DE102018214300A1

DE102018214300A1 - Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung und Fluidsensorvorrichtung

Info

Publication number: DE102018214300A1
Application number: DE102018214300.5A
Authority: DE
Inventors: Karl-Friedrich Pfeiffer; Henning Grotevent; Stephan Heinrich
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2020-02-27
Also published as: WO2020038802A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung (100) und eine Fluidsensorvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Höhe (H) einer Oberfläche (O) eines Fluids (F) und/oder eine Qualität des Fluids (F) in einem Fluidbehälter (1) mittels eines Schallwandlermoduls (10) zu bestimmen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Aussenden eines Referenz-Schallsignals mit einer Referenz-Schallkeule in das Fluid (F) mittels des Schallwandlermoduls (10), ein Empfangen eines Referenz-Antwortsignals mittels des Schallwandlermoduls (10), ein Ermitteln einer Signalqualität des Referenz-Antwortsignals, ein Anpassen der Schallkeule eines Mess-Schallsignals auf der Grundlage der ermittelten Signalqualität des Referenz-Antwortsignals, und ein Ansteuern des Schallwandlermoduls (10) derart, dass das Mess-Schallsignal mit der angepassten Schallkeule in das Fluid (F) zum Bestimmen der Höhe (H) der Oberfläche (O) des Fluids (F) und/oder der Qualität des Fluids (F) ausgesendet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung und eine Fluidsensorvorrichtung, die zum Ermitteln der Höhe einer Oberfläche eines Fluids in einem Fluidbehälter ausgebildet ist.
Zum Bestimmen einer Höhe einer Fluidoberfläche in einem Fluidbehälter kann beispielsweise eine akustische Messvorrichtung eingesetzt werden. Ein Schallwandler der akustischen Messvorrichtung kann sowohl als Schallerzeuger als auch als Schallempfänger arbeiten. Für eine Bestimmung der Höhe der Fluidoberfläche in dem Fluidbehälter können mittels des Schallwandlers Schallimpulse bzw. Schallsignale in das zu vermessende Fluid abgegeben werden. Die Schallimpulse bzw. Schallsignale können von einer Grenzfläche bzw. Oberfläche des Fluids zu einem weiteren Medium reflektiert werden. Aus der Laufzeit der Schallimpulse bzw. Schallsignale können Rückschlüsse auf die Höhe der Fluidoberfläche in dem Fluidbehälter gezogen werden. Bevorzugt liegen die Frequenzen der Schallsignale im Bereich des Ultraschalls.
Ferner können mittels desselben oder eines separat vorgesehen Schallwandlers Schallsignale in Richtung von zumindest einem im Fluid angeordneten Referenzreflektor zum Ermitteln einer Schallgeschwindigkeit im Fluid ausgesendet werden. Die Schallgeschwindigkeit kann dabei sowohl zur Ermittlung der Fluidoberfläche als auch zur Bestimmung der Qualität des Fluids herangezogen werden.
Beispielsweise offenbart die DE 10 2014 210 080 A1 eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Höhe einer Fluidoberfläche in einem Fluidbehälter. Die daraus bekannte Vorrichtung weist einen ersten Schallwandler, der dazu ausgebildet ist, Schallsignale in Richtung der Fluidoberfläche auszusenden und die an der Fluidoberfläche reflektierten Signale zu empfangen, und einen zweiten Schallwandler, der dazu ausgebildet ist, Schallsignale in Richtung eines im Fluidbehälter angeordneten Referenzelements auszusenden und die an dem Referenzelement reflektierten Signale zu empfangen. Aus den vom zweiten Schallwandler ausgesendeten und wieder empfangenen Schallsignalen kann eine Schallgeschwindigkeit innerhalb des Fluids bestimmt werden, die dann wiederum zum Bestimmen der Höhe der Fluidoberfläche herangezogen werden kann.
Ferner sind aus der DE 10 2014 210 077 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Höhe einer Fluidoberfläche in einem Fluidbehälter bekannt.
Außerdem ist aus der US 5 744 898 A eine Vorrichtung mit einer Ultraschallwandlermatrix bekannt, die einen integrierten Sende- und Empfängerschaltkreis aufweist.
Aus der Medizintechnik bekannte Ultraschallvorrichtungen sind in den US 2017/0360415 A1 , WO 2018/077962 A1 , US 9 255 910 B2 , US 2016/0363561 A1 und US 8 689 606 B2 offenbart.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung und eine Fluidsensorvorrichtung bereitzustellen, mit denen die Höhe der Oberfläche eines Fluids in einem Fluidbehälter möglichst genau bestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zu Grunde, die Form bzw. Gestalt der Schallkeule eines in das Fluid ausgesendeten Schallsignals in Abhängigkeit von vorherrschenden Bedingungen zum Verbessern der Messgenauigkeit bzw. Ortsauflösung anzupassen und zu verändern.
Folglich ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung offenbart, die dazu ausgebildet ist, die Höhe einer Oberfläche eines Fluids und/oder eine Qualität des Fluids in einem Fluidbehälter mittels eines Schallwandlermoduls zu bestimmen, das dazu ausgebildet ist, Schallsignale in das Fluid auszusenden und zu empfangen. Die vom Schallwandlermodul ausgesendeten Schallsignale weisen eine Schallkeule auf, die hinsichtlich Abstrahlrichtung, Öffnungswinkel, Brennweite und/oder Durchmesser einstellbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Aussenden eines Referenz-Schallsignals mit einer Referenz-Schallkeule in das Fluid mittels des Schallwandlermoduls, ein Empfangen eines Referenz-Antwortsignals mittels des Schallwandlermoduls, wobei das Referenz-Antwortsignal als Antwort auf das Aussenden des Referenz-Schallsignals empfangen wird, ein Ermitteln einer Signalqualität des Referenz-Antwortsignals, ein Anpassen der Schallkeule eines Mess-Schallsignals auf der Grundlage der ermittelten Signalqualität des Referenz-Antwortsignals und ein Ansteuern des Schallwandlermoduls derart, dass das Mess-Schallsignal mit der angepassten Schallkeule in das Fluid zum Bestimmen der Höhe der Oberfläche des Fluids und/oder der Qualität des Fluids ausgesendet wird.
Die vom Schallwandlermodul ausgesendeten Schallsignale können somit als Schallkeule beschrieben werden, wobei die Schallkeule aus einem Schallbündel gebildet wird. Die Schallkeule weist eine Haupt-Abstrahlrichtung auf, die mit einem Vektor beschrieben werden kann, der relativ zur Abstrahlebene, die von den mehreren Schallwandlern des Schallwandlermoduls gebildet wird, einen Abstrahlwinkel hat.
Durch das Anpassen der Form der Schallkeule des Schallsignals kann somit unterschiedlichen Bedingungen, wie beispielsweise der Dynamik des Fluids, der vorliegenden Messaufgabe, der Geometrie des Fluidbehälters, dem vorliegenden Füllstand des Fluids und anderen Bedingungen zum Verbessern der Ortsauflösung bzw. Messgenauigkeit Rechnung getragen werden.
Vorzugsweise umfasst das Anpassen der Schallkeule ein Anpassen der Abstrahlrichtung der Schallkeule und/oder ein Anpassen des Öffnungswinkels der Schallkeule und/oder ein Anpassen der Brennweite der Schallkeule und/oder ein Anpassen des Durchmessers der Schallkeule.
Ferner weist eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Ermitteln einer Dynamik der Oberfläche des Fluids auf, das ein Ermitteln der Neigung der Oberfläche des Fluids und/oder ein Ermitteln der Beschleunigung des Fluids bzw. des Fahrzeugs umfasst. Dabei erfolgt das Anpassen der Schallkeule in Abhängigkeit der Dynamik der Oberfläche des Fluids. Vorzugsweise steigt der Öffnungswinkel der Schallkeule mit steigender Dynamik der Oberfläche des Fluids an.
Folglich ist es von Vorteil, den Öffnungswinkel der Schallkeule eines Schallsignals bei einer erhöhten Dynamik des Fluids F, die zu einer unruhigeren Oberfläche O des Fluids F führen kann, zu erhöhen. Dadurch kann erreicht werden, dass ein Reflexionssignal und somit eine ausreichende Signalverfügbarkeit bereitgestellt werden können. Eine unruhige Oberfläche des Fluids führt zu einer erhöhten Variabilität der Richtung der Reflexionssignale, die durch den erhöhten Öffnungswinkel der Schallkeule soweit kompensiert werden kann, dass überhaupt ein Reflexionssignal und somit eine ausreichende Signalverfügbarkeit bereitgestellt werden kann.
Bei einer relativ geringen Dynamik des Fluids, bei der eine ruhigere Oberfläche des Fluids vorliegt, ist hingegen ein kleiner Öffnungswinkel der Schallkeule eines Schallsignals zu bevorzugen, da man dadurch die Schalleistung bündeln kann, was insbesondere bei hohen Füllständen und/oder einer hohen Dämpfung zu einem ausreichend auswertbaren Reflexionssignal führen kann.
Die Dynamik des Fluids F kann beispielsweise mittels eines Beschleunigungssensors des Fahrzeugs und/oder eines Neigungssensors des Fahrzeugs ermittelt werden. Eine weitere Möglichkeit ist, die Variabilität des gesamten Füllstands oder der Amplitude der Reflexionssignale zur Ermittlung der Dynamik zu verwenden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Anpassen der Abstrahlrichtung und/oder des Öffnungswinkels der Schallkeule, wenn auf der Grundlage des Referenz-Antwortsignals eine Wandung des Fluidbehälters im Schallpfad dadurch ermittelt wird, dass das Referenz-Antwortsignal aufgrund der Reflexion an der Wandung des Fluidbehälters keinem Phasensprung unterliegt oder zu einem unplausiblen Zeitpunkt wieder am Schallwandler ankommt. Ein unplausibler Zeitpunkt kann beispielsweise dann vorliegen, wenn ein Reflexionssignal innerhalb eines Zeitintervalls empfangen wird, in dem bei einem störungsfreien Messbetrieb eigentlich kein Reflexionssignal empfangen werden sollte. Ist beispielsweise der Füllstand eines Fluids immer oberhalb eines Mindest-Füllstands, dann sollte z. B. ein Reflexionssignal nicht empfangen werden, das einen niedrigeren Füllstand anzeigt.
Erfindungsgemäß ist es auch, nach einem Erkennen einer ungewollten Reflexion die Schallkeule derart zu formen, dass die Bereiche der ungewollten Reflexion ausgeblendet werden. Das heißt, dass beim Auftreten einer ungewollten Reflexion an einer Wandung des Fluidbehälters das Schallwandlermodul derart angesteuert wird, dass eine angepasste Schallkeulenform erzeugt wird, bei der ein gewisses Keulen- bzw. Kegelsegment der Schallkeule nicht vorhanden ist, in dem sich aber die Wandung des Fluidbehälters befindet.
Insbesondere kann dadurch die Geometrie des Fluidbehälters berücksichtigt werden, wodurch vermieden werden kann, dass die Wandung des Fluidbehälters unbeabsichtigt angestrahlt wird. Wird beispielsweise bei der Füllstandmessung ein Reflexionssignal empfangen, welches keinem Phasensprung unterlag, kann darauf geschlossen werden, dass die Reflexion an einem schallharten Medium, wie beispielsweise der Wandung des Fluidbehälters, stattgefunden hat und nicht, wie gewünscht, an der Fluidoberfläche. Somit ist es bevorzugt, die Form bzw. Gestalt und Abstrahlrichtung der Schallkeule derart zu verändern, dass das schallharte Medium, wie z. B. die Wandung des Fluidbehälters, nicht mehr angestrahlt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Ansteuern des Schallwandlermoduls derart, dass ein erstes Schallsignal mit einer ersten Schallkeule mit einem ersten Öffnungswinkel in das Fluid ausgesendet wird, wenn eine erste Höhe einer ersten Oberfläche des Fluids vorliegt, und ein Ansteuern des Schallwandlermoduls derart, dass ein zweites Schallsignal mit einer zweiten Schallkeule mit einem zweiten Öffnungswinkel in das Fluid ausgesendet wird, wenn eine zweite Höhe einer zweiten Oberfläche des Fluids vorliegt, die größer als die erste Höhe (H1) ist. Dabei ist der erste Öffnungswinkel größer als der zweite Öffnungswinkel.
Durch das Auswählen eines größeren Öffnungswinkels bei einer kleineren Höhe der Oberfläche des Fluids (d.h. bei einem niedrigeren Füllstand des Fluids) kann auch bei hoher Dynamik und der sich daraus ergebenden unruhigen Oberfläche des Fluids und großen Neigungswinkeln der Oberfläche eine hohe Signalverfügbarkeit erreicht werden, da der Grenzwinkel, unter dem eine geneigte Oberfläche noch erkannt werden kann, proportional zum Öffnungswinkel der Schallkeule ist.. Da bei niedrigeren Füllständen der Schallpfad durch das Fluid zudem kürzer ist als bei höheren Füllständen, kann auch bei höherer Schalldämpfung im Fluid die Qualität des Reflexionssignals ausreichend sein, um eine gute Signalverfügbarkeit für die kritischeren niedrigen Füllstände zu gewährleisten.
Im Gegensatz dazu ist es bevorzugt, bei einer größeren Höhe der Oberfläche des Fluids eine Schallkeule mit kleinerem Öffnungswinkel für das vom Schallwandlermodul in das Fluid ausgesendete Schallsignal zu wählen als bei der kleineren Höhe der Oberfläche. Durch das Auswählen eines kleineren Öffnungswinkels bei der größeren Höhe der Oberfläche des Fluids F (d.h. bei einem größeren Füllstand des Fluids F) kann die Schallleistung besser gebündelt werden, um überhaupt ein ausreichendes Reflexionssignal zum Bestimmen des Füllstands zu erzielen. Zwar kann dadurch die Signalverfügbarkeit bei hohen Füllständen geringer sein, wobei aber ein größerer Füllstand des Fluids zumeist unkritischer ist als ein niedriger Füllstand.
Außerdem kann bei einem höheren Füllstand durch das Verkleinern des Öffnungswinkels der Schallkeule des Schallsignals eine Bündelung der Schallleistung erfolgen, was insbesondere im Hinblick auf die höhere Signaldämpfung durch den längeren Schallpfad durch das Fluid vorteilhaft ist.
Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren außerdem ein Ansteuern des Schallwandlermoduls derart, dass ein erstes Schallsignal mit einer ersten Schallkeule mit einem ersten Öffnungswinkel in Richtung der Oberfläche des Fluids zum Ermitteln der Höhe der Oberfläche des Fluids ausgesendet wird, und ein Ansteuern des Schallwandlermoduls derart, dass ein zweites Schallsignal mit einer zweiten Schallkeule mit einem zweiten Öffnungswinkel in Richtung des Referenzelements zum Ermitteln der Qualität des Fluids (F) ausgesendet wird. Dabei ist der erste Öffnungswinkel kleiner als der zweite Öffnungswinkel. Folglich kann die Form bzw. Gestalt der Schallkeule an die Messaufgabe, beispielsweise ob eine Füllstandmessung oder eine Qualitätsmessung erfolgen soll, angepasst werden.
Insbesondere ist es bei der Qualitätsmessung, bei der das Referenzelement angestrahlt wird, vorteilhaft, den Öffnungswinkel der Schallkeule derart groß zu wählen, dass das Referenzelement zumindest teilweise angestrahlt wird, damit das Referenzelement zumindest teilweise das Schallsignal reflektieren kann. Ferner ist zumeist der Schallpfad beim Anstrahlen des Referenzelements kürzer als beim Anstrahlen der Fluidoberfläche, so dass auch hier wieder eine Bündelung der Schallleistung nicht zwangsweise erforderlich sein kann. Des Weiteren ist es von Vorteil, bei der Füllstandsmessung den Öffnungswinkel so klein zu wählen, dass das Referenzelement nicht angestrahlt wird, und somit die volle Schallleistung für die Messung der Höhe der Oberfläche des Fluids zur Verfügung steht.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fluid um Motoröl, Getriebeöl, einen Kraftstoff, eine Harnstofflösung oder Wasser. Dabei sind diese Fluide bevorzugt dazu ausgebildet, in einem Fahrzeug oder einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs verwendet zu werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fluidsensorvorrichtung zum Ermitteln der Höhe einer Oberfläche eines Fluids und/oder einer Qualität des Fluids in einem Fluidbehälter offenbart. Die erfindungsgemäße Fluidsensorvorrichtung weist ein Schallwandlermodul, das dazu ausgebildet ist, Schallsignale in das Fluid auszusenden und zu empfangen, und eine Steuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, die Fluidsensorvorrichtung gemäß eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu betreiben.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Fluidsensorvorrichtung ferner zumindest ein in dem Fluid angeordnetes Referenzelement auf, das zu dem Schallwandlermodul einen vorgegebenen Abstand aufweist und dazu ausgebildet ist, darauf auftreffende Schallsignale zumindest teilweise zu reflektieren. Die Steuereinheit ist außerdem dazu ausgebildet, das Schallwandlermodul derart anzusteuern, dass ein Schallsignal mit einer an die Größe und/oder Position des Referenzelements angepassten Schallkeule oder mit einer zur Messung des Füllstands angepassten Schallkeule ausgesendet werden kann.
Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:

1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fluidsensorvorrichtung zum Bestimmen einer Höhe einer Oberfläche eines Fluids und/oder einer Qualität des Fluids in einem Fluidbehälter zeigt,
2 eine schematische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Fluidsensorvorrichtung zum Bestimmen einer Höhe einer Oberfläche eines Fluids und/oder einer Qualität des Fluids in einem Fluidbehälter zeigt,
3 beispielhaft drei unterschiedliche Formen einer Schallkeule zeigt, die von einer der in den 1 und 2 gezeigten erfindungsgemäßen Fluidsensorvorrichtung ausgesendet werden können,
4 ein beispielhaftes Schallwandlermodul zeigt, das ein Schallsignal mit einer vorbestimmten Schallkeule aussendet, und
5 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Fluidsensorvorrichtung der 1 zeigt.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beschreibt der Begriff „Fluidqualität“ einen ein Fluid charakterisierenden Parameter. Beispielsweise können die Schallgeschwindigkeit des Fluids, die Dichte des Fluids, von der die chemische Zusammensetzung des Fluids abgeleitet werden kann, die elektrischen Eigenschaften des Fluids und die Dämpfungseigenschaften des Fluids als Parameter aufgefasst werden, die die Fluidqualität charakterisieren. Beispielsweise kann bei einer wässrigen Harnstofflösung, wie z. B. Urea, der Harnstoffanteil im Wasser über die Ermittlung der temperaturabhängigen Schallgeschwindigkeit der wässrigen Harnstofflösung abgeschätzt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschreibt der Begriff „Signalqualität“ beispielsweise die Höhe der Amplitude des Signals, das Signal-Rausch-Verhältnis, die Form der Hüllkurve des Signals oder die Korrelation zwischen gesendetem und empfangenen Signal.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschreibt der Begriff „Schallkeule“ (auch Schallkegel genannt) die Form bzw. Gestalt der von einem Schallwandlermodul, das vorzugsweise aus zumindest zwei Schallwandlern besteht, die jeweils dazu ausgebildet sind, sich überlagernde Schallsignale auszusenden und zu empfangen, ausgesendeten Schallsignalen. Insbesondere kann die Form bzw. Gestalt einer Schallkeule mit den Größen Abstrahlrichtung bzw. Abstrahlwinkel, Öffnungswinkel, Brennweite, Durchmesser, (axiale) Schallkeulenlänge und (laterale) Schallkeulenbreite beschrieben werden. Die Form bzw. Gestalt der Schallkeule ist im Wesentlichen kegelförmig, wobei bei einem Öffnungswinkel von 0° eine im Wesentlichen zylinderförmige Schallkeule gebildet werden kann.
Die 1 zeigt einen Fluidbehälter 1 mit einem Bodenabschnitt 3 sowie einem Fluidraum 5, der mit einem Fluid F befüllt ist. Bei dem Fluid F handelt es sich beispielsweise um ein flüssiges Medium zur Schadstoffreduktion in Abgasen, das vorzugsweise ein Reduktionsmittel und/oder einen Reduktionsmittelvorläufer, beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung, aufweist. Alternativ kann es sich bei dem Fluid F um ein Öl handeln, wie beispielsweise Getriebeöl für ein Getriebe eines Fahrzeugs. Außerdem kann das Fluid F ein Motoröl oder ein Kraftstoff sein.
Zum Bestimmen einer Höhe H1, H2 einer Fluidoberfläche O1, O2 in dem Fluidbehälter 1 ist eine Fluidsensorvorrichtung 100 vorgesehen, die ein am Bodenabschnitt 3 des Fluidbehälters 1 angeordnetes Schallwandlermodul 10 aufweist. In der 1 sind zwei Füllstände des Fluids F dargestellt, nämlich eine erste Höhe H1 der Oberfläche O1 über dem Bodenabschnitt 3 und eine zweite Höhe der Oberfläche O2 über dem Bodenabschnitt 3, die größer ist als die erste Höhe H1.
Insbesondere kann, wie in der 1 gezeigt, das Schallwandlermodul 10 relativ zur Fluidoberfläche O1, O2 unter einem vorbestimmten Kippwinkel α angeordnet sein. Beispielsweise kann hierzu der Bodenabschnitt 3 eine entsprechende Ausnehmung 4 aufweisen, in der das Schallwandlermodul 10 von außen an dem Fluidbehälter 1 angebracht ist. Die Fluidsensorvorrichtung 10 weist ferner eine mit dem Schallwandlermodul 10 verbundene Steuereinheit 2 auf, die dazu ausgebildet ist, das Schallwandlermodul 10 zum Aussenden von Schallsignalen anzusteuern und die vom Schallwandlermodul empfangenen Signale zum Ermitteln der Höhen H1, H2 der Fluidoberflächen O1, O2 und/oder der Qualität des Fluids F zu empfangen und auszuwerten.
Die Höhen H1, H2 der Fluidoberflächen O1, O2 sind dabei definiert als die Abstände der Fluidoberflächen O1, O2 jeweils vom Bodenabschnitt 3, gemessen in einer Neutralstellung des Fluidbehälters 1, also wenn keine Schrägstellung des Fluidbehälters 1 vorliegt und die Fluidoberflächen O1, O2 im Wesentlichen parallel zum Bodenabschnitt 3 sind. Die Höhen H1, H2 der Fluidoberflächen O1, O2 können auch als Füllstände des Fluids F im Fluidbehälters 1 bezeichnet werden.
Das Schallwandlermodul 10 ist beispielsweise durch eine Gehäusewandung des Fluidbehälters 1 angekoppelt. Zum Beispiel ist die Gehäusewandung aus einem Kunststoff ausgebildet, wie beispielsweise aus sogenanntem hochdichten Polyethylen (High Density Polyethylene, HDPE), so dass der Bodenabschnitt 3 in der Gehäusewandung eingeschweißt werden kann. Alternativ ist das Schallwandlermodul 10 mit der Gehäusewandung verklebt oder mechanisch an diese gepresst, eventuell auch mit einer weiteren Zwischenschicht, um Unebenheiten oder Rauigkeiten auszugleichen.
Das Schallwandlermodul 10 umfasst zumindest einen Schallwandler, der dazu ausgebildet ist, Schallsignale auszusenden und zu empfangen. Das Schallwandlermodul 10 kann durch unterschiedliche Ansteuerung dazu ausgebildet sein, ein Schallsignal mit unterschiedlichen Schallkeulen (d.h. unterschiedlichen Schallkeulenformen) in das Fluid F auszusenden und wieder als Reflexionssignal zu empfangen. Beispielsweise sind in der 1 die vom Schallwandlermodul 10 ausgesendeten und wieder empfangenen Schallsignale mit Pfeilen 12, 14, 16 gekennzeichnet.
In dem Fluid F ist weiterhin zumindest ein Referenzelement 8 vorgesehen, das vorzugsweise aus einem Material gebildet ist, das ein Metall aufweist. Das Referenzelement 8 reflektiert zumindest einen Teil des Schallsignals 16 und weist zu dem Schallwandlermodul 10 einen vorbestimmten und konstanten Abstand auf. Wie in der 1 gezeigt kann es bevorzugt sein, dass das Referenzelement 8 innerhalb des Fluidbehälters 1 mit dem Bodenabschnitt 3 mechanisch gekoppelt ist.
Das Bestimmen der Höhe H der Fluidoberfläche O und/oder der Qualität des Fluids erfolgt, wie im Stand der Technik ausführlich beschrieben, mittels Auswertung des zu den Fluidoberflächen O1, O2 ausgesendeten, an den Fluidoberflächen O1, O2 reflektierten und wieder empfangenen Schallsignalen 12, 14 und mittels Auswertung des zum Referenzelement 8 ausgesendeten, am Referenzelement 8 reflektierten und wieder empfangenen Schallsignals 16, auf dessen Grundlage die Qualtität des Fluids F, wie beispielsweise die Schallgeschwindigkeit im Fluid F, bestimmt werden kann.
Wie bereits erwähnt, besteht das Schallwandlermodul 10 aus zumindest zwei Schallwandlern. Vorzugsweise weist das Schallwandlermodul 10 jedoch mehrere Schallwandler auf, die in einer matrizenhaften Anordnung vorgesehen sein können. Alternativ sind auch jegliche weitere Anordnungsformen der mehreren Schallwandler denkbar, beispielsweise eine kreisförmige Anordnung oder eine unsortierte Anordnung.
Die 2 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Fluidsensorvorrichtung 100. Die Fluidsensorvorrichtung 100 der 3 unterscheidet sich von der Fluidsensorvorrichtung der 1 dadurch, dass das Schallwandlermodul 10 im Wesentlichen horizontal ausgerichtet und bevorzugt von unten am Boden 3 des Fluidbehälters 1 angebracht ist. Außerdem ist das Referenzelement 8 derart ausgestaltet, dass es das vertikal ausgesendete Schallsignal 16 wieder zum Schallwandlermodul 10 zurück reflektiert. Somit ist das Schallwandlermodul 10 dazu ausgebildet, sämtliche Schallsignale 12, 14, 16 im Wesentlichen in vertikaler Richtung auszusenden.
Die 3 zeigt drei unterschiedliche Schallkeulenformen für die vom Schallwandlermodul 10 ausgesendeten Schallsignale. In der linken Darstellung der 3 ist eine Schallkeule 20 mit einem Öffnungswinkle 24 gezeigt. Der Öffnungswinkel 24 beschreibt dabei den Kegelwinkel der Schallkeule 20 und ist bei der Darstellung der 3 symmetrisch zu einer Abstrahlrichtung 21. Die Abstrahlrichtung 21 beschreibt dabei die Hauptrichtung der vom Schallwandlermodul 10 ausgesendeten und sich überlagernden Schallsignale und kann ein Vektor sein, der gegenüber einer Ebene um einen Abstrahlwinkel 22 geneigt ist. Bei der linken Schallkeule 20 der 3 beträgt der Abstrahlwinkel 22 ungefähr 90°.
Die mittlere Schallkeule 20 der 3 unterscheidet sich von der linken Schallkeule 2 der 3 darin, dass es sich bei der Schallkeule 20 um einen Schallzylinder mit im Wesentlichen konstantem Durchmesser 26 handelt. Eine solche Form der Schallkeule 20 ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn das die vom Schallwandlermodul 10 ausgesendeten Schallsignale durch eine Öffnung bzw. ein Loch hindurch ausgesendet werden sollen. Damit kann vermieden werden, dass ungewollte und zumeist störende Reflexionen an dem die Öffnung bzw. das Loch aufweisenden Bauteil auftreten.
Die rechte Schallkeule 20 der 3 weist einen zunächst konvergierenden und dann, nach dem Erreichen der Brennweite 28, einen divergierenden Verlauf auf. Die Brennweite 28 beschreibt dabei den Abstand vom Schallwandlermodul 10 und dem Ort, an dem der Durchmesser der Schallkeule 20 am geringsten ist. Anders gesagt beschreibt die Brennweite 28 den Abstand vom Schallwandlermodul 10 und dem Fokussierungspunkt der vom Schallwandlermodul 1 ausgesendeten und sich überlagernden Schallsignale. Somit kann die Brennweite als die Entfernung definiert werden, bis zu der das Schallbündel konvergiert. Außerhalb der Brennweite bzw. Fokuslänge divergiert das Schallbündel wieder.
Die 4 zeigt eine matrizenhafte Anordnung mehrerer Schallwandler des Schallwandlermoduls 10, das ein Schallsignal mit einer Schallkeule 20 aussendet, die einen Öffnungswinkel 24 aufweist. Die Abstrahlrichtung 21 ist um den Abstrahlwinkel 22 zur Ebene geneigt.
Unter Verweis auf die 4 sind die mehreren Schallwandler des Schallwandlermoduls 10 vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Insbesondere befinden sich die einzelnen Sendepunkte der mehreren Schallwandler in der gemeinsamen Ebene. Alternativ können die einzelnen Sendepunkte nicht in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein, so dass bei gleichzeitiger und identischer Ansteuerung der mehreren Schallwandler bereits ein gewünschtes Schallsignal erzeugt werden kann. Insbesondere können sich durch zeitversetztes Ansteuern der mehreren Schallwandler die einzelnen Schallsignale zu einem Überlagerungsschallsignal überlagern, wodurch die Abstrahlrichtung des Überlagerungsschallsignals relativ zur gemeinsamen Ebene wie gewünscht eingestellt werden kann.
Bevorzugter Weise sind die mehreren Schallwandler unter einem vorbestimmten Abstand a zueinander angeordnet. Der vorbestimmte Abstand a zwischen zwei benachbarten Schallwandlern beträgt vorzugsweise ungefähr ein ungerades ganzzahliges (n) Vielfaches der halben Wellenlänge λ der von den Schallwandlern abgegebenen Schallsignale, d. h. $a = (2 \cdot n - 1) \cdot λ$
Der vorbestimmte Abstand a bemisst sich dabei von dem fiktiven Sendepunkt eines Schallwandlers zu dem fiktiven Sendepunkt eines benachbarten Schallwandlers.
Jeder Schallwandler ist im Wesentlichen identisch ausgebildet und ist vorzugsweise in der Form eines kapazitiven mikromechanischen Schallwandlers (CMUT) oder piezoelektrischen mikromechanischen Schallwandlers (PMUT) bereitgestellt. Jeder Schallwandler sendet ein Schallsignal, vorzugsweise Ultraschallsignal, ab, das im Wesentlichen senkrecht zur Anordnungsebene verläuft. Ferner ist es bevorzugt, dass jeder Schallwandler im Hinblick auf die Frequenz und Amplitude im Wesentlichen gleiche Schallsignale abgibt.
Die Ansteuerung der einzelnen Schallwandler erfolgt dabei separat oder in Gruppen, wobei der Phasenversatz der mehreren Schallsignale durch ein zeitlich versetztes Ansteuern der Schallwandler eingestellt werden kann, wodurch die Richtung des (Überlagerungs-) Schallsignals und/oder die Form bzw. Gestalt der Schallkeule des (Überlagerungs-)Schallsignals eingestellt werden kann.
Alternativ können die mehreren Schallwandler unterschiedlich ausgebildet sein und in jeweils unterschiedlichen Richtungen ihr jeweiliges Schallsignal aussenden. Vorzugsweise sind die mehreren Schallwandler jedoch dazu ausgebildet, jeweils derart ein Schallsignal auszusenden, dass sich die mehreren Schallsignale zumindest teilweise zum Erzeugen des Überlagerungsschallsignals überlagern.
In Ausgestaltungen, bei denen das Schallwandlermodul 10 innerhalb des Fluidbehälters 1, z. B. von innen am Bodenabschnitt 3 des Fluidbehälters 1 angebracht, angeordnet ist, kann es vorteilhaft sein, dass jedem der mehreren Schallwandler ein Schallführungselement zugeordnet ist, das jeweils dazu ausgebildet ist, das jeweilige Schallsignal des zugeordneten Schallwandlers zumindest teilweise zu führen. Insbesondere kann das jeweilige Schallführungselement trichterförmig ausgebildet sein, wobei die kleinere Öffnung dem jeweiligen Schallwandler zugeordnet ist. Alternativ ist das Schallführungselement zylindrisch oder weist jede andere geeignete Form auf.
Die Steuereinheit 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dazu ausgebildet, das Schallwandlermodul 10 derart anzusteuern, dass ein (Überlagerungs-)Schallsignal mit einstellbarem Schallkegel in das Fluid F ausgesendet wird, der in eine vorbestimmte und gewünschte Richtung verläuft. Dafür werden die einzelnen Schallwandler so zeitlich zueinander versetzt angesteuert, dass die Überlagerung der von den einzelnen Schallwandlern ausgehenden Schallsignale das gewünschte Gesamtsignal ergibt. An dieser Stelle ist beispielhaft auf die Überlagerung von Elementarwellen nach dem Huygens'schen Prinzip zu verweisen.
Eine beispielhafte Schallkeule 20 eines Schallsignals des Schallwandlermoduls 10 ist in der 4 gezeigt. Die Schallkeule 20 der 4 ist im Wesentlichen kegelförmig und kann durch den Abstrahlwinkel 22 und einen Öffnungswinkel 24charakterisiert bzw. beschrieben werden. Erfindungsgemäß wird das Schallwandlermodul 10 von der Steuereinheit 2 derart angesteuert, dass sich eine gewünschte Form bzw. Gestalt der Schallkeule ergibt, mit der für die vorgesehene Messung die größtmögliche Messgenauigkeit oder Signalverfügbarkeit erreicht werden kann.
Beispielsweise kann der Öffnungswinkel 24 der Schallkeule 20 des zur niedrigeren Höhe H1 der Oberfläche O1 ausgesendeten Schallsignals 12 größer sein als der Öffnungswinkel 24 der Schallkeule 20 des zur höheren Höhe H2 der Oberfläche O2 ausgesendeten Schallsignals 14, da aufgrund des längeren Schallpfads des Schallsignals 14 eine Bündelung der Schallleistung zu einem detektierbaren Reflexionssignal vorteilhaft sein kann. Ferner kann es, ebenfalls aufgrund der unterschiedlichen Schallpfadlängen, bevorzugt sein, den Öffnungswinkel 24 der Schallkeule 20 der zu den Oberflächen O1, O2 Schallsignale 12, 14 kleiner zu wählen als den Öffnungswinkel 24 der Schallkeule 20 des zum Referenzelements 8 ausgesendeten Schallsignals 16.
Ferner kann es vorteilhaft sein, für die Bestimmung der Höhe H1, H2 der Oberfläche O1, O2 den Öffnungswinkel der Schallkeule so zu wählen, dass das mindestens eine Referenzelement 8 nicht im Signalpfad liegt und somit die volle Schallleistung zur Bestimmung der Höhe H1, H2 der Oberfläche O1, O2 verfügbar ist.
Zudem kann es vorteilhaft sein, bei einer erhöhten Dynamik der Oberfläche O1 des Fluids F einen größeren Öffnungswinkel 24 für die Schallkeule 20 des Schallsignals 12 zu wählen als bei einer beruhigteren Oberfläche O1 des Fluids F, da eine unruhige Oberfläche O1 zu einer erhöhten Streuung des Schallsignals führt. Durch das Vergrößern des Öffnungswinkels 24 der Schallkeule 20 kann die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, überhaupt ein Reflexionssignal zu detektieren.
Zudem ist es erfindungsgemäß, die Schallkeule 20 derart zu formen bzw. zu gestalten, dass nur beabsichtigte Reflexionen, beispielsweise an den Oberflächen O1, O2 des Fluids F oder am Referenzelement 8, auftreten. Das heißt, dass unbeabsichtigte Reflexionen, beispielsweise an der Wandung des Fluidbehälters 1, zu vermeiden sind. Bei einem Detektieren einer unbeabsichtigten Reflexion, wie z. B. an der Wandung eines Fluidbehälters 1 mit komplexer Geometrie, kann daraufhin die Schallkeule 20 des entsprechenden Schallsignals derart umgeformt werden, dass eine solche ungewollte Reflexion nicht mehr stattfinden kann, d. h. dass die Schallkeule an einer vorstehenden Wandung des Fluidbehälters vorbei abgestrahlt wird. Eine unbeabsichtigte Reflexion an einer Wandung des Fluidbehälters 1 kann beispielsweis dadurch erkannt werden, dass das Schallsignal bei der Reflexion an der schallharten Wandung keinem Phasensprung unterliegt.
Die 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anpassen der Form bzw. Gestalt der Schallkeule des Schallsignals des Schallwandlermoduls 10 der Fluidsensorvorrichtung 100 in Abhängigkeit von vorherrschenden Bedingungen, wie beispielsweise des Füllstands des Fluids F.
Das Verfahren der 5 startet beim Schritt 300 und gelangt dann zum Schritt 310, an dem die Steuereinheit 2 das Schallwandlermodul 10 zum Aussenden eines Referenz-Schallsignals mit einer vorbestimmten Referenz-Schallkeule in das Fluid F in Richtung der Fluidoberfläche O1, O2 ansteuert. Die Referenz-Schallkeule stellt dabei eine Start-Schallkeulenform dar und kann beispielsweise einen Öffnungswinkel von etwa 20° aufweisen.
Beim darauffolgenden Schritt 320 wird vom Schallwandlermodul 10 ein Referenz-Antwortsignal empfangen. Das Referenz-Antwortsignal wird als Antwort auf das Aussenden des Referenz-Schallsignals empfangen. Beispielsweise kann das Referenz-Schallsignal an die Oberfläche O1, O2 des Fluids F ausgesendet, dort reflektiert und wieder als Referenz-Antwortsignal empfangen werden. Alternativ ist es möglich, das Referenz-Schallsignal an das Referenzelement 8 auszusenden, das dort reflektiert und wieder als Referenz-Antwortsignal empfangen wird.
Beim darauffolgenden Schritt 330 wird die Signalqualität des Referenz-Antwortsignals ermittelt. Das Ermitteln der Signalqualität weist beispielsweise ein Ermitteln der Amplitude des Referenz-Antwortsignals auf. Wenn die Amplitude des Referenz-Antwortsignals einen vorbestimmten Amplitudenschwellenwert überschreitet, kann eine ausreichend große Signalqualität vorliegen. Falls nicht, ist die Signalqualität zu niedrig, so dass eine Anpassung der Form bzw. Gestalt der Schallkeule 20 erfolgen sollte. Als Entscheidungskriterium können zusätzlich oder alternativ auch andere Parameter, wie beispielsweise die Form der Einhüllenden des Antwortsignals oder die Korrelation zwischen Sende- und Antwortsignal, verwendet werden.
Bei einem darauffolgenden Schritt 340 wird die Form und/oder der Abstrahlwinkel 22 der Schallkeule des vom Schallwandlermodul 10 ausgesendeten Mess-Schallsignals in Abhängigkeit der ermittelten Signalqualität angepasst. Beispielsweise wird der Öffnungswinkel 24 der Schallkeule 20 des Mess-Schallsignals verkleinert, wenn die Signalqualität einer Messung der Oberfläche O des Fluids F kleiner als ein vorbestimmter Signal-Schwellenwert ist. Ebenso kann der Öffnungswinkel 24 der Schallkeule 20 des Schallsignals vergrößert werden, wenn die Signalqualität größer als der vorbestimmte Signal-Schwellenwert ist. Bei einer Qualitätsmessung, bei der das Referenzelement 8 angestrahlt wird, kann es von Vorteil sein, den Abstrahlwinkel auf Basis der Signalqualität anzupassen.
Im Anschluss an das Anpassen des Öffnungswinkels 24 und/oder des Abstrahlwinkels 22 der Schallkeule 20 des Mess-Schallsignals erfolgt am Schritt 350 ein Ansteuern des Schallwandlermoduls 10 derart, dass das Mess-Schallsignal mit der angepassten Schallkeulenform und/oder Abstrahlrichtung 22 in das Fluid F zur Füllstandmessung und/oder Qualitätsmessung ausgesendet wird, bevor das Verfahren am Schritt 360 endet.
Insbesondere kann durch das in der 5 gezeigte Ablaufdiagramme ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung 100 bereitgestellt werden, mittels dem die unterschiedlichen Füllstände mit angepasster und unterschiedlichen Schallkeulen möglichst genau erfasst werden können. Beispielsweise ist es bei dem Verfahren der 5 vorteilhaft, bei einer niedrigen Höhe H1 der Oberfläche O1 des Fluids F einen höheren Öffnungswinkel 24 der Schallkeule für das Mess-Schallsignal 12 zu wählen als bei der höheren Höhe H2 der Oberfläche O2.
In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Anpassen des Öffnungswinkels 24 nicht anhand einer in den Schritten 310 bis 330 ermittelten Signalqualität, sondern auf der Basis einer ermittelten Dynamik des Fluids F. Die Dynamik des Fluids F kann z. B. mittels eines Beschleunigungsaufnehmers des Fahrzeugs ermittelt werden.
In einer weiteren Ausprägung wird der Öffnungswinkel 24 dadurch bestimmt, ob der Füllstand oder die Fluidqualität gemessen werden sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014210080 A1 [0004]
DE 102014210077 A1 [0005]
US 5744898 A [0006]
US 2017/0360415 A1 [0007]
WO 2018/077962 A1 [0007]
US 9255910 B2 [0007]
US 2016/0363561 A1 [0007]
US 8689606 B2 [0007]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung (100), die dazu ausgebildet ist, die Höhe (H) einer Oberfläche (O) eines Fluids (F) und/oder eine Qualität des Fluids (F) in einem Fluidbehälter (1) mittels eines Schallwandlermoduls (10) zu bestimmen, das dazu ausgebildet ist, Schallsignale in das Fluid (F) auszusenden und zu empfangen, wobei die vom Schallwandlermodul (10) ausgesendeten Schallsignale eine Schallkeule (20) aufweisen, die hinsichtlich Abstrahlwinkel (22), Öffnungswinkel (24), Brennweite (28) und/oder Durchmesser (26) einstellbar ist, wobei das Verfahren aufweist: - Aussenden eines Referenz-Schallsignals mit einer Referenz-Schallkeule in das Fluid (F) mittels des Schallwandlermoduls (10), - Empfangen eines Referenz-Antwortsignals mittels des Schallwandlermoduls (10), wobei das Referenz-Antwortsignal als Antwort auf das Aussenden des Referenz-Schallsignals empfangen wird, - Ermitteln einer Signalqualität des Referenz-Antwortsignals, - Anpassen der Schallkeule eines Mess-Schallsignals auf der Grundlage der ermittelten Signalqualität des Referenz-Antwortsignals, und - Ansteuern des Schallwandlermoduls (10) derart, dass das Mess-Schallsignal mit der angepassten Schallkeule in das Fluid (F) zum Bestimmen der Höhe (H) der Oberfläche (O) des Fluids (F) und/oder der Qualität des Fluids (F) ausgesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anpassen der Schallkeule (20) umfasst: - Anpassen des Abstrahlwinkels (22) der Schallkeule (20), und/oder - Anpassen des Öffnungswinkels (24) der Schallkeule (20), und/oder - Anpassen der Brennweite (28) der Schallkeule (20), und/oder - Anpassen des Durchmessers (26) der Schallkeule (20) .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: - Ermitteln einer Dynamik der Oberfläche (O) des Fluids (F), das ein Ermitteln der Neigung der Oberfläche (O) des Fluids (F) und/oder ein Ermitteln der Beschleunigung des Fluids (F) aufweist, wobei das Anpassen der Schallkeule in Abhängigkeit der Dynamik der Oberfläche (O) des Fluids (F) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Öffnungswinkel (24) der Schallkeule (20) mit steigender Dynamik der Oberfläche (O) des Fluids (F) ansteigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: - Anpassen des Abstrahlwinkels (22) und/oder Öffnungswinkel (24) der Schallkeule (20), wenn auf der Grundlage des Referenz-Antwortsignals eine Wandung des Fluidbehälters (1) im Schallpfad dadurch ermittelt wird, dass das Referenz-Antwortsignal aufgrund der Reflexion an der Wandung des Fluidbehälters (1) keinem Phasensprung unterliegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: - Ansteuern des Schallwandlermoduls (10) derart, dass ein erstes Schallsignal mit einer ersten Schallkeule () mit einem ersten Öffnungswinkel (24) in das Fluid (F) ausgesendet wird, wenn eine erste Höhe (H1) einer ersten Oberfläche (O1) des Fluids vorliegt, und - Ansteuern des Schallwandlermoduls (10) derart, dass ein zweites Schallsignal mit einer zweiten Schallkeule () mit einem zweiten Öffnungswinkel (24) in das Fluid (F) ausgesendet wird, wenn eine zweite Höhe (H2) einer zweiten Oberfläche (O2) des Fluids vorliegt, die größer als die erste Höhe (H1) ist, wobei der erste Öffnungswinkel (24) größer ist als der zweite Öffnungswinkel (24).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: - Ansteuern des Schallwandlermoduls (10) derart, dass ein erstes Schallsignal mit einer ersten Schallkeule mit einem ersten Öffnungswinkel (24) in Richtung der Oberfläche (O) des Fluids (F) zum Ermitteln der Höhe (H) der Oberfläche (O) des Fluids (F) ausgesendet wird, und - Ansteuern des Schallwandlermoduls (10) derart, dass ein zweites Schallsignal mit einer zweiten Schallkeule mit einem zweiten Öffnungswinkel (24) in Richtung des Referenzelements (8) zum Ermitteln der Qualität des Fluids (F) ausgesendet wird, wobei der erste Öffnungswinkel (24) kleiner ist als der zweite Öffnungswinkel (24).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluid Motoröl, Getriebeöl, ein Kraftstoff, ine Harnstofflösung oder Wasser ist.
Fluidsensorvorrichtung (100) zum Ermitteln der Höhe (H) einer Oberfläche (O) eines Fluids (F) und/oder einer Qualität des Fluids (F) in einem Fluidbehälter (B), wobei die Fluidsensorvorrichtung (100) aufweist: - ein Schallwandlermodul (10), das dazu ausgebildet ist, Schallsignale in das Fluid (F) auszusenden und zu empfangen, und - eine Steuereinheit (2), die dazu ausgebildet ist, die Fluidsensorvorrichtung (100) gemäß eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu betreiben.
Fluidsensorvorrichtung (100) nach Anspruch 9, ferner mit: - zumindest einem in dem Fluid (F) angeordneten Referenzelement (8), das zu dem Schallwandlermodul (10) einen vorgegebenen Abstand aufweist und dazu ausgebildet ist, darauf auftreffende Schallsignale zumindest teilweise zu reflektieren, wobei die Steuereinheit (2) dazu ausgebildet ist, das Schallwandlermodul (10) derart anzusteuern, dass ein Schallsignal mit einer an die Größe und/oder Position des Referenzelements (8) angepassten Schallkeule (20) ausgesendet wird.