CN211343077U - 一种基于超声波的尿素品质传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于超声波的尿素品质传感器，包括塑胶头，所述塑胶头下方设有平行的双导杆，所述双导杆上套设有反射浮板；所述双导杆远离所述塑胶头的端部设有底盘，所述底盘上并排的设有超声波测试探头和品质测试探头；所述超声波测试探头设置在所述双导杆之间正对所述反射浮板，所述品质测试探头设置在所述双导杆的一侧；所述超声波测试探头和品质测试探头均通过导线管连接至所述塑胶头中的控制板；本传感器能够得到尿素溶液的浓度及连续的液位信息，将准确的液位信息传输至行车电脑，有利于驾驶员准确判断尿素液位及浓度，对车辆进行相应的调整，提高车辆行驶安全，避免排放不达标造成的尾气污染。

Description

一种基于超声波的尿素品质传感器

技术领域

本实用新型涉及到尿素品质传感器技术领域，具体涉及到一种基于超声波的尿素品质传感器。

背景技术

SCR后处理系统作为有效降低尾气中的氮氧化物得到了广泛的应用。选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)是利用尿素分解产生NH3，在催化剂作用下NH3与NOX进行反应从而降低尾气中NOX的排放。

目前，SCR技术已普遍应用到国五、国六车辆，SCR系统需要一个尿素水溶液存储装置，通常称为尿素箱。其中，尿素水溶液又叫氮氧化物还原剂，用不含其它任何添加物的AUS32专用尿素与纯水一起配置的水溶液。一般来说，尿素箱由罐体、尿素箱传感器、呼吸器、排污底阀、加注口、尿素箱盖及其它附属装置组合装配而成，是用来存储尿素水溶液的容器。其中，尿素箱传感器具有检测尿素液面高度、温度和浓度的功能。现有的尿素箱传感器大多采用利用传统干簧管结构或磁簧开关的方式，并联多个电阻，通过输出电阻值换算液位高度及体积；或者超声波测速原理测量尿素箱内液体高度及体积。

但传统的干簧管并联电阻测液位及体积技术。由于干簧管布置需要有一定的间隔距离要求，因此输出的液位体积信号也是阶跃的、非连续的，信号精度差，且制造成本高。

也有采用其它结构的传感器，如中国实用新型专利(公告号：CN209416398U)在2019年公开了基于霍尔元件和超声波探头的尿素传感器，能够探测尿素液高低和尿素液浓度；但是尿素液位的探测是基于霍尔元件的，还是会得到阶梯、非连续的液位信息，而浓度的检测是依靠超声波探头，液质的信息获取并不完全。

也有运用现有的超声波测速原理测液位及体积技术，普遍采用在箱体底部安装一竖直向上发生超声波信号的超声波单元。当箱体随路面倾斜而发生倾斜时，超声波探头也产生了相同的倾斜角度，但是箱体内的尿素液面确可能保持水平，或倾斜角度与超声波单元倾斜角度不一致，此时探头发出的信号有可能不能够在液面处有效原路反射回超声波单元信号接收膜片，而是可能产生了折射，又或是信号经液面反射到了其它方向，最终造成超声波单元探头没有接收到反射信号，液位及体积信号输出失真或无法输出信号。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于超声波的尿素品质传感器。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于超声波的尿素品质传感器，包括塑胶头，所述塑胶头下方设有平行的双导杆，所述双导杆上套设有反射浮板；所述双导杆远离所述塑胶头的端部设有底盘，所述底盘上并排的设有超声波测试探头和品质测试探头；所述超声波测试探头设置在所述双导杆之间正对所述反射浮板，所述品质测试探头设置在所述双导杆的一侧；所述超声波测试探头和品质测试探头均通过导线管连接至所述塑胶头中的控制板；所述塑胶头下方还设有连接所述底盘的尿素管和加热管，所述加热管螺旋缠绕在所述双导杆、所述尿素管、所述底盘的外围。

本基于超声波的尿素品质传感器通过在所述反射浮板下方的区域中设置所述超声波测试探头能够有效的获取尿素的液位,结合所述品质测试探头获取的液质信息,能够得到尿素溶液的浓度及连续的液位信息，将准确的液位信息传输至行车电脑，有利于驾驶员准确判断尿素液位及浓度，对车辆进行相应的调整，提高车辆行驶安全，避免排放不达标造成的尾气污染。

利用声波在不同溶液里面的传递速度不同，采用收发一体式超声波探头，根据收发时间信息对液位进行计算，从而得到连续和更精确的液位信息，可以更好的满足国六阶段尿素品质传感器的液位标定需求。同时能够大大简化磁簧开关液位测试方式的生产制造工艺。

通过所述双导杆的设置，能够提高所述反射浮板的运动准确性和精确性，避免所述反射浮板的轴向晃动和移动，有利于提高下方超声波测试探头的检测准确性。

所述加热管的设置能够对尿素进行加热，确保所述反射浮板、超声波测试探头及所述品质测试探头附近的尿素溶液无结晶、浓度均匀，有利于得到准确的液位和浓度信息。

所述塑胶头内设置的控制板上设有控制芯片，能够接收、反馈和处理所述超声波测试探头和所述品质测试探头检测的数据信息。

进一步的，所述底盘具有第一安装部、第二安装部和第三安装部；所述第一安装部上方螺接有下双导杆安装座，所述下双导杆安装座中部设有通孔，所述通孔中设有所述超声波测试探头；所述第一安装部的下方螺接有安装板，所述安装板上卡合有过滤网总成，所述过滤网总成连接所述尿素管；所述第二安装部上螺接有所述品质测试探头；所述第三安装部通过卡箍连接所述加热管。

采用本结构的所述底盘，能够稳定的连接安装所述双导杆、所述超声波测试探头和所述品质测试探头，同时也能够固定所述加热管，使所述加热管能够缠绕所述底盘后再折返回去。而且该结构实现了将超声波测试探头与尿素品质传感器总成集成在一起，确保所述超声波测试探头能够实时发射超声波和接收反射波信息。

进一步的，所述第二安装部为框形，两侧分别设有弧形翻边，所述弧形翻边卡合所述加热管。所述弧形翻边的结构进一步的在所述底盘两侧卡合固定所述加热管，能够提高所述加热管的连接安装稳定性。

进一步的，所述品质测试探头包括至少一个浓度检测探头。能够对尿素溶液的浓度、成分进行探测，结合控制模块进行计算分析，得出尿素的液质信息。

进一步的，所述塑胶头下方螺接有上双导杆安装座，所述双导杆中心对称的套设在所述上双导杆安装座的两端。

所述上双导杆安装座和所述下双导杆安装座的使用，一方面有利于所述双导杆的平行安装，另一方面也能够起到限位作用，避免所述反射浮板上升或下降过程中，冲击到所述塑胶头的底部或底盘上的超声波测试探头。

进一步的，所述塑胶头下方设有一对相互配合的固定板，每个所述固定板上分别对应的设有三个弧形槽，三个弧形槽分别卡合固定所述加热管的进水端和回水端以及所述尿素管；一对所述固定板相互螺接。

通过所述固定板的设置能够保持所述加热管和所述尿素管安装稳定性。

进一步的，所述塑胶头的侧边分别设有水管接头、吸尿素管和回尿素管；所述水管接头、所述吸尿素管和所述回尿素管呈“品”字形分布；所述塑胶头的另一侧还设有连接器，所述连接器连接外部行车电脑。

进一步的，所述加热管为循环热水管，包括依次设置的直段、第一螺旋段、第二螺旋段和回流段；所述直段与所述第二螺旋段贴近并缠绕在所述双导杆和所述尿素管的外围，所述第二螺旋段缠绕并固定在所述底盘上；所述回流段从所述第二螺旋段的内侧折返至所述塑胶头。该结构的设置使所述加热管能够有针对性的对尿素溶液进行加热保温，保持被检测的溶液状态良好、无结晶；整个螺旋结构紧凑易于安装固定。

进一步的，所述超声波测试探头为收发一体式超声波探头。所述收发一体式超声波探头在电子单元的控制下，探头向被测物体发射一束超声波脉冲；声波被物体表面反射，部分反射回波由探头接收并转换为电信号；从超声波发射到被重新被接收，其时间与探头至被测物体的距离成正比；电子单元检测该时间，并根据获取的声速计算出被测距离。

所述品质测试探头刚好能够获取准确的液质信息(不同的浓度会对应不同的声速，尿素浓度与声速的对应关系可以通过试验测量得到)，以匹配到准确的溶液声速；两者配合后将得到准确的溶液液位信息。

使得本尿素品质传感器在不同车辆或不同条件下，均能够根据实际溶液的情况，对溶液的浓度和液位进行准确判断，具有很好的自适应性，适用范围广泛。

进一步的，一种根据上述的基于超声波的尿素品质传感器的测试方法，所述测试方法包括如下步骤：

步骤(1)、品质测试探头获取待检测溶液的浓度及液质信息；

步骤(2)、超声波测试探头通过收发时间差对待检测溶液的液位进行计算；

步骤(3)、控制模块将所述步骤(1)中的浓度及液质信息与所述步骤(2)中的液位数据进行比对计算得到准确的液位信息，并输出至行车电脑。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、本基于超声波的尿素品质传感器通过在所述反射浮板下方的区域中设置所述超声波测试探头能够有效的获取尿素的液位,结合所述品质测试探头获取的液质信息,能够得到尿素溶液的浓度及连续的液位信息，将准确的液位信息传输至行车电脑，有利于驾驶员准确判断尿素液位及浓度，对车辆进行相应的调整，提高车辆行驶安全，避免排放不达标造成的尾气污染；2、利用声波在不同溶液里面的传递速度不同，采用收发一体式超声波探头，根据收发时间信息及实时获取的声速信息对液位进行准确计算，能够更好的满足国六阶段尿素品质传感器的液位标定需求；同时能够大大简化磁簧开关液位测试方式的生产制造工艺；3、本尿素品质传感器在不同车辆或不同条件下，均能够根据实际尿素溶液的情况，对尿素溶液的浓度和液位进行实时判断，具有很好的自适应性，适用范围广泛。

附图说明

图1为本实用新型一种基于超声波的尿素品质传感器的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种基于超声波的尿素品质传感器的塑胶头底部结构示意图；

图3为本实用新型一种基于超声波的尿素品质传感器的底盘结构示意图；

图4为图3中A-A截面结构示意图；

图中：1、塑胶头；2、双导杆；3、反射浮板；4、底盘；401、第一安装部；402、第二安装部；403、第三安装部；404、弧形翻边；405、探头安装区；406、螺孔；5、超声波测试探头；6、品质测试探头；7、导线管；8、加热管；9、尿素管；10、下双导杆安装座；11、安装板；12、滤网总成；13、卡箍；14、吸尿素管；15、水管接头；16、回尿素管；17、连接器；18、上双导杆安装座；19、固定板；20、弧形槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中间”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一：

如图1和图2所示，一种基于超声波的尿素品质传感器，包括塑胶头1，所述塑胶头1下方设有平行的双导杆2，所述双导杆2上套设有反射浮板3；所述双导杆2远离所述塑胶头1的端部设有底盘4，所述底盘4上并排的设有超声波测试探头5和品质测试探头6；所述超声波测试探头5设置在所述双导杆2之间正对所述反射浮板3，所述品质测试探头6设置在所述双导杆2的一侧；所述超声波测试探头5和品质测试探头6均通过导线管7连接至所述塑胶头1中的控制板；所述塑胶头1下方还设有连接所述底盘4的尿素管9和加热管8，所述加热管8螺旋缠绕在所述双导杆2、所述尿素管9、所述底盘4的外围。

本基于超声波的尿素品质传感器通过在所述反射浮板3下方的区域中设置所述超声波测试探头5能够有效的获取尿素的液位,结合所述品质测试探头6获取的液质信息,能够得到尿素溶液的浓度及连续的液位信息，将准确的液位信息传输至行车电脑，有利于驾驶员准确判断尿素液位及浓度，对车辆进行相应的调整，提高车辆行驶安全，避免排放不达标造成的尾气污染。

利用声波在不同溶液里面的传递速度不同，采用收发一体式超声波探头，根据收发时间信息对液位进行计算，从而得到连续和更精确的液位信息，可以更好的满足国六阶段尿素品质传感器的液位标定需求。同时能够大大简化磁簧开关液位测试方式的生产制造工艺。

通过所述双导杆2的设置，能够提高所述反射浮板3的运动准确性和精确性，避免所述反射浮板3的轴向晃动和移动，有利于提高下方超声波测试探头的检测准确性。

所述加热管8的设置能够对尿素进行加热，确保所述反射浮板3、超声波测试探头5及所述品质测试探头6附近的尿素溶液无结晶、浓度均匀，有利于得到准确的液位和浓度信息。

所述塑胶头1内设置的控制板上设有控制芯片，能够接收、反馈和处理所述超声波测试探头和所述品质测试探头检测的数据信息。

进一步的，所述底盘4左上方螺接有下双导杆安装座10，所述下双导杆安装座10中部设有通孔，所述通孔中设有所述超声波测试探头5；所述底盘的背面螺接有安装板11，所述安装板11上卡合有过滤网总成12，所述过滤网总成12连接所述尿素管9；所述底盘的中部螺接有所述品质测试探头6；所述底盘的右端通过卡箍13连接固定所述加热管8。

进一步的，所述品质测试探头6包括一对平行设置的浓度检测探头。能够对尿素溶液的浓度、成分进行探测，结合控制模块进行计算分析，得出尿素的液质信息。

进一步的，所述塑胶头1下方螺接有上双导杆安装座18，所述双导杆2中心对称的套设在所述上双导杆安装座18的两端。

所述上双导杆安装座18和所述下双导杆安装座10的使用，一方面有利于所述双导杆2的平行安装，另一方面也能够起到限位作用，避免所述反射浮板3上升或下降过程中，冲击到所述塑胶头1的底部或底盘4上的超声波测试探头。

进一步的，所述塑胶头1下方设有一对相互配合的固定板19，每个所述固定板19上分别对应的设有三个弧形槽20，三个弧形槽20分别卡合固定所述加热管8的进水端和回水端以及所述尿素管9；一对所述固定板19相互螺接固定，所述弧形槽20的大小根据所述加热管8和尿素管9的外径确定，以确保能够卡合固定。

通过一对所述固定板19的配合设置能够保持所述加热管8和所述尿素管9的安装稳定性。

进一步的，所述塑胶头1的侧边分别设有水管接头15、吸尿素管14和回尿素管16；所述水管接头15、所述吸尿素管14和所述回尿素管16呈“品”字形分布；所述塑胶头1的另一侧还设有连接器17，所述连接器17连接外部行车电脑。

进一步的，所述加热管8为循环热水管，包括依次设置的直段、第一螺旋段、第二螺旋段和回流段；所述直段与所述第二螺旋段贴近并缠绕在所述双导杆2和所述尿素管9的外围，所述第二螺旋段缠绕并固定在所述底盘4上；所述回流段从所述第二螺旋段的内侧折返至所述塑胶头1。该结构的设置使所述加热管8能够有针对性的对尿素溶液进行加热保温，保持被检测的溶液状态良好、无结晶；整个螺旋结构紧凑易于安装固定。

进一步的，所述超声波测试探头5为收发一体式超声波探头。所述收发一体式超声波探头在电子单元的控制下，探头向被测物体发射一束超声波脉冲；声波被物体表面反射，部分反射回波由探头接收并转换为电信号；从超声波发射到被重新被接收，其时间与探头至被测物体的距离成正比；电子单元检测该时间，并根据获取的声速计算出被测距离。

所述品质测试探头6刚好能够获取准确的液质信息(不同的浓度会对应不同的声速，尿素浓度与声速的对应关系可以通过试验测量得到)，以匹配到准确的溶液声速；两者配合后将得到准确的溶液液位信息。

使得本尿素品质传感器在不同车辆或不同条件下，均能够根据实际溶液的情况，对溶液的浓度和液位进行准确判断，具有很好的自适应性，适用范围广泛。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于，提供了一种底盘4是结构。

具体的如图3和图4所示，所述底盘4具有第一安装部401、第二安装部402和第三安装部403；所述第一安装部401上方螺接所述下双导杆安装座10，所述下双导杆安装座10中部设有通孔，所述通孔中设有所述超声波测试探头5，所述超声波测试探头5位于所述探头安装区405中；所述第一安装部401的背面螺接有安装板，所述安装板上卡合有过滤网总成，所述过滤网总成连接所述尿素管；所述第二安装部402上螺接有所述品质测试探头；所述第三安装部403的外边缘为弧形刚好能够通过卡箍连接所述加热管。

采用本结构的所述底盘4，能够稳定的连接安装所述双导杆、所述超声波测试探头和所述品质测试探头，同时也能够固定所述加热管，使所述加热管能够缠绕所述底盘后再折返回去。而且该结构实现了将超声波测试探头与尿素品质传感器总成集成在一起，确保所述超声波测试探头能够实时发射超声波和接收反射波信息。

进一步的，所述第二安装部402为框形，两侧分别设有弧形翻边404，所述弧形翻边404卡合所述加热管；所述弧形翻边404能够包裹住一部分所述加热管起到固定作用。

所述弧形翻边404的结构进一步的在所述底盘4两侧卡合固定所述加热管，能够提高所述加热管的连接安装稳定性。

实施例三：

本实施例提供了一种基于超声波的尿素品质传感器的测试方法，所述测试方法包括如下步骤：

步骤(1)、品质测试探头获取待检测溶液的浓度及液质信息；

步骤(2)、超声波测试探头通过收发时间差对待检测溶液的液位进行计算；

步骤(3)、控制模块将所述步骤(1)中的浓度及液质信息与所述步骤(2)中的液位数据进行比对计算得到准确的液位信息，并输出至行车电脑。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于超声波的尿素品质传感器，包括塑胶头，其特征在于，所述塑胶头下方设有平行的双导杆，所述双导杆上套设有反射浮板；所述双导杆远离所述塑胶头的端部设有底盘，所述底盘上并排的设有超声波测试探头和品质测试探头；所述超声波测试探头设置在所述双导杆之间正对所述反射浮板，所述品质测试探头设置在所述双导杆的一侧；所述超声波测试探头和品质测试探头均通过导线管连接至所述塑胶头中的控制板；所述塑胶头下方还设有连接所述底盘的尿素管和加热管，所述加热管螺旋缠绕在所述双导杆、所述尿素管、所述底盘的外围。

2.根据权利要求1所述的基于超声波的尿素品质传感器，其特征在于，所述底盘具有第一安装部、第二安装部和第三安装部；所述第一安装部上方螺接有下双导杆安装座，所述下双导杆安装座中部设有通孔，所述通孔中设有所述超声波测试探头；所述第一安装部的下方螺接有安装板，所述安装板上卡合有过滤网总成，所述过滤网总成连接所述尿素管；所述第二安装部上螺接有所述品质测试探头；所述第三安装部通过卡箍连接所述加热管。

3.根据权利要求2所述的基于超声波的尿素品质传感器，其特征在于，所述第二安装部为框形，两侧分别设有弧形翻边，所述弧形翻边卡合所述加热管。

4.根据权利要求1或2所述的基于超声波的尿素品质传感器，其特征在于，所述品质测试探头包括至少一个浓度检测探头。

5.根据权利要求1所述的基于超声波的尿素品质传感器，其特征在于，所述塑胶头下方螺接有上双导杆安装座，所述双导杆中心对称的套设在所述上双导杆安装座的两端。

6.根据权利要求1所述的基于超声波的尿素品质传感器，其特征在于，所述塑胶头下方设有一对相互配合的固定板，每个所述固定板上分别对应的设有三个弧形槽，三个弧形槽分别卡合固定所述加热管的进水端和回水端以及所述尿素管；一对所述固定板相互螺接。

7.根据权利要求1所述的基于超声波的尿素品质传感器，其特征在于，所述塑胶头的侧边分别设有水管接头、吸尿素管和回尿素管；所述水管接头、所述吸尿素管和所述回尿素管呈“品”字形分布；所述塑胶头的另一侧还设有连接器，所述连接器连接外部行车电脑。

8.根据权利要求1所述的基于超声波的尿素品质传感器，其特征在于，所述加热管为循环热水管，包括依次设置的直段、第一螺旋段、第二螺旋段和回流段；所述直段与所述第二螺旋段贴近并缠绕在所述双导杆和所述尿素管的外围，所述第二螺旋段缠绕并固定在所述底盘上；所述回流段从所述第二螺旋段的内侧折返至所述塑胶头。

9.根据权利要求1所述的基于超声波的尿素品质传感器，其特征在于，所述超声波测试探头为收发一体式超声波探头。

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