CN113196018A - 用于检测介质液位的液位传感器 - Google Patents

Abstract

一种用于检测通用介质液位的传感器，包括电连接结构和至少一个液位检测结构。液位检测结构包括多个细长电极（3₁‑3₄），其包括至少三个测量电极（3₁‑3₄）。细长电极（3₁‑3₄）至少部分地在它们通常在液位检测结构的长度方向上彼此并排设置的位置上延伸，并且每个电极具有相对于电连接结构的近端和远端。液位检测结构在长度方向上被划分成一系列检测区段（S1‑S3），每个检测区段包括两个相应这样的测量电极（31‑34）的两个有效部分（EP₁‑EP₂;EP₁‑EP₃;EP₂‑EP₄），两个有效部分（EP₁‑EP₂;EP₁‑EP₃;EP₂‑EP₄）到普遍程度以第一预定距离（d1）大体上彼此平行地延伸。在一个或多个第一检测区段（S2‑S3）中，除了限定对应第一检测区段（S2‑S3）的两个有效部分（EP₁‑EP₂;EP₁‑EP₃;EP₂‑EP₄）的两个测量电极，还有至少一个另外细长电极的无效部分（NEP₁,NEP₂,NEP₃）延伸。细长电极（3₁‑3₄）以这样的方式成形，使得在一个或多个所述第一检测区段（S2‑S3），至少一个另外的细长电极的无效部分（NEP₁，NEP₂，NEP₃）到普遍程度在距对应的所述两个有效部分（EP₁‑EP₂；EP₁‑EP₃；EP₂‑EP₄）的相应第二预定距离（d2）处延伸，第二预定距离（d2）大于第一预定距离（d1）。

Description

用于检测介质液位的液位传感器

技术领域

本发明涉及用于检测诸如液体、流体物质、粉状材料或在散装状态下的材料等之类的通用介质的液位的传感器。本发明已经特别参照安装或集成在车辆箱中的传感器开发的，所述车辆箱例如燃料箱或机动车发动机运作所必需的添加剂箱。

现有技术

液位传感器在各种环境中使用，用于检测通用容器（诸如箱）中存在的液体的残留量。这些传感器中的一些是基于电量的测量，诸如电容或阻抗。基本上，在前述传感器中，通过处理在多个测量电极之间检测到的特定电量的值，传感器标识在箱中的液体和空气之间的过渡区域，该区域被认为指示液体的液位。

例如，参考被设计成检测电容和/或阻抗的液位传感器，这些传感器通常设想至少两个面对的电极，其液位待检测的液体被设计成穿过所述两个面对的电极之间，其中前述电极经由振荡器电路被激励，该振荡器电路即生成交流电信号或频率调制电信号的电路。

该电路检测在面对的电极之间的电容的至少一个变化，该变化与电极之间设置的电介质集的变化成比例，即，与它们之间存在的液体的液位成比例，并且因此与传感器元件的电容变化成比例。在此类传感器中，因此获得了与前述电容变化成比例的输出信号。

已经提出了各种类型的电容传感器，尽管它们对于液体的介电常数的给定值呈现线性和可重复的行为，但是在其中液体本身的组成变化的情况下，例如诸如柴油或汽油的燃料，具有可变百分比的其他物质（例如水或乙醇），所述电容传感器可能呈现显著的易变性。此外，可能出现分层，无论是由诸如水和燃料之类的不混溶流体引起的，还是由温度梯度引起的，或者再次例如在加燃料期间（例如，用在更纯的汽油基础上包含高百分比乙醇的汽油加燃料）：所有这些都引入测量中的困难。

理想的方法将是提供完全数字的电容传感器，其中每个电极利用空气的介电常数和流体的介电常数之间差异（其任何情况下都是高的），在开关模式下以离散的方式测量一部分液位。然而，由于有必要以毫米量级的精度测量经常在一米或更高区域内的深度，所以10³量级的非常大数量的电极将是必要的，所述电极将被独立管理。就成本而言或者就负担而言，该方法都明确地是不方便的。

此外，基于电量、以及特别是电容的测量的已知传感器经常受到由于电干扰或寄生电容引起的检测误差所影响。

本发明的目的和内容

以其总体来说，本发明具有如下目的：提供生产起来简单且经济上有利的液位传感器，其区别在于使用的高度灵活性，并且其检测较少受到诸如电干扰之类的电噪声和/或也由于寄生电容所致的测量故障影响。

根据本发明，通过具有所附权利要求中指定的特性的液位传感器，实现了以上和其他目的，所述目的仍将在下文中清楚地显现。权利要求形成了本文提供的与本发明相关的技术教导的组成部分。

附图说明

参考附图，本发明的另外目的、特性和优点将从随后的详细描述中清楚地显现，所述附图纯粹作为非限制性示例提供，并且其中：

-图1是根据本发明的可能实施例的液位传感器的示意透视图；

-图2、3和4是图1的液位传感器的仰视图，分别为其后视图、侧视图和前视图；

-图5是根据本发明的可能实施例的液位传感器的一部分的示意表示；

-图6是根据本发明的可能实施例的液位传感器的一部分的局部剖视示意透视图；

-图7是图6的细节；

-图8是根据本发明的可能实施例的液位传感器的电连接结构的分解视图；

-图9-11是旨在举例说明根据本发明的可能实施例的液位传感器的操作的示意表示；

-图12是通用容器的局部剖视示意透视图，所述通用容器中安装了根据本发明的可能实施例的液位传感器；

-图13是图12的液位传感器的前视图；

-图14a、14b和14c是根据本发明的可能实施例的液位传感器的部分的示意表示；

-图15是根据本发明的可能实施例的液位传感器的前视图；

-图16是通用容器的局部剖视示意透视图，所述通用容器中安装了图15中图示类型的液位传感器；

-图17是根据本发明的可能实施例的液位传感器的示意透视图；

-图18-19是通用容器的局部剖视示意透视图，所述通用容器中安装了图17中图示类型的液位传感器；

-图20至图31是局部和示意透视图，其旨在举例说明可以用于根据本发明的可能实施例的液位传感器中的定位和/或固定元件的各种可能实施例；和

-图32至图33是根据本发明的可能实施例的液位传感器以及定位和/或固定元件的可能实施例的局部和示意透视图。

定义

在本说明书中以及在所附权利要求中：

-通用术语“材料”和“液体”应理解为包括许多不同材料、物质或液体的混合物、组合物或组合；

-术语“有效（effective）”，当指代下文描述的电极之一的轴向部分时，意图意指该电极的特定部分以有效（active）方式用于液位传感器的某个检测区段中的液位测量目的；相反，术语“无效”，当指代前述电极之一的轴向部分时，意图意指表示该电极的特定部分没有以有效方式用于包括两个有效部分的液位传感器的某个检测区段中的液位测量目的；

-通用术语“台阶（step）”被理解为指定电极的中间弯曲或成形，使得电极本身的中间部分相对于传感器的长度方向或液位检测方向在一般横向的方向上、优选为基本上垂直或成角度延伸；

-通用术语“普遍”、“普遍地”或“到普遍程度”应根据它们的共同含义来理解，即用于修饰诸如长度、距离、宽度等之类的某一数量的一部分，其在数量上大于剩余部分；因此，例如，如果两个前述电极的两个部分被称为基本上彼此平行地“普遍地”或“到普遍程度”延伸，则这意味着前述两个电极部分在其大部分长度（即，多于一半，优选地多于三分之二）上彼此平行地延伸，由此不排除前述部分的短伸展部分可能彼此不平行；同样地，如果两个电极部分被称为以第一距离彼此“普遍地”或“到普遍程度”延伸，则这意味着前述两个部分在其大部分长度（即，多于一半，优选地多于三分之二）上以前述第一距离彼此延伸，由此不排除前述部分的较短伸展部分可以以彼此不同的距离延伸。

本发明优选实施例的描述

在本说明书的框架中提及“实施例”或“一个实施例”意图指示关于该实施例描述的特定配置、结构或特性包含在至少一个实施例中。因此，诸如“在实施例中”或“在一个实施例中”等可能存在于本说明书的不同点中的短语不一定指代同一个实施例。此外，在本说明书的框架中限定的特定构造、结构或特性可以以任何适当的方式组合在一个或多个实施例中，甚至不同于所表示的那些。本文使用的参考标号和空间参考（诸如“上”、“下”、“顶”、“底”等）仅仅是为了方便而提供并且因此不限定保护范围或实施例的范围。

在初始参考图1-4的情况下，整体上用LS指定的是根据可能的实施例的液位传感器，用于检测液体的液位。传感器LS包括由1指定的至少一个液位检测结构和由2指定的电连接结构，在各种优选实施例中，该电连接结构还集成有电子控制电路。

检测结构1是传感器LS的一部分，该部分至少部分浸没在经历测量的液体中，并且为此目的，它在长度方向X上延伸。根据传感器的安装类型，长度方向X可以基本上对应于液体液位的测量方向；即，它可以是基本上竖直的。然而，支撑结构2通常在长度方向上延伸的事实不一定意味着前述结构完全竖直或直立延伸：如将看到的，事实上，在各种实施例中，结构2可以在液体中倾斜延伸，或者可以包括具有彼此不同的倾斜度的结构的多个伸展部分。

连接结构2基本上形成用于将传感器LS连接到外部系统（例如，车辆上板载的电子控制单元）的接口，并且如已经提及的，可以可能地直接集成液位传感器的电子控制电路。如将在下文中清楚显现的，传感器LS可以包括电连接到同一个连接结构2的甚至多个检测结构1。

检测结构1包括多个细长电极，所述多个细长电极优选但不是必需是丝状的，并且在各种实施例中，由导电材料（例如金属材料）的线或棒构成。在未表示的其他实施例中，前述细长电极可以由沉积或在任何情况下放置在支撑物（例如印刷电路板（PCB））上的导电材料轨道构成。

在图1-4中举例说明的情况下，检测结构1包括由参考标号3₁-3₆指定的六个电极，但是更一般地，根据本发明的技术方案可以应用于包括至少三个测量电极（即，有效地用于液位检测目的的测量电极）的检测结构1的情况。在图1-4的情况下，所有电极3₁-3₆都是测量电极，但是，在其他实施例中，结构1可以包括多个测量电极和至少一个另外的校准或参考电极，如下文举例说明的。

各种电极3₁-3₆优选地具有不同的长度，并且例如以下文描述的方式电连接到电连接结构2。

电极3₁-3₆至少部分地在通常沿长度方向X并排设置的位置上延伸，从而相对于连接结构2，电极各自具有近端和远端；在各图中，仅电极的远端分别用3₁-3₆和E₁-E₆指定，它们是电绝缘的或彼此分离的。

在各种实施例中，电极的近端直接与结构2相关联，优选在同一高度。在各种实施例中，诸如举例说明的实施例，电极3₁-3₆中的至少一些的远端替代地位于长度方向X上的不同高度：例如，参考图1至图4中图示的情况，由3₁和3₂指定的两个电极具有在基本上相同高度的相应远端E₁和E₂，而其他电极3₃-3₆具有在沿轴线X的不同高度的其远端E₃-E₆。这不构成本发明的本质特性，但是出于下文解释的原因，然而这是有利的。

结构1在方向X上被划分成一系列不同的检测区域或区段，其在图1-4的示例中由S1-S5指定。在该示例中，各个区段S1-S4具有基本上相同的高度（或长度），但这不构成本质特性。如可以注意到的，在该示例中，检测区段S1-S5的数量小于电极3₁-3₆的数量。

根据本发明的一个方面，每个检测区段S1-S5包括两个相应电极3₁-3₆的两个有效部分。如先前提及的，术语“有效”和“无效”，当指代测量电极的轴向部分（即，在长度或测量方向上延伸）时，意味着特定电极部分以有效方式使用，或者不分别出于特定检测区段S1-S5中的液位测量目的而使用。

电极3₁-3₆的前述有效部分在图2中分别用从EP₁至EP₆的参考标记指定。如从图2可以注意到，在每个检测区段S1-S5延伸有两个有效部分，其特别地由区段S1中的一对部分EP₁、EP₂、在区段S2的一对部分EP₁、EP₃、在区段S3的一对部分EP₂、EP₄、在区段S4的一对部分EP₃、EP₅和在区段S5的一对部分EP₄、EP₆表示。

在各种实施例中，同一个电极3₁-3₆可以在不同的高度限定多于一个的有效部分，每个有效部分属于不同的检测区段：在举例说明的情况下，例如，电极3₁在区段S1和S2限定相应的有效部分EP₁，电极3₂在区段S1和S3限定相应的有效部分EP₂，电极3₃在区段S2和S4限定相应的有效部分EP₃，电极3₄在区段S3和S5限定相应的有效部分EP₄，而电极3₅和3₆分别在区段S4和S5各自限定仅一个有效部分EP₅和EP₆。

一般而言，根据情况，电极的远端E1-E6将位于其单个有效部分（电极3₅和3₆）的端部或其与连接结构2相对的最后有效部分（电极3₁-3₄）的端部。

在检测区段中的一个或多个中，还延伸有至少一个另外电极的至少一个无效轴向部分，所述至少一个另外电极即除了（即，不同于）对应检测区段的两个有效部分所属的两个测量电极的电极。根据液位传感器的实施例的类型，在检测区段中的一个或多个中，可以延伸有多个另外的电极的多个无效部分。例如，从图1-4将领会，在区段S2，延伸有电极3₂的一个无效轴向部分（未指示），而在区段S3，延伸有属于电极3₁和3₃的两个无效轴向部分（未指示）。同样，在区段S4，延伸有属于电极3₁、3₂、3₄的三个无效轴向部分（未指示），并且在区段S5，延伸有属于电极3₁、3₂、3₃和3₅的四个无效轴向部分（未指示）。

根据本发明的一个方面，电极以这样的方式成形，使得在一个或多个检测区段，两个对应测量电极的两个有效轴向部分与它们对于在所考虑的检测区段中延伸的一个或多个另外电极的一个或多个无效轴向部分相比更靠近彼此。在各种优选实施例中，该特定配置还使能定义检测结构，在该检测结构中，一个检测区段中的电极轴向部分的数量不同于相邻检测区段中的电极轴向部分的数量，其作为结果的优点在下文中描述。

参考图1-4的示例，区段S1-S5的成对有效部分EP₁和EP₂、EP₁和EP₃、EP₂和EP₄、EP₃和EP₅、EP₄和EP₆分别到普遍程度在长度方向X上彼此基本上平行或距离彼此第一预定距离等距地延伸。相反，在区段S2-S5的每个处，存在于所考虑区段中的另外电极或多个电极的每个无效部分到普遍程度在长度方向X上延伸到距对应有效部分第二预定距离处，其中第二预定距离大于第一预定距离。前述第一距离和第二距离优选理解为所考虑的电极的轴之间的距离。

该概念在图5中被更清楚地举例说明，图5部分地图示了图1-4的传感器LS的区段S1-S3。在图5中，由d1标示的是前述第一距离，例如在区段S1中的电极3₁和3₂的有效部分EP₁和EP₂之间，或者在区段S2中的电极3₁和3₃的有效部分EP₁和EP₃之间，或者在区段S3中的电极3₂和3₄的有效部分EP₂和EP₄之间。

替代地，由d2标示的是在区段S2中电极3₁的有效部分EP₁和电极3₂的对应无效部分（由NEP₂指定）之间的第二距离， 或者否则在区段S3处电极3₂的有效部分EP₂和电极3₁和3₃的对应无效部分（由NEP₁和NEP₃指定）之间的第二距离（不用说，它还是在区段S2处电极3₃的有效部分EP₃和电极3₂的对应无效部分NEP₂之间的第二距离d2，或者否则在区段S3处电极3₄的有效部分EP₄和电极3₁和3₃的对应无效部分NEP₁和NEP₃之间的第二距离d2大于距离d1）。

应当注意，即使将是可优选的，但距离d1在每个检测区段S1-S5处不必总是相同的，并且关于距离d2可以说是相同的。然而，一般而言，d2比d1大得多，例如d2是d1的五到四十倍大，优选地是八到二十倍大。

在各种实施例中，各种电极的有效部分和无效部分之间的前述不同距离d1、d2是通过设想电极本身中的至少一个中间台阶来获得的。在目前表示的示例中，中间台阶由图1和图4中的D₂-D₅指定。应当注意，在该示例中，电极3₁基本上是直的，即，没有台阶，而电极3₂-3₆中的每一个沿着其发展分别限定了至少一个中间台阶D₂-D₅。

在各种实施例中，至少一个中间台阶以这样的方式配置，使得位于台阶本身的上游和下游的对应电极3₂-3₆的两个连续部分基本上彼此平行或根据在长度方向X上彼此平行的轴延伸。

为了该目的，优选地，中间台阶D₂-D₅包括对应电极3₂-3₆的伸展部分，其基本上垂直于前述连续部分延伸（例如，参见图5中参考数字“D₂”和“D₃”的线在其处终止的电极的水平伸展部分）。

一般而言，前述两个连续部分中的一个将是所考虑电极的有效部分，而另一个将是同一电极的无效部分。

如可以领会的，在各个检测区段S1-S5处的距离d1和d2的值基本上取决于所涉及电极的中间台阶的构造（特别是，取决于它们横向于或垂直于方向X的伸展长度，可能地包括弯曲的成圆角的伸展部分，这在作为示例提供的图中是可见的）。

在各种实施例中，为了确保各种电极在每个检测区段的正确相互定位，液位传感器LS包括多个定位元件，所述定位元件在长度方向X上彼此间隔一定距离设置，并且被配置为将各种电极永久地保持在相应的预定距离处，诸如先前由d1和d2标示的距离，并且可以可能地用于在操作条件下例如在容器内固定电极。

在各种实施例中，定位元件被设计成限定被设计成进行检测的电极部分之间的距离（d1）和对于进行检测无贡献的电极部分之间的距离（d2）二者。优选地，定位元件被设计成限定有效部分的电极的至少两个部分之间的距离（d1）和无效部分的电极的至少两个部分之间的距离（d2）二者。

在图1-5的情况下，前述定位元件由4指定，并且可以例如包括由电绝缘材料制成的两个部分4a和4b（参见图6），这两个部分可以例如借助于螺纹构件4c或铆钉或卡扣动作或者机械干涉接合元件耦合在一起，其中电极的相应伸展部分设置在其间。在下文中，将举例说明定位元件4的各种其他可能的实施例，在需要的情况下，定位元件4还可以被配置用于将传感器LS的对应检测区段1固定在通用容器（例如箱）内的适当位置中的目的。

在各种优选实施例中，在各种电极的远端处于不同高度的情况下，限定对应检测区段的两个有效部分的两个测量电极中的至少一个使得其相应远端处于基本上对应于或接近于先前提及类型的定位元件的位置，或者稍微超出该位置。例如，在图1和图4中也可以领会前述优选概念，其中可以注意到电极3₃-3₆中的每个的远端E₃-E₆如何稍微突出超过对应的定位元件4。这对于保证电极也在其较低的终止区域中的精确定位和/或正确固定是优选的。

在各种优选实施例中，定位元件4中的至少一个被设置在台阶D₂-D₅中的至少一个台阶附近或对应于该台阶的位置，其中前述定位元件被配置用于将液位传感器固定在适当位置。至少一个这样的元件4的这样的定位可以使得将液位传感器能够固定在对应的箱中在液位传感器弯曲或方向变化的区域处，其对应于箱倾斜变化的区域。

如已经提及的，电极中的至少一些（诸如电极3₂-3₆）的特定构造，优选地通过至少一个中间台阶（诸如台阶D₂-D₅）的存在和它们的相对定位连同远端在不同高度（诸如端部E₃-E₆）的布置来区分，使得能够获得检测结构1，其中给定检测区段中的电极部分的数量不同于先前和/或后续检测区段中的电极部分的数量。一般而言，从最靠近连接结构2的检测区段开始，每个连续的检测区段将包括比前一区段小一个的多个电极部分，然而确保在前述区段中存在两个有效部分。从图1、图2和图4中还可以清楚地领会前述特性，其中可以注意到区段S1、S2、S3、S4和S5如何各自分别包括六个、五个、四个、三个和两个电极部分。

图6-8图示了连接结构2的可能实施例，该连接结构优选地包括相应的外壳，例如形成在两个部分2a和2b中，优选地由电绝缘材料制成。在各种实施例中，外壳的一部分、诸如上部2a限定了连接器主体5，电连接端子6部分地在连接器主体5内延伸，用于将液位传感器LS对接到外部系统。

在各种实施例中，前述外壳被成形为在其内部容纳处理和/或控制电路，检测结构1的电极优选在其近端电连接到该处理和/或控制电路。在举例说明的情况下，两个外壳部分2a和2b成形为在它们之间限定用于容纳电路支架8的腔室7，在电路支架8上可以安装用于控制液位传感器的电路部件8a，优选地包括电子控制单元，诸如具有相关联的非易失性存储器装置的微控制器，用于控制传感器的程序驻留在该非易失性存储器装置中。

电子单元或处理和/或控制电路2优选地包括来自振荡器电路或被设计成生成频率信号的电路、被设计成检测阻抗和/或电容和/或电阻的电路、放大器电路、可控开关或多路复用器或用于切换输入和/或电极的电路、信号采样或采样保持电路、模数转换器、数据处理电路、存储器电路、数据传输电路中的至少一个，优选地用于以串行格式传输和/或接收，非常优选地通过SENT（单边半字传输）接口和/或协议的方式。

在使用微控制器的情况下，这优选地包括至少一个处理和/或控制逻辑单元、存储器电路以及输入和输出，其中输入是模拟/数字类型的。作为对电子控制单元的替代，它可以包括ASIC或FPGA类型的集成电路和专用于执行模数转换器功能的集成电路。

电路支架8优选地设有用于电极3₁-3₆的连接布置8b，该连接布置8b连接到由前述部件8a提供的电路，并且此外例如经由弹簧触点6a连接到前述电路的是端子6。外壳的两个部分中的一个——这里是部分2b——优选地设有用于电极近端部分的通路9，并且对于该通路9可以存在相关联的合适的密封装置，诸如树脂接合。同样，在两个外壳部分2a、2b之间，优选地提供密封装置10（图8），诸如环形垫圈。两个外壳部分2a、2b固定在一起，这利用例如经由螺纹构件设置在其间的密封装置10、或者否则利用卡扣动作的接合装置或技术上等同的装置；在图示的示例中，为此目的提供了螺纹构件和上部固定环，其在图8中分别用11和12指定。优选地，外壳的部分中的至少一个——这里是部分2b——设有元件13，用于将连接结构2定位和/或固定到不同的结构，例如箱的外部。

在各种实施例中，液位传感器的控制电路被配置用于在限定对应检测区段的两个检测轴向部分的两个测量电极之间选择性地施加电势差，优选地是频率调制的电势差，并且用于检测在前述两个检测轴向部分之间的给定电量的值，该电量代表液体的液位。如以上看到的，各种电极被设置成彼此电绝缘，即，在两个或更多个电极之间没有永久电连接的情况下，并且因此在没有串联或并联电连接的情况下。尽管如此，控制电路优选地被配置用于将除了两个测量电极之外的电极接地，前述电势差不时地被施加到所述两个测量电极。

因此，感兴趣的电量基本上仅在该区段的两个检测轴向部分之间被检测，该区段不时被考虑，这些检测部分仅在液位检测方向上到普遍程度延伸，并且因此不使用横向于两个电极延伸的交叉指型导电元件，如通常发生在根据现有技术的各种电容传感器中的。

根据传感器配置的类型和要检测液位的液体的特性的类型，所讨论的电量可以是阻抗或电阻或电容，并且控制电路将被相应地配置。例如，在传感器的电极直接与液体接触的情况下，当液体相对绝缘或具有低电导率（诸如柴油或新的/非废油）时，电极之间测量的电量可以是电容，或者否则是在更导电的液体（诸如尿素/AD-Blue、非去离子水、挡风玻璃清洗液、使用过的/废油等）的情况下是阻抗。

在传感器LS的情况下也可以测量电容，传感器LS的电极相对于液体是电绝缘的，例如围封在基本上不可渗透液体的电绝缘材料涂层中，并且液体是导电的（例如，水-尿素溶液）。对于本领域技术人员来说将明确清楚的是，至少在电极与液体接触的情况下，电容测量的结果也将取决于液体本身的介电常数，还可能的是检测液体的阻抗值或电阻值或电导率。

图9是先前描述的类型的传感器LS的示意图示，其安装在通用容器T、例如车辆的箱内部。在该示例中，传感器LS以这样的方式设置，使得其区段S1是沿长度方向X最下方的一个。显然，在其他实施例中，传感器LS可以相对于图示的情况颠倒设置（即，其中区段S5在最下面），可能适用于此目的，并且在该情况下，传感器本身的控制逻辑可以基本上关于下文举例说明的控制逻辑相反。

在图9的情况下，容器T中存在相对少量的液体L，其中检测区段S1仅部分浸没。

假设所讨论的液体是柴油，并且电极有效部分之间测量的电量是电容。在所考虑的示例中，电极3₁-3₆构成电容电极：因此，当某个检测区段的两个有效部分至少部分浸没入液体中时，在两个对应电极之间可以检测到的电容值将不同于在没有液体值时（即，在电极没有浸没的情况下）可以检测到的电容，该电容值取决于所讨论的液体的介电常数。

在液位测量步骤的过程中，传感器的控制电路将最初控制仅在电极3₁和3₂之间的电势差或变频信号的施加，电极3₁和3₂的有效部分EP₁和EP₂提供检测区段S1。如已经提及的，剩余的电极3₃-3₆可以连接到地（或者连接到不同的电势或者不连接到电势）。更一般地，测量步骤将从检测区段开始，该检测区段位于要测量其液体液位的容器内部最下方；然而，原则上不排除用不同的序列开始检测，例如从最上方的区段（诸如，在目前讨论的示例中的区段S5）开始。

给定电势差的恒定施加，控制电路测量两个电极3₁和3₂之间的电容值，该电容值将作为两个有效部分EP₁和EP₂在液体L中的浸没程度的函数而可变；然后，该电路将检测到的值与包含在该电路本身的合适的非易失性存储器装置中的对应参考信息进行比较，对于给定区段S1检测到的每个电容值或电容值范围，前述信息表示液体L的对应液位。

前述参考信息显然是在设计阶段中，在液体L的各种液位下在使用容器T上的液位传感器LS进行实验测试之后、以及优选地还在生产阶段中的设置或校准之后，先前获得的。

基本上然后，在进行测量和比较之后，控制电路能够知道区段S1的有效部分EP₁和EP₂浸没在液体L中是什么程度，或者相反地，前述部分EP₁和EP₂没有浸没或在空气（或一些其他气体）中是什么程度，并且从而知道液体的对应液位。优选地在连接结构2中实现的控制电路然后将向外部世界传输或生成信号，例如经由先前描述的电连接器5-6，这些信号表示液位信息。

如已经提及的，根据液体的特性和传感器的配置类型（电极是否与流体隔离），对应的控制电路可以被配置用于检测电极之间的阻抗值，而不是电容值，并与对应的参考信息进行必要的比较。

如先前提及的，在各种优选实施例中，从最靠近结构2的区段开始，各个区段S1-S5具有数量递减的电极部分。该特性有利于改进液位检测的质量。

在这方面，一般认为，当并排设置的电极仅部分浸没在液体中时，电极在空气中的（上覆的）伸展部分的电容，即，未浸入液体中的伸展部分引起电噪声或寄生电容，其在一定程度上损害了关于前述浸没伸展部分的电容的测量。当液体液位低时，即，当液体中的电容清楚地低于空气中的电容时，该噪声或寄生电容具有主要影响。例如，参考图9的情况，整体上由C_liquid指定的是电极E1和E2的浸没伸展部分之间的电容，而由C_air指定的是它们在空气中的伸展部分之间的电容。

归因于各个区段S1-S5之间的电极部分的数量递减的特定配置，同样在液体L的低液位的情况下，空气中的电容C_air将仅由液体中存在的区段S1的电极部分的非浸没伸展部分来确定。归因于检测区段S1仅由两个相邻的电极部分组成（即，电极3₁和3₂的有效部分EP₁和EP₂——参见图5）的事实，结构1的其他电极将基本上不在前述区段S1处引起任何噪声或寄生电容，或者在任何情况下都将引起非常低的电噪声或寄生电容，从而致使液位检测更精确。

替代地，如果电极3₁-3₆的远端都基本上位于或接近容器T的底壁Tb，则除了相应的两个有效电极部分之外，区段S1（或更一般地，每个检测区段S1-S5）还将包括其他电极的另外四个无效部分。在这样的假设的情况下，在液体L的液位等于例如图9中图示的液体液位面前，除了电极3₁和3₂的有效部分的浸没和非浸没伸展部分之外，在区段S1处，还将存在电极3₃- 3₆的对应无效部分的其他四个浸没伸展部分和同样多的非浸没伸展部分，作为结果，显著得多的电噪声和寄生电容，损害了液位测量的质量。

应该注意的是，利用图5中图示类型的配置，电极3₃的终止伸展部分，即，其有效部分EP₃也与区段S1处的电极3₁的有效部分EP₁并排设置：并排设置的该伸展部分在任何情况下都具有这样的有限长度，使得由此引入的干扰非常低。

替代地，图10图示了容器T中液体L的量使得液位可以由区段S2检测的情况。在这样的情形下，例如，液位检测步骤将设想上面已经关于区段S1解释的步骤——即，在电极3₁和3₂之间电势差的施加，随后检测相同电极之间的电容，并将检测到的值与参考信息进行比较。控制电路除了认识到区段S1完全浸没在液体中之外，还将然后对于上覆的区段S2重复相同的步骤，并且因此：

-仅在电极3₁和3₃之间施加电势差，电极3₁和3₃的有效部分EP₁和EP₃构成检测区段S2，其中剩余电极3₂和3₄-3₆可能连接到地；

-在恒定施加电势差的情况下，测量两个电极3₁和3₃之间的电容或阻抗值，该值作为两个有效部分EP₁和EP₃浸没在液体L中的程度的函数而可变；

-将检测到的值与对应的参考信息进行比较，以便推断出液体L的对应液位；和

-将表示检测到的液位的信号传输到外部世界。

根据容器T中液体L的液位，对于更上方的所有其他区段，将连续遵循相同的逻辑。另一方面，原则上不排除从容器T内的最上面区段开始检测步骤。

在图10的情形下，在区段S2处，电极3₁和3₃的有效部分EP₁和EP₃以及电极3₂的无效部分NEP₂二者部分浸没在液体L中（参见图5）。如先前解释的，根据本发明，无效部分NEP₂位于距有效部分EP₁和EP₃的距离d2处，所述距离d2大于在有效部分EP₁和EP₃之间的距离d1：这样，电极3₂在区段S2处生成的电干扰或寄生电容的影响可忽略不计，或者在任何情况下都非常有限，从而有利于液位检测的精度。

图11图示了容器T中液体L的量使得液位可以由区段S3检测的情况。检测逻辑仍然是上述的逻辑，其中控制电路除了识别区段S1和S2完全浸没在液体中之外，还将重复以上提及的与上覆区段S3相关的步骤。

在图11的情形下，在区段S3处，电极3₂和3₄的有效部分EP₂和EP₄以及电极3₁和3₃的无效部分NEP₁和NEP₃二者部分浸没液体L中（参见图5）。根据本发明，前述无效部分NEP₁和NEP₃位于比有效部分EP₂和EP₄之间的距离d1更大的距离d2处，这样最小化由区段S3处的电极3₁和3₂生成的电干扰或寄生电容的影响，以有利于液位检测的精度。

图12中图示了根据本发明另外可能的实施例的液位传感器LS，其安装在液体的通用容器T、例如箱内部。在图13中，传感器LS本身在前视图中被图示为隔离。

从前述图12-13中，可以注意到，与前面的图1-11中图示的不同，电极3₂-3₅的台阶D₂-D₅可以全部限定在检测结构1的同一侧（这里是右手侧，如图11所查看到的）。

图12和图13同样图示了在各种实施例中，构成检测结构1的多个电极可以如何包括至少一个校准或参考电极。

在各种实施例中，形成本发明主题的传感器被配置用于检测在成分方面和在温度方面都可能不均匀和分层的液体液位。因此，为了更准确的测量，在各种优选实施例中，可能的是在同一个检测结构的多个检测区段提供校准元件，特别是在电极的每对有效部分处提供至少一个校准元件。

有利地，各种校准元件可以由单个校准或参考电极来定义。优选地，前述单个校准电极被成形为限定多个校准部分，校准部分中的每个被局部地与在对应检测区段的有效部分之一并排设置，优选地基本上平行于该有效部分之一。校准部分优选地定位在对应检测区段的最低部分，使得当液体仅覆盖对应测量电极的有效部分的一小部分时，也可以使用校准部分。

在图12和图13中举例说明的特定情况下，提供了用3₁-3₅指定的五个测量电极，和用3_r指定的单个校准电极。测量电极——即相应的有效部分EP₁-EP₅——在这种情况下限定了四个检测区段S1-S4。因此，如可以看见的，在该示例中，检测区段S1-S4的数量也小于电极3₁-3₅、3_r的数量。

校准电极3_r特别是经由多个相应的中间台阶D_r被成形，以便限定多个校准部分，如已经提及的，校准部分中的每个基本上平行于对应检测区段S1-S4的两个测量电极的两个有效部分延伸。台阶D_r优选地以这样的方式配置，使得电极3_r的校准部分将仅在有限的伸展部分内平行于两个测量电极的有效部分。

应该注意的是，归因于以上提到的构造，分别具有测量电极和校准电极的台阶D₂-D₅和D_r，所有这些都被限定在检测结构1的同一侧，每个测量电极3₁-3₅仅限定一个相应的有效部分EP₁-EP₅。在各种实施例中，诸如举例说明的实施例，台阶D_r相对于台阶D₁-D₅处于交错位置。

参考图14的部分（a），由Ep_r指定的是电极3_r的前述校准部分中的两个，其在基本上平行于区段S1的有效部分EP₁和EP₃以及分别平行于区段S2的有效部分EP₂和EP₃的长度方向上延伸。校准部分EP_r在它们自己的轴和对应检测区段的两个有效部分的轴之间以相应的第三预定距离d3延伸，前述第三距离d3比前面提及的第二预定距离d2短。

再次在图14的部分（a）中，由NEP_r标示的是在前述校准部分EP_r和对应的台阶D_r之间延伸的校准电极3r的部分。如可以注意到的，对于每个检测区段，这些部分NEP_r以距离对应检测区段的两个有效部分的距离d2_r延伸，距离d2_r大于对应距离d1，并且优选地也大于距离d3。在图14的部分（a）中，由d2_r标示的是部分NEP_r与区段S1和S2的两个有效部分中的仅一个（EP₂和EP₃）之间的距离：然而，将领会，每个部分NEP_r与区段S1和S2的两个有效部分中的另一个（EP₁和EP₂）之间的距离d2_r也大于对应的距离d1。

将领会，在各个检测区段处的距离d1、d2、d3和d2_r的值取决于分配给相关电极的中间台阶的构造。

优选地，在每个检测区段处，校准电极3_r的校准部分EP_r的长度小于两个测量电极的两个对应有效部分的长度。在图14的部分（a）中也可以清楚地领会到该特性，其中L1标示测量电极有效部分——在长度方向上——的长度，而L2标示校准电极的校准部分——在相同方向上——的长度。由校准电极限定的校准部分的长度通常小于测量电极的对应有效部分的长度：通常，对于具有长度包括在10和150 cm之间、优选在5和40 cm之间的有效部分，校准电极的对应校准部分将具有包括在0.2和10 cm之间、优选在0.5和4 cm之间的长度。

基于上面已经描述的内容，由于距离d2_r，由校准电极3_r的部分NEP_r在各种检测区段处生成的电干扰或寄生电容的影响将可忽略不计，或者在任何情况下都非常有限，从而有利于液位检测的精度。另一方面，考虑到它们的与长度L1成比例的小长度L2，由校准部分Ep_r生成的电噪声将非常低。

将领会，对一对测量电极之间检测到的电容（或其他电量）的贡献实际上完全是由于长度L1的相应有效部分（再次参见图14的部分（a））：随后，两个测量电极之间的距离变得大得多，并且对电容的贡献变得可忽略不计。

校准过程优选地在生产线的端部实行，即，在已经制造了传感器LS之后，以便获得表示液体液位的电量（电容、阻抗或电阻）的一个或多个校正或补偿系数。

例如，假设传感器的操作基于测量电极3₁-3₅的有效部分之间的电容的检测，将可能通过在至少两个不同的温度T1和T2下、在校准电极3_r（即，它的部分EP_r）和各种测量电极3₁-3₅（即，它们的部分EP₁-EP₅）之间，以及在各种测量电极3₁-3₅之间（即，在它们的部分EP₁-EP₅之间）测量空气中的电容（即，其中电极不浸没）来操作。为了这些参考检测的目的，传感器可以首先放置在温度T1下的气候腔室中，然后放置在温度T2下。可能地，也可以用浸没入具有已知物理特性的液体中的传感器LS来实行类似的检测序列。

因此，例如参考图14（a）的下部，在温度T1下，在区段S1处，在参考电极3_r的校准部分EP_r和与它并排设置的测量电极E₂的有效部分EP₂的对应部分之间，将检测电容C_{air Ref S1}，并且在测量电极E₁和E₂的有效部分EP₁和EP₂之间，将检测电容C_{air Eff S1}。然后，针对区段S1检测到的电容值C_{air Ref S1}和C_{air Eff S1}将被写入传感器控制电路的存储器中。

接下来，参考图14（a）的上部，再次在温度T1下，在区段S2中，在参考电极3_r的校准部分EP_r和与它并排设置的测量电极E₃的有效部分EP₃的对应部分之间，将检测电容C_{air Ref S2}，并且在测量电极E₂和E₃的有效部分EP₂和EP₃之间，将检测电容C_{air Eff S2}。此外，针对区段S2检测到的电容值C_{air Ref S2}和C_{air Eff S2}然后将被写入传感器控制电路的存储器中。

然后，总是在温度T1下，对剩余的上覆区段S₃和S₄进行电容C_{air Ref S（n）}和C_{air Eff S（n）}的检测及其在存储器中的对应存储。相同的过程将在第二环境温度T2下对所有区段重复。

如已经提及的，也可能的是还在传感器浸没入已知液体中的情况下实行检测和检测值的存储的序列，以便获得电容C_{liquid Ref S（n）}和C_{liquid Eff S（n）}的对应值。

电容C_{air Ref S（n）}和C_{air Eff S（n）}（以及当被设想时可能的电容C_{liquid Ref S（n）}和C_{liquid Eff S（n）}）的检测使能为了该目的而预先布置的控制电路，以确定补偿或校正系数a _（n） 和b _（n） ，以便在设备的实际使用期间来采用。

在传感器LS的有效使用期间的校正或补偿是基于前述系数a _（n） 和b _（n） 来实行的，例如以下面描述的方式（再次假设检测的量是电容）。

例如，参考图14的部分（b），当容器T被液体填充直至液位h时，除了校准电极3_r之外，仅测量电极3₁和3₂与液体本身接触。测量电极3₁和3₂的有效部分EP₁和EP₂在空气中的伸展长度等于L1-h，而浸没入液体中的长度等于h。

传感器LS的控制电路被预先布置用于测量在前述测量电极的有效部分EP₁和EP₂之间的电容C_{m S1}，以及具有高度L2的校准电极3_r的对应有效部分EP_r和测量电极3₂的有效部分EP₂在区段S1的对应伸展部分之间的电容C_{Ref S1}。

假设所考虑的测量电极的有效部分EP₁和EP₂部分浸没在液体中，并且部分浸没在空气中，电容C_{m S1}具有由于空气中的部分的贡献以及由于液体的贡献：

参数a1和b1是先前提及的用于区段S1的校正系数，其在校准期间被确定，同样也是C_{air Ref S1}的值。

从前述等式因此可能获得感兴趣的值h，即，液位的值：

C_{m S（n）}的表达式可以通过假设对电容的两个贡献来获得：一个是由于液体（

），并且一个是由于空气（

）。

这两项是通过取每单位长度的电容，并将其乘以对应介质所涉及的电极有效部分的伸展长度而获得的：对于空气，每单位长度的电容由

（从传感器校准中已知的值）表示；对于液体，我们有

，它替代地在操作期间被测量。

当容器T被更大程度地填充，并因此被填充到另一液位h时，液位传感器测量距容器本身的底部最远的两个测量电极的有效部分之间的电容，这两个测量电极浸没在液体中，并且相对于校准电极的对应校准部分（应该注意，控制电路完全能够标识前述一对有效部分，假设在任何情况下，在它们之间检测到的电容清楚地不同于在前述有效部分完全在空气中的情况下将检测到的电容）。

为了该目的，可以参考图14的部分（c），其举例说明了以下情况：液体L的液位h到达传感器的检测结构的区段S4，测量电极3₄和3₅的有效部分EP₄和EP₅部分浸没入前述液体中。

如参考图14的部分（b）所述，在区段S4中，我们因此将具有

参数a4和b4是先前提及的用于区段S4的校正系数，其在校准期间被确定，同样也是C_{air Ref S4}的值。

在电极3_r的校准部分EP_r和测量电极3₅的有效部分EP₅的对应伸展部分之间测量的C_{Ref S4}使得对于容器T的不同区域具有参考值成为可能（与图14的部分（b）的情况相比），因此使得考虑液体L内温度和成分二者的梯度和不均匀性的缺少的存在成为可能。因此，容器T的填充由L3 + h给出，其中L3对应于区段S1、S2和S3的高度——对控制电子器件已知，所述区段显然浸没在液体L中，并且其中h等于

为了对其中计算h值的区段进行标识的目的，控制电路可以测量值C_{Ref S（n）}，并将该测量值与针对空气中的校准存储的值C_{air Ref S（n）}进行比较，该值C_{air Ref S（n）}在初始校准期间获得，如先前解释的：从底部、即从区段S1开始对每个检测区段实行前述检测和比较步骤。这样，控制电路可以标识其中C_{Ref S（n）}的检测值等于或接近C_{air Ref S（n）}的检测区段，即其中电极3_r的校准部分在空气中、即没有浸没在液体L中的检测区段：在这一点上，如以上解释的，电子器件可以标识对于底层检测区段的h值，并将填充液位计算为h + L3。在其中控制电子器件没有标识任何区段的情况下，其中C_{Ref S（n）}等于或接近C_{air Ref S（n）}，这意味着最后区段、即最远的一个区段也浸没在液体中。

在各种实施例中，根据本发明的液位传感器包括多个液位检测结构，优选地连接到同一个电连接结构2。例如，图15图示了传感器LS的情况，该传感器LS包括一个第一所述液位检测结构1’和一个第二液位检测结构1”，它们在长度方向X上在大致并排位置延伸，并且它们二者都连接到结构2。在举例说明的情况下，两个结构1’和1”各自设有先前提及类型的校准电极3_r，但是这不构成严格的本质特性。

两个或更多个检测结构可以包括不同数量的检测区段。再次参考图15的情况，结构1’包括四个检测区段S1-S4，而另一个结构1”仅包括两个区段S1和S2。例如，这种类型的配置在其中容纳其液位待检测的液体的容器或箱包括多个不同的隔间或者否则多个不同的存储区域——例如所谓的鞍形箱、特别是车辆的燃料鞍形箱——的情况下是有用的。

为了该目的，图16举例说明了具有多个彼此不同的隔间或存储区域的容器或箱的情况，诸如用于车辆的箱，例如具有所谓的鞍形箱类型，其底部Tb被成形为限定由T₁和T₂标示的两个不同的下部存储区域，这两个下部存储区域通常彼此平行，它们被公共存储区域T₃覆盖（当然，区域T₁和T₂中的每一个都具有用于液体的相应出口，其未被表示）。

两个结构1’和1”中的每一个在长度方向上部分地在相应的下部存储区域T₁和T₂中延伸，并且部分地穿过公共存储区域T₃延伸。因此，将领会，经由每个结构1’和1”的一个或多个最低检测区段（例如，图15的每个结构的区段S1和S2），将有可能独立地检测两个下部存储区域T₁和T₂的每一个中的液体的存在和其液位，而结构1’的剩余检测区段（例如，图15的结构1’的区段S3和S4）可以用于检测公共存储区域T3中存在的液体的存在和其液位。

因此，一般来说，在液位传感器包括连接到同一个电连接结构2的多个液位检测结构的情况下（如在图15和图16的示例中），甚至仅检测结构中的一个可以包括区段（诸如区段S3和S4），该区段专用于检测在公共存储区域（诸如区域T₃）中存在的液体的存在和其液位。

在图16的示例中，支撑件P被表示、集成或固定到容器或箱T的至少一个侧壁Ts，或者更一般地，基本上与液位传感器1或对应电极并排延伸的壁，其中前述支撑件P耦合到液位传感器的定位元件。

在各种实施例中，液位传感器的一个或多个检测结构具有多个连续区域，所述连续区域根据通常关于彼此成角度的相应平面延伸，其中各种电极在对应于连续区域之间的每个过渡区域的位置中具有相应的弯曲。

图17中图示了该类型的示例，其中液位传感器LS以类似于图15中所示的方式的方式构建，并且包括在长度方向X上彼此并排设置的两个检测结构1’和1”。每个结构1’和1”基本上包括三个不同的区域，它们在方向X上关于彼此不同地倾斜，其由A1、A2和A3标示。为了该目的，在对应于区段A1-A2和A2-A3之间的过渡区域的位置中，两个区段1’和1”的电极具有相应的弯曲；前述过渡区域在图17中用B1和B2标示。在该示例中，两个结构1’和1”的区域A1大体上包括各种电极的部分，其基本上具有提供到结构2的连接的目的，即，对于液位检测目的无效的部分；同样，结构1”的区域A2也不包括液位检测区段，而结构1’的区域A2仅包括检测区段S4；最后，结构1’的区域A3包括相应的检测区段S3、S2和S1，而结构1”的区域A3包括相应的检测区段S2和S1。这种类型的配置在如下情况下可能被证明是有用的：用于液体的容器，例如车辆箱，其具有复杂的几何配置，例如通过具有不规则轮廓的壁的存在来区分，该不规则轮廓不允许使用直线检测结构。

例如，图18和图19举例说明了具有两个隔间或鞍型的容器7的情况，该容器7例如是车辆箱，其具有成形的中间区域Th，大体上具有拱顶形状，其在容器T内限定了用于储存液体的两个区域T₁和T₂，如已经关于图16所见。在这种情况下，至少在每个区域T₁和T₂，并且优选地还在区域T₃，至少底壁此外通过彼此成角度的壁部分来区分。

在图18中，这些壁部分由Tb1、Tb2和Tb3标示，其中至少壁部分Tb2和Tb3对应于存储区域T₂：为了简单起见，将假设底壁Tb在区域T₁处以类似的方式成形（尽管在该区域T₁中底壁可以是不同角度的，或者甚至大体上是平面）。在这种情况下，归因于不同高度的支撑件P，液位传感器LS固定到容器T的上壁Tu，支撑件P大体上朝向底壁Tb延伸。

还参照图19（其中未表示底壁Tb），该布置使得传感器LS的下检测区段的下端，即，两个结构1’和1”的区段S1各自位于底壁Tb附近，而结构1’的检测区段S4的上端位于上壁Tu附近。这样，经由每个结构1’和1”的区段S1和S2，将有可能彼此独立地检测每个存储区域T₁和T₂内的液体液位，并且经由结构1’的区段S3和S4，将有可能检测容器T的公共存储区域T₃内的液体液位，如已经参考图15-16的实施例所述。

当然，设想检测结构的不同角度区域的解决方案也可以用于仅包括一个这种结构的液位传感器的情况中，像图1-15中表示的液位传感器。

在图20至图33中举例说明了定位和/或固定元件的各种可能的实施例，所述定位和/或固定元件可以用于将液位传感器LS的每个检测区段处的电极固定在相对位置中，即，或者可以用于将传感器LS或对应的电极固定在对应于容器或箱T的至少一个壁Tu、Tb、Ts的位置中。

图20-21图示了定位元件4的情况，定位元件4的主体被设计成在横向于检测结构的一区段的电极的方向上延伸，并且其包括可以通过卡扣动作闭合的两个部分，其中电极的相应伸展部分设置在其间。前述主体可以方便地例如经由模制由合适的塑料材料制成。在该示例中，因此提供了两个细长部分20a和20b，通过铰链部分20c接合在一起，其中，在与铰链部分20c相对的部分20b的端部，可以例如以弹性齿的形式提供挂钩元件20d，以将两个部分20a和20b彼此牢固地固定。元件4的下部——这里是部分20a——设有部件20e，用于例如经由卡扣动作、或以螺纹方式、或以干涉方式固定到对应的支撑件P，该支撑件P限定在容纳液体的容器的壁（例如侧壁Ts）中，该液体的液位将被检测。

优选地，在部分20a和20b的面对表面的至少一个中，为检测结构1的对应电极限定横向定位座20f。

图22-24表示定位元件4，其主体在横向于结构1的电极的对应伸展部分的方向上包覆成型，并且在其两端限定了用于固定到两个支撑件P的对应构件的通座（未指示）。在图22-23的示例中，由22指定的前述固定构件以卡扣动作方式或干涉方式接合，而在图24的情况下，提供了螺纹构件或铆钉22’。

图25-26涉及类似于图20-21的定位元件的定位元件的版本，但是其中两个主体部分20a和20b被配置为不同的部分。在这种情况下，两个部分之一——这里是部分20b——在它的两个相对端具有例如以弹性齿的形式的相应的挂钩20d，用于阻挡部分20a上的部分20b，其中电极的相应伸展部分设置在其间。同样在这种情况下，部分20a设有用于例如经由卡扣动作、或通过螺纹连接、或利用干涉固定到对应支撑件P的部分20e，并且在部分20a和20b的面对表面中的至少一个中限定有用于电极的横向定位座20f。

图27图示了定位元件的解决方案，该定位元件在结构上类似于图25-26中的定位元件，但是其中挂钩20d设有杠杆凸片20g，其目的是在需要的情况下促进挂钩本身的分叉，并且因此促进部分20a和20b的分离。

图28和图29举例说明了定位元件4，其中为检测结构1的对应电极提供了弹性接合座。在该示例中，元件4的主体由横向部分20a构成，该横向部分20a在底部设有用于固定到支撑件P的部分20e，并且在顶部设有用于接合对应电极的弹性接合元件20h。接合元件20h可以例如包括两个弹性柔性凸片，它们从部分20a大体上平行地升起，并且具有相应相互面对的内表面。在前述凸片中的第一个的内表面上限定有例如以齿形式的凸起，该凸起弹性地面对或压靠在第二相对凸片的内表面上，例如在对应于前述第二凸片的类似齿的区域处。

方便的是，一个或多个凸起可以限定上斜面，以便有利于电极插入两个凸片之间。在实践中，电极在元件4的部分20a的方向上被压在两个凸片之间，以便使凸片本身产生弹性分叉，并且从而使得电极能够越过先前提及的一个或多个凸起。一旦它越过凸起或两个相对的凸起，凸片就再次弹性地呈现它们大致平行的配置，使得一个或多个凸起将电极保持在适当的位置。在部分20a的上表面上，在包括在两个凸片之间的区域处，可以为电极的对应伸展部分的至少部分外壳处限定横向座。

图30和31涉及一种定位元件，该定位元件与容器的壁Ts一体地限定在单件中，所述容器中的液体液位将被测量，即，定位元件4，其还集成了先前由p指定的支撑元件的功能。在这样的实施例中，优选地由塑料材料制成的所讨论的壁Ts以这样的方式模制，使得其提供元件4的相应部分围绕电极：然后，基本上，壁Ts被局部包覆成型在电极的相应伸展部分上。

图32至图33举例说明了其中定位元件4包括纵向延伸主体的情况，该纵向延伸主体包覆成型在检测结构的至少一个对应的纵向延伸部分上，即，在其两个或更多个电极上。

在前述包覆成型的主体内，可以在电极未穿过的区域限定一个或多个通孔H，例如以孔或槽的形式，其中提供用于耦合到对应的支撑件P的构件22，其例如是卡扣动作类型或以干涉或螺纹连接类型的接合构件。例如，参考图33，以槽形式的通孔H限定在包覆成型在电极3₂的有效部分EP₂和校准电极3r的无效部分NEP_r之间包括的区域处的主体中；以孔形式的另一个通孔（未指示）替代地提供在包覆成型的主体中对应于由22’指定的固定构件的位置中。

当然，根据本发明的液位传感器的检测结构的定位构件不一定都必需彼此相同，可能的是设想例如根据图20至图32的不同元件4的组合使用。

如先前提及的，根据本发明的液位传感器的电极不必一定与液体接触，对于它们而言可能的是与液体隔离。在这种类型的各种实施例中，至少传感器的检测结构1或其检测结构1’、1”中的每个可以设有电绝缘涂层或外壳。这样的外壳可以至少部分地由电绝缘材料包覆成型形成，或者否则至少两部分以流体密封的方式固定在一起，例如焊接或胶合，其中电极设置在其间。

图34图示了例如具有与液体隔离——即设有整体用30指定的外壳或涂层——的电极的传感器LS的版本。如在图35和图36的细节中可以注意到的，外壳30可以包括彼此关联的两个部分30a和30b，其中电极设置在这两个部分之间，例如焊接在一起。在图示的示例中，部分30a大体上是平面，而部分30b具有至少部分与电极的轮廓互补的轮廓，它例如可能的是在组装期间获得该成形，特别是当部分30b足够薄（例如，以薄膜的形式）并且热封在部分30a上时。在这种类型的应用中，为了获得一种用于电极的支撑结构，部分30a也可以比部件30b相对更厚，尽管这不是严格必要的。有利的是，外壳30也可以被利用，以便将传感器的传感部分固定在容器T内部，如图34至图35中举例说明的，特别是利用集成在容器本身中的支撑件P，如先前提及的。然而，外壳30的两个部分可以彼此相同或对称，即，每个电极具有至少部分与电极的相应部分互补的轮廓，例如以薄膜的形式。

将领会，在该类型的实施例中，外壳可以完全或部分地执行确保电极适当相对定位的功能，例如在先前提及的距离d1、d2和可能的d3处。

涂层30也可以具有包覆成型的类型，或者否则以施加在电极上的绝缘层或涂层的形式，诸如由特氟纶或其他电绝缘材料制成的层。涂层优选地被设计为整体，用于封闭传感器的所有电极，如在举例说明的情况下，但是不排除由多个部分形成的涂层——其中每个部分封闭单个电极——的情况：例如，考虑封闭在相应护套中的电极，诸如电绝缘线，然而，在这种情况下，将可优选地设想多个定位元件，例如前面用4指定的类型。此外，绝缘壳可以从平板开始获得，通过热成型成形，并使用诸如振动焊接、热叶片焊接、激光焊接等任何已知技术焊接在一起。

此外，传感器的导电元件（在示例中由具有圆形区段的条表示）可以由金属箔（钢、铝、铜或其他合适的导体）获得，并且使用选择性化学蚀刻技术（例如，也称为术语“蚀刻箔”的技术）成形为像电极一样。箔的厚度可以包括在1和500 μm之间，优选地包括在30和150 μm之间。在蚀刻箔技术的情况下，保护层可以例如由厚度包括在10和600 μm之间、优选地在40和150 μm之间的聚合物薄膜构成。覆盖箔或薄膜可以基于传感器将在其中操作的化学试剂的类型——例如高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯、具有高阻隔效果的聚合物多层膜等——来选择。

图37和图38举例说明了另外可能的变型实施例，其中集成在容器T中用于容纳液位传感器的支撑件P限定了相应的座，在该座中可以局部插入传感器的检测区段。在这种情况下，支撑件P可以包括例如相对的壁，在它们之间限定狭缝或间隙，传感器的检测区段可以在横向方向上插入其中。该类型的应用在其中传感器的检测结构1或其每个检测结构1’、1”包括绝缘外壳的情况下特别有利，该绝缘外壳整体上具有普遍为平面和/或薄的结构，诸如先前由30指定的类型的外壳。

在图37和图38的示例中，外壳30具有足够的刚性，以确保电极之间维持正确的相对位置，而不需要先前由4指定的类型的定位元件。如可以注意到的，在这种情况下，在容器T内还提供有一系列支撑件P，所述支撑件P在长度方向上彼此间隔一定距离设置，检测结构1、即其外壳30局部受约束于此。

在该示例中，每个支撑件P限定了座，其中一个通座在图38中用Ps指定，其中检测结构1、即它的外壳30可以在横向方向上（即，扁平）插入。在该示例中，支撑件P各自包括朝向彼此突出的两个小壁Pa和Pb。两个相对的小壁Pa和Pb的上端在它们之间限定了狭缝，该狭缝形成了座Ps，在它们之间可以插入传感器LS的外壳30的对应部分——可能有轻微的干涉。小壁Pa和Pb可以例如各自由容器T的相应侧壁Ts限定，或者否则可以由同一个侧壁Ts限定并从同一个侧壁Ts突出。当然，每个支撑件P的小壁Pa和Pb中的一个或二者将被定大小或成形，以便不阻碍容器T中待测量液位的液体的流入和流出。

从前述描述中，本发明的特性清楚地显现出来，其优点也是如此。

清楚的是，本领域技术人员可以对通过示例描述的液位传感器进行多种变化，由此而不脱离如所附权利要求中限定的本发明的范围。

已经特别参考液体介质的液位检测描述了本发明，但是，如提及的，所描述的传感器可以与不同的物质和材料组合地使用，甚至是可能例如由于冰冻而潜在地经历固化的物质和材料。

Claims (16)

1.一种用于检测介质（L）、特别是液体介质的液位的液位传感器（LS），包括电连接结构（2）和至少一个液位检测结构（1；1'，1”），

其中所述至少一个液位检测结构（1；1’，1”）包括多个细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r），其包括至少三个测量电极（3₁-3₆;3₁-3₅）以及可能还有校准或参考电极（3_r），细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）电连接到电连接结构（2），

其中细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）至少部分地在至少一个液位检测结构（1；1'，1”）的长度方向（X）大致并排位置中延伸，并且每个相对于电连接结构（2）具有近端和远端（E₁-E₆），

其中所述至少一个液位检测结构（1；1’，1”）在长度方向（X）上被划分成一系列检测区段（S1-S5；S1-S4），检测区段中的每个包括两个相应的所述测量电极（3₁-3₆;3₁-3₅）的两个有效部分（EP₁-EP₆;EP₁-EP₅），两个有效部分（EP₁-EP₆;EP₁-EP₅）到普遍程度在长度方向（X）上彼此大体上平行或距离彼此第一预定距离（d1）等距地延伸，

其中在一个或多个第一检测区段（S2-S5；S1-S4）中；除了限定对应第一检测区段（S2-S5；S1-S4）的两个有效部分（EP₁-EP₆;EP₁-EP₅）的两个测量电极，还有至少一个另外的细长电极的无效部分（NEP₁, NEP₂, NEP₃）在长度方向（X）上延伸，所述至少一个另外的细长电极是一个所述测量电极（3₁-3₆;3₁-3₅）或者否则一个所述校准或参考电极（3_r），

并且其中细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）用这样的方式成形，使得在所述第一检测区段（S2-S5；S1-S4）中的一个或多个处，至少一个另外的细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）的无效部分（NEP₁, NEP₂, NEP₃）到普遍程度从对应的所述两个有效部分（EP₁-EP₆; EP₁-EP₅）以相应的第二预定距离（d2；d2，d2r）延伸，所述第二预定距离（d2）大于所述第一预定距离（d1）。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中细长电极（(3₂-3₆;3₂-3₅, 3_r）中的至少一些限定至少一个中间台阶（D₂-D_6; D₂-D₅, D_r），其特别地包括相对于长度方向（X）横向或倾斜或拱形的至少一个电极部分。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的传感器，其中细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）中的至少一些的远端（E₁-E_6; E₁-E₅, E_r）在长度方向（X）上处于不同的高度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器，包括控制电路（5，5a），所述控制电路（5，5a）被配置用于：

-在限定了对应第一检测区段（S1-S5；S1-S4）的两个有效部分（EP₁-EP₆;EP₁-EP₅）的两个测量电极（3₁-3₆;3₁-3₅）之间选择性地施加电势差，

-在所述两个测量电极（3₁-3₆;3₁-3₅）之间选择性地检测从阻抗、电容、电阻中选择的给定电量的值；和

-基于所述值，确定介质的液位，

其中优选地，控制电路（5，5a）被配置用于将除了所述两个测量电极（3₁-3₆;3₁-3₅）之外的细长电极连接到地。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的传感器，包括多个定位元件（4），所述多个定位元件（4）在长度方向（X）上彼此间隔一定距离设置，并且被配置用于保持细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）在相应的预定距离（d1，d2；d1，d2，d3，d2r）和/或用于将细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）固定到容器或箱（T）的至少一个壁。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的传感器，其中所述至少一个中间台阶（D₂-D_6; D₂-D₅, D_r）以这样的方式配置，使得对应的细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）的两个连续部分——作为至少一个中间台阶（D₂-D_6; D₂-D₅, D_r）的上游和下游——大体上彼此平行延伸，所述至少一个中间台阶（D₂-D_6; D₂-D₅, D_r）优选地包括对应细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）的伸展部分，其大体上垂直于所述连续部分延伸。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的传感器，其中所述多个细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）包括校准或参考电极（3_r），其被成形以便限定一个或多个校准或参考部分（EP_r）。

8.根据权利要求7所述的传感器，其中所述校准或参考部分（EP_r）、或每个校准或参考部分（EP_r）大体上平行于对应第一检测区段（S1-S4）的两个测量电极（3₁-3₆; 3₁-3₅）的两个有效部分（EP₁-EP₆;EP₁-EP₅）以距离所述两个有效部分（EP₁-EP₆;EP₁-EP₅）的相应第三预定距离（d3）延伸，所述第三预定距离（d3）比第二预定距离（d2；d2，d2r）短，校准或参考电极（3_r）的校准或参考部分（EP_r）、或每个校准或参考部分（EP_r）具有长度（L2），长度（L2）比对应第一检测区段（S1-S4）的两个测量电极（3₁-3₆; 3₁-3₅）的所述两个有效部分（EP₁-EP₆;EP₁-EP₅）的长度（L1）短。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的传感器，其中所述至少一个液位检测结构（1；1’，1”）具有多个连续的区域（A1，A2，A3），所述区域根据通常相对于彼此成角度的相应平面延伸，细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）在两个所述连续区域之间的每个过渡区域（B1，B2）处具有相应的弯曲。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的传感器，包括至少一个第一所述液位检测结构（1’）和一个第二所述液位检测结构（1”），它们优选地在大致并排位置上延伸。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的传感器，其中所述细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）至少部分封闭在由大体上不可渗透介质（L）的电绝缘材料（4；30）制成的涂层中。

12.根据权利要求4所述的传感器，其中所述控制电路（5，5a）容纳在属于所述电连接结构（2）的外壳（2a-2b）中，所述电连接结构（2）在所述细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）的近端电连接到控制电路（5，5a），外壳（2a-2b）优选地包括用于液位传感器（LS）外部连接的电连接器（6，7）。

13.一种用于液体介质的容器或箱，特别是车辆箱，包括根据权利要求1-12中任一项所述的液位传感器（LS）。

14.根据权利要求13所述的容器或箱，限定至少两个区域（T₁，T₂），用于在大致并排的位置上存储介质，其中所述液位传感器（LS）包括两个所述液位检测结构（1’，1”），每个所述液位检测结构（1’，1”）至少部分地在用于存储介质的相应一个所述区域（T₁，T₂）中延伸，所述容器或箱特别地是鞍形箱。

15.根据权利要求13或权利要求14所述的容器或箱，其内具有多个支撑元件（P），用于将至少一个所述液位检测结构（1；1’，1”）固定在适当的位置，支撑元件在长度方向上彼此间隔一定距离设置，并且优选地被配置用于与属于至少一个所述液位检测结构（1；1'， 1”）的相应定位元件（4）耦合。

16.一种用于检测介质（L）、特别是液体介质的液位的液位传感器（LS），包括控制和/或电连接结构（2）和至少一个液位检测结构（1；1'，1”），

其中所述至少一个液位检测结构（1；1’，1”）包括多个细长或丝状电极（3₁-3₆;3₁-3₅,3_r），其包括至少三个测量电极（3₁-3₆;3₁-3₅）以及可能还有校准或参考电极（3_r），细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）电连接到控制和/或电连接结构（2），

其中细长电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）在长度方向（X）上至少部分地在并排位置上延伸，并且包括至少部分地以距离彼此第一距离（d1）并排设置的至少两个测量电极（3₁-3₆），以及至少一个第三电极，所述至少一个第三电极被成形为经由以下各项以这样的方式以大于第一距离（d1）的第二距离（d2）至少部分地与所述至少两个测量电极（3₁-3₆）并排延伸：至少一个中间台阶或中间横向电极部分（D₂-D_6; D₂-D₅, D_r）、优选地是相对于测量电极（3₁-3₆）的至少一部分部分地正交或倾斜或拱形的部分，使得对应电极（3₁-3₆;3₁-3₅, 3_r）的两个连续部分——位于所述至少一个中间台阶或中间横向电极部分（D₂-D_6; D₂-D₅, D_r）的上游和下游——大体上彼此平行延伸。

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