[发明专利]浸入式油位传感器

说明书

相关申请

【0001】本申请主张申请于2006年2月28日的第11/365,548号美国专利申 请的优先权，该美国专利的全部内容通过引用并入本文中。

背景技术

【0002】超声换能器(Ultrasonic Transducer)可用于测量与液体表面之间的距 离。在某些情况下，换能器置于液体燃料箱的顶部。该换能器产生一个超声信 号，且测量该信号从该箱体顶部传播到该燃料表面，从燃料表面反射并返回换 能器所需的时间。如果已知该箱体的某些信息，比如容量或尺寸，该时间测量 结果可用于计算确定该箱体内燃料的多少。

【0003】这种油位或液位测量装置或系统的一种变化为将换能器放置于油箱的 底部，向上朝向液面。相对高电压的电信号被发送至换能器(例如压电换能器)， 致使该换能器产生形变并以其固有机械频率(或其倍数)共振。该机械共振导 致朝向液面的短时超声能量脉冲。该超声波穿过该液体并因声音在气体和液体 中的速度不同被气/液接界面反射。一部分被反射的声音能量以回声的形式返回 到该换能器。该回声的超声能量致使该换能器产生共振。该共振依次转换为被 电子测量仪器所检测到的相对低电压的信号。发出超声脉冲和接收到回声之间 的时间与该声波在液体中传播的距离成正比例，如下等式所示：

距离＝速度(传播时间)/2

其中，速度为声音在该液体中的速度，且为该液体的温度和密度的函数。若已 知声音的速度，该距离可很容易地算出。

发明内容

【0004】现有的测量装置存在的一个问题为声音的速度为该超声脉冲传播的介 质和该介质的温度的函数。因此，在进行测量前需要确定该信号传播的介质的 类型和该介质的温度。

【0005】在一个实施例中，本发明提供一种无需已知声波在介质内的速度的液 位传感器。该液位传感器包括构造成用以产生第一信号的第一换能器和构造成 用以产生第二信号的第二换能器。该液位传感器还包括参照靶和处理器，该参 照靶置于距离第一换能器第一距离和距离第二换能器第二距离处，该处理器， 构造成用以在第一模式和第二模式之间切换操作并接收来自第一和第二换能器 的信息。在第一模式下，该处理器构造成用以发送控制信号至该第一换能器以 致使该第一换能器产生该第一信号，并接收来自该第二换能器基于该第一信号 被表面反射而产生的信号。在第二模式下，该处理器构造成用以发送控制信号 至该第二换能器以致使该第二换能器产生该第二信号，并接收来自该第一换能 器基于该第二信号被该参照靶反射而产生的信号。该处理器进一步构造成用以 基于有关该第一信号被该表面反射和该第二信号被该参照靶反射的信息来测定 到该表面的距离。

【0006】在另一实施例中，本发明提供一种侦测表面的方法。在第一模式下， 该方法包括：产生第一信号；响应于产生该第一信号，感测来自该表面的第一 反射信号；及计算第一行程时间。在第二模式下，该方法包括产生第二信号； 响应于产生该第二信号，感测来自参照靶的第二反射信号；及计算第二行程时 间。该方法进一步包括在该第一模式和该第二模式之间转换以及基于第一行程 时间和第二行程时间测定到该表面的距离。

【0007】在另一实施例中，本发明提供一种测定汽车的容器内液位的模块。该 模块包括构造成可被浸没在上述容器内的液体里的第一换能器和构造成可被浸 没在上述容器内的液体里的第二换能器。该模块还包括角状物，具有第一端和 与该第一端间隔第一距离的第二端。该角状物被放置以引导超声脉冲，且控制 器构造成用以在第一和第二模式下控制该第一换能器和该第二换能器。该控制 器基于第一行程时间和第二行程时间来测定指征该容器内液位的量。在该第一 模式下，该控制器构造成用以产生第一电信号和接收第二电信号，该第一换能 器构造成用以响应该第一电信号而产生第一超声脉冲，且该第二换能器构造成 用以感测第一反射超声脉冲并产生该第二电信号。在该第二模式下，该控制器 构造成用以产生第三电信号和接收第四电信号，该第二换能器构造成用以响应 该第三电信号而产生第二超声脉冲，且该第一换能器构造成用以感测第二反射 超声脉冲并产生该第四电信号。该控制器进一步构造成用以在该第一模式和该 第二模式之间切换。