CN104272066B - 用于测量液体的液位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助超声波传感器测量壳体中的液体的液位的方法。关于由基准点反射的信号所测定的多重回声和关于由液体水平面反射的信号所测定水平回声在其波动宽度方面被评估。以这种方式能够识别水平回声，从而能够从信号到基准点和到液体水平面的传播时间中测定液位。

Description

用于测量液体的液位的方法

技术领域

本发明涉及一种用于借助超声波传感器测量壳体中的液体的液位的方法，在该方法中，沿着基准点所在的测量路径进行测量，并且在该测量路径中，关于由基准点反射的信号生成多重回声并且关于由液体水平面反射的信号通过多重测量生成位于多重回声的时域中的水平回声。

背景技术

在这种液位测量中使用现今的超声波传感器。其测量从传感器到测量路径上的基准点的超声波传播时间，其中一般存在反射器。借助于从传感器到基准点的已知路径长度和所测量的传播时间，然后例如计算出声波速度。显而易见的是，在此，测量壳体和基准点之间的路径必须充满了液体。

在实际的液位测量中，测量传感器和液位水平面之间的声波传播时间。然后，借助于通过前述的基准测量所测定的声波速度能够按照简单的公式s＝t*v测定液位。

因此在所执行的传播时间测量中，不仅由基准点、也由液体水平面生成信号回声。在此，关于基准回声生成多重回声，也就是说，在超声波传感器的转换器和基准点之间出现Ping-Pong回声。根据路径转换器-基准点的多重路径，这些回声总是以相同的间隔依次跟随。

此处的问题是，要测量的水平信号(Levelsignal)暂时位于来自于基准点的多重回声内。在此不能顺利实现的是，在各种信号(多重回声和水平回声)之间做出区分，因此由于缺乏对水平回声的准确的识别会出现错误测量。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在开头所述类型的方法，利用该方法能够特别精确地测量液位。

在所给出类型的方法中，根据本发明通过下述步骤实现该目的：

确定信号回声的振幅并且存储该振幅；

检查该振幅是否位于来自基准点的多重回声的固定的波动区域中，或者是否位于水平回声的固定的波动区域中；

检测位于水平回声的波动区域中的信号回声作为水平信号，并且在考虑从直到基准点的传播时间中测定的声波速度的情况下，从所属的传播时间中测定出液位。

根据本发明的方法基于如下想法。基准-多重回声(来自基准点的多重回声)通过在基准点的反射而出现，该基准点由合适的反射器构成。基准点长期地位于要测量的液体中，以使得反射总是恒定的和稳定的，也就是说，反射面处的反射角度总是相同的。因此，多重回声的振幅在高度上仅波动了很少的百分比。

在测量液位(Pegels，Levels)时，超声波在液体的表面处反射。然而，液体表面受到波动。因此，在液体的表面处的反射并不恒定，并且反射角度在每次测量时都会改变。

因此，水平回声的振幅波动相对较强，例如从0V到5V。本发明利用了这种不同的波动宽度。在执行测量时，确定信号回声的、尤其是每个回声的振幅(振幅的高度)(VPeak)，并且存储这些振幅。然后检查所存储的振幅是否位于来自基准点的多重回声的固定的波动区域中，或者是否位于水平回声的固定的波动区域中。检测位于水平回声的波动区域中的信号回声作为水平信号。因此能够以这种方式实现对各个回声的可信度测试。

在以这种方式执行了对水平信号的识别之后，测定液位。在此，在考虑从直到基准点的所测量的传播时间中测定的声波速度的情况下，从所测量的传播时间中测定液位。

在根据本发明所述方法的特定实施方式中，在位于车辆中的液体壳体处执行液位测量。在此，通过车辆的运动使得液体表面持续地波动，从而得出水平回声的相应大小的波动宽度，这是因为在每次测量时反射角度都会相应地改变。

因此在根据本发明的方法中执行多重测量，使得与基准信号的多重回声相比，该多重测量通过液面的波动引起更大的波动宽度，其中，通过这种大波动宽度能够实现识别在基准信号的多重回声之间的水平回声。

对于固定的波动区域来说，优选地利用来自+/-20mV的基准点的多重回声的波动区域进行操作，并且利用0-3V的水平回声的波动区域进行操作。对于基准回声，优选地从来自基准点的多重回声起，只从第二回声开始执行振幅评估。实际上，这些回声的振幅仅波动了很小的百分比，从而能够实现相对于水平回声清楚地划定界限。

附图说明

根据结合附图的实施例详细阐述了本发明。其中：

图1以示意性的方式示出液位测量的原理；

图2示出由基准测量得出的具有水平回声的信号多重回声，并且

图3示出显示了各个回声的振幅的波动宽度的图表。

具体实施方式

图1示意性地示出了壳体3的底部，该壳体填充有液体，其中，液体的表面由6示出。应该测量壳体3中的液体的位置或者高度。

利用超声波传感器进行测量，该传感器的转换器由1示意性地示出。转换器1通过耦合器2与壳体3的底部连接。4表示超声波传感器的测量路径，反射器形式的基准点5位于该测量路径的端部上。测量直到基准点5和进一步直到液体的表面6的超声波传播时间。因为基准点5到转换器1的间距是已知的，所以能够从直到基准点5的超声波传播时间中测定液体中的超声波速度。借助于以这种方法测定的超声波速度和直到液体的表面6的超声波传播时间，然后测定壳体中的液位(液体的高度)。

图1还示意性地示出了发送直到基准点5并且由基准点5反射的超声波。

在执行超声波测量时，超声波转换器1和基准点5之间出现有基准-多重回声(即Ping-Pong回声)。这种多重回声在图2中以7来标记。要测量的液位信号(水平回声(Levelsignal))8暂时位于多重回声7内，其中不能顺利实现在各种多重信号和水平信号7，8信号之间做出区分。

在执行多个液位测量时出现有水平回声8，该水平回声由于液体的液位波动而相对强烈地变化。这种波动例如是由车辆的运动引起的，容纳液体的壳体位于该车辆中。在任何情况下，水平回声8的波动都比基准测量的多重回声7的波动大的多。

现在测量并存储各种信号回声(多重回声和水平回声)7，8的振幅。然后通过评估振幅的波动宽度，能够实现对各个回声的可信度测试。因此，检查相应的回声的振幅是否位于来自基准点的多重回声的固定的波动区域中，或者是否位于水平回声的固定的波动区域中。检测位于水平回声的波动区域中的信号回声作为水平信号8。图3示出了一个图表，其中示出了多重回声的振幅的相应的波动宽度9和水平回声8的振幅的波动宽度10。对于多重回声7而言，在图2中示出了第二到第五多重回声7的振幅VPeak1，VPeak2，VPeak4，VPeak5。此外还示出了水平回声8的振幅VPeak3。

在识别了水平回声8之后，能够在考虑从直到基准点的传播时间中测定的声波速度的情况下，从所属的传播时间中计算出所述液位。

Claims (7)

1.一种用于借助超声波传感器测量壳体中的液体的液位的方法，在所述方法中，沿着基准点所在的测量路径进行所述测量，并且在所述测量路径中，关于由基准点反射的信号生成多重回声并且关于由液体水平面反射的信号通过多重测量生成位于所述多重回声的时域中的水平回声，所述方法具有如下步骤：

确定信号回声的振幅并且存储所述振幅；

检查所述振幅是否位于来自所述基准点的所述多重回声的固定的波动区域中，或者是否位于所述水平回声的固定的波动区域中，并且

检测位于所述水平回声的所述波动区域中的所述信号回声作为水平信号，并且在考虑从直到所述基准点的传播时间中测定的声波速度的情况下，从所属的传播时间中测定出所述液位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在位于车辆中的液体壳体上执行所述液位测量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用来自+/-20mV的基准点的所述多重回声的固定的波动区域进行操作。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用0-3V的所述水平回声的固定的波动区域进行操作。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用0-3V的所述水平回声的固定的波动区域进行操作。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从来自所述基准点的所述多重回声起，只从第二回声开始执行所述振幅评估。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，从来自所述基准点的所述多重回声起，只从第二回声开始执行所述振幅评估。