用于检测介质的水平的传感器的制作方法

本发明涉及一种用于检测通用介质（比如液体、流体物质、粉末状材料或者处于散装状态的材料等等）的水平的传感器。本发明特别是参照使用在车辆上的电容类型的水平传感器而开发的。

背景技术：

水平传感器被使用在用于检测存在于通用容器（例如储槽）中的液体的残留数量的多种情境中。这些传感器当中的一些基于浮标（float）的使用。这些传感器从机械的角度看来总体上复杂，并且呈现一些关键方面，比如堵塞的风险。这些传感器不可避免地会受到与经历测量的介质的可能冻结相关联的问题的影响。

还已知基于比如电导率/电阻率或电容之类的电学量的测量的水平传感器。这些传感器通常具有根据总体上竖直的水平检测轴被安排在相应的绝缘基板上的第一电极的阵列，所述绝缘基板将被安装在储槽的内部。所述传感器随后具有设置在第一阵列的电极之间或者朝向第一阵列的电极设置的第二电极的类似阵列，从而使得将要测量其水平的流体穿入两个阵列的电极之间。在一些解决方案中，取代多个第二电极，提供共同电极，该共同电极具有至少等于第一阵列高度的高度。在再其他解决方案中，储槽本身具有例如通过金属化表面而变为导电的内表面，以便充当共同电极。所述电极电气连接到常常包括微控制器的电路装置，所述微控制器通过处理在电极之间检测到的电学量的数值而能够识别出储槽中的液体与空气之间的过渡区域，所述过渡区域被视为表明液体的水平。

在这些已知的解决方案中，电极与液体直接接触，并且因此容易发生老化和过早磨损。这些传感器系统的操作于是与流体的特性（比如其电导率/电阻率或者其介电常数）紧密关联。

参照电容类型的水平传感器，这些传感器通常设想到至少两个相互朝向的电极，其水平将被检测的液体穿入所述电极之间，其中所述电极通过振荡器电路被激励，振荡器电路也就是生成交流或频率调制电信号的电路。所述电路检测所述相互朝向电极之间的电容变化，所述电容变化与设置在电极之间的电介质变化成比例，也就是说与设置在电极之间的液体水平成比例，并且因此检测传感器元件的电容的变化。因此在这些传感器中获得与前述电容变化成比例的输出信号。这种类型的已知传感器设想到具有对应阻抗的配置，所述传感器甚至可能表现为天线并且呈现生成电磁干扰（emi）的问题，这一干扰比如会与其他电子系统（比如车载电子电路）发生干扰。这一现象随着电极延伸范围的增加（也就是随着水平传感器的长度的增加）而增加，所述传感器可能会表现为传送天线。

其他类型的电容性传感器设想到在例如梳齿状（交叉指状）配置中的至少两个共面电极之间执行测量，所述共面电极朝向将它们与液体分隔开的绝缘壁，其中超出绝缘壁范围的液体的存在基本上决定彼此并排设置的两个电极之间的电介质的变化，从而实现检测。这种类型的传感器例如从us7258005b2获知。在这些情况下，两个电极之间的间距必须远大于绝缘壁的厚度，通常大于壁厚度（也就是设置在两个电极当中的每一个电极与将要检测的流体之间的壁的厚度的总和）的两倍，从而使得液体的可能存在可以有效地扰动电极之间的电容。除了造成负担的问题之外，这种解决方案还呈现测量分辨率或精度方面的限制。

其他类型的电容性传感器被安放在储槽（比如车辆中的用于燃料或用于添加剂的储槽）的外部。但是这些类型的传感器受困于以下事实：储槽必须设想到较大的壁厚度以便确保必要的机械强度。这就需要使用具有更高功率的频率信号来检测储槽中的液体水平，并且这决定了前述电磁干扰的更大风险。

技术实现要素：

本发明的目的总体上是提供一种生产起来简单并且便宜的水平传感器，其特点在于使用和构造方面的高度灵活性以及基本上免疫于前面着重提到的问题。

根据第一方面，本发明的目的是提供一种可以在确保精度和可靠性的同时按照不同长度生产的水平传感器。

根据一个不同方面，本发明的目的是提供一种即使在经历测量的介质至少部分地发生凝固或冻结的状况下也适合于实施水平测量的传感器。

根据一个不同方面，本发明的目的是提供一种能够辨别经历测量的介质的不同层和/或不同状态的存在和/或高度的水平传感器，比如“液体-空气/气体-固体”类型，或者“液体-固体”类型，或者“空气/气体-固体”类型，或者又是“液体-空气/气体”类型的状态和/或层的序列。

根据一个不同方面，本发明的目的是提供一种能够检测经历测量（例如在冻结和/或解冻期间包含液体的储槽中的水平变化的测量）的介质的不同层和/或状态的高度变化（比如介质的冰冻或凝固层的增大或减小）的水平传感器。

根据一个不同方面，本发明的目的是提供一种具有如下结构的水平传感器：该结构被设计成即使在由于经历测量的介质的冻结和/或凝固和/或发热状况而面对应力的情况下仍然实现其精确操作。

本发明的至少一个目的是通过具有在所附权利要求书中规定的特性的水平传感器和相应的控制方法而实现的。权利要求书构成这里关于本发明所提供的技术教导的一个固有部分。

附图说明

通过后面参照附图进行的描述将形成本发明的其他目的、特性和优点，所述附图纯粹是作为非限制性实例而提供的，其中：

-图1和2是把根据本发明的水平传感器安装在例如储槽之类的通用容器上的两种可能的替换配置的部分剖面示意性透视图；

-图3和4是根据本发明的一个实施例的水平传感器的不同角度的示意性透视图；

-图5是根据本发明的一个可能实施例的水平传感器的部分剖面示意性透视图；

-图6是根据本发明的一个可能实施例的水平传感器的部分分解示意图；

-图7和8是根据本发明的一个可能实施例的水平传感器的电路的不同角度的示意性透视图；

-图9是根据本发明的一个可能实施例的水平传感器的示意性纵剖面；

-图10是图9的传感器的更大尺度下的第一细节；

-图11是图10的传感器的更大尺度下的细节；

-图12是图9的传感器的更大尺度下的第二细节；

-图13是根据本发明的一个可能实施例的水平传感器的感测部分的示意性剖面图；

-图14是图13的传感器的更大尺度下的细节；

-图15是图14的传感器的更大尺度下的细节；

-图16、17和18是根据本发明的一个可能实施例的水平传感器的安装或固定的可能替换配置的部分示意性透视图；

-图19是根据图18的水平传感器可以关联到的容器的一部分的部分示意性透视图；

-图20是旨在图示根据本发明的一个可能实施例的水平传感器的电极连接的可能配置的部分示意性表示；

-图21是旨在例示根据图20的水平传感器的可能电路配置的部分示意性表示；

-图22是类似于图21的内容的部分示意性表示，其旨在例示根据图20的水平传感器的替换电路配置；

-图23和24是旨在图示根据本发明的可能替换实施例的水平传感器的电极连接的其他可能配置的示意性表示；

-图25是旨在例示根据图24的水平传感器的可能电路配置的部分示意性表示；

-图26是旨在通过曲线图例示在本发明的可能实施例中使用的电信号或数值的可能解释原理的示意性表示；

-图27和28是类似于图20、23和24的内容的示意性表示，其旨在图示根据本发明的可能替换实施例的水平传感器的电极连接的其他可能配置；

-图29是根据本发明的一个可能实施例的水平传感器的一些电路元件的示意性表示；

-图30是类似于图25的内容的部分示意性表示，其旨在例示根据本发明的一个可能实施例的水平传感器的其他可能的使用状况；

-图31是根据本发明的水平传感器的可能变型实施例的部分剖面示意性透视图；以及

-图32是旨在例示作为图25的内容的替换方案的电路配置的部分示意性表示。

具体实施方式

在本说明书的框架中提到“实施例”或“一个实施例”时意图表明关于该实施例描述的特定配置、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，可能存在于本说明书的不同位置处的比如“在一个实施例中”、“在一个实施例中”之类的短语不一定指代同一个实施例，而是可以替换地指代不同的实施例。此外，在本说明书中定义的特定构造、结构或特性可以按照任何适当的方式被组合在一个或更多实施例中，甚至是与所示出的实施例不同的实施例中。这里所使用的数字和空间参考（比如“上方/顶部”、“下方/底部”、“向上”、“向下”、“正面”、“背面”、“竖直”等等）仅仅是为了方便起见而提供的，并且因此不定义实施例的保护领域或范围。在附图中，相同的附图标记被用来表明类似的或者技术上等效的单元。

在图1中，用于处于流体或散装状态的通用介质的通用容器（特别是储槽）作为一个整体由1标示。储槽1具有优选地由电绝缘塑性材料制成的主体。本身已知类型的加热器可以与储槽1相关联，加热器被用于例如在发生冻结的情况下加热储槽本身和/或其内容。在该图中通过由eh标示的方块示意性地表示电加热器。

储槽1例如可以是装备机动车辆的储槽。在一个实施例中，比如在这里所例示的实施例中，储槽1被设计成装备具有柴油引擎的车辆，并且包含在储槽1中的液体是被称作adblue的液体，也就是由scr（选择性催化还原）系统使用的软化水中的32.5%（最低31.8%-最高33.3%）尿素溶液，所述scr系统也就是用于减少来自柴油引擎所产生的废气的氮氧化物排放的系统。

在所图示的示意性实例中，所述储槽具有上方壁面2，在所述上方壁面2上提供开口，该开口具有用于补充液体的塞子3。储槽1的壁面（例如其底部壁面4）于是具有不可见的排出开口，液体经由所述排出开口流出或者例如通过泵浦被抽出，以便把液体提供到scr系统。同样在上方壁面2上，储槽1具有由5标示的第二开口，第二开口被固定在根据一个可能实施例的水平传感器的主体按照流体密封的方式与之相对应的位置。所述水平传感器，作为一个整体由10标示，被安放成根据由x标示的水平检测轴延伸，所述水平检测轴优选地是基本上竖直的，但是如果需要的话也可能相对于竖直方向倾斜。

传感器10具有被设计成至少部分地在储槽1内部延伸的感测部分11。感测部分11的远端区段优选地与储槽的底部壁面4接触或者与之相距很小的距离，也就是说处于非常接近于用于排出或抽出液体的开口的位置的高度，以便能够检测储槽中的甚至是非常低水平的存在。在未被表示出的一个实施例中，感测部分11的远端区段被固定在储槽1的与被提供有开口5的壁面相对的壁面的内侧，其中传感器10优选地通过快速释放耦合或附着而被安装并且固定在所述开口5处。优选地是，储槽1的近端区段在储槽1内部延伸到相对接近上方壁面3的高度。

在所图示的实施例中，传感器10的主体在其上方部分中具有用于将其固定到储槽的上方壁面2的元件。在该实例中，这些装置由具有相关联的螺钉（未被表示出）的凸缘构造表示。该实施例在任何情况下都不可被理解成限制，还存在用于固定传感器10的主体的可能的不同解决方案，后文中例示出其中一些解决方案。

在图1的实例中，传感器10被从上方固定，也就是与储槽的上方壁面2相关联。但是在其他实施例中，所述传感器可以被从下方固定，也就是固定到底部壁面4。在图2中示意性地图示了这种类型的实施例，其中传感器10通过流体密封的方式被安放在对应于开口5的位置处，所述开口5在这里被定义在底部壁面4中。此外在该实施例中，感测部分11的近端区段（其在这里可以被定义成下方）处于接近底部壁面4的位置，而远端区段（其在这里可以被定义成上方）则处于相对接近于上方壁面3的高度。此外，在这种类型的解决方案中，部分11的远端可以通过前面所表明的类型的适当耦合装置固定到壁面3。

在图3和4中，从不同的角度单独表示出根据一个实施例的传感器10。在部分11的近端，传感器10的主体10a定义盒状外罩12，所述盒状外罩12还包括总体上中空的连接器主体12a，连接器主体12a被提供有后文中描述的电气端子，所述电气端子优选地从外罩的侧壁突出。外罩12优选地被提供有封盖13，所述封盖13可以例如通过外罩12的塑性材料与封盖13的塑性材料之间的焊接按照流体密封的方式被固定就位。

在外罩12与部分11之间，传感器10的主体10a优选地定义部分或构造14，部分或构造14用于与储槽上的对应安装开口相对应的位置处的流体密封耦合。构造14定义对应于至少一个密封元件15的至少一个支座，所述密封元件15还可以实现传感器20在储槽上的弹性安放的功能。在一个实施例中，提供o形环类型的至少两个弹性元件，其中一个实现密封功能，并且另一个被用来获得传感器10在储槽1上的弹性安放，以便例如补偿组装容差。在所图示的实例中，构造14具有基本上呈圆形的轮廓，并且所述密封元件是o形环。随后在图3和4中通过12b标示出前面提到的用于固定传感器的主体10a的凸缘构造，所述凸缘构造在这里被定义在外罩12的底部。

在图5中表示出根据一个实施例的传感器10的部分剖面图，以便突出显示其主体10a如何是内部中空的以便容纳水平检测组件。从该图特别可以注意到，对应于感测部分11的位置处的传感器的主体10a如何定义具有总体上细长形状的中空外壳16。在所示的实例中，外壳16总体上具有棱柱形状，特别是基本上成平行六面体。将看到的是，在一个变型实施例中，通过把电绝缘塑性材料直接包覆成型（over-moulding）在电路基板上可以至少获得外壳16，正如后文中所描述的那样。更一般来说，传感器10具有至少一个绝缘层以用于将其电极（在后文中描述）相对于储槽1的内部电绝缘。

在一个优选实施例中，具有构造14和外壳16的外罩12由单一主体10a定义，所述单一主体10a由电绝缘塑性材料制成，正如例如在图6中可以清楚地看到的那样。另一方面，本发明不排除主体10a的如下实施例：使得主体10a的不同部分例如通过相互耦合装置或者通过焊接或包覆成型按照流体密封的方式相对于彼此固定。

在一个实施例中，主体10a或者至少其被设计成直接或间接暴露于液体的部分（外壳16并且可能还有附着部分14）由可模塑的热塑性材料（比如聚丙烯（pp））制成，或者由高密度聚乙烯（hdpe）制成。另一方面，本发明的申请人所实施的实际测试使得有可能确定一种特别适合的材料（还考虑到后文中所描述的特定水平检测模态）是环烯烃共聚物（coc）。通常被采用在医疗领域内的这种类型的材料对于这里所考虑的应用给出了特别有利的特性，其中可以提到的是：低密度，非常低的水吸收，关于水蒸气的优越屏障属性，高刚度、强度和硬度，对于极端温度和热冲击的高抗性，对于比如酸碱之类的侵蚀剂的优越抗性，优越的电绝缘属性，以及使用普通的热塑性材料处理方法（比如注射成型、挤压、吹制成型、注吹成型）的容易的可加工性。

被用于提供传感器10的主体10a的材料或者至少其中一种材料可以类似于提供储槽1的至少一部分的材料或者与提供储槽1的至少一部分的材料化学相容，以便例如实现传感器主体与储槽之间的流体密封焊接。前面所表明的材料中的一种或更多种可以被用来提供主体10a的不同部分，比如具有构造14和外壳16的外罩12，即使当主体10a由被使得关于彼此固定的不同零件制成时也是如此。当然，利用其中一种所表明的材料还可以获得封盖13。

同样在图5中可以注意到电气和电子检测组件如何被容纳在由传感器10的主体定义的空腔（作为一个整体通过h标示）中。在一个优选实施例中，这些组件被安放在提供电路基板的电绝缘基板20上。基板20由适合于产生印刷电路的材料（比如例如fr4或者比如玻璃纤维之类的类似的复合材料，或者同样是基于聚合物的陶瓷材料，优选地是可以被模塑以便实现生产基板20的材料）制成。

在电路基板20中可以识别出将被容纳在外罩12中的第一部分20a以及将被容纳在外罩16中的第二部分20b。与基板20的部分20a相关联的普遍是传感器10的控制电子组件以及用于传感器10的外部电气连接的相应端子。替换地，与基板20的部分20b相关联的是包括一系列电极的检测组件。这些电极当中的一些电极在图5中由后面有数字的字母“j”标示，所述数字标识从感测部分11（也就是基板20的部分20b）的近端（电极j1）延伸到远端（电极jn）的所述系列中的电极的位置。

在所示的实例中，提供在其中定义了部分20a和20b的单一电路基板，但是在可能的变型实施例中，可以提供通过适当的电互连装置以及可能的机械互连装置连接在一起的一定数目的电路基板（例如对应于部分20a的电路基板和对应于部分20b的电路基板，以及用于把一个部分的导电路径连接到另一个部分的导电路径的电导体或连接器）。

在图6中表示出根据本发明的一个实施例的传感器10的分解视图，在图中可以认出前面已经标识出的各个部分。在该图中可以看到由21标示的前面提到的端子，该端子优选地具有例如通过模塑和/或从金属条进行冲裁（blanking）获得的总体上平坦的形状，与相对于外罩12固定的连接器主体12a一起提供例如去到车载scr系统的控制单元的用于传感器10的外部连接的接口。

在一个实施例中，每一个端子21具有薄片（lamina）形状的接触部分21a和狭窄互连部分21b，所述接触部分21a被设计成用于把连接器主体12a定位在空腔内部，所述狭窄互连部分21b被设计成用于与存在于基板20上（特别是其部分20a中）的对应接触件22电气和机械耦合，在后文中将对所述部分进行描述。

同样在图6中可以看到作为整体的基板20，基板20具有相应的部分20a和20b，部分20a和20b具有相关联的电气和电子组件。基板20还被单独表示在图7和8中，图7和8表示基板20的主面的相对视图。具有总体上细长并且优选地平坦的形状的电路基板20在该基板的主面之一（这里在惯例上被定义成“背面”）上具有作为整体由23标示的相关联的控制电路装置，控制电路装置优选地包括电子控制器24（例如微控制器）。控制器24优选地包括至少一个处理和/或控制逻辑单元、存储器电路以及输入端和输出端，其中有模拟/数字类型的输入端。

电路装置23的组件连接到提供在部分20a中的导电路径，导电路径例如在图8中可以看到（但没有任何附图标记）。随后在所述基板的部分20b的背面上提供一系列导电路径25，一系列导电路径25用于图5的电极j（优选地具有用于不同表面上的路径之间的连接的金属化通孔）以及去到装置23的其他可能组件的电气连接。

在一个实施例中，所述电路包括特别提供在相应的电路基板20上的至少一个温度传感器。例如ntc类型的这种传感器可以被安放在基板20的部分20b的远端区段和近端区段的至少之一上。在所表示出的实例中，两个温度传感器26和27被安放在基板20的部分20b上（特别是被安放在其背面上），所述两个温度传感器26和27被安放在部分20b的相对端区段中，通过相应的导电路径连接到电路装置23。假设传感器10安装在图2中所示的类型的储槽1中，温度传感器27可以被用于检测液体的温度，由此传感器26（其在已安装状况下更接近储槽的上方壁面）可以被用于检测液体上方的储槽内部容积中的温度（例如空气的温度）。特别具有两个温度传感器26和27的所表示出的类型的配置实现把传感器10安装在按照图1的配置或者按照图2的配置的储槽1中，这是通过在软件层级反转功能（比如两个传感器的功能和/或电极j的功能）而实现的。

可以在基板的部分20a内（也就是说在外罩12内）提供用于检测温度的传感器。当然还有可以有可能提供多于两个温度传感器，例如处于传感器26和27的位置之间的中间位置处的一个或更多传感器。

在图8中可以清楚看到基板20的正面，在基板20的部分20b中安排有电极j，仅仅其中一些电极j被示出。在所表示出的非限制性实例中，电极j（其数目为三十七个）根据阵列被安排，所述阵列根据基板的部分20b的长度方向延伸（也就是沿着检测轴x）并且彼此间隔开。电极j由导电材料（例如金属材料或金属合金）制成，并且与基板20的部分20b的正面相关联。电极j优选地是共面的，并且例如可以具有被蚀刻或施加在基板20上的平板或薄片的形式，或者由导电层构成（其方式类似于路径25），导电层例如通过丝网印刷技术或类似技术沉积在基板20上。

正如所提到的那样，在一个实施例中，基板20具有通孔（在图7和8中部分地可见，其中一个通孔由f标示），所述通孔包含导电材料，导电材料用于提供在部分20b的正面上的电极j与存在于基板20的部分20b的背面上的导电路径25之间的电气连接。

回到图6，其中可以看到在水平传感器的主体10a中（也就是说在其部分12、14和16中）轴向延伸的盲空腔（blindcavity）h的一部分。在该空腔h内优选地提供用于基板20的引导和定位元件，一些引导和定位元件在图5和6中部分地可见，其中他们分别在对应于外壳16的位置和对应于外罩12的位置由16a和12c标示。用于基板20的定位元件还可以有可能被提供在封盖13中。

在图9中可以在纵向剖面中看到水平传感器10，从纵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、在附着构造14中以及在外壳16中延伸，在空腔h中容纳有电路基板20。从该图中可以清楚地注意到，在一个实施例中，温度传感器27如何被设置在接近构造14的位置，或者更一般来说，在传感器10已安装状况下，如何被设置在接近被提供有用于安装传感器10的开口的储槽1的壁面的位置。在一方面，根据图7-8之间的比较，在另一方面，根据图9可以另外认识到，由j1标示的电极在图2的已安装状况下也处于接近储槽的底部壁面的位置，优选地是即使在储槽的最小填充的情况下也可以由液体达到的位置。将会看到，在一个实施例中，电极j1被用于提供参考数值，该参考数值在检测液体水平的过程中使用。根据一个不同的实施例，电极j1可以为此目的与处于不同电位或电压的至少另一个参考电极j相组合来使用。另一方面，还可以在基板20的部分20b的其他区域中提供一个或更多参考电极j。

在图9中还可以看到连接器主体12a，具有一个相应的端子21。端子21可以被过盈配合在相应通道中，该通道定义在连接器主体12a中，或者有可能可以至少将外罩12的主体包覆成型在所述端子上。优选地是，所述端子以及连接器主体的相应通道在基本上垂直于由电路基板20和/或由电极j标识的平面的方向上纵向延伸。

在一个实施例中，接触件22被配置成用于与端子21弹性耦合，以便获得与彼此的电气和机械连接。在图10中可以看到并且在图11中可以更加详细地看到端子21的部分21b与提供在基板的部分20a中的相应接触件22之间的可能耦合模态。

在所例示的实施例中（特别参见图11），所述接触件具有平面底座22a，平面底座22a被提供有中心孔洞或通道22b。在通道22b的相对侧面上，偏离底座22a的是朝向彼此汇聚的至少两个翼片（tab）22c。接触件22的主体由比如金属或金属合金（例如磷青铜（phosphorousbronze））之类的导电材料制成，导电材料优选地涂覆有锡或金或者被设计成改进电气接触的其他材料。

翼片22c被插入在定义在基板的部分20a中的相应通孔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导电路径。优选地是，孔洞20c由电路装置23的布局的其中一条路径的导电材料围绕，其中接触件22的底座22a至少部分地与前述导电材料重叠以便获得电气连接。在图11中还可以看到，在已组装状况下，一个接触件的通道22b与基板20的孔洞20c基本上对准，其中底座22a被设置为抵靠基板本身的表面（在这里是后表面），并且翼片22c在基板20的相对表面（在这里是前表面）上优选地从孔洞20c突出。

出于组装传感器的目的，将已经被提供有相应的电气和电子组件的基板20从空腔h的开放部分（也就是说从外罩12）插入到传感器10的主体10a的空腔h中。因此，在插入之后，基板20的部分20b普遍位于外壳16内，而部分20a则位于外罩12内。接触件22和孔洞20c在基板20上的位置使得，在如前所述将基板20插入到主体10a中之后，这些孔洞和接触件朝向连接器主体12b内部的通道。随后将端子21过盈配合到连接器主体12a的相应通道中，从而使得对应的互连部分21b分别穿入到接触件22和基板20的孔洞22a和20c中。端子的部分21b随后穿入翼片22c之间从而导致其弹性分离，这确保充分的电气连接和良好平衡的机械连接。优选地是，前面的弹性电气连接还适合于防止例如由于传感器10的使用期间的可能机械应力（比如施加在端子21上的振动或应力）导致的对基板20以及对相应的电路造成的任何可能的损坏。

应当认识到，传感器的组装非常简单并且容易自动化，从而只需要本身基本的操作，所述操作通过把电路基板20插入到主体10a的空腔h中并且随后把端子21驱动配合到连接器主体12a的相应通道中所表示。

正如所提到的那样，在一个实施例中，传感器10的主体10a被提供有用于基板20的定位和/或引导元件。这些元件的存在简化了传感器10的进一步组装，同时确保了各个部分之间的组装的高精度以及更高的测量精度。如前所述的定位元件可以被提供在外罩12和外壳16的至少其中之一内，优选地被提供在所述外罩和外壳全部二者中。正如已经提到的那样，一个或更多定位元件可以被提供在外罩12的封盖13中。

例如参照图10和11，在一个实施例中，在外罩12的两个相对侧壁面当中的每一个壁面的内部定义由12c标示的插入和定位引导部，所述插入和定位引导部总体上彼此平行并且在其间可以接合有基板20的边缘区段，特别是其部分20a的边缘区段。在所示的实例中，引导部12c被定义在外罩12的前述相对壁面的内表面上的浮凸（relief）部中（在这方面还参见图6，其中引导部12c的顶部是可见的），但是本发明的范围并不排除这样的实施例：其中具有与引导部12c的目的类似的目的的引导部由在传感器10的主体的纵向方向上延伸的凹陷构成。优选地是，引导部12c的顶部被定形成具有在这里由倾斜表面定义的中心导入部分，中心导入部分被设计成促进把基板的部分20a的相对边缘引入到对应的各对引导部12c中。可以以微小过盈或者最低限度松动在引导部12c之间插入基板20的部分20a。

从图10还可以认识到，在一个优选实施例中，封盖13如何在其顶部壁面的内部也具有定位构造13a，定位构造13a定义用于部分20a的近端或上方边缘（如图中所见）的支座。此外，在这种情况下优选地是，把定位构造13a定形成定义中心导入部分，中心导入部分在这里包括两个汇聚的倾斜表面，以便在把封盖13安放在外罩12上时促进把部分20a的近端或上方边缘引入在相应的支座中。构造13a优选地包括适合于防止基板20的不合期望的轴向移动的相对表面或元件13b。

在一个优选实施例中，在外壳16的远端与基板20（也就是其部分20a）的远端之间定义了自由空间或净空（clearance），从而特别实现补偿如下材料的可能不同程度的热膨胀：构成外壳16的材料和构成基板20的材料。这样的净空在图12中由h1标示，图12表示图9的传感器的放大细节，特别是传感器10的远端部分的放大细节。为了阐明这一方面，应当考虑到的是，作为车辆部分的传感器10的优选使用情境设想到达到非常低的温度，例如低至-40°c，而相反所述设备则是基本上在室温下（例如在25°c）下生产的。参照该数值实例，传感器10因此经历可观的热振荡（thermalswing），外壳16的可变收缩根据所使用的塑性材料对应于该热振荡。

在具有65°c的上述温度跳跃（从+25°c到-40°c）的假设下，因此设想净空h1以便实现外壳16的自由收缩，而不会使其与基板20的远端或边缘发生接触，和/或设想净空h1以防止外壳16的前述收缩可能对一个或更多电极j造成损坏。参照前面提到的材料，可以考虑热膨胀的以下数值：

-hdpe=>200ppm/°c

-pp=>120ppm/°c

-coc=>60ppm/°c

-fr4（基板20）=>20ppm/°c

现在考虑公式h1(mm)=单位h(mm/mm)x传感器的长度lu(mm)，对于这里作为举例给出的温度跳跃（65°c），可以考虑单位h的以下数值：

-对应于hdpe的h=0.012mm/mm

-对应于pp的h=0.007mm/mm

-对应于coc的h=0.003mm/mm

因此，例如对于由hdpe制成的具有lu=150mm的传感器主体10，h1的最小值是0.012x150=1.8mm；对于由pp制成的具有完全相同的长度lu的传感器主体，h1的最小值是0.007x150=1.05mm；对于由coc制成的相同的传感器主体，h1的最小值是0.003x150=0.45mm。

在一个优选实施例中，电路基板20的部分20b被定位在水平传感器的主体10a的外壳16内，从而使其正面（也就是其被提供有电极j的面）邻近相应的内表面或者被设置为抵靠在相应的内表面，并且优选地至少部分地与之接触。为此目的，优选地在外壳16的内部提供一个或更多定位元件，所述定位元件趋向于把基板的部分20b推向外壳16的壁面。在一个实施例中，从外壳16的一个壁面的内部突出至少一个前述定位元件，该定位元件在外壳本身的相对壁面的方向上延伸。

在图13中可以看到这种意义上的一个可能的实施例，该图是外壳16的剖面视图（具体根据正交于轴x的平面，例如经过图4的xiii-xiii线）。从该图可以注意到从外壳16的其中一个主壁面的内部如何突出两个浮凸16a（其中一个在图5和9中也可见），所述浮凸总体上彼此平行并且在外壳的纵向方向上延伸，优选地但是并非必须在其整个长度上延伸（这些浮凸可能存在中间中断）。在这里整体上由主体10a或外壳16定义的浮凸16a优选地具有锥形轮廓，从而使得其总体上变尖或者变细的顶部被按压抵靠基板20的部分20b的背面。可以认识到，在把基板20插入到空腔h中之后，浮凸16a被设计成推动部分20b的正面抵靠外壳16的、与所述浮凸本身从其升起的壁面相对的壁面的内表面。由于构成外壳16的塑性材料的特定弹性，这一应力有利地具有弹性分量。

在一个实施例中，定位元件16或者每一个定位元件16由不同于外壳16材料的材料（比如弹性体）制成，该材料例如被安放或共注成型（comoulding）或包覆成型在外壳16上和/或具有不同于所表示出的形状的另一种形状，但是其被设计成对基板20和电极j进行操作以施加推力（thrust）和/或按照弹性方式进行操作。

在一个优选实施例中，所述一个或多个浮凸16被配置成能够至少在其顶部区域中弹性地屈服和/或经历形变，从而即使在基板20的厚度大于所述一个或多个浮凸16的尖部与朝向前述尖部的外壳16的内表面之间的距离的情况下（作为由于塑性材料在相应的模塑过程期间的不同程度的收缩所导致的尺寸容差的结果而可能出现的状况）仍然实现插入基板20，从而在任何情况下都确保前面所描述的推力。

在一个实施例中，在外壳16的内部（或者在任何情况下至少是基板20和外壳的相应朝向的壁面16a）引入不导电的流体填充材料，比如电绝缘流体材料，以便确保优选地不存在气泡（特别是在电极j与外壳16之间），气泡可能损害根据后文中所描述的模态实施的适当的水平测量。前述填充材料优选地被设计成封装至少基板20的部分20b和/或与至少基板20的部分20b接触，前述填充材料例如可以是聚氨酯树脂或者优选地是凝胶，非常优选地是硅凝胶。适合于所述应用的硅凝胶例如是由wackerchemieag（慕尼黑，德国）销售的被称作silgel®612的硅凝胶。

所述填充或绝缘或凝胶材料（为了简明起见还在后文中仅被定义成“凝胶”）的存在的主要功能是填充在传感器的部分20b的正面与朝向该正面的外壳16的壁面之间出现的可能间隙。这些间隙尽管体积非常小但是仍然可能会存在，这例如是由于基板20和/或电极j的表面粗糙性，或者同样是当电极j的厚度决定其会从电路基板的部分20b的前表面略微突出时，或者同样是由于外壳16的壁面的粗糙性和/或可能的形变，这些原因例如是在相应模塑品的表面精加工之后和/或在外壳16的模塑的情况下聚合物和/或热塑性材料的不同收缩之后。

通过在图14和15中表示出的细节进一步阐明了前面所阐述的想法。在图14的细节中可以清楚看到浮凸16的顶部，该顶部压在基板的部分20b的背面上，从而把电极（其中一个由j标示）推动抵靠外壳16的朝向壁面的内表面。图15的进一步放大突出显示出电极j与外壳16的前述壁面之间的界面区域，从中可以注意到，在所例示出的情况下，所讨论的两个元件的相互朝向表面如何具有对应的微空腔，这例如是由于材料的表面粗糙性和/或形变而造成的（例如材料在模塑期间的不同收缩、微小翘曲等等）。在前述凝胶（在图15中在前述微空腔之间的界面处由g标示）存在的情况下，浮凸16a把基板20的部分20b推动抵靠外壳16的内表面，从而有利于所讨论的两个部分之间的多余凝胶的退出。通过这种方式，在这些相互朝向部分之间仅保留对于填充前述微空腔所严格必要的凝胶g的膜。通过在外壳16中存在至少一个排出空腔而优选地允许多余凝胶g的前述退出，所述排出空腔例如包括外壳16内部的空腔h的未被基板20和浮凸16a占据的部分。该空腔在图13中由h2示意性地标示（空腔h2可以有可能包括先前由h1标示的空间）。

从图14还可以认识到浮凸16a顶部的形变或者从浮凸16a顶部少量移除材料，所述浮凸16a顶部在该例中精确地采取名义上圆化的尖部。正如已经解释过的那样，浮凸16a的锥形形状旨在实现形变，特别是在电路基板的部分20b被力量配合到外壳16的空腔中的情况下（例如在由于外壳本身的模塑所导致的过多尺寸收缩或容差的情况下），并且旨在确保前面所提到的旨在获得电极j与外壳16的内表面之间的良好接触的推力以及导致过多凝胶的流出，以用于可靠并且精确检测的目的。在这方面应当考虑到，在所述优选实施例中，凝胶被引入到外壳16的空腔中从而基本上填满所述空腔，但是出于实用的目的，使得凝胶存在于基板的具有电极j的部分20b与外壳16的朝向表面之间的界面区域中就足够了，其中正如前面所说过的那样，过多的凝胶可以流出到所述外壳内部的前述排出空腔h2中。

正如已经提到的那样，把水平传感器10的主体10a固定到储槽的模态可以不同于先前所例示的模态。一般来说，所述耦合可以基于与传感器10的主体10a和储槽1中的一个相关联的浮凸中的元件的存在，所述元件被提供用于与存在于储槽和传感器的主体10a二者当中的另一个上的空腔或支座相耦合，所述耦合优选地发生在部分轴向移动并且部分角度移动之后。在一个实施例中，主体10a与储槽之间的机械耦合是快速耦合，例如快速块式（fast-block）耦合或螺纹耦合或快速释放耦合。图16例示出基于基本上是卡销（bayonet）类型的耦合系统的传感器10与储槽1之间的耦合情况。在该例中，提供传感器的主体10a，在其附着部分14中具有多个表面接合齿或浮凸，仅仅其中一个是可见的并且由12d标示，所述表面接合齿或浮凸被设计成耦合在对应的接合支座5a中，所述接合支座5a被定义在相对于被提供有开口5的储槽1的壁面（在这里是底部壁面4）的开口5的外围位置中。优选地是，前面所描述的储槽1的壁面在对应于开口5的位置中具有用于容纳附着部分14和相应的垫圈15的圆柱形外罩，其中支座5a在壁面4的上面与前述外罩的圆柱表面之间延伸。出于耦合的目的，主体10a被穿过开口5插入，直到垫圈15支撑在定义在前述圆柱形外罩中的相应相对表面上为止，圆柱形外罩还容纳附着部分。进行这一插入使得浮凸12d开始进入对应的支座5a的基本上竖直的伸展部分。施加在主体10a上的后续角度移动决定浮凸12d在支座5a的基本上水平的伸展部分中的通过，以及正如通常发生在已知类型的卡销耦合中的那样，各个部分之间的随之发生接合（在任何情况下还有可能设想到支座5a中的倾斜伸展部分）。

在一个实施例中，作为补充或替换，提供储槽内部的耦合，比如基于与传感器10的远端和储槽的朝向壁面的之一相关联的接合浮凸的耦合，这些接合浮凸与存在于前述远端和壁面二者当中的另一个上的空腔相耦合。举例来说，外壳16的远端可以被提供有一个或更多个接合浮凸或齿（优选地是径向浮凸），其被设计成耦合在对应的接合支座中，所述接合支座被定义在从朝向前述远端的储槽的壁面升起的元件中。储槽内部的前述耦合可以设想在技术上等效于参照图16的实例所描述的元件的元件。

在图16中图示的类型的耦合除了不需要特定工具之外，还使得有可能获得传感器10的主体10a在储槽1上的弹性安放。在图16中所表示出的实施例中，外罩12的形状基本上是圆柱形，而没有对于先前所描述的其特性的偏见。

在一个实施例中，水平传感器的主体10a与储槽1之间的固定是永久类型，这例如通过胶粘或焊接获得。在图17中例示出这种类型的解决方案，其中在储槽1的壁面4（但是其可以是壁面2）的外部升起环状浮凸2a，其在这里基本上是四边形浮凸，该四边形浮凸限定其中定义开口5的壁面4的区段，所述开口5在这里基本上由狭缝构成，该狭缝具有略大于外壳16的尺寸的剖面尺寸。在这种情况下，主体10a的附着部分14具有基本上与浮凸2a所定义的封闭轮廓互补的形状，也就是说在所示的实例中是四边形，并且优选地被提供有其自身的、与浮凸2a互补或镜像的环状浮凸（未在图中表示出）。出于耦合的目的，主体10a的外壳16被插入到开口5中，直到附着部分14与浮凸2a耦合为止。部分14与浮凸2a之间的最终固定可以通过沉积在所讨论的两个部分的至少其中之一上的粘合剂而获得（其中该粘合剂还实施确保流体密封性的功能），或者可以通过把部分14与浮凸2a焊接在一起而获得（例如通过激光或振动或超声焊接），或者再次通过材料的再熔化或者所谓的热刀片（hot-blade）焊接而获得。当然，在这种情况下，构成储槽1的壁面2或4以及传感器的主体的附着部分14的材料由于它们将被焊接在一起因此是相容的材料。

在图17中所表示出的实施例中，连接器主体12a从该处突出的外罩12的壁面以及连接器主体本身具有不同于先前所说明的情况的结构，而没有对于参照图1-15描述的设备的特性的偏见。在图16和17中，连接器主体12a内部的端子与传感器10的内部电路之间的连接也不同于先前所例示的连接。根据这些变型，优选地提供配备有连接器主体12a的电气连接器，该连接器主体12a被定形成定义锁结装置和/或约束装置，所述锁结装置被设计成实现与对应的外部电气连接器的独有耦合，所述约束装置被设计成仅在正确的方向上实现与前述外部连接器的耦合，从而防止极性颠倒或者错误的连接。

图18图示了类似于图16的内容的一个变型实施例，但是区别在于存在两个弹性元件15’和15’’（在这里由o形环表示），以及定义针对这些元件的相应支座的附着部分14。优选地是，表面接合浮凸12c被定义在部分14中在所述两个弹性元件15’和15’’之间的中间位置处，也就是相应的定位支座之间的中间位置处。如图19中可见，在这样的实施例中，安装开口5处的圆柱形外罩被定形成呈现分别针对元件15’和15’’的两个轴向停驻表面5b和5c，以及处于前述表面之间的中间位置处的对应于浮凸12d的接合支座5a。

在这样的实施例中，下方垫圈15’’实施主体10a的部分14与相应的圆柱形外罩的内部之间的密封（特别是径向密封）的功能。相反，弹性元件15’被设计成在部分14的相应停驻表面（在图16中由14a标示）与圆柱形外罩的表面5b之间被轴向压缩。通过这种方式，在已安装状况下，元件15’的弹性反作用把主体10a作为一个整体推向外罩的外部（参照图18是向下），从而确保所涉及的各个部分之间的可能容差的弹性安放和恢复。

正如前面已经说过的那样，参照图16-19描述的安装的配置也可以在水平传感器10与储槽的上方壁面相关联时被使用，其使用方式类似于图1中所图示的方式。

正如前面所看到的那样，在目前为止所描述的实施例中，水平传感器10包括电容性元件的阵列，其中每一个电容性元件包括单个电极j1-jn（在目前为止所说明的实例中“n”等于37）。“单个”一词在这里意图表明每一个电极j属于不需要另一个电极的电容性元件，正如通常在已知的电容性水平传感器中所发生的那样，其先决条件是存在相互朝向的或梳齿状（交叉指状）电极或板对，或者存在朝向多个电极或板的一个共同电极或板。换句话说，在这里所提出的解决方案中，每一个电极j提供某种“虚拟电容器”的板，虚拟电容器的另一个板通过存在于储槽中的经历测量的介质获得，并且其中设置在外罩16之间的壁面（或者作为替换的其他绝缘层）构成所述虚拟电容器的板之间的电介质或绝缘体，可以有可能为该虚拟电容器添加由前面描述的凝胶g的层构成的电介质或绝缘体。

因此，在实践中，每一个电极j连同相应的控制电子装置一起提供某种电容性邻近传感器，所述传感器即使在不与介质发生直接接触的情况下也能够检测介质的存在或不存在。这种类型的操作是基于检测电容器的电容的原理。电极j是电容器的敏感侧并且构成电容器的一个板，而在导电介质附近的可能存在物提供电容器的另一个板。通过这种方式，介质在每一个电极j附近的存在或不存在决定控制电子装置所能检测的电容。

因此在这里所考虑的应用中，根据在电极j前方是否存在液体，每一个电极j能够提供至少两个不同的电容性结构，也就是，至少：

-具有第一电容数值的第一电容性结构，此时电极j正朝向液体，也就是说此时储槽中的液体水平对应于或者高于所考虑的电极j；以及

-具有第二电容数值的第二电容性结构，此时电极j未朝向液体，也就是说此时储槽中的液体水平低于所考虑的电极j。

在所示的优选实施例中，正如所看到的那样，就电极j被包含在电绝缘并且流体密封的外壳16中而言，电极j与液体隔离：因此，电极j所朝向的外壳16的壁面与电绝缘基板20和/或设置在其间的空气和/或可能的凝胶g层可以被视为前面所提到的“虚拟电容器”的某种电介质。

在所示的优选实施例中，正如所看到的那样，就电极j被包含在电绝缘并且流体密封的外壳16中而言，电极j与液体隔离：因此，电极j所朝向的外壳16的壁面与电绝缘基板20和/或设置在其间的空气和/或可能的凝胶g层可以被视为某种电介质。

朝向电极j的外壳16的壁面的厚度（也就是绝缘层的厚度）可以表示性地被包括在0.1和5mm之间，优选地是在0.6和1mm之间，非常优选地是近似0.8mm。此外，正如已经提到过的那样，可以通过把塑性材料直接包覆成型在敏感元件上或者通过电极j的通用壁面或绝缘层来替换中空外壳16，其中朝向电极j的部分的厚度类似于针对外壳16的相应壁面所表明的厚度。

每一个电极j（其自身或者如后文中所解释的那样与至少另一个电极j共同地并且特别是并行地）电气连接到控制器24的多个输入端当中的对应输入端，控制器24属于电路装置23。优选地是，在控制器的每一个输入端与相应的电极j之间提供滤波器电阻（这些电阻中的两个在图6和7中由r1和rn标示）。控制器24基本上被预先安排来至少在前述第一和第二电容数值之间区分与每一个电极j相关联的电容数值，并且从而识别出储槽中至少一处液体/空气过渡，所述电容数值表明此时处于流体状态的介质水平。在一个优选实施例中，控制器24实施对存在于各个电极j所连接到的输入端处的电容数值的顺序采样以便识别前述过渡。

控制器24优选地是被提供有模数转换器的数字电子微控制器。仅仅作为举例，适合于这里所提出的应用的一种商用微控制器是由美国亚利桑那州钱德勒的微芯科技公司（microchiptechnologyinc.）销售的通过代码pic16f1517标识的微控制器。在任何情况下都应当注意到，控制器24的功能可以至少部分地通过专用外部电路来实施。举例来说，在优选实施例中，控制器24由实施模数转换器模块的微控制器构成，但是在其他实施例中，控制器24可以包括微控制器（或者微处理器或asic或fpga）以及专用于实施模数转换器功能的集成（或者外部或独立）电路。

图20示意性地示出了控制器24，仅仅作为举例，所述控制器24包括“n”个信号输入端in（在这里的数目是二十个），并且有相同数目的电极j按照单个配置（也就是说不与其他电极共同或并行连接）通过相应的导电路径25与输入端连接。

在优选实施例中，对于每一个输入端in处的电容数值的检测是通过间接方式进行的，例如在电压测量的基础上或者通过把输入电容转换成等效电阻并且随后把经由等效电阻测量的电流转换成数字计数。在这些情况下，控制器24的输入端in优选地是模拟输入端，并且所述控制器实施或者具有相关联的模数转换器。

在优选实施例中，每一个输入端in与采样或测量电路相关联，所述采样或测量电路包括可控开关和电容器，可控开关和电容器在这里也被称作“采样开关”和“保持电容器”。所述可控开关可以在第一位置与第二位置之间切换，在第一位置处保持电容器连接到电压源，在第二位置处所述电容器本身连接到对应的电极j或者连接到一定数目的共同（并行）连接的电极j。优选地是，前述电压是直流电压，例如电路装置23的供电电压。控制器24包括或者具有用于实现把可控开关从第一位置切换到第二位置的关联装置，以便按照与电容数值成比例的方式对保持电容器进行放电，其中所述电容数值与相应的电极j或者共同连接的电极j的集合相关联。此外，控制器24具有用于在可控开关处于其第二位置时确定输入端in处的电压的装置，该电压表明与电极j或电极j的集合相关联的电容。控制器24于是具有控制或比较器装置以用于把所确定的存在于输入端in处的电压与至少一个相应的参考数值或阈值进行比较，并且从而推断出液体是否正朝向电极j或者共同连接的电极j的集合当中的至少一个电极。

在优选实施例中，使用与模数转换器相关联的采样保持电路获得对于输入端in的扫描或采样，并且作为得出的测量值与电路的固有电容的比较来实施对于每一个电极j或者电极j的集合的电容的测量。

在图21中示意性地图示了根据图20的配置的传感器的操作实例，也就是说各个电极单个连接到控制器24的对应输入端。应当提到的是，该图仅仅出于更加清晰的目的表示出按照上述内容（也就是按照图1的配置）安放的水平传感器。但是相应的电极j是按照与图20相同的顺序图示的（因此电极j1处于最下方并且电极jn处于最上方）。

在图21中可以看到，储槽1在其内部具有传感器的感测部分11，也就是包含在相应外壳16中的电极j1-jn，所述感测部分11至少部分地被浸入在由l标示的液体adblue中（为了清楚起见在这里没有表示出基板20，并且在一个可能的实施例中考虑到其可以是实施基板20的功能的外壳16本身）。在所示的实例中，控制器24的模拟输入端in连接到实施在控制器本身中的多路复用器mtp，所述多路复用器mtp基本上作为电子偏差器（electronicdeviator）操作，与采样保持电路相关联，所述采样保持电路在这里包括保持电容器chold和采样开关ss。采样开关ss可以在第一位置与第二位置之间进行切换，第一位置连接到电压vdd（例如控制器24的供电电压），第二位置连接到多路复用器mtp的输出端（也就是连接到电极j的位置）。

在一个实施例中，控制电路装置23或其控制器24包括用于把一个或更多输入端in（也就是不同于每次连接到采样保持电路的电极的相应电极j）连接到接地的装置。在一种实现方式中，可以设想到把不同于每次出于测量的目的所考虑的输入端的所有输入端in（或电极j）连接到接地。在图21的实例中，例如，获得多路复用器mtp以便每次把每一个输入端in切换到采样保持电路并且一个或更多（可能是所有的）其他输入端in切换到接地，正如通过在图21中用虚线示出的接地符号gm示意性地表示的那样。在可能的变型实施例中，取代连接到接地，不同于出于测量的目的所考虑的输入端的至少一个输入端或多个输入端in（也就是相应的电极j）可以被连接到不同的预定义电位，也就是不同的参考电压，优选地是不同于每次出于测量电容的目的所考虑的输入端in或电极j上的电压的电位或电压（例如处于正供电电压与接地或负电位或电压中间的电压）。在这方面，图中的符号gm可以被理解成还表示去到前述预定义电位的连接。

通过多路复用器mtp，输入端in（并且因此电极j）顺序地连接到采样开关ss。在前面刚刚提到的实施例的情况下，当每一个输入端in通过多路复用器mtp连接到开关ss时，所述多路复用器还把一个或更多其他输入端in连接到接地或预定义电位，优选地至少是对应于邻近每次被连接到采样保持电路的电极j或者处在其附近的电极j集合的输入端in。

采样开关ss按照与多路复用器mtp的操作同步的方式在第一位置与第二位置之间被循环切换，第一位置是对电容器chold进行充电，第二位置是把电容器本身连接到当前由多路复用器mtp选择的输入端in并且从而连接到相应的电极j。当开关ss处于其第二位置时，在电容器chold的电容与关联于所考虑的电极j（在这里假设是电极j1）的电容之间基本上达到电荷平衡。换句话说，通过该电荷平衡，电容器chold按照与由电极j1定义的“虚拟电容器”的电容成比例的方式被放电。因此，通过adc确定电容器chold的电荷量或残留电压，并且随后将电荷量或残留电压与预定义的参考数值或阈值进行比较，以便推断出电极j是否正朝向液体l，即电极j是采取前面所提到的第一电容性结构或配置还是第二电容性结构或配置。

正如先前所解释的那样，当电极j正朝向液体l（例如图21的电极j1）时，与之相关联的是第一电容数值，而在相反的情况下（关于图21的电极jn或jn-1），与之相关联的是不同于第一数值的第二电容数值。在图21中，由ve标示的虚线所表示的方块被理解成示意性地表示通过液体l获得的“虚拟”电极或板的功能，正如前面所解释的那样。

在电容器chold的电荷与电极j1的电荷之间的前述平衡之后，跨所述电容器和/或输入端in1处的电压数值可以与先前存储在控制器24中的所确定的参考阈值基本上一致或者更高或更低。举例来说，在一个实施例中，控制器24可以被编程为使得：在输入端in处检测到等于或高于预定义阈值的电压表明如下事实：所考虑的电极没有朝向液体l（关于电极jn），而在输入端in处检测到低于阈值的电压则表明如下事实：电极正朝向液体（关于电极j1）。

可以认识到，通过实施所描述的顺序采样，控制器24能够识别对应于储槽1中的液体/空气过渡的两个电极j。一旦检测到液体/空气过渡的存在，控制器可以基于如下事实推断出液体水平：两个电极j当中的与等于或高于阈值的电压数值相关联的电极是朝向空气的第一个电极（或者相反，与低于阈值的电压数值相关联的电极是朝向液体的最后一个电极）。

出于前面的目的，在电路24中优选地包含表示对应于每一个电极j的位置的长度（高度）数值的信息，或者在任何情况下表示测量轴x方向上的电极j之间的距离的信息，以便能够根据预定义的测量单位确立或计算所述水平。传感器10的电子装置传送或者生成信号以被发送到外部世界和/或发送到传感器的电气连接器，所述信号表示水平信息。

正如先前所解释的那样，在可能的实施例中，出于检测的目的，多路复用器mtp循环地把一个输入端in连接到采样保持电路，并且把至少一些（优选地是所有）其他输入端in连接到接地或者连接到特定电位。这被证明出于屏蔽电磁干扰以及提高信噪比的原因也是有用的。去到接地或者去到给定电位的这一连接（特别是多个输入端in或电极j当中的一些）可能会在系统中生成寄生电容，但是所述寄生电容相对于先前所描述的具有有效利益的电容测量值可以被视为是可忽略的。

另一方面，在这种情况下，每一个电极j还可以连同相应的控制电子装置和至少另一个电极j一起提供某种电容性邻近传感器，所述电容性邻近传感器即使在不与介质发生直接接触的情况下仍然能够检测介质的存在或不存在。所述两个电极j用来构成电容器的敏感侧并且表示电容器的板，并且分隔开所述板的介质（在这里是部分20b的材料和/或凝胶g和/或空气）表示电介质，从而产生基本上预定义的电容。在所述两个电极j附近的另外的介质的存在或不存在导致控制电子装置能够检测到的前述电容的大体上预定义的变化或扰动。在普遍在场效应的基础上操作的这种类型的实现方式中，可能存在朝向流体的寄生分量，其效果类似于参照图21所描述过的效果，并且对于电容检测有所贡献。

应当认识到，参照图21描述的操作还可以利用不同于所例示的电路但是在技术上等效于所例示的电路的电路来获得。举例来说，可以存在与控制器24的每一个输入端in相关联的对应电路，该对应电路实施前面描述的采样保持电路的功能，在前述电路与adc之间具有多路复用器mtp。另一种可能性是为每一个输入端in提供采样或测量电路，该采样或测量电路例如实施前面描述的采样保持电路的功能并且与adc直接接口。例如在图22中示意性地表示出这样的情况，其中由ms标示的可控开关被选择性地切换以用于每次把每一个输入端in（关于输入端in1）连接到相应的采样保持电路并且把其他输入端in（关于输入端inn）连接到接地或前述参考电压，或者被切换到开路，在开路情况下电极j和/或输入端in上的电压或电位可以是浮动的。

在与当前正被采样的输入端不同的输入端in没有连接到接地的那些实施例中，开关ms的存在可能并不必要。

优选地是，构成本发明的主题的传感器的电子装置在生产阶段被适当地初始化和/或校准，存储相应的软件或程序和/或至少一些变量（比如在水平检测中所使用的一个或更多阈值），它们例如取决于传感器以及传感器被安装在其上的系统（这里由储槽1表示）的物理配置。

在一个实施例中，校准步骤包括读取处于“干燥”状况或者处于空气中（也就是说不朝向液体）的电极j的所有数值，以便定义第一参考阈值和/或定义初始偏移量零设置，也就是说，补偿由于传感器和/或传感器被安装在其上的系统的材料、结构、厚度等等所导致的寄生电容。该数值被存储作为阈值参考，该阈值参考对应于作为可以跨电容器chold和/或由adc电路检测到的最大电压阈值的检测值，例如通过专用的参考电极，有可能在传感器的使用寿命期间进行的测量之后对该阈值数值作出后续改变。这一校准阈值优选地仅在生产线上实施一次，但是对于其中储槽存在可能会影响电极j的原始数据的测量的关键几何结构（比如非常受限的容积和金属材料的存在）的一些应用，有可能直接对所安装的传感器10使用该校准或自我校准，以便在真实系统中具有最优的校准和/或消除由于外部环境导致的噪声的所有可能的影响。

所描述的操作原理在一定程度上取决于系统的温度和老化（如果按照绝对的方式观察的话）。为此原因，在一个优选实施例中，控制器24被编程来实施差分类型的测量，为此目的优选地使用至少一个参考电极。鉴于温度的效应由在控制器24的输入端in处确定的电压数值的测量值方面的偏移量表示，因此通过在检测电极与参考电极之间实施差分测量，有可能导出检测电极上的测量值并且减去存在于检测电极上的共模效应，并且因此抵消由温度改变和/或老化产生的任何可能的热漂移和/或结构漂移。还可以通过温度传感器（例如与通过26和27所标示的传感器相同类型的温度传感器）来补偿前述热漂移。因此，根据该实施例，被用于与至少一个参考阈值进行比较的所确定的电压数值优选地是差分数值。

前述参考电极优选地是储槽1内部的最下方的电极，并且因此参照目前为止所说明的实例是电极j1。甚至还有可能提供一定数目的参考电极（例如从底部开始的前三个电极j），所述参考电极可以被用于实施差分测量以及对控制器24进行编程，以便每次选择电极j1-jn当中的任一个作为用于实施差分测量的参考电极（控制器24实际上能够识别出正朝向或者没有朝向液体的电极，这是因为两种状况下的电容不同的事实，并且是因为存在前面所提到的最大阈值）。

在这种类型的一个实施例中，控制器24扫描所有电极j，并且出于验证液体存在的目的获取相应的原始电压数据。在该步骤中，控制器24计算每一个检测电极的原始数据与参考电极j1的原始数据之间的差异，从而获得相对测量值。将这一差异与在设计阶段定义的至少一个最小阈值进行比较。在一个可能的实施例中，如果在每一个检测电极j2-jn与参考电极j1之间计算的差异中的至少一项低于最小阈值，这意味着所讨论的检测电极至少部分地朝向液体l；否则，所讨论的电极处于空气中，也就是说处在高于液体l的水平的高度。

在一个实施例（设想去到接地或者去到与出于测量的目的所考虑的输入端/电极不同的输入端/电极的不同电压的连接）中，为了检测用于测量的参考数值和/或最低水平，可以提供邻近j1的另一个电极（未示出），或者电极j1被设计成作为接地或参考电极操作，在这种情况下，对于参考数值和/或水平的检测将从所述邻近电极j2开始。

正如已经提到的那样，对于水平的搜索基本上是基于由控制器24识别对应于液体与空气之间的过渡的两个检测电极。所述评估是通过把所述相对信息（也就是差分测量值）与对于每一个电极预先定义并且在设计阶段定义的阈值进行比较而进行的（可以利用在生产阶段利用液体进行测试之后所定义和存储的阈值来替换所述阈值），以便推断出电极是否正朝向液体。在进行扫描之后，控制器从而可以识别出两个邻近的检测电极，其中一个正朝向液体并且另一个则未朝向液体，也就是说处于储槽1中的液体/空气过渡的高度的位置。

在其本身具有发明性的一个实施例中，基于将要检测其水平的介质的类型和/或导电性，特别考虑到在轻微导电性（也就是电阻性）的介质的情况下还将确定与测量电容器虚拟地串联连接的某种类型的电阻（所述电阻可能导致达到最终阈值数值所需要的时间加长（比如电极j所属的“虚拟电容器”的充电时间的增加和/或电容器chold的放电时间的增加）），传感器10的电子电路经历校准或配置。在这方面，例如可以设想前述校准以便考虑到采样测量中的可能延迟，并且防止对尚未完全稳定的数值的错误测量。

在其本身具有发明性的一个实施例中，传感器10的电子电路被配置成检测对应于检测电极j的“虚拟电容器”的充电曲线和/或检测保持电容器（比如电容器chold）的放电曲线，其中所述充电曲线和/或放电曲线至少可与经历测量的介质的导电性和/或阻抗的特性成比例地变化，以便能够确定介质本身的特性。所述电子电路可以使用如此获取的信息来实施检测、处理、比较、存储、补偿和警告操作当中的一项或更多项。为此目的，可以使用至少部分地与前面所描述的类似的结构和/或电路元件。

正如已经提到的那样，在一个特别有利的实施例中，所述检测电极至少包括连接到控制器24的对应输入端in的第一检测电极以及共同或者并行地电气连接到第一检测电极的第二检测电极，所述并行连接的定义还指代由关于对应的输入端in共同连接在一起的电极j定义的“虚拟电容器”之间的并行连接。

在图23中示意性地图示了这种类型的实例，其中前述第一电极是从电极j4到电极j20，而第二电极则是从电极j21到电极jn。在该例中，电极j1-j3可以是参考电极。在图23的配置中，基本上有可能识别出基本上共同或并行连接在一起的从电极j4到电极j20的第一电极的第一子阵列（或模块或块或集合），以及从电极j21到电极jn的第二电极的第二子阵列。可以增加电极子阵列的数目以便获得更长或更短的水平传感器，也就是说以便实现不同的水平测量。

在这种类型的一个实施例中，实施在控制器24中的前述控制或比较器装置被预先安排成：把在对应于共同连接的两个电极（例如并行的电极j4和j21）的输入端in处确定的电压与至少两个相应的参考阈值进行比较，以便推断出液体是否正朝向第一检测电极（电极j4）和/或朝向相应的第二检测电极（电极j21）。所述测量可以根据先前描述的模态来进行。优选地是，还在这种情况下，所述测量是通过如下方式进行：在所述两个共同连接的检测电极所连接到的输入端in处获取原始数据，并且随后相对于参考电极（比如电极j1）参考该数值，以便从绝对测量转变到差分测量，从而消除由于水平传感器的温度和/或老化而导致的可能的共模误差效应，正如先前所描述的那样。

在一个实施例中，把从差分测量获得的数值与一定数目的阈值进行比较，所述阈值的数目等于共同连接的电极的数目加1。因此，参照这里所考虑的两个并行电极j的实例，将所述差分数值与在设计或生产阶段定义的三个不同的阈值进行比较：等于第一阈值或者处于其给定领域内（例如+/-40%）的数值表明两个电极都不朝向液体，等于第二阈值或者处于其给定领域内（例如+/-40%）的数值表明其中一个电极（基于其物理位置获知）正朝向液体并且另一个电极不朝向液体，并且最后，等于第三阈值或者处于其给定领域内（例如+/-40%）的数值表明两个电极都朝向流体。

在不同的实施例中，提供了更加简化的分析逻辑，其中把从所述差分测量获得的数值与一定数目的阈值进行比较，所述阈值的数目等于共同连接的电极的数目。因此，再次参照这里所考虑的两个并行电极j的实例，将所述差分数值与仅仅两个阈值进行比较：高于第一阈值的数值表明两个电极都不朝向液体，处于两个阈值之间的数值表明其中一个电极（基于其物理位置获知）正朝向液体并且另一个电极不朝向液体，并且最后，低于第二阈值的数值表明两个电极都正朝向流体。

当然，在前面所描述的相同原理的基础上，可以设想到多于两个共同连接的电极，也就是具有并行的对应电极的子阵列的数目，在这种情况下，根据所实施的分析方法，对应于每一个输入端in的参考阈值的数目将等于每一组并行电极的数目加1或者等于每一组并行电极的数目。

举例来说，图24图示了共同或并行连接的第一、第二和第三检测电极的情况。第一电极是从电极j4到电极j20，第二电极是从电极j21到电极j37，并且第三电极是从电极j38到电极jn。在该例中，电极j1-j3可以是参考电极。在图24的实例中，因此有可能识别出三个电极子阵列或“虚拟电容器”，其中一个子阵列的电极（j4-j20）与其他子阵列的类似电极（j21-j37和j38-jn）基本上共同或并行连接。

在这种类型的一个实施例中，实施在控制器24中的控制或比较器装置被预先安排成：把在对应于三个并行电极（例如电极j4、j21和j37）的输入端in处确定的电压与三个相应的参考阈值进行比较，以便推断出液体是否正朝向第一检测电极（电极j4）和/或相应的第二检测电极（电极j21）和/或第三检测电极（电极j37）。后文中参照图25和26来描述在图24中图示的类型的安排的一个操作实例。

图25是类似于图21的内容的示意性表示，在其中仅仅突出显示出控制器24的两个输入端in4和inn（在这里为了清楚起见省略了参考电极j1的表示）。关于图21的情况，控制器24对其模拟输入端in实施顺序采样，以及实施对于每一个模拟输入端的相应差分测量以及与对于朝向液体l的电极j预先定义的三个阈值和/或与对于“干燥”电极j（也就是不朝向液体l的电极）预先定义的阈值的相应比较。还在这种情况中，所述控制电路装置可以包括用于把与每次连接到采样保持电路的输入端不同的一个或更多输入端in连接到接地或者连接到不同的预定义电位的装置（ms和/或gm和/或mtp）。

图26通过曲线图和示意图的形式例示出对于各个输入端（例如输入端in4）所采用的测量原理。假设在曲线图中表明的5v的初始电压对应于图25的电压vdd。th1、th2和th3是针对输入端in4的三个预定义阈值数值，即分别对应于朝向液体的电极的状况的最大阈值、最小阈值和中间阈值。

图26的部分a）中的曲线图表达了在把图25的开关ss切换到使电容器chold连接到检测电极j4、j21和j38的相应集合的开关为止之后在三个电极j4、j21和j38都不朝向流体的情况下所出现的状况。在该图中，电压的下降沿表示电压数值的减小，该减小是由于利用先前描述的模态进行的差分测量而造成的，和/或是由于以下事实而造成的：尽管所讨论的三个电极不朝向液体l，但是由于设备的结构，在任何情况下与所讨论的三个电极相关联的仍然是最小电容。出现在图26的部分a）的曲线图中的电压降还可以被认为是涉及给定的“干燥”阈值数值，其由thd标示并且高于最小阈值数值th3，还有可能出于相对于三个检测阈值th1、th2和th3进行区分的目的而使用该阈值数值thd。曲线图a）中的电压降保持在阈值thd的给定邻域内（例如前述的+/-40%），并且在任何情况下都高于最大阈值th3。因此控制器24推断出在电极j4、j21和j38前方不存在液体。

替换地，图26的部分b）的曲线图表达了在电极j4、j21和j38的其中之一正朝向液体l的情况下所出现的状况。在这种情况下，电压数值的减小大于前一种情况。事实上，除了差分测量之外，如果所述三个电极的其中之一正朝向液体l，与所述三个电极相关联的总体电容高于前一种情况。电压数值现在落在阈值th3的给定邻域内，并且控制器24由此推断出在仅仅一个电极（也就是三个电极当中的最下方的电极（各个电极的物理位置是控制器已知的））前方存在液体。

替换地，图26的部分c）的曲线图表达了对应于图25的状况，也就是电极j4、j21和j38当中的两个正朝向液体l的状况的状况。电压的减小现在大于图23的部分b）的情况，这是因为除了差分测量之外，在所讨论的状况下，与所述三个电极相关联的总体电容相对于前一种情况进一步增大。电压数值现在处于阈值th2的给定邻域内。因此控制器24推断出在电极j20和j37前方存在液体，并且在剩余的电极jn（也就是所述三个电极当中的最上方的电极）前方不存在液体。在作出这一区分还考虑到，在液体的结冰或部分凝固的状况的情况下，有可能组合其他检测（比如与邻近电极的状态的验证和比较和/或温度检测）以便更好地区分这种状况。最后，图26的部分d）的曲线图表达了其中所有三个电极j4、j21和j38都正朝向液体l的状况。电压的减小明显高于图23的部分c）的情况，这是因为除了差分测量之外，在所讨论的状况下，与所述三个电极相关联的总体电容是最大的。电压数值现在处于阈值th1的给定邻域内，并且因此控制器24推断出在三个电极j21和j38前方存在液体。

正如先前所阐明的那样，使用简化的逻辑可以获得相同的发现，该简化的逻辑也就是如下把电压数值与仅仅三个检测阈值th1、th2和th3进行比较：

-图26的部分a）：对于保持在阈值th3以上的电压数值，控制器24推断出在电极j4、j21和j38前方不存在液体；

-图26的部分b）：对于被包括在阈值th3与阈值th2之间的电压数值，控制器24推断出在三个电极当中的最下方电极前方存在液体；

-图26的部分c）：对于被包括在阈值th2与阈值th1之间的电压数值，控制器24推断出在电极j20和j37前方存在液体，并且在剩下的电极jn前方不存在液体；以及

-图26的部分d）：对于落到阈值th1以下的电压数值，控制器24推断出在三个电极j21和j38前方存在液体。

通过利用前面所例示的任何模态扫描各个输入端in，控制器24能够识别出液体/空气过渡。于是在图25的特定情况下，控制器24可以推断出在电极j37与j38之间存在液体/空气过渡，从而识别出储槽1中的液体的水平。

从前面描述的内容可以很容易理解，所提出的类型的实施例关于水平传感器所需的可能长度是极为灵活的。换句话说，对于给定的控制器24并且在基本上给定相同数目的模拟输入端in的情况下（或者对于数目稍微更多的输入端in，正如后文中所描述的那样），有可能提供具有不同长度的水平传感器，从而针对检测设想使用单个配置中的电极j，或者并行的两个电极j，再或者并行的三个电极j等等。

举例来说，通过在单个配置中定位高度为2mm并且被设置成相隔2mm距离的二十个电极j，有可能覆盖用于78mm（(20个电极+其间的19处空间)x2mm）的水平测量的敏感区域。当有必要在保持相同测量分辨率的同时增大敏感区域的长度（更高水平的测量）时，有可能使用两个并行的电极或者三个，但保持相同的控制器24。

优选地是，当存在共同连接到其他检测电极的第一检测电极时，优选地是使得各个电极子阵列的物理位置尽可能彼此远离，以便增大信号的差异并且从而提高水平信息的质量。为此原因，在一个优选实施例中，如果提供了一定数目的共同连接的检测电极的集合，则每一个集合的电极形成沿着传感器的检测轴依序安排的对应的子阵列，正如可以从例如图23和24认识到的那样。一般来说并且例如参照图24，可以应用如下规则：在给定与第二电极（j21-j37）并行的数目y个（例如17个）第一电极（j4-j20）的情况下，在每一个第一电极与相应的第二电极之间将设置y-1个（在该例中是16个）电极。

借助于所描述的类型的实施例，还有可能具有水平检测的不同灵敏度。这可以通过如下方式在具有相应电极j的基板的部分20a的生产步骤中获得：以等于所期望的分辨率的中心到中心距离对电极本身进行定位。还有可能设想传感器的敏感部分20b上的测量的至少两个差别化分辨率，具体来说，在部分20b的下方区域和上方区域中（或者反之）至少一项测量具有较高分辨率并且一项测量具有较低分辨率。在这样的情况下，与存在于上方区域中的电极相比，部分20b的下方区域中的电极可以彼此更加接近，或者反之。两个电极之间的最小距离例如可以是1mm。于是显而易见的是，电极的尺寸定义可以由控制电子装置测量到的电容水平，使得更高水平的电极将给出更高的动态特性或测量数值。

电极j优选地（但不是必须）彼此相同，并且例如可以按照20mm（长度）x2mm（高度）的尺寸获得并且被设置成相隔2mm的距离。对于具有短于100mm的长度的水平传感器（或者在意图提高传感器的敏感部分的区域中的分辨率的情况下），有可能减小电极的尺寸并且从而还减小电极之间的距离，确切地说为了获得具有更高分辨率的测量。在这些情况下，所述电极例如可以具有15mm（长度）x1mm（高度）的尺寸并且被设置成相隔1mm的距离。为了最大化对于液体的测量的动态特性，例如对于这里所考虑的液体adblue（或者具有尿素或不同的还原剂的其他溶液），另外还优选地是对于电极的长度的任何数值确定电极尺寸，从而使得电极的高度等于两个毗邻电极之间的距离。优选地是，两个毗邻电极j之间的间距将大于将其与介质12分开的壁面厚度的两倍。

图27和28利用类似于图24的视图图示了设想三个并行的电极j集合的另外的可能安排。在图27的情况中，所图示的阵列的两个末端电极（也就是电极j1和jn）没有并行连接到其他电极并且分别构成针对液体存在和不存在的状况的参考电极（或者反之），两个末端电极功能优选地是可编程或者可预先确定的，以便例如实现在图1和2的两种状况下把传感器10安装在储槽1中。

图27图示了部分地类似于图24的配置的配置，其中所述电极阵列包括彼此共同（也就是并行）连接的第一、第二和第三检测电极的三个阵列，但是各个子阵列通过个体电极被分开。第一电极是从电极j2到电极j17，第二电极是从电极j19到电极j34，并且第三电极是从电极j36到电极j51。在该例中，中间电极j18和j35改为是独立的，并且被设置在前述三个电极子阵列之间。具体来说，单个电极j18被设置在第一子阵列（j2-j17）与第二子阵列（j19-j34）之间，而单个电极j35则被设置在前述第二子阵列与第三子阵列（j36-j51）之间。

中间电极j18和j35实现共同连接的电极子阵列之间的更加清晰的区分，特别用于检测经历测量的液体或其他介质的特定状况或状态（比如液体或介质的部分凝固或结冰的状态），特别是在检测“液体-空气/气体”和/或“液体-空气/气体-固体/冰”过渡方面实现更加精确和/或更加清晰的区分。为此目的，应当考虑到设置在j18与j35之间的电极实现更加快速地确定哪些和/或多少子阵列或其部分正朝向（或不朝向）介质，从而有可能更加快速地识别出为了其中实施更加准确的测量的不确定性区域，也就是说通过检测两个邻近电极之间的过渡区域以便例如检测液体-空气过渡区域，正如先前所提到的那样。

此外，特别在较大数目的共同（或并行）电极子阵列的情况下，中间独立电极的存在另外用于关于前述参考阈值（比如th1、th2、th3和/或“干燥”阈值）更好地区分所述数值：在许多子阵列的情况下，实际上将存在被设置得彼此更加接近的许多参考阈值；举例来说，出于成本原因优选地使用具有较低分辨率（例如8比特而不是10或12比特）的adc的情况中，前述独立电极j18、j35的存在实现更加清晰和/或更加确定的检测，实现方式类似于参照仅仅考虑到阈值th3的图26的曲线图b）已经描述的方式。

图28基本上类似于图27，其不同之处仅仅在于如下事实：中间电极j18和j35不是处于单个配置，而是并行地连接在一起并且连接到同一个输入端in。这种类型的配置可以用于限制去到所提供的中间电极的连接数目，但是确保与同一个输入端in相关联的两个阈值（也就是阈值th1和th2）的良好区分。

参照在图27和28中作为举例所描述的配置并且考虑更大数目的共同连接的电极子阵列或集合（例如五个或更多子阵列），可以提供按照单个配置连接或者彼此并行成对连接的一定数目的中间电极。

图29图示了使用在本发明的一种可能的实际实现方式中的一些电路组件。该图的部分a）突出显示出所使用的微控制器24（在这里是前面所提到的由微信科技公司制造的pic16f1517）以及相应的输入端和输出端的指示。该图的部分b）突出显示出电极j，电极j在这里包括按照单个配置连接到微控制器24的对应输入端的电极j1-j17，以及与电极j28-j37共同或并行地连接到微控制器24的对应输入端的电极j18-j27。在电极j1-j17当中的每一个与微控制器24的相应输入端之间的连接上，可以注意到前面所提到的滤波器电阻，所述滤波器电阻可以有可能被省略。图29的部分c）图示了可以被使用在根据本发明的设备中的温度传感器的可能电路图，比如例如图7的温度传感器26和/或27。最后，该图的部分d）图示了属于图7的电路装置23的可能的通信端口或电气连接器，它们例如可以被用于在生产阶段对水平传感器进行编程和/或校准。当然，电路装置23还包括供电级，该供电级未被表示出，因为其可以根据本身已知的技术被获得。

借助于其由分立的检测元件构成的性质，根据本发明的传感器能够在例如scr系统中所出现的多种情况中实施水平测量。第一种情况是先前已经描述过的典型情况，其中包含在储槽中的液体完全处于流体状态。第二种情况可能在如下情况中出现：储槽正操作在低温状况中，比如导致存在于储槽中的液体完全冻结。还在这种情况下，传感器10完全能够辨别朝向冰块的电极并且因此计算冰块高度。第三种情况是这样一种情况，储槽包含居主导地位的液体部分，并且结冰部分漂浮或沉浸在液体部分中（“冰山效应”）：还在这种情况下，由传感器10实施的水平测量可以利用前面已经描述过的模态来进行，前提是结冰部分的存在不影响传感器10的操作和水平计算。类似的考虑适用于存在液体与冰之间的直接过渡的情况。

当所述液体-冰系统正在冻结或解冻时，传感器10还能够在混合情况下实施检测。在图30中示意性地图示了这种类型的情况，其中在储槽1的上方部分中存在结冰液体（由i标示）从而形成部分或完全的“顶帽（cap）”。在储槽1的下方部分中，处于较高温度，储槽的内容l已经处于液体状态，并且在固体部分i与液体部分l之间存在空气（由a标示）或真空。这样的状况例如可能在如下情况中发生：包含在储槽中的液体l完全冻结之前或者在通过加热器获得的储槽内容的部分解冻之后使用所述包含在储槽中的液体l；在这样的情况下，所使用的液体部分基本上对应于空的或者在液体与冰之间存在空气的中间区域。根据本发明的一个方面，在这种类型的状况下，有利的是检测液体的水平以便防止将液体用尽，也就是说出于在后文中阐明的原因在储槽中留下至少一部分液体。

此外，在所例示出的类型的状况下，传感器10的控制电子装置能够正确地识别朝向液体l的一个或更多电极（j4，j20）的存在，随后是朝向空气a的一个或更多电极（j21，j37）的存在，继而随后是朝向冰i的一个或更多电极（j38，jn）的存在。有利的是，在这种类型的情况下，根据本发明的传感器的控制电子装置既能够定义液体内容l的数量/水平（在数量/水平是重要的，因为其是可以由scr系统在此刻直接使用的部分），也能够定义存在于储槽中的总的液体数量（l+i）（总的液体数量对于规划储槽1的液体补充是重要的）。可以被用于检测所谓的“冰顶效应”（存在由一层冰覆盖的一层空气）的可能的控制逻辑可以进行如下各项：

-只考虑处于“干燥”状况（也就是朝向空气）的所有检测电极；

-评估在后继于所考虑的“干燥”电极的特定数目（例如三个）的电极上所获取的信息（其中“后继”电极在从下方开始安装传感器的情况下意味着处于所考虑的“干燥”电极上方的电极，或者在从上方开始安装传感器的情况下意味着处于所考虑的“干燥”电极下方的电极）；

-进行检查以便验证在“干燥”电极上方是否存在朝向液体的电极（来自前述后继电极当中）；为此目的，在一个优选实施例中，计算在前述后继电极上得出的测量值与在所考虑的“干燥”电极上得出的测量值之间的差异，并且把三项个体的结果与在设计阶段定义的绝对阈值进行比较；如果这些差异当中的至少一项与所定义的阈值一致或者在其给定邻域内，则检测到“冰顶效应”的存在。

还可能的情况是，从在图27中表示出的类型的情况开始，对储槽进行补充液体，从而引入一部分液体l，但是所述液体可能被仍然存在于储槽1中的冰i的顶帽阻挡。在前面所阐述的原理的基础上，也在这种情况下显而易见的是，根据本发明的传感器能够检测到存在于储槽1中的液体总水平的提高。再次参照在图27中表示出的类型的情况，应当认识到，如果需要的话可以对传感器10的电子装置进行编程，以便实施彼此间隔开特定一段时间（例如2分钟）的相继检测，从而检测冰i的顶帽的解冻的逐渐演变。

正如已经提到的那样，构成本发明的主题的传感器的电子装置在生产阶段被初始化和校准并且存储相应的软件和相应的变量，相应的变量中有取决于传感器-储槽系统的物理配置的一个或更多参考阈值，其中最小阈值表示一个电极或一个电极集合不朝向流体的状况。对应于相反情况（液体朝向电极）的最小阈值可以在实验之后被预先定义，和/或可以通过利用完全沉浸在液体中的传感器的感测部分11进一步测试而被定义。在传感器10设想并行电极的情况下，随后还通过实验方式定义最小阈值与最大阈值之间的中间阈值。

尤其是在处于临界温度的应用的情况下（在该情况下利用参考电极使用差分测量可能不足以确保误差补偿），可以通过传感器27和/或26获取的温度信息可以由电子装置23使用来辨别储槽系统的情况，以便例如推断出液体的冻结状况并且激活相应的加热器，和/或以便通过数学方式补偿关于水平测量的信息。

应当强调的是，为了能够通过加热器导致特定结冰液体（比如这里所考虑的添加剂adblue）的解冻，在任何情况下都有必要在储槽中存在一部分已解冻液体，从而使得加热器可以继续对液体进行加热并且这把热量传递到冰块。在针对scr系统的应用中，当车辆引擎启动时添加剂被抽出，并且如果在任何情况下在储槽中仍然保留有特定数量的已加热添加剂，这就不会构成特定问题的来源，所述已加热添加剂可以由于车辆移动而到达冰块并且随后与储槽1中的热液体混合。替代地，如果添加剂的初始抽出确定排空包含在储槽中的全部液体残留，则融化效应停止。为此原因，在一个优选实施例中，根据本发明的传感器可以例如在软件层级被预先安排成检测已融化液体的水平，从而确保在任何情况下都存在足以使得融化效应不会停止的最低水平的已融化液体。为此目的，传感器10可以向外部世界生成适当的信号或数据，所述信号或数据例如可以由车载电子装置使用和/或用于发出适当的警告。

当然应当认识到，利用构成本发明的主题的传感器，还可以随着融化的继续容易地检测到液体的冰块的逐渐融化。传感器10当然能够在将要测量其水平的液体或其他介质的加热和/或解冻期间进行操作以及在液体或其他介质可能的冻结过程中操作。

传感器10通过连接器12b与外部控制系统（比如scr系统的控制单元）接口。为此目的，传感器的控制电子装置23被预先安排成优选地以串行格式传送数据，非常优选地是使用sent（单边半字节传输）接口和/或协议。除了表示正被测量的介质水平的信息之外，所发送的信号还可以包括表示以下各项当中的至少一项的信息：存在于储槽中的介质或空气的温度，经历测量的介质的至少一部分的冻结或凝固状况的存在，异常操作状况的存在，警告和/或状态信号。

从先前所描述的内容可以认识到所描述的水平传感器的操作如何基本上独立于经历测量的介质的介电常数。由电极阵列表示的敏感元件即使在它与液体完全隔离的情况下也能够实施水平测量，从而确保保护其不会与比如adblue或尿素之类的侵蚀性液体发生接触，并且在传感器的结构上赋予良好的机械强度。在这方面，特别是在朝向电极j的区域中，外壳16的壁面的厚度可以指示性地被包括在0.1和5mm之间，优选地是在0.6和1mm之间，非常优选地是近似0.8mm。正如已经提到的那样，可以通过把塑性材料直接包覆成型在敏感元件上或者通过用于电极j的隔离的通用壁面（其厚度类似于前面所表明的厚度）来替换所述外壳。

所描述的传感器可以具有任何长度，因此可以容易地适配于任何容器的内部。在水平传感器的应用中所存在的问题由传感器的长度（也就是，将要测量的水平的高度）精确地表示，该长度是取决于传感器被安装在的储槽的变量。在此情境中，本发明实现：

-使用标准化电子装置，也就是一定数目的尽可能小的组件，其中在给定相同或几乎相同数目的输入端的情况下，微控制器可以借助于一定数目的电极子阵列的共同或并行的可能连接而应对广泛的长度；以及

-对于传感器所需的各种可能长度使用高度灵活的电路图，也就是对于不同长度的水平传感器也使用具有相同数目的输入端的同一个微控制器。

正如已经提到的那样，通过以2mm的相隔距离定位例如20个具有2mm高度的电极，获得具有78mm长度的用于水平测量的敏感区域，也就是针对第一电极的集合具有78mm长度的敏感区域。当必须增加敏感区域的长度时，可以通过提供与第一电极并行的第二电极来使用相同数目的输入端。通过这种方式，有可能同时出于成本原因并且在设计方面保持相同的微控制器。作为非限制性实例，利用十个电极子阵列，在理论上有可能达到接近780mm的长度。在另一方面，对于这种类型的长度，如果至少在传感器的一些部分中或者对于传感器的一些水平可以接受较低的测量灵敏度或分辨率，则可以减少电极子阵列的数目。为此目的，正如已经提到的那样，例如可以在测量精度不太重要的区域中（比如接近满储槽水平的水平）增加电极之间的距离，并且相反地在被认为是更加关键的区域中（例如在储槽中的最低水平附近）减小所述距离以获得更高分辨率。

在先前所描述的各个实施例中，已经假设将传感器10安装在储槽的底部壁面上，从而使得由j1标示的电极表示储槽本身中最下方设置的电极。显而易见的是，正如已经解释过的那样，还可以把传感器安装在储槽的上方壁面上，在这种情况下，参照所图示的实例，电极j1是最接近基板20的部分20b的远端的电极，并且电极jn是最接近部分20b的近端的电极。当然，控制软件将被预先安排以便实现根据传感器的安装点进行水平检测，从而实现使用灵活方面的进一步优点。

根据前面的描述，本发明的特性及其优点可以清楚显现出来，特性及其优点主要由所提出的水平传感器的生产的简单性、其受约束的成本、其精确性和可靠性以及其使用和配置的高度灵活性表示。

显而易见的是，由此在不背离由所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以对作为举例描述的设备和方法作出许多变化。

根据实现方式或应用的可能变型，构成本发明的主题的水平传感器可以被安排在包含经历测量的介质的容器或储槽的外部（也就是说安排在所述容器或储槽的外壁面上或者安排在外壁面中所制作的支座中），其中电极j的阵列被设置抵靠容器的壁面，可能插入有凝胶g等等。在这种情况下，容器的前述壁面在材料和厚度方面被适当地配置，以便提供把电极j相对于容器1的内部电绝缘的层。在图31中图示了实施例的可能实例，其中传感器主体10的外壳在这里是侧向打开的外壳16’，从而使得基板的部分20b的正面（以及因此电极j）朝向和/或被设置为抵靠储槽1的侧壁6的对应部分16’’。在该例中，该部分16’’在这里提供把电极j与储槽1的内部电绝缘的绝缘层，该部分16’’相对于壁面6的其余部分变薄，例如具有包括在前面提到的0.1和5mm之间的厚度。

根据其他变型实施例，外壳16以及先前描述的相应特性的至少一部分可以被包括在与容器或储槽集成在一起或者相关联的至少一部分中。正如已经提到的那样，电极可以被直接关联到储槽的壁面或者壁面的一部分（例如图31的部分16’’），该壁面或部分在这种情况下将构成用于电极j的基板和相对于储槽的内容的绝缘层。

正如先前所提到的那样，即使在没有用于把与每次被连接到采样或测量电路的输入端不同的输入端in连接到接地或参考电压的装置的情况下，对于实施本发明所必要的电容测量也可以通过直接或间接的方式利用不同于图21、22、25和30中所例示的那些的采样或测量电路（比如例如被设计成把输入电容转换成等效电阻的电路）来实施。对于这些情况，例如可以使用调制器（特别是σ-δ类型的调制器）把通过等效电阻测量的电流转换成数字计数。当介质l朝向电极j时，电容增大并且等效电阻减小。这就导致流经电阻的电流的变化（通常是增大），以及数字计数的随后变化（通常是增加），这可以被视为代表在电极前方存在介质。此外在这种类型的实现方式中，可以把每次在所考虑的输入端in处确定的计数的数值与一个或更多参考阈值进行比较，和/或可以是相对于一个或更多参考电极的差分数值与一个或更多参考阈值进行比较，方法类似于先前关于基于电压数值的电容测量所描述的方法。

在图32中示意性地图示了这方面的一个实例，其中由cj标示的方块意图表示与每次经历测量的电极j或电极j的集合相关联的电容。在该例中提供了采样电路cp，其中电容cj（例如电极j或电极j的集合）与开关s1和s2一起提供一个开关电容器电路。通过彼此互补的两个时钟或定时电路（未被表示出）来控制所述两个开关。通过这种方式，当开关s1闭合时，电容cj由电压v充电，因此cj中的电荷因此是q=cjv。当s2闭合并且s1断开时，电荷被从cj移除。如果开关s1和s2的切换频率是fs，则以速率fs转移电荷q=cjv：因此，每单位时间的电荷转移速率（电流）是ics=qfs=cjfsv。

该等式表明开关电容器电路从模拟总线mux吸取的电流ics与电容cj成正比。转换器idac每当触发器d的输出q为高时向模拟总线mux提供恒定电流，并且相反地当触发器d的输出q为低时不提供电流。触发器d的输出q基本上是与计数时钟cl同步的比较器cmp的输出。参考电容器cmod从模拟总线mux吸取的电流icm是由转换器idac提供的电流与由开关电容器电路吸取的电流之间的差异。跨电容cj的电压v连接到比较器cmp的反相输入端（-），而非反相输入端（+）则连接到参考电压vref。

当电容cj增大时（由于在电极j前方存在介质l），电流ics成比例地增大。比较器cmp的输出是pwm信号，并且其占空比与cj的数值成比例。该占空比通过适当的计数器测量：正如前面所解释的那样，鉴于电极j的电容（并且因此是电容cj）会受到介质l的存在与否的影响，则可以从前述计数推断出哪一个或哪些电极j正朝向介质l以及哪些电极不朝向介质l。还在这种情况下，把每次在所考虑的输入端in处确定的计数的数值（可能是相对于一个或更多参考电极的差分数值）通过控制器24的控制或比较器装置与一个或更多参考阈值进行比较，其方法类似于先前关于基于电压数值的电容测量所描述的方法。还在图32中图示的类型的实施例中，可能被提供有用于把与每次出于水平检测的目的所考虑的输入端/电极不同的输入端/电极连接到接地或者连接到不同电位的装置。

仅作为举例，适合于参照图32例示出的应用的可以商购的微控制器可以是由美国加利福尼亚州圣何塞的赛普拉斯半导体公司（cypresssemiconductorcorporation）销售的由代码cy8c24894-24lfxa和cy8c4245axi标识的那些微控制器。

图32图示了共同连接在一起的电极集合（j4、j21、j38和j20、j37、jn）的情况，但是在该图中描述的实现方式的类型也可以与其中水平传感器的电容性元件均包括单个电极的配置一起使用，方式类似于参照图21所描述的方式。此外，在这种情况下，可以设想到存在或不存在装置gm。

在一种变型中，传感器的控制逻辑可以被预先安排成在单个输入端上（并且因此是在单个电极或者共同电极集合上）实施第一电容测量，而不把其他输入端连接到接地或参考电压，并且随后实施第二测量，其中与当前正被采样的输入端不同的输入端in也被连接到接地或者连接到前述参考电压，以便出于更高检测安全性的目的组合两种检测技术。

已经特别参照液体介质（特别是基于尿素的添加剂）的水平检测描述了本发明，但是正如已经提到的那样，所描述的传感器可以与不同的物质和材料相组合来使用，甚至是出于不同于冻结的原因而潜在地会发生凝固的物质和材料（例如粉末状或类似材料的团块，所述材料的一部分例如由于过高的湿度而压紧或凝固）。