CN103261853B - 无线液体量测量系统 - Google Patents

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Abstract

本文所描述的技术是用于无线测量机壳中的液体量。根据各个方面，入射电磁波（132）在传导机壳（110）内被发射。对应于所述入射电磁波（132）的一个或更多个回弹电磁波（142）被接收。使用所述回弹电磁波（142），测量所述回弹电磁波（142）的传递函数并根据所测得的传递函数计算存储在机壳中的液体的量。

Description

无线液体量测量系统
背景技术
在典型的飞机中，使用浸入燃料箱内的多个有线电容探测器来测量存储在飞机的燃料箱中的燃料的量。每个电容探测器耦合到一根导线，该导线在通过隔板退出燃料箱之前从所述探测器的顶部延伸，并在所述燃料箱内行进一些距离。在所述燃料箱内的导线部分是重点，因为它可能提供用于闪电流的入口通道。
为了减少闪电流通过耦合到电容探测器的导线进入燃料箱的风险，使用了各种安全相关的电路和部件。然而，这些安全相关的电流和部件增加了飞机的重量，这与减少飞机重量的航空航天工业中的永久性目标相冲突。另外，有与这些部件的安装、维护和检查有关的额外费用。
本文公开的内容正是关于这些和其他考量因素。
发明内容
本文描述了用于无线测量机壳中的液体量的技术。通过利用本文所呈现的技术和概念，使用电磁波可以无线测量包含在机壳中的液体的量。使用电磁波可以利用所述技术无线测量存储在飞机的燃料箱中的燃料的量。以这种方式，无导线在所述燃料箱内延伸，从而消除了闪电流进入燃料箱的风险。其结果是，整个飞机安全性可以得到改善。
根据各个方面，本文公开了一种用于测量液体量的方法。在传导机壳内发射入射电磁波。接收了一个或更多个对应于所述入射电磁波的回弹电磁波。测量对应于所述回弹电磁波的传递函数，和根据所测得的传递函数计算存储在机壳中的液体的量。在一些实施例中，所述传递函数可以与在发射入射电磁波并接收对应于所述入射电磁波的反射电磁波之间的时间延迟相互关联。此外，所述传递函数可以是对几何形状特定的。这意味着，对应于所述回弹电磁波的传递函数可能会分别根据液体的深度和空气/液体边界和所述发射器和接收器之间的距离发生变化。
根据进一步的方面，无线液体量测量系统包括经配置存储液体的传导机壳。发射器在所述传导机壳内发射入射电磁波，且接收器接收对应于所述入射电磁波的回弹电磁波。传递函数模块测量对应于所述回弹电磁波的传递函数，并且液体量计算模块利用所测得的传递函数计算液体量。根据各实施例，通过匹配所测得的传递函数和一组具有对应液体量的已知的传递函数，计算所述液体量。可以在校准过程中确定所述一组已知的传递函数。
根据进一步的方面，用于测量液体量的系统包括经配置存储液体的传导机壳。所述传导机壳具有由传导屏障(barrier)分开的外表面和内表面。外感应线圈被安置在所述外表面上，并接收来自液体量测量控制器的电力/功率。内感应线以所述外感应线圈和内感应线圈由所述传导屏障感应耦合和分开的方式被定位。电力和数据信号从所述外感应线圈发射，通过所述传导屏障到所述内感应线圈。所述内感应线圈耦合到无线集线器，其无线地提供了电力和数据信号到液体量测量组件，该液体量测量组件经配置确定存储在所述传导机壳中的液体的液体量。
应该理解的是，在不背离本公开的精神的情况下，上述主题也可以实施在各种其他实施例中。通过阅读下面详细说明且查看相关附图，这些和各种其他特征将是显而易见的。
提供本发明内容来以简化形式介绍在下面详细说明中进一步描述的概念的选择。本发明内容并不意在指出所要求保护的主题的主要或基本特征，也不意在使用本发明内容来限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决本公开的任一部分中所指出的任何或所有缺点的实施方式。
附图说明
图1是根据本文所述的一些实施例，示出无线测量机壳中的液体量的一种实施方式的示意图；
图2是根据本文所述的一些实施例，示出无线测量机壳中的液体量的另一实施方式的示意图；
图3是根据本文所述的一些实施例，示出无线发射电力到机壳中的一种实施方式的示意图；
图4是根据本文所述的一些实施例，示出图2中所示的实施方式的一个视图的透视图；和
图5是根据本文所述的一些实施例，示出无线测量机壳中的液体量的过程的流程图。
具体实施方式
本文描述了用于无线测量机壳中的液体量的技术。如上面简要描述，使用电磁波可以无线测量存储在飞机的燃料箱中的燃料。以这种方式，无导线可以延伸在所述燃料箱内，从而消除了闪电流进入燃料箱的风险和改善整体飞机安全性。
一般来说，本公开提供了通过测量对应于在传导机壳内接收的电磁波的传递函数计算液体量的技术。根据各实施例，一个或更多个入射电磁波被发射朝向空气/液体边界。当入射电磁波与所述空气/液体边界相互作用时，由于在所述空气/液体边界处的阻抗失配，所述入射电磁波可传输通过和/或反射离开所述空气/液体边界。从这个意义上说，所述入射电磁波分裂成其反射和传输分量。这些反射和传输分量也是电磁波，这然后可能反射离开所述传导机壳的壁。每当入射和/或分量电磁波与边界相互作用时，无论是空气/液体、空气/壁或液体/壁，所述电磁波均经历了相应的相移。一些但不是所有的最初发射的入射电磁波到达接收器，在接收器处对应于所述入射电磁波的分量波相干地相加。由于所述分量波的相应相移，如上所述，依赖于电磁波的频率和传导机壳以及存储在传导机壳内的液体的几何形状，在所述接收器处获得独特的响应。
在所述接收器天线处获得的独特响应可以表示为传递函数，这来源于所述分量波的相干求和。传递函数很大程度上依赖于几何形状。所述传导机壳中的空气/液体边界用作连续变化的边界，这会影响所述传递函数。所述传递函数中的变化指示所述空气/液体边界位置的变化，这本质上是液体量的变化。因此，通过测量所述传递函数中的变化，可以计算存储在所述传导机壳中的液体量。
根据一些实施例，入射电磁波可能以在具体带宽内的一些离散频率被朝向所述空气/液体边界发射。所述入射电磁波在与所述空气/液体边界相互作用时可能会被分散，从而产生相应的反射和传输分量波。所分散的分量波可能最终由接收器接收并相干地增加，从而导致传递函数的测量。应该理解的是，根据所述空气/液体边界的几何形状，所述分量波的特征可能发生变化。因此，随着所述空气/液体边界的几何形状改变，所述分量波的特征发生变化，以便当所述分量波被相干地增加时，可以获得对所述空气/液体边界来说是独特的特定几何形状的传递函数。以这种方式，通过测量所述传递函数，可以计算所述液体量。
在替代实施例中，入射电磁波可以被发射朝向所述空气/液体边界，并且在一个时间延迟后，可以接收对应于所述入射电磁波的主要反射电磁波。此时间延迟对应于所述入射电磁波与所述空气/液体边界相互作用和产生在接收器处接收的主要反射电磁波所需的时间。在发射入射电磁波和接收相应反射分量波的收发器和所述液体的表面之间的距离影响所述时间延迟。使用频率或时间域反射法，测量传递函数，该传递函数对应于在由收发器发射的入射电磁波和正在接收的反射分量波之间的时间延迟。通过测量所述时间延迟，可以计算存储在机壳中的液体的量。
在下面详细说明中，参考附图，所述附图形成本发明一部分并通过说明的方式示出具体实施例或示例。现在参考附图(其中在所述几个附图中，相同的标号表示相同的元件)，将会描述根据各实施例无线测量机壳中的液体量的技术。
图1是根据本文所述的一些实施例，示出无线测量机壳中的液体量的一种实施方式的示意图。特别是，图1示出包括存储液体112的传导机壳110的空腔环境100。所述传导机壳110是由传导电磁波的材料制成。以这种方式，传输在所述传导机壳内的电磁波从所述传导机壳的表面反弹。这种材料的示例包括，但不限于，金属和碳纤维增强塑料(CFRP)。根据一种实施方式，传导机壳110是经配置存储燃料的飞机燃料箱。应该理解的是，传导机壳110的剩余体积/容积可能由空气114占据。此外，空气/液体边界116可能存在于暴露于空气114的液体112的表面处。
根据各实施例，空腔环境100可包括询问组件120，该询问组件120可经配置连续地或定期地确定存储在传导机壳110中的液体的量。根据各实施例，询问组件120可包括无线发射器130、无线接收器140、询问模块122、传递函数模块124、液体量计算模块126和无线天线128。根据各实施例，询问组件120可设置在传导机壳110内，或传导机壳110的外部。在一些实施例中，只有发射器130、无线接收器140和无线天线128可以设置在传导机壳110内，而询问模块122、传递函数模块124和液体量计算模块126中的一个或更多个可以设置在传导机壳110的外部。以这种方式，所有可能出现来确定计算出的液体量的处理可以由一台计算机执行，该计算机可以远程设置但通过无线天线128连通无线发射器130和无线接收器140。然而，如图1中所示，询问组件120的所有部件可以设置在传导机壳110内。
在各实施方式中，询问组件120可经配置连续地确定存储在传导机壳110中的液体的量，或者，经配置在接收请求后确定存储在传导机壳110中的液体的量。在一些实施例中，询问组件120可通过无线天线128接收请求。在任何情况下，当询问组件120将要确定存储在传导机壳110中的液体的量时，询问组件122可经配置发射控制信号到发射器130，以发射在所述传导机壳内的入射电磁波。
发射器130可经配置发射与空气/液体边界116和传导机壳110相互作用的入射电磁波。根据一些实施例，询问模块122可引起发射器130以在特定带宽内的一些离散频率朝向空气/液体边界116发射入射电磁波。可替代地，询问模块122可引起发射器130发射多个相同入射电磁波朝向具有相同波特征的空气/液体边界116，用于冗设目的。
在与所述空气/液体边界相互作用时，入射电磁波132可分成反射分量波、传输分量波和折射分量波。根据图1中所示的一个示例性实施例，入射电磁波132可分成反射分量波142A、传输波142B、折射波142C和反射波142N以及其他波，总体被称为分量波142。入射电磁波132与空气/液体边界116的相互作用可能创建分量波142的多个组合，这可能最终通向接收器140。接收器140可经配置接收多个分量波142并相干地将它们加在接收器140处。应该理解的是，反射、传输和折射分量电磁波142总体在本文中可被称为回弹电磁波142。
根据各实施例，入射电磁波132可具有特定波特征，如特定振幅、频率和相位。对应于入射电磁波132的回弹电磁波142也具有可根据存储在传导机壳110内的液体的量发生变化的相应波特征。这是因为所述液体的液面随着液体量的变化而变化。随着液体量发生变化，正在由接收器140接收的所有回弹电磁波142的相对相位和振幅也发生变化。因此，随着液体量发生变化，在接收器140处测得的传递函数也发生变化，从而提供对应于特定液体量的独特传递函数。
根据图1中所示的实施，接收器140可经配置接收对应于入射电磁波132的回弹电磁波142，该入射电磁波132被引导朝向接收器140。然后，提供回弹电磁波142到传递函数模块124。传递函数模块124可接收来自接收器140的多个回弹电磁波142。传递函数模块124可经进一步配置测量一个传递函数，这可能对于特定液体量是独特/唯一的。
应该理解的是，回弹电磁波142可能根据传导机壳110的几何形状发生变化。特别是，在不同液体深度，空气/液体边界116可引起入射电磁波132来不同地发射和/或折射。因此，回弹电磁波142的特征将随着液体深度的变化而变化。以这种方式，由接收器142接收的回弹电磁波142将具有受液体深度影响的特征。
如上所述，传递函数模块124可通过相干地加分量电磁波142A和142B测量传递函数。在一些实施例中，传递函数124可经配置构造表示回弹电磁波的相干求和的接收的功率分布。所接收的功率分布可被构造在一定频率范围内，在该频率范围处入射电磁波132在传导机壳110内被发射。传递函数模块124可然后相互关联所接收的功率分布和相应的传递函数，这然后由传递函数模块124测量。根据各实施例，所述传递函数可以在所述频率或时间域中测得。在测量所述传递函数后，传递函数模块124提供所测得的传递函数到液体量计算模块126，期然后根据所测得的传递函数计算所述液体量。
根据各实施例，液体量计算模块126可通过利用一组数据点(如一组先前通过校准过程确定的已知的时间延迟)从所测得的传递函数计算液体量。在所述校准过程中，入射电磁波(如具有特定波特征的入射电磁波132)被发射，并且在接收器140处测得的相应的传递函数被记录用于第一液体量。对于不同液体量，重复所述校准过程，直到一大组数据点被确定用于一定范围液体量。
此外，由于可能影响所述传递函数的各种因素，可在每个液体量处发射多个入射电磁波132。以这种方式，可以忽略与大部分不一致的数据点。一旦空腔环境100在大范围液体量水平内被校准，所述校准数据被存储并可用于液体量计算模块126。因此，在操作过程中，通过比较所测得的传递函数和所校准的一组液体量水平，可以计算传导机壳110的实际液体量。在确定在接收器140处测得的传递函数匹配或类似于对应于所校准的一组液体量水平中的一项后，确定对应于所匹配的传递函数的液体量。
空腔环境100也可包括感应电力和数据组件160，这可经配置无线接收来自传导机壳外部的电力。根据各实施例，感应电力和数据组件160可经配置无线地提供电力和数据信号到询问组件120。在一些实施中，所述询问组件的无线天线128可经配置无线连通感应电力和数据组件160。根据各实施例，所述数据信号可包括无线测量传导机壳110的液体量的请求。相对于图3和图4，在这里将提供关于感应电力和数据组件的额外细节。
现在参考图2，示出了说明无线测量机壳中的液体量的另一实施方式的示意图。特别地，图2示出了开槽波导管环境200，该环境具有类似于空腔环境100的配置。开槽波导管环境200可包括传导机壳110，该传导机壳110可包括液体112。所述液体未占据的空间可由空气114占据。此外，空气/液体边界116可存在于暴露于空气114的液体112的表面处。
不同于空腔环境100，开槽波导管环境200可包括开槽波导管250。波导管可以是经配置引导电磁波的任何结构。波导管的示例可以是空心金属管。开槽波导管是一种波导管，其设置有一个或更多个槽，以便当所述开槽波导管安置在机壳(如传导机壳110)中时，存储在所述机壳中的液体可以进入所述开槽波导管。在图2中所示的实施中，开槽波导管250经配置允许液体112进入开槽波导管250并具有等于围绕开槽波导管250的液体的液体深度水平的液体深度水平。
类似于空腔环境100，开槽波导环境200也可包括类似于询问组件120的询问组件220。询问组件220也可包括询问模块222，该询问模块类似于询问模块122操作。询问组件220可引起收发器240朝向空气/液体边界116发射入射电磁波242。收发器240可接收对应于入射电磁波242的回弹电磁波244。
另外，询问组件220也可包括传递函数模块224，该传递函数模块经配置确定对应于所接收的电磁波的传递函数。随着液体深度水平发生变化，收发器240和空气/液体边界116之间的距离也发生变化。因此，所述液体量可以通过确定对应于入射电磁波242发射离开所述空气/液体边界并由收发器240接收所需的行进时间的传递函数计算。根据各实施例，所述行进时间可以表示为传递函数，并可以对应于收发器240和空气/液体边界116之间的特定距离。在确定收发器240和空气/液体边界116之间的距离后，可以计算所述液体量。
为了从所述行进时间确定所述液体量，可以校准开槽波导管环境200。在所述校准过程中，入射电磁波(例如，作为回弹电磁波244发射和接收的入射电磁波242)的行进时间可被确定用于一大组液体水平，所述一大组液体水平的范围从对应于空箱的液体水平到对应于满箱的液体水平。
一旦开槽波导管环境200在大范围液体量内被校准，传导机壳110的实际液体量就通过比较所测得的传递函数和所校准的一组液体量确定。在确定在接收器140处测得的传递函数匹配或类似于对应于所校准的一组液体量的传递函数时，计算对应于匹配的已知传递函数的液体量。
根据一些实施例，反射浮子230(如金属浮子)可以安置在所述开槽波导管内，以便反射浮子230在空气/液体边界116上浮动。通过提供反射表面(其中入射电磁波242可从该反射表面反射回到收发器240)，同时增加反射回到收发器240的电磁波的强度，反射浮子230可经配置增加所述开槽波导管环境的灵敏度。
另外，开槽波导管环境200也可包括感应电力和数据组件160。如上面所述，感应电力和数据组件160可经配置无线地提供电力和数据信号到询问组件230。
图3是根据本文所述的一些实施例，示出无线传输电力到机壳中的一个实施方式的示意图。特别地，图3示出了感应电力和数据组件160，所述感应电力和数据组件160经配置无线传输来自传导机壳110外部的电力和数据到传导机壳110内。
感应电力和数据组件160可包括可连接到部分的传导机壳110的外壁302的外感应线圈312A和可连接到部分的传导机壳110的内壁304的内感应线圈314A。所述部分的传导机壳110可以是传导屏障310，如金属、CFRP或一种经配置传导电磁波的材料。应该理解的是，可以使用金属传导屏障来最大限度地减少涡电流的影响，所述涡电流可能会不利地影响电磁场穿过所述表面的传输。可以感应地耦合所述外感应线圈312A和内感应线圈314A，以便通过导线316供给到外感应线圈312A的电力和数据可以通过传导屏障310被感应穿过内感应线圈314A。应该理解的是，感应电力和数据信号能够以低频率被感应。通过选择较低的操作频率(如在较低MHz范围内的频率)，可以通过传导屏障310传输电力和数据信号到内感应线圈314A。
无线集线器320A可以耦合到传导机壳110内侧的内感应线圈314A。无线集线器320A可包括电子器件322A，该电子器件322A包括用于整流和存储所述感应电力的整流电路。另外，电子器件322A可以包括下-上转换器，该向下-上转换器可经配置将在内感应线圈314A处的低频率感应信号转换成较高频率无线电频率(RF)微波。上转换低频率感应信号成较高频率RF载波信号的一个原因可能是传播所述电力和数据信号到各种部件，如在传导机壳110内的询问组件220。
现在参考图4，这里描述了说明图2中所示的实施方式的一个视图的透视图。特别地，无线液体量测量系统400可包括类似于传导机壳110的传导机壳410。根据各实施例，无线液体量测量系统400可包括无线地分别连通感应电力和数据组件320A、320N(总体在这里被称为感应电力和数据组件320)的多个开槽询问组件220A、220N。每个感应电力和数据组件320可包括一对感应耦合的感应线圈。所述一对感应耦合的感应线圈可包括外感应线圈，如可连接到传导机壳410的外壁的外感应线圈312A、312N。此外，所述一对感应耦合的感应线圈也可包括内感应线圈，如可连接到传导机壳410的内壁的内感应线圈314A、314N，通过这种方式，外感应线圈312A、312N感应地分别耦合到内感应线圈314A、314N。以这种方式，在不使用延伸在传导机壳410内的任何导线的情况下，电力和数据信号可以从传导机壳410内部传输到传导机壳410外部，反之亦然。
另外，无线液体量测量系统400也可包括询问组件220A、220N(总体在这里称为询问组件220)。每个询问组件220可经配置计算在各自开槽波导管250内的液体量，其中询问组件220连通地耦合到开槽波导管250。如相对于图2在上面所述，询问组件220A可包括收发器240，该发射器可经配置朝向在开槽波导管250内的空气/液体边界116发射入射电磁波和接收对应于所述入射电磁波的回弹电磁波。询问组件220可包括询问模块222，该询问模块经配置引起收发器240发射询问信号(如在开槽波导管250内的入射电磁波)。询问模块222可经进一步配置引起收发器240接收所述询问信号(如所反射的电磁波)和测量对应于入射电磁波反射离开空气/液体边界116并可由收发器240接收所需的行进时间的传递函数。一旦所述接收器接收所述回弹电磁波，询问组件220的传递函数模块224就可以测量对应于所接收的回弹电磁波的传递函数。一旦传递函数模块224测量了所述传递函数，液体量计算模块226就可以通过比较所述行进时间和一组校准的数据点，根据所测得的传递函数计算所述液体量。一旦所述液体量是由液体量计算模块226计算时，询问组件220就可以发射RF数据信号到各自感应电力和数据组件，如指示计算出的液体量数据的感应电力和数据组件160。
如相对于图3在上面所述，感应电力和数据组件160可包括无线集线器(如无线集线器320A)，所述无线集线器可经配置从询问组件220A接收计算出的液体量数据。另外，第二无线集线器320N可经配置连通包括询问组件220N的另一询问组件。在替代实施例中，无线集线器320A可经配置连通多个询问组件220。在接收计算出的液体量数据后，无线集线器320A可引起感应电力和数据组件160的上-下转换器来将RF数据信号转换成低频率信号。一旦RF数据信号转换成低频率信号，无线集线器320A就可以引起内感应线圈314A来传输所述低频率信号到外感应线圈312A，包含液体量数据的低频率信号可自外感应线圈312A传输到液体量测量控制器450。
应该理解的是，询问组件220N的功能可能与询问组件220A的功能相同。通过尝试确定在传导机壳410内的多个位置处的液体量，可以确定所述液体量的更精确读数。这可能特别适用于其中液体可能不是静止的应用中。例如，传导机壳410可以是飞机的燃料箱。在飞行过程中，燃料可能左右移动导致在燃料/空气边界处的波纹(ripple)。在这种情况下，测量在燃料箱内的多个位置处的燃料量可以减少错误计算燃料量的可能性。
另外，液体量测量控制器450可经配置连通在传导机壳410内的询问组件220。特别是，液体量测量控制器450可经配置通过感应耦合的感应线圈(如感应线圈312A、312N、314A、314N)传输来自传导机壳410外部的电力到在传导机壳410内的组件。此外，液体量测量控制器450可能也能够提供数据信号，所述数据信号可包括指示计算液体量的请求的控制信号。无线液体测量控制器450可能能够发射单独的电力信号和/或控制信号到特定询问组件220。另外，液体量测量控制器450也可接收数据信号，所述数据信号包括指示每个所述开槽波导管250内的液体的量的液体量数据。应该理解的是，液体量测量控制器450也可以在可利用空气环境100的无线液体量测量系统中实施，如相对于图1在上面所述，用于测量在传导机壳(如传导机壳110)内的液体量。在一些实施例中，液体量测量控制器450可连通液体量测量数据和液体量指示系统460，该液体量指示系统可负责显示存储在机壳410中的液体的量。在飞机实施方式中，液体量指示系统460可以是用于计算和显示存储在飞机的燃料箱中的燃料的量的燃料量指示系统。根据一些实施例，所述燃料量指示系统可以是在飞机电气设备(EE)隔区中。
图5是根据一些实施例，示出无线测量机壳中的液体量的过程的流程图。应该理解的是，这里所描述的逻辑操作可以由根据所述实施方式特别编程的计算装置和/或模拟或数字电路执行。也应该理解的是，与这里所述和附图所示的相比，可以执行更多或更少的操作。
例程500以操作502开始，在该操作中，液体量测量控制器450可发送电力和数据信号到外感应线圈312A。所述电力和数据信号可通过导线316发射到外感应线圈312A。根据各实施例，所述电力和数据信号可以是低频率信号，以便所述电力和数据信号可以通过传导机壳110传输。从操作502，例程500前进到操作504，在该操作中，所述电力和数据信号通过所述传导屏障传输到内感应线圈。所述传导屏障可以是传导机壳110的隔板，并且可以由能够传导电磁波的任何材料制成。例如，传导屏障410可以是由金属或CFRP材料制成。
从操作504，例程500前进到操作506，在该操作中，无线集线器320A可将所感应的电力和数据信号转换成较高频率RF信号。根据各实施例，所感应的电力和数据信号被转换成微波频率。从操作506，例程500前进到操作508，在该操作中，无线集线器320A传输所转换的较高频率RF信号到询问组件220A。从508，例程500前进到操作510，在该操作中，询问组件220A从无线集线器320A接收被转换的较高频率RF信号。
从510，例程500前进到操作512，在该操作中，响应接收所转换的较高频率RF信号，询问组件220引起收发器240朝向包含在开槽波导管250中的液体112的空气/液体边界116发射入射电磁波。根据各实施例，开槽波导管250可包括经配置增加反射入射电磁波的灵敏度的反射浮子230。从操作512，例程500前进到操作514，在该操作中，收发器240接收对应于所述入射电磁波的回弹电磁波。根据各实施例，所述回弹电磁波可包括将在所述收发器处相干地相加的多个分量反射的电磁波。在一些实施例中，收发器240可经配置只接收单分量反射的电磁波。
从操作514，例程500前进到操作516，在该操作中，传递函数模块224测量所述回弹电磁波的传递函数。根据各实施例，询问组件220的询问模块222可经配置测量所述传递函数。根据各实施例，所述传递函数可以是收发器240接收入射电磁波所需的行进时间。所测得的行进时间可以对应于收发器240和空气/液体边界116之间的特定距离。从操作516，例程500前进到操作518，在该操作中，液体量计算模块226根据所测得的传递函数计算所述液体量。在确定在收发器240处测量的传递函数匹配或类似于对应于所校准的一组液体量的传递函数后，计算对应于所匹配的已知的传递函数的液体量。在一个实施例中，所述传递函数可能对应于在发射入射电磁波和接收对应于所述入射电磁波的回弹电磁波之间的时间延迟。一旦测量对应于所述时间延迟的传递函数，所述液体量就可以通过比较所述传递函数和对应于具有与所发射的入射电磁波相同特征的入射电磁波的一组已知的时间延迟计算出来。
从操作518，例程500前进到操作520，在该操作中，计算出的液体量通过RF高频率信号发送到所述无线集线器。从操作520，例程500前进到操作522，在该操作中，在从询问组件220接收所述液体量数据后，无线集线器320A发送所述液体量数据到液体量测量控制器450。根据各实施例，通过传输从通过传导屏障410的内感应线圈到所述外感应线圈的低频率信号，可以方发送所述液体量数据到液体量测量控制器450。从操作522，例程500以操作524结束。
本发明涉及一种无线液体量测量系统，包括：
询问组件，该询问组件包括
发射器，其经配置在经配置存储液体的传导机壳内发射一个或更多个入射电磁波，
接收器，其经配置接收对应于所述入射电磁波的回弹电磁波，
传递函数模块，其经配置测量对应于所述回弹电磁波的传递函数，和
液体量计算模块，其经配置根据所测得的传递函数计算液体量。
在上述系统中，开槽波导管可以安置在所述传导机壳内；并且其中所述发射器可经配置在所述开槽波导管内发射一个或更多个入射电磁波。
此外，反射浮子可经配置在所述开槽波导管内的液体的表面上漂浮，并反射所述入射电磁波。
所述液体量计算模块可经进一步配置从而：
确定在发射所述入射电磁波的特定电磁波和接收相应的回弹电磁波之间的时间延迟，
比较所确定的时间延迟和对应于具有与所述特定入射电磁波相同特征的入射电磁波的一组已知的时间延迟，
确定所述时间延迟是否匹配所述一组已知的时间延迟，和
在确定所述时间延迟匹配所述一组已知的时间延迟中的一个时间延迟时，确定对应于所匹配的时间延迟的液体量。
本发明所述的系统也可包括经配置发射电力和数据信号到所述询问组件的感应电力和数据组件，并且其中所述询问组件进一步包括无线天线，所述无线天线经配置发射包括对应于计算出的液体量的液体量数据的第一无线信号到所述感应电力和数据组件。
所述感应电力和数据组件可包括：
一对感应耦合的感应线圈，包括由经配置传导电磁波的所述传导机壳分开的内感应线圈和外感应线圈，所述内感应线圈连接到所述传导机壳的内表面且所述外感应线圈连接到所述传导机壳的外表面。
无线集线器，包括
下-上频率转换器，其经配置将在所述内感应线圈处接收的低频率感应信号转换成较高频率RF信号，
上-下频率转换器，其经配置将从所述询问组件接收的较高频率RF信号转换成低频率感应信号，和
第二无线天线，其经配置通过所述较高频率RF信号连通所述询问组件的第一无线天线。
上述系统的传导机壳可包括碳纤维增强塑料(CFRP)。
一方面，在附图和文本中，公开了一种测量液体量的方法，包括：在传导机壳110内发送一个或多个入射电磁波132，接收对应于所述入射电磁波132的回弹电磁波142，测量对应于所述回弹电磁波142的传递函数，和根据所测得的传递函数计算液体量。
有利地，该方法可包括其中在传导机壳110内发送所述一个或多个入射电磁波132包括朝向存储在传导机壳110内的液体的表面发送所述一个或多个入射电磁波132。有利地，该方法可包括其中入射电磁波132朝向漂浮在存储在机壳110内的液体的表面上的反射浮子230被发送。有利地，该方法可包括其中接收回弹电磁波142包括接收是入射电磁波132的一个反射的反射电磁波。有利地，该方法可包括其中根据所测得的传递函数计算液体量包括：确定在发送入射电磁波132的特定入射电磁波和接收相应的回弹电磁波142之间的时间延迟，比较所述时间延迟和对应于具有与特定入射电磁波132相同特征的入射电磁波132的一组已知的时间延迟，确定所述时间延迟是否匹配所述一组已知的时间延迟中的一个时间延迟，和在确定所述时间延迟匹配所述一组已知的时间延迟中的一个时间延迟后，确定对应于所匹配的时间延迟的液体量。
有利地，该方法可包括其中入射电磁波132以在具体带宽内的一些离散频率发送，并且其中测量对应于回弹电磁波142的传递函数包括构造表示回弹电磁波142的相干求和的接收的功率分布。有利地，该方法可进一步包括发送包括对应于计算出的液体量的液体量数据的第一无线电频率(RF)信号到经配置延迟所述液体量数据到在传导机壳110外部的液体量测量控制器450的无线集线器320A，和延迟所述液体量数据到液体量测量控制器450。
有利地，该方法可包括其中延迟所述液体量数据到液体量测量控制器450包括：生成包含所述液体量数据的液体量信号，传递所述液体量信号到连接到传导机壳110的内表面的内感应线圈314A，发送所述液体量信号到感应耦合到内感应线圈314A的外感应线圈312A，和接收在外感应线圈312A处的液体量信号，和传递所述液体量信号到液体量测量控制器450。
一方面，公开了一种用于测量液体量的系统，包括：询问组件120、220，其经配置计算存储在传导机壳110中的液体的液体量；和感应电力和数据组件160、320，其经配置无线地供给电力和数据信号到询问组件120、220，所述感应电力和数据组件160、320包括一对包含由能够传导磁波的传导机壳110分开的内感应线圈314A和外感应线圈312A的感应耦合的感应线圈，所述内感应线圈314A连接到传导机壳110的内表面和外感应线圈312A连接到传导机壳110的外表面。
有利地，该系统可包括其中询问组件120、220包括：发送器，其经配置在经配置存储液体的传导机壳110内发送一个或多个电磁波132；接收器，其经配置接收对应于入射电磁波(132)的回弹电磁波142；传递函数模块，其经配置测量对应于回弹电磁波(142)的传递函数；和液体量计算模块(126)，其经配置根据所测得的传递函数计算液体量。
有利地，该系统可包括其中液体计算模块126经进一步配置确定在发送入射电磁波132的特定入射电磁波132和接收相应的回弹电磁波142之间的时间延迟，比较所确定的时间延迟和对应于具有与所述特定入射电磁波相同特征的入射电磁波132的一组已知的时间延迟，和在确定所确定的时间延迟匹配所述一组已知的时间延迟中的一个时间延迟时，确定对应于所匹配的时间延迟的液体量。
有利地，该系统可包括其中感应电力和数据组件160、320进一步包括经配置无线连通询问组件120、220的无线集线器320A，并且其中询问组件120、220进一步包括用于连通无线集线器的无线天线128、228，所述询问组件120、220经配置通过无线天线128、228发送对应于计算出的液体量的数据到无线集线器320A。
有利地，该系统可进一步包括安置在传导机壳110内的开槽波导管250，和其中所述发送器经配置朝向在开槽波导管250内的液体发送入射电磁波132。
上述主题仅通过说明的方式提供，并且不应该被解释为限制。在不遵循所说明和描述的示例性实施例和应用的情况下，并且在不背离的本发明由所附权利要求阐明的真正精神和范围的情况下，可以对本文所描述的主题做各种修改和改变。

Claims (18)

1.一种测量液体量的方法，包括：
在传导机壳(110)内通过发射器发射一个或更多个入射电磁波(132)；
接收对应于所述入射电磁波(132)的回弹电磁波(142)；
测量对应于所述回弹电磁波(142)的传递函数；以及
通过以下方式根据所测得的传递函数，计算液体量：
确定在发射所述入射电磁波的特定入射电磁波(132)和接收对应的回弹电磁波(142)之间的时间延迟；
将所述时间延迟与一组已知的时间延迟进行比较，所述一组已知的时间延迟对应于与所述特定入射电磁波(132)具有相同特征的入射电磁波(132)；
确定所述时间延迟是否与所述一组已知的时间延迟中的一个时间延迟匹配；和
在确定所述时间延迟匹配所述一组已知的时间延迟中的一个时间延迟后，确定对应于所匹配的时间延迟的液体量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述传导机壳(110)内发射所述一个或更多个入射电磁波(132)包括朝向存储在所述传导机壳(110)内的液体的表面发射所述一个或更多个入射电磁波(132)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述入射电磁波(132)被朝向在存储于所述传导机壳(110)内的液体的表面上漂浮的反射浮子(230)发射。
4.根据权利要求1所述的方法，其中接收回弹电磁波(142)包括接收被反射的电磁波，所述被反射的电磁波是所述入射电磁波(132)的反射。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述入射电磁波(132)以在具体带宽内的一些离散频率被发射；和
其中测量对应于所述回弹电磁波(142)的传递函数包括构造表示回弹电磁波(142)的相干求和的接收的功率分布。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
发射包括对应于计算出的液体量的液体量数据的第一无线电频率信号到无线集线器(320A)，该无线集线器被配置为转送所述液体量数据到在所述传导机壳(110)外面的液体量测量控制器(450)；和
转送所述液体量数据到所述液体量测量控制器(450)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中转送所述液体量数据到所述液体量测量控制器(450)包括：
生成包含所述液体量数据的液体量信号；
传递所述液体量信号到内感应线圈(314A)，该内感应线圈连接到所述传导机壳(110)的内表面；
发射所述液体量信号到外感应线圈(312A)，该外感应线圈(312A)感应耦合到所述内感应线圈(314A)；和
在所述外感应线圈(312A)处接收所述液体量信号；和
传递所述液体量信号到所述液体量测量控制器(450)。
8.一种无线液体量测量系统，其包括：
询问组件，该询问组件包括：
发射器，其被配置为在被配置为存储液体的传导机壳内发射一个或更多个入射电磁波，
接收器，其被配置为接收对应于所述入射电磁波的回弹电磁波，
传递函数模块，其被配置为测量对应于所述回弹电磁波的传递函数，和
液体量计算模块，其被配置为根据所测得的传递函数计算液体量；以及
安置在所述传导机壳内的开槽波导管；并且其中所述发射器被配置为在所述开槽波导管内发射所述一个或更多个入射电磁波。
9.根据权利要求8所述的无线液体量测量系统，进一步包括被配置为漂浮在所述开槽波导管内的液体表面上并且反射所述入射电磁波的反射浮子。
10.根据权利要求8所述的无线液体量测量系统，其中所述液体量计算模块进一步被配置为：
确定在发射所述入射电磁波的特定入射电磁波和接收对应的回弹电磁波之间的时间延迟；
将所确定的时间延迟与一组已知的时间延迟进行比较，所述一组已知的时间延迟对应于与所述特定入射电磁波具有相同特征的入射电磁波；
确定所述时间延迟是否与所述一组已知的时间延迟中的一个时间延迟匹配；和
在确定所述时间延迟匹配所述一组已知的时间延迟中的一个时间延迟后，确定对应于所匹配的时间延迟的液体量。
11.根据权利要求8所述的无线液体量测量系统，进一步包括被配置为发射电力和数据信号到所述询问组件的感应电力和数据组件，并且其中所述询问组件进一步包括被配置为将包括对应于所计算的液体量的液体量数据的第一无线信号发射到所述感应电力和数据组件的无线天线。
12.根据权利要求11所述的无线液体量测量系统，其中所述感应电力和数据组件包括：
一对感应耦合的感应线圈，所述一对感应耦合的感应线圈包括由被配置成传导电磁波的传导机壳分开的内感应线圈和外感应线圈，所述内感应线圈连接到所述传导机壳的内表面并且所述外感应线圈连接到所述传导机壳的外表面；以及
无线集线器，其包括：
下-上频率转换器，其被配置为将在所述内感应线圈接收的较低频率感应信号转换成较高频率RF信号，
上-下频率转换器，其被配置为将从所述询问组件接收的较高频率RF信号转换成较低频率感应信号，以及
第二无线天线，其被配置为通过所述较高频率RF信号与所述询问组件的第一无线天线通信。
13.根据权利要求8所述的无线液体量测量系统，其中所述传导机壳包括碳纤维增强塑料即CFRP。
14.一种测量液体量的系统，包括：
传导机壳；
询问组件(120、220)，其被设置在所述传导机壳中并且计算存储在所述传导机壳(110)中的液体的液体量；和
感应电力和数据组件(160、320)，其被配置为无线供给电力到所述询问组件并且使数据信号在所述询问组件(120、220)与所述感应电力和数据组件之间进行通信，所述感应电力和数据组件(160、320)包括一对感应耦合的感应线圈，所述一对感应耦合的感应线圈包括由能够传导电磁波的传导机壳(110)分开的内感应线圈(314A)和外感应线圈(312A)，所述内感应线圈(314A)连接到所述传导机壳(110)的内表面并且所述外感应线圈(312A)连接到所述传导机壳(110)的外表面，
其中存储在所述传导机壳中的液体的计算的液体量通过所述数据信号在所述询问组件和所述感应电力和数据组件之间被无线地通信。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述询问组件(120、220)包括：
发射器，其被配置为在被配置为存储液体的所述传导机壳(110)内发射一个或更多个入射电磁波(132)，
接收器，其被配置为接收对应于所述入射电磁波(132)的回弹电磁波(142)，
传递函数模块，其被配置为测量对应于所述回弹电磁波(142)的传递函数，和
液体量计算模块(126)，其被配置为根据所测得的传递函数计算液体量。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述液体量计算模块(126)被进一步配置为：
确定在发射所述入射电磁波(132)的特定入射电磁波(132)和接收对应的回弹电磁波(142)之间的时间延迟；
将所确定的时间延迟与一组已知的时间延迟进行比较，所述一组已知的时间延迟对应于与所述特定入射电磁波具有相同特征的入射电磁波(132)；
确定所确定的时间延迟是否匹配所述一组已知的时间延迟中的一个时间延迟；和
在确定所确定的时间延迟匹配所述一组已知的时间延迟中的一个时间延迟后，确定对应于匹配的时间延迟的液体量。
17.根据权利要求14所述的系统，其中所述感应电力和数据组件(160、320)进一步包括无线集线器(320A)，该无线集线器(320A)被配置为与所述询问组件(120、220)无线通信；并且
其中所述询问组件(120、220)进一步包括用于与无线集线器通信的无线天线(128、228)，所述询问组件(120、220)被配置为通过所述无线天线(128、228)发送对应于计算出的液体量的数据到所述无线集线器(320A)。
18.根据权利要求15所述的系统，进一步包括安置在所述传导机壳(110)内的开槽波导管(250)；并且其中所述发射器被配置为朝向所述开槽波导管(250)内的液体发射所述入射电磁波(132)。
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