[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2020038709A1 - Method for operating a fluid sensor device and fluid sensor device - Google Patents

Method for operating a fluid sensor device and fluid sensor device Download PDF

Info

Publication number
WO2020038709A1
WO2020038709A1 PCT/EP2019/071046 EP2019071046W WO2020038709A1 WO 2020038709 A1 WO2020038709 A1 WO 2020038709A1 EP 2019071046 W EP2019071046 W EP 2019071046W WO 2020038709 A1 WO2020038709 A1 WO 2020038709A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluid
sound
determined
temperature
signal
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/071046
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Karl-Friedrich Pfeiffer
Henning Grotevent
Stephan Heinrich
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vitesco Technologies GmbH filed Critical Vitesco Technologies GmbH
Publication of WO2020038709A1 publication Critical patent/WO2020038709A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G01F23/2965—Measuring attenuation of transmitted waves

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a fluid sensor device and a fluid sensor device which is designed to determine the height of a surface of a fluid and / or the quality of the fluid in a fluid container.
  • an acoustic measuring device can be used to determine a height of a fluid surface and / or the fluid quality in a fluid container.
  • a sound transducer of the acoustic measuring device can work both as a sound generator and as a sound receiver.
  • sound pulses or sound signals can be emitted into the fluid to be measured by means of the sound transducer.
  • the sound impulses or sound signals can be reflected from an interface or surface of the fluid to another medium. From the running time of the sound pulses or sound signals, conclusions can be drawn as to the level of the fluid surface in the fluid container.
  • the frequencies of the sound signals are preferably in the range of ultrasound.
  • sound signals can be emitted in the direction of at least one reference reflector arranged in the fluid to determine a speed of sound in the fluid by means of the same or a separately provided sound transducer.
  • the speed of sound can be used both to determine the fluid surface and to determine the quality of the fluid.
  • DE 10 2014 210 080 A1 discloses a device for determining a height of a fluid surface in a fluid container.
  • the device known therefrom has a first sound transducer which is designed to emit sound signals in the direction of the fluid surface and to receive the signals reflected on the fluid surface, and a second sound transducer which is designed to emit sound signals in the direction of a reference element arranged in the fluid container and receive the signals reflected at the reference element.
  • a sound speed within the fluid can be determined from the sound signals emitted and received by the second sound transducer, which in turn can then be used to determine the height of the fluid surface.
  • Ultrasound devices known from medical technology are disclosed in US 2017/0360415 A1, WO 2018/077962 A1, US 9 255 910 B2, US 2016/0363561 A1 and US 8 689 606 B2.
  • the present invention is based on the object of providing a method for operating a fluid sensor device and a fluid sensor device with which the height of the surface of a fluid and / or the quality of the fluid in a fluid container can be determined as precisely as possible.
  • This object is achieved with a method with the features of independent claim 1 and with a fluid sensor device with the features of independent claim 8.
  • Preferred and advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
  • the present invention is essentially based on the idea that the sound frequency of the sound signal emitted into the fluid should be selected as a function of the damping properties of the sound path.
  • a balance should be created between high sound frequencies for the highest possible measurement accuracy and low sound frequencies for the lowest possible attenuation of the sound signals.
  • the attenuation of the sound signals is higher with a fluid with a high viscosity than with a fluid with a low viscosity, the viscosity being strongly temperature-dependent. It is consequently in accordance with the invention to select the sound frequency of the sound signal emitted into the fluid as a function of the temperature of the fluid.
  • a method for operating a fluid sensor device which is designed to determine the height of a surface of a fluid and / or a quality of the fluid in a fluid container by means of an acoustic transducer module (10), which has at least one sound transducer which is designed to transmit and receive sound signals in the fluid.
  • the method according to the invention comprises determining the temperature of the fluid, determining a sound frequency on the basis of the determined temperature of the fluid and actuating the sound transducer module in such a way that a sound signal with the determined sound frequency is emitted into the fluid.
  • the sound frequency to be selected can be determined, for example, by means of a “trial and error” method in which a plurality of sound signals with different sound frequencies are emitted into the fluid, received again after a reflection on the fluid surface and / or a reference element and with regard to the The reflected and received sound signal with the highest signal quality can then be used for the present task of the device.
  • the method according to the invention further comprises determining a damping characteristic of the fluid on the basis of the determined temperature.
  • the sound frequency is then determined at least in part on the basis of the determined damping characteristic of the fluid.
  • the damping characteristic is proportional to the viscosity of the fluid.
  • the method according to the invention further comprises actuating the sound transducer module in such a way that a first sound signal with a determined first sound frequency is emitted into the fluid when the fluid has a first temperature, and actuating the sound transducer module in such a way that a second sound signal with a determined second sound frequency in the fluid is emitted when the fluid has a second temperature that is greater than the first temperature.
  • the first sound frequency is lower than the second sound frequency.
  • a low sound frequency may be preferred, whereas at high temperatures, at which the damping of the fluid is lower than at low temperatures, a high sound frequency is advantageous .
  • the first sound frequency is in a range between approximately 100 kHz and approximately 2.5 MHz.
  • the second sound frequency is in a range between approximately 500 kHz and approximately 4 MHz.
  • the fluid to be measured is preferably engine oil, gear oil, a urea solution, a fuel or water. These fluids are preferably designed to be used in a vehicle or an internal combustion engine of a vehicle.
  • a fluid sensor device for determining the height of a surface of a fluid and / or the quality of the fluid in a fluid container.
  • the fluid sensor device according to the invention has at least one sound transducer module which is designed to emit and receive sound signals with different sound frequencies into the fluid, a temperature determining device for determining the temperature of the fluid and a control unit which is designed to base a sound frequency to determine the determined temperature of the fluid and the transducer module in this way to control that a sound signal with the determined
  • control unit is designed to increase the sound frequency with increasing temperature of the fluid.
  • the quality of the reflection sound signal received by the sound transducer module can be optimized to increase the measurement accuracy.
  • Fig. 1 is a schematic view of an inventive
  • Fig. 2 is a schematic view of another inventions
  • FIG. 1 shows the fluid sensor device according to the invention for determining a height of a surface of a fluid and / or a quality of the fluid in a fluid container
  • FIG. 3 shows a schematic view of yet another fluid sensor device according to the invention for determining a height of a surface of a fluid and / or a quality of the fluid in a fluid container
  • 4 shows an exemplary flow chart of a method for operating a fluid sensor device in such a way that sound signals are emitted with a sound frequency adapted to the level of the fluid
  • Fig. 5 is an exemplary flow chart of an invent
  • the method according to the invention for operating a fluid sensor device shows that sound signals are emitted with a sound frequency adapted to the temperature of the fluid
  • Fig. 6 is an exemplary flow diagram of another
  • Method for operating a fluid sensor device in such a way shows that sound signals are emitted with a sound frequency adapted to the measurement task.
  • the term “fluid quality” describes a parameter that characterizes a fluid.
  • the speed of sound of the fluid, the density of the fluid from which the chemical composition of the fluid can be derived, the electrical properties of the fluid and the damping properties of the fluid can be understood as parameters that characterize the fluid quality
  • the urea fraction in the water can be estimated by determining the temperature-dependent speed of sound of the aqueous urea solution.
  • the term “signal quality” describes, for example, the level of the amplitude, the signal-to-noise ratio, the shape of the envelope of the signal or the correlation between the transmitted and received signal.
  • the fluid F is, for example, a liquid medium for reducing pollutants in exhaust gases, which preferably has a reducing agent and / or a reducing agent precursor, for example an aqueous urea solution.
  • the fluid F can be an oil, such as a transmission oil for a transmission of a vehicle.
  • the fluid F can be an engine oil or a fuel.
  • a fluid sensor device 100 which has a sound transducer module 10 arranged on the bottom section 3 of the fluid container 1. 1 shows two fill levels of the fluid F, namely a first height H1 of the surface 01 above the bottom section 3 and a second height of the surface 02 above the bottom section 3, which is greater than the first height Hl.
  • Sound transducer module 10 can be arranged relative to the fluid surface 01, 02 at a predetermined tilt angle a.
  • the bottom section 3 can have a corresponding recess 4, in which the transducer module 10 is attached to the fluid container 1 from the outside.
  • the id sensor device 10 also has a control unit 2 connected to the baffle module 10, which is designed to operate the baffle module 10 for emitting sound signals to control and evaluate the signals received by the transducer module to determine the heights Hl, H2 of the fluid surfaces Ol, 02 and / or the quality of the fluid F.
  • the heights Hl, H2 of the fluid surfaces Ol, 02 are defined as the distances between the fluid surfaces Ol, 02 each from the bottom section 3, measured in a neutral position of the fluid container 1, that is to say when the fluid container 1 is not inclined and the fluid surfaces Ol, 02 are substantially parallel to the bottom section 3.
  • the heights Hl, H2 of the fluid surfaces Ol, 02 can also be referred to as fill levels of the fluid F in the fluid container 1.
  • the transducer module 10 is coupled, for example, by a housing wall of the fluid container 1.
  • the housing wall is made of a plastic, such as so-called high-density polyethylene (HDPE), so that the bottom section 3 can be welded into the housing wall.
  • HDPE high-density polyethylene
  • the sound transducer module 10 is glued to the housing wall or mechanically pressed against it, possibly also with a further intermediate layer in order to compensate for unevenness or roughness.
  • the sound transducer module 10 comprises at least one sound transducer, which is designed to transmit and receive sound signals.
  • the sound transducer module 10 can be designed by different control to emit a sound signal with un different sound frequencies in the fluid F and to receive it again as a reflection signal.
  • the sound signals emitted and received by the sound transducer module 10 are identified by arrows 12, 14, 16 in FIG. 1.
  • At least one reference element 8 is also provided in the fluid F, which is preferably formed from a material that has a metal.
  • the reference element 8 reflects at least part of the sound signal 16 and is at a predetermined and constant distance from the baffle module 10. As shown in FIG. 1, it may be preferred that the reference element 8 within the fluid container 1 is mechanically coupled to the base section 3.
  • the fluid sensor device 100 of FIG. 1 also has a temperature detection device 9, which is designed to detect the temperature of the fluid.
  • the Temperaturerfas solution device 9 is for example a temperature sensor and is preferably arranged on the bottom portion 3 of the fluid container 1.
  • the height H of the fluid surface 0 and / or the quality of the fluid is determined, as described in detail in the prior art, by evaluating the sound signals 12, 14 transmitted to the fluid surfaces 01, 02, reflected on the fluid surfaces 01, 02 and received again and by means of
  • the sound transducer module 10 consists of at least one sound transducer. Preferably that
  • sound transducer module 10 has a plurality of sound transducers, which can be provided in a matrix-like arrangement. Any other forms of arrangement of the plurality of sound transducers are also alternatively conceivable, for example a circular arrangement or an unsorted arrangement.
  • the plurality of sound transducers are preferably arranged in a common plane.
  • the individual transmission points of the multiple sound transducers are in the common plane.
  • the individual transmission points cannot be arranged in a common plane, so that the plurality can be controlled simultaneously and identically
  • a desired sound signal can already be generated by the sound transducer.
  • the individual sound signals can be superimposed to form a superimposed sound signal by actuating the multiple sound transducers with a time delay, as a result of which the radiation direction of the superimposed sound signal can be set as desired relative to the common plane.
  • the plurality of sound transducers are preferably arranged at a predetermined distance a from one another.
  • the predetermined distance a is measured from the fictitious transmission point of a sound transducer to the fictitious transmission point of an adjacent sound transducer.
  • Each sound transducer is essentially identical and is preferably provided in the form of a capacitive micromechanical sound transducer (CMUT) or piezoelectric micromechanical sound transducer (PMUT). Each sound transducer emits a sound signal that is essentially perpendicular to the arrangement plane. It is further preferred that each sound transducer in terms of frequency and Amplitude emits essentially the same sound signals.
  • the sound transducers are controlled jointly or separately, the phase shift of the plurality of sound signals being able to be adjusted by actuating the sound transducers at different times, as a result of which the direction of the (superimposed) sound signal can be adjusted.
  • the plurality of sound transducers can be designed differently and emit their respective sound signal in different directions.
  • the plurality of sound transducers are preferably designed to emit a sound signal in such a way that the plurality of sound signals are at least partially superimposed to generate the superimposed sound signal.
  • each of the several sound transducers is assigned a sound guide element, which is designed to at least partially guide the respective sound signal of the assigned sound transducer.
  • the respective sound guide element can be funnel-shaped, the smaller opening being assigned to the respective sound transducer.
  • the sound guide element is cylindrical or has any other suitable shape.
  • the control unit 2 of the device according to the invention is designed to control the sound transducer module 10 in such a way that a (superimposed) sound signal with adjustable sound frequency is emitted into the fluid F, which runs in a predetermined and desired direction. Due to their design, such sound transducers do not have a sharp resonance behavior and can therefore be controlled in a wide range by suitable control. frequency range for emitting sound waves with different sound frequencies.
  • the total damping of the sound signals 12, 14 in the fluid F is particularly dependent on the damping of the sound path and the temperature-dependent viscosity of the fluid F.
  • the attenuation of the sound path depends in particular on its length. More specifically, the greater the length of the sound path, the higher the attenuation. This in turn means that the attenuation of the sound path increases with the height Hl, H2 of the fluid surface Ol, 02, since the path of the sound signal increases with the height Hl, H2 of the surface Ol, 02 of the fluid F.
  • the transducer module 10 may be favorable, for example, to choose a larger sound frequency for the sound signal emitted into the fluid by the transducer module 10 at the smaller height H1 of the surface Ol of the fluid F than at the larger height H2 of the surface 02.
  • a higher one Sound frequency at the smaller height H2 of the surface 02 of the fluid F ie with a lower fill level of the fluid F
  • the spatial resolution or measurement accuracy can be increased. Since the sound path through the fluid F is smaller than at higher fill levels, the quality of the reflection signal can also be sufficient with higher sound damping in the fluid F in order to ensure reliable detection of the signal for the more critical, low fill levels.
  • the damping caused by the strongly temperature-dependent viscosity of the fluid F is to be taken into account for sufficient measuring accuracies.
  • the damping increases with falling temperatures of the fluid F.
  • the control unit 2 controls the sound converter module 10 in such a way that a sound signal with a lower sound frequency is emitted into the fluid F at low temperatures of the fluid F than at high temperatures. This is particularly advantageous for fluids with generally high damping, such as engine oil or gear oil, and for fluids with highly temperature-dependent damping, such as diesel fuel.
  • the lowering of the sound frequency can lead to a lower spatial resolution or measurement accuracy, but the reception of an evaluable reflection signal with a lower spatial resolution is preferable to a reflection signal that can no longer be evaluated.
  • a reflection signal that can no longer be adequately evaluated is present, for example, when the amplitude of the received reflection signal is so low that a reflection signal can no longer be distinguished from the signal noise.
  • the reference element 8 is preferably configured such that the sound signal arriving there is largely reflected back to the baffle module 10. In contrast to this, restless surfaces Ol, 02 lead to a strong scatter of the reflected signals, so that the portion reflected to the sound transducer module 10 is significantly less than in the quality measurement.
  • FIG. 2 shows another fluid sensor device 100 according to the invention, which has a first sound transducer module 10 and a second sound transducer module 11. Both sound transducer modules 10, 11 are controlled by the control unit 2, the sound transducer module 10 being designed to emit the sound signals 12, 14 in the direction of the fluid surfaces Ol, 02 and the sound transducer module 11 being designed to emit the sound signal 16 in the direction of the reference element 8 ,
  • the sound transducer module 10 is thus oriented essentially horizontally and is preferably coupled from below to the bottom 3 of the fluid container 1 in such a way that the sound signals 12, 14 are emitted in the vertical direction.
  • the sound transducer module 11 is arranged essentially in a recess 4 in the bottom 3 of the fluid container 1 and is oriented essentially vertically, so that the sound signal 16 is emitted essentially in the horizontal direction.
  • the sound signals 12, 14 are emitted by means of the sound transducer module 10 for determining the heights Hl, H2 of the surfaces Ol, 02 of the fluid F, the sound signal 16 by means of the transducer module 11 for determination the quality of the fluid F is emitted.
  • the control of the sound transducer modules 10, 11 takes place by means of the control unit 2.
  • FIG. 3 shows yet another fluid sensor device 100 according to the invention.
  • the fluid sensor device 100 of FIG. 3 differs from the fluid sensor device of FIG. 1 in that the sound transducer module 10 is oriented essentially horizontally and preferably from below on the bottom 3 of the fluid container 1 is appropriate.
  • the reference element 8 is designed such that it reflects the vertically emitted sound signal 16 back to the sound transducer module 10.
  • the sound transducer module 10 is thus designed to emit all the sound signals 12, 14, 16 essentially in the vertical direction.
  • Fig. 4 shows a flow diagram of an exemplary method for adjusting the sound frequency of the sound signal as a function of the attenuation of the sound signal due to the sound path length and / or due to the strongly temperature-dependent viscosity of the fluid F.
  • step 200 starts at step 200 and then proceeds to step 210, at which the control unit 2 controls the baffle module 10 to emit a reference sound signal with a predetermined reference sound frequency into the fluid F in the direction of the fluid surface Ol, 02.
  • step 210 at which the control unit 2 controls the baffle module 10 to emit a reference sound signal with a predetermined reference sound frequency into the fluid F in the direction of the fluid surface Ol, 02.
  • the reference sound frequency represents a start sound frequency and can be, for example, in a range between approximately 1 MHz and 3 MHz.
  • a reference response signal is received by the sound transducer module 10.
  • Reference response signal is received in response to the transmission of the reference sound signal. For example, that Reference sound signal emitted to the surface Ol, 02 of the fluid F, reflected there and again as a ref
  • renz response signal can be received.
  • the signal quality of the reference response signal is determined. Determining the signal quality comprises, for example, determining the amplitude of the reference response signal, determining an envelope of the response signal or determining a correlation between the transmitted and received signal.
  • the sound frequency of the measurement sound signal emitted by the sound transducer module 10 is adjusted as a function of the signal quality determined. For example, the sound frequency of the measurement sound signal is reduced if the signal quality is less than a predetermined signal threshold. Conversely, the
  • Sound frequency of the sound signal are increased when the signal quality is greater than the predetermined signal threshold.
  • the measurement sound signal is triggered at step 250 of the sound transducer module 10 such that the measurement sound signal with the adapted sound frequency is emitted into the fluid F for level measurement and / or quality measurement before the method ends at step 260.
  • the process diagram shown in FIG. 4 can provide a method for operating a fluid sensor device 100, by means of which the different Fill levels and / or the fluid quality can be recorded as precisely as possible with adapted and different sound frequencies.
  • the method of FIG. 4 can provide a method for operating a fluid sensor device 100, by means of which the different Fill levels and / or the fluid quality can be recorded as precisely as possible with adapted and different sound frequencies.
  • FIG. 5 an exemplary flow diagram of a method according to the invention for operating one of the fluid sensor devices 100 of FIGS. 1 to 3 is shown.
  • control unit 2 can be designed to determine the temperature of the fluid F from the signal of the temperature sensor 9 (see FIGS. 1 to 3).
  • a sound frequency for the sound signal to be emitted by the sound transducer module 10 is determined on the basis of the detected temperature of the fluid F.
  • a sound frequency can be assigned to the detected temperature of the fluid F, preferably by means of a characteristic curve stored in the control unit 2 or a look-up table.
  • the characteristic curve and the look-up table assign a sound frequency to be selected to each temperature of the fluid F.
  • the assignment of the sound frequency can be done using a mathematical mapping.
  • the sound converter module 10 is controlled by the control unit 2 in such a way that the sound converter module 10 generates a sound signal with that determined in step 320
  • the control unit 2 can consequently be designed to control the sound converter module 10 in such a way that the sound converter module 10 emits a sound signal with a sound frequency that is optimized with regard to the prevailing fill level and the temperature of the fluid F.
  • the damping characteristic which depends on the sound path length and the viscosity of the fluid, is taken into account and thus an improved measurement accuracy can be achieved in the detection of the level and / or the quality of the fluid F, or the measurement can be performed reliably in a larger temperature range can be carried out.
  • the sound frequency can be advantageous to select and adapt the sound frequency as a function of the measurement task. For example, it may be preferred to choose a smaller sound frequency when measuring the heights Hl, H2 of the surfaces Ol, 02 of the fluid F than when measuring the quality to determine the quality of the fluid F.
  • a high spatial resolution or high measurement quality may be desired so that the quality of the fluid F, such as. B. the speed of sound in the fluid F can be determined as accurately as possible.
  • the speed of sound determined in this way is then also used when determining the heights Hl, H2 of the surfaces 01, 02 of the fluid F, which is why the speed of sound should preferably be determined with high accuracy.
  • the running distance of the sound signal through the fluid F is usually smaller in this quality measurement than in the level measurement.
  • FIG. 6 shows a further flow diagram of a further exemplary method for operating one of the fluid sensor devices 100 of FIGS. 1 to 3, in which the
  • Sound frequency is adjusted depending on the measurement task.
  • the method of FIG. 6 starts at step 400 and then proceeds to step 410, in which the measurement task is determined. For example, it can be determined in step 410 whether a level measurement or a quality measurement should take place.
  • step 410 If it is determined in step 410 that a fill level measurement is to take place, the method proceeds to step 420, in which a first sound frequency for the first sound signal to be emitted by the sound transducer module 10 is determined on the basis of the determined fill level measurement.
  • step 430 a first sound signal with the determined first sound frequency in the direction of the surface 01, 02 for determining the height Hl, H2 of the surface 01, 02 of the fluid F is emitted and the filling level of the response signal reflected on the surface 01, 02 Fluids F in the fluid container 1 are determined before the method ends in step 460.
  • step 410 determines whether a quality measurement is to take place.
  • step 410 determines whether a quality measurement is to take place.
  • step 450 the second sound signal with the determined second sound frequency is emitted in the direction of the reference element 8 and the quality of the fluid F is determined from the response signal reflected at the reference element 8 before the method ends again in step 460.
  • it can be used to determine the speed of sound in the fluid F, which can indicate the quality of the fluid on the one hand and which can be used in the level measurement on the other.
  • control unit 2 can consequently be designed to control the sound transducer module 10 such that the sound transducer module 10 is on

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for operating a fluid sensor device (100) and a fluid sensor device which is designed to determine the height of a surface (O) of a fluid (F) and/or a quality of the fluid (F) in a fluid container (B) by means of a sound transducer module (10), which is designed to send and receive sound signals in the fluid (F). The method according to the invention comprises determining the temperature of the fluid (F), ascertaining a sound frequency (F) on the basis of the determined temperature of the fluid (F), and actuating the sound transducer module (10) in such a way that a sound signal with the determined sound frequency (F) is transmitted into the fluid (F).

Description

Beschreibung description
Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung und Fluidsensorvorrichtung Method for operating a fluid sensor device and fluid sensor device
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung und eine Fluidsensorvorrichtung, die zum Ermitteln der Höhe einer Oberfläche eines Fluids und/oder der Qualität des Fluids in einem Fluidbehälter ausgebildet ist. The present invention relates to a method for operating a fluid sensor device and a fluid sensor device which is designed to determine the height of a surface of a fluid and / or the quality of the fluid in a fluid container.
Zum Bestimmen einer Höhe einer Fluidoberfläche und/oder der Fluidqualität in einem Fluidbehälter kann beispielsweise eine akustische Messvorrichtung eingesetzt werden. Ein Schallwandler der akustischen Messvorrichtung kann sowohl als Schallerzeuger als auch als Schallempfänger arbeiten. Für eine Bestimmung der Höhe der Fluidoberfläche in dem Fluidbehälter können mittels des Schallwandlers Schallimpulse bzw. Schallsignale in das zu vermessende Fluid abgegeben werden. Die Schallimpulse bzw. Schallsignale können von einer Grenzfläche bzw. Oberfläche des Fluids zu einem weiteren Medium reflektiert werden. Aus der Laufzeit der Schallimpulse bzw. Schallsignale können Rück schlüsse auf die Höhe der Fluidoberfläche in dem Fluidbehälter gezogen werden. Bevorzugt liegen die Frequenzen der Schall signale im Bereich des Ultraschalls. For example, an acoustic measuring device can be used to determine a height of a fluid surface and / or the fluid quality in a fluid container. A sound transducer of the acoustic measuring device can work both as a sound generator and as a sound receiver. To determine the height of the fluid surface in the fluid container, sound pulses or sound signals can be emitted into the fluid to be measured by means of the sound transducer. The sound impulses or sound signals can be reflected from an interface or surface of the fluid to another medium. From the running time of the sound pulses or sound signals, conclusions can be drawn as to the level of the fluid surface in the fluid container. The frequencies of the sound signals are preferably in the range of ultrasound.
Ferner können mittels desselben oder eines separat vorgesehen Schallwandlers Schallsignale in Richtung von zumindest einem im Fluid angeordneten Referenzreflektor zum Ermitteln einer Schallgeschwindigkeit im Fluid ausgesendet werden. Die Furthermore, sound signals can be emitted in the direction of at least one reference reflector arranged in the fluid to determine a speed of sound in the fluid by means of the same or a separately provided sound transducer. The
Schallgeschwindigkeit kann dabei sowohl zur Ermittlung der Fluidoberfläche als auch zur Bestimmung der Qualität des Fluids herangezogen werden. Beispielsweise offenbart die DE 10 2014 210 080 Al eine Vor richtung zum Bestimmen einer Höhe einer Fluidoberfläche in einem Fluidbehälter. Die daraus bekannte Vorrichtung weist einen ersten Schallwandler, der dazu ausgebildet ist, Schallsignale in Richtung der Fluidoberfläche auszusenden und die an der Flu idoberfläche reflektierten Signale zu empfangen, und einen zweiten Schallwandler, der dazu ausgebildet ist, Schallsignale in Richtung eines im Fluidbehälter angeordneten Referenzelements auszusenden und die an dem Referenzelement reflektierten Signale zu empfangen. Aus den vom zweiten Schallwandler ausgesendeten und wieder empfangenen Schallsignalen kann eine Schallgeschwin digkeit innerhalb des Fluids bestimmt werden, die dann wiederum zum Bestimmen der Höhe der Fluidoberfläche herangezogen werden kann . The speed of sound can be used both to determine the fluid surface and to determine the quality of the fluid. For example, DE 10 2014 210 080 A1 discloses a device for determining a height of a fluid surface in a fluid container. The device known therefrom has a first sound transducer which is designed to emit sound signals in the direction of the fluid surface and to receive the signals reflected on the fluid surface, and a second sound transducer which is designed to emit sound signals in the direction of a reference element arranged in the fluid container and receive the signals reflected at the reference element. A sound speed within the fluid can be determined from the sound signals emitted and received by the second sound transducer, which in turn can then be used to determine the height of the fluid surface.
Ferner sind aus der DE 10 2014 210 077 Al eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Höhe einer Fluidoberfläche in einem Fluidbehälter bekannt. Furthermore, a device and a method for determining the height of a fluid surface in a fluid container are known from DE 10 2014 210 077 A1.
Außerdem ist aus der US 5 744 898 A eine Vorrichtung mit einer Ultraschallwandlermatrix bekannt, die einen integrierten Sende- und Empfängerschaltkreis aufweist. Furthermore, a device with an ultrasound transducer matrix is known from US Pat. No. 5,744,898 A, which has an integrated transmitter and receiver circuit.
Aus der Medizintechnik bekannte Ultraschallvorrichtungen sind in den US 2017/0360415 Al, WO 2018/077962 Al, US 9 255 910 B2, US 2016/0363561 Al und US 8 689 606 B2 offenbart. Ultrasound devices known from medical technology are disclosed in US 2017/0360415 A1, WO 2018/077962 A1, US 9 255 910 B2, US 2016/0363561 A1 and US 8 689 606 B2.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung und eine Fluidsensorvorrichtung bereitzustellen, mit denen die Höhe der Oberfläche eines Fluids und/oder die Qualität des Fluids in einem Fluidbehälter möglichst genau bestimmt werden kann. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und mit einer Fluidsensorvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. The present invention is based on the object of providing a method for operating a fluid sensor device and a fluid sensor device with which the height of the surface of a fluid and / or the quality of the fluid in a fluid container can be determined as precisely as possible. This object is achieved with a method with the features of independent claim 1 and with a fluid sensor device with the features of independent claim 8. Preferred and advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zu Grunde, dass die Schallfrequenz des in das Fluid ausgesendeten Schallsignals in Abhängigkeit von den Dämpfungseigenschaften des Schallpfads ausgewählt werden soll. Insbesondere soll hier eine Abwägung zwischen hohen Schallfrequenzen für eine möglichst hohe Messgenauigkeit und niedrigen Schallfrequenzen für eine mög lichst geringe Dämpfung der Schallsignale geschaffen werden. Beispielsweise ist die Dämpfung der Schallsignale bei einem Fluid mit hoher Viskosität höher als bei einem Fluid mit niedriger Viskosität, wobei die Viskosität stark temperaturabhängig ist. Folglich ist es erfindungsgemäß, die Schallfrequenz des in das Fluid ausgesendeten Schallsignals in Abhängigkeit der Temperatur des Fluids auszuwählen bzw . die Schallfrequenz des Schallsignals der Fluidtemperatur anzupassen, um für unterschiedliche Be dingungen möglichst genaue Messergebnisse für die Höhe der Fluidoberfläche und/oder für die Fluidqualität zu erzielen. Bei niedrigen Temperaturen, bei denen die Dämpfung des Fluids größer ist als bei hohen Temperaturen, kann z. B. eine niedrige Schallfrequenz zu bevorzugen sein, während bei hohen Tempe raturen, bei denen die Dämpfung des Fluids kleiner ist als bei niedrigen Temperaturen, eine hohe Schallfrequenz vorteilhaft ist . The present invention is essentially based on the idea that the sound frequency of the sound signal emitted into the fluid should be selected as a function of the damping properties of the sound path. In particular, a balance should be created between high sound frequencies for the highest possible measurement accuracy and low sound frequencies for the lowest possible attenuation of the sound signals. For example, the attenuation of the sound signals is higher with a fluid with a high viscosity than with a fluid with a low viscosity, the viscosity being strongly temperature-dependent. It is consequently in accordance with the invention to select the sound frequency of the sound signal emitted into the fluid as a function of the temperature of the fluid. adapt the sound frequency of the sound signal to the fluid temperature in order to achieve the most accurate possible measurement results for the height of the fluid surface and / or for the fluid quality for different conditions. At low temperatures, at which the damping of the fluid is greater than at high temperatures, z. B. a low sound frequency to be preferred, while at high temperatures where the damping of the fluid is less than at low temperatures, a high sound frequency is advantageous.
Folglich ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung of fenbart, die dazu ausgebildet ist, die Höhe einer Oberfläche eines Fluids und/oder eine Qualität des Fluids in einem Flu idbehälter mittels eines Schallwandlermoduls (10) zu bestimmen, das zumindest einen Schallwandler aufweist, der dazu ausgebildet ist, Schallsignale in das Fluid auszusenden und zu empfangen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Ermitteln der Temperatur des Fluids, ein Bestimmen einer Schallfrequenz auf der Grundlage der ermittelten Temperatur des Fluids und ein Ansteuern des Schallwandlermoduls derart, dass ein Schallsignal mit der ermittelten Schallfrequenz in das Fluid ausgesendet wird. Accordingly, according to a first aspect of the present invention, there is disclosed a method for operating a fluid sensor device which is designed to determine the height of a surface of a fluid and / or a quality of the fluid in a fluid container by means of an acoustic transducer module (10), which has at least one sound transducer which is designed to transmit and receive sound signals in the fluid. The method according to the invention comprises determining the temperature of the fluid, determining a sound frequency on the basis of the determined temperature of the fluid and actuating the sound transducer module in such a way that a sound signal with the determined sound frequency is emitted into the fluid.
Die auszuwählende Schallfrequenz kann beispielsweise mittels eines „Trial-and-Error"-Verfahrens bestimmt werden, bei dem mehrere Schallsignale mit unterschiedlichen Schallfrequenzen in das Fluid ausgesendet, nach einer Reflexion an der Fluid oberfläche und/oder einem Referenzelement wieder empfangen und im Hinblick auf die Signalqualität des empfangenen Reflexi onssignals ausgewertet werden. Dasjenige reflektierte und empfangene Schallsignal mit der höchsten Signalqualität kann dann für die vorliegende Aufgabe der Vorrichtung verwendet werden . The sound frequency to be selected can be determined, for example, by means of a “trial and error” method in which a plurality of sound signals with different sound frequencies are emitted into the fluid, received again after a reflection on the fluid surface and / or a reference element and with regard to the The reflected and received sound signal with the highest signal quality can then be used for the present task of the device.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Bestimmen einer Dämpfungscharakteristik des Fluids auf der Grundlage der ermittelten Temperatur auf. Das Ermitteln der Schallfrequenz erfolgt dann zumindest teilweise auf der Grundlage der ermittelten Dämpfungscharakteristik des Fluids. Typischerweise ist die Dämpfungscharakteristik pro portional zur Viskosität des Fluids. In a preferred embodiment, the method according to the invention further comprises determining a damping characteristic of the fluid on the basis of the determined temperature. The sound frequency is then determined at least in part on the basis of the determined damping characteristic of the fluid. Typically, the damping characteristic is proportional to the viscosity of the fluid.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das er findungsgemäße Verfahren ferner ein Ansteuern des Schall wandlermoduls derart, dass ein erstes Schallsignal mit einer ermittelten ersten Schallfrequenz in das Fluid ausgesendet wird, wenn das Fluid eine erste Temperatur aufweist, und ein Ansteuern des Schallwandlermoduls derart, dass ein zweites Schallsignal mit einer ermittelten zweiten Schallfrequenz in das Fluid ausgesendet wird, wenn das Fluid eine zweite Temperatur aufweist, die größer ist als die erste Temperatur. In a further preferred embodiment, the method according to the invention further comprises actuating the sound transducer module in such a way that a first sound signal with a determined first sound frequency is emitted into the fluid when the fluid has a first temperature, and actuating the sound transducer module in such a way that a second sound signal with a determined second sound frequency in the fluid is emitted when the fluid has a second temperature that is greater than the first temperature.
Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die erste Schallfrequenz kleiner ist als die zweite Schallfrequenz. Bei niedrigen Temperaturen, bei denen die Dämpfung des Fluids größer ist als bei hohen Temperaturen, kann nämlich eine niedrige Schall frequenz zu bevorzugen sein, während bei hohen Temperaturen, bei denen die Dämpfung des Fluids kleiner ist als bei niedrigen Temperaturen, eine hohe Schallfrequenz vorteilhaft ist. It can be advantageous if the first sound frequency is lower than the second sound frequency. At low temperatures, at which the damping of the fluid is greater than at high temperatures, a low sound frequency may be preferred, whereas at high temperatures, at which the damping of the fluid is lower than at low temperatures, a high sound frequency is advantageous ,
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die erste Schallfrequenz in einem Bereich zwischen ungefähr 100 kHz und ungefähr 2,5 MHz. Ferner ist es dabei bevorzugt, dass die zweite Schallfrequenz in einem Bereich zwischen ungefähr 500 kHz und ungefähr 4 MHz liegt. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the first sound frequency is in a range between approximately 100 kHz and approximately 2.5 MHz. Furthermore, it is preferred that the second sound frequency is in a range between approximately 500 kHz and approximately 4 MHz.
Bei dem zu vermessenden Fluid handelt es sich bevorzugt um Motoröl, Getriebeöl, eine Harnstofflösung, einen Kraftstoff oder Wasser. Dabei sind diese Fluide bevorzugt dazu ausgebildet, in einem Fahrzeug oder einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs verwendet zu werden. The fluid to be measured is preferably engine oil, gear oil, a urea solution, a fuel or water. These fluids are preferably designed to be used in a vehicle or an internal combustion engine of a vehicle.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fluidsensorvorrichtung zum Bestimmen der Höhe einer Oberfläche eines Fluids und/oder der Qualität des Fluids in einem Flu idbehälter offenbart. Die erfindungsgemäße Fluidsensorvor richtung weist zumindest ein Schallwandlermodul, das dazu ausgebildet ist, Schallsignale mit unterschiedlichen Schall frequenzen in das Fluid auszusenden und zu empfangen, eine Temperaturermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Temperatur des Fluids und eine Steuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, eine Schallfrequenz auf der Grundlage der ermittelten Temperatur des Fluids zu ermitteln und das Schallwandlermodul derart anzusteuern, dass ein Schallsignal mit der ermittelten According to a further aspect of the present invention, a fluid sensor device for determining the height of a surface of a fluid and / or the quality of the fluid in a fluid container is disclosed. The fluid sensor device according to the invention has at least one sound transducer module which is designed to emit and receive sound signals with different sound frequencies into the fluid, a temperature determining device for determining the temperature of the fluid and a control unit which is designed to base a sound frequency to determine the determined temperature of the fluid and the transducer module in this way to control that a sound signal with the determined
Schallfrequenz in das Fluid ausgesendet wird. Sound frequency is emitted into the fluid.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fluidsensorvorrichtung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, die Schallfrequenz mit steigender Temperatur des Fluids zu erhöhen . In an advantageous embodiment of the fluid sensor device according to the invention, the control unit is designed to increase the sound frequency with increasing temperature of the fluid.
Durch das Anpassen der Schallfrequenz des Schallsignals an die Dämpfungseigenschaften des zu vermessenden Fluids kann die Qualität des vom Schallwandlermodul empfangenden Reflexi ons-Schallsignal zum Erhöhen der Messgenauigkeit optimiert werden . By adapting the sound frequency of the sound signal to the damping properties of the fluid to be measured, the quality of the reflection sound signal received by the sound transducer module can be optimized to increase the measurement accuracy.
Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen: Other objects and features of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon practicing the present teaching and viewing the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fig. 1 is a schematic view of an inventive
Fluidsensorvorrichtung zum Bestimmen einer Höhe einer Oberfläche eines Fluids und/oder einer Qualität des Fluids in einem Fluidbehälter zeigt,  Shows fluid sensor device for determining a height of a surface of a fluid and / or a quality of the fluid in a fluid container,
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer weiteren erfin Fig. 2 is a schematic view of another inventions
dungsgemäßen Fluidsensorvorrichtung zum Bestimmen einer Höhe einer Oberfläche eines Fluids und/oder einer Qualität des Fluids in einem Fluidbehälter zeigt,  shows the fluid sensor device according to the invention for determining a height of a surface of a fluid and / or a quality of the fluid in a fluid container,
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer noch weiteren er findungsgemäßen Fluidsensorvorrichtung zum Bestimmen einer Höhe einer Oberfläche eines Fluids und/oder einer Qualität des Fluids in einem Fluidbehälter zeigt, Fig. 4 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung derart zeigt, dass Schallsignale mit einer an den Füllstand des Fluids angepassten Schallfrequenz ausgesendet werden, 3 shows a schematic view of yet another fluid sensor device according to the invention for determining a height of a surface of a fluid and / or a quality of the fluid in a fluid container, 4 shows an exemplary flow chart of a method for operating a fluid sensor device in such a way that sound signals are emitted with a sound frequency adapted to the level of the fluid,
Fig. 5 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfin Fig. 5 is an exemplary flow chart of an invent
dungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Flu idsensorvorrichtung derart zeigt, dass Schallsignale mit einer an die Temperatur des Fluids angepassten Schallfrequenz ausgesendet werden, und  The method according to the invention for operating a fluid sensor device shows that sound signals are emitted with a sound frequency adapted to the temperature of the fluid, and
Fig. 6 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines weiteren Fig. 6 is an exemplary flow diagram of another
Verfahrens zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung derart zeigt, dass Schallsignale mit einer an die Messaufgabe angepassten Schallfrequenz ausgesendet werden .  Method for operating a fluid sensor device in such a way shows that sound signals are emitted with a sound frequency adapted to the measurement task.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren- übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Elements of the same construction or function are provided with the same reference symbols in all figures.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beschreibt der Begriff „Fluidqualität" einen ein Fluid charakterisierenden Parameter. Beispielsweise können die Schallgeschwindigkeit des Fluids, die Dichte des Fluids, von der die chemische Zusammensetzung des Fluids abgeleitet werden kann, die elektrischen Eigenschaften des Fluids und die Dämpfungseigenschaften des Fluids als Pa rameter aufgefasst werden, die die Fluidqualität charakteri sieren. Beispielsweise kann bei einer wässrigen Harnstofflösung, wie z. B. Urea, der Harnstoffanteil im Wasser über die Ermittlung der temperaturabhängigen Schallgeschwindigkeit der wässrigen Harnstofflösung abgeschätzt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschreibt der Begriff „Signalqualität" beispielsweise die Höhe der Amplitude, das Signal-Rausch-Verhältnis , die Form der Hüllkurve des Signals oder die Korrelation zwischen ausgesendetem und empfangenen Signal . In the context of the present disclosure, the term “fluid quality” describes a parameter that characterizes a fluid. For example, the speed of sound of the fluid, the density of the fluid from which the chemical composition of the fluid can be derived, the electrical properties of the fluid and the damping properties of the fluid can be understood as parameters that characterize the fluid quality For example, in the case of an aqueous urea solution, such as urea, the urea fraction in the water can be estimated by determining the temperature-dependent speed of sound of the aqueous urea solution. In the context of the present invention, the term “signal quality” describes, for example, the level of the amplitude, the signal-to-noise ratio, the shape of the envelope of the signal or the correlation between the transmitted and received signal.
Die Fig. 1 zeigt einen Fluidbehälter 1 mit einem Bodenabschnitt 3 sowie einem Fluidraum 5, der mit einem Fluid F befüllt ist. Bei dem Fluid F handelt es sich beispielsweise um ein flüssiges Medium zur Schadstoffreduktion in Abgasen, das vorzugsweise ein Re duktionsmittel und/oder einen Reduktionsmittelvorläufer, beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung, aufweist. Al ternativ kann es sich bei dem Fluid F um ein Öl handeln, wie beispielsweise ein Getriebeöl für ein Getriebe eines Fahrzeugs. Außerdem kann das Fluid F ein Motoröl oder ein Kraftstoff sein. 1 shows a fluid container 1 with a bottom section 3 and a fluid space 5 which is filled with a fluid F. The fluid F is, for example, a liquid medium for reducing pollutants in exhaust gases, which preferably has a reducing agent and / or a reducing agent precursor, for example an aqueous urea solution. Alternatively, the fluid F can be an oil, such as a transmission oil for a transmission of a vehicle. In addition, the fluid F can be an engine oil or a fuel.
Zum Bestimmen einer Höhe Hl, H2 einer Fluidoberfläche 01, 02 in dem Fluidbehälter 1 ist eine Fluidsensorvorrichtung 100 vor gesehen, die ein am Bodenabschnitt 3 des Fluidbehälters 1 angeordnetes Schallwandlermodul 10 aufweist. In der Fig. 1 sind zwei Füllstände des Fluids F dargestellt, nämlich eine erste Höhe Hl der Oberfläche 01 über dem Bodenabschnitt 3 und eine zweite Höhe der Oberfläche 02 über dem Bodenabschnitt 3, die größer ist als die erste Höhe Hl. To determine a height Hl, H2 of a fluid surface 01, 02 in the fluid container 1, a fluid sensor device 100 is seen which has a sound transducer module 10 arranged on the bottom section 3 of the fluid container 1. 1 shows two fill levels of the fluid F, namely a first height H1 of the surface 01 above the bottom section 3 and a second height of the surface 02 above the bottom section 3, which is greater than the first height Hl.
Insbesondere kann, wie in der Fig. 1 dargestellt, das In particular, as shown in FIG. 1, the
Schallwandlermodul 10 relativ zur Fluidoberfläche 01, 02 unter einem vorbestimmten Kippwinkel a angeordnet sein. Beispiels weise kann hierzu der Bodenabschnitt 3 eine entsprechende Ausnehmung 4 aufweisen, in der das Schallwandlermodul 10 von außen an dem Fluidbehälter 1 angebracht ist. Die Flu Sound transducer module 10 can be arranged relative to the fluid surface 01, 02 at a predetermined tilt angle a. For example, the bottom section 3 can have a corresponding recess 4, in which the transducer module 10 is attached to the fluid container 1 from the outside. The flu
idsensorvorrichtung 10 weist ferner eine mit dem Schallwand lermodul 10 verbundene Steuereinheit 2 auf, die dazu ausgebildet ist, das Schallwandlermodul 10 zum Aussenden von Schallsignalen anzusteuern und die vom Schallwandlermodul empfangenen Signale zum Ermitteln der Höhen Hl, H2 der Fluidoberflächen Ol, 02 und/oder der Qualität des Fluids F auszuwerten. The id sensor device 10 also has a control unit 2 connected to the baffle module 10, which is designed to operate the baffle module 10 for emitting sound signals to control and evaluate the signals received by the transducer module to determine the heights Hl, H2 of the fluid surfaces Ol, 02 and / or the quality of the fluid F.
Die Höhen Hl, H2 der Fluidoberflächen Ol, 02 sind dabei definiert als die Abstände der Fluidoberflächen Ol, 02 jeweils vom Bo denabschnitt 3, gemessen in einer Neutralstellung des Fluid behälters 1, also wenn keine Schrägstellung des Fluidbehälters 1 vorliegt und die Fluidoberflächen Ol, 02 im Wesentlichen parallel zum Bodenabschnitt 3 sind. Die Höhen Hl, H2 der Fluidoberflächen Ol, 02 können auch als Füllstände des Fluids F im Fluidbehälters 1 bezeichnet werden. The heights Hl, H2 of the fluid surfaces Ol, 02 are defined as the distances between the fluid surfaces Ol, 02 each from the bottom section 3, measured in a neutral position of the fluid container 1, that is to say when the fluid container 1 is not inclined and the fluid surfaces Ol, 02 are substantially parallel to the bottom section 3. The heights Hl, H2 of the fluid surfaces Ol, 02 can also be referred to as fill levels of the fluid F in the fluid container 1.
Das Schallwandlermodul 10 ist beispielsweise durch eine Ge häusewandung des Fluidbehälters 1 angekoppelt. Zum Beispiel ist die Gehäusewandung aus einem Kunststoff ausgebildet, wie beispielsweise aus sogenanntem hochdichtem Polyethylen (High Density Polyethylene, HDPE) , so dass der Bodenabschnitt 3 in der Gehäusewandung eingeschweißt werden kann. Alternativ ist das Schallwandlermodul 10 mit der Gehäusewandung verklebt oder mechanisch an diese gepresst, eventuell auch mit einer weiteren Zwischenschicht, um Unebenheiten oder Rauigkeiten auszuglei chen . The transducer module 10 is coupled, for example, by a housing wall of the fluid container 1. For example, the housing wall is made of a plastic, such as so-called high-density polyethylene (HDPE), so that the bottom section 3 can be welded into the housing wall. Alternatively, the sound transducer module 10 is glued to the housing wall or mechanically pressed against it, possibly also with a further intermediate layer in order to compensate for unevenness or roughness.
Das Schallwandlermodul 10 umfasst zumindest einen Schallwandler, der dazu ausgebildet ist, Schallsignale auszusenden und zu empfangen. Das Schallwandlermodul 10 kann durch unterschiedliche Ansteuerung dazu ausgebildet sein, ein Schallsignal mit un terschiedlichen Schallfrequenzen in das Fluid F auszusenden und wieder als Reflexionssignal zu empfangen. Beispielsweise sind in der Fig. 1 die vom Schallwandlermodul 10 ausgesendeten und wieder empfangenen Schallsignale mit Pfeilen 12, 14, 16 gekennzeichnet. In dem Fluid F ist weiterhin zumindest ein Referenzelement 8 vorgesehen, das vorzugsweise aus einem Material gebildet ist, das ein Metall aufweist. Das Referenzelement 8 reflektiert zumindest einen Teil des Schallsignals 16 und weist zu dem Schallwand lermodul 10 einen vorbestimmten und konstanten Abstand auf. Wie in der Fig. 1 gezeigt kann es bevorzugt sein, dass das Refe renzelement 8 innerhalb des Fluidbehälters 1 mit dem Boden abschnitt 3 mechanisch gekoppelt ist. The sound transducer module 10 comprises at least one sound transducer, which is designed to transmit and receive sound signals. The sound transducer module 10 can be designed by different control to emit a sound signal with un different sound frequencies in the fluid F and to receive it again as a reflection signal. For example, the sound signals emitted and received by the sound transducer module 10 are identified by arrows 12, 14, 16 in FIG. 1. At least one reference element 8 is also provided in the fluid F, which is preferably formed from a material that has a metal. The reference element 8 reflects at least part of the sound signal 16 and is at a predetermined and constant distance from the baffle module 10. As shown in FIG. 1, it may be preferred that the reference element 8 within the fluid container 1 is mechanically coupled to the base section 3.
Die Fluidsensorvorrichtung 100 der Fig. 1 weist außerdem eine Temperaturerfassungseinrichtung 9 auf, die dazu ausgebildet ist, die Temperatur des Fluids zu erfassen. Die Temperaturerfas sungseinrichtung 9 ist beispielsweise ein Temperatursensor und ist vorzugsweise am Bodenabschnitt 3 des Fluidbehälters 1 angeordnet . The fluid sensor device 100 of FIG. 1 also has a temperature detection device 9, which is designed to detect the temperature of the fluid. The Temperaturerfas solution device 9 is for example a temperature sensor and is preferably arranged on the bottom portion 3 of the fluid container 1.
Das Bestimmen der Höhe H der Fluidoberfläche 0 und/oder der Qualität des Fluids erfolgt, wie im Stand der Technik ausführlich beschrieben, mittels Auswertung des zu den Fluidoberflächen 01, 02 ausgesendeten, an den Fluidoberflächen 01, 02 reflektierten und wieder empfangenen Schallsignalen 12, 14 und mittelsThe height H of the fluid surface 0 and / or the quality of the fluid is determined, as described in detail in the prior art, by evaluating the sound signals 12, 14 transmitted to the fluid surfaces 01, 02, reflected on the fluid surfaces 01, 02 and received again and by means of
Auswertung des zum Referenzelement 8 ausgesendeten, am Refe renzelement 8 reflektierten und wieder empfangenen Schallsignals 16, auf dessen Grundlage die Qualität des Fluids F, wie bei spielsweise die Schallgeschwindigkeit im Fluid F, bestimmt werden kann. Evaluation of the sound signal 16 transmitted to the reference element 8, reflected at the reference element 8 and received again, on the basis of which the quality of the fluid F, such as the speed of sound in the fluid F, can be determined.
Wie bereits erwähnt, besteht das Schallwandlermodul 10 aus zumindest einem Schallwandler. Vorzugsweise weist das As already mentioned, the sound transducer module 10 consists of at least one sound transducer. Preferably that
Schallwandlermodul 10 jedoch mehrere Schallwandler auf, die in einer matrizenhaften Anordnung vorgesehen sein können. Al ternativ sind auch jegliche weitere Anordnungsformen der mehreren Schallwandler denkbar, beispielsweise eine kreis förmige Anordnung oder eine unsortierte Anordnung. Die mehreren Schallwandler sind vorzugsweise in einer ge meinsamen Ebene angeordnet. Insbesondere befinden sich die einzelnen Sendepunkte der mehreren Schallwandler in der ge meinsamen Ebene. Alternativ können die einzelnen Sendepunkte nicht in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein, so dass bei gleichzeitiger und identischer Ansteuerung der mehreren However, sound transducer module 10 has a plurality of sound transducers, which can be provided in a matrix-like arrangement. Any other forms of arrangement of the plurality of sound transducers are also alternatively conceivable, for example a circular arrangement or an unsorted arrangement. The plurality of sound transducers are preferably arranged in a common plane. In particular, the individual transmission points of the multiple sound transducers are in the common plane. Alternatively, the individual transmission points cannot be arranged in a common plane, so that the plurality can be controlled simultaneously and identically
Schallwandler bereits ein gewünschtes Schallsignal erzeugt werden kann. Insbesondere können sich durch zeitversetztes Ansteuern der mehreren Schallwandler die einzelnen Schallsignale zu einem Überlagerungsschallsignal überlagern, wodurch die Abstrahlrichtung des Überlagerungsschallsignals relativ zur gemeinsamen Ebene wie gewünscht eingestellt werden kann. A desired sound signal can already be generated by the sound transducer. In particular, the individual sound signals can be superimposed to form a superimposed sound signal by actuating the multiple sound transducers with a time delay, as a result of which the radiation direction of the superimposed sound signal can be set as desired relative to the common plane.
Bevorzugter Weise sind die mehreren Schallwandler unter einem vorbestimmten Abstand a zueinander angeordnet. Der vorbestimmte Abstand a zwischen zwei benachbarten Schallwandlern beträgt vorzugsweise ungefähr ein ungerades ganzzahliges (n) Vielfaches der halben Wellenlänge l der von den Schallwandlern abgegebenen Schallsignale, d. h. a = (2 n— 1) l The plurality of sound transducers are preferably arranged at a predetermined distance a from one another. The predetermined distance a between two adjacent sound transducers is preferably approximately an odd integer multiple of half the wavelength l of the sound signals emitted by the sound transducers, i. H. a = (2 n-1) l
Der vorbestimmte Abstand a bemisst sich dabei von dem fiktiven Sendepunkt eines Schallwandlers zu dem fiktiven Sendepunkt eines benachbarten Schallwandlers. The predetermined distance a is measured from the fictitious transmission point of a sound transducer to the fictitious transmission point of an adjacent sound transducer.
Jeder Schallwandler ist im Wesentlichen identisch ausgebildet und ist vorzugsweise in der Form eines kapazitiven mikrome chanischen Schallwandlers (CMUT) oder piezoelektrischen mik romechanischen Schallwandlers (PMUT) bereitgestellt. Jeder Schallwandler sendet ein Schallsignal ab, das im Wesentlichen senkrecht zur Anordnungsebene verläuft. Ferner ist es bevorzugt, dass jeder Schallwandler im Hinblick auf die Frequenz und Amplitude im Wesentlichen gleiche Schallsignale abgibt. Die Ansteuerung der Schallwandler erfolgt dabei gemeinsam oder separat, wobei der Phasenversatz der mehreren Schallsignale durch ein zeitlich versetztes Ansteuern der Schallwandler eingestellt werden kann, wodurch die Richtung des (Überlage- rungs- ) Schallsignals eingestellt werden kann. Each sound transducer is essentially identical and is preferably provided in the form of a capacitive micromechanical sound transducer (CMUT) or piezoelectric micromechanical sound transducer (PMUT). Each sound transducer emits a sound signal that is essentially perpendicular to the arrangement plane. It is further preferred that each sound transducer in terms of frequency and Amplitude emits essentially the same sound signals. The sound transducers are controlled jointly or separately, the phase shift of the plurality of sound signals being able to be adjusted by actuating the sound transducers at different times, as a result of which the direction of the (superimposed) sound signal can be adjusted.
Alternativ können die mehreren Schallwandler unterschiedlich ausgebildet sein und in jeweils unterschiedlichen Richtungen ihr jeweiliges Schallsignal aussenden. Vorzugsweise sind die mehreren Schallwandler jedoch dazu ausgebildet, jeweils derart ein Schallsignal auszusenden, dass sich die mehreren Schall signale zumindest teilweise zum Erzeugen des Überlagerungs schallsignals überlagern. Alternatively, the plurality of sound transducers can be designed differently and emit their respective sound signal in different directions. However, the plurality of sound transducers are preferably designed to emit a sound signal in such a way that the plurality of sound signals are at least partially superimposed to generate the superimposed sound signal.
In Ausgestaltungen, bei denen das Schallwandlermodul 10 in nerhalb des Fluidbehälters 1, z. B. von innen am Bodenabschnitt 3 des Fluidbehälters 1 angebracht, angeordnet ist, kann es vorteilhaft sein, dass jedem der mehreren Schallwandler ein Schallführungselement zugeordnet ist, das jeweils dazu aus gebildet ist, das jeweilige Schallsignal des zugeordneten Schallwandlers zumindest teilweise zu führen. Insbesondere kann das jeweilige Schallführungselement trichterförmig ausgebildet sein, wobei die kleinere Öffnung dem jeweiligen Schallwandler zugeordnet ist. Alternativ ist das Schallführungselement zy lindrisch oder weist jede andere geeignete Form auf. In embodiments in which the sound transducer module 10 within the fluid container 1, for. B. attached from the inside to the bottom portion 3 of the fluid container 1, it may be advantageous that each of the several sound transducers is assigned a sound guide element, which is designed to at least partially guide the respective sound signal of the assigned sound transducer. In particular, the respective sound guide element can be funnel-shaped, the smaller opening being assigned to the respective sound transducer. Alternatively, the sound guide element is cylindrical or has any other suitable shape.
Die Steuereinheit 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dazu ausgebildet, das Schallwandlermodul 10 derart anzusteuern, dass ein (Überlagerungs- ) Schallsignal mit einstellbarer Schall frequenz in das Fluid F ausgesendet wird, das in eine vorbestimmte und gewünschte Richtung verläuft. Aufgrund ihrer Bauweise zeigen solche Schallwandler kein scharfes Resonanzverhalten und können somit durch eine geeignete Ansteuerung in einem breiten Fre- quenzbereich zur Ausstrahlung von Schallwellen mit unter schiedlichen Schallfrequenzen angeregt werden. The control unit 2 of the device according to the invention is designed to control the sound transducer module 10 in such a way that a (superimposed) sound signal with adjustable sound frequency is emitted into the fluid F, which runs in a predetermined and desired direction. Due to their design, such sound transducers do not have a sharp resonance behavior and can therefore be controlled in a wide range by suitable control. frequency range for emitting sound waves with different sound frequencies.
Die Gesamtdämpfung der Schallsignale 12, 14 im Fluid F ist insbesondere von der Dämpfung des Schallpfads und der tempe raturabhängigen Viskosität des Fluids F abhängig. Die Dämpfung des Schallpfads ist insbesondere von dessen Länge abhängig. Genauer gesagt ist die Dämpfung des Schallpfads umso höher, je höher die Länge desselben ist. Das wiederum bedeutet, dass die Dämpfung des Schallpfads mit der Höhe Hl, H2 der Fluidoberfläche Ol, 02 ansteigt, da die Laufstrecke des Schallsignals mit der Höhe Hl, H2 der Oberfläche Ol, 02 des Fluids F ansteigt. The total damping of the sound signals 12, 14 in the fluid F is particularly dependent on the damping of the sound path and the temperature-dependent viscosity of the fluid F. The attenuation of the sound path depends in particular on its length. More specifically, the greater the length of the sound path, the higher the attenuation. This in turn means that the attenuation of the sound path increases with the height Hl, H2 of the fluid surface Ol, 02, since the path of the sound signal increases with the height Hl, H2 of the surface Ol, 02 of the fluid F.
Aus diesem Grund kann es beispielsweise günstig sein, bei der kleineren Höhe Hl der Oberfläche Ol des Fluids F eine größere Schallfrequenz für das vom Schallwandlermodul 10 in das Fluid ausgesendete Schallsignal zu wählen als bei der größeren Höhe H2 der Oberfläche 02. Durch das Auswählen einer höheren Schall frequenz bei der kleineren Höhe H2 der Oberfläche 02 des Fluids F (d.h. bei einem kleineren Füllstand des Fluids F) kann die Ortsauflösung bzw. Messgenauigkeit erhöht werden. Da der Schallpfad durch das Fluid F kleiner ist als bei höheren Füllständen, kann auch bei höherer Schalldämpfung im Fluid F die Qualität des Reflexionssignals ausreichend sein, um eine zu verlässige Detektion des Signals für die kritischeren niedrigen Füllstände zu gewährleisten. For this reason, it may be favorable, for example, to choose a larger sound frequency for the sound signal emitted into the fluid by the transducer module 10 at the smaller height H1 of the surface Ol of the fluid F than at the larger height H2 of the surface 02. By selecting a higher one Sound frequency at the smaller height H2 of the surface 02 of the fluid F (ie with a lower fill level of the fluid F), the spatial resolution or measurement accuracy can be increased. Since the sound path through the fluid F is smaller than at higher fill levels, the quality of the reflection signal can also be sufficient with higher sound damping in the fluid F in order to ensure reliable detection of the signal for the more critical, low fill levels.
Im Gegensatz dazu ist es vorteilhaft, bei der größeren Höhe H2 der Oberfläche 02 eine kleinere Schallfrequenz zu wählen als bei der kleineren Höhe Hl der Oberfläche Ol. Dadurch kann zumindest teilweise gewährleistet werden, dass trotz der langen Lauf strecke durch das Fluid F und der damit verbundenen größeren Dämpfung ein im Hinblick auf die Qualität ausreichendes Re flexionssignal empfangen werden kann. Zwar kann dadurch die Ortsauflösung bzw. Messgenauigkeit der größeren Höhe H2 der Oberfläche 02 geringer sein, jedoch sind im Allgemeinen bei höheren Füllständen die Anforderungen an die Messgenauigkeit geringer . In contrast, it is advantageous to choose a lower sound frequency for the larger height H2 of the surface 02 than for the smaller height Hl of the surface Ol. This can at least partially ensure that, despite the long running distance through the fluid F and thus associated greater attenuation can be received with respect to the quality of the reflection signal. Although this can The spatial resolution or measuring accuracy of the greater height H2 of the surface 02 may be lower, but the requirements for the measuring accuracy are generally lower at higher fill levels.
Neben der Dämpfung des Schallsignals aufgrund der unter schiedlichen Laufstrecken durch das Fluid F ist erfindungsgemäß die durch die stark temperaturabhängige Viskosität des Fluids F bedingte Dämpfung für ausreichende Messgenauigkeiten zu be rücksichtigen. Beispielsweise nimmt die Dämpfung mit sinkenden Temperaturen des Fluids F zu. Entsprechend ist es erfin dungsgemäß, dass die Steuereinheit 2 das Schallwandlermodul 10 derart ansteuert, dass bei niedrigen Temperaturen des Fluids F ein Schallsignal mit einer niedrigeren Schallfrequenz in das Fluid F ausgesendet wird als bei hohen Temperaturen. Dies ist insbesondere bei Fluiden mit allgemein hoher Dämpfung, wie beispielsweise bei Motoröl oder Getriebeöl, und bei Fluiden mit stark temperaturabhängiger Dämpfung, wie beispielsweise Die selkraftstoff, von Vorteil. In addition to the damping of the sound signal due to the different running distances through the fluid F, the damping caused by the strongly temperature-dependent viscosity of the fluid F is to be taken into account for sufficient measuring accuracies. For example, the damping increases with falling temperatures of the fluid F. It is accordingly in accordance with the invention that the control unit 2 controls the sound converter module 10 in such a way that a sound signal with a lower sound frequency is emitted into the fluid F at low temperatures of the fluid F than at high temperatures. This is particularly advantageous for fluids with generally high damping, such as engine oil or gear oil, and for fluids with highly temperature-dependent damping, such as diesel fuel.
Zwar kann das Absenken der Schallfrequenz zu einer geringeren Ortsauflösung bzw. Messgenauigkeit führen, jedoch ist das Empfangen eines auswertbaren Reflexionssignals mit geringerer Ortsauflösung einem gar nicht mehr auswertbaren Reflexionssignal vorzuziehen. Ein nicht mehr ausreichend auswertbares Refle xionssignal liegt beispielsweise dann vor, wenn die Amplitude des empfangenen Reflexionssignals so gering ist, dass man ein Reflexionssignal nicht mehr vom Signalrauschen unterscheiden kann .. The lowering of the sound frequency can lead to a lower spatial resolution or measurement accuracy, but the reception of an evaluable reflection signal with a lower spatial resolution is preferable to a reflection signal that can no longer be evaluated. A reflection signal that can no longer be adequately evaluated is present, for example, when the amplitude of the received reflection signal is so low that a reflection signal can no longer be distinguished from the signal noise.
Entsprechend kann es bevorzugt sein, bei der Qualitätsmessung, bei der die Schallsignale des Schallwandlermoduls an das Re ferenzelement 8 ausgesendet werden, eine höhere Schallrequenz für das Schallsignal zu wählen als bei der Füllstandsmessung, bei der der Schallpfad zum einen deutlich länger ist als bei der Qualitätsmessung und bei der aufgrund von unruhigen Oberflächen Ol, 02 ungünstigere Reflexionsbedingungen vorliegen können als bei der Qualitätsmessung. Denn bei der Qualitätsmessung ist das Referenzelement 8 vorzugsweise derart ausgestaltet, dass das dort eintreffende Schallsignal größtenteils zum Schallwand lermodul 10 zurück reflektiert wird. Im Gegensatz dazu führen unruhige Oberflächen Ol, 02 zu einer starken Streuung der reflektierten Signale, so dass der zum Schallwandlermodul 10 reflektierte Anteil deutlich geringer ist als bei der Quali- tätsmessung . Accordingly, it may be preferred in the quality measurement, in which the sound signals of the sound transducer module are sent to the reference element 8, to select a higher sound frequency for the sound signal than in the level measurement, at on the one hand, the sound path is significantly longer than in the quality measurement and in which due to uneven surfaces Ol, 02 there may be less favorable reflection conditions than in the quality measurement. Because in the quality measurement, the reference element 8 is preferably configured such that the sound signal arriving there is largely reflected back to the baffle module 10. In contrast to this, restless surfaces Ol, 02 lead to a strong scatter of the reflected signals, so that the portion reflected to the sound transducer module 10 is significantly less than in the quality measurement.
Die Fig. 2 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Fluidsensor vorrichtung 100, die ein erstes Schallwandlermodul 10 und ein zweites Schallwandlermodul 11 aufweist. Beide Schallwandler- module 10, 11 werden von der Steuereinheit 2 angesteuert, wobei das Schallwandlermodul 10 zum Aussenden der Schallsignale 12, 14 in Richtung der Fluidoberflächen Ol, 02 ausgebildet ist und das Schallwandlermodul 11 zum Aussenden des Schallsignals 16 in Richtung des Referenzelements 8 ausgebildet ist. Das Schall wandlermodul 10 ist somit im Wesentlichen horizontal ausge richtet und bevorzugt von unten an den Boden 3 des Fluidbehälters 1 derart angekoppelt, dass die Schallsignale 12, 14 in vertikaler Richtung ausgesendet werden. Das Schallwandlermodul 11 ist im Wesentlichen in einer Ausnehmung 4 im Boden 3 des Fluidbehälters 1 angeordnet und im Wesentlichen vertikal ausgerichtet, so dass das Schallsignal 16 im Wesentlichen in horizontaler Richtung ausgesendet wird. FIG. 2 shows another fluid sensor device 100 according to the invention, which has a first sound transducer module 10 and a second sound transducer module 11. Both sound transducer modules 10, 11 are controlled by the control unit 2, the sound transducer module 10 being designed to emit the sound signals 12, 14 in the direction of the fluid surfaces Ol, 02 and the sound transducer module 11 being designed to emit the sound signal 16 in the direction of the reference element 8 , The sound transducer module 10 is thus oriented essentially horizontally and is preferably coupled from below to the bottom 3 of the fluid container 1 in such a way that the sound signals 12, 14 are emitted in the vertical direction. The sound transducer module 11 is arranged essentially in a recess 4 in the bottom 3 of the fluid container 1 and is oriented essentially vertically, so that the sound signal 16 is emitted essentially in the horizontal direction.
Wie bereits in Bezug auf die Fig. 1 beschrieben, werden bei der Fluidsensorvorrichtung 100 der Fig. 2 die Schallsignale 12, 14 mittels des Schallwandlermoduls 10 zum Bestimmen der Höhen Hl, H2 der Oberflächen Ol, 02 des Fluids F ausgesendet, wobei das Schallsignal 16 mittels des Schallwandlermoduls 11 zum Bestimmen der Qualität des Fluids F ausgesendet wird. Die Ansteuerung der Schallwandlermodule 10, 11 erfolgt mittels der Steuereinheit 2. As already described with reference to FIG. 1, in the fluid sensor device 100 of FIG. 2, the sound signals 12, 14 are emitted by means of the sound transducer module 10 for determining the heights Hl, H2 of the surfaces Ol, 02 of the fluid F, the sound signal 16 by means of the transducer module 11 for determination the quality of the fluid F is emitted. The control of the sound transducer modules 10, 11 takes place by means of the control unit 2.
Die Fig. 3 zeigt eine noch weitere erfindungsgemäße Flu idsensorvorrichtung 100. Die Fluidsensorvorrichtung 100 der Fig. 3 unterscheidet sich von der Fluidsensorvorrichtung der Fig. 1 dadurch, dass das Schallwandlermodul 10 im Wesentlichen ho rizontal ausgerichtet und bevorzugt von unten am Boden 3 des Fluidbehälters 1 angebracht ist. Außerdem ist das Referen zelement 8 derart ausgestaltet, dass es das vertikal ausgesendete Schallsignal 16 wieder zum Schallwandlermodul 10 zurück re flektiert. Somit ist das Schallwandlermodul 10 dazu ausgebildet, sämtliche Schallsignale 12, 14, 16 im Wesentlichen in vertikaler Richtung auszusenden. 3 shows yet another fluid sensor device 100 according to the invention. The fluid sensor device 100 of FIG. 3 differs from the fluid sensor device of FIG. 1 in that the sound transducer module 10 is oriented essentially horizontally and preferably from below on the bottom 3 of the fluid container 1 is appropriate. In addition, the reference element 8 is designed such that it reflects the vertically emitted sound signal 16 back to the sound transducer module 10. The sound transducer module 10 is thus designed to emit all the sound signals 12, 14, 16 essentially in the vertical direction.
Die Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Anpassen der Schallfrequenz des Schallsignals in Abhängigkeit von der Dämpfung des Schallsignals aufgrund der Schallpfadlänge und/oder aufgrund der stark temperaturabhän gigen Viskosität des Fluids F. Fig. 4 shows a flow diagram of an exemplary method for adjusting the sound frequency of the sound signal as a function of the attenuation of the sound signal due to the sound path length and / or due to the strongly temperature-dependent viscosity of the fluid F.
Das Verfahren der Fig. 4 startet beim Schritt 200 und gelangt dann zum Schritt 210, an dem die Steuereinheit 2 das Schallwand lermodul 10 zum Aussenden eines Referenz-Schallsignals mit vorbestimmter Referenz-Schallfrequenz in das Fluid F in Richtung der Fluidoberfläche Ol, 02 ansteuert. Die Refe The method of FIG. 4 starts at step 200 and then proceeds to step 210, at which the control unit 2 controls the baffle module 10 to emit a reference sound signal with a predetermined reference sound frequency into the fluid F in the direction of the fluid surface Ol, 02. The Refe
renz-Schallfrequenz stellt dabei eine Start-Schallfrequenz dar und kann beispielsweise in einem Bereich zwischen ungefähr 1 MHz und 3 MHz liegen. The reference sound frequency represents a start sound frequency and can be, for example, in a range between approximately 1 MHz and 3 MHz.
Beim darauffolgenden Schritt 220 wird vom Schallwandlermodul 10 ein Referenz-Antwortsignal empfangen. Das Refe In the subsequent step 220, a reference response signal is received by the sound transducer module 10. The Refe
renz-Antwortsignal wird als Antwort auf das Aussenden des Referenz-Schallsignals empfangen. Beispielsweise kann das Referenz-Schallsignal an die Oberfläche Ol, 02 des Fluids F ausgesendet, dort reflektiert und wieder als Refe Reference response signal is received in response to the transmission of the reference sound signal. For example, that Reference sound signal emitted to the surface Ol, 02 of the fluid F, reflected there and again as a ref
renz-Antwortsignal empfangen werden. Alternativ ist es möglich, das Referenz-Schallsignal an das Referenzelement 8 auszusenden, das dort reflektiert und wieder als Referenz-Antwortsignal empfangen wird. renz response signal can be received. Alternatively, it is possible to send out the reference sound signal to the reference element 8, which is reflected there and received again as a reference response signal.
Beim darauffolgenden Schritt 230 wird die Signalqualität des Referenz-Antwortsignals ermittelt. Das Ermitteln der Signal qualität weist beispielsweise ein Ermitteln der Amplitude des Referenz-Antwortsignals , ein Ermitteln einer Einhüllenden des Antwortsignals oder ein Ermitteln einer Korrelation zwischen ausgesendetem und empfangenen Signal auf. In the subsequent step 230, the signal quality of the reference response signal is determined. Determining the signal quality comprises, for example, determining the amplitude of the reference response signal, determining an envelope of the response signal or determining a correlation between the transmitted and received signal.
Beim darauffolgenden Schritt 240 wird die Schallfrequenz des vom Schallwandlermodul 10 ausgesendeten Mess-Schallsignals in Abhängigkeit von der ermittelten Signalqualität angepasst. Beispielsweise wird die Schallfrequenz des Mess-Schallsignals verringert, wenn die Signalqualität kleiner als ein vorbe stimmter Signal-Schwellenwert ist. Umgekehrt kann die In the subsequent step 240, the sound frequency of the measurement sound signal emitted by the sound transducer module 10 is adjusted as a function of the signal quality determined. For example, the sound frequency of the measurement sound signal is reduced if the signal quality is less than a predetermined signal threshold. Conversely, the
Schallfrequenz des Schallsignals erhöht werden, wenn die Signalqualität größer als der vorbestimmte Signal-Schwellenwert ist . Sound frequency of the sound signal are increased when the signal quality is greater than the predetermined signal threshold.
Im Anschluss an das Anpassen der Schallfrequenz des Following the adjustment of the sound frequency of the
Mess-Schallsignals erfolgt am Schritt 250 ein Ansteuern des Schallwandlermoduls 10 derart, dass das Mess-Schallsignal mit der angepassten Schallfrequenz in das Fluid F zur Füllstand messung und/oder Qualitätsmessung ausgesendet wird, bevor das Verfahren am Schritt 260 endet. The measurement sound signal is triggered at step 250 of the sound transducer module 10 such that the measurement sound signal with the adapted sound frequency is emitted into the fluid F for level measurement and / or quality measurement before the method ends at step 260.
Insbesondere kann durch das in der Fig. 4 gezeigte Ablaufdi agramme ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvorrichtung 100 bereitgestellt werden, mittels der die unterschiedlichen Füllstände und/oder die Fluidqualität mit angepasster und unterschiedlichen Schallfrequenzen möglichst genau erfasst werden können. Beispielsweise ist es bei dem Verfahren der Fig.In particular, the process diagram shown in FIG. 4 can provide a method for operating a fluid sensor device 100, by means of which the different Fill levels and / or the fluid quality can be recorded as precisely as possible with adapted and different sound frequencies. For example, in the method of FIG.
4 vorteilhaft, bei einer niedrigen Höhe Hl der Oberfläche Ol eine höhere Schallfrequenz für das Mess-Schallsignal 12 zu wählen als bei der höheren Höhe H2 der Oberfläche 02. 4 advantageous to choose a higher sound frequency for the measurement sound signal 12 at a low height H1 of the surface Ol than at a higher height H2 of the surface 02.
Unter Verweis auf die Fig. 5 ist ein beispielhaftes Ablauf diagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben von einer der Fluidsensorvorrichtungen 100 der Fig. 1 bis 3 gezeigt. With reference to FIG. 5, an exemplary flow diagram of a method according to the invention for operating one of the fluid sensor devices 100 of FIGS. 1 to 3 is shown.
Das Verfahren der Fig. 5 startet beim Schritt 300 und gelangt dann zum Schritt 310, bei dem die Temperatur des Fluids F erfasst wird. Beispielsweise kann hierzu die Steuereinheit 2 dazu ausgebildet sein, aus dem Signal des Temperatursensors 9 (siehe Fig. 1 bis 3) die Temperatur des Fluids F zu bestimmen. 5 starts at step 300 and then proceeds to step 310, in which the temperature of the fluid F is detected. For example, the control unit 2 can be designed to determine the temperature of the fluid F from the signal of the temperature sensor 9 (see FIGS. 1 to 3).
Bei einem darauffolgenden Schritt 320 wird auf der Grundlage der erfassten Temperatur des Fluids F eine Schallfrequenz für das vom Schallwandlermodul 10 auszusendenden Schallsignal bestimmt. Beispielsweise kann der erfassten Temperatur des Fluids F eine Schallfrequenz zugeordnet werden, vorzugsweise mittels einer in der Steuereinheit 2 hinterlegten Kennlinie oder einer Nach- schlagetabelle . Die Kennlinie und die Nachschlagetabelle ordnen jeder Temperatur des Fluids F eine auszuwählende Schallfrequenz zu. Außerdem kann die Zuordnung der Schallfrequenz mittels einer mathematischen Abbildung erfolgen. In a subsequent step 320, a sound frequency for the sound signal to be emitted by the sound transducer module 10 is determined on the basis of the detected temperature of the fluid F. For example, a sound frequency can be assigned to the detected temperature of the fluid F, preferably by means of a characteristic curve stored in the control unit 2 or a look-up table. The characteristic curve and the look-up table assign a sound frequency to be selected to each temperature of the fluid F. In addition, the assignment of the sound frequency can be done using a mathematical mapping.
Nach dem Ermitteln der Schallfrequenz am Schritt 320 wird beim darauffolgenden Schritt 330 das Schallwandlermodul 10 von der Steuereinheit 2 derart angesteuert, dass das Schallwandlermodul 10 ein Schallsignal mit der am Schritt 320 ermittelten After the sound frequency has been determined in step 320, in the subsequent step 330 the sound converter module 10 is controlled by the control unit 2 in such a way that the sound converter module 10 generates a sound signal with that determined in step 320
Schallfrequenz in das Fluid F aussendet. Das Verfahren der Fig.Emits sound frequency in the fluid F. The method of Fig.
5 endet am Schritt 340. Unter Berücksichtigung der Fig. 5 kann folglich die Steuereinheit 2 dazu ausgebildet sein, das Schallwandlermodul 10 derart anzusteuern, dass das Schallwandlermodul 10 ein Schallsignal mit einer Schallfrequenz aussendet, dass im Hinblick auf den vorherrschenden Füllstand und die Temperatur des Fluids F optimiert ist. Das heißt, dass die Dämpfungscharakteristik, die vom der Schallpfadlänge und der Viskosität des Fluids abhängt, berücksichtigt wird und somit eine verbesserte Messgenauigkeit bei der Erfassung des Füllstands und/oder der Qualität des Fluids F erreicht werden kann bzw. die Messung in einem größeren Temperaturbereich zuverlässig durchgeführt werden kann. 5 ends at step 340. 5, the control unit 2 can consequently be designed to control the sound converter module 10 in such a way that the sound converter module 10 emits a sound signal with a sound frequency that is optimized with regard to the prevailing fill level and the temperature of the fluid F. This means that the damping characteristic, which depends on the sound path length and the viscosity of the fluid, is taken into account and thus an improved measurement accuracy can be achieved in the detection of the level and / or the quality of the fluid F, or the measurement can be performed reliably in a larger temperature range can be carried out.
Ferner kann es vorteilhaft sein, die Schallfrequenz in Ab hängigkeit der Messaufgabe auszuwählen und anzupassen. Bei spielsweise kann es bevorzugt sein, beim Messen der Höhen Hl, H2 der Oberflächen Ol, 02 des Fluids F eine kleinere Schallfrequenz zu wählen als bei der Qualitätsmessung zum Bestimmen der Qualität des Fluids F. Bei dem Aussenden des Schallsignals an das Re ferenzelement 8 zur Qualitätsmessung kann eine hohe Ortsauf lösung bzw. hohe Messqualität gewünscht sein, damit die Qualität des Fluids F, wie z. B. die Schallgeschwindigkeit im Fluid F, möglichst genau ermittelt werden kann. Die so ermittelte Schallgeschwindigkeit wird nämlich dann auch beim Ermitteln der Höhen Hl, H2 der Oberflächen 01, 02 des Fluids F herangezogen, weshalb die Schallgeschwindigkeit bevorzugt mit hoher Genau igkeit bestimmt werden sollte. Ferner ist die Laufstrecke des Schallsignals durch das Fluid F bei dieser Qualitätsmessung zumeist kleiner als bei der Füllstandmessung. Furthermore, it can be advantageous to select and adapt the sound frequency as a function of the measurement task. For example, it may be preferred to choose a smaller sound frequency when measuring the heights Hl, H2 of the surfaces Ol, 02 of the fluid F than when measuring the quality to determine the quality of the fluid F. When transmitting the sound signal to the reference element 8 Quality measurement a high spatial resolution or high measurement quality may be desired so that the quality of the fluid F, such as. B. the speed of sound in the fluid F can be determined as accurately as possible. The speed of sound determined in this way is then also used when determining the heights Hl, H2 of the surfaces 01, 02 of the fluid F, which is why the speed of sound should preferably be determined with high accuracy. Furthermore, the running distance of the sound signal through the fluid F is usually smaller in this quality measurement than in the level measurement.
Die Fig. 6 zeigt ein weiteres Ablaufdiagramm eines weiteren beispielhaften Verfahrens zum Betreiben von einer der Flu idsensorvorrichtungen 100 der Fig. 1 bis 3, bei dem die FIG. 6 shows a further flow diagram of a further exemplary method for operating one of the fluid sensor devices 100 of FIGS. 1 to 3, in which the
Schallfrequenz in Abhängigkeit der Messaufgabe angepasst wird. Das Verfahren der Fig. 6 startet beim Schritt 400 und gelangt dann zum Schritt 410, bei dem die Messaufgabe bestimmt wird. Bei spielsweise kann beim Schritt 410 bestimmt werden, ob eine Füllstandmessung oder eine Qualitätsmessung erfolgen soll. Sound frequency is adjusted depending on the measurement task. The method of FIG. 6 starts at step 400 and then proceeds to step 410, in which the measurement task is determined. For example, it can be determined in step 410 whether a level measurement or a quality measurement should take place.
Wird beim Schritt 410 bestimmt, dass eine Füllstandmessung erfolgen soll, gelangt das Verfahren zum Schritt 420, bei dem auf der Grundlage der bestimmten Füllstandmessung eine erste Schallfrequenz für das vom Schallwandlermodul 10 auszusendende erste Schallsignal ermittelt wird. Beim darauffolgenden Schritt 430 wird ein erstes Schallsignal mit der ermittelten ersten Schallfrequenz in Richtung der Oberfläche 01, 02 zum Bestimmen der Höhe Hl, H2 der Oberfläche 01, 02 des Fluids F ausgesendet und aus dem an der Oberfläche 01, 02 reflektierten Antwortsignal der Füllstand des Fluids F im Fluidbehälter 1 ermittelt, bevor das Verfahren beim Schritt 460 endet. If it is determined in step 410 that a fill level measurement is to take place, the method proceeds to step 420, in which a first sound frequency for the first sound signal to be emitted by the sound transducer module 10 is determined on the basis of the determined fill level measurement. In the subsequent step 430, a first sound signal with the determined first sound frequency in the direction of the surface 01, 02 for determining the height Hl, H2 of the surface 01, 02 of the fluid F is emitted and the filling level of the response signal reflected on the surface 01, 02 Fluids F in the fluid container 1 are determined before the method ends in step 460.
Wird jedoch beim Schritt 410 bestimmt, dass eine Qualitätsmessung erfolgen soll, gelangt das Verfahren zum Schritt 440, bei dem auf der Grundlage der bestimmten Qualitätsmessung eine zweite Schallfrequenz für das vom Schallwandlermodul 10 auszusendende zweite Schallsignal ermittelt wird. Beim darauffolgenden Schritt 450 wird das zweite Schallsignal mit der ermittelten zweiten Schallfrequenz in Richtung des Referenzelements 8 ausgesendet und aus dem am Referenzelement 8 reflektierten Antwortsignal die Qualität des Fluids F ermittelt, bevor das Verfahren wiederum beim Schritt 460 endet. Insbesondere kann damit die Schall geschwindigkeit im Fluid F ermittelt werden, die zum einen die Qualität des Fluids anzeigen kann und die zum anderen bei der Füllstandmessung herangezogen werden kann. However, if it is determined in step 410 that a quality measurement is to take place, the method proceeds to step 440, in which a second sound frequency for the second sound signal to be emitted by the sound transducer module 10 is determined on the basis of the determined quality measurement. In the subsequent step 450, the second sound signal with the determined second sound frequency is emitted in the direction of the reference element 8 and the quality of the fluid F is determined from the response signal reflected at the reference element 8 before the method ends again in step 460. In particular, it can be used to determine the speed of sound in the fluid F, which can indicate the quality of the fluid on the one hand and which can be used in the level measurement on the other.
Bei dem Verfahren der Fig. 6 kann sich beispielsweise zu Nutze gemacht werden, dass aufgrund des längeren Signalpfads bei der Füllstandmessung eine niedrige Frequenz vorteilhaft sein kann als bei der Qualitätsmessung, bei der ein vergleichsweise kürzerer Signalpfad vorliegt. Außerdem kann bei der Quali tätsmessung eine erhöhte Ortsauflösung bzw. Messgenauigkeit erforderlich sein, so dass hierfür eine höhere Schallfrequenz für das Schallsignal zu bevorzugen ist. In the method of FIG. 6, it can be used, for example, that due to the longer signal path in the Level measurement a low frequency can be advantageous than in the quality measurement, in which there is a comparatively shorter signal path. In addition, an increased spatial resolution or measuring accuracy may be required for the quality measurement, so that a higher sound frequency for the sound signal is to be preferred for this.
Unter Berücksichtigung der Fig. 4 bis 6 kann folglich die Steuereinheit 2 dazu ausgebildet sein, das Schallwandlermodul 10 derart anzusteuern, dass das Schallwandlermodul 10 ein 4 to 6, the control unit 2 can consequently be designed to control the sound transducer module 10 such that the sound transducer module 10 is on
Schallsignal mit einer Schallfrequenz aussendet, dass im Hinblick auf den vorherrschenden Füllstand, die Temperatur des Fluids F und die Messaufgabe optimiert ist. Das heißt, dass die Dämpfungscharakteristik, die von der Schallpfadlänge und der Viskosität des Fluids abhängt, sowohl bei der Füllstands- als auch Qualitätsmessung berücksichtigt wird und somit eine verbesserte Messgenauigkeit bei der Erfassung des Füllstands und/oder der Qualität des Fluids F erreicht werden kann bzw. die Messung in einem größeren Temperaturbereich zuverlässig durchgeführt werden kann. Somit können die in den Fig. 4 bis 6 beschriebenen Verfahren zum Anpassen der Frequenz der vom Schallwandlermodul 10, 11 ausgesandten Schallsignale mitei nander kombiniert werden, um eine optimale Anpassung des Messvorgangs an die gegebenen Bedingungen zu erreichen. Sends sound signal with a sound frequency that is optimized with regard to the prevailing level, the temperature of the fluid F and the measurement task. This means that the damping characteristic, which depends on the sound path length and the viscosity of the fluid, is taken into account both in the level and quality measurement, and thus an improved measurement accuracy in the detection of the level and / or the quality of the fluid F can be achieved or the measurement can be carried out reliably in a larger temperature range. Thus, the methods described in FIGS. 4 to 6 for adapting the frequency of the sound signals emitted by the sound transducer module 10, 11 can be combined with one another in order to achieve an optimal adaptation of the measurement process to the given conditions.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben einer Fluidsensorvor richtung (100), die dazu ausgebildet ist, die Höhe einer Oberfläche (O) eines Fluids (F) und/oder eine Qualität des Fluids (F) in einem Fluidbehälter (B) mittels eines Schallwandlermoduls (10) zu bestimmen, das dazu ausgebildet ist, Schallsignale in das Fluid (F) auszusenden und zu empfangen, wobei das Verfahren aufweist : 1. A method for operating a fluid sensor device (100) which is designed to determine the height of a surface (O) of a fluid (F) and / or a quality of the fluid (F) in a fluid container (B) by means of a sound transducer module (10 ) which is designed to emit and receive sound signals in the fluid (F), the method comprising:
Ermitteln der Temperatur des Fluids (F) ,  Determining the temperature of the fluid (F),
Bestimmen einer Schallfrequenz auf der Grundlage der ermittelten Temperatur des Fluids (F) , und  Determining a sound frequency based on the determined temperature of the fluid (F), and
Ansteuern des Schallwandlermoduls (10) derart, dass ein Schallsignal mit der ermittelten Schallfrequenz in das Fluid (F) ausgesendet wird.  Driving the sound transducer module (10) in such a way that a sound signal with the determined sound frequency is emitted into the fluid (F).
2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit: 2. The method of claim 1, further comprising:
Bestimmen einer Dämpfungscharakteristik des Determine a damping characteristic of the
Fluids (F) auf der Grundlage der ermittelten Temperatur des Fluids (F) , Fluids (F) based on the determined temperature of the fluid (F),
wobei das Ermitteln der Schallfrequenz auf der Grundlage der ermittelten Dämpfungscharakteristik erfolgt.  wherein the sound frequency is determined on the basis of the determined damping characteristic.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Dämp fungscharakteristik proportional zur Viskosität des Fluids (F) ist . 3. The method according to claim 2, wherein the damping characteristic is proportional to the viscosity of the fluid (F).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, ferner mit: 4. The method according to any one of the preceding claims, further comprising:
Ansteuern des Schallwandlermoduls (10) derart, dass ein erstes Schallsignal mit einer ermittelten ersten Schallfrequenz in das Fluid (F) ausgesendet wird, wenn das Fluid eine erste Temperatur aufweist, und Ansteuern des Schallwandlermoduls (10) derart, dass ein zweites Schallsignal mit einer ermittelten zweiten Schallfrequenz in das Fluid (F) ausgesendet wird, wenn das Fluid eine zweite Temperatur aufweist, die größer als die erste Temperatur ist. Actuating the sound transducer module (10) such that a first sound signal with a determined first sound frequency is emitted into the fluid (F) when the fluid has a first temperature, and Driving the sound transducer module (10) in such a way that a second sound signal with a determined second sound frequency is emitted into the fluid (F) when the fluid has a second temperature that is greater than the first temperature.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste Schallfrequenz kleiner ist als die zweite Schallfrequenz. 5. The method of claim 4, wherein the first sound frequency is less than the second sound frequency.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, wobei die erste Schallfrequenz in einem Bereich zwischen ungefähr 100 kHz und ungefähr 2,5 MHz liegt, und 6. The method according to any one of claims 4 and 5, wherein the first sound frequency is in a range between approximately 100 kHz and approximately 2.5 MHz, and
wobei die zweite Schallfrequenz in einem Bereich zwischen ungefähr 500 kHz und ungefähr 4 MHz liegt.  wherein the second sound frequency is in a range between approximately 500 kHz and approximately 4 MHz.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei das Fluid Motoröl, Getriebeöl, eine Harn stofflösung, ein Kraftstoff oder Wasser ist. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the fluid is motor oil, gear oil, a urea solution, a fuel or water.
8. Fluidsensorvorrichtung (100) zum Bestimmen der Höhe (H) einer Oberfläche (0) eines Fluids (F) und/oder der Qualität des Fluids (F) in einem Fluidbehälter (1), wobei die Fluidsensorvorrichtung (100) aufweist: 8. Fluid sensor device (100) for determining the height (H) of a surface (0) of a fluid (F) and / or the quality of the fluid (F) in a fluid container (1), the fluid sensor device (100) comprising:
zumindest ein Schallwandlermodul (10, 11), das dazu ausgebildet ist, Schallsignale mit unterschiedlichen Schallfrequenzen in das Fluid (F) auszusenden und zu empfangen, eine Temperaturerfassungseinrichtung (9) zum Ermitteln der Temperatur des Fluids (F) , und  at least one sound transducer module (10, 11) which is designed to transmit and receive sound signals with different sound frequencies in the fluid (F), a temperature detection device (9) for determining the temperature of the fluid (F), and
eine Steuereinheit (2) , die dazu ausgebildet ist, eine Schallfrequenz auf der Grundlage der ermittelten Temperatur des Fluids (F) zu ermitteln, und  a control unit (2) which is designed to determine a sound frequency on the basis of the determined temperature of the fluid (F), and
das Schallwandlermodul (10) derart anzu steuern, dass ein Schallsignal mit der ermittelten Schall frequenz in das Fluid (F) ausgesendet wird. to control the sound converter module (10) in such a way that a sound signal with the determined sound frequency is emitted into the fluid (F).
9. Fluidsensorvorrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei die Schallfrequenz mit steigender Temperatur des Fluids (F) steigt . 9. Fluid sensor device (100) according to claim 8, wherein the sound frequency increases with increasing temperature of the fluid (F).
PCT/EP2019/071046 2018-08-23 2019-08-05 Method for operating a fluid sensor device and fluid sensor device WO2020038709A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018214293.9 2018-08-23
DE102018214293.9A DE102018214293A1 (en) 2018-08-23 2018-08-23 Method for operating a fluid sensor device and fluid sensor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020038709A1 true WO2020038709A1 (en) 2020-02-27

Family

ID=67551385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/071046 WO2020038709A1 (en) 2018-08-23 2019-08-05 Method for operating a fluid sensor device and fluid sensor device

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018214293A1 (en)
WO (1) WO2020038709A1 (en)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5744898A (en) 1992-05-14 1998-04-28 Duke University Ultrasound transducer array with transmitter/receiver integrated circuitry
DE19932344A1 (en) * 1999-07-10 2001-01-11 Sonotec Dr Zur Horst Meyer & M Arrangement for continuous level measurement in fuel tanks
US7010974B2 (en) * 2003-05-20 2006-03-14 Endress & Hauser Gmbh & Co. Kg Method for measuring a fill level
US8689606B2 (en) 2009-03-23 2014-04-08 Koninklijke Philips N.V. Gas sensing using ultrasound
DE102014210077A1 (en) 2014-05-27 2015-12-03 Continental Automotive Gmbh Apparatus and method for determining a height of a fluid surface in a fluid container
DE102014210080A1 (en) 2014-05-27 2015-12-03 Continental Automotive Gmbh Apparatus for determining a height of a fluid surface in a fluid container
US9255910B2 (en) 2010-10-07 2016-02-09 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno System and method for performing ultrasonic pipeline wall property measurements
US20160363561A1 (en) 2014-02-26 2016-12-15 Sintef Tto As Methods and systems for measuring properties with ultrasound
US20170059388A1 (en) * 2015-08-28 2017-03-02 Reservoir Management Services, Llc Speed-of-Sound Independent Fluid Level Measurement Apparatus and Method of Use
US20170360415A1 (en) 2016-06-20 2017-12-21 Butterfly Network, Inc. Universal ultrasound device and related apparatus and methods
WO2018077962A1 (en) 2016-10-27 2018-05-03 Koninklijke Philips N.V. An ultrasound system with a tissue type analyzer

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014146208A1 (en) * 2013-03-22 2014-09-25 The University Of Western Ontario Self-calibrating ultrasonic-based monitoring system
US10168200B2 (en) * 2016-08-10 2019-01-01 Ssi Technologies, Inc. Systems and methods for power management in ultrasonic sensors

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5744898A (en) 1992-05-14 1998-04-28 Duke University Ultrasound transducer array with transmitter/receiver integrated circuitry
DE19932344A1 (en) * 1999-07-10 2001-01-11 Sonotec Dr Zur Horst Meyer & M Arrangement for continuous level measurement in fuel tanks
US7010974B2 (en) * 2003-05-20 2006-03-14 Endress & Hauser Gmbh & Co. Kg Method for measuring a fill level
US8689606B2 (en) 2009-03-23 2014-04-08 Koninklijke Philips N.V. Gas sensing using ultrasound
US9255910B2 (en) 2010-10-07 2016-02-09 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno System and method for performing ultrasonic pipeline wall property measurements
US20160363561A1 (en) 2014-02-26 2016-12-15 Sintef Tto As Methods and systems for measuring properties with ultrasound
DE102014210077A1 (en) 2014-05-27 2015-12-03 Continental Automotive Gmbh Apparatus and method for determining a height of a fluid surface in a fluid container
DE102014210080A1 (en) 2014-05-27 2015-12-03 Continental Automotive Gmbh Apparatus for determining a height of a fluid surface in a fluid container
US20170059388A1 (en) * 2015-08-28 2017-03-02 Reservoir Management Services, Llc Speed-of-Sound Independent Fluid Level Measurement Apparatus and Method of Use
US20170360415A1 (en) 2016-06-20 2017-12-21 Butterfly Network, Inc. Universal ultrasound device and related apparatus and methods
WO2018077962A1 (en) 2016-10-27 2018-05-03 Koninklijke Philips N.V. An ultrasound system with a tissue type analyzer

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018214293A1 (en) 2020-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69527566T2 (en) Liquid level ultrasound probe without a resting tube
DE4307635C2 (en) The level measurement
EP2104839A1 (en) Method for determining and monitoring the filling level of a medium in a container according to a propagation time measurement method
DE4311963A1 (en) Level measuring device
DE4338743A1 (en) Method and device for operating an ultrasonic sensor
DE4025326A1 (en) Level measurement, esp. in vehicle engine sump - using detection of ultrasonic pulses transmitted through liquid and reflected back from surface
DE102014210077A1 (en) Apparatus and method for determining a height of a fluid surface in a fluid container
DE10312100A1 (en) Liquid level measurement device, especially for a motor vehicle fuel tank, comprises an ultrasonic transducer with a shaped sound guidance channel to permit measurement of low fuel levels
WO2014009165A1 (en) Method and device for determining a height of a fluid level in a fluid container
WO2020038809A1 (en) Method for operating a fluid sensor device and fluid sensor device
DE102006045654B3 (en) Combination sensor for determining quality and level of fluid in container, particularly sensor for measuring oil in internal combustion engine, comprises disc-shaped piezo-ceramic sensor that activates frequency in thickening direction
DE10350084B4 (en) Sensor device for detecting a level and method for operating the sensor device
DE10244772A1 (en) Acoustic fluid measurement system
DE102005043263A1 (en) Device for detecting a level of a fluid in a container
EP1922529B1 (en) Method for measuring the level and inclination of the surface of a liquid
WO2020038709A1 (en) Method for operating a fluid sensor device and fluid sensor device
DE10309861B4 (en) Method and device for determining at least one chemical or physical property of a liquid in level measurement in a container
DE102018202209B3 (en) Device for determining a height and / or quality of a fluid in a fluid container
EP1859236B1 (en) Device for measuring the level of a liquid in a container by means of an ultrasonic converter
DE102012002011A1 (en) Oil level measuring device for measuring filling level of liquid in container of oil-lubricated engine in motor vehicle, has damping cup and ultrasonic sensor, where damping cup has vertically movable reflecting element
DE102018214294B4 (en) Method for operating a fluid sensor device and fluid sensor device
WO2020038797A1 (en) Method for operating a fluid sensor device and fluid sensor device
EP4367484B1 (en) Calibration method for a flow measurement system, flow measurement system and computer program product
WO2020038802A1 (en) Method for operating a fluid sensor device and fluid sensor device
EP3265763B1 (en) Sound transducer for receiving underwater sound waves, transducer device, sonar, and watercraft

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19750119

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19750119

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1