用于准确测量器皿中流体液位的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于准确测量器皿中流体液位的系统和方法。一般来说，系统含有延长部，同轴形状的臂，以及含有发射器和接收器的传感器，其中所述延长部是中空的同轴管，所述发射器能产生并发射穿过延长部和所述臂的激励电磁脉冲，所述接收器用于接收反射脉冲，所述延长部的近端以一种方式连接臂的远端，从而为所述传感器提供的电磁脉冲产生波导。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及流体传感器，尤其涉及能平衡多种情况以提供准确流体液位读数的流体液位传感器。
技术介绍
在很多不同领域，需要知道器皿内流体的当前液位。确定器皿内流体的当前液位 的一种方法是使用时域反射计(TDR)。如本领域普通技术人员所知，TDR分析包括使用具有 陡沿的能量阶跃或脉冲的传播，也称为询问或激励信号，该信号沿波导进入系统，还包括对 该系统反射的能量随后进行观测。通过分析反射的波导的幅值、持续时间和形状，可确定传 播系统中阻抗变化的特性。遗憾的是，保持流体液位的准确测量很难。如前所述，在TDR系统中询问信号沿传 输线传播。穿过不同介质的传输线将在各部分含有不同的电介质。因此，反射的波形将会 有中断，这些中断发生时表示沿传输线的电介质发生改变。此外，传统的TDR系统在某一时 段连续扫过整条传输线，所述时段对应接收到始发信号的反射的时间，其中该始发信号是 从传输线的一端传播到另一端。每当需要新的液位指示时，就重复这个过程，这是一种处理 负担，由此会产生要求使用额外能源的高耗费系统。当前，需要一种准确、可靠并安全地测量容器中流体量的方法。这样的流体可包 括，例如，燃油箱里面包含的挥发性流体。因此，工业中存在此前未被解决的需求，以解决上 述缺陷与不足。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种准确测量器皿中流体液位的系统和方法。从结构上简 述，该系统的众多实施例中的一个可实现如下。该系统含有延长部，同轴形状的臂，以及包 含发射器和接收器的传感器，其中所述延长部是中空的同轴管，所述发射器能产生并发射 穿过所述延长部和所述臂的激励电磁脉冲，所述接收器用于接收反射脉冲，所述延长部的 近端以一种方式连接所述臂的远端，从而为所述传感器提供的电磁脉冲产生波导。本系统与方法还提供了一种使用带有传输线和传感器的装置来准确测量流体液 位的方法，其中传感器包括能产生并发射穿过传输线的激励电磁脉冲的发射器，以及将高 速反射波形转换为较低速“等时”波形以进行处理的混叠采样接收器，使用的方法包含以下 步骤扫描部分或全部位于流体内的传输线的长度，以确定流体沿传输线所在的位置，也称 为流体当前液位；通过识别流体液位检测点来跟踪流体液位，所述流体液位检测点位于混叠采样接收器的扫描窗口输出的较低速“等时”波形中；以及调整混叠采样接收器的扫描窗 口以跟踪脉冲反射等时表示内的检测点，其中所述反射波形中的检测点代表在表示流体液 位的脉冲反射波形中的位置。在研读以下附图和详细说明后，对本领域技术人员来说，本专利技术的其他系统、方 法、特性以及优点是显而易见的。所有这些其他的系统、方法、特性和优点均包含在本说明 书和本专利技术范围内，受所附权利要求的保护。附图说明结合以下附图，本专利技术的诸多方面能够被更好地理解。附图中的组件不是一定按 比例的，为了清楚地阐释本专利技术的原理而做了些强调。此外，在附图中，相同的附图标记代 表在各附图中的相应部件。图1是根据本专利技术第一典型实施例的探测器的示意图；图2是图1探测器的剖视示意图；图3是探测器各部分在组装前的分解剖视示意图；图4是进一步说明被探测器的数字PCB定义的功能与逻辑的示意图；图5是进一步说明被探测器的模拟PCB定义的功能与逻辑的示意图；图6是图1探测器的延长部的示例示意图，用于在流体温度已知时确定流体的介 电常数；图7是根据本专利技术第一典型实施例的探测器扫描并锁定流体液位的方法的流程 图；图8是低通滤波器的示例示意图。 具体实施例方式本专利技术是一种能准确确定器皿或容器中的流体液位的流体液位探测器。为示范目 的，本探测器被描述为能放置在燃油箱内的燃油液位探测器。在本示例中，燃油液位探测器 可被用来提供箱内燃气面或油液位的准确测量结果。但是，需要注意的是，流体类型和器皿 类型不限于当前描述。图1是根据本专利技术第一典型实施例的探测器100的示意图。如图1所示，探测器 100包含延长部110、成形的臂120以及传感器130。延长部110是一个中空的同轴管。延 长部110成形并延长从而能放置在燃油箱内，其中延长部110的远端112伸入到燃油箱的 底部，此时延长部110的位置可确定。如下详述，延长部110有中空部能使流体进入延长部 110，流体通过远端112进入中空部以确定流体液位。延长部110的近端114连接臂120的远端122。延长部110与臂120之间以一种 方式连接，使得臂120与延长部110的结合能为传感器130提供的电磁脉冲产生波导。此 夕卜，延长部110与臂120的结合在形状上是同轴的。图1示出了本专利技术一个可选实施例的 连接延长部110与臂120的连接器150，探测器100也可被制成延长部110与臂120为一体。延长部110与成形的臂120的外壳由阻抗已知的导电材料制成，例如，但不限于， 铝。需要注意的是，也可使用其他金属。臂120填充有电介质，例如，但不限于，特氟纶(Teflon)。特氟纶填充物是固体电介质。根据本专利技术，使用特氟纶填充物有至少两个目的。 第一，如下详述，特氟纶填充物提供阻抗匹配，第二，特氟纶能防止流体进入到探测器100 的非测量部，从而消除因探测器100内的多个流体液位产生的多余反射。根据本专利技术，电磁激励信号，在此也称为询问信号，由传感器130发送到传输线， 其中传输线包括臂120与延长部110的结合，且一直延续到延长部110的远端112。传输 线具有三个部分。传输线的第一部分是从激励源，例如传感器130，至探测器100的顶部， 也称为臂120的远端122 (也是可测量区的开始)。传输线的第二部分是从探测器100的 顶部(臂120的远端122)至探测器100的底部，也称为延长部110的远端112。传输线的 第二部分也称为可测量区。传输线的第三部分是从探测器100的底部至可测量区的传输尽 头，该传输经过该尽头，或至可测量区的远端112。如下详述，传输线的第三部分，可选择性 地放置在此处以允许被测介质阻抗匹配。需要注意的是，同轴形状并部分地填充有特氟纶或类似物的探测器100具有多个 优点，例如，但不限于，允许上至测量区的不变阻抗，并限定测量区。此外，这使得探测器100 能水平地设置在流体液位之下，而没有来自流体的多个反射。进一步地，这种配置提供了 湿一干面隔离。更进一步地，这种配置还提供了将延长部Iio连接至传感器130的机械机 制，从而提供了更稳固的结构。根据本专利技术的第一典型实施例，探测器100的臂120呈“S”状。需要注意的是，臂 的形状可与此处描述的不同。当前揭示的形状是有益的，因为臂120的轮廓允许探测器100 放置在燃油箱的入口边缘，例如在机翼上，同时探测器100的延长部110深入燃油箱内部， 传感器130则留在燃油箱的外面。然而，需要注意的是，臂120可为其他形状以适应探测器 100所应用的燃油箱的位置。需要注意的是，臂120的曲线形状使得探测器100在箱内能侧 面放置。可选择地，臂120可为金属线，或者探测器100甚至可不包括臂120，而是传感器 130至延长部110为直接连接。传感器130连接至臂120的近端部124。图2和图3更好地示出了传感器130，其 中图2是探测器100的剖视示意图，图3是探测器100各部分组装前的分解剖视示意图。 根据本实施例，传感器130通过轴环1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于准确测量器皿中流体液位的系统，其特征在于，包括：延长部，所述延长部为中空的同轴管；同轴形状的臂；以及包含发射器和接收器的传感器，所述发射器能产生和发射穿过所述延长部和所述臂的激励电磁脉冲，所述接收器用于接收反射脉冲；其中所述延长部的近端以一种方式连接所述臂的远端，从而为所述传感器提供的电磁脉冲产生波导。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗尼拉文，卡罗斯卡瓦略，托马斯米斯克尔，文森特里佐，
申请(专利权)人：维伯米特有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]