專利名稱：液體液位測(cè)量裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于提供箱體中液體液位補(bǔ)償測(cè)量的裝置和方法。
背景技術(shù)：
國(guó)際專利申請(qǐng)公開NO.W02005038415公開了一種用于提供箱體中液體液位補(bǔ)償測(cè)量的裝置的示例。W02005038415中的裝置包括用于發(fā)射和接收音響信號(hào)(acoustic signal)的轉(zhuǎn)換器，和與所述轉(zhuǎn)換器連接并延伸入所述液體中的波導(dǎo)管?；旧细鶕?jù)聲速和 音響信號(hào)從轉(zhuǎn)換器到液體表面(在此它被反射)并再次返回所述轉(zhuǎn)換器的傳播時(shí)間確定液 體液位。因?yàn)槁曀偃Q于可隨時(shí)間變化的氣體成份(gascomposition)和溫度，所以聲音的 當(dāng)前速度用于確定液體液位，而聲音的當(dāng)前速度又通過波導(dǎo)管中的參考系統(tǒng)確定。此外，因 為參考系統(tǒng)中的氣體成份和溫度可能不同于波導(dǎo)管的位于所述液體上方的其余部分中的 氣體成份和溫度，例如如果所述液體液位較低，與箱體連接的燃料泵用于將來自箱體的流 體(也就是燃料)供給到波導(dǎo)管的在使用期間位于所述液體上方的一部分中。燃料流動(dòng)均 化(level)液體上方的整個(gè)波導(dǎo)管中溫度和氣體成份，并由此均化液體上方的整個(gè)波導(dǎo)管 中的聲速，這又允許對(duì)所述液體液位進(jìn)行更精確的測(cè)量。但是，W02005038415中的裝置依靠燃料泵提供流體流動(dòng)，當(dāng)安裝所述測(cè)量裝置時(shí)， 這可能需要對(duì)燃料泵和相關(guān)的箱體進(jìn)行大范圍的昂貴的改動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于至少部分克服上述問題，并提供一種改進(jìn)的液體液位測(cè)量裝 置，特別地，所述測(cè)量裝置可以相對(duì)便宜地實(shí)現(xiàn)和實(shí)施，并且不需要與燃料泵或其它外部部 件的相互作用。利用根據(jù)所附權(quán)利要求的測(cè)量裝置和方法實(shí)現(xiàn)了這些和其它目的，所述這些和其 它目的將從根據(jù)以下描述變得清楚。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于箱體中液體液位的補(bǔ)償測(cè)量的裝置，所述 裝置包括適于發(fā)射和接收音響信號(hào)的轉(zhuǎn)換器；與所述轉(zhuǎn)換器連接并適于延伸到所述液體 中的波導(dǎo)管；用于收集所述液體自由運(yùn)動(dòng)部分的收集設(shè)備；和導(dǎo)引設(shè)備，所述導(dǎo)引設(shè)備用 于將來自所述收集設(shè)備收集的液體的流體導(dǎo)引到波導(dǎo)管的在使用期間位于液體液位上方 的一部分中，或沿波導(dǎo)管的在使用期間位于液體液位上方的一部分導(dǎo)引所述流體。當(dāng)箱體例如安裝到例如汽車或船的交通工具中時(shí)，容納在箱體中的液體很少是靜 止的。相反，當(dāng)該交通工具運(yùn)動(dòng)時(shí)，液體在該箱體中四處運(yùn)動(dòng)并飛濺。而且，當(dāng)向所述箱體補(bǔ) 給燃料時(shí)，存在沖向箱體的運(yùn)動(dòng)液體的流動(dòng)。因此，本發(fā)明基于下面的認(rèn)識(shí)可以能收集這 種自由運(yùn)動(dòng)液體的至少一部分，并將其導(dǎo)引到波導(dǎo)管中或沿所述波導(dǎo)管導(dǎo)引，以實(shí)現(xiàn)更精 確的補(bǔ)償測(cè)量。即，所述收集設(shè)備和導(dǎo)引設(shè)備設(shè)置成氣體成份和/或溫度在位于所述液體 液位上方的整個(gè)波導(dǎo)管中均化，由此在位于所述液體液位上方的整個(gè)波導(dǎo)管中均化音速。優(yōu)選地，所述裝置還包括設(shè)置在波導(dǎo)管中的至少一個(gè)參考元件，其中波導(dǎo)管的位于轉(zhuǎn)換器和參考元件之間的部分形成參考部，并且其中該導(dǎo)引設(shè)備適于將來自該收集設(shè)備 收集的液體的流體導(dǎo)引到所述參考部中，或者沿所述參考部導(dǎo)引來自該收集設(shè)備收集的液 體的流體。應(yīng)該注意的是，US專利No. 5，471，872 (Cummings)公開了一種聲學(xué)液體液位探測(cè) 系統(tǒng)，其包括第一波導(dǎo)管；與該第一波導(dǎo)管可操作連接的發(fā)射器和接收器；第二波導(dǎo)管； 和在該第一和第二波導(dǎo)管之間布置在成角度的接合處的第二反射器。此外，第二波導(dǎo)管具 有多個(gè)口，該多個(gè)口被描述為便于液體的進(jìn)入和從第二波導(dǎo)管向外的清潔凈化氣體的流 動(dòng)。因此，經(jīng)所述口進(jìn)入第二波導(dǎo)管的任何自由運(yùn)動(dòng)液體都不會(huì)均化遍及所述液體液位上 方的波導(dǎo)管的氣體成份和/或溫度，僅(可能)在該口和該液體表面之間的第二波導(dǎo)管下 部分中。特別地，收集的液體不會(huì)被導(dǎo)引到所述發(fā)射器/接收器和第二反射器之間的第一 波導(dǎo)管中，或沿該第一波導(dǎo)管導(dǎo)引。
在一個(gè)實(shí)施例中，該收集設(shè)備具有液體捕獲表面或開口，該導(dǎo)引設(shè)備具有通向該 波導(dǎo)管的開口，且該收集設(shè)備的液體捕獲表面或開口的(剖面)面積大于該導(dǎo)引設(shè)備的開 口的(剖面)面積。即，該收集設(shè)備和導(dǎo)引設(shè)備共同形成代表噴嘴的控制容積(control volume)0在一個(gè)實(shí)施例中，該收集設(shè)備還適于流動(dòng)地排出所收集的液體(即由該收集設(shè)備 收集的液體)。因?yàn)樵撘后w已經(jīng)處于運(yùn)動(dòng)中，所以這便于利用該導(dǎo)引設(shè)備傳輸所收集的液 體。該收集設(shè)備可以例如包括漏斗形結(jié)構(gòu)。當(dāng)使用漏斗形收集結(jié)構(gòu)時(shí)，捕獲在其中的液體 可以在該漏斗形收集結(jié)構(gòu)的較小端部處從收集結(jié)構(gòu)流動(dòng)地導(dǎo)引出，從而允許所收集的液體 被傳輸?shù)皆摬▽?dǎo)管中或沿該波導(dǎo)管傳輸。該漏斗的高度優(yōu)選是豎直對(duì)齊的，以充分利用重 力將液體捕獲在漏斗中并向下導(dǎo)引液體流動(dòng)，但該漏斗可選地被傾斜設(shè)置，以收集來自側(cè) 面的飛濺或潑濺或其它自由運(yùn)動(dòng)液體。代替漏斗形收集結(jié)構(gòu)，可使用(稍微)傾斜的收集 通道或槽(在其下端部處可提供收集的液體的排出流動(dòng))。這里，作為導(dǎo)引設(shè)備，可以使用 在一個(gè)或若干個(gè)位置將來自所收集的液體的流體導(dǎo)引到該波導(dǎo)管中的在該收集設(shè)備和該 波導(dǎo)管之間的孔或孔口或管道或分支管道。被該導(dǎo)引設(shè)備導(dǎo)引的流體通?？梢允撬占?液體本身或從所收集的液體揮發(fā)的氣體?？商鎿Q地，該導(dǎo)引設(shè)備可以是與該波導(dǎo)管的至少 一部分相鄰或接觸或一體設(shè)置的導(dǎo)管或管路，以沿該波導(dǎo)管的外部導(dǎo)引所收集的液體。當(dāng) 將所收集的液體導(dǎo)引到該波導(dǎo)管中時(shí)，可以同時(shí)考慮氣體成份和溫度。另一方面，當(dāng)將氣體 從該收集的液體導(dǎo)引到該波導(dǎo)管中時(shí)，可以主要考慮氣體成份，而當(dāng)將所收集的液體沿該 波導(dǎo)管外部導(dǎo)引時(shí)，僅考慮溫度，這對(duì)于與揮發(fā)程度不同于汽油的柴油來說是足夠的。在一個(gè)實(shí)施例中，該導(dǎo)引設(shè)備還適于利用毛細(xì)吸引傳輸所收集的液體。這允許傳 輸不流動(dòng)的所收集的液體，這可簡(jiǎn)化該收集設(shè)備的構(gòu)造。而且，它允許“向上”傳輸所收集 的液體，從而增加該測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)選擇。為此，該導(dǎo)引設(shè)備可以是一個(gè)或多個(gè)管路，該管 路非常狹窄以至于所收集的液體在管路中通過毛細(xì)吸引而被“自動(dòng)地”傳輸?？商鎿Q地，該 導(dǎo)引設(shè)備可以包括一塊也受益于毛細(xì)吸引或毛細(xì)作用的吸收材料。作為收集設(shè)備，這里可 以使用簡(jiǎn)單的收集杯或一塊吸收材料，例如多孔氈或布料，該塊吸收材料有效吸收來自箱 體中的若干個(gè)方向或所有方向的液體飛濺。在一個(gè)實(shí)施例中，單塊吸收材料可有利地用作 收集和導(dǎo)引設(shè)備，這有利于該裝置的構(gòu)造。本發(fā)明的裝置相對(duì)便宜且易于實(shí)現(xiàn)和實(shí)施。例如，它不象現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案那樣需要的燃料泵和相關(guān)箱體的改動(dòng)。但是，本發(fā)明的裝置有效地提供精確的補(bǔ)償液體液位測(cè)量。在一個(gè)實(shí)施例中，該裝置還包括用于在使用期間至少暫時(shí)地將液體保持在該裝置 中的至少一個(gè)保持構(gòu)件。該液體優(yōu)選地保持在該裝置中的預(yù)定位置處。保持的液體可緩慢地?fù)]發(fā)，并均化該裝置中音響信號(hào)傳播的地方的氣體成分，由 此獲得該液體液位的更精確的測(cè)量。保持的液體優(yōu)選地是來自該箱體的液體，例如它可以 是由該收集設(shè)備收集的且通過該導(dǎo)引設(shè)備進(jìn)入該裝置的液體的一部分。此外，所述至少一 個(gè)保持構(gòu)件可設(shè)置在該波導(dǎo)管中，或者在該波導(dǎo)管的一部分容納在該裝置的殼體中或由該 裝置的殼體形成的情況下，與該殼體相連。該保持構(gòu)件例如可以是該波導(dǎo)管中的凹槽或該 殼體中的杯、橫向設(shè)置在該波導(dǎo)管的底板上的凹槽，以降低流過底板的液體的速度或保持 流過該底板的液體，或者是適于吸收液體的一塊吸收材料(例如海綿狀的或多孔的材料或 氈等)。此外，所述至少一個(gè)保持構(gòu)件優(yōu)選地嵌在該波導(dǎo)管中，以至少在在使用期間容納液 體時(shí)與波導(dǎo)管的壁平齊，從而不顯著影響在該波導(dǎo)管中傳輸?shù)囊繇懶盘?hào)。杯例如可以作為 凹槽嵌入到該波導(dǎo)管的內(nèi)壁中，使得當(dāng)該凹槽充滿液體時(shí)，液體的表面基本與該波導(dǎo)管的 內(nèi)壁平齊，從而形成用于該聲波通過而不被干擾的平滑表面(粗糙表面可能產(chǎn)生音響信號(hào) 的不希望的反射，這又可能導(dǎo)致箱體中的液體液位的測(cè)量錯(cuò)誤)。同樣，該塊吸收材料可嵌 入到該波導(dǎo)管的內(nèi)壁中的尺寸匹配的凹槽或孔中，使得該塊吸收材料的頂表面基本上與該 波導(dǎo)管的內(nèi)壁平齊。由于它的基本上固定的尺寸，可以使該塊吸收材料即使當(dāng)它不保持液 體時(shí)也不影響該波導(dǎo)管中的音響信號(hào)，這有利地用于降低不希望的反射。在一個(gè)實(shí)施例中，該裝置還包括閥，該閥具有適于接收液體的入口 ；兩個(gè)出口， 每個(gè)出口都可以與該入口流體連通；和可響應(yīng)重力和/或離心力而運(yùn)動(dòng)的用于在該裝置傾 斜時(shí)關(guān)閉該出口中的一個(gè)的球形元件。本實(shí)施例的該三通閥(一個(gè)入口，兩個(gè)出口)有利 地用于自動(dòng)分配液體或流體到該波導(dǎo)管的不同部分，特別是當(dāng)該裝置傾斜時(shí)分配到該波導(dǎo) 管的上部部分。該三通閥還用于將液體自動(dòng)分配至該波導(dǎo)管的由于離心力而被排干(當(dāng)測(cè) 量裝置左右(side to side)快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能發(fā)生這種情況，例如當(dāng)測(cè)量裝置安裝在汽車 中時(shí))的一部分。在該入口處接收的液體例如是該收集設(shè)備收集的液體。在一個(gè)實(shí)施例中，所述波導(dǎo)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導(dǎo)管的所述部分的凹槽；和具有沿所 述凹槽延伸的溝槽的伸出部，所述第二部分具有表面，所述第二部分的所述表面封閉所述 第一部分的凹槽以形成波導(dǎo)管的所述部分并且還具有凹槽，所述第二部分的所述表面的所 述凹槽與所述第一部分的伸出部匹配并接合，使得沿著波導(dǎo)管的所述部分延伸的通道由所 述第一部分的伸出部中的溝槽和所述第二部分的凹槽形成，由此在使用期間，當(dāng)液體在所 述通道和波導(dǎo)管的所述部之間行進(jìn)時(shí)，所述通道和波導(dǎo)管的所述部分之間的任何小間隙都 被液體密封。本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)允許液體(例如由該收集設(shè)備收集的液體)經(jīng)該小間隙沿 該波導(dǎo)管的所述部分傳輸至波導(dǎo)管的所述部分的各種位置(以形成均化的氣氛(levelled atmosphere))，同時(shí)密封用于將液體從該通道傳輸至波導(dǎo)管的所述部分的設(shè)備(例如，該 小間隙)，使得它們不影響或干擾在該波導(dǎo)管中傳輸?shù)囊繇懶盘?hào)。所述裝置還包括位于所述 通道和波導(dǎo)管的所述部分之間用于在所述通道和波導(dǎo)管的所述部分之間(有意地)產(chǎn)生所 述小間隙的伸出部，例如小銷等，在使用期間，所述通道中的液體能夠通過所述小間隙到達(dá)所述波導(dǎo)管的所述部分，以形成均化的環(huán)境。根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供箱體中的液體的液位的補(bǔ)償測(cè)量的方法，所述方法包 括以下步驟將音響信號(hào)從轉(zhuǎn)換器發(fā)射到適于延伸到液體中的波導(dǎo)管；接收被從所述波導(dǎo) 管反射到所述轉(zhuǎn)換器的音響信號(hào)；收集所述液體的自由運(yùn)動(dòng)部分；和將來自在前述收集步 驟中所收集的液體的流體導(dǎo)引到所述波導(dǎo)管的在使用期間位于液體液位上方的部分中，或 者沿著所述波導(dǎo)管的在使用期間位于液體液位上方的部分導(dǎo)引所述流體。在一個(gè)實(shí)施例 中，該方法還包括以下步驟在使用期間至少暫時(shí)地將液體保持在所述裝置中。這個(gè)方面具 有類似的優(yōu)點(diǎn)，并且可以具有與本發(fā)明上述特征方面類似的特點(diǎn)。


參考示出了本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例的附圖更詳細(xì)描述本發(fā)明的這些和其它 方面。圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)置在箱體中的液體液位測(cè)量裝置的示意性 的至少局部的剖視側(cè)視圖。圖2a_2g是示出了圖1的裝置的變形細(xì)節(jié)的示意性的至少局部的剖視圖。圖3a_3c是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保持構(gòu)件的示意性的剖視側(cè)視圖。圖4a_4c是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自動(dòng)三通分配閥的示意性的剖視側(cè)視圖。圖5a_5b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液體液位測(cè)量裝置殼體的剖視圖。
具體實(shí)施例方式圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)置在箱體12中的液體液位(liquid level) 測(cè)量裝置10的示意性的至少局部剖視側(cè)視圖。測(cè)量裝置10通常適于檢測(cè)或測(cè)量箱體12中液體14的液位。箱體12例如可以是 用于交通工具(例如汽車、卡車或船)的燃料箱。測(cè)量裝置10包括轉(zhuǎn)換器16。轉(zhuǎn)換器16是電-聲轉(zhuǎn)換器，該電-聲轉(zhuǎn)換器通常適于 將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成音響信號(hào)(acoustic signal)或聲脈沖(示例性頻率大約為3，4_17kHz)， 反之亦然。轉(zhuǎn)換器16例如可包括雙動(dòng)式壓電部件，或包括單獨(dú)的聲音發(fā)射器和聲音接收 器。在圖1中，轉(zhuǎn)換器16被放置在箱體12的頂部處，但可替換地可以將它放置在箱體12 的外部。測(cè)量裝置10還包括與轉(zhuǎn)換器16連接用于向轉(zhuǎn)換器16提供電信號(hào)并評(píng)估來自轉(zhuǎn) 換器16的電信號(hào)的電子單元18。電子單元18優(yōu)選地被設(shè)置在箱體12的外部。測(cè)量裝置10還包括通常適于引導(dǎo)音響信號(hào)(由e示出)的波導(dǎo)管20。該波導(dǎo)管 例如可以是可在其中引導(dǎo)音響信號(hào)的管路或?qū)Ч?。波?dǎo)管22的一個(gè)端部22a與轉(zhuǎn)換器16 連接，以將音響信號(hào)引導(dǎo)到轉(zhuǎn)換器16以及從轉(zhuǎn)換器16引導(dǎo)音響信號(hào)，且相反的開口端22b 適于延伸或浸入到液體14中。測(cè)量裝置10還包括設(shè)置在波導(dǎo)管20中的至少一個(gè)參考元件24。參考元件24例 如可以是小伸出部，例如銷或塞子(tap)或環(huán)，其適于部分地反射在波導(dǎo)管20中在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn) 換器16的方向上傳播的音響信號(hào)。參考元件24優(yōu)選地設(shè)置成與轉(zhuǎn)換器16保持一個(gè)已知 的距離并設(shè)置在通常允許液體向上達(dá)到的波導(dǎo)管20中的預(yù)定點(diǎn)的上方。波導(dǎo)管的介于轉(zhuǎn)換器16和參考元件22之間的部分被限定為參考部26。參考部26的至少一部分可以具有 螺旋或平螺旋形狀(圖1中未示出)，以節(jié)省空間，并且參考部26的至少一部分還可以放置 在箱體12的外部。測(cè)量裝置10還包括漏斗28，該漏斗通常成型為類似中空錐形，并具有較大(頂 部)的捕獲端部(液體捕獲開口)30和經(jīng)管道34與波導(dǎo)管20流體連接的較小(底部)的 排放端部32，捕獲端部30的直徑大于管道34的直徑。即，管道34通向波導(dǎo)管20的參考部 26，優(yōu)選地靠近轉(zhuǎn)換器16。漏斗28優(yōu)選地相對(duì)于測(cè)量裝置10的其它部分設(shè)置成使得收集 在漏斗28中的任何液體由于重力作用而可以經(jīng)管道34從排放端部32流出并進(jìn)入波導(dǎo)管 20的參考部26。漏斗28的高度例如可以是如圖1中豎直對(duì)準(zhǔn)的?，F(xiàn)在將描述在箱體12使用本發(fā)明的測(cè)量裝置10時(shí)的示例性操作。首先，由電子單 元18向轉(zhuǎn)換器16提供電信號(hào)或脈沖，從而使轉(zhuǎn)換器16發(fā)射相對(duì)應(yīng)的音響信號(hào)或聲脈沖。 所發(fā)射的音響信號(hào)被波導(dǎo)管20朝向液體14的表面36引導(dǎo)。音響信號(hào)的一部分被參考元件 24反射回轉(zhuǎn)換器16，而音響信號(hào)的其余部分繼續(xù)朝向表面36傳播，在表面36處，音響信號(hào) 的所述其余部分被反射，然后經(jīng)波導(dǎo)管20返回到轉(zhuǎn)換器16。響應(yīng)這兩個(gè)返回的音響信號(hào)， 轉(zhuǎn)換器16產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。電子單元18首先使用被參考元件24反射的信號(hào)的傳輸 時(shí)間和轉(zhuǎn)換器16和參考元件24之間的已知距離計(jì)算聲音的當(dāng)前速度。然后，電子單元18 根據(jù)聲音的當(dāng)前速度和被液體表面36反射的信號(hào)的傳輸時(shí)間計(jì)算箱體12中的液體液位。同時(shí)，當(dāng)其中安裝有箱體12的交通工具在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，箱體12中的液體14運(yùn)動(dòng) 并在箱體12中四處飛濺。所產(chǎn)生的液體飛濺和潑濺(如虛線箭頭所示)至少部分地由漏 斗28收集。收集在漏斗28中的液體隨著液體通過漏斗排放端部32的流動(dòng)而排放，并且經(jīng) 管道34被導(dǎo)入到波導(dǎo)管20的參考部26中。被引入到波導(dǎo)管20中的收集的液體可以經(jīng)波 導(dǎo)管本身或波導(dǎo)管中的排水孔(圖1中未示出)而返回到箱體12。當(dāng)收集的液體(特別 是在箱體12是燃料箱的情形中是汽油(gasoline)或汽油(petrol))在波導(dǎo)管20中流動(dòng) 并揮發(fā)時(shí)，溫度和氣體成份在液體上方的整個(gè)波導(dǎo)管20中(即，在參考部26中和波導(dǎo)管 20的介于參考部26和液體表面36之間的部分中)是均化(levelled)的，由此取決于溫 度和氣體成份的聲音速度在液體上方的整個(gè)波導(dǎo)管20中(即，在參考部26中和波導(dǎo)管20 的介于參考部26和液體表面36之間的部分中)也是均化的，這又實(shí)現(xiàn)了更精確的液體液 位測(cè)量，因?yàn)槁曇粼诓▽?dǎo)管20的介于參考部26和液體表面36之間的部分中的速度變得基 本上與利用參考測(cè)量裝置計(jì)算處的聲音的當(dāng)前速度相同。為此，漏斗28和導(dǎo)引設(shè)備(圖1 中的管道34)的尺寸和位置應(yīng)該被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，以波導(dǎo)管20中提供液體流動(dòng)，該液體流動(dòng) 小到允許音響信號(hào)在波導(dǎo)管20中傳播，但同時(shí)是允許從收集的液體釋放汽(steam)的時(shí)間 (time)，用于上述均化和補(bǔ)償。圖1中所示的裝置的變形包括利用孔或孔口 38代替管道34，該孔或孔口直接連接 漏斗28的排放端部32和波導(dǎo)管20 (圖2a)。省略管道34實(shí)現(xiàn)具有更少部件的結(jié)構(gòu)。而 且，管道34可以用分支管道40等代替，以在若干個(gè)位置處將液體從漏斗26導(dǎo)引到波導(dǎo)管 20中(圖2b)。在若干個(gè)位置處將液體導(dǎo)引到波導(dǎo)管中(使用分支管道40)可以增強(qiáng)波導(dǎo) 管20中的氣氛的均化。此外，管道34可以由管路或?qū)Ч?2代替，該管路或?qū)Ч?2設(shè)置 成與波導(dǎo)管20的至少一部分鄰接或接觸或成一體，以沿波導(dǎo)管20的外部導(dǎo)引收集的液體 (圖2c)。這里，僅考慮到了溫度，這在液體是與汽油揮發(fā)程度不同的柴油的情形中是足夠的。同時(shí)，不需要用于導(dǎo)引液體進(jìn)入到波導(dǎo)管中的開口，并且也不需要排放設(shè)置，從構(gòu)造和 成本的觀點(diǎn)來說這是有利的。而且，漏斗28可以是傾斜的，以捕獲來自側(cè)面的飛濺或潑濺 (圖2d)。這里，從水平面觀察的漏斗28的內(nèi)壁的角度優(yōu)選地大于測(cè)量裝置10的最大傾斜 角度，以允許收集的飛濺進(jìn)入到管道32中。然而，由于飛濺的動(dòng)能，飛濺能迫使自己進(jìn)入到 管道32中。此外，漏斗28可以由傾斜的收集通道或槽44 (圖2e)代替，通道44具有液體 捕獲表面45，液體捕獲表面45的面積比開口 38的橫截面面積大。此外，漏斗28可以由簡(jiǎn) 單的收集杯或開口容器46代替，液體可以從該收集杯和開口容器經(jīng)至少一個(gè)管路48被向 上導(dǎo)入到波導(dǎo)管20中，該至少一個(gè)管路非常狹窄以致于可以通過毛細(xì)吸引使液體從杯46 傳輸至波導(dǎo)管20中。此外，漏斗28可以由一塊吸收材料50代替，該吸收材料能夠利用它 的液體捕獲表面51從所有方向(圖2g)吸收箱體12中的液體飛濺，該液體捕獲表面是該 塊吸收材料50的裸露區(qū)域。吸收材料50可以延伸(50’)到波導(dǎo)管20中，使得它收集的液 體通過毛細(xì)吸引而傳輸?shù)讲▽?dǎo)管20中。優(yōu)選地，液體捕獲表面51比用于該延伸50’的進(jìn) 入波導(dǎo)管20的開口大。此外，吸收材料50’可以用作將液體從收集杯46導(dǎo)引到波導(dǎo)管中 的設(shè)備，并且上述的一個(gè)或多個(gè)狹窄管路48可以用作將液體從吸收材料50導(dǎo)引到波導(dǎo)管 中的設(shè)備。而且，具有液體捕獲表面的若干個(gè)漏斗28或其它收集結(jié)構(gòu)或設(shè)備可以用于單個(gè) 測(cè)量裝置，以收集所需量的液體(未示出)。此外，除了捕獲飛濺之外，上述各種收集設(shè)備可以捕獲箱體外部或內(nèi)部的其它的 自由運(yùn)動(dòng)液體，該運(yùn)動(dòng)液體例如來自油箱12的燃料補(bǔ)給。圖3a_3c是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保持構(gòu)件的示意性剖視側(cè)視圖。例如在上 述測(cè)量裝置10中，可以引入保持構(gòu)件，以將進(jìn)入到波導(dǎo)管20中的收集的液體在波導(dǎo)管20 中保持一段時(shí)間，以允許充足的液體揮發(fā)，特別是在裝置10傾斜且否則液體將快速排出的 情形中。在圖3a中，該保持構(gòu)件是嵌在波導(dǎo)管20的底部?jī)?nèi)壁或底板54中的開口容器或凹 槽52。當(dāng)液體通過波導(dǎo)管20流過底板54時(shí)，凹槽52被液體14充滿。這樣，即使液體沿波 導(dǎo)管20內(nèi)部的流動(dòng)(暫時(shí)地)停止，波導(dǎo)管中仍有一些液體，即保持凹槽52中的液體，該 保持的液體可以用于平衡波導(dǎo)管20中的氣體成份和溫度。此外，當(dāng)大致水平的底板54中 的凹槽52或多或少地完全被液體14充滿時(shí)，液體14的表面基本與波導(dǎo)管20的底板54平 齊，從而形成使音波通過而不被干擾的平滑表面。在保持凹槽52設(shè)置在波導(dǎo)管的內(nèi)壁中并 且該內(nèi)壁不是大致水平的情形中，凹槽52中可以填充有液體吸收材料，見圖3c。在圖3b中，該保持構(gòu)件是設(shè)置在波導(dǎo)管20的底板54上的橫向溝槽56，以降低橫 向于溝槽56流過底板54的液體14的速度，并保持所述橫向于溝槽56流過底板54的液體 14。在圖3c中，該保持構(gòu)件是一塊吸收材料58，例如適于保持通過波導(dǎo)管20的液體 14的海綿狀或多孔材料或氈等。該塊吸收材料58優(yōu)選地嵌在波導(dǎo)管20中，以不干擾(反 射)任何進(jìn)入的音響信號(hào)或聲脈沖。該塊吸收材料58可以與波導(dǎo)管中的凹槽60尺寸匹配 并設(shè)置在該凹槽中(與圖3a的凹槽52相似)，以形成供音響信號(hào)通過的平滑表面。該塊吸 收材料58 (和可選的凹槽60)可以有利地水平設(shè)置、豎直設(shè)置或傾斜設(shè)置。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，上述保持構(gòu)件可以作為設(shè)置在容納或形成波導(dǎo)管20的一部分的殼 體(圖3a_3c中未示出)中的可選件或補(bǔ)充件。而且，該測(cè)量裝置可以包括上述保持構(gòu)件中的若干個(gè)以及上述保持構(gòu)件的組合。而且，上述保持構(gòu)件可以與適于將液體流動(dòng)供給到 波導(dǎo)管中的設(shè)備或裝置而不是上述收集和導(dǎo)引設(shè)備一起使用，或用于其它應(yīng)用中。圖4a_4c是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自動(dòng)三通分配閥62的示意性剖視側(cè)視圖。閥62包括殼體64，該殼體具有與兩個(gè)出口 68a、68b中的每一個(gè)流體連通的一個(gè)入口 66。這 里，入口 66和出口 68a、68b是孔口。閥62還包括放置在殼體64中的加重的(weighted)至 少部分是球形的元件，例如球70。閥62適合于在它不嚴(yán)重傾斜(tilt)或歪斜(incline) 或承受離心力時(shí)，使球70位于允許任何液體或流體從入口 66流到兩個(gè)出口 68a、68b的中 間位置(圖4a)。殼體64的底板例如可以是凹陷的，并且在中心最低點(diǎn)的每一側(cè)上都具有 一個(gè)出口 68a(68b)(當(dāng)閥62基本水平時(shí))，從而球70靜止在該中間位置并位于所述中心最 低點(diǎn)處。但是，當(dāng)閥62傾斜或歪斜或承受離心力時(shí)，由于球70自身的重量，球70相對(duì)閥62 的其它部分運(yùn)動(dòng)，以關(guān)閉出口 68a(68b)之一，使得來自入口 66的液體僅能夠通過另一個(gè)出 口 68b (68a)(圖4b、4c)。球70的尺寸應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成能夠關(guān)閉相應(yīng)的出口孔口 68a、68b并對(duì) 預(yù)定的傾斜角度和/或離心力保持在那里(通過靜止在該孔口(圖4)中或抵靠該閥殼體 的某個(gè)其它的適當(dāng)定位的結(jié)構(gòu)(未示出))。而且，入口 66應(yīng)該定位成使得當(dāng)位于中間位置 時(shí)入口 66不被球70關(guān)閉。例如，入口 66可以放置在殼體64的頂部中，如圖4a_4c所示。閥62有利地使用在上述測(cè)量裝置10中，以將收集的液體自動(dòng)分配至波導(dǎo)管20的 不同部分，特別是分配至當(dāng)裝置10傾斜或歪斜或承受離心力時(shí)通常被排干的部分。閥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設(shè)置在上述收集設(shè)備和波導(dǎo)管 之間。但是應(yīng)當(dāng)注意的是，閥62可以與適于將液體流動(dòng)供給到波導(dǎo)管中的設(shè)備或裝置而不 是上述收集和導(dǎo)弓I設(shè)備一起使用，或用于其它應(yīng)用中。圖5a_5b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液體液位測(cè)量裝置殼體72的剖視圖，殼體72 (尤 其)形成波導(dǎo)管的一部分74。該波導(dǎo)管例如可以是上述的波導(dǎo)管20，該部分74可以對(duì)應(yīng) 于上述參考部26的至少一部分，并且殼體72可以又形成上述測(cè)量裝置10的一部分。圖5a 是殼體72的頂剖視圖，圖5b是沿圖5a的I-I線所作的殼體72的側(cè)面剖視圖。殼體72包括具有表面78的第一(頂部)部分76，表面78具有限定波導(dǎo)管部分 74的凹槽80。凹槽80以螺旋形式從殼體72的一個(gè)邊緣延伸到殼體72的更中心的位置。 伸出部82與凹槽80 —起以基本相同的螺旋形式延伸。在伸出部82的末端設(shè)置有溝槽84， 該溝槽因此也基本沿凹槽76延伸。面向第一部分76的表面78設(shè)置有包括在殼體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，該凹槽90與第一部 分76的伸出部82匹配且至少部分地接合(當(dāng)裝配時(shí))，而位于第二部分88的凹槽90之間 的表面86的部分基本上封閉形成所述波導(dǎo)管部分74的第一部分76的凹槽80。因而，波導(dǎo) 管部分74從殼體72的一個(gè)邊緣延伸至殼體72的更中心的部分。此外，當(dāng)?shù)谝徊糠趾偷诙?部分76和88被裝配后，位于第一部分76中的伸出部82中的溝槽84和第二部分88的凹 槽90形成沿波導(dǎo)管部分74/凹槽80從殼體72 —個(gè)端部延伸至殼體72的更中心的位置的 通道92。由于不匹配尺寸或通孔或通過有意地沿部分74和/通道92在波導(dǎo)管部分74和 通道92之間放置小銷94，在波導(dǎo)管部分74和通道92之間形成小的間隙96。此外，第二部 分88有利地被制成稍微具有柔性的，這有利于通道92和波導(dǎo)管部分74之間的密封，并且 使第一部分和第二部分76和88的裝配更容易。第二部分88的輪廓例如可以跟隨它的凹 槽面86，如圖5b所示。
在上述測(cè)量裝置10的情況下，波導(dǎo)管部分74的目的是在其中將音響信號(hào)引導(dǎo)至 轉(zhuǎn)換器16和從轉(zhuǎn)換器16引導(dǎo)音響信號(hào)，其中該轉(zhuǎn)換器適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在殼體72中的更中心的 位置處并位于波導(dǎo)管部分74的端部處。形成波導(dǎo)管20的一部分的額外的波導(dǎo)管部分98可 以設(shè)置在殼體72的一個(gè)邊緣上并位于波導(dǎo)管部分74的端部處，以進(jìn)一步將音響信號(hào)引導(dǎo) 到該液體表面和從該液體表面引導(dǎo)音響信號(hào)。此外，通道92的目的是在其中引導(dǎo)來自箱體 (測(cè)量裝置10安裝在該箱體中)的液體，例如漏斗28收集的液體。漏斗28優(yōu)選地例如通 過管道34與殼體72的一個(gè)端部處的通道92的端部連接。另外，漏斗28 (或另一個(gè)漏斗或 其它的收集設(shè)備)也可以在其它位置處與通道92流體連接，以提供進(jìn)入通道92或到通道 92的其它部分的液體。例如可以通過使用安裝在漏斗28和通道92之間的上述的自動(dòng)三 通分配閥62來控制液體向通道92的各個(gè)部分的分配(和由此向波導(dǎo)管部分74的各個(gè)部 分的分配，這將在下文中解釋)。通道92中的液體可以各個(gè)位置處通過間隙96吸吮(sip) 并在進(jìn)入到波導(dǎo)管部分74中，以在波導(dǎo)管部分74中形成均化的氣氛。同時(shí)，間隙96被“容 納”在間隙96中的液體密封，使得它們不影響或干擾音響信號(hào)在波導(dǎo)管部分74中向轉(zhuǎn)換器 16的傳輸和從轉(zhuǎn)換器16的傳輸。因而，本發(fā)明的殼體72允許將液體傳輸?shù)讲▽?dǎo)管部分74 中，而不具有顯著影響音響信號(hào)傳播的傳輸設(shè)備?？傮w上，可以獲得箱體液體液位的更精確 的測(cè)量。應(yīng)該注意到的是，上述殼體可以與適于將液體流動(dòng)供給到波導(dǎo)管中的設(shè)備或裝置而不是上述收集和導(dǎo)引設(shè)備一起使用。此外，上述保持構(gòu)件的任一個(gè)都可以在殼體中使用 或者嵌設(shè)(build into)到該殼體中。而且，排放孔100可以設(shè)置在波導(dǎo)管部分74的底板 中，以避免波導(dǎo)管部分74被淹沒。排放孔100的適當(dāng)位置包括波導(dǎo)管部分74的彎曲部(如 圖5a所示)，當(dāng)殼體52傾斜或承受離心力等的時(shí)候，液體傾向于積聚在彎曲部處。而且，殼 體72可以包括比所示的示例性的那些銷更多的銷94。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到本發(fā)明決不局限于上述優(yōu)選實(shí)施例。相反，在所附權(quán) 利要求的范圍內(nèi)，許多改進(jìn)和變形都是可能的。例如，雖然在所描述的實(shí)施例中使用音脈 沖，但是本發(fā)明的測(cè)量裝置還可以以其它的測(cè)量模式使用，例如駐波測(cè)量。而且，上述實(shí)施 例和變形可以若干種方式組合。
權(quán)利要求
一種提供箱體(12)中的液體(14)的液位的補(bǔ)償測(cè)量的裝置(10)，所述裝置包括轉(zhuǎn)換器(16)，所述轉(zhuǎn)換器適于發(fā)射和接收音響信號(hào)；波導(dǎo)管(20)，所述波導(dǎo)管連接到所述轉(zhuǎn)換器，并且適于延伸到所述液體中；收集設(shè)備(28，44，46，50)，所述收集設(shè)備用于收集所述液體的自由運(yùn)動(dòng)部分；和導(dǎo)引設(shè)備(34，38，40，42，48，50’)，所述導(dǎo)引設(shè)備用于將來自所述收集設(shè)備收集的液體的流體導(dǎo)引到所述波導(dǎo)管的在使用期間位于液體液位上方的一部分中或者用于沿著所述波導(dǎo)管的在使用期間位于液體液位上方的一部分導(dǎo)引所述流體，因而，氣體成份和/或溫度在所述液體液位上方的整個(gè)波導(dǎo)管中被均化，由此聲音速度在所述液體液位上方的整個(gè)波導(dǎo)管中被均化。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置還包括設(shè)置在所述波導(dǎo)管中的至少一個(gè)參考元 件(24)，其中，所述波導(dǎo)管的位于所述轉(zhuǎn)換器和所述參考元件之間的部分被限定為參考部 (26)，并且其中，所述導(dǎo)引設(shè)備適于將來自所述收集設(shè)備所收集的液體的流體導(dǎo)引到所述 參考部中或沿著所述參考部導(dǎo)引所述流體。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述收集設(shè)備具有液體捕獲表面或開口(30)， 所述導(dǎo)引設(shè)備具有通向所述波導(dǎo)管的開口(38)，所述收集設(shè)備的所述液體捕獲表面或開口 的面積大于所述導(dǎo)引設(shè)備的開口的面積。
4.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述收集設(shè)備還適于流動(dòng)地排出所收集 的液體。
5.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述導(dǎo)引設(shè)備還適于通過毛細(xì)吸引傳輸 所收集的液體。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置還包括至少一個(gè)保持構(gòu)件(52，56，58)，所述至 少一個(gè)保持構(gòu)件用于在使用期間至少暫時(shí)地保持所述裝置中的液體。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)保持構(gòu)件適于在使用期間至少暫時(shí) 地將液體保持在所述裝置中的預(yù)定位置處。
8.如權(quán)利要求6或7所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)保持構(gòu)件嵌入在所述波導(dǎo)管中， 以與波導(dǎo)管的壁平齊。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置還包括閥(62)，所述閥具有適于接收液體的入 口(66)；兩個(gè)出口(68a，68b)，每個(gè)出口都能夠與所述入口流體連通；和球形元件(70)，當(dāng) 所述裝置傾斜時(shí)，所述球形元件響應(yīng)重力和/或離心力而能夠運(yùn)動(dòng)，以自動(dòng)關(guān)閉所述出口 中的其中一個(gè)。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述波導(dǎo)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導(dǎo) 管的所述部分的凹槽(80)；和具有沿所述凹槽延伸的溝槽(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閉所述第一部分的凹槽以形成波導(dǎo)管的所述 部分并且還具有凹槽(90)，所述第二部分的所述表面的所述凹槽(90)與所述第一部分的 伸出部匹配并接合，使得沿著波導(dǎo)管的所述部分延伸的通道(92)由所述第一部分的伸出 部中的溝槽和所述第二部分的凹槽形成，由此在使用期間，當(dāng)液體在所述通道和波導(dǎo)管的 所述部之間行進(jìn)時(shí)，所述通道和波導(dǎo)管的所述部分之間的任何小間隙都被液體密封。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，所述裝置還包括位于所述通道和波導(dǎo)管的所述部分之間并用于在所述通道和波導(dǎo)管的所述部分之間產(chǎn)生所述小間隙的伸出部(88)，在使用期 間，所述通道中的液體能夠通過所述小間隙到達(dá)所述波導(dǎo)管的所述部分。
12.一種提供箱體(12)中的液體(14)的液位的補(bǔ)償測(cè)量的方法，所述方法包括以下步驟將音響信號(hào)從轉(zhuǎn)換器(16)發(fā)射到適于延伸到液體中的波導(dǎo)管(20)； 接收被從所述波導(dǎo)管反射到所述轉(zhuǎn)換器的音響信號(hào)； 收集所述液體的自由運(yùn)動(dòng)部分；和將來自在前述收集步驟中所收集的液體的流體導(dǎo)引到所述波導(dǎo)管的在使用期間位于 液體液位上方的部分中，或者沿著所述波導(dǎo)管的在使用期間位于液體液位上方的部分導(dǎo)引 所述流體，因而，氣體成份和/或溫度在所述液體液位上方的整個(gè)波導(dǎo)管中被均化，由此聲音速 度在所述液體液位上方的整個(gè)波導(dǎo)管中被均化。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，所述方法還包括 在使用期間至少暫時(shí)地將液體保持在所述裝置中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于提供箱體(12)中的液體(14)的液位的補(bǔ)償測(cè)量的裝置(10)，所述裝置包括轉(zhuǎn)換器(16)，所述轉(zhuǎn)換器適于發(fā)射并接收音響信號(hào)；波導(dǎo)管(20)，所述波導(dǎo)管連接到所述轉(zhuǎn)換器，并且適于延伸到所述液體中；收集設(shè)備(28，44，46，50)，所述收集設(shè)備用于收集所述液體的自由運(yùn)動(dòng)部分；和導(dǎo)引設(shè)備(34，38，40，42，48，50)，所述導(dǎo)引設(shè)備用于將來自所述收集設(shè)備收集的液體的流體導(dǎo)引到所述波導(dǎo)管的在使用期間位于液體液位上方的一部分中或者用于沿著所述波導(dǎo)管的在使用期間位于液體液位上方的一部分導(dǎo)引所述流體。本發(fā)明還涉及相對(duì)應(yīng)的方法。
文檔編號(hào)G01F23/296GK101809421SQ200880109628
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月7日
發(fā)明者J·布斯特倫 申請(qǐng)人:艾克森塞股份公司