专利名称：：感测燃料箱中液体的液位和组成的系统和方法
技术领域：
：本发明涉及用于感测储存在燃料箱和其他容器中的液体的液位和电学性质的系统和方法。更特别地，本发明涉及通过将电磁波传播到液体容器中感测液体液位和性质。
背景技术：
：如图4中所示系统10的一种实施方案安装在与图1中所示类似的测试车辆中。系统线圏65缠绕并配置如下匝数=35物理尺寸-50x50mm，螺旋形轨道宽度-0.15mm轨道之间的距离-0.4mm(中心到中心)串联谐振电路包括下面的组件值L=68uHR=33ohmC=10pF[0053接地层配置为50x50mm且位置距离线團65几厘米，如图8中所示。燃料箱15具有下面的尺寸w=950mm，l=670mm,h=210mm，燃料箱容量大约为80升。注意，如果串联谐振LCR电路中的电阻由线圏的内阻而不是由分立电阻器提供，实际电阻将可能更低，大约20欧姆或更小。0054在第一测试中，温度对于系统输出的作用测量如下车辆驱动10分钟然后停止20分钟以便获得不同温度下的燃料液位信号(在ADC40)。该测试在三个不同的燃料液位(满，3/4和空)重复。测试结果在图12(a)中的图表上显示。如可以看到的，ADC40输出对比温度在所有液体液位根据图案变化(在直线周围振动)。因此，为了补偿温度，作为第一近似，实现如图12(b)中所示的简单线性化算法。[0055在温度补偿算法编程到系统控制器30中之后，具有空箱的车辆从寒冷状态(外部温度二7C)开始驱动20分钟。记录温度、燃料液位和温度补偿后的燃料液位信号，如图13中所示图表中显示的。当温度和测量的燃料液位变化时，补偿燃料液位ADC40输出保持恒定在大约65计数(对应于空箱)。因此，温度补偿算法补偿因温度引起的变化，使得燃料表总是显示真实的空液位。[0056在另一个测试中，车辆从满箱开始驱动230英里，以规律的间隔停止(大约每30英里)。记录温度、燃料液位和温度补偿后的燃料液位信号。该结果在图14(a)-(c)中显示。当温度和测量的燃料液位上下变化时，来自ADC40读数的补偿燃料液位信号从115线性变化到90。这说明温度补偿模块补偿因温度引起的变化，使得燃料表总是显示实际液位。[0057本发明的系统10也可以用来检测与放置于燃料箱15中的不同液体相关联的电学性质。例如，如果柴油放置在基于汽油运行的车辆的燃料箱中(或者相反)，该错误可以在系统激活时检测到。使用跨越串联谐振LCR电路的一部分进行的电压测量，因液体的电学性质的变化确定燃料箱中液体燃料的类型或组成是可能的。使用图18的测试装置，图19显示与当放置在燃料箱中时与下面表格中描述的不同燃料类型相对应的系统输出分布(profiles),<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>7MS-9368新配方添加有20mm7jc的无铅汽油(10gal燃料箱中0.5gal)[0058因此，本发明的系统10可以用作燃料组成传感器，包括检测燃料类型，在测量实际燃料液位之前或者除了测量实际燃料液位之外。在可以使用不同燃料组成(例如E85，EIO，E20)操作的灵活燃料车辆中，优选地用电子学方法告知引擎控制系统燃料箱中燃料的组成，使得可以进行必要的引擎控制调节。例如，通过比较实际系明的系统可以提供该功能性(与燃料液位测量一起)，而不具有例如美国专利6,927,588中描述的常规燃料组成传感器的附加成本，在此引用作为参考。0059如图18和19的实例中"i兌明确定的系统输出分布也可以用来根据容器中液体的类型补偿液体液位读数。[0060优选地，RF发生器35将提供容器内的RF功率电平以及适当地FCC/ETSI调节的需求。[0061因此，虽然已经描述了用于感测燃料箱中燃料的液位和组成的一种新且有用的系统和方法的本发明的特定实施方案，这种引用并不打算解释为对本发明范围的限制，除了在下面的权利要求中陈述的之外。权利要求1.一种感测容器中液体的性质的方法，包括(a)以工作频率产生RF信号；(b)将RF信号耦合到谐振电路，谐振电路具有谐振频率并且包括位置邻近容器中液体的电感器；以及(c)测量由邻近电感器的液体的至少一个性质的变化引起的、与谐振电路相关联的电气参数的变化。2.根据权利要求1的方法，其中容器中液体的至少一个性质是体积，并且测量的电气参数的变化是容器中液体体积的变化的函数。3.根据权利要求2的方法，其中测量整个容器中液体的体积。4.根据权利要求2的方法，其中测量容器的一部分中的液体的体积。5.根据权利要求2的方法，还包括在步骤(c)之后，将测量的变化转换成表示容器中液体的体积的值。6.根据权利要求1的方法，其中液体的至少一个性质是电学性质，并且测量的电气参数的变化是容器中液体的电学性质的变化的函数。7.根据权利要求6的方法，其中液体是燃料，容器是燃料箱，并且电学性质的变化是燃料组成的函数。8.根据权利要求1的方法，其中步骤(c)包括测量谐振电路的电压的变化。9.根据权利要求1的方法，其中步骤(c)包括测量谐振电路的谐振频率的变化。10.根据权利要求l的方法，还包括在步骤(a)之前，校准RF信号的工作频率以补偿容器的物理和/或电学性质。11.根据权利要求10的方法，其中自动地校准工作频率。12.根据权利要求10的方法，其中校准工作频率的步骤包括调节RF信号的工作频率，使得液体体积感测窗口限定在邻近谐振电路的谐振频率的频率响应曲线的基本上线性部分上。13.根据权利要求10的方法，其中校准工作频率的步骤包括在第一频率和第二频率之间的范围中扫描RF信号的工作频率；以及随着扫描RF信号的频率，测量谐振电路的参数。14.#据权利要求13的方法，其中第一频率大约为7.4MHz且第二频率大约为8.3MHz。15.根据权利要求l的方法，还包括在步骤(b)之前，放大RF信号。16.根据权利要求l的方法，还包括在步骤(c)之后，将测量的变化发送到外部设备。17.—种测量燃料箱中燃料体积的方法，包括(a)以工作频率产生RF信号；(b)将RF信号耦合到具有电感器的谐振电路，其中电感器邻近燃料箱中的燃料；(c)测量谐振电路的可变电气参数的值的变化；以及(d)将测量的变化转换成燃料体积。18.根据权利要求17的方法，还包括在步骤(a)之前，考虑到燃料箱之间的差异校准RF信号的工作频率。19.根据权利要求17的方法，其中步骤(d)包括对于环境温度补偿测量的变化；以及使用补偿后的值计算燃料箱中燃料的体积。20.根据权利要求17的方法，还包括在步骤(d)之后，发送转换后的值。21.根据权利要求20的方法，其中转换后的值经由物理接口发22.根据权利要求20的方法，其中转换后的值经由无线接口发送。23.根据权利要求17的方法，还包括在步骤(d)之前，发送测量的值的变化。24.—种测量容器中液体的体积的装置，包括控制器，控制器包括RF发生器和模拟数字转换器(ADC);天线驱动器，具有输出端和输入端，耦合到RF发生器；以及谐振电路，耦合到天线驱动器并且具有位置邻近容器中液体的电感器。25.根据权利要求24的装置，其中控制器、天线驱动器和谐振电路安装在印制电路板上。26.根据权利要求24的装置，其中装置安装在容器外部。27.根据权利要求24的装置，其中至少谐振电路的电感器安装在容器内部。28.根据权利要求24的装置，还包括位置邻近电感器的接地层，使得电感器位于接地层和容器之间并且来自电感器的RF能量引向容器的特定部分。29.根据权利要求24的装置，其中谐振电路的电感器位于容器内部并且还包括位于电感器和容器之间的接地层。30.—种测量安装在机动车辆中的非拿属燃料箱中燃料液位的系统，该系统包括车辆数据总线；用于以工作频率产生RF信号的RF发生器；电耦合到RF发生器的天线电路，该天线电路包括谐振电路和邻近燃料箱安装的辐射组件，谐振电路具有中心大约位于谐振频率的频率响应曲线；操作地连接到RF发生器和天线电路的控制器，该控制器用来使得RF发生器的工作频率接近谐振电路的谐振频率，以及测量由燃料箱中燃料液位的变化引起的、与谐振电路相关联的电气参数的变化。31.根据权利要求30的系统，其中控制器还用来发送测量的电气参数的变化。32.根据权利要求30的系统，其中控制器还用来将测量的电气数据总线。、"、，；4、',、、、亡i。、，33.根据权利要求30的系统，其中谐振电路是串联谐振电路；以及控制器还包括操作以使得RF发生器的工作频率位于高于谐振频率的频率响应曲线的基本上线性部分上的校准模块。34.根据权利要求30的系统，其中控制器还包括用来对于环境温度的变化调节燃料液位信号的补偿模块。35.根据权利要求30的系统，其中控制器还包括用来对于燃料箱中燃料的电学性质的变化调节燃料液位信号的补偿模块。36.根据权利要求30的系统，还包括安装在车辆中邻近辐射组件的接地层，使得辐射组件位于接地层和燃料箱之间，接地层和辐射组件电气协作以将来自辐射组件的RF能量引向燃料箱的所选区域。37.根据权利要求30的系统，其中辐射组件位于燃料箱内部并且还包括位于电感器和燃料箱之间的接地层。38.—种感测燃料箱中燃料的性质的方法，包括(a)以工作频率产生RF信号；(b)将RF信号耦合到谐振电路，谐振电路具有谐振频率并且包括位置邻近燃料箱中燃料的电感器；以及(c)测量与谐振电路相关联的电气参数的变化；其中电气参数的变化由容器中燃料的性质的变化引起。39.根据权利要求38的方法，其中容器中燃料的性质包括燃料组成，以及其中该方法还包括将测量的电气参数的变化和与已知燃料组成相关联的存储的分布相比较。40.—种测量车辆燃料箱中燃料的性质时使用的系统，包括用于以工作频率产生RF信号的RF发生器；电耦合到RF发生器的天线电路，该天线电路包括谐振电路和邻近燃料箱中的燃料安装的辐射组件，谐振电路具有中心大约位于谐振频率的频率响应曲线；操作地连接到RF发生器和天线电路的控制器，该控制器用来使得RF发生器的工作频率接近谐振电路的谐振频率，测量由与燃料箱中燃料的不同组成相关联的电学性质的变化引起的、与谐振电路相关联的电气参数的变化，以及测量由燃料箱中燃料的性质的变化引起的、与谐振电路相关联的电气参数的变化。41.根据权利要求40的系统，其中谐振电路是串联谐振电路；以及控制器还包括操作以使得RF发生器的工作频率位于高于谐振频率的频率响应曲线的基本上线性部分上的校准模块。42.根据权利要求40的系统，其中燃料的性质包括燃料体积。43.根据权利要求40的系统，其中燃料的性质包括燃料组成。全文摘要在液体感测系统(10)中，RF信号应用于串联谐振电路。谐振电路的线圈(65)位置邻近燃料箱(15)，使得电磁辐射传播到燃料空间中。燃料以与燃料箱中燃料的体积和/或燃料自身的电学性质的变化成比例的方式用作谐振电路的电气负载。燃料的负载作用可以改变谐振电路的谐振频率和/或Q。燃料的负载作用通过监控与受激谐振电路相关联的一个或多个电气参数的变化而确定，例如跨越谐振电路中电阻器的电压。该电压的变化由控制器分析，其结果用来输出指示燃料液位和/或燃料组成的值。文档编号G01F23/22GK101218487SQ200680021978公开日2008年7月9日申请日期2006年5月10日优先权日2005年5月10日发明者伊迪尔·鲍达杜德,威廉姆·D·斯特沃特,阿兰·K·麦克尔申请人:协瑞德桥堡国际公司