[發明專利]用于檢測介質的高度的傳感器

在審

• 申請號: 201580040762.7
• 申請日: 2015-05-28
• 公開（公告）號: CN107076597A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: M.龍達諾;E.奇伊薩;M.佐澤特托;D.坎塔雷里
• 申請（專利權）人: 埃爾特克有限公司
• 主分類號: G01F23/26
• 分類號: G01F23/26
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 周春梅,傅永霄

技術領域

本發明涉及一種用于檢測諸如液體、流體物質、粉末狀材料或處于散裝狀態材料等的一般介質的的高度（level）的傳感器。已經特別地參照用于車輛中的電容型高度傳感器而改進本發明。

背景技術

高度傳感器用于各種領域中以用于檢測存在于諸如箱中的一般容器中的液體的剩余量。這些傳感器中的一些基于浮標的使用：這些傳感器通常是復雜的（從機械的角度來看）并且存在某些問題，諸如卡住的風險。這些傳感器不可避免地受到與被測量介質的可能冷凍有關的問題的影響。

高度傳感器還已知為基于測量電量，諸如導電率/電阻率或者電容量。這些傳感器通常具有第一電極陣列，其根據高度檢測軸線（通常是豎直的）而設置在旨在安裝在箱內的對應的隔離支承件上。傳感器接著具有類似的第二電極陣列，其插入或者面向第一陣列，使得被測量的流體能夠在兩個陣列的電極之間滲透。在一些方案中，代替多個第二電極，在至少等于第一陣列的電極的高度處設置共用的電極。在另外其他方案中，箱自身具有例如借助于表面金屬化而由導電體制成的內表面，從而用作共用電極。電極電連接至通常包括微控制器的電路裝置，該處理器通過處理在電極之間檢測的電量值而能夠檢測箱中的液體和空氣之間的過渡區域，視為指示出液體的高度。

在這些已知方案中，電極與液體直接接觸并且因此經受過早的老化和磨損。這些傳感器系統的操作也與流體的特性緊密相關，諸如液體的導電率/電阻率或液體的介電常數。

提到電容型高度傳感器，這些傳感器通常設置有面向彼此的至少兩個電極，用于高度檢測的液體旨在在這兩個電極之間滲透，這些電極由振蕩器電路供能，振蕩器電路是產生交變電信號或頻率調制信號的電路。電路檢測在面向的電極之間的電容量變化，該變化與插入在電極之間的介電質變化成比例，或者與插入液體的高度成比例，并且因此與傳感器元件的電容量成比例。在這些傳感器中，因此獲得與所述電容量變化成比例的輸出信號。該類型的已知傳感器涉及具有相應阻抗的構造，該構造也能夠類似天線一樣運行并且具有產生電磁噪聲（EMI）的問題，該噪聲可能干擾其他電子系統，諸如車輛中的電子電路。該現象隨著電極的擴展的增加而增加，或者隨著可能作為發射器天線運行的高度傳感器的長度的增加而增加。

額外類型的電容傳感器涉及在至少兩個共面電極之間進行測量，例如具有叉指式構造，至少兩個共面電極面朝將它們與液體分離的絕緣壁，其中，液體在絕緣壁上的存在引起在兩個并排電極之間介電質的變化，從而允許檢測。該類型的傳感器例如在US 7258005 B2中已知。在這些情形中，在兩個電極之間的間距必須遠大于絕緣壁的厚度，通常大于壁厚（或者插入在兩個電極的每一個和待檢測流體之間的壁厚之和）的兩倍，以該方式使得任意液體能夠有效地干擾電極之間的電容量。除了產生阻礙問題之外，該類型的方案在分辨率或測量精度上存在限制。

其他類型的電容傳感器安裝在箱的外側上，諸如車輛中的燃料箱或附加箱。然而，由于箱必須設置大的壁厚從而確保必要的機械強度的事實而使這些類型的傳感器不利：這涉及需要使用更大功率頻率的信號以檢測箱中的液體高度，并且這產生前述的電磁噪聲的更大風險。

US 2005/280424 A1公開了一種具有電容性元件陣列的高度傳感器，該傳感器包括多個電極，該多個電極沿著檢測軸線彼此阻擋間隔分開并且基本上彼此共面。而且該傳感器包括測量裝置，該測量裝置被預設置成測量在視作測量電極的第一電極和視作相反電極的第二電極之間的電容量。

發明內容

概括地，本發明的目的在于獲得簡單且經濟構造的高度傳感器，其區別特征在于使用和制造的高度靈活性以及基本上不受上面強調的問題的影響。

根據第一方面，本發明的目的在于獲得能夠以不同長度制造的同時確保精度和可靠性的高度傳感器。

根據不同方面，本發明提出獲得甚至在待測量介質的至少部分固化或冷凍的情況下適于執行高度測量的傳感器。

根據不同方面，本發明的目的在于獲得能夠辨別經受檢測的介質的存在和/或不同層的高度和/或不同狀態的高度傳感器，諸如“液體－空氣或氣體－固體”的順序狀態和/或層，或者“液體－固體”順序或“空氣或氣體－固體”或“液體－空氣或氣體”序列。

根據不同方面，本發明的目的在于獲得能夠檢測經受檢測的介質的不同層的高度和/或狀態的變化的高度傳感器，諸如介質的冷凍或固化層的增大或減小，例如在冷凍和/或解凍期間在包含液體的箱中的高度變化的測量。