超声波测量制造技术

流体10被包含在腔12内。腔壁14具有暴露到所述流体10的内表面16和通过所述壁14的材料20与所述内表面18分开的外表面18。超声22被引入到所述材料20中。所述超声22通过所述体20的飞行时间的测量允许进行所述流体10的所述压力的测量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声波测量
本专利技术涉及超声波测量并且特别地，但非专有地，涉及用于通过超声进行测量的方法和设备。
技术介绍
超声由机械干扰波组成，该机械干扰波通过材料体以比人类听觉的典型上限频率(大约20kHz)更高的频率而传播。超声波将通过许多不同材料而传播,材料包括流体(液体或气体)以及固体。特别地，超声典型地通过许多金属体更好的传播。超声将在体的表面处和不同材料之间的界面处反射。通过材料传播的超声波的速度取决于材料的物理学，并通常被称为声速或音速。
技术实现思路
本专利技术的实例提供一种测量含有流体的压力的方法，所述流体被包含在至少部分地通过壁而被限定的腔中，所述壁具有暴露到在所述腔内的所述流体的内表面，和通过所述壁的材料与所述内表面分开的外表面，所述方法包含: 在引入位置处将超声引入到所述壁的所述材料中； 在所述超声经过所述壁的所述材料到检测位置后，检测所述超声； 测量所述检测的超声从所述引入位置到所述检测位置的飞行时间； 以及提供作为所述测量的飞行时间的函数的在所述内表面处所述流体压力的测量。 通过比较所述飞行时间测量与先前标定(calibrated)的流体压力和飞行时间的测量，提供所述流体压力测量。 所述超声在一个表面处被引入并行进到另一表面。所述超声被从另一表面反射并在所述一个表面处被检测。在所述外表面处弓I入所述超声。 所述壁的所述材料为金属。所述壁和腔形成机器的部分或机器部件。所述机器或机器部件包含燃烧腔、轴承、齿轮箱以及凸轮装置。所述流体为润滑剂、压缩流体或致动器流体(actuator fluid)中的一个或多个。 本专利技术的其它实例提供包含腔的设备，所述腔在使用中包含流体，所述腔至少部分地通过壁而被限定，所述壁具有暴露到在所述腔内的所述流体的内表面，和通过所述壁的所述材料与所述内表面分开的外表面，所述设备进一步包含: 超声换能器装置，操作为引入位置处将超声引入到所述壁的所述材料中，并且在所述超声经过所述壁的所述材料到检测位置之后，检测所述超声波；以及 控制装置，操作为测量所述检测的超声从所述引入位置到所述检测位置的所述飞行时间，并且提供作为所述测量的飞行时间的函数的在所述内表面处的所述流体压力的测量。 通过比较所述飞行时间测量与先前标定的流体压力和飞行时间的测量，提供所述流体压力测量。 所述超声在一个表面处被引入并行进到另一表面。所述超声从所述另一表面反射并在所述一个表面处被检测。在所述外表面处弓I入所述超声。 所述壁的所述材料为金属。所述壁和腔形成机器的部分或机器部件。所述机器或机器部件包含一个或多个燃烧腔、轴承、齿轮箱以及凸轮装置。所述流体为润滑剂、压缩流体或致动器流体。 本专利技术的实例还提供用于和腔一起使用的装置，所述腔在使用中包含流体，所述腔至少部分地通过壁而被限定，所述壁具有暴露到在所述腔内的所述流体的内表面，和通过所述壁的所述材料与所述内表面分开的外表面，所述设备包含: 超声换能器装置，所述超声换能器装置操作为在引入位置处将超声波引入到所述壁的所述材料中，并且 在所述超声经过所述壁的所述材料到检测位置之后，检测所述超声；以及 控制装置，操作为测量所述检测的超声从所述引入位置到所述检测位置的所述飞行时间，并且提供作为所述测量的飞行时间的函数的在所述内表面处的所述流体压力的测量。 【附图说明】 本专利技术的实例将仅通过实例的方式并参考附图被更具体地描述，其中: 图1为在材料体中传播的超声的高度简化的和示意的图； 图2对应图1，示出根据本专利技术的一个实例的测量方法； 图3为通过用以演示本专利技术的实例的实验装置的简单剖面图； 图4为从图3的实验装置获得的流体压力测量的绘图； 图5示出使用机器的流体膜轴承的本专利技术的实例；以及 图6示出使用机器的燃烧腔的本专利技术的实例。 【具体实施方式】 综述 图1为示出包含在腔12内的流体10(斜线阴影)简图。图1中没有示出整个腔12。腔通过壁14而至少部分地被限定，壁14具有暴露到在腔12内的流体10的内表面16。壁14还具有通过该壁的材料20与内表面16分开的外表面18。 以22表示超声脉冲。在外表面18上的引入位置A处通过换能器(未在图1中示出)产生超声波，并示出传播通过体20至在内表面16上的检测位置B。下列描述说明了超声22通过体20 (壁14的材料)的飞行(flight)时间取决于材料的性质和体20的环境条件。特别地，从引入位置到检测位置的飞行时间取决于在内表面16上通过流体10施加的压力。相应地，实例演示在内表面16处流体压力的测量的提供，作为通过体20的超声22的飞行时间测量的函数。 特别地，可以通过比较飞行时间测量与先前标定的流体压力和飞行时间的测量，而提供流体压力测量。还针对温度或引起在飞行时间中的改变的任何其它影响，而标定先前标定的测量。这些问题的进一步说明结合图3在下文陈述。 实例I 在图2的实例中，通过各自的换能器24、26产生和检测超声22。发射器24和接收器26均位于外表面18处。发射器24将超声引入到体20中，以跨该体传播到内表面16，然后在传播返回到接收器26用于检测之前，从内表面16反射。这允许进行从在发射器24处的引入位置跨到内表面16并返回到在接收器26处的检测位置的整个飞行时间的测量。 在该实例中，体20为金属，诸如，不锈钢。换能器为接合到外表面18的区域的1MHz超声换能器，该外表面18具有给定的镜面饰面(finish)以允许低噪音超声被引入到体20中并从体20检测。实例包括压电换能器。 发射器24和接收器26与控制装置28连接，控制装置28由定制的电子电路或适当地编程的通用计算机组成，控制装置28通过适当的接口电路与发射器24和接收器26通信。控制装置28的操作在讨论图3之后将被进一步描述。 图3示出包含在32处暴露于压力P的流体的理想化的腔30。腔30具有可为不锈钢的端壁34。端壁34具有通过在图3中的实线表示的松弛形式，该松弛形式并被压力P机械地影响。当受到压力时，通过在图3中的虚线高度夸张地表示端壁34的形式的一个实例。 在压力P的施加之前，当端壁34处于松弛的状态中，在该实例中的内表面36和外表面38均为平坦并平行的。当施加附加的压力P时，跨壁34出现压差。这被示为导致壁34的表面36、38的变形。这在端壁34的材料内产生机械应力。在其它实例中，一个表面36、38变形，而另一个不变形。作为壁34的材料的压缩的结果，壁34 (表面36、38的分隔)的厚度改变，形状改变或不改变。 变形或压缩以类似方式也机械地影响侧壁40，但为简单起见，没有在图3中将此示出。 与图2中示出的那些相对应，端壁34被提供有发射器24和接收器26。因此，通过考虑图2和上文描述，可以看出，在图3中的发射器24可以在外表面38处将超声引入到壁34的材料内，该超声波然后传播通过端壁34到内表面36，并且然后通过端壁34的体反射回到接收器26。这允许进行在通过从内表面36的反射从发射器24到接收器26的整个飞行时间的测量。 我们发现以这种方式测量的飞行时间将随着压力P的改变而改变。图4示出具有图3的几何结构的实验装置的测量的结果，其中压力P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量包含的流体的压力的方法，所述流体被包含在至少部分地通过壁而被限定的腔中，所述壁具有暴露到在所述腔内的所述流体的内表面和通过所述壁的材料与所述内表面分开的外表面，所述方法包括：在引入位置处将超声引入到所述壁的所述材料中；在所述超声经过所述壁的所述材料至检测位置处后，检测所述超声；测量所述检测的超声从所述引入位置到所述检测位置的飞行时间；以及提供作为所述测量的飞行时间的函数的在所述内表面处的所述流体压力的测量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.27 US 61/664,9731.一种测量包含的流体的压力的方法，所述流体被包含在至少部分地通过壁而被限定的腔中，所述壁具有暴露到在所述腔内的所述流体的内表面和通过所述壁的材料与所述内表面分开的外表面，所述方法包括: 在引入位置处将超声引入到所述壁的所述材料中； 在所述超声经过所述壁的所述材料至检测位置处后，检测所述超声； 测量所述检测的超声从所述引入位置到所述检测位置的飞行时间；以及 提供作为所述测量的飞行时间的函数的在所述内表面处的所述流体压力的测量。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过比较所述飞行时间测量与先前标定的流体压力和飞行时间的测量，提供所述流体压力测量。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述超声被在一个表面处引入并行进到另一表面。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述超声被从所述另一表面反射并在所述一个表面处被检测。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，在所述外表面处引入所述超声。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述壁的所述材料为金属。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述壁和腔形成机器的部分或机器部件。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述机器或机器部件包含燃烧腔、轴承、齿轮箱以及凸轮装置中的一个或多个。9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述流体为润滑剂、压缩流体或致动器流体。10.一种包含在使用中包含流体的腔的设备，所述腔至少部分地通过壁而被限定，所述壁具有暴露到在所述腔内的所述流体的内表面和通过所述壁的所述材料与所述内表面分开的外表面，所述设备进一步包含: 超声换能器装置，操作为在引入位置处将超声引入到所述壁的所述材料中，并且在所述超声经过所述壁的所述材料到检测位置之后，检测所述超声；以及 控...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·史密斯，M·R·萨顿，
申请(专利权)人：卢布里佐尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US