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本发明涉及一种用于对箱(12；30)中液体(14)的液位进行温度补偿测量的测量装置(10)。该测量装置包括：用于发送和接收声信号的换能器(22)，和与所述换能器相连并适于延伸到所述液体中的波导管(24)。该测量装置的特征在于，还包括引导装置(16；18；40)，用于将来自于箱的液体流沿着操作期间位于液位之上的波导管一部分的外部引导。本发明还涉及一种相应的用于对箱中液体的液位进行温度补偿测量的方法。

1.  一种用于对箱(12；30)中液体(14)的液位进行温度补偿测量的测量装置(10)，该装置包括：
用于发送和接收声信号的换能器(22)，和
与所述换能器相连并适于延伸到所述液体中的波导管(24)，
其特征在于：
还包括引导装置(16；18；40)，用于将来自于箱的液体流沿着操作期间位于所述液位之上的波导管一部分的外部引导。

2.  根据权利要求1的测量装置，其中，所述引导装置包括管(16，18，40)。

3.  根据权利要求2的测量装置，其中，所述波导管和所述管彼此相邻布置。

4.  根据权利要求2的测量装置，其中，所述波导管和所述管至少部分地彼此并排布置。

5.  根据权利要求2的测量装置，其中，部分波导管容纳在壳体(28)中，并且所述管邻近或穿过该壳体延伸。

6.  根据权利要求2的测量装置，其中，所述波导管和所述管集成为单一结构。

7.  根据权利要求2-6之一的测量装置，其中，所述管是与所述箱相连的燃料泵(20)的抽吸和/或回流管(16，18)。

8.  根据权利要求2-6之一的测量装置，其中，所述箱是鞍状箱(30)，该鞍状箱具有第一和第二部分(34，36)以及喷射系统，该喷射系统具有用于在所述第一和第二部分之间输送液体的输送管(40)，并且所述管是该喷射系统的该输送管(40)。

9.  根据权利要求8的测量装置，还包括第二波导管(46)。

10.  根据权利要求1的测量装置，其中，所述液体是柴油。

11.  一种用于对箱(12；30)中液体(14)的液位进行温度补偿测量的方法，该方法包括：
将来自换能器(22)的声信号发送到适于延伸到所述液体中的波导管(24)中，和
所述换能器从所述波导管接收反射的声信号，
其特征在于：
将来自于箱的液体流沿着操作期间位于所述液位之上的波导管一部分的外部引导。

12.  一种箱装置，其包括：
箱(12；30)，以及
根据权利要求1-10之一所述的测量装置。

液位测量装置
技术领域
本发明涉及一种液位测量装置。更具体地，本发明涉及一种用于对箱中液体的液位进行温度补偿测量的测量装置。本发明还涉及一种用于对箱中液体的液位进行温度补偿测量的方法。
背景技术
在文献WO2005038415中公开了液位测量装置的例子。所述测量装置包括设置在液体外面用于发送和接收声信号的换能器，和与所述换能器相连并延伸到液体中的波导管。在该测量装置的基本操作中，声信号从换能器发送到波导管中，该信号由波导管延伸进入的液体的表面反射。知道了信号的传送时间和速度，就能计算出液位。
已知的是，声信号的速度例如取决于会导致测量错误的温度。为此，文献WO2005038415中的测量装置包括参照系统，其中，声信号传播已知距离，以确定声音的当前速度，从而用声音的当前速度来计算液位。
但是，例如当液位低的时候，在整个测量装置中会有显著的温差，从而产生测量错误。即使使用了参照系统也是如此，因为参照系统中的温度会与测量装置其它部分的温度不同。
发明内容
本发明的目的就是解决这一问题，并提供一种具有改善温度补偿的液位测量装置。
从下面的描述中可以理解本发明的这一目的和其他目的，这些目的是通过一种如权利要求所述的用于对箱中液体的液位进行温度补偿测量的测量装置以及相应的方法来实现的。
根据本发明的一方面，提供一种测量装置，该测量装置包括用于发送和接收声信号的换能器，以及与该换能器相连并适于延伸到液体中的波导管，其特征在于，还包括引导装置，以用于沿着操作期间位于液位之上的波导管一部分的外部引导来自于箱的液体流。
由于具有用于沿着位于液位之上的波导管一部分的外部引导来自于箱的液体流的该引导装置，所以整个波导管的温度变得基本相同，从而利用波导管中取决于温度的声音速度进行的液位测量变得非常准确。
应该注意到，WO2005038415中公开了一种测量装置，其包括用于将来自于箱的流体流供给到位于液位之上的波导管部分中的供给装置。其目的是提供气体成分补偿测量。然而，在某些情况下，只有温度值得关注，因此从构造和成本的角度来看，沿着波导管的外部提供液体比在波导管内部提供液体更便利。后者需要例如用于将流体供给到波导管以及排出设施中的孔。
在一个实施例中，引导装置是与箱相连的燃料泵的抽吸和/或回流管。优选地，波导管和抽吸和/或回流管彼此相邻布置。例如，部分波导管可以沿着抽吸和/或回流管并排布置，以使后者的温度能传递给前者。在另一个实施例中，部分波导管容纳在壳体中，并且抽吸和/或回流管邻近或穿过壳体延伸，也用于将温度从抽吸和/或回流管传递给波导管。此外，波导管和抽吸和/或回流管可以集成为单一结构，以方便制造和装配并降低成本。这里，燃料泵有利于提供来自箱的液体流。使用燃料泵的抽吸和/或回流管的优点在于，不需要另外的专门装置来引导液体流，从而降低了成本。
在另一个实施例中，所述箱是鞍状箱，该鞍状箱具有第一和第二部分以及喷射系统，喷射系统具有用于在所述第一和第二部分之间输送液体的输送管，并且所述引导装置是该喷射系统的所述输送管。该测量装置还可包括第二波导管，其可与第一波导管一样连接到同一换能器，或可连接到自己的换能器上。优选地，第一波导管延伸到鞍状箱的第一部分中，而第二波导管延伸到鞍状箱的第二部分中。此外，喷射系统的输送管也应该沿着位于液位之上的第二波导管一部分的外部引导液体流。这种设置使得可在鞍状箱的两部分中同时进行补偿测量，从而获得更精确的全面测量。
如上所述，波导管和输送管优选彼此相邻布置。例如，部分波导管可沿着输送管并排布置，以使后者的温度能传递给前者。在另一个实施例中，部分波导管容纳在壳体中，并且输送管邻近或穿过壳体延伸，也用于将温度从输送管传递到波导管。此外，波导管和输送管可以集成为单一结构，以方便制造和装配并降低成本。这里，喷射系统有利于提供来自箱的液体流。使用喷射系统的输送管的优点在于，不需要另外的专门装置来引导液体流。
上述测量装置尤其适用于所测液体是柴油的情况，因为对于柴油来说温度是所需考虑的最主要因素。气体组分补偿则不太重要，因为柴油的蒸发性比例如汽油的蒸发性低。
根据本发明的另一方面，提供一种用于对箱中液体的液位进行温度补偿测量的方法，该方法包括：从换能器将声信号发送到适于延伸到液体中的波导管中，从波导管将反射的声信号接收到换能器，其特征在于，将来自于箱的液体流沿着操作期间位于液位之上的波导管一部分的外部引导。这方面显示出与本发明之前所述方面相似的优点。
根据本发明的再一方面，提供一种箱装置，其包括：箱，以及如上文所论述的测量装置。这方面显示出与本发明之前所述方面相似的优点。
附图说明
下面将结合附图对本发明的这些和其它方面进行详述，附图显示本发明当前优选实施例，其中：
图1a是带有根据本发明一实施例的测量装置的燃料箱的示意性侧视图，
图1b是图1a中测量装置的示意性局部放大透视图，
图2a是根据本发明另一实施例的测量装置的示意性透视图，该测量装置设置在鞍状箱中，
图2b是图2a中鞍状箱和测量装置的示意性侧视图，以及
图2c是图2a-图2b中鞍状箱和测量装置的变型。
具体实施方式
图1a是带有根据本发明一实施例的测量装置10的箱12的示意性侧视图。箱12可以是用于交通工具例如小汽车、卡车或船的燃料箱，测量装置10适于检测箱12中燃料14的液位。
在箱12中，除了测量装置10之外，还设有抽吸管16和回流管18。抽吸管16与布置在箱12外部的燃料泵20相连，而回流管18与同样布置在箱12外部的燃料返回系统(未示出)相连。抽吸管16和回流管18可以集成为单一结构。
操作时，根据已知技术，燃料泵20经由抽吸管16从箱12中抽吸燃料14，而多余的或“未使用的”燃料经由回流管18返回到箱12中。从而，在操作期间，燃料分别通过燃料泵20和燃料返回系统而在抽吸管16和回流管18中流动。
现在结合图1a和图1b对测量装置10的结构和操作进行描述。测量装置10包括换能器22和与该换能器22相连的波导管24。在图1a中，换能器22布置在箱12的外部，不过可选地，换能器22也可以设置在箱12内的顶部处。换能器22还布置成与电子控制装置26相连接，电子控制装置26也布置在箱12的外部。此外，换能器22可以是组合式单元，或者可以包括例如独立的发送器和接收器。
波导管24从换能器22向下延伸到箱12的底部，进入燃料14中。更准确地说，根据本发明的该实施例，波导管24沿着抽吸管16和/或回流管18并排设置。波导管24可布置成与抽吸管16和回流管18中的至少一个相互接触(如图1a中所示)，甚至可以将它们集成为单一结构。另外，可以用一共用的细长套管(未示出)将波导管24以及抽吸管16和回流管18中的至少一个封装起来。此外，靠近换能器22且具有平螺旋形状的波导管24的部分，或者容纳所述螺旋部分的任何壳体28，应该设置成靠近或接触抽吸管16和/或回流管18。可选地，抽吸管16和/或回流管18可以穿过壳体28(未示出)。
该测量装置10操作时，电子控制装置26向换能器22赋能以产生声脉冲。从换能器22发送的脉冲通过波导管24导向箱12中燃料14的表面，该脉冲传播通过波导管24，然后被所述表面反射，最后返回换能器22。响应于该返回脉冲，换能器22向电子控制装置26产生相应的信号。知道了脉冲的传送时间和速度，电子控制装置26就能计算出箱12中燃料液位或燃料量。为了提高测量精度，测量装置10可以进一步包括参照系统(未示出)。例如，可以在波导管中设置参照元件，优选正好位于所述螺旋部分之后且高于可能的最高燃料液位，从而形成在换能器和该参照元件之间波导管的参照部分。这种参照系统的例子和更多信息在上面提到过的文献WO2005038415中介绍，在此将该文献的内容引入作为参考。
此外，由于抽吸管16和回流管18彼此相邻布置，所以抽吸管16和回流管18中的燃料流被沿着波导管24的外部引导。此外，壳体28也布置成与抽吸管16和回流管18相邻，因此就使得抽吸管16和回流管18中燃料的“温度”能够传递给位于燃料液位之上的波导管24的部分，这样使得整个波导管24就温度而言的状态相同，从而能够提高测量精度，这是因为在位于主燃料液位之上的整个波导管24中声脉冲的速度(其取决于温度)变得基本相同。例如，从箱起源的燃料流可以直接来自箱12(在用抽吸管16的情况下)，也可以经由燃料返回系统间接而来(在用回流管18的情况下)。
根据本发明的测量装置尤其适用于所要测量的燃料是柴油的情况，因为对于柴油来说温度是要考虑的最主要因素。对脉冲速度也有影响的气体组分则不是那么重要，因为柴油比例如汽油的蒸发性低。
图2a-图2c示出了根据本发明另一实施例的测量装置10，该实施例中的测量装置设置在鞍状箱30中。
鞍状箱底部具有凹入部分32，从而形成第一部分34和第二部分36。该凹入部分通常用作车辆驱动轴(未示出)的通道。燃料泵20设置在第二部分36中，且燃料泵20适于将燃料经由供给管38从箱中泵送出去。可选地，燃料泵可以放置在箱外。另外，还设有喷射系统，以用于将残留在第一部分34中的任何燃料传送给燃料泵20。
图2中的示例性喷射系统包括从第一部分34延伸到第二部分36的第一输送管40，和第二输送管44。在图2中，第二输送管44是燃料回流管，用于将多余燃料从布置在箱30外部的燃料返回系统(未示出)返回；第二输送管的端部带有对准第一部分34中第一输送管40入口的喷嘴42。
该喷射系统按照已知的抽吸射流原理工作。该喷射系统操作时，燃料从燃料返回系统经由第二输送管44输送到喷嘴42。在喷嘴42处，以已知的方式产生抽吸压力，从而使第一部分34中的燃料经第一输送管40被输送到第二部分36；在第二部分中，可以通过泵20将燃料从箱30泵出。这样，在操作期间，通过该喷射系统使燃料在输送管40中流动。
图2a-图2c中的测量装置10与图1a和图1b中的测量装置相似，不过它还包括第二波导管46。第二波导管46可以与换能器22(图1b所示)相连或与自己的换能器(未示出)相连，并且延伸到鞍状箱30的一个部分36中，而第一波导管24延伸到鞍状箱30的另一部分34中。更准确地说，波导管24、46沿第一输送管40并排布置。波导管24、46和第一输送管40甚至可以集成为单一结构，以使波导管24、46与第一输送管40相接触。另外，可以用一共用的细长壳体(未示出)将波导管24、46和第一输送管40封装起来。此外，波导管24、46的螺旋部分，或者容纳所述螺旋部分的壳体28，应该设置成靠近或接触第一输送管40，位于箱30顶部，在处于第一和第二部分34、36之间的凹入部分32上方的狭窄通道48中，如图2b所示。可选地，如图2c中所示，第一输送管40可穿过壳体28。壳体28也可以与波导管24、46以及第一输送管40一体化形成单一结构。
操作时，图2中的测量装置10与图1a和图1b中的测量装置的功能相似，不过由于有两个波导管24、46，所以图2中的测量装置10提供两个测量值，分别对应鞍状箱30的两个部分34、36，从而箱30中燃料14液位总的测量值有利地是两个测量值的平均值。此外，由于第一输送管40和波导管24、46彼此相邻布置，所以第一输送管40中的燃料流被沿着波导管24、46的外部引导。这使得第一输送管40中的燃料“温度”能够传递给波导管24、46位于燃料液位之上的部分，这样使得整个波导管24、46就温度而言的状态相同，从而能够提高测量精度，这是因为在位于主燃料液位之上的整个波导管24、46中脉冲速度(其取决于温度)变得基本相同。
根据本发明使用两个波导管的测量装置的有利之处还在于：鞍状箱仅需要单一开口。对于图2a-图2c中的设置，只有第一波导管24经狭窄通道48延伸到第一部分34中。波导管发生故障的可能性非常小，即使发生了故障，从箱的燃料泵侧处的开口经狭窄通道将一新的波导管插入第一部分中也是相对较为容易的操作。这是与在第一部分中设置传统浮子测量装置的情况相比较而言。为了能够在发生故障的情况下维修浮子，需要在箱中第一部分处设置另外的开口，以用于进入所述第一部分从而够到浮子。
此外，在制造时，有利地是可采用所谓“瓶中船”“ship-in-a-bottle”(SIB)的技术，其中，围绕测量装置(以及任何其它箱部件，例如燃料泵，喷射系统的部件等)形成箱。例如，可以吹塑形成塑料燃料箱，以包围测量装置和任何其它箱部件。
本领域技术人员能够意识到本发明绝不局限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内可以进行很多修改和变型。例如，在本发明的范围内可以以各种方式设计上述喷射系统。例如，第二输送管可以不是作为用于返回多余燃料的燃料回流管，而是可以直接从供给管分支并在箱内部向喷嘴延伸。这种第二输送管也可以用作引导装置。例如，可以将它布置成从容纳波导管螺旋部分的壳体中穿过。此外，喷嘴可以不布置在第一部分中，而是可以布置在位于鞍状箱的第二部分中的第一输送管上。也可以与本发明联合使用的合适喷射系统在例如文献US5941279，DE19955133，DE4201037和EP0864458中公开。
另外，尽管在所述实施例中使用了声脉冲，但是本发明的测量装置也可以使用其它测量方式，例如驻波测量。
另外，可以使用专用管代替抽吸管/回流管或传送管。并且，也可以使用专用装置例如泵来使液体从箱流动。