專利名稱：品質(zhì)傳感器設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及品質(zhì)傳感器設(shè)備，其用于汽車、例如公路汽車和越野汽車并且用于包括內(nèi)燃機的エ業(yè)與海運設(shè)施，其中該設(shè)備可以操作以監(jiān)測通至這種車輛和設(shè)施的廢氣處理系統(tǒng)的尿素溶液(例如，AdBlUe、“AdblU”、DEF)的品質(zhì)。而且，本發(fā)明涉及這種品質(zhì)傳感器設(shè)備的操作方法。此外，本發(fā)明涉及包括所述品質(zhì)傳感器設(shè)備的車輛、エ業(yè)設(shè)施以及海運設(shè)施。
背景技術(shù)：
當代的內(nèi)燃機有利地利用其一個或多個燃燒室內(nèi)以高燃燒溫度實現(xiàn)的燃燒而操作，以便實現(xiàn)更高效的內(nèi)燃機操作。然而，高燃燒溫度的內(nèi)燃機操作與之相關(guān)地產(chǎn)生油煙和氮氧化物廢氣產(chǎn)物、例如氧化氮(NOx)。油煙和氮氧化物廢氣產(chǎn)物在噴射到環(huán)境中時是有害的材料。為了將廢氣污染物的濃度減小到法規(guī)、例如廢氣排放所遵守的當前的歐洲法規(guī)所規(guī)定的限值內(nèi)，汽車制造商通常在其汽車內(nèi)采用選擇性催化還原法(SCR)和/或排氣再循環(huán)(EGR)。SCR有效吸收氧化氮，而EGR確保廢氣內(nèi)出現(xiàn)的氧化氮的更加完全的氧化。SCR操作通過采用化學試劑得到改進，其中所述化學試劑在汽車、海運設(shè)備和エ業(yè)設(shè)備上被運輸和/或被儲存。例如，“ AdBlue”和“ DEF”是針對與32. 5%尿素水溶液對應(yīng)的化學試劑的商標。該溶液在用于處理發(fā)動機廢氣的后燃燒處理過程中被注射到當代柴油機的廢氣中，以便減少廢氣內(nèi)出現(xiàn)的有害的氧化氮(NOx)的比例。AdBlue、DEF、“Adblu”僅僅曾經(jīng)與SCR關(guān)聯(lián)地被使用。而且，裝備有SCR的汽車除了油箱以外還將攜帶AdBlue、DEF或“Adblu”存儲罐。在操作中，AdBlue、DEF或“Adblu”自存儲罐被傳輸并且加壓噴射到廢氣中，在廢氣中出現(xiàn)下表I所示的一系列化學反應(yīng)。在圖I中，用于內(nèi)燃機15的廢氣系統(tǒng)由附圖標記10表不。系統(tǒng)10串聯(lián)地包括用于接收來自內(nèi)燃機15的燃燒氣體的入ロ 20、氧化催化器30、AdBlue注入?yún)^(qū)40、水解催化器 50、SCR催化器60、氧化催化器70以及最后的出ロ 80。表I :
I P:域反應(yīng)I
I - 化催化器30Πνο+ο2=2νο2I
2C0 + 02 = 2C02
I4HC + 302 = 2C02 + 2H2Q __
I水解催化器50 I CO(NH2)Z + H 0 = 2NH3 CO I
I SCR催化器60.................................................................................................SNH3+Ino2+ n2+12h2o
I4NH3 + 4NO = O2 + 4N2 + SH2O
_ 2_3.N0 + M02 = 2N2 + 3H20I
I n 化催化器 704NHi + SO2 = 2N2 + D H2OI基本上，廢氣系統(tǒng)10內(nèi)出現(xiàn)的過程涉及AdBlue混合物被通到SCR催化器60的過熱多孔陶瓷頭上，在此，去離子水蒸發(fā)并且注入的AdBlue的剰余的尿素作為試劑被輸送，其能夠操作成將氧化氮成分(NOx)幾乎分解成氮和水。在AdBlue內(nèi)存在的任何污染物將在SCR催化器60上聚集，最終使得該催化器阻塞并失效。因此，必要的是在生產(chǎn)、存儲和分配的所有階段過程中，AdBlue都沒有雜質(zhì)。AdBlue,DEF或“Adblu”中的組成成分的檢測是非常期望的；這種組成成分的檢測將理解為是ー種品質(zhì)測量，不僅僅是有時不同的尿素濃度的測量。農(nóng)業(yè)級別的尿素被設(shè)計用于農(nóng)業(yè)、例如改進土壤品質(zhì)，而エ業(yè)級別的尿素、例如AdBlue、DEF適于在諸如卡車和巴士的公路汽車中使用。在農(nóng)業(yè)尿素與エ業(yè)尿素相比更便宜時，在公路應(yīng)用過程中，使用者更易于違反法律規(guī)定在卡車和巴士中為廢氣處理而采用農(nóng)業(yè)尿素；農(nóng)業(yè)級別尿素中的雜質(zhì)能夠潛在地使得廢氣系統(tǒng)內(nèi)的催化器中毒并且具有產(chǎn)生例如包含重金屬的空氣污染物的危險。而且,存在這樣ー種潛在的危險，即農(nóng)業(yè)或エ業(yè)AdBlue、DEF由于例如在未清潔的罐內(nèi)存儲而造成的受到額外材料污染，其中所述罐事先被用于存儲其它材料、例如殺蟲劑。另ー種危險是汽車上可用的不同的儲存罐的人的不經(jīng)意的混淆，燃油、風擋清洗液等意外地被充入到AdBlue、DEF罐中。另ー種危險是有人試圖在汽車的AdBlue、DEF罐內(nèi) 利用諸如鹽溶液的其它材料代替AdBlue、DEF，從而省錢。很多農(nóng)民面臨嚴酷的經(jīng)濟壓力，這能夠?qū)е滤麄儽M可能地省錢。AdBlue,DEF中的不期望的污染物具有其它后果，例如導致注入整個SCR失效的災(zāi)難性事件。試圖操作具有缺陷SCR的汽車能夠看成是ー種違法犯罪行為。AdBlue、DEF非常易于受到來自異物以及非正確材料選擇的污染。主要的影響涉及溶液的去離子水元素，該元素從與其接觸的材料中提取離子；這改變了 AdBlue、DEF的化學成分，并且形成將反過來阻塞SCR催化器60上的陶瓷頭的鹽。SCR催化器60的提前失效的大多數(shù)常見原因通常是因為侵入的有害泵送部分意外地傳入到AdBlue罐中或者因為非正確的材料選擇。惰性材料因而應(yīng)當總是被用于處理AdBlue。因而，差品質(zhì)的AdBlue能夠造成増加的汽車污染，并且也損害到發(fā)動機廢氣系統(tǒng)。汽車駕駛員無法總是關(guān)注在其汽車內(nèi)所利用的AdBlue、DEF的來源，并因此能夠無意識地例如造成來自AdBlue、DEF內(nèi)出現(xiàn)的污染物的有害的污染。然而，用于計量尿素容器的濃度的裝置是已知的，例如，美國專利申請公開文獻US2005/0011183A1 (Ripper等人)所公開的裝置。該裝置包括用于監(jiān)測無酶尿素溶液的ー個或多個物理狀態(tài)變量的傳感器単元。傳感器単元被設(shè)計成檢測pH、尿素溶液的介電常數(shù)和/或無酶尿素溶液的導電率。傳感器単元的電極例如設(shè)置為多分支梳形結(jié)構(gòu)。而且，傳感器単元包括激振器，其用于檢測尿素溶液的機械特性，激振器包括石英振蕩器和/或壓電晶體。還知道美國專利申請公開文獻US2005/0011183A1 (Ripper等人)所公開的裝置基本上是ー種尿素溶液濃度測量裝置，該裝置與尿素品質(zhì)測量設(shè)備不同。然而，用于計量尿素溶液濃度的這種已知的裝置并不是足夠敏感的和/或并不足以正確地區(qū)分用于汽車的不同品質(zhì)的尿素溶液，例如將農(nóng)業(yè)級別的尿素與車用級別的尿素進行區(qū)分，這是由于痕量金屬鹽(其無法造成尿液濃度的任何可覺察的改變)的出現(xiàn)。尿素溶液品質(zhì)在汽車尿素罐中在空間方面發(fā)生變化，并且已知的傳感器在給定的空間位置中進行測量，該給定的空間位置潛在地無法代表罐內(nèi)的尿素溶液的基本品質(zhì)；因而，美國專利申請公開文獻US2005/0011183A1 (Ripper等人)中記載的前述裝置不適于構(gòu)造尿素品質(zhì)監(jiān)測設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明g在提供ー種品質(zhì)傳感器設(shè)備，其能夠操作成在尿素容器內(nèi)的不同品質(zhì)的溶液之間更準確地區(qū)分。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供有如權(quán)利要求I所要求保護的設(shè)備；提供有用于測量尿素溶液的品質(zhì)的設(shè)備，其中在操作時，所述設(shè)備的至少一部分插入到所述尿素溶液中，其特征在于所述設(shè)備包括傳感器結(jié)構(gòu)，所述傳感器以空間分布組合的方式被集成到所述設(shè)備中，以便測量所述尿素溶液體積內(nèi)的機械與電學特性，所述機械與電學特性的測量通過所述尿素溶液內(nèi)出現(xiàn)的成分被相互不同地影響，其中所述成分影響所述尿素溶液的品質(zhì)；以及
所述設(shè)備包括數(shù)據(jù)處理裝置，其用于處理所述機械與電學特性的測量，以便產(chǎn)生表明所述尿素溶液的品質(zhì)的輸出數(shù)據(jù)。本發(fā)明的優(yōu)點在于尿素溶液的品質(zhì)易于更高精度與可靠性地被測量?？蛇x地，在所述設(shè)備中，所述傳感器結(jié)構(gòu)包括分別用于測量機械特性的聲學傳感器和用于測量電學特性的導電率傳感器，所述這些傳感器在所述設(shè)備內(nèi)空間上隔離地部署?？蛇x地，所述傳感器包括溫度計，用于測量所述尿素溶液的溫度(T)，并用于向所述數(shù)據(jù)處理裝置提供對應(yīng)于所述溫度(T)的數(shù)據(jù)，以便在計算所述尿素溶液的品質(zhì)時使用。
可選地，在該設(shè)備中，所述傳感器結(jié)構(gòu)包括導電率傳感器，用于測量所述尿素溶液的導電率，所述導電率傳感器包括在用于接收所述尿素溶液的流通道內(nèi)安置的電極結(jié)構(gòu)，所述流通道能夠操作成將所述電極結(jié)構(gòu)與空間上位于所述通道外的外部影響電學屏蔽。更可選地，在該設(shè)備中，所述電極結(jié)構(gòu)包括沿所述流通道以直線布置方式安置的電極。更加可選地，在該設(shè)備中，靠近所述流通道的端部的ー組外側(cè)電極(P1)能夠操作成被激勵，以產(chǎn)生位于所述通道內(nèi)的質(zhì)詢電場，并且靠近所述流通道的中央?yún)^(qū)域的ー組內(nèi)側(cè)電極(P2)能夠操作成產(chǎn)生用于傳輸至所述數(shù)據(jù)處理裝置的接收信號?？蛇x地，在該設(shè)備中，所述電極(PpP2)結(jié)構(gòu)包括不銹鋼電極、碳電扱、銀電極中的至少ー種?？蛇x地，在該設(shè)備中，在用于確定所述尿素溶液的用于確定其品質(zhì)的穩(wěn)態(tài)導電率與復(fù)導電率中的至少ー個的操作時，所述數(shù)據(jù)處理裝置能夠操作成將交流(a. c.)信號與穩(wěn)態(tài)(d. c.)信號施加至所述電極結(jié)構(gòu)?？蛇x地，在該設(shè)備中，所述傳感器結(jié)構(gòu)包括聲學傳感器，所述聲學傳感器包括聲學換能器結(jié)構(gòu)，所述聲學換能器結(jié)構(gòu)自相應(yīng)的聲學反射器以間隔開的方式安置，所述換能器結(jié)構(gòu)能夠操作成產(chǎn)生ー個或多個聲學脈沖，所述聲學脈沖沿所述尿素溶液傳播、自所述反射器被反射、以及隨后接收回到換能器結(jié)構(gòu)，以便產(chǎn)生用于所述數(shù)據(jù)處理裝置的接收信號，以為了確定所述尿素溶液的密度進行處理。可選地，該設(shè)備還包括安裝接盤，其用于將所述設(shè)備安裝至尿素溶液容器；用于加熱所述尿素溶液的加熱裝置；以及尿素溶液液位檢測裝置，其用于檢測所述尿素溶液相對于所述設(shè)備的液面高度。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供有ー種利用設(shè)備測量尿素溶液的品質(zhì)的方法，其特征在于，所述方法包括
(a)在操作時將所述設(shè)備的至少一部分布置成插入到所述尿素溶液中；(b)利用所述設(shè)備的傳感器結(jié)構(gòu)進行測量，其中，所述傳感器以空間分布組合的方式被集成到所述設(shè)備中，以便測量所述尿素溶液體積內(nèi)的機械與電學特性，所述機械與電學特性的測量通過所述尿素溶液內(nèi)出現(xiàn)的成分被相互不同地影響；以及(C)利用數(shù)據(jù)處理裝置進行加工，所述機械與電學特性的測量用于產(chǎn)生表明所述尿素溶液的品質(zhì)的輸出數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供有一種在機器可讀媒介上記錄的軟件，所述軟件能夠在計算硬件上執(zhí)行，以便實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供有一種用于測量溶液的品質(zhì)的設(shè)備，所述設(shè)備的至少一部分在操作時插入到所述溶液中， 其特征在于所述設(shè)備包括傳感器結(jié)構(gòu)，所述傳感器結(jié)構(gòu)用于測量所述溶液體積內(nèi)的機械與電學特性，所述機械與電學特性的測量通過所述溶液內(nèi)出現(xiàn)的成分被相互不同地影響；以及數(shù)據(jù)處理裝置，其用于處理所述機械與電學特性的測量，以便產(chǎn)生表明所述溶液的品質(zhì)的輸出數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供有ー種利用設(shè)備測量溶液的品質(zhì)的方法，其特征在于，所述方法包括(a)在操作時將所述設(shè)備的至少一部分布置成插入到所述溶液中；(b)利用所述設(shè)備的傳感器結(jié)構(gòu)進行測量，其中，所述傳感器以空間分布組合的方式被集成到所述設(shè)備中，以便測量所述溶液體積內(nèi)的機械與電學特性，所述機械與電學特性的測量通過所述溶液內(nèi)出現(xiàn)的成分被相互不同地影響；以及(C)利用數(shù)據(jù)處理裝置進行加工，所述機械與電學特性的測量用于產(chǎn)生表明所述溶液的品質(zhì)的輸出數(shù)據(jù)?？梢郧宄诓幻撾x本發(fā)明范圍的前提下，本發(fā)明的各個特征能夠以不同組合的方式被組合。


現(xiàn)在將參照附圖僅僅示意性地說明本發(fā)明的實施例，其中圖I是汽車的廢氣系統(tǒng)的示意圖，該廢氣系統(tǒng)能夠操作成采用AdBlue (“Adblu”)以便減少經(jīng)過廢氣系統(tǒng)的廢氣中的NOx的濃度；圖2A至2C是根據(jù)本發(fā)明的品質(zhì)傳感器系統(tǒng)設(shè)備的實施例的示意圖；圖3是尿素溶液的密度特征的示意圖；圖4是尿素溶液的導電率測量的示意圖；圖5是圖2的設(shè)備的聲學傳感器的示意圖；圖6是圖2A至2C的設(shè)備的導電率傳感器的示意圖；并且圖7是用于圖6的導電率傳感器的電路結(jié)構(gòu)。在各附圖中，具有下劃線的附圖標記被用于代表了該具有下劃線的附圖標記所位于其上的項目或者該具有下劃線的附圖標記附近的項目。在附圖標記沒有被下劃線并且伴隨著相關(guān)的箭頭時，無下劃線的附圖標記被用于表明箭頭所指向的大體的項目。
具體實施例方式本發(fā)明旨在提供一種用于測量溶液的代表性空間區(qū)域內(nèi)的溶液、例如存儲罐內(nèi)的尿素溶液品質(zhì)的品質(zhì)傳感器設(shè)備，這是通過采用集成至設(shè)備組件的傳感器的空間分布的組合而實現(xiàn)的；該設(shè)備能夠操作以測量大容積的溶液內(nèi)的溶液特征。這種設(shè)備與現(xiàn)有技術(shù)的用于測量尿素溶液濃度特征的裝置區(qū)別在于在操作時在包含尿素溶液的容器內(nèi)的特定的空間點進行測量。有利地，尿素溶液品質(zhì)的測量是通過以下方式實現(xiàn)的，確定大空間容積的溶液內(nèi)傳播的聲波速度，同時更有利地利 用了反射聲波輻射以増加有效傳播路徑長度。此夕卜，尿素溶液的導電率測量有利地通過以下措施實現(xiàn)，采用在大空間容積內(nèi)構(gòu)造的電極，同時提供了在大空間范圍的溶液內(nèi)的提高的測量準確性?？蛇x地，交流電(a. c.)測量被執(zhí)行以有助于特征化尿素溶液的表征品質(zhì)的屬性。更可選地，這種a. c.測量以與溶液內(nèi)出現(xiàn)的離子的偶磁極矩對應(yīng)的頻率實現(xiàn)，因而可以確定離子的屬性并因而得知溶液內(nèi)出現(xiàn)的雜質(zhì)的類型。可選地，直流電(d. c.)測量被執(zhí)行以有助于特征化尿素溶液的表征品質(zhì)的屬性?？蛇x地，a. c.與d. c.測量的組合被采用以測量溶液的品質(zhì)。尿素溶液的密度以及尿素溶液的導電率都是尿素溶液溫度的函數(shù)，所述尿素溶液溫度在品質(zhì)傳感器設(shè)備中也被監(jiān)測。尿素溶液的(可選地作為溫度的函數(shù)的)密度和導電率測量值被用作為一映射函數(shù)的輸入?yún)?shù)，該映射函數(shù)的輸出參數(shù)是尿素溶液的品質(zhì)的表征；這種品質(zhì)的表征與作為另ー課題的濃度測量并不矛盾。該映射函數(shù)有利地利用存儲在機器可讀媒介的ー個或多個軟件實現(xiàn)，所述軟件能夠在設(shè)備的計算硬件上執(zhí)行，以提供所述映射函數(shù)。此外，該映射函數(shù)可選地設(shè)置為在設(shè)備中采用的查找表格、插值多項式和/或采用表示測量過程的公式的數(shù)學模型?？蛇x地，映射函數(shù)被設(shè)置為以軟件實現(xiàn)的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)型函數(shù)?，F(xiàn)在將參照圖2A、圖2B和圖2C說明該設(shè)備的實施例。在圖2A中，該設(shè)備大體上由附圖標記100表示，并且包括接盤(flange)lio，其包括電連接器120，以便接收電カ并相對于設(shè)備100相應(yīng)地提供輸入和輸出信號。此外，設(shè)備100包括管連接器130，該管連接器用于接收熱水軟管，所述熱水用于加熱尿素溶液，其中在操作時，所述設(shè)備100的加熱線圈或加熱繞組140至少部分地浸沒在所述尿素溶液內(nèi)。接盤110適于使得設(shè)備100安裝至在尿素容器(未示出)內(nèi)設(shè)置的孔。可選地，所述容器在道路車輛上安裝，所述容器可操作成存儲將被注射到車輛的廢氣系統(tǒng)中的尿素溶液，以便處理在操作時由車輛的內(nèi)燃機所產(chǎn)生的NOx燃燒產(chǎn)物。接盤110還設(shè)有一個或多個由附圖標記240表示的管連接器或相關(guān)的管，所述管連接器或相關(guān)的管穿過所述接盤110，以便添加、排出和/或循環(huán)尿素溶液、并且提供通氣。設(shè)備100還包括尿素溶液液位計量儀,該尿素溶液計量儀包含傳感器管150,該傳感器管設(shè)有相關(guān)聯(lián)的浮體160。浮體160可操作成在一體積的尿素溶液的上表面上漂浮。此外，浮體160包括一個或多個永磁體，并且所述傳感器管150包括沿其布置的ー組空間設(shè)置的磁簧繼電器，所述磁簧繼電器在操作時響應(yīng)于沿傳感器管150如箭頭170所示地移動的浮體160而被選擇性地致動。附加地，設(shè)備100包括ー個或多個溫度傳感器180A、180B，所述溫度傳感器例如設(shè)置為熱電偶和/或熱敏電阻器。溫度傳感器180A有利地在空間上鄰近設(shè)備110的傳感器190、200，并且溫度傳感器180B有利地安裝到傳感器管150上。在加熱線圈或加熱繞組140的下端處安裝用于測量尿素溶液密度的聲學傳感器190以及導電率傳感器200。在圖2B中，傳感器190、200定位在大體上“L形”加熱繞組140的遠端處。聲學傳感器190和導電率傳感器200在空間上分離,可選地以相鄰對抵的結(jié)構(gòu)設(shè)置，并且可操作成特征化尿素溶液，這是通過在一體積的尿素溶液內(nèi)的大部分中進行測量而實現(xiàn)的，而這與在僅僅ー個空間位置點處進行測量的現(xiàn)有的尿素溶液測量裝置相反。傳感器180A、180B、190,200的輸出信號經(jīng)由信號纜線210、220被傳輸至數(shù)據(jù)處理單元230，所述數(shù)據(jù)處理單元包括計算硬件，例如為微控制器，所述計算硬件可操作成執(zhí)行ー個或多個在機器可讀媒介、例如固態(tài)讀/寫數(shù)據(jù)內(nèi)存中存儲的軟件，以便使得計算硬件處理經(jīng)由纜線210、220所傳輸?shù)妮敵鲂盘?，以產(chǎn)生電連接器120可用的測量輸出。在圖2C中，加熱繞組140設(shè)置為螺旋結(jié)構(gòu)，其包括一個或多個繞圈；螺旋結(jié)構(gòu)潛在地是更緊湊的并且提供了更大的加熱表面面積，因而更迅速地加熱尿素溶液。相反地，圖2B的大體L形繞組實施方式提供了更大空間體積中的加熱。如上簡短所述，尿素溶液的密度P和導電率S大體上可由公式I (Eq. I)和公式2 (Eq. 2)表示
P =F1 (T, K, q)Eq. IS=F2 (T, K, q)Eq. 2其中T =溫度；K =容器內(nèi)溶液的尿素濃度；q=容器內(nèi)出現(xiàn)的雜質(zhì)的濃度；F1=提供密度作為輸出的第一函數(shù)；F2=提供導電率作為輸出的第二函數(shù)。參看圖3，以定性的方式示出了大體上由附圖標記300表示的曲線圖，其包括從左向右表明增加溫度的橫坐標320以及從下向上表明增加密度的縱坐標310，作為尿素溶液的不同濃度K以及尿素溶液溫度T的函數(shù)的密度P變化。在低于過渡溫度Tf時，尿素從溶液中被凍出，并且冷凍的溶液的體積擴張。高于過渡溫度Tf時，尿素溶液表現(xiàn)出與淡水更相似的屬性。濃度K1對應(yīng)于與濃度K2相比水中的尿素的更高的濃度；類似地，濃度K2對應(yīng)于與濃度K3相比水中的尿素的更高的濃度。通過測量穿過容器內(nèi)的尿素溶液的超聲輻射脈沖群的傳播延遲而在設(shè)備100內(nèi)檢測密度P ;對于容器內(nèi)的尿素中的給定的傳播路徑長度L，傳播延遲At與聲脈沖的聲速V成反比，這由公式3 (Eq. 3)表示At = —Eq.3
V有利地，考慮到設(shè)備100的相對緊湊的特點，為了包括足夠的振動以在Fourier領(lǐng)域內(nèi)精確地限定脈沖，脈沖群優(yōu)選包括ー些周期的聲輻射，其具有的頻率在300kHz至IOMHz的范圍內(nèi)、更優(yōu)選地在700kHz至3MHz的范圍內(nèi)并且最優(yōu)選地大致為1MHz。如果單個脈沖被采用的話，則其脈沖長度因而有利地是在I微秒持續(xù)時間的級別上。已知溫度T和傳播延遲At的話，則密度P可以由公式4 (Eq. 4)計算出P =F3 (Τ, Δ t)Eq. 4公式3、4和I的組合可以用于確定尿素濃度K與雜質(zhì)表征q的組合的影響。這些函數(shù)可以通過理論分析得出或者例如以數(shù)字化的方式利用插值方式被確定為查詢表格或者通過源自各種不同的已知的校準尿素溶液的實驗結(jié)果的多項式。非氣態(tài)媒介中的聲速同時針對體積與剪切變形考慮了非零剛度。因而可行的是產(chǎn)生具有不同速度的聲波，而取決于所述聲波，變形模式被采用。產(chǎn)生體積變形、即壓縮以及剪切變形的聲波也分別被稱為縱波和橫波。在地震中，對應(yīng)的地震波分別被稱為P波和S波。這兩種類型的波的聲速在公式5和6 (Eq. 5&Eq. 6)中提供ら存:JS5取權(quán)利要求
1.一種用于測量尿素溶液的品質(zhì)的設(shè)備(100)，其中在操作時，所述設(shè)備的至少一部分插入到所述尿素溶液中， 其特征在于 所述設(shè)備(100)包括傳感器(180、190、200)結(jié)構(gòu)，所述傳感器(180、190、200)以空間分布組合的方式被集成到所述設(shè)備(100)中，以便測量所述尿素溶液體積內(nèi)的機械與電學特性，所述機械與電學特性的測量結(jié)果通過所述尿素溶液內(nèi)出現(xiàn)的成分被相互不同地影響，其中所述成分影響所述尿素溶液的品質(zhì)；以及 所述設(shè)備包括數(shù)據(jù)處理裝置(230)，其用于處理所述機械與電學特性的測量結(jié)果，以便產(chǎn)生表征所述尿素溶液的品質(zhì)的輸出數(shù)據(jù)(120)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備(100)，其特征在于，所述傳感器(180、190、200)結(jié)構(gòu)包括分別用于測量機械特性的和用于測量電學特性的聲學和導電率傳感器(190、200)，所述這些傳感器(190、200)在所述設(shè)備(100)內(nèi)空間上隔離地部署。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的設(shè)備(100)，其特征在于，所述傳感器(180、190、200)包括溫度計，用于測量所述尿素溶液的溫度(T)，并用于向所述數(shù)據(jù)處理裝置(23)提供對應(yīng)于所述溫度(T)的數(shù)據(jù)，以便在計算所述尿素溶液的品質(zhì)時使用。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的設(shè)備(100)，其特征在于，所述傳感器(180,190,200)結(jié)構(gòu)包括用于測量所述尿素溶液的導電率的導電率傳感器，所述導電率傳感器包括在用于接收所述尿素溶液的流通道(700、710)內(nèi)安置的電極(720)結(jié)構(gòu)，所述流通道(700、710)能夠操作成將所述電極結(jié)構(gòu)與空間上位于所述通道(700、710)外的外部影響電學屏蔽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備(100)，其特征在于，所述電極(720)結(jié)構(gòu)包括沿所述流通道(700、710)以直線布置方式安置的電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備(100)，其特征在于，靠近所述流通道(700、710)的端部的一組外側(cè)電極(P1)能夠操作成被激勵，以產(chǎn)生位于所述通道(700、710)內(nèi)的質(zhì)詢電場，并且靠近所述流通道(700、710)的中央?yún)^(qū)域的一組內(nèi)側(cè)電極(P2)能夠操作成產(chǎn)生用于傳輸至所述數(shù)據(jù)處理裝置(230)的接收信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的設(shè)備(100)，其特征在于，所述電極(PpP2)結(jié)構(gòu)包括不銹鋼電極、碳電極、銀電極中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的設(shè)備(100)，其特征在于，在用于確定所述尿素溶液的用于確定其品質(zhì)的穩(wěn)態(tài)導電率與復(fù)導電率中的至少一個的操作時，所述數(shù)據(jù)處理裝置(230)能夠操作成將交流(a. c.)信號與穩(wěn)態(tài)(d. c.)信號施加至所述電極(720)結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的設(shè)備(100)，其特征在于，所述傳感器(180,190,200)結(jié)構(gòu)包括聲學傳感器(180),所述聲學傳感器包括聲學換能器結(jié)構(gòu)(530),所述聲學換能器結(jié)構(gòu)自相應(yīng)的聲學反射器(510)以間隔開的方式安置，所述換能器結(jié)構(gòu)(530)能夠操作成產(chǎn)生一個或多個聲學脈沖，所述聲學脈沖沿所述尿素溶液傳播、自所述反射器(510)被反射、以及隨后接收回到換能器結(jié)構(gòu)(530)，以便產(chǎn)生用于所述數(shù)據(jù)處理裝置(230)的接收信號，以為了確定所述尿素溶液的密度進行處理。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的設(shè)備(100)，其特征在于，所述設(shè)備(100)還包括安裝接盤(110)，其用于將所述設(shè)備(100)安裝至尿素溶液容器；用于加熱所述尿素溶液的加熱裝置(130、140)；以及尿素溶液液位檢測裝置(150、160)，其用于檢測所述尿素溶液相對于所述設(shè)備(100)的液面高度。
11.一種利用設(shè)備(100)測量尿素溶液的品質(zhì)的方法，其特征在于，所述方法包括 (a)在操作時將所述設(shè)備的至少一部分布置成插入到所述尿素溶液中； (b)利用所述設(shè)備(100)的傳感器(180、190、200)結(jié)構(gòu)進行測量，其中，所述傳感器(180、190、200)以空間分布組合的方式被集成到所述設(shè)備(100)中，以便測量所述尿素溶液體積內(nèi)的機械與電學特性，所述機械與電學特性的測量結(jié)果通過所述尿素溶液內(nèi)出現(xiàn)的成分被相互不同地影響；以及 (c)利用數(shù)據(jù)處理裝置(230)處理所述機械與電學特性的測量結(jié)果，以便產(chǎn)生表征所述尿素溶液的品質(zhì)的輸出數(shù)據(jù)(120)。
12.—種在機器可讀媒介上記錄的軟件，所述軟件能夠在計算硬件上執(zhí)行，以便實現(xiàn)根 據(jù)權(quán)利要求11所述的方法。
全文摘要
一種用于測量尿素溶液品質(zhì)的設(shè)備(100)，其中所述設(shè)備的至少一部分插入到尿素溶液中。該設(shè)備(100)包括傳感器(180、190、200)結(jié)構(gòu)，所述傳感器(180、190、200)以空間分布組合的方式被集成到所述設(shè)備(100)中，以便測量所述尿素溶液體積內(nèi)的機械與電學特性，所述機械與電學特性的測量通過所述尿素溶液內(nèi)出現(xiàn)的成分被相互不同地影響，其中所述成分影響所述尿素溶液的品質(zhì)。設(shè)備(100)的數(shù)據(jù)處理裝置(230)操作成處理所述機械與電學特性的測量，以便產(chǎn)生表明所述尿素溶液的品質(zhì)的輸出數(shù)據(jù)(120)。該設(shè)備(100)還適用于測量其它類型溶液的品質(zhì)。
文檔編號G01N33/00GK102713603SQ201080061968
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者B·弗里維克 申請人:維瑪系統(tǒng)公司