相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

2014年1月24日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/163,407和2014年8月29日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?2/043668通過引用全文并入本文。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體制造工藝涉及使用必須符合嚴(yán)格的純度要求的化學(xué)試劑。這些液體化學(xué)試劑通常容納在密封的容器(例如，安瓿)中以防范化學(xué)試劑污染或防止?jié)B漏?；瘜W(xué)試劑通常需要金屬容器和使用金屬-對(duì)-金屬密封的容器配件以避免腐蝕、污染和在升高的壓力下的泄漏。當(dāng)使用存儲(chǔ)在這樣的容器中的化學(xué)試劑時(shí)，能夠確定留在容器中的化學(xué)試劑的量而不使化學(xué)試劑暴露于環(huán)境或使操作者暴露于化學(xué)試劑通常是必需的。

半導(dǎo)體工業(yè)中常用超聲探頭測(cè)量密封容器內(nèi)的化學(xué)試劑的水平。典型的設(shè)計(jì)包括沿探頭內(nèi)管道長(zhǎng)度串聯(lián)設(shè)置的多個(gè)超聲傳感器，如dam等人的美國(guó)專利號(hào)5,663,503中公開的傳感器和構(gòu)造。信號(hào)處理裝置(例如，控制器、儀表、個(gè)人電腦等)將電子信號(hào)傳送到超聲傳感器，其進(jìn)而產(chǎn)生通過管道并回音返回傳感器的一陣陣聲波。每個(gè)傳感器將其接收到的回波轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，所述電子信號(hào)被傳送回信號(hào)處理裝置。該信號(hào)處理裝置隨后解讀該電子信號(hào)以確定回波強(qiáng)度以及在發(fā)射和回波的到達(dá)之間過去的時(shí)間。對(duì)于沿該管道特定部分設(shè)置的每個(gè)傳感器，超聲波通過該管道移動(dòng)的速度和回音超聲波的強(qiáng)度會(huì)根據(jù)管道該部分是否包含化學(xué)試劑或氣體或蒸氣(即，與氣體或蒸氣相比，聲音更快地通過液體介質(zhì)移動(dòng))有所不同。以這種方式，信號(hào)處理裝置可以沿著管道長(zhǎng)度確定化學(xué)試劑的水平，并由此確定容器內(nèi)化學(xué)試劑的量。

通常，設(shè)置在超聲探頭內(nèi)的更大數(shù)量的超聲傳感器在測(cè)量化學(xué)試劑水平時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樘岣叩木_度。在傳感器和控制器消耗之間進(jìn)行電連接的常規(guī)方法是有缺陷的，因?yàn)槿菁{更大數(shù)量的傳感器所需的額外連接所要求的空間超過了管道的尺寸。此外，操作傳感器的常規(guī)方法是有缺陷的，因?yàn)樗鼈兿拗屏艘钥煽糠绞?例如以避免串?dāng)_的方式)進(jìn)行這樣的電連接的選擇。

因此，在本領(lǐng)域中需要具有用于在傳感器與控制器之間進(jìn)行電連接的改進(jìn)方式的超聲探頭和操作傳感器的改進(jìn)方法，從而使得超聲探頭能夠可靠地操作更多數(shù)量的超聲傳感器，同時(shí)使用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)化容器配件。

附圖說(shuō)明

要求保護(hù)的本發(fā)明的實(shí)施方式將在下文中結(jié)合附圖描述，其中相同的數(shù)字表示相同的元件。

圖1a是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式的超聲探頭的分解透視圖；

圖1b是將圖1a的超聲探頭沿著線1b-1b截取的未分解截面圖；

圖2a是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式安裝在容器上的圖1a和1b的超聲探頭的透視圖；

圖2b是將圖2a的虛線區(qū)域內(nèi)顯示的超聲探頭和容器的部分沿著線2b-2b截取的放大的局部截面圖；

圖3是圖2b沿著線2b-2b截取的放大的局部截面圖，顯示根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施方式的超聲探頭的傳感器的線路；以及

圖4是根據(jù)示例性實(shí)施方式與超聲探頭耦聯(lián)的控制器電路的框圖。

具體實(shí)施方式

下文的詳細(xì)描述僅提供了優(yōu)選的示例性實(shí)施方式，而不是旨在限制發(fā)明的范圍、適用性或構(gòu)造。相反，下文對(duì)優(yōu)選的示例性實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明將為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供使其能夠?qū)嵤┍景l(fā)明優(yōu)選的示例性實(shí)施方式的描述?？梢詫?duì)元件的功能和排列做出各種改變而不背離本發(fā)明的精神和范圍，如隨附權(quán)利要求中所述的。

在附圖中，由增加100的值的參考數(shù)字表示與本發(fā)明其他實(shí)施方式的元件相似的元件。除非本文另有聲明或描述，這樣的元件應(yīng)該被視為具有相同的功能和特征，且對(duì)這樣的元件的討論可以因此不在多個(gè)實(shí)施方式中重復(fù)。

本說(shuō)明書和權(quán)利要求書中使用的術(shù)語(yǔ)“管道”是指流體可以通過其在系統(tǒng)的兩個(gè)或更多個(gè)部件之間輸送的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)。例如，管道可以包括輸送液體、蒸氣和/或氣體的管線、管路、通道及其組合。

本說(shuō)明書和權(quán)利要求書中使用的術(shù)語(yǔ)“流動(dòng)連通”是指兩個(gè)或更多個(gè)部件之間連通的性質(zhì)，其使得液體、蒸氣和/或氣體能夠以受控的方式(即，無(wú)泄漏)在部件之間輸送。將兩個(gè)或更多個(gè)部件耦聯(lián)使得它們相互流動(dòng)連通可以涉及本領(lǐng)域已知的任何適合方法，例如借助于焊接、帶有法蘭的管道(flangedconduit)、墊片和螺栓。兩個(gè)或更多個(gè)部件還可以通過可以將它們分開的系統(tǒng)的其他部件耦聯(lián)到一起。

為了幫助描述本發(fā)明，本說(shuō)明書和權(quán)利要求書中可以使用方向性術(shù)語(yǔ)以描述本發(fā)明的部分(例如，上、下、左、右等)。這些方向性術(shù)語(yǔ)僅僅旨在幫助描述和要求保護(hù)本發(fā)明，而并不旨在以任何方式限制本發(fā)明。此外，結(jié)合附圖引入本說(shuō)明書中的參考數(shù)字可以在一個(gè)或多個(gè)后續(xù)附圖中重復(fù)，而不在本說(shuō)明書中額外描述以為其他特征提供上下文。

圖1a和1b顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的超聲探頭100。更具體地，圖1a顯示超聲探頭100的分解透視圖，而圖1b顯示將圖1a的超聲探頭100沿著線1b-1b截取的未分解截面圖。虛線1d表示探頭100的縱軸。

超聲探頭100包含密封裝配構(gòu)件102a和102b、撓性接頭104、電纜護(hù)套106、具有肩部113的頸管108、和桶123。如本文更詳細(xì)討論的，密封裝配構(gòu)件102a和102b是密封裝配組件157的部分，所述密封裝配組件157將超聲探頭100固定到容器159。在示例性實(shí)施方式中，如在2014年1月24日提交的相關(guān)共同未決美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)14/163,407(其教導(dǎo)通過引用并入本文)中所述，密封裝配組件157是面密封裝配組件，其中密封裝配構(gòu)件102a是具有通孔103的面密封裝配壓蓋，而密封裝配構(gòu)件102b是具有四分之三英寸(19.1mm)的六角螺母的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的面密封配件。在本實(shí)施方式中，密封裝配構(gòu)件102b靠在密封裝配構(gòu)件102a的凸緣149上，并且可以圍繞穿過通孔103的軸相對(duì)于密封裝配構(gòu)件102a旋轉(zhuǎn)。在可替代的實(shí)施方式中，如將對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的，密封裝配構(gòu)件102a和102b可以具有其他尺寸和特征，例如更長(zhǎng)的壓蓋、半英寸(12.7mm)或非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的面密封配件、和/或粘結(jié)到密封裝配構(gòu)件102a的密封裝配構(gòu)件102b。類似地，其他類型的配件可以用于密封裝配組件157，例如表面安裝的c密封件。

密封裝配構(gòu)件102a與撓性接頭104和電纜護(hù)套106耦合。頸管108包含限定上部開口的上端110、限定下部開口的下端112、和側(cè)壁114。在本實(shí)施方式中，頸管108的肩部113包含肩管116，所述肩管116具有限定上部開口的上端118和限定下部開口的下端120。在示例性實(shí)施方式中，如在圖1a中所示和在相關(guān)共同未決美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)14/163,407中所述，肩管116為圓錐形狀并提供從頸管108到桶123的外管122的平滑過渡。頸管108的下端112設(shè)置在肩管116內(nèi)，而肩管116與頸管108的側(cè)壁114耦合。在其他實(shí)施方式中，整個(gè)頸管108，包括肩部113，可以由單一整體部件形成。頸管108的上端110設(shè)置在密封裝配構(gòu)件102a的通孔103內(nèi)和撓性接頭104內(nèi)。

桶123包含外管122、內(nèi)管132和閥帽(disccap)140。外管122具有限定上部開口的上端124、限定下部開口的下端126、側(cè)壁128以及設(shè)置在側(cè)壁128中鄰近上端124的通孔130。外管122的上端124與肩管116的下端120耦合。

內(nèi)管132包括限定上部開口的上端124、限定下部開口的下端136、和側(cè)壁138。在該示例性實(shí)施方式中，上端134限定上部開口，其大約垂直于下端136限定的下部開口。內(nèi)管132限定管道144(見圖1b)。應(yīng)該理解，在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，該管道可以不是完全包封的，超聲探頭100的情況就是這樣。例如，在具有“音叉”式桶(即，具有兩個(gè)間隔開的向下延伸的部件)的探頭中，管道可以包含位于所述兩個(gè)間隔開的部件之間的空間。

閥帽140包含限定開口的內(nèi)緣142。在裝配的構(gòu)造中，內(nèi)管132整體設(shè)置在外管122內(nèi)，內(nèi)管132的上端134與設(shè)置在側(cè)壁128中的通孔130對(duì)準(zhǔn)，而內(nèi)管132的下端136與外管122的下端126對(duì)準(zhǔn)。內(nèi)管132的上端134與側(cè)壁128耦合。閥帽140與外管122的下端126和內(nèi)管132的下端136耦合，由此將外管122的下端126耦聯(lián)到內(nèi)管132的下端136。

管道144設(shè)置在桶123內(nèi)，并具有由內(nèi)管132的下端136限定的下部開口(該下部開口也可以視作由閥帽140的內(nèi)緣142限定)(見圖1b)。當(dāng)將桶123插入容器(見圖2的容器159)時(shí)，管道144與該容器裝載液體的內(nèi)體積流動(dòng)連通，使得該液體可以通過管道144流動(dòng)。

外管122的側(cè)壁128和內(nèi)管132的側(cè)壁138限定其間的內(nèi)體積146(即，隔室)，內(nèi)體積146還被閥帽140界定，如圖所示。該內(nèi)體積146與管道144隔開(即，內(nèi)體積146與管道144并不流動(dòng)連通)，使得任何流動(dòng)通過管道144的液體無(wú)法進(jìn)入內(nèi)體積146。

多個(gè)超聲傳感器156設(shè)置在桶123的內(nèi)體積146內(nèi)。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，所述多個(gè)超聲傳感器156包括十二(12)個(gè)超聲傳感器156a至156l，其耦聯(lián)到內(nèi)管132的側(cè)壁138。在本實(shí)施方式中，所述多個(gè)超聲傳感器156a至156l中的每個(gè)都通過環(huán)氧樹脂粘結(jié)到側(cè)壁138。因此，超聲傳感器156a至156l被定向以沿面向側(cè)壁138的方向(例如，垂直于縱軸1d)發(fā)射聲波。還可以使用其他適合的耦聯(lián)方式，例如雙面膠帶或其他粘合劑。在其他實(shí)施方式中，所述多個(gè)超聲傳感器156可以包括更多或更少數(shù)量的傳感器。優(yōu)選地，所述多個(gè)超聲傳感器156包括至少5個(gè)超聲傳感器。所述多個(gè)超聲傳感器156可能用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知曉的任何適合的超聲傳感器實(shí)施，例如，壓電晶體。所述多個(gè)超聲傳感器156a至156l中的每個(gè)超聲傳感器都定向?yàn)榘l(fā)射聲波通過側(cè)壁138和管道144(以及其中存在的任何液體)并且檢測(cè)回音返回的聲波。所述多個(gè)超聲傳感器156a至156l中的每個(gè)超聲傳感器都包括配線158(包括至少一條線)，所述配線158從內(nèi)體積146經(jīng)頸管108并通過電纜護(hù)套106延伸。配線158終止于插入控制器109中的連接頭107(見圖2)。

控制器109是可編程的數(shù)據(jù)處理裝置，其傳送電子信號(hào)到所述多個(gè)超聲傳感器156，從多個(gè)超聲傳感器156接收電子信號(hào)，并且確定其中插入超聲探頭100的容器159內(nèi)的液位。在本實(shí)施方式中，控制器109包括一個(gè)或多個(gè)微處理器(未顯示)、電源(未顯示)、用來(lái)接收連接頭107的至少一個(gè)輸入/輸出端口(未顯示)以及提供容器內(nèi)液體量的視覺指示的發(fā)光二極管(led)儀表或液晶顯示器(lcd)111。在可替代的實(shí)施方式中，控制器109可以包括其他輸入/輸出端口和/或用于指示容器內(nèi)液位的其他聽覺和視覺機(jī)構(gòu)。類似地，控制器109可以用任何類型的可編程數(shù)據(jù)處理裝置實(shí)施，包括執(zhí)行控制軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)。

對(duì)于所述多個(gè)超聲傳感器156中的每個(gè)超聲傳感器，控制器109通過配線158傳送電子信號(hào)(例如，一個(gè)或多個(gè)電子脈沖)給所述超聲傳感器，這導(dǎo)致所述超聲傳感器發(fā)射聲波(即，壓電晶體振蕩)。所述超聲傳感器隨后接收回音聲波并將該回音聲波轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，該電子信號(hào)通過配線158傳送回控制器109。在優(yōu)選實(shí)施方式中，控制器109將一系列多個(gè)脈沖(例如，20個(gè)脈沖)傳送到超聲傳感器156中的單獨(dú)一個(gè)，其發(fā)射對(duì)應(yīng)于脈沖的聲波?？刂破?09等待預(yù)定時(shí)間段(例如，時(shí)間窗口)以允許超聲傳感器接收從發(fā)射的聲波返回的任何回波。如果超聲傳感器接收到回波，則傳感器產(chǎn)生傳送到控制器109的信號(hào)(例如，壓電晶體以基于接收到的回波的頻率和強(qiáng)度的頻率和強(qiáng)度振蕩)?；谠跁r(shí)間窗口中是否接收到任何回波(例如，基于由超聲傳感器產(chǎn)生的任何信號(hào)的頻率和/或強(qiáng)度)，控制器109確定在給定超聲傳感器處的管道144中是否存在液體。通常，當(dāng)不存在液體時(shí)，超聲傳感器在時(shí)間窗口中將感測(cè)到很少的回波或者不感測(cè)回波(例如，壓電晶體振蕩的強(qiáng)度會(huì)非常低，或者根本沒有)，而當(dāng)液體存在時(shí)，回波的頻率和強(qiáng)度通常與發(fā)射的波相似。在時(shí)間窗口過去之后，控制器109向超聲傳感器中的下一個(gè)傳送一系列多個(gè)脈沖，以感測(cè)超聲探頭100的下一個(gè)水平處液體的存在。

如上文所討論的，控制器109解讀所接收信號(hào)的強(qiáng)度以及在將電子信號(hào)傳送至超聲傳感器和從超聲傳感器接收電子信號(hào)之間過去的時(shí)間以確定在設(shè)置該特定傳感器的管道144的部分是否存在液體。因此，通過使用所述多個(gè)超聲傳感器156，控制器109可以沿著管道144長(zhǎng)度確定液位，并因此確定在其中插入桶123的容器內(nèi)的液體量。所述多個(gè)超聲傳感器156中的每個(gè)傳感器都可能由led儀表111中的led表示，以提供容器內(nèi)液體量的視覺指示(例如，每個(gè)led僅當(dāng)特定傳感器檢測(cè)到液體時(shí)才發(fā)光)。

由于閥帽140(例如，超聲探頭100的底端)與容器159的基部179的內(nèi)表面178之間的距離d5為非零值以允許液體流入管道144而被超聲探頭100測(cè)量，定向?yàn)榘l(fā)射聲波通過側(cè)壁138和管道144的多個(gè)超聲傳感器156的底部超聲傳感器(例如，超聲傳感器156l)在容器基部的內(nèi)表面178的上方一定距離處。因此，超聲探頭100在測(cè)量容器159內(nèi)的精確液位時(shí)將具有一些固有的不精確性。因此，超聲探頭100的一些實(shí)施方式可能采用被定向以發(fā)射聲波通過閥帽140到容器159的基部的超聲傳感器，以確定存在于閥帽140(例如，超聲探頭100的底端)與容器159的基部179的內(nèi)表面178之間的空間d5中的液位，例如2014年8月29日提交的相關(guān)共同未決美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?2/043668中所述的。

可以對(duì)控制器109進(jìn)行編程以同時(shí)向所述多個(gè)超聲傳感器156中少于全部的超聲傳感器156a至156l發(fā)送信號(hào)和從其接收信號(hào)。這一特征消除了將所述多個(gè)超聲傳感器156的配線158分別屏蔽的需要，并且還允許超聲傳感器156a至156l更加緊密地設(shè)置在一起。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，將超聲傳感器連接到控制器的配線通常分別屏蔽以防范由電子信號(hào)同時(shí)傳送到探頭中的所有超聲傳感器和從其傳送所造成的干擾(即，串?dāng)_)。例如，在典型的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)中，每個(gè)超聲傳感器的配線可以包括同軸電纜，其中內(nèi)導(dǎo)體用作通向超聲傳感器的信號(hào)線，而外屏蔽用作接地(ground)(例如，接地到探頭的鋼管)和從超聲傳感器的信號(hào)回線(signalreturn)。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，在探頭內(nèi)的超聲傳感器還必須更遠(yuǎn)地間隔開以避免由超聲傳感器同時(shí)發(fā)射聲波而造成的干擾。這些特性中的每個(gè)(即，由多重屏蔽電纜增加的體積和傳感器之間更大的間距)都限制了可以設(shè)置在探頭中而不增大探頭和相關(guān)硬件尺寸的超聲傳感器的數(shù)量。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，控制器109被編程或以其他方式可操作地構(gòu)造以一次向所述多個(gè)超聲傳感器156中的一個(gè)超聲傳感器傳送信號(hào)和從其接收信號(hào)。例如，控制器109可以被編程以首先傳送電子信號(hào)到超聲傳感器156a并等待接收來(lái)自超聲傳感器156a的返回信號(hào)，隨后傳送電子信號(hào)到超聲傳感器156b并等待接收來(lái)自超聲傳感器156b的返回信號(hào)，并對(duì)所述多個(gè)超聲傳感器156中的每個(gè)超聲傳感器以此類推。在已經(jīng)首次向所述多個(gè)超聲傳感器156中的每個(gè)傳送電子信號(hào)和從其接收電子信號(hào)后(例如，以超聲傳感器156a開始并以超聲傳感器156l結(jié)束，雖然其他順序也是可能的)，控制器109重復(fù)該順序并再次向超聲傳感器156a和所述多個(gè)超聲傳感器156中的每個(gè)傳送電子信號(hào)和從其接收電子信號(hào)，并且只要超聲探頭100在運(yùn)行就以此類推。以這種方式，由于超聲傳感器156a至156l不是全部同時(shí)發(fā)射或接收聲波，并且超聲傳感器156a至156l中的每個(gè)的配線158不是同時(shí)攜帶電子信號(hào)，因此每個(gè)超聲傳感器156a至156l的配線158之間以及超聲傳感器自身之間的干擾的可能性大幅降低或消除。

這種操作多個(gè)超聲傳感器156的方法消除了將每個(gè)超聲傳感器156a至156l的配線158單獨(dú)地屏蔽的需要，并且超聲傳感器156a至156l可以比在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中更緊密地設(shè)置在一起(即，甚至比圖1b中顯示的更緊密)，這二者都使得更大數(shù)目的超聲傳感器能夠設(shè)置在桶123中。在一個(gè)示例性構(gòu)造中，配線158包含具有多個(gè)未單獨(dú)屏蔽的內(nèi)導(dǎo)體的多導(dǎo)體屏蔽電纜，其中單獨(dú)的內(nèi)導(dǎo)體連接到所述多個(gè)超聲傳感器156中的每個(gè)超聲傳感器以作為信號(hào)線，而所述多導(dǎo)體屏蔽電纜的外屏蔽作為所述多個(gè)超聲傳感器156中的所有超聲傳感器的公共回線和接地。例如，同軸電纜可用作該多導(dǎo)體屏蔽電纜，其中內(nèi)導(dǎo)體連接到所述多個(gè)超聲傳感器156以作為信號(hào)線，而該同軸電纜的外屏蔽作為公共回線。在優(yōu)選實(shí)施方式中，多導(dǎo)體屏蔽電纜是市售電纜，例如由美國(guó)密蘇里州圣路易斯的belden,inc.制造的83562型電纜。

頸管108設(shè)置在密封裝配構(gòu)件102a和102b以及撓性接頭104內(nèi)。頸管108通過在焊接區(qū)148內(nèi)形成的熔焊(即，焊珠)固定到密封裝配構(gòu)件102a。優(yōu)選地，該焊接僅占焊接區(qū)148的一部分并且在頸管108的側(cè)壁114鄰接密封裝配構(gòu)件102a的位置進(jìn)行。密封裝配構(gòu)件102a包括圍繞頸管108延伸的凸出的密封面(即，密封面)150。凸出的密封面150具有內(nèi)邊緣151，其與所述頸管108的側(cè)壁114分開d1的距離。為了防止在焊接區(qū)148內(nèi)的焊接損傷凸出的密封面150(例如，焊接材料可以造成突出的表面和/或焊接的熱可以使突出的密封面150變形)，距離d1優(yōu)選至少為2.0mm，并且更優(yōu)選地，至少6.0mm。密封裝配構(gòu)件102b包括螺紋區(qū)域152，其嚙合密封裝配組件157的另一密封裝配構(gòu)件164的相反螺紋區(qū)域166。超聲探頭100還可能包括當(dāng)超聲探頭100固定到容器159時(shí)用于泄漏檢測(cè)的測(cè)試端口(未示出)。

桶123具有外徑d3(即，外管122的外徑)。頸管108和內(nèi)管132具有小于桶123的外徑d3的外徑d2。相對(duì)于內(nèi)管132的外徑d2，桶123的更大外徑d3提供了內(nèi)體積146內(nèi)增大的空間量，內(nèi)體積146是容納增加數(shù)量的超聲傳感器156a至156l及其相應(yīng)配線158所必需的。優(yōu)選地，內(nèi)管132的外徑d2與桶123的外徑d3之比小于或等于0.95。更優(yōu)選地，內(nèi)管132的外徑d2與桶123的外徑d3之比小于或等于0.95并且大于或等于0.3。更優(yōu)選地，內(nèi)管132的外徑d2與桶123的外徑d3之比小于或等于0.8，并且桶123的外徑d3不大于0.827英寸(21.0mm)。更優(yōu)選地，內(nèi)管132的外徑d2與桶123的外徑d3之比小于或等于0.8并且大于或等于0.4。更優(yōu)選地，內(nèi)管132的外徑d2約為十六分之五英寸(7.9mm)，并且桶123的外徑d3約為八分之五英寸(15.9mm)。優(yōu)選地，在所述多個(gè)超聲傳感器156包括至少四個(gè)超聲傳感器的情況下，在外管122的側(cè)壁128和內(nèi)管132的側(cè)壁138之間存在的最小距離為至少0.10英寸(2.5mm)，而在所述多個(gè)超聲傳感器156包括十二(12)個(gè)超聲傳感器156a至156l的情況下，最小距離為至少0.15英寸(3.8mm)。

在其它實(shí)施方式中，如相關(guān)共同未決美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)14/163,407中所述的，超聲探頭100可能采用頸管108和桶123的不同構(gòu)造。例如，在一些實(shí)施方式中，如相關(guān)共同未決美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)14/163,407中所述的，頸管108的肩部113由側(cè)壁114形成，而非形成單獨(dú)的部件，并且與頸管108的其余部分構(gòu)成整體(即，頸管108和肩部113是單一材料件)，例如具有由從頸管108的外徑d2過渡到頸管108的外徑d3(其也是桶123的外徑)的鐘形形狀的肩部113形成。

此外，相關(guān)共同未決美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)14/163,407中描述的其它實(shí)施方式可使用不包括設(shè)置在側(cè)壁128中的通孔的超聲探頭100的外管122，并且其中外管122的上端124不與肩管或者頸管108的下端112耦合。作為替代，內(nèi)管132的上端134可與設(shè)置在頸環(huán)的側(cè)壁中的通孔對(duì)準(zhǔn)，所述頸環(huán)與頸管108的下端112和外管122的上端124耦合。頸環(huán)可能使桶123能夠作為一個(gè)或多個(gè)組件建造，這可能有利地允許在桶123的組裝完成之前測(cè)試所述多個(gè)超聲傳感器156。此外，該特征是有利的，因?yàn)榭梢栽诎惭b所述多個(gè)超聲傳感器156之前將桶123的大多數(shù)部件焊接在一起，否則其中來(lái)自焊接的熱量可能損壞所述多個(gè)超聲傳感器156和/或?qū)⑺龆鄠€(gè)超聲傳感器156保持在內(nèi)體積146內(nèi)的適當(dāng)位置的粘結(jié)(bonds)。

圖2a顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式安裝在容器159上的超聲探頭100的透視圖。超聲探頭100包括控制器109和led儀表111，如前面所討論的。容器159包含主體160、上部162，以及耦聯(lián)到上部162的密封裝配構(gòu)件164。如對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的，容器159可以包括出于清楚和說(shuō)明目的而未顯示在圖2中的其他部件(例如，用于重填充容器159的額外的閥和硬件)。主體160和上部162限定可以容納流體的內(nèi)體積。在本實(shí)施方式中，上部162是耦聯(lián)到主體160的蓋。在其他實(shí)施方式中，上部162可以是主體160的組成部分。密封裝配構(gòu)件164，如同密封裝配構(gòu)件102a和102b，是將超聲探頭100固定到容器159的密封裝配組件157的一部分。在本示例性實(shí)施方式中，容器159的部件由一種或多種金屬構(gòu)成。

圖2b顯示圖2a的虛線框內(nèi)的超聲探頭100和容器159的部分沿著線2b-2b截取的橫截面視圖。如圖所示，桿168設(shè)置在容器159的主體160的上部162的孔中。在本實(shí)施方式中，桿168是粘結(jié)(例如，焊接)于主體160的上部162的面密封裝配壓蓋。桿168包含突出的密封面170、凸緣172和側(cè)壁174。桿168的側(cè)壁174具有大于桶123的外徑d3的內(nèi)徑d4，使得桶123可以插入桿168內(nèi)。密封裝配構(gòu)件164設(shè)置在桿168周圍并包含嚙合密封裝配構(gòu)件102b的螺紋區(qū)域152的螺紋區(qū)域166(即，螺紋區(qū)域152和166具有互補(bǔ)的螺紋，例如分別為陰螺紋和陽(yáng)螺紋)。具有通孔的金屬墊片176設(shè)置在密封裝配構(gòu)件102a的突出的密封面150和桿168的突出的密封面170之間。

在完全安裝的構(gòu)造中，桶123通過金屬墊片176和桿168插入，使得該桶設(shè)置在容器159內(nèi)，并且頸管設(shè)置在桿168和金屬墊片176內(nèi)。密封裝配構(gòu)件102b的螺紋區(qū)域152隨后螺接在密封裝配構(gòu)件164的螺紋區(qū)域166上，使得密封裝配構(gòu)件102b接合(即，擠靠)密封裝配構(gòu)件102a的凸緣149，密封裝配構(gòu)件164接合桿168的凸緣172，并且金屬墊片176被壓緊在密封裝配構(gòu)件102a的突出的密封面150和桿168的突出的密封面170之間。以這種方式，突出的密封面170、突出的密封面150以及金屬墊片176形成金屬-對(duì)-金屬密封，其防止流體(即，液體、蒸氣和/或氣體)逸出或進(jìn)入容器159。

在完全安裝的構(gòu)造中，在本示例性實(shí)施方式中，距離s1存在于頸管108的側(cè)壁114與桿168的側(cè)壁174之間；距離s2存在于容器159的上部162(即，蓋)與肩管116的上端118之間，并且肩管116的上端118位于桿168的最低部分的下方；以及距離s3存在于容器159的上部162與桶123的外管122的上端124之間。優(yōu)選地，距離s2大于或等于0.10英寸(2.5mm)而距離s1大于或等于0.70mm。通常，距離s1、s2和s3優(yōu)選足夠大以允許流體在頸管108的側(cè)壁114與桿168的側(cè)壁174之間流動(dòng)，而且在重力作用向下回流并返回到容器159中。換句話說(shuō)，距離s1、s2和s3優(yōu)選足夠大以避免流體停留在頸管108的側(cè)壁114與桿168的側(cè)壁174之間的毛細(xì)作用。避免這樣的毛細(xì)作用有助于最大化可以從容器159抽出使用的化學(xué)試劑的可用量，并且還保證在清潔完全安裝的構(gòu)造中的容器159和超聲探頭100的過程中，不遺留潛在地污染后來(lái)添加到容器159的新鮮化學(xué)試劑的殘余化學(xué)物質(zhì)。

因此，超聲探頭的所描述的實(shí)施方式滿足本領(lǐng)域?qū)哂性黾訑?shù)量的超聲傳感器的超聲探頭的需要，其可以與具有標(biāo)準(zhǔn)化尺寸的現(xiàn)有容器配件一起使用。桶123具有在內(nèi)體積146內(nèi)提供增加的空間量的外徑d3，這是容納增加數(shù)量的超聲傳感器156a至156l及其相應(yīng)配線158所必需的。在現(xiàn)有技術(shù)的超聲探頭設(shè)計(jì)中，所述桶通常伸入密封裝配組件中。增加的桶外徑因此會(huì)需要更大的和/或非標(biāo)準(zhǔn)的密封裝配組件，或需要改造標(biāo)準(zhǔn)的密封裝配組件，例如通過鉆出通孔(例如，密封裝配構(gòu)件102a的通孔103)以便其可以接納更大的桶直徑。然而，非標(biāo)準(zhǔn)的裝配組件通常比其標(biāo)準(zhǔn)化的同類組件要昂貴很多，并且可能還需要使用其他非標(biāo)準(zhǔn)化的部件。非標(biāo)準(zhǔn)的裝配組件也不能受益于標(biāo)準(zhǔn)化裝配組件的廣泛測(cè)試和用于半導(dǎo)體制造工藝中的被驗(yàn)證的歷史。更大的密封配件也需要在容器的蓋(例如，上部162)上有更多空間，并可能使得更難獲得嚴(yán)密的密封。最后，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，試圖改造標(biāo)準(zhǔn)的密封裝配組件以接納更大的桶直徑可以負(fù)面地影響超聲探頭和/或密封裝配組件的結(jié)構(gòu)完整性。例如，參見圖1b，如果密封裝配構(gòu)件102a中的通孔103鉆取為接納更大的外徑d2而非頸管108的外徑d2，距離d1會(huì)減小。因此，焊接區(qū)148的尺寸也會(huì)減小，而焊接熱可能損傷(即，扭曲)突出的密封面150并負(fù)面地影響突出的密封面150與金屬墊片176之間所形成的密封的完整性。

不同于現(xiàn)有技術(shù)的探頭設(shè)計(jì)，超聲探頭100的桶123不延伸到密封裝配構(gòu)件102a內(nèi)。相反，桶123與頸管108耦合，其進(jìn)而耦聯(lián)到密封裝配構(gòu)件102a。將桿168鉆孔，使得桿168的內(nèi)徑d4大于桶123的外徑d3，并且桶123可以插入桿168內(nèi)。頸管108具有外徑d2，其小于桶123的外徑d3(即，d2與d3之比小于1)，這使得密封裝配構(gòu)件102a的通孔103能夠具有較小的孔徑，而不是需要更大的密封配件(例如，1英寸的密封配件)或在密封裝配構(gòu)件102a中鉆出通孔103以適應(yīng)桶123的增大的外徑d3。頸管108的較小外徑d2還提供必要的距離d1以具有足夠大的焊接區(qū)148，使得頸管108和密封裝配構(gòu)件102a可以焊接到一起而焊接材料和/或焊接熱不損傷突出的密封面150。防止這種對(duì)突出的密封面150的損傷對(duì)于保持突出的密封面150與金屬墊片176之間的密封的完整性，并由此保持用于半導(dǎo)體生產(chǎn)的化學(xué)試劑的含有量(純度)是關(guān)鍵的。

圖3示出了多個(gè)超聲傳感器156的配線158的另外的細(xì)節(jié)。如本文所述，控制器109順序地將電子信號(hào)傳送到所述超聲傳感器156中的一個(gè)并等待從超聲傳感器接收返回信號(hào)。如圖3所示，配線158是多導(dǎo)體屏蔽電纜，其包括多個(gè)內(nèi)部導(dǎo)線，顯示為導(dǎo)線181、182和183，以及外屏蔽，顯示為電纜屏蔽180。如圖所示，導(dǎo)線181、182和183中的每個(gè)單獨(dú)絕緣(例如，彼此電隔離)，但不單獨(dú)屏蔽。如圖3所示，導(dǎo)線181作為信號(hào)線連接到超聲傳感器156a。導(dǎo)線182和183作為信號(hào)線連接到所述多個(gè)超聲傳感器156中的后續(xù)超聲傳感器(圖3中未示出)。如圖3進(jìn)一步所示，電纜屏蔽180電連接到內(nèi)管132的側(cè)壁138。由于如本文所述，通過將電纜屏蔽180電連接到側(cè)壁138，電纜屏蔽180用作來(lái)自所有超聲傳感器156的回波信號(hào)返回到控制器109的公共回線，不需要為每個(gè)超聲傳感器提供公共導(dǎo)線，相反，每個(gè)超聲傳感器的公共連接(commonconnection)可以電連接到側(cè)壁138。這允許超聲傳感器156比現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中更緊密地設(shè)置在一起，簡(jiǎn)化了超聲探頭100的結(jié)構(gòu)，并減少了配線158中的導(dǎo)線數(shù)量和配線158的尺寸。在可替代實(shí)施方式中，配線158可能包括2層外屏蔽，其中屏蔽層之一是公共回線，而另一屏蔽層是接地。例如，在示例性實(shí)施方式中，內(nèi)屏蔽層用作公共回線，而外屏蔽層用作接地。

如本文所述，控制器109可能以預(yù)定頻率順序地對(duì)所述超聲傳感器156中的每個(gè)發(fā)送脈沖。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，控制器109以100khz頻率向超聲傳感器156發(fā)送脈沖，雖然其他操作頻率也是可能的。雖然超聲傳感器156的順序脈沖發(fā)送可以是任何順序(例如，從頂部到底部，從底部到頂部，或任何其他順序)，但在一個(gè)實(shí)施方式中，控制器109從超聲探頭100的底部到頂部順序地對(duì)超聲傳感器發(fā)送脈沖(例如，從超聲傳感器156l到超聲傳感器156a)。在示例性實(shí)施方式中，一旦確定一個(gè)傳感器是“干燥的”(例如，給定超聲傳感器未檢測(cè)到液體)，控制器109可以任選地編程為預(yù)期物理地位于該“干燥的”傳感器上方的所有傳感器也應(yīng)當(dāng)是“干燥的”(例如，容器內(nèi)的液位低于這第一個(gè)“干燥的”超聲傳感器的水平)。因此，在一些實(shí)施方式中，如果在預(yù)期液位上方(例如，在“干燥的”傳感器上方)的傳感器返回“濕潤(rùn)”狀態(tài)(例如，傳感器指示液體存在)，則控制器109可以報(bào)告錯(cuò)誤狀態(tài)(例如，在led顯示器111上報(bào)告)，使得操作者可以驗(yàn)證容器內(nèi)的液面以確定超聲探頭100是否發(fā)生故障。

在示例性實(shí)施方式中，控制器109操作led顯示器111以顯示對(duì)應(yīng)于每個(gè)超聲傳感器156的狀態(tài)。例如，如果超聲傳感器156中的給定一個(gè)指示液體存在(“濕潤(rùn)”)，則led顯示器111的相應(yīng)指示器可能固定地點(diǎn)亮。類似地，如果超聲傳感器156中的給定一個(gè)指示液體不存在(“干燥”)，則led顯示器111的相應(yīng)指示器可能點(diǎn)亮但閃爍。如果控制器109不能與超聲探頭100通信，或者容器完全沒有液體，則led顯示器的所有指示器可能閃爍?？商娲牟贾檬强赡艿?，例如，如果“濕潤(rùn)”指示器處于第一led顏色(例如，綠色)，則“干燥”指示器處于第二led顏色(例如，紅色)。類似地，可以在lcd屏幕或其他圖形用戶輸出設(shè)備上顯示圖形的液位表示。

超聲探頭100用于測(cè)量容器內(nèi)液位，所述液位可能經(jīng)歷可暫時(shí)改變由超聲探頭100感測(cè)到的液位的飛濺、攪動(dòng)、起泡、汽化/冷凝或其它物理擾動(dòng)。因此，為了限制在led顯示器111上顯示的液位的波動(dòng)，控制器109可能采用滯后和/或延遲以更精確地報(bào)告容器內(nèi)的液位。例如，在一些實(shí)施方式中，控制器109可能在將特定傳感器的讀數(shù)從“濕潤(rùn)”改變成“干燥”(指示液位降低)之前延遲預(yù)定量的時(shí)間，這會(huì)允許控制器109在改變液面指示之前從給定超聲傳感器156接收多個(gè)讀數(shù)，并且有希望避免容器液面中的任何暫時(shí)性擾動(dòng)。在示例性實(shí)施方式中，控制器109在將特定傳感器的讀數(shù)從“濕潤(rùn)”改變成“干燥”之前延遲5秒。這意味著，一旦控制器109從此前讀取為“濕潤(rùn)”的傳感器接收到“干燥”的傳感器讀數(shù)，該傳感器會(huì)在控制器109改變led顯示器111以顯示該傳感器為干燥的之前必須讀取“干燥”5秒鐘。如果在5秒鐘期間內(nèi)的任何時(shí)間，該傳感器讀取“濕潤(rùn)”，則控制器109會(huì)保持“濕潤(rùn)”指示。

在一些實(shí)施方式中，控制器109不包括指示將特定傳感器的讀數(shù)從“干燥”改變成“濕潤(rùn)”(指示液位增加)的延遲。這種不對(duì)稱操作在就地再填充容器中可能是期望的，其中快速指示提高的液位以避免過度填充容器可能是有利的。或者，可以在將特定傳感器的讀數(shù)從“干燥”改變成“濕潤(rùn)”時(shí)使用更短的預(yù)定時(shí)間延遲(例如1秒)。在一些實(shí)施方式中，控制器109可能存儲(chǔ)超聲傳感器156的先前讀數(shù)，以基于超聲傳感器的一個(gè)或多個(gè)先前讀數(shù)采用滯后。

控制器109的一些實(shí)施方式可能期望地將液位數(shù)據(jù)傳達(dá)到外部設(shè)備，例如位于制造設(shè)施內(nèi)的中央計(jì)算機(jī)，使得工廠操作員可以從單個(gè)位置遠(yuǎn)程監(jiān)控多個(gè)容器的液位。例如，控制器109可能提供用于與外部設(shè)備通信的雙線輸出鏈路。在這樣的實(shí)施方式中，控制器109可提供“階梯式模擬輸出”或量化輸出以傳達(dá)容器內(nèi)的液位。例如，可能對(duì)應(yīng)于每個(gè)超聲傳感器156輸出固定電壓(或電流)梯級(jí)(step)。例如，如果最低的超聲傳感器感測(cè)到對(duì)應(yīng)于容器內(nèi)的最低液位的液體(例如，超聲傳感器156l)，則可由控制器109輸出第一電壓(或電流)。對(duì)于感測(cè)到液體的超聲傳感器156l上方的每個(gè)傳感器，該電壓(或電流)可增加固定的梯級(jí)。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，跨越12個(gè)超聲傳感器156的階梯式模擬輸出為4-20ma。在另一示例性實(shí)施方式中，跨越12個(gè)超聲傳感器156的階梯式模擬輸出為0-10v，雖然其他電壓或電流范圍也是可能的(例如，0-5伏等)。在一些實(shí)施方式中，階梯式模擬輸出的類型(例如，電壓或電流)可能可以由用戶選擇，例如，基于控制器109與其電耦合的設(shè)備的類型，或者控制器109在其中操作的環(huán)境。例如，在實(shí)踐中，在某些操作環(huán)境中，階梯式模擬電流輸出可能比階梯式模擬電壓更不易受噪聲影響。

提供輸出并構(gòu)造控制器109以產(chǎn)生階梯式模擬輸出或數(shù)字輸出使得其中使用容器159的系統(tǒng)中的其他部件能夠僅使用兩線接口接收關(guān)于容器159中的液位的信息。這是相對(duì)于其中輸出通常由用于超聲傳感器156中每個(gè)的至少一個(gè)輸出信號(hào)線構(gòu)成的現(xiàn)有技術(shù)的傳感探頭系統(tǒng)的改進(jìn)。

圖4示出了控制器109的電路的框圖。如圖4所示，控制器109包括微控制器186和狀態(tài)顯示器111。如所描述的，狀態(tài)顯示器111可能實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)led、lcd屏幕、或適合于顯示容器159內(nèi)的液位的其它顯示器類型。超聲探頭100例如通過電纜106和配線158與微控制器186電通信，以在超聲傳感器156與微控制器186之間傳達(dá)電子信號(hào)。微控制器186處理從超聲探頭接收到的信號(hào)以確定容器159的液位。然后，微控制器186控制狀態(tài)顯示器111以基于所確定的液位顯示指示。在一些實(shí)施方式中，微控制器186例如經(jīng)由信號(hào)輸出192和電纜190與到一個(gè)或多個(gè)外部控制裝置188電耦聯(lián)。外部控制裝置188可能是制造設(shè)施的計(jì)算機(jī)或服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)或監(jiān)控應(yīng)用，或者可能是特定制造設(shè)備的控制單元。如所描述的，在一些實(shí)施方式中，電纜190可能是雙導(dǎo)體電纜，并且微控制器186可能經(jīng)由對(duì)應(yīng)于通過超聲探頭100在容器159中確定的液位的“階梯式模擬輸出”或量化輸出在雙導(dǎo)體電纜上通信。在采用12個(gè)超聲傳感器156和階梯式模擬輸出(如階梯式模擬輸出電流)的實(shí)施方式中，階梯式模擬輸出電流可如下表1所示：

在可替代實(shí)施方式中，控制器109可能提供標(biāo)準(zhǔn)化通信鏈路(例如以太網(wǎng))以將控制器109連接到制造設(shè)施內(nèi)的其他計(jì)算機(jī)、服務(wù)器或控制器，以使得能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)容器中的液位。在這樣的實(shí)施方式中，控制器109可簡(jiǎn)單地傳達(dá)容器內(nèi)的估計(jì)液位，可報(bào)告超聲傳感器156中的哪些感測(cè)液體，可報(bào)告超聲傳感器156中每個(gè)的狀態(tài)，或其一些組合。在這樣的實(shí)施方式中，微控制器186可能與通信模塊通信以提供標(biāo)準(zhǔn)化通信鏈路格式的數(shù)據(jù)(例如，以太網(wǎng)通信模塊，以將來(lái)自微控制器186的數(shù)據(jù)格式化成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包)。

盡管上文已經(jīng)通過優(yōu)選的實(shí)施方式描述了本發(fā)明的原理，應(yīng)清楚地理解，該描述僅為通過舉例的方式，而不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。

權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)

1.一種使用設(shè)置在容器內(nèi)的探頭確定和顯示所述容器中的流體的液位的方法，所述探頭具有位于桶內(nèi)的多個(gè)超聲傳感器，所述多個(gè)傳感器中的每個(gè)位于所述容器中的不同液位處，所述方法包括：

(a)向所述多個(gè)超聲傳感器中的第一傳感器發(fā)送電脈沖；

(b)響應(yīng)于步驟(a)中發(fā)送的所述電脈沖從所述第一傳感器接收電信號(hào)；

(c)以第一順序?qū)λ龆鄠€(gè)超聲傳感器中的每個(gè)執(zhí)行步驟(a)；

(d)以第一頻率重復(fù)步驟(a)；

(e)基于在步驟(b)中接收到的來(lái)自所述第一傳感器的至少一個(gè)電信號(hào)對(duì)于以所述第一頻率的每次步驟(a)的執(zhí)行確定所述第一傳感器的狀態(tài)，所述狀態(tài)選自干燥狀態(tài)、濕潤(rùn)狀態(tài)和任選地錯(cuò)誤狀態(tài)，所述濕潤(rùn)狀態(tài)指示在所述第一傳感器所在的液位處存在所述流體，所述干燥狀態(tài)指示在所述第一傳感器所在的液位處不存在所述流體；

(f)僅在滿足至少一個(gè)預(yù)定條件時(shí)，將在步驟(e)中確定的所述第一傳感器的狀態(tài)改變成與在緊接之前的步驟(e)的執(zhí)行中確定的狀態(tài)不同的狀態(tài)；

(g)對(duì)所述多個(gè)超聲傳感器中的每個(gè)執(zhí)行步驟(e)和(f)；

(h)重復(fù)步驟(g)；和

(i)顯示在步驟(e)至(g)中確定的所述多個(gè)超聲傳感器中每個(gè)的狀態(tài)的視覺指示。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)預(yù)定條件包括在對(duì)所述第一傳感器順序執(zhí)行步驟(b)的過程中從所述第一傳感器接收全部指示相同狀態(tài)的多個(gè)電信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)預(yù)定條件包括在對(duì)所述第一傳感器順序執(zhí)行步驟(b)的過程中在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)從所述第一傳感器接收全部指示相同狀態(tài)的多個(gè)電信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中如果所述第一傳感器的狀態(tài)從濕潤(rùn)狀態(tài)改變成干燥狀態(tài)，則所述預(yù)定時(shí)間段是第一預(yù)定時(shí)間段，且如果所述第一傳感器的狀態(tài)從干燥狀態(tài)改變成濕潤(rùn)狀態(tài)，則所述預(yù)定時(shí)間段是第二預(yù)定時(shí)間段，所述第一預(yù)定時(shí)間段大于所述第二預(yù)定時(shí)間段。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括：如果所述第一傳感器的狀態(tài)改變是從濕潤(rùn)狀態(tài)到干燥狀態(tài)，則僅執(zhí)行步驟(f)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述預(yù)定時(shí)間段為至少5秒。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(f)包括：如果在步驟(b)中接收到的來(lái)自所述第一傳感器的所述電信號(hào)指示干燥狀態(tài)，并且位于所述第一傳感器上方的液位處的多個(gè)傳感器中的任一個(gè)在當(dāng)前被確定是濕潤(rùn)狀態(tài)，則確定所述第一傳感器的狀態(tài)是錯(cuò)誤狀態(tài)。

8.一種用于確定容器中流體的液位的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

控制器；

超聲探頭，所述超聲探頭包括適于附接到所述容器的裝配組件，從所述裝配組件向下延伸的桶，和位于所述桶內(nèi)的多個(gè)超聲傳感器，所述多個(gè)超聲傳感器中的每個(gè)與所述控制器電連接并適于接收從所述控制器發(fā)送的電子信號(hào)、響應(yīng)于從所述控制器發(fā)送的所述電子信號(hào)發(fā)射聲波、檢測(cè)聲波并將指示所檢測(cè)到的聲波的電子信號(hào)傳送到所述控制器，所述超聲探頭被成形和配置為插入所述容器中；和

與所述控制器電連接的顯示器；

其中所述控制器可操作地配置成以第一頻率發(fā)送電脈沖并且以第一順序?qū)⑺鲭娒}沖引導(dǎo)到所述多個(gè)超聲傳感器中的每個(gè)；

其中所述控制器可操作地配置成基于來(lái)自所述多個(gè)超聲傳感器中每個(gè)的所傳送的電子信號(hào)確定所述多個(gè)超聲傳感器中每個(gè)的狀態(tài)，所述狀態(tài)包括干燥狀態(tài)和濕潤(rùn)狀態(tài)，所述濕潤(rùn)狀態(tài)表示從所述多個(gè)超聲傳感器中的傳感器接收的所傳送的電子信號(hào)指示所述容器中的液位處于或高于該傳感器的位置，所述干燥狀態(tài)表示從所述多個(gè)超聲傳感器中的傳感器接收到的所傳送的電子信號(hào)指示所述容器中的液位低于該傳感器的位置；

其中所述控制器可操作地配置成使所述顯示器提供所述多個(gè)超聲傳感器中每個(gè)的干燥狀態(tài)或濕潤(rùn)狀態(tài)的視覺指示；

其中所述控制器可操作地配置成比較來(lái)自所述多個(gè)超聲傳感器中的每個(gè)的順序傳送的電子信號(hào)；

其中所述控制器可操作地配置成：僅在符合至少一個(gè)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將所述多個(gè)超聲傳感器中的任一個(gè)的視覺指示從濕潤(rùn)狀態(tài)改變成干燥狀態(tài)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)包括在預(yù)定時(shí)間段中來(lái)自所述多個(gè)超聲傳感器中的該一個(gè)的電子信號(hào)的所有傳送均指示所述多個(gè)超聲傳感器中的該一個(gè)的干燥狀態(tài)，所述預(yù)定時(shí)間段足夠長(zhǎng)以允許在所述預(yù)定時(shí)間段中將多個(gè)電脈沖從所述控制器發(fā)送到所述多個(gè)超聲傳感器中的該一個(gè)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述狀態(tài)還包括錯(cuò)誤狀態(tài)，并且其中所述控制器可操作地配置成：如果位于所述多個(gè)超聲傳感器中的任一個(gè)超聲傳感器的上方的所述多個(gè)超聲傳感器中任何超聲傳感器的狀態(tài)是濕潤(rùn)狀態(tài)，則將所述多個(gè)超聲傳感器中的該一個(gè)的視覺指示從干燥狀態(tài)改變成錯(cuò)誤狀態(tài)。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述桶包括：

外管，所述外管具有上開口、下開口、側(cè)壁和設(shè)置在所述側(cè)壁中的側(cè)開口；和

與所述外管耦合的內(nèi)管，所述內(nèi)管包括上開口、下開口和側(cè)壁，所述內(nèi)管的所述上開口與所述外管的所述側(cè)開口對(duì)準(zhǔn)，所述內(nèi)管的所述下開口與所述外管的所述下開口對(duì)準(zhǔn)，其中所述內(nèi)管限定管道，其中內(nèi)體積位于所述內(nèi)管的所述側(cè)壁與所述外管的所述側(cè)壁之間，并且所述多個(gè)超聲傳感器中的至少一部分位于所述內(nèi)體積內(nèi)。

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其還包括多導(dǎo)體屏蔽電纜，所述多導(dǎo)體屏蔽電纜包括第一屏蔽、第二屏蔽和多個(gè)導(dǎo)體，所述第一屏蔽包括外屏蔽，所述多個(gè)導(dǎo)體中的每個(gè)單獨(dú)絕緣但不單獨(dú)屏蔽。

13.一種用于確定容器中流體的液位的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

控制器；

超聲探頭，所述超聲探頭包括適于附接到所述容器的裝配組件，從所述裝配組件向下延伸的桶，和位于所述桶內(nèi)的多個(gè)超聲傳感器，所述多個(gè)超聲傳感器中的每個(gè)與所述控制器電連接并適于接收從所述控制器發(fā)送的電子信號(hào)、響應(yīng)于從所述控制器發(fā)送的所述電子信號(hào)發(fā)射聲波、檢測(cè)聲波并將指示所檢測(cè)到的聲波的電子信號(hào)傳送到所述控制器，所述超聲探頭被成形和配置為插入所述容器中；

其中所述控制器可操作地配置成以第一頻率發(fā)送電脈沖并且以第一順序?qū)⑺鲭娒}沖引導(dǎo)到所述多個(gè)超聲傳感器中的每個(gè)；

其中所述控制器可操作地配置成以第一頻率接收來(lái)自所述多個(gè)超聲傳感器中每個(gè)的電子信號(hào)并比較來(lái)自所述多個(gè)超聲傳感器中每個(gè)的順序傳送的電子信號(hào)；

其中所述控制器可操作地配置成基于來(lái)自所述多個(gè)超聲傳感器中每個(gè)的傳送的電子信號(hào)確定所述容器中的液位；

其中所述控制器可操作地配置成產(chǎn)生輸出信號(hào)以用于與一個(gè)或多個(gè)外部設(shè)備通信，所述一個(gè)或多個(gè)外部設(shè)備與所述控制器電通信，所述輸出信號(hào)代表由所述控制器確定的所述容器中的所述液位。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述輸出信號(hào)是階梯式模擬輸出。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述階梯式模擬輸出具有電流，所述電流與所述液位成正比。

16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述階梯式模擬輸出具有電壓，所述電壓與所述液位成正比。

17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述輸出信號(hào)是與所述液位成正比的數(shù)字輸出。

18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中雙線接口提供所述控制器與所述一個(gè)或多個(gè)外部設(shè)備之間的電通信，并且所述控制器可操作地配置成產(chǎn)生通過所述雙線接口的所述輸出信號(hào)。

19.一種具有內(nèi)體積和外徑的超聲探頭，所述超聲探頭包括：

多導(dǎo)體屏蔽電纜，所述多導(dǎo)體屏蔽電纜包括第一屏蔽、第二屏蔽和多個(gè)導(dǎo)體，所述第一屏蔽包括外屏蔽，所述多個(gè)導(dǎo)體中的每個(gè)單獨(dú)絕緣但不單獨(dú)屏蔽；

設(shè)置在所述內(nèi)體積內(nèi)的多個(gè)超聲傳感器；

其中所述外徑不大于21.0mm；

其中所述多個(gè)超聲傳感器中的每個(gè)超聲傳感器電連接到所述多個(gè)導(dǎo)體中的單獨(dú)一個(gè)且電連接到所述第一屏蔽，并且所述第二屏蔽包括所述多導(dǎo)體屏蔽電纜的接地通路。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的超聲探頭，其中所述第二屏蔽包括所述多導(dǎo)體屏蔽電纜的地面接地通路。

21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的超聲探頭，其中所述第二屏蔽是所述多導(dǎo)體屏蔽電纜的最外屏蔽。