成基于通过流体的不正确计算的声速来检测错误条件，并且生成 指示所检测到的错误条件的信号。
[0023] 通过考虑【具体实施方式】和附图，本发明的其它方面将变得显而易见。
【附图说明】
[0024] 图1是用于感测DEF罐内流体的质量的系统的图。
[0025] 图2是用于感测DEF罐内流体的液面的系统的图。
[0026] 图3是用于感测罐中DEF的质量和深度的系统的图。
[0027] 图4是图1和2的系统的框图。
[0028] 图5是图3的系统的框图。
[0029] 图6是对于各种DEF浓度的声速对温度的图表。
【具体实施方式】
[0030] 在详细地解释本发明的任何实施例之前，应当理解的是本发明在它的应用方面不 限于基于DEF或UREA的流体，并且应理解的是，本发明在它的应用方面不限于在以下描述 中阐述或者在以下图中图示的构造的细节和组件的布置。本发明能够具有其它实施例，并 且能够被以各种各种方式来实践或者执行。
[0031] 罐中DEF的液面能够由包括电阻性浮子换能器、超声换能器（空气耦合）等的常 规方法来监测。超声换能器发出被表面反射的声波。换能器作为接收来自表面的声波回波 的接收器。基于该声波到表面并回来的飞行时间，控制器使用声速来确定到表面的距离。因 为声速在空气中是恒定的（基于空气的温度而具有一些轻微改变），所以容易在空气耦合 换能器中执行必要的计算。
[0032] 替代地，流体耦合超声换能器能够被用来监测罐内DEF的质量和/或液面。在流体 耦合换能器情况下，换能器被浸入在流体中并且定位于罐的底部。为了确定DEF的质量，超 声声波被朝着浸入在流体中的固定目标定向并且从其反射。由换能器所生成的声波被从位 于离该换能器已知距离的固定目标（即反射器）传回并且被换能器检测到。为了确定DEF 的液面，来自换能器的超声声波被朝着流体的表面的方向向上定向。由换能器所生成的声 波被流体的表面传回并且被换能器检测到。这与具有一个预告（caveat)的空气耦合换能 器类似；声速取决于流体的类型而大大地变化，并且在较小程度上取决于流体的温度。
[0033] 图1示出了用于确定罐110中DEF 105的质量的质量感测系统100。质量感测系 统100包括压电超声换能器115,以及具有温度传感器125 (例如，热敏电阻）和其它组件 (未示出）的印刷电路板120。换能器115和印刷电路板120被定位在罐110的底部。温 度传感器125被定位使得温度传感器125检测罐110中的DEF 105的温度。换能器115作 为发射器和接收器两者。由换能器所生成的超声声波130通过流体105传播并且由反射器 135朝着换能器115的方向往回反射。经反射的超声声波130由换能器115来检测，并且 由换能器115朝着反射器135的方向往回反射。超声声波130在反射器135与换能器115 之间来回地行进多次。质量感测系统100可以被集成到罐110中或者可以是安装在罐110 中的单独的组装件。
[0034] 图2示出了用于通过感测罐110中的DEF 105的表面205的水平来确定罐110中 的DEF 105的量的液面感测系统200。除了压电超声换能器210被定位在罐110的底部，使 得由换能器210所产生的超声声波215被DEF 105的表面而不是固定反射器反射之外，液 面感测系统200包括与质量感测系统100相同的组件。
[0035] 图3示出了用于确定罐110中的DEF 105的质量和量两者的组合感测系统300。 组合感测系统300包括两个压电超声换能器115和210。质量换能器115被定位成使超声 声波130由反射器135反射，而量（或液面）换能器210被定位成使超声声波215由DEF 105的表面205反射。
[0036] 图4示出了质量感测系统100和量感测系统200的框图。除换能器115/210和温 度传感器125之外，系统100/200包括控制器400、信号调节电路405、驱动器410、功率调节 电路415以及输出驱动器420。控制器400包括处理器（例如，微处理器、微控制器、ASIC、 DSP等）和存储器（例如，闪存、R0M、RAM、EEPR0M等），其可以在控制器400 内部、在控制器 400外部或者其组合。信号调节电路405、驱动器410、温度传感器125以及输出驱动器420 中的一个或多个可以被包括在控制器400中。换能器115/210在两个模式下作为压电发射 器并且作为压电接收器来操作。当换能器115/210在换能器115/210的压电晶体的谐振频 率下被电压激励时，换能器115/210发出超声声波130/215。当换能器115/210在换能器 115/210的谐振频率下被超声声波130/215 (例如，回波）激励时，换能器115/210生成指示 该声波的输出信号。信号调节电路405用来响应于被接收到的超声声波130/215激励而对 从压电换能器115/210接收到的低电平信号进行放大和滤波。
[0037] 图5是组合感测系统300的框图。系统300包括质量换能器115、液面换能器210 以及温度传感器125。系统300还包括控制器400、第一信号调节电路405、第二信号调节电 路405'、第一驱动器410、第二驱动器410'、功率调节电路415以及输出驱动器420。控制 器400包括处理器（例如，微处理器、微控制器、ASIC、DSP等）和存储器（例如，闪存、R0M、 RAM、EEPR0M等），其可以在控制器400内部、在控制器400外部或者其组合。信号调节电路 405和405'、驱动器410和410'、温度传感器125以及输出驱动器420中的一个或多个可以 被包括在控制器400中。换能器115和210在两个模式下作为压电发射器并且作为压电接 收器来操作。当换能器115和210在换能器115和210的压电晶体的谐振频率下被电压激 励时，换能器115和210分别发出超声声波130和215。当换能器115和210在换能器115 和210的谐振频率下分别被超声声波130和215 (例如，回波）激励时，换能器115和210生 成指示所接收到的声波的输出信号。第一信号调节电路405用来响应于被接收到的来自超 声声波130的回波激励而对从质量压电换能器115接收到的低电平信号进行放大和滤波。 第二信号调节电路405'用来响应于被接收到的来自超声声波215的回波激励而对从液面 压电换能器210接收到的低电平信号进行放大和滤波。
[0038] 在操作中，控制器400向驱动器410发送低电平的一系列驱动脉冲和驱动脉冲振 幅命令信号。该驱动脉冲是在换能器115/210的谐振频率下。驱动器410放大低电平信 号，从而将一系列高压脉冲施加到换能器115/210,使换能器115/210以与施加到换能器 115/210的谐振驱动脉冲的数目成比例的振幅来发出超声声波130/215。超声声波130/215 通过流体传播并且被反射器135或表面205往回朝着换能器115/210的方向反射。所返回 的超声回波使换能器115/210谐振，从而产生低电平电压信号，该低电平电压信号被信号 调节电路405放大、滤波并且整形而且被控制器400检测。超声声波130/215通过DEF 105 从换能器115/210传播到反射器135/表面205所必需的时间被作为第一回波反射存储在 控制器400的存储器中。考虑到足够的振幅，超声声波130/215在换能器115/210与反射 器135/表面205之间来回地传播，从而产生一系列回波反射。对于给定发射，通常接收到 4或5次反射。该反射被测量和存储在控制器400的存储器中以用于处理。
[0039] 由系统所使用的回波反射的数目取决于对于区分DEF浓度水平所需要的分辨率。 例如如果一个回波反射需要第一时间来从换能器115/210通过流体传播、被反射器135或 表面205反射并返回，则第二回波反射将需要第一时间的两倍来传播，并且第三回波反射 将需要第一时间的三倍，等等。考虑到这一点，两次反射提供了一次反射的分辨率的两倍， 三次反射提供了分辨率的三倍等等。在典型应用中，4到5次反射在所需要的分辨率与能够 被容易地组装到DEF罐中的传感器系统的实用尺寸之间提供了良好平衡。
[0040] 当被驱动器410激发时，换能器210在驱动电压已经被移除之后继续谐振或者回 响输出（ring out)持续有限的时间量。在这个时间段期间，换能器210不能够被用作为接 收器以检测从流体105的表面205反射的回波，从而限制能够由容量感测系统200所解析 的最小流体液面。用心设计能够减少回响时间但它不能够被完全地消除。当罐是空的或几 乎空的时，用于测量罐中流体的液面的替代方法将以足够大的振幅来驱动液面感测换能器 210,以在流体105的表面205与换能器210之间产生超声声波215的多次反射，使得超声 声波215在换能器210已经停止回响之后继续来回地反射。然后能够使用不同的方法来计 算用于声波215在换能器与流体105的表面205之间来回地行进的时间，例如，考虑在两个 连续的回波反射之间的时间差。
[0041] 控制器400生成控制并调制超声声波130/215的振幅以便实现所期望数目的回波 反射的命令信号。控制器400通过增加或者减小施加到依赖于温度的换能器的谐振电压脉 冲的数目和/或振幅来执行这个功能。施加到换能器的谐振脉冲的数目通常范围从低到1 个脉冲至高到16或更多个脉冲，尽管可以施加其它数目的脉冲。开关电容器电荷栗被优选 地用来在控制器400的控制下增加或者减小施加到驱动器410的换能器驱动电压的振幅。 该