[发明专利]用于超声传感器中的功率管理的系统和方法

说明书

本发明提供了一种用于控制为进行流体感测而产生的声波的能量的系统和方法。该系统包括换能器，该换能器被配置为产生第一声波和第二声波以及检测第一声波和第二声波的第一回波。该系统还包括激励器，该激励器被配置为激励换能器以产生第一声波和第二声波。该系统还包括控制器，该控制器被配置为对第一声波和第二声波的第一回波的信号特性进行比较。控制器被配置为基于对第一声波和第二声波的第一回波的信号特性进行比较来控制激励器。

背景技术

超声换能器可以用于测量容器中的流体(例如，柴油机排气流体(diesel exhaustfluid，DEF))的液位以及流体的比重以确定流体的质量、浓度、粘度或等级(在油的情况下)。换能器定位在容纳流体的储罐的顶部或底部处。超声信号由换能器产生，并且信号从储罐的顶部或底部行进至流体的表面、从流体的表面反射并且返回至换能器所需的时间被测量。在测量从流体的表面反射的超声信号的同时，由于流体的晃动、流体内的温跃层以及其他原因而可能会引入相位误差和波瓣偏移误差。这些误差会影响对流体的各种特性的精确测量。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种算法，该算法用于通过控制声波的能量以使得接收到的回波的幅度从一个回波到下一个回波被保持在尽可能恒定的水平来管理流体感测系统中的测量误差。从一个回波返回到下一个回波的相位误差、幅度差和波瓣偏移全部都是接收到的回波中的幅度变化的指示。通过测量这些特性中的一个或全部特性，可以增加或减少声能，这可能需要减少与返回回波幅度相关联的时间测量误差效应，从而提高时间测量的精确性和可重复性。

一个示例性实施方式提供了一种用于控制在流体感测系统中产生的声波的能量的系统。流体感测系统包括换能器、控制器和激励器。换能器被配置为在具有流体的储罐中产生第一声波和第二声波以及检测第一声波和第二声波的第一回波。控制器被配置为对第一声波和第二声波的第一回波的信号特性进行比较。激励器被配置为基于对第一声波和第二声波的第一回波的信号特性进行比较来激励换能器。

另一示例性实施方式提供了一种控制波瓣偏移的方法，其中，测量相邻反射之间的定时差，并且激励器被配置为基于相邻反射之间的定时差的测量来激励产生声波的换能器。

另一示例性实施方式提供了一种使用预定阈值控制在流体感测系统中产生的声波的能量的方法。该方法包括利用换能器在具有流体的储罐中产生第一声波和第二声波。该方法还包括利用换能器接收第一声波和第二声波的第一回波。该方法还包括利用控制器对第一声波和第二声波的第一回波的信号特性进行比较。该方法还包括利用激励器基于对第一声波和第二声波的第一回波的信号特性进行比较而激励换能器。

本发明的其他方面将通过考虑详细描述和附图而变得明显。

附图说明

附图连同下面的详细描述被并入说明书中并形成说明书的一部分，并且用于进一步阐明包括所要求保护的发明的概念的实施方式并说明这些实施方式的各种原理和优点，在附图中，贯穿各个视图，相同的附图标记指代相同的或功能相似的元件。

图1是根据一些实施方式的用于感测储罐中的流体的质量和深度的流体感测系统的图。

图2是根据一些实施方式的图1中的流体感测系统的框图。

图3是示出了根据一些实施方式的在超声距离测量期间产生的不同正弦回波的图。

图4是根据一些实施方式的控制流体感测系统中的声波的能量的方法的流程图。

技术人员将理解的是，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，而不一定是按比例绘制的。例如，附图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大，以帮助改善对本发明的实施方式的理解。

在适当情况下通过附图中的常规符号表示了装置和方法部件，仅示出了与理解本发明的实施方式相关的那些具体细节，以免使具有下述细节的本公开内容不清楚，这些细节对于受益于本文中的描述的本领域普通技术人员而言将是容易明显的。

具体实施方式