用途:非侵襲性の方法によって容器またはパイプの液体高さの測定（直接高さ測定）、または密閉容器内の液体の有無の検出（有無検査）。

背景: 最も容易に液面高さを測定する方法はオイルゲージまたは校正フロートを使用して直接観察することです。しかし、この方法は密閉容器を開封することができない、またはその内容物を空気に露出させてはならない場合には適切ではありません。超音波による液面高さ測定は、液体供給プロセスにおいて使用される多数の容器内の高速、自動高さ測定等の工程において、多くの場合良い解決策となります。また超音波による液面高さ測定は、以下の特定の分野でも有用です。
-- 安全上の理由から容器の開封が不可能で、化学的性質または工程によって内部フロートゲージの取り付けが妨げられている、化学工程内の用途における腐食性もしくは過敏性の液体の高さ測定。

- パイプ内に対流する液体の有無の検出、特に保守作業中に開封もしくは切断が必要なパイプの調査。

- 高速かつ信頼性の高い非侵襲性の測定が求められる、燃料タンク、トランスミッション組立部品、エンジンオイルパンおよび差動装置等の様々な自動車部品内の、組み立てラインの液面高さの点検、または、オンライン給油容器の高さ測定用探触子を位置決めするために、自動遠隔操作機と組合わせて厚さ計を使用します。厚さ計の出力は、給油レベルが許容値範囲外である容器を表示するための、マーキング動作に使用します。

- ガソリン加工システム内の水の層上に浮く油層の高さ測定。原理的には、異なる音響インピーダンスを有する液体が第二の液体の上に浮いている状況で、任意の単一液体層の高さ測定が可能です。

一般的には、液体測定用の用法は2つに分類されます。実際の液面高さの測定（深さまたは高さ）が求められるもの、および選ばれた地点における液体の有無の検出が求められるものです。各々の測定を以下のセクションにてそれぞれ解説します。

機器（直接高さ測定）: 一般的に、液面高さは、標準の超音波厚さ計またはより広い範囲が必要な場合は探傷器を使用して、従来型のパルス－エコー厚さ測定法によって計測されます。探触子は特定の条件に基づいて選択しますが、通常1MHzまたは2.25MHzを使用します。以下の機器のいずれか推奨します。

35シリーズおよび38DL PLUS超音波厚さ計：液面高さ測定に使用可能な厚さ計で、デジタル表示に加えて、記録・文書化用に高／低のアラームデータ保存を行えるもの。測定範囲は一般的におおよそ5インチまたは125mmまでです。

EPOCH XT, EPOCH LTC, EPOCH 600, EPOCH 1000: これらの探傷器は極めて長いビーム路程の測定が可能です（4フィートまたは1.25mが可能）。

これらの機器については、範囲と精度は指定された測定条件で決定され、各ケース毎に設定する必要があります。ほとんどの液体において、±2.5mm（±0.1インチ）の精度が可能です。

手順（直接高さ測定）: 容器内の液面高さは、接触媒質を使用して容器の底に探触子を接地して測定します。厚さ計から電気パルスが探触子に送信され、短い超音波パルスを発信して、容器の壁を通じて液体内に送信されます。パルスは液体内を伝播して液体表面に達し、そこで反射して液体内を伝播して探触子で受信されます。

液体表面からのエコーは、容器壁内の伝播時間を差し引いて、電気的にゼロの時点から正確に計測されます。パルスの往復の伝播時間は、次式より電気的に演算し液面高さを算出します。

h = vt/2

各記号の意味:
h = 液面高さ
v = 液体内の音速
t = 往復伝播時間

液面高さは画面上に表示されます。本測定を効果的に行うため、以下に一覧するような一定の要素の決定が必要です。

1. 容器の材質と厚さ：液体の特性と高さ範囲を検討する上で、これらの要素を第一に決定します。肉厚壁の容器は、壁のリングダウン効果によって、測定可能な最低高さに著しく制限を受けます。プラスチック容器は多くの液体と類似の音響特性を持つため、探触子から液体への効果的な音波の伝播が行われ、リングダウンを最小限に抑えます。
2. 容器壁の表面の状態：腐食または凹凸のある容器表面は超音波パルスの伝播を妨害し、測定を困難もしくは不可能にする場合があります。
3. 容器の曲率：容器の急な曲率は音波パルスを妨害、もしくは探触子の容器への接地が不可となり、信頼性の高い測定を妨げます。
4. 障害物：タンクの底と液の頂部までの音波の経路には、バッフル板や給油パイプなどの障害物が無い必要があります。
5. 液体の音響特性：液体内の超音波の減衰の度合いによって、多くの場合最大測定高さが左右されます。一般的に、高粘度の液体および高濃度の液体が最も超音波の減衰が大きいです。
6. 温度の影響：液体の温度変化は液体内の音速を変化させます。機器の速度校正において、これらの速度変化の再調整ができない場合、高さの測定値は不正確になります。
7. 気泡: 気泡やその他の気体は、音波を拡散させ、読みを誤らせる、もしくは完全に妨げる可能性があります。
8. 液体表面のゆらぎ: 表面エコーを読み取るためには、液体の表面は容器内で常時不動である必要があります。
9. 液体の成分: 正確な測定を行うためには、液体が均一な成分と温度である必要があります。
10. 探触子の容器壁に対する接続：超音波パルスが探触子から容器壁、そして液体内に伝播するためには、探触子が容器壁に適切に接続されている必要があります。

機器（有無の測定）:
EPOCHシリーズの探傷器が推奨され、その全てがパルス－エコー法の測定に適切です。

手順（有無の測定）:
具体的な測定セットアップは用途に依存します。一般的には、形状的に超音波パルスが液体柱を通って伝播し、反対側の壁からのエコーを受ける事ができるような容器またはパイプを対象とする用途の際は、単純なパルスーエコー測定が推奨されます。液体の有無は目視または音によるアラームで示されます。

パルス－エコーモードでは、探触子からの信号は容器の壁から送信します。測定点に液体が存在する場合は、音のエネルギーの一部が液体内を通過して容器の反対側の壁で反射され、液体内と容器の壁内を通過して探触子へ伝播します。液体が存在しない場合は、探触子と接触する容器の壁でエコーは発生しますが、反対側の壁からの反射エコーは発生しません。下図の中では、2.25MHzの接触型探触子が、約45mm（18インチ）幅の鉄製タンクの壁に接続されています。画面左側のエコーは、タンク壁内の複数の反響エコーを示しており、赤色ゲート範囲内にはエコーが存在していません。

反対側の壁からのエコーが予想される時点にゲートを設定して、オペレーターは液体の状態を監視することができます。液体が存在する場合は、下図に見られるように、ゲートの範囲内にエコーが検出されます。

状況によっては、パルス－エコー法は使用不可能です。前面の壁と後方の壁の間に妨げる物のない音の経路が存在しない場合は、液体監視はリングダウン法に頼る必要があります。これには、探触子を均一に接続するため、容器表面が滑らかできれいであることが常に必要です。この方法では、機器は探触子が接地されている壁からの繰り返しエコーの変化を識別します。その効果は、一方を空気中に吊り下げられ、他方を液体内に浸しているベルを鳴らす事に似ています。液体は、音のエネルギーを空気よりも早く減衰させます。同様に、機器はエコーのタイプを「聞き分け」、オペレーターが特定の点における液体の有無を判断するパターンを描きます。

下図は、2.25MHz遅延型探触子を使用した、鉄製タンクにおける典型的なリングダウンの測定を示します。上側の波形は、紫色の線で液体で反射された壁からのエコーのリングダウンパターンを示し、下側の波形は空気で反射された壁からのより大きなエコーを示しています。探触子をタンクの側面を上下させ、これらの二通りのパターンの間の切り替わる点を探す事によって、オペレーターは、内部にある液体の頂部を示す点を判別可能です。