一种高频超声脉冲车用探头去气泡装置及方法与流程

本发明涉及汽车传感器，具体涉及一种高频超声脉冲车用探头去气泡装置及方法。

背景技术：

1、随着国六升级，汽车尾气等污染物排放控制等级进一步提升，目前柴油发动机大多采用scr系统配合反应剂以去除发动机排出的nox污染物。车用尿素作为消耗品存储于整车尿素箱内。为避免用户加水、加注不合格尿素、不加尿素等不规范市场现象，国六排放法规中引入尿素浓度与驾驶员诱导限制系统相结合，增加尿素品质传感器，在车辆行驶中需实时监控尿素溶液的质量状态，当传感器识别到尿素浓度偏差时，将在限定时间内激活驾驶员警报系统，严重时将触发整车限扭、限速。

2、超声波传感器以其优异的性能，成为汽车行业中主流尿素品质传感器，其原理是通过测量声波在尿素溶液中的传播速度，判定溶液的浓度。但在当前技术条件下，超声波传感器容易受气泡附着影响，导致测量值发生偏差。在汽车运行振动、尿素液加注、车体温度变化等工况下，极易产生大量气泡，附着在超声波传感器表面，导致传感器失效，进而导致整车误报错，触发诱导系统，致使车辆故障指示灯亮，严重时更将导致整车限扭、限速，影响车辆正常运行。

3、当前行业内通行的做法主要有增加防护罩、提高检测输出能量，增大信号放大幅度等被动手段，对测量结果虽有一定程度的改善，但存在降低系统检测响应速度、传导界面反射干扰、杂波干扰同步放大等问题，无法从本质上解决问题气泡问题。而一些类似雨刷的主动式机械结构清除方法，因机械结构本身的可靠性问题，以当前技术手段，仍无法应用于实践当中。

4、针对目前相关技术领域所遇到的技术难题，亟需设计出一种恢复速度快、无需软件补偿，无需可活动机械结构，可靠性高，改进成本低的尿素传感器探头去气泡设备及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是采用主动高频超声震动去气泡的方式，可控性及操作性好，从根本上解决了汽车运行中，因气泡导致的尿素液品质传感器失效的难题，整个装置响应快，异常恢复时间可在短时间内恢复(一般恢复时间3～5s)，测量偏差小，气泡清除率高，尿素品质传感器探头中心感应区气泡清除完全，信号能恢复到产生气泡前的工况，整个高频超声振动去气泡过程，无需其他活动部件参与，避免因机械磨损而产生系统失效，有效提升系统的可靠性。

2、为实现本发明目的，采用的技术方案是：

3、一种高频超声脉冲车用探头去气泡装置，包括有用于车用探头去气泡的功率超声波换能器/反射板和与功率超声波换能器/反射板安装连接且配合工作的功率超声波换能器驱动板，功率超声波换能器/反射板和功率超声波换能器驱动板可安装连接在尿素传感器超声探头内、贴合安装在尿素传感器超声探头外侧壁面上或与尿素传感器超声探头呈倾斜夹角安装连接；去气泡装置还包括有尿素传感器探头支座，尿素传感器探头支座上安装有尿素品质传感器探头、且尿素品质传感器探头的周侧通过支座紧固螺栓安装有支座支撑钢柱，尿素传感器探头支座的侧部通过支座紧固螺栓和支座支撑钢柱安装连接有支座支撑钢片，支座支撑钢片和支座固定螺母将尿素传感器超声探头、去气泡装置连同去气泡装置的功率超声波换能器/反射板和功率超声波换能器驱动板均安装连接在尿素传感器上。

4、作为优选的，尿素传感器探头支座的对侧通过支座紧固螺栓和支座支撑钢柱安装连接有换能器支座，换能器支座安装连接功率超声波换能器/反射板和功率超声波换能器驱动板。

5、作为优选的，功率超声波换能器/反射板安装在功率超声波换能器驱动板上、且与功率超声波换能器驱动板同时安装连接在尿素传感器超声探头内尿素品质传感器探头的对侧、贴合安装在尿素传感器超声探头外侧壁面上或与尿素传感器超声探头呈0～90°的倾斜夹角安装连接，并与换能器支座安装连接。

6、作为优选的，功率超声波换能器/反射板安装连接在尿素传感器超声探头内尿素品质传感器探头的对侧、且与换能器支座安装连接，功率超声波换能器驱动板则贴合安装在在尿素传感器超声探头外侧壁面上、且同时与换能器支座安装连接。

7、作为优选的，功率超声波换能器/反射板贴合安装在在尿素传感器超声探头外侧壁面上、且与换能器支座安装连接，功率超声波换能器驱动板安装连接在尿素传感器超声探头内尿素品质传感器探头的对侧、且同时与换能器支座安装连接。

8、作为优选的，功率超声波换能器/反射板安装连接在尿素传感器超声探头内尿素品质传感器探头的对侧、且与换能器支座安装连接，功率超声波换能器驱动板与尿素传感器超声探头呈0～90°的倾斜夹角安装连接、且同时与换能器支座安装连接。

9、作为优选的，功率超声波换能器/反射板与尿素传感器超声探头呈0～90°的倾斜夹角安装连接、且与换能器支座安装连接，功率超声波换能器驱动板安装连接在尿素传感器超声探头内尿素品质传感器探头的对侧，且同时与换能器支座安装连接。

10、作为优选的，功率超声波换能器驱动板可包裹在驱动板防水保护壳中，驱动板防水保护壳的一端安装连接有尿素传感器探头支座，另一端安装连接换能器支座。

11、作为优选的，尿素传感器探头支座和换能器支座上均安装设置有支座线束护管，支座线束护管的上部安装设置有护管防水密封圈。

12、一种如上所述的高频超声脉冲车用探头去气泡方法，包括有以下具体步骤：

13、s1.在设备正常工况下，安装在尿素传感器探头支座上的尿素品质传感器探头输出正常测量值至尿素传感器的传感器主控制板，传感器主控制板再直接上报至ecu，尿素品质传感器探头测量值出现大幅波动，且液位稳定在尿素品质传感器探头高度以下时，锁存浓度输出，并上报液位低，提示需加注标准尿素液；在尿素液加注或稀释气泡环境下，当尿素品质传感器探头无信号返回，且液位明显上升，温度有伴随变化，先尿素品质传感器探头是否脱落；

14、s2.当尿素品质传感器探头未脱落且输出异常时，传感器主控制板通过放置在液体中的液位传感器、温度传感器来综合判断尿素品质传感器探头(1)是否被气泡覆盖；当传感器主控制板判定尿素品质传感器探头被气泡覆盖后，传感器主控制板发出指令，关闭尿素品质传感器探头，尿素品质传感器探头完全停止工作；

15、s3.传感器主控制板发出指令，打开与换能器支座安装连接的功率超声波换能器驱动板，功率超声波换能器驱动板驱动发出功率脉冲，驱动功率超声波换能器/反射板产生高频振动，高频超声波振动经液体传导到尿素品质传感器探头表面，清除其表面气泡；

16、s4.功率超声波换能器/反射板和功率超声波换能器驱动板运行3～5s后，传感器主控制板发出指令，关闭功率超声波换能器驱动板，功率超声波换能器/反射板逐步停止振动，传感器主控制板重新打开尿素品质传感器探头，尿素品质传感器探头恢复检测，传感器主控制板获取新的测量值；

17、s5.传感器主控制板重新判断测量值是否准确，若测量值恢复正常范围，装置转入正常上报模式，否则增强功率超声波换能器驱动板的输出功率，并延长超声波驱动时间，重复步骤1～4操作，直至尿素品质传感器探头信号恢复、测量值准确，整个尿素传感器转入正常工作模式；

18、s6.若尿素品质传感器探头的信号仍异常，且高频超声波振动消气泡次数<3次，则继续重复步骤1～4操作，若超声波消气泡次数≥3次，则锁存输出值，当锁存时间为0.5～5min后，重新检测；若检测结果恢复，则转入正常输出模式，否则上报故障。

19、本发明的有益效果为：本发明设计出的高频超声脉冲车用探头去气泡装置采用主动高频超声震动去气泡的方式，可控性及操作性好，从根本上解决了汽车运行中，因气泡导致的尿素液品质传感器失效的难题，整个装置响应快，异常恢复时间可在短时间内恢复(一般恢复时间3～5s)，测量偏差小，气泡清除率高，尿素品质传感器探头中心感应区气泡清除完全，探头信号能恢复到产生气泡前的工况，整个高频超声振动去气泡过程，无需其他活动部件参与，避免因机械磨损而产生系统失效，有效提升系统的可靠性，因而具有恢复速度快、无需软件补偿，无需可活动机械结构，可靠性高，改进成本低的显著优势，具有明显的实用性和技术性应用前景。