流体深度测量方法和用于该方法的系统技术方案

一种超声波系统，用于测量贮存器中的流体深度，包括：超声波发射机构，用于从相对于贮存器的第一位置向贮存器中的流体的表面发射超声波检测波束，产生超声波检测波束的路径的至少一部分，该至少一部分大体垂直于贮存器的底部并限定与贮存器的底部相交的轴线；该第一位置靠近贮存器的底部；超声波接收机构，用于在偏离第一位置的第二位置处接收从贮存器中的流体的表面反射的超声波检测波束的回波；和确定机构，用于利用从超声波检测波束接收的回波与第一位置和第二位置之间的距离来确定流体深度。这样的系统允许消除由换能器盲区导致的限制，而不需要使用波导。参考标靶可以用于针对贮存器中的流体混合物的声速校准该系统，并用于测量流体混合物密度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及流体深度测量。更具体地，本专利技术涉及用于利用超声波测量流体在贮存器中的深度的方法和系统，该流体诸如是液体和气体。
技术介绍
已知许多方法和系统来测量容器中的流体深度，包括利用超声波的方法和系统。这些最新技术中的 一些是基于沿具有不连续结构的波导行进的超声波，在该不连续结构处波形沿波导的变化指示了液体深度。根据其它技术，超声波束在导管中朝向液体的表面发射，且接收回波的延迟指示了距超声波源的距离并由此指示了液体深度。其它方法和系统包括安装至贮存器底部的单个换能器，以使得其超声波束向上指向流体的表面。从现有技术已知的所有超声波技术，无论涉及或不涉及波导或导管，其缺点在于，它们不允许消除由换能器盲区(dead zone)引起的限制。事实上，在现有技术中已知，对应于该换能器盲区的距贮存器底部的极小距离是无法测量的。在现有技术中公知的，超声波换能器的盲区等于从换能器的表面到其可成像的最近物体之间的距离。其对应于换能器等于该距离的结束时间(ring down time )。附图说明在所附附图中图l是根据本专利技术第一示例性实施例的流体深度测量系统的示意图，该系统被示出为安装至贮存器，用于测量其中的液体的深度；该贮存器以横截面示出；图2和2a示出了根据本专利技术第二和第三示例性实施例的用于测量贮存器中的流体深度的超声波传感器的示意图；还示出了参考标靶的使用，图h7的组件安装在贮存器内；图3是根据本专利技术第四示例性实施例的流体深度测量系统的示意图，该系统被示出为安装至贮存器，用于测量其中的液体的深度；该贮存器以横截面示出；图4是图3的系统的示意图，图3和4示出了使用波束扩展器来适应贮存器的倾斜；贮存器在图4中被示出为倾斜的；图5、 6、 7和8是分别根据本专利技术第五、第六、第七和第八示例性实施例的超声波传感器组件的示意图，这些组件用于利用波束扩展器、反射器和/或参考标靶测量贮存器中的流体深度；图9是根据本专利技术第九示例性实施例的燃料管道的示意横截面图，其并入有用于测量汽油混合物中的乙醇量的密度计；和图10、 11和12是根据本专利技术第十、第十一和第十二示例性实施例的流体深度测量系统的示意图，这些系统被示出为安装至贮存器，用于检测何时在流体深度分别到达贮存器的一个或多个预定深度；该贮存器以横截面示出。具体实施例方式更具体地，根据本专利技术的第一方面，提供了一种方法用于测量包含至少—种流体的贮存器中的至少一种流体深度，该方法包括从相对于贮存器的第一位置向贮存器中的该至少一种流体的表面发射超声波检测波束，产生超声波检测波束的路径的至少一部分，该至少一部分靠近贮存器的底部；在偏离第 一位置的第二位置处接收从贮存器中的至少 一种流体的表面反射的超声波检测波束的回波；和利用从超声波检测波束接收的回波与该第一位置和该第二位置之间的距离确定该至少 一种流体深度。根据本专利技术第二方面，提供一种传感器组件，用于测量贮存器中的至少一种流体深度，该组件包括安装至贮存器的超声波换能器组件，以便沿大致平行于贮存器底部的路径发射超声波检测波束和接收沿该路径入射的超声波回波；该超声波换能器组件的特点在于盲区；和主反射器，沿超声波束的路径安装至贮存器，用于将超声波检测波束朝向贮存器中的该至少一种流体的表面反射以及用于接收从该表面反射的超声波回波；该主反射器与该超声波换能器组件间隔开至少超声波换能器的盲区长度。根据本专利技术的第三方面，提供一种传感器组件，用于测量贮存器中的流体深度，包括安装至贮存器的第一超声波换能器，用于向贮存器中的至少一种流体的表面发射超声波检测波束；和第二超声波换能器，靠近第一超声波换能器安装至贮存器，用于接收从贮存器中的至少一种流体的表面反射的第一检测波束的超声波回波。根据本专利技术的第四方面，提供一种传感器组件，用于测量贮存器中的至少一种流体深度，包括超声波发射机构，用于从相对于贮存的器第 一位置向贮存器中的至少一种流体的表面发射超声波检测波束，产生超声波检测波束的路径的至少一部分，该至少一部分大体垂直于贮存器的底部并限定出与贮存器的底部相交的轴线；该第一位置靠近贮存器的底部；超声波接收机构，用于在偏离该第一位置的第二位置处接收从贮存器中的至少一种流体的表面反射的超声波检测波束的回波；和确定机构，用于利用从超声波检测波束接收的回波该和第一位置与该第二位置之间的距离来确定该至少 一种流体深度。根据本专利技术的第五方面，提供一种经整合的方法，用于测量包括流体混合物的贮存器中流体混合物的深度和密度，包括从相对于贮存器的第一位置i)向贮存器中的流体混合物的表面和ii)向贝i存器中的参考标耙发射超声波检测波束，产生超声波检测波束的路径的至少一部分，该至少一部分大体垂直于贮存器的底部并限定出与贮存器的底部相交的轴线；该第一位置靠近贮存器的底部；在偏离该第一位置的第二位置处接收a)从贮存器中的流体的表面和从b)参考标把反射的超声波检测波束的回波；利用从超声波检测波束接收的回波和该第 一位置与该第二位置之间的距离来确定该流体混合物的深度；测量贮存器中的流体混合物温度；和利用从参考标靶反射的超声波检测波束的回波与贮存器中的流体混合 物温度来确定该流体混合物的密度。根据本专利技术的第六方面，提供了一种方法，用于测量流体混合物的密度， 包括提供流体混合物的 一致性； 测量流体混合物的温度；向流体混合物中的参考标靶发射超声波检测波束；参考标靶定位在距发 射超声波检测波束的换能器一预定距离处；在向参考标耙发射超声波检测波束之后，在一测定的时间延迟后，接收 从参考标靶反射的超声波检测波束的回波；利用该测定的时间延迟、流体混合物的温度和流体混合物的 一致性，确 定流体混合物中的至少 一种流体的比例。术语l!i存器在此应被理解为包括任何容器或收纳器，其例如是封闭的或在其顶部敞开，用于容纳诸如气体或液体或其混合物这样的流体。与用于贮存器的常规超声波深度测量方法和系统相比，本专利技术的方法和系统允许将换能器安装在贮存器的内侧或侧面上，这可以保护组件不受路面的随后凸块接触。装置可以测量诸如水和燃料这样的流体的多个液体深度。与现有技术中利用声学引导件的多数基于超声波的深度测量系统相比，根据本专利技术的用于测量在贮存器中的流体深度的传感器组件表现出以下优势'. 消除盲区； 允许适应贮存器倾斜； 系统中包括较少的部件； 不需要压力释放开口并可以如潜艇那样在贮存器内操作，以便安装方便； 无波导中液体的过调或欠调；和 不需要解决波导中的内反射和空气/气体泡；和 -没有限制传感器组件来包括所具有的构造必须在产品寿命期间保持恒 定的波导。本专利技术的其它目的、优势和特征将在结合附图并阅读本专利技术示例性实施 例的以下非限制性描述后变得显而易见，这些实施例仅作为示例给出。在随后的描述中，附图中的相似特征将被赋予相似的附图标记，并且为 了不使附图繁冗， 一些附图中的 一些元件如果在之前的附图中已经被提到过 则将不再指出。现将参考图1描述根据本专利技术第一示例性实施例的深度测量系统10。系统IO被示出为安装至贮存器12，该贮存器中填充有液体14形式的流 体。如将在以下描述的，根据本专利技术的深度测量系统可以测量由贮存器中的 多个流体的存在而导致的多个深度，这些流体可以是叠加在贮存器12中的 分离的气体或液体或其组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，用于测量包含至少一种流体的贮存器中的至少一种流体深度，该方法包括：　从相对于贮存器的第一位置向贮存器中的该至少一种流体的表面发射超声波检测波束，产生超声波检测波束的路径的至少一部分，该至少一部分大体垂直于贮存器的底部并限定出 与贮存器的底部相交的轴线；该第一位置靠近贮存器的底部；　在偏离第一位置的第二位置处接收从贮存器中的至少一种流体的表面反射的超声波检测波束的回波；和　利用从超声波检测波束接收的回波与该第一位置和该第二位置之间的距离确定该至少一种流 体深度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮诺马科维奇奥，伊拉德沃勒克，尤里阿加姆，
申请(专利权)人：感测技术股份有限公司，拉瓦尔欧洲股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]