CN104115008A - 用于识别流体并监测容器中的流体的品质的系统及方法 - Google Patents

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CN104115008A CN201280029697.4A CN201280029697A CN104115008A CN 104115008 A CN104115008 A CN 104115008A CN 201280029697 A CN201280029697 A CN 201280029697A CN 104115008 A CN104115008 A CN 104115008A
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Abstract

所公开方法及系统使用时域反射法来确定容器中的流体的本体以及容器中的流体品质是否在可接受的参数范围内。所述方法包含：通过将流体的导出特性与参考特性作比较来识别流体；通过确定导出特性是否在可接受的品质范围内来确定流体的品质；监测流体的品质或状态的动态变化；以及通过将过渡反射波形与参考的信号过渡作比较来识别流体。所述方法以用于识别容器中的流体层（例如，燃油、游离液态水或冰）、检测错加燃油或燃油污染物并且检测流体的状态变化（例如，冰的形成）的系统来实现。

Description

用于识别流体并监测容器中的流体的品质的系统及方法
技术领域
本发明涉及用于监测容器中流体的方法及系统。具体地，本发明涉及用于识别燃油箱中的流体、测量并监测燃油箱中的流体品质的方法及系统。
背景技术
检测容器中的流体的物理性能因各种原因而很重要。许多应用（例如，海上应用和航空应用、陆地交通工具、容器和工业加工）要求精确测量油箱中的燃油以确保油量充足从而到达预期的目的。在航空应用中监测多个油箱中的燃油液位以确保适当的液位平衡从而给予飞机最小的航空动力学影响（受到飞机的三维的重心的变化的显著地影响）显得格外重要。
在容器中测量流体量的精确、可靠和安全的方法是不可或缺的。尽管本文所描述的发明能够适应大范围的流体（不管所述流体的挥发特性如何），但是本申请包括含有挥发性流体的燃油箱。必须精确且稳定地确定的其它参数是燃油和污染物（如果有的话）的成分类型。进一步考虑的是，对以安全的方式在容器的环境中满足容器（例如，航空燃油箱）的电磁干扰（electromagneticinterference，EMI）要求、静电放电（electrostatic discharge，ESD）要求和接口要求的硬件的需求。
现有技术的雷达技术包含扫描、锁定和追踪目标的方法。基本的途径是：发射辐照目标的雷达信号、在接收器上执行门控以定位目标并且可选地选定目标以锁定和追踪。然后，对接收到的信号的分析能够被用于确定所述目标的距离（范围）并且执行信号识别以明确目标的类型和目标的特征。将雷达技术与传输线理论结合解决了检测容器（尤其是使用在航空领域中的容器）中液位所伴随的问题。
时域反射法（time domain reflectometry，TDR）结合了雷达技术与数字信号处理的原理。使用TDR在容器中检测液位的描述在2009年12月3日递交的、序号为12/630225的、题为“扫描锁定并追踪流体特性和液位的传感器装置及方法（Scan Lock and Track Fluid Characterization and Level Sensor Apparatus andMethod）”的同时待审的美国非临时专利申请的原案申请中公开。
TDR结合了雷达技术与数字信号处理的原理。雷达组件涉及产生信号（有时被称为“询问脉冲”）并且将信号发射到容器（例如，燃油箱）中。例如，询问脉冲可以为单位脉冲或单位阶跃函数。询问脉冲可以通过波导来传输，所述波导例如为传输线、同轴电缆或同轴探头。询问脉冲穿过材料的传播速度与材料的相对电容率（介电常数）直接相关。具有不同介电常数的材料将具有不同的传播速度。脉冲的传输时间被用于测量所述介电常数。询问脉冲的传播速度取决于询问脉冲所经过的介质的性质，根据通过以下公式所展示的关系
V = c ϵ   （公式1）
其中，v=传播速度，c=光速，以及ε=介电常数。所述介电常数的变化取决于材料，并且许多材料的介电常数可以为密度的强函数（进而因此可以为温度的强函数）且通常为添加剂或可能存在的污染物的量的强函数。因此，行进的脉冲的传播速度通常随着脉冲从一种材料到另一种材料而改变，并且此外，在任何给出的介质中的传播速度以与比如添加剂的成分和温度因素相对应的方式变化。温度对介电常数的影响尤其适用于流体，并且添加剂的成分对介电常数的影响尤其适用于碳氢化合物燃油中的乙醇添加剂。
数字信号处理可被用于改善多个反射的询问脉冲的分辨率。通常，基于奈奎斯特（Nyquist）理论，采样的波形必须为信号波形的最高频率分量的至少两倍。但是由于结合询问脉冲的较高的传播速度和所述询问脉冲行进的较短的距离（通常，从燃油箱的顶部到燃油箱的底部并且返回的距离），采样频率必定非常高。TDR利用了以下事实：被监测的容器中的容纳物的变化相对于询问脉冲的传播时间是非常缓慢的。因此，实际上第一询问脉冲的反射（出于所有实际目的）与（例如）数纳秒之后传输的第二询问脉冲的反射不能区分。这消除了以奈奎斯特频率（被采样的波形中的最高频率分量的频率的两倍）对接收的反射脉冲进行采样的需要。
TDR通过累加每个反射脉冲的一个或多个样本来创建采样波形的“时间扩展”合成，而不是以奈奎斯特频率对整个接收的波形进行采样。为了创建所述合成，发射脉冲和即时采集到的样品之间的延时被逐步地扫描，使得连续的样本之间的时差小于或等于与奈奎斯特频率对应的时间。不反对以较高的频率进行采样（例如，针对每个询问脉冲采集两个或多个样本）。所述合成可通过迭加在多个询问脉冲上采集到的多个样本来创建。然后，对采样信号的操作可通过信号处理电路来执行，就像所述合成代表以奈奎斯特频率或高于奈奎斯特频率采样的单个反射波形。
相对低的采样频率降低了所述信号处理电路上的处理负荷，并且同样允许信号处理由较低速度和较低成本的组件来执行。能够通过仅在所选择时间对反射波形进行采样来进一步降低所述处理负荷。例如，对与由阻抗过渡产生的反射对应的发射波形的部分的分析几乎不关注，所述阻抗过渡在询问脉冲进入容器之前（例如，信号从传输电缆过渡到波导的时间点）发生。因此，采样时间窗口可以被限制，使得接收的波形仅由来自关注区域（例如，含有燃油的燃油箱的部分）的反射组成。
多个分层流体存在于箱内，此外，可能希望知道每个分层流体层的高度。例如，有意地将水与碳氢化合物燃油混合（例如，当海水被用作油船中的压舱物时）；或无意地混合（例如，当水存在于交通工具的燃油箱中，或例如，当地下水在供应站处渗入到用于燃油泵的油箱中或由于冷凝而渗入到用于燃油泵的油箱中），可能希望知道与非燃油层有区别的燃油层的高度以便精确地确定剩余的燃油。分层流体层的检测和测量在2009年12月3日递交的、序号为12/630，305的、题为“用于优化扫描延时以及箱内的液位的时域反射法测量的混叠的系统及方法”（System and Method for Optimizing Sweep Delay And Aliasing ForTime Domain Reflectometric Measurement of Liquid Height Within A Tank）的共同审理中的美国非临时专利申请的原案申请中讨论，该申请的全部内容通过引用被合并到本文中。
另一重要的测量功能是确定燃油中的任何污染物的存在和/或任何污染物的量以确保依靠燃油工作的发动机的安全且正确的运转。污染物进入到工作的发动机中可导致严重的性能问题并且甚至会导致发动机故障。连续不断地监测污染物（尤其是水和冰）的存在和量的装置是燃油测量系统的重要的组件。
水可以以多种形式存在于飞机的燃油箱中。根据水的形态，水能够体现飞机的工作的不同问题。水可以被溶入另一流体中，与一不相溶的流体乳化；或游离水可聚集并形成水层。此外，取决于温度，水可作为冰层存在或作为形成凝胶状物质的冰-燃油混合物存在。水能够以不同的方式引入到燃油箱中。水能够以水蒸气的形式穿过燃油箱中的通风孔被引入而进入飞机的燃油箱，或可以被引入到燃料本身为溶液的交通工具中。水可积聚并凝固，以致堵塞燃油箱和燃油管线。在一些飞机中的标准流程是在飞行一定时间之后例行公事地检查燃油箱中的水的存在。
水的混合物可以以两种状态存在于燃油中：溶解水（单相）或乳化水（两相）。存在于燃油中的水的量取决于燃油等级和燃油温度。当水被溶解时，基于水分子的结合，水成为了溶液的一部分，因此移除水是不切实际的。在燃油中通常发现少量的溶解水。
乳化液为两个或多个不互溶的流体的混合物，即，乳化液为两个或多个不可融合的流体的混合物。第一流体散布于第二流体中，而所述第二流体处于连续相。所述第一流体应当处于分散相。所述分散相和所述连续相之间的边界被称为分界面。乳状液通常显得浑浊或混浊，因为相的分界面引起光的散射。由于例如泵、湍流和飞机的动作，飞机中的燃油箱处于持续地抖动。所述抖动可能会使得燃油中的乳化水不能被分离并沉淀。例如，当飞机在高度上爬升时如果温度下降，乳化水可能会开始凝固，从而引起燃油胶化。
传统上，溶解水或乳化水已通过化学测试组件在燃油中被检测出。这通常涉及对燃油进行采样、添加水敏性粉末并观察颜色的变化。然后，燃油的颜色与标准色卡进行对比以确定水是否存在。
游离水形容的是不处于溶解或乳化的状态的液态水。游离水通常在箱的底部处沉淀分层，处于燃油的下方。对于通常的航空飞行器（即，小型的、通常为螺旋桨驱动的飞机）而言，用于检测燃油中的游离水的最简单的方法是在起飞之前手动地检查。一装置被插入到燃油箱的底部处的阀中，该装置从所述箱的底部提取一些燃油。从所述箱的底部提取燃油样本，因为水比燃油更重并且因此沉淀在所述箱的底部处。一旦所述样本被提取，飞行员对燃油样本进行针对水的目视检查。水表现为明显的水泡或液滴。燃油通常被染色，以便在视觉上将水泡与燃油区分开来。如果检测到水，将更多的燃油从所述箱的底部排出，并且随后对另一样本再次进行目视检查。这一过程被重复直到样本中没有出现水为止。然而，所述过程不能检测被乳化的且随后在飞行期间沉淀出来的水或在飞行期间被引入到燃油中的水。
较大的飞机可内置有水检测系统。然而，现存的水检测系统在许多情况下可能不准确，并且不能够确定分层的层中的流体的量且进而不能够追踪或检测流体特性的变化。另外，大多数现有的水检测装置不能够由冰检测水或区分水和冰。然而对于现有的飞机中的水检测的方法而言，多余的备用系统却很重要。因此，所期待的是，燃油液位检测系统还可检测游离水或冰以及燃油中的污染物对。然而，传统上所使用的用于检测油箱中液位的电容探头不能够测量油箱的两个或多个分层的层之间的阻抗。如果电容探头穿过层边界，导致记录的阻抗将为各层的阻抗之间的某个值。所以，电容探头尤其不适合于同时确定燃油液位和确定油箱中游离水。为此，电容探头通常被部署为：使得电容探头不会延伸至水最可能积聚的燃油箱底部一英寸或两英寸处。因此，有使燃油液位检测器实时地监测燃油品质并检测水和其它污染物的需求。
发明内容
本发明的第一方面是一种确定容器中的流体的本体的方法，所述方法具有以下步骤：将询问脉冲发射到包含流体的容器中，接收询问脉冲从第一过渡边界的第一反射，以及接收询问脉冲从第二过渡边界的第二反射。其它的步骤包含：测量接收第一反射和接收第二反射之间的时间并且根据接收第一反射和接收第二反射之间的时间来计算位于所述第一过渡边界和所述第二过渡边界之间的流体的导出特性。进一步的步骤是将流体的导出特性与参考特性作比较。
第一方面的参考特性是根据温度来选择的，所述流体的导出特性可以是所述流体的介电常数，并且所述参考特性可以是参考流体的介电常数。类似地，所述流体的导出特性可以是电磁脉冲在所述流体中的传播速度，并且参考特性可以是电磁脉冲在所述参考流体中的传播速度。所述流体的导出特性可以是所述流体的阻抗特性，并且参考特性可以是参考流体的阻抗特性。发射询问脉冲、接收所述询问脉冲的第一反射和第二反射的步骤可通过使用时域反射法来执行。所述导出特性可以根据参考温度来标准化。
本发明的第二方面是检测容器中的流体的品质的方法，所述方法具有以下步骤：将询问脉冲发射到包含流体的容器中，接收询问脉冲从第一过渡边界的第一反射，以及接收询问脉冲从第二过渡边界的第二反射。进一步的步骤包含：测量接收第一反射和接收第二反射之间的时间并且根据接收第一反射和接收第二反射之间的时间差来计算位于所述第一过渡边界和所述第二过渡边界之间的流体的导出特性。另外的步骤包含：设定品质下限临界值，设定品质上限临界值并且确定导出特性是否在所述品质下限临界值和所述品质上限临界值之间。
在本发明的第二方面，发射询问脉冲、接收所述询问脉冲的第一反射和第二反射的步骤可使用时域反射法执行。所述设定品质上限临界值的步骤基于所述容器中的流体的温度，并且所述设定所述品质下限临界值的步骤基于所述容器中的流体的温度。所述流体的导出特性可以是所述流体的介电常数，可以是穿过流体的电磁脉冲的传播速度，或可以是所述流体的阻抗特性。被检测的品质可以是污染物的水平，并且所述污染物可以是乳化水。替代性地，被检测的品质可以是错加燃油的结果或过多添加剂的存在。
本发明的第三方面是检测容器中的流体的变化的方法，所述方法包括以下步骤：首先在第一时刻处使用TDR来测量流体特性，在第二时刻处使用TDR来测量流体特性（其中所述第二时刻在所述第一时刻之后）；以及将在所述第一时刻处测得的流体特性与在所述第二时刻处测得的流体特性作比较。
在本发明的第三方面，进一步的步骤可包含：记录所述流体在所述第一时刻处的第一温度以及所述记录流体在所述第二时刻处的第二温度。另外的步骤可包含：通过相对于参考温度对所述第一时刻处的流体特性进行调整，来计算所述第一时刻处的标准化的流体特性；通过相对于参考温度对所述第二时刻处的流体特性进行调整，来计算所述第二时刻处的标准化的流体特性；以及将所述第一时刻处的标准化的流体特性与在所述第二时刻处的标准化的流体特性作比较。所述流体特性可以是介电常数、传播速度、阻抗特性或所检测到的过渡边界的数量。如果所检测到的过渡边界的数量已经发生改变，另一步骤可以确定流体的本体。
本发明的第四方面是确定容器中的流体的本体的方法，所述方法包括以下步骤：将询问脉冲发射到包含流体的容器中，接收所述询问脉冲从过渡边界的反射、表征所述反射的属性（其中所述属性包括极性、斜率、相位和振幅）；以及将所述反射的属性与参考的边界过渡信号作比较。
所述参考的边界过渡信号可以是边界过渡信号表中的条目。进一步的步骤可包含将相关值分配给所述询问脉冲的反射和所述边界过渡信号。
根据以下附图和详细描述，本发明的其它的系统、方法、特征和优点将变得很清楚。所有的这种其它的系统、方法、特征和优点都被包含在本说明的范围内，都在本发明的范围内并且通过所附权利要求来保护。
附图说明
参考附图将更好地理解本发明的许多方面。附图中的组件不一定按比例绘制，而是着重于清晰地示出本发明的原理。此外，在附图中，相同的附图标记表示数个视图中的相应的部件。
应注意的是，流程图中的任何过程描述或方块应被理解为表示包含用于实施过程中的特定逻辑功能的一个或多个指令的模块、部分、代码部分或步骤，并且替代性的实施例包含在本发明的范围内，在替代性的实施例中，取决于所涉及的功能性，功能的执行顺序与所示和所讨论的实施例可不同（包含大体上一致或相反的顺序），这对于本发明的领域内的技术人员是理解的。
图1为描绘用于含有分层流体的容器的TDR流体感测系统部分的示意图；
图2为例如可由浸入含有多个流体层的容器中的TDR探头获得的振幅随时间变化的迹线的示意图；
图3为示出了流体监测计算机和用于实施用于进行时域反射流体识别和容器内流体量监测的方法的软件的示例的示意图；
图4为示出了使用TDR来识别流体的方法的第一实施例的流程图；
图5为示出了使用TDR来监测流体量的方法的第二实施例的流程图；
图6为示出了本发明的第三实施例的流程图，其中TDR检测容器内的条件随时间变化；
图7为基于第三实施例的检测分界过渡的数量随时间变化的方法的流程图；
图8为使用来自过渡边界的反射脉冲的信号来识别流体的一种或多种特性的方法的流程图。
具体实施方式
本说明书和权利要求中所使用的，“流体”可表示处于气态或液态的物质。另外，流体可表示从液体到冰的过渡的物质和从冰到液体的过渡的物质。
本说明书和权利要求中所使用的，“过渡边界”被定义为使得所发射的询问脉冲的至少一部分朝发射器向回反射的位置。过渡边界可以是两种不同材料之间过渡的位置。所述两种材料可以为两种流体（例如，空气和燃油）。替代性地，所述第一材料可以为流体，并且所述第二材料可以为固体。例如，所述第一流体可以为燃油，并且所述第二材料可以为冰。过渡边界还可以为询问脉冲发射器的产生反射的部分（例如，探头或波导的起点或末端）。
本文所使用的，流体的导出特性（例如，物理属性）可由测量到的询问脉冲穿过流体的飞行时间的特性计算出。询问脉冲横穿在第一过渡边界和第二过渡边界之间的流体的时间即为所述测量到的特性。导出特性的示例包含传播速度、阻抗和相对电容率（通常被称为介电常数）。
本文所使用的，参考特性为已知的参考流体的物理性能（例如，密度、温度、阻抗和传播速度以及其它的性能）。
本发明详细地描述使用TDR来确定容器中的流体的特性并确定容器中的流体的量是否在可接受的参数范围内。下文描述了用于识别流体的方法的实施例，所述方法通过将流体的导出特性与参考特性进行比较以识别流体，通过确定导出特性是否在品质下限临界值和品质上限临界值之间来确定流体的品质，监测流体品质的动态变化，以及通过将过渡反射波形与参考信号过渡进行比较来识别流体。
应注意，本发明不限于上述用途。所述方法通过对示例性的应用进行论述来阐明，示例性的应用包含：识别容器中流体层（例如，燃油、游离水或冰），检测错加的燃料或污染物，以及检测流体中的状态变化（例如，冰的形成）。本发明不限于这些示例性的应用。
时域反射测量
TDR流体感测系统100的示例在图1中示出。被连接到传感器120上的探头110位于容器130的内部。所述容器130包含第一流体150、第二流体160和第三流体170。在所述示例中，所述流体150、160和170是分层的。例如，所述第一流体150可以是空气，所述第二流体160可以是燃油，例如，航空汽油（与汽车汽油或车用燃油有区别的，用在使用活塞或转子发动机的飞机中的高辛烷燃油）、喷气燃油、汽油或石油，并且所述第三流体170例如可以是水。所述第一流体150在顶部所述容器130的由分界并且在底部由第一过渡边界180来分界，所述第一过渡边界180标记所第一流体150和所述第二流体160之间的过渡。所述第二流体160在顶部由所述第一过渡边界180来分界，并且在底部由第二过渡边界190来分界。所述第二过渡边界190将所述第二流体160与所述第三流体170分隔开。所述第三流体170在顶部由所述第二过渡边界180来分界并且由容器底部140来分界。
所述探头110可以为同轴探头并且可以被穿孔以允许所述流体150、160和170进入。所述第一过渡边界180和所述第二过渡边界190存留于所述探头110的内部。相比之下，将探头110连接到所述传感器120上的可选的探头臂115可充满固体介质（例如，聚四氟乙烯）或包含同轴连接电缆。请注意，虽然图1描绘了具有在连接点125处被连接到探头臂115上的探头110的时域反射法流体感测系统100，但是应理解，其它类型的探头和配置也被认为在本公开的范围内。例如，在一些系统中，可能不存在探头臂115，所述传感器120可直接连接到所述探头110上。类似地，所述传感器120可通过多种连接元件连接到所述探头110上，所述多种连接元件包含但不限于同轴电缆或充满电介质的臂。
在所述适于反射法流体感测系统100的一个示例中，所述传感器120发射询问脉冲，所述询问脉冲首先通过所述探头臂115行进并行进至所述探头110中。当所述询问脉冲遇到介质之间的过渡区（例如，所述第一流体150和所述第二流体160之间的第一过渡边界180，或所述第二流体160和所述第三流体170之间的第二过渡边界190）时，一部分所述询问脉冲透射过去而一部分所述询问脉冲被反射回所述第二传感器120。接收器（在此示例中位于所述传感器120中）接收所述反射。类似地，所述询问脉冲可以从物体表面（例如，发射路径中过渡区）反射。发射路径的过渡区的一个示例为所述探头臂115和所述探头110之间的连接点125。所述传感器120中的接收器因此可接收从每一个所述过渡点反射的脉冲的复合。随后对复合地接收到的波形进行分析以分解并区分单一反射与所述接收器处的反射脉冲的混合。应注意，虽然图1描绘了物理上延伸至容器中的流体中的同轴探头，但是在此所描述的TDR技术同样适用于使用其它类型的流体感测装置（例如，天线、喇叭或波导管）的系统。
在本公开中描述并参考的TDR装置和技术并非意在限制本公开的范围。所描述的方法适用于用作测量询问脉冲从第一过渡边界和第二过渡边界反射离开的时间差的其它的技术和装置，而不用考虑所采用的特定的发射或接收装置或采样技术。
图2为时间图200，所述时间图200示出了理想化的询问脉冲和图1的TDR系统100的示例接收到的反射波形的相对时间和振幅。所述时间图200的垂直轴表示信号振幅，并且水平轴表示时间。所述时间图200示出了发射的询问脉冲210和在所述传感器120（图1）处测量到的接收的反射波形220的迭加。询问脉冲210表示发射器处的振幅。询问脉冲210被表示为单位阶跃函数，所述单位阶跃函数以振幅a0开始并在时间t0处上升至单位振幅aunit。为了简化起见不考虑所述连接点125处的任何过渡区，所述反射波形220表示从所述第一过渡边界180（图1）、所述第二过渡边界190（图1）和所述探头110（图1）的端部反射回所述传感器120（图1）的询问脉冲210的能量的振幅。起初，所述反射波形220具有低的但是非零的振幅anf。这表示在反射波形被接收到之前在所述接收器处的噪声基底。在时间t1处，振幅上升，在停留在振幅at1之前所述振幅稍微振荡。这表示检测到所述询问脉冲210离开所述第一过渡边界180。时间t1和时间t0之间的差表示所述询问脉冲离开所述传感器120（图1）处的发射器、到达所述第一过渡边界180（图1）处并且反射回所述传感器120（图1）处的接收器的时间。
在时间t2处，振幅上升，在停留在振幅at2之前所述振幅稍微振荡。这表示所述接收器检测到所述询问脉冲210从所述第二过渡边界190（图1）反射的时刻。应注意，时间t2处的振幅表示来自所述第一过渡边界180（图1）的反射和来自所述第二过渡边界190（图1）的反射的总和。所述询问脉冲220的前缘穿过含有所述第二流体160（图1）的层的时间可通过t2减去t1来计算。
类似地，at3表示反射信号在t3处的振幅，t3在此示例中表示接收到来自所述探头110（图1）底部的反射的时间。如上文所述，t3-t2表示所述询问脉冲穿过含有所述第三流体170（图1）的层的时间。所述询问脉冲210在含有流体170的层中的传播速度v通过公式2给出，
v = d t 3 - t 2   （公式2）
其中，v是传播速度，并且d是所述第二过渡边界190（图1）和所述探头110（图1）的底部之间的距离。
应注意，出于说明的目的，图2的图被稍微简化。图2中不包含来自可在传输系统中存在的其它过渡边界的反射（例如所述询问脉冲穿过所述探头臂115（图1）和所述探头110（图1）之间的连接点125时的反射）。
能够执行本发明的流体监测系统的功能的通用计算机的示例在图3中示出。在图3中，所述流体监测系统通过附图标记300来表示。应注意，与所述流体监测系统的通信可通过多个装置（例如但不限于互联网）来提供。应注意，其中下文的说明的是根据本发明的一个方面的用于箱内的流体特性的时域反射测量的系统，这一说明应被理解为也被应用到根据本发明的另一方面的视情况而做修改的用于箱内的流体特性的时域反射测量的方法。本系统可通过基于网络的应用来配置。以下说明假定本系统通过基于网络的应用来配置。应注意，所述系统还可被配置在不基于网络的环境中。
本发明的流体监测系统能够以软件、固件、硬件或它们的组合的方式来实施。在当前的示例中，所述流体监测系统在软件方面以可执行程序的方式实施，并且通过特定的或通用的数字计算机来执行，所述数字计算机例如为个人计算机（与IBM、苹果或其它兼容的个人电脑）、工作站、小型计算机、数字信号处理器（digital signal processor，DSP）、微控制器或大型计算机。具体地，通过计算机配置的流体监测系统可通过网站来访问，这样使得使用所述流体监测系统的部分可交互作用。所述流体监测系统的进一步说明和它们的交互作用在下文中提供。
通常，在硬件结构方面，如图3中示出，所述计算机300包含电子单元330、处理器312、存储器314、存储装置315和一个或多个输入和/或输出（I/O）装置316（或设备），经由本地接口318将这些装置通信连接。领域内所周知的，所述本地接口318能够为（例如但不限于）一个或多个总线或其它的有线连接或无线连接。所述本地接口318可具有附加元件（为了简化起见已省略）以使得能够通信，所述附加元件例如为控制器、缓存器（缓冲存储器）、驱动器、中继器和接收器。此外，所述本地接口可包含寻址、控制和/或数据连接以能够在上述组件之间进行适当的通信。
图3还描绘了根据图1的传感器120。所述传感器120（虽然不是所述计算机系统300的一部分）被包含在图3中以帮助理解所述计算机系统300的元件如何与图1的时域反射法流体感测系统100相关联。
所述传感器120包含发射器和接收器。
所述处理器312为用于执行软件的硬件装置，所述软件具体存储在所述存储器314中。所述处理器312能够为任何定制的或市场上能够买到的处理器、中央处理单元（central processing unit，CPU）、在数个与所述计算机300相关联的数个处理器之间的辅助处理器、基于半导体的微处理器（微芯片或芯片组的形式）、宏处理器或通常用于执行软件指令的任何装置。
所述存储器314能够包含易失性存储器元件（例如，随机存取存储器（RAM，例如，动态随机存取存储器（DRAM）、静态随机存取存储器（SRAM）、同步动态随即存取存储器（SDRAM）等））和非易失性存储器元件（例如，只读存储器（ROM）、硬盘设备、磁带、只读光盘（CDROM）等）中的任何一个或它们的组合。此外，所述存储器314可包含电子的、磁性的、光学的和/或其它类型的存储介质。应注意，所述存储器314可具有分布式结构，不同组件的位置相距甚远，但是能够被所述处理器312访问。
存储器314中的软件301可包括一个或多个单独的程序，如下文所述，每一个程序都包括用于实施所述流体监测系统的逻辑功能的可执行的指令的排序表。在图3的示例中，所述存储器314中的软件301限定了根据本发明的一个实施例的流体监测系统的功能。另外，所述存储器314可包含操作系统（O/S）322。所述操作系统322实质上控制计算机程序的执行并且提供时序安排、输入-输出控制、文件和数据管理、存储器管理和通信控制以及有关的服务。
用于实施所述流体监测系统300的指令可由源程序、可执行程序（目标代码）、脚本或其它任何包括一组待执行的指令的实体来设置。源程序通常经由可能包含或可能不包含在所述存储器314内的编译器、汇编器、解译器或类似装置来翻译，以便以与所述操作系统322相关联的方式进行适当地操作。此外，用于实施所述流体监测系统300的指令可被编写为面向对象的编程语言（具有方法和数据的类）或程序编程语言（具有例行程序、子程序和/或函数）。
所述存储器314还可被用来存储数据324，所述数据324例如为已知流体的参考特性或流体特性的范围（例如，识别流体中的污染物或添加剂在可接受的操作水平内的流体特性的范围）。所述数据可被存储在非易失性存储器中或被存储在易失性存储器中，以允许系统操作者根据所需来更新或修改这些数据。
所述输入和/或输出装置316可包含输入装置，所述输入装置例如但不限于键盘、鼠标、扫描器、麦克风或其它输入装置。此外，所述输入和/或输出装置316还可包含输出装置，所述输出装置例如但不限于打印机、显示器或其它输出装置。最后，所述输入和/或输出装置316可进一步包含经由输入端和输出端进行通信的装置，所述装置例如但不限于调制器/解调器（调制解调器，用于访问其它装置、系统或网络）、射频（RF）或其它收发器、电话接口、桥接器、路由器或其它装置。
当所述流体监测系统300处于工作中时，所述处理器312被配置为执行在所述存储器314内存储的软件301、将数据传送到所述存储器314上并传送来自所述存储器314的数据并且通常按照所述软件301来控制所述计算机300的操作。所述流体监测系统300和所述操作系统322整体地或部分地（但通常是所述操作系统322）被所述处理器312读取（也许在所述处理器312内缓冲，并且然后被执行）。
当所述流体监测系统300如图3所示的那样以软件实现时，应注意，用于实现所述流体监测系统300的指令能够被存储在任何计算机可读介质上以供任何与计算机有关的系统或方法使用或与任何与计算机有关的系统或方法相关联。在一些实施例中，所述计算机可读介质可对应于图3中示出的存储器314和/或存储装置315。用于实现所述流体监测系统300的指令能够被包含在任何计算机可读介质中，以供所述处理器312或任何指令执行系统、装置或设备使用或与所述处理器312或任何所述的指令执行系统、装置或设备相关联。尽管所述处理器312已经通过示例的方式提及，但是所述指令执行系统、装置或设备在一些实施例中可以是任何基于计算机的系统、包含处理器的系统或能够从所述指令执行系统、装置或设备提取指令并执行该指令的其它系统。
在本文的上下文中，“计算机可读介质”可以是能够存储、通信、传播或输送程序以供所述处理器312或其它的指令执行系统、装置或设备使用或与所述处理器312或其它所述的指令执行系统、装置或设备相关联的任何装置。所述计算机可读介质可以是例如但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的或半导体的系统、装置、设备或传播介质、或能够包含或存储计算机程序以供计算机相关的系统或方法来使用或与计算机相关的系统或方法相关联的其它物理设备或装置。所述计算机可读介质的更具体的示例（非穷举性列表）包含以下：具有一个或多个电线的电连接件、便携式计算机磁盘（磁性的）、随机存取存储器（RAM）（电子的）、只读存储器（ROM）（电子的）、可擦可编程只读存储器（可擦可编程只读存储器（EPROM），电可擦可编程只读存储器（EEPROM）或闪存）（电子的）、光纤（光学的）以及便携式光盘只读存储器（CDROM）（光学的）。应注意，所述计算机可读介质甚至可以是纸张或程序能被打印在上面的另一适合的介质，程序可以经由例如对纸张或其它介质进行光学扫描、然后被编辑、解译或以适当的方式进行其它处理（如果必要的话）以被电子捕捉，并且所述程序随后被存储在计算机存储器中。
在替代性的实施例中，其中所述流体监测系统300以硬件实现，所述流体监测系统300能够通过在领域内周知的以下技术中的任何一个或组合的技术来实现，所示技术包括：具有用于根据数据信号来实现逻辑功能的逻辑门的离散逻辑电路、具有适合的组合逻辑门的专用集成电路（application specific integratedcircuit，ASIC）、可编程门阵列（programmable gate array，PGA）、现场可编程门阵列（field programmable gate array，FPGA），等。
通过将流体的导出特性与参考特性进行比较来识别流体
如上文所述，电容探头不适于测量两个或多个分层的流体层的性能，因为电容探头将返回流体边界间的不确定结果。相比之下，TDR可检测容器内的分层的流体层，TDR检测容器内的分层的流体层的示例在2009年12月3日递交的、序号为12/630305的、题为“用于优化扫描延时并且用于箱内的液位的时域反射法测量的混叠的系统及方法”（“System and Method for Optimizing SweepDelay And Aliasing For Time Domain Reflectometric Measurement of LiquidHeight Within A Tank”）的共同审理的美国非临时专利申请的原案申请中讨论，该申请被整体合并到本文中。有很多应用场合既希望检测分层的层的存在也希望确定分层的流体层的类型。因为，例如，足量的水进入容器（例如油箱）中从而形成其自己的层，则既可检测水层的边界又可将该层识别为水是有利的。
图4为描绘出通过使用TDR来识别流体的方法的第一实施例的流程图400。如方框410所示，询问脉冲被发射到待识别的目标流体上。如方框420所示，接收来自一个或多个过渡边界的所述询问脉冲的反射。如方框430所示，通过上述TDR分析技术检测所述过渡边界。随后导出目标流体的流体特性（方框440）。流体导出特性的示例包含但不限于介电常数、传播速度或阻抗。
如方框450所示，从存储器中检索参考特性。所述参考特性的类型与目标流体的导出特性相同，但是参考特性为已知的流体的特性，其中已知的流体通常为处于纯的未被污染的状态。如方框460所示，将目标流体的导出特性与所述参考特性进行比较。应注意，为了所述比较有意义，可根据所述目标流体的温度或密度来选择所述参考特性。例如，如果在室温下对所述目标流体进行测试并且导出特性为阻抗，于是所述参考特性可以是处于室温下的参考流体的阻抗。这是因为许多特性随温度和/或密度而变化，因此导出特性和参考特性之间的比较可将温度和/或密度考虑在内。
如方框470所示，方框470确定导出特性和参考特性是否匹配。在一些情况下，匹配要求导出特性和所述参考特性是完全相同的。在其它的情况下，如果导出特性接近相同（即，在所述参考特性以上或以下的限定的范围内），可以宣告匹配。关于可接受的范围的讨论在下文中进行。如果发现匹配，所述流体被宣告为与所述参考流体相同（方框490）。否则，如方框480所示，所述流体保持未被识别。
介电常数表
识别流体的方法的第一实施例的示例为：使用介电常数表作为用于针对使用TDR的目标流体的介电常数的参考。所述介电常数表可以位于例如所述存储器314（图3）中。所述介电常数表可包含多种流体的介电常数（所述介电常数为温度的函数）。因此对于本示例，方框450可能必须使用介电常数表来查找测试时流体温度下的流体的已计算出的介电常数。所述表可局限于预计存在于容器中的流体。提供在所述表中的每个流体的介电常数通常表示所述流体在未被污染时的介电常数。因为杂质或污染物可改变流体的介电常数，每个表项还可包含可配置的偏移值，所述偏移值表示介电常数的可接受的范围下限和介电常数的可接受的范围上限。举例而言，如果具有介电常数a的第一流体与具有介电常数b的受到污染的第二流体混合，其中a>b，那么测量到的混合物的介电常数将小于a。另一方面，如果第一流体与具有介电常数c的第三流体混合，其中a<c，那么混合物的介电常数将大于a。在所述两种情况下，纯净值a和计算值之间的差异将取决于两种流体的介电常数值的差异、混合物中的每种流体的相对比例和所述流体在测量时的温度。
针对每种流体的可接受的低范围的下限和可接受的高范围的上限可根据多种因素来配置。理想值和测量值之间有一些变化可被认为是正常的。例如，燃油可包含添加剂（例如，防冻剂或防锈剂）。可接受的范围下限和范围上限将所存在的添加剂的可接受的水平考虑在内。另外，最小程度的其它污染物（例如燃油中的水）可能不引起性能的降低。因此，所述介电常数表考虑了可接受的量的添加剂和污染物的因素。
如下所述，所述介电常数表可使用来识别流体。所述TDR系统检测两个过渡边界并且计算于所述两个分界之间的流体相对应的流体介电常数。将计算的介电常数与所述介电常数表中的值作比较。即，如果计算的介电常数落在针对材料的表项的高值以下并在表值的范围下限值以上，那么表检索函数返回成功匹配。所述介电常数表可包含流体的多于一种状态的条目。例如，水冻冰的介电常数比液态水的介电常数低，但是仍比液态燃油的介电常数大得多。因此，参考介电常数表可具有用于识别液态水的一个条目和用于识别水冻冰块的另一条目。
虽然介电常数表可包含针对大量流体的条目，但是有利的情况是限制所述条目的数量。燃油箱中的预计的容纳物可用于创建所述介电常数表。例如，如果应用为检测通用航空飞机的燃油箱的容纳物，所述介电常数表可仅包含针对空气、航空汽油、水冻冰和液态水的条目。在所述介电常数表中将不需要包含针对喷气燃料的条目。类似地，如果在表中针对航空汽油的范围上限值和范围下限值反应出对应于添加剂的可接受水平或污染物的可容忍水平的值，所述范围上限值和范围下限值将最有效。
虽然以上示例使用介电常数作为参考特性的示例，其它的参考特性也适用于使用TDR来识别流体。流体的其它适合的参考特性的示例包含但不限于反射系数、阻抗和传播速度。但是因为询问脉冲穿过介质的传播时间直接与流体的介电常数成比例，所以类似的流体识别过程能够在无须计算流体的介电常数的情况下执行。作为介电常数表的替代，表中可包含各种流体的传播速度和基于添加剂或污染物的可接受水平的相应的范围上限值和范围下限值。
监测流体品质
TDR可使用两个或多个测量参数（例如温度和层高）来导出流体的另一特性（例如，介电常数）。如上所述，介电常数查找表可被用于在流体未知时确定流体的本体。如果流体的本体是已知的，所述已知的流体的参考特性可与先前识别的流体的导出特性作比较以检测所述流体的不适合于所预期的应用的条件。例如，燃油的介电常数随着杂质（例如，水或微生物的生长）的变化而变化，并且类似地，燃油的介电常数基于酒精或乙醇基的添加剂（例如，防冻剂或防锈剂）的引入而变化。燃油中的某些污染物或添加剂的高水平可引起发动机功率下降或使发动机发生故障。因为各种杂质或添加剂的比例可能是未知的并且可能同时存在两种或多种添加剂和污染物，所以杂质的本体可能难以确定。虽然如此，即使污染物的本体不能被确定，通过TDR来监测流体品质也可确定所述流体是否在工作允许值的范围内。类似地，虽然可以检测水和燃油的混合物的存在，但是识别水是否为溶解水、乳化水或为两种情况的组合很困难。
使用TDR来监测流体品质的方法的第二实施例由图5的流程图500示出。如方框510所示，询问脉冲被发射到被监测的目标流体中。询问脉冲从所述目标流体的过渡边界的反射被接收（方框520）。如方框530所示，使用上述的TDR分析技术来识别目标流体的过渡边界。如方框540所示，导出所述目标流体的流体特性。流体导出特性的示例包含但不限于介电常数、传播速度或阻抗。如方框550所示，从所述存储器中检索所述目标流体的参考特性。从所述存储器检索所述目标流体的品质范围的下限值和上限值（方框560）。和之前一样，所述范围可根据所述目标流体的已知参数（例如，目标流体的温度或例如比重计所测量的目标流体的温度）来调节。
如方框570所示，方框570用来确定所述目标流体的导出特性是否在品质范围内。如果所述目标流体处于范围内（方框590），则过程完成。如果导出的目标值超出范围（方框580），警报响起。所述警报可以是一种信号（例如，声音警报或光信号警报指示器）或可以是指示所监测流体超出预期容差的电的或计算机产生的信息。应注意，在一些实施例中，直到多个连续的测量结果指示流体的品质超出范围，警报才会响起。仍有其它的实施例使用平滑滤波器，使得必须测量的目标流体通常在测量窗口上超范围。这些技术和其它技术可被领域内技术人员所使用，以避免触发由假的或异常的读数引起的超范围警报。
参考流体的下限范围值和上限范围值也可被修改。例如，当已知使用了某些添加剂（比如，防冻剂）时，可以将航空汽油的可接受范围设定的界限较宽。针对第二实施例的另一应用是检测错加燃油（即，当油箱被疏忽地充满错误的燃油时）。例如，如果重新加油之后立即使用第二实施例对燃油进行测试并且测量出超出可接受范围，则可以指示出错加燃油。
监测流体品质的动态变化
TDR还可被用于随着变化的发生而检测容器内的变化情况。本发明的第三实施例是用于通过TDR来监测流体变化的方法。示出了第三实施例的方法的流程图600通过图6来示出。在第一时刻t1处通过TDR测量流体特性（方框610）。正如第二实施例，所述流体被假定在第一测量时是已知的并且所述流体特性可直接测量或导出。所述特性包含但不限于介电常数、电容率、反射系数和传播速度。在第二时刻处t2测量同一流体的同一特性，其中t2晚于t1（方框620）。将在所述第一时刻处测得的流体特性与在所述第二时刻处测得的流体特性作比较（方框630）。
在一些情况下，为了使t1处的流体与t2处的流体的比较有意义，两个被比较的特性应该相对于它们所处的温度来标准化。如果所述第一时刻的温度与所述第二时刻的温度不同，流体特性的差异将不显著。然而，如果所述特性相对于参考温度来标准化，那么所述两个测量结果之间的差异可以为显著的变化的结果。类似地，标准化可以根据其它已知的参数（例如，例如通过密度计测量的流体的密度）来计算。
继续通用航空的示例，考虑到航空燃油箱最初仅包含空气和航空汽油。因为飞机在高湿度区域加燃油，所以水蒸气被引入到燃油箱中的空气中。随着温度下降，所述水蒸气冷凝并且在油箱中形成液态水层。TDR系统能够通过在所述水层的顶部和底部处的新的过渡反射来检测所述水层的形成。然后能够使用上述的第一实施例来将该层识别为水。
通用航空飞机燃油箱中的动态变化的第二示例是：设想对于先前示例的水蒸气而言，并非作为水层析出而是作为乳化水与燃油混合。这将有效地增大燃油层的介电常数，并且这种变化能够使用上述的第三实施例来监测。
通用航空飞机燃油箱中的动态变化的第三示例是：设想温度在第二示例中降低，使得乳化水开始凝固。因为液态水的介电常数大于水冻冰的介电常数，所以计算出的燃油层的介电常数将开始降低。这一变化能够再次使用第三实施例的TDR系统来监测。观察反射的TDR波形随时间的变化可提供关于燃油箱内的状况的附加信息。例如，乳化水沉析并形成液态水面可引起燃油层中的介电常数下降。
图6的方框630处所比较的特性可包含介电常数、传播速度、阻抗或在两个时刻处测量的单一流体的其它特性。替代性地，在方框630处比较的流体特性可包含所检测到的过渡边界的数量。图7为随时间检测过渡边界数量变化的方法的流程图700；举例而言，流程图700可指示例如容器中新的流体层的形成。如方框710所示，在第一时刻t1处计算过渡边界的数量。如方框720所示，在第二时刻t2处计算过渡边界的数量。检测过渡边界的数量的变化（方框730），该步骤必须包括：将在t1处检测到的过渡边界的数量与在t2处检测到的过渡边界的数量进行比较。如果没有检测到变化，过程结束（方框740）。如果检测到变化，识别每个流体层（方框750），例如使用上述的第一实施例来识别。
返回所述第三示例，新形成的液态水面可根据流程图700来检测并通过第一实施例中描述的TDR来识别。另一方面，下降的介电常数（介电常数的下降不会伴随着检测到液态水层）可指示冰或燃油-冰胶体在燃油层中形成。因此，可使用第三实施例来监测现有层的变化以及检测新的层的形成，所述检测新的层的形成可通过随时间检测因为新的层的形成而增加的边界过渡。在检测到新层的基础上，新层的流体可通过使用根据上文的第一实施例来识别或通过在下文的副标题“通过比较过渡反射波形和信号过渡来识别流体”中讨论的第四实施例来识别。
图7的论述到现在为止集中在新的层的出现上。然而，可能存在过渡边界在方框730处数量减少的情况。例如，这可指示先前形成独立流体层的水已经与燃油层混合（也许是以由于燃油箱的晃动而引起的乳化形式）。在这种情况下，方框750必须包括识别每个检测到的流体层（例如通过第一实施例的方法）。应注意，与不包含乳化水的参考燃油的性能相比，燃油中的乳化水将显著地改变燃油的性能。因此，使用第一实施例来识别含有乳化水的燃油的层要求将由乳化水引起的燃油的性能的变化考虑在内，例如接受介电常数明显大于纯的燃油所具有的参考的介电常数。因此，如果在时刻t1处空气层、燃油层和水面被检测到，并且在时刻t2处空气层被检测到（而不是检测到燃油层或水层），这两个层被具有高于纯燃油的介电常数并低于纯水的介电常数的未识别的层所代替，那么可推测被识别的层为燃油和水的混合物。随后按照第二实施例来测试该层，以确定是否水乳液已使燃油被污染到超出安全工作允许值。
通过比较过渡反射波形与信号过渡来识别流体
当询问脉冲穿过过渡边界时，边界两端的流体性能的变化在基于过渡边界的每侧上的流体的反射信号中产生了可预测的和可重复的特性。这些特性（包括但不限于相位、斜率和相对振幅）一起形成了边界过渡信号。所述边界过渡信号能够指示流体在过渡区的两侧上的性能。此外，如果第一流体的本体在过渡边界的一侧上已知，所述边界过渡信号可指示第二流体的一个或多个特性。所述边界过渡信号可指示所述第一流体和所述第二流体之间的交流阻抗的变化。例如，在边界过渡之后反射信号的相位和斜率立即变化，并且反射信号的已经稳定在穿过过渡边界之后的相对振幅可指示所述第二流体与所述第一流体相比是否具有电阻、电容或电感载荷。
本发明的第四实施例包含将所接收的在边界过渡处反射的询问脉冲的信号与参考的边界过渡信号进行比较。图8为示出了使用从过渡边界反射的脉冲的信号来识别流体的一种或多种特性的方法的流程图800。发射询问脉冲（方框810）并且接收反射波形（方框820）。过渡边界处的反射波形部分被分离出来（方框830）。波形在过渡处的特性（例如，相位变化、振幅过冲、稳定振幅和稳定所需的时间）于是被表征（方框840）。如方框850所示，被表征的性能与参考边界过渡信号作比较，所述参考边界过渡信号可位于参考过渡边界信号表中。接收的信号与过渡边界信号的匹配或接近匹配可被用于确定边界的一侧上的流体的本体。应注意，参考边界过渡信号可包含所存储的待用于比较的波形或可包括单独的参数（例如，相位、斜率和相对振幅），这些波形或参数用于比较所接收的信号与已知的穿过两种流体的信号。所述参考的过渡边界信号还可包含存储的波形和单独参数。
根据第四实施例，当比较所接收的反射的询问脉冲与参考边界过渡信号时，这一对信号可分配相关值（方框860）。所述相关值指示所接收的反射询问脉冲与边界过渡信号的表项有多匹配。例如，具有高的相关值的一对信号指示其可比具有低的相关值的一对信号匹配的更好。可将所述相关值与临界相关值作比较。如果所述相关值超过了临界相关值，那么宣告信号匹配。
类似地，检查所述过渡边界信号可用于确定流体品质。所存储的信号和所接收的信号间的变化可指示杂质或添加剂存在于流体中。应注意，虽然强的信号匹配可用于识别流体，但是弱的信号匹配不一定排除所识别的流体，因为例如温度的原因或存在污染物或添加剂可使得反射的波形与参考过渡边界信号不匹配。
虽然已经用数个与本发明有关的实施例来描述了本发明，但是对于领域内技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离本发明的实质内容和范围的前提下进行各种变化和修改。因此，所附权利要求意在覆盖在本发明的实质内容和范围内的所有这样的变化和修改。

Claims (29)

1.一种确定容器中的流体的本体的方法，包括以下步骤：
将询问脉冲发射到包含流体的容器中；
接收所述询问脉冲从第一过渡边界的第一反射；
接收所述询问脉冲从第二过渡边界的第二反射；
测量接收所述第一反射和接收所述第二反射之间的时间；
根据接收所述第一反射和接收所述第二反射之间的时间来计算位于所述第一过渡边界和所述第二过渡边界之间的流体的导出特性；以及
将所述流体的导出特性与参考特性作比较。
2.根据权利要求1所述的确定容器中的流体的本体的方法，其中，所述参考特性是根据温度来选择的。
3.根据权利要求2所述的确定容器中的流体的本体的方法，其中，所述流体的导出特性是所述流体的介电常数，并且所述参考特性是参考流体的介电常数。
4.根据权利要求2所述的确定容器中的流体的本体的方法，其中，所述流体的导出特性是电磁脉冲在所述流体中的传播速度，并且所述参考特性是电磁脉冲在参考流体中的传播速度。
5.根据权利要求2所述的确定容器中的流体的本体的方法，其中，所述流体的导出特性是所述流体的阻抗特性，并且所述参考特性是参考流体的阻抗特性。
6.根据权利要求2所述的确定容器中的流体的本体的方法，其中，使用时域反射法来执行以下步骤：
发射询问脉冲，
接收所述询问脉冲的第一反射和第二反射。
7.根据权利要求1所述的确定容器中的流体的本体的方法，其中，所述导出特性根据参考温度来标准化。
8.一种检测容器中的流体的品质的方法，包括以下步骤：
将询问脉冲发射到包含流体的容器中；
接收所述询问脉冲从第一过渡边界的第一反射；
接收所述询问脉冲从第二过渡边界的第二反射；
测量接收所述第一反射和接收所述第二反射之间的时间；
根据接收所述第一反射和接收所述第二反射之间的时间差来计算位于所述第一过渡边界和所述第二过渡边界之间的流体的导出特性；
设定品质下限临界值；
设定品质上限临界值；以及
确定所述导出特性是否在所述品质下限临界值和所述品质上限临界值之间。
9.根据权利要求8所述的检测容器中的流体的品质的方法，其中，使用时域反射法来执行以下步骤：
发射询问脉冲，
接收所述询问脉冲的第一反射和第二反射。
10.根据权利要求9所述的检测容器中的流体的品质的方法，其中，所述设定品质上限临界值的步骤基于所述容器中的流体的温度，并且所述设定所述品质下限临界值的步骤基于所述容器中的流体的温度。
11.根据权利要求10所述的检测容器中的流体的品质的方法，其中，所述流体的导出特性包括所述流体的介电常数。
12.根据权利要求10所述的检测容器中的流体的品质的方法，其中，所述流体的导出特性包括穿过所述流体的电磁脉冲的传播速度。
13.根据权利要求10所述的检测容器中的流体的品质的方法，其中，所述流体的导出特性包括所述流体的阻抗特性。
14.根据权利要求10所述的检测容器中的流体的品质的方法，其中，被检测的品质包括污染物的水平。
15.根据权利要求14所述的检测容器中的流体的品质的方法，其中，所述污染物是乳化水。
16.根据权利要求10所述的检测容器中的流体的品质的方法，其中，被检测的品质是存在错加燃油。
17.根据权利要求10所述的检测容器中的流体的品质的方法，其中，被检测的品质是存在过多的添加剂。
18.一种检测容器中的流体的变化的方法，包括以下步骤：
在第一时刻处使用TDR来测量流体特性；
在第二时刻处使用TDR来测量流体特性，其中所述第二时刻在所述第一时刻之后；以及
将在所述第一时刻处测得的流体特性与在所述第二时刻处测得的流体特性作比较。
19.根据权利要求18所述的检测容器中的流体的变化的方法，进一步包括以下步骤：
记录所述流体在所述第一时刻处的第一温度；
记录所述流体在所述第二时刻处的第二温度；
通过相对于参考温度对所述第一时刻处的流体特性进行调整，来计算所述第一时刻处的标准化的流体特性；
通过相对于参考温度对所述第二时刻处的流体特性进行调整，来计算所述第二时刻处的标准化的流体特性；以及
将所述第一时刻处的标准化的流体特性与所述第二时刻处的标准化的流体特性做比较。
20.根据权利要求18所述的检测容器中的流体的变化的方法，其中，所述流体特性包括介电常数。
21.根据权利要求18所述的检测容器中的流体的变化的方法，其中，所述流体特性包括传播速度。
22.根据权利要求18所述的检测容器中的流体的变化的方法，其中，所述流体特性包括阻抗特性。
23.根据权利要求18所述的检测容器中的流体的变化的方法，其中，所述流体特性包括所检测到的过渡边界的数量。
24.根据权利要求23所述的检测容器中的流体的变化的方法，进一步包括以下步骤：
如果所检测到的过渡边界的数量已经发生改变，则确定流体的本体。
25.一种确定容器中的流体的本体的方法，包括以下步骤：
将询问脉冲发射到包含流体的容器中；
接收所述询问脉冲从过渡边界的反射；
表征所述反射的属性，其中所述属性包括极性、斜率、相位和振幅；以及
将所述反射的属性与参考边界过渡信号作比较。
26.根据权利要求25所述的确定容器中的流体的本体的方法，其中，所述参考边界过渡信号包括边界过渡信号表中的条目。
27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括以下步骤：将相关值分配给所述询问脉冲的反射和所述边界过渡信号。
28.一种用于确定容器中的流体的本体的系统，包括：
发射器，所述发射器被配置为将询问脉冲发射到所述容器中；
接收器，所述接收器被配置为接收所述询问脉冲的反射部分；
与所述发射器和所述接收器通信的电子单元，所述电子单元周期性地将询问脉冲传送到所述发射器上并从所述接收器上接收反射以用于所述流体的时域反射法测量；
存储器；以及
与所述电子单元和所述存储器通信的处理器，所述处理器通过所述存储器被配置为执行以下步骤，包括：
检测分别与已知长度的边界区域的第一边界和第二边界相对应的第一阻抗过渡和第二阻抗过渡；
计算位于所述第一边界和所述第二边界之间的流体的导出特性；以及
将所述流体的导出特性与参考特性作比较。
29.一种用于监测容器中的流体的品质的系统，包括：
发射器，所述发射器被配置为将询问脉冲发射到所述容器中；
接收器，所述接收器被配置为接收所述询问脉冲的反射部分；
与所述发射器和所述接收器通信的电子单元，所述电子单元周期性地将询问脉冲传送到所述发射器上并从所述接收器上接收反射以用于所述流体的时域反射法测量；
存储器；以及
与所述电子单元和所述存储器通信的处理器，所述处理器通过所述存储器被配置为执行以下步骤，包括：
检测分别与已知长度的边界区域的第一边界和第二边界相对应的第一阻抗过渡和第二阻抗过渡；
计算位于所述第一边界和所述第二边界之间的流体的导出特性；
设定品质下限临界值；
设定品质上限临界值；以及
确定所述导出特性是否在所述品质下限临界值和所述品质上限临界值之间。
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