[发明专利]具有偏转元件的超声波传感器

说明书

描述了一种用于在液体中执行传播时间测量的超声波传感器，所述超声波传感器具有超声波发生器和由塑料制成的偏转元件，由超声波发生器所发射的超声波脉冲被引导到所述偏转元件中并且在偏转元件之内的界面上通过反射被偏转。严密地密封的气囊被布置在偏转元件的内部，所述气囊的壁形成了用于反射超声波脉冲的塑料/空气界面。这样的超声波传感器在成本有利的制造的情况下保证了偏转元件在长的时间间隔期间的特别良好的功能作用。

技术领域

本发明涉及一种用于在液体中执行传播时间测量的超声波传感器，所述超声波传感器具有超声波发生器和由塑料制成的偏转元件，由超声波发生器所发射的超声波脉冲被引导到所述偏转元件中并且在偏转元件之内的界面上通过反射被偏转。

背景技术

这样的超声波传感器是公知的。该超声波传感器用于测量罐（Tank）中的尿素溶液的浓度和料位，所述罐在机动车中被随车携带，以便为机动车的废气输送尿素溶液并且以这种方式减少废气的NOX含量。该传感器的工作原理以被反射的超声波脉冲的传播时间测量为基础，其中尿素溶液的装料高度及其浓度根据所测量的传播时间被确定。

在所述公知的传感器中，超声波发生器位于液体罐的底部壁（Bodenwand）之下。所发出的超声波脉冲经过该底部壁到达偏转元件中，在所述偏转元件中，脉冲通过反射在界面上被致偏了90°。在此，所述偏转由金属镜面元件（Spiegelelement）引起，所述金属的镜面元件被布置在不然就由塑料制成的偏转元件上。因而，在所述公知的实施形式中，超声波脉冲在其上被反射的界面由在塑料元件与金属元件之间的过渡面形成，其中后者优选地由不锈钢制成。在此，由于在塑料与钢之间的大的声阻抗差异，超声波的高的反射度被实现。

优选地，作为塑料，HDPE（高密度聚乙烯）有了用处。然而，由于该材料的机械特性和在该材料与钢之间的在热膨胀特性方面的大的差异，最终在传感器的使用寿命和热老化期间不能实现在塑料与钢元件之间的形状配合（formschluessig）的连接。更确切地说，随着时间的推移，该结构的反射特性恶化，这导致损害超声波传感器信号。这又导致了传感器在浓度测量和/或料位测量方面的功能损失。

发明内容

本发明所基于的任务在于：提出一种在开头所描述的类型的超声波传感器，所述超声波传感器在成本有利的制造的情况下保证了偏转元件在长的时间间隔期间的特别良好的功能作用。

按照本发明，该任务在所说明的类型的超声波传感器的情况下通过如下方式被解决：严密地密封的气囊（Lufttasche）被布置在偏转元件的内部，所述气囊的壁形成了用于反射超声波脉冲的塑料/空气界面。

因而按照本发明，在偏转元件的内部设置有在塑料与空气之间的阻抗突变，所述阻抗突变通过在塑料材料中的严密地密封的气囊或相对应地严密地密封的气罩（Lufteinschluss）来实现。在此，该气囊在几何学上被构造为使得该气囊满足了作为反射器的所希望的功能。此外，该气囊还必须相对于要测量的介质（例如水、尿素溶液、其它生产原料）是严密地密封的。这些物质相对应地进入气囊将导致偏转元件的功能损失和由此导致传感器的功能损失。

按照本发明，由塑料制成的偏转元件被构造为使得气囊或气罩中的由于温度变化引起的压力波动不导致元件的断裂或者不导致气囊的不可容忍的形变。

优选地，用于将超声波脉冲从垂直声路偏转到水平声路中的塑料/空气界面具有倾斜的状况（Lage）。在这种情况下，该偏转元件例如用于产生水平声路，所述水平声路被用于在位于容器内的液体中进行传播时间测量，其中超声波脉冲在其水平声路上遇到反射器并且从那儿出发通过偏转元件被反射回到也用作接收器的超声波发生器上。

按照本发明所设置的气囊在横截面方面优选地被构造为矩形的，其中塑料/空气界面由矩形的长边形成。因而，超声波脉冲在该界面上被反射。