[发明专利]超声液位探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种液位探测器，其由声波导管和具有超声发射接收器和传感器电子器件的液位传感元件构成。

背景技术

这种具有产生和发射并接收被反射的超声波的超声发射接收器的液位探测器被用于测量机动车的燃油箱中的油位，并且因此是已知的。为了保护防止燃油中侵蚀性成分的损害，声探测器和电子器件布置在燃油箱的外部。在此的缺点在于，为了进行测量必须穿过燃油箱的壁，基于制成燃油箱的材料，这是成问题的。进一步已知的是，在燃油箱中布置了发射接收器。然而，这就要求包封发射接收器，其中，该包封必须这样设计，即发射接收器的发声的区域伸入燃油中，并且仅将发射接收器的剩余部分包封。为此所需的密封将导致油位传感器的成本巨大。

发明内容

本发明的目的因此在与，提出一种液位探测器，其能够受保护地布置在燃料容器中，其中，该受保护的布置应设计简单且成本低廉，且安装投入也非常小。

根据本发明，该目的这样实现，即超声发射接收器布置在壳体中，该壳体由陶瓷基底和与该基底焊接在一起的金属顶盖构成，其中，该超声发射接收器至少利用发声的区域与该基底连接。

将发射接收器布置在陶瓷基底上能够实现发射接收器的可靠且稳定的固定。通过将陶瓷基底同时用作壳体组成部分，节省了附加的壳体部件。陶瓷基底与金属顶盖共同形成严密密封的壳体，并由此形成相对于周围燃料的充分保护。

当发射接收器是一种压电器件时，并且其中，特别是当真正的声辐射器是压电陶瓷盘时，能够特别简单地实现产生超声波。

在一种有利的设计方案中，当发射接收器与陶瓷基底在声学上软连接时，发射接收器的固定则变得特别简单。在该设计方案中，陶瓷基底形成超声波路径上的中间层。

当发射接收器弹性地与陶瓷基底粘贴在一起时，借助于粘贴则能够特别容易地实现在声学上的软连接。从原则上来说，可将硅酮-、丙烯酸盐-或聚胺酯-基的胶粘剂用于进行弹性粘合。但相应胶粘剂的选择也可以根据使用条件进行选择。因此，当粘合剂的玻璃转化温度低于液位传感元件的使用温度时，将得到用胶粘剂实现的弹性粘合。

从技术上来说比较简单的是，根据另一种设计方案借助于软焊实现发射接收器的连接。

在另一种设计方案中，发射接收器与陶瓷基底在声学上硬连接，从而使陶瓷基底与发射接收器共同形成复合振荡器。这一设计方案的优点在于，提高了声耦出的效率。

当发射接收器刚性地与陶瓷基底粘贴在一起时，则能够以简单的方式借助于粘贴而实现在声学上的硬性连接。对此适用的是环氧树脂-、丙烯酸盐-或聚胺酯-基的胶粘剂。但相应胶粘剂的选择也可以根据使用条件进行选择。因此，当胶粘剂的玻璃转化温度高于液位传感元件的使用温度时，将得到用胶粘剂实现的刚性粘合。

当发射接收器借助于烧结而与陶瓷相连接时，则能够实现特别持久的连接。特别是当基于应用条件而对强度有更高的要求时，该连接是非常有利的。

根据构造部件的热耐受度，也能够通过硬焊来制造该连接。

在另一种设计方案中，壳体这样布置在声导管中，即声波平行于燃料容器的底部，并且声波导管这样设计，即声波随后朝液体表面转向90°。由此首先平行于液体表面地发声，由此使发射接收器的、由原理决定的、所谓的死区处在燃料容器的底部区域内，从而不会由此影响最小可测量的液位。随后才通过声导管进行对声波的转向，以便确定实际液位。

根据另一种有利的设计方案，壳体减震地布置在声导管中。由此避免将振动从陶瓷基底传递到声导管上并降低对真正测量信号的干扰影响。

附图说明

通过实施例对本发明进行详细说明。图中示出：

图1示出液位探测器的示意性结构，和

图2示出液位探测器在燃料容器中的布置。

具体实施方式

图1中的液位探测器包括壳体1，该壳体由金属顶盖2和陶瓷基底3构成。为了形成严密密封的连接而将金属顶盖2与基底3焊接在一起，其中，在金属顶盖2平放在基底3所在的区域内，基底3是金属化的。陶瓷基底3除了其作为壳体的功能外，同时也用作印刷电路板和用于传感器电子器件4和用于产生并发射以及接收超声波的超声发射接收器5的支承件，该支承件利用环氧树脂胶粘剂刚性地粘贴在基底3上。在这一实例中，发射接收器5的真正的声辐射器是压电陶瓷盘。

图2示出燃料容器7中的液位探测器6。该液位探测器6通过声导管8固定在燃料容器7的底部9上。声导管8在底部区域内具有多个开口10，燃料能够通过这些开口进入声导管8中。在声导管8的这一区域内，液位传感元件的壳体1在处于安装位置上时是垂直安装的，从而使由发射接收器5产生的超声波通过垂直布置的陶瓷基底3与燃料容器7的底部9平行地发射出去。为此将壳体1插入声导管8的容纳部11中，其中，容纳部中的、未详细示出的减震器件能够使传递到声波管8上的振动最小化。声波象征性地用箭头示出。在经过一段路程后，声波碰在集成在声导管8中的反射器12上，该反射器使声波朝液体表面转向90°。在液体表面上反射的声波重新原路返回，直至其被发射接收器5接收，并借助于传感器电子器件4这样进行整理，即液位传感元件提供与液位相应的电子信号，该电子信号被传输至机动车中的用于显示液位的未示出的显示装置中。