[0087]此外，所描述的本发明的实施方式通过包括至少一个面向下的超声传感器(例如，超声传感器177)以测量盘形盖140和容器159的基部的内表面178之间的液位而提供容器159内液位的更准确的探测。一些实施方式也可以包括在容器259的基部中形成坑槽以允许盘形盖140 (例如超声探头100的底端)布置得更靠近或低于容器259的基部279而仍然允许液体流入导管144中，从而允许超声探头100检测容器259内比现有技术的超声探头检测的更低的残余液位。例如，所描述的在采用坑槽280的容器中的超声探头100的实施方式可以测量10-20cc的最低液位，相对于检测65-75cc的最低液位的典型的现有技术探头。
[0088]本发明的其它实施方式可以在超声传感器256之间采用可变的间隔以使得更靠近超声探头200底部布置(例如，对应于容器159更空)的多个超声传感器256中的超声传感器随着容器159包含更少液体且因此更接近于变得更空而更准确地测量容器159内的液位。通过在各个超声传感器156之间采用可变间隔，超声探头200的实施方式可以在测量容器159内液位中实现更高精确性(特别是当液位较低和容器159更接近于空时)而不增加超声传感器256的数目。在示例性实施方式中，六个点可以在小至容器159中0.375英寸(0.95厘米)的液体中测量到，相对于其中六个点在容器159中大约1.8英寸(大约4.6厘米)的液体中测量的现有技术系统。
[0089]本发明的再其它的实施方式可以采用在超声探头300内在垂直匹配的高度水平处的超声传感器对以提供冗余的液位探测，因此提供超声探头300的更高耐久性和准确性并消除对于两个单独的探头和容器159的盖中两次穿透的需要。采用重复超声传感器的一些实施方式可以进一步采用重复电子设备以控制超声传感器组中相应的一个，虽然两个电子设备组可以安装在单一外壳中以降低成本和空间需求。
[0090]在本发明的再另一实施方式中，超声探头400的多个超声传感器456中的超声传感器在内体积446内围绕内管432以螺旋排列布置(例如，在侧壁438上)。通过将多个超声传感器456中的超声传感器定位成围绕内管432的螺旋排列，多个超声传感器的相邻超声传感器之间的垂直距离减小，从而允许超声传感器456中的各个超声传感器之间较小的垂直间隔增量并因此实现容器159内液位更精确的测量。本发明的进一步实施方式可以使用多个超声传感器456的可变间隔和多个超声传感器456中超声传感器的螺旋排列的组合以实现更靠近超声探头400底部的相邻超声传感器之间更紧密的间隔。另外的实施方式也可以利用面向下的超声传感器(例如，超声传感器177)、多个超声传感器256的可变间隔、多个超声传感器456中的超声传感器的螺旋排列和包括用于冗余的匹配的超声传感器对(例如，超声传感器355，356和377)的任何组合。
[0091] 尽管本发明的原理在上面结合优选的实施方式进行了说明，但可以清楚地理解，本说明仅以举例的方式进行而不是对本发明的范围的限制。
【主权项】
1.一种用于探测容器内的液位的超声探头，所述超声探头包括: 从装配组件向下延伸并包含由内管限定的内体积和导管的桶，所述导管纵向布置于所述桶内，所述内管具有纵轴和在所述装配组件远端的下端，所述桶具有一定长度；和 位于所述桶的内体积中的多个超声传感器，所述多个超声传感器各自配置为响应于接收的电子信号发射声波，所述多个超声传感器的各超声传感器具有垂直间隔； 其中所述多个超声传感器中的至少一个以适应于响应于接收的电子信号而跨所述桶的所述导管发射声波的位置和定向固定于所述内管； 其中所述多个超声传感器包括包含至少三个超声传感器的上组和包含至少三个超声传感器的下组，所述上组的超声传感器比所述下组的任何超声传感器更远离所述内管的下端，所述下组的各超声传感器的垂直间隔小于所述上组的任何超声传感器的垂直间隔。2.根据权利要求1所述的超声探头，其中所述下组的各超声传感器相对于所述下组的各垂直相邻的超声传感器垂直偏置。3.根据权利要求2所述的超声探头，其中所述下组的各超声传感器的垂直偏置与所述下组的所有其它超声传感器的垂直偏置处于相同的径向方向。4.根据权利要求1-3中任一项所述的超声探头，其中所述上组或下组中各超声传感器之间的垂直间隔是相同的。5.根据权利要求1-3中任一项所述的超声探头，其中所述上组中各超声传感器之间的垂直间隔是相同的，且所述下组中各超声传感器之间的垂直间隔是相同的。6.根据权利要求1-5中任一项所述的超声探头，其中所述多个超声传感器包括包含至少三个超声传感器的中间组，所述中间组的超声传感器的位置比所述下组的任何超声传感器更远离所述内管的下端和比所述上组的任何超声传感器更靠近所述内管的下端，所述中间组的各超声传感器的垂直间隔比所述上组的任何超声传感器的垂直间隔小并且比所述下组的任何超声传感器的垂直间隔大。7.根据权利要求1-6中任一项所述的超声探头，其中所述下组的超声传感器的所述垂直间隔小于0.3英寸(0.76cm)。8.根据权利要求1-7中任一项所述的超声探头，其中所述下组包含至少四个超声传感器。9.根据权利要求1-8中任一项所述的超声探头，其中所述下组位于所述桶的长度的下方四分之一，所述下方四分之一在所述装配组件的远端。10.根据权利要求1-9中任一项所述的超声探头，其中所述多个超声传感器包含定向为朝向所述容器的基部发射声波的面向下的传感器。11.根据权利要求10所述的超声探头，其中所述面向下的传感器固定于所述桶的末端盘形盖，所述桶的所述末端盘形盖基本上垂直于所述内管，使得所述面向下的传感器被定向为沿基本上平行于所述桶的纵轴的方向发射声波。12.根据权利要求10所述的超声探头，其中所述容器的所述基部包含坑槽，其位置使得在将所述超声探头安装于所述容器中时至少一部分所述坑槽与所述桶垂直对准。13.根据权利要求12所述的超声探头，其中所述坑槽在所述超声探头安装于所述容器中时与所述超声探头的所述桶的纵轴同轴对齐，和/或其中所述坑槽的直径大于所述桶的直径。14.根据权利要求1-13中任一项所述的超声探头，其中所述多个超声传感器包含匹配的超声传感器对，所述匹配的超声传感器对各自包含在所述桶的匹配高度处彼此水平地跨所述导管布置的第一和第二超声传感器。15.根据权利要求14所述的超声探头，其中所述超声探头与至少一个控制器电偶联，该控制器被配置为向所述多个超声传感器发送电子信号和从其接收电子信号，其中所述至少一个控制器被编程为一次仅向匹配的对中的所述第一和第二超声传感器中的一个发送电子信号。16.根据权利要求15所述的超声探头，其中所述至少一个控制器包括与各匹配的超声传感器对中的所述第一超声传感器电偶联的第一控制器和与各匹配的超声传感器对中的所述第二超声传感器电偶联的第二控制器。17.根据权利要求15所述的超声探头，其中所述多个超声传感器的各超声传感器通过多导体屏蔽电缆的至少一个未屏蔽导线与所述至少一个控制器电偶联。18.一种用于探测容器内的液位的超声探头，所述超声探头包括: 从装配组件向下延伸并包含由内管限定的内体积和导管的桶，所述导管纵向布置于所述桶内，所述内管具有纵轴和在所述装配组件远端的下端，所述桶具有一定长度；和 位于所述桶的内体积中的多个超声传感器，所述多个超声传感器各自配置为响应于接收的电子信号而发射声波； 其中所述多个超声传感器中的至少一个以适应于响应于接收的电子信号而跨所述桶的所述导管发射声波的位置和定向固定于所述内管； 其中所述多个超声传感器包括至少一个相对于各垂直相邻的超声传感器偏置的传感器。19.根据权利要求18所述的超声探头，其中所述多个超声传感器的各超声传感器具有垂直间隔，所述多个超声传感器包括包含至少三个超声传感器的上组和包含至少三个超声传感器的下组，所述上组的超声传感器比所述下组的任何超声传感器更远离所述内管的下端，所述下组的各超声传感器相对于所述下组的各垂直相邻的超声传感器垂直偏置。20.根据权利要求18或19所述的超声探头，其中相对于各垂直相邻的超声传感器偏置的所述多个超声传感器的各超声传感器相对于各垂直相邻的超声传感器垂直偏置90度。21.一种用于探测容器内的液位的超声探头，该超声探头包括: 从装配组件向下延伸并包含由内管限定的内体积和导管的桶，所述导管纵向布置于所述桶内，所述内管具有纵轴和在所述装配组件远端的下端，所述桶具有一定长度；和 位于所述桶的内体积中的多个超声传感器，所述多个超声传感器各自配置为响应于接收的电子信号而发射声波，所述多个超声传感器的各超声传感器具有垂直间隔； 其中所述多个超声传感器中的至少一个以适应于响应于接收的电子信号而跨所述桶的导管发射声波的位置和定向固定于所述内管； 其中所述多个超声传感器包括定向为朝向所述容器的基部发射声波的面向下的传感器。22.根据权利要求21所述的超声探头，其中所述面向下的传感器固定于所述桶的末端盘形盖，所述桶的末端盘形盖基本上垂直于所述内管，使得所述面向下的传感器定向为沿基本上平行于所述桶的纵轴的方向发射声波。23.根据权利要求21所述的超声探头，其中所述容器的所述基部包含坑槽，其位置使得在所述超声探头安装于所述容器中时至少一部分所述坑槽与所述桶垂直对准。24.根据权利要求23所述的超声探头，其中在所述超声探头安装于所述容器中时所述坑槽与所述超声探头的所述桶的纵轴同轴对准。25.一种用于探测容器内的液位的超声探头，该超声探头包括: 从装配组件向下延伸并包含由内管限定的内体积和导管的桶，所述导管纵向布置于所述桶内，所述内管具有纵轴和在所述装配组件远端的下端，所述桶具有一定长度；和 位于所述桶的内体积中的多个超声传感器，所述多个超声传感器各自配置为响应于接收的电子信号而发射声波； 其中所述多个超声传感器中的至少一个以适应于响应于接收的电子信号而跨所述桶的导管发射声波的位置和定向固定于所述内管； 其中所述多个超声传感器包括匹配的超声传感器对，所述匹配的超声传感器对各自包含在所述桶的匹配高度处彼此水平地跨所述导管布置的第一和第二超声传感器； 其中所述超声探头与至少一个控制器电偶联，该控制器配置为向所述多个超声传感器发送电子信号和从其接收电子信号，其中所述至少一个控制器被编程为一次仅向匹配的对中的所述第一和第二超声传感器中的一个发送电子信号。
【专利摘要】一种用于测量密封容器内的液位的具有超声传感器(例如，压电晶体)的超声探头，其具有使得探头更可靠且能够随着容器接近于空的状态得到更精确的液位读数的特征。实施方式包括在探头的下端使超声传感器间隔更密切，偏置传感器以使得其垂直间隔能够更紧密，用于冗余的匹配的传感器对，和位于探头下端的面向下的传感器以降低可通过探头精确测量的最小液位。还可以提供坑槽以进一步降低可通过探头精确测量的最小液位。
【IPC分类】G01F23/296
【公开号】CN105387910
【申请号】CN201510549187
【发明人】C·M·伯特彻, T·A·斯泰德尔
【申请人】气体产品与化学公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年8月31日
【公告号】EP2990770A2, EP2990770A3, US20160061645