CN105387910B - 超声液位传感系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于测量密封容器内的液位的具有超声传感器(例如，压电晶体)的超声探头，其具有使得探头更可靠且能够随着容器接近于空的状态得到更精确的液位读数的特征。实施方式包括在探头的下端使超声传感器间隔更密切，偏置传感器以使得其垂直间隔能够更紧密，用于冗余的匹配的传感器对，和位于探头下端的面向下的传感器以降低可通过探头精确测量的最小液位。还可以提供坑槽以进一步降低可通过探头精确测量的最小液位。

Description

超声液位传感系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年8月29日提交的62/043,668号美国临时申请的权益。2014年1月24日提交的共同未决的美国专利申请14/163,407号通过引用并入，如同其全部在此给出。
背景技术
半导体制造过程包括使用必须满足严格的纯度要求的化学试剂。这些液体化学试剂通常包含在密封的容器(例如，安瓿)中以保护它们免于化学试剂的污染和防止泄漏。化学试剂通常需要金属容器和容器配件，其使用金属-金属密封以避免腐蚀、污染或在升高压力下的泄漏。当使用存储于这种容器中的化学试剂时，通常必须能够在不将化学试剂暴露于环境或将操作者暴露于化学试剂的情况下测定容器中剩余的化学试剂的量。
超声探头普遍用于半导体工业中以测量密封容器内化学试剂的水平。典型的设计包括探头内沿导管的长度串联定位的多个超声传感器，例如Dam等的美国专利No.5,663,503中公开的传感器和配置。信号处理装置(例如，控制器、计量器、个人计算机等)将电子信号传输至超声传感器，其随之产生通过所述导管并回声返回到所述传感器的声波脉冲。各传感器将其接收的回声声波转换成传输回信号处理装置的电子信号。信号处理装置然后解释该电子信号以确定回声声波的强度以及在发射和回声声波到达之间经过的时间。对于沿导管的特定部分定位的每个传感器，超声波通过导管移动的速度和回声超声波的强度根据导管的该部分是否含有化学试剂或气体或蒸汽而不同(即，与气体或蒸汽相比，声音更快地通过液体介质移动)。以这一方式，信号处理装置可以沿所述导管的长度确定化学试剂的水平并因此确定容器内化学试剂的量。
一般地，布置在超声探头内的更大数目的超声传感器转化成测量化学试剂水平的更高准确度。但是这些传感器受到限制，因为它们不能准确地测量靠近或低于探头的下端的化学试剂水平。这会由于半导体制造过程和环境的精确特性、与化学试剂相关的成本和与清洁容器时处置残余化学试剂相关的成本而造成问题。
因此，本领域中存在着对于具有测量容器内少量化学试剂的水平的能力的超声探头的需要。
发明内容
以下概述本发明的几个特定方面。
方面1.一种用于探测容器内的液位的超声探头，该超声探头包括从装配组件向下延伸并包含由内管限定的内体积和导管的桶，所述导管纵向布置于所述桶内，所述内管具有纵轴和在所述装配组件远端的下端，所述桶具有一定长度；和位于所述桶的内体积中的多个超声传感器，所述多个超声传感器各自配置为响应于接收的电子信号发射声波，所述多个超声传感器各自具有垂直间隔；其中所述多个超声传感器中的至少一个以适应于响应于接收的电子信号而跨所述桶的导管发射声波的位置和定向固定于所述内管；其中所述多个超声传感器包括包含至少三个超声传感器的上组和包含至少三个超声传感器的下组，所述上组的超声传感器比所述下组的任何超声传感器更远离所述内管的下端，所述下组的各超声传感器的垂直间隔小于所述上组的任何超声传感器的垂直间隔。
方面2.方面1的超声探头，其中所述下组的各超声传感器相对于所述下组的各垂直相邻的超声传感器垂直偏置。
方面3.方面2的超声探头，其中所述下组的各超声传感器的垂直偏置与所述下组的所有其它超声传感器的垂直偏置处于相同的径向方向。
方面4.方面1-3任一项的超声探头，其中所述上组或下组中各超声传感器之间的垂直间隔是相同的。
方面5.方面4的超声探头，其中所述上组中各超声传感器之间的垂直间隔是相同的，且所述下组中各超声传感器之间的垂直间隔是相同的。
方面6.方面1-5任一项的超声探头，其中所述多个超声传感器包括包含至少三个超声传感器的中间组，所述中间组的超声传感器的位置比所述下组的任何超声传感器更远离所述内管的下端且比所述上组的任何超声传感器更靠近所述内管的下端，所述中间组中的各超声传感器的垂直间隔比所述上组中的任何超声传感器的垂直间隔小且比所述下组的任何超声传感器的垂直间隔大。
方面7.方面1-6任一项的超声探头，其中所述下组的超声传感器的垂直间隔小于0.3英寸(0.76cm)。
方面8.方面1-7任一项的超声探头，其中所述下组包含至少四个超声传感器。
方面9.方面1-8任一项的超声探头，其中所述下组位于所述桶的长度的下方四分之一，所述下方四分之一在所述装配组件的远端。
方面10.方面1-9任一项的超声探头，其中所述多个超声传感器包含定向为朝向容器的基部发射声波的面向下的传感器。
方面11.方面10的超声探头，其中所述面向下的传感器固定于所述桶的末端盘形盖(end disc cap)，所述桶的末端盘形盖基本上垂直于所述内管，使得所述面向下的传感器定向为沿基本上平行于所述桶的纵轴的方向发射声波。
方面12.方面10的超声探头，其中所述容器的基部包含坑槽(sump)，其位置使得将所述超声探头安装于所述容器中时至少一部分所述坑槽与所述桶垂直对准。
方面13.方面12的超声探头，其中在将所述超声探头安装于所述容器中时所述坑槽与所述超声探头的所述桶的纵轴同轴对齐。
方面14.方面12的超声探头，其中所述坑槽的直径大于所述桶的直径。
方面15.方面1-14任一项的超声探头，其中所述多个超声传感器包含匹配的超声传感器对，所述匹配的超声传感器对各自包含在所述桶的匹配高度处彼此水平地跨所述导管布置的第一和第二超声传感器。
方面16.方面15的超声探头，其中所述超声探头与至少一个控制器电偶联，该控制器配置为向所述多个超声传感器发送电子信号和从其接收电子信号，其中所述至少一个控制器编程为一次仅向匹配的对中的所述第一和第二超声传感器中的一个发送电子信号。
方面17.方面16的超声探头，其中所述超声探头与至少一个控制器电偶联，该控制器配置为向所述多个超声传感器发送电子信号和从其接收电子信号，其中所述至少一个控制器编程为一次仅向匹配的对中的所述第一和第二超声传感器中的一个发送电子信号。
方面18.方面16的超声探头，其中所述至少一个控制器包括与各匹配的超声传感器对中的第一超声传感器电偶联的第一控制器和与各匹配的超声传感器对中的第二超声传感器电偶联的第二控制器。
方面19.方面16的超声探头，其中所述多个超声传感器的各超声传感器通过多导体屏蔽电缆的至少一个未屏蔽导线与所述至少一个控制器电偶联。
方面20.一种用于探测容器内的液位的超声探头，所述超声探头包括：从装配组件向下延伸并包含由内管限定的内体积和导管的桶，所述导管纵向布置于所述桶内，所述内管具有纵轴和在所述装配组件远端的下端，所述桶具有一定长度；和位于所述桶的内体积中的多个超声传感器，所述多个超声传感器各自配置为响应于接收的电子信号而发射声波；其中所述多个超声传感器中的至少一个以适应于响应于接收的电子信号而跨所述桶的导管发射声波的位置和定向固定于所述内管；其中所述多个超声传感器包括至少一个相对于各垂直相邻的超声传感器偏置的传感器。
方面21.方面20的超声探头，其中所述多个超声传感器的各超声传感器具有垂直间隔，所述多个超声传感器包括包含至少三个超声传感器的上组和包含至少三个超声传感器的下组，所述上组的超声传感器比所述下组的任何超声传感器更远离所述内管的下端，所述下组的各超声传感器相对于所述下组的各垂直相邻的超声传感器垂直偏置。
方面22.方面20-21任一项的超声探头，其中相对于各垂直相邻的超声传感器偏置的所述多个超声传感器各自相对于各垂直相邻的超声传感器垂直偏置90度。
方面23.一种用于探测容器内的液位的超声探头，该超声探头包括：从装配组件向下延伸并包含由内管限定的内体积和导管的桶，所述导管纵向布置于所述桶内，所述内管具有纵轴和在所述装配组件远端的下端，所述桶具有一定长度；和位于所述桶的内体积中的多个超声传感器，所述多个超声传感器各自配置为响应于接收的电子信号发射声波，所述多个超声传感器的各超声传感器具有垂直间隔；其中所述多个超声传感器中的至少一个以适应于响应于接收的电子信号而跨所述桶的导管发射声波的位置和定向固定于所述内管；其中所述多个超声传感器包括定向为朝向容器的基部发射声波的面向下的传感器。
方面24.方面23的超声探头，其中所述面向下的传感器固定于所述桶的末端盘形盖，所述桶的末端盘形盖基本上垂直于所述内管，使得所述面向下的传感器定向为沿基本上平行于所述桶的纵轴的方向发射声波。
方面25.方面23-24任一项的超声探头，其中所述容器的基部包含坑槽，其位置使得在将所述超声探头安装于所述容器中时至少一部分所述坑槽与所述桶垂直对准。
方面26.方面25的超声探头，其中在将所述超声探头安装于所述容器中时所述坑槽与所述超声探头的所述桶的纵轴同轴对齐。
方面27.一种用于探测容器内的液位的超声探头，该超声探头包括：从装配组件向下延伸并包含由内管限定的内体积和导管的桶，所述导管纵向布置于所述桶内，所述内管具有纵轴和在所述装配组件远端的下端，所述桶具有一定长度；和位于所述桶的内体积中的多个超声传感器，所述多个超声传感器各自配置为响应于接收的电子信号而发射声波；其中所述多个超声传感器中的至少一个以适应于响应于接收的电子信号而跨所述桶的导管发射声波的位置和定向固定于所述内管；其中所述多个超声传感器包括匹配的超声传感器对，所述匹配的超声传感器对各自包含在所述桶的匹配高度处彼此水平地跨所述导管布置的第一和第二超声传感器；其中所述超声探头与至少一个控制器电偶联，该控制器配置为向所述多个超声传感器发送电子信号和从其接收电子信号，其中所述至少一个控制器编程为一次仅向匹配的对中的所述第一和第二超声传感器中的一个发送电子信号。
附图说明
下面结合附图描述本发明的实施方式，其中相似的附图标记表示相似的元件。
图1A是按照本发明的示例性实施方式的超声探头的分解透视图；
图1B是图1A的超声探头沿线1B-1B截取的非分解截面图；
图2是按照本发明的示例性实施方式安装在容器上的图1A和1B的超声探头的透视图；
图3是按照本发明的另一示例性实施方式的图1A的超声探头沿线1B-1B截取的非分解截面图；
图4是按照本发明的另一示例性实施方式的图1A的超声探头沿线1B-1B截取的非分解截面图；
图5是按照本发明的另一示例性实施方式的图1A的超声探头沿线1B-1B截取的非分解截面图；和
图6是按照本发明的另一示例性实施方式的如图1A中所示的超声探头的透视图。
具体实施方式
后面的详细说明仅提供优选的示例性实施方式，且不意图限制本发明的范围、适用性或配置。相反，后面的优选示例性实施方式的详细说明提供使得本领域技术人员能够实施本发明的优选示例性实施方式的说明。可以在元件的功能和排列上进行各种改变而不背离如所附权利要求中给出的本发明的精神和范围。
在附图中，与本发明的其它实施方式的元件相似的元件通过附图标记的值增加100来表示。这样的元件应当认为具有相同的功能和特征，除非本文中另外地声明或描述，且因此关于这样的元件的讨论可能对于多个实施方式不再重复。
如说明书和权利要求中使用的术语“导管”是指流体可以通过其在系统的两个或更多个组件之间输送的一个或多个结构。例如，导管可以包括输送液体、蒸气和/或气体的管道、输送管、通道及其组合。
如说明书和权利要求中使用的术语“流连通”是指两个或更多个组件之间使得液体、蒸气和/或气体能够以受控方式(即，无泄漏的情况下)在组件之间输送的连接性特征。偶联两个或更多个组件以使得它们彼此流连通可以包括本领域中已知的任何合适的方法，例如使用焊接、法兰导管、垫圈和螺栓。两个或更多个组件也可以经由可能分隔它们的系统中的其它组件偶联。
为帮助描述本发明，可以在说明书和权利要求中使用指向性术语以描述本发明的部分(例如，上、下、左、右等)。这些指向性术语只是意图帮助描述和主张本发明，而不是意图以任何方式限制本发明。另外，引入说明书中的与附图相关的附图标记可以在一个或多个后续附图中重复而无需在说明书中进行另外的说明以提供其它特征的背景。
图1A和1B显示根据本发明的示例性实施方式的超声探头100。更具体地，图1A显示超声探头100的分解透视图，和图1B显示沿图1A的1B-1B线截取的超声探头100的非分解截面图。虚线1D指示探头100的纵轴。
超声探头100包括密封装配元件102a和102b、柔性连接件104、电缆护套106、具有肩部113的颈管108和桶123。如本文中更详细地讨论的，密封装配元件102a和102b是将超声探头100固定于容器159的密封装配组件157的部分。在示例性实施方式中，如2014年1月24日提交的相关的共同未决美国专利申请系列号14/163,407(其教导通过引用并入本文)中描述的，密封装配组件157是端面密封装配组件，其中密封装配元件102a是具有通孔103的端面密封装配压盖，和密封装配元件102b是具有四分之三英寸(19.1mm)六角螺母的标准尺寸端面密封配件。在这一实施方式中，密封装配元件102b安置在密封装配元件102a的凸缘149上且可以围绕通过通孔103绘制的轴相对于密封装配元件102a旋转。在可选的实施方式中，如本领域普通技术人员明白的，密封装配元件102a和102b可以具有其它尺寸和特征，如更长的压盖、半英寸(12.7mm)或非标准尺寸的端面密封配件和/或与密封装配元件102a粘结的密封装配元件102b。类似地，其它类型的配件可用于密封装配组件157，例如，表面装配C-密封。
密封装配元件102a与柔性连接件104和电缆护套106偶联。颈管108包括限定上开口的上端110、限定下开口的下端112和侧壁114。在这一实施方式中，颈管108的肩部113包括具有限定上开口的上端118和限定下开口的下端120的肩管116。在示例性实施方式中，如图1A中显示的和如相关的共同未决美国专利申请系列号14/163,407中描述的，肩管116是圆锥形的并提供从颈管108到桶123的外管122的平滑过渡。颈管108的下端112布置于肩管116内，且肩管116与颈管108的侧壁114偶联。在其它实施方式中。整个颈管108(包括肩部113)可以由单一的单体部件形成。颈管108的上端110布置于密封装配元件102a的通孔103内和柔性连接件104内。
桶123包括外管122、内管132和盘形盖140。外管122具有限定上开口的上端124、限定下开口的下端126、侧壁128和布置于靠近上端124的侧壁128中的通孔130。外管122的上端124与肩管116的下端120偶联。
内管132包括限定上开口的上端124、限定下开口的下端136和侧壁138。在这一示例性实施方式中，上端134限定与由下端136限定的下开口大致垂直的上开口。内管132限定导管144(参见图1B)。应当理解，在本发明的其它实施方式中，所述导管可以不是完全封闭的，如超声探头100的情况。例如，在具有“音叉”形桶(即，具有两个向下延伸的间隔开的元件)的探头中，导管可以包含位于两个间隔开的元件之间的空间。
盘形盖140包括限定开口的内缘142。在组装的构型中，内管132的整体布置于外管122内，内管132的上端134与布置于侧壁128中的通孔130对准，且内管132的下端136与外管122的下端126对准。内管132的上端134与侧壁128偶联。盘形盖140与外管122的下端126和内管132的下端136偶联，从而将外管122的下端126与内管132的下端136偶联。
导管144布置于所述桶123内并具有由内管132的下端136限定的下开口(该下开口也可以被认为是由盘形盖140的内缘142限定的)(参见图1B)。当将桶123插入容器(参见图2的容器159)中时，导管144与容纳液体的容器的内体积流连通以使得液体可以流过导管144。
外管122的侧壁128和内管132的侧壁138限定其间的内体积146(即，隔室)，其也由盘形盖140限定，如所示的。内体积146与导管144隔离(即，内体积146不与导管144流连通)以使得流过导管144的任何液体不能进入内体积146。
多个超声传感器156布置于桶123的内体积146内。在一个示例性实施方式中，多个超声传感器156包括十二(12)个超声传感器156a-156l(其与内管132的侧壁138偶联)，和超声传感器177，其在一些实施方式中与侧壁138偶联和在可选实施方式中与盘形盖140偶联。在这一实施方式中，多个超声传感器156a-156l各自利用环氧树脂与侧壁138粘结，且超声传感器177利用环氧树脂与盘形盖140粘结。因此，超声传感器156a-156l定向为沿面向侧壁138的方向(例如，垂直于纵轴1D)发射声波，且超声传感器177定向为沿盘形盖140的方向(例如，平行于纵轴1D)发射声波。用于偶联的其它合适的手段也可以使用，如双面胶带或其它粘合剂。在其它实施方式中，多个超声传感器156可以包括更多或更少数量的传感器。优选地，多个超声传感器156包括至少5个超声传感器。多个超声传感器156和超声传感器177可以用本领域普通技术人员已知的任何合适的超声传感器(如压电晶体)实施。多个超声传感器156a-156l中的各超声传感器定向为通过侧壁138和导管144(及其中存在的任何液体)发射声波并检测回声返回的声波。超声传感器177定向为通过盘形盖140向容器159(及其中存在的任何液体)的基部179的内表面178发射声波并检测回声返回的声波。
在这一实施方式中，传感器156a-156l显示为附接于与纵轴1D平行的侧壁138。有可能在替代的实施方式中，传感器156a-156l可以不是定向为沿非垂直于纵轴1D的方向发射声波。但是，重要的是这些传感器156a-156l定向为检测导管144中液体的存在。类似地，超声传感器177可以定向为沿非平行于纵轴1D的轴发射和接收声波。但是，重要的是面向下的超声传感器177定向为使得它可以检测填充桶123的底部和容器159的基部179之间空间的液体的存在。
多个超声传感器156a-156l中的各超声传感器和超声传感器177包括从内体积146通过颈管108并通过电缆护套106延伸的配线158(包括至少一条导线)。配线158终止于插入控制器109中的连接器107(参见图2)。
控制器109是将电子信号传输到多个超声传感器156和超声传感器177，从多个超声传感器156和超声传感器177接收电子信号并测定将超声探头100插入其中的容器159内的液位的可编程数据处理装置。在这一实施方式中，控制器109包括一个或多个微处理器(未显示)、电源(未显示)、接受连接器107的至少一个输入/输出端口(未显示)和提供容器内液体量的可视指示的发光二极管(LED)仪表或液晶显示器(LCD)111。在替代的实施方式中，控制器109可以包括其它输入/输出端口和/或用于指示容器内液位的其它听觉或视觉机构。类似地，控制器109可以用任何类型的可编程数据处理装置实施，包括执行控制软件的个人计算机。
对于多个超声传感器156和超声传感器177中的各超声传感器，控制器109通过配线158传输电子信号(例如，一个或多个电子脉冲)到超声传感器，其引起超声传感器发射声波(即，压电晶体振荡)。超声传感器然后接收回声声波并将回声声波转换成通过配线158传输回控制器109的电子信号。在优选的实施方式中，控制器109传输一系列的多个脉冲(例如，20个脉冲)到超声传感器156和177中的单个超声传感器，该超声传感器发射对应于脉冲的声波。控制器109等待预定的时间段(例如，时间窗)以允许超声传感器接收从发射的声波返回的任何回声声波。如果回声声波被超声传感器接收，传感器生成传输到控制器109的信号(例如，压电晶体以基于接收的回声声波的频率和强度的频率和强度振荡)。基于是否任何回声声波在时间窗内接收到(例如，基于由超声传感器产生的任何信号的频率和/或强度)，控制器109确定是否液体存在于给定超声传感器处的导管144中。通常，当不存在液体时，很少或没有回声声波在时间窗中被超声传感器探测到(例如，压电晶体振荡的强度非常低或完全没有)，且当存在液体时，回声声波的频率和强度一般与传送的声波相似。在时间窗经过后，控制器109传输一系列的多个脉冲到下一个超声传感器以探测在超声探头100的下一水平处液体的存在。
如之前讨论的，控制器109解释接收的信号的强度以及在向超声传感器发送电子信号到从超声传感器接收电子信号之间经过的时间，以确定在该特定传感器布置处的导管144的部分是否存在液体。因此，通过使用多个超声传感器156，控制器109可以沿导管144的长度确定液位并因此确定将桶123插入其中的容器内液体的量。类似地，通过使用超声传感器177，控制器109可以确定填充盘形盖140(例如，超声探头100的底端)和容器159的基部179的内表面178之间的距离D5的液体的存在或不存在。多个超声传感器156和超声传感器177的各传感器可以通过LED仪表111中的LED表示以提供容器内液体量的可视指示(例如，各LED仅在液体被特定传感器检测到时发光)。
由于盘形盖140(例如，超声探头100的底端)和容器159的基部179的内表面178之间的距离D5是非零值以允许液体流入超声探头100测量的导管144中，定向为通过侧壁138和导管144发射声波的多个超声传感器156的底部超声传感器(例如，超声传感器156l)在容器基部的内表面178之上一定距离。因此，超声探头100在测定容器159内的精确液位时具有一些固有的不准确性。因此，所描述的实施方式可能理想地采用超声传感器177以测定盘形盖140(例如，超声探头100的底端)和容器159的基部179的内表面178之间的空间D5中存在的液位。盘形盖140和容器159的基部179的内表面178之间的空间D5可以在不同容器之间变化，但探头100理想地不接触内表面178。通过采用超声传感器177，超声探头100在检测容器159的填充水平(例如，通过检测更接近于容器159的全空状态的水平)时具有提高的准确性。超声传感器177布置在超声探头100的底部上，朝向容器159的基部179的内表面178发射向下的超声能量信号，因此使得超声传感器177能够在液体不再存在于超声探头100和内表面178之间(这指示容器159非常接近于全空)时进行检测，并允许更接近于完全利用容器159内的液体。因此，所描述的实施方式避免了未利用液体的残余“根脚”，将其作为有害废物移除或丢弃通常是费用高昂的。此外，供应商不需要产生新的容器队列(containerfleet)(例如，具有坑槽以测量较低残余液位的新容器)，相反供应商可以仅升级超声探头到现有的容器中。
控制器109可以编程为不是同时传输信号到多个超声传感器156和超声传感器177中所有超声传感器156a-156l和从其接收信号。这一特征消除了对于多个超声传感器156和超声传感器177的配线158单独屏蔽的需要，且也允许超声传感器156a-156l和超声传感器177更紧密地布置在一起。在现有技术的系统中，连接超声传感器和控制器的配线通常被单独地屏蔽以保护其免于同时传输到探头中所有超声传感器或从其传输的电子信号导致的干扰(即，串扰)。例如，在典型的现有技术设计中，各超声传感器的配线可以包括同轴电缆，其中内导体用作去往超声传感器的信号线和外屏蔽用作地线(例如，接地到探头的钢管)和来自超声传感器的信号回路。在现有技术的系统中，探头内的超声传感器也必须进一步间隔开以避免同时发射声波的超声传感器导致的干扰。这些特征(即，多个屏蔽电缆导致的增加的体积和传感器之间更大的间隔)各自限制以在不增大探头和相关硬件的尺寸的情况下可以布置在探头中的超声传感器的数目。
在优选的实施方式中，控制器109编程为或另外可操作地配置为一次向多个超声传感器156和超声传感器177中的一个超声传感器传输信号和从其接收信号。例如，控制器109可以编程为首先向超声传感器156a传输电子信号并等待接收来自超声传感器156a的返回信号，然后向超声传感器156b传输电子信号并等待接收来自超声传感器156b的返回信号，并且对于多个超声传感器156和超声传感器177中的各超声传感器依此类推。在已经第一次向多个超声传感器156和超声传感器177中的各超声传感器传输电子信号并从其接收电子信号(例如，以超声传感器156a开始并以超声传感器177结束，虽然其它顺序是可能的)后，控制器109重复该序列并第二次向超声传感器156a和多个超声传感器156的各超声传感器传输电子信号并从其接收电子信号，依此类推，只要超声探头100正在运行。以这种方式，各超声传感器156a-156l和超声传感器177的配线158之间及超声传感器本身之间干扰的可能性极大地降低或消除，因为超声传感器156a-156l和超声传感器177没有全部同时发射或接收声波且各超声传感器156a-156l和超声传感器177的配线158没有同时承载电子信号。
这种操作多个超声传感器156和超声传感器177的方法消除了各超声传感器156a-156l和超声传感器177的配线158单独屏蔽的需要，且超声传感器156a-156l和超声传感器177可以比现有技术的系统更紧密地布置在一起(即，甚至比图1B中所示的更紧密)，这两者都使得更大数目的超声传感器能够布置在桶123内。在示例性的配置中，配线158包含具有非单独屏蔽的多个内导体的多导体屏蔽电缆，其中单独的内导体与多个超声传感器156和超声传感器177的各超声传感器连接以用作信号线，且多导体屏蔽电缆的外屏蔽用作多个超声传感器156和超声传感器177的所有超声传感器共同的回路和地线。例如，同轴电缆可以用作多导体屏蔽电缆，其中内导体连接到多个超声传感器156和超声传感器177以用作信号线，且同轴电缆的外屏蔽用作共同回路。在优选的实施方式中，多导体屏蔽电缆是商购的电缆如St.Louis,Missouri,USA制造的83562型电缆。
颈管108布置在密封装配元件102a和102b及柔性连接件104内。颈管108通过在焊接区148内进行的熔焊(即，珠焊)固定于密封装配元件102a。优选地，焊接仅占据一部分焊接区148并在颈管108的侧壁114紧靠密封装配元件102a处形成。密封装配元件102a包括围绕颈管108延伸的突出的密封表面(即密封面)150。突出的密封表面150具有与颈管108的侧壁114分隔距离D1的内边缘151。为了防止突出的密封表面150受到焊接区148内焊接的影响(例如，焊接材料可能产生凸起的表面和/或焊接的热量可能使突出的密封表面150变形)，距离D1优选至少2.0mm(0.079英寸)且更优选至少6.0mm(0.24英寸)。密封装配元件102b包括与密封装配组件157的另一密封装配元件164的相反螺纹区域166接合的螺纹区域152。超声探头100也可以包括用于在超声探头100固定于容器159时进行泄漏检测的测试端口(未显示)。在替代的实施方式中，密封装配元件102a和颈管108可以制造成整体的单一部件，例如由单一圆钢制成，从而不需要单独地制造这些零件并随后焊接到一起。
桶123具有外径D3(即外管122的外径)。颈管108和内管132的外径D2小于桶123的外径D3。相对于内管132的外径D2更大的桶123的外径D3提供了内体积146内更大的空间量，这是容纳更多数目的超声传感器156a-156l和超声传感器177及其相应的配线158所必需的。优选地，内管132的外径D2与桶123的外径D3的比率小于或等于0.95。更优选地，内管132的外径D2与桶123的外径D3的比率小于或等于0.95并大于或等于0.3。更优选地，内管132的外径D2与桶123的外径D3的比率小于或等于0.8，且桶123的外径D3不大于0.827英寸(21.0mm)。更优选地，内管132的外径D2与桶123的外径D3的比率小于或等于0.8并大于或等于0.4。更优选地，内管132的外径D2大约是十六分之五英寸(7.9mm)，且桶123的外径D3大约是八分之五英寸(15.9mm)。优选地，外管122的侧壁128和内管132的侧壁138之间具有至少0.10英寸(2.5mm)的最小距离(其中多个超声传感器156和超声传感器177包括至少四个超声传感器)，和至少0.15英寸(3.8mm)的最小距离(其中多个超声传感器156包括12个超声传感器156a-156l和超声传感器177)。
在其它实施方式中，如在相关的共同未决美国专利申请系列号14/163,407中描述的，超声探头100可以采用不同构造的颈管108和桶123。例如，在一些实施方式中，如在相关的共同未决美国专利申请系列号14/163,407中描述的，颈管108的肩部113由侧壁114形成而不是作为单独的部件，且与颈管108的其余部分形成整体(即，颈管108和肩部113是单一的材料块)，例如通过具有从颈管108的外径D2过渡到颈管108的外径D3(其也是桶123的外径)的钟形形状的肩部113。
此外，相关的共同未决美国专利申请系列号14/163,407中描述的其它实施方式可以采用不包括布置在侧壁128中的通孔的超声探头100的外管122，且其中外管122的上端124不与肩管或颈管108的下端112偶联。相反，内管132的上端134可以与布置在与颈管108的下端112和外管122的上端124偶联的颈圈的侧壁中的通孔对准。颈圈可以使得桶123能够构建为一个或多个组件，其可以有利地允许多个超声传感器156在完成桶123的组装之前进行测试。另外，这一特征是有利的，因为桶123的大多数组件可以在安装多个超声传感器156之前焊接在一起(其中焊接的热量否则可能损伤多个超声传感器156和/或保持多个超声传感器156处于内体积146内正确位置的粘结)。
图2显示按照本发明的示例性实施方式安装在容器159上的超声探头100的透视图。超声探头100包括控制器109和LED仪表111，如之前讨论的。容器159包括主体160、上部162和与上部162偶联的密封装配元件164。如本领域普通技术人员明确的，容器159可以包括为清楚和说明的目的未显示在图2中的其它组件(例如，用于重灌注容器159的另外的阀和硬件)。主体160和上部162限定可以容纳液体的内体积。在这一实施方式中，上部162是与主体160偶联的盖。在其它实施方式中，上部162可以是主体160的整体部分。密封装配元件164与密封装配元件102a和102b类似，是将超声探头100固定于容器159的密封装配组件157的一部分。在这一示例性实施方式中，容器159的组件由一种或多种金属构成。
为进一步提高超声探头100的准确性，在一些实施方式中，容器159的基部179可以包括使得盘形盖140(例如，超声探头100的底端)布置得更靠近容器159的基部179而同时仍然允许液体流入导管144中的特征。例如，如图3中所示，坑槽280可以被添加到容器259的基部279中。如图3中所示，在示例性实施方式中，坑槽280略宽于桶123的外径D3(例如，比桶123的外径D3宽D6的距离)。在优选的实施方式中，坑槽280可以是机械加工到容器259的基部279中的圆孔，坑槽280的中心与导管144的中心同轴对准并具有0.15英寸(0.38cm)的深度D7和0.80英寸(2.03cm)的直径D6。
坑槽280的其它实施方式是可能的，例如，如在容器259的基部279中机械加工或形成的通道，使得容器259的基部279成角度以形成靠近超声探头100底部的凹陷区域，及其它类似实施方式。不论其它实施方式中坑槽280的形状如何，优选的是坑槽280的上开口成形并定位于容器259的基部279中以与整个盘形盖140垂直重叠。换句话说，坑槽280的上开口的横截面形状在探头100从其正常安装位置垂直降低的情况下使得探头100的底端配合到坑槽280中。在其中坑槽280具有圆形上开口和桶223是圆筒形的实施方式中，坑槽的直径优选在桶223的直径的100.1％和110％之间。还优选的是坑槽具有相对小的体积，因此坑槽280的体积优选小于容器259的总体可用液体容量的1％。更优选地，坑槽280的体积小于容器259的总体可用液体容量的0.2％。
在采用坑槽的实施方式中，虽然供应商需要生产具有坑槽的容器，将坑槽280机械加工到容器259的基部279中使得无需在容器完全用完的情况下检测最低的残余液位。例如，在标准的1.2L安瓿中，在也采用坑槽280的容器中的所描述的超声探头100的实施方式可以测量10-20cc的最低液位，这低于可能仅能够检测65-75cc的最低液位的典型的现有技术。
如图4中所示，超声探头200的一些实施方式可以沿桶223的长度D15在超声传感器256之间采用不同的垂直间隔(可变间隔)。例如，更靠近超声探头200的顶部布置的超声传感器256对应于测量其中容器159相对较满(例如，导管244包含高的液位)时容器159内的液位。当容器159相对较满时，对于液位测量的高准确性的需要可能相对低于容器159相对较空时(例如，导管244包含低的液位)。因此，如图4中所示，超声探头200的一些实施方式可以将接近超声探头200底部(例如对应于容器159更空时)的多个超声传感器256中的两个或更多个更紧密地聚集在一起以随着容器159包含较少液体并因此最接近于变得完全空而更准确地测量容器159内的液位。
例如，如图4中所示，超声传感器256i,256j,256k和256l比超声探头200内多个超声传感器256a-256h中布置得更高的超声传感器(例如，多个超声传感器256中对应于导管244且因此容器159内的较高液位的超声传感器)更紧密地成组。虽然图4中显示为多个超声传感器256中采用靠近超声探头200底部的4个超声传感器的分组，但图4意思是示例性的，且各个超声传感器256之间的其它分组、间隔和可变间隔的数目可以用于可选的实施方式中。此外，图4不是按比例绘制的。
也可能的是包括具有不同垂直间隔的多于两个超声传感器组。在图4所示的实施方式中，提供三组传感器，上组(传感器256a,256b,256c)、中间组(传感器256d-256h)和下组(传感器256i-256l)。上组中的传感器具有最大的垂直间隔D8，中间组中的传感器具有小于垂直间隔D8但大于下组的传感器的垂直间隔D10的垂直间隔D9。在替代的实施方式中，上组或下组中各超声传感器之间的垂直间隔是相同的。在进一步替代的实施方式中，上组中各超声传感器之间的垂直间隔是相同的且下组中各超声传感器之间的垂直间隔是相同的。如本文中使用的，术语“垂直间隔”意指沿桶232的纵轴(参见图1B的轴1D)(其平行于长度D15)的两个相邻传感器的中心之间的距离。
通过在各个超声传感器256之间采用可变的垂直间隔，超声探头200的实施方式可以实现测量容器159内液位的更高精确性而不增加超声传感器256的数目，特别是当液位较低和容器159更接近于空时。在示例性实施方式中，六个点可以在小至容器159中0.375英寸(0.95厘米)的液体中测量，相对于其中六个点在容器159中大约1.8英寸的液体中测量的现有技术系统。
在许多应用中，希望的是在桶223的较大部分上具有比采用更接近/更紧密的间隔的桶223的部分更宽的传感器垂直间隔。在大多数应用中，较宽的传感器间隔在桶223的一半以上是希望的，且在许多应用中，较宽的传感器间隔在桶223长度的四分之三以上是希望的，剩下桶223长度的四分之一以下具有更接近/更紧密的传感器间隔。
图5显示超声探头300的另一示例性实施方式。如图5中所示，超声探头300的一些实施方式可以在超声探头300内和沿桶323采用在垂直匹配的高度水平处的超声传感器对。例如，超声传感器356a与超声传感器355a配对，超声传感器356b与超声传感器355b配对，等等，直到与超声传感器355l配对的超声传感器356l。类似地，面向下的超声传感器377a可以与面向下的超声传感器377b配对。一些实施方式(如图5中所示的)可以进一步采用重复的电子设备(例如，控制器109)来控制超声传感器355,356和377，从而提供另外的冗余(redundancy)。即使在采用重复电子设备的实施方式中，两个电子设备组可以安装在单一外壳中以降低成本和空间需求。在采用重复重电子设备的实施方式中，两个控制器可以彼此电通讯，其中一个控制器配置为主控制器和另一控制器配置为从属控制器，其中超声传感器355,356和377中的第一亚组与一个控制器电通讯和超声传感器355,356和377中的第二亚组与另一控制器电通讯。
虽然此处描述为包括两个控制器，但其它实施方式可以采用其它数目的冗余控制器。如果控制器中的一个变成非响应的，主和从属配置可以自动地通过任一控制器升级。其它实施方式可以采用仅一组电子设备以控制所有超声传感器355,356和377，从而降低成本和复杂性。
因此，实施方式(如图5中所示的)提供冗余的液位探测，因此提供超声探头300的更高耐久性和准确性。此外，通过在单一超声探头中提供冗余的探测能力，所描述的实施方式消除了对于耗费和耗空间的两个单独的探头和容器159的盖中的穿透的需要。虽然图5中显示为具有面向下的传感器(例如，超声传感器377a和377b)的12级超声探头(例如，超声传感器355和356)，超声探头300的实施方式可以采用布置在超声探头300内垂直匹配高度水平处的其它数目的超声传感器。
为了使得超声传感器能够更紧密地垂直间隔，各超声传感器可以相对于紧接其上和其下的传感器偏置-意味着各超声传感器不与紧接其上或紧接其下的传感器垂直重叠。实现这一点的一种方式如图6中所示，其显示超声探头400具有在桶423的内体积446中围绕内管432(例如，在侧壁438上)以螺旋排列布置的多个超声传感器456。通过将多个超声传感器456定位于围绕内管432的螺旋排列中，多个超声传感器中相邻的超声传感器之间的垂直距离可以减小，从而允许超声传感器456中各个超声传感器之间较小的垂直间隔增量，并因此实现容器159内(例如，导管444内)液位的更精确的测量。在优选的实施方式中，多个超声传感器456中超声传感器的螺旋排列可以靠近超声探头400的底部采用，例如实现如针对图3所描述的各个超声传感器的可变间隔。在示例性实施方式中，超声传感器456形状一般为矩形，具有0.25英寸(0.64厘米)的高度D11、0.050英寸(0.13厘米)的深度D12和0.18英寸(0.46厘米)的宽度D13。在采用多个超声传感器456的螺旋排列的示例性实施方式中，各超声传感器456之间的垂直间隔可以减小到超声传感器456中较低的一个的中心和超声传感器456中较高的一个的中心之间大约0.075英寸(大约0.19厘米)的垂直间隔(例如，超声传感器456l和超声传感器456k的0.075英寸(0.19厘米)垂直中心-中心间隔)。现有技术的超声传感器实现的相邻超声传感器的最紧密间隔为大约0.3英寸(大约0.76厘米)垂直中心-中心间隔。优选的是垂直偏置的传感器的垂直间隔小于0.3英寸(0.76cm)。
在另一替代实施方式(未显示)中，至少一些超声传感器排列为螺旋排列(即，所有垂直偏置是相同的且沿相同方向)，其中各相邻传感器与紧接其上和其下的传感器以90度垂直偏置定位。在这种排列下每隔四个传感器垂直对齐。在这种排列中，螺旋排列中各传感器的最小垂直间隔不需要足以提供垂直对齐的传感器各自之间的空隙。优选的是各传感器与垂直相邻的传感器(例如，传感器456h和456j与传感器456i垂直相邻)垂直偏置至少30度，更优选至少60度和最优选90度。90-度垂直偏置具有使得传感器的安排更均一的优势。
例如，标准的1.2L安瓿中，采用0.075英寸(0.19厘米)中心-中心的垂直超声传感器间隔允许追踪容器159内24cc液体的增量。在优选的实施方式中，对于超声探头400上布置得较低的多个超声传感器456的一部分(例如，容器159包含较少液体)采用螺旋排列，而对于超声探头400上布置得较高的多个超声传感器456的一部分(例如，容器159包含较多液体)采用标准的垂直排列。在特定的实施例中，较低的六个超声传感器(例如，传感器456g-456l)以各自之间具有0.075英寸(0.19厘米)中心-中心垂直间隔的螺旋排列布置在内管432的侧壁438上，且较高的六个超声传感器(例如，传感器456a-456f)以各自之间具有大约0.5英寸(大约1.3厘米)中心-中心间隔的标准垂直排列布置在内管432的侧壁438上。因此，较低的六个超声传感器(例如，传感器456g-456l)在各传感器之间以24cc的增量测量容器159中包含的液体(其中更高精确度是希望的，因为容器159更接近于空)，而上面六个超声传感器(例如，传感器456a-456f)在传感器之间以160cc的增量测量容器159中包含的液体(其中精确度不是这样重要，因为容器159更接近于满)。虽然图6中显示为以螺旋排列布置在内管432周围，但其中超声传感器456中的相邻超声传感器不垂直对齐的其它排列也是可能的。
因此，所描述的超声探头的实施方式满足本领域中对于可用于具有标准化尺寸的现有容器配件的具有提高的超声传感器数量的超声探头的需要。桶123具有提供内体积146内更大的空间量的外径D3，这是容纳更多数目的超声传感器156a-156l和超声传感器177及其相应的配线158所必需的。在现有技术的超声探头设计中，桶通常延伸到密封装配组件中。增大的桶外径因此需要更大的和非标准的密封装配组件，或者需要改变标准密封装配组件如通过镗削通孔(例如，密封装配元件102a的通孔103)从而使它可以接受更大的桶直径。但是，非标准的装配组件通常比其标准化的对应物昂贵得多且还可能需要使用其它非标准化的组件。非标准的装配组件也不能从半导体制造工艺中使用的标准化装配组件的大量测试和验证历史中得到益处。较大的密封配件在容器的盖上(例如，上部162)也需要更大的空间且可能使得获得紧密的密封更困难。最后，本发明人发现，改变标准密封装配组件以接受更大桶直径的尝试可不利地影响超声探头和/或密封装配组件的结构完整性。例如，参照图1B，如果密封装配元件102a中的通孔103被镗削以接受更大的外径D2而不是颈管108的外径D2，则距离D1将减小。结果，焊接区148的尺寸也将减小，且焊接的热量可能损坏(即，扭曲)突出的密封表面150且负面地影响在突出的密封表面150与金属垫圈176之间形成的密封的完整性。
与现有技术的探头设计不同，超声探头100的桶123不延伸到密封装配元件102a中。相反，桶123与颈管108偶联，其再与密封装配元件102a偶联。杆168被镗削以使得杆168的内径D4大于桶123的外径D3且桶123可以插入杆168中。颈管108具有小于桶123的外径D3的外径D2(即，D2与D3的比率小于1)，这使得密封装配元件102a的通孔103能够具有较小的钻孔尺寸，与需要较大的密封配件(例如，1英寸密封配件)或镗削密封装配元件102a中的通孔103以容纳桶123的增大的外径D3相反。颈管108的较小外径D2也提供必要的距离D1以具有足够大的焊接区148，从而使得颈管108和密封装配元件102a可以焊接在一起而焊接材料和/或焊接热不影响突出的密封表面150。防止对突出的密封表面150的这类损伤对于维持突出的密封表面150和金属垫圈176之间密封的完整性并因此维持用于半导体制造中的化学试剂的分析(纯度)是关键的。
此外，所描述的本发明的实施方式通过包括至少一个面向下的超声传感器(例如，超声传感器177)以测量盘形盖140和容器159的基部的内表面178之间的液位而提供容器159内液位的更准确的探测。一些实施方式也可以包括在容器259的基部中形成坑槽以允许盘形盖140(例如超声探头100的底端)布置得更靠近或低于容器259的基部279而仍然允许液体流入导管144中，从而允许超声探头100检测容器259内比现有技术的超声探头检测的更低的残余液位。例如，所描述的在采用坑槽280的容器中的超声探头100的实施方式可以测量10-20cc的最低液位，相对于检测65-75cc的最低液位的典型的现有技术探头。
本发明的其它实施方式可以在超声传感器256之间采用可变的间隔以使得更靠近超声探头200底部布置(例如，对应于容器159更空)的多个超声传感器256中的超声传感器随着容器159包含更少液体且因此更接近于变得更空而更准确地测量容器159内的液位。通过在各个超声传感器156之间采用可变间隔，超声探头200的实施方式可以在测量容器159内液位中实现更高精确性(特别是当液位较低和容器159更接近于空时)而不增加超声传感器256的数目。在示例性实施方式中，六个点可以在小至容器159中0.375英寸(0.95厘米)的液体中测量到，相对于其中六个点在容器159中大约1.8英寸(大约4.6厘米)的液体中测量的现有技术系统。
本发明的再其它的实施方式可以采用在超声探头300内在垂直匹配的高度水平处的超声传感器对以提供冗余的液位探测，因此提供超声探头300的更高耐久性和准确性并消除对于两个单独的探头和容器159的盖中两次穿透的需要。采用重复超声传感器的一些实施方式可以进一步采用重复电子设备以控制超声传感器组中相应的一个，虽然两个电子设备组可以安装在单一外壳中以降低成本和空间需求。
在本发明的再另一实施方式中，超声探头400的多个超声传感器456中的超声传感器在内体积446内围绕内管432以螺旋排列布置(例如，在侧壁438上)。通过将多个超声传感器456中的超声传感器定位成围绕内管432的螺旋排列，多个超声传感器的相邻超声传感器之间的垂直距离减小，从而允许超声传感器456中的各个超声传感器之间较小的垂直间隔增量并因此实现容器159内液位更精确的测量。本发明的进一步实施方式可以使用多个超声传感器456的可变间隔和多个超声传感器456中超声传感器的螺旋排列的组合以实现更靠近超声探头400底部的相邻超声传感器之间更紧密的间隔。另外的实施方式也可以利用面向下的超声传感器(例如，超声传感器177)、多个超声传感器256的可变间隔、多个超声传感器456中的超声传感器的螺旋排列和包括用于冗余的匹配的超声传感器对(例如，超声传感器355,356和377)的任何组合。
尽管本发明的原理在上面结合优选的实施方式进行了说明，但可以清楚地理解，本说明仅以举例的方式进行而不是对本发明的范围的限制。

Claims (17)

1.一种用于探测容器内的液位的超声探头，所述超声探头包括：
从装配组件向下延伸并包含由内管限定的内体积和导管的桶，所述导管纵向布置于所述桶内，所述内管具有纵轴和在所述装配组件远端的下端，所述桶具有一定长度；和
位于所述桶的内体积中的多个超声传感器，所述多个超声传感器各自配置为响应于接收的电子信号发射声波，所述多个超声传感器的各超声传感器具有垂直间隔；
其中所述多个超声传感器中的至少一个以适应于响应于接收的电子信号而跨所述桶的所述导管发射声波的位置和定向固定于所述内管；
其中所述多个超声传感器包括包含至少三个超声传感器的上组和包含至少三个超声传感器的下组，所述上组的超声传感器比所述下组的任何超声传感器更远离所述内管的下端，所述下组的各超声传感器的垂直间隔小于所述上组的任何超声传感器的垂直间隔。
2.根据权利要求1所述的超声探头，其中所述下组的各超声传感器相对于所述下组的各垂直相邻的超声传感器垂直偏置。
3.根据权利要求2所述的超声探头，其中所述下组的各超声传感器的垂直偏置与所述下组的所有其它超声传感器的垂直偏置处于相同的径向方向。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的超声探头，其中所述上组或下组中各超声传感器之间的垂直间隔是相同的。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的超声探头，其中所述上组中各超声传感器之间的垂直间隔是相同的，且所述下组中各超声传感器之间的垂直间隔是相同的。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的超声探头，其中所述多个超声传感器包括包含至少三个超声传感器的中间组，所述中间组的超声传感器的位置比所述下组的任何超声传感器更远离所述内管的下端和比所述上组的任何超声传感器更靠近所述内管的下端，所述中间组的各超声传感器的垂直间隔比所述上组的任何超声传感器的垂直间隔小并且比所述下组的任何超声传感器的垂直间隔大。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的超声探头，其中所述下组的超声传感器的所述垂直间隔小于0.3英寸(0.76cm)。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的超声探头，其中所述下组包含至少四个超声传感器。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的超声探头，其中所述下组位于所述桶的长度的下方四分之一，所述下方四分之一在所述装配组件的远端。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的超声探头，其中所述多个超声传感器包含定向为朝向所述容器的基部发射声波的面向下的传感器。
11.根据权利要求10所述的超声探头，其中所述面向下的传感器固定于所述桶的末端盘形盖，所述桶的所述末端盘形盖基本上垂直于所述内管，使得所述面向下的传感器被定向为沿基本上平行于所述桶的纵轴的方向发射声波。
12.根据权利要求10所述的超声探头，其中所述容器的所述基部包含坑槽，其位置使得在将所述超声探头安装于所述容器中时至少一部分所述坑槽与所述桶垂直对准。
13.根据权利要求12所述的超声探头，其中所述坑槽在所述超声探头安装于所述容器中时与所述超声探头的所述桶的纵轴同轴对齐，和/或其中所述坑槽的直径大于所述桶的直径。
14.根据权利要求1-3中任一项所述的超声探头，其中所述多个超声传感器包含匹配的超声传感器对，所述匹配的超声传感器对各自包含在所述桶的匹配高度处彼此水平地跨所述导管布置的第一和第二超声传感器。
15.根据权利要求14所述的超声探头，其中所述超声探头与至少一个控制器电偶联，该控制器被配置为向所述多个超声传感器发送电子信号和从其接收电子信号，其中所述至少一个控制器被编程为一次仅向匹配的对中的所述第一和第二超声传感器中的一个发送电子信号。
16.根据权利要求15所述的超声探头，其中所述至少一个控制器包括与各匹配的超声传感器对中的所述第一超声传感器电偶联的第一控制器和与各匹配的超声传感器对中的所述第二超声传感器电偶联的第二控制器。
17.根据权利要求15所述的超声探头，其中所述多个超声传感器的各超声传感器通过多导体屏蔽电缆的至少一个未屏蔽导线与所述至少一个控制器电偶联。
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