本申请公开了一种用于确定流体的温度、液位、和/或浓度的三模式超声波传感器。在一个实施例中，所述传感器包括被置于水平位置的目标物；控制器，以及电力连接到控制器的转换器。控制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、并基于所述反射产生信号。控制器进一步被配置成接收所述信号，并确定流体表面的液位是否位于下组的其中之一：在目标物的水平位置的上方、在目标物的水平位置的下方、与目标物的水平位置基本相同。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本申请公开了一种用于确定流体的温度、液位、和/或浓度的三模式超声波传感器。在一个实施例中，所述传感器包括被置于水平位置的目标物；控制器，以及电力连接到控制器的转换器。控制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、并基于所述反射产生信号。控制器进一步被配置成接收所述信号，并确定流体表面的液位是否位于下组的其中之一：在目标物的水平位置的上方、在目标物的水平位置的下方、与目标物的水平位置基本相同。【专利说明】用于确定流体的温度、液位、及浓度的三模式传感器
本专利技术涉及超声波液位和/或浓度传感器。
技术介绍
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。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术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。不同于专利技术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。【专利附图】【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】在对本专利技术的任何实施例进行详细说明之前，可以理解的是，本专利技术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。本专利技术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表不)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。图2示出了传感器10的某些电子元器件，包括安装在印刷电路板22上的元器件。在示出的实施例中，热敏电阻30安装在电路板22上。电路板还可以包括电压驱动器32、信号调理电路34、控制器36 (例如微控制器的形式)、输出驱动器38、以及功率调节电路40。控制器包括(或连接到)诸如RAM和ROM的存储器并执行软件，所述软件可以被存储在RAM(尤其在执行时)中、ROM (大体上在永久基础上)中、或诸如其它存储器或磁盘的另一种非易失性计算机可读介质中。如果必要，控制器可以连接到这种存储器或磁盘驱动器，以读取这种软件。还可以使用具有合适的存储器和I/O器件的微处理器或其它可编程器件。来自热敏电阻30 (或其它温度传感器)的温度信息被提供给控制器36，并被控制器36用来帮助其对声速的变化进行补偿，声速的变化是由温度的改变引起的。控制器定期(或基于编程)产生被发送到电压驱动器32的转换器控制信号。电压驱动器32对来自控制器36的控制信号进行放大或调理，并将放大的信号提供给转换器18。当被放大的信号激励时，转换器18产生输出声波或(更特别的)超声波。除了产生声波以外，转换器18还通过将接收到的声波转换成电信号(被称为“反射信号”)对声波(诸如反射或回声)做出响应。这种信号由信号调理电路34进行调理并被提供给控制器36。作为对反射信号的响应，控制器36产生表示经过时间的输出信号，所述经过时间是转换器18发出其超声波信号(基于转换器控制信号)的时刻与转换器18接收超声波信号反射(结果是产生反射信号)的时刻之间所经过的时间。(反射使转换器(所述转换器是压电式元件)移动，这种移动被转换成电信号)。这个“飞行时间”(产生超声波或脉冲信号与接收反射或回声之间经历的时间)和箱体中流体14内的声速被用来确定从传感器10到上表面15的距离。换句话说，可以确定箱体中流体14的高度或液位。传输的超声波脉冲和接收的回声之间的时间与声波经过液体的距离成比例，用以下等式表示:距离=声速X飞行时间/2。假如可以获得其它信息并且这些信息被编程进控制器36，则距离测量还可以被用来确定箱体12中流体14的体积。在一些实施例中，控制器36对来自转换器18的输出声波的功率水平进行调制，使得接收回声的最小功率水平被使用。通过对功率水平进行调制，阻止了多个回声对飞行时间的影响。使用反射点或目标物20对声波的反射，可以确定流体14的声速。流体14的声速与声波已传输的距离和飞行时间成比例。由于目标物20位于距转换器18已知的距离，因此声波传输的距离是已知的。如上文所描述的，可以确定反射的飞行时间。因此，可以通过以下等式确定流体14的声速:声速=(2x距离)/飞行时间。通过使用流体14的温度以及计算的声速，控制器36可以确定流体14的浓度。基于由热敏电阻30提供本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超声波传感器，所述传感器包括：被置于水平位置的目标物；控制器，以及转换器，所述转换器电力连接到所述控制器，并被配置成产生超声波信号、接收来自所述目标物和流体表面的至少其中之一的超声波信号的反射、并基于所述反射产生信号；其中，所述控制器被配置成接收所述信号，并确定流体表面的液位是否位于下组的其中之一：在所述目标物的水平位置的上方、在所述目标物的水平位置的下方、与所述目标物的水平位置基本相同。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·P·穆尔斐，
申请(专利权)人：SSI技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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