專利名稱：用于檢測容器中液位的裝置的制作方法
用于檢測容器中液位的裝置本發(fā)明涉及一種液位檢測裝置，其具有阻尼杯，并且在阻尼杯范圍內(nèi)具有 超聲換能器，用來檢測超聲換能器與液體界面之間的距離。該，尤其可用來 測量汽車中的油位。例如，DE 103 50 084 Al公布了一種此類裝置。此處描述了一種娜的壓 電元件安裝于阻尼杯(稱作鎮(zhèn)靜罐)之中，該壓電元件所發(fā)射的聲波一方面從 液體界面上Mlt，另一方面則從壓電元件下方的g器上反射。以這種方式構(gòu) 膨考段。DE 100 57 397 Al和EP 1 081 470 Al公開了利用阻尼杯來測量油位的其 它傳^l裝置。所述阻尼杯安裝于容器之內(nèi)，尤其是油池之內(nèi)，以使得被檢測 的液條行馬_^51程中，即動態(tài)過程中不會受到影響。艦阻尼杯來有效減小油 位波動、不穩(wěn)定的介質(zhì)表面、渦流以及流動。在阻尼杯內(nèi)測量液位，也就是在 阻尼杯內(nèi)測量液位高度。本發(fā)明的任務(wù)在于提出一種上述類型的裝置，可用其擴大測量區(qū)域。 該任務(wù)可利用具有權(quán)利要求1所述特征的裝置加以解決。本發(fā)明的有益改進實施例均在從屬^l利要求中闡明。本發(fā)明涉及一種容器液位檢測裝置，其具有阻尼杯，并且在阻尼杯的范圍內(nèi)具有超聲換能器，用于檢測超聲換能器與液體界面之間的距離，根據(jù)本發(fā)明所述，阻尼杯的上部構(gòu)造成可透過超聲波，且超聲換能器對準阻尼杯的可透過超聲波的上部區(qū)域。S^用這種方式，即4吏當阻尼杯被、淹沒時，超聲、波也能至少部^3ffl:阻尼杯， 并且也會在阻尼杯之上的液體表面上發(fā)生反射，并且可對這些聲波的傳播時間 進行測量和分析。所請'阻尼杯被淹沒"，指的是液位高度，尤其是油位高于阻 尼杯的上端的一種狀態(tài)。電子分析^S育,識別出阻尼杯上部區(qū)域上發(fā)生的局 部反射，因為在電子分析裝置內(nèi)保存有超聲換能器與阻尼杯上部區(qū)域之間的距 離，或者根據(jù)該距離得出的傳播時間。由超聲換能器發(fā)射超聲波，且 也由同超聲換能器接收該超聲波。但也可將鄉(xiāng)器與接收器分開。超聲換能器這一齢的含義糊廣泛，也可以4柳育,皿聲波的電聲換能器。但，^ffi含義較窄的超聲換能器。^將阻尼杯，尤其是將阻尼杯上部區(qū)域設(shè)計成適當構(gòu)造，使得超聲波能 夠艦阻尼杯上部區(qū)域進行傳播。因此，阻尼杯上部區(qū)域的雖應(yīng)當盡可能薄。阻尼杯的H/i小于5mm較為適宜，ttit壁厚應(yīng)小于3mm。 mi:M厚小于2 毫米；在本發(fā)明所述的一種雌實施例中，壁厚小于1毫米，且特別ite小于 0.5毫米。在本發(fā)明所述的一種特別有益的實施例中，壁厚為0.4毫米。這樣可 盡可能降低聲衰減率。此外有利的是，還應(yīng)適當選擇壁厚，使得盡可能達到最大聲透射。假設(shè)從介質(zhì)l (例如發(fā)動機油)垂;tA射到介質(zhì)2 (例如塑料)之中，則公式為<formula>formula see original document page 4</formula> 當聲阻抗Zl和Z2相同時，則穿過介質(zhì)2的聲透射最大這里是穿過阻尼杯 的上層。聲速c與介質(zhì)密度P的乘積就是聲阻抗。Z=c'P.當厚度為n.X/2時，穿處層的聲娜最大，其中11=1,2,3...，也就是微 長的多倍。當厚度為n.A/2 + A/4時，其中n^0,1,2,3...，則湖最大，翻最小。 在n . V2相應(yīng)最，射的情況下的偏差會盡可能小，且應(yīng)盡可能遠離最小皿 值。因此，厚度應(yīng)在11^2 + /-^/8的范圍內(nèi)， 在11^2 + /-^/10的范圍內(nèi)。 例如，對于頻率為2MHz且聲速為1.500m/s的超聲波而言，其波長為0.75mm， 也就是說，最佳壁驗將近0.4mm的情況下或者是其多倍。在本發(fā)明的一種優(yōu) 選實施例中，阻尼杯的上部區(qū)域由塑料構(gòu)成，尤其是聚鵬安。旨阻尼杯, 由唯一種材料構(gòu)成，且雌是整體構(gòu)造。在本發(fā)明的另一種雌實施例中， 阻尼杯，尤其是阻尼杯的上部區(qū)域，由聲彰鵬極小的材料構(gòu)成，尤其是2MHz 時聲波衰減率為1.2dB/mm的材料，若2MHz聲波衰 小于1 .OdB/mm則較為 適宜，若小于0.9dB/mm則更好。此類阻尼杯的上部，具有斜面構(gòu)造，在這一區(qū)域內(nèi)^it有排氣口，使得 能夠?qū)⒆枘岜煽孔M，且不會夾雜氣泡。為了一方面使在阻尼杯之內(nèi)和之外 的過渡區(qū)，亦即測量保持盡可能小，并且另一方面也要獲得特別高的聲透射率，應(yīng){柳角度盡可能小的斜面。i^!4面角度小于8。，雌小于5°，特別雌小 于3°。理想情況下應(yīng)4，沒有斜面的阻尼杯，只要保證能夠以其它方式加注時 不會產(chǎn)生氣泡即可。以下將根據(jù)圖所示的,實施例對本發(fā)明進行詳細解釋。示意圖如下 圖l:本發(fā)明基本構(gòu)思的示意圖；以及 圖2:本發(fā)明所述裝置的示意圖。圖l所示為本發(fā)明所述的裝置l，具有阻尼杯3，其中安M超聲換能器2。 超聲換能器2用來，超聲波或者普通聲波。所發(fā)射的聲波從液體的界面15或 者15'反射回來，或者至少部分礎(chǔ)，由接收器來接收鄉(xiāng)波。超聲換能器2優(yōu) 選也可用來接收反射波，但也可將發(fā)射器與接收器分開。在行駛過程中，容器 20內(nèi)的待測液^^位處在阻尼杯1之內(nèi)，使得界面15最為關(guān)鍵。尤其當汽車處 在動態(tài)工況中時，也就是在行駛M^呈中，就會存在這種情況。但現(xiàn)在如果存在 靜態(tài)測量區(qū)域，也就是當發(fā)動機被關(guān)閉時，液體可以回流到容器之中，并且淹 沒P且尼杯3，使得有可能在阻尼杯2的上方形成液體的表面或界面15'。在靜態(tài) 工況下沒有表面波動，因此不需要阻尼杯3就可進纟亍可S^測量。本發(fā)明可以在 靜態(tài)工況下檢測最高液位，因此也可以作為電子量油尺使用，從而可以省卻機 械式量油尺。此外，還可禾,擴大了的測量區(qū)域，檢測阻尼杯3上方的液位， 尤其是發(fā)動機油油位。此外，還可使阻尼杯3的上部區(qū)域6構(gòu)造成育^t31超聲 波。超聲換能器2對準該透射區(qū)域6，使得超聲波12至少可以部^ii:部區(qū) 域6進行傳播，從表面15'上鄉(xiāng)回來，然后再由超聲換能器2來接收礎(chǔ)波。 一部細聲波2也會從上部區(qū)域6反射回來，但可以M電子體識別該信號， 因為/Xi:部區(qū)域6反射回來的距離以及傳播時間均為已知。在上部區(qū)域6中優(yōu) 選也具有斜面，或使得上部區(qū)域6構(gòu)造脫斜面7，從而可以通湖夂氣口8來保證 充注阻尼杯3時不會夾雜燃氣和空氣。動態(tài)測量區(qū)域4限制在阻尼杯3上。采 用本發(fā)明所述的方法，還可提供大于動態(tài)觀懂區(qū)域4的靜態(tài)測量區(qū)域5。圖2所示為本發(fā)明所述裝置1的詳圖。所述裝置1具有法蘭組13、密封圈 14、超聲換能器2、以及布置于超聲換能器2和背側(cè)反射器10之間的參考段。 超聲換能器2配有電子控制，，該電子控制裝置,安裝于傳^^口 11之中。除lfet外，法蘭組13上方還安驗阻尼杯3。所述裝置l雌安裝于油池 底部，并且M31油池中的孔與發(fā)動機油直接接觸。軸向 密封墊14{ 鄉(xiāng) 外油密封。超聲換能器2在一定時間內(nèi)^t超聲波包，該波^ 撥動機油-空 氣界面被劍寸回來，經(jīng)過傳播時間t之后被同一個超聲換能器2所接收。也可以 備選地設(shè)置單獨的接收器。已知聲速，因此可根據(jù)波包的傳播時間算出傳播距 離，該傳播距離等于介質(zhì)的液位高度。在靜態(tài)工況下(發(fā)動機關(guān)閉)，全部發(fā)動 機油均在油池之中，使得油位可能處在阻尼杯3上方，阻尼杯因此被淹沒。該 靜態(tài)區(qū)域內(nèi)的測量區(qū)職圖中以圖標記5標。為了旨,立即檢測靜態(tài)工況下 的液位，并且即使在沒有機械式量油尺的情況下也能實現(xiàn)電子量油尺功能，需 要適當擴大的測量區(qū)域，從而允許檢測阻尼杯3上方的油位。為了實現(xiàn)這一目 的，尤其需要根據(jù)本發(fā)明所述，4，育,透過聲波的蓋子6。采用特別薄的塑料
層，尤其是聚m^層，就可3ffl:聲波。雌根據(jù)最大翻率，對阻尼杯3上部 的厚度進fiH周整。上部區(qū)域6的上方斜面可保證將阻尼杯3完全注滿，且不會 夾M泡。在本發(fā)明所述的優(yōu)選實施例中，角度大約為4。。當角度為0。時，聲 itltft大。根據(jù)本發(fā)明所述，也可在蓋子6中構(gòu)造有小的空隙。上部用于ffl: 聲波的區(qū)域6也可以設(shè)計成適當?shù)臉?gòu)造，使其具有^ffl:超聲波的空隙。在本 發(fā)明所示用的主要實施例中，阻尼杯3的上部區(qū)域6具有連續(xù)不間斷的壁面， 但也可以配置排氣口 8。
權(quán)利要求
1. 一種用于對容器(20)中的液位進行檢測的裝置，所述檢測裝置(1)具有阻尼杯(3)，且在阻尼杯(3)的范圍內(nèi)具有超聲換能器(2)，用來檢測從超聲換能器(2)直至液體界面的距離，其特征在于，阻尼杯(3)的上部區(qū)域(6)構(gòu)造成能透過超聲波的；且超聲換能器(2)對準阻尼杯(3)的能透過超聲波的上部區(qū)域(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，阻尼杯G)的上部區(qū) 域(6)的壁厚小于2mm，尤其小于1 mm，且尤其小于0.5 mm 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，阻尼杯G)上部 區(qū)域(6)的壁厚相當于多倍X;2 ，尤其相當于，其中X ^M聲換 能器(2)所鄉(xiāng)的超聲波的波長。
4. 根據(jù)，權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，至少阻尼杯 (3)的上部區(qū)域(6)由聚 構(gòu)成。
5. 根據(jù)，^l利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，阻尼杯G) 至少上部區(qū)域(6)由聲衰減率小的材料構(gòu)成。
6. 根據(jù)J^權(quán)利要求中任一項所述的體，其特征在于，阻尼杯(3) 的上部區(qū)域(6)具有斜面，該斜面的角度小于8° ，尤其是小于5° 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種容器液位檢測裝置，其具有阻尼杯，并且在阻尼杯的范圍內(nèi)具有超聲換能器，用于檢測超聲換能器與液體界面之間的距離，根據(jù)本發(fā)明所述，阻尼杯的上部可透過超聲波，且超聲換能器對準可透過超聲波的阻尼杯上部。這樣就在靜止工況下，即當發(fā)動機靜止時，在阻尼杯之上形成測量區(qū)域。在此狀態(tài)下，發(fā)動機油的液位可以高于阻尼杯。
文檔編號G01F23/296GK101305270SQ200680032775
公開日2008年11月12日 申請日期2006年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者A·伯多夫, H·多布林斯基, M·多布里克, M·戴茨, T·舒特勒 申請人:赫拉胡克公司