专利名称：液体液位测量装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于提供箱体中液体液位补偿测量的装置和方法。
背景技术：
国际专利申请公开NO.W02005038415公开了一种用于提供箱体中液体液位补偿测量的装置的示例。W02005038415中的装置包括用于发射和接收音响信号(acoustic signal)的转换器，和与所述转换器连接并延伸入所述液体中的波导管。基本上根据声速和 音响信号从转换器到液体表面(在此它被反射)并再次返回所述转换器的传播时间确定液 体液位。因为声速取决于可随时间变化的气体成份(gascomposition)和温度，所以声音的 当前速度用于确定液体液位，而声音的当前速度又通过波导管中的参考系统确定。此外，因 为参考系统中的气体成份和温度可能不同于波导管的位于所述液体上方的其余部分中的 气体成份和温度，例如如果所述液体液位较低，与箱体连接的燃料泵用于将来自箱体的流 体(也就是燃料)供给到波导管的在使用期间位于所述液体上方的一部分中。燃料流动均 化(level)液体上方的整个波导管中温度和气体成份，并由此均化液体上方的整个波导管 中的声速，这又允许对所述液体液位进行更精确的测量。但是，W02005038415中的装置依靠燃料泵提供流体流动，当安装所述测量装置时， 这可能需要对燃料泵和相关的箱体进行大范围的昂贵的改动。
发明内容
本发明的目的在于至少部分克服上述问题，并提供一种改进的液体液位测量装 置，特别地，所述测量装置可以相对便宜地实现和实施，并且不需要与燃料泵或其它外部部 件的相互作用。利用根据所附权利要求的测量装置和方法实现了这些和其它目的，所述这些和其 它目的将从根据以下描述变得清楚。根据本发明的一个方面，提供一种用于箱体中液体液位的补偿测量的装置，所述 装置包括适于发射和接收音响信号的转换器；与所述转换器连接并适于延伸到所述液体 中的波导管；用于收集所述液体自由运动部分的收集设备；和导引设备，所述导引设备用 于将来自所述收集设备收集的液体的流体导引到波导管的在使用期间位于液体液位上方 的一部分中，或沿波导管的在使用期间位于液体液位上方的一部分导引所述流体。当箱体例如安装到例如汽车或船的交通工具中时，容纳在箱体中的液体很少是静 止的。相反，当该交通工具运动时，液体在该箱体中四处运动并飞溅。而且，当向所述箱体补 给燃料时，存在冲向箱体的运动液体的流动。因此，本发明基于下面的认识可以能收集这 种自由运动液体的至少一部分，并将其导引到波导管中或沿所述波导管导引，以实现更精 确的补偿测量。即，所述收集设备和导引设备设置成气体成份和/或温度在位于所述液体 液位上方的整个波导管中均化，由此在位于所述液体液位上方的整个波导管中均化音速。优选地，所述装置还包括设置在波导管中的至少一个参考元件，其中波导管的位于转换器和参考元件之间的部分形成参考部，并且其中该导引设备适于将来自该收集设备 收集的液体的流体导引到所述参考部中，或者沿所述参考部导引来自该收集设备收集的液 体的流体。应该注意的是，US专利No. 5，471，872 (Cummings)公开了一种声学液体液位探测 系统，其包括第一波导管；与该第一波导管可操作连接的发射器和接收器；第二波导管； 和在该第一和第二波导管之间布置在成角度的接合处的第二反射器。此外，第二波导管具 有多个口，该多个口被描述为便于液体的进入和从第二波导管向外的清洁净化气体的流 动。因此，经所述口进入第二波导管的任何自由运动液体都不会均化遍及所述液体液位上 方的波导管的气体成份和/或温度，仅(可能)在该口和该液体表面之间的第二波导管下 部分中。特别地，收集的液体不会被导引到所述发射器/接收器和第二反射器之间的第一 波导管中，或沿该第一波导管导引。
在一个实施例中，该收集设备具有液体捕获表面或开口，该导引设备具有通向该 波导管的开口，且该收集设备的液体捕获表面或开口的(剖面)面积大于该导引设备的开 口的(剖面)面积。即，该收集设备和导引设备共同形成代表喷嘴的控制容积(control volume)0在一个实施例中，该收集设备还适于流动地排出所收集的液体(即由该收集设备 收集的液体)。因为该液体已经处于运动中，所以这便于利用该导引设备传输所收集的液 体。该收集设备可以例如包括漏斗形结构。当使用漏斗形收集结构时，捕获在其中的液体 可以在该漏斗形收集结构的较小端部处从收集结构流动地导引出，从而允许所收集的液体 被传输到该波导管中或沿该波导管传输。该漏斗的高度优选是竖直对齐的，以充分利用重 力将液体捕获在漏斗中并向下导引液体流动，但该漏斗可选地被倾斜设置，以收集来自侧 面的飞溅或泼溅或其它自由运动液体。代替漏斗形收集结构，可使用(稍微)倾斜的收集 通道或槽(在其下端部处可提供收集的液体的排出流动)。这里，作为导引设备，可以使用 在一个或若干个位置将来自所收集的液体的流体导引到该波导管中的在该收集设备和该 波导管之间的孔或孔口或管道或分支管道。被该导引设备导引的流体通常可以是所收集的 液体本身或从所收集的液体挥发的气体。可替换地，该导引设备可以是与该波导管的至少 一部分相邻或接触或一体设置的导管或管路，以沿该波导管的外部导引所收集的液体。当 将所收集的液体导引到该波导管中时，可以同时考虑气体成份和温度。另一方面，当将气体 从该收集的液体导引到该波导管中时，可以主要考虑气体成份，而当将所收集的液体沿该 波导管外部导引时，仅考虑温度，这对于与挥发程度不同于汽油的柴油来说是足够的。在一个实施例中，该导引设备还适于利用毛细吸引传输所收集的液体。这允许传 输不流动的所收集的液体，这可简化该收集设备的构造。而且，它允许“向上”传输所收集 的液体，从而增加该测量装置的设计选择。为此，该导引设备可以是一个或多个管路，该管 路非常狭窄以至于所收集的液体在管路中通过毛细吸引而被“自动地”传输。可替换地，该 导引设备可以包括一块也受益于毛细吸引或毛细作用的吸收材料。作为收集设备，这里可 以使用简单的收集杯或一块吸收材料，例如多孔毡或布料，该块吸收材料有效吸收来自箱 体中的若干个方向或所有方向的液体飞溅。在一个实施例中，单块吸收材料可有利地用作 收集和导引设备，这有利于该装置的构造。本发明的装置相对便宜且易于实现和实施。例如，它不象现有技术的技术方案那样需要的燃料泵和相关箱体的改动。但是，本发明的装置有效地提供精确的补偿液体液位测量。在一个实施例中，该装置还包括用于在使用期间至少暂时地将液体保持在该装置 中的至少一个保持构件。该液体优选地保持在该装置中的预定位置处。保持的液体可缓慢地挥发，并均化该装置中音响信号传播的地方的气体成分，由 此获得该液体液位的更精确的测量。保持的液体优选地是来自该箱体的液体，例如它可以 是由该收集设备收集的且通过该导引设备进入该装置的液体的一部分。此外，所述至少一 个保持构件可设置在该波导管中，或者在该波导管的一部分容纳在该装置的壳体中或由该 装置的壳体形成的情况下，与该壳体相连。该保持构件例如可以是该波导管中的凹槽或该 壳体中的杯、横向设置在该波导管的底板上的凹槽，以降低流过底板的液体的速度或保持 流过该底板的液体，或者是适于吸收液体的一块吸收材料(例如海绵状的或多孔的材料或 毡等)。此外，所述至少一个保持构件优选地嵌在该波导管中，以至少在在使用期间容纳液 体时与波导管的壁平齐，从而不显著影响在该波导管中传输的音响信号。杯例如可以作为 凹槽嵌入到该波导管的内壁中，使得当该凹槽充满液体时，液体的表面基本与该波导管的 内壁平齐，从而形成用于该声波通过而不被干扰的平滑表面(粗糙表面可能产生音响信号 的不希望的反射，这又可能导致箱体中的液体液位的测量错误)。同样，该块吸收材料可嵌 入到该波导管的内壁中的尺寸匹配的凹槽或孔中，使得该块吸收材料的顶表面基本上与该 波导管的内壁平齐。由于它的基本上固定的尺寸，可以使该块吸收材料即使当它不保持液 体时也不影响该波导管中的音响信号，这有利地用于降低不希望的反射。在一个实施例中，该装置还包括阀，该阀具有适于接收液体的入口 ；两个出口， 每个出口都可以与该入口流体连通；和可响应重力和/或离心力而运动的用于在该装置倾 斜时关闭该出口中的一个的球形元件。本实施例的该三通阀(一个入口，两个出口)有利 地用于自动分配液体或流体到该波导管的不同部分，特别是当该装置倾斜时分配到该波导 管的上部部分。该三通阀还用于将液体自动分配至该波导管的由于离心力而被排干(当测 量装置左右(side to side)快速运动时，可能发生这种情况，例如当测量装置安装在汽车 中时)的一部分。在该入口处接收的液体例如是该收集设备收集的液体。在一个实施例中，所述波导管的一部分由第一部分和第二部分形成，所述第一部 分具有表面，所述第一部分的所述表面具有限定波导管的所述部分的凹槽；和具有沿所 述凹槽延伸的沟槽的伸出部，所述第二部分具有表面，所述第二部分的所述表面封闭所述 第一部分的凹槽以形成波导管的所述部分并且还具有凹槽，所述第二部分的所述表面的所 述凹槽与所述第一部分的伸出部匹配并接合，使得沿着波导管的所述部分延伸的通道由所 述第一部分的伸出部中的沟槽和所述第二部分的凹槽形成，由此在使用期间，当液体在所 述通道和波导管的所述部之间行进时，所述通道和波导管的所述部分之间的任何小间隙都 被液体密封。本实施例的结构允许液体(例如由该收集设备收集的液体)经该小间隙沿 该波导管的所述部分传输至波导管的所述部分的各种位置(以形成均化的气氛(levelled atmosphere))，同时密封用于将液体从该通道传输至波导管的所述部分的设备(例如，该 小间隙)，使得它们不影响或干扰在该波导管中传输的音响信号。所述装置还包括位于所述 通道和波导管的所述部分之间用于在所述通道和波导管的所述部分之间(有意地)产生所 述小间隙的伸出部，例如小销等，在使用期间，所述通道中的液体能够通过所述小间隙到达所述波导管的所述部分，以形成均化的环境。根据本发明另一方面，提供箱体中的液体的液位的补偿测量的方法，所述方法包 括以下步骤将音响信号从转换器发射到适于延伸到液体中的波导管；接收被从所述波导 管反射到所述转换器的音响信号；收集所述液体的自由运动部分；和将来自在前述收集步 骤中所收集的液体的流体导引到所述波导管的在使用期间位于液体液位上方的部分中，或 者沿着所述波导管的在使用期间位于液体液位上方的部分导引所述流体。在一个实施例 中，该方法还包括以下步骤在使用期间至少暂时地将液体保持在所述装置中。这个方面具 有类似的优点，并且可以具有与本发明上述特征方面类似的特点。
参考示出了本发明的当前优选的实施例的附图更详细描述本发明的这些和其它 方面。图1是示出了根据本发明实施例的设置在箱体中的液体液位测量装置的示意性 的至少局部的剖视侧视图。图2a_2g是示出了图1的装置的变形细节的示意性的至少局部的剖视图。图3a_3c是示出了根据本发明实施例的保持构件的示意性的剖视侧视图。图4a_4c是示出了根据本发明实施例的自动三通分配阀的示意性的剖视侧视图。图5a_5b是根据本发明实施例的液体液位测量装置壳体的剖视图。
具体实施例方式图1是示出了根据本发明实施例的设置在箱体12中的液体液位(liquid level) 测量装置10的示意性的至少局部剖视侧视图。测量装置10通常适于检测或测量箱体12中液体14的液位。箱体12例如可以是 用于交通工具(例如汽车、卡车或船)的燃料箱。测量装置10包括转换器16。转换器16是电-声转换器，该电-声转换器通常适于 将电信号转换成音响信号(acoustic signal)或声脉冲(示例性频率大约为3，4_17kHz)， 反之亦然。转换器16例如可包括双动式压电部件，或包括单独的声音发射器和声音接收 器。在图1中，转换器16被放置在箱体12的顶部处，但可替换地可以将它放置在箱体12 的外部。测量装置10还包括与转换器16连接用于向转换器16提供电信号并评估来自转 换器16的电信号的电子单元18。电子单元18优选地被设置在箱体12的外部。测量装置10还包括通常适于引导音响信号(由e示出)的波导管20。该波导管 例如可以是可在其中引导音响信号的管路或导管。波导管22的一个端部22a与转换器16 连接，以将音响信号引导到转换器16以及从转换器16引导音响信号，且相反的开口端22b 适于延伸或浸入到液体14中。测量装置10还包括设置在波导管20中的至少一个参考元件24。参考元件24例 如可以是小伸出部，例如销或塞子(tap)或环，其适于部分地反射在波导管20中在远离转 换器16的方向上传播的音响信号。参考元件24优选地设置成与转换器16保持一个已知 的距离并设置在通常允许液体向上达到的波导管20中的预定点的上方。波导管的介于转换器16和参考元件22之间的部分被限定为参考部26。参考部26的至少一部分可以具有 螺旋或平螺旋形状(图1中未示出)，以节省空间，并且参考部26的至少一部分还可以放置 在箱体12的外部。测量装置10还包括漏斗28，该漏斗通常成型为类似中空锥形，并具有较大(顶 部)的捕获端部(液体捕获开口)30和经管道34与波导管20流体连接的较小(底部)的 排放端部32，捕获端部30的直径大于管道34的直径。即，管道34通向波导管20的参考部 26，优选地靠近转换器16。漏斗28优选地相对于测量装置10的其它部分设置成使得收集 在漏斗28中的任何液体由于重力作用而可以经管道34从排放端部32流出并进入波导管 20的参考部26。漏斗28的高度例如可以是如图1中竖直对准的。现在将描述在箱体12使用本发明的测量装置10时的示例性操作。首先，由电子单 元18向转换器16提供电信号或脉冲，从而使转换器16发射相对应的音响信号或声脉冲。 所发射的音响信号被波导管20朝向液体14的表面36引导。音响信号的一部分被参考元件 24反射回转换器16，而音响信号的其余部分继续朝向表面36传播，在表面36处，音响信号 的所述其余部分被反射，然后经波导管20返回到转换器16。响应这两个返回的音响信号， 转换器16产生相对应的电信号。电子单元18首先使用被参考元件24反射的信号的传输 时间和转换器16和参考元件24之间的已知距离计算声音的当前速度。然后，电子单元18 根据声音的当前速度和被液体表面36反射的信号的传输时间计算箱体12中的液体液位。同时，当其中安装有箱体12的交通工具在运动的时候，箱体12中的液体14运动 并在箱体12中四处飞溅。所产生的液体飞溅和泼溅(如虚线箭头所示)至少部分地由漏 斗28收集。收集在漏斗28中的液体随着液体通过漏斗排放端部32的流动而排放，并且经 管道34被导入到波导管20的参考部26中。被引入到波导管20中的收集的液体可以经波 导管本身或波导管中的排水孔(图1中未示出)而返回到箱体12。当收集的液体(特别 是在箱体12是燃料箱的情形中是汽油(gasoline)或汽油(petrol))在波导管20中流动 并挥发时，温度和气体成份在液体上方的整个波导管20中(即，在参考部26中和波导管 20的介于参考部26和液体表面36之间的部分中)是均化(levelled)的，由此取决于温 度和气体成份的声音速度在液体上方的整个波导管20中(即，在参考部26中和波导管20 的介于参考部26和液体表面36之间的部分中)也是均化的，这又实现了更精确的液体液 位测量，因为声音在波导管20的介于参考部26和液体表面36之间的部分中的速度变得基 本上与利用参考测量装置计算处的声音的当前速度相同。为此，漏斗28和导引设备(图1 中的管道34)的尺寸和位置应该被适当地设定，以波导管20中提供液体流动，该液体流动 小到允许音响信号在波导管20中传播，但同时是允许从收集的液体释放汽(steam)的时间 (time)，用于上述均化和补偿。图1中所示的装置的变形包括利用孔或孔口 38代替管道34，该孔或孔口直接连接 漏斗28的排放端部32和波导管20 (图2a)。省略管道34实现具有更少部件的结构。而 且，管道34可以用分支管道40等代替，以在若干个位置处将液体从漏斗26导引到波导管 20中(图2b)。在若干个位置处将液体导引到波导管中(使用分支管道40)可以增强波导 管20中的气氛的均化。此外，管道34可以由管路或导管42代替，该管路或导管42设置 成与波导管20的至少一部分邻接或接触或成一体，以沿波导管20的外部导引收集的液体 (图2c)。这里，仅考虑到了温度，这在液体是与汽油挥发程度不同的柴油的情形中是足够的。同时，不需要用于导引液体进入到波导管中的开口，并且也不需要排放设置，从构造和 成本的观点来说这是有利的。而且，漏斗28可以是倾斜的，以捕获来自侧面的飞溅或泼溅 (图2d)。这里，从水平面观察的漏斗28的内壁的角度优选地大于测量装置10的最大倾斜 角度，以允许收集的飞溅进入到管道32中。然而，由于飞溅的动能，飞溅能迫使自己进入到 管道32中。此外，漏斗28可以由倾斜的收集通道或槽44 (图2e)代替，通道44具有液体 捕获表面45，液体捕获表面45的面积比开口 38的横截面面积大。此外，漏斗28可以由简 单的收集杯或开口容器46代替，液体可以从该收集杯和开口容器经至少一个管路48被向 上导入到波导管20中，该至少一个管路非常狭窄以致于可以通过毛细吸引使液体从杯46 传输至波导管20中。此外，漏斗28可以由一块吸收材料50代替，该吸收材料能够利用它 的液体捕获表面51从所有方向(图2g)吸收箱体12中的液体飞溅，该液体捕获表面是该 块吸收材料50的裸露区域。吸收材料50可以延伸(50’)到波导管20中，使得它收集的液 体通过毛细吸引而传输到波导管20中。优选地，液体捕获表面51比用于该延伸50’的进 入波导管20的开口大。此外，吸收材料50’可以用作将液体从收集杯46导引到波导管中 的设备，并且上述的一个或多个狭窄管路48可以用作将液体从吸收材料50导引到波导管 中的设备。而且，具有液体捕获表面的若干个漏斗28或其它收集结构或设备可以用于单个 测量装置，以收集所需量的液体(未示出)。此外，除了捕获飞溅之外，上述各种收集设备可以捕获箱体外部或内部的其它的 自由运动液体，该运动液体例如来自油箱12的燃料补给。图3a_3c是示出了根据本发明实施例的保持构件的示意性剖视侧视图。例如在上 述测量装置10中，可以引入保持构件，以将进入到波导管20中的收集的液体在波导管20 中保持一段时间，以允许充足的液体挥发，特别是在装置10倾斜且否则液体将快速排出的 情形中。在图3a中，该保持构件是嵌在波导管20的底部内壁或底板54中的开口容器或凹 槽52。当液体通过波导管20流过底板54时，凹槽52被液体14充满。这样，即使液体沿波 导管20内部的流动(暂时地)停止，波导管中仍有一些液体，即保持凹槽52中的液体，该 保持的液体可以用于平衡波导管20中的气体成份和温度。此外，当大致水平的底板54中 的凹槽52或多或少地完全被液体14充满时，液体14的表面基本与波导管20的底板54平 齐，从而形成使音波通过而不被干扰的平滑表面。在保持凹槽52设置在波导管的内壁中并 且该内壁不是大致水平的情形中，凹槽52中可以填充有液体吸收材料，见图3c。在图3b中，该保持构件是设置在波导管20的底板54上的横向沟槽56，以降低横 向于沟槽56流过底板54的液体14的速度，并保持所述横向于沟槽56流过底板54的液体 14。在图3c中，该保持构件是一块吸收材料58，例如适于保持通过波导管20的液体 14的海绵状或多孔材料或毡等。该块吸收材料58优选地嵌在波导管20中，以不干扰(反 射)任何进入的音响信号或声脉冲。该块吸收材料58可以与波导管中的凹槽60尺寸匹配 并设置在该凹槽中(与图3a的凹槽52相似)，以形成供音响信号通过的平滑表面。该块吸 收材料58 (和可选的凹槽60)可以有利地水平设置、竖直设置或倾斜设置。应该认识到，上述保持构件可以作为设置在容纳或形成波导管20的一部分的壳 体(图3a_3c中未示出)中的可选件或补充件。而且，该测量装置可以包括上述保持构件中的若干个以及上述保持构件的组合。而且，上述保持构件可以与适于将液体流动供给到 波导管中的设备或装置而不是上述收集和导引设备一起使用，或用于其它应用中。图4a_4c是示出了根据本发明实施例的自动三通分配阀62的示意性剖视侧视图。阀62包括壳体64，该壳体具有与两个出口 68a、68b中的每一个流体连通的一个入口 66。这 里，入口 66和出口 68a、68b是孔口。阀62还包括放置在壳体64中的加重的(weighted)至 少部分是球形的元件，例如球70。阀62适合于在它不严重倾斜(tilt)或歪斜(incline) 或承受离心力时，使球70位于允许任何液体或流体从入口 66流到两个出口 68a、68b的中 间位置(图4a)。壳体64的底板例如可以是凹陷的，并且在中心最低点的每一侧上都具有 一个出口 68a(68b)(当阀62基本水平时)，从而球70静止在该中间位置并位于所述中心最 低点处。但是，当阀62倾斜或歪斜或承受离心力时，由于球70自身的重量，球70相对阀62 的其它部分运动，以关闭出口 68a(68b)之一，使得来自入口 66的液体仅能够通过另一个出 口 68b (68a)(图4b、4c)。球70的尺寸应当设计成能够关闭相应的出口孔口 68a、68b并对 预定的倾斜角度和/或离心力保持在那里(通过静止在该孔口(图4)中或抵靠该阀壳体 的某个其它的适当定位的结构(未示出))。而且，入口 66应该定位成使得当位于中间位置 时入口 66不被球70关闭。例如，入口 66可以放置在壳体64的顶部中，如图4a_4c所示。阀62有利地使用在上述测量装置10中，以将收集的液体自动分配至波导管20的 不同部分，特别是分配至当装置10倾斜或歪斜或承受离心力时通常被排干的部分。阀62 例如可以形成上述分支管道的一部分，或者可以以其它方式设置在上述收集设备和波导管 之间。但是应当注意的是，阀62可以与适于将液体流动供给到波导管中的设备或装置而不 是上述收集和导弓I设备一起使用，或用于其它应用中。图5a_5b是根据本发明实施例的液体液位测量装置壳体72的剖视图，壳体72 (尤 其)形成波导管的一部分74。该波导管例如可以是上述的波导管20，该部分74可以对应 于上述参考部26的至少一部分，并且壳体72可以又形成上述测量装置10的一部分。图5a 是壳体72的顶剖视图，图5b是沿图5a的I-I线所作的壳体72的侧面剖视图。壳体72包括具有表面78的第一(顶部)部分76，表面78具有限定波导管部分 74的凹槽80。凹槽80以螺旋形式从壳体72的一个边缘延伸到壳体72的更中心的位置。 伸出部82与凹槽80 —起以基本相同的螺旋形式延伸。在伸出部82的末端设置有沟槽84， 该沟槽因此也基本沿凹槽76延伸。面向第一部分76的表面78设置有包括在壳体72中的 第二(底部)部分88的表面86。第二部分88的表面86具有凹槽90，该凹槽90与第一部 分76的伸出部82匹配且至少部分地接合(当装配时)，而位于第二部分88的凹槽90之间 的表面86的部分基本上封闭形成所述波导管部分74的第一部分76的凹槽80。因而，波导 管部分74从壳体72的一个边缘延伸至壳体72的更中心的部分。此外，当第一部分和第二 部分76和88被装配后，位于第一部分76中的伸出部82中的沟槽84和第二部分88的凹 槽90形成沿波导管部分74/凹槽80从壳体72 —个端部延伸至壳体72的更中心的位置的 通道92。由于不匹配尺寸或通孔或通过有意地沿部分74和/通道92在波导管部分74和 通道92之间放置小销94，在波导管部分74和通道92之间形成小的间隙96。此外，第二部 分88有利地被制成稍微具有柔性的，这有利于通道92和波导管部分74之间的密封，并且 使第一部分和第二部分76和88的装配更容易。第二部分88的轮廓例如可以跟随它的凹 槽面86，如图5b所示。
在上述测量装置10的情况下，波导管部分74的目的是在其中将音响信号引导至 转换器16和从转换器16引导音响信号，其中该转换器适当地设置在壳体72中的更中心的 位置处并位于波导管部分74的端部处。形成波导管20的一部分的额外的波导管部分98可 以设置在壳体72的一个边缘上并位于波导管部分74的端部处，以进一步将音响信号引导 到该液体表面和从该液体表面引导音响信号。此外，通道92的目的是在其中引导来自箱体 (测量装置10安装在该箱体中)的液体，例如漏斗28收集的液体。漏斗28优选地例如通 过管道34与壳体72的一个端部处的通道92的端部连接。另外，漏斗28 (或另一个漏斗或 其它的收集设备)也可以在其它位置处与通道92流体连接，以提供进入通道92或到通道 92的其它部分的液体。例如可以通过使用安装在漏斗28和通道92之间的上述的自动三 通分配阀62来控制液体向通道92的各个部分的分配(和由此向波导管部分74的各个部 分的分配，这将在下文中解释)。通道92中的液体可以各个位置处通过间隙96吸吮(sip) 并在进入到波导管部分74中，以在波导管部分74中形成均化的气氛。同时，间隙96被“容 纳”在间隙96中的液体密封，使得它们不影响或干扰音响信号在波导管部分74中向转换器 16的传输和从转换器16的传输。因而，本发明的壳体72允许将液体传输到波导管部分74 中，而不具有显著影响音响信号传播的传输设备。总体上，可以获得箱体液体液位的更精确 的测量。应该注意到的是，上述壳体可以与适于将液体流动供给到波导管中的设备或装置而不是上述收集和导引设备一起使用。此外，上述保持构件的任一个都可以在壳体中使用 或者嵌设(build into)到该壳体中。而且，排放孔100可以设置在波导管部分74的底板 中，以避免波导管部分74被淹没。排放孔100的适当位置包括波导管部分74的弯曲部(如 图5a所示)，当壳体52倾斜或承受离心力等的时候，液体倾向于积聚在弯曲部处。而且，壳 体72可以包括比所示的示例性的那些销更多的销94。本领域技术人员可以认识到本发明决不局限于上述优选实施例。相反，在所附权 利要求的范围内，许多改进和变形都是可能的。例如，虽然在所描述的实施例中使用音脉 冲，但是本发明的测量装置还可以以其它的测量模式使用，例如驻波测量。而且，上述实施 例和变形可以若干种方式组合。
权利要求
一种提供箱体(12)中的液体(14)的液位的补偿测量的装置(10)，所述装置包括转换器(16)，所述转换器适于发射和接收音响信号；波导管(20)，所述波导管连接到所述转换器，并且适于延伸到所述液体中；收集设备(28，44，46，50)，所述收集设备用于收集所述液体的自由运动部分；和导引设备(34，38，40，42，48，50’)，所述导引设备用于将来自所述收集设备收集的液体的流体导引到所述波导管的在使用期间位于液体液位上方的一部分中或者用于沿着所述波导管的在使用期间位于液体液位上方的一部分导引所述流体，因而，气体成份和/或温度在所述液体液位上方的整个波导管中被均化，由此声音速度在所述液体液位上方的整个波导管中被均化。
2.如权利要求1所述的装置，所述装置还包括设置在所述波导管中的至少一个参考元 件(24)，其中，所述波导管的位于所述转换器和所述参考元件之间的部分被限定为参考部 (26)，并且其中，所述导引设备适于将来自所述收集设备所收集的液体的流体导引到所述 参考部中或沿着所述参考部导引所述流体。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述收集设备具有液体捕获表面或开口(30)， 所述导引设备具有通向所述波导管的开口(38)，所述收集设备的所述液体捕获表面或开口 的面积大于所述导引设备的开口的面积。
4.如前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述收集设备还适于流动地排出所收集 的液体。
5.如前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述导引设备还适于通过毛细吸引传输 所收集的液体。
6.如权利要求1所述的装置，所述装置还包括至少一个保持构件(52，56，58)，所述至 少一个保持构件用于在使用期间至少暂时地保持所述装置中的液体。
7.如权利要求6所述的装置，其中，所述至少一个保持构件适于在使用期间至少暂时 地将液体保持在所述装置中的预定位置处。
8.如权利要求6或7所述的装置，其中，所述至少一个保持构件嵌入在所述波导管中， 以与波导管的壁平齐。
9.如权利要求1所述的装置，所述装置还包括阀(62)，所述阀具有适于接收液体的入 口(66)；两个出口(68a，68b)，每个出口都能够与所述入口流体连通；和球形元件(70)，当 所述装置倾斜时，所述球形元件响应重力和/或离心力而能够运动，以自动关闭所述出口 中的其中一个。
10.如权利要求1所述的装置，其中，所述波导管的一部分(74)由第一部分(76)和第 二部分(88)形成，所述第一部分具有表面(78)，所述第一部分的所述表面具有限定波导 管的所述部分的凹槽(80)；和具有沿所述凹槽延伸的沟槽(84)的伸出部(82)，所述第二部 分具有表面(86)，所述第二部分的所述表面封闭所述第一部分的凹槽以形成波导管的所述 部分并且还具有凹槽(90)，所述第二部分的所述表面的所述凹槽(90)与所述第一部分的 伸出部匹配并接合，使得沿着波导管的所述部分延伸的通道(92)由所述第一部分的伸出 部中的沟槽和所述第二部分的凹槽形成，由此在使用期间，当液体在所述通道和波导管的 所述部之间行进时，所述通道和波导管的所述部分之间的任何小间隙都被液体密封。
11.如权利要求10所述的装置，所述装置还包括位于所述通道和波导管的所述部分之间并用于在所述通道和波导管的所述部分之间产生所述小间隙的伸出部(88)，在使用期 间，所述通道中的液体能够通过所述小间隙到达所述波导管的所述部分。
12.一种提供箱体(12)中的液体(14)的液位的补偿测量的方法，所述方法包括以下步骤将音响信号从转换器(16)发射到适于延伸到液体中的波导管(20)； 接收被从所述波导管反射到所述转换器的音响信号； 收集所述液体的自由运动部分；和将来自在前述收集步骤中所收集的液体的流体导引到所述波导管的在使用期间位于 液体液位上方的部分中，或者沿着所述波导管的在使用期间位于液体液位上方的部分导引 所述流体，因而，气体成份和/或温度在所述液体液位上方的整个波导管中被均化，由此声音速 度在所述液体液位上方的整个波导管中被均化。
13.如权利要求12所述的方法，所述方法还包括 在使用期间至少暂时地将液体保持在所述装置中。
全文摘要
本发明涉及一种用于提供箱体(12)中的液体(14)的液位的补偿测量的装置(10)，所述装置包括转换器(16)，所述转换器适于发射并接收音响信号；波导管(20)，所述波导管连接到所述转换器，并且适于延伸到所述液体中；收集设备(28，44，46，50)，所述收集设备用于收集所述液体的自由运动部分；和导引设备(34，38，40，42，48，50)，所述导引设备用于将来自所述收集设备收集的液体的流体导引到所述波导管的在使用期间位于液体液位上方的一部分中或者用于沿着所述波导管的在使用期间位于液体液位上方的一部分导引所述流体。本发明还涉及相对应的方法。
文档编号G01F23/296GK101809421SQ200880109628
公开日2010年8月18日 申请日期2008年7月25日 优先权日2007年8月7日
发明者J·布斯特伦 申请人:艾克森塞股份公司