用于检测水溶液中气泡的存在的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于检测水溶液、尤其是尿素溶液中气泡的存在的系统，其包括至少一个超声接收器和至少一个计算单元。为了以简单可靠的方式检测溶液中气泡的存在，系统配置为接收在通过溶液之后具有不同频率的至少两个信号；为每个接收的信号计算代表限定的信号特性的至少一个信号值；将至少两个信号的经计算信号值彼此比较和/或与至少一个预定参考值比较；计算至少两个经计算信号值彼此之间的和/或至少一个经计算信号值与至少一个预定参考值之间的至少一个偏差；如果至少一个偏差大于预定阈值，则产生至少一个气泡确认信号气泡确认信号确认溶液中气泡的存在。本发明专利技术进一步涉及用于检测水溶液中气泡的存在的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于检测水溶液中气泡的存在的系统和方法
本专利技术涉及一种用于检测水溶液(特别是尿素溶液)中气泡(特别是微气泡)的存在的系统，该系统包括至少一个超声接收器和至少一个计算单元。本专利技术进一步涉及一种用于检测水溶液中气泡的存在的方法。
技术介绍
在某些情况下，水溶液中气泡的存在可能会产生负面影响，特别是对于溶液中的测量精度而言。例如，经常需要监视柴油机排气液(DEF)的特性，以确保解决方案的清洁柴油机排放烟雾的功能。由此，可以将至少一个传感器放置在容纳溶液的空间内。一种常见的方法是使用声速测量来检测空间中溶液的类型和/或质量。但是，尿素溶液在振动下易于产生气泡，当溶液中有气泡时，声速的测量可能不准确。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种前述类型的系统和方法，其允许检测溶液中气泡的存在。对于上面提到的系统，该目的的实现是因为该系统被配置为接收在通过溶液之后具有不同频率的至少两个信号，以为每个信号计算至少一个信号值，该至少一个信号值表示限定的信号特性，将至少两个信号的经计算信号值彼此比较和/或与至少一个预定参考值比较，以计算至少两个经计算信号值彼此之间的和/或至少一个经计算信号值与至少一个预定参考值之间的至少一个偏差，并且如果至少一个偏差大于预定阈值，则生成至少一个气泡确认信号，该至少一个气泡确认信号确认溶液中气泡的存在。对于开始提到的方法，该目的通过一种方法来实现，该方法包括以下步骤：接收在通过溶液后具有不同频率的至少两个信号，为每个信号计算至少一个信号值，该至少一个信号值表示限定的信号特性；将至少两个信号的经计算信号值彼此比较和/或与至少一个预定参考值进行比较，计算至少两个经计算信号值彼此之间和/或在至少一个计算信号值与至少一个预定参考值之间的至少一个偏差，并且如果至少一个偏差大于预定阈值，则产生至少一个气泡确认信号，该至少一个气泡确认信号确认溶液中气泡的存在。本专利技术提供了一种检测溶液中气泡的简单可靠的方法。在检测到气泡的情况下，可以得出结论，可能无法以所需的精度执行声速测量。当没有气泡被检测到时，可以重复所述声速测量。换句话描述检测气泡的方法，接收的信号的某些特性的频率依赖性被分析。如果接收到的信号的特性显示出比没有气泡的情况更高的频率依赖性，则可以得出结论，溶液中存在气泡。这是因为当溶液中存在气泡时，接收的信号的某些特性对频率的依赖性更高。因此，可以在已知溶液中不存在气泡的状态下，通过测量接收的信号的某些特性的频率相关性来对系统进行校准。例如，当溶液静止一定时间时，可以达到这种没有气泡的状态。该信号优选是超声信号。应当注意，在根据本专利技术的系统和方法的上下文中使用的具有不同频率的不同信号可以是在时间上分离并且在每两个信号之间具有时间间隔的信号。在替代方案中，不同信号也可以是具有变化频率的较大连续信号的分量。在后一种情况下，如本文所用，术语“信号”是指较大的连续信号中频率稳定的部分。在以下，描述本专利技术的进一步改进。另外的改进可以彼此独立地组合，这取决于在具体应用中是否需要特定改进的特定优点。应当注意，根据本专利技术的方法尤其可以利用根据本专利技术的系统来执行。因此，关于系统描述的改进和细节也适用于该方法，反之亦然。根据系统的第一有利实施例，该系统可以进一步包括用于产生至少两个信号的至少一个超声发射器。因此，系统本身可以适于产生和发射信号。优选地，至少一个超声发射器和至少一个超声接收器彼此相距预定的距离。距离的得知可能有助于计算接收的信号的某些特性，特别是信号的声速。为了提供紧凑的系统，至少一个计算单元可以与至少一个超声接收器至少一起布置在共用壳体中。优选地，至少一个超声发射器也布置在共用壳体内部。替代地，至少一个计算单元可以布置在容纳至少一个超声接收器的壳体的外部。然后，计算单元可以经由至少一条数据线与至少一个超声接收器连接，该至少一条数据线能够将从接收到的信号生成的电信号传输到计算单元以进行分析。该系统优选地进一步包括至少一个反射器，该至少一个反射器与至少一个接收器间隔开并且布置为与该至少一个接收器相对，以便将信号反射到接收器。由此，可以增加解决方案中信号的路径长度。因此，可以提高气泡检测的精度。如果该系统也用于声速测量，则声度测量的准确性也可能会受益于增加的路径长度。特别地，当系统还包括至少一个超声发射器时，至少一个反射器优选地被布置成使得其与至少一个发射器和至少一个接收器间隔开并且布置为与之相对。从而，增加了发射机和接收机之间的路径长度。根据该系统的另一有利实施例，该系统优选地包括至少一个超声换能器，至少一个超声发射器和至少一个超声接收器被组合在所述至少一个超声换能器中。由此，可以实现简单且紧凑的系统。信号值可以包括以下至少之一：信号幅值，飞行时间，频谱达到最大值时的频率。这些特性可用于分析接收的信号的频率依赖性。可以改进根据本专利技术的方法，在于：该方法还包括以下步骤：在接收信号之前，将具有不同频率的至少两个信号发射到溶液中。作为替代，可以从另一实体发送信号，使得发送所述信号不是该方法的一部分。为了提供检测溶液中气泡的简单方法，可以计算至少两个信号中每一个的飞行时间，并将其用作用于比较的信号值。如果信号的传播时间相差大于预定阈值，则可以认为存在气泡。通过测量发射信号和接收相同信号之间的时间，特别是在反射镜上反射之后，可以容易地得出飞行时间。解决方案中的信号速度可以轻松地从信号路径长度与发射和接收信号之间的时间之比得出。作为前述飞行时间测量的替代，可以计算至少两个接收到的信号的包络，并将其用于计算信号的飞行时间。这可以提供一种简单而可靠的方式来计算信号的传播时间。根据该方法的另一有利实施例，可以计算每个接收的信号的幅值，并且可以将所述幅值用于比较。换句话说，可以将不同频率的接收信号的幅值相互比较。如果幅值的偏差大于预定的阈值，则可以认为存在气泡。为了提高幅值的这种比较的准确性，可以首先将接收到的信号的幅值参考(reference)于预定的参考值。特别地，对于每个频率，或者换句话说，对于每个信号，可以使用预定的参考值。每个信号的幅值可以例如除以相应的参考值。然后可以将这些参考的幅值用作比较的信号值。作为检测气泡的另一有利方式，可以为每个接收到的信号计算频谱，并且可以比较频谱具有其最大值时的那些频率。频谱具有最大值时的每个频率可以与参考值进行比较。作为替代，可以将用于不同信号的这些频率彼此比较。如果计算出的频率与参考值和/或与另一信号的计算出的频率相差超过预定阈值，则可以假定存在微泡。为了从接收到的信号中快速提供频谱，可以使用快速傅立叶变换。对于每个接收到的信号，可以执行快速傅立叶变换以为所述信号提供频谱。应当注意，上述实施例可以容易地组合。特别地，可以改进该方法，因为首先计算飞行时间，然后计算频谱的幅值或最大值。这些实施例可以彼此独立地组合。前述方法可以特别地由还能够执行用于分析尿素溶液的质量的声度测量的系统来执行。在下文中，使用示例性实施例并且参考附图，更详细地描述本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测水溶液(3)中、尤其是尿素溶液(4)中气泡(5)的存在的系统(7)，该系统(7)包括至少一个超声接收器(9)和至少一个计算单元(11)，其中该系统(7)被配置为：/n接收在通过溶液(3)之后具有不同频率(f)的至少两个信号(27、29)；/n为每个接收的信号(27、29)计算至少一个信号值(31)，该信号值(31)代表限定的信号特性(39、43、47)；/n将至少两个信号(27、29)的经计算的信号值(31)彼此比较和/或与至少一个预定参考值(53)进行比较；/n计算至少两个经计算的信号值(31)彼此之间的和/或至少一个经计算的信号值(31)与至少一个预定参考值(53)之间的至少一个偏差(33)；/n如果所述至少一个偏差(33)大于预定阈值(35)，则产生至少一个气泡确认信号(37)，所述至少一个气泡确认信号确认溶液(3)中气泡(5)的存在。/n

【技术特征摘要】
20190118 EP 19152657.31.一种用于检测水溶液(3)中、尤其是尿素溶液(4)中气泡(5)的存在的系统(7)，该系统(7)包括至少一个超声接收器(9)和至少一个计算单元(11)，其中该系统(7)被配置为：
接收在通过溶液(3)之后具有不同频率(f)的至少两个信号(27、29)；
为每个接收的信号(27、29)计算至少一个信号值(31)，该信号值(31)代表限定的信号特性(39、43、47)；
将至少两个信号(27、29)的经计算的信号值(31)彼此比较和/或与至少一个预定参考值(53)进行比较；
计算至少两个经计算的信号值(31)彼此之间的和/或至少一个经计算的信号值(31)与至少一个预定参考值(53)之间的至少一个偏差(33)；
如果所述至少一个偏差(33)大于预定阈值(35)，则产生至少一个气泡确认信号(37)，所述至少一个气泡确认信号确认溶液(3)中气泡(5)的存在。


2.根据权利要求1所述的系统(7)，其中，所述系统(7)还包括至少一个超声发射器(13)，用于产生所述至少两个信号(27、29)。


3.根据权利要求1或2所述的系统(7)，其中，所述系统(7)还包括至少一个反射器(21)，所述至少一个反射器(21)与所述至少一个接收器(9)间隔开并且布置为与所述至少一个接收器(9)相对，以便将信号(27、29)反射到接收器(9)。


4.根据权利要求2或3所述的系统(7)，其中，所述系统(7)包括至少一个超声换能器(15)，所述至少一个超声发射器(13)和所述至少一个超声接收器(9)被组合在所述至少一个超声换能器(15)中。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统(7)，其中，所述信号值(31)包括以下至少之一：信号幅值(43)、飞行时间(39)、频率(49)，频谱(47)在所述频率(49)处具有其最大值(51)。


6.一种用于检测水溶液(3)中、特别是尿素溶液(4)中气泡(5)的存在的方法，该方法包括以下步骤：
接收在通过溶液(3)后具有不同频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：H博，BB利，
申请(专利权)人：维玛系统公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO