專利名稱：磁致伸縮傳感器以及使用其的機動車油箱燃油計量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及傳感器，特別涉及一種用于機動車油箱燃油計量儀的磁致伸縮傳感器，以及使用其的機動車油箱燃油計量儀。
背景技術(shù)：
隨著油價的上漲，對于機動車油量的計量顯得尤為重要，現(xiàn)今我國的機動車油量計量方式有三種:加油計量方式、耗油計量方式、油箱燃油計量方式。然而，這些計量方式均存在問題，主要存在以下方面問題:第一、加油計量方式是在機動車加油時計量加油數(shù)量,原理是在油箱加油口安裝容積式流量表，該加油計量儀連接加油槍容易產(chǎn)生氣泡影響計量精度，因此即使流量表計量精度很高也無法與加油機計量精度比較。第二、機動車耗油計量方式是在機動車運行時計算發(fā)動機燃油消耗數(shù)量，原理是在機動車發(fā)動機進油管安裝流量表，柴油發(fā)動機要在進油管和回油管分別安裝流量表也稱進油減回油方法，計量發(fā)動機耗油數(shù)量，這種方式安裝復(fù)雜，操作繁瑣。第三、油箱燃油計量方式是機動車油箱安裝液位傳感器，這也是一種較為常見的油量測量方法，然而這種計量方式同樣存在著精度底的缺點。為了提高機動車油箱燃油計量儀的精度，降低機動車油箱燃油計量儀的復(fù)雜程度，需要對當前的機動車油箱燃油計量儀進行改進，其核心內(nèi)容在于對于其中的傳感器進行改進，以制造出高精度傳 感器，從而完善機動車油箱燃油計量儀。

實用新型內(nèi)容鑒于以上原因，為了提高機動車油箱燃油計量儀的精度，本發(fā)明人進行銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，可以在機動車油箱內(nèi)設(shè)置磁致伸縮傳感器，其中沿垂直方法設(shè)有波導(dǎo)絲，在波導(dǎo)絲上部設(shè)有檢測頭，其中設(shè)置有可發(fā)出電脈沖信號的器件，在波導(dǎo)絲其外部套設(shè)有保護套管，在保護套管外設(shè)有可隨液面變化自由浮動的球式液面浮子，其中在與波導(dǎo)絲垂直的平面內(nèi)設(shè)有環(huán)狀浮子磁鐵，當檢測頭發(fā)出激勵電脈沖信號時，其產(chǎn)生的磁場沿波導(dǎo)絲方向傳播，其與環(huán)狀浮子磁鐵產(chǎn)生的磁場相互作用，使得波導(dǎo)絲產(chǎn)生磁致伸縮，發(fā)出應(yīng)變脈沖，沿波導(dǎo)絲向上傳導(dǎo)的應(yīng)變脈沖即返回信號被檢測頭檢測到，由于磁場在燃油中傳播的超聲波速是已知的，由此通過測量激勵電脈沖的發(fā)出時間與返回信號被檢測到時間即可確定液面高度，從而完成本發(fā)明。本實用新型的目的在于提供以下方面:(I) 一種磁致伸縮傳感器，包括:垂直設(shè)置的波導(dǎo)絲1，波導(dǎo)絲I的上方設(shè)置的檢測頭，其中包括發(fā)出激勵電脈沖信號的電子裝置和檢測返回信號的裝置，在波導(dǎo)絲I外部套設(shè)的保護套管2，[0014]在保護套管2外穿設(shè)的可隨液面變化自由浮動的球式液面浮子3，其中在與波導(dǎo)絲垂直的平面內(nèi)設(shè)有液面浮子磁鐵30。(2)根據(jù)上述(I)所述的磁致伸縮傳感器，其中，所述液面浮子磁鐵30為環(huán)狀的，繞設(shè)于保護套管外。(3)根據(jù)上述任一項中所述的磁致伸縮傳感器，其中，在波導(dǎo)絲I的下方設(shè)置阻尼單元，用來吸收弱化沿波導(dǎo)絲向下傳播的應(yīng)變脈沖。(4)根據(jù)上述任一項中所述的磁致伸縮傳感器，其中，保護套管3由耐腐蝕材料制成。(5)根據(jù)上述任一項中所述的磁致伸縮傳感器，其中，在保護套管2外還穿設(shè)有可隨不同液體界面變化自由浮動的球式界面浮子，其中在與波導(dǎo)絲垂直的平面內(nèi)設(shè)有界面浮子磁鐵。(6)上述(5)中所述的磁致伸縮傳感器，其中，所述界面浮子磁鐵為環(huán)狀的，繞設(shè)于保護套管外。(7)根據(jù)上述任一項中所述的磁致伸縮傳感器，其中，在保護套管2外還穿設(shè)有測量 液體密度的球式密度浮子，其中在與波導(dǎo)絲垂直的平面內(nèi)設(shè)有密度浮子磁鐵。(8)上述(7)中所述的磁致伸縮傳感器，其中，所述密度浮子磁鐵為環(huán)狀的，繞設(shè)于保護套管外。根據(jù)本實用新型提供的磁致伸縮傳感器，浮子隨著液面、界面或液體密度等不斷變化而變化，其中的磁鐵位置相應(yīng)不斷變化，通過波導(dǎo)絲的磁致收縮，返回信號正是在產(chǎn)生磁致收縮的位置處即磁鐵或浮子的位置處發(fā)出的，代表著真正的絕對位置輸出，而不是比例的或需要再放大處理的信號，因此不存在信 號漂移或變值的情況，因此測量精度非常高。(9)根據(jù)上述任一項中所述的磁致伸縮傳感器，其中，監(jiān)測頭設(shè)置于密封容器中，以防止燃油侵蝕。(10) 一種機動車油箱燃油計量儀,包括:上述任一項中所述的磁致伸縮傳感器，和顯示屏，其中，顯示屏與磁致伸縮液位傳感器之間通過數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)。

圖1示出根據(jù)本實用新型磁致伸縮傳感器一個優(yōu)選實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出根據(jù)本實用新型磁致伸縮傳感器一個優(yōu)選實施方式的剖視圖。附圖標號說明:1-波導(dǎo)絲2-保護套管3-液面浮子30-液面浮子磁鐵4-檢測頭33-界面浮子[0044]60-燃油61-水
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，參照優(yōu)選的示例性具體實施方式
來進一步說明本實用新型。本實用新型的特點和優(yōu)點將隨著這些說明變得更為清楚。在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實施例。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。在本實用新型的一個優(yōu)選實施方案中，提供一種磁致伸縮傳感器，包括:垂直設(shè)置的波導(dǎo)絲1，波導(dǎo)絲I的上方設(shè)置的檢測頭，其中包括發(fā)出激勵電脈沖信號的電子裝置和檢測返回信號的裝置，在波導(dǎo)絲I外部套設(shè)的保護套管2，在保護套管2外穿設(shè)的可隨液面變化自由浮動的球式液面浮子3，其中在與波導(dǎo)絲垂直的平面內(nèi)設(shè)有液面浮子磁鐵30，如圖1所示。在本實用新型的一個優(yōu)選實施方案中，提供一種機動車油箱燃油計量儀，包括:上述磁致伸縮傳感器和顯示屏，顯示屏與磁致伸縮液位傳感器之間通過數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)。 在一個更優(yōu)選的實施方式中，檢測返回信號的裝置包括逆磁致伸縮效應(yīng)換能器。本實用新型的機理如下:檢測頭中的電子裝置首先在磁致伸縮波導(dǎo)絲上施加一個激勵電脈沖信號，根據(jù)電磁場理論，此電脈沖伴隨一個環(huán)型磁場，以光速沿磁致伸縮波導(dǎo)絲向下傳遞。當該環(huán)形磁場遇到浮子中磁鐵產(chǎn)生的縱向磁場時，將與之進行矢量疊加，形成一個螺旋形的磁場。根據(jù)磁致伸縮原理，當磁致伸縮材料所處的磁場發(fā)生變化時，磁致伸縮材料本身的物理尺寸也會跟著發(fā)生變化，即磁致伸縮效應(yīng)。因此，當合成磁場發(fā)生變化，形成螺旋形磁場時，磁致伸縮波導(dǎo)絲會產(chǎn)生伸縮變形，沿螺旋形磁場的伸縮，將導(dǎo)致波導(dǎo)絲產(chǎn)生扭曲形變，從而激發(fā)扭轉(zhuǎn)波(也稱為“應(yīng)變脈沖”或“返回信號”)。該扭轉(zhuǎn)波沿波導(dǎo)絲以超聲波的形式向兩端傳播，向頂部傳播的超聲波將傳到傳感器檢測頭中的逆磁致伸縮效應(yīng)換能器中，從而被檢測到。記下發(fā)送激勵脈沖的時間和接收到回波的時間，并計算其時間差t1;在根據(jù)超聲波的傳播速度V，可計算出檢測頭與液面之間的距離L1=VXt1，而傳感器的總長L己知，即可得出液面聞度L/ =L-L1 ο在一個更優(yōu)選的實施方式中，為了便于激勵電脈沖與液面浮子磁鐵的磁場發(fā)生作用，液面浮子磁鐵為繞設(shè)于保護套管外部的環(huán)形磁鐵。在一個更優(yōu)選的實施方式中，如圖2中所述，為了消除沿波導(dǎo)絲向下傳遞的扭轉(zhuǎn)波，在波導(dǎo)絲下方設(shè)置阻尼單元(圖中未示出)，其吸收弱化向下傳遞的扭轉(zhuǎn)波，以避免該扭轉(zhuǎn)波對返回信號測量的干擾。此外，阻尼器具有防震功能，并且可以預(yù)防其他脈沖信號干擾，提高機動車油箱燃油計量儀的準確度。對于測量兩種液體的情況，例如燃油和水，此時，在保護套管2外還穿設(shè)可隨不同液體界面變化自由浮動的球式界面浮子33，其中在與波導(dǎo)絲垂直的平面內(nèi)設(shè)有界面浮子磁鐵。特別地，所述界面浮子磁鐵為環(huán)狀的，繞設(shè)于保護套管外。在此情況下，通過記下發(fā)送激勵脈沖的時間和接收到液面浮子返回信號時間和界面浮子返回信號的時間，并計算發(fā)送激勵脈沖的時間和接收到液面浮子返回信號時間差和發(fā)送激勵脈沖的時間和接收到界面浮子返回信號時間差t2，在根據(jù)超聲波的傳播速度V，可計算出檢測頭與燃油液面之間的距離L1=VXt1，檢測頭與水液面之間的L2=VXt2,而傳感器的總長L己知，即可得出燃油液面高度L/ =L-L1，水液面高度L2’ =L-L2，燃油高度H=L1-L2=V X (I^t1X在一個更優(yōu)選的實施方式中，為了測量燃油密度，以便通過燃油密度修正由于溫度等因素導(dǎo)致的燃料液面高度變化，在保護套管2外還穿設(shè)有測量液體密度的的球式密度浮子(圖中未示出)，其中在與波導(dǎo)絲垂直的平面內(nèi)設(shè)有密度浮子磁鐵。特別地，所述密度浮子磁鐵為環(huán)狀的，繞設(shè)于保護套管外。為了保護其中的波導(dǎo)絲不被液體如燃油等復(fù)試，保護套管優(yōu)選由防腐蝕性材料制成。在本實用新型的一個優(yōu)選實施方案中，機動車油箱燃油計量儀安裝了密度測量的伺服裝置，該裝置由電機驅(qū)動浮子上升下降，可讓密度浮子在油品中來回運動，測量任意不同點的密度。系統(tǒng)可以測量的多點密度得到平均密度。該裝置有利于測量不同密度的油品，有利于減小不同密度的油品對測量產(chǎn)生的誤差。在一個更優(yōu)選實施方案中，顯示屏采用彩色全屏幕顯示器，有利于顯示屏畫面的清晰。以上結(jié)合具體實施方案對本實用新型進行了說明。不過，這些實施方案僅是說明性的，其對本實用新型的保護范圍并不構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在不超出或偏離本實用新型保護范圍的情況下，本實用新型的技術(shù)方案及其實施方式有多種修飾、改進或等價物，這些均應(yīng)落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。本實用新型的保護范圍以所附權(quán)利要求為準。``
權(quán)利要求1.一種磁致伸縮傳感器，包括: 垂直設(shè)置的波導(dǎo)絲， 波導(dǎo)絲的上方設(shè)置的檢測頭，其中包括發(fā)出激勵電脈沖信號的電子裝置和檢測返回信號的裝置， 在波導(dǎo)絲外部套設(shè)的保護套管， 在保護套管外穿設(shè)的可隨液面變化自由浮動的球式液面浮子，其中在與波導(dǎo)絲垂直的平面內(nèi)設(shè)有液面浮子磁鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁致伸縮傳感器，其中， 所述液面浮子磁鐵為環(huán)狀的，繞設(shè)于保護套管外。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的磁致伸縮傳感器，其中，在波導(dǎo)絲的下方設(shè)置阻尼單元，用來吸收弱化沿波導(dǎo)絲向下傳播的應(yīng)變脈沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的磁致伸縮傳感器，其中，保護套管由耐腐蝕材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的磁致伸縮傳感器，其中，在保護套管外還穿設(shè)有可隨不同液體界面變化自由浮動的球式界面浮子，其中在與波導(dǎo)絲垂直的平面內(nèi)設(shè)有界面浮子磁鐵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁致伸縮傳感器，其中， 所述界面 浮子磁鐵為環(huán)狀的，繞設(shè)于保護套管外。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的磁致伸縮傳感器，其中，在保護套管外還穿設(shè)有測量液體密度的球式密度浮子，其中在與波導(dǎo)絲垂直的平面內(nèi)設(shè)有密度浮子磁鐵。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁致伸縮傳感器，其中， 所述密度浮子磁鐵為環(huán)狀的，繞設(shè)于保護套管外。
9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的磁致伸縮傳感器，其中，檢測頭設(shè)置于密封容器中，以防止燃油侵蝕。
10.一種機動車油箱燃油計量儀,包括: 上述任一項中所述的磁致伸縮傳感器，和 顯示屏， 其中，顯示屏與磁致伸縮液位傳感器之間通過數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)。
專利摘要本實用新型涉及一種磁致伸縮傳感器以及使用其的機動車燃油計量儀。該傳感器包括垂直設(shè)置的波導(dǎo)絲，波導(dǎo)絲的上方設(shè)置的檢測頭，其中包括發(fā)出激勵電脈沖信號的電子裝置和檢測返回信號的裝置，在波導(dǎo)絲外部套設(shè)的保護套管，在保護套管外穿設(shè)的可隨液面變化自由浮動的球式液面浮子，其中在與波導(dǎo)絲垂直的平面內(nèi)設(shè)有液面浮子磁鐵。由于返回信號是在產(chǎn)生磁致收縮的位置處即磁鐵或浮子的位置處發(fā)出的，代表著真正的絕對位置輸出，而不是比例的或需要再放大處理的信號，因此不存在信號漂移或變值的情況，因此該傳感器的測量精度非常高。
文檔編號G01F23/72GK203100832SQ20122064057
公開日2013年7月31日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者徐晗, 梁沛軍, 劉躍柱 申請人:徐晗, 梁沛軍, 劉躍柱