專利名稱：測量液面的壓電設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基于壓電裝置測量液面的設備的領域。
本發(fā)明尤其應用在馬達機車油箱中的燃油面/體積的測量領域中。
人們已經(jīng)提出了測量液面尤其是燃油面的各種壓電設備。
涉及這方面的技術可以參見例如FR-A-2751744、US-A-5095748、US-A-2753542、EP-A-0138541、WO-A-91/02950。
更準確地說，本發(fā)明涉及測量液面的設備，該設備包括至少一個檢測組件(有時稱為探頭或傳感器)，該檢測組件包括與控制裝置相關的以分別正對著參考反射體和該液體的上表面發(fā)射超聲波的至少兩個壓電單元，該反射體與相關的單元間距已知的距離，以及處理裝置，該處理裝置通過應用這兩個單元中的每個單元所發(fā)射的超聲波傳播的相應的時間可以確定該液體的表面。
本發(fā)明的目的是改進前述類型的設備。
通過這種類型的設備實現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，該設備包括在該設備通電之后能夠確定一初始化階段的裝置，在該初始化階段中該控制裝置以如下的方式運行壓電單元參考單元的激勵速率與液面測量的激勵速率的比率大于在隨后的測量階段中的這些相同的速率的比率。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)點，該設備進一步包括能夠確定至少一種診斷階段的裝置，在該診斷階段中該壓電單元與該控制裝置的輸出隔離，并且該診斷裝置對在這些控制裝置的輸出中出現(xiàn)的信號敏感。
通過下文結合附圖以非限制性的實例給出的詳細描述本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會清楚，在附圖中附

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的壓電單元的安裝示意圖，附圖2表示這種壓電單元的平面視圖，附圖3a表示由壓電單元所發(fā)射的超聲波和從參考單元反射的相應的回波的脈沖，附圖3b表示由第二單元所發(fā)射的激勵脈沖和從液體的上表面的反射中產生的回波，附圖4表示與微處理器或微控制器相關的用于運行該壓電單元的控制裝置的示意圖，附圖5所示為測量在激勵脈沖的發(fā)射和相應的回波的接收之間的間隔時間的原理的示意時序圖，附圖6至13示意地表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選測量程序的流程圖，以及附圖14至19示意地順序地說明在本發(fā)明的范圍內實施的各種連續(xù)的測量步驟。
如附圖1和2所示，根據(jù)本發(fā)明的測量設備包括至少一個檢測組件，該檢測組件包括與控制裝置相關聯(lián)的兩個壓電單元10，12，例如陶瓷單元。
當這些單元10，12由交流地接近它們的諧振頻率的AC電信號激勵時，該單元振動并產生壓力波。
相反，當通過壓力波機械地擠壓壓電單元10，12時，它們產生電信號作為輸出。
更準確地說，在本發(fā)明的范圍內，使兩個壓電單元10，12放置在油箱的底部以分別朝在附圖1中以參考標號14所表示的液體的上表面和朝位于與相關的單元12距離已知的距離D的參考反射體16發(fā)射超聲波。
單元10，12的結構可以形成許多變型的實施例。
通過非限制性的實施例，如在附圖2中所述，適合于朝液體的表面14發(fā)射超聲波的單元10可以由中心扁平圓盤形成，而適合于朝參考體16發(fā)射超聲波的單元12由設置在中心圓盤10的外邊的同心環(huán)形成。在這種情況下，可取的是，如在附圖1中示意地示出，參考體16本身由與單元10，12平行的扁平環(huán)形成，它的中心開口對著單元10的圓盤。
然而本發(fā)明并不限于這種單元的特定設置。通過非限制性的實例，可以以兩個并置的半圓盤的形式形成單元10，12。
還應該注意的是在本發(fā)明的范圍內，兩個單元10，12可以形成在不同的壓電片上，或者在一個相同的壓電片上，通過相應的分離的金屬化處理對于該片的上表面(液面?zhèn)?分別處理在該片上的兩個單元10，12，以使中心內圓盤的單元10用于高度測量，外圓環(huán)的單元12用于測量參考時間。
根據(jù)本發(fā)明的測量設備進一步包括處理裝置，該處理裝置通過利用由著這兩個單元10，12中每個單元所發(fā)射的超聲波的相應的傳播時間來確定在油箱中的液體的高度H。
在一方面，在附圖3中的3a所示為在時刻t0上參考單元12的激勵脈沖和在從參考體16反射之后在相同的單元12上在時刻t1所接收的相應的回波。
同樣，附圖3b中所示為在時刻t2上測量單元10的激勵脈沖和在從液體的上表面14反射之后在相同的單元10上在時刻t3所檢測的相應的回波。
可取的是，前述的處理裝置由此適合于根據(jù)關系H＝D(t3-t2)/(t1-t0)確定液體的高度H。
更準確地說，本發(fā)明特別采用一種如下的測量設備，該測量設備包括如附圖1和2所示類型的至少兩個組件，每個組件包括測量單元10和參考單元12。因此本發(fā)明尤其適合于應用在通過壓電組件測量在多容器油箱中的燃油液面，該壓電組件包括在油箱的每個容器中的測量單元10和參考單元12。
在本領域的熟練人員應該認識到如今多容器油箱經(jīng)常使用，通常包括位于在機車的后軸的任一側上的兩個容器并通過連接通道在它們的上部連接在一起。
在后面的描述中，S1和S2分別指這樣的兩個檢測組件每個檢測組件都包括分別放置在兩容器的油箱中的一個容器中的測量單元10和參考單元12。
在附圖4中已經(jīng)示意地示出了與這種壓電組件S1，S2相連的控制裝置20的基本結構。
在附圖4中所示的控制裝置20通過例如12伏特的正電壓+VCC供電，該控制裝置20主要包括分配器級21、多路分解器級22和多路復用器級27。
分配器級21接收在這些輸入210上的時鐘信號并將所分配的其頻率與所處理的信號相一致的時鐘信號輸送在這些輸出212上。
多路分解器22包括通過門電路23，24，25和26分別連接到第一組件S1的測量單元10和參考單元12和第二組件S2的測量單元10和參考單元12的四個輸出。
通過如下的輸入監(jiān)控將激勵信號應用到在兩個組件S1，S2的單元10，12的地址上的多路分解器22的輸出中接收初始化信號的多路分解器22的第一輸入220、允許在測量單元10和參考單元12之間的選擇的第二輸入222和允許兩個組件S1/S2之間的選擇的第三輸入224。
應用到多路分解器的輸入222，224中的相同的選擇信號也可以應用到多路復用器27的相應的輸入中。多路復用器27具有分別連接到門電路23，24，25和26的輸出的四個輸入。
其功能是檢測在單元10，12上的回波信號的接收的多路復用器27具有通過成形門電路28，29(例如基于閾值檢測的)連接到控制裝置的輸出的輸出。
可以理解的是，在附圖4中所示的控制裝置20一方面通過允許選擇診斷操作模式的附加的選擇輸入可以進行補充，另一方面可以提供一組設置在門電路23-26和壓電單元之間的一組附加的門電路以在診斷模式下使壓電單元與門電路23-26和多路復用器27之間隔離。
附圖5示意性地示出了測量在單元10或12的輸出超聲波的發(fā)射和在檢測相應的回波之間間隔的時間的程序。
因此在附圖5a中所示為例如通過外部微處理器應用到多路分解器22的輸入220中的初始化邊沿。通過非限定性實例，這種初始化脈沖或初始化邊沿的幅值大約為5伏特的數(shù)量級，持續(xù)時間T1大約為1.5微秒到6微秒的數(shù)量級。
如附圖5b所示，在初始化邊沿的過程中，多路分解器22根據(jù)選擇線222，224的狀態(tài)在用于組件S1/S2的一個組件的參考單元12或測量單元10中的一個單元的輸出上產生例如對應于分配器21的脈沖的激勵脈沖串。通過非限制性的實例，這種矩形脈沖的周期T2大約為500納秒的數(shù)量級。
如附圖5c所示，在該附圖的左邊為在如附圖5b中所示的激勵信號的影響下壓電單元的振動所產生的超聲壓力波，而在附圖的右邊是在相同的單元上所檢測到的相應的回波。
附圖5c示意性地示出了閾值電平Ns(例如由門電路29所應用的)，在壓電單元上所檢測的信號與該閾值電平進行比較以識別在這個單元上所接收的回波信號(它大于Ns)和噪聲信號(它小于Ns)。
因此，當在壓電單元上檢測到大于閾值Ns的回波信號時，可以確定分離發(fā)射激勵的初始時刻和回波出現(xiàn)的時刻的時間T3(見附圖5d)。
通過在這個時間T3內發(fā)射時鐘脈沖(見附圖5e)，可以容易地確定在從液面14或參考體16反射之后的超聲波的外部和返回時間。
現(xiàn)在參考附圖6至13描述根據(jù)本發(fā)明的測量程序的流程圖。
在本部分的描述以及附圖6至13中，將用到下列術語TL1，TL2或TLi表示由壓電單元10所發(fā)射的、從液體的上表面14所反射的以及在傳感器S1，S2或Si上通過相同的單元10所檢測的超聲波的外部/返回行程的持續(xù)時間；Tref1，Tref2或Trefi表示對應于由參考壓電單元12所發(fā)射的、從參考體16所反射的以及在相同的單元12上傳感器S1，S2或Si所檢測的超聲波的外部/返回行程的持續(xù)時間的時間基準；ETL1，ETL2或ETLi表示TL1，TL2或TLi的連續(xù)的無效測量數(shù)；ETref1，ETref2或ETrefi表示Tref1，Tref2或Trefi的無效的連續(xù)值的數(shù)量；L1，L2或Li表示在油箱容器No.1，No.2或No.i中所計算的液面；Fref1，F(xiàn)ref2或Frefi表示與傳感器S1，S2或Si相關的時間基準中的一個基準的測量電路(在連接線、連接器或壓電單元的電平下)中的故障檢測；FL1，F(xiàn)L2或FLi表示在容器No.1，No.2或No.i中的液面中的一個液面的測量電路(在連接線、連接器或壓電單元的電平下)中的故障檢測；
D表示將參考障礙物16和壓電單元12分離開的距離(通常D為大約20毫米的數(shù)量級)；Nex表示從測量階段TLi或Trefi開始所發(fā)射的激勵脈沖數(shù)；Nmes表示從測量階段TLi或Trefi開始的有效回波數(shù)；Nexmax表示所允許的最大的激勵脈沖數(shù)(通常Nexmax＝99)；Nav表示用于產生存儲Trefi或TLi所需的平均值所要求的時間值數(shù)(通常Nav＝4)；n表示循環(huán)疊代程序所需的整數(shù)。
應該注意的是，可取的是在進行計算或測量之后存儲下述參數(shù)Tref1，Tref2，TL1，TL2，L1，L2，F(xiàn)ref1，F(xiàn)ref2，F(xiàn)L1，F(xiàn)L2，如果中斷了該系統(tǒng)的電源仍然保存這些參數(shù)。
此外，可取的是，在進行計算之后存儲下述參數(shù)ETref1，ETref2，ETL1，ETL2，但是在斷電之后不再需要保存這些參數(shù)保存。
此外應該指出的是當根據(jù)時間基準Fref1或Fref2檢測到故障時，可取的是以所存儲的Trefi的最高值例如42ms替換所獲得的誤差值。
同樣地，當涉及FL1或FL2的液面檢測到故障時，優(yōu)選采用Li或TLi的預定值，例如Li＝0mm和TLi＝20微秒。
在附圖6中所示為該程序的主流程圖1000。
該主流程圖以初始化步驟1001開始，在該過程中將參數(shù)ETref1，ETref2，ETL1和ETL2設置為零。
在這種初始化步驟1001之后為初始化傳感器S1的測量參數(shù)的子程序1100，之后為初始化傳感器S2測量參數(shù)的子程序1100bis。下文參考附圖7詳細地描述執(zhí)行這兩個全程相同的子程序1100，1100bis。
在每個子程序1100bis結束時，監(jiān)控裝置確定在初始化之后是否達到預定的時間例如大約4毫秒的數(shù)量級，如在附圖6中步驟1200所示意地示出。在否定的情況下，通過在1100bis之后子程序1100的疊代循環(huán)返回到該程序。相反，在肯定的情況下，控制裝置啟動與穩(wěn)定階段的測量程序對應的子程序1300。隨后根據(jù)附圖10專門描述穩(wěn)定階段的測量程序1300的執(zhí)行。
如在步驟1800中示意地所示，一旦電源中斷在附圖6中所示的主程序1000就結束。
如前文所示，在本發(fā)明的范圍內，在初始化階段1100和1100bis的過程中，該控制裝置以如下的方式運行壓電單元參考單元12的激勵速率與液面測量單元10的激勵速率之比大于在隨后的穩(wěn)定階段測量子程序1300的過程中相同的速率之比。
可取的是，在初始化階段1100和1100bis的過程中該比率大約為1，而在穩(wěn)定的階段1300中位于1/100和1/10之間，非?？扇〉氖谴蠹s為1/50的數(shù)量級。
因此，可取的是，在本發(fā)明的范圍內，在初始化1100和1100bis的過程中，執(zhí)行Trefi測量子程序以進行一次TLi測量子程序，而在穩(wěn)定的測量階段1300的過程中，執(zhí)行Trefi測量子程序以進行幾次TLi測量子程序，例如通常50個TLi測量子程序。
下文參考附圖7描述用于一個傳感器i的子程序1100。
這種子程序1100以測量Trefi本身的子程序1110開始，其后為進行測量TLi的子程序1140。
隨后參考附圖8和9專門描述這兩個子程序1110和1140。
在子程序1140之后，監(jiān)控裝置校驗在步驟1170中參數(shù)ETLi是否大于或等于預定值例如1200。
在肯定的情況下，子程序1100終止。
在否定的情況下，在校驗步驟1170之后為計算步驟1171，在該計算步驟1171的過程中監(jiān)控裝置根據(jù)關系Li＝D.TLi/Trefi計算液面的高度Li。
因此，在完成步驟1171時，可以得到表示該液面的值。
在這種計算步驟1171之后為步驟1172，在步驟1172的過程中監(jiān)控裝置確定參數(shù)ETrefi是否大于預定值例如1200。
在否定的情況下，子程序1100終止。
相反，在肯定的情況下，在該校驗步驟1172之后為步驟1173，在步驟1173的過程中監(jiān)控裝置確定先前所計算的參數(shù)Li是否大于預定值例如22mm。
在否定的情況下，子程序1100終止。
在肯定的情況下，在該步驟1173之后為步驟1174，在步驟1174的過程中檢測參考i的故障，將參數(shù)Frefi設定為1。
下文參考附圖8描述測量Trefi的子程序。
子程序1110以初始化步驟1111開始，在初始化步驟1111的過程中將參數(shù)Nex，Nmes和ETrefi設定為零。
在隨后的步驟1112中，監(jiān)控裝置確定參數(shù)Nex是否等于Nexmax。重新使Nexmax對應于預定值例如99。數(shù)量Nexmax對應于在回波采集的過程中連續(xù)地產生的最大的脈沖數(shù)(如果在這種脈沖串之后沒有檢測到回波，根據(jù)另外的參數(shù)繼續(xù)該程序以免停止該系統(tǒng))。
在肯定的情況下，步驟1112之后為步驟1114，在該步驟1114的過程中監(jiān)控裝置使ETrefi＝ETrefi＋1。
在步驟1112的輸出為否定的情況下，步驟1112之后為激勵子程序1120，下文參考附圖12更詳細地描述該激勵子程序1120。
這個激勵子程序之后為步驟1130，在步驟1130的過程中監(jiān)控裝置使該值Nex增加1即Nex＝Nex＋1。
在步驟1130之后，監(jiān)控裝置執(zhí)行校驗步驟1131，在步驟1131的過程中確定測量時間是否位于兩個可接收的預定值之間，該測量時間對應于參考反射體16和單元12分離的距離D，例如在25和42微秒之間。
在否定的情況下，步驟1131之后重新執(zhí)行步驟1112。
相反，在肯定的情況下，監(jiān)控裝置執(zhí)行步驟1132以使參數(shù)Nmes以Nmes＝Nmes＋1的形式加1。
在步驟1132之后為校驗步驟1133，在執(zhí)行步驟1133的過程中監(jiān)控裝置確定Nmes是否等于Nav。重新使Nav對應于實現(xiàn)平均值所需的時間值數(shù)，通常Nav＝4。
在完成步驟1133的查詢一旦為否定的情況下，步驟1133之后為重復步驟1112。
相反在肯定的情況下，在完成步驟1133的查詢后為在步驟1134中根據(jù)所獲得的值計算平均值。
在步驟1134之后為步驟1135，在步驟1135的過程中使值Trefi等于所獲得的平均值。
步驟1135之后為步驟1136，在步驟1136的過程中監(jiān)控裝置使ETfri＝0和Frefi＝0。
測量在附圖9中所示的TLi的子程序1140與前文參考附圖8所描述的子程序1110具有基本相同的流程圖。
為此，在此不詳細地描述測量TLi的子程序。
應該注意的是組成測量TLi的子程序1140步驟的數(shù)字標號相對于在前文所描述的在附圖8中所示出的相應的步驟標號增加30。
此外，應該注意的是，在附圖9中所示出的測量TLi的子程序1140與在附圖8中所示出的測量Trefi的子程序1110的區(qū)別如下-在初始化步驟1141中，步驟1111的參數(shù)ETrefi必須以參數(shù)ETLi替換；-在步驟1161中，需要適應與在從液面14(在最小液面和最大液面之間)反射之后相對于單元10經(jīng)過外部/返回行程所需的時間間隔進行比較的時限?？扇〉氖牵诓襟E1161中所使用的下限時限小于在步驟1131中所使用的相應的時間，而在步驟1161中所使用的上限時限大于在步驟1131中所使用的相應的時限。通常，在步驟1161中測量時間與值20微秒和350微秒進行比較。
-在步驟1165中，步驟1135的參數(shù)Trefi以TLi替換。
-在步驟1144中監(jiān)控裝置建立關系ETLi＝ETLi＋1，以及-在步驟1166中監(jiān)控裝置建立關系ETLi＝0和FLi＝0。
現(xiàn)在描述在附圖10中所示的穩(wěn)定階段測量子程序1300。
這個穩(wěn)定階段的測量子程序1300以初始化階段1302開始，在1302的過程中疊代參數(shù)n設置為0。
初始化步驟1302之后的步驟如下-在附圖8中所示類型的測量Tref1的子程序1310，即測量組件S1的參考時間，
-與在附圖8中所示同樣類型的測量Tref2的子程序1410，即測量組件S2的參考時間，-在附圖9中所示類型的測量TL1的子程序1510，即測量組件S1的測量時間，-采集L1的子程序1590，即采集在容器No.1中的液體的高度(下文參考附圖11描述這種采集子程序1590)，-與在附圖9中所示同樣類型的測量TL2的子程序1610，即采集在容器No.2中的組件S2的測量時間，-與在附圖11中所示同樣類型的采集L2的子程序1690，即采集在容器No.2中的液體的高度，以及-遞增步驟1700中，在步驟1700的過程中監(jiān)控裝置將n增加到n＋1。
在步驟1700之后，監(jiān)控裝置實施查詢步驟1702，在步驟1702的過程中它們檢測n是否等于NL。
只要n不等于NL，校驗步驟1702之后就進行子程序1510，1590，1610，1690和步驟1700的疊代循環(huán)。
另一方面，當n等于NL時，校驗步驟1702之后為從子程序1310和1410的循環(huán)疊代。
如前文所描述，NL通常為在10和100之間，可取的是大約為50的數(shù)量級。這個值NL確定了在穩(wěn)定階段測量程序1300的過程中在進行新的時間基準采集之前液面采集數(shù)，從而隨之確定了在穩(wěn)定階段1300和初始化階段之間的參考單元的激勵速率和測量單元的激勵速率之比的變化(這里該比優(yōu)選等于1)。
現(xiàn)在參考附圖11描述在穩(wěn)定階段測量子程序1300的過程中采集Li的子程序1590。
子程序1590以查詢步驟開始，在查詢步驟的過程中監(jiān)控裝置檢查連續(xù)無效測量數(shù)ETLi是否大于預定值，例如大于或等于1200。
在肯定的情況下，步驟1591之后為步驟1592，在步驟1592的過程中監(jiān)控裝置檢查連續(xù)無效測量數(shù)Trefi是否大于或等于所確定的值例如24。
在肯定的情況下，步驟1592之后為步驟1593，在步驟1593的過程中監(jiān)控裝置強制使所確定的液面的值Li為預定值，例如Li＝0mm。
在完成步驟1590為否定的情況下，監(jiān)控裝置實施步驟1594，在步驟1594的過程中它們根據(jù)關系L＝D.TL/Trefi確定液面的高度Li。
在這個計算步驟1594之后為與步驟1592相當?shù)牟樵儾襟E1595，在步驟1595的過程中監(jiān)控裝置檢查無效值ETrefi是否大于或等于預定值例如24。
在否定的情況下，采集子程序1590終止。
在肯定的情況下，步驟1595之后為查詢步驟1596，在步驟1596的過程中監(jiān)控裝置檢查所計算的參數(shù)Li是否大于預定值，例如大約22mm的數(shù)量級。
在否定的情況下，采集子程序1590終止。
在肯定的情況下，步驟1596之后為步驟1597，在步驟1597的過程中監(jiān)控裝置通過將參數(shù)Frefi設定為1建立對于參考i的誤差。
此外，如果相應步驟1592為否定，則步驟1592之后為步驟1598，在步驟1598的過程中具有相對于液面i已經(jīng)確定的誤差的監(jiān)控裝置在1下建立參數(shù)FLi。
現(xiàn)在參考附圖12描述激勵子程序1120。
這個子程序與在附圖9中的標號為1150的子程序相同。
激勵子程序1120包括選擇相關組件S1或S2的初始化步驟1121，之后為產生壓電單元的激勵信號的步驟1122，之后為檢測通過壓電單元發(fā)射信號和之后回波接收的步驟1123，之后為測量激勵信號的發(fā)射和相應的回波的檢測之間的間隔的時間的步驟1124。
如前文所述，可取的是，根據(jù)本發(fā)明的裝置至少周期性地實施診斷子程序，在該診斷子程序中壓電單元與屬于控制裝置的多路分解器22的輸出隔離并且診斷裝置對在這些輸出上出現(xiàn)的信號敏感以檢測控制裝置的組件的正確的操作。
這個診斷子程序1900(在附圖13中示出)以選擇這個子程序的步驟1901開始。
隨后診斷子程序1900執(zhí)行選擇在理論上對應于兩個組件S1或S2中的一個組件的相關的輸出的步驟1902和步驟1903，在步驟1903中通過確定持續(xù)時間使輸入220有效(這個信號對應于在附圖5a中的邊沿)以使在附圖5b中所表示的類型的激勵脈沖產生在多路分解器22上的一個輸出中。通過非限制性的實例，所討論的激勵脈沖的發(fā)射時間T1可以是大約為18微秒。
在隨后的步驟1904中，監(jiān)控裝置確定大于在步驟1903中的激勵脈沖的發(fā)射時間的持續(xù)時間的時標(mask)是否終止，在多路分解器22的一個輸出中檢測信號。通過非限制性的實例，前述的時標的持續(xù)時間大約為20微秒。
在接下來的步驟1905中，實施持續(xù)時間的測量。
然后在隨后的步驟1906中，監(jiān)控裝置確定是否達到最大液面的超聲波的外部和返回行程所許的最大的持續(xù)時間(例如對于最高的200mm的高度持續(xù)時間大約為350微秒)，而不檢測回波。
在這個步驟1906為否定的情況下，即如果在時標終止之后且在可能的外部/返回時間的最大的持續(xù)時間內仍然檢測信號，則監(jiān)控裝置在步驟1907中確定該電路有故障。
相反，如果步驟1906為肯定，即如果在時標終止和所允許的最大的持續(xù)時間之間沒有檢測信號，則步驟1908延長診斷子程序1900，該步驟1908將在附圖5a中所示的類型的邊沿應用到輸入220中，其持續(xù)時間T1大于前述的時標，例如大約21微秒。然后在步驟1909中，檢測在該電路的一個輸出中所檢測的信號的無效，并且在步驟1910中測量持續(xù)時間。此外，在查詢步驟1911中，確定在位于時標的終止和稍微更長的時間之間(例如在20和22微秒之間)的間隔中在該電路的輸出中是否已經(jīng)發(fā)現(xiàn)信號。
如果在步驟1911中所檢測的間隔中沒有接收到信號，則監(jiān)控裝置在步驟1907中確定該電路有故障。
在相反的情況下，診斷子程序1900終止。
現(xiàn)在根據(jù)附圖14至19專門說明根據(jù)本發(fā)明的設備的操作順序。
如前文所述，將該程序分為穩(wěn)定的測量階段1300，在其前面有初始化階段1100，1100bis。
如在附圖14中所示，穩(wěn)定的初始化階段包括采集液面1和2的序列串A(或1510-1690)，通過采集參考時間Tref1和Tref2的步驟B(或1310-1410)分開。
通過非限制性的實例，每個序列A和B通常持續(xù)500毫秒，在采集參考時間的兩個步驟B之間以500毫秒的單元持續(xù)時間進行50個步驟A以采集液面1和液面2，即步驟A的總的序列的持續(xù)時間為大約25秒。
如在附圖15中所示，可取的是，一旦使用電源所實施的初始化階段可以由大約為500毫秒的單元持續(xù)時間的交替的連續(xù)步驟D和C形成，其分別對應于采集基準時間1和液面1的步驟C(在第一容器中)和采集基準時間2和液面2的步驟D(在第二容器中)。
在附圖16中已經(jīng)詳細描述了A型步驟。
可取的是，每個步驟A本身分解成兩個相等的子周期，通常為250毫秒。在每個子周期中，在第一時間A1中激勵傳感器i，然后在時間A2中計算相應的液面i，在隨后的時間A3中如果查詢適當?shù)脑捦ㄟ^將該測量的液面乘以該油箱相應的容器的已知的橫截面來計算相應的體積i。
更準確地說，如在附圖16的底部所示，子周期的每個時間A1都包括連續(xù)發(fā)射的激勵脈沖和相應的回波的檢測。
僅在檢測了必須的有效的回波數(shù)Nav(通常為四個有效的回波)之后計算液面i。所存儲的液面值對應于根據(jù)所檢測的四個回波所得到的平均值。
在附圖17中示出了步驟B的細節(jié)。
以與步驟A相當?shù)姆绞剑瑢⒚總€步驟B分為兩個相等的子周期，這兩個子周期分別用于組件i中的一個，每個子周期本身分為激勵相應的參考單元12的第一時間B1，該時間通常在0.2毫秒和35毫秒之間，之后為對應于該參考時間Trefi的存儲的時間B2。
在此，每個時間B1包括用于單元12的激勵脈沖的連續(xù)發(fā)射，隨后為檢測相應的回波以及根據(jù)所需的有效的回波數(shù)(通常為4個有效回波)建立平均值。
在附圖18中示出了步驟C的細節(jié)。
在此將每個步驟C分為兩個子周期，可取的是大約250毫秒相同的持續(xù)時間。這些子周期中的一個子周期專用于激勵參考單元i，而第二個子周期專用于激勵相應的測量單元i。
第一子周期C1包括第一時間C11和之后的存儲Trefi的時間C12，該第一時間C11例如為激勵參考單元i的0.2毫秒到35毫秒的持續(xù)時間。
第二子周期C2包括用于激勵測量單元i的例如0.2毫秒到35毫秒的第一時間C21，之后為計算相應的液面i的時間C22和計算相應的體積i的時間C23。在此每個第一時間C11和C21都包括激勵脈沖的連續(xù)發(fā)射，隨后為檢測回波以及根據(jù)有效回波的預定數(shù)量Nav(通常為4)建立平均值。
在附圖19中示出了步驟D的細節(jié)。
后面的步驟與在附圖18中所示出的前述的步驟C相同，并將它應用到檢測元件i＋1的參考和測量單元。
當然，本發(fā)明并不限于上文所述的特定的實施例，而是根據(jù)本發(fā)明的精神可以延伸到各種變型中。
前文所描述的是應用到包括兩個檢測組件S1，S2的系統(tǒng)中的測量程序，該兩個檢測組件S1，S2分別設置在兩-容器的油箱的容器中。然而，在本領域的熟練技術人員會理解到本發(fā)明還可以用于單個的容器系統(tǒng)或包括大于2的x個容器并因此包括相同數(shù)量x個探測頭Si的系統(tǒng)中。
權利要求
1.測量液面的設備，更具體地說用于測量在馬達機車的油箱中的燃油面，該設備包括至少一個檢測組件(Si)，該檢測組件包括與控制裝置相連以分別正對著參考反射體(16)和該液體的上表面發(fā)射超聲波的至少兩個壓電單元(10，12)，該反射體與相關的單元(12)間距已知的距離(D)，以及處理裝置，該處理裝置通過應用這兩個單元(10，12)中的每個單元所發(fā)射的超聲波傳播的相應的時間可以確定該液體的液面，其特征在于它包括在該設備通電之后能夠確定一初始化階段(1100，1100bis)的裝置，在該初始化階段中控制裝置以如下的方式運行壓電單元(10，12)參考單元(12)的激勵速率與液面測量單元(10)的激勵速率的比率大于在隨后的穩(wěn)定測量階段(1300)中的這些相同的速率的比率。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征在于在初始化階段(1100，1100bis)中參考單元(12)的激勵速率與液面測量單元(10)的激勵速率的比率大約為1的數(shù)量級而在穩(wěn)定的測量階段(1300)中位于1/10和1/100之間，可取的是大約為1/50的數(shù)量級。
3.根據(jù)權利要求1或2中任一權利要求所述的設備，其特征在于它包括i個檢測組件，每個檢測組件包括分別設置在多-容器型油箱的容器中的兩個壓電單元(10，12)。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一權利要求所述的設備，其特征在于它包括兩個檢測組件(S1，S2)，每個檢測組件包括分別設置在兩-容器型油箱中的一個容器中的參考壓電單元(12)和測量壓電單元(10)
5.根據(jù)權利要求1至4中任一權利要求所述的設備，其特征在于每個檢測組件(S1，S2)包括由環(huán)行參考壓電單元(12)所包圍的中心測量壓電單元(10)。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一權利要求所述的設備，其特征在于它包括在初始化(1101)之后能夠執(zhí)行如下的過程的控制裝置a)初始化至少一個傳感器(i)的至少一個步驟(1100，1100bis)，該步驟的過程中該系統(tǒng)以參考單元(12)的激勵速率與測量單元(10)的激勵速率較高的比率采集參數(shù)，b)在所確定的時間內循環(huán)疊代前述的步驟a)的步驟(1200)，然后c)初始化測量步驟(1300)。
7.根據(jù)權利要求6所述的設備，其特征在于步驟a)由連續(xù)地采集i個檢測組件(Si)的參數(shù)的步驟。
8.根據(jù)權利要求6或7中任一權利要求所述的設備，其特征在于在步驟a)中，監(jiān)控裝置對每個檢測組件(i)連續(xù)地交替進行參考壓電單元(12)和測量壓電單元(10)的步驟(C，D)。
9.根據(jù)權利要求6至8中任一權利要求所述的設備，其特征在于在穩(wěn)定的測量(1300)的步驟c)中，監(jiān)控裝置在相應的參考單元的激勵的兩個步驟(B)之間確定交替地用于(i)傳感器的測量單元(10)的連續(xù)的激勵(A)。
10.根據(jù)權利要求1至9中任一權利要求所述的設備，其特征在于通過平均所采集的有效測量次數(shù)的所確定的數(shù)目(Nav)來進行每次測量，例如四次連續(xù)的有效測量。
11.根據(jù)權利要求1至10中任一權利要求所述的設備，其特征在于它進一步包括能夠確定至少連續(xù)的診斷子程序(1900)的裝置，在診斷子程序(1900)的過程中壓電單元(10，12)與控制裝置的輸出隔離，該診斷裝置對在這些控制裝置的輸出上出現(xiàn)的信號敏感。
12.根據(jù)權利要求11所述的設備，其特征在于診斷子程序(1900)包括持續(xù)時間小于暫時的時標的持續(xù)時間的激勵信號發(fā)射階段(1903)和對于最大的測量持續(xù)時間在控制裝置的輸出上沒有出現(xiàn)信號的檢測(1906)。
13.根據(jù)權利要求11或12中任一權利要求所述的設備，其特征在于診斷子程序(1908)包括持續(xù)時間大于暫時的時標的持續(xù)時間的激勵信號發(fā)射階段(1908)和一旦這個暫時的時標終止在控制裝置的輸出上的信號的檢測(1911)。
全文摘要
本發(fā)明涉及測量液面的設備,該設備包括檢測組件(Si),該檢測組件包括與控制裝置相連的以分別正對著參考反射體(16)和該液體的上表面發(fā)射超聲波的至少兩個壓電單元(10,12),該反射體與相關的單元(12)間距已知的距離(D),以及處理裝置,該處理裝置通過應用這兩個單元(10,12)中的每個單元所發(fā)射的超聲波傳播的相應的時間可以確定該液體的液面。本發(fā)明的特征在于它包括在該設備充電之后能夠確定一初始化階段(1100,1100bis)的裝置,在該初始化階段中該控制裝置以如下的方式運行壓電單元(10,12):參考單元(12)的激勵速率與液面測量單元(10)的激勵速率的比率高于在隨后的穩(wěn)定測量階段(1300)中的這些相同的速率的比率。
文檔編號B60K15/077GK1341205SQ0080401
公開日2002年3月20日 申請日期2000年1月25日 優(yōu)先權日1999年1月26日
發(fā)明者卡里姆·丙赫澤爾, 卡里姆·歐恩尼赫 申請人:馬沃爾系統(tǒng)公司