表示部２０を動作させるための構成要素が長手方向Ａと垂直な方向（径方向）にわたって占有する面積が小さくなり、レベル計１０全体の寸法がコンパクトになる。図１、図２においては、円筒形の筐体１５の径寸法が、センサ部１６よりも小さくなっている。なお、必ずしも筐体１５の径寸法がセンサ部１６よりも小さい必要はなく、筐体１５とセンサ部１６の径寸法が同じであってもよいし、センサ部１６の方が小さくてもよい。
【0029】
表示部２０と接続部１２との間に設けられている状態灯５２は、複数の状態ＬＥＤ５０（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）と、透過窓５３を含む。複数の状態ＬＥＤ５０は、表示基板６０および表示部２０よりも上側に配置されている。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。また、状態ＬＥＤ５０の上側に、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が配置されている。状態ＬＥＤ５０から発せられる光は、透過窓５３を通じて筐体１５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。また透過窓５３に光を拡散させる部材が含まれていることにより、状態ＬＥＤ５０から発せられる光は、接続部１２周りの全方位で均一に拡散される。なお状態ＬＥＤ５０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。
【0030】
長手方向Ａにおいて表示部２０よりも他端側（上側）、かつ回転軸１９Ａの延長上に、接続部１２が配置されている。図１において接続部１２は筐体１５の上端（長手方向Ａの他端）に設けられている。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。接続部１２は、回転軸１９Ａの延長上に配置されているため、回転機構１９によって筐体１５がセンサ部１６に対して回転させられた場合でも、接続部１２の位置は変動しない。したがって、回転機構１９によって筐体１５が回転させられても、接続部１２による外部との接続に支障が生じることはない。なお、接続部１２が設けられる位置は、筐体１５の上端に限られない。例えば、筐体１５の表面上において、ユーザが表示部２０を視認する方向からアクセス（接近）できる位置に、接続部１２が配置されてもよい。この場合、ユーザが表示部２０を視認する方向内には、ユーザから表示部２０が見えるようにするために、障害物がないことが見込まれる。したがってユーザが表示部２０を視認する方向からアクセスできる位置に接続部１２が設けられると、接続部１２に接続されるケーブルを取り回すためのスペースが確保しやすく、レベル計１０の設置が容易になる。また、接続部１２は、表示部２０に対する背面に配置されてもよい。この場合、接続部１２は活用されていないデッドスペースに設けることができるので、レベル計１０を小型化できる。外部出力端子１２は、複数の信号ライン、または複数の出力端子を含んでいてもよい。例えば、計測された
レベルが属するレベル範囲に応じて、それぞれ異なる信号ライン、または異なる出力端子から外部へと信号が出力されてもよい。具体例としては、計測されたレベルが、後述の４つの閾値、上上限値ＨＨ、上限値Ｈ、下限値Ｌ、下下限値ＬＬを上回る場合、または下回る場合に対応して、４つまたは５つの信号ライン（または出力端子）が外部出力端子１２に含まれていてもよい。
レベルが属するレベル範囲に応じて、それぞれ異なる信号ライン、または異なる出力端子から外部へと信号が出力されてもよい。具体例としては、計測されたレベルが、後述の４つの閾値、上上限値ＨＨ、上限値Ｈ、下限値Ｌ、下下限値ＬＬを上回る場合、または下回る場合に対応して、４つまたは５つの信号ライン（または出力端子）が外部出力端子１２に含まれていてもよい。
【0031】
次に、図３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３は、対象物７２を収容するタンク７０にレベル計１０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。
【0032】
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３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。
【0033】
図３のレベル計１０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にレベル計１０の取付ネジ部１８がネジ留めされることで、レベル計１０がタンク７０に取り付けられる。例えば、レベル計１０のユーザは、取付ネジ部１８の先端を取付穴７１に合わせた状態で、ナット状の取付部１７を回転させることで、取付ネジ部１８を取付穴７１にネジ留めさせることができる。なお、レベル計１０をタンク７０に取り付けるための構造はこれに限るものではない。例えば、取付穴７１にネジ筋が刻まれておらず、タンク７０の内部に露出した取付ネジ部１８に別途ナットがネジ留めされることで、レベル計１０がタンク７０に取り付けられてもよい。また、タンク７０の上面が開放されていて、タンク７０の上方に設けられる取付金具に対して、ナットと取付ネジ部１８とを用いてレベル計１０が取り付けられてもよい。また、レベル計１０をタンク７０に取り付ける方法は取付ネジ部１８を用いたネジ留めに限られず、センサ部１６の外周面にネジ筋は形成されていなくともよい。例えばレベル計１０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、フランジがレベル計１０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レベル計１０がタンク７０に取り付けられてもよい。
【0034】
図３において、タンク７０に取り付けられた状態のレベル計１０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。また、表示部２０に表示されるバーグラフ２２およびゲージ２４の長さ方向（伸縮方向Ｂ）も、レベルＹの変化方向と同じ方向である。
【0035】
レベル計１０は、計測端部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、計測端部４０で受信される。レベル計１０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。レベル計１０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と反射波Ｒｘとの差異に基づいて、計測端部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、計測端部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。
物７２のレベルＹを算出する。レベル計１０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と反射波Ｒｘとの差異に基づいて、計測端部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、計測端部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。
【0036】
レベル計１０の接続部１２には接続ケーブル９２が接続される。接続ケーブル９２はタンク７０の外部に設けられた制御装置９０（プログラマブルコントローラーなど）とレベル計１０とを接続する。レベル計１０が計測した対象物７２のレベルＹを示すアナログ信号またはレベル計１０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が、接続ケーブル９２を介して制御装置９０へと送信される。制御装置９０は、計測されたレベルＹに応じて、注水装置７８の動作を制御する。
【0037】
図４Ａは、送信波Ｔｘの進行経路を示す図である。図４Ｂは、反射波Ｒｘの進行経路を示す図である。図４Ａおよび図４Ｂを参照して、ホーンアンテナ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。
【0038】
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。
【0039】
送信部４３Ｔと、対象物７２との間には、送信部４３Ｔに近い順に、囲い壁４７、導波管４５、ホーンアンテナ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、導体で形成される中空のパイプである。ホーンアンテナ４６は、導波管４５に連通する空間を包囲するテーパー壁で囲まれている。ホーンアンテナ４６のテーパー壁は、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およびホーンアンテナ４６の有する指向性の方向と、誘電体レンズ４８の光軸４０Ａとが一致するように配置されている。図４Ａおよび図４Ｂにおいて計測端部４０は、光軸４０Ａが長手方向Ａ（レベル計１０の長さ方向）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およびホーンアンテナ４６の指向性の方向についても、光軸４０Ａと呼ぶことがある。
【0040】
送信部４３Ｔから送信される送信波Ｔｘは、囲い壁４７内の空間と導波管４５を通った後、ホーンアンテナ４６を経て誘電体レンズ４８に入射する。図４Ａおよび図４Ｂ中の囲い壁４７内と、ホーンアンテナ４６内と、計測端部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、進行方向側（図４Ａでは下側、図４Ｂ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の出射端から光軸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。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、光軸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、光軸４０Ａに沿った方向の導波管４５の寸法は、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、光軸４０Ａに沿った方向の導波管４５の寸法が長いほど、レベル計１０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、ホーンアンテナ４６内で球面波として進行し、誘電体レンズ４８を介して平面波に変換される。
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。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、光軸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、光軸４０Ａに沿った方向の導波管４５の寸法は、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、光軸４０Ａに沿った方向の導波管４５の寸法が長いほど、レベル計１０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、ホーンアンテナ４６内で球面波として進行し、誘電体レンズ４８を介して平面波に変換される。
【0041】
図４Ａに示されているように、送信波Ｔｘはホーンアンテナ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、ホーンアンテナ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、光軸４０Ａに平行な方向へ導かれる。光軸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。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。
【0042】
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４Ｂに示されているように、平面波として進行する反射波Ｒｘは計測端部４０で受信される。計測端部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とホーンアンテナ４６との間で屈折し、光軸４０Ａに近づく球面波としてホーンアンテナ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。
【0043】
センサ部１６の内部に配置されている導波管４５と、ホーンアンテナ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、電波の進行方向を光軸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。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、共通の計測端部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、レベル計１０の設計者は、導波管４５と、ホーンアンテナ４６と、誘電体レンズ４８を用いることにより、センサ部１６を含むレベル計１０の長さ方向寸法を小さくすることができ、レベル計１０全体の寸法をコンパクトにできる。
【0044】
次に、図５を参照して、レベル計１０の構成要素間の関係について説明する。図５は、レベル計１０の構成要素間の関係の一例を概略的に示すブロック図である。図５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。
【0045】
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。
【0046】
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は筐体１５の表示基板６０に設けられていてもよい。あるいは、センサ部１６と筐体１５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と筐体１５とで分担されていてもよい。
【0047】
一方、筐体１５の表示基板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、操作スイッチ３０に対するユーザの操作、および、外部入力端子１２Ｃを介して外部の装置（制御装置９０など）から与えられる制御信号などである。入力部６５は例えば、操作スイッチ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。
【0048】
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、状態灯５２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。
【0049】
図６、図７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６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７は、送信波Ｔｘと反射波Ｒｘとの関係を示す図である。
【0050】
図６に示されているように、レーダー送受信回路８１は、ランプ波発生器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。
【0051】
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。ランプ波発生器８２は、送信制御部８０と接続されている。ランプ波発生器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発生させる。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。
【0052】
図７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７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。
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。
【0053】
図６のランプ波発生器８２で発生した送信信号は、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。送信波Ｔｘは対象物７２の界面７４で反射して反射波Ｒｘとなり、受信部４３Ｒで受信信号として受信される。反射波Ｒｘは、送信波Ｔｘに対して位相のずれた波となる。
【0054】
図７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、計測端部４０から対象物７２の界面７４までの距離ＹＡ（図３）に応じた値となる。反射波Ｒｘは計測端部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。
【0055】
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、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、レベル計１０は、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の底から計測端部４０までの距離）と、距離ＹＡとの差分がレベルＹの値となる。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。
【0056】
図６に示されているように、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にはランプ波発生器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。具体的にはミキサ８５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。
【0057】
混合波Ｍｘに対応するＩＦ信号は、送信波Ｔｘと反射波Ｒｘの６０ＧＨｚ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。
【0058】
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５の演算部６４へ送信する。
、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５の演算部６４へ送信する。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。演算部６４は、算出したレベルＹの値を出力部６６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、および状態灯５２の点灯状態を変更する。また、レベルＹの値は外部出力端子１２Ｄを通じて制御装置９０（図３）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制御装置９０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制御装置９０へ送られるとよい。
【0062】
次に、図８を参照して、表示部２０の表示内容について説明する。図８は表示部２０の第１表示モードを示す図である。表示部２０は、計測されたレベルＹに応じた表示を行う。図８に示されているように、第１表示モードにおいては、表示部２０にバーグラフ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および補助表示部２６が表示される。バーグラフ２２およびゲージ２４は伸縮方向Ｂに沿った細長いバーとして表示されている。
【0063】
ゲージ２４は、記憶部６３（図５）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（伸縮方向Ｂ）に沿って、複数の区画に区切られている。図８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。図８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。
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。
【0064】
以下においては、図８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。
【0065】
図８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。また、ユーザによる操作スイッチ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、ユーザによる操作スイッチ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スイッチ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。
【0066】
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、伸縮方向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８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の長さの伸縮方向Ｂの先端（上端）は、長手方向Ａの一端側（下側）から離れることになる。したがって、バーグラフ２２は、長さの伸縮方向Ｂの先端（上端）が長手方向Ａの一端側（下側）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、長手方向Ａの一端側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８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。
【0067】
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スイッチ３０の操作によって設定されてもよい。
【0068】
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スイッチ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。
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。
【0069】
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、ユーザによる操作スイッチ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。
【0070】
図８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（上端）が伸縮方向Ｂに沿って移動する。伸縮方向Ｂは表示部２０内の表示においてバーグラフ２２の長さが増減する方向を示している。バーグラフ２２の長さが増減する方向は、計測対象のレベルＹが増減する方向に沿った方向である。表示部２０内の表示において、バーグラフ２２とゲージ２４は、レベルＹが増減する方向に沿って共通の座標系を有する。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８において二点鎖線で示される矢印）が表示されてもよい。
【0071】
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８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。
【0072】
例えば図８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、計測対象となる対象物７２のレベルＹの状態を、タンク７０が設置された現場においてユーザが視覚的に把握し易い。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が赤色で点灯するとよい。このように、状態灯５２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スイッチ３０の操作によって変更されてもよい。この場合、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。また状態灯５２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。
【0073】
また、図８においては、バーグラフ２２およびゲージ２４の上側に、補助表示部２６が表示される。補助表示部２６は、バーグラフ２２およびゲージ２４とは異なる情報を表示する。図８では、レベル計１０において信号を出力している出力ポートの番号（１、２、３、４、５）が補助表示部２６に強調表示される。例えば、各番号は対応する出力ポートが信号を出力していなければ白色で表示され、信号を出力している出力ポートの番号は赤色で表示される。
【0074】
出力ポートとは、図２の外部出力端子１２Ｄからレベル計１０の外部へ出力される個別の信号ラインであり、例えばレベルＹの属するレベル範囲に応じた種類の信号が、それぞれの信号の種類に対応した出力ポートから出力される。例えば、レベルＹが標準区画２４ａの範囲内に収まっているならば、１番の出力ポートから、「レベルＹは標準範囲内である」ということを示す信号がレベル計１０の外部（例えば制御装置９０）へ出力される。このとき、補助表示部２６においては、「１」の番号が赤色で表示される。
【0075】
レベルＹが上の警告区画２４ｂの範囲にあれば、２番の出力ポートから、「レベルＹは上限値Ｈを超えている」（上の警告範囲にある）ということを示す信号が出力され、「２」の番号が赤色で表示される。レベルＹが下の警告区画２４ｂの範囲にあれば、３番の出力ポートから、「レベルＹは下限値Ｌを下回っている」（下の警告範囲にある）というこ
とを示す信号が出力され、「３」の番号が赤色で表示される。
とを示す信号が出力され、「３」の番号が赤色で表示される。
【0076】
レベルＹが上の危険区画２４ｃの範囲にあれば、４番の出力ポートから、「レベルＹは上上限値ＨＨを超えている」（上の危険範囲にある）ということを示す信号が出力され、「４」の番号が赤色で表示される。レベルＹが下の危険区画２４ｃの範囲にあれば、５番の出力ポートから、「レベルＹは下下限値ＬＬを下回っている」（下の危険範囲にある）ということを示す信号が出力され、「５」の番号が赤色で表示される。
【0077】
なお、各出力ポートは、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つの閾値のそれぞれと対応付けられてもよい。例えば、レベルＹが標準区画２４ａの範囲内に収まっているならば、レベルＹが下限値Ｌ（第３の閾値）と下下限値ＬＬ（第４の閾値）を超えることになるので、３番の出力ポートと４番の出力ポートから、閾値を超えたことを示す信号がレベル計１０の外部（例えば制御装置９０）へ出力される。このとき、補助表示部２６においては、「３」の番号と「４」の番号が赤色で表示される。また、レベルＹが上の警告区画２４ｂの範囲にあれば、２番、３番、４番の各出力ポートから、閾値を超えたことを示す信号が出力され、「２」の番号、「３」の番号、「４」の番号が赤色で表示される。また、レベルＹが下の危険区画２４ｃの範囲にあれば、レベルＹが上上限値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）のいずれの閾値も下回るので、１番、２番、３番、４番の各出力ポートのいずれからも、閾値を超えたことを示す信号が出力されず、「１」の番号、「２」の番号、「３」の番号、「４」の番号のいずれも、赤色で表示されない。各出力ポートは例えば注水装置７８（図３）に接続されているとよい。これらの出力ポートから信号が出力されたら、注水装置７８は、出力ポートの番号に応じてタンク７０への注水を制御する。例えば、上限値Ｈ（第２の閾値）に対応する２番の出力ポートから信号が出力された場合は、注水装置７８は直ちに注水を停止する。
【0078】
次に、図９、図１０、図１１、図１２を参照して、表示部２０の表示モード遷移について説明する。図９、図１０、図１１はそれぞれ、表示部２０の第２表示モード、第３表示モード、第４表示モードを示している。図１２は、表示部２０が備える各モード間の遷移関係を示している。
【0079】
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スイッチ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。
【0080】
例えば表示部２０に図８の第１表示モード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の表示は図９の第２表示モードに切り替わる。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、図１１の第４表示モードへと切り替わっていく。第４表示モード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表示モードに戻る。
【0081】
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表示モードが表示された状態から、ダウンキー３４が操作されるたびに、表示部２０の表示は第４表示モード、第３表示モード、第２表示モード、第１表示モードと順番に切り替わっていく。
【0082】
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の表示は図示しない設定モードに切り替わる。設定モードにおいて、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。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を含む操作スイッチ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。
することができる。特に、ユーザは設定モードにおいて、レベルＹの閾値の設定を変更することができる。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を含む操作スイッチ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。
【0083】
そして、設定モードにおいて設定キー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１２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、第２表示モード、第３表示モード、第４表示モード）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との間で相互に切り替わる。
【0084】
図９の第２表示モードについて説明する。図９においては、図８の第１表示モードに比べて、バーグラフ２２とゲージ２４とが縮小されて、画面左下に表示されている。バーグラフ２２とゲージ２４との上方の補助表示部２６には、出力ポートの表示に加えて、計測されたレベルＹが、数値で表示されている。ここでは、レベルＹの数値が５５０ｍｍ、すなわちタンク７０の底から界面７４までの高さが５５０ｍｍであるということが表示されている。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を、バーグラフ２２だけでなく、数値でも表示することができる。
【0085】
さらに、バーグラフ２２とゲージ２４との右側には第２補助表示部２７が表示される。第２表示モードにおける第２補助表示部２７には、レベルＹについて定められた複数の閾値の一部が数値で表示される。ここでは、上上限値ＨＨが８００ｍｍ、上限値Ｈが６００ｍｍ、下限値Ｌが４００ｍｍ、下下限値ＬＬが２００ｍｍであることが第２補助表示部２７に表示されている。なお、ゼロ点Ｙ０と満量値ＹＭは基本的に、タンク７０の寸法に依存する一定の値であるため、図９の第２補助表示部２７には表示されない。
【0086】
図１０の第３表示モードについて説明する。図１０においては、バーグラフ２２、ゲージ２４、補助表示部２６、第２補助表示部２７の配置は図９の第２表示モードと同じであるが、レベルＹおよび各閾値が、数値ではなく満量値ＹＭ（計測範囲の上限）に対する割合で示されている。
【0087】
図１０では、満量値ＹＭが１０００ｍｍである場合が表示されている。補助表示部２６には、満量値ＹＭ（１０００ｍｍ）に対するレベルＹの値（５５０ｍｍ）の割合として、「５５％」が表示されている。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を、バーグラフ２２だけでなく、予め設定された設定値、具体的には対象物７２を収容するタンク７０の満量値ＹＭ（計測範囲の上限）に対する割合でも表示することができる。レベルＹが割合で表示される場合の基準となる設定値は、タンク７０における満量値ＹＭのように、レベルＹについて許容される上限の値として設定されている許容上限であることが好ましい。レベルＹが許容上限に対する割合で表示されていると、ユーザはレベルＹが許容上限にどれだけ近づいているかを把握し易い。
【0088】
また第２補助表示部２７には、上上限値ＨＨ（８００ｍｍ）、上限値Ｈ（６００ｍｍ）、下限値Ｌ（４００ｍｍ）、下下限値ＬＬ（２００ｍｍ）のそれぞれについて、満量値ＹＭ（１０００ｍｍ）に対する割合として、「８０％」、「６０％」、「４０％」、「２０％」が示されている。
【0089】
図１１の第４表示モードについて説明する。図１１においては、バーグラフ２２とゲージ２４の大きさは図８の第１表示モードと同等であるが、補助表示部２６が上方ではなく、バーグラフ２２とゲージ２４の下方に表示されている。また補助表示部２６には、出力ポートの番号の代わりに、安定性（Stability）を示す４つのランプが表示されている。
【0090】
図１１において補助表示部２６に表示される安定性は、レベル計１０によるレベルＹの計測がどれだけ安定して行われているかを示している。例えばレベル計１０がタンク７０（図３）に対して傾いて取り付けられている場合には、送信波Ｔｘがタンク７０の内壁面で反射するなどして、界面７４からの反射波Ｒｘ以外の電波が計測端部４０で受信される。すると、レベルＹの計測値は計測のたびに大きく変化し、安定した計測値が得られない。安定した計測値が得られない場合、補助表示部２６には安定性が低いことを意味する表示が行われる。例えば、ランプが４つとも消えた状態が表示される。一方、安定した計測値が得られた場合には、補助表示部２６には安定性が高いことを意味する表示が行われる。例えば、ランプが４つとも点灯した状態が表示される。
【0091】
次に、図３、図１３、図１４を参照して、レベルＹの変化に応じてバーグラフ２２の長さが変化することについて説明する。図１３は、レベルＹの上昇に伴うバーグラフ２２の変化を示す図である。図１４は、レベルＹの下降に伴うバーグラフ２２の変化を示す図である。
【0092】
例えば図３の状態から、注水装置７８がタンク７０内へ水（対象物７２）を供給し続けると、図１３に示されているように、レベルＹが上昇する（より大きな値になる）。すると、バーグラフ２２は図１３に示されているように、長い状態になる。具体的には、バーグラフ２２の先端（上端）が上側へと移動して、バーグラフ２２が上方向に伸びる。
【0093】
ここで、レベル計１０は対象物７２へ向けて送信波Ｔｘを送信するために、長手方向Ａの一端側の計測端部４０が対象物７２の方向へ向けられている。そのため、レベル計１０が対象物７２のレベルＹの計測を行う状態（タンク７０に取り付けられた状態）において、長手方向ＡはレベルＹの変化方向ＤＹと平行になる。そして、バーグラフ２２の長さの伸縮方向Ｂは、長手方向Ａに沿った方向である。したがって、図１３に示されているように、バーグラフ２２の変化方向Ｄは、レベルＹの変化方向ＤＹと同じ方向になる。
【0094】
バーグラフ２２が、レベルＹの変化方向ＤＹと同じ方向に変化するため、ユーザは、タンク７０の中身を目視できない状態（例えばタンク７０が不透明な場合）であっても、バーグラフ２２を目視することで、現在のレベルＹの状態に加えて、レベルＹの時間的な増減（図１３の場合、レベルＹが上昇したこと）を視覚的に把握し易い。
【0095】
なお図１３においては、バーグラフ２２の先端が上の警告区画２４ｂに対応する位置に達している（レベルＹが上限値Ｈを超えている）ので、状態灯５２が黄色で点灯している。また、補助表示部２６には２番、３番、４番の各出力ポートから信号が出力されていることが示されている（２番ポート、３番ポート、４番ポートの番号が強調表示される）。
【0096】
レベルＹが上限値Ｈを超えたことにより、注水装置７８による注水が停止され、界面７４からの対象物７２の揮発量が注水装置７８からの供給量を下回った状態が続くと、図１４に示されているように、レベルＹが下降する（より小さな値になる）。すると、バーグラフ２２は図１４に示されているように、短い状態になる。具体的には、バーグラフ２２の先端（上端）が下側へ移動して、バーグラフ２２が下方向に縮む。
【0097】
図１４においても、バーグラフ２２の変化方向Ｄは、レベルＹの変化方向ＤＹと同じ方向になる。したがってユーザは、バーグラフ２２を目視することで、現在のレベルＹの状態に加えて、レベルＹの時間的な増減（図１４の場合、レベルＹが下降したこと）を視覚的に把握し易い。
【0098】
なお図１４においては、バーグラフ２２の先端が下の警告区画２４ｂに対応する位置に
達している（レベルＹが第４の閾値である下下限値ＬＬよりは大きいが、第３の閾値である下限値Ｌを下回っている）ので、状態灯５２が黄色で点灯している。また、補助表示部２６には４番ポートから信号が出力されていることが示されている（４番ポートの番号が強調表示される）。レベルＹが下限値Ｌを下回ったことにより、注水装置７８による注水が開始され、レベルＹは再び上昇していく。それに伴い、バーグラフ２２も伸びてゆく。
達している（レベルＹが第４の閾値である下下限値ＬＬよりは大きいが、第３の閾値である下限値Ｌを下回っている）ので、状態灯５２が黄色で点灯している。また、補助表示部２６には４番ポートから信号が出力されていることが示されている（４番ポートの番号が強調表示される）。レベルＹが下限値Ｌを下回ったことにより、注水装置７８による注水が開始され、レベルＹは再び上昇していく。それに伴い、バーグラフ２２も伸びてゆく。
【0099】
次に、図１５を参照して、操作スイッチ３０（図１）の操作によってレベル範囲の設定が変更されることについて説明する。図１５には、レベル範囲が変更された場合の表示部２０が示されている。なお、数値の変化を示すために、表示モードとして第２表示モード（図９）が選択されているものとする。図９においては上上限値ＨＨが８００ｍｍ、上限値Ｈが６００ｍｍ、下限値Ｌが４００ｍｍ、下下限値ＬＬが２００ｍｍである。ユーザは、操作スイッチ３０を操作することで表示部２０の表示モードを設定モードに切り替えて、閾値の値を変更することにより、レベル範囲の設定を変更する。例えばユーザは、上上限値ＨＨを８２０ｍｍ、上限値Ｈを６４０ｍｍ、下限値Ｌを２７０ｍｍ、下下限値ＬＬを１８０ｍｍに変更するものとする。なお、ゼロ点Ｙ０は０ｍｍ、満量値ＹＭは１０００ｍｍのまま変化しないものとする。設定モードにおいて閾値が変更されると、レベル範囲も変更されるため、ゲージ２４の表示は変更後のレベル範囲に応じて、図１５に示されているように変化する。このように、ユーザが操作スイッチ３０でレベル範囲の設定を変更すると、表示部２０に表示される内容が変化する。
【0100】
なお、上記においては、ゼロ点Ｙ０の位置（レベル計１０からゼロ点Ｙ０までの距離）は固定され、満量値ＹＭは１０００ｍｍのまま変化しないものとしたが、ゼロ点Ｙ０の位置と満量値ＹＭが変化することもある。例えばレベル計１０が、図３、図１３、図１４のタンク７０から取り外されて、別のタンクに取り付けられることがある。
【0101】
レベル計１０が別のタンクに取り付けられた場合は、ユーザは表示部２０の設定モードにおいて、別のタンクに対応した設定値を設定する。例えば、レベル計１０は、ユーザからゼロ点Ｙ０の位置の指定を受け付ける。レベル計１０は、指定された位置（レベル計１０からゼロ点Ｙ０までの距離）において別のタンクのレベルＹが０ｍｍを示すよう設定する。また、別のタンクの深さ（距離ＹＡからレベルＹを算出するための値）、満量値ＹＭなどの、表示部２０の表示に関わる設定値が適切に変更されるとよい。また、界面７４がタンクの底に達していなくともタンクが空とみなされる場合（例えば、タンクの側面に排水口が設けられていて、その排水口よりも界面７４が低くなればタンクが空とみなされる場合）においては、タンクが空とみなされる位置にゼロ点Ｙ０が設定されてもよい。
【0102】
また、ユーザは設定モードにおいて、バーグラフ２２およびゲージ２４の表示形式を変更することも可能である。例えば、図１５に示されているように、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が表示されるよう、バーグラフ２２の表示形式が変更されてもよい。また、図１５に示されているように、レベルＹの値を示す目盛り２５がゲージ２４に重ねて表示されるよう、ゲージ２４の表示形式が変更されてもよい。
【符号の説明】
【0103】
１０ レベル計
１５ 筐体
１６ センサ部
１９ 回転機構
２０ 表示部
２２ バーグラフ
２４ ゲージ
２６ 補助表示部
３０ 操作スイッチ
４０ 計測端部
４３Ｔ 送信部
４３Ｒ 受信部
４６ ホーンアンテナ
４８ 誘電体レンズ
６３ 記憶部
６４ 演算部
６５ 入力部
６６ 出力部
７０ タンク
７２ 対象物
７４ 界面
１５ 筐体
１６ センサ部
１９ 回転機構
２０ 表示部
２２ バーグラフ
２４ ゲージ
２６ 補助表示部
３０ 操作スイッチ
４０ 計測端部
４３Ｔ 送信部
４３Ｒ 受信部
４６ ホーンアンテナ
４８ 誘電体レンズ
６３ 記憶部
６４ 演算部
６５ 入力部
６６ 出力部
７０ タンク
７２ 対象物
７４ 界面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
