本發(fā)明涉及一種用于檢測通用介質(zhì)（比如液體、流體物質(zhì)、粉末狀材料或者處于散裝狀態(tài)的材料等等）的水平的傳感器。本發(fā)明特別是參照使用在車輛上的電容類型的水平傳感器而開發(fā)的。

背景技術(shù)：

水平傳感器被使用在用于檢測存在于通用容器（例如儲槽）中的液體的殘留數(shù)量的多種情境中。這些傳感器當中的一些基于浮標（float）的使用。這些傳感器從機械的角度看來總體上復(fù)雜，并且呈現(xiàn)一些關(guān)鍵方面，比如堵塞的風(fēng)險。這些傳感器不可避免地會受到與經(jīng)歷測量的介質(zhì)的可能凍結(jié)相關(guān)聯(lián)的問題的影響。

還已知基于比如電導(dǎo)率/電阻率或電容之類的電學(xué)量的測量的水平傳感器。這些傳感器通常具有根據(jù)總體上豎直的水平檢測軸被安排在相應(yīng)的絕緣基板上的第一電極的陣列，所述絕緣基板將被安裝在儲槽的內(nèi)部。所述傳感器隨后具有設(shè)置在第一陣列的電極之間或者朝向第一陣列的電極設(shè)置的第二電極的類似陣列，從而使得將要測量其水平的流體穿入兩個陣列的電極之間。在一些解決方案中，取代多個第二電極，提供共同電極，該共同電極具有至少等于第一陣列高度的高度。在再其他解決方案中，儲槽本身具有例如通過金屬化表面而變?yōu)閷?dǎo)電的內(nèi)表面，以便充當共同電極。所述電極電氣連接到常常包括微控制器的電路裝置，所述微控制器通過處理在電極之間檢測到的電學(xué)量的數(shù)值而能夠識別出儲槽中的液體與空氣之間的過渡區(qū)域，所述過渡區(qū)域被視為表明液體的水平。

在這些已知的解決方案中，電極與液體直接接觸，并且因此容易發(fā)生老化和過早磨損。這些傳感器系統(tǒng)的操作于是與流體的特性（比如其電導(dǎo)率/電阻率或者其介電常數(shù)）緊密關(guān)聯(lián)。

參照電容類型的水平傳感器，這些傳感器通常設(shè)想到至少兩個相互朝向的電極，其水平將被檢測的液體穿入所述電極之間，其中所述電極通過振蕩器電路被激勵，振蕩器電路也就是生成交流或頻率調(diào)制電信號的電路。所述電路檢測所述相互朝向電極之間的電容變化，所述電容變化與設(shè)置在電極之間的電介質(zhì)變化成比例，也就是說與設(shè)置在電極之間的液體水平成比例，并且因此檢測傳感器元件的電容的變化。因此在這些傳感器中獲得與前述電容變化成比例的輸出信號。這種類型的已知傳感器設(shè)想到具有對應(yīng)阻抗的配置，所述傳感器甚至可能表現(xiàn)為天線并且呈現(xiàn)生成電磁干擾（emi）的問題，這一干擾比如會與其他電子系統(tǒng)（比如車載電子電路）發(fā)生干擾。這一現(xiàn)象隨著電極延伸范圍的增加（也就是隨著水平傳感器的長度的增加）而增加，所述傳感器可能會表現(xiàn)為傳送天線。

其他類型的電容性傳感器設(shè)想到在例如梳齒狀（交叉指狀）配置中的至少兩個共面電極之間執(zhí)行測量，所述共面電極朝向?qū)⑺鼈兣c液體分隔開的絕緣壁，其中超出絕緣壁范圍的液體的存在基本上決定彼此并排設(shè)置的兩個電極之間的電介質(zhì)的變化，從而實現(xiàn)檢測。這種類型的傳感器例如從us7258005b2獲知。在這些情況下，兩個電極之間的間距必須遠大于絕緣壁的厚度，通常大于壁厚度（也就是設(shè)置在兩個電極當中的每一個電極與將要檢測的流體之間的壁的厚度的總和）的兩倍，從而使得液體的可能存在可以有效地擾動電極之間的電容。除了造成負擔(dān)的問題之外，這種解決方案還呈現(xiàn)測量分辨率或精度方面的限制。

其他類型的電容性傳感器被安放在儲槽（比如車輛中的用于燃料或用于添加劑的儲槽）的外部。但是這些類型的傳感器受困于以下事實：儲槽必須設(shè)想到較大的壁厚度以便確保必要的機械強度。這就需要使用具有更高功率的頻率信號來檢測儲槽中的液體水平，并且這決定了前述電磁干擾的更大風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的總體上是提供一種生產(chǎn)起來簡單并且便宜的水平傳感器，其特點在于使用和構(gòu)造方面的高度靈活性以及基本上免疫于前面著重提到的問題。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明的目的是提供一種可以在確保精度和可靠性的同時按照不同長度生產(chǎn)的水平傳感器。

根據(jù)一個不同方面，本發(fā)明的目的是提供一種即使在經(jīng)歷測量的介質(zhì)至少部分地發(fā)生凝固或凍結(jié)的狀況下也適合于實施水平測量的傳感器。

根據(jù)一個不同方面，本發(fā)明的目的是提供一種能夠辨別經(jīng)歷測量的介質(zhì)的不同層和/或不同狀態(tài)的存在和/或高度的水平傳感器，比如“液體-空氣/氣體-固體”類型，或者“液體-固體”類型，或者“空氣/氣體-固體”類型，或者又是“液體-空氣/氣體”類型的狀態(tài)和/或?qū)拥男蛄小?/p>

根據(jù)一個不同方面，本發(fā)明的目的是提供一種能夠檢測經(jīng)歷測量（例如在凍結(jié)和/或解凍期間包含液體的儲槽中的水平變化的測量）的介質(zhì)的不同層和/或狀態(tài)的高度變化（比如介質(zhì)的冰凍或凝固層的增大或減?。┑乃絺鞲衅?。

根據(jù)一個不同方面，本發(fā)明的目的是提供一種具有如下結(jié)構(gòu)的水平傳感器：該結(jié)構(gòu)被設(shè)計成即使在由于經(jīng)歷測量的介質(zhì)的凍結(jié)和/或凝固和/或發(fā)熱狀況而面對應(yīng)力的情況下仍然實現(xiàn)其精確操作。

本發(fā)明的至少一個目的是通過具有在所附權(quán)利要求書中規(guī)定的特性的水平傳感器和相應(yīng)的控制方法而實現(xiàn)的。權(quán)利要求書構(gòu)成這里關(guān)于本發(fā)明所提供的技術(shù)教導(dǎo)的一個固有部分。

附圖說明

通過后面參照附圖進行的描述將形成本發(fā)明的其他目的、特性和優(yōu)點，所述附圖純粹是作為非限制性實例而提供的，其中：

-圖1和2是把根據(jù)本發(fā)明的水平傳感器安裝在例如儲槽之類的通用容器上的兩種可能的替換配置的部分剖面示意性透視圖；

-圖3和4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的水平傳感器的不同角度的示意性透視圖；

-圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個可能實施例的水平傳感器的部分剖面示意性透視圖；

-圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個可能實施例的水平傳感器的部分分解示意圖；

-圖7和8是根據(jù)本發(fā)明的一個可能實施例的水平傳感器的電路的不同角度的示意性透視圖；

-圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個可能實施例的水平傳感器的示意性縱剖面；

-圖10是圖9的傳感器的更大尺度下的第一細節(jié)；

-圖11是圖10的傳感器的更大尺度下的細節(jié)；

-圖12是圖9的傳感器的更大尺度下的第二細節(jié)；

-圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個可能實施例的水平傳感器的感測部分的示意性剖面圖；

-圖14是圖13的傳感器的更大尺度下的細節(jié)；

-圖15是圖14的傳感器的更大尺度下的細節(jié)；

-圖16、17和18是根據(jù)本發(fā)明的一個可能實施例的水平傳感器的安裝或固定的可能替換配置的部分示意性透視圖；

-圖19是根據(jù)圖18的水平傳感器可以關(guān)聯(lián)到的容器的一部分的部分示意性透視圖；

-圖20是旨在圖示根據(jù)本發(fā)明的一個可能實施例的水平傳感器的電極連接的可能配置的部分示意性表示；

-圖21是旨在例示根據(jù)圖20的水平傳感器的可能電路配置的部分示意性表示；

-圖22是類似于圖21的內(nèi)容的部分示意性表示，其旨在例示根據(jù)圖20的水平傳感器的替換電路配置；

-圖23和24是旨在圖示根據(jù)本發(fā)明的可能替換實施例的水平傳感器的電極連接的其他可能配置的示意性表示；

-圖25是旨在例示根據(jù)圖24的水平傳感器的可能電路配置的部分示意性表示；

-圖26是旨在通過曲線圖例示在本發(fā)明的可能實施例中使用的電信號或數(shù)值的可能解釋原理的示意性表示；

-圖27和28是類似于圖20、23和24的內(nèi)容的示意性表示，其旨在圖示根據(jù)本發(fā)明的可能替換實施例的水平傳感器的電極連接的其他可能配置；

-圖29是根據(jù)本發(fā)明的一個可能實施例的水平傳感器的一些電路元件的示意性表示；

-圖30是類似于圖25的內(nèi)容的部分示意性表示，其旨在例示根據(jù)本發(fā)明的一個可能實施例的水平傳感器的其他可能的使用狀況；

-圖31是根據(jù)本發(fā)明的水平傳感器的可能變型實施例的部分剖面示意性透視圖；以及

-圖32是旨在例示作為圖25的內(nèi)容的替換方案的電路配置的部分示意性表示。

具體實施方式

在本說明書的框架中提到“實施例”或“一個實施例”時意圖表明關(guān)于該實施例描述的特定配置、結(jié)構(gòu)或特性被包括在至少一個實施例中。因此，可能存在于本說明書的不同位置處的比如“在一個實施例中”、“在一個實施例中”之類的短語不一定指代同一個實施例，而是可以替換地指代不同的實施例。此外，在本說明書中定義的特定構(gòu)造、結(jié)構(gòu)或特性可以按照任何適當?shù)姆绞奖唤M合在一個或更多實施例中，甚至是與所示出的實施例不同的實施例中。這里所使用的數(shù)字和空間參考（比如“上方/頂部”、“下方/底部”、“向上”、“向下”、“正面”、“背面”、“豎直”等等）僅僅是為了方便起見而提供的，并且因此不定義實施例的保護領(lǐng)域或范圍。在附圖中，相同的附圖標記被用來表明類似的或者技術(shù)上等效的單元。

在圖1中，用于處于流體或散裝狀態(tài)的通用介質(zhì)的通用容器（特別是儲槽）作為一個整體由1標示。儲槽1具有優(yōu)選地由電絕緣塑性材料制成的主體。本身已知類型的加熱器可以與儲槽1相關(guān)聯(lián)，加熱器被用于例如在發(fā)生凍結(jié)的情況下加熱儲槽本身和/或其內(nèi)容。在該圖中通過由eh標示的方塊示意性地表示電加熱器。

儲槽1例如可以是裝備機動車輛的儲槽。在一個實施例中，比如在這里所例示的實施例中，儲槽1被設(shè)計成裝備具有柴油引擎的車輛，并且包含在儲槽1中的液體是被稱作adblue的液體，也就是由scr（選擇性催化還原）系統(tǒng)使用的軟化水中的32.5%（最低31.8%-最高33.3%）尿素溶液，所述scr系統(tǒng)也就是用于減少來自柴油引擎所產(chǎn)生的廢氣的氮氧化物排放的系統(tǒng)。

在所圖示的示意性實例中，所述儲槽具有上方壁面2，在所述上方壁面2上提供開口，該開口具有用于補充液體的塞子3。儲槽1的壁面（例如其底部壁面4）于是具有不可見的排出開口，液體經(jīng)由所述排出開口流出或者例如通過泵浦被抽出，以便把液體提供到scr系統(tǒng)。同樣在上方壁面2上，儲槽1具有由5標示的第二開口，第二開口被固定在根據(jù)一個可能實施例的水平傳感器的主體按照流體密封的方式與之相對應(yīng)的位置。所述水平傳感器，作為一個整體由10標示，被安放成根據(jù)由x標示的水平檢測軸延伸，所述水平檢測軸優(yōu)選地是基本上豎直的，但是如果需要的話也可能相對于豎直方向傾斜。

傳感器10具有被設(shè)計成至少部分地在儲槽1內(nèi)部延伸的感測部分11。感測部分11的遠端區(qū)段優(yōu)選地與儲槽的底部壁面4接觸或者與之相距很小的距離，也就是說處于非常接近于用于排出或抽出液體的開口的位置的高度，以便能夠檢測儲槽中的甚至是非常低水平的存在。在未被表示出的一個實施例中，感測部分11的遠端區(qū)段被固定在儲槽1的與被提供有開口5的壁面相對的壁面的內(nèi)側(cè)，其中傳感器10優(yōu)選地通過快速釋放耦合或附著而被安裝并且固定在所述開口5處。優(yōu)選地是，儲槽1的近端區(qū)段在儲槽1內(nèi)部延伸到相對接近上方壁面3的高度。

在所圖示的實施例中，傳感器10的主體在其上方部分中具有用于將其固定到儲槽的上方壁面2的元件。在該實例中，這些裝置由具有相關(guān)聯(lián)的螺釘（未被表示出）的凸緣構(gòu)造表示。該實施例在任何情況下都不可被理解成限制，還存在用于固定傳感器10的主體的可能的不同解決方案，后文中例示出其中一些解決方案。

在圖1的實例中，傳感器10被從上方固定，也就是與儲槽的上方壁面2相關(guān)聯(lián)。但是在其他實施例中，所述傳感器可以被從下方固定，也就是固定到底部壁面4。在圖2中示意性地圖示了這種類型的實施例，其中傳感器10通過流體密封的方式被安放在對應(yīng)于開口5的位置處，所述開口5在這里被定義在底部壁面4中。此外在該實施例中，感測部分11的近端區(qū)段（其在這里可以被定義成下方）處于接近底部壁面4的位置，而遠端區(qū)段（其在這里可以被定義成上方）則處于相對接近于上方壁面3的高度。此外，在這種類型的解決方案中，部分11的遠端可以通過前面所表明的類型的適當耦合裝置固定到壁面3。

在圖3和4中，從不同的角度單獨表示出根據(jù)一個實施例的傳感器10。在部分11的近端，傳感器10的主體10a定義盒狀外罩12，所述盒狀外罩12還包括總體上中空的連接器主體12a，連接器主體12a被提供有后文中描述的電氣端子，所述電氣端子優(yōu)選地從外罩的側(cè)壁突出。外罩12優(yōu)選地被提供有封蓋13，所述封蓋13可以例如通過外罩12的塑性材料與封蓋13的塑性材料之間的焊接按照流體密封的方式被固定就位。

在外罩12與部分11之間，傳感器10的主體10a優(yōu)選地定義部分或構(gòu)造14，部分或構(gòu)造14用于與儲槽上的對應(yīng)安裝開口相對應(yīng)的位置處的流體密封耦合。構(gòu)造14定義對應(yīng)于至少一個密封元件15的至少一個支座，所述密封元件15還可以實現(xiàn)傳感器20在儲槽上的彈性安放的功能。在一個實施例中，提供o形環(huán)類型的至少兩個彈性元件，其中一個實現(xiàn)密封功能，并且另一個被用來獲得傳感器10在儲槽1上的彈性安放，以便例如補償組裝容差。在所圖示的實例中，構(gòu)造14具有基本上呈圓形的輪廓，并且所述密封元件是o形環(huán)。隨后在圖3和4中通過12b標示出前面提到的用于固定傳感器的主體10a的凸緣構(gòu)造，所述凸緣構(gòu)造在這里被定義在外罩12的底部。

在圖5中表示出根據(jù)一個實施例的傳感器10的部分剖面圖，以便突出顯示其主體10a如何是內(nèi)部中空的以便容納水平檢測組件。從該圖特別可以注意到，對應(yīng)于感測部分11的位置處的傳感器的主體10a如何定義具有總體上細長形狀的中空外殼16。在所示的實例中，外殼16總體上具有棱柱形狀，特別是基本上成平行六面體。將看到的是，在一個變型實施例中，通過把電絕緣塑性材料直接包覆成型（over-moulding）在電路基板上可以至少獲得外殼16，正如后文中所描述的那樣。更一般來說，傳感器10具有至少一個絕緣層以用于將其電極（在后文中描述）相對于儲槽1的內(nèi)部電絕緣。

在一個優(yōu)選實施例中，具有構(gòu)造14和外殼16的外罩12由單一主體10a定義，所述單一主體10a由電絕緣塑性材料制成，正如例如在圖6中可以清楚地看到的那樣。另一方面，本發(fā)明不排除主體10a的如下實施例：使得主體10a的不同部分例如通過相互耦合裝置或者通過焊接或包覆成型按照流體密封的方式相對于彼此固定。

在一個實施例中，主體10a或者至少其被設(shè)計成直接或間接暴露于液體的部分（外殼16并且可能還有附著部分14）由可模塑的熱塑性材料（比如聚丙烯（pp））制成，或者由高密度聚乙烯（hdpe）制成。另一方面，本發(fā)明的申請人所實施的實際測試使得有可能確定一種特別適合的材料（還考慮到后文中所描述的特定水平檢測模態(tài)）是環(huán)烯烴共聚物（coc）。通常被采用在醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)的這種類型的材料對于這里所考慮的應(yīng)用給出了特別有利的特性，其中可以提到的是：低密度，非常低的水吸收，關(guān)于水蒸氣的優(yōu)越屏障屬性，高剛度、強度和硬度，對于極端溫度和熱沖擊的高抗性，對于比如酸堿之類的侵蝕劑的優(yōu)越抗性，優(yōu)越的電絕緣屬性，以及使用普通的熱塑性材料處理方法（比如注射成型、擠壓、吹制成型、注吹成型）的容易的可加工性。

被用于提供傳感器10的主體10a的材料或者至少其中一種材料可以類似于提供儲槽1的至少一部分的材料或者與提供儲槽1的至少一部分的材料化學(xué)相容，以便例如實現(xiàn)傳感器主體與儲槽之間的流體密封焊接。前面所表明的材料中的一種或更多種可以被用來提供主體10a的不同部分，比如具有構(gòu)造14和外殼16的外罩12，即使當主體10a由被使得關(guān)于彼此固定的不同零件制成時也是如此。當然，利用其中一種所表明的材料還可以獲得封蓋13。

同樣在圖5中可以注意到電氣和電子檢測組件如何被容納在由傳感器10的主體定義的空腔（作為一個整體通過h標示）中。在一個優(yōu)選實施例中，這些組件被安放在提供電路基板的電絕緣基板20上。基板20由適合于產(chǎn)生印刷電路的材料（比如例如fr4或者比如玻璃纖維之類的類似的復(fù)合材料，或者同樣是基于聚合物的陶瓷材料，優(yōu)選地是可以被模塑以便實現(xiàn)生產(chǎn)基板20的材料）制成。

在電路基板20中可以識別出將被容納在外罩12中的第一部分20a以及將被容納在外罩16中的第二部分20b。與基板20的部分20a相關(guān)聯(lián)的普遍是傳感器10的控制電子組件以及用于傳感器10的外部電氣連接的相應(yīng)端子。替換地，與基板20的部分20b相關(guān)聯(lián)的是包括一系列電極的檢測組件。這些電極當中的一些電極在圖5中由后面有數(shù)字的字母“j”標示，所述數(shù)字標識從感測部分11（也就是基板20的部分20b）的近端（電極j1）延伸到遠端（電極jn）的所述系列中的電極的位置。

在所示的實例中，提供在其中定義了部分20a和20b的單一電路基板，但是在可能的變型實施例中，可以提供通過適當?shù)碾娀ミB裝置以及可能的機械互連裝置連接在一起的一定數(shù)目的電路基板（例如對應(yīng)于部分20a的電路基板和對應(yīng)于部分20b的電路基板，以及用于把一個部分的導(dǎo)電路徑連接到另一個部分的導(dǎo)電路徑的電導(dǎo)體或連接器）。

在圖6中表示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的傳感器10的分解視圖，在圖中可以認出前面已經(jīng)標識出的各個部分。在該圖中可以看到由21標示的前面提到的端子，該端子優(yōu)選地具有例如通過模塑和/或從金屬條進行沖裁（blanking）獲得的總體上平坦的形狀，與相對于外罩12固定的連接器主體12a一起提供例如去到車載scr系統(tǒng)的控制單元的用于傳感器10的外部連接的接口。

在一個實施例中，每一個端子21具有薄片（lamina）形狀的接觸部分21a和狹窄互連部分21b，所述接觸部分21a被設(shè)計成用于把連接器主體12a定位在空腔內(nèi)部，所述狹窄互連部分21b被設(shè)計成用于與存在于基板20上（特別是其部分20a中）的對應(yīng)接觸件22電氣和機械耦合，在后文中將對所述部分進行描述。

同樣在圖6中可以看到作為整體的基板20，基板20具有相應(yīng)的部分20a和20b，部分20a和20b具有相關(guān)聯(lián)的電氣和電子組件?；?0還被單獨表示在圖7和8中，圖7和8表示基板20的主面的相對視圖。具有總體上細長并且優(yōu)選地平坦的形狀的電路基板20在該基板的主面之一（這里在慣例上被定義成“背面”）上具有作為整體由23標示的相關(guān)聯(lián)的控制電路裝置，控制電路裝置優(yōu)選地包括電子控制器24（例如微控制器）。控制器24優(yōu)選地包括至少一個處理和/或控制邏輯單元、存儲器電路以及輸入端和輸出端，其中有模擬/數(shù)字類型的輸入端。

電路裝置23的組件連接到提供在部分20a中的導(dǎo)電路徑，導(dǎo)電路徑例如在圖8中可以看到（但沒有任何附圖標記）。隨后在所述基板的部分20b的背面上提供一系列導(dǎo)電路徑25，一系列導(dǎo)電路徑25用于圖5的電極j（優(yōu)選地具有用于不同表面上的路徑之間的連接的金屬化通孔）以及去到裝置23的其他可能組件的電氣連接。

在一個實施例中，所述電路包括特別提供在相應(yīng)的電路基板20上的至少一個溫度傳感器。例如ntc類型的這種傳感器可以被安放在基板20的部分20b的遠端區(qū)段和近端區(qū)段的至少之一上。在所表示出的實例中，兩個溫度傳感器26和27被安放在基板20的部分20b上（特別是被安放在其背面上），所述兩個溫度傳感器26和27被安放在部分20b的相對端區(qū)段中，通過相應(yīng)的導(dǎo)電路徑連接到電路裝置23。假設(shè)傳感器10安裝在圖2中所示的類型的儲槽1中，溫度傳感器27可以被用于檢測液體的溫度，由此傳感器26（其在已安裝狀況下更接近儲槽的上方壁面）可以被用于檢測液體上方的儲槽內(nèi)部容積中的溫度（例如空氣的溫度）。特別具有兩個溫度傳感器26和27的所表示出的類型的配置實現(xiàn)把傳感器10安裝在按照圖1的配置或者按照圖2的配置的儲槽1中，這是通過在軟件層級反轉(zhuǎn)功能（比如兩個傳感器的功能和/或電極j的功能）而實現(xiàn)的。

可以在基板的部分20a內(nèi)（也就是說在外罩12內(nèi)）提供用于檢測溫度的傳感器。當然還有可以有可能提供多于兩個溫度傳感器，例如處于傳感器26和27的位置之間的中間位置處的一個或更多傳感器。

在圖8中可以清楚看到基板20的正面，在基板20的部分20b中安排有電極j，僅僅其中一些電極j被示出。在所表示出的非限制性實例中，電極j（其數(shù)目為三十七個）根據(jù)陣列被安排，所述陣列根據(jù)基板的部分20b的長度方向延伸（也就是沿著檢測軸x）并且彼此間隔開。電極j由導(dǎo)電材料（例如金屬材料或金屬合金）制成，并且與基板20的部分20b的正面相關(guān)聯(lián)。電極j優(yōu)選地是共面的，并且例如可以具有被蝕刻或施加在基板20上的平板或薄片的形式，或者由導(dǎo)電層構(gòu)成（其方式類似于路徑25），導(dǎo)電層例如通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)或類似技術(shù)沉積在基板20上。

正如所提到的那樣，在一個實施例中，基板20具有通孔（在圖7和8中部分地可見，其中一個通孔由f標示），所述通孔包含導(dǎo)電材料，導(dǎo)電材料用于提供在部分20b的正面上的電極j與存在于基板20的部分20b的背面上的導(dǎo)電路徑25之間的電氣連接。

回到圖6，其中可以看到在水平傳感器的主體10a中（也就是說在其部分12、14和16中）軸向延伸的盲空腔（blindcavity）h的一部分。在該空腔h內(nèi)優(yōu)選地提供用于基板20的引導(dǎo)和定位元件，一些引導(dǎo)和定位元件在圖5和6中部分地可見，其中他們分別在對應(yīng)于外殼16的位置和對應(yīng)于外罩12的位置由16a和12c標示。用于基板20的定位元件還可以有可能被提供在封蓋13中。

在圖9中可以在縱向剖面中看到水平傳感器10，從縱向剖面可以清楚地注意到存在盲空腔h，盲空腔h在外罩12中、在附著構(gòu)造14中以及在外殼16中延伸，在空腔h中容納有電路基板20。從該圖中可以清楚地注意到，在一個實施例中，溫度傳感器27如何被設(shè)置在接近構(gòu)造14的位置，或者更一般來說，在傳感器10已安裝狀況下，如何被設(shè)置在接近被提供有用于安裝傳感器10的開口的儲槽1的壁面的位置。在一方面，根據(jù)圖7-8之間的比較，在另一方面，根據(jù)圖9可以另外認識到，由j1標示的電極在圖2的已安裝狀況下也處于接近儲槽的底部壁面的位置，優(yōu)選地是即使在儲槽的最小填充的情況下也可以由液體達到的位置。將會看到，在一個實施例中，電極j1被用于提供參考數(shù)值，該參考數(shù)值在檢測液體水平的過程中使用。根據(jù)一個不同的實施例，電極j1可以為此目的與處于不同電位或電壓的至少另一個參考電極j相組合來使用。另一方面，還可以在基板20的部分20b的其他區(qū)域中提供一個或更多參考電極j。

在圖9中還可以看到連接器主體12a，具有一個相應(yīng)的端子21。端子21可以被過盈配合在相應(yīng)通道中，該通道定義在連接器主體12a中，或者有可能可以至少將外罩12的主體包覆成型在所述端子上。優(yōu)選地是，所述端子以及連接器主體的相應(yīng)通道在基本上垂直于由電路基板20和/或由電極j標識的平面的方向上縱向延伸。

在一個實施例中，接觸件22被配置成用于與端子21彈性耦合，以便獲得與彼此的電氣和機械連接。在圖10中可以看到并且在圖11中可以更加詳細地看到端子21的部分21b與提供在基板的部分20a中的相應(yīng)接觸件22之間的可能耦合模態(tài)。

在所例示的實施例中（特別參見圖11），所述接觸件具有平面底座22a，平面底座22a被提供有中心孔洞或通道22b。在通道22b的相對側(cè)面上，偏離底座22a的是朝向彼此匯聚的至少兩個翼片（tab）22c。接觸件22的主體由比如金屬或金屬合金（例如磷青銅（phosphorousbronze））之類的導(dǎo)電材料制成，導(dǎo)電材料優(yōu)選地涂覆有錫或金或者被設(shè)計成改進電氣接觸的其他材料。

翼片22c被插入在定義在基板的部分20a中的相應(yīng)通孔20c中，并且底座22a被固定和/或焊接到基板本身的表面或者到其導(dǎo)電路徑。優(yōu)選地是，孔洞20c由電路裝置23的布局的其中一條路徑的導(dǎo)電材料圍繞，其中接觸件22的底座22a至少部分地與前述導(dǎo)電材料重疊以便獲得電氣連接。在圖11中還可以看到，在已組裝狀況下，一個接觸件的通道22b與基板20的孔洞20c基本上對準，其中底座22a被設(shè)置為抵靠基板本身的表面（在這里是后表面），并且翼片22c在基板20的相對表面（在這里是前表面）上優(yōu)選地從孔洞20c突出。

出于組裝傳感器的目的，將已經(jīng)被提供有相應(yīng)的電氣和電子組件的基板20從空腔h的開放部分（也就是說從外罩12）插入到傳感器10的主體10a的空腔h中。因此，在插入之后，基板20的部分20b普遍位于外殼16內(nèi)，而部分20a則位于外罩12內(nèi)。接觸件22和孔洞20c在基板20上的位置使得，在如前所述將基板20插入到主體10a中之后，這些孔洞和接觸件朝向連接器主體12b內(nèi)部的通道。隨后將端子21過盈配合到連接器主體12a的相應(yīng)通道中，從而使得對應(yīng)的互連部分21b分別穿入到接觸件22和基板20的孔洞22a和20c中。端子的部分21b隨后穿入翼片22c之間從而導(dǎo)致其彈性分離，這確保充分的電氣連接和良好平衡的機械連接。優(yōu)選地是，前面的彈性電氣連接還適合于防止例如由于傳感器10的使用期間的可能機械應(yīng)力（比如施加在端子21上的振動或應(yīng)力）導(dǎo)致的對基板20以及對相應(yīng)的電路造成的任何可能的損壞。

應(yīng)當認識到，傳感器的組裝非常簡單并且容易自動化，從而只需要本身基本的操作，所述操作通過把電路基板20插入到主體10a的空腔h中并且隨后把端子21驅(qū)動配合到連接器主體12a的相應(yīng)通道中所表示。

正如所提到的那樣，在一個實施例中，傳感器10的主體10a被提供有用于基板20的定位和/或引導(dǎo)元件。這些元件的存在簡化了傳感器10的進一步組裝，同時確保了各個部分之間的組裝的高精度以及更高的測量精度。如前所述的定位元件可以被提供在外罩12和外殼16的至少其中之一內(nèi)，優(yōu)選地被提供在所述外罩和外殼全部二者中。正如已經(jīng)提到的那樣，一個或更多定位元件可以被提供在外罩12的封蓋13中。

例如參照圖10和11，在一個實施例中，在外罩12的兩個相對側(cè)壁面當中的每一個壁面的內(nèi)部定義由12c標示的插入和定位引導(dǎo)部，所述插入和定位引導(dǎo)部總體上彼此平行并且在其間可以接合有基板20的邊緣區(qū)段，特別是其部分20a的邊緣區(qū)段。在所示的實例中，引導(dǎo)部12c被定義在外罩12的前述相對壁面的內(nèi)表面上的浮凸（relief）部中（在這方面還參見圖6，其中引導(dǎo)部12c的頂部是可見的），但是本發(fā)明的范圍并不排除這樣的實施例：其中具有與引導(dǎo)部12c的目的類似的目的的引導(dǎo)部由在傳感器10的主體的縱向方向上延伸的凹陷構(gòu)成。優(yōu)選地是，引導(dǎo)部12c的頂部被定形成具有在這里由傾斜表面定義的中心導(dǎo)入部分，中心導(dǎo)入部分被設(shè)計成促進把基板的部分20a的相對邊緣引入到對應(yīng)的各對引導(dǎo)部12c中?？梢砸晕⑿∵^盈或者最低限度松動在引導(dǎo)部12c之間插入基板20的部分20a。

從圖10還可以認識到，在一個優(yōu)選實施例中，封蓋13如何在其頂部壁面的內(nèi)部也具有定位構(gòu)造13a，定位構(gòu)造13a定義用于部分20a的近端或上方邊緣（如圖中所見）的支座。此外，在這種情況下優(yōu)選地是，把定位構(gòu)造13a定形成定義中心導(dǎo)入部分，中心導(dǎo)入部分在這里包括兩個匯聚的傾斜表面，以便在把封蓋13安放在外罩12上時促進把部分20a的近端或上方邊緣引入在相應(yīng)的支座中。構(gòu)造13a優(yōu)選地包括適合于防止基板20的不合期望的軸向移動的相對表面或元件13b。

在一個優(yōu)選實施例中，在外殼16的遠端與基板20（也就是其部分20a）的遠端之間定義了自由空間或凈空（clearance），從而特別實現(xiàn)補償如下材料的可能不同程度的熱膨脹：構(gòu)成外殼16的材料和構(gòu)成基板20的材料。這樣的凈空在圖12中由h1標示，圖12表示圖9的傳感器的放大細節(jié)，特別是傳感器10的遠端部分的放大細節(jié)。為了闡明這一方面，應(yīng)當考慮到的是，作為車輛部分的傳感器10的優(yōu)選使用情境設(shè)想到達到非常低的溫度，例如低至-40°c，而相反所述設(shè)備則是基本上在室溫下（例如在25°c）下生產(chǎn)的。參照該數(shù)值實例，傳感器10因此經(jīng)歷可觀的熱振蕩（thermalswing），外殼16的可變收縮根據(jù)所使用的塑性材料對應(yīng)于該熱振蕩。

在具有65°c的上述溫度跳躍（從+25°c到-40°c）的假設(shè)下，因此設(shè)想凈空h1以便實現(xiàn)外殼16的自由收縮，而不會使其與基板20的遠端或邊緣發(fā)生接觸，和/或設(shè)想凈空h1以防止外殼16的前述收縮可能對一個或更多電極j造成損壞。參照前面提到的材料，可以考慮熱膨脹的以下數(shù)值：

-hdpe=>200ppm/°c

-pp=>120ppm/°c

-coc=>60ppm/°c

-fr4（基板20）=>20ppm/°c

現(xiàn)在考慮公式h1(mm)=單位h(mm/mm)x傳感器的長度lu(mm)，對于這里作為舉例給出的溫度跳躍（65°c），可以考慮單位h的以下數(shù)值：

-對應(yīng)于hdpe的h=0.012mm/mm

-對應(yīng)于pp的h=0.007mm/mm

-對應(yīng)于coc的h=0.003mm/mm

因此，例如對于由hdpe制成的具有l(wèi)u=150mm的傳感器主體10，h1的最小值是0.012x150=1.8mm；對于由pp制成的具有完全相同的長度lu的傳感器主體，h1的最小值是0.007x150=1.05mm；對于由coc制成的相同的傳感器主體，h1的最小值是0.003x150=0.45mm。

在一個優(yōu)選實施例中，電路基板20的部分20b被定位在水平傳感器的主體10a的外殼16內(nèi)，從而使其正面（也就是其被提供有電極j的面）鄰近相應(yīng)的內(nèi)表面或者被設(shè)置為抵靠在相應(yīng)的內(nèi)表面，并且優(yōu)選地至少部分地與之接觸。為此目的，優(yōu)選地在外殼16的內(nèi)部提供一個或更多定位元件，所述定位元件趨向于把基板的部分20b推向外殼16的壁面。在一個實施例中，從外殼16的一個壁面的內(nèi)部突出至少一個前述定位元件，該定位元件在外殼本身的相對壁面的方向上延伸。

在圖13中可以看到這種意義上的一個可能的實施例，該圖是外殼16的剖面視圖（具體根據(jù)正交于軸x的平面，例如經(jīng)過圖4的xiii-xiii線）。從該圖可以注意到從外殼16的其中一個主壁面的內(nèi)部如何突出兩個浮凸16a（其中一個在圖5和9中也可見），所述浮凸總體上彼此平行并且在外殼的縱向方向上延伸，優(yōu)選地但是并非必須在其整個長度上延伸（這些浮凸可能存在中間中斷）。在這里整體上由主體10a或外殼16定義的浮凸16a優(yōu)選地具有錐形輪廓，從而使得其總體上變尖或者變細的頂部被按壓抵靠基板20的部分20b的背面?？梢哉J識到，在把基板20插入到空腔h中之后，浮凸16a被設(shè)計成推動部分20b的正面抵靠外殼16的、與所述浮凸本身從其升起的壁面相對的壁面的內(nèi)表面。由于構(gòu)成外殼16的塑性材料的特定彈性，這一應(yīng)力有利地具有彈性分量。

在一個實施例中，定位元件16或者每一個定位元件16由不同于外殼16材料的材料（比如彈性體）制成，該材料例如被安放或共注成型（comoulding）或包覆成型在外殼16上和/或具有不同于所表示出的形狀的另一種形狀，但是其被設(shè)計成對基板20和電極j進行操作以施加推力（thrust）和/或按照彈性方式進行操作。

在一個優(yōu)選實施例中，所述一個或多個浮凸16被配置成能夠至少在其頂部區(qū)域中彈性地屈服和/或經(jīng)歷形變，從而即使在基板20的厚度大于所述一個或多個浮凸16的尖部與朝向前述尖部的外殼16的內(nèi)表面之間的距離的情況下（作為由于塑性材料在相應(yīng)的模塑過程期間的不同程度的收縮所導(dǎo)致的尺寸容差的結(jié)果而可能出現(xiàn)的狀況）仍然實現(xiàn)插入基板20，從而在任何情況下都確保前面所描述的推力。

在一個實施例中，在外殼16的內(nèi)部（或者在任何情況下至少是基板20和外殼的相應(yīng)朝向的壁面16a）引入不導(dǎo)電的流體填充材料，比如電絕緣流體材料，以便確保優(yōu)選地不存在氣泡（特別是在電極j與外殼16之間），氣泡可能損害根據(jù)后文中所描述的模態(tài)實施的適當?shù)乃綔y量。前述填充材料優(yōu)選地被設(shè)計成封裝至少基板20的部分20b和/或與至少基板20的部分20b接觸，前述填充材料例如可以是聚氨酯樹脂或者優(yōu)選地是凝膠，非常優(yōu)選地是硅凝膠。適合于所述應(yīng)用的硅凝膠例如是由wackerchemieag（慕尼黑，德國）銷售的被稱作silgel?612的硅凝膠。

所述填充或絕緣或凝膠材料（為了簡明起見還在后文中僅被定義成“凝膠”）的存在的主要功能是填充在傳感器的部分20b的正面與朝向該正面的外殼16的壁面之間出現(xiàn)的可能間隙。這些間隙盡管體積非常小但是仍然可能會存在，這例如是由于基板20和/或電極j的表面粗糙性，或者同樣是當電極j的厚度決定其會從電路基板的部分20b的前表面略微突出時，或者同樣是由于外殼16的壁面的粗糙性和/或可能的形變，這些原因例如是在相應(yīng)模塑品的表面精加工之后和/或在外殼16的模塑的情況下聚合物和/或熱塑性材料的不同收縮之后。

通過在圖14和15中表示出的細節(jié)進一步闡明了前面所闡述的想法。在圖14的細節(jié)中可以清楚看到浮凸16的頂部，該頂部壓在基板的部分20b的背面上，從而把電極（其中一個由j標示）推動抵靠外殼16的朝向壁面的內(nèi)表面。圖15的進一步放大突出顯示出電極j與外殼16的前述壁面之間的界面區(qū)域，從中可以注意到，在所例示出的情況下，所討論的兩個元件的相互朝向表面如何具有對應(yīng)的微空腔，這例如是由于材料的表面粗糙性和/或形變而造成的（例如材料在模塑期間的不同收縮、微小翹曲等等）。在前述凝膠（在圖15中在前述微空腔之間的界面處由g標示）存在的情況下，浮凸16a把基板20的部分20b推動抵靠外殼16的內(nèi)表面，從而有利于所討論的兩個部分之間的多余凝膠的退出。通過這種方式，在這些相互朝向部分之間僅保留對于填充前述微空腔所嚴格必要的凝膠g的膜。通過在外殼16中存在至少一個排出空腔而優(yōu)選地允許多余凝膠g的前述退出，所述排出空腔例如包括外殼16內(nèi)部的空腔h的未被基板20和浮凸16a占據(jù)的部分。該空腔在圖13中由h2示意性地標示（空腔h2可以有可能包括先前由h1標示的空間）。

從圖14還可以認識到浮凸16a頂部的形變或者從浮凸16a頂部少量移除材料，所述浮凸16a頂部在該例中精確地采取名義上圓化的尖部。正如已經(jīng)解釋過的那樣，浮凸16a的錐形形狀旨在實現(xiàn)形變，特別是在電路基板的部分20b被力量配合到外殼16的空腔中的情況下（例如在由于外殼本身的模塑所導(dǎo)致的過多尺寸收縮或容差的情況下），并且旨在確保前面所提到的旨在獲得電極j與外殼16的內(nèi)表面之間的良好接觸的推力以及導(dǎo)致過多凝膠的流出，以用于可靠并且精確檢測的目的。在這方面應(yīng)當考慮到，在所述優(yōu)選實施例中，凝膠被引入到外殼16的空腔中從而基本上填滿所述空腔，但是出于實用的目的，使得凝膠存在于基板的具有電極j的部分20b與外殼16的朝向表面之間的界面區(qū)域中就足夠了，其中正如前面所說過的那樣，過多的凝膠可以流出到所述外殼內(nèi)部的前述排出空腔h2中。

正如已經(jīng)提到的那樣，把水平傳感器10的主體10a固定到儲槽的模態(tài)可以不同于先前所例示的模態(tài)。一般來說，所述耦合可以基于與傳感器10的主體10a和儲槽1中的一個相關(guān)聯(lián)的浮凸中的元件的存在，所述元件被提供用于與存在于儲槽和傳感器的主體10a二者當中的另一個上的空腔或支座相耦合，所述耦合優(yōu)選地發(fā)生在部分軸向移動并且部分角度移動之后。在一個實施例中，主體10a與儲槽之間的機械耦合是快速耦合，例如快速塊式（fast-block）耦合或螺紋耦合或快速釋放耦合。圖16例示出基于基本上是卡銷（bayonet）類型的耦合系統(tǒng)的傳感器10與儲槽1之間的耦合情況。在該例中，提供傳感器的主體10a，在其附著部分14中具有多個表面接合齒或浮凸，僅僅其中一個是可見的并且由12d標示，所述表面接合齒或浮凸被設(shè)計成耦合在對應(yīng)的接合支座5a中，所述接合支座5a被定義在相對于被提供有開口5的儲槽1的壁面（在這里是底部壁面4）的開口5的外圍位置中。優(yōu)選地是，前面所描述的儲槽1的壁面在對應(yīng)于開口5的位置中具有用于容納附著部分14和相應(yīng)的墊圈15的圓柱形外罩，其中支座5a在壁面4的上面與前述外罩的圓柱表面之間延伸。出于耦合的目的，主體10a被穿過開口5插入，直到墊圈15支撐在定義在前述圓柱形外罩中的相應(yīng)相對表面上為止，圓柱形外罩還容納附著部分。進行這一插入使得浮凸12d開始進入對應(yīng)的支座5a的基本上豎直的伸展部分。施加在主體10a上的后續(xù)角度移動決定浮凸12d在支座5a的基本上水平的伸展部分中的通過，以及正如通常發(fā)生在已知類型的卡銷耦合中的那樣，各個部分之間的隨之發(fā)生接合（在任何情況下還有可能設(shè)想到支座5a中的傾斜伸展部分）。

在一個實施例中，作為補充或替換，提供儲槽內(nèi)部的耦合，比如基于與傳感器10的遠端和儲槽的朝向壁面的之一相關(guān)聯(lián)的接合浮凸的耦合，這些接合浮凸與存在于前述遠端和壁面二者當中的另一個上的空腔相耦合。舉例來說，外殼16的遠端可以被提供有一個或更多個接合浮凸或齒（優(yōu)選地是徑向浮凸），其被設(shè)計成耦合在對應(yīng)的接合支座中，所述接合支座被定義在從朝向前述遠端的儲槽的壁面升起的元件中。儲槽內(nèi)部的前述耦合可以設(shè)想在技術(shù)上等效于參照圖16的實例所描述的元件的元件。

在圖16中圖示的類型的耦合除了不需要特定工具之外，還使得有可能獲得傳感器10的主體10a在儲槽1上的彈性安放。在圖16中所表示出的實施例中，外罩12的形狀基本上是圓柱形，而沒有對于先前所描述的其特性的偏見。

在一個實施例中，水平傳感器的主體10a與儲槽1之間的固定是永久類型，這例如通過膠粘或焊接獲得。在圖17中例示出這種類型的解決方案，其中在儲槽1的壁面4（但是其可以是壁面2）的外部升起環(huán)狀浮凸2a，其在這里基本上是四邊形浮凸，該四邊形浮凸限定其中定義開口5的壁面4的區(qū)段，所述開口5在這里基本上由狹縫構(gòu)成，該狹縫具有略大于外殼16的尺寸的剖面尺寸。在這種情況下，主體10a的附著部分14具有基本上與浮凸2a所定義的封閉輪廓互補的形狀，也就是說在所示的實例中是四邊形，并且優(yōu)選地被提供有其自身的、與浮凸2a互補或鏡像的環(huán)狀浮凸（未在圖中表示出）。出于耦合的目的，主體10a的外殼16被插入到開口5中，直到附著部分14與浮凸2a耦合為止。部分14與浮凸2a之間的最終固定可以通過沉積在所討論的兩個部分的至少其中之一上的粘合劑而獲得（其中該粘合劑還實施確保流體密封性的功能），或者可以通過把部分14與浮凸2a焊接在一起而獲得（例如通過激光或振動或超聲焊接），或者再次通過材料的再熔化或者所謂的熱刀片（hot-blade）焊接而獲得。當然，在這種情況下，構(gòu)成儲槽1的壁面2或4以及傳感器的主體的附著部分14的材料由于它們將被焊接在一起因此是相容的材料。

在圖17中所表示出的實施例中，連接器主體12a從該處突出的外罩12的壁面以及連接器主體本身具有不同于先前所說明的情況的結(jié)構(gòu)，而沒有對于參照圖1-15描述的設(shè)備的特性的偏見。在圖16和17中，連接器主體12a內(nèi)部的端子與傳感器10的內(nèi)部電路之間的連接也不同于先前所例示的連接。根據(jù)這些變型，優(yōu)選地提供配備有連接器主體12a的電氣連接器，該連接器主體12a被定形成定義鎖結(jié)裝置和/或約束裝置，所述鎖結(jié)裝置被設(shè)計成實現(xiàn)與對應(yīng)的外部電氣連接器的獨有耦合，所述約束裝置被設(shè)計成僅在正確的方向上實現(xiàn)與前述外部連接器的耦合，從而防止極性顛倒或者錯誤的連接。

圖18圖示了類似于圖16的內(nèi)容的一個變型實施例，但是區(qū)別在于存在兩個彈性元件15’和15’’（在這里由o形環(huán)表示），以及定義針對這些元件的相應(yīng)支座的附著部分14。優(yōu)選地是，表面接合浮凸12c被定義在部分14中在所述兩個彈性元件15’和15’’之間的中間位置處，也就是相應(yīng)的定位支座之間的中間位置處。如圖19中可見，在這樣的實施例中，安裝開口5處的圓柱形外罩被定形成呈現(xiàn)分別針對元件15’和15’’的兩個軸向停駐表面5b和5c，以及處于前述表面之間的中間位置處的對應(yīng)于浮凸12d的接合支座5a。

在這樣的實施例中，下方墊圈15’’實施主體10a的部分14與相應(yīng)的圓柱形外罩的內(nèi)部之間的密封（特別是徑向密封）的功能。相反，彈性元件15’被設(shè)計成在部分14的相應(yīng)停駐表面（在圖16中由14a標示）與圓柱形外罩的表面5b之間被軸向壓縮。通過這種方式，在已安裝狀況下，元件15’的彈性反作用把主體10a作為一個整體推向外罩的外部（參照圖18是向下），從而確保所涉及的各個部分之間的可能容差的彈性安放和恢復(fù)。

正如前面已經(jīng)說過的那樣，參照圖16-19描述的安裝的配置也可以在水平傳感器10與儲槽的上方壁面相關(guān)聯(lián)時被使用，其使用方式類似于圖1中所圖示的方式。

正如前面所看到的那樣，在目前為止所描述的實施例中，水平傳感器10包括電容性元件的陣列，其中每一個電容性元件包括單個電極j1-jn（在目前為止所說明的實例中“n”等于37）?！?i>單個”一詞在這里意圖表明每一個電極j屬于不需要另一個電極的電容性元件，正如通常在已知的電容性水平傳感器中所發(fā)生的那樣，其先決條件是存在相互朝向的或梳齒狀（交叉指狀）電極或板對，或者存在朝向多個電極或板的一個共同電極或板。換句話說，在這里所提出的解決方案中，每一個電極j提供某種“虛擬電容器”的板，虛擬電容器的另一個板通過存在于儲槽中的經(jīng)歷測量的介質(zhì)獲得，并且其中設(shè)置在外罩16之間的壁面（或者作為替換的其他絕緣層）構(gòu)成所述虛擬電容器的板之間的電介質(zhì)或絕緣體，可以有可能為該虛擬電容器添加由前面描述的凝膠g的層構(gòu)成的電介質(zhì)或絕緣體。

因此，在實踐中，每一個電極j連同相應(yīng)的控制電子裝置一起提供某種電容性鄰近傳感器，所述傳感器即使在不與介質(zhì)發(fā)生直接接觸的情況下也能夠檢測介質(zhì)的存在或不存在。這種類型的操作是基于檢測電容器的電容的原理。電極j是電容器的敏感側(cè)并且構(gòu)成電容器的一個板，而在導(dǎo)電介質(zhì)附近的可能存在物提供電容器的另一個板。通過這種方式，介質(zhì)在每一個電極j附近的存在或不存在決定控制電子裝置所能檢測的電容。

因此在這里所考慮的應(yīng)用中，根據(jù)在電極j前方是否存在液體，每一個電極j能夠提供至少兩個不同的電容性結(jié)構(gòu)，也就是，至少：

-具有第一電容數(shù)值的第一電容性結(jié)構(gòu)，此時電極j正朝向液體，也就是說此時儲槽中的液體水平對應(yīng)于或者高于所考慮的電極j；以及

-具有第二電容數(shù)值的第二電容性結(jié)構(gòu)，此時電極j未朝向液體，也就是說此時儲槽中的液體水平低于所考慮的電極j。

在所示的優(yōu)選實施例中，正如所看到的那樣，就電極j被包含在電絕緣并且流體密封的外殼16中而言，電極j與液體隔離：因此，電極j所朝向的外殼16的壁面與電絕緣基板20和/或設(shè)置在其間的空氣和/或可能的凝膠g層可以被視為前面所提到的“虛擬電容器”的某種電介質(zhì)。

在所示的優(yōu)選實施例中，正如所看到的那樣，就電極j被包含在電絕緣并且流體密封的外殼16中而言，電極j與液體隔離：因此，電極j所朝向的外殼16的壁面與電絕緣基板20和/或設(shè)置在其間的空氣和/或可能的凝膠g層可以被視為某種電介質(zhì)。

朝向電極j的外殼16的壁面的厚度（也就是絕緣層的厚度）可以表示性地被包括在0.1和5mm之間，優(yōu)選地是在0.6和1mm之間，非常優(yōu)選地是近似0.8mm。此外，正如已經(jīng)提到過的那樣，可以通過把塑性材料直接包覆成型在敏感元件上或者通過電極j的通用壁面或絕緣層來替換中空外殼16，其中朝向電極j的部分的厚度類似于針對外殼16的相應(yīng)壁面所表明的厚度。

每一個電極j（其自身或者如后文中所解釋的那樣與至少另一個電極j共同地并且特別是并行地）電氣連接到控制器24的多個輸入端當中的對應(yīng)輸入端，控制器24屬于電路裝置23。優(yōu)選地是，在控制器的每一個輸入端與相應(yīng)的電極j之間提供濾波器電阻（這些電阻中的兩個在圖6和7中由r1和rn標示）。控制器24基本上被預(yù)先安排來至少在前述第一和第二電容數(shù)值之間區(qū)分與每一個電極j相關(guān)聯(lián)的電容數(shù)值，并且從而識別出儲槽中至少一處液體/空氣過渡，所述電容數(shù)值表明此時處于流體狀態(tài)的介質(zhì)水平。在一個優(yōu)選實施例中，控制器24實施對存在于各個電極j所連接到的輸入端處的電容數(shù)值的順序采樣以便識別前述過渡。

控制器24優(yōu)選地是被提供有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字電子微控制器。僅僅作為舉例，適合于這里所提出的應(yīng)用的一種商用微控制器是由美國亞利桑那州錢德勒的微芯科技公司（microchiptechnologyinc.）銷售的通過代碼pic16f1517標識的微控制器。在任何情況下都應(yīng)當注意到，控制器24的功能可以至少部分地通過專用外部電路來實施。舉例來說，在優(yōu)選實施例中，控制器24由實施模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊的微控制器構(gòu)成，但是在其他實施例中，控制器24可以包括微控制器（或者微處理器或asic或fpga）以及專用于實施模數(shù)轉(zhuǎn)換器功能的集成（或者外部或獨立）電路。

圖20示意性地示出了控制器24，僅僅作為舉例，所述控制器24包括“n”個信號輸入端in（在這里的數(shù)目是二十個），并且有相同數(shù)目的電極j按照單個配置（也就是說不與其他電極共同或并行連接）通過相應(yīng)的導(dǎo)電路徑25與輸入端連接。

在優(yōu)選實施例中，對于每一個輸入端in處的電容數(shù)值的檢測是通過間接方式進行的，例如在電壓測量的基礎(chǔ)上或者通過把輸入電容轉(zhuǎn)換成等效電阻并且隨后把經(jīng)由等效電阻測量的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字計數(shù)。在這些情況下，控制器24的輸入端in優(yōu)選地是模擬輸入端，并且所述控制器實施或者具有相關(guān)聯(lián)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

在優(yōu)選實施例中，每一個輸入端in與采樣或測量電路相關(guān)聯(lián)，所述采樣或測量電路包括可控開關(guān)和電容器，可控開關(guān)和電容器在這里也被稱作“采樣開關(guān)”和“保持電容器”。所述可控開關(guān)可以在第一位置與第二位置之間切換，在第一位置處保持電容器連接到電壓源，在第二位置處所述電容器本身連接到對應(yīng)的電極j或者連接到一定數(shù)目的共同（并行）連接的電極j。優(yōu)選地是，前述電壓是直流電壓，例如電路裝置23的供電電壓。控制器24包括或者具有用于實現(xiàn)把可控開關(guān)從第一位置切換到第二位置的關(guān)聯(lián)裝置，以便按照與電容數(shù)值成比例的方式對保持電容器進行放電，其中所述電容數(shù)值與相應(yīng)的電極j或者共同連接的電極j的集合相關(guān)聯(lián)。此外，控制器24具有用于在可控開關(guān)處于其第二位置時確定輸入端in處的電壓的裝置，該電壓表明與電極j或電極j的集合相關(guān)聯(lián)的電容。控制器24于是具有控制或比較器裝置以用于把所確定的存在于輸入端in處的電壓與至少一個相應(yīng)的參考數(shù)值或閾值進行比較，并且從而推斷出液體是否正朝向電極j或者共同連接的電極j的集合當中的至少一個電極。

在優(yōu)選實施例中，使用與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相關(guān)聯(lián)的采樣保持電路獲得對于輸入端in的掃描或采樣，并且作為得出的測量值與電路的固有電容的比較來實施對于每一個電極j或者電極j的集合的電容的測量。

在圖21中示意性地圖示了根據(jù)圖20的配置的傳感器的操作實例，也就是說各個電極單個連接到控制器24的對應(yīng)輸入端。應(yīng)當提到的是，該圖僅僅出于更加清晰的目的表示出按照上述內(nèi)容（也就是按照圖1的配置）安放的水平傳感器。但是相應(yīng)的電極j是按照與圖20相同的順序圖示的（因此電極j1處于最下方并且電極jn處于最上方）。

在圖21中可以看到，儲槽1在其內(nèi)部具有傳感器的感測部分11，也就是包含在相應(yīng)外殼16中的電極j1-jn，所述感測部分11至少部分地被浸入在由l標示的液體adblue中（為了清楚起見在這里沒有表示出基板20，并且在一個可能的實施例中考慮到其可以是實施基板20的功能的外殼16本身）。在所示的實例中，控制器24的模擬輸入端in連接到實施在控制器本身中的多路復(fù)用器mtp，所述多路復(fù)用器mtp基本上作為電子偏差器（electronicdeviator）操作，與采樣保持電路相關(guān)聯(lián)，所述采樣保持電路在這里包括保持電容器chold和采樣開關(guān)ss。采樣開關(guān)ss可以在第一位置與第二位置之間進行切換，第一位置連接到電壓vdd（例如控制器24的供電電壓），第二位置連接到多路復(fù)用器mtp的輸出端（也就是連接到電極j的位置）。

在一個實施例中，控制電路裝置23或其控制器24包括用于把一個或更多輸入端in（也就是不同于每次連接到采樣保持電路的電極的相應(yīng)電極j）連接到接地的裝置。在一種實現(xiàn)方式中，可以設(shè)想到把不同于每次出于測量的目的所考慮的輸入端的所有輸入端in（或電極j）連接到接地。在圖21的實例中，例如，獲得多路復(fù)用器mtp以便每次把每一個輸入端in切換到采樣保持電路并且一個或更多（可能是所有的）其他輸入端in切換到接地，正如通過在圖21中用虛線示出的接地符號gm示意性地表示的那樣。在可能的變型實施例中，取代連接到接地，不同于出于測量的目的所考慮的輸入端的至少一個輸入端或多個輸入端in（也就是相應(yīng)的電極j）可以被連接到不同的預(yù)定義電位，也就是不同的參考電壓，優(yōu)選地是不同于每次出于測量電容的目的所考慮的輸入端in或電極j上的電壓的電位或電壓（例如處于正供電電壓與接地或負電位或電壓中間的電壓）。在這方面，圖中的符號gm可以被理解成還表示去到前述預(yù)定義電位的連接。

通過多路復(fù)用器mtp，輸入端in（并且因此電極j）順序地連接到采樣開關(guān)ss。在前面剛剛提到的實施例的情況下，當每一個輸入端in通過多路復(fù)用器mtp連接到開關(guān)ss時，所述多路復(fù)用器還把一個或更多其他輸入端in連接到接地或預(yù)定義電位，優(yōu)選地至少是對應(yīng)于鄰近每次被連接到采樣保持電路的電極j或者處在其附近的電極j集合的輸入端in。

采樣開關(guān)ss按照與多路復(fù)用器mtp的操作同步的方式在第一位置與第二位置之間被循環(huán)切換，第一位置是對電容器chold進行充電，第二位置是把電容器本身連接到當前由多路復(fù)用器mtp選擇的輸入端in并且從而連接到相應(yīng)的電極j。當開關(guān)ss處于其第二位置時，在電容器chold的電容與關(guān)聯(lián)于所考慮的電極j（在這里假設(shè)是電極j1）的電容之間基本上達到電荷平衡。換句話說，通過該電荷平衡，電容器chold按照與由電極j1定義的“虛擬電容器”的電容成比例的方式被放電。因此，通過adc確定電容器chold的電荷量或殘留電壓，并且隨后將電荷量或殘留電壓與預(yù)定義的參考數(shù)值或閾值進行比較，以便推斷出電極j是否正朝向液體l，即電極j是采取前面所提到的第一電容性結(jié)構(gòu)或配置還是第二電容性結(jié)構(gòu)或配置。

正如先前所解釋的那樣，當電極j正朝向液體l（例如圖21的電極j1）時，與之相關(guān)聯(lián)的是第一電容數(shù)值，而在相反的情況下（關(guān)于圖21的電極jn或jn-1），與之相關(guān)聯(lián)的是不同于第一數(shù)值的第二電容數(shù)值。在圖21中，由ve標示的虛線所表示的方塊被理解成示意性地表示通過液體l獲得的“虛擬”電極或板的功能，正如前面所解釋的那樣。

在電容器chold的電荷與電極j1的電荷之間的前述平衡之后，跨所述電容器和/或輸入端in1處的電壓數(shù)值可以與先前存儲在控制器24中的所確定的參考閾值基本上一致或者更高或更低。舉例來說，在一個實施例中，控制器24可以被編程為使得：在輸入端in處檢測到等于或高于預(yù)定義閾值的電壓表明如下事實：所考慮的電極沒有朝向液體l（關(guān)于電極jn），而在輸入端in處檢測到低于閾值的電壓則表明如下事實：電極正朝向液體（關(guān)于電極j1）。

可以認識到，通過實施所描述的順序采樣，控制器24能夠識別對應(yīng)于儲槽1中的液體/空氣過渡的兩個電極j。一旦檢測到液體/空氣過渡的存在，控制器可以基于如下事實推斷出液體水平：兩個電極j當中的與等于或高于閾值的電壓數(shù)值相關(guān)聯(lián)的電極是朝向空氣的第一個電極（或者相反，與低于閾值的電壓數(shù)值相關(guān)聯(lián)的電極是朝向液體的最后一個電極）。

出于前面的目的，在電路24中優(yōu)選地包含表示對應(yīng)于每一個電極j的位置的長度（高度）數(shù)值的信息，或者在任何情況下表示測量軸x方向上的電極j之間的距離的信息，以便能夠根據(jù)預(yù)定義的測量單位確立或計算所述水平。傳感器10的電子裝置傳送或者生成信號以被發(fā)送到外部世界和/或發(fā)送到傳感器的電氣連接器，所述信號表示水平信息。

正如先前所解釋的那樣，在可能的實施例中，出于檢測的目的，多路復(fù)用器mtp循環(huán)地把一個輸入端in連接到采樣保持電路，并且把至少一些（優(yōu)選地是所有）其他輸入端in連接到接地或者連接到特定電位。這被證明出于屏蔽電磁干擾以及提高信噪比的原因也是有用的。去到接地或者去到給定電位的這一連接（特別是多個輸入端in或電極j當中的一些）可能會在系統(tǒng)中生成寄生電容，但是所述寄生電容相對于先前所描述的具有有效利益的電容測量值可以被視為是可忽略的。

另一方面，在這種情況下，每一個電極j還可以連同相應(yīng)的控制電子裝置和至少另一個電極j一起提供某種電容性鄰近傳感器，所述電容性鄰近傳感器即使在不與介質(zhì)發(fā)生直接接觸的情況下仍然能夠檢測介質(zhì)的存在或不存在。所述兩個電極j用來構(gòu)成電容器的敏感側(cè)并且表示電容器的板，并且分隔開所述板的介質(zhì)（在這里是部分20b的材料和/或凝膠g和/或空氣）表示電介質(zhì)，從而產(chǎn)生基本上預(yù)定義的電容。在所述兩個電極j附近的另外的介質(zhì)的存在或不存在導(dǎo)致控制電子裝置能夠檢測到的前述電容的大體上預(yù)定義的變化或擾動。在普遍在場效應(yīng)的基礎(chǔ)上操作的這種類型的實現(xiàn)方式中，可能存在朝向流體的寄生分量，其效果類似于參照圖21所描述過的效果，并且對于電容檢測有所貢獻。

應(yīng)當認識到，參照圖21描述的操作還可以利用不同于所例示的電路但是在技術(shù)上等效于所例示的電路的電路來獲得。舉例來說，可以存在與控制器24的每一個輸入端in相關(guān)聯(lián)的對應(yīng)電路，該對應(yīng)電路實施前面描述的采樣保持電路的功能，在前述電路與adc之間具有多路復(fù)用器mtp。另一種可能性是為每一個輸入端in提供采樣或測量電路，該采樣或測量電路例如實施前面描述的采樣保持電路的功能并且與adc直接接口。例如在圖22中示意性地表示出這樣的情況，其中由ms標示的可控開關(guān)被選擇性地切換以用于每次把每一個輸入端in（關(guān)于輸入端in1）連接到相應(yīng)的采樣保持電路并且把其他輸入端in（關(guān)于輸入端inn）連接到接地或前述參考電壓，或者被切換到開路，在開路情況下電極j和/或輸入端in上的電壓或電位可以是浮動的。

在與當前正被采樣的輸入端不同的輸入端in沒有連接到接地的那些實施例中，開關(guān)ms的存在可能并不必要。

優(yōu)選地是，構(gòu)成本發(fā)明的主題的傳感器的電子裝置在生產(chǎn)階段被適當?shù)爻跏蓟?或校準，存儲相應(yīng)的軟件或程序和/或至少一些變量（比如在水平檢測中所使用的一個或更多閾值），它們例如取決于傳感器以及傳感器被安裝在其上的系統(tǒng)（這里由儲槽1表示）的物理配置。

在一個實施例中，校準步驟包括讀取處于“干燥”狀況或者處于空氣中（也就是說不朝向液體）的電極j的所有數(shù)值，以便定義第一參考閾值和/或定義初始偏移量零設(shè)置，也就是說，補償由于傳感器和/或傳感器被安裝在其上的系統(tǒng)的材料、結(jié)構(gòu)、厚度等等所導(dǎo)致的寄生電容。該數(shù)值被存儲作為閾值參考，該閾值參考對應(yīng)于作為可以跨電容器chold和/或由adc電路檢測到的最大電壓閾值的檢測值，例如通過專用的參考電極，有可能在傳感器的使用壽命期間進行的測量之后對該閾值數(shù)值作出后續(xù)改變。這一校準閾值優(yōu)選地僅在生產(chǎn)線上實施一次，但是對于其中儲槽存在可能會影響電極j的原始數(shù)據(jù)的測量的關(guān)鍵幾何結(jié)構(gòu)（比如非常受限的容積和金屬材料的存在）的一些應(yīng)用，有可能直接對所安裝的傳感器10使用該校準或自我校準，以便在真實系統(tǒng)中具有最優(yōu)的校準和/或消除由于外部環(huán)境導(dǎo)致的噪聲的所有可能的影響。

所描述的操作原理在一定程度上取決于系統(tǒng)的溫度和老化（如果按照絕對的方式觀察的話）。為此原因，在一個優(yōu)選實施例中，控制器24被編程來實施差分類型的測量，為此目的優(yōu)選地使用至少一個參考電極。鑒于溫度的效應(yīng)由在控制器24的輸入端in處確定的電壓數(shù)值的測量值方面的偏移量表示，因此通過在檢測電極與參考電極之間實施差分測量，有可能導(dǎo)出檢測電極上的測量值并且減去存在于檢測電極上的共模效應(yīng)，并且因此抵消由溫度改變和/或老化產(chǎn)生的任何可能的熱漂移和/或結(jié)構(gòu)漂移。還可以通過溫度傳感器（例如與通過26和27所標示的傳感器相同類型的溫度傳感器）來補償前述熱漂移。因此，根據(jù)該實施例，被用于與至少一個參考閾值進行比較的所確定的電壓數(shù)值優(yōu)選地是差分數(shù)值。

前述參考電極優(yōu)選地是儲槽1內(nèi)部的最下方的電極，并且因此參照目前為止所說明的實例是電極j1。甚至還有可能提供一定數(shù)目的參考電極（例如從底部開始的前三個電極j），所述參考電極可以被用于實施差分測量以及對控制器24進行編程，以便每次選擇電極j1-jn當中的任一個作為用于實施差分測量的參考電極（控制器24實際上能夠識別出正朝向或者沒有朝向液體的電極，這是因為兩種狀況下的電容不同的事實，并且是因為存在前面所提到的最大閾值）。

在這種類型的一個實施例中，控制器24掃描所有電極j，并且出于驗證液體存在的目的獲取相應(yīng)的原始電壓數(shù)據(jù)。在該步驟中，控制器24計算每一個檢測電極的原始數(shù)據(jù)與參考電極j1的原始數(shù)據(jù)之間的差異，從而獲得相對測量值。將這一差異與在設(shè)計階段定義的至少一個最小閾值進行比較。在一個可能的實施例中，如果在每一個檢測電極j2-jn與參考電極j1之間計算的差異中的至少一項低于最小閾值，這意味著所討論的檢測電極至少部分地朝向液體l；否則，所討論的電極處于空氣中，也就是說處在高于液體l的水平的高度。

在一個實施例（設(shè)想去到接地或者去到與出于測量的目的所考慮的輸入端/電極不同的輸入端/電極的不同電壓的連接）中，為了檢測用于測量的參考數(shù)值和/或最低水平，可以提供鄰近j1的另一個電極（未示出），或者電極j1被設(shè)計成作為接地或參考電極操作，在這種情況下，對于參考數(shù)值和/或水平的檢測將從所述鄰近電極j2開始。

正如已經(jīng)提到的那樣，對于水平的搜索基本上是基于由控制器24識別對應(yīng)于液體與空氣之間的過渡的兩個檢測電極。所述評估是通過把所述相對信息（也就是差分測量值）與對于每一個電極預(yù)先定義并且在設(shè)計階段定義的閾值進行比較而進行的（可以利用在生產(chǎn)階段利用液體進行測試之后所定義和存儲的閾值來替換所述閾值），以便推斷出電極是否正朝向液體。在進行掃描之后，控制器從而可以識別出兩個鄰近的檢測電極，其中一個正朝向液體并且另一個則未朝向液體，也就是說處于儲槽1中的液體/空氣過渡的高度的位置。

在其本身具有發(fā)明性的一個實施例中，基于將要檢測其水平的介質(zhì)的類型和/或?qū)щ娦?，特別考慮到在輕微導(dǎo)電性（也就是電阻性）的介質(zhì)的情況下還將確定與測量電容器虛擬地串聯(lián)連接的某種類型的電阻（所述電阻可能導(dǎo)致達到最終閾值數(shù)值所需要的時間加長（比如電極j所屬的“虛擬電容器”的充電時間的增加和/或電容器chold的放電時間的增加）），傳感器10的電子電路經(jīng)歷校準或配置。在這方面，例如可以設(shè)想前述校準以便考慮到采樣測量中的可能延遲，并且防止對尚未完全穩(wěn)定的數(shù)值的錯誤測量。

在其本身具有發(fā)明性的一個實施例中，傳感器10的電子電路被配置成檢測對應(yīng)于檢測電極j的“虛擬電容器”的充電曲線和/或檢測保持電容器（比如電容器chold）的放電曲線，其中所述充電曲線和/或放電曲線至少可與經(jīng)歷測量的介質(zhì)的導(dǎo)電性和/或阻抗的特性成比例地變化，以便能夠確定介質(zhì)本身的特性。所述電子電路可以使用如此獲取的信息來實施檢測、處理、比較、存儲、補償和警告操作當中的一項或更多項。為此目的，可以使用至少部分地與前面所描述的類似的結(jié)構(gòu)和/或電路元件。

正如已經(jīng)提到的那樣，在一個特別有利的實施例中，所述檢測電極至少包括連接到控制器24的對應(yīng)輸入端in的第一檢測電極以及共同或者并行地電氣連接到第一檢測電極的第二檢測電極，所述并行連接的定義還指代由關(guān)于對應(yīng)的輸入端in共同連接在一起的電極j定義的“虛擬電容器”之間的并行連接。

在圖23中示意性地圖示了這種類型的實例，其中前述第一電極是從電極j4到電極j20，而第二電極則是從電極j21到電極jn。在該例中，電極j1-j3可以是參考電極。在圖23的配置中，基本上有可能識別出基本上共同或并行連接在一起的從電極j4到電極j20的第一電極的第一子陣列（或模塊或塊或集合），以及從電極j21到電極jn的第二電極的第二子陣列?？梢栽黾与姌O子陣列的數(shù)目以便獲得更長或更短的水平傳感器，也就是說以便實現(xiàn)不同的水平測量。

在這種類型的一個實施例中，實施在控制器24中的前述控制或比較器裝置被預(yù)先安排成：把在對應(yīng)于共同連接的兩個電極（例如并行的電極j4和j21）的輸入端in處確定的電壓與至少兩個相應(yīng)的參考閾值進行比較，以便推斷出液體是否正朝向第一檢測電極（電極j4）和/或朝向相應(yīng)的第二檢測電極（電極j21）。所述測量可以根據(jù)先前描述的模態(tài)來進行。優(yōu)選地是，還在這種情況下，所述測量是通過如下方式進行：在所述兩個共同連接的檢測電極所連接到的輸入端in處獲取原始數(shù)據(jù)，并且隨后相對于參考電極（比如電極j1）參考該數(shù)值，以便從絕對測量轉(zhuǎn)變到差分測量，從而消除由于水平傳感器的溫度和/或老化而導(dǎo)致的可能的共模誤差效應(yīng)，正如先前所描述的那樣。

在一個實施例中，把從差分測量獲得的數(shù)值與一定數(shù)目的閾值進行比較，所述閾值的數(shù)目等于共同連接的電極的數(shù)目加1。因此，參照這里所考慮的兩個并行電極j的實例，將所述差分數(shù)值與在設(shè)計或生產(chǎn)階段定義的三個不同的閾值進行比較：等于第一閾值或者處于其給定領(lǐng)域內(nèi)（例如+/-40%）的數(shù)值表明兩個電極都不朝向液體，等于第二閾值或者處于其給定領(lǐng)域內(nèi)（例如+/-40%）的數(shù)值表明其中一個電極（基于其物理位置獲知）正朝向液體并且另一個電極不朝向液體，并且最后，等于第三閾值或者處于其給定領(lǐng)域內(nèi)（例如+/-40%）的數(shù)值表明兩個電極都朝向流體。

在不同的實施例中，提供了更加簡化的分析邏輯，其中把從所述差分測量獲得的數(shù)值與一定數(shù)目的閾值進行比較，所述閾值的數(shù)目等于共同連接的電極的數(shù)目。因此，再次參照這里所考慮的兩個并行電極j的實例，將所述差分數(shù)值與僅僅兩個閾值進行比較：高于第一閾值的數(shù)值表明兩個電極都不朝向液體，處于兩個閾值之間的數(shù)值表明其中一個電極（基于其物理位置獲知）正朝向液體并且另一個電極不朝向液體，并且最后，低于第二閾值的數(shù)值表明兩個電極都正朝向流體。

當然，在前面所描述的相同原理的基礎(chǔ)上，可以設(shè)想到多于兩個共同連接的電極，也就是具有并行的對應(yīng)電極的子陣列的數(shù)目，在這種情況下，根據(jù)所實施的分析方法，對應(yīng)于每一個輸入端in的參考閾值的數(shù)目將等于每一組并行電極的數(shù)目加1或者等于每一組并行電極的數(shù)目。

舉例來說，圖24圖示了共同或并行連接的第一、第二和第三檢測電極的情況。第一電極是從電極j4到電極j20，第二電極是從電極j21到電極j37，并且第三電極是從電極j38到電極jn。在該例中，電極j1-j3可以是參考電極。在圖24的實例中，因此有可能識別出三個電極子陣列或“虛擬電容器”，其中一個子陣列的電極（j4-j20）與其他子陣列的類似電極（j21-j37和j38-jn）基本上共同或并行連接。

在這種類型的一個實施例中，實施在控制器24中的控制或比較器裝置被預(yù)先安排成：把在對應(yīng)于三個并行電極（例如電極j4、j21和j37）的輸入端in處確定的電壓與三個相應(yīng)的參考閾值進行比較，以便推斷出液體是否正朝向第一檢測電極（電極j4）和/或相應(yīng)的第二檢測電極（電極j21）和/或第三檢測電極（電極j37）。后文中參照圖25和26來描述在圖24中圖示的類型的安排的一個操作實例。

圖25是類似于圖21的內(nèi)容的示意性表示，在其中僅僅突出顯示出控制器24的兩個輸入端in4和inn（在這里為了清楚起見省略了參考電極j1的表示）。關(guān)于圖21的情況，控制器24對其模擬輸入端in實施順序采樣，以及實施對于每一個模擬輸入端的相應(yīng)差分測量以及與對于朝向液體l的電極j預(yù)先定義的三個閾值和/或與對于“干燥”電極j（也就是不朝向液體l的電極）預(yù)先定義的閾值的相應(yīng)比較。還在這種情況中，所述控制電路裝置可以包括用于把與每次連接到采樣保持電路的輸入端不同的一個或更多輸入端in連接到接地或者連接到不同的預(yù)定義電位的裝置（ms和/或gm和/或mtp）。

圖26通過曲線圖和示意圖的形式例示出對于各個輸入端（例如輸入端in4）所采用的測量原理。假設(shè)在曲線圖中表明的5v的初始電壓對應(yīng)于圖25的電壓vdd。th1、th2和th3是針對輸入端in4的三個預(yù)定義閾值數(shù)值，即分別對應(yīng)于朝向液體的電極的狀況的最大閾值、最小閾值和中間閾值。

圖26的部分a）中的曲線圖表達了在把圖25的開關(guān)ss切換到使電容器chold連接到檢測電極j4、j21和j38的相應(yīng)集合的開關(guān)為止之后在三個電極j4、j21和j38都不朝向流體的情況下所出現(xiàn)的狀況。在該圖中，電壓的下降沿表示電壓數(shù)值的減小，該減小是由于利用先前描述的模態(tài)進行的差分測量而造成的，和/或是由于以下事實而造成的：盡管所討論的三個電極不朝向液體l，但是由于設(shè)備的結(jié)構(gòu)，在任何情況下與所討論的三個電極相關(guān)聯(lián)的仍然是最小電容。出現(xiàn)在圖26的部分a）的曲線圖中的電壓降還可以被認為是涉及給定的“干燥”閾值數(shù)值，其由thd標示并且高于最小閾值數(shù)值th3，還有可能出于相對于三個檢測閾值th1、th2和th3進行區(qū)分的目的而使用該閾值數(shù)值thd。曲線圖a）中的電壓降保持在閾值thd的給定鄰域內(nèi)（例如前述的+/-40%），并且在任何情況下都高于最大閾值th3。因此控制器24推斷出在電極j4、j21和j38前方不存在液體。

替換地，圖26的部分b）的曲線圖表達了在電極j4、j21和j38的其中之一正朝向液體l的情況下所出現(xiàn)的狀況。在這種情況下，電壓數(shù)值的減小大于前一種情況。事實上，除了差分測量之外，如果所述三個電極的其中之一正朝向液體l，與所述三個電極相關(guān)聯(lián)的總體電容高于前一種情況。電壓數(shù)值現(xiàn)在落在閾值th3的給定鄰域內(nèi)，并且控制器24由此推斷出在僅僅一個電極（也就是三個電極當中的最下方的電極（各個電極的物理位置是控制器已知的））前方存在液體。

替換地，圖26的部分c）的曲線圖表達了對應(yīng)于圖25的狀況，也就是電極j4、j21和j38當中的兩個正朝向液體l的狀況的狀況。電壓的減小現(xiàn)在大于圖23的部分b）的情況，這是因為除了差分測量之外，在所討論的狀況下，與所述三個電極相關(guān)聯(lián)的總體電容相對于前一種情況進一步增大。電壓數(shù)值現(xiàn)在處于閾值th2的給定鄰域內(nèi)。因此控制器24推斷出在電極j20和j37前方存在液體，并且在剩余的電極jn（也就是所述三個電極當中的最上方的電極）前方不存在液體。在作出這一區(qū)分還考慮到，在液體的結(jié)冰或部分凝固的狀況的情況下，有可能組合其他檢測（比如與鄰近電極的狀態(tài)的驗證和比較和/或溫度檢測）以便更好地區(qū)分這種狀況。最后，圖26的部分d）的曲線圖表達了其中所有三個電極j4、j21和j38都正朝向液體l的狀況。電壓的減小明顯高于圖23的部分c）的情況，這是因為除了差分測量之外，在所討論的狀況下，與所述三個電極相關(guān)聯(lián)的總體電容是最大的。電壓數(shù)值現(xiàn)在處于閾值th1的給定鄰域內(nèi)，并且因此控制器24推斷出在三個電極j21和j38前方存在液體。

正如先前所闡明的那樣，使用簡化的邏輯可以獲得相同的發(fā)現(xiàn)，該簡化的邏輯也就是如下把電壓數(shù)值與僅僅三個檢測閾值th1、th2和th3進行比較：

-圖26的部分a）：對于保持在閾值th3以上的電壓數(shù)值，控制器24推斷出在電極j4、j21和j38前方不存在液體；

-圖26的部分b）：對于被包括在閾值th3與閾值th2之間的電壓數(shù)值，控制器24推斷出在三個電極當中的最下方電極前方存在液體；

-圖26的部分c）：對于被包括在閾值th2與閾值th1之間的電壓數(shù)值，控制器24推斷出在電極j20和j37前方存在液體，并且在剩下的電極jn前方不存在液體；以及

-圖26的部分d）：對于落到閾值th1以下的電壓數(shù)值，控制器24推斷出在三個電極j21和j38前方存在液體。

通過利用前面所例示的任何模態(tài)掃描各個輸入端in，控制器24能夠識別出液體/空氣過渡。于是在圖25的特定情況下，控制器24可以推斷出在電極j37與j38之間存在液體/空氣過渡，從而識別出儲槽1中的液體的水平。

從前面描述的內(nèi)容可以很容易理解，所提出的類型的實施例關(guān)于水平傳感器所需的可能長度是極為靈活的。換句話說，對于給定的控制器24并且在基本上給定相同數(shù)目的模擬輸入端in的情況下（或者對于數(shù)目稍微更多的輸入端in，正如后文中所描述的那樣），有可能提供具有不同長度的水平傳感器，從而針對檢測設(shè)想使用單個配置中的電極j，或者并行的兩個電極j，再或者并行的三個電極j等等。

舉例來說，通過在單個配置中定位高度為2mm并且被設(shè)置成相隔2mm距離的二十個電極j，有可能覆蓋用于78mm（(20個電極+其間的19處空間)x2mm）的水平測量的敏感區(qū)域。當有必要在保持相同測量分辨率的同時增大敏感區(qū)域的長度（更高水平的測量）時，有可能使用兩個并行的電極或者三個，但保持相同的控制器24。

優(yōu)選地是，當存在共同連接到其他檢測電極的第一檢測電極時，優(yōu)選地是使得各個電極子陣列的物理位置盡可能彼此遠離，以便增大信號的差異并且從而提高水平信息的質(zhì)量。為此原因，在一個優(yōu)選實施例中，如果提供了一定數(shù)目的共同連接的檢測電極的集合，則每一個集合的電極形成沿著傳感器的檢測軸依序安排的對應(yīng)的子陣列，正如可以從例如圖23和24認識到的那樣。一般來說并且例如參照圖24，可以應(yīng)用如下規(guī)則：在給定與第二電極（j21-j37）并行的數(shù)目y個（例如17個）第一電極（j4-j20）的情況下，在每一個第一電極與相應(yīng)的第二電極之間將設(shè)置y-1個（在該例中是16個）電極。

借助于所描述的類型的實施例，還有可能具有水平檢測的不同靈敏度。這可以通過如下方式在具有相應(yīng)電極j的基板的部分20a的生產(chǎn)步驟中獲得：以等于所期望的分辨率的中心到中心距離對電極本身進行定位。還有可能設(shè)想傳感器的敏感部分20b上的測量的至少兩個差別化分辨率，具體來說，在部分20b的下方區(qū)域和上方區(qū)域中（或者反之）至少一項測量具有較高分辨率并且一項測量具有較低分辨率。在這樣的情況下，與存在于上方區(qū)域中的電極相比，部分20b的下方區(qū)域中的電極可以彼此更加接近，或者反之。兩個電極之間的最小距離例如可以是1mm。于是顯而易見的是，電極的尺寸定義可以由控制電子裝置測量到的電容水平，使得更高水平的電極將給出更高的動態(tài)特性或測量數(shù)值。

電極j優(yōu)選地（但不是必須）彼此相同，并且例如可以按照20mm（長度）x2mm（高度）的尺寸獲得并且被設(shè)置成相隔2mm的距離。對于具有短于100mm的長度的水平傳感器（或者在意圖提高傳感器的敏感部分的區(qū)域中的分辨率的情況下），有可能減小電極的尺寸并且從而還減小電極之間的距離，確切地說為了獲得具有更高分辨率的測量。在這些情況下，所述電極例如可以具有15mm（長度）x1mm（高度）的尺寸并且被設(shè)置成相隔1mm的距離。為了最大化對于液體的測量的動態(tài)特性，例如對于這里所考慮的液體adblue（或者具有尿素或不同的還原劑的其他溶液），另外還優(yōu)選地是對于電極的長度的任何數(shù)值確定電極尺寸，從而使得電極的高度等于兩個毗鄰電極之間的距離。優(yōu)選地是，兩個毗鄰電極j之間的間距將大于將其與介質(zhì)12分開的壁面厚度的兩倍。

圖27和28利用類似于圖24的視圖圖示了設(shè)想三個并行的電極j集合的另外的可能安排。在圖27的情況中，所圖示的陣列的兩個末端電極（也就是電極j1和jn）沒有并行連接到其他電極并且分別構(gòu)成針對液體存在和不存在的狀況的參考電極（或者反之），兩個末端電極功能優(yōu)選地是可編程或者可預(yù)先確定的，以便例如實現(xiàn)在圖1和2的兩種狀況下把傳感器10安裝在儲槽1中。

圖27圖示了部分地類似于圖24的配置的配置，其中所述電極陣列包括彼此共同（也就是并行）連接的第一、第二和第三檢測電極的三個陣列，但是各個子陣列通過個體電極被分開。第一電極是從電極j2到電極j17，第二電極是從電極j19到電極j34，并且第三電極是從電極j36到電極j51。在該例中，中間電極j18和j35改為是獨立的，并且被設(shè)置在前述三個電極子陣列之間。具體來說，單個電極j18被設(shè)置在第一子陣列（j2-j17）與第二子陣列（j19-j34）之間，而單個電極j35則被設(shè)置在前述第二子陣列與第三子陣列（j36-j51）之間。

中間電極j18和j35實現(xiàn)共同連接的電極子陣列之間的更加清晰的區(qū)分，特別用于檢測經(jīng)歷測量的液體或其他介質(zhì)的特定狀況或狀態(tài)（比如液體或介質(zhì)的部分凝固或結(jié)冰的狀態(tài)），特別是在檢測“液體-空氣/氣體”和/或“液體-空氣/氣體-固體/冰”過渡方面實現(xiàn)更加精確和/或更加清晰的區(qū)分。為此目的，應(yīng)當考慮到設(shè)置在j18與j35之間的電極實現(xiàn)更加快速地確定哪些和/或多少子陣列或其部分正朝向（或不朝向）介質(zhì)，從而有可能更加快速地識別出為了其中實施更加準確的測量的不確定性區(qū)域，也就是說通過檢測兩個鄰近電極之間的過渡區(qū)域以便例如檢測液體-空氣過渡區(qū)域，正如先前所提到的那樣。

此外，特別在較大數(shù)目的共同（或并行）電極子陣列的情況下，中間獨立電極的存在另外用于關(guān)于前述參考閾值（比如th1、th2、th3和/或“干燥”閾值）更好地區(qū)分所述數(shù)值：在許多子陣列的情況下，實際上將存在被設(shè)置得彼此更加接近的許多參考閾值；舉例來說，出于成本原因優(yōu)選地使用具有較低分辨率（例如8比特而不是10或12比特）的adc的情況中，前述獨立電極j18、j35的存在實現(xiàn)更加清晰和/或更加確定的檢測，實現(xiàn)方式類似于參照僅僅考慮到閾值th3的圖26的曲線圖b）已經(jīng)描述的方式。

圖28基本上類似于圖27，其不同之處僅僅在于如下事實：中間電極j18和j35不是處于單個配置，而是并行地連接在一起并且連接到同一個輸入端in。這種類型的配置可以用于限制去到所提供的中間電極的連接數(shù)目，但是確保與同一個輸入端in相關(guān)聯(lián)的兩個閾值（也就是閾值th1和th2）的良好區(qū)分。

參照在圖27和28中作為舉例所描述的配置并且考慮更大數(shù)目的共同連接的電極子陣列或集合（例如五個或更多子陣列），可以提供按照單個配置連接或者彼此并行成對連接的一定數(shù)目的中間電極。

圖29圖示了使用在本發(fā)明的一種可能的實際實現(xiàn)方式中的一些電路組件。該圖的部分a）突出顯示出所使用的微控制器24（在這里是前面所提到的由微信科技公司制造的pic16f1517）以及相應(yīng)的輸入端和輸出端的指示。該圖的部分b）突出顯示出電極j，電極j在這里包括按照單個配置連接到微控制器24的對應(yīng)輸入端的電極j1-j17，以及與電極j28-j37共同或并行地連接到微控制器24的對應(yīng)輸入端的電極j18-j27。在電極j1-j17當中的每一個與微控制器24的相應(yīng)輸入端之間的連接上，可以注意到前面所提到的濾波器電阻，所述濾波器電阻可以有可能被省略。圖29的部分c）圖示了可以被使用在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的溫度傳感器的可能電路圖，比如例如圖7的溫度傳感器26和/或27。最后，該圖的部分d）圖示了屬于圖7的電路裝置23的可能的通信端口或電氣連接器，它們例如可以被用于在生產(chǎn)階段對水平傳感器進行編程和/或校準。當然，電路裝置23還包括供電級，該供電級未被表示出，因為其可以根據(jù)本身已知的技術(shù)被獲得。

借助于其由分立的檢測元件構(gòu)成的性質(zhì)，根據(jù)本發(fā)明的傳感器能夠在例如scr系統(tǒng)中所出現(xiàn)的多種情況中實施水平測量。第一種情況是先前已經(jīng)描述過的典型情況，其中包含在儲槽中的液體完全處于流體狀態(tài)。第二種情況可能在如下情況中出現(xiàn)：儲槽正操作在低溫狀況中，比如導(dǎo)致存在于儲槽中的液體完全凍結(jié)。還在這種情況下，傳感器10完全能夠辨別朝向冰塊的電極并且因此計算冰塊高度。第三種情況是這樣一種情況，儲槽包含居主導(dǎo)地位的液體部分，并且結(jié)冰部分漂浮或沉浸在液體部分中（“冰山效應(yīng)”）：還在這種情況下，由傳感器10實施的水平測量可以利用前面已經(jīng)描述過的模態(tài)來進行，前提是結(jié)冰部分的存在不影響傳感器10的操作和水平計算。類似的考慮適用于存在液體與冰之間的直接過渡的情況。

當所述液體-冰系統(tǒng)正在凍結(jié)或解凍時，傳感器10還能夠在混合情況下實施檢測。在圖30中示意性地圖示了這種類型的情況，其中在儲槽1的上方部分中存在結(jié)冰液體（由i標示）從而形成部分或完全的“頂帽（cap）”。在儲槽1的下方部分中，處于較高溫度，儲槽的內(nèi)容l已經(jīng)處于液體狀態(tài)，并且在固體部分i與液體部分l之間存在空氣（由a標示）或真空。這樣的狀況例如可能在如下情況中發(fā)生：包含在儲槽中的液體l完全凍結(jié)之前或者在通過加熱器獲得的儲槽內(nèi)容的部分解凍之后使用所述包含在儲槽中的液體l；在這樣的情況下，所使用的液體部分基本上對應(yīng)于空的或者在液體與冰之間存在空氣的中間區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在這種類型的狀況下，有利的是檢測液體的水平以便防止將液體用盡，也就是說出于在后文中闡明的原因在儲槽中留下至少一部分液體。

此外，在所例示出的類型的狀況下，傳感器10的控制電子裝置能夠正確地識別朝向液體l的一個或更多電極（j4，j20）的存在，隨后是朝向空氣a的一個或更多電極（j21，j37）的存在，繼而隨后是朝向冰i的一個或更多電極（j38，jn）的存在。有利的是，在這種類型的情況下，根據(jù)本發(fā)明的傳感器的控制電子裝置既能夠定義液體內(nèi)容l的數(shù)量/水平（在數(shù)量/水平是重要的，因為其是可以由scr系統(tǒng)在此刻直接使用的部分），也能夠定義存在于儲槽中的總的液體數(shù)量（l+i）（總的液體數(shù)量對于規(guī)劃儲槽1的液體補充是重要的）?？梢员挥糜跈z測所謂的“冰頂效應(yīng)”（存在由一層冰覆蓋的一層空氣）的可能的控制邏輯可以進行如下各項：

-只考慮處于“干燥”狀況（也就是朝向空氣）的所有檢測電極；

-評估在后繼于所考慮的“干燥”電極的特定數(shù)目（例如三個）的電極上所獲取的信息（其中“后繼”電極在從下方開始安裝傳感器的情況下意味著處于所考慮的“干燥”電極上方的電極，或者在從上方開始安裝傳感器的情況下意味著處于所考慮的“干燥”電極下方的電極）；

-進行檢查以便驗證在“干燥”電極上方是否存在朝向液體的電極（來自前述后繼電極當中）；為此目的，在一個優(yōu)選實施例中，計算在前述后繼電極上得出的測量值與在所考慮的“干燥”電極上得出的測量值之間的差異，并且把三項個體的結(jié)果與在設(shè)計階段定義的絕對閾值進行比較；如果這些差異當中的至少一項與所定義的閾值一致或者在其給定鄰域內(nèi)，則檢測到“冰頂效應(yīng)”的存在。

還可能的情況是，從在圖27中表示出的類型的情況開始，對儲槽進行補充液體，從而引入一部分液體l，但是所述液體可能被仍然存在于儲槽1中的冰i的頂帽阻擋。在前面所闡述的原理的基礎(chǔ)上，也在這種情況下顯而易見的是，根據(jù)本發(fā)明的傳感器能夠檢測到存在于儲槽1中的液體總水平的提高。再次參照在圖27中表示出的類型的情況，應(yīng)當認識到，如果需要的話可以對傳感器10的電子裝置進行編程，以便實施彼此間隔開特定一段時間（例如2分鐘）的相繼檢測，從而檢測冰i的頂帽的解凍的逐漸演變。

正如已經(jīng)提到的那樣，構(gòu)成本發(fā)明的主題的傳感器的電子裝置在生產(chǎn)階段被初始化和校準并且存儲相應(yīng)的軟件和相應(yīng)的變量，相應(yīng)的變量中有取決于傳感器-儲槽系統(tǒng)的物理配置的一個或更多參考閾值，其中最小閾值表示一個電極或一個電極集合不朝向流體的狀況。對應(yīng)于相反情況（液體朝向電極）的最小閾值可以在實驗之后被預(yù)先定義，和/或可以通過利用完全沉浸在液體中的傳感器的感測部分11進一步測試而被定義。在傳感器10設(shè)想并行電極的情況下，隨后還通過實驗方式定義最小閾值與最大閾值之間的中間閾值。

尤其是在處于臨界溫度的應(yīng)用的情況下（在該情況下利用參考電極使用差分測量可能不足以確保誤差補償），可以通過傳感器27和/或26獲取的溫度信息可以由電子裝置23使用來辨別儲槽系統(tǒng)的情況，以便例如推斷出液體的凍結(jié)狀況并且激活相應(yīng)的加熱器，和/或以便通過數(shù)學(xué)方式補償關(guān)于水平測量的信息。

應(yīng)當強調(diào)的是，為了能夠通過加熱器導(dǎo)致特定結(jié)冰液體（比如這里所考慮的添加劑adblue）的解凍，在任何情況下都有必要在儲槽中存在一部分已解凍液體，從而使得加熱器可以繼續(xù)對液體進行加熱并且這把熱量傳遞到冰塊。在針對scr系統(tǒng)的應(yīng)用中，當車輛引擎啟動時添加劑被抽出，并且如果在任何情況下在儲槽中仍然保留有特定數(shù)量的已加熱添加劑，這就不會構(gòu)成特定問題的來源，所述已加熱添加劑可以由于車輛移動而到達冰塊并且隨后與儲槽1中的熱液體混合。替代地，如果添加劑的初始抽出確定排空包含在儲槽中的全部液體殘留，則融化效應(yīng)停止。為此原因，在一個優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的傳感器可以例如在軟件層級被預(yù)先安排成檢測已融化液體的水平，從而確保在任何情況下都存在足以使得融化效應(yīng)不會停止的最低水平的已融化液體。為此目的，傳感器10可以向外部世界生成適當?shù)男盘柣驍?shù)據(jù)，所述信號或數(shù)據(jù)例如可以由車載電子裝置使用和/或用于發(fā)出適當?shù)木妗?/p>

當然應(yīng)當認識到，利用構(gòu)成本發(fā)明的主題的傳感器，還可以隨著融化的繼續(xù)容易地檢測到液體的冰塊的逐漸融化。傳感器10當然能夠在將要測量其水平的液體或其他介質(zhì)的加熱和/或解凍期間進行操作以及在液體或其他介質(zhì)可能的凍結(jié)過程中操作。

傳感器10通過連接器12b與外部控制系統(tǒng)（比如scr系統(tǒng)的控制單元）接口。為此目的，傳感器的控制電子裝置23被預(yù)先安排成優(yōu)選地以串行格式傳送數(shù)據(jù)，非常優(yōu)選地是使用sent（單邊半字節(jié)傳輸）接口和/或協(xié)議。除了表示正被測量的介質(zhì)水平的信息之外，所發(fā)送的信號還可以包括表示以下各項當中的至少一項的信息：存在于儲槽中的介質(zhì)或空氣的溫度，經(jīng)歷測量的介質(zhì)的至少一部分的凍結(jié)或凝固狀況的存在，異常操作狀況的存在，警告和/或狀態(tài)信號。

從先前所描述的內(nèi)容可以認識到所描述的水平傳感器的操作如何基本上獨立于經(jīng)歷測量的介質(zhì)的介電常數(shù)。由電極陣列表示的敏感元件即使在它與液體完全隔離的情況下也能夠?qū)嵤┧綔y量，從而確保保護其不會與比如adblue或尿素之類的侵蝕性液體發(fā)生接觸，并且在傳感器的結(jié)構(gòu)上賦予良好的機械強度。在這方面，特別是在朝向電極j的區(qū)域中，外殼16的壁面的厚度可以指示性地被包括在0.1和5mm之間，優(yōu)選地是在0.6和1mm之間，非常優(yōu)選地是近似0.8mm。正如已經(jīng)提到的那樣，可以通過把塑性材料直接包覆成型在敏感元件上或者通過用于電極j的隔離的通用壁面（其厚度類似于前面所表明的厚度）來替換所述外殼。

所描述的傳感器可以具有任何長度，因此可以容易地適配于任何容器的內(nèi)部。在水平傳感器的應(yīng)用中所存在的問題由傳感器的長度（也就是，將要測量的水平的高度）精確地表示，該長度是取決于傳感器被安裝在的儲槽的變量。在此情境中，本發(fā)明實現(xiàn)：

-使用標準化電子裝置，也就是一定數(shù)目的盡可能小的組件，其中在給定相同或幾乎相同數(shù)目的輸入端的情況下，微控制器可以借助于一定數(shù)目的電極子陣列的共同或并行的可能連接而應(yīng)對廣泛的長度；以及

-對于傳感器所需的各種可能長度使用高度靈活的電路圖，也就是對于不同長度的水平傳感器也使用具有相同數(shù)目的輸入端的同一個微控制器。

正如已經(jīng)提到的那樣，通過以2mm的相隔距離定位例如20個具有2mm高度的電極，獲得具有78mm長度的用于水平測量的敏感區(qū)域，也就是針對第一電極的集合具有78mm長度的敏感區(qū)域。當必須增加敏感區(qū)域的長度時，可以通過提供與第一電極并行的第二電極來使用相同數(shù)目的輸入端。通過這種方式，有可能同時出于成本原因并且在設(shè)計方面保持相同的微控制器。作為非限制性實例，利用十個電極子陣列，在理論上有可能達到接近780mm的長度。在另一方面，對于這種類型的長度，如果至少在傳感器的一些部分中或者對于傳感器的一些水平可以接受較低的測量靈敏度或分辨率，則可以減少電極子陣列的數(shù)目。為此目的，正如已經(jīng)提到的那樣，例如可以在測量精度不太重要的區(qū)域中（比如接近滿儲槽水平的水平）增加電極之間的距離，并且相反地在被認為是更加關(guān)鍵的區(qū)域中（例如在儲槽中的最低水平附近）減小所述距離以獲得更高分辨率。

在先前所描述的各個實施例中，已經(jīng)假設(shè)將傳感器10安裝在儲槽的底部壁面上，從而使得由j1標示的電極表示儲槽本身中最下方設(shè)置的電極。顯而易見的是，正如已經(jīng)解釋過的那樣，還可以把傳感器安裝在儲槽的上方壁面上，在這種情況下，參照所圖示的實例，電極j1是最接近基板20的部分20b的遠端的電極，并且電極jn是最接近部分20b的近端的電極。當然，控制軟件將被預(yù)先安排以便實現(xiàn)根據(jù)傳感器的安裝點進行水平檢測，從而實現(xiàn)使用靈活方面的進一步優(yōu)點。

根據(jù)前面的描述，本發(fā)明的特性及其優(yōu)點可以清楚顯現(xiàn)出來，特性及其優(yōu)點主要由所提出的水平傳感器的生產(chǎn)的簡單性、其受約束的成本、其精確性和可靠性以及其使用和配置的高度靈活性表示。

顯而易見的是，由此在不背離由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對作為舉例描述的設(shè)備和方法作出許多變化。

根據(jù)實現(xiàn)方式或應(yīng)用的可能變型，構(gòu)成本發(fā)明的主題的水平傳感器可以被安排在包含經(jīng)歷測量的介質(zhì)的容器或儲槽的外部（也就是說安排在所述容器或儲槽的外壁面上或者安排在外壁面中所制作的支座中），其中電極j的陣列被設(shè)置抵靠容器的壁面，可能插入有凝膠g等等。在這種情況下，容器的前述壁面在材料和厚度方面被適當?shù)嘏渲?，以便提供把電極j相對于容器1的內(nèi)部電絕緣的層。在圖31中圖示了實施例的可能實例，其中傳感器主體10的外殼在這里是側(cè)向打開的外殼16’，從而使得基板的部分20b的正面（以及因此電極j）朝向和/或被設(shè)置為抵靠儲槽1的側(cè)壁6的對應(yīng)部分16’’。在該例中，該部分16’’在這里提供把電極j與儲槽1的內(nèi)部電絕緣的絕緣層，該部分16’’相對于壁面6的其余部分變薄，例如具有包括在前面提到的0.1和5mm之間的厚度。

根據(jù)其他變型實施例，外殼16以及先前描述的相應(yīng)特性的至少一部分可以被包括在與容器或儲槽集成在一起或者相關(guān)聯(lián)的至少一部分中。正如已經(jīng)提到的那樣，電極可以被直接關(guān)聯(lián)到儲槽的壁面或者壁面的一部分（例如圖31的部分16’’），該壁面或部分在這種情況下將構(gòu)成用于電極j的基板和相對于儲槽的內(nèi)容的絕緣層。

正如先前所提到的那樣，即使在沒有用于把與每次被連接到采樣或測量電路的輸入端不同的輸入端in連接到接地或參考電壓的裝置的情況下，對于實施本發(fā)明所必要的電容測量也可以通過直接或間接的方式利用不同于圖21、22、25和30中所例示的那些的采樣或測量電路（比如例如被設(shè)計成把輸入電容轉(zhuǎn)換成等效電阻的電路）來實施。對于這些情況，例如可以使用調(diào)制器（特別是σ-δ類型的調(diào)制器）把通過等效電阻測量的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字計數(shù)。當介質(zhì)l朝向電極j時，電容增大并且等效電阻減小。這就導(dǎo)致流經(jīng)電阻的電流的變化（通常是增大），以及數(shù)字計數(shù)的隨后變化（通常是增加），這可以被視為代表在電極前方存在介質(zhì)。此外在這種類型的實現(xiàn)方式中，可以把每次在所考慮的輸入端in處確定的計數(shù)的數(shù)值與一個或更多參考閾值進行比較，和/或可以是相對于一個或更多參考電極的差分數(shù)值與一個或更多參考閾值進行比較，方法類似于先前關(guān)于基于電壓數(shù)值的電容測量所描述的方法。

在圖32中示意性地圖示了這方面的一個實例，其中由cj標示的方塊意圖表示與每次經(jīng)歷測量的電極j或電極j的集合相關(guān)聯(lián)的電容。在該例中提供了采樣電路cp，其中電容cj（例如電極j或電極j的集合）與開關(guān)s1和s2一起提供一個開關(guān)電容器電路。通過彼此互補的兩個時鐘或定時電路（未被表示出）來控制所述兩個開關(guān)。通過這種方式，當開關(guān)s1閉合時，電容cj由電壓v充電，因此cj中的電荷因此是q=cjv。當s2閉合并且s1斷開時，電荷被從cj移除。如果開關(guān)s1和s2的切換頻率是fs，則以速率fs轉(zhuǎn)移電荷q=cjv：因此，每單位時間的電荷轉(zhuǎn)移速率（電流）是ics=qfs=cjfsv。

該等式表明開關(guān)電容器電路從模擬總線mux吸取的電流ics與電容cj成正比。轉(zhuǎn)換器idac每當觸發(fā)器d的輸出q為高時向模擬總線mux提供恒定電流，并且相反地當觸發(fā)器d的輸出q為低時不提供電流。觸發(fā)器d的輸出q基本上是與計數(shù)時鐘cl同步的比較器cmp的輸出。參考電容器cmod從模擬總線mux吸取的電流icm是由轉(zhuǎn)換器idac提供的電流與由開關(guān)電容器電路吸取的電流之間的差異。跨電容cj的電壓v連接到比較器cmp的反相輸入端（-），而非反相輸入端（+）則連接到參考電壓vref。

當電容cj增大時（由于在電極j前方存在介質(zhì)l），電流ics成比例地增大。比較器cmp的輸出是pwm信號，并且其占空比與cj的數(shù)值成比例。該占空比通過適當?shù)挠嫈?shù)器測量：正如前面所解釋的那樣，鑒于電極j的電容（并且因此是電容cj）會受到介質(zhì)l的存在與否的影響，則可以從前述計數(shù)推斷出哪一個或哪些電極j正朝向介質(zhì)l以及哪些電極不朝向介質(zhì)l。還在這種情況下，把每次在所考慮的輸入端in處確定的計數(shù)的數(shù)值（可能是相對于一個或更多參考電極的差分數(shù)值）通過控制器24的控制或比較器裝置與一個或更多參考閾值進行比較，其方法類似于先前關(guān)于基于電壓數(shù)值的電容測量所描述的方法。還在圖32中圖示的類型的實施例中，可能被提供有用于把與每次出于水平檢測的目的所考慮的輸入端/電極不同的輸入端/電極連接到接地或者連接到不同電位的裝置。

僅作為舉例，適合于參照圖32例示出的應(yīng)用的可以商購的微控制器可以是由美國加利福尼亞州圣何塞的賽普拉斯半導(dǎo)體公司（cypresssemiconductorcorporation）銷售的由代碼cy8c24894-24lfxa和cy8c4245axi標識的那些微控制器。

圖32圖示了共同連接在一起的電極集合（j4、j21、j38和j20、j37、jn）的情況，但是在該圖中描述的實現(xiàn)方式的類型也可以與其中水平傳感器的電容性元件均包括單個電極的配置一起使用，方式類似于參照圖21所描述的方式。此外，在這種情況下，可以設(shè)想到存在或不存在裝置gm。

在一種變型中，傳感器的控制邏輯可以被預(yù)先安排成在單個輸入端上（并且因此是在單個電極或者共同電極集合上）實施第一電容測量，而不把其他輸入端連接到接地或參考電壓，并且隨后實施第二測量，其中與當前正被采樣的輸入端不同的輸入端in也被連接到接地或者連接到前述參考電壓，以便出于更高檢測安全性的目的組合兩種檢測技術(shù)。

已經(jīng)特別參照液體介質(zhì)（特別是基于尿素的添加劑）的水平檢測描述了本發(fā)明，但是正如已經(jīng)提到的那樣，所描述的傳感器可以與不同的物質(zhì)和材料相組合來使用，甚至是出于不同于凍結(jié)的原因而潛在地會發(fā)生凝固的物質(zhì)和材料（例如粉末狀或類似材料的團塊，所述材料的一部分例如由于過高的濕度而壓緊或凝固）。