專利名稱：超聲燃料測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及流體水平高度(fluid level)測量系統(tǒng)和這些系統(tǒng)的集成。尤其，本發(fā)明更具體地涉及一種用于判定燃料箱中的燃料量的超聲燃料箱測量系統(tǒng)(ultrasonic fuel-tank gauging system)。
背景技術(shù)：
用于飛機的燃料監(jiān)測系統(tǒng)一般使用電容性燃料測量傳感器。這些傳感器通過相對于在燃料-空氣界面上方的壓力測量來測量接近燃料箱的底部的壓力并從壓力差測定流體的高度，從而測定燃料箱中的燃料量。從流體的高度和燃料箱幾何形狀的信息，可以確定燃料箱中的燃料的量。電容性燃料測量傳感器通過使膜片或其它可變形的元件偏轉(zhuǎn)且用電容性拾取機構(gòu)測量該偏轉(zhuǎn)從而測定壓力差。如此的傳感機構(gòu)通常需要在燃料箱中的一個或更多點的入口和相關(guān)的管道來接通用于壓力測量的壓力端口，以及可能在燃料箱內(nèi)或沿燃料管線的引線或電纜。具有這些比較大和大體積的傳感器的燃料量測量系統(tǒng)是重的且需要幾個與罐體的連接點。
用于飛機的改進的燃料監(jiān)視系統(tǒng)將消除對壓力傳感器和它們相關(guān)的壓力端口的需要，且會具有最小的或沒有與燃料的接觸。其將更不受電磁干擾，且還可以探測對燃料箱或?qū)θ剂蠝y量系統(tǒng)的損傷。燃料箱測量系統(tǒng)可以會得益于小、緊密和輕的燃料高度或燃料水平高度測量系統(tǒng)，導(dǎo)致顯著的重量和空間的節(jié)省。
期望提供一種集成的燃料箱系統(tǒng)，其克服了用于監(jiān)測燃料箱中的燃料水平高度的電容性燃料測量傳感器的不足和限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供了一種燃料箱系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括燃料箱；換能器載帶(transducer carrier tape)，嵌入燃料箱結(jié)構(gòu)；和至少一個超聲換能器，貼附于換能器載帶。從至少一個超聲換能器傳輸?shù)某曅盘枏娜剂?空氣表面反射，且反射的信號由至少一個超聲換能器接收來測定燃料箱中的燃料水平高度。
換能器載帶可以是柔性電路或柔性帶。換能器載帶可以嵌入燃料箱的基底中。諸如一堆或多堆復(fù)合材料的分離屏障可以覆蓋換能器帶來隔離換能器載帶和燃料箱中的燃料?？刂破骺梢赃B接到換能器載帶和至少一個超聲換能器。通過測量從至少一個超聲換能器傳輸?shù)某曅盘柡头瓷湫盘栔g的傳輸時間且使用燃料中的聲速來測定燃料箱中的燃料水平高度。
本發(fā)明的另一方面是一種測定燃料箱中的燃料水平高度的方法。通過從燃料箱的內(nèi)部表面送出超聲信號，接收從燃料箱中的燃料-空氣表面的反射的信號，且基于超聲發(fā)射和反射信號測定燃料水平，從而可以測定燃料箱中的燃料水平?？梢詮那度肴剂舷涞幕椎亩鄠€超聲換能器之一送出該超聲發(fā)射。通過測量超聲信號和反射信號之間的傳輸時間可以測定燃料水平高度?？梢栽谇度氲某晸Q能器的一個或更多處接收反射信號?？梢詼y量燃料溫度且用于補償燃料水平高度的測定值。
本發(fā)明的另一方面是具有超聲燃料水平高度探測系統(tǒng)的的燃料箱的制造方法。具有至少一個超聲換能器的換能器載帶靠著燃料箱殼的內(nèi)表面設(shè)置，且用分離屏障包封(encase)換能器載帶。
通過各種實施例的附圖和以下給出的詳細描述示出了本發(fā)明。附圖不應(yīng)理解為限定本發(fā)明為具體的實施例，而是用于說明和理解。詳細的描述和附圖僅是本發(fā)明的舉例說明而不是限定，本發(fā)明的范圍通過權(quán)利要求和其等同物來界定。本發(fā)明的以上方面和其它存在的優(yōu)點將通過結(jié)合附圖的詳細描述變得更加容易理解。


通過各實施例的附圖示出本發(fā)明的各實施例，其中圖1是依據(jù)本發(fā)明的一實施例用于飛機的燃料箱系統(tǒng)的圖示；圖2是依據(jù)本發(fā)明的一實施例具有超聲換能器的換能器載帶的圖示；圖3是依據(jù)本發(fā)明的一實施例測定飛機的燃料箱中的燃料水平高度的方法的方塊圖；和圖4是依據(jù)本發(fā)明的一實施例具有超聲燃料水平高度測量系統(tǒng)的燃料箱的制造方法的方塊圖。
具體實施例方式
圖1示出依據(jù)本發(fā)明的一實施例儀表化(instrumented)燃料箱系統(tǒng)100。燃料箱系統(tǒng)100包括包含燃料120的燃料箱110、具有一個或更多超聲換能器140的換能器載帶130和分隔屏障(separation barrier)150。
燃料箱110是燃料120的容器，燃料120可以包括例如汽油、燃料油或噴氣燃料。在用于噴氣式飛機的一實施例中，燃料箱110可以例如在較小的螺旋槳驅(qū)動的一般飛機中保存50加侖或更少的燃料，或?qū)τ谳^大的商業(yè)和軍用飛機中保存超過10000加侖的燃料。燃料箱110可以位于飛機內(nèi)的機翼、機身或任何適當(dāng)?shù)奈恢?。燃料?10可以注滿或部分注滿燃料。部分注滿的燃料箱110在燃料120和空氣或任何其它包含于燃料箱110的未注滿部分的氣體材料之間的界面處可以具有燃料-空氣表面122。
可以使用各種材料來構(gòu)建燃料箱110，諸如包括玻璃纖維或石墨環(huán)氧樹脂的復(fù)合材料。燃料箱110可以包括復(fù)合材料。復(fù)合材料通常包括兩種組分纖維和基體(matrix)。高拉伸強度纖維分散于整個基體來提供附加的強度，增大基體材料的韌性和化學(xué)惰性。典型的基體系統(tǒng)和纖維材料可以包括以下之一復(fù)合物基體(樹脂)系統(tǒng)的典型類型熱固性基體樹脂·雙馬來酰亞胺·氰酸鹽·環(huán)氧樹脂，250硬化(250cure)·環(huán)氧樹脂，350硬化(350cure)·增韌環(huán)氧樹脂(toughened epoxy)·酚醛·聚酯·聚酰亞胺·乙烯基酯熱塑性基體樹脂
·液晶·聚酰胺·聚酰胺-酰亞胺·聚芳烯酮，硫化物·聚醚酮族(PEK、PEKK、PEEK)·聚醚酰亞胺·聚醚砜·聚酰亞胺·聚苯硫醚復(fù)合物纖維的典型類型來自前體的碳纖維·來自PAN的碳纖維·來自Pitch的碳纖維·來自Rayon的碳纖維有機纖維·芳族聚酸胺(Kevlar)·PAN基碳·Pitch基碳·Rayon基碳·聚苯并咪唑·聚乙烯無機纖維·結(jié)構(gòu)性高強度玻璃纖維·E玻璃纖維·鋁·硼·石英·碳化硅
·其它陶瓷箱體可以是單一件和整體結(jié)構(gòu)，或從幾個小件組裝。
換能器載帶130耦合到燃料箱110的表面。換能器載帶130可以貼附或嵌入燃料箱110的壁之一，諸如基底或頂部。換能器載帶130可以貼附到箱壁且用箱材料覆蓋以將其嵌入箱壁。換能器載帶130包含安裝或貼附到帶的一個或更多超聲換能器140。
換能器載帶130可以包括柔性電路或柔性帶。換能器載帶130一般是柔性帶或電路，帶內(nèi)包含超聲換能器140和一層或多層電氣跡線(electricaltrace)。換能器載帶130可以是柔性電路或柔性帶，包括超聲換能器和一個或更多諸如銅、鋁或金的金屬層上的互連，所述金屬層通過一個或更多例如聚酰亞胺的鈍化層分開。柔性帶或柔性電路通常是薄的多層柔性電路板，其包含一個或更多有源或無源電子器件、金屬層之間的通孔和用于貼附任何有源或無源電子器件的焊墊。柔性帶或柔性電路可以以各種形狀形成，諸如短條、長條、互連條、矩形區(qū)、圓形區(qū)或其任何組合。傳感器、互連、跡線、連接器和任何其它電路元件可以如所需定位于換能器載帶130上來提供燃料高度或燃料水平高度的指示。
超聲換能器140沿換能器載帶130定位于一個或多個換能器墊(transducer pads)處。一個或更多換能器可以位于每個換能器墊處。換能器140的位置由箱體幾何形狀和箱體在飛機中的取向決定。超聲換能器140可以位于箱中的一個或多個位置，諸如頂和底，或沿底部的各種位置。多個超聲換能器140提供附加的信號，用于更準確的燃料水平高度測定，且增加了可靠性和冗余度。超聲換能器140可以沿燃料箱110的寬度或長度設(shè)置來提供多個燃料水平高度測試值使得可以測定平均燃料水平高度。
至少一個超聲換能器140發(fā)射并送出超聲信號142進入燃料120。在燃料-空氣界面122處，聲波部分地反射且反射的超聲信號或反射的信號144通過燃料傳輸回超聲換能器140。通過至少一個超聲換能器140接收反射的信號144來測定燃料箱中的燃料水平高度。超聲換能器140在因反射信號144而變形時通常產(chǎn)生電壓或電荷。產(chǎn)生的電壓或電荷可以通過超聲燃料測量控制器來用于測定燃料的水平高度。
分離屏障150可以設(shè)置于換能器載帶130上來覆蓋或包封它，且來絕緣或隔離換能器載帶130和燃料箱中的燃料。分離屏障150還分離燃料120和換能器載帶130內(nèi)的連接跡線(connective trace)。分離屏障150可以在該帶貼附于燃料箱的內(nèi)側(cè)或外側(cè)之后設(shè)置于換能器載帶130的頂上。分離屏障150可以包括復(fù)合材料。分離屏障150可以由用于形成箱的相同材料形成，由此將換能器載帶嵌入箱壁。來自超聲換能器140的超聲發(fā)射可以在通過燃料120傳播之前穿過箱壁。當(dāng)測定燃料的水平高度時可以減去穿過箱壁所需的時間。
圖2顯示了依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的超聲燃料測量系統(tǒng)200的具有超聲換能器的換能器載帶的圖示。超聲燃料測量系統(tǒng)200包括換能器載帶230和至少一個超聲換能器240。如圖示，超聲燃料測量系統(tǒng)控制器260連接到超聲燃料測量系統(tǒng)200。
換能器載帶230包括至少一層互連線路或跡線232，和貼附于帶的至少一個超聲換能器240。跡線232沿帶提供了到超聲換能器240的電連接。跡線232可以位于換能器載帶230的一個或更多金屬層上，其通過例如如本領(lǐng)域公知的構(gòu)圖和蝕刻步驟來形成。跡線可以包括銅、鈹銅、鎳、錫、不銹鋼、鋁或金的薄窄條，夾在聚酰亞胺、聚酯、聚脂薄膜(mylar)或其它適當(dāng)?shù)木酆喜牧系谋〗^緣層之間。一個或更多跡線可以連接到每個超聲換能器240。跡線232可以連接到換能器載帶230上的每個傳感器。或者，諸如一個共有驅(qū)動信號或共有接地的一個或更多跡線可以沿帶共同地連接到所有的傳感器?？梢园ㄓ糜诜祷匦盘?return signal)的另一組跡線，或者，返回信號可以沿用于驅(qū)動傳感器的同一組跡線送回。諸如端接電阻器和去耦電容器的其它有源和無源元件也可以安裝到換能器載帶230上。使用標準或定制的集成電路設(shè)置的驅(qū)動電路和信號調(diào)節(jié)電路可以安裝于換能器載帶230上，諸如在緊密靠近每個超聲換能器240的傳感器墊上。跡線232可以用于將超聲換能器240連接到控制器260。
超聲換能器240可以包括任何適當(dāng)?shù)某曭?qū)動器、接收器、或驅(qū)動器/接收器對，例如壓電盤(piezoelectric disk)。壓電盤包括壓電材料的盤狀按鈕。超聲換能器240包括一種壓電材料，諸如鎬鈦酸鉛(PZT)、無鉛壓電陶瓷、石英、氧化鋅或諸如聚偏二氟乙烯的壓電聚合物。做出到盤的頂和底的電接觸。至少一個超聲換能器240貼附于換能器載帶230。超聲換能器240可以利用本領(lǐng)域公知的各種焊料、導(dǎo)電環(huán)氧樹脂和粘合劑貼附于換能器載帶230和跡線232。
橫跨壓電材料施加的電壓產(chǎn)生內(nèi)部電場且導(dǎo)致壓電材料變形。壓電材料的快速膨脹和收縮產(chǎn)生聲波。產(chǎn)生的聲波或聲發(fā)射從超聲換能器通過任何隔離屏障或箱壁且進入箱。聲波可以穿過箱中燃料或空氣直到到達燃料-空氣表面。聲波的傳輸部分在相同的方向繼續(xù)，而反射部分返回超聲換能器。當(dāng)反射部分到達超聲換能器時，由換能器的機械變形產(chǎn)生電荷或電壓。信號可以直接通過跡線232送到控制器260，或另一適當(dāng)?shù)男盘柼幚硐到y(tǒng)。諸如鎧裝線或多芯電纜的電連接器或其它電耦合裝置(未顯示)可以用于將換能器載帶230連接到控制器260。
控制器260可操作地連接到至少一個超聲換能器240?？刂破?60包括電子電路和計時電路來測量來自至少一個超聲換能器的聲發(fā)射和反射信號之間的傳輸時間。聲信號通過燃料箱中的燃料或空氣的傳輸時間或渡越時間用于測定燃料的水平高度。將諸如介質(zhì)中的聲速的燃料參數(shù)應(yīng)用到傳輸時間數(shù)據(jù)來測定燃料箱中燃料的高度或燃料的水平高度。隨流體溫度或壓力的聲速的微小變化可以用控制器260來補償。一個或多個溫度傳感器可以包括在換能器載帶230上，諸如接近每個超聲換能器來提供燃料溫度準確的局部測量值。例如，在裝備有集成燃料箱系統(tǒng)的商業(yè)或軍用飛機的駕駛艙中，控制器260提供任何適當(dāng)?shù)臄?shù)字或模擬形式的輸出用于顯示和記錄。
圖3顯示了依據(jù)本發(fā)明的一實施例的一種測定燃料箱中的燃料高度或燃料水平高度的方法300的方塊圖。燃料水平高度測定方法300包括測定超聲燃料箱系統(tǒng)內(nèi)的燃料水平高度的步驟。
如方塊310所示，從燃料箱的內(nèi)表面送出超聲發(fā)射。超聲發(fā)射穿過燃料箱壁的一部分且然后傳播入燃料箱中的燃料或空氣。安裝于或嵌入燃料箱壁的一個或多個超聲換能器可以產(chǎn)生超聲發(fā)射。超聲換能器貼附于諸如柔性電路或柔性帶的換能器載帶。諸如壓電盤的超聲換能器電連接到柔性電路或柔性帶。多個超聲換能器可以沿柔性電路或柔性帶定位。柔性電路或柔性帶包括一層或多層金屬互連。換能器載帶可以貼附于或嵌入箱壁的內(nèi)部表面或外部表面。例如，換能器載帶可以貼附于燃料箱的底且用分離屏障覆蓋。超聲信號可以從嵌入燃料箱的基底部分中的多個超聲換能器之一送出?；蛘撸哂卸鄠€超聲換能器的換能器載帶可以貼附于或嵌入燃料箱的頂表面中，超聲發(fā)射通過傳感器前面的燃料箱壁的一部分傳播且進入燃料箱中的空氣。
來自至少一個超聲換能器的超聲發(fā)射從燃料-空氣表面反射，且從燃料-空氣表面反射的信號由至少一個超聲換能器接收來判定燃料箱中的燃料水平高度。反射的信號可以在換能器載帶上的一個或多個超聲換能器接收。超聲發(fā)射可以通過燃料傳播到燃料-空氣表面且傳播回產(chǎn)生的傳感器或沿換能器載帶的其它傳感器。或者，超聲發(fā)射可以通過箱中的空氣傳播，從燃料-空氣表面反射，且傳播回到產(chǎn)生的傳感器或換能器載帶上的另一傳感器。超聲發(fā)射可以從換能器載帶上的一個或多個超聲換能器產(chǎn)生且送出。控制器或其它適當(dāng)?shù)碾娮咏涌诳梢杂糜诋a(chǎn)生驅(qū)動電壓來發(fā)動從超聲換能器的超聲發(fā)射。
如方塊320所示，接收來自燃料箱中的燃料-空氣表面的反射的信號?？梢栽谘負Q能器載帶的一個或多個超聲換能器接收反射的信號。當(dāng)超聲換能器被超聲波壓縮或拉長時產(chǎn)生電荷或電壓，該電荷或電壓用于判定何時接收的反射信號。
如方塊330所示，測量送出超聲發(fā)射和接收反射信號之間的傳輸時間。傳輸時間，也稱為渡越時間，是超聲波從傳感器被送出、傳播通過燃料并接收回一個或多個傳感器流逝的時間?？梢詫τ趶亩鄠€超聲換能器之一到沿換能器載帶的多個超聲換能器之一的聲傳播測量傳輸時間。或者，可以對于一個傳感器和其自身之間，或者在一個或多個超聲換能器接收器對之間的聲傳播測量傳輸時間?？梢詫τ趶囊粋€超聲換能器到多個超聲換能器的聲波傳播測量傳輸時間。通過任何中間燃料箱壁材料的聲波傳播的傳輸時間可以從渡越時間或傳輸時間測定值中減去或校正。
如方塊340所示，基于傳送的超聲發(fā)射和接收的反射信號來測定燃料箱內(nèi)的燃料的水平高度。通過測量送出的超聲發(fā)射和接收的反射信號之間的傳輸時間可以判定燃料的水平高度。通過測量送出的超聲發(fā)射和來自嵌入燃料箱的基底部分中的一個或多個超聲換能器的多個接收的反射信號之間的一個或多個傳輸時間可以判定燃料的水平高度。在一實施例中，由通過燃料的聲波的聲速乘以傳輸時間，且除以二將聲波通過介質(zhì)兩次考慮進來，從而測定燃料的水平高度。燃料水平高度測定的其它方法可以從傳輸時間作出，諸如使用查表或其它適當(dāng)?shù)乃惴??？梢酝ㄟ^求傳輸時間測量值的平均，從多次連續(xù)的傳輸時間測量值進行平均燃料高度的測量。平均傳輸時間然后可以乘以聲速且除以2來判定燃料水平高度?；蛘?，可以使用查表或其它算法來判定燃料高度。或者，可以通過對來自多于一個傳感器的傳輸時間取平均且從該平均傳輸時間判定燃料的水平高度來判定燃料的水平高度。來自換能器載帶上多于一個的超聲換能器的測量可以提供更大的準確度，補償隨飛機的轉(zhuǎn)彎、高度調(diào)整和速度變化而引起的燃料箱的搖晃和橫傾斜(banking)。
燃料高度或燃料水平高度判定可以在控制器內(nèi)作出，該控制器包含中央處理單元、用于運行算法的存有微碼(microcode)的存儲器和其它用于判定燃料水平高度的軟件和硬件?？刂破骱推湎嚓P(guān)的硬件和軟件可以將來自燃料水平高度測定的信息處理成適當(dāng)?shù)男问剑糜陲@示和記錄。當(dāng)已經(jīng)判定出燃料的水平高度時可以輸出或更新燃料水平高度的指示。通過從控制器提供數(shù)字或模擬信號可以做出燃料水平高度的指示，該信號以與任何可使用的燃料系統(tǒng)標準相容的形式指示燃料的水平高度。
通過相應(yīng)地重復(fù)方塊310、320、330和340，可以采用控制器和超聲換能器連續(xù)地、在預(yù)定時間、按外部請求或其某些組合進行燃料水平高度的測量。
流體中的聲速隨著溫度的變化發(fā)生微小改變。溫度的變化可以影響燃料水平高度測量的準確度。通過如方塊350所示、測量燃料箱中的燃料溫度且如方塊360所示基于燃料溫度補償燃料水平高度的測量值從而可以對燃料水平高度進行補償。可以采用燃料箱中諸如熱耦或電阻溫度器件(RTD)的溫度傳感器直接測量燃料溫度，或從燃料箱的外部或接近燃料箱的外部的溫度測量推斷出。在具有超聲換能器的換能器載帶上可以包括RTD或其它適當(dāng)?shù)臏囟葌鞲衅骷?。因此可以輸出或更新得到溫度補償?shù)娜剂纤礁叨戎甘?。通過重復(fù)方塊310到方塊360可以進行附加的燃料水平高度的測量?？梢赃B續(xù)地、在預(yù)定時間、按照外部請求或其某些組合輸出得到溫度補償?shù)娜剂纤礁叨鹊闹甘尽?br> 如方塊370所示，當(dāng)燃料箱充滿燃料時，基于從一個或多個超聲換能器送出的超聲發(fā)射和接收的反射信號可以判斷燃料箱的大致形狀。判定的形狀可以與燃料箱存儲的形狀進行比較，如方塊380所示。如方塊390所示，基于燃料箱的判定形狀和存儲形狀可以判定諸如凹痕和凸出之類的燃料箱的結(jié)構(gòu)變化。例如，當(dāng)燃料箱充滿燃料時，可以針對每個傳感器進行表現(xiàn)箱形狀的傳輸時間的測量并加以存儲。在隨后的時間當(dāng)箱再次充滿燃料時，可以測量一組附加的傳輸時間且與存儲值比較?？梢赃M行檢查，來判定是否附加組的某些傳輸時間與存儲值之間發(fā)生了明顯改變。
當(dāng)測定的形狀和存儲的形狀顯著不同時，可以輸出結(jié)構(gòu)變化的指示?；蛘?，當(dāng)由外部系統(tǒng)或查詢請求結(jié)構(gòu)變化指示時可以輸出結(jié)構(gòu)變化指示?？梢赃B續(xù)地、在預(yù)定時間、按照外部請求或其某些組合判定和輸出結(jié)構(gòu)變化的附加指示。
圖4顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例制造具有超聲燃料水平高度測量系統(tǒng)的燃料箱的方法400的方塊圖。燃料箱制造方法400包括制造用于具有集成燃料水平高度測量系統(tǒng)的飛機的燃料箱的步驟。
如方塊410所示，提供燃料箱殼。燃料箱殼可以作為整體件提供，或以組裝在一起的部件或部分提供。燃料箱殼可以包括堅固、堅韌、非金屬且對飛機或噴氣燃料耐化學(xué)性的材料。燃料箱殼可以包括復(fù)合材料。通常使用諸如石墨環(huán)氧、玻璃纖維的材料和其它適當(dāng)?shù)脑陧g性基體中具有高強纖維的復(fù)合材料?？梢詫⒕哂星度肜w維的復(fù)合材料的層壓片粘合在一起且成形(shaped)來形成箱壁?？梢韵蛉剂舷涞哪?form)或模具涂覆或涂布未硬化的復(fù)合材料或具有揮發(fā)溶劑的復(fù)合材料，且干燥或硬化來提供具有期望的形狀和強度的燃料箱。
將具有一個或多個超聲換能器的換能器載帶靠著燃料箱殼的表面定位，如方塊420所示。換能器載帶包括柔性電路、柔性帶或任何適當(dāng)?shù)娜嵝噪娐钒寤驇?。超聲換能器可以按所需定位于箱的內(nèi)部或外部，箱的底或箱的頂，或靠著燃料箱殼的任何適當(dāng)表面。
如方塊430所示，可以用分離屏障來包封換能器載帶。分離屏障可以部分地或完全地包封載帶。超聲換能器可以用分離屏障覆蓋或使其暴露。分離屏障可以由一個或多個復(fù)合材料的堆或?qū)有纬?。每層可以加到換能器載帶的頂部，適當(dāng)?shù)卣辰忧腋稍锘蛴不??；蛘?，未硬化的?fù)合材料可以用任何適當(dāng)?shù)耐坎挤椒ǎT如刷(brushing)、涂(painting)、噴(spraying)、分配(dispensing)或滾(rolling)來涂布。可以提供電連接器、換能器載帶的狹槽或任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)來將電信號傳入超聲換能器或從中取出電信號。
雖然優(yōu)選這里公開的本發(fā)明的實施例，然而在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以做出各種改變和修飾。權(quán)利要求指示了本發(fā)明的范圍，且落在等同意思和范圍中的所有改變旨在包括于此。
權(quán)利要求
1.一種燃料箱系統(tǒng)，包括燃料箱；換能器載帶，耦合到所述燃料箱的表面；和至少一個超聲換能器，貼附于所述換能器載帶，其中，來自至少一個超聲換能器的聲發(fā)射從燃料-空氣表面反射，且反射的信號由至少一個超聲換能器接收來判定所述燃料箱中的燃料的水平高度。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料箱包括復(fù)合材料。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述換能器載帶包括柔性電路或柔性帶之一。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述換能器載帶包括至少一層金屬互連。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述換能器載帶嵌入所述燃料箱的基底。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述超聲換能器包括壓電盤。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括分離屏障，設(shè)置于所述換能器載帶上，其中所述分離屏障隔離所述換能器載帶和所述燃料箱中的燃料。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述隔離屏障包括復(fù)合材料。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括控制器，可操作地連接到所述至少一個超聲換能器，其中，通過測量來自至少一個所述超聲換能器的聲發(fā)射和反射信號之間的傳輸時間來判定所述燃料箱中的燃料的水平高度。
10.一種判定燃料箱中的燃料水平高度的方法，所述方法包括從所述燃料箱的內(nèi)部表面送出超聲發(fā)射；接收來自所述燃料箱中的燃料-空氣表面的反射信號；和基于所述送出的超聲發(fā)射和所述接收的反射信號判定所述燃料的水平高度。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，從嵌入所述燃料箱的基底部分的多個超聲換能器之一送出所述超聲發(fā)射。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，沿柔性電路或柔性帶之一設(shè)置多個超聲換能器。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，判定所述燃料水平高度包括測量所述送出的超聲發(fā)射和所述接收的反射信號之間的傳輸時間。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，判定所述燃料水平高度包括測量來自嵌入所述燃料箱的基底部分中的多個超聲換能器的所述送出的超聲發(fā)射和多個接收的反射信號之間的多個傳輸時間。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括測量所述燃料箱中的所述燃料的溫度；和基于所述燃料的溫度，補償所述燃料水平判定。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括依據(jù)所述送出的超聲發(fā)射和所述接收的反射信號判定燃料箱的形狀，所述燃料箱充滿燃料；比較所述燃料箱的判定的形狀和所述燃料箱的存儲的形狀；和基于所述燃料箱的所述判定的形狀和所述存儲的形狀來判定所述燃料箱的結(jié)構(gòu)改變。
17.一種具有超聲燃料水平高度測量系統(tǒng)的燃料箱的制造方法，包括提供燃料箱殼；靠著所述燃料箱殼的內(nèi)表面定位具有至少一個超聲換能器的換能器載帶；和用分離屏障包封所述換能器載帶。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述燃料箱殼包括復(fù)合材料。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述換能器載帶包括柔性電路或柔性帶之一。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述分離屏障包括至少一層復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明為飛機提供了一種具有超聲燃料測量系統(tǒng)的燃料箱系統(tǒng)。所述燃料箱系統(tǒng)包括燃料箱；換能器載帶，用分離屏障覆蓋，且耦合到所述燃料箱的表面；和至少一個超聲換能器，貼附于所述換能器載帶。來自至少一個超聲換能器的聲發(fā)射從燃料－空氣表面反射，且反射的信號由至少一個超聲換能器接收來判定所述燃料箱中的燃料水平高度。
文檔編號G01F23/28GK1761859SQ200480007729
公開日2006年4月19日 申請日期2004年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月28日
發(fā)明者西蒙·D·塞尼比, 戴維·M·安德森, 戴維·L·班克斯, 詹姆斯·J·奇爾德雷斯, 莫斯塔法·拉賽恩 申請人:波音公司