CN109154521A - 具有反射体的超声波液位传感器 - Google Patents

Abstract

一种超声波液位传感器包含：壳体(204)；超声波换能器(206)，其具有用于发射超声波信号的正表面；反射体(209)，其具有相对于所述超声波换能器的所述正表面成角度定位的平坦表面，用于将所述超声波信号反射和引导到容器中的材料的表面；以及散射结构(213)，其用以反射不合需要的散射超声波信号远离液体的表面，其中所述超声波信号从所述材料的所述表面反射且从所述反射体的所述平坦表面反射并由所述超声波换能器接收。本发明还揭露了一种校准所述超声波换能器的方法，以用来确定产生具有最大振幅的回波信号的工作频率。

Description

具有反射体的超声波液位传感器

技术领域

本发明大体上涉及液位检测器，且更确切地说涉及一种具有一个或多个反射体的超声波液位传感器。

背景技术

超声波液位传感器通过使用超声波信号监视和检测容器中的液位。此类超声波液位传感器测量超声波信号从换能器行进到液体表面且回到传感器所花费的时间，且接着基于已知声速和时间确定流体的液位。也就是说，超声波从液体的表面反射，且确定换能器处返回检测到经反射(回波)超声波的时间。因为超声波的速度是已知的，所以测得的波的行进时间提供到液体表面的距离的量度。在知晓几何形状的情况下(例如，槽的高度和传感器安装的位置)，可随后由耦合到换能器或在换能器内的控制器(例如，处理器或计算机)确定液位的指示。例如压电换能器等典型的超声波换能器在大于约20kHz(高于人类听觉的阈值)的频率下产生声波。

一些常规换能器包含若干反射镜，然而，这些镜射换能器受两个主要因素困扰。第一，反射镜不是平坦的，这使超声波信号的行进长度扭曲，以及第二，所述结构产生超声波信号在其中反射的不合需要的表面且因此导致假回波。

发明内容

在一些实施例中，本发明是一种超声波液位传感器，所述超声波液位传感器包含：壳体；超声波换能器，其具有用于发射超声波信号的正表面；反射体，其具有相对于超声波换能器的正表面成角度定位的平坦表面，用于将超声波信号反射和引导到容器中的材料的表面，其中超声波信号从材料表面反射且从反射体的平坦表面反射并由超声波换能器接收；以及控制器，其用于测量由换能器发射超声波信号和接收经反射超声波信号之间的时间周期以确定容器中材料的液位的指示。

在一些实施例中，本发明是一种超声波液位传感器，所述超声波液位传感器包含：壳体；超声波换能器，其具有用于发射超声波信号的正表面；反射体，其具有相对于超声波换能器的正表面成角度定位的平坦表面，用于将超声波信号反射和引导到容器中的材料的表面，其中超声波信号从材料表面反射且从反射体的平坦表面反射并由超声波换能器接收；以及控制器，其用于测量由换能器发射超声波信号和接收经反射超声波信号之间的时间周期以确定容器中材料的液位的指示。

在各种实施例中，超声波液位传感器可进一步包含以下中的一个或多个：散射结构，其用以反射不合需要的超声波信号远离材料表面；声音管件，其具有开口以允许经反射超声波信号发射到液体的表面；声音管件的密封件，其用以防止液体到达换能器正面；安装构件，其用于将超声波液位传感器附接到容器；有线或无线发射器，其用于发射容器中的材料的液位的指示；阻尼材料，其放置在换能器正面上以减弱换能器正面中的任何振动；另一阻尼材料，其放置在超声波换能器的后侧上以缩短由超声波换能器的谐振频率产生的振铃时间；和/或多个肋状物，其放置在反射体的背表面上以加固反射体并防止反射体平坦表面的振动。

在一些实施例中，包含上文提及的各种实施例，换能器正面、平坦反射体和声音管件可相对于材料表面为可旋转的。

在一些实施例中，本发明是一种用于校准超声波换能器的方法。所述方法包含：a)在换能器前方提供测试反射体；b)选择换能器的频率调谐区的边缘处的频率；c)从换能器朝向测试反射体发射具有选定频率的脉冲；d)接收从测试反射体反射的所发射脉冲的回波信号；e)确定回波信号的振幅；f)将振幅和回波信号存储在存储器中；g)递增地改变选定频率并重复步骤c到f，直至覆盖整个频率调谐区；h)选择具有最大振幅的所存储回波信号；以及i)确定用于产生具有最大振幅的选定所存储回波信号的所发射脉冲的频率，并利用所确定的频率作为超声波换能器的工作频率。

附图说明

参考以下描述、所附权利要求书和附图将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面及优点。

图1示出根据所公开的本发明的一些实施例的示范性简化超声波液位传感器。

图2描绘根据所公开的本发明的一些实施例图1的超声波液位传感器的剖视图。

图3示出根据所公开的本发明的一些实施例的换能器组合件，其示出超声波信号的路径。

图4示出根据所公开的本发明的一些实施例的换能器组合件，其包含散射结构，使无用信号偏转远离液体表面。

图5描绘根据所公开的本发明的一些实施例的换能器组合件，其示出适当位置中无散射结构的超声波信号路径。

图6示出根据所公开的本发明的一些实施例适当位置中具有散射结构的情况下接收的超声波回波信号的曲线。

图7示出根据所公开的本发明的一些实施例适当位置中无散射结构的情况下接收的回波信号的曲线。

图8示出根据所公开的本发明的一些实施例在垂直轴线上旋转约90度的超声波信号传感器的剖视图。

图9是根据所公开的本发明的一些实施例的超声波信号传感器的示范性电学功能框图。

图10示出根据所公开的本发明的一些实施例用于调整换能器的脉冲频率的示范性过程流程。

图11示出根据所公开的本发明的一些实施例的换能器壳体的等距视图。

图12A、12B和12C示出根据所公开的本发明的一些实施例的超声波换能器的安装方法，其中将换能器壳体焊接到管状壳体。

具体实施方式

在一些实施例中，所公开的传感器是超声波液位传感器，其包含一个或多个平坦反射体，例如反射镜，所述反射体偏转用于测量容器中的例如液态或固态材料(例如粉粒和颗粒)等材料的液位的超声波信号。

在一些实施例中，换能器正面相对于液体表面垂直放置，且因此液体的大液滴无法形成在正面上，因为液滴将归因于重力而从正面掉落。在一些实施例中，平坦反射体相对于换能器的正面成角度地(例如约45度)放置以提供跨越接收换能器正面具有相等距离的超声波信号的路径。在一些实施例中，所公开的本发明包含一种结构，所述结构消除形成将使超声波信号反射回到换能器正面的平坦正面的可能性，且因此消除在液位接近换能器时使得难以确定材料/液位的可能的假回波信号。

在一些实施例中，所公开的本发明包含任选的经密封声音管件，其防止液体到达换能器正面，且因此改进当液位处于或高于换能器正面时检测到正确液位的能力。在常规超声波液位传感器中，当液体触碰换能器正面时，传感器无法检测到回波返回。

在一些实施例中，超声波液位传感器包含超声波换能器，用于将超声波信号发射到材料/液体的表面，且用于检测从表面反射的返回信号。控制器指示换能器发射超声波信号，且接收已检测到返回信号的指示。在一些实施例中，用耦合到换能器的模/数转换器和滤波器对数据取样，所述滤波器包含被配置成接收数字输入信号且产生数字输出信号的有限脉冲响应滤波器。随后从滤波器的输出确定液位，如标题为“深度确定系统(DepthDetermining System)”的第7,098,669号美国专利中所公开，所述美国专利的全部内容以引用的方式明确地并入本文中。

在一些实施例中，控制器包含定时器，用于测量发射超声波信号和接收返回信号之间的时间周期并提供材料/液位的指示。(无线电或有线)发射器接收液位的指示，且将材料/液位信号发射到输入/输出装置(例如，图9中的925)以供显示或进一步发射(以有线或无线方式)材料/液位信号。一个或多个平坦反射体反射所发射超声波和回波超声波两者，且同时防止反射信号的不同部分行进不同路径。

图1示出根据所公开的本发明的一些实施例的示范性简化超声波液位传感器。如所示，液位传感器10包含壳体14、罩12，所述罩12具有管道开口16用于电连接。壳体14包含安装构件15(例如螺纹、凸缘或任何其它已知的安装工具/紧固件)以附接到液体储存槽；以及声音管件13，其具有开口17以用于超声波信号朝向容器中的液体发射。控制器(图9中示出)测量由换能器发射超声波信号和接收经反射超声波信号之间的时间周期以确定容器中的材料的液位的指示。

图2描绘根据所公开的本发明的一些实施例图1的超声波液位传感器的剖视图。如所描绘，超声波液位传感器包含：印刷电路板203，其保持电路以产生超声波信号，来接收回波和处理输出；罩202，其用以保护围封的电子器件；壳体204，其用以将安装机构提供到液体存储槽且提供用于超声波换能器结构的安装件；电/声和声/电装置206，例如压电单元，用以将电信号转换为声音并再次转换回去；匹配块207，其用以提供声学变换器以使压电单元的声学阻抗与空气的阻抗匹配；以及换能器壳体。在这些特定实施例中，换能器壳体是组成物件210、208和209的塑料工件。此模制工件形成上面安装压电单元的连续工件，且形成反射镜，如所示。

换能器壳体可包含：换能器正面208，其用以向压电单元和匹配块提供保护使之免受存储槽中的液体和蒸汽的影响；平坦反射体209(例如反射镜、金属表面等)，其用于从换能器向液体的表面反射所发射超声波和回波超声波两者；角锥形或其它形状的散射表面213；和安装构件210，例如安装壁，其用以提供用于将换能器组合件附接到壳体的表面。超声波液位传感器可进一步包含O型环和结构212以防止在罩接触壳体的点处侵入到传感器中，以及开口214用于超声波声音离开和进入传感器。

在一些实施例中，换能器正面208、平坦反射体209、散射结构213和安装壁210全部由一片相同材料一体地形成，所述材料例如是塑料，以提供抵抗环境/容器中的任何腐蚀性液体或烟尘的完全密封。在一些实施例中，换能器正面是垂直的(相对于流体表面)以促成冷凝物的最佳移除。在一些实施例中，平坦反射体209成45度角度以将超声波信号直线向下反射到表面，使得来自液体表面(其为水平的)的反射直接直线向上传播并回到换能器正面。

所公开的本发明的平坦反射体配置还具有以下优点：其与常规装置相比具有较小尺寸且具有容易使用螺纹205安装到标准螺纹工艺安装件中的能力。声音管件211防止飞溅的液体到达换能器正面208，且防止在容器满溢的情况下液体到达换能器正面208。也就是说，因为换能器壳体和声音管件是气密的，所以当液体上升高于这些结构的开口时，空气被截留在由所述结构形成的腔中。截留在腔中的空气因此保护换能器的正面不受液体污染。这确保换能器正面208和液体表面之间始终存在气隙。超声波液位传感器可随后检测液体表面，且经由I/O装置使用选定的通信协议以有线或无线方式报告有效液位输出。

图11示出根据所公开的本发明的一些实施例的换能器壳体的等距视图。如所示，具有例如角锥形结构等散射表面(反射体)的散射装置1113散射超声波声音信号。还示出换能器正面1109、平坦反射体1108(示出其后侧)和用于供超声波声音行进的开口1123。换能器安装表面和用于O型环的凹槽1110帮助将附接点密封到壳体。

图3示出根据所公开的本发明的一些实施例的换能器组合件，其包含超声波信号的路径。超声波信号由压电单元306穿过匹配块307和换能器正面309而产生。超声波信号行进到平坦反射体308且经由开口323向下朝向液体表面反射，如信号路径314所示。声波从液体表面弹开且沿着路径314返回到换能器，在换能器处，声波由压电单元306转换成电压。平坦反射体308可由能够反射超声波信号的不同材料形成，例如反射镜、平坦金属表面、塑料、陶瓷等。

在一些实施例中，整个传感器或换能器组合件可从垂直的换能器正面(也就是说，维持换能器正面相对于趋向于水平的液体表面成约90度)旋转，用于在正测量的材料的表面不是水平的情况下或在液体容器和换能器相对于液体表面成角度地倾斜的情况下测量例如粉粒和颗粒等固体材料的高度。在这些情况下，整个传感器结构通常倾斜以确保超声波信号正以正确的角度接近材料表面，使得来自表面的反射返回到换能器表面。

反射体308的表面是平坦的以防止反射信号的不同部分行进不同路径长度。使用凸形或抛物线形反射镜致使信号的部分行进不同长度，这可能影响测量时间延迟的准确性，并且还可能导致信号抵消，此时信号的不同部分可能与其它部分异相且因此抵消所述信号。可通过将换能器正面和平坦反射体以及换能器壳体的其余部分制造为一体式单元且由相同材料进行制造(这可通过注射模制容易地实现)来获得尺寸和成本两个方面的一些益处。因此，不需要额外安装空间，且不需要额外组件来附接和容纳单独的换能器。

图4示出根据所公开的本发明的一些实施例包含散射结构的换能器组合件。由压电单元406穿过匹配块407和换能器正面409产生超声波信号。此超声波信号行进到平坦反射体408且向下朝向液体表面反射，如信号路径414所示。声波从液体表面反射且沿着路径414返回到换能器，在换能器处，声波由压电单元406转换成电压。因为此图中的剖视图处于反射体的中间，所以平坦表面416示出在两个散射结构之间(图11中示出)。归因于超声波信号和回波信号的扩散，一些能量/信号在开口423外部朝向组合件的其它部分耗散。这些信号由信号415a示出。在一些实施例中，散射结构413(在此情况下，角锥形)用于在一方向中反射这些信号415b，使得其不会直接反射回到液体表面，也就是说远离流体表面。如果这些信号直接反射回到液体表面，则它们可能以下文描述的方式干扰液位的确定。

图4示出非预期信号415a由散射结构413的散射表面作为信号415b反射出来，使得非预期或不合需要的信号不完成回到换能器正面409的二次循环路径。

图6示出根据所公开的本发明的一些实施例在适当位置中具有散射结构的情况下接收的超声波回波信号的曲线。所述曲线示出既定信号路径的回波振幅相对于时间。换能器衰荡619描绘换能器组合件中的由于换能器产生声音脉冲而产生的能量。如所示，随着时间的过去，能量衰退。这通常被称作衰荡时间，且产生无法检测到回波的时间周期。既定回波620的位置表示超声波信号从换能器正面行进到液体表面且回到换能器正面所用的时间。回波621表示信号在换能器正面和表面之间行进两次所用的时间。此回波通常被称为二次循环回波，且可用于确定在第一回波620由衰荡619掩盖(其可能随着液位上升且接近换能器而发生)的情况下的液位。

图5描绘根据所公开的本发明的一些实施例的换能器组合件，其示出适当位置中无散射结构组合件的超声波信号路径。示出在无散射结构的情况下存在的示范性非预期信号路径。示出路径518，其中归因于信号扩散而来自路径514的一些信号反射离开例如516等平坦水平表面。此信号随后经由路径514返回到换能器，其方式为使得其将到达换能器正面且产生不合需要的回波，如下文相对于图7所描述。

图7示出根据所公开的本发明的一些实施例适当位置中无散射结构的情况下接收的回波信号的曲线。也就是说，图5中非预期信号路径518未被任何散射表面移除的条件。如图7所示，额外回波722引入在二次循环721前方。如果额外回波722被误认为二次循环721，那么传感器输出中产生误差。当三次循环信号正用于确定液位时，此情境变得更加复杂，因为引入了两个额外非预期回波。当液位足够高而使得第一回波720移动到衰荡时间719中时，散射表面变得对传感器的性能越来越重要。

图8示出根据所公开的本发明的一些实施例在垂直轴线上旋转约90度的超声波信号传感器的剖视图，其中矩形换能器正面809朝向安装在隔离特征上的压电单元/匹配块806/807。通过将压电单元806和匹配块807安装在例如所示出的矩形正面等非圆形正面809上，正面809的谐振频率可通过独立地调整矩形的尺寸来控制。通过移动换能器正面的谐振频率远离压电单元的工作频率，换能器正面不大可能被激发而谐振，这可能不利地影响衰荡时间。例如软木等阻尼材料可添加到表面在匹配块的圆形附接点外部，以减弱可能产生的振动。

在一些实施例中，例如软木或类似材料等阻尼材料(例如图12C中的1240)可添加到换能器正面809在压电单元806和匹配块807周围，以减弱正面材料中的任何振动，而不影响由换能器接收的回波的水平，但仍缩短衰荡时间。阻尼材料可放置在所有换能器正面上，完全围绕匹配块且覆盖换能器正面。额外阻尼材料可放置在压电单元的后侧和外侧上以缩短由压电单元(换能器)自身的谐振频率产生的振铃时间。在一些实施例中，压电单元806和匹配块807安装到具有与单元类似的直径的圆形正面。已发现，此圆形正面的谐振频率可能太接近压电单元806的谐振频率，且因此促成衰荡时间。表面816是从页面出来的表面，且是散射特征安装的地方。正面809不需要为矩形，而是具有可控制谐振频率且应用阻尼材料的形状。此处，示出罩802内的两个印刷电路板803。

在一些实施例中，能量解耦机构824包含声音管件811和螺纹805之间的空隙以减少从传感器安装表面发射期间产生的能量的耦合，且因此减少来自液体槽结构的假回波。

图9是根据所公开的本发明的一些实施例的超声波液位传感器的示范性电学功能框图。如所示，微控制器926(或具有相关联存储器和输入/输出电路的微处理器)创建控制脉冲驱动器927的信号。脉冲驱动器927将来自微控制器的信号转换为驱动换能器929所需的高电压信号。换能器929产生发射到液体表面的超声波信号。换能器929类似于麦克风而工作且接收回波信号并对接收器放大器928进行馈送。接收器放大器放大弱回波信号且将信号馈送到微控制器926。微控制器处理信号并使用多种已知技术确定液体的液位。微控制器926随后控制I/O电路925以采用无线方式、有线方式或这两种方式传送液位。I/O电路925还能够针对换能器从外部计算机接收用于初始化、校准、设定或改变参数等的命令。

换能器929需要有效地发射和接收信号以能够在传感器的最大范围处检测回波信号。换能器的效率受压电单元和换能器正面的表面处的空中接口之间的所有材料影响。此包含匹配块、换能器正面的厚度，以及将这些组件粘合在一起的接头中的粘合剂或耦合材料。制造容差产生材料堆叠的总厚度的充分变化，使得换能器的效率受到显著影响。通常，换能器正面的厚度将微调以考虑到这些变化。在一些实施例中，调整发射器脉冲的频率，因为换能器正面由于如上文所论述的反射镜结构而无法容易地微调。在单元在生产过程中被校准时针对每一传感器调整所发射脉冲的频率。

在图1-5和8-9中描绘的各种实施例和其各种组合中，超声波液位传感器可进一步包含以下中的一个或多个：散射结构，其用以反射不合需要的散射超声波信号远离材料表面；声音管件的密封件，其用以防止液体到达换能器正面；安装构件，其用于将超声波液位传感器附接到容器；有线或无线发射器，其用于发射容器中的材料的液位的指示；阻尼材料，其放置在换能器正面上以减弱换能器正面中的任何振动；另一阻尼材料，其放置在超声波换能器的后侧上以缩短由超声波换能器的谐振频率产生的振铃时间；和/或多个肋状物，其放置在反射体的背表面上以加固反射体并防止反射体平坦表面的振动。

图10示出根据所公开的本发明的一些实施例用于调整超声波换能器的脉冲频率的示范性过程流程。如所示，在框1002中，选择换能器的频率调谐区的边缘处的频率。频率调谐区和其边缘/边界通过工艺变化和其对换能器工作频率的影响的分析来确定。胶合剂接头可改变数千英寸，匹配块可改变相同量，且所注入模制工件的厚度可改变几千分之一英寸。这可使峰值频率从中心移动几kHz。对照设置在测试台处的已知(测试)反射体操作超声波传感器。此反射体可例如是距换能器固定位置处的平坦板，且在框1004中以液体表面将被测量的方式相同的方式发射和接收脉冲。发出具有选定频率的脉冲，接收回波，且处理器(微控制器)确定从测试反射体反射的回波信号的强度(例如，振幅)。在框1004中存储回波信号的振幅。重复所述过程，其中在每一循环之间递增地调整/改变(框1012)发射脉冲频率直至覆盖整个调谐区且频率扫掠完成(框1008)。在框1010中确定和选择最大回波(例如，来自在框1004中存储于存储器中的值的最高振幅)，且在框1014中将用于产生所述回波的频率存储在传感器校准表中以供将来用作换能器的工作频率。

图12A、12B和12C示出超声波换能器的安装方法，其中换能器壳体焊接1238到管状壳体1237。图12A是俯视图，图12B是前视图，且图12C示出超声波换能器的截面视图。如所示，任选阻尼材料1240放置在换能器正面1209上在压电单元1206和匹配块1207周围。肋状物1239放置在反射体1208的背表面上以加固反射体，从而防止反射体表面的振动以缩短衰荡时间并减少由于反射体表面与所述信号异相振动而导致的信号损耗。

所属领域的技术人员将认识到，可对上文描述的本发明的所示出实施例和其它实施例作出各种修改，而不脱离其广泛的发明范围。因此，将理解，本发明不限于所公开的特定实施例或布置，而是既定涵盖在由所附权利要求书和图式描绘的本发明的范围内的任何改变、调适或修改。

Claims (20)

1.一种超声波液位传感器，其包括：

壳体；

超声波换能器，其具有用于发射超声波信号的正表面；

反射体，其具有相对于所述超声波换能器的所述正表面成角度定位的平坦表面，用于将所述超声波信号反射和引导到容器中的材料的表面，其中所述超声波信号从所述材料的所述表面反射且从所述反射体的所述平坦表面反射并由所述超声波换能器接收；以及

控制器，其用于测量由所述换能器发射所述超声波信号和接收所述经反射超声波信号之间的时间周期以确定所述容器中的所述材料的液位的指示。

2.根据权利要求1所述的超声波液位传感器，其进一步包括散射结构以将不合需要的散射超声波信号反射远离所述材料的所述表面。

3.根据权利要求2所述的超声波液位传感器，其中所述散射结构具有角锥形状。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的超声波液位传感器，其中所述材料是液体，且所述超声波液位传感器进一步包括声音管件的密封件以防止所述液体到达所述换能器正面。

5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的超声波液位传感器，其进一步包括具有开口的声音管件以允许所述经反射超声波信号发射到所述材料的所述表面。

6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的超声波液位传感器，其中所述材料是液体，且其中所述换能器正面相对于所述液体的水平液位垂直定位。

7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的超声波液位传感器，其进一步包括有线或无线发射器装置用于发射所述容器中的所述材料的所述液位的所述指示。

8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的超声波液位传感器，其中具有平坦表面的所述反射体为反射镜、平坦金属表面、平坦塑料表面或平坦陶瓷表面。

9.根据权利要求2-8中任一权利要求所述的超声波液位传感器，其中所述换能器正面、所述反射体和所述散射结构以相同成分的材料一体形成。

10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的超声波液位传感器，其中所述换能器正面、所述平坦反射体和所述声音管件相对于所述材料的所述表面可旋转。

11.根据权利要求1-10中任一权利要求所述的超声波液位传感器，其进一步包括放置在所述换能器正面上的阻尼材料以减弱所述换能器正面中的任何振动。

12.根据权利要求1-11中任一权利要求所述的超声波液位传感器，其进一步包括放置在所述超声波换能器的后侧和外侧中的一个或多个上的阻尼材料，以缩短由所述超声波换能器的谐振频率产生的振铃时间。

13.根据权利要求1-12中任一权利要求所述的超声波液位传感器，其进一步包括放置在所述反射体的背表面上的多个肋状物，以加固所述反射体并防止所述反射体平坦表面的振动。

14.一种超声波液位传感器，其包括：

壳体，其包含安装构件以放置在含有液体的容器中；

超声波换能器，其具有用于发射超声波信号的正表面，其中所述正表面相对于所述容器中的所述液体的表面成垂直角度；

平坦反射镜，其相对于所述超声波换能器的所述正表面成角度定位，用于将所述超声波信号反射和引导到所述液体的所述表面，其中所述超声波信号从所述液体的所述表面反射且从所述反射镜的平坦表面反射并由所述超声波换能器接收；以及

散射结构，其用以反射不合需要的散射超声波信号远离所述液体的所述表面。

15.根据权利要求14所述的超声波液位传感器，其进一步包括控制器，用于测量由所述换能器发射所述超声波信号和接收所述经反射超声波信号之间的时间周期以确定所述容器中的所述液体的液位的指示。

16.根据权利要求14-15中任一权利要求所述的超声波液位传感器，其进一步包括具有开口的声音管件以允许所述经反射超声波信号发射到所述液体的所述表面。

17.根据权利要求14-16中任一权利要求所述的超声波液位传感器，其进一步包括有线或无线发射器装置用于发射所述容器中的所述材料的所述液位的所述指示。

18.根据权利要求14-17中任一权利要求所述的超声波液位传感器，其中所述换能器正面、所述反射体和所述散射结构以相同塑料材料一体形成。

19.根据权利要求14-18中任一权利要求所述的超声波液位传感器，其中所述换能器正面、所述平坦反射体和所述声音管件相对于所述液体的所述表面可旋转。

20.一种用于校准超声波换能器的方法，所述方法包括：

a)在所述换能器前方提供测试反射体；

b)选择所述换能器的频率调谐区的边缘处的频率；

c)从所述换能器朝向所述测试反射体发射具有所述选定频率的脉冲；

d)接收从所述测试反射体反射的所发射脉冲的回波信号；

e)确定所述回波信号的振幅；

f)将所述振幅和所述回波信号存储在存储器中；

g)递增地改变所述选定频率并重复步骤c到f，直至覆盖整个频率调谐区；

h)选择具有最大振幅的所存储回波信号；以及

i)确定用于产生具有所述最大振幅的所述选定的所存储回波信号的所述所发射脉冲的频率，且利用所述所确定频率作为所述超声波换能器的工作频率。