专利名称：使用emf波传播的液体液面和质量感测设备、系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及用于感测箱或 容器中液体状态的系统和方法。尤其是，本发明的实施例涉及通过使电磁波传播进燃油箱中，感测汽车尿素箱中汽车尿素溶液的特征、燃油箱中燃油的组分和/或之类，尤其是液体液面、组分和污染。
背景技术：
选择性催化还原(SRC(SelectiveCatalytic Reduction))车辆，亦称欧 V 车辆，是柴油动力机动车，该发动机与降低排放的操作液体的使用相容。通常SCR车辆有与燃油箱分开的尿素箱，用于装载操作液体，诸如汽车尿素溶液之类。汽车尿素溶液(AUS(Automotive Urea Solution))是去矿化水中高纯度尿素的溶液。AUS被储存在SCR车辆的尿素箱中并被喷进车辆的排气管气体中，以便把氮的氧化物转换成单体的氮和水。于是SCR车辆可以便利地满足欧V排放标准。重要的是，SCR车辆的引擎管理系统(EMS(Engine Management System))有有关AUS的组分的信息，以便EMS可以调整某些车辆参数以优化车辆性能，特别是排放控制。为了确保该降低排放的方法在SCR车辆中仍然有效，AUS的质量必须被保持。污染物、高纯度尿素对其他成分的比值的变化、温度变化或其他变化，能够影响AUS的寿命预期值和AUS在降低排放上的有效性。SCR车辆为确定箱中AUS的液面，一般依赖于直接测量系统的使用。这种系统通常包括多个传感器，被布置在尿素箱内沿竖直平面的不同高度上。这种传感器通常有低的分辨率，是侵入式的，且不检测AUS的质量或温度。这样的直接测量系统还要求在尿素箱内的安装机构。这样一种内部直接测量系统的修理、置换、或调整，是有问题的。此外，当暴露在温度负11摄氏度以下的SCR车辆采用这种系统时，该温度是AUS通常结冰的温度，所以该系统是无效的，因为这种系统不提供测量AUS温度的装置以便能正确加热，防止AUS结冰。SCR车辆为确定AUS在降低车辆排放中的有效性，一般依赖于间接测量系统的使用。这种间接测量取自排气管的烟雾并被送至EMS，随后，EMS可以增加或减少从箱释放的AUS的量。这样的系统通常反应慢且不精确地反映AUS的实际量或组分。因此，现有技术未能提供可靠的、廉价的、和准确的系统和方法，用于测量机动车尿素箱中AUS的液面或质量，更不用说同时测量液面和质量两者了。此外或另外，灵活燃料汽车(Flex Fuel Vehicle (FFV))是与作为车辆燃油重要组成部分的酒精的使用相容的机动车。基于酒精的燃油是由生物材料制成的可再生的、交通车辆燃油的替代类型，潜在地降低对基于石油的燃油的依赖。汽车驾驶人可以方便地为更好的引擎性能获得增加的马力，因为基于酒精的燃油通常比高级汽油有更高的辛烷值。基于酒精的燃油包含“E85”，它是混合百分之85乙醇和百分之15汽油的发动机燃油的专有名词。E85被美国能源部定义为替代性燃油并计划供FFV使用。乙醇和其他酒精燃烧比汽油更清洁，且是可再生的、民用的对环境无害的燃油。FFV通常能够加注乙醇和汽油的任何混合，从0%乙醇和100%汽油，直到85%乙醇和15%汽油(E85)。重要的是，FFV的引擎管理系统(Engine Management System (EMS))有有关燃油组分的信息，以便EMS可以调整某些车辆参数以优化车辆性能，特别是燃油消耗、排放控制和引擎功率。机动车操作员，一般依赖间接方法确定FFV燃油箱中的酒精量。建立剩余在机动车中燃油的酒精含量的最普通方法，是在车 辆的主控制器模块(Body Controller Module)或EMS中使用软件算法实施。燃油的酒精含量，可以因驾驶员在每次燃油箱充油时，由于没有继续使用E85燃油或常用汽油的要求而改变。基于算法的系统对燃油组分的变化反应迟缓，且通常只精确到加减百分之十的酒精含量。此外，当在有马鞍形燃油箱或类似燃油储存设备的机动车中采用这种系统时，在马鞍形燃油箱中燃油可能没有均匀混合，或者燃油的混合可能在车辆被驾驶时随时间变化，所以这种系统甚至更无效。直接测量系统存在且要求在燃油线路内的，或与燃油线路共线的机构的安装。这种内部的或共线的燃油组分测量机构的修理、置换、或调整是有问题的。现有技术未能使用能够安装在燃油线路、燃油箱之类的外部的系统，提供可靠的、廉价的、和准确的系统和方法，用于测量机动车中燃油的组分。此外，机动车操作员依赖油量表提供精确的关于燃油箱中剩余燃油量的信息。测量机动车燃油箱中剩余燃油量的最普通方法，是把机械浮子和杠杆放置在箱内。当箱中燃油液面变化时，浮子使杠杆转动。当杠杆响应于燃油液面变化而转动时，电信号成比例地被产生和/或被改变。电信号中的这种改变被发送至油量表或箱外部的车辆数据总线。这种机电燃油测量系统不是特别准确，而且当然要求把机构安装在箱内。内部燃油液面测量机构的修理、置换、或调整是有问题的，而这种内部液面测量机构的使用，由于尿素或酒精的相对更大的腐蚀本性，在尿素箱和/或灵活燃料汽车燃油箱中可能不实用。
发明内容
以上问题在各个专利申请中已经得到一定程度或另一种方式解决，这些专利申请与本申请都被共同拥有。例如，美国专利申请序列No. 11/431，912，2006年5月10日递交，标题为 System and Method for Sensing the Level and Composition of Liquid in aFuel Tank，提供一种在相关燃油箱的外部用于定位燃油液面(和组分)的传感器。一种包含一系列实施例的可变燃油组分传感器，被公开在美国专利申请序列No....中，该申请2007年 12月 18 日递交，标题为Fuel Composition Sensing System and Method Using EMFWave Propagation。美国专利申请序列No. 11/800, 965, 2007年5月8日递交,标题为LiquidLevel and Composition Sensing Systems and Methods Using EMF Wave Propagation,角军决至少一些前述的问题，特别关于在装配有SCR的车辆中感测AUS的组分和/或液面。以上申请的每一个被本文引用，供参考。本系统和方法，借助内部或外部监控系统，更精确地，最好是连续地，测量机动车中液体，尤其是AUS的液面、温度和/或质量(如，组分和/或污染)。尤其是，本发明的实施例可以在SCR车辆中使用，以检测AUS的某些特征，包含尿素箱中AUS的量和氨水含量的百分比，和/或AUS中其他成分，包含污染物。该信息能够向SCR车辆的EMF或主控制器模块报告，允许EMS做出相应的反应，从而允许做出调整和改进。或至少使SCR车辆迅速而精确地保持排放减小性能。本发明的一些实施例检测AUS特征而无需与AUS有任何接触，使泄漏或测量装置由于暴露于氨的耗损或诸如此类的风险最小。为此，本发明的实施例可以与尿素箱结合而被部署在尿素箱底部/侧面或尿素箱内部。一些其他实施例可以采用与液体直接接触，诸如通过探头的使用，以供按照本系统和方法进行使用测量。各种实施例可以提供关于燃油箱中燃油的类似信息(即，酒精浓度，燃油液面，等等)，或关于容器中任何其他液体的类似信息。本发明的一个目的，是针对SCR系统，包含检测系统滥用(客户在尿素溶液箱中使用水或其他液体代替尿素)。另一个这种目 的，是检测AUS的老化，并同样地测量尿素溶液的浓度，该浓度通常是在32. 5%。按照本发明的实施例，RF信号经由谐振电路被产生，该谐振电路包括可变电感器和电容器。电磁辐射被传播进受监控的液体中。结果是，液体的电导率及介电系数性质改变该电路的阻抗和谐振。这些与液体含量和体积成比例的变化，被车载微控制器之类检测，然后被发送到主E⑶或其他引擎管理电子装置。本发明的实施例，通过测量和比较被测量液体中分别代表给定最佳频率上复介电常数的实部及虚部的介电系数及电导率，确定AUS或其他液体的质量(即，液体的组分)。由此，本发明能够确定AUS中尿素浓度；检测尿素的老化；确定箱中液体的类型(尿素或非尿素)(用于检测滥用)；确定箱中存在的水的质量(盐浓度)；和/或检测AUS中柴油、石油或任何其他非尿素基液体的存在。介电常数的测量还能够用于检测冰。按照本发明，冰是可检测的，因为在液体变成固体时，材料的介电系数及电导率(介电常数)在相变期间有十分可观地变化。AUS中冰的检测还能够用于确定尿素的浓度，因为32. 5%的尿素溶液应在-ire结冰,而水在o°c结冰。AUS中尿素浓度在32. 5%以下，将使结冰的温度升高量在-ire和0°C之间的11度范围，正比于AUS中尿素降低的百分数成比例。所以感测物质的物理状态变化(液体到固体)和测量该变化发生的温度的组合，能够被用于确定尿素浓度。此外，尿素箱中冰的检测最好触发加热器，该加热器将使冰融化，以便系统适当地运行并满足法规要求。另外，按照本发明，上面描述的液体质量的确定方法，能够通过添加光学感测元件而被补充。光学感测能够被用于帮助更精确地确定AUS中尿素的浓度。按照一些实施例，任何数量的，或所有如上描述的传感器的测量，都可能被采用，以实现液体质量的测量，尤其是液体组分和/或污染的测量。例如，质量的测量可以相对于液面(体积)和液体温度被补偿。这一点尤其有利的是，液体和其他材料的复介电常数(介电系数/电导率)，随温度变化。此外，被测量的最好正比于复介电常数(介电系数/电导率)的电路参数，由于设备的操作频率而随液体的液面变化而变化。然而，变化或优化该频率，能够降低或取消对箱中液体的液面(体积)的依赖性。按照本系统和方法，降低或消除液面对质量测量的效应的另一种方式，可以是向装置的印刷电路板(PCB)添加十分靠近该液体的电的接地参考(探头、PCB、板、圆柱体)。
前面已经颇为广泛概述了本发明的特征和技术优点，为的是可以更好理解下面该系统和方法的详细描述。该系统和方法的另外的特征和优点，将在下文描述，该系统和方法形成本发明的权利要求书的主题。本领域熟练技术人员应当清楚，被公开的概念性和具体的实施例，可以容易地用作修改和设计用于实行本发明的相同目的的其他结构的基础。本领域熟练技术人员应当认识到，这种等价结构并不偏离本发明如在所附权利要求书中阐明的精神和范围。被相信是本发明的特征的新颖特征，就其组织和操作方法二者，与更多的目的和优点一道，将从下面的描述与结合附图的考虑，得到更好理解。但是，显然应当理解每一个图只为说明和描述的目的而提供，不应看作是限制本发明的定义。
这些被并入说明书并形成说明书的一部分的附图，其中相同的数字表示相同的部件，示出本发明的实施例并与描述一道，起解释本发明原理的作用。附图中
图I是本发明的AUS系统的外部实施例的透视图，该AUS系统被部署成与尿素箱
结合；图2是本发明的AUS系统的内部实施例的部分被剖开的透视图，该AUS系统与尿素箱一起被部署；图3是按照本发明的，用于液体液面、温度和质量感测的设备实施例的部分被剖开的透视图；图4是本传感器设备和系统的实施例的简化图解示意图；图5是曲线，表明低电导率液体的介电常数；图6是曲线，表明高电导率液体的介电常数；图7是曲线和图表，表明水随着盐的添加(左图)和尿素随着它的老化(右图)的电导率及介电系数性质的变化，其中“AB”是“AdBlue”汽车尿素溶液的简写，而“NI”是Northern Ireland (北爱尔兰)的简写；图8是曲线和图表，表明当水被进一步添加到尿素中时，图6所示水和尿素的电导率及介电系数性质的变化；图9是曲线和图表，用图表中所示为其他液体示出的电导率对介电系数数据点，表明图6所示水和尿素的电导率及介电系数性质的变化；图10是表格，表明各种液体的电容和与这些液体的并联电阻之间的相关性；图11是图10表格所示结果的曲线；图12和13是可与本发明结合采用的电-光传感器实施例的图解说明；图14是曲线和图表，表明有各种盐浓度的水和各种尿素溶液，以及老化的尿素溶液的相对折射率；图15是曲线和图表，表明当AUS被水稀释(从右到左)时，AUS中折射率的差异；图16是曲线和图表，表明各种其他液体的相对折射率；和图17是组合线和直方图，表明图16图表中各种其他液体以及尿素溶液的各种浓度的相对折射率。
具体实施方式
本系统和方法能够确定容器中液体的类型，尤其是该液体基本上是水且不限于本说明书中使用的例子。在被示出和被描述的实施例中，本系统能够向汽车EMS提供该信息，EMS可以用该信息，防止有水之类在尿素箱中的SCR车辆，不按车辆制造商建议的AUS操作的不恰当操作，以及用该信息检测箱中液面和/或尿素浓度。图I画出本发明的AUS监控装置100的实施例，该装置100与尿素箱102 —起被布置，例如把AUS监控装置安装在尿素箱外部。各个实施例都提倡把本发明的AUS监控装置安装在箱的外侧或底部。尿素箱102可以由非导电材料，诸如塑料制成。来自尿素箱102的AUS为排放控制的目的，可以借助泵103被抽进车辆的排气管104中。图2画出本发明的AUS监控装置的另一个实施例(200)，该装置与尿素箱102—起被布置，例如把AUS监控装置200布置在 尿素箱内部。该实施例在尿素箱102包括诸如金属的导电材料的情形中可能特别有用。图3是按照本发明的，用于液体液面、温度和质量感测的传感器300实施例的部分被剖开的透视图。传感器300最好安装在诸如尿素箱102的箱的内侧，如图I和2所示。传感器300被画成有探头302和304，该两探头例如可以用于实现并联电容(Cp)和/或并联电阻(Rp)的测量，以便确定液体的质量，如在下面更详细的讨论。探头302和304可以用于进行通过与液体直接接触的这种测量。因此，按照本系统和方法，可以通过与液体直接接触，或与液体不直接接触而测量液体性质。不直接接触具有的优点是，使由于暴露于尿素溶液(氨)之类所引起的泄漏和耗损的风险最小。然而，探头302和304最好由不锈钢之类制成，以避免由于暴露于尿素引起的腐蚀作用。图4是本传感器设备和系统的实施例的简化图解示意图。这种装置(400)的实施例可以包含与驱动电路404耦合的谐振电路402。谐振电路402最好包含可变电感器406和电容器408，电感器被放置得贴近容器中的液体。测量电路410检测由液体的电导率及介电系数性质的变化引起的谐振电路的阻抗和谐振的变化；根据谐振电路的变化了的阻抗和谐振，测量液体的电导率及介电系数性质；并可以比较被测量的液体的介电系数及电导率。按照本发明，LCR电路，诸如图4所示电路402的谐振频率(f)为 f=^m⑴这里C(LCR电路的等效电容)是液体的介电常数e的函数。C = —( 2 )
d这里A =电容器导体的面积，而d =电容器导体之间的距离。￡* = Sr +j~( 3 )
CO这里e *=复介电常数或介电常数模量e r =介电常数的实部=介电系数(dielectric)O =介电常数的虚部=电导率Co = 2 fj =表示复数的j符号。对高电导率液体，频移与液体的介电系数L和它的电导率O成比例(由上面的方程式)。作为测试结果，已经确定，液体的实际介电常数，对低电导率液体，更与实部(介电系数)成比例，但对高导电液体，更与虚部(电导率)成比例。图5按经验表明，在作为例子的IOMHz上，前者在低电导率液体的介电常数的图示曲线中，而图6的曲线表明在IOMHz上的高电导率液体的介电常数。在其他频率上，介电系数及电导率按不同方式表现。例如，对低和高电导率液体，频率越高(即，更接近100MHz)，液体的实际介电常数更与实部(介电系数)成比例。因此，按照本发明，从IOMHz增加频率，允许人们更容易认识介电系数，因为电导率不支配介电常数的变化。 更多的经验数据被示于图7，图上以曲线表明水随着盐的添加(左图)和尿素随着它的老化(右图)的电导率及介电系数性质的变化。图8是曲线，表明由尿素溶液的稀释得到的更多经验数据。图9以图7和8中曲线所示的数据，重叠其他液体的电导率及介电系数性质数据点。由此，为便于水和尿素之间的区分，L和电导率二者在本发明的实施例中被测量。本方法的各个实施例经由(across)谐振电路产生RF信号，该谐振电路包含可变电感器和电容器。得到的电磁辐射被传播进受监控的液体中。由液体的电导率及介电系数性质的变化引起的谐振电路的阻抗和谐振的变化被检测。电导率及介电系数性质的变化与液体含量和体积成比例。根据谐振电路的变化了的阻抗和谐振测量液体的电导率及介电系数性质；以及比较被测量液体的介电系数及电导率。该比较结果可以用于确定箱中液体的类型之类，诸如箱中液体是否为尿素溶液。如果被测量的液体是尿素水溶液，该比较结果可以提供尿素水溶液中尿素的浓度和/或检测尿素水溶液中尿素的老化。换种方式，该比较结果可以确定箱中存在的水的质量，箱中存在的水的这种质量，可以是基于水的盐浓度。此外，在被测量液体是尿素水溶液的情形，该比较结果可以检测尿素水溶液中非尿素基液体，诸如柴油、石油、汽油之类的存在。按照本发明另外的实施例，可以进行液体的并联电阻和并联电容的测量。已经发现，液体的这种并联电阻和并联电容分别与液体的电导率及介电系数成比例。因此，图10是表格，表明各种液体的电容和与这些液体的并联电阻之间的相关性，而图11是图10表格所示结果的曲线，突出表明，在测量和比较电导率(并联电阻Rp)及介电系数(Cp) 二者或与每个成比例的参数时，尿素浓度、老化和污染的测量能够被实现。图10和11所示测量，可以用按照本发明的设备，诸如图3所示传感器300获得。因此，由液体的电导率及介电系数性质的变化引起的谐振电路的阻抗和谐振的变化的检测，可以通过该液体的并联电阻和并联电容导出。液体的并联电阻与该液体的电导率成比例,而液体的并联电容与该液体的介电系数成比例。按照一些实施例，传感器的任何数量的测量或所有测量，如上所述，可以被采用以实现液体的质量的测量，尤其是液体的组分和/或污染的测量。例如，质量的测量可以相对于液面(体积)和液体温度被补偿。尤其是，液体和其他材料的复介电常数(介电系数/电导率)随温度变化。因此，为了使按照本系统和方法所作的这样的测量进一步精细化，液体的温度可以被测量，而被测量液体的介电系数及电导率的比较，可以用液体的被测量温度补偿。另外，被测量的电路参数，诸如分别与复介电常数，亦即液体的介电系数及电导率成比例的并联电容和并联电阻，由于设备的操作频率，随液体的液面变化而变化。因此，从电导率及介电系数性质变化推出的液体的体积，可以用于补偿得到的被测量液体的介电系数及电导率的比较。此外或另外，改变或优化设备的操作频率，能够降低或取消对箱中液体的液面(体积)的依赖性。按照本系统和方法，另一种降低或消除液面对质量测量的影响的方式，可以是向装置的安装电路的印刷电路板(PCB)，添加电的接地参考(探头、PCBJt圆柱体)，因为该PCB被布置成十分接近液体。图12和13是可与本发明一起采用的电-光传感器1200实施例的图解说明。电-光传感器1200包含红外LED 1201和光接收器1202。来自LED 1201的光被引导进入棱镜1203，棱镜1203形成传感器1200的尖。在没有液体(1205)存在时(如图12)，来自LED的光在棱镜1203内被反射到接收器1202。 当上升的液体(1205)浸没棱镜1203(如图13所示)时，光被折射出去，进入液体，留下少量光到达接收器1202。被接收的光正比于液体的折射率。图14是曲线和图表，表明有各种盐浓度的水和各种尿素溶液，以及老化的尿素溶液的相对折射率。图15是曲线和表格，表明当AUS被水稀释(从右到左)时，AUS中折射率的差异。图16是曲线和表格，表明各种其他液体的相对折射率，而图17是组合线和直方图，表明图16中表格示出的各种其他液体以及各种浓度的尿素溶液的相对折射率。因此,按照本发明的各个实施例，一种光学传感器可以被浸没在液体中，而光可以被引导进入形成传感器的尖的棱镜，使光被折射出去，进入液体。被传感器接收的反射光正比于液体折射率，于是能够测量该被接收的光，确定该液体是水还是尿素溶液，并根据该折射率确定该尿素溶液的浓度。图14-17的表格和曲线表明，光学技术对检测水和尿素之间的差异是有效的，而图5-11的表格和曲线表明，介电系数技术对检测老化和被其他液体的污染是有效的。因此，两种技术按互补方式的使用，可以按照本系统和方法的各个实施例实行。这样，按照本发明的一些实施例，一种更进一步的方法，可以经由有可变电感器和电容器的谐振电路产生RF信号，而得到的电磁辐射可以被传播进受监控的液体中。由液体的电导率及介电系数性质的变化引起的谐振电路的阻抗和谐振的变化可以被检测，其中电导率及介电系数性质的变化，与液体含量和体积成比例。液体的电导率及介电系数性质，可以根据谐振电路的变化了的阻抗和谐振而被测量；而液体的介电系数及电导率可以被比较。此外，按照这些实施例，一种光学传感器可以被浸没在液体中，而光可以被引导进入形成传感器的尖的棱镜，使该光被折射出去，进入液体。反射的光被传感器接收，该被接收的光正比于液体折射率，于是能够测量该被接收的光。据此，按照目前的实施例，可以做出确定，该液体是水还是尿素溶液，并根据该折射率确定该尿素溶液的浓度，且尿素溶液的老化和被其他液体的污染，可以根据尿素溶液的介电系数及电导率的比较而被检测。虽然本发明及其优点已经被详细描述，但应当理解，能够对本文做出各种变化、替换和改变，不偏离由所附权利要求书定义的本发明的精神和范围。此外，本申请的范围，不准备受说明书中所描述的过程、机械、制造、物质的组分、装置、方法和步骤的具体实施例限制。任何本领域熟练技术人员从本发明的公开中应当容易清楚，过程、机械、制造、物质的组分、装置、方法或步骤，目前已有的或后来被发展的，执行与本文描述的相应实施例基本上相同功能，或达到基本上相同结果的，都可以按照本发明被利用。例如，如已指出，本系统和方法能够感测和测量其他容器和/或传送管线中液体的组分，并不限于本说明书中使用的例子。该系统能够在广泛的各种各样科学的、用户的、工业的、和医学的环境中使用。因此，所附权利要求书意图在它们的范 围内，包含这种过程、机械、制造、物质的组分、装置、方法或步骤。
权利要求
1.一种方法，包括 经由谐振电路产生RF信号，所述谐振电路包括可变电感器和电容器； 使得到的电磁辐射传播进受监控的液体中； 检测由液体的电导率及介电系数性质的变化弓I起的谐振电路的阻抗和谐振的变化，所述电导率及介电系数性质的变化与液体含量和体积成比例； 根据所述谐振电路的所述变化了的阻抗和谐振，测量液体的所述电导率及介电系数性质；和 比较被测量液体的所述介电系数及电导率。
2.权利要求I的方法，还包括测量所述液体的温度。
3.权利要求2的方法，还包括使用测量的所述液体的温度，补偿被测量液体的所述介电系数及电导率的得到的比较结果。
4.权利要求I的方法，还包括使用液体的电导率及介电系数性质中的变化，导出所述液体的体积。
5.权利要求4的方法，还包括使用所述液体的得到的体积测量，补偿被测量液体的所述介电系数及电导率的所述得到的比较结果。
6.权利要求I的方法，其中所述检测由液体的电导率及介电系数性质的变化引起的谐振电路的阻抗和谐振的变化，包括测量所述液体的并联电阻和并联电容。
7.权利要求6的方法，其中所述液体的所述并联电阻，与所述液体的所述电导率成比例。
8.权利要求6的方法，其中所述液体的所述并联电容，与所述液体的所述介电系数成比例。
9.权利要求I的方法，其中所述被测量液体是尿素水溶液，而所述比较是提供所述尿素水溶液中尿素的浓度。
10.权利要求I的方法，其中所述被测量液体是尿素水溶液，而所述比较是检测所述尿素水溶液中尿素的老化。
11.权利要求I的方法，其中所述比较是确定箱中液体的类型。
12.权利要求11的方法，其中所述比较是确定所述箱中液体是否为尿素溶液。
13.权利要求12的方法，其中所述比较是确定箱中存在的水的质量。
14.权利要求13的方法，其中存在于所述箱中所述水的质量是基于所述水的盐浓度。
15.权利要求I的方法，其中所述被测量液体是尿素水溶液，而所述比较是检测所述尿素水溶液中非尿素基液体的存在。
16.权利要求15的方法，其中所述非尿素基液体是柴油。
17.权利要求15的方法，其中所述非尿素基液体是石油。
18.权利要求15的方法，其中所述非尿素基液体是汽油。
19.一种监控装置，包括 被耦合到驱动电路的谐振电路，所述谐振电路包括可变电感器和电容器，所述电感器被贴近容器中的液体放置； 检测装置，用于检测由液体的电导率及介电系数性质的变化引起的谐振电路的阻抗和谐振的变化；测量装置，用于根据所述谐振电路的所述变化了的阻抗和谐振，测量液体的所述电导率及介电系数性质；和 比较装置，用于比较被测量的液体的所述介电系数及电导率。
20.权利要求19的装置，其中所述液体是是尿素水溶液。
21.—种方法,包括 把光学传感器浸没在液体中； 引导光进入形成所述传感器的尖的棱镜，所述光被折射出去而进入该液体； 由所述传感器接收被反射的光，该被接收的光正比于液体的折射率； 测量所述折射率；和 根据所述折射率，确定所述液体是水还是尿素溶液及这样的尿素溶液的浓度。
22.—种方法,包括 经由谐振电路产生RF信号，所述谐振电路包括可变电感器和电容器； 使得到的电磁辐射传播进受监控的液体中； 检测由液体的电导率及介电系数性质的变化引起的谐振电路的阻抗和谐振的变化，所述电导率及介电系数性质的变化与液体含量和体积成比例； 根据所述谐振电路的所述变化了的阻抗和谐振，测量液体的所述电导率及介电系数性质； 比较所述液体的所述介电系数及电导率； 把光学传感器浸没在所述液体中； 引导光进入形成所述传感器的尖的棱镜，所述光被折射出去而进入该液体； 由所述传感器接收被反射的光，该被接收的光正比于液体的折射率； 测量所述折射率；和 根据所述折射率，确定所述液体是水还是尿素溶液及这样的尿素溶液的浓度，并且根据所述尿素溶液的介电系数及电导率的比较，检测所述尿素溶液的老化和其它液体对所述尿素溶液的污染。
全文摘要
使用EMF波传播的液体液面和质量感测设备、系统和方法。一种液体液面、组分和污染传感器，经由谐振电路产生RF信号，该谐振电路包含可变电感器和电容器。得到的电磁辐射被传播进液体中，而由液体的电导率及介电系数性质的变化引起的谐振电路的阻抗和谐振的变化被检测，该变化与液体含量和体积成比例。根据谐振电路变化了的阻抗和谐振，液体的电导率及介电系数性质被测量并被比较，以确定尿素溶液的老化和被其他液体的污染。另外，光学传感器可以被浸没在该液体中，以确定该液体的折射率。液体的折射率可以用于确定该液体是水还是尿素溶液；尿素溶液的浓度。
文档编号G01N27/06GK102803910SQ201080028325
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月24日 优先权日2009年6月26日
发明者A·K·麦卡尔, I·布达乌德 申请人:施拉德尔电子学有限公司