一种尿素超声波传感器的制作方法

1.本实用新型涉及柴油机后处理技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种尿素超声波传感器，利用超声波来探测尿素水溶液浓度(品质)与液位的传感器。


背景技术：

2.当前柴油机后处理系统普遍采用超声波来探测尿素水溶液(以下简称尿素)浓度和尿素液位。但是尿素在加注或者车辆行走过程中会产生气泡。其中一些气泡会附着在传感器上，因而导致探测错误。
3.本技术需要解决的技术问题是提供一种能够清除或者驱离附着在传感器某些对气泡敏感的结构件，比如超声波收发器与反射屏上气泡的办法。


技术实现要素：

4.本实用新型的一个目的是提供一种尿素超声波传感器，能减少尿素传感器与尿素接触表面气泡的形成，有利于气泡驱离或者消除。
5.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种尿素超声波传感器，其特征在于，包括基座、第一超声波收发器、第二超声波收发器、超声波反射屏、温度传感器和电子单元，所述基座固定于尿素箱底部，所述基座具有尿素流通的开口，所述第一超声波收发器和超声波反射屏相对位于所述基座开口的两侧，用于探测尿素浓度，所述第二超声波收发器和温度传感器设置于所述基座开口的底面，用于探测尿素液位，所述电子单元与所述第一超声波收发器、第二超声波收发器、温度传感器分别电连接，所述超声波反射屏的反射体为硅酸盐类或者氧化硅类玻璃或在超声波反射屏的反射体上粘贴采用与玻璃材料的固液和固气表面能相同的材料制成的薄膜或在超声波反射屏的反射体上涂覆与玻璃材料的固液和固气表面能相同的材料涂层。
6.优选的是，所述反射体由多块独立的反射体单元组合而成整体式结构。
7.优选的是，所述超声波反射屏为外凸的棱面。
8.优选的是，所述第一超声波收发器为外凸的曲面或棱面。
9.优选的是，所述第一超声波收发器与超声波反射屏之间设置了一对分流导向器，其为开口相对的v型结构或者u型流线型结构。
10.本实用新型至少包括以下有益效果：
11.1、本技术利用一种对尿素水溶液湿润即一种固液(尿素水溶液scr反应剂)表面能比固气(空气)表面能低的材料，比如玻璃或者与玻璃表面能相近的材料制作超声波反射屏的外表面，来减少气泡的形成。
12.2、本技术的超声波收发器和超声波反射屏利用流体设计，使得尿素在尿素箱内因车辆行驶晃动而无规则的流动时对超声波收发器以及超声波反射屏表面进行冲刷，减少该处气泡滞留。
13.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过
对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
14.图1为本实用新型尿素传感器关键器件布置示意图；
15.图2为本实用新型尿素传感器的俯视图；
16.图3为本实用新型超声波反射屏的一种形式：多片玻璃组合示意侧视图；
17.图4为本实用新型超声波反射屏的一种形式：多片玻璃组合示意正视图；
18.图5为本实用新型流体设计示意图：无分流导向器；
19.图6为本实用新型流体设计示意图：有分流导向器。
20.附图标记说明：
21.100、基座，200、第一超声波收发器，300、第二超声波收发器，400、超声波反射屏，500、温度传感器，600、玻璃块，700、分流导向器，900、电子单元。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
23.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
24.本实用新型公开了一种采用超声波探测尿素水溶液(以下简称尿素)浓度(品质)、液位和温度的集成式三合一传感器，其主要特征是：1)采用一种固液(尿素水溶液scr反应剂)表面能比固气(空气)表面能低的材料使得尿素能够对其充分湿润的材料来制作超声波反射体，比如硅酸盐类或者氧化硅类玻璃，包括但不限于添加al2o3，la2o3，cao，mgo等表面改性的玻璃，以及与上述材料的固液表面能相同等级或者类似材质材料；2)超声波收发器与反射屏采用适当流体设计增加超声波收发器与反射屏之间的尿素流动；3)在上述超声波收发器与反射屏之间增加分流导向器，增加流体对超声波收发器与反射屏表面的冲刷作用。上述方法可以有效减少气泡在超声波收发器和反射屏表面的产生或滞留。
25.实施例1
26.如图1和图2所示，传感器基座100侧边上布置有一个用于探测尿素浓度(品质)的第一超声波收发器200，基座100底部布置一个用于探测尿素液位(高低)的第二超声波收发器300，基座100上与第一超声波收发器200相对的侧面布置一个超声波反射屏400，第一超声波收发器200与第二超声波收发器300，温度传感器500都通过电线与电子单元900连接，电子单元900即为现有技术中的控制芯片，用于控制超声波收发器和温度传感器500工作，为常规手段，在此不在赘述。
27.其中采用固液(尿素水溶液scr反应剂)表面能比固气(空气)低的材料使得尿素能够对其充分湿润的材料来制作反射体，比如硅酸盐类或者氧化硅类玻璃，包括但不限于添
加al2o3，la2o3，cao，mgo等氧化物表面改性的玻璃，以及与上述玻璃材料的固液或固气表面能相同等级或者类似材质材料制成的反射体。上述提到的玻璃等材质的材料可以使尿素在超声波反射屏400的反射体表面充分湿润，避免气泡形成或者减少气泡在其表面的附着力。
28.除了采用上述材料制作反射体外，还可通过在反射体表面涂有上述材料以及在反射体表面贴有上述材料薄膜实现。
29.本技术的传感器在正常工作时布置在尿素箱(未显示)底部，并浸泡在尿素水溶液(未显示)中。基座100设置开口以使得在车辆晃动等过程中尿素水溶液能从开口中流通，也能减小气泡的附着。基座100的形状不限于图中所示的形状，只要能合理地布置上述各关键器件实现相应地功能即可。
30.第一超声波收发器200向超声波反射屏400发送并回收超声波，根据其传输速度来测算尿素浓度。第二超声波收发器300向上方发送超声波，并接受从上部液面(未在图中显示)(液气界面)反射回来的超声波，从而能测算出该液面至第二超声波收发器300的距离，即液位高度。温度传感器500则探测传感器四周尿素的温度，并为上述尿素浓度与液位测算提供温度辅助数据。
31.实施例2
32.如图3和图4所示，实施例1中超声波反射屏400由多块独立的反射体单元，比如玻璃块600，组合构成一个完整的超声波反射屏400。图1中所示的一整块玻璃在尿素结冰或者受到较大外来冲击力时容易破碎。而多块组合可以显著降低超声波反射屏400破碎的风险。
33.实施例3
34.上述实施例中的超声波收发器表面与超声波反射屏400可以设计成如图5所示形状，这样可以促使更多尿素穿过第一超声波收发器200与超声波反射屏400表面，将其表面可能存在的气泡带走，达到清除气泡、减少气泡滞留的效果。超声波反射屏400中间的反射体必须是平面，因此只能设置为外凸的棱面，而第一超声波收发器200可以设置为图5所示的外凸曲面或图2所示的外凸棱面。
35.实施例4
36.如图6所示，上述实施例中的第一超声波收发器200与超声波反射屏400之间增加分流导向器700，为v型的导向叶片或者u型流线型结构的导向叶片，将尿素流体导向上述收发器与反射屏表面，在增加尿素流动时对第一超声波收发器200与超声波反射屏400表面的冲刷作用，进一步增加清除气泡、减少气泡滞留的效果。
37.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。