SE527128C2

SE527128C2 - Acoustic liquid level measurement device with gas composition compensation property for fuel tank in car, has feeding unit to supply fluid originating from tank into portion of waveguide located above liquid level

Info

Publication number: SE527128C2
Application number: SE0302709A
Authority: SE
Inventors: Jan Bostroem
Original assignee: Axsensor Ab
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2005-12-27
Also published as: SE0302709L; SE0302709D0; CN101458113A; CN101458113B

Abstract

A waveguide (12) is connected to transducer (14) provided outside liquid (16) for transmitting and receiving acoustic signals and is extended into liquid. A feeding unit supplies the fluid originating from a tank (18) into a portion of the waveguide located above a liquid level. An independent claim is also included for liquid level measurement method.

Description

25 30 Sammanfattning av uppﬁnningen Ett ändamål med föreliggande uppﬁnning är att anvisa en akustisk mätanordning som är förbättrad jämfört med kända akustiska mätanordningar. Summary of the Invention An object of the present invention is to provide an acoustic measuring device which is improved compared to known acoustic measuring devices.

Ett speciellt ändamål är att anvisa en akustisk mätanordning där mätningen kompenseras med avseende på gaskompositionen.A special object is to provide an acoustic measuring device where the measurement is compensated with respect to the gas composition.

Dessa och andra ändamål, vilka kommer att framgå av den följande beskrivningen, har uppnåtts med en akustisk mätanordning av den inledningsvis angivna typen, ytterliggare omfattande organ för att mata ett ﬂuid från tanken till den del av vågledaren som är belägen ovanför vätskenívån.These and other objects, which will become apparent from the following description, have been achieved with an acoustic measuring device of the type initially indicated, further comprising means for feeding a ﬂ uid from the tank to the part of the waveguide located above the liquid level.

Föreliggande uppfinning är baserad på insikten att det genom matning av ﬂuid från tanken genom vågledaren är möjligt att åstadkomma en atmosfär i vågledaren som är väsentligen likformig genom hela vågledaren över vätskenivån. Detta medför att ljudhastigheten, vilken beror på gaskompositionen, i vågledaren kompenseras med hänsyn till gaskompositionen. Vid ett utnyttjande av den för gaskompositionen kompenserade ljudhastigheten är beräknad i relation till en del av vågledaren belägen ovanför vätskenivån för att bestämma våtskenivån i tanken blir som en följd därav denna totala nivåmätning mycket noggrann.The present invention is based on the insight that by feeding iduid from the tank through the waveguide it is possible to create an atmosphere in the waveguide which is substantially uniform throughout the waveguide above the liquid level. This means that the speed of sound, which depends on the gas composition, in the waveguide is compensated with regard to the gas composition. When utilizing the sound velocity compensated for the gas composition is calculated in relation to a part of the waveguide located above the liquid level to determine the liquid level in the tank, as a result this total level measurement becomes very accurate.

En annan fördel med att mata vätska från tanken till vågledaren är att teniperatiiren i vågledaren kan bli likadan genom hela vågledaren över ﬂuidnivån. Således kompenseras ljudhastigheten i vågledaren dessutom med avseende på temperatur, vilket också ökar den totala mätningen av vätskenívån.Another advantage of feeding liquid from the tank to the waveguide is that the teniperatiir in the waveguide can be the same throughout the waveguide above the id uid level. Thus, the speed of sound in the waveguide is also compensated with respect to temperature, which also increases the overall measurement of the liquid level.

Vid en utfóringsform av uppfinningen matas ﬂuid från tanken in i en referensdel av vågledaren. Referensdelen definieras som delen av vågledaren mellan transducern och ett referenselernent. Referenselementet kan exempelvis vara ett i vågledaren placerat utsprång.In one embodiment of the invention, id is fed from the tank into a reference part of the waveguide. The reference part is defined as the part of the waveguide between the transducer and a reference element. The reference element can, for example, be a projection placed in the waveguide.

Fluid som matas in i referensdelen kan därefter strömma genom hela vågledaren belägen över vätskeytan. Fluidﬂödet resulterar i att gaskompositionen genom referensdelen och återstoden av vågledaren är konstant, varigenom, allt armars lika, ljudhastigheten också är konstant.Fluid fed into the reference portion can then flow through the entire waveguide located above the liquid surface. The fluid fate results in the gas composition through the reference part and the remainder of the waveguide being constant, whereby, equal to all arms, the speed of sound is also constant.

Detta möjliggör en mycket noggrann mätning av vätskenivån i tanken.This enables a very accurate measurement of the liquid level in the tank.

Företrådesvis är det ﬂuidﬂöde som matas genom mätanordningens vågledare tillräckligt litet för att göra det möjligt för en akustisk signal, till exempelvis en akustisk puls, att röra sig i vågledaren. Således påverkas de akustiska pulser som fortplantar sig genom vågledaren inte märkbart av den strömmande ﬂuiden, samtidigt som ånga kan ﬁigöras från ﬂuiden fór att skapa en likformi g gaskomposition genom vågledaren, vilket såsom diskuterats ovan resulterar i en mycket noggrann mätning. 10 15 20 25 30 ﬁlñﬂ l (fl b» Vid en annan utíöringsform av uppﬁnningen är den ﬂuid som skall matas från tanken till vågledaren en vätska. En fördel med att använda en vätska är att vätskan från tanken lätt kan matas in i vågledaren. Alternativt är den ﬂuid som skall matas från tanken till vågledaren en gas, vilken exempelvis kan tas från atmosfären över vätskeytan i tanken.Preferably, the ﬂ uid ﬂ fate fed through the waveguide of the measuring device is small enough to enable an acoustic signal, for example an acoustic pulse, to move in the waveguide. Thus, the acoustic pulses propagating through the waveguide are not appreciably affected by the flowing sound, while steam can be generated from the sound to create a uniform gas composition through the waveguide, which as discussed above results in a very accurate measurement. 10 15 20 25 30 ﬁ lñ ﬂ l (fl b »In another embodiment of the invention, the ﬂ uid to be fed from the tank to the waveguide is a liquid. An advantage of using a liquid is that the liquid from the tank can be easily fed into the waveguide. Alternatively the ﬂ uid to be fed from the tank to the waveguide is a gas, which can, for example, be taken from the atmosphere over the liquid surface in the tank.

Vid en ytterligare utföringsfonn är mätanordningen anordnad i en tank som också har en bränslepump, såsom bränsletariken i en bil, varigenom ﬂuidﬂödet i vågledaren matas av bränslepumpen. Exempelvis kan en del av bränslereturﬂödet som kommer från bränslepumpen ledas in i vågledaren. Detta möjliggör ett stadigt bränsleﬂöde genom vågledaren, vilket såsom har beskrivits ovan resulterar i en noggrann mätning. En arman fördel med att använda bränslepumpen är att ingen extra matningsanordning krävs, vilket underlättar konstruktionen av mätanordníngen.In a further embodiment, the measuring device is arranged in a tank which also has a fuel pump, such as the fuel tarik in a car, whereby the i uid ﬂ fate in the waveguide is fed by the fuel pump. For example, part of the fuel return ﬂ fate coming from the fuel pump can be led into the waveguide. This enables a steady fuel flow through the waveguide, which as described above results in an accurate measurement. Another advantage of using the fuel pump is that no additional feed device is required, which facilitates the construction of the measuring device.

Enligt en andra aspekt på uppﬁnningen omfattar referensdelen av mätanordningen av den inledningsvis angivna typen dessutom ﬂera dräneringshål. En fördel med dräneringshålen är att det är möjligt att bli av med överskottsﬂuid som oavsiktligt kommer in i mätanordningens referensdel, till exempel om den tank som innehåller den vätska som skall mätas lutar. En annan fördel med drâneringshålen är att överskottsﬂuid som kommer från det till vågledaren matade ﬂuidﬂödet kan Överskottsﬂuid som är ett resultat av kondensation i vågledaren kan också dräneras via dråneringshålen.According to a second aspect of the invention, the reference part of the measuring device of the type initially indicated further comprises ﬂ your drainage holes. An advantage of the drainage holes is that it is possible to get rid of excess id uid which inadvertently enters the reference part of the measuring device, for example if the tank containing the liquid to be measured is inclined. Another advantage of the drainage holes is that excess ﬂ uid that comes from the ﬂ uid ﬂ fate fed to the waveguide can Excess ﬂ uid which is a result of condensation in the waveguide can also be drained via the drainage holes.

Det må påpekas att derma aspekt på uppfinningen med dräneringshål inte behöver vara begränsad till någon speciell typ av mätanordning utan är tillämpbar vid vag' e mätanordning som har en vågledare med en del över ﬂuidytan.It should be pointed out that this aspect of the invention with drainage holes need not be limited to any particular type of measuring device but is applicable to a vague measuring device having a waveguide with a part above the surface.

Vid en utiöringsform av denna andra aspekt på uppfinningen omfattar mätanordningen dessutom en absorberande struktur anordnad intill dräneringshålen. Den absorberande strukturen kan exempelvis vara ett absorberande tyg. Genom att använda en absorberande struktur i anslutning till dräneringshålen är det möjligt att minska stömingar av de akustiska pulsema i vågledaren som annars skulle kunna orsakas av dräneringshålen, och på så sätt uppnå en mera robust mätning.In an embodiment of this second aspect of the invention, the measuring device further comprises an absorbent structure arranged next to the drainage holes. The absorbent structure may be, for example, an absorbent fabric. By using an absorbent structure in connection with the drainage holes, it is possible to reduce disturbances of the acoustic pulses in the waveguide which could otherwise be caused by the drainage holes, and thus achieve a more robust measurement.

Den absorberande strukturen omfattar en huvuddel och åtminstone en änddel, varvid änddelen är belägen under huvuddelen. Detta gör det möjligt att ansamla den av den absorberande strukturen absorberade ﬂuiden i änden genom sifoneffekten. Den ansamlade ﬂuiden kan därefter droppa av från änden av den absorberande strukturen, exempelvis tillbaka till tanken.The absorbent structure comprises a main part and at least one end part, the end part being located below the main part. This makes it possible to accumulate the ﬂ uid absorbed by the absorbent structure at the end through the siphon effect. The accumulated ﬂuide can then drip off from the end of the absorbent structure, for example back to the tank.

Vid en annan uttöringsforin av uppfinningen är en del av vågledaren belägen över vätskenivån, exempelvis referensdelen, placerad utanför tanken. Dessutom har 10 15 20 25 30 s' 11 .'27 128 4 mätanordningen en trattkonstruktion som vid sin bottenände har en öppning vilken står i förbindelse med tanken. Trattkonstruktíonen är anordnad på sådant sätt att mätobjektets vågledare sträcker sig genom öppningen in i tanken. I drift samlar trattkonstruktionen upp ﬂuid som kommer från vågledarens dräneringshål och leder tillbaka ﬂuiden till tanken via passagen vid trattkonstruktionens botten.In another embodiment of the invention, a part of the waveguide is located above the liquid level, for example the reference part, located outside the tank. In addition, the measuring device has a funnel construction which at its bottom end has an opening which communicates with the tank. The funnel construction is arranged in such a way that the waveguide of the measuring object extends through the opening into the tank. In operation, the hopper structure collects ﬂ uid coming from the waveguide drainage holes and leads the ﬂ uid back to the tank via the passage at the bottom of the hopper structure.

Trattkonstruktionen kan vara utformad på sådant sätt att vinkeln mellan trattkonstruktionens innervägg och horisontalplanet är större än en vald, maximalt tillåten lutningsvinkel på tanken. Detta innebär att så länge tanken lutar mindre än den maximalt tillåtna tankelutningsvinkeln har trattkonstruktionens sidoväggar en sådan lutning att ﬂuid från referensdelen strömmar ned längs de inre sidoväggama och återförs till tanken. Som en följd därav arbetar mätanordningen riktigt även om tanken lutar (upp till en viss gräns) vilket ökar mätanordningens tillförlitlighet. Företrädesvis ligger den maximalt tillåtna tanklutningsvinkeln i område 10-35 ”_ Kort beskrivning av ritningarna För närvarande föredragna utíöríngsformer av uppﬁnningen kommer nu att beskrivas ytterligare med hänvisning till de bifogade ritningarna på vilka: F ig 1 är en schematisk sidovy av en uttöringsfonn av uppﬁnningen med organ för inmatning av ett ﬂuidﬂöde i vågledaren; Fig 2 är en sehernatisk partiell sidovy av en utföringsform av uppﬁnningen där referensdelen år placerad i en trattforrnig konstruktion; Fig 3 är en schematisk partiell sidovy av en arman utföringsforrn av uppﬁnningen med en sifonfunktion.The funnel structure can be designed in such a way that the angle between the inner wall of the funnel structure and the horizontal plane is greater than a selected, maximum permissible angle of inclination of the tank. This means that as long as the tank is inclined less than the maximum permissible tank inclination angle, the side walls of the funnel structure have such an inclination that ﬂ uid from the reference part flows down along the inner side walls and is returned to the tank. As a result, the measuring device works properly even if the tank is inclined (up to a certain limit), which increases the reliability of the measuring device. Preferably, the maximum allowable tank tilt angle is in the range of 10-35 ". Brief Description of the Drawings Presently preferred embodiments of the invention will now be further described with reference to the accompanying drawings in which: means for inputting a ﬂ uid ﬂ fate into the waveguide; Fig. 2 is a sehernatic partial side view of an embodiment of the invention in which the reference part is placed in a funnel-shaped construction; Fig. 3 is a schematic partial side view of another embodiment of the invention with a siphon function.

Detaljerad beskrivning av ßredragga utföringsforrner Fig l visar en íöredragen utföringsforrn av en mätanordning enligt föreliggande uppﬁnning. Mätanordningen har till uppgift att bestämma nivån av vätska i en tank. Tanken kan exempelvis vara en bränsletank på en båt eller ett fordon, såsom en bil eller en lastbil.Detailed Description of the Extended Embodiments Fig. 1 shows a preferred embodiment of a measuring device according to the present invention. The measuring device has the task of determining the level of liquid in a tank. The tank can be, for example, a fuel tank on a boat or a vehicle, such as a car or a truck.

Den vätska som skall mätas kan exempelvis vara vatten, bensin eller diesel eller liknande.The liquid to be measured can be, for example, water, petrol or diesel or the like.

Den i ﬁg l visade tanken har också en bränslepump 11.The tank shown in ﬁ g l also has a fuel pump 11.

I ﬁg 1 har mätanordningen 10 enligt uppﬁnningen en vågledare 12 med en ände som är ansluten till en transducer 14, medan den andra änden sträcker sig in i det ﬂuid 16 som ﬁnns i tanken 18. Den ände 20 av vågledaren 12 som sträcker sig in i ﬂuiden 16 har en öppning för att göra det möjligt för ﬂuid att komma in i vågledaren. Dessutom är den ände 20 10 15 20 25 30 527 5 128 av vågledaren som sträcker sig in i ﬂuiden företrädesvis partiellt ﬁxerad på bottendelen av tanken 18. Detta garanterar positionen för vågledarens 12 ände 20 och möjliggör vätskenivåmätning redan från tankens botten.In Fig. 1, the measuring device 10 according to the invention has a waveguide 12 with one end connected to a transducer 14, while the other end extends into the ﬂ uid 16 found in the tank 18. The end 20 of the waveguide 12 extending into the ﬂ uid 16 has an opening to allow ﬂ uid to enter the waveguide. In addition, the end 20 of the waveguide extending into the surface is preferably partially axed to the bottom of the tank 18. This guarantees the position of the end 20 of the waveguide 12 and enables liquid level measurement already from the bottom of the tank.

Den ovannämnda transducem 14 kan exempelvis vara en billig piezoelektrisk komponent eller bestå av en separat ljudsändare och -mottagare. Tranducem är anordnad i anslutning till en elektronisk styranordning 22, vilken har till uppgift att styra transducem och beräkna vätskenivån baserad på de signaler som sänds och tas emot av transducem.The above-mentioned transducer 14 may, for example, be an inexpensive piezoelectric component or consist of a separate sound transmitter and receiver. The transducer is arranged in connection with an electronic control device 22, which has the task of controlling the transducer and calculating the liquid level based on the signals transmitted and received by the transducer.

Dessutom har vågledaren 12 ett referenselement 26, exempelvis ett inuti vågledaren placerat utsprång. Referenselernentet 26 kan exempelvis vara ringforrnigt eller ha en tapp som är anordnad i vågledarens vägg. Den del av vågledaren 12 som sträcker sig från den till transducem 14 anslutna änden till referenselementet 26 kallas häreﬁer vågledarens referensdel 28. Delen av vågledaren 12 från tankens 20 botten till den maximala tankhöjden 30, det vill säga den maximalt möjliga ﬂuidnivån kallas här efter vågledarens 12 mätdel 32.In addition, the waveguide 12 has a reference element 26, for example a projection placed inside the waveguide. The reference element 26 may, for example, be annular or have a pin which is arranged in the wall of the waveguide. The part of the waveguide 12 extending from the end connected to the transducer 14 to the reference element 26 is hereinafter referred to as the waveguide reference part 28. The part of the waveguide 12 from the bottom of the tank 20 to the maximum tank height 30, i.e. the maximum possible measuring part 32.

Delen av vågledaren 12 mellan referensdelen och mätdelen kallas häreﬁer den ”döda” delen 34.The part of the waveguide 12 between the reference part and the measuring part is here called the "dead" part 34.

Referensdelen i ﬁg 1 har skruvform, men referensdelen kan ha annan form, till exempelvis en platt spiralform eller en mera långsträckt form.The reference part in ﬁ g 1 has a screw shape, but the reference part can have another shape, for example a flat spiral shape or a more elongated shape.

Vid mätning av vätskenivân matas tranducern 14 med en elektrisk signal från styranordningen 22 för att alstra en ljudpuls. Ljudpulsen utsänds från transducem 14 och styrs genom vågledaren 12 mot vätskeytan 26. Ljudpulsen reflekteras delvis av referenselenientet 26 vid änden av vågledarens referensdel 28. Återstoden av pulsen passerar den döda delen 34 och rör sig genom mätdelen 32 tills den reﬂekteras av vätskans yta 36. Således kommer två reﬂekterade pulser tillbaka till transducem 14. Den ena reflekterade pulsen är associerad med referenselementet, och den andra reflekterade pulsen är associerad med vätskeytan. Som ett svar på de mottagna ljudpulserria genererar transducem 14 motsvarande elektriska signaler och matar tillbaka dessa till styrenheten 22.When measuring the liquid level, the transducer 14 is supplied with an electrical signal from the control device 22 to generate a sound pulse. The sound pulse is emitted from the transducer 14 and is directed through the waveguide 12 towards the liquid surface 26. The sound pulse is partially reflected by the reference element 26 at the end of the waveguide reference part 28. The remainder of the pulse passes the dead part 34 and moves through the measuring part 32 until it is reflected by the liquid surface 36. two reflected pulses return to the transducer 14. One reflected pulse is associated with the reference element, and the other reflected pulse is associated with the liquid surface. In response to the received sound pulses, the transducer 14 generates corresponding electrical signals and supplies them back to the control unit 22.

Vågledarens 12 döda del 34 är tillräckligt lång för att säkerställa att de båda av referenselementet 26 och ﬂuidytan 36 reﬂekterade pulserna är tillräckligt separerade så att de båda pulserna är särskiljbara, även om tanken är helt fylld och pnlsema därmed återvänder till transducern 14 relativt nära varandra. Genom att känna till tidsintervallet mellan varje puls, det vill säga gångtiden för varje akustisk puls, och längden på referensdelen 28, den döda delen 34 och mätdelen 32, är det möjligt för styranordníngen 22 att beräkna vätskenivån eller vätskevolymen i tanken enligt förljande fonnel: 10 15 20 25 30 527 128 6 Nivå = (referensdcl + död del + mätdel) - (referensdel/REF) x YTA Där ”referensdel”, ”död del” och ”mätdel” hänför sig till längden av respektive föremål, och REF och YTA hänför sig till gångtiden för den av referenselementet respektive vätskeytan reﬂekterade pulsen.The dead portion 34 of the waveguide 12 is long enough to ensure that the two pulses reflected by the reference element 26 and the surface 36 are sufficiently separated so that the two pulses are distinguishable, even if the tank is completely filled and the pulses thus return to the transducer 14 relatively close to each other. By knowing the time interval between each pulse, i.e. the running time of each acoustic pulse, and the length of the reference part 28, the dead part 34 and the measuring part 32, it is possible for the control device 22 to calculate the liquid level or liquid volume in the tank according to the following formula: 15 20 25 30 527 128 6 Level = (reference part + dead part + measuring part) - (reference part / REF) x SURFACE Where "reference part", "dead part" and "measuring part" refer to the length of the respective object, and REF and SURFACE refers to the running time of the pulse reflected by the reference element and the liquid surface, respectively.

Således beräknas vätskenivån genom subtraktion av vägledarens totala längd med längden på vågledaren över ytan, varigenom längden på vågledaren över ytan beräknas när ljudhastigheten (= referensdel/REF) timar tiden YTA.Thus, the liquid level is calculated by subtracting the total length of the guide with the length of the waveguide above the surface, whereby the length of the waveguide above the surface is calculated when the sound velocity (= reference part / REF) hours the time SURFACE.

Beräkningarna ovan görs av styranordningen 22.The calculations above are made by the control device 22.

Mätanordningen har vidare en anslutning 38 mellan vågledarens referensdel 28 och bränslerettiren 40 från bränslepumpen l l. Anslutningen 38 är ett rör som kan leda ett sådant ﬂuid som bensin. Dessutom har referensdelen 28 ﬂera dräneringshål 42. Företrädesvis har referensdelen 28 cza 8 dräneringshål per slinga av skruvspiralen.The measuring device further has a connection 38 between the reference part 28 of the waveguide and the fuel return 40 from the fuel pump 11. In addition, the reference part 28 ﬂ has drainage holes 42. Preferably, the reference part 28 cza has 8 drainage holes per loop of the screw spiral.

Samtidigt som ljudpulserna rör sig igenom vågledaren 8 på det ovan beskrivna sättet pumpas fluid, i detta fallet bränsle, från tanken med hjälp av bränslepumpen 11, genom anslutningsröret 38 och in i referensdelen 28. Således pumpas ett bränsleﬂöde kontinuerligt genom vågledaren 12 under mätningsprocessen. Det bränsle som rör sig genom vågledaren 12 återförs till tanken 18 via dräneringshålen 42 och via själva vågledaren 12. Å ena sidan är storleken på det kontinuerliga flödet genom vågledaren 12 tillräckligt stort för att gas kan lämna fluidﬂödet, varigenom kompositionen av gasen i mätanordningen blir väsentligen identisk genom vågledaren. Å andra sidan är storleken på ﬂödet tillräckligt liten för att ljudpulserna i referensdelen 28 inte påverkas märkbart av sj älva ﬂuiden.At the same time as the sound pulses move through the waveguide 8 in the manner described above, fluid, in this case fuel, is pumped from the tank by means of the fuel pump 11, through the connecting pipe 38 and into the reference part 28. Thus a fuel flow is pumped continuously through the waveguide 12 during the measurement process. The fuel moving through the waveguide 12 is returned to the tank 18 via the drainage holes 42 and via the waveguide 12 itself. identical through the waveguide. On the other hand, the magnitude of the ﬂ fate is small enough that the sound pulses in the reference part 28 are not appreciably affected by the ﬂ uiden itself.

Tack vare det enligt uppﬁnningen föreslagna, samtidiga ﬂuidﬂödet genom vågledaren och referensdelen är kompositionen hos gasen i referensdelen 8 väsentligen likadan genom hela vågledaren placerad över vätskenivån. Detta innebär att ljudhastigheten, vilken varierar i beroende av gaskompositionen, i vågledaren kompenseras med avseende på gaskompositionen.Thanks to the proposed simultaneous flow through the waveguide and the reference part proposed according to the invention, the composition of the gas in the reference part 8 is substantially the same throughout the entire waveguide placed above the liquid level. This means that the speed of sound, which varies depending on the gas composition, in the waveguide is compensated with respect to the gas composition.

Eftersom. formeln ovan utnyttjar ljudhastigheten i enlighet med referensmätningen för att beräkna vätskenivån i tanken 18, erhålls en mycket noggrarm för gaskompositionen kompenserad mätning av vätskenivån.Since. the formula above uses the speed of sound in accordance with the reference measurement to calculate the liquid level in the tank 18, a very accurate arm for the gas composition compensated measurement of the liquid level is obtained.

Vid utföringsforrnen ovanär mätdelen 32 väsentligen vertikal och erhålls en absolut mätning av vätskenivån. Emellertid är det också möjligt att luta mätdelen för att få den att passa i olika tankar med olika höjd. I det fallet är det fördelaktigt att beräkna 10 15 20 25 30 ,v»__. ¥ förhållandet mellan vätskenivån och tankens maximala nivå för att undvika ytterligare -A IJ (31) kalibrering, varvid: förhållandet = nivå/mätdel _ Vid den i fig 1 visade utföringsforinen av uppfinningen utnyttjas plan vågutbredning. För att åstadkomma den plana vågutbredningen är våglängden mycket större än vågledarens diameter. Våglångden bör vara längre än aproximativt dubbla diametern.In the embodiment above, the measuring part 32 is substantially vertical and an absolute measurement of the liquid level is obtained. However, it is also possible to tilt the measuring part to make it fit in different tanks with different heights. In that case it is advantageous to calculate 10 15 20 25 30, v »__. ¥ the ratio between the liquid level and the maximum level of the tank in order to avoid further -A IJ (31) calibration, whereby: the ratio = level / measuring part _ In the embodiment of the invention shown in Fig. 1, flat wave propagation is used. To achieve the flat wave propagation, the wavelength is much larger than the diameter of the waveguide. The wavelength should be longer than approximately twice the diameter.

Våglängden på de akustiska pulsema ligger företrädesvis i intervallet c:a 2-10 cm, vilket motsvara en frekvens på cza 3,4-17 kHz, det vill säga inte ultraljud. På gnind av den relativt stora våglängden måste vågledaren också vara lång. Företrädesvis är längden på referensdelen upp till cza 70 cm, och längden på den döda delen är upp till cza 30 cm.The wavelength of the acoustic pulses is preferably in the range of about 2-10 cm, which corresponds to a frequency of about 3.4-17 kHz, i.e. not ultrasound. At the junction of the relatively large wavelength, the waveguide must also be long. Preferably, the length of the reference part is up to about 70 cm, and the length of the dead part is up to about 30 cm.

Den i ﬁg 1 visade vågledaren 12 kan också ha ytterligare referenselement placerade på kända avstånd från det första referenselementet 26. Vid andvändning av exempelvis ett ytterligare referenselement återgår en ytterligare ljudpuls till transcievem, varigenom pulsens gångtid utnyttjas för att beräkna den aktuella ljudhastigheten. Ytterligare referenselement kan exempelvis vara placerade i mätdelen eller mellan tranducern och det första referenselementet. Det förstnämnda fallet resulterar i att referensdelen beﬁnner sig närmare vätskan när vätskenivån är låg.The waveguide 12 shown in Fig. 1 may also have additional reference elements placed at known distances from the first reference element 26. When using, for example, an additional reference element, an additional sound pulse returns to the transceiver, whereby the pulse travel time is used to calculate the current sound speed. Additional reference elements can, for example, be placed in the measuring part or between the transducer and the first reference element. The former case results in the reference part moving closer to the liquid when the liquid level is low.

Fig 2-3 visar uttöringsforiner av föreliggande uppfinning där referensdelen 28 är belägen utanför tanken. Anordningarna i fig 2-3 har samma grundkonstruktion och särdrag som den i ﬁ g 1 visade anordningen och identiska hänvisningsbeteckningar har använts för samma komponenter i samtliga ﬁgurer.Figs. 2-3 show exhaust vents of the present invention where the reference member 28 is located outside the tank. The devices in Figures 2-3 have the same basic construction and features as the device shown in Figure 1 and identical reference numerals have been used for the same components in all models.

Fi g 2 visar en mätanordning där referensdelen 28 är placerad utanför tanken 18 i exempelvis en båt. Referensdelen 28 har ﬂera dräneringshål 42. Mätanordningen har vidare en trattliknande konstruktion 44 i vilken referensdelen 28 är anordnad. Referensdelen 28 är formad som en spiral, som i fig 2 ligger i linje med trattens 44 innervägg 46. Alternativt kan referensdelen vara formad som exempelvis en plan spiral som är placerad inuti tratten 44.Fig. 2 shows a measuring device where the reference part 28 is located outside the tank 18 in, for example, a boat. The reference part 28 has drainage holes 42. The measuring device further has a funnel-like construction 44 in which the reference part 28 is arranged. The reference part 28 is shaped as a spiral, which in Fig. 2 is in line with the inner wall 46 of the funnel 44. Alternatively, the reference part may be shaped as, for example, a flat spiral which is placed inside the funnel 44.

Trattens 44 bottenändöppning 48 är ansluten till tanken» l 8, och vågledaren 12 sträcker sig in i tanken 18 genom öppningen 48.The bottom end opening 48 of the hopper 44 is connected to the tank 11, and the waveguide 12 extends into the tank 18 through the opening 48.

Mätningen av vätskenivän i tanken sker på liknande sätt som beskrivits ovan med hänvisning till ﬁg 1.The measurement of the liquid level in the tank takes place in a similar manner as described above with reference to ﬁ g 1.

Vid anordningen visad i ﬁg 2 leds överskottsﬂuid från ﬂuidﬂödet i referensdelen 28 ut genom dräneringshålen 42 och återgår till tanken 18 via tratten 44. Överskottbränsle 10 15 20 25 30 527 128 8 från exempelvis kondensering och/eller ﬂuid som kommer in i referensvågledaren 28 från tanken 18 om tanken lutar, kan ledas ut genom dräneringshålen 42 och tillhörande tratt 44.In the device shown in ﬁ g 2, excess ﬂ uid from ﬂ uid ﬂ in the reference part 28 is led out through the drainage holes 42 and returns to the tank 18 via the funnel 44. Excess fuel 10 15 20 25 30 527 128 8 from, for example, condensation and / or ﬂ uid entering the reference waveguide 28 from the tank 18 if the tank is inclined, can be led out through the drainage holes 42 and associated funnel 44.

Fluid leds tillbaka till tanken 18 av tratten 44 så länge trattens vinkel A är större än tankens lutningsvinkel. Vid konstruktionen av mätanordningen kan således trattens 44 lutning väljas på sådant sätt att tankmätanordningen kan klara mätningar upp till en förutbestämd, maximalt tillåten lutningsvinkel hos tanken. I exempelvis en båt kan den maximalt tillåtna lutningsvinkeln uppgå till i storleksordningen cza 25 °, varigenom trattens vinkel A ställs in precis över den valda maximalt tillåtna lutningsvinkeln.Fluid is returned to the tank 18 by the hopper 44 as long as the angle A of the hopper is greater than the angle of inclination of the tank. In the construction of the measuring device, the inclination of the funnel 44 can thus be selected in such a way that the tank measuring device can withstand measurements up to a predetermined, maximum permissible angle of inclination of the tank. In a boat, for example, the maximum permissible angle of inclination can amount to the order of about 25 °, whereby the angle A of the hopper is set just above the selected maximum permissible angle of inclination.

En annan utfóringsforrn av uppﬁnningen visas i ﬁg 3. I ﬁg 3 är mätanordningens referensdel 28 utformad på liknande sätt som en plan spiral och placerad utanför tanken.Another embodiment of the invention is shown in Fig. 3. In Fig. 3, the reference part 28 of the measuring device is designed in a similar manner as a flat spiral and placed outside the tank.

Mätanrodningen har också en behållare 50 i vilken den som en plan spiral utfonnade referensdelen är placerad. Behållaren 50 har en väsentligen cirkulär bottenplatta 52 och en vägg 54 som sträcker sig uppåt från boittenplattans kant. Behållaren50 är ansluten till tanken via en öppning 56 i bottenplattan 52, varigenom vågledaren 12 sträcker sig in i tanken via öppningen 56. Behållaren 50 har också ett absorberande skikt 58 som sträcker sig över behällarens bottenplatta 52 och ned in i öppningen 56 till tanken. Det må påpekas att de nedre ändarna 60 av det absorberande skiktet 58 är placerade i passagen till tanken. Det absorberande skiktet 58 kan exempelvis vara en absorberande duk, såsom en svarnpduk.The measuring rod also has a container 50 in which the reference part formed as a flat spiral is placed. The container 50 has a substantially circular bottom plate 52 and a wall 54 extending upwardly from the edge of the outer plate. The container 50 is connected to the tank via an opening 56 in the bottom plate 52, whereby the waveguide 12 extends into the tank via the opening 56. The container 50 also has an absorbent layer 58 extending over the bottom plate 52 of the container and down into the opening 56 of the tank. It should be noted that the lower ends 60 of the absorbent layer 58 are located in the passage to the tank. The absorbent layer 58 may be, for example, an absorbent cloth, such as a black cloth.

Vid mätning kommer överskottsﬂuid som har sitt ursprung från exempelvis ett ﬂöde genom referensdelen 28 och/eller kondensering, ut från drâneringshålen 42 och absorberas av den absorberande duken 58. Eftersom den absorberande dukens 58 ändar 60 beﬁnner sig på en lägre nivå än delen av den absorberande duken vid behållarens 50 bottenplatta 52, ansamlas ﬂuiden i ändarna och droppar av tillbaka in i tanken 18 med hjälp av sifonprincipen. Genom att lyﬁa behållaren 50 från översidan av tanken 18 en sträcka C, är det också möjligt att utnyttja sifonfunktionen och därmed mätanordningen, även om hela tanken lutar, sålänge avståndet D i fig 3 är större än 0. Vid konstruktionen av mätanordningen kan således höjden på behållaren 50 väljas så att tankrnätningsanordningen kan klara mätningar upp till en önskad lutningsvinkel på tanken.Upon measurement, excess ﬂ uid originating from, for example, a genom through the reference portion 28 and / or condensation emerges from the drainage holes 42 and is absorbed by the absorbent fabric 58. Since the ends 60 of the absorbent fabric 58 are at a lower level than the portion of the absorbent fabric the cloth at the bottom plate 52 of the container 50, the iden uide accumulates at the ends and drips back into the tank 18 using the siphon principle. By tilting the container 50 from the upper side of the tank 18 a distance C, it is also possible to use the siphon function and thus the measuring device, even if the whole tank is inclined, as long as the distance D in Fig. 3 is greater than 0. In the construction of the measuring device the container 50 is selected so that the tank netting device can withstand measurements up to a desired angle of inclination of the tank.

Uppﬁnningen är inte begränsad till det ovan beskrivna utföringsfonnarna. ~ F ackmannen på området inser att variationer och modifieringar kan göras utan att gå utanför uppﬁnningens skyddomfång definierat i de bifogade kraven.The invention is not limited to the embodiments described above. The person skilled in the art will recognize that variations and modifications may be made without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.

Exempelvis kan aspekten med dräneringhål kombineras med varje mätanordning där överskottsﬂuid behöver dräneras från vågledaren. ma? Mg “l Dessutom kan ytterligare mätvågledare anslutas till mätanordningen, vilket möjliggör mätningar från olika ställen av en tank. I detta fall kan en gemensam transducer och referensdel användas.For example, the aspect with drainage holes can be combined with any measuring device where excess behöver uid needs to be drained from the waveguide. ma? Mg “l In addition, additional measuring waveguides can be connected to the measuring device, which enables measurements from different places of a tank. In this case, a common transducer and reference part can be used.

Vidare kan den absorberande duken användas i kombination med varje komponent såsom den ovan diskuterade tratten. Även om akustiska pulser har utnyttjats vid de beskrivna utfóringsforrnema kan mätanordningen enligt uppﬁnningen också utnyttjas vid andra mätprinciper såsom mätning med stående våg.Furthermore, the absorbent cloth can be used in combination with any component such as the funnel discussed above. Although acoustic pulses have been used in the described embodiments, the measuring device according to the invention can also be used in other measuring principles such as standing wave measurement.

Claims

10 15 20 25 30 51.7 128 10 PATENT REQUIREMENTS

An apparatus for providing a for gas composition compensated acoustic measurement of the level of a liquid (16) in a tank (18), comprising: - a transducer (14) arranged outside the liquid (16) for transmitting and receiving acoustic signals, and - a waveguide (12) connected to the transducer (14) and extending into the liquid, characterized in that the device further comprises: - means for feeding a ﬂ uid ﬂ fate coming from the tank (18) into the part of the waveguide ( 12) which reflects on the liquid level.

The device according to claim 1, wherein the waveguide (12) further comprises a reference element (26), so that the part of the waveguide (12) between the transducer (14) and the reference element (26) is ﬁ aligned as a reference part (28), wherein ﬂ uiden entered into the reference section.

Device according to claim 1 or 2, in which the ﬂ uid ﬂ width of the waveguide (12) is sufficiently small to enable an acoustic signal to move in the waveguide.

Device according to any one of claims 1-3, in which the ﬂ uid to be fed from the tank is a liquid.

Device according to any one of claims 1-3, in which the ﬂ uid to be fed from the tank is a gas.

Device according to claim 4, wherein the device is arranged in association with a tank (18) with a fuel pump (11) used in the waveguide (12) fed from the fuel pump (11). 10 15 20 25 30 2 7 'l 2 9- ll

Device according to any one of the preceding claims, wherein the waveguide (12) further comprises ﬂ your drainage holes (42) to enable excess ﬂ uid to leave the waveguide.

The device of claim 7, further comprising an absorbent structure (58) disposed adjacent the drainage holes (42).

The device of claim 8, wherein the absorbent structure (58) has at least one end located below the remainder of the absorbent structure, so as to create a siphon effect which causes the absorber to be tapered at the end.

The device of claims 7-9, wherein a portion of the waveguide located above the liquid level (16) is located outside the tank (18), the device further comprising a funnel structure (44) having at its bottom end an opening (48) connected to the tank (18), the funnel structure (44) being arranged so that the waveguide (12) passes through the opening (48).

Device according to claim 10, in which the angle between the inner wall (46) of the funnel structure (44) and the horizontal plane is greater than a maximum angle of inclination of the tank.

A method of providing a gas composition compensated acoustic measurement of the level of a liquid (16) in a tank (18) comprising the steps of: - transmitting an acoustic signal from a transducer (14) located outside the tank (18) to a guide (12) with one end extending into the liquid (16), - receiving a reflected acoustic signal from the waveguide (12) with the transducer (14), characterized in that it further comprises the step of: - causing an ﬂ uid ﬂ fate from the tank ( 18) to the part of the waveguide (12) which is above the liquid level.

The method of claim 12, wherein the waveguide (12) further comprises a reference element (26), the portion of the waveguide between the transducer (14) and the reference element (26) being de niered as a reference portion (28), the ﬂ uide being fed into the reference portion. 10 4, O = 2o 12

A method according to claim 12 or 13, wherein the ﬂ uid ﬂ frequency is small enough to allow an acoustic signal to move in the waveguide (12).

A method according to any one of claims 12-14, wherein the tank (18) is provided with a fuel pump (11), wherein the output of the waveguide (12) is fed from the fuel pump.

A method according to any one of claims 12-15, further comprising the step of: - draining excess ﬂ uid from the waveguide (12) by means of ﬂ your drainage holes (42) in the waveguide.

The method of claim 16, further comprising the step of: -absorbing the excess med uid by means of an absorbent structure (58) disposed adjacent the drainage holes (42).