[发明专利]用于确定流体的温度、液位、及浓度的三模式传感器

说明书

技术领域

本发明涉及超声波液位和/或浓度传感器。

背景技术

超声波转换器可以被用来测量距液体表面的距离。在一些情况下，转换器被置于用于液体的箱体的顶部。在许多情况下，感兴趣的箱体是汽车、卡车、或其它交通工具的液箱（例如，燃料箱）。转换器产生超声波信号。测量该信号从位于箱体顶部的转换器传输至液体表面、经液体表面反射、返回到转换器的时间。如果已知与箱体有关的某些信息（诸如其体积或尺寸），时间测量可以被用在计算中以确定箱体内有多少液体。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供了用于测量流体的液位和浓度的超声波传感器，所述超声波传感器被设计成被放置在箱体的底部。超声波传感器包括目标物、转换器和控制器（诸如微处理器或其它基于处理器的控制器）。目标物被置于预定的水平位置。转换器电力连接到控制器。控制器和转换器通常是单一单元的一部分（尽管控制器可以与转换器分离或远离转换器）。转换器被配置成产生超声波信号，接收来自目标物和流体表面的至少其中之一的超声波信号的反射，并基于反射产生信号。控制器被配置成接收来自转换器的信号，并确定流体表面的液位是否在目标物的水平位置的上方、在目标物的水平位置的下方、或与目标物的水平位置基本相同。

不同于发明人已知的大多数现有技术的超声波传感器，在此描述的超声波传感器使用单个转换器，而非两个或更多转换器。使用单个转换器相比于使用两个或更多转换器可以提供更少的信息。更重要的是，当使用单个转换器时，存在如下情况：由于单个转换器不提供信息或提供的信息不充足，执行某些计算或确定某些状况是不可行的。连接到单个转换器的控制器被配置成对使用单个转换器造成的缺陷进行补偿。

附图说明

图1是被置于液体或流体容器底部的超声波传感器的示意图。

图2是图1示出的超声波传感器的电路系统的示意图。

图3是对于不同的DEF浓度的声速相对温度的曲线图。

图4是示出软件操作的流程图，该软件由超声波传感器的控制器执行。

具体实施方式

在对本发明的任何实施例进行详细说明之前，可以理解的是，本发明在其应用中不被限制到在下文的描述中陈述的或在附图中示出的结构和元器件布局的细节。本发明还可以包括其它实施例，且这些实施例可以以多种方式实行或实施。更特别地，仅仅由于单个元件或特征被描述为特定实施例的一部分或在此说明或陈述的示例的一部分，不应认为其是必需的或必要的。

图1示出了超声波传感器10。传感器10可以提供关于流体的液位、浓度、或液位和浓度的信息。在该实施例中，示出的传感器10被置于装有流体14（例如柴油机尾气处理液（“DEF”）（例如车用尿素液体（Ad Blue liquid）））的箱体12或相似容器的底部。流体14具有上表面15。上表面15的液位随着流体的消耗（例如，在排气系统中）发生变化。超声波液位和/或浓度传感器10包括外壳16、压电式转换器18、以及参考点或目标物20。目标物位于预定的水平位置（在图1中被标记为“PL”）。在示出的实施例中，传感器10包括具有热敏电阻和其它元器件（包括控制器）的印刷电路板22。（下文将对这些元器件进行详细说明）。来自控制器的信号（可以由驱动电路将该信号进行放大或调理（condition））被提供给转换器18。转换器18产生穿过流体14传播的超声波。声波的一部分（用虚线23表示）穿过流体14传播到目标物20，声波的另一部分（用虚线24表示）穿过流体14传播到表面15。声波的至少一部分（用虚线25表示）从目标物20被反射回转换器18（如同回声）。声波的不同的部分（用虚线26表示）从表面15被反射回转换器18（如同回声）。作为对接收到反射或回声的响应，转换器18产生被提供给电路板22上的控制器的电信号。来自转换器18的信号在控制器中被进行处理，以产生（例如）表示箱体12中流体14的液位的信号。