[发明专利]液体测量压电装置

说明书

本发明涉及基于压电元件的液体测量领域。

本发明尤其应用于机动车辆油箱中油位的测量。

本领域人员知道一些以压电元件为基础的测量系统，压电元件在液体中发射声波和探测声波，例如，在靶面反射之后，基于发射和接收的间隔时间测定声波在液体中的行进高度。

现有测量系统的优点是不要求可动浮子测量装置中的电气上或机械上的接触，浮子测量装置例如包括安装在旋转臂上的浮子。

本发明的目的就是改进现有的压电测量系统。

根据本发明所提供的下述压电测量系统达到了这个目的，该系统包括在液体中发射声波和接收声波的压电装置，在发射和接收之间的间隔时间基础上测定声波在液体中的行进距离，其特征在于，它包括源于安装在油箱中的同一压电片的两个不同的有效压电部分，并能将声波分别引向参考障碍物和液体表面。

本发明的其它特征、目的和优点在阅读以下详细描述并参照非限制性实例给出的附图时就会体现出来。

-图1是装有本发明测量装置的一个油箱的纵向剖面示意图，

-图2是本发明的一个压电元件的平面图，

-图3、图4和图5分别是根据本发明第一实施方案的测量装置的液体一侧平面图、相对一侧的平面图和横剖视图，

-图6、图7和图8分别是根据本发明第一变型的压电测量装置的液体一侧平面图、相对一侧的平面图和横剖视图，

-图9、图10和图11分别是根据本发明第二变型的压电测量装置的液体一侧平面图、相对一侧平面图和横剖视图。

在图1中可看到液体容器10，例如机动车辆的油箱。图1所示容器形状没有任何限制。容器10可有许多变换形状。

在图1上，容器10中所盛液体的总体标号为20，其最高液位为22。

根据本发明，在容器10的底部支座30上安放压电装置整体40，它包括源于同一压电片的两个不同的有效压电部分42、44。

源于同一压电片的两个不同有效部分42、44的隔离可以采用任何适当的方法来实现，如采用电磨法或者甚至用机械切割来实现。

根据本发明实施方案的另一变型，压电片在两有效部分42、44之间是连续的、不间断的、两有效部分之间的界限由安放在片上的电极几何形状确定。换言之，在液体一侧，电极是不连续的，而是由一断开部分46分开。

如图2所示，在两有效部分42、44之间的分离线最好为直线。此外，容器10中最好在其下部有一个能反射声波的参考障碍物50。更确切地说，参考障碍物的安装位置要对着压电元件的第一部分42。因此，两有效部分42、44将声波分别引向参考障碍物50和液体的上表面22。

作为一个典型但非限制性的实例，向参考障碍物50方向发射声波的有效部分42约占据压电元件40总面积的三分之一，而第二有效部分44约占据该元件总面积的三分之二。

两有效部分42、44在与支座30相邻处最好有一公共电极60，而在其相对的另一侧，即液体一侧有特殊电极62、64。

圆形压电元件40的直径一般约为20毫米。

作为非限制性的例子，压电元件的两有效部分42、44发射频率约为2兆赫的方波讯号。

系统的主要工作原理如下。

有效压电部分42将声波向参考障碍物50方向发射。该有效部分42要设计成能探测被障碍物50反射回来的声波。有效压电部分42与障碍物50之间的距离精确地已知，通过声波发射和接收之间间隔时间的测量就能够计算出所用液体20、如一种特定的燃料油的固有的声波传送敏捷系数。

由有效压电部分44发射的第二声波引向液体表面22。该有效部分44要设计成能探测从液体上表面反射回的声波。在第一有效部分42所获得的测量基础上知道了液体20的敏捷系数，通过第二有效部分44对声波发射和回波接收之间的间隔时间就能计算出在容器中的液体高度，也就是有效压电部分44的表面与液体的上面液位22之间的间距。

在本发明范围内，在容器10中的液位20没有低于参考障碍物50之前，即在第一部分42得到的测量变成无意义之前，本系统最好还设有第一有效部分42测量所得到的最后敏捷系数的记忆装置。

此外，在本发明范围内，压电装置42、44最好由电流强度经过校正的电流供电，以便在装置42、44端子上依赖温度的电压测量能够测定液体20的温度。这种温度测量可以应用在某些结构中，以便进行液体高度测量的校正。

根据本发明的另一优点，测量系统至少应有一个考虑容器10的几何形状的高度/体积对照表，从而由上述高度测量就可直接得到容器中有用的体积信息。