專利名稱：液位測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液位測量裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于 對箱中液體的液位進(jìn)行溫度補(bǔ)償測量的測量裝置。本發(fā)明還涉及一種
用于對箱中液體的液位進(jìn)行溫度補(bǔ)償測量的方法。
背景技術(shù)：
在文獻(xiàn)WO2005038415中公開了液位測量裝置的例子。所述測量 裝置包括設(shè)置在液體外面用于發(fā)送和接收聲信號的換能器，和與所述 換能器相連并延伸到液體中的波導(dǎo)管。在該測量裝置的基本操作中， 聲信號從換能器發(fā)送到波導(dǎo)管中，該信號由波導(dǎo)管延伸進(jìn)入的液體的 表面反射。知道了信號的傳送時(shí)間和速度，就能計(jì)算出液位。
已知的是，聲信號的速度例如取決于會導(dǎo)致測量錯(cuò)誤的溫度。為 此，文獻(xiàn)WO2005038415中的測量裝置包括參照系統(tǒng)，其中，聲信號 傳播已知距離，以確定聲音的當(dāng)前速度，從而用聲音的當(dāng)前速度來計(jì) 算液位。
但是，例如當(dāng)液位低的時(shí)候，在整個(gè)測量裝置中會有顯著的溫差， 從而產(chǎn)生測量錯(cuò)誤。即使使用了參照系統(tǒng)也是如此，因?yàn)閰⒄障到y(tǒng)中 的溫度會與測量裝置其它部分的溫度不同。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是解決這一問題，并提供一種具有改善溫度補(bǔ)償 的液位測量裝置。
從下面的描述中可以理解本發(fā)明的這一目的和其他目的，這些目 的是通過一種如權(quán)利要求所述的用于對箱中液體的液位進(jìn)行溫度補(bǔ)償 測量的測量裝置以及相應(yīng)的方法來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種測量裝置，該測量裝置包括用于 發(fā)送和接收聲信號的換能器，以及與該換能器相連并適于延伸到液體 中的波導(dǎo)管，其特征在于，還包括引導(dǎo)裝置，以用于沿著操作期間位 于液位之上的波導(dǎo)管一部分的外部引導(dǎo)來自于箱的液體流。
由于具有用于沿著位于液位之上的波導(dǎo)管一部分的外部引導(dǎo)來自 于箱的液體流的該引導(dǎo)裝置，所以整個(gè)波導(dǎo)管的溫度變得基本相同， 從而利用波導(dǎo)管中取決于溫度的聲音速度進(jìn)行的液位測量變得非常準(zhǔn) 確。
應(yīng)該注意到，WO2005038415中公開了一種測量裝置，其包括用 于將來自于箱的流體流供給到位于液位之上的波導(dǎo)管部分中的供給裝 置。其目的是提供氣體成分補(bǔ)償測量。然而，在某些情況下，只有溫 度值得關(guān)注，因此從構(gòu)造和成本的角度來看，沿著波導(dǎo)管的外部提供 液體比在波導(dǎo)管內(nèi)部提供液體更便利。后者需要例如用于將流體供給 到波導(dǎo)管以及排出設(shè)施中的孔。
在一個(gè)實(shí)施例中，引導(dǎo)裝置是與箱相連的燃料泵的抽吸和/或回流 管。優(yōu)選地，波導(dǎo)管和抽吸和/或回流管彼此相鄰布置。例如，部分波 導(dǎo)管可以沿著抽吸和/或回流管并排布置，以使后者的溫度能傳遞給前 者。在另一個(gè)實(shí)施例中，部分波導(dǎo)管容納在殼體中，并且抽吸和/或回 流管鄰近或穿過殼體延伸，也用于將溫度從抽吸和/或回流管傳遞給波 導(dǎo)管。此外，波導(dǎo)管和抽吸和/或回流管可以集成為單一結(jié)構(gòu)，以方便 制造和裝配并降低成本。這里，燃料泵有利于提供來自箱的液體流。 使用燃料泵的抽吸和/或回流管的優(yōu)點(diǎn)在于，不需要另外的專門裝置來 引導(dǎo)液體流，從而降低了成本。
在另一個(gè)實(shí)施例中，所述箱是鞍狀箱，該鞍狀箱具有第一和第二 部分以及噴射系統(tǒng)，噴射系統(tǒng)具有用于在所述第一和第二部分之間輸 送液體的輸送管，并且所述引導(dǎo)裝置是該噴射系統(tǒng)的所述輸送管。該 測量裝置還可包括第二波導(dǎo)管，其可與第一波導(dǎo)管一樣連接到同一換 能器，或可連接到自己的換能器上。優(yōu)選地，第一波導(dǎo)管延伸到鞍狀 箱的第一部分中，而第二波導(dǎo)管延伸到鞍狀箱的第二部分中。此外，噴射系統(tǒng)的輸送管也應(yīng)該沿著位于液位之上的第二波導(dǎo)管一部分的外 部引導(dǎo)液體流。這種設(shè)置使得可在鞍狀箱的兩部分中同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償測 量，從而獲得更精確的全面測量。
如上所述，波導(dǎo)管和輸送管優(yōu)選彼此相鄰布置。例如，部分波導(dǎo) 管可沿著輸送管并排布置，以使后者的溫度能傳遞給前者。在另一個(gè) 實(shí)施例中，部分波導(dǎo)管容納在殼體中，并且輸送管鄰近或穿過殼體延 伸，也用于將溫度從輸送管傳遞到波導(dǎo)管。此外，波導(dǎo)管和輸送管可 以集成為單一結(jié)構(gòu)，以方便制造和裝配并降低成本。這里，噴射系統(tǒng) 有利于提供來自箱的液體流。使用噴射系統(tǒng)的輸送管的優(yōu)點(diǎn)在于，不 需要另外的專門裝置來引導(dǎo)液體流。
上述測量裝置尤其適用于所測液體是柴油的情況，因?yàn)閷τ诓裼?來說溫度是所需考慮的最主要因素。氣體組分補(bǔ)償則不太重要，因?yàn)?柴油的蒸發(fā)性比例如汽油的蒸發(fā)性低。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 方面，提供一種用于對箱中液體的液位進(jìn)行溫
度補(bǔ)償測量的方法，該方法包括從換能器將聲信號發(fā)送到適于延伸 到液體中的波導(dǎo)管中，從波導(dǎo)管將反射的聲信號接收到換能器，其特 征在于，將來自于箱的液體流沿著操作期間位于液位之上的波導(dǎo)管一 部分的外部引導(dǎo)。這方面顯示出與本發(fā)明之前所述方面相似的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種箱裝置，其包括箱，以及如 上文所論述的測量裝置。這方面顯示出與本發(fā)明之前所述方面相似的 優(yōu)點(diǎn)。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的這些和其它方面進(jìn)行詳述，附圖顯示 本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例，其中
圖la是帶有根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的測量裝置的燃料箱的示意性 側(cè)-f見圖，
圖lb是圖la中測量裝置的示意性局部放大透視圖，
圖2a是根據(jù)本發(fā)明另 一 實(shí)施例的測量裝置的示意性透視圖，該測量裝置設(shè)置在鞍狀箱中，
圖2b是圖2a中鞍狀箱和測量裝置的示意性側(cè)視圖，以及 圖2c是圖2a -圖2b中鞍狀箱和測量裝置的變型。
具體實(shí)施例方式
圖la是帶有根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的測量裝置10的箱12的示意性 側(cè)視圖。箱12可以是用于交通工具例如小汽車、卡車或船的燃料箱， 測量裝置10適于檢測箱12中燃料14的液位。
在箱12中，除了測量裝置10之外，還設(shè)有抽吸管16和回流管 18。抽吸管16與布置在箱12外部的燃料泵20相連，而回流管18與 同樣布置在箱12外部的燃料返回系統(tǒng)(未示出)相連。抽吸管16和 回流管18可以集成為單一結(jié)構(gòu)。
操作時(shí)，根據(jù)已知技術(shù)，燃料泵20經(jīng)由抽吸管16從箱12中抽 吸燃料14，而多余的或"未使用的，，燃料經(jīng)由回流管18返回到箱12 中。從而，在操作期間，燃料分別通過燃料泵20和燃料返回系統(tǒng)而在 抽吸管16和回流管18中流動。
現(xiàn)在結(jié)合圖la和圖lb對測量裝置10的結(jié)構(gòu)和操作進(jìn)行描述。 測量裝置10包括換能器22和與該換能器22相連的波導(dǎo)管24。在圖 la中，換能器22布置在箱12的外部，不過可選地，換能器22也可 以設(shè)置在箱12內(nèi)的頂部處。換能器22還布置成與電子控制裝置26相 連接，電子控制裝置26也布置在箱12的外部。此外，換能器22可以 是組合式單元，或者可以包括例如獨(dú)立的發(fā)送器和接收器。
波導(dǎo)管24從換能器22向下延伸到箱12的底部，進(jìn)入燃料14中。 更準(zhǔn)確地說，根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，波導(dǎo)管24沿著抽吸管16和/ 或回流管18并排設(shè)置。波導(dǎo)管24可布置成與抽吸管16和回流管18 中的至少一個(gè)相互接觸(如圖la中所示)，甚至可以將它們集成為單 一結(jié)構(gòu)。另外，可以用一共用的細(xì)長套管(未示出)將波導(dǎo)管24以及 抽吸管16和回流管18中的至少一個(gè)封裝起來。此外，靠近換能器22 且具有平螺旋形狀的波導(dǎo)管24的部分，或者容納所述螺旋部分的任何殼體28，應(yīng)該設(shè)置成靠近或接觸抽吸管16和/或回流管18?？蛇x地， 抽吸管16和/或回流管18可以穿過殼體28 (未示出)。
該測量裝置10操作時(shí)，電子控制裝置26向換能器22賦能以產(chǎn) 生聲脈沖。從換能器22發(fā)送的脈沖通過波導(dǎo)管24導(dǎo)向箱12中燃料 14的表面，該脈沖傳播通過波導(dǎo)管24，然后被所述表面反射，最后返 回?fù)Q能器22。響應(yīng)于該返回脈沖，換能器22向電子控制裝置26產(chǎn)生 相應(yīng)的信號。知道了脈沖的傳送時(shí)間和速度，電子控制裝置26就能計(jì) 算出箱12中燃料液位或燃料量。為了提高測量精度，測量裝置10可 以進(jìn)一步包括參照系統(tǒng)(未示出)。例如，可以在波導(dǎo)管中設(shè)置參照元 件，優(yōu)選正好位于所述螺旋部分之后且高于可能的最高燃料液位，從 而形成在換能器和該參照元件之間波導(dǎo)管的參照部分。這種參照系統(tǒng) 的例子和更多信息在上面提到過的文獻(xiàn)WO2005038415中介紹，在此 將該文獻(xiàn)的內(nèi)容引入作為參考。
此外，由于抽吸管16和回流管18彼此相鄰布置，所以抽吸管16 和回流管18中的燃料流被沿著波導(dǎo)管24的外部引導(dǎo)。此外，殼體28 也布置成與抽吸管16和回流管18相鄰，因此就使得抽吸管16和回流 管18中燃料的"溫度"能夠傳遞給位于燃料液位之上的波導(dǎo)管24的 部分，這樣使得整個(gè)波導(dǎo)管24就溫度而言的狀態(tài)相同，從而能夠提高 測量精度，這是因?yàn)樵谖挥谥魅剂弦何恢系恼麄€(gè)波導(dǎo)管24中聲脈沖 的速度(其取決于溫度)變得基本相同。例如，從箱起源的燃料流可 以直接來自箱12(在用抽吸管16的情況下)，也可以經(jīng)由燃料返回系 統(tǒng)間接而來(在用回流管18的情況下)。
根據(jù)本發(fā)明的測量裝置尤其適用于所要測量的燃料是柴油的情 況，因?yàn)閷τ诓裼蛠碚f溫度是要考慮的最主要因素。對脈沖速度也有 影響的氣體組分則不是那么重要，因?yàn)椴裼捅壤缙偷恼舭l(fā)性低。
圖2a-圖2c示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的測量裝置10，該實(shí) 施例中的測量裝置設(shè)置在鞍狀箱30中。
鞍狀箱底部具有凹入部分32,從而形成第一部分34和第二部分 36。該凹入部分通常用作車輛驅(qū)動軸(未示出)的通道。燃料泵20設(shè)置在第二部分36中，且燃料泵20適于將燃料經(jīng)由供給管38從箱中泵 送出去?？蛇x地，燃料泵可以放置在箱外。另外，還設(shè)有噴射系統(tǒng)， 以用于將殘留在第一部分34中的任何燃料傳送給燃料泵20。
圖2中的示例性噴射系統(tǒng)包括從第一部分34延伸到第二部分36 的第一輸送管40，和第二輸送管44。在圖2中，第二輸送管44是燃 料回流管，用于將多余燃料從布置在箱30外部的燃料返回系統(tǒng)(未示 出)返回；第二輸送管的端部帶有對準(zhǔn)第一部分34中第一輸送管40 入口的噴嘴42。
該噴射系統(tǒng)按照已知的抽吸射流原理工作。該噴射系統(tǒng)操作時(shí)， 燃料從燃料返回系統(tǒng)經(jīng)由第二輸送管44輸送到噴嘴42。在噴嘴42處， 以已知的方式產(chǎn)生抽吸壓力，從而使第一部分34中的燃料經(jīng)第一輸送 管40被輸送到第二部分36;在第二部分中，可以通過泵20將燃料從 箱30泵出。這樣，在操作期間，通過該噴射系統(tǒng)使燃料在輸送管40 中流動。
圖2a-圖2c中的測量裝置10與圖la和圖lb中的測量裝置相似， 不過它還包括第二波導(dǎo)管46。第二波導(dǎo)管46可以與換能器22 (圖lb 所示)相連或與自己的換能器(未示出)相連，并且延伸到鞍狀箱30 的一個(gè)部分36中，而第一波導(dǎo)管24延伸到鞍狀箱30的另一部分34 中。更準(zhǔn)確地說，波導(dǎo)管24、 46沿第一輸送管40并排布置。波導(dǎo)管 24、 46和第一輸送管40甚至可以集成為單一結(jié)構(gòu)，以使波導(dǎo)管24、 46與第一輸送管40相接觸。另外，可以用一共用的細(xì)長殼體(未示 出)將波導(dǎo)管24、 46和第一輸送管40封裝起來。此外，波導(dǎo)管24、 46的螺旋部分，或者容納所述螺旋部分的殼體28，應(yīng)該設(shè)置成靠近或 接觸第一輸送管40，位于箱30頂部，在處于第一和第二部分34、 36 之間的凹入部分32上方的狹窄通道48中，如圖2b所示?？蛇x地，如 圖2c中所示，第一輸送管40可穿過殼體28。殼體28也可以與波導(dǎo) 管24、 46以及第一輸送管40—體化形成單一結(jié)構(gòu)。
操作時(shí)，圖2中的測量裝置10與圖la和圖lb中的測量裝置的 功能相似，不過由于有兩個(gè)波導(dǎo)管24、 46，所以圖2中的測量裝置10提供兩個(gè)測量值，分別對應(yīng)鞍狀箱30的兩個(gè)部分34、 36，從而箱30 中燃料14液位總的測量值有利地是兩個(gè)測量值的平均值。此外，由于 第一輸送管40和波導(dǎo)管24、 46彼此相鄰布置，所以第一輸送管40中 的燃料流被沿著波導(dǎo)管24、 46的外部引導(dǎo)。這使得第一輸送管40中 的燃料"溫度，，能夠傳遞給波導(dǎo)管24、 46位于燃料液位之上的部分， 這樣使得整個(gè)波導(dǎo)管24、 46就溫度而言的狀態(tài)相同，從而能夠提高測 量精度，這是因?yàn)樵谖挥谥魅剂弦何恢系恼麄€(gè)波導(dǎo)管24、 46中脈沖 速度(其取決于溫度)變得基本相同。
根據(jù)本發(fā)明使用兩個(gè)波導(dǎo)管的測量裝置的有利之處還在于鞍狀 箱僅需要單一開口。對于圖2a-圖2c中的設(shè)置，只有第一波導(dǎo)管24 經(jīng)狹窄通道48延伸到第一部分34中。波導(dǎo)管發(fā)生故障的可能性非常 小，即使發(fā)生了故障，從箱的燃料泵側(cè)處的開口經(jīng)狹窄通道將一新的 波導(dǎo)管插入第一部分中也是相對較為容易的操作。這是與在第一部分 中設(shè)置傳統(tǒng)浮子測量裝置的情況相比較而言。為了能夠在發(fā)生故障的 情況下維修浮子，需要在箱中第一部分處設(shè)置另外的開口，以用于進(jìn) 入所述第一部分從而夠到浮子。
此外，在制造時(shí)，有利地是可采用所謂"瓶中船""ship-in-a-bottle" (SIB)的技術(shù)，其中，圍繞測量裝置(以及任何其它箱部件，例如燃 料泵，噴射系統(tǒng)的部件等)形成箱。例如，可以吹塑形成塑料燃料箱， 以包圍測量裝置和任何其它箱部件。
本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠意識到本發(fā)明絕不局限于上述優(yōu)選實(shí)施例。 相反，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以進(jìn)行很多修改和變型。例如，在 本發(fā)明的范圍內(nèi)可以以各種方式設(shè)計(jì)上述噴射系統(tǒng)。例如，第二輸送 管可以不是作為用于返回多余燃料的燃料回流管，而是可以直接從供 給管分支并在箱內(nèi)部向噴嘴延伸。這種第二輸送管也可以用作引導(dǎo)裝 置。例如，可以將它布置成從容納波導(dǎo)管螺旋部分的殼體中穿過。此 外，噴嘴可以不布置在第一部分中，而是可以布置在位于鞍狀箱的第 二部分中的第 一輸送管上。也可以與本發(fā)明聯(lián)合使用的合適噴射系統(tǒng) 在例如文獻(xiàn)US5941279, DE19955133, DE4201037和EP0864458中公開。
另外，盡管在所述實(shí)施例中使用了聲脈沖，但是本發(fā)明的測量裝 置也可以^使用其它測量方式，例如駐波測量。
另外，可以使用專用管代替抽吸管/回流管或傳送管。并且，也可 以使用專用裝置例如泵來使液體從箱流動。
權(quán)利要求
1. 一種用于對箱(12；30)中液體(14)的液位進(jìn)行溫度補(bǔ)償測量的測量裝置(10)，該裝置包括用于發(fā)送和接收聲信號的換能器(22)，和與所述換能器相連并適于延伸到所述液體中的波導(dǎo)管(24)，其特征在于還包括引導(dǎo)裝置(16；18；40)，用于將來自于箱的液體流沿著操作期間位于所述液位之上的波導(dǎo)管一部分的外部引導(dǎo)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的測量裝置，其中，所述引導(dǎo)裝置包括管(16， 18， 40)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的測量裝置，其中，所述波導(dǎo)管和所述管彼此 相鄰布置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的測量裝置，其中，所述波導(dǎo)管和所述管至少 部分地彼此并排布置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的測量裝置，其中，部分波導(dǎo)管容納在殼體(28 ) 中，并且所述管鄰近或穿過該殼體延伸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2的測量裝置，其中，所述波導(dǎo)管和所述管集成 為單一結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2-6之一的測量裝置，其中，所述管是與所述 箱相連的燃料泵(20)的抽吸和/或回流管(16， 18)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2-6之一的測量裝置，其中，所述箱是鞍狀箱 (30)，該鞍狀箱具有第一和第二部分(34， 36)以及噴射系統(tǒng)，該噴射系統(tǒng)具有用于在所述第一和第二部分之間輸送液體的輸送管(40 )， 并且所述管是該噴射系統(tǒng)的該輸送管(40)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的測量裝置，還包括第二波導(dǎo)管(46)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的測量裝置，其中，所述液體是柴油。
11. 一種用于對箱(12; 30)中液體(14)的液位進(jìn)行溫度補(bǔ)償 測量的方法，該方法包括將來自換能器(22)的聲信號發(fā)送到適于延伸到所述液體中的波 導(dǎo)管(24)中，和所述換能器從所述波導(dǎo)管接收反射的聲信號， 其特征在于將來自于箱的液體流沿著操作期間位于所述液位之上的波導(dǎo)管一 部分的外部引導(dǎo)。
12. —種箱裝置，其包括 箱(12; 30),以及根據(jù)權(quán)利要求1 - 10之一所述的測量裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對箱(12；30)中液體(14)的液位進(jìn)行溫度補(bǔ)償測量的測量裝置(10)。該測量裝置包括用于發(fā)送和接收聲信號的換能器(22)，和與所述換能器相連并適于延伸到所述液體中的波導(dǎo)管(24)。該測量裝置的特征在于，還包括引導(dǎo)裝置(16；18；40)，用于將來自于箱的液體流沿著操作期間位于液位之上的波導(dǎo)管一部分的外部引導(dǎo)。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的用于對箱中液體的液位進(jìn)行溫度補(bǔ)償測量的方法。
文檔編號G01F23/296GK101506626SQ200780030781
公開日2009年8月12日 申請日期2007年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月12日
發(fā)明者J·博斯特倫 申請人:艾克森塞股份公司