WO2020038809A1 - Method for operating a fluid sensor device and fluid sensor device - Google Patents

Method for operating a fluid sensor device and fluid sensor device Download PDF

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WO2020038809A1
WO2020038809A1 PCT/EP2019/071863 EP2019071863W WO2020038809A1 WO 2020038809 A1 WO2020038809 A1 WO 2020038809A1 EP 2019071863 W EP2019071863 W EP 2019071863W WO 2020038809 A1 WO2020038809 A1 WO 2020038809A1
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WO
WIPO (PCT)
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fluid
sound
quality
determined
reference element
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/071863
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German (de)
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Inventor
Karl-Friedrich Pfeiffer
Henning Grotevent
Stephan Heinrich
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G01F23/2962—Measuring transit time of reflected waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/80—Arrangements for signal processing

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a fluid sensor device and a fluid sensor device which is designed to determine the height of a surface of a fluid and / or the quality of the fluid in a fluid container.
  • an acoustic measuring device can be used to determine a height of a fluid surface and / or the fluid quality in a fluid container.
  • a sound transducer of the acoustic measuring device can work both as a sound generator and as a sound receiver.
  • sound pulses or sound signals can be emitted into the fluid to be measured by means of the sound transducer.
  • the sound impulses or sound signals can be reflected from an interface or surface of the fluid to another medium. From the running time of the sound pulses or sound signals, conclusions can be drawn as to the level of the fluid surface in the fluid container.
  • the frequencies of the sound signals are preferably in the range of ultrasound.
  • sound signals can be emitted in the direction of at least one reference reflector arranged in the fluid to determine a speed of sound in the fluid by means of the same or a separately provided sound transducer.
  • the speed of sound can be used both to determine the fluid surface and to determine the quality of the fluid.
  • DE 10 2014 210 080 A1 discloses a device for determining a height of a fluid surface in a fluid container.
  • the device known therefrom has a first sound transducer which is designed to emit sound signals in the direction of the fluid surface and to receive the signals reflected on the fluid surface, and a second sound transducer which is designed to emit sound signals in the direction of a reference element arranged in the fluid container and receive the signals reflected at the reference element.
  • a sound speed within the fluid can be determined from the sound signals emitted and received by the second sound transducer, which in turn can then be used to determine the height of the fluid surface.
  • Ultrasound devices known from medical technology are disclosed in US 2017/0360415 A1, WO 2018/077962 A1, US 9 255 910 B2, US 2016/0363561 A1 and US 8 689 606 B2.
  • the present invention is based on the object of providing a method for operating a fluid sensor device and a fluid sensor device with which the height of the surface of a fluid and / or the quality of the fluid in a fluid container can be determined as precisely as possible.
  • This object is achieved with a method with the features of independent claim 1 and with a fluid sensor device with the features of independent claim 8.
  • Preferred and advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
  • the present invention is essentially based on the idea of emitting superimposed sound signals in different directions into the fluid by means of a sound converter module.
  • at least two superposition sound signals are sent to different reference elements arranged in different directions with preferably different distances from the baffle module. This can provide redundancy in the fluid quality determination, which can also increase the measurement accuracy of the level determination.
  • the speed of sound in the fluid can be determined redundantly with the present invention, as a result of which the measuring accuracy of the level determination can be increased again.
  • B For example B.
  • a method of operating a fluid sensor device that is configured to determine the height of a surface of a fluid and / or a quality of the fluid in a fluid container by means of an acoustic transducer module that has at least two sound transducers, which are each designed to receive sound signals and send them out in such a way that when the at least two are superimposed
  • a first reference element which is arranged in a stationary manner and which is at a predetermined first distance from the sound transducer module and is designed to reflect an overlay sound signal impinging thereon
  • at least one second reference element which is arranged in a stationary manner and which is at a predetermined second distance from the sound transducer module are arranged in the fluid is designed to reflect an impingement sound signal impinging thereon.
  • the method according to the invention comprises actuating the sound transducer module in such a way that a first superimposed sound signal is emitted in a first direction to the first reference element, and actuating the sound transducer module (10) such that a second superimposed sound signal is emitted in a second direction to the second reference element.
  • the first direction is not the same as the second direction.
  • the first distance is preferably different from the second distance.
  • redundant determination of the quality of the fluid can be carried out by arranging a plurality of reference elements, each of which is stationary, which then also includes the level measurement, which is partly due based on the redundantly determined quality of the fluid, can be carried out with increased accuracy.
  • the method according to the invention preferably further comprises determining a first quality of the fluid based on a first response signal, which is in response to the transmission of the first superimposed sound signal to the first reference element is received, determining a second quality of the fluid based on a second response signal received in response to the second superposition sound signal being sent to the second reference element, and determining that the fluid sensor device is faulty if the determined first quality is from the determined second Quality deviates by more than a quality threshold.
  • the determined first quality of the fluid preferably has a first quality determined based on the first response signal
  • Speed of sound in the fluid and the determined second quality of the fluid have a second speed of sound in the fluid determined based on the second response signal.
  • a faulty fluid sensor device is determined if the determined first speed of sound in the fluid deviates from the second speed of sound in the fluid by more than one sound speed threshold.
  • the speed of sound threshold can be a percentage that is between about 1% and about 20%.
  • the first direction runs at a predetermined angle to the second direction.
  • the predetermined angle is in a range between approximately 5 ° and approximately 175 °, preferably between approximately 30 ° and approximately 150 °, more preferably between 60 ° and approximately 120 °.
  • the fluid to be measured is preferably engine oil, gear oil, a fuel, a urea solution or water. These fluids are preferably designed to be used in a vehicle or an internal combustion engine of a vehicle.
  • a fluid sensor device for determining a height of a surface of a fluid and / or for determining a quality of the fluid in a fluid container.
  • the fluid sensor device according to the invention has a sound transducer module which comprises at least two sound transducers, each of which is designed to receive and transmit sound signals in such a way that when the at least two sound signals are superimposed, a superimposed sound signal results, a first reference element arranged in the fluid in a stationary manner, which has a predetermined first distance from the sound transducer module and is designed to reflect a superimposed sound signal impinging thereon, and a second reference element arranged in a stationary manner in the fluid, which has a predetermined second distance from the sound transducer module and is designed to have a superimposed sound signal impinging thereon to reflect.
  • the sound transducer module is designed to emit a first superimposed sound signal in a first direction to the first reference element and to emit a second superimposed sound signal in a second direction to the
  • the fluid sensor device preferably also has a control unit which is designed to control the sound transducer module in such a way that the first superimposed sound signal in the first direction to the first feedback reference element and the second superimposed sound signal is transmitted in the second direction to the second reference element.
  • the control unit is configured to provide a first quality of the fluid based on a first response signal that is received in response to the transmission of the first superimposed sound signal to the first reference element, and a second quality of the fluid based on a second response signal that is responsive to the transmission of the second superimposed sound signal to the second reference element is received, to be determined and a faulty fluid sensor device to be determined if the determined first quality deviates from the determined second quality by more than one quality threshold value.
  • the determined first quality of the fluid comprises a first sound velocity in the fluid determined based on the first response signal and the determined second quality of the fluid comprises a second sound velocity determined in the fluid based on the second response signal.
  • the control unit is also designed to determine a faulty fluid sensor device if the determined first speed of sound in the fluid deviates from the determined second speed of sound in the fluid by more than one sound speed threshold.
  • Fig. 1 is a schematic view of an inventive
  • FIG. 2 shows a schematic view of a further fluid sensor device according to the invention for determining a height of a surface of a fluid and / or a quality of the fluid in a fluid container
  • Fig. 3 shows an exemplary flow chart of an invent
  • fluid quality describes a parameter that characterizes a fluid.
  • the speed of sound of the fluid, the density of the fluid from which the chemical composition of the fluid can be derived, the electrical properties of the fluid and the damping properties of the fluid can be understood as parameters that characterize the fluid quality
  • the urea fraction in the water can be estimated by determining the temperature-dependent speed of sound of the aqueous urea solution.
  • the term “stationary reference element” describes an immovable and immovable element.
  • the predetermined distance between the reference element and the sound transducer module is permanently constant and unchangeable.
  • a fluid container 1 with a bottom section 3 and a fluid space 5 which is filled with a fluid F.
  • a fluid F is, for example, a liquid medium for reducing pollutants in exhaust gases, which preferably has a reducing agent and / or a reducing agent precursor, for example an aqueous urea solution.
  • the fluid F can be an oil, such as a transmission oil for a transmission of a vehicle.
  • the fluid F can be an engine oil or a fuel.
  • a fluid sensor device 100 which has a sound transducer module 10 arranged on the bottom section 3 of the fluid container 1.
  • the sound transducer module 10 can be arranged relative to the fluid surface 0 at a predetermined tilt angle a.
  • the bottom section 3 can have a corresponding recess 4 in which the
  • Sound transducer module 10 is attached to the fluid container 1 from the outside.
  • the fluid sensor device 10 also has a control unit 2 connected to the sound transducer module 10, which is designed to control the sound transducer module 10 to emit sound signals and the signals received by the sound transducer module to determine the height H of the fluid surface 0 and / or the quality of the fluid F. evaluate.
  • the height H of the fluid surface 0 is defined as the distance of the fluid surface from the base section 3, measured in a neutral position of the fluid container 1, that is, when the fluid container 1 is not inclined and the fluid surface 0 is essentially parallel to the base section 3.
  • the height H of the fluid surface 0 can also be referred to as the fill level of the fluid F in the fluid container 1.
  • the transducer module 10 is coupled, for example, by a housing wall of the fluid container 1.
  • the housing wall is formed from a plastic, for example from so-called high-density polyethylene (HDPE), so that the bottom section 3 can be welded into the housing wall.
  • HDPE high-density polyethylene
  • the sound transducer module 10 is glued to the housing wall or mechanically pressed against it, possibly also with a further intermediate layer in order to compensate for unevenness or roughness.
  • the sound transducer module 10 comprises at least two sound transducers which are designed to receive sound signals and to transmit them in such a way that a superimposed sound signal results when the at least two sound signals are superimposed.
  • Acoustic transducer module 10 can be designed by different actuation to emit the superimposed sound signal in un different directions and to receive it again as a reflection signal from the different directions.
  • the sound signals emitted and received by the sound transducer module 10 are identified by arrows 12, 14, 16 in FIG. 1.
  • a first reference element 8 is provided in the fluid F, which is preferably formed from a material that has a metal.
  • the first reference element 8 reflects at least part of the superimposed sound signal 14 emitted in a first direction and is at a predetermined and constant first distance from the baffle module 10.
  • the first reference element 8 within the fluid container 1 is mechanically coupled to the bottom section 3 and is thus arranged in a fixed manner.
  • the first reference element 8 can be mechanically coupled to a side wall of the fluid container 1 and thus be arranged in a stationary manner.
  • a second reference element 9 is also seen before, which is preferably formed from a material that has a metal.
  • the second reference element 9 reflects at least part of the superimposed sound signal 16 emitted in a second direction and has a predetermined and constant second distance from the baffle module 10. As shown in FIG. 1, it can be preferred that the second reference element 9 is mechanically coupled within the fluid container 1 to the base section 3 and is therefore arranged in a fixed manner. Alternatively, the second reference element 9 can be mechanically coupled to a side wall of the fluid container 1 and thus be arranged in a stationary manner. The first distance and the second distance are preferably different.
  • the first and second reference elements 8, 9 are arranged immovably and immovably in such a way that they are each arranged in a stationary manner and the respective distance from the sound transducer module 10 is constant and unchangeable.
  • the first direction runs essentially perpendicular to the second direction.
  • the first direction runs at a predetermined angle to the second direction, which lies in the range between approximately 5 ° and approximately 175 °, preferably between approximately 30 ° and approximately 150 °, more preferably between 60 ° and approximately 120 °.
  • the height H of the fluid surface 0 is determined, as described in detail in the prior art, by evaluating the transit time of the transmitted to the fluid surface 0, reflected on the fluid surface 0 and received again
  • the quality of the fluid F is determined by evaluating the signals emitted to the first and second reference elements 8, 9, reflected on the reference elements 8, 9 and received sound signals 14, 16, determined. In particular, based on the knowledge of the first and second predetermined distances, the speed of sound in the fluid F can be determined redundantly as the quality of the fluid.
  • the fluid sensor device 100 of FIG. 1 can also have a temperature detection device 11, which is designed to detect the temperature of the fluid.
  • the temperature detection device 11 is, for example, a temperature sensor and is preferably arranged on the bottom section 3 of the fluid container 1. Accordingly, the control unit 2 can also be designed to determine a temperature of the fluid from the signal of the temperature detection device 11.
  • the sound transducer module 10 has at least two sound transducers, which can be provided in a matrix-like arrangement.
  • any other forms of arrangement of the plurality of sound transducers are also conceivable, for example a circular arrangement or an unsorted arrangement.
  • the plurality of sound transducers are preferably arranged in a common plane.
  • the individual transmission points of the multiple sound transducers are in the common plane.
  • the individual transmission points cannot be arranged in a common plane, so that the plurality can be controlled simultaneously and identically
  • a desired sound signal can already be generated by the sound transducer.
  • the individual sound signals can be superimposed on the superimposed sound signal by actuating the multiple sound transducers with a time delay, as a result of which the radiation direction of the superimposed sound signal can be set as desired relative to the common plane.
  • the plurality of sound transducers are preferably arranged at a predetermined distance a from one another.
  • the predetermined distance a is measured from the fictitious transmission point of a sound transducer to the fictitious transmission point of an adjacent sound transducer.
  • Each sound transducer is essentially identical and is preferably provided in the form of a capacitive micromechanical sound transducer (CMUT) or piezoelectric micromechanical sound transducer (PMUT).
  • CMUT capacitive micromechanical sound transducer
  • PMUT piezoelectric micromechanical sound transducer
  • Each sound transducer emits a sound signal that is essentially perpendicular to the arrangement plane. It is further preferred that each sound transducer emits essentially the same sound signals with regard to frequency and amplitude.
  • the sound transducers are controlled jointly or separately, the phase shift of the plurality of sound signals being able to be adjusted by actuating the sound transducers at different times, as a result of which the direction of the (superimposed) sound signal can be adjusted.
  • the plurality of sound transducers can be designed differently and emit their respective sound signal in different directions.
  • the plurality of sound transducers are preferably designed to emit a sound signal such that the plurality of sound Superimpose signals at least partially to generate the overlay sound signal.
  • each of the several sound transducers is assigned a sound guide element, which is designed to at least partially guide the respective sound signal of the assigned sound transducer.
  • the respective sound guide element can be funnel-shaped, the smaller opening being assigned to the respective sound transducer.
  • the sound guide element is cylindrical or has any other suitable shape.
  • the control unit 2 of the device according to the invention is designed to control the sound transducer module 10 in such a way that a superimposed sound signal is emitted into the fluid F in the desired direction.
  • it is preferred to carry out the quality measurement in which the superimposed sound signals 14, 16 of the sound transducer module 10 are sent to the reference elements 8, 9, redundantly.
  • the superimposed sound signals 14, 16 are transmitted one after the other to the associated reference element 8, 9.
  • the reference elements 8, 9 are preferably configured in such a way that the superimposed sound signal arriving there is largely reflected back to the sound transducer module 10.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the fluid sensor device 100 according to the invention, which differs from the fluid sensor device of FIG. 1 in that the first reference element 8 is also formed as an L-shaped element, so that both the first superimposed sound signal 14 and that second Superposition sound signal is sent essentially vertically upwards.
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method according to the invention for the redundant determination of the quality of the fluid
  • the method of FIG. 2 starts at step 200 and then proceeds to step 210, at which the control unit 2 controls the baffle module 10 in the fluid F to emit the first superimposed sound signal 14 in the first direction to the first reference element 8.
  • step 210 at which the control unit 2 controls the baffle module 10 in the fluid F to emit the first superimposed sound signal 14 in the first direction to the first reference element 8.
  • step 220 a first quality of the fluid F, for example a first sound velocity in the fluid F, is determined based on a first response signal which is received in response to the transmission of the first superimposed sound signal 14 to the first reference element 8.
  • a subsequent step 230 the control unit 2 controls the sound transducer module 10 to emit the second superposition sound signal 16 in the second direction to the second reference element 9 into the fluid F.
  • a second quality of the fluid F for example a second speed of sound in the fluid F, is determined based on a second response signal which is received in response to the second superimposed sound signal 16 being sent to the second reference element 9.
  • step 250 a determination is made that the fluid sensor device 100 is faulty if the first quality it averaged, e.g. B. the determined first sound speed, from the determined second quality, for. B. the determined second speed of sound by more than one Quality threshold, e.g. B. a sound speed threshold deviates.
  • the method then ends at step 260.
  • a faulty fluid sensor device 100 is present, for example, if an air bubble is present on one of the reference elements 8, 9, on the surface of which the corresponding superimposed sound signal 14, 16 is reflected. This means that the length of the signal path, which is correct when the fluorescence
  • ID sensor device is known based on the knowledge of the first or second predetermined distance, shortens and thus leads to a falsified sound velocity measurement.
  • it can e.g. B. come at very low temperatures to ice formation in the fluid F, wherein the ice lumps formed can reflect the ultrasonic signals 14, 16, which in turn can adversely affect the quality measurements.
  • a deformation or other damage to one of the references 8, 9 can lead to different determined qualities and can be identified with the described method.
  • dirt or deposits can accumulate between the sound transducer 10 and one of the references 8, 9 and can negatively influence the quality measurement.
  • the advantage according to the invention over the prior art is to send out the superimposed sound signal in different directions to different reference elements, so that the quality of the fluid can be determined more precisely and redundantly.
  • the speed of sound in the fluid can be determined redundantly, for example as the arithmetic mean of the two individually determined speeds of sound.

Abstract

The invention relates to a method for operating a fluid sensor device (100) and a fluid sensor device (100) which is designed to determine the height (H) of a surface (O) of a fluid (F) and/or a quality of the fluid (F) in a fluid container (1) by means of a sound transducer module (10), which is designed to send an overlapping sound signal (12, 14, 16) in different directions. In the fluid (F), aA stationary first reference element (8) is arranged in the fluid at a predefined first distance from the sound transducer module (10), and at least one stationary second reference element (9) is arranged in the fluid at a predefined second distance from the sound transducer module (10). The method according to the invention comprises an actuating the of the sound transducer module (10) in such a way that a first overlapping sound signal (14) is transmitted in a first direction to the first reference element (8), and an actuating of the sound transducer module (10) in such a way that a second overlapping sound signal (16) is transmitted in a second direction to the second reference element (9). The first direction is not the same as the second direction.

Description

Beschreibung description
Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung und Fluidsensorvorrichtung Method for operating a fluid sensor device and fluid sensor device
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung und eine Fluidsensorvorrichtung, die zum Ermitteln der Höhe einer Oberfläche eines Fluids und/oder der Qualität des Fluids in einem Fluidbehälter ausgebildet ist. The present invention relates to a method for operating a fluid sensor device and a fluid sensor device which is designed to determine the height of a surface of a fluid and / or the quality of the fluid in a fluid container.
Zum Bestimmen einer Höhe einer Fluidoberfläche und/oder der Fluidqualität 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 Rück schlüsse auf die Höhe der Fluidoberfläche in dem Fluidbehälter gezogen werden. Bevorzugt liegen die Frequenzen der Schall signale im Bereich des Ultraschalls. For example, an acoustic measuring device can be used to determine a height of a fluid surface and / or the fluid quality in a fluid container. A sound transducer of the acoustic measuring device can work both as a sound generator and as a sound receiver. To determine the height of the fluid surface in the fluid container, sound pulses or sound signals can be emitted into the fluid to be measured by means of the sound transducer. The sound impulses or sound signals can be reflected from an interface or surface of the fluid to another medium. From the running time of the sound pulses or sound signals, conclusions can be drawn as to the level of the fluid surface in the fluid container. The frequencies of the sound signals are preferably in the range of ultrasound.
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 Furthermore, sound signals can be emitted in the direction of at least one reference reflector arranged in the fluid to determine a speed of sound in the fluid by means of the same or a separately provided sound transducer. The
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 Al eine Vor richtung 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 Flu idoberfläche 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 Schallgeschwin digkeit innerhalb des Fluids bestimmt werden, die dann wiederum zum Bestimmen der Höhe der Fluidoberfläche herangezogen werden kann . The speed of sound can be used both to determine the fluid surface and to determine the quality of the fluid. For example, DE 10 2014 210 080 A1 discloses a device for determining a height of a fluid surface in a fluid container. The device known therefrom has a first sound transducer which is designed to emit sound signals in the direction of the fluid surface and to receive the signals reflected on the fluid surface, and a second sound transducer which is designed to emit sound signals in the direction of a reference element arranged in the fluid container and receive the signals reflected at the reference element. A sound speed within the fluid can be determined from the sound signals emitted and received by the second sound transducer, which in turn can then be used to determine the height of the fluid surface.
Ferner sind aus der DE 10 2014 210 077 Al eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Höhe einer Fluidoberfläche in einem Fluidbehälter bekannt. Furthermore, a device and a method for determining the height of a fluid surface in a fluid container are known from DE 10 2014 210 077 A1.
Außerdem ist aus der US 5 744 898 A eine Vorrichtung mit einer Ultraschallwandlermatrix bekannt, die einen integrierten Sende- und Empfängerschaltkreis aufweist. Furthermore, a device with an ultrasound transducer matrix is known from US Pat. No. 5,744,898 A, which has an integrated transmitter and receiver circuit.
Aus der Medizintechnik bekannte Ultraschallvorrichtungen sind in den US 2017/0360415 Al, WO 2018/077962 Al, US 9 255 910 B2, US 2016/0363561 Al und US 8 689 606 B2 offenbart. Ultrasound devices known from medical technology are disclosed in US 2017/0360415 A1, WO 2018/077962 A1, US 9 255 910 B2, US 2016/0363561 A1 and US 8 689 606 B2.
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 und/oder der Qualität des 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 Fluidsensorvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. The present invention is based on the object of providing a method for operating a fluid sensor device and a fluid sensor device with which the height of the surface of a fluid and / or the quality of the fluid in a fluid container can be determined as precisely as possible. This object is achieved with a method with the features of independent claim 1 and with a fluid sensor device with the features of independent claim 8. Preferred and advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zu Grunde, mittels eines Schallwandlermoduls Überlagerungs schallsignale in unterschiedliche Richtungen in das Fluid auszusenden. Erfindungsgemäß werden zumindest zwei Überlage rungsschallsignale an in unterschiedlichen Richtungen mit vorzugsweise unterschiedlichen Abständen zu dem Schallwand lermodul angeordnete unterschiedliche Referenzelemente aus gesendet. Dadurch kann eine Redundanz bei der Fluidquali- tätsbestimmung bereitgestellt werden, wodurch auch die Mess genauigkeit der Füllstandbestimmung erhöht werden kann. Ins besondere kann beispielsweise mit der vorliegenden Erfindung die Schallgeschwindigkeit im Fluid redundant ermittelt werden, wodurch die Messgenauigkeit der Füllstandbestimmung wieder erhöht werden kann. Weicht z. B. eine mittels Anstrahlen eines ersten Referenzelements ermittelte erste Schallgeschwindigkeit im Fluid von einer mittels Anstrahlen eines zweiten Referen zelements ermittelte zweite Schallgeschwindigkeit im Fluid um mehr als einen Schallgeschwindigkeitsschwellenwert ab, kann beispielsweise darauf geschlossen werden, dass sich an einem der beiden Referenzelementen eine Luftblase befindet, die den Schallpfad verkürzt und somit das Ermitteln der jeweiligen Schallgeschwindigkeit im Fluid verfälscht. The present invention is essentially based on the idea of emitting superimposed sound signals in different directions into the fluid by means of a sound converter module. According to the invention, at least two superposition sound signals are sent to different reference elements arranged in different directions with preferably different distances from the baffle module. This can provide redundancy in the fluid quality determination, which can also increase the measurement accuracy of the level determination. In particular, for example, the speed of sound in the fluid can be determined redundantly with the present invention, as a result of which the measuring accuracy of the level determination can be increased again. For example B. a first sound velocity in the fluid determined by illuminating a first reference element from a second sound velocity in the fluid determined by illuminating a second reference element by more than a sound velocity threshold value, it can be concluded, for example, that an air bubble is located on one of the two reference elements, which shortens the sound path and thus falsifies the determination of the respective speed of sound in the fluid.
Folglich ist gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Er findung 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 Flu idbehälter mittels eines Schallwandlermoduls zu bestimmen, das zumindest zwei Schallwandler aufweist, die jeweils dazu aus gebildet sind, Schallsignale zu empfangen und derart auszu senden, dass sich bei Überlagerung der zumindest zwei Accordingly, according to a first aspect of the present invention, there is disclosed a method of operating a fluid sensor device that is configured to determine the height of a surface of a fluid and / or a quality of the fluid in a fluid container by means of an acoustic transducer module that has at least two sound transducers, which are each designed to receive sound signals and send them out in such a way that when the at least two are superimposed
Schallsignale ein Überlagerungsschallsignal ergibt. Im Fluid sind ein ortsfest angeordnetes erstes Referenzelement, das zu dem Schallwandlermodul einen vorgegeben ersten Abstand aufweist und dazu ausgebildet ist, ein darauf auftreffendes Überlage rungsschallsignal zu reflektieren, und zumindest ein ortsfest angeordnetes zweites Referenzelement angeordnet, das zu dem Schallwandlermodul einen vorgegeben zweiten Abstand aufweist und dazu ausgebildet ist, ein darauf auftreffendes Überlage rungsschallsignal zu reflektieren. Das erfindungsgemäße Ver fahren umfasst ein Ansteuern des Schallwandlermoduls derart, dass ein erstes Überlagerungsschallsignal in einer ersten Richtung zum ersten Referenzelement ausgesendet wird, und ein Ansteuern des Schallwandlermoduls (10) derart, dass ein zweites Überlagerungsschallsignal in einer zweiten Richtung zum zweiten Referenzelement ausgesendet wird. Dabei ist die erste Richtung ungleich der zweiten Richtung. Vorzugsweise ist der erste Abstand unterschiedlich zum zweiten Abstand. Sound signals results in a superimposed sound signal. A first reference element, which is arranged in a stationary manner and which is at a predetermined first distance from the sound transducer module and is designed to reflect an overlay sound signal impinging thereon, and at least one second reference element which is arranged in a stationary manner and which is at a predetermined second distance from the sound transducer module are arranged in the fluid is designed to reflect an impingement sound signal impinging thereon. The method according to the invention comprises actuating the sound transducer module in such a way that a first superimposed sound signal is emitted in a first direction to the first reference element, and actuating the sound transducer module (10) such that a second superimposed sound signal is emitted in a second direction to the second reference element. The first direction is not the same as the second direction. The first distance is preferably different from the second distance.
Durch die Fähigkeit des Schallwandlermoduls, Überlagerungs schallsignale in unterschiedliche Richtungen auszusenden, kann durch die Anordnung mehrerer, jeweils ortsfest angeordneter Referenzelemente ein redundantes Bestimmen der Qualität des Fluids, wie beispielsweise die Schallgeschwindigkeit im Fluid, durchgeführt werden, womit dann auch die Füllstandmessung, die teilweise auf der redundant ermittelten Qualität des Fluids basiert, mit erhöhter Genauigkeit ausgeführt werden kann. Due to the ability of the sound transducer module to transmit superimposed sound signals in different directions, redundant determination of the quality of the fluid, such as the speed of sound in the fluid, can be carried out by arranging a plurality of reference elements, each of which is stationary, which then also includes the level measurement, which is partly due based on the redundantly determined quality of the fluid, can be carried out with increased accuracy.
Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Ermitteln einer ersten Qualität des Fluids basierend auf einem ersten Antwortsignal , das als Antwort auf das Aussenden des ersten Überlagerungsschallsignals zum ersten Referenzelement empfangen wird, ein Ermitteln einer zweiten Qualität des Fluids basierend auf einem zweiten Antwortsignal, das als Antwort auf das Aussenden des zweiten Überlagerungsschallsignals zum zweiten Referenzelement empfangen wird, und ein Bestimmen, dass die Fluidsensorvorrichtung fehlerhaft ist, wenn die ermittelte erste Qualität von der ermittelten zweiten Qualität um mehr als einen Qualitätsschwellenwert abweicht. The method according to the invention preferably further comprises determining a first quality of the fluid based on a first response signal, which is in response to the transmission of the first superimposed sound signal to the first reference element is received, determining a second quality of the fluid based on a second response signal received in response to the second superposition sound signal being sent to the second reference element, and determining that the fluid sensor device is faulty if the determined first quality is from the determined second Quality deviates by more than a quality threshold.
Insbesondere kann damit festgestellt werden, dass beispielsweise ein Fehler in einem Signalpfad der Überlagerungsschallsignale, wie z. B. eine an einem Referenzelement befindliche Luftblase, aufgetreten ist, der zu einer verfälschten Bestimmung der Qualität des Fluids führen kann. Ein solcher Fehler kann folglich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erkannt werden. In particular, it can be determined that, for example, an error in a signal path of the superimposed sound signals, such as. B. an air bubble located on a reference element has occurred, which can lead to a falsified determination of the quality of the fluid. Such an error can consequently be identified using the method according to the invention.
Vorzugsweise weisen die ermittelte erste Qualität des Fluids eine basierend auf dem ersten Antwortsignal ermittelte erste The determined first quality of the fluid preferably has a first quality determined based on the first response signal
Schallgeschwindigkeit im Fluid und die ermittelte zweite Qualität des Fluids eine basierend auf dem zweiten Antwortsignal ermittelte zweite Schallgeschwindigkeit im Fluid auf. Dabei wird eine fehlerhafte Fluidsensorvorrichtung bestimmt, wenn die ermittelte erste Schallgeschwindigkeit im Fluid von der er mittelten zweiten Schallgeschwindigkeit im Fluid um mehr als einen Schallgeschwindigkeitsschwellenwert abweicht. Der Speed of sound in the fluid and the determined second quality of the fluid have a second speed of sound in the fluid determined based on the second response signal. In this case, a faulty fluid sensor device is determined if the determined first speed of sound in the fluid deviates from the second speed of sound in the fluid by more than one sound speed threshold. The
Schallgeschwindigkeitsschwellenwert kann beispielsweise ein Prozentwert sein, der zwischen ungefähr 1 % und ungefähr 20 % liegt . For example, the speed of sound threshold can be a percentage that is between about 1% and about 20%.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens verläuft die erste Richtung unter einem vorbestimmten Winkel zur zweiten Richtung. Vorteilhafter Weise liegt der vorbestimmte Winkel in einem Bereich zwischen ungefähr 5° und ungefähr 175 °, bevorzugt zwischen ungefähr 30° und ungefähr 150°, noch bevorzugter zwischen 60° und ungefähr 120°. Bei dem zu vermessenden Fluid handelt es sich bevorzugt 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. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the first direction runs at a predetermined angle to the second direction. Advantageously, the predetermined angle is in a range between approximately 5 ° and approximately 175 °, preferably between approximately 30 ° and approximately 150 °, more preferably between 60 ° and approximately 120 °. The fluid to be measured is preferably engine oil, gear oil, a fuel, a urea solution or water. These fluids are preferably designed to be used in a vehicle or an internal combustion engine of a vehicle.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fluidsensorvorrichtung zum Bestimmen einer Höhe einer Oberfläche eines Fluids und/oder zum Bestimmen einer Qualität des Fluids in einem Fluidbehälter offenbart. Die erfindungsgemäße Flu idsensorvorrichtung weist ein Schallwandlermodul, das zumindest zwei Schallwandler umfasst, die jeweils dazu ausgebildet sind, Schallsignale zu empfangen und derart auszusenden, dass sich bei Überlagerung der zumindest zwei Schallsignale ein Überlage rungsschallsignal ergibt, ein in dem Fluid ortsfest angeordnetes erstes Referenzelement, das zu dem Schallwandlermodul einen vorgegeben ersten Abstand aufweist und dazu ausgebildet ist, ein darauf auftreffendes Überlagerungsschallsignal zu reflektieren, und ein in dem Fluid ortsfest angeordnetes zweites Referen zelement, das zu dem Schallwandlermodul einen vorgegeben zweiten Abstand aufweist und dazu ausgebildet ist, ein darauf auf treffendes Überlagerungsschallsignal zu reflektieren. Das Schallwandlermodul ist dazu ausgebildet, ein erstes Überla gerungsschallsignal in einer ersten Richtung zum ersten Re ferenzelement auszusenden und ein zweites Überlagerungs schallsignal in einer zweiten Richtung zum zweiten Referen zelement auszusenden. Dabei ist die erste Richtung ungleich der zweiten Richtung. In a further aspect of the present invention, a fluid sensor device for determining a height of a surface of a fluid and / or for determining a quality of the fluid in a fluid container is disclosed. The fluid sensor device according to the invention has a sound transducer module which comprises at least two sound transducers, each of which is designed to receive and transmit sound signals in such a way that when the at least two sound signals are superimposed, a superimposed sound signal results, a first reference element arranged in the fluid in a stationary manner, which has a predetermined first distance from the sound transducer module and is designed to reflect a superimposed sound signal impinging thereon, and a second reference element arranged in a stationary manner in the fluid, which has a predetermined second distance from the sound transducer module and is designed to have a superimposed sound signal impinging thereon to reflect. The sound transducer module is designed to emit a first superimposed sound signal in a first direction to the first reference element and to emit a second superimposed sound signal in a second direction to the second reference element. The first direction is not the same as the second direction.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Fluidsensorvorrichtung ferner eine Steuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, das Schallwandlermodul derart anzusteuern, dass das erste Über lagerungsschallsignal in der ersten Richtung zum ersten Re- ferenzelement und das zweite Überlagerungsschallsignal in der zweiten Richtung zum zweiten Referenzelement ausgesendet wird. Außerdem ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine erste Qualität des Fluids basierend auf einem ersten Antwortsignal , das als Antwort auf das Aussenden des ersten Überlagerungs schallsignals zum ersten Referenzelement empfangen wird, und eine zweite Qualität des Fluids basierend auf einem zweiten Antwortsignal , das als Antwort auf das Aussenden des zweiten Überlagerungsschallsignals zum zweiten Referenzelement emp fangen wird, zu bestimmen und eine fehlerhafte Fluidsensor vorrichtung zu bestimmen, wenn die ermittelte erste Qualität von der ermittelten zweiten Qualität um mehr als einen Quali- tätsschwellenwert abweicht. The fluid sensor device according to the invention preferably also has a control unit which is designed to control the sound transducer module in such a way that the first superimposed sound signal in the first direction to the first feedback reference element and the second superimposed sound signal is transmitted in the second direction to the second reference element. In addition, the control unit is configured to provide a first quality of the fluid based on a first response signal that is received in response to the transmission of the first superimposed sound signal to the first reference element, and a second quality of the fluid based on a second response signal that is responsive to the transmission of the second superimposed sound signal to the second reference element is received, to be determined and a faulty fluid sensor device to be determined if the determined first quality deviates from the determined second quality by more than one quality threshold value.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fluidsensorvorrichtung umfassen die ermittelte erste Qualität des Fluids eine basierend auf dem ersten Antwortsignal ermittelte erste Schallgeschwindigkeit im Fluid und die ermittelte zweite Qualität des Fluids eine basierend auf dem zweiten Antwortsignal ermittelte zweite Schallgeschwindigkeit im Fluid . Dabei ist die Steuereinheit ferner dazu ausgebildet, eine fehlerhafte Flu idsensorvorrichtung zu bestimmen, wenn die ermittelte erste Schallgeschwindigkeit im Fluid von der ermittelten zweiten Schallgeschwindigkeit im Fluid um mehr als einen Schallge- schwindigkeitsschwellenwert abweicht . In a preferred embodiment of the fluid sensor device according to the invention, the determined first quality of the fluid comprises a first sound velocity in the fluid determined based on the first response signal and the determined second quality of the fluid comprises a second sound velocity determined in the fluid based on the second response signal. The control unit is also designed to determine a faulty fluid sensor device if the determined first speed of sound in the fluid deviates from the determined second speed of sound in the fluid by more than one sound speed threshold.
Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen: Other objects and features of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon practicing the present teaching and viewing the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fig. 1 is a schematic view of an inventive
Fluidsensorvorrichtung zum Bestimmen einer Höhe einer Oberfläche eines Fluids und/oder einer Qualität des Fluids in einem Fluidbehälter zeigt, Fig. 2 eine schematische Ansicht einer weiteren erfin dungsgemäßen Fluidsensorvorrichtung zum Bestimmen einer Höhe einer Oberfläche eines Fluids und/oder einer Qualität des Fluids in einem Fluidbehälter zeigt, und Shows fluid sensor device for determining a height of a surface of a fluid and / or a quality of the fluid in a fluid container, FIG. 2 shows a schematic view of a further fluid sensor device according to the invention for determining a height of a surface of a fluid and / or a quality of the fluid in a fluid container, and
Fig. 3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfin Fig. 3 shows an exemplary flow chart of an invent
dungsgemäßen Verfahrens zum redundanten Bestimmen der Qualität des Fluids der Fig. 1.  The inventive method for redundant determination of the quality of the fluid of FIG. 1st
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren- übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Elements of the same construction or function are provided with the same reference symbols in all figures.
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 Pa rameter aufgefasst werden, die die Fluidqualität charakteri sieren. 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. In the context of the present disclosure, the term “fluid quality” describes a parameter that characterizes a fluid. For example, the speed of sound of the fluid, the density of the fluid from which the chemical composition of the fluid can be derived, the electrical properties of the fluid and the damping properties of the fluid can be understood as parameters that characterize the fluid quality For example, in the case of an aqueous urea solution, such as urea, the urea fraction in the water can be estimated by determining the temperature-dependent speed of sound of the aqueous urea solution.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beschreibt der Begriff „ortsfest angeordnetes Referenzelement" ein unbewegliches und unverschiebliches Element. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass der vorgegebene Abstand zwischen dem Referenzelement und dem Schallwandlermodul dauerhaft konstant und unveränderlich. In the context of the present disclosure, the term “stationary reference element” describes an immovable and immovable element. In particular, it is provided that the predetermined distance between the reference element and the sound transducer module is permanently constant and unchangeable.
Die Fig. 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 Re duktionsmittel und/oder einen Reduktionsmittelvorläufer, beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung, aufweist. Al ternativ kann es sich bei dem Fluid F um ein Öl handeln, wie beispielsweise ein Getriebeöl für ein Getriebe eines Fahrzeugs. Außerdem kann das Fluid F ein Motoröl oder ein Kraftstoff sein. 1 shows a fluid container 1 with a bottom section 3 and a fluid space 5 which is filled with a fluid F. at the fluid F is, for example, a liquid medium for reducing pollutants in exhaust gases, which preferably has a reducing agent and / or a reducing agent precursor, for example an aqueous urea solution. Alternatively, the fluid F can be an oil, such as a transmission oil for a transmission of a vehicle. In addition, the fluid F can be an engine oil or a fuel.
Zum Bestimmen einer Höhe H eine Fluidoberfläche 0 in dem Fluidbehälter 1 ist eine Fluidsensorvorrichtung 100 vorgesehen, die ein am Bodenabschnitt 3 des Fluidbehälters 1 angeordnetes Schallwandlermodul 10 aufweist. Insbesondere kann, wie in der Fig. 1 dargestellt, das Schallwandlermodul 10 relativ zur Fluidoberfläche 0 unter einem vorbestimmten Kippwinkel a an geordnet sein. Beispielsweise kann hierzu der Bodenabschnitt 3 eine entsprechende Ausnehmung 4 aufweisen, in der das To determine a height H of a fluid surface 0 in the fluid container 1, a fluid sensor device 100 is provided, which has a sound transducer module 10 arranged on the bottom section 3 of the fluid container 1. In particular, as shown in FIG. 1, the sound transducer module 10 can be arranged relative to the fluid surface 0 at a predetermined tilt angle a. For example, the bottom section 3 can have a corresponding recess 4 in which the
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 Höhe H der Fluidoberfläche 0 und/oder der Qualität des Fluids F auszuwerten. Sound transducer module 10 is attached to the fluid container 1 from the outside. The fluid sensor device 10 also has a control unit 2 connected to the sound transducer module 10, which is designed to control the sound transducer module 10 to emit sound signals and the signals received by the sound transducer module to determine the height H of the fluid surface 0 and / or the quality of the fluid F. evaluate.
Die Höhe H der Fluidoberfläche 0 ist dabei definiert als der Abstand der Fluidoberfläche jeweils vom Bodenabschnitt 3, gemessen in einer Neutralstellung des Fluidbehälters 1, also wenn keine Schrägstellung des Fluidbehälters 1 vorliegt und die Fluidoberfläche 0 im Wesentlichen parallel zum Bodenabschnitt 3 sind. Die Höhe H der Fluidoberfläche 0 kann auch als Füllstand des Fluids F im Fluidbehälters 1 bezeichnet werden. The height H of the fluid surface 0 is defined as the distance of the fluid surface from the base section 3, measured in a neutral position of the fluid container 1, that is, when the fluid container 1 is not inclined and the fluid surface 0 is essentially parallel to the base section 3. The height H of the fluid surface 0 can also be referred to as the fill level of the fluid F in the fluid container 1.
Das Schallwandlermodul 10 ist beispielsweise durch eine Ge häusewandung des Fluidbehälters 1 angekoppelt. Zum Beispiel ist die Gehäusewandung aus einem Kunststoff ausgebildet, wie beispielsweise aus sogenanntem hochdichtem 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 auszuglei chen . The transducer module 10 is coupled, for example, by a housing wall of the fluid container 1. For example is the housing wall is formed from a plastic, for example from so-called high-density polyethylene (HDPE), so that the bottom section 3 can be welded into the housing wall. Alternatively, the sound transducer module 10 is glued to the housing wall or mechanically pressed against it, possibly also with a further intermediate layer in order to compensate for unevenness or roughness.
Das Schallwandlermodul 10 umfasst zumindest zwei Schallwandler, die dazu ausgebildet ist, jeweils Schallsignale zu empfangen und derart auszusende, dass sich bei Überlagerung der zumindest zwei Schallsignale ein Überlagerungsschallsignal ergibt. Das The sound transducer module 10 comprises at least two sound transducers which are designed to receive sound signals and to transmit them in such a way that a superimposed sound signal results when the at least two sound signals are superimposed. The
Schallwandlermodul 10 kann durch unterschiedliche Ansteuerung dazu ausgebildet sein, das Überlagerungsschallsignal in un terschiedliche Richtungen auszusenden und wieder als Refle xionssignal aus den unterschiedlichen Richtungen zu empfangen. Beispielsweise sind in der Fig. 1 die vom Schallwandlermodul 10 ausgesendeten und wieder empfangenen Schallsignale mit Pfeilen 12, 14, 16 gekennzeichnet. Acoustic transducer module 10 can be designed by different actuation to emit the superimposed sound signal in un different directions and to receive it again as a reflection signal from the different directions. For example, the sound signals emitted and received by the sound transducer module 10 are identified by arrows 12, 14, 16 in FIG. 1.
In dem Fluid F ist weiterhin ein erstes Referenzelement 8 vorgesehen, das vorzugsweise aus einem Material gebildet ist, das ein Metall aufweist. Das erste Referenzelement 8 reflektiert zumindest einen Teil des in eine erste Richtung ausgesendeten Überlagerungsschallsignals 14 und weist zu dem Schallwand lermodul 10 einen vorbestimmten und konstanten ersten Abstand auf. Wie in der Fig. 1 gezeigt kann es bevorzugt sein, dass das erste Referenzelement 8 innerhalb des Fluidbehälters 1 mit dem Bodenabschnitt 3 mechanisch gekoppelt und somit ortsfest an geordnet ist. Alternativ kann das erste Referenzelement 8 mit einer Seitenwand des Fluidbehälters 1 mechanisch gekoppelt und somit ortsfest angeordnet sein. In dem Fluid F ist ferner ein zweites Referenzelement 9 vor gesehen, das vorzugsweise aus einem Material gebildet ist, das ein Metall aufweist. Das zweite Referenzelement 9 reflektiert zumindest einen Teil des in eine zweite Richtung ausgesendeten Überlagerungsschallsignals 16 und weist zu dem Schallwand lermodul 10 einen vorbestimmten und konstanten zweiten Abstand auf. Wie in der Fig. 1 gezeigt kann es bevorzugt sein, dass das zweite Referenzelement 9 innerhalb des Fluidbehälters 1 mit dem Bodenabschnitt 3 mechanisch gekoppelt und somit ortsfest an geordnet ist. Alternativ kann das zweite Referenzelement 9 mit einer Seitenwand des Fluidbehälters 1 mechanisch gekoppelt und somit ortsfest angeordnet sein. Vorzugsweise sind der erste Abstand und der zweite Abstand unterschiedlich. Furthermore, a first reference element 8 is provided in the fluid F, which is preferably formed from a material that has a metal. The first reference element 8 reflects at least part of the superimposed sound signal 14 emitted in a first direction and is at a predetermined and constant first distance from the baffle module 10. As shown in FIG. 1, it can be preferred that the first reference element 8 within the fluid container 1 is mechanically coupled to the bottom section 3 and is thus arranged in a fixed manner. Alternatively, the first reference element 8 can be mechanically coupled to a side wall of the fluid container 1 and thus be arranged in a stationary manner. In the fluid F, a second reference element 9 is also seen before, which is preferably formed from a material that has a metal. The second reference element 9 reflects at least part of the superimposed sound signal 16 emitted in a second direction and has a predetermined and constant second distance from the baffle module 10. As shown in FIG. 1, it can be preferred that the second reference element 9 is mechanically coupled within the fluid container 1 to the base section 3 and is therefore arranged in a fixed manner. Alternatively, the second reference element 9 can be mechanically coupled to a side wall of the fluid container 1 and thus be arranged in a stationary manner. The first distance and the second distance are preferably different.
Das erste und zweite Referenzelement 8, 9 sind unbeweglich und unverschieblich derart angeordnet, dass diese jeweils ortsfest angeordnet sind und der jeweilige Abstand zum Schallwandlermodul 10 konstant und unveränderlich ist. The first and second reference elements 8, 9 are arranged immovably and immovably in such a way that they are each arranged in a stationary manner and the respective distance from the sound transducer module 10 is constant and unchangeable.
In der in der Fig. 1 gezeigten Ausgestaltung verläuft die erste Richtung im Wesentlichen senkrecht zur zweiten Richtung. In alternativen Ausgestaltungen verläuft die erste Richtung unter einem vorbestimmten Winkel zur zweiten Richtung, der im Bereich zwischen ungefähr 5° und ungefähr 175 °, bevorzugt zwischen ungefähr 30° und ungefähr 150°, noch bevorzugter zwischen 60° und ungefähr 120°, liegt. In the embodiment shown in FIG. 1, the first direction runs essentially perpendicular to the second direction. In alternative configurations, the first direction runs at a predetermined angle to the second direction, which lies in the range between approximately 5 ° and approximately 175 °, preferably between approximately 30 ° and approximately 150 °, more preferably between 60 ° and approximately 120 °.
Das Bestimmen der Höhe H der Fluidoberfläche 0 erfolgt, wie im Stand der Technik ausführlich beschrieben, mittels Auswertung der Laufzeit des zu der Fluidoberfläche 0 ausgesendeten, an der Fluidoberflächen 0 reflektierten und wieder empfangenen The height H of the fluid surface 0 is determined, as described in detail in the prior art, by evaluating the transit time of the transmitted to the fluid surface 0, reflected on the fluid surface 0 and received again
Überlagerungsschallsignal 12. Die Qualität des Fluids F wird mittels Auswertung der zum ersten und zweiten Referenzelement 8, 9 ausgesendeten, an den Referenzelementen 8, 9 reflektierten und wieder empfangenen Schallsignalen 14 , 16, bestimmt. Insbesondere kann aufgrund der Kenntnisse des ersten und zweiten vorbestimmten Abstands die Schallgeschwindigkeit im Fluid F als Qualität des Fluids redundant bestimmt werden. Superposition sound signal 12. The quality of the fluid F is determined by evaluating the signals emitted to the first and second reference elements 8, 9, reflected on the reference elements 8, 9 and received sound signals 14, 16, determined. In particular, based on the knowledge of the first and second predetermined distances, the speed of sound in the fluid F can be determined redundantly as the quality of the fluid.
Die Fluidsensorvorrichtung 100 der Fig. 1 kann außerdem eine Temperaturerfassungseinrichtung 11 aufweisen, die dazu aus gebildet ist, die Temperatur des Fluids zu erfassen. Die Temperaturerfassungseinrichtung 11 ist beispielsweise ein Temperatursensor und ist vorzugsweise am Bodenabschnitt 3 des Fluidbehälters 1 angeordnet. Dementsprechend kann die Steu ereinheit 2 auch dazu ausgebildet sein, aus dem Signal der Temperaturerfassungseinrichtung 11 eine Temperatur des Fluids zu bestimmen . The fluid sensor device 100 of FIG. 1 can also have a temperature detection device 11, which is designed to detect the temperature of the fluid. The temperature detection device 11 is, for example, a temperature sensor and is preferably arranged on the bottom section 3 of the fluid container 1. Accordingly, the control unit 2 can also be designed to determine a temperature of the fluid from the signal of the temperature detection device 11.
Wie bereits erwähnt, weist das Schallwandlermodul 10 zumindest zwei Schallwandler auf, die in einer matrizenhaften Anordnung vorgesehen sein können. Alternativ sind auch jegliche weitere Anordnungsformen der mehreren Schallwandler denkbar, bei spielsweise eine kreisförmige Anordnung oder eine unsortierte Anordnung . As already mentioned, the sound transducer module 10 has at least two sound transducers, which can be provided in a matrix-like arrangement. Alternatively, any other forms of arrangement of the plurality of sound transducers are also conceivable, for example a circular arrangement or an unsorted arrangement.
Die mehreren Schallwandler sind vorzugsweise in einer ge meinsamen Ebene angeordnet. Insbesondere befinden sich die einzelnen Sendepunkte der mehreren Schallwandler in der ge meinsamen Ebene. Alternativ können die einzelnen Sendepunkte nicht in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein, so dass bei gleichzeitiger und identischer Ansteuerung der mehreren The plurality of sound transducers are preferably arranged in a common plane. In particular, the individual transmission points of the multiple sound transducers are in the common plane. Alternatively, the individual transmission points cannot be arranged in a common plane, so that the plurality can be controlled simultaneously and identically
Schallwandler bereits ein gewünschtes Schallsignal erzeugt werden kann. Insbesondere können sich durch zeitversetztes Ansteuern der mehreren Schallwandler die einzelnen Schallsignale zu dem Überlagerungsschallsignal überlagern, wodurch die Ab strahlrichtung 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 l der von den Schallwandlern abgegebenen Schallsignale, d. h. a = (2 n— 1) l A desired sound signal can already be generated by the sound transducer. In particular, the individual sound signals can be superimposed on the superimposed sound signal by actuating the multiple sound transducers with a time delay, as a result of which the radiation direction of the superimposed sound signal can be set as desired relative to the common plane. The plurality of sound transducers are preferably arranged at a predetermined distance a from one another. The predetermined distance a between two adjacent sound transducers is preferably approximately an odd integer multiple of half the wavelength l of the sound signals emitted by the sound transducers, ie a = (2 n-1) l
Der vorbestimmte Abstand a bemisst sich dabei von dem fiktiven Sendepunkt eines Schallwandlers zu dem fiktiven Sendepunkt eines benachbarten Schallwandlers. The predetermined distance a is measured from the fictitious transmission point of a sound transducer to the fictitious transmission point of an adjacent sound transducer.
Jeder Schallwandler ist im Wesentlichen identisch ausgebildet und ist vorzugsweise in der Form eines kapazitiven mikrome chanischen Schallwandlers (CMUT) oder piezoelektrischen mik romechanischen Schallwandlers (PMUT) bereitgestellt. Jeder Schallwandler sendet ein Schallsignal 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 Schallwandler erfolgt dabei gemeinsam oder separat, wobei der Phasenversatz der mehreren Schallsignale durch ein zeitlich versetztes Ansteuern der Schallwandler eingestellt werden kann, wodurch die Richtung des (Überlage- rungs- ) Schallsignals eingestellt werden kann. Each sound transducer is essentially identical and is preferably provided in the form of a capacitive micromechanical sound transducer (CMUT) or piezoelectric micromechanical sound transducer (PMUT). Each sound transducer emits a sound signal that is essentially perpendicular to the arrangement plane. It is further preferred that each sound transducer emits essentially the same sound signals with regard to frequency and amplitude. The sound transducers are controlled jointly or separately, the phase shift of the plurality of sound signals being able to be adjusted by actuating the sound transducers at different times, as a result of which the direction of the (superimposed) sound signal can be adjusted.
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 Schall- Signale zumindest teilweise zum Erzeugen des Überlagerungs schallsignals überlagern. Alternatively, the plurality of sound transducers can be designed differently and emit their respective sound signal in different directions. However, the plurality of sound transducers are preferably designed to emit a sound signal such that the plurality of sound Superimpose signals at least partially to generate the overlay sound signal.
In Ausgestaltungen, bei denen das Schallwandlermodul 10 in nerhalb 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 aus gebildet 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 zy lindrisch oder weist jede andere geeignete Form auf. In embodiments in which the sound transducer module 10 within the fluid container 1, for. B. attached from the inside to the bottom portion 3 of the fluid container 1, it may be advantageous that each of the several sound transducers is assigned a sound guide element, which is designed to at least partially guide the respective sound signal of the assigned sound transducer. In particular, the respective sound guide element can be funnel-shaped, the smaller opening being assigned to the respective sound transducer. Alternatively, the sound guide element is cylindrical or has any other suitable shape.
Die Steuereinheit 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dazu ausgebildet, das Schallwandlermodul 10 derart anzusteuern, dass ein Überlagerungsschallsignal in der gewünschten Richtung in das Fluid F ausgesendet wird. Erfindungsgemäße ist es bevorzugt, die Qualitätsmessung, bei der die Überlagerungsschallsignale 14, 16 des Schallwandlermoduls 10 an die Referenzelemente 8, 9 aus gesendet werden, redundant durchzuführen. Insbesondere werden die Überlagerungsschallsignale 14, 16 hintereinander jeweils zum zugehörigen Referenzelement 8, 9 ausgesendet. Die Referen zelemente 8, 9 sind vorzugsweise derart ausgestaltet, dass das dort eintreffende Überlagerungsschallsignal größtenteils zum Schallwandlermodul 10 zurück reflektiert wird. The control unit 2 of the device according to the invention is designed to control the sound transducer module 10 in such a way that a superimposed sound signal is emitted into the fluid F in the desired direction. According to the invention, it is preferred to carry out the quality measurement, in which the superimposed sound signals 14, 16 of the sound transducer module 10 are sent to the reference elements 8, 9, redundantly. In particular, the superimposed sound signals 14, 16 are transmitted one after the other to the associated reference element 8, 9. The reference elements 8, 9 are preferably configured in such a way that the superimposed sound signal arriving there is largely reflected back to the sound transducer module 10.
Die Fig. 2 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung der Fluidsensorvorrichtung 100, die sich von der Fluidsensorvor richtung der Fig. 1 dadurch unterscheidet, dass auch das erste Referenzelement 8 als L-förmiges Element gebildet ist, so dass sowohl das erste Überlagerungsschallsignal 14 als auch das zweite Überlagerungsschallsignal im Wesentlichen vertikal nach oben gesendet werden. FIG. 2 shows a further embodiment of the fluid sensor device 100 according to the invention, which differs from the fluid sensor device of FIG. 1 in that the first reference element 8 is also formed as an L-shaped element, so that both the first superimposed sound signal 14 and that second Superposition sound signal is sent essentially vertically upwards.
Die Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum redundanten Bestimmen der Qualität des Fluids derFIG. 2 shows a flow chart of a method according to the invention for the redundant determination of the quality of the fluid
F. F.
Das Verfahren der Fig. 2 startet beim Schritt 200 und gelangt dann zum Schritt 210, an dem die Steuereinheit 2 das Schallwand lermodul 10 zum Aussenden des ersten Überlagerungsschallsignals 14 in der ersten Richtung zum ersten Referenzelement 8 in das Fluid F ansteuert. Bei einem darauffolgenden Schritt 220 wird eine erste Qualität des Fluids F, beispielsweise eine erste Schallgeschwindigkeit im Fluid F, basierend auf einem ersten Antwortsignal ermittelt, das als Antwort auf das Aussenden des ersten Überlagerungsschallsignals 14 zum ersten Referenzelement 8 empfangen wird. The method of FIG. 2 starts at step 200 and then proceeds to step 210, at which the control unit 2 controls the baffle module 10 in the fluid F to emit the first superimposed sound signal 14 in the first direction to the first reference element 8. In a subsequent step 220, a first quality of the fluid F, for example a first sound velocity in the fluid F, is determined based on a first response signal which is received in response to the transmission of the first superimposed sound signal 14 to the first reference element 8.
Bei einem folgenden Schritt 230 steuert die Steuereinheit 2 das Schallwandlermodul 10 zum Aussenden des zweiten Überlage rungsschallsignals 16 in der zweiten Richtung zum zweiten Referenzelement 9 in das Fluid F an. Bei einem darauffolgenden Schritt 240 wird eine zweite Qualität des Fluids F, bei spielsweise eine zweite Schallgeschwindigkeit im Fluid F, basierend auf einem zweiten Antwortsignal ermittelt, das als Antwort auf das Aussenden des zweiten Überlagerungsschallsignals 16 zum zweiten Referenzelement 9 empfangen wird. In a subsequent step 230, the control unit 2 controls the sound transducer module 10 to emit the second superposition sound signal 16 in the second direction to the second reference element 9 into the fluid F. In a subsequent step 240, a second quality of the fluid F, for example a second speed of sound in the fluid F, is determined based on a second response signal which is received in response to the second superimposed sound signal 16 being sent to the second reference element 9.
Im Anschluss daran erfolgt beim Schritt 250 ein Bestimmen, dass die Fluidsensorvorrichtung 100 fehlerhaft ist, wenn die er mittelte erste Qualität, z. B. die ermittelte erste Schall geschwindigkeit, von der ermittelten zweiten Qualität, z. B. die ermittelte zweite Schallgeschwindigkeit, um mehr als einen Qualitätsschwellenwert, z. B. ein Schallgeschwindigkeits schwellenwert, abweicht. Das Verfahren endet dann am Schritt 260. Subsequently, in step 250, a determination is made that the fluid sensor device 100 is faulty if the first quality it averaged, e.g. B. the determined first sound speed, from the determined second quality, for. B. the determined second speed of sound by more than one Quality threshold, e.g. B. a sound speed threshold deviates. The method then ends at step 260.
Eine fehlerhafte Fluidsensorvorrichtung 100 liegt beispiels weise vor, wenn an einem der Referenzelemente 8, 9 eine Luftblase vorhanden ist, an deren Oberfläche das entsprechende Überla gerungsschallsignal 14, 16 reflektiert wird. Dadurch ist die Länge des Signalpfads, die bei einer fehlerfreien Flu A faulty fluid sensor device 100 is present, for example, if an air bubble is present on one of the reference elements 8, 9, on the surface of which the corresponding superimposed sound signal 14, 16 is reflected. This means that the length of the signal path, which is correct when the flu
idsensorvorrichtung aufgrund der Kenntnis des ersten bzw. zweiten vorbestimmten Abstands bekannt ist, verkürzt und führt somit zu einer verfälschten Schallgeschwindigkeitsmessung. Außerdem kann es z. B. bei sehr tiefen Temperaturen zu Eisbildung im Fluid F kommen, wobei an den gebildeten Eisklumpen eine Reflexion der Ultraschallsignale 14, 16 erfolgen kann, was wiederum die Qualitätsmessungen negativ beeinträchtigen kann. Auch eine Verformung oder andere Beschädigung einer der Re ferenzen 8, 9 kann zu unterschiedlichen ermittelten Qualitäten führen und mit dem beschriebenen Verfahren erkannt werden. Außerdem ist es denkbar, dass sich Verschmutzungen oder Ab lagerungen zwischen dem Schallwandler 10 und einer der Referenzen 8, 9 ansammeln und die Qualitätsmessung negativ beeinflussen können . ID sensor device is known based on the knowledge of the first or second predetermined distance, shortens and thus leads to a falsified sound velocity measurement. In addition, it can e.g. B. come at very low temperatures to ice formation in the fluid F, wherein the ice lumps formed can reflect the ultrasonic signals 14, 16, which in turn can adversely affect the quality measurements. A deformation or other damage to one of the references 8, 9 can lead to different determined qualities and can be identified with the described method. In addition, it is conceivable that dirt or deposits can accumulate between the sound transducer 10 and one of the references 8, 9 and can negatively influence the quality measurement.
Der erfindungsgemäße Vorteil gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, das Überlagerungsschallsignal in unterschied lichen Richtungen zu unterschiedlichen Referenzelementen auszusenden, damit die Qualität des Fluids genauer und redundant bestimmt werden kann. Insbesondere kann die Schallgeschwin digkeit im Fluid redundant bestimmt werden, beispielsweise als der arithmetische Mittelwert der beiden einzeln ermittelten Schallgeschwindigkeiten . The advantage according to the invention over the prior art is to send out the superimposed sound signal in different directions to different reference elements, so that the quality of the fluid can be determined more precisely and redundantly. In particular, the speed of sound in the fluid can be determined redundantly, for example as the arithmetic mean of the two individually determined speeds of sound.
Bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Fluidsensor vorrichtung, bei der zwei Referenzelemente, vom Schallwand- lermodul aus betrachtet, hintereinander angeordnet sind, besteht der Nachteil, dass das vordere Referenzelement das hintere Referenzelement zumindest teilweise abschirmt und somit das mögliche Reflexionssignal am hinteren Referenzelement ab- schwächt. Das am hinteren Referenzelemente reflektierte Re flexionssignal kann außerdem durch das am vorderen Referen zelement reflektierten Reflexionssignal abgeschwächt bzw. verfälscht werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Aussenden von Überlagerungsschallsignalen in unterschiedlichen Richtungen zu unterschiedlichen Referenzelementen kann dieser Nachteil überwunden werden, so dass eine möglichst genaue Referenzmessung zum Bestimmen der Qualität des Fluids erfolgen kann . In a fluid sensor device known from the prior art, in which two reference elements, from the baffle Viewed from the module, arranged one behind the other, there is the disadvantage that the front reference element at least partially shields the rear reference element and thus weakens the possible reflection signal at the rear reference element. The reflection signal reflected at the rear reference element can also be weakened or falsified by the reflection signal reflected at the front reference element. This disadvantage can be overcome by the method according to the invention for emitting superimposed sound signals in different directions to different reference elements, so that the most accurate reference measurement possible can be used to determine the quality of the fluid.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvor richtung (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 zumindest zwei Schallwandler () aufweist, die jeweils dazu ausgebildet sind, Schallsignale zu empfangen und derart auszusenden, dass sich bei Überlagerung der zumindest zwei Schallsignale ein Überlagerungsschallsignal (12, 14, 16) ergibt, wobei im Fluid (F) ein ortsfest angeordnetes erstes Referen zelement (8), das zu dem Schallwandlermodul (10) einen vorgegeben ersten Abstand aufweist und dazu ausgebildet ist, ein darauf auftreffendes Überlagerungsschallsignal (14) zu reflektieren, und zumindest ein ortsfest angeordnetes zweites Referenzelement (9) angeordnet sind, das zu dem Schallwandlermodul (10) einen vorgegeben zweiten Abstand aufweist und dazu ausgebildet ist, ein darauf auftreffendes Überlagerungsschallsignal (16) zu re flektieren, wobei das Verfahren aufweist: 1. A method for operating a fluid sensor device (100) which is designed to measure the height (H) of a surface (O) of a fluid (F) and / or a quality of the fluid (F) in a fluid container (1) by means of a Determine sound transducer module (10), which has at least two sound transducers (), which are each designed to receive and transmit sound signals in such a way that when the at least two sound signals are superimposed, a superimposed sound signal (12, 14, 16) results, in the fluid (F) a fixedly arranged first reference element (8) which is at a predetermined first distance from the sound transducer module (10) and is designed to reflect a superimposed sound signal (14) incident thereon, and at least one fixedly arranged second reference element (9) are arranged, which is at a predetermined second distance from the sound transducer module (10) and is designed to transmit a superimposed sound signal (1 6) to reflect, the method comprising:
Ansteuern des Schallwandlermoduls (10) derart, dass ein erstes Überlagerungsschallsignal (14) in einer ersten Richtung zum ersten Referenzelement (8) ausgesendet wird, und  Triggering the sound transducer module (10) in such a way that a first superimposed sound signal (14) is emitted in a first direction to the first reference element (8), and
Ansteuern des Schallwandlermoduls (10) derart, dass ein zweites Überlagerungsschallsignal (16) in einer zweiten Richtung zum zweiten Referenzelement (9) ausgesendet wird, wobei die erste Richtung ungleich der zweiten Richtung ist .  Driving the sound transducer module (10) in such a way that a second superimposed sound signal (16) is emitted in a second direction to the second reference element (9), the first direction being different from the second direction.
2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit: 2. The method of claim 1, further comprising:
Ermitteln einer ersten Qualität des Fluids (F) basierend auf einem ersten Antwortsignal, das als Antwort auf das Aussenden des ersten Überlagerungsschallsignals zum ersten Referenzelement (8) empfangen wird, Ermitteln einer zweiten Qualität des Fluids (F) basierend auf einem zweiten Antwortsignal, das als Antwort auf das Aussenden des zweiten Überlagerungsschallsignals zum zweiten Referenzelement (9) empfangen wird, und Determining a first quality of the fluid (F) based on a first response signal which is received in response to the transmission of the first superimposed sound signal to the first reference element (8), Determining a second quality of the fluid (F) based on a second response signal which is received in response to the transmission of the second superimposed sound signal to the second reference element (9), and
Bestimmen, dass die Fluidsensorvorrichtung (100) fehlerhaft ist, wenn die ermittelte erste Qualität von der ermittelten zweiten Qualität um mehr als einen Qualitäts schwellenwert abweicht.  Determine that the fluid sensor device (100) is faulty if the determined first quality deviates from the determined second quality by more than one quality threshold.
3. Verfahren nach Anspruch 2, 3. The method according to claim 2,
wobei die ermittelte erste Qualität des Fluids (F) eine basierend auf dem ersten Antwortsignal ermittelte erste  wherein the determined first quality of the fluid (F) is based on the first response signal
Schallgeschwindigkeit im Fluid (F) aufweist, Speed of sound in the fluid (F),
wobei die ermittelte zweite Qualität des Fluids (F) eine basierend auf dem zweiten Antwortsignal ermittelte zweite Schallgeschwindigkeit im Fluid (F) aufweist, und  wherein the determined second quality of the fluid (F) has a second sound velocity in the fluid (F) determined based on the second response signal, and
wobei eine fehlerhafte Fluidsensorvorrichtung (100) bestimmt wird, wenn die ermittelte erste Schallgeschwindigkeit im Fluid (F) von der ermittelten zweiten Schallgeschwindigkeit im Fluid (F) um mehr als einen Schallgeschwindigkeitsschwel lenwert abweicht.  wherein a faulty fluid sensor device (100) is determined if the determined first speed of sound in the fluid (F) deviates from the determined second speed of sound in the fluid (F) by more than one speed of sound threshold.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, wobei das Bestimmen, dass die Fluidsensorvorrichtung (100) fehlerhaft ist, ein Bestimmen aufweist, dass eines der Referenzelemente (8, 9) eine Luftblase oder eine Verschmutzung oder eine Verformung desselben aufweist. 4. The method according to claim 2, wherein determining that the fluid sensor device (100) is faulty comprises determining that one of the reference elements (8, 9) has an air bubble or a contamination or a deformation thereof.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei die erste Richtung unter einem vorbestimmten Winkel zur zweiten Richtung verläuft. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first direction extends at a predetermined angle to the second direction.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der vorbestimmte Winkel in einem Bereich zwischen ungefähr 5° und ungefähr 175°, bevorzugt zwischen ungefähr 30° und ungefähr 150°, noch be vorzugter zwischen 60° und ungefähr 120°, liegt. 6. The method of claim 5, wherein the predetermined angle is in a range between about 5 ° and about 175 °, preferably between about 30 ° and about 150 °, more preferably between 60 ° and about 120 °.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei das Fluid Motoröl, Getriebeöl, ein Kraftstoff, eine Harnstofflösung oder Wasser ist. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the fluid is engine oil, gear oil, a fuel, a urea solution or water.
8. Fluidsensorvorrichtung (100) zum Bestimmen einer Höhe (H) einer Oberfläche (0) eines Fluids (F) und/oder zum Bestimmen einer Qualität des Fluids (F) in einem Fluidbehälter (F) , wobei die Fluidsensorvorrichtung (100) aufweist: 8. Fluid sensor device (100) for determining a height (H) of a surface (0) of a fluid (F) and / or for determining a quality of the fluid (F) in a fluid container (F), the fluid sensor device (100) comprising:
ein Schallwandlermodul (10), das zumindest zwei Schallwandler aufweist, die jeweils dazu ausgebildet sind, Schallsignale zu empfangen und derart auszusenden, dass sich bei Überlagerung der zumindest zwei Schallsignale ein Überlage rungsschallsignal (12, 14, 16) ergibt,  a sound transducer module (10) which has at least two sound transducers, each of which is designed to receive and transmit sound signals in such a way that a superimposition sound signal (12, 14, 16) results when the at least two sound signals are superimposed,
ein in dem Fluid (F) ortsfest angeordnetes erstes Referenzelement (8), das zu dem Schallwandlermodul (10) einen vorgegeben ersten Abstand aufweist und dazu ausgebildet ist, das Überlagerungsschallsignal (14) zu reflektieren,  a first reference element (8) which is arranged in a stationary manner in the fluid (F) and which is at a predetermined first distance from the sound transducer module (10) and is designed to reflect the superimposed sound signal (14),
zumindest ein in dem Fluid (F) ortsfest ange ordnetes zweites Referenzelement (9), das zu dem Schallwand lermodul (10) einen vorgegeben zweiten Abstand aufweist und dazu ausgebildet ist, das Überlagerungsschallsignal (16) zu re flektieren,  at least one second reference element (9) which is arranged in the fluid (F) in a stationary manner and which is at a predetermined second distance from the baffle module (10) and is designed to reflect the superimposed sound signal (16),
wobei das Schallwandlermodul (10) dazu ausgebildet ist, ein erstes Überlagerungsschallsignal (14) in einer ersten Richtung zum ersten Referenzelement (8) auszusenden und ein zweites Überlagerungsschallsignal (16) in einer zweiten Richtung zu dem zumindest einen zweiten Referenzelement (9) auszusenden, und  wherein the sound transducer module (10) is designed to emit a first superimposed sound signal (14) in a first direction to the first reference element (8) and to emit a second superimposed sound signal (16) in a second direction to the at least one second reference element (9), and
wobei die erste Richtung ungleich der zweiten Richtung ist . the first direction being different from the second direction.
9. Fluidsensorvorrichtung (100) nach Anspruch 8, ferner mit: 9. The fluid sensor device (100) of claim 8, further comprising:
einer Steuereinheit (2), die dazu ausgebildet ist, das Schallwandlermodul (10) derart anzusteuern, dass das erste Überlagerungsschallsignal (14) in der ersten Richtung zum ersten Referenzelement (8) und das zweite Überlagerungs schallsignal (16) in der zweiten Richtung zum zweiten Refe renzelement (9) ausgesendet wird,  a control unit (2) which is designed to control the sound transducer module (10) in such a way that the first superimposed sound signal (14) in the first direction to the first reference element (8) and the second superimposed sound signal (16) in the second direction to the second Reference element (9) is sent,
wobei die Steuereinheit (2) ferner dazu ausgebildet ist, eine erste Qualität des Fluids (F) basierend auf einem ersten Antwortsignal , das als Antwort auf das Aussenden des ersten Überlagerungsschallsignals (14) zum ersten Referenzelement (8) empfangen wird, und eine zweite Qualität des Fluids (F) basierend auf einem zweiten Antwortsignal , das als Antwort auf das Aussenden des zweiten Überlagerungsschallsignals (16) zum zweiten Referenzelement (9) empfangen wird, zu bestimmen und eine fehlerhafte Fluidsensorvorrichtung (100) zu bestimmen, wenn die ermittelte erste Qualität von der ermittelten zweiten Qualität um mehr als einen Qualitätsschwellenwert abweicht.  wherein the control unit (2) is further configured to provide a first quality of the fluid (F) based on a first response signal which is received in response to the first superimposed sound signal (14) being sent to the first reference element (8), and a second quality determine the fluid (F) based on a second response signal received in response to the second superposition sound signal (16) being sent to the second reference element (9) and determine a faulty fluid sensor device (100) if the determined first quality of deviates from the determined second quality by more than one quality threshold.
10. Fluidsensorvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die ermittelte erste Qualität des Fluids (F) eine basierend auf dem ersten Antwortsignal ermittelte erste 10. The fluid sensor device according to claim 9, wherein the determined first quality of the fluid (F) is a first determined based on the first response signal
Schallgeschwindigkeit im Fluid (F) ist, Velocity of sound in the fluid (F)
wobei die ermittelte zweite Qualität des Fluids (F) eine basierend auf dem zweiten Antwortsignal ermittelte zweite Schallgeschwindigkeit im Fluid (F) ist, und  wherein the determined second quality of the fluid (F) is a second sound velocity in the fluid (F) determined based on the second response signal, and
wobei die Steuereinheit (2) ferner dazu ausgebildet ist, eine fehlerhafte Fluidsensorvorrichtung (100) zu bestimmen, wenn die ermittelte erste Schallgeschwindigkeit im Fluid (F) von der ermittelten zweiten Schallgeschwindigkeit im Fluid (F) um mehr als einen Schallgeschwindigkeitsschwellenwert abweicht.  wherein the control unit (2) is further configured to determine a faulty fluid sensor device (100) if the determined first speed of sound in the fluid (F) deviates from the determined second speed of sound in the fluid (F) by more than one speed of sound threshold.
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