具有氣泡脫落反射器的液位測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種反射器靶包括限定錐形反射器表面的反射器。所述反射器包括頂端開口以及相對(duì)的底部開口，其中所述底部開口的周長大于所述頂端開口的周長。所述錐形反射器表面在所述開口之間延伸，所述開口在其之間形成錐形通路。所述錐形反射器表面被配置成經(jīng)通過所述頂端開口出來的氣泡沿所述反射器表面的移動(dòng)而抵抗表面氣泡在所述反射器表面上的累積。
【專利說明】具有氣泡脫落反射器的液位測量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于液位測量系統(tǒng)中的反射器，如用于燃料箱中的反射器，特別是使氣泡脫落的反射器。
【背景技術(shù)】
[0002]在本領(lǐng)域中，已知具有多種裝置以監(jiān)控和檢測液位，例如，用于確定燃料箱中剩余的燃料液位。許多這種裝置都包括用于確定液位的超聲波信號(hào)。通常，這種超聲波液位測量系統(tǒng)采用超聲波反射器以防在燃料箱已滿的情況下造成信號(hào)損失，從而幫助校準(zhǔn)計(jì)量器、通過流體測量聲音的速度和/或作為穩(wěn)水器上的蓋子。
[0003]圖2-3示出代表現(xiàn)有技術(shù)的一種超聲波液位測量系統(tǒng)I。超聲波液位測量系統(tǒng)I通常包括轉(zhuǎn)換器8，其被配置成從流體存儲(chǔ)箱或容器的底部向流體表面發(fā)送和接收超聲波信號(hào)10。在流體表面，聲音通常反射回轉(zhuǎn)換器8。通過監(jiān)控信號(hào)離開并返回至轉(zhuǎn)換器8所用的時(shí)間并連同通過流體所知道的聲音速度，可能測量出從流體表面至轉(zhuǎn)換器8的距離。例如，能夠使用這種技術(shù)以確定飛機(jī)燃料箱3中的燃料液位。通常，轉(zhuǎn)換器8位于或靠近飛機(jī)燃料箱3的底部，從而在燃料箱中在一個(gè)液位范圍內(nèi)監(jiān)控液位。
[0004]圖3示出圖2所示的超聲波液位測量系統(tǒng)I中代表現(xiàn)有技術(shù)的超聲波反射器。為此，超聲波反射器通常包括反射器靶4，其位于與超聲波發(fā)送和接收轉(zhuǎn)換器8相距預(yù)定距離D的位置上。通常，反射器靶4為按著與超聲波束正交的方式定位的平的金屬片。反射器靶4可定位于穩(wěn)水器2中作為蓋子或獨(dú)立于穩(wěn)水器2而定位。
[0005]作為超聲波液位測量系統(tǒng)I的一部分，圖2不出代表現(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)水器2。穩(wěn)水器2為置于能夠與平的反射器靶4 一同使用的流體中的中空管。對(duì)于從流體存儲(chǔ)器的底部發(fā)送超聲波信號(hào)10的系統(tǒng)(如飛機(jī)燃料箱3)來說,穩(wěn)水器2在轉(zhuǎn)換器8上相對(duì)齊并從存儲(chǔ)器的底部延伸至存儲(chǔ)器的頂部。穩(wěn)水器2引導(dǎo)超聲波信號(hào)10、防止產(chǎn)生源自箱結(jié)構(gòu)的回波、減少轉(zhuǎn)換器8上的液位晃動(dòng)、使液面的波紋平靜下來并減少源自超聲波信號(hào)10通路的氣泡和碎屑。
[0006]一些穩(wěn)水器2使用反射器靶4作為其頂端的蓋子以確保當(dāng)液位高于穩(wěn)水器2的頂部時(shí)，將信號(hào)反射回轉(zhuǎn)換器8。在不具有這種反射器靶4的蓋子時(shí)，當(dāng)液位高時(shí)(例如，當(dāng)箱3完全充滿燃料時(shí))，一旦超聲波信號(hào)10離開穩(wěn)水器2，其可能無法被反射回轉(zhuǎn)換器8，從轉(zhuǎn)換器8發(fā)送的信號(hào)直接離開箱3而不會(huì)被反射回去，從而導(dǎo)致信號(hào)損失。這樣的信號(hào)損失是不宜的，這是因?yàn)樗芘c轉(zhuǎn)換器8的故障相混淆。不幸的是，用于此目的的典型平的反射器靶4會(huì)采集在反射表面6上的氣泡，其會(huì)減少、扭曲或消除返回的超聲波脈沖。此外，由于需要進(jìn)行精確對(duì)齊，平的反射表面6的形狀限制在流體存儲(chǔ)容器中定位選項(xiàng)的反射器靶4。
[0007]反射器也用在超聲波液位測量系統(tǒng)I中以當(dāng)作測速儀靶。設(shè)置與超聲波發(fā)送和接收轉(zhuǎn)換器相距已知距離的浸沒式測速儀靶可用于測量流體中的聲音速度，從而改善在超聲波液位測量系統(tǒng)中的液位監(jiān)控。測速儀可位于與液位計(jì)共同的穩(wěn)水器中或獨(dú)立的穩(wěn)水器中。在本領(lǐng)域中，已知測速儀為浸沒在流體中的平的金屬表面。平的測速儀靶具有與上面提及的平的反射器蓋子所具有的類似缺點(diǎn)。典型地，當(dāng)平的測速儀靶位于穩(wěn)水器外部時(shí)，其會(huì)造成更多的缺點(diǎn)，這是因?yàn)榉€(wěn)水器將不再引導(dǎo)超聲波信號(hào)。當(dāng)位于穩(wěn)水器外部時(shí)，將平的靶與轉(zhuǎn)換器相對(duì)齊則更加關(guān)鍵。
[0008]對(duì)于其預(yù)期目的來說，這種常規(guī)的方法和系統(tǒng)一般被認(rèn)為是令人滿意的。然而，在本領(lǐng)域中仍然需要允許改進(jìn)性能(包括實(shí)現(xiàn)更好的精度和一致的對(duì)齊)的超聲波液位測量系統(tǒng)。在本領(lǐng)域中還需要這種容易制造和使用的反射器。本發(fā)明提供了針對(duì)這些問題的解決方案。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明涉及一種新型和有用的使氣泡脫落的反射器祀(reflector target)。反射器靶包括限定錐形反射器表面的反射器。反射器包括頂端開口以及相對(duì)的底部開口，其中底部開口的周長大于頂端開口的周長。錐形反射器表面在開口之間延伸，且開口在其之間形成錐形通路。錐形反射器表面被配置成經(jīng)通過頂端開口出來的氣泡沿反射器表面的移動(dòng)而抵抗表面氣泡在反射器表面上的累積。
[0010]根據(jù)某些實(shí)施方案，錐形反射器表面可為截?cái)嗟?5度圓錐形或截?cái)嗟慕清F棱鏡形。錐形反射器表面可形成于圓柱形蓋子中。頂端開口和底部開口可相對(duì)齊，從而使底部開口的中心和頂端開口的中心限定垂直軸，例如，使頂端開口被設(shè)置為沿垂直軸高于底部開口。
[0011]反射器靶可被設(shè)置于穩(wěn)水器中，穩(wěn)水器包括限定垂直軸并具有第一端和第二端的中空管。穩(wěn)水器被配置成減少流體中的表面液位的變化。錐形反射器表面的底部開口可面向穩(wěn)水器的第一端，且錐形反射器表面可被配置成允許流體從反射器表面的底部開口流經(jīng)穩(wěn)水器而到達(dá)反射器表面的頂端開口。反射器靶可適于并被配置成用于燃料箱中以將從轉(zhuǎn)換器發(fā)送的信號(hào)反射回原點(diǎn)。也可考慮將反射器靶配置成用作液位測量系統(tǒng)中的測速儀靶。液位測量系統(tǒng)可以是被配置成發(fā)送和接收信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。測速儀靶位于距轉(zhuǎn)換器預(yù)定距離的位置上以確定其中浸沒有測速儀的液體中聲音的速度。
[0012]本發(fā)明還包括液位測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括被配置成發(fā)送和接收信號(hào)的轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)水器，如上所述，穩(wěn)水器與轉(zhuǎn)換器操作性相聯(lián)以引導(dǎo)轉(zhuǎn)換器所發(fā)送和接收的信號(hào)。該系統(tǒng)還包括反射器靶，如上所述，反射器靶被安裝在穩(wěn)水器中與轉(zhuǎn)換器相距預(yù)定距離的位置上。
[0013]根據(jù)某些實(shí)施方案，液位測量系統(tǒng)可包括被配置成用作測速儀靶的反射器靶。如上所述，測速儀靶類似于反射器靶。如錐形反射器表面一樣，錐形測速儀表面被配置成經(jīng)通過頂端開口出來的氣泡沿錐形測速儀表面的移動(dòng)而抵抗表面氣泡在錐形測速儀表面上的累積。然而，測速儀靶在尺寸上和比例上可不同于反射器靶。此外，測速儀靶的頂端開口的周長可大于反射器靶的頂端開口的周長。
[0014]根據(jù)液位測量系統(tǒng)的某些實(shí)施方案，如上所述，錐形測速儀表面為45度圓錐形表面且反射器的頂端和底部開口均為圓形。圓形頂端開口和圓形底部開口的中心可沿垂直軸相對(duì)齊。測速儀靶可沿垂直軸位于反射器靶的下方，即更接近于轉(zhuǎn)換器的位置以測量聲音的速度。測速儀反射器的錐形測速儀表面被配置成將信號(hào)中的一部分反射回轉(zhuǎn)換器并減少表面氣泡在錐形測速儀反射器表面上的累積。[0015]對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的這些和其它特征將通過下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述并結(jié)合附圖而變得更加顯而易見。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]因此，無需過多的實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易地理解如何制造和使用本發(fā)明的裝置和方法，下面將參照某些附圖對(duì)其優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，其中:
[0017]圖1為飛機(jī)的透視圖；
[0018]圖2為在圖1所示飛機(jī)中的燃料箱的橫截面圖，其顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的超聲波液位測量系統(tǒng)；
[0019]圖3為圖2所示系統(tǒng)中穩(wěn)水器的放大的橫截面圖，其顯示了在平的反射器靶上的氣泡累積；
[0020]圖4為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的超聲波反射器靶的示例性實(shí)施方案的透視圖，其顯示了設(shè)置于穩(wěn)水器中的超聲波反射器靶；
[0021]圖5為圖4所示的超聲波反射器靶和穩(wěn)水器的分解透視圖，其顯示了靶的錐形反射器表面；
[0022]圖6為圖4所示穩(wěn)水器中的超聲波反射器靶的橫截面圖，其示出具有從反射器表面脫落的氣泡的流體存儲(chǔ)箱；
[0023]圖7為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的超聲波液位測量系統(tǒng)的示例性實(shí)施方案的透視圖，其示出在流體存儲(chǔ)箱中；
[0024]圖8為圖7所示的超聲波液位測量系統(tǒng)的橫截面圖，其示出了在穩(wěn)水器中超聲波反射器靶和超聲波測速儀靶的示例性實(shí)施方案；
[0025]圖9為示出圖8所示的測速儀靶的超聲波液位測量系統(tǒng)的部分分解透視圖；
[0026]圖10為圖8所示的超聲波液位測量系統(tǒng)的放大的橫截面正視圖，其示出了使氣泡脫落的超聲波測速儀靶；
[0027]圖11為圖10所示的超聲波測速儀靶的放大的橫截面正視圖，其示出了超聲波測速儀靶正接收和反射的超聲波信號(hào)；
[0028]圖12為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的在超聲波液位測量系統(tǒng)中的超聲波測速儀靶的示例性實(shí)施方案的橫截面正視圖，其示出了設(shè)置于穩(wěn)水器中的測速儀靶；
[0029]圖13為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的去頂?shù)某暡ㄒ何粶y量系統(tǒng)的橫截面正視圖，其示出了在不具備穩(wěn)水器的流體存儲(chǔ)箱中設(shè)置的超聲波反射器靶和轉(zhuǎn)換器；
[0030]圖14為超聲波液位測量系統(tǒng)的示例性實(shí)施方案的透視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的超聲波反射器靶和測速儀靶；
[0031]圖15為圖14所示的超聲波測速儀靶的放大的橫截面正視圖，其示出了正被超聲波測速儀靶接收和反射的超聲波信號(hào)中的一部分；
[0032]圖16為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的截?cái)嗟慕清F棱鏡形超聲波靶的示例性實(shí)施方案的透視圖；
[0033]圖17為圖16所示超聲波反射器靶的橫截面正視圖，其示出了浮在流體表面的反射器靶，且轉(zhuǎn)換器被設(shè)置于流體存儲(chǔ)器中；以及[0034]圖18為圖16所示超聲波反射器靶的橫截面正視圖，其示出了浮在流體表面的反射器靶，且轉(zhuǎn)換器被設(shè)置于流體存儲(chǔ)器的外部。
【具體實(shí)施方式】
[0035]現(xiàn)在將參照附圖，其中相似的參考數(shù)字識(shí)別本發(fā)明相似的結(jié)構(gòu)特征或方面。為了解釋和說明而非限制，在圖4中示出根據(jù)本發(fā)明的超聲波反射器靶的示例性實(shí)施方案的局部視圖并一般由參考字符100所標(biāo)出。圖5-18提供根據(jù)本發(fā)明的超聲波反射器靶的其他實(shí)施方案或其方面，下面將進(jìn)行描述。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可用于改善對(duì)流體存儲(chǔ)箱(如飛機(jī)燃料箱)中的液位的監(jiān)控和檢測。
[0036]超聲波反射器靶100被安裝至穩(wěn)水器102。靶100包括限定錐形反射器表面106的反射器104，如圖5所示。反射器104包括頂端開口 103以及相對(duì)的底部開口 101，其中底部開口 101向穩(wěn)水器102的一側(cè)逐漸變細(xì)且具有比頂端開口 103更大的周長。錐形反射器表面106在兩個(gè)開口之間延伸，且兩個(gè)開口在其之間形成錐形通路105，如圖6所示。錐形反射器表面106被配置成通過促進(jìn)通過頂端開口 103出來的氣泡沿反射器表面106的移動(dòng)而抵抗表面氣泡在反射器表面106上的累積。
[0037]參照?qǐng)D5，錐形反射器表面106為截?cái)嗟?5度圓錐形。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易地理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，錐形反射器表面106也可形成為截?cái)嗟慕橇⒎叫?，如角錐棱鏡形。錐形反射器表面106減少或消除了將反射器靶100與轉(zhuǎn)換器8進(jìn)行完全對(duì)齊的需要。即使反射器表面106和轉(zhuǎn)換器8由于反射器表面106的錐形形狀未沿軸線A進(jìn)行完美的垂直對(duì)齊，錐形反射器表面106也可將至少部分的超聲波信號(hào)反射回轉(zhuǎn)換器8。雖然上述示例性上下文具有45度的錐形表面，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易地理解與45度的偏差也可提供示例性的信號(hào)返回。
[0038]進(jìn)一步參照?qǐng)D5,錐形反射器表面106形成于圓柱形蓋子107中。如圖5所不，圓柱形蓋子107設(shè)置于穩(wěn)水器102中，但也可被安裝至位于穩(wěn)水器102外部的箱上。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，錐形反射器表面106不一定非要形成于圓柱形蓋子107中，可改為形成于薄壁圓錐體中。
[0039]現(xiàn)在參照?qǐng)D6，頂端開口 103和底部開口 101相對(duì)齊，從而使底部開口 101的中心和頂端開口 103的中心限定垂直軸A，例如，使頂端開口 103被設(shè)置為沿垂直軸A高于底部開口 101。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，底部開口 101可以是任何合適的形狀以匹配穩(wěn)水器的內(nèi)表面，且頂端開口 103可以是圓形以匹配45度截?cái)嗟膱A錐形且可以是三角形以匹配截?cái)嗟慕清F棱鏡形。
[0040]繼續(xù)參照?qǐng)D6，超聲波反射器靶100被設(shè)置于穩(wěn)水器中102，其中空管限定垂直軸A。流體表面發(fā)生晃動(dòng)且呈波狀，特別是在移動(dòng)的車輛，如飛機(jī)中。穩(wěn)水器102被配置成減少流體中的表面液位的變化、引導(dǎo)超聲波信號(hào)并減少源自超聲波信號(hào)通路的氣泡和碎屑。
[0041]參照?qǐng)D7，超聲波液位測量系統(tǒng)109包括被配置成發(fā)送和接收超聲波信號(hào)的轉(zhuǎn)換器108和如上所述的穩(wěn)水器102。穩(wěn)水器102與轉(zhuǎn)換器108操作性地相聯(lián)以引導(dǎo)轉(zhuǎn)換器108所發(fā)送和接收的超聲波信號(hào)。穩(wěn)水器102包括第一端110和第二端112。反射器靶100的底部開口 101面向穩(wěn)水器102的第一端110，而頂端開口 103則背向第一端110。該系統(tǒng)還包括超聲波反射器靶100，如上所述，其被安裝在穩(wěn)水器中102與轉(zhuǎn)換器108相距預(yù)定距離的位置上。
[0042]現(xiàn)在參照?qǐng)D8，錐形反射器表面106被配置成允許流體從反射器表面106的底部開口 101流經(jīng)穩(wěn)水器102而到達(dá)反射器表面106的頂端開口 103。這允許使氣泡脫落而非在反射器表面106上累積氣泡。
[0043]還可以考慮將相似類型的超聲波反射器靶配置成用作測速儀靶200。測速儀靶200為液位測量系統(tǒng)109的一部分且被配置成和適于從轉(zhuǎn)換器108接收超聲波信號(hào)210并將部分超聲波信號(hào)212返回至轉(zhuǎn)換器108。測速儀靶200位于穩(wěn)水器102中與轉(zhuǎn)換器108相距預(yù)定距離的位置上，在這個(gè)位置上其更適宜一直都保持在被浸沒的狀態(tài)。這允許測速儀監(jiān)控液體中聲音的速度，而無論液位如何。
[0044]測速儀靶200包括限定錐形測速儀表面206的測速儀反射器204。測速儀反射器204包括頂端開口 203和相對(duì)的底部開口 201，其中底部開口 201的周長大于頂端開口 203的周長，且底部開口 201面向穩(wěn)水器102的中空管的第一端110，而錐形測速儀表面206在開口 201和203之間延伸，開口 201和203在兩個(gè)開口 201和203之間形成錐形通路205，很大程度上都如上所述。測速儀靶200沿垂直軸A位于反射器靶100的下方，即更接近于轉(zhuǎn)換器108的位置。
[0045]參照?qǐng)D8-9，錐形測速儀表面206為45度錐形表面，且測速儀反射器204的頂端203和底部開口 201均為圓形。圓形頂端開口 203和圓形底部201開口的中心沿垂直軸A相對(duì)齊。
[0046]繼續(xù)參照?qǐng)D8-9，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易地理解，錐形測速儀表面206可以改變表面積大小且不必是45度的圓錐形。例如，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，錐形測速儀表面206可形成截?cái)嗟慕清F棱鏡形。測速儀靶200的頂端開口 203的周長可大于反射器靶100的頂端開口 103的周長。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易理解，可通過穩(wěn)水器的內(nèi)徑以及測速儀靶200必須允許大多數(shù)的超聲波通過但必須具有足夠大的錐形測速儀表面206以返回部分信號(hào)的情況而確定底部開口 201。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易理解，錐形測速儀表面206的大小也取決于轉(zhuǎn)換器的束形、測速儀至轉(zhuǎn)換器的距離以及電子學(xué)。
[0047]如圖9所示，錐形測速儀表面206形成于堅(jiān)固的圓柱形蓋子207中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在不用圓柱形蓋子207的情況下使用錐形測速儀表面206，例如，使用薄壁圓錐體。
[0048]參照?qǐng)D10，錐形測速儀表面206被配置成經(jīng)通過頂端開口 203出來的氣泡沿錐形反射器表面206的移動(dòng)而抵抗表面氣泡在錐形測速儀表面206上的累積。在圖11中，示出測速儀反射器204的錐形測速儀表面206將超聲波信號(hào)中的一部分反射回轉(zhuǎn)換器108并減少表面氣泡在錐形測速儀表面206上的累積。錐形測速儀表面206被配置成反射超聲波信號(hào)210并將部分超聲波信號(hào)212返回至發(fā)送/接收轉(zhuǎn)換器108，而超聲波信號(hào)210的其余部分則通過頂端開口 203，沿穩(wěn)水器102向上至錐形反射器表面106或液面，以較低者為準(zhǔn)。這允許超聲波液位測量系統(tǒng)109使用相同的轉(zhuǎn)換器108進(jìn)行液位和聲音速度的測量，這是因?yàn)闇y速儀靶200僅將超聲波信號(hào)210中的一部分212反射回轉(zhuǎn)換器108。超聲波信號(hào)210的其余部分則從液面被反射回轉(zhuǎn)換器108?；蛘?，如圖8所示，在表面液位超出反射器表面106的情況下，從錐形反射器表面106被反射回轉(zhuǎn)換器108。這就確保了超聲波信號(hào)210總是能返回轉(zhuǎn)換器108。[0049]現(xiàn)在參照?qǐng)D12，示出測速儀的另一示例性實(shí)施方案，其中測速儀靶300位于穩(wěn)水器302中與專用發(fā)送/接收轉(zhuǎn)換器308相距預(yù)定距離的位置上。在該實(shí)施方案中，示出的測速儀反射器304的錐形測速儀表面306大于圖8-11所示的錐形測速儀反射器206。與圖8-11不同的是，如圖12所示，測速儀表面306利用其自身的發(fā)送和接收轉(zhuǎn)換器。因此，源自轉(zhuǎn)換器308的超聲波信號(hào)無需通過測速儀反射器304的頂端開口 303。待發(fā)送/接收轉(zhuǎn)換器308接收的唯一的信號(hào)是從測速儀表面306所返回的。
[0050]參照?qǐng)D13，示出超聲波液位測量系統(tǒng)409的另一實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中，超聲波液位測量系統(tǒng)409包括具有限定錐形反射器表面406的反射器404的超聲波反射器革巴400。反射器404包括頂端開口 403和相對(duì)的底部開口 401，其中底部開口 401的周長大于頂端開口 403的周長。錐形反射器表面406在開口之間延伸，該開口于其之間形成錐形通路405。錐形反射器表面406被配置成經(jīng)通過頂端開口 403出來的氣泡沿反射器表面406的移動(dòng)而抵抗表面氣泡在反射器表面406上的累積，如上所述。與圖5-8所示的實(shí)施方案形成對(duì)比，超聲波液位測量系統(tǒng)409為去頂系統(tǒng)且不包括穩(wěn)水器，例如穩(wěn)水器102，但其卻通過托架402或任何其他合適的工具被固定至液體存儲(chǔ)器的頂部。
[0051]進(jìn)一步參照?qǐng)D13，超聲波反射器靶400具有專用轉(zhuǎn)換器408。轉(zhuǎn)換器408和超聲波反射器靶400的中心不需要沿同一垂直軸B相對(duì)齊。即使有些未對(duì)齊，由于反射器表面406的形狀，錐形反射器表面406也可將超聲波信號(hào)中的至少一部分反射回轉(zhuǎn)換器408。雖然示出的反射器404為截?cái)嗟?5度圓錐形反射器，但當(dāng)未使用穩(wěn)水器時(shí)，使用截?cái)嗟慕清F棱鏡形是有利的，這是因?yàn)楫?dāng)信號(hào)未對(duì)齊時(shí)，截?cái)嗟慕清F棱鏡可以更好地將信號(hào)反射回轉(zhuǎn)換器。
[0052]本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易理解，測速儀靶300、穩(wěn)水器302和轉(zhuǎn)換器308可與反射器靶400、轉(zhuǎn)換器408和超聲波液位測量系統(tǒng)409 —同使用以進(jìn)行測速儀增強(qiáng)的液位測量。每個(gè)反射器靶300和400均與其各自的發(fā)送和接收轉(zhuǎn)換器308、408 —起運(yùn)行。穩(wěn)水器302可與測速儀靶300和轉(zhuǎn)換器308 —起設(shè)置在流體存儲(chǔ)箱中的一部分中，而反射器靶400和轉(zhuǎn)換器408可設(shè)置于流體存儲(chǔ)器中的另一部分中。
[0053]現(xiàn)在參照?qǐng)D14，示出測速儀靶500的另一示例性實(shí)施方案以及超聲波反射器靶800。在該實(shí)施方案中，測速儀靶500與圖8-11所示的測速儀靶200相類似。但是，在圖14所示的實(shí)施例中，測速儀靶500被固定至轉(zhuǎn)換器508上的托架502。超聲波反射器靶800類似于圖13所示的超聲波反射器靶400。但是，在圖14所示的實(shí)施方案中，反射器靶800和托架802的相對(duì)尺寸和比例不同于圖13所示的那些。即使有些未對(duì)齊，由于反射器表面506的斜坡，錐形反射器表面506也會(huì)將超聲波信號(hào)中的至少一部分反射回轉(zhuǎn)換器508。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易理解，測速儀和反射器靶100、200、300、400、500和800可以變化，只要其各自的反射器表面106、206、306、406、506和806為45度錐形或?yàn)榻財(cái)嗟慕清F棱鏡形即可。
[0054]參照?qǐng)D15，示出圖14放大的橫截面圖。放大的橫截面圖示出錐形測速儀表面506，其被配置成反射信號(hào)510并將部分信號(hào)512返回至轉(zhuǎn)換器508，而信號(hào)510的其余部分則通過頂端開口 503至反射器表面806。示意性地描繪出信號(hào)510和512。當(dāng)流體的表面液位高于超聲波反射器800時(shí),如圖15所不,從超聲波反射器表面806反射信號(hào)510且返回的信號(hào)514被反射回轉(zhuǎn)換器508。[0055]如圖16所示，超聲波反射器靶600的另一實(shí)施方案包括限定形狀為截?cái)嗟慕清F棱鏡形的錐形反射器表面606的反射器604。反射器604包括頂端開口 603和相對(duì)的底部開口 601，其中底部開口 601的周長大于頂端開口 603的周長。錐形反射器表面606在底部開口 601和頂端開口 603之間延伸，在其之間形成錐形通路605。錐形反射器表面606被配置成經(jīng)通過頂端開口 603出來的氣泡沿反射器表面606的移動(dòng)而抵抗表面氣泡在反射器表面106上的累積。
[0056]參照?qǐng)D17，在超聲波反射器靶600上安裝有浮子610。浮子610允許將超聲波反射器靶600布置于流體存儲(chǔ)箱中而無需附接至穩(wěn)水器或用托架托至箱上。此外，浮子610允許超聲波反射器靶600隨流體液位上升和下降。隨上述實(shí)施方案的不同，這種情況會(huì)有所變化，在上述實(shí)施例中，超聲波反射器靶100、400和800被設(shè)置于與轉(zhuǎn)換器108、408和808相距預(yù)定距離的位置上。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易理解，浮子610可與其他超聲波反射器(例如超聲波反射器靶100和400) —同利用。
[0057]再參照?qǐng)D17，不出穩(wěn)水器602和轉(zhuǎn)換器608。穩(wěn)水器602被用于引導(dǎo)超聲波反射器革El 600并確定超聲波反射器祀600基本上保持位于轉(zhuǎn)換器608上的中心位置。轉(zhuǎn)換器608位于流體存儲(chǔ)箱內(nèi)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易理解，穩(wěn)水器(例如穩(wěn)水器602)不是在所有情況下都是必要的，例如，反射器靶600可在不具有穩(wěn)水器602的情況下漂浮在流體表面，這是因?yàn)榻財(cái)嗟慕清F棱鏡形被配置成盡管在未對(duì)齊的情況下，也可將信號(hào)返回至轉(zhuǎn)換器 608。
[0058]參照?qǐng)D18，示出圖17所示的超聲波反射器靶600。但是，如圖18所示，轉(zhuǎn)換器708位于流體存儲(chǔ)箱的外部。盡管超聲波信號(hào)是從位于流體存儲(chǔ)箱外部的轉(zhuǎn)換器708所發(fā)送出的，一旦其位于流體存儲(chǔ)箱中時(shí)，其可能弱于從處于箱中的轉(zhuǎn)換器608所發(fā)送出的信號(hào)。甚至，反射表面606能夠返回源自箱外的弱超聲波信號(hào)。盡管弱化的所接收到的信號(hào)給出反射器的幾何學(xué)和氣泡脫落，與源自流體表面的反射相比，反射器表面606的截?cái)嗟慕清F棱鏡形給出強(qiáng)烈的返回信號(hào)。
[0059]再參照?qǐng)D18，在箱的外部定位轉(zhuǎn)換器(例如轉(zhuǎn)換器708)的超聲波液位測量系統(tǒng)709消除了電線將能量帶入含有燃料或其他可燃物的流體存儲(chǔ)器中的危險(xiǎn)。通過流體存儲(chǔ)箱壁的超聲波信號(hào)的傳輸能夠扭曲、對(duì)偏和削弱其振幅。但是，超聲波反射器靶600將提供改善的反射性能，盡管是弱化的超聲波信號(hào)。
[0060]參照?qǐng)D16-18，靶的組成必須具有顯著不同于液體的聲阻抗以保證強(qiáng)反射性。一般來說，聲阻抗與材料的密度相關(guān)。金屬(如鋁)比大多數(shù)液體的密度更大且是不錯(cuò)的選擇，可是密度較大的金屬將給出邊際改進(jìn)。在阻止在箱中使用導(dǎo)電材料的情況下，可使用密集的塑料或陶瓷。液體-至-空氣(或真空的)界面也會(huì)給出良好的反射性，這是因?yàn)榭諝饷芏刃∮谝后w。例如，封裝空氣的塑料超聲波反射器IE 600可用作反射器。
[0061]雖然在使用超聲波信號(hào)反射器和超聲波信號(hào)液位測量系統(tǒng)的示例性上下文中進(jìn)行了上面的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易理解，各種信號(hào)(例如，微波射頻信號(hào)或光信號(hào))也可進(jìn)行使用。
[0062]本發(fā)明的實(shí)施方案所提供的優(yōu)點(diǎn)包括錐形反射器表面(例如反射器表面106)，其經(jīng)通過頂端開口出來的氣泡沿反射器表面的移動(dòng)而抵抗表面氣泡在反射器表面上的累積。隨著減少了氣泡累積，不太可能減少、扭曲或消除超聲波信號(hào)，從而減少了不希望的信號(hào)損失的可能性。此外，由于錐形反射器表面，本發(fā)明的實(shí)施方案增加了在流體存儲(chǔ)容器中靶定位選項(xiàng)。
[0063]如上所述以及在附圖中所示的，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)向超聲波反射器提供優(yōu)異的性能，包括氣泡脫落反射表面。雖然已參照優(yōu)選實(shí)施方案示出和描述了本發(fā)明的裝置和方法，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行變化和/或修改。
【權(quán)利要求】
1.一種反射器IE，包括: 反射器，其限定錐形反射器表面，所述反射器包括頂端開口以及相對(duì)的底部開口，其中所述底部開口的周長大于所述頂端開口的周長，所述錐形反射器表面在所述開口之間延伸，所述開口在其之間形成錐形通路，其中所述錐形反射器表面被配置成經(jīng)通過所述頂端開口出來的氣泡沿所述反射器表面的移動(dòng)而抵抗表面氣泡在所述反射器表面上的累積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射器靶，其中所述錐形反射器表面為截?cái)嗟?5度圓錐形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射器靶，其中所述錐形反射器表面為截?cái)嗟慕清F棱鏡形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射器靶，其中所述錐形反射器表面形成于圓柱形蓋子蓋子中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射器靶，其中所述頂端開口和所述底部開口相對(duì)齊，從而使所述底部開口的中心和所述頂端開口的中心限定垂直軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反射器靶，其中所述頂端開口被設(shè)置為沿所述垂直軸高于所述底部開口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射器靶，其中所述反射器靶被設(shè)置于穩(wěn)水器中，所述穩(wěn)水器包括限定垂直軸的中空管，所述中空管具有第一端和第二端，其中所述錐形反射器表面的所述底部開口面向所述穩(wěn)水器的所述第一端，且其中所述錐形反射器表面被配置成允許流體從所述反射器表面的所述底部開口流經(jīng)所述穩(wěn)水器而到達(dá)所述反射器表面的所述頂端開口，其中所述穩(wěn)水器被配置成減少流體中的表面液位的變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射器靶，其中所述反射器靶適于并被配置成用于燃料箱中以將從轉(zhuǎn)換器發(fā)送的超聲波信號(hào)反射回原點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射器靶，其中所述反射器靶被配置成用作測速儀靶，其中所述測速儀靶被配置成用于液位測量系統(tǒng)，所述液位測量系統(tǒng)包括被配置成發(fā)送和接收信號(hào)的轉(zhuǎn)換器，且所述測速儀靶位于距所述轉(zhuǎn)換器預(yù)定距離的位置上。
10.一種液位測量系統(tǒng)，包括: 轉(zhuǎn)換器，其被配置成發(fā)送和接收信號(hào)； 穩(wěn)水器，其與引導(dǎo)所述轉(zhuǎn)換器發(fā)送和接收的信號(hào)的所述轉(zhuǎn)換器操作性相聯(lián)，所述穩(wěn)水器包括限定垂直軸的中空管，所述中空管具有沿所述垂直軸的第一端和第二端，其中所述穩(wěn)水器被配置成減少流體中的表面液位的變化；以及 反射器靶，其被安裝在所述穩(wěn)水器中且與所述轉(zhuǎn)換器相距預(yù)定距離，其中所述反射器靶被配置成允許流體流經(jīng)所述穩(wěn)水器，所述反射器靶包括限定錐形反射器表面的反射器，所述反射器包括頂端開口以及相對(duì)的底部開口，其中所述底部開口的周長大于所述頂端開口的周長，且其中所述底部開口面向所述中空管的所述第一端，所述錐形反射器表面在所述開口之間延伸，所述開口在所述兩個(gè)開口之間形成錐形通路，且其中所述錐形反射器表面被配置成經(jīng)通過所述頂端開口出來的氣泡沿所述錐形反射器表面的移動(dòng)而抵抗表面氣泡在所述錐形反射器表面上的累積。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液位測量系統(tǒng)，其中所述錐形反射器表面為截?cái)嗟?5度圓錐形。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液位測量系統(tǒng)，其中所述錐形反射器表面為截?cái)嗟慕清F棱鏡形。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液位測量系統(tǒng)，其中所述錐形反射器表面形成于圓柱形蓋子中。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液位測量系統(tǒng)，其中所述頂端開口和所述底部開口沿所述垂直軸相對(duì)齊。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液位測量系統(tǒng)，其中所述頂端開口被設(shè)置為沿所述垂直軸高于所述底部開口。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液位測量系統(tǒng)，其中所述液位測量系統(tǒng)適于并被配置成用于飛機(jī)燃料箱中。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液位測量系統(tǒng)，還包括安裝在所述穩(wěn)水器中且與所述轉(zhuǎn)換器相距預(yù)定距離的測速儀靶，其中所述測速儀靶被配置成允許流體流經(jīng)所述穩(wěn)水器，所述測速儀靶包括限定錐形測速儀表面的測速儀反射器，所述測速儀反射器包括頂端開口以及相對(duì)的底部開口，其中所述底部開口的周長大于所述頂端開口的周長，且所述底部開口面向所述中空管的所述第一端，所述錐形測速儀表面在所述開口之間延伸，所述開口在所述兩個(gè)開口之間形成錐形通路，其中所述錐形測速儀表面被配置成經(jīng)通過所述頂端開口出來的氣泡沿所述錐形反射器表面的移動(dòng)而抵抗表面氣泡在所述錐形測速儀表面上的累積。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的液位測量系統(tǒng)，其中所述錐形反射器表面為45度圓錐形。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的液位測量系統(tǒng)，其中所述測速儀靶的所述頂端開口的周長大于所述反射器靶的所述頂端開口的周長。
20.一種液位測量系統(tǒng)，包括: 轉(zhuǎn)換器，其中所述轉(zhuǎn)換器被配置成發(fā)送和接收信號(hào)； 穩(wěn)水器，其與引導(dǎo)所述轉(zhuǎn)換器發(fā)送和接收的信號(hào)的所述轉(zhuǎn)換器操作性相聯(lián)，所述穩(wěn)水器包括限定垂直軸的中空管，所述中空管具有沿所述垂直軸的第一端和第二端，其中所述穩(wěn)水器被配置成減少流體中的表面液位的變化；以及 反射器靶，其安裝于所述穩(wěn)水器中，其中所述反射器靶被配置成允許流體流經(jīng)所述穩(wěn)水器，所述反射器靶包括限定45度錐形反射器表面的反射器，所述反射器包括圓形頂端開口和相對(duì)的圓形底部開口，所述錐形反射器表面在所述開口之間延伸，所述開口在所述兩個(gè)開口之間形成錐形通路，其中所述錐形反射器表面被配置成經(jīng)通過所述頂端開口出來的氣泡沿所述錐形反射器表面的移動(dòng)而抵抗表面氣泡在所述錐形反射器表面上的累積；以及 測速儀靶，其安裝在所述穩(wěn)水器中，其中所述測速儀靶被配置成允許流體流經(jīng)所述穩(wěn)水器，所述測速儀靶包括限定45度錐形測速儀表面的測速儀反射器，所述測速儀反射器包括圓形頂端開口以及相對(duì)的圓形底部開口，其中所述圓形頂端開口的中心和所述圓形底部開口的中心沿所述垂直軸相對(duì)齊，所述錐形測速儀表面在所述開口之間延伸，所述開口在所述兩個(gè)開口之間形成錐形通路，其中所述測速儀靶沿所述垂直軸位于所述反射器靶的下方更接近于所述轉(zhuǎn)換器的位置上，其中所述測速儀反射器的所述錐形測速儀表面被配置成將信號(hào)中的一部分反射回所述轉(zhuǎn)換器，且其中所述錐形測速儀表面被配置成減少表面氣泡在所述錐形測速儀反射器表面上的累積。
【文檔編號(hào)】G01F23/296GK103674180SQ201310399142
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月5日
【發(fā)明者】B.R.克萊恩 申請(qǐng)人:西蒙茲精密產(chǎn)品公司
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