【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于尿素溶液檢測，尤其涉及一種混合型高精度液位測量裝置及方法。
技術介紹
1、尿素液位傳感器是選擇性催化還原（scr，selective?catalytic?reduction）系統中的一個關鍵組件，主要用于監測和控制尿素水溶液（通常稱為柴油車用尿素或def，diesel?exhaust?fluid）的存量。這種傳感器確保了scr系統能夠持續有效地運行，從而減少柴油發動機排放的氮氧化物（nox）。
2、尿素液位傳感器通常安裝在尿素儲罐中，能夠實時監控液位高度，從而幫助車輛管理系統判斷何時需要補充尿素溶液。傳感器的工作原理基于干簧管、電容、超聲波或光學等技術，可以精確測量儲罐內的液位高度。當尿素液位低于設定閾值時，傳感器會向車輛的控制系統發送信號，提示駕駛員或維護人員進行補充，以確保scr系統的正常運作。此外，尿素液位傳感器還能幫助檢測系統中可能存在的問題，如尿素結晶或傳感器本身的故障，確保系統的高效運行和排放控制的符合性。這對于遵守嚴格的環保法規和減少環境污染具有重要意義。
3、基于干簧管的尿素液位傳感器應用得最為廣泛。干簧管是一種磁致開關管，在使用干簧管的尿素液位傳感器中，有浮子隨液位上下移動。浮子中含有磁子，當磁子距離干簧管小于作用距離時，干簧管閉合。通過檢測干簧管閉合時導致的電阻變化以及干簧管的位置可以檢測尿素液位。
4、通常情況下在尿素液位傳感器中，干簧管一端連接在一組串聯的電阻上，另一端接一個信號公共端，液位高時對應的的干簧管閉合導致阻值低，而液位低時阻值高。但如果高液位對
5、霍爾磁敏器件也可以與磁子一起使用測量尿素液位，而且霍爾磁敏器件可以不是開關器件，而通過其產生的信號來測量磁子與器件的距離。然而霍爾磁敏器件產生的信號本身受到其他因素的影響也會產生變化導致測量失準，這限制了霍爾磁敏器件在尿素液位傳感器中的應用。
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種混合型高精度液位測量裝置及方法。
2、為了解決上述技術問題，第一方面，公開了一種混合型高精度液位測量裝置，包括浮子、內柱、感測單元和信號處理單元，所述浮子圍繞在所述內柱周圍，浮子能夠沿內柱外側上下移動，浮子中安裝有磁子；內柱中設置有感測單元，感測單元與信號處理單元連接；所述感測單元包括多個沿內柱長度方向排列的感測元件，所述感測元件能夠與磁子相互作用，產生感測信號，所述感測信號被信號處理單元接收并處理；當浮子上下移動時，感測元件產生的所述感測信號發生變化，形成脈沖序列，信號處理單元根據脈沖序列和感測元件的位置能夠獲得尿素液位。
3、進一步地，所述信號處理單元包括多路模擬開關電路和計數器，所述感測元件的一端連接所述多路模擬開關電路的多路端，多路模擬開關電路的多路端還連接有標志電阻，多路模擬開關電路的控制端連接計數器，計數器產生計數信號，所述計數信號順序地將多路模擬開關電路的多路端連通至單路端，產生所述脈沖序列，所述脈沖序列中有至少一個脈沖信號的脈沖電壓與所述標志電阻的阻值有關。
4、進一步地，所述感測元件為干簧管開關和/或霍爾磁敏器件。
5、進一步地，所述干簧管開關一端接地gnd，另一端接多路模擬開關電路的多路端；所述霍爾磁敏器件包括三個接線端：電源端、地端和信號端，所述電源端接電源vcc，地端接地gnd，信號端接多路模擬開關電路的多路端。
6、進一步地，所述霍爾磁敏器件的信號特性如下：
7、所述霍爾磁敏器件產生的信號幅度與磁子與該器件的距離有關：當磁子的南北極距所述霍爾磁敏器件小于其作用距離時，信號幅度與距離相關，而當磁子的南北極距所述霍爾磁敏器件超過其作用距離時，信號轉為某一定值，并失去距離相關性。
8、進一步地，所述感測單元還包括液溫傳感器，所述液溫傳感器一端接地gnd，另一端接多路模擬開關電路的多路端。
9、進一步地，所述信號處理單元還包括脈沖產生電路，所述脈沖產生電路與計數器連接，用于產生時鐘信號。
10、進一步地，所述信號處理單元還包括cpu，所述cpu與多路模擬開關電路的單路端連接，用于處理所述感測信號。
11、第二方面，公開了一種混合型高精度液位測量方法，使用上述混合型高精度液位測量裝置，包括以下步驟：
12、步驟1，通過檢查脈沖電壓尋找所述標志電阻產生的脈沖，并標記其為初始脈沖；
13、步驟2，通過檢查初始脈沖以后的脈沖電壓尋找閉合干簧管開關產生的脈沖，并標記其位置；
14、步驟3，如果閉合干簧管開關的位置發生改變而且多于一個干簧管開關閉合，則檢測位置不發生改變的干簧管開關，如多次檢測到該位置不發生改變，則標記該位置上的干簧管開關為失效干簧管開關；
15、步驟4，將除去失效干簧管開關位置后的最低液位作為干簧管浮子液位。
16、進一步地，所述方法還包括：
17、步驟5，通過檢查初始脈沖以后的脈沖電壓尋找霍爾磁敏器件產生的脈沖，并測量霍爾磁敏器件產生的脈沖電壓；
18、步驟6，根據所述脈沖電壓以及該霍爾磁敏器件位置計算霍爾磁敏器件浮子位置；
19、步驟7，通過對比所述霍爾磁敏器件浮子位置和所述干簧管浮子液位檢測霍爾磁敏器件故障；
20、步驟8，如果沒有霍爾磁敏器件故障，則將所述霍爾磁敏器件浮子位置作為當前尿素液位，否則將所述干簧管浮子液位作為當前尿素液位。
21、進一步地，執行步驟1后，通過檢查初始脈沖以后的脈沖電壓尋找液溫傳感器產生的溫度電壓脈沖，并根據所述溫度電壓脈沖的脈沖電壓計算尿素溫度。
22、進一步地，所述步驟1包括：若檢測到所述脈沖序列有脈沖上沿，測量脈沖電壓vp，如果脈沖電壓vp在第一電壓閾值v_lo至第二電壓閾值v_up的范圍之內，則所述脈沖為所述標志電阻產生的脈沖，標記其為初始脈沖，將兩個計數變量id和i清零（第一電壓閾值v_lo和第二電壓閾值v_up表示電壓閾值常數，通過實驗進行標定）。
23、進一步地，所述步驟2包括：判斷脈沖序列中第id脈沖所對應的位置是否是干簧管開關，如果是干簧管開關，則比較所述第id脈沖所對應的脈沖電壓vp與第三電壓閾值thd_lo，如果脈沖電壓vp小于第三電壓閾值thd_lo，則將該干簧管開關狀態標記為閉合，并標記該干簧管開關位置。
24、進一步地，所述步驟6包括：如果霍爾磁敏器件產生的脈沖電壓vp小于等于v0_hi且vp大于等于v0_lo，則將霍爾磁敏器件液位數列l中的第id值置零，?（v0_hi和v0_lo表示電壓閾值常數，通過實驗進行標定），如果vp大于v0_hi或小于v0_lo，則使用公式(f1)根據vp的值計算液位差dl本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，包括浮子（150）、內柱（155）、感測單元（90）和信號處理單元（140），所述浮子（150）圍繞在所述內柱（155）周圍，浮子（150）能夠沿內柱（155）外側上下移動，浮子（150）中安裝有磁子（151）；內柱（155）中設置有感測單元（90），感測單元（90）與信號處理單元（140）連接；所述感測單元（90）包括多個沿內柱（155）長度方向排列的感測元件，所述感測元件能夠與磁子（151）相互作用，產生感測信號，所述感測信號被信號處理單元（140）接收并處理；當浮子（150）上下移動時，感測元件產生的所述感測信號發生變化，形成脈沖序列，信號處理單元（140）根據脈沖序列和感測元件的位置能夠獲得尿素液位。
2.根據權利要求1所述的一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，所述信號處理單元（140）包括多路模擬開關電路（210）和計數器（205），所述感測元件的一端連接所述多路模擬開關電路（210）的多路端（D），多路模擬開關電路（210）的多路端（D）還連接有標志電阻（204），多路模擬開關電路（210）的控制端連接計
3.根據權利要求2所述的一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，所述感測元件為干簧管開關（162）和/或霍爾磁敏器件（161）。
4.根據權利要求3所述的一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，所述干簧管開關（162）一端接地GND，另一端接多路模擬開關電路（210）的多路端（D）；所述霍爾磁敏器件（161）包括三個接線端：電源端、地端和信號端，所述電源端接電源Vcc，地端接地GND，信號端接多路模擬開關電路（210）的多路端（D）。
5.根據權利要求4所述的一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，所述霍爾磁敏器件（161）的信號特性如下：
6.根據權利要求5所述的一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，所述感測單元（90）還包括液溫傳感器（152），所述液溫傳感器（152）一端接地GND，另一端接多路模擬開關電路（210）的多路端（D）。
7.根據權利要求6所述的一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，所述信號處理單元（140）還包括脈沖產生電路（200），所述脈沖產生電路（200）與計數器（205）連接，用于產生時鐘信號。
8.根據權利要求7所述的一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，所述信號處理單元（140）還包括CPU（100），所述CPU（100）與多路模擬開關電路（210）的單路端（Y）連接，用于處理所述感測信號。
9.一種混合型高精度液位測量方法，使用權利要求1-8任一項所述的一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，包括以下步驟：
10.根據權利要求9所述的一種混合型高精度液位測量方法，其特征在于，還包括：
11.根據權利要求9所述的一種混合型高精度液位測量方法，其特征在于，執行步驟1后，通過檢查初始脈沖以后的脈沖電壓尋找液溫傳感器產生的溫度電壓脈沖，并根據所述溫度電壓脈沖的脈沖電壓計算尿素溫度。
12.根據權利要求10所述的一種混合型高精度液位測量方法，其特征在于，所述步驟1包括：若檢測到所述脈沖序列有脈沖上沿，測量脈沖電壓Vp，如果脈沖電壓Vp在第一電壓閾值V_lo至第二電壓閾值V_up的范圍之內，則所述脈沖為所述標志電阻產生的脈沖，標記其為初始脈沖。
13.根據權利要求12所述的一種混合型高精度液位測量方法，其特征在于，所述步驟2包括：判斷脈沖序列中第ID脈沖所對應的位置是否是干簧管開關，如果是干簧管開關，則比較所述第ID脈沖所對應的脈沖電壓Vp與第三電壓閾值Thd_lo，如果脈沖電壓Vp小于第三電壓閾值Thd_lo，則將該干簧管開關狀態標記為閉合，并標記該干簧管開關位置。
14.根據權利要求13所述的一種混合型高精度液位測量方法，其特征在于，所述步驟7包括：比較非失效干簧管開關在閉合狀態時的位置與浮子位置，如兩讀數差的絕對值大于閾值Thd_Err，則判斷該霍爾磁敏器件讀數有誤，閾值Thd_Err根據需求進行標定。
15.一種混合型高精度液位測量方法，使用權利要求1-8任一項所述的一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，包括浮子（150）、內柱（155）、感測單元（90）和信號處理單元（140），所述浮子（150）圍繞在所述內柱（155）周圍，浮子（150）能夠沿內柱（155）外側上下移動，浮子（150）中安裝有磁子（151）；內柱（155）中設置有感測單元（90），感測單元（90）與信號處理單元（140）連接；所述感測單元（90）包括多個沿內柱（155）長度方向排列的感測元件，所述感測元件能夠與磁子（151）相互作用，產生感測信號，所述感測信號被信號處理單元（140）接收并處理；當浮子（150）上下移動時，感測元件產生的所述感測信號發生變化，形成脈沖序列，信號處理單元（140）根據脈沖序列和感測元件的位置能夠獲得尿素液位。
2.根據權利要求1所述的一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，所述信號處理單元（140）包括多路模擬開關電路（210）和計數器（205），所述感測元件的一端連接所述多路模擬開關電路（210）的多路端（d），多路模擬開關電路（210）的多路端（d）還連接有標志電阻（204），多路模擬開關電路（210）的控制端連接計數器（205），計數器（205）產生計數信號，所述計數信號順序地將多路模擬開關電路（210）的多路端（d）連通至單路端（y），產生所述脈沖序列，所述脈沖序列中有至少一個脈沖信號的脈沖電壓與所述標志電阻（204）的阻值有關。
3.根據權利要求2所述的一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，所述感測元件為干簧管開關（162）和/或霍爾磁敏器件（161）。
4.根據權利要求3所述的一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，所述干簧管開關（162）一端接地gnd，另一端接多路模擬開關電路（210）的多路端（d）；所述霍爾磁敏器件（161）包括三個接線端：電源端、地端和信號端，所述電源端接電源vcc，地端接地gnd，信號端接多路模擬開關電路（210）的多路端（d）。
5.根據權利要求4所述的一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，所述霍爾磁敏器件（161）的信號特性如下：
6.根據權利要求5所述的一種混合型高精度液位測量裝置，其特征在于，所述感測單元（90）還包括液溫傳感器（152），所述液溫傳感...
【專利技術屬性】
技術研發人員：齊寶華，
申請(專利權)人：寧波楷世環保科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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