流体位测量设备制造技术

本发明专利技术流体位测量设备涉及用于对箱（１８）的液体（１６）位面进行气体组分补偿声学测量的设备（１０）。该设备包含置于所述液体之外的换能器（１４），用于发送和接收声学信号，以及与所述换能器相连并延伸到液体中的波导（１２）。该设备进一步包含用于将流体流从所述箱送入所述波导的位于液位上方的部分中的装置。这使得波导位于液面上方的整个部分中气体组分基本相似，从而利用波导中的声速进行的位面测量变得非常精确，这一声速是与气体组分相关的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于对箱中的流体位进行声学测量的改良设备，该设 备包含置于所述流体之外用于发送和接收声学信号的换能器，以及与 所述换能器相连并延伸到流体中的波导。本专利技术还涉及对箱中的流体 位进行声学测量的方法。
技术介绍
使用声学信号的测量设备和方法在
中是众所周知的。声 学测量可以例如用于测量距离、深度、体积、流速，或者被测物体的 声学特性，诸如衰减等。声学脉冲穿过介质的传播时间，或者声学脉 冲从反射性被测物体往返传播时间常常被用作计算例如离被测物体的 距离的基础。基本上由众所周知的公式"距离-速度*时间"来计算距 离。然而，声速依赖于例如温度，会使测量发生错误。为了克服这一 问题，多个声学测量系统包含参考系统，其中声学脉冲传播一个已知 的距离以便确定声音的当前速度，然后将声音的当前速度用于计算被 测物体的未知距离或体积等。在例如UK专利申请GB2 164 151中公 开了一种参考系统。然而，声速还依赖于信号所穿过的气体的组分。气体組分在整个 测量设备中经常会发生变化，从而测量设备不同部分处的声速不同，
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于给出相对于已知的声学测量设备来说有 所改进的声学测量设备。一个特定目的在于给出声学测量设备，其中相对于气体组分对测量进行了补偿。通过下面的描述将显而易见的这些和其它目的现在已经由通过 介绍提到的这种声学测量设备实现了，进一步包含用于将箱中的流体 送入位于流体位上方的波导部分中的装置。本专利技术基于这样的理解通过使箱中的流体通过波导，有可能在 波导中实现在流体位上方的整个波导中基本相等的气氛。这使得波导 中的声速——它依赖于气体组分——相对于气体组分进行了补偿。从 而，当使用相对于位于流体位上方的一部分波导计算的气体组分补偿 声速以确定箱中的流体位时，这一整体流体位测量变得非常精确。将箱中的流体送入波导的另一优点在于流体位上方的整个波导 中的温度都变得相近。从而，波导中的声速又相对于温度进行了补偿， 这也改善了流体位的全面测量。在本专利技术一个实施方案中，来自箱的流体被送入波导的参考部 分。参考部分定义为波导在换能器和参考部件之间的部分。参考部件 可以是例如置于波导内的突起。然后送入参考部分的流体可以流过所 有位于流体表面上方的波导。流体流使得整个参考部分和波导其它部 分中的气体组分为一个常数，从而都相等，声速也为常数。这保证了 箱中的流体位的非常精确的测量。优选地，送入测量设备的波导中的流体流足够小从而使得声学信 号——例如声学脉冲——能够在所述波导中传播。这样，穿过波导的 声学脉冲不会收到流动流体的显著影响，而同时流体中可释放出蒸汽 来在整个波导中形成相似的气体组分，如上面所讨论的那样导致非常 精确的测量。在本专利技术另一实施方案中，从箱送入波导的流体为液体。使用液体的一个优点在于来自箱的液体可以容易地送入波导中。作为替代， 要从箱送入波导的流体为气体，它可以取自例如箱中液体表面上方的 空气。在又一实施方案中，测量设备安置在还包含燃料泵的箱——例如 汽车中的燃料箱中，此处通过燃料泵将流体流送入波导。例如燃料泵 产生的燃料逆流可送入波导。这保证了波导中的稳定燃料流，如上所 述，这导致了精确的测量。使用燃料泵的另一优点在于不需要附加的 输送设备，有助于测量设备的建造。根据本专利技术的第二方面，通过介绍提到的这种测量设备的参考部 分进一步包含多个排流孔。排流孔的一个优点在于可以排出无意中进 入测量设备的参考部分中的多余流体，例如，如果容纳了要测量的液 体的箱倾斜了的话。排流孔的另一优点在于可以排出来自送入波导的 流体流的过量流体。另外，波导中由于凝结而造成的过量流体也可同 等地通过排流孔排出。注意本专利技术的带有排流孔的这一方面无需限制为任何特定种类 的测量设备，而是可以应用于任何包含一部分位于流体表面上方的波 导的测量设备。在本专利技术第二方面的一个实施方案中，测量设备进一步包含邻近 所述排流孔的吸收结构。吸收结构可以是，例如，吸收布。通过将吸 收结构与排流孔结合使用，可以降低排流孔所引起的波导中声学脉冲的扰动，从而得到更准确的测量。吸收结构可以包含主要部分和至少一个末端部分，末端部分位于 主要部分下方。这使得被吸收结构吸收的流体由于虹吸效应而积存在 所述末端中。然后积存的流体可从吸收结构的末端滴下，例如，回到 箱中。在本专利技术另一实施方案中，波导位于流体位上方的部分例如参考 部分，位于箱的外部。此外，测量设备包含漏斗结构，其底部末端具 有与箱相连的开口。如此安排漏斗结构以使得测量物体的波导穿过开 口进入箱中。在工作过程中，漏斗结构收集波导的排流孔流出的流体，并将流体通过漏斗结构底部的通道导回到箱中。漏斗结构可以设计成漏斗结构的内壁从水平面看过去的角度大 于箱的选定的允许最大倾斜角。这意味着只要箱的倾斜小于最大允许 箱倾斜角，漏斗结构的侧壁就具有这样的倾角使得来自参考部分的流 体将沿内侧壁向下流动并被送回到箱中。因此，即使箱倾斜(至某一 限度)了，测量设备也将正常工作，这提高了测量装置的可靠性。优选的最大允许箱倾斜角在10-35°范围内。 附图说明现在将参照附图进一步描述本专利技术当前优选实施方案，其中图1为本专利技术一个实施方案的示意性侧视图，包括用于向波导中 送入流体流的装置；图2为本专利技术一个实施方案的示意性部分侧视图，其中参考部分 置于漏斗状结构中；图3为本专利技术另一包含虹吸功能的实施方案的示意性部分侧视图4为本专利技术一个包含平螺线状参考部分的实施方案的示意性俯视图5为本专利技术一个包含螺旋状参考部分的实施方案的示意性侧视图6示出与图1或图2的设备相关的一系列声学脉冲； 图7为本专利技术一个具有第二波导和公共参考部分的实施方案的示 意性侧视图8a-8b为本专利技术一个具有第二波导和公共换能器的实施方案 的示意性侧视图；以及图9为本专利技术一个具有第二波导和第二换能器的实施方案的示意 性侧视图。具体实施方式图1示出根据本专利技术的测量设备的优选实施方案。测量设备用于 确定箱中液体位。箱可以是，例如，船或车辆(例如小汽车或卡车) 的燃料箱。要测量的液体可以是，例如水、汽油或柴油等。示于图1 中的箱还含有燃料泵ll。在图l中，根据本专利技术的测量设备IO包含波导12，其一端与换 能器14相连，而另一端延伸到箱18中所容纳的流体16中。波导12 延伸到流体16中的端部20具有可以使流体进入波导的开口。另外， 波导延伸到流体中的端部20优选地部分固定到箱18的底部。这确保 了波导12的端部20的位置，并保证了从箱的最底部测量液位。上述换能器14可以是，例如低成本压电元件，或包含单独的声 音发送器和接收器。换能器与电子控制器22相连，控制器22用于控 制换能器并根据换能器发送和接收的信号计算液位。此外，波导12包含参考部件26，例如，置于波导内的突起。参 考部件26可以是，例如环形，或者包含置于波导壁中的针。波导12 从与换能器14相连的端部延伸到参考部件26的部分以下称作波导的 参考部分28。波导12从箱20底部到最大箱高度30(即最高的可能液 位)的部分以下称作波导12的测量部分32。波导12在参考部分和测 量部分之间的部分称作"死"部分34。图1的参考部分具有螺旋形，然而该参考部分可具有其它形状， 例如平螺线形，或更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使用低频声学脉冲来测量箱（１１８）中的流体（１１６）位面的设备，所述设备包含：　－换能器装置（１１４），用于发送和接收声学脉冲，以及　－波导（１１２），与所述换能器（１１４）相连并延伸到流体（１１６）中，所述波导具有位于 流体表面上方的参考部分（１２８），　其特征在于所述波导参考部分（１２８）在基本平行于流体（１１６）表面的平面内具有至少一个弯曲。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：简博斯特伦，
申请(专利权)人：艾克森塞股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]