用于检测介质的水平的电容传感器

技术领域

本发明涉及电容传感器，其用于检测诸如液体、流体物质、粉状材料或处于散装状态的材料等的普通介质的水平。本发明特别参考将要安装或集成在车辆箱(例如燃料箱或用于机动车辆发动机的操作所必要的添加剂的箱)中的传感器而开发。

背景技术

水平传感器在多种背景中使用来检测在诸如箱的普通容器中存在的液体的残留量。

这些传感器中的一些基于使用至少两个电极进行的诸如电容或阻抗或电导率/电阻率的电学量的测量。在一些解决方案中，电极直接与液体接触，而在其它解决方案中，传感器设置有用于将电极与液体隔离的壳体。其中电极与液体接触的传感器易受老化和过早磨损，并且它们的操作与液体的特征(诸如其电导率/电阻率或其介电常数)严格相关。

特别地参考电容类型的检测，广泛采用的解决方案是提供平面电极的阵列，其在对应的绝缘支承件上沿水平检测的方向布置，其中绝缘支承件安装在箱的内部。电极单独或成组地连接到电路布置，该电路布置经由振荡器电路激励电极本身。通过处理在至少两个电极之间检测到的电容值，控制单元能够标识在箱中的液体和空气之间的过渡区域，该过渡区域被认为指示液体的水平。

理想的方法将是提供一种完全“数字”的电容传感器，即其中阵列的每个电极利用空气和流体的介电常数之间的差值(其在任何情况下都高)以离散方式在开-关模式下测量水平的部分的类型。然而，由于有必要以毫米量级的精度测量经常在一米或更高区域中的深度，所以10

在其它电容传感器中，测量改为借助于仅两个共面电极来执行，这两个电极具有处于交错构造的相应的检测部件(呈齿状物或指状物的形式)。因此，在这些解决方案中，仅两个电连接件就是足够的，并且交错的检测部件的数量可非常多。因此，这些传感器使得有可能以高分辨率并借助于相对简单、廉价和紧凑的结构来执行“模拟”测量，即连续测量。然而，由于电干扰或寄生电容，这些传感器的操作受到可能的检测误差的影响。

发明内容

总的来说，本发明的目的是提供一种水平传感器，该水平传感器具有高测量分辨率，但是其生产简单且经济上有利，其特征在于使用的高度灵活性，并且其检测较少受到诸如电干扰和/或测量错误、也由于寄生电容导致的电噪声的影响。

根据本发明，通过具有所附权利要求书中指定的特征的水平传感器来实现上述和其它目的，这些目的将在下文中清楚地显现出来。权利要求书形成本文中所提供的关于本发明的技术教导的组成部分。

附图说明

参考附图，本发明的另外的目的、特征和优点将从随后的详细描述中清楚地显现出来，附图仅通过非限制性示例的方式提供，并且在附图中：

- 图1是根据本发明的可能实施例的水平传感器的前正视图的示意图；

- 图2a和图2b以更大的比例图示了图1的传感器的一些细节；

- 图3至图5是旨在例示根据本发明的可能实施例的水平传感器在三种不同条件下的操作的示意性表示；

- 图6是根据本发明的可能实施例的水平传感器的示意性透视图；

- 图7是图6的传感器的部分的详细前视图；

- 图8是根据本发明的另外的可能实施例的水平传感器的示意性透视图；

- 图9是根据本发明的另外的可能实施例的水平传感器的示意性透视图；

- 图10是根据本发明的另外的可能实施例的水平传感器的示意性透视图；

- 图11是图11的传感器的部分的详细前视图；

- 图12是根据本发明的另外的可能实施例的水平传感器的示意性透视图；

- 图13是根据本发明的另外的可能实施例的水平传感器的示意性透视图；

- 图14是图13的传感器的处于更大比例的细节；

- 图15是根据本发明的另外的可能实施例的水平传感器的示意性透视图；

- 图16是图15的传感器的部分的详细前视图；

- 图17是根据本发明的另外的可能实施例的水平传感器的示意性透视图；

- 图18是图17的传感器的部分的详细前视图；

- 图19是根据本发明的可能实施例的水平传感器的前正视图的示意图；

- 图20以更大的比例图示了图19的传感器的细节；

- 图21和图22是根据本发明的可能实施例的水平传感器的前面和后面的前正视图的示意图；

- 图23和图24是根据本发明的可能实施例的水平传感器的示意图，分别是透视图和前正视图；

- 图25是其中安装有根据本发明的可能实施例的水平传感器的普通容器的局部截面的示意性透视图；

- 图26是图25的容器的示意性侧向截面图；

- 图27至图28和图29分别是图23至图24的传感器和图25的容器的一些部件的详细透视图；

- 图30是根据本发明的可能实施例的水平传感器设备的安装的可能构造的示意性横截面表示；

- 图31是根据本发明的可能实施例的水平传感器设备的安装的可能构造的局部示意性表示；

- 图32至图44是局部示意性透视图和横截面图，其旨在例示可在根据本发明的可能实施例的水平传感器中使用的定位和/或固定元件的多种可能实施例；

- 图45是根据本发明的另外的可能实施例的水平传感器的示意性透视图；

- 图46是图45中所示出的类型的传感器的部分的局部示意性透视图，该传感器与普通容器的壁相关联；

- 图47是图45的传感器的部分的部件的示意性俯视平面图；

- 图48是根据图47的线XLVIII-XLVIII的示意性横截面图；

- 图49以更大的比例图示了图48的细节XLIX；

- 图50是根据本发明的另外的可能实施例的传感器的部分的局部示意性透视图，该传感器与普通容器的壁相关联；

- 图51是图50的传感器的部分的处于更大比例的细节；

- 图52是图51的传感器的部分的部件的示意性俯视平面图；

- 图53是根据图52的线LIII-LIII的示意性横截面图；以及

- 图54以更大的比例图示了图53的细节LIV。

具体实施方式

在本说明书的框架中对“实施例”或“一个实施例”的引用旨在指示关于该实施例描述的特定构造、结构或特征包括在至少一个实施例中。因此，在本说明书的不同点中可存在的诸如“在实施例中”或“在一个实施例中”等的短语不一定指同一个实施例。此外，在本说明书的框架中限定的特定构象、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何适当的方式组合，甚至不同于所表示的实施例。本文中使用的参考编号和空间参考(诸如“上部”、“下部”、“顶部”、“底部”等)仅是为了方便而提供的，并且因此不限定保护范围或实施例的范围。

在本说明书和所附权利要求书中，通用用语“材料”和“液体”将理解为包括多种不同材料、物质或液体的混合物、组合物或组合。

在本说明书和所附权利要求书中，用语“有效”在指下文中所描述的电极中的一个的轴向延伸部分时旨在意指电极的该特定部分，从该特定部分伸出的是相应的检测部件，该检测部件相对于另一个电极的同类检测部件处于交错(即，交替)构造。相反，用语“非有效”在指前述电极中的一个的轴向延伸部分时旨在意指没有前述检测部件的相同电极的不同部分，该检测部件例如在“有效部分”和前述电极的端部之间延伸，该端部被设计成用于其与控制电路的电连接。

在本说明书和所附权利要求书中，用语“电容”等特别是当与所描述的传感器或检测相关时旨在还包括在并排设置(即，不一定使电极彼此面对)的电极之间的传感器或进行的电容测量，此外包括所谓的场效应类型的传感器或检测。

在本说明书和所附权利要求书中，用语“介质”在指经历水平感测和/或定性检测的物质时旨在包括流体，诸如液体或液体的混合物或不同于气态物并且将要存储在容器或箱中的其它材料和流体物质。

在本说明书和所附权利要求书中，用语“品质”等在与所描述的传感器或检测相关时旨在包括经历检测的介质的化学-物理特征，诸如与其组成和/或其类型和/或其可能的稀释度相关的特征等。

首先参考图1，整体上由1表示的是根据可能的实施例的水平传感器，其用于检测包含在普通箱中的普通介质的水平：在下文中，假设前述介质是液体，例如燃料，并且前述容器是车辆箱。

传感器1包括大体上长圆形形状的至少一个支承结构2，该支承结构2基本上在长度方向X上延伸，并具有近端区PR和远端区DR。根据传感器的安装类型，长度方向X可基本上对应于液体的水平的测量方向，即，长度方向X可为基本上竖直的。然而，支承结构2大体上在长度方向上延伸的事实并不一定意味着该结构完全在竖直方向上延伸或完全直立：如将看到的，事实上，在多种实施例中，结构2可在液体中倾斜延伸，或者包括具有不同倾斜度的结构的多个段。

在下文中，假设在传感器1的操作条件下，远端区DR是将最靠近包含液体(该液体的水平将被检测)的箱的底壁的区，并且近端区PR是将最靠近箱的顶壁的区。

在多种优先实施例中，电连接结构3设置在支承结构2上的近端区PR处。然后，在支承结构2上存在包括多个电极的电容检测结构4。连接结构3基本上提供用于将传感器1连接到外部系统(例如，车辆的机载控制单元)的接口，并且可可能地形成水平传感器1的电子控制电路的部分。相反，检测结构4是传感器1的部分，该部分将与支承结构2的相应部分一起至少部分地浸入在经历测量的液体中。如将在下文中清楚显现的，传感器1甚至可包括电连接到同一个连接结构3的多个检测结构4。

在多种优先实施例中，支承结构2是基本上柔性的或可变形的或者在任何情况下可调适到多种形状的结构。如将看到的，该特征对于便于将传感器1安装在具有复杂几何形状的箱或容器上而言特别有利，在这些箱或容器中不可能或不方便安装刚性且直的传感器。此外，结构2的柔性(即传感器1作为整体的柔性)使得能够根据最终应用的类型来调适安装的构造。

在多种优先实施例中，支承结构基本上由至少两层或两片(其中一个由2a表示)电绝缘材料组成，这些层或片优选地以不透流体的方式与彼此相关联，其中在中间设置前述电极。两个层2a优选地由从化学角度来看对经历检测的液体具有抵抗力的塑料材料制成，并且可结合或胶合在一起。用于两个层2a的优选材料是例如HD-PE、LD-PE、PE、PP，其具有PA基底。层2a的厚度可指示性地包括在0.1和1.5 mm之间，优选地在0.1和0.5 mm之间。传感器1的长度(即其支承结构2的长度)可指示性地包括在10和200 cm之间。

检测结构4包括多个电极。每个电极包括伸长的连接部件，该连接部件基本上在长度方向X上延伸，从连接结构3开始远到远端区。然后，每个电极包括例如呈指状物或齿状物的形式的多个检测部件，其相对于另一个电极的同类检测部件呈交错构造。

根据重要方面，电容检测结构4包括多个(n个)检测区域或区段S，它们在长度方向X上连续延伸。在图1中图示的示例中，检测结构4被分成由S

大体上，检测区段S包括较靠近近端区PR的至少一个上区段S

根据重要方面，每个检测区段S

如所述的，每个电极E包括基本上在检测结构的长度方向上延伸的相应伸长连接部件T，以及在相应的检测区段S

检测部件J从对应的有效部分开始在横向于长度方向X的方向上延伸，基本上彼此等距，并且具有相应的宽度尺寸W。检测部件J优选地具有相同的高度，参考长度尺寸X。在图2a中，区段S

对于区段S

对于区段S

对于区段S

再次在图2a中，可注意到，在每个检测区段S

电极E由导电材料(例如金属材料或导电墨)制成，导电材料可直接施加在提供支承结构2的两个层或片2a中的一个上，并且然后利用另一个层或片2a覆盖和密封。导电材料可根据本身已知的任何技术来施加，例如经由丝网印刷沉积过程来施加。电连接结构3也可至少部分地经由材料的沉积获得。在多种实施例(诸如到目前为止例示的实施例)中，该结构包括两个系列的连接焊盘P1和P2(例如在方向X上成对地连接在一起)，从焊盘P1伸出的是电极E的连接部件T，并且焊盘P2改为设计成用于与未表示的电源和/或控制引线(形成传感器1的控制电路的部分)连接。

因此，传感器1的生产被极度简化且廉价。在备选实施例中，还可能为结构2提供具体的柔性支承件，电极E沉积在该支承件上，然后柔性支承件以不透流体的方式包封在层或片2a之间或者在某一其它类型的保护外壳中。

如所述的，在图1和图2a中例示的情况下，检测结构4包括四个区段S和因此八个测量电极E，但是在其它实施例中，一个或多个检测区段S可包括至少一个另外的电极，特别是如下文中所描述的参考电极。

每个检测区段S的两个电极E彼此电绝缘，并且传感器的控制电路配置成使得检测区段S可以以彼此独立的方式执行电容(或电场)的测量，具有下文中所解释的在降低电噪声和寄生电容方面的优点。

根据特别有利的优先特征，一个检测区段S的电极E的检测部件J具有不同于相邻检测区段S的宽度尺寸的宽度尺寸W。

在多种优先实施例中，检测部件J具有缩放的宽度尺寸W，即上区段(S

再次参考图2a，因此将认识到，在上区段S

如所述的，并且如可从图2a认识到的，多种电极E的伸长连接部件T从连接结构3伸出，使得连接部件T在方向X上具有不同的长度，该长度在针对上区段S

因此，将认识到，每个区段的每个电极E的连接部件T具有其有效部分EP，从该有效部分EP延伸的是相应的检测部件J，该检测部件J处于大体上设置成与属于不同检测区段的至少一个不同电极E的连接部件T的非有效部分NP的至少一段并排的位置。

因此，参考到目前为止例示的情况，区段S

根据优先方面，并且如图2b中可看到的，对于每个检测区段S的每个测量电极E，两个电极E中的一个的每个检测部件J和两个电极E中的另一个的对应连接部件T的有效部分EP之间的距离d1小于上述有效部分EP和不同检测区段S的不同电极E的连接部件T的设置成与有效部分EP并排的非有效部分NP之间的距离d2。该优先特征也可用于进一步降低电噪声和寄生电容。

在图2b中，为区段S

如先前提到的，根据重要方面，检测结构3被分成多个不同的区域或区段S

电容型水平传感器的典型限制由信噪(S/N)比给定，特别是当要测量低水平的液体时，即水平使得仅传感器的少许部分被浸入时，该电容型水平传感器的检测结构由两个具有交错的检测部件的合适电极(例如两个梳状电极)构成，即基本上“模拟”类型的传感器。

在这方面，大体上应当考虑到，当并排设置的电极仅部分地浸入液体中时，在空气中(即，未浸入液体中)的电极的(上面的)段的电容产生电噪声或寄生电容，与前述浸入段的电容相比，这在一定程度上使测量无效。精确地当液体的水平低时，即当在浸入液体中的电极段之间有效地检测到的电容C

在这种情况下，电噪声可以以C

将传感器的检测结构分成“n”个区段的根据本发明的解决方案基本上使得有可能将噪声降低“n”倍。

例如，可参考图3，其中由10表示的是包含普通液体L的普通容器，例如箱。在例示的情况下，属于检测区段S

如可认识到的，根据本发明，S/N比(理解为C

同样，图4图示了液体L处于区段S

因此，如可看到的，具有其检测结构被分成区域或区段(每个区域或区段具有两个独立且交错的测量电极)的电容传感器的优点在于如下的事实：与已知类型的传感器相比，该传感器具有更好的S/N比。

如先前提到的，根据优先的方面，检测区段S的电极E的检测部件J具有不同于相邻检测区段的宽度尺寸的宽度尺寸W。如所述的，优选的是具有宽度W的缩放构造，即，参考到目前为止例示的情况，具有从下检测区段S

出于该目的，应当考虑寄生电容也取决于一个电极E的有效部分EP和一个或多个不同电极的设置成并排的非有效部分NP之间的距离d2(图2b)。特别地，距离d2越大，寄生电容越低，并且当所考虑的区段S的一个测量电极E连接到一个电势，而相同区段S的另一个电极E和其它区段S的所有其它电极E连接到相反的电势时，特别地是如此。所提出的解决方案使得有可能具有足够大的距离d2，以便不会对空气中的电容引入显著的贡献，并且因此不会降低S/N比。在多种优先实施例中，距离d2为至少1 mm。

例如，参考图2b，假设电势差施加到区段S

在前述电极段彼此太靠近的情况下，设置在不同电势下的这些电极段彼此并排设置的事实可对空气中的电容有贡献，并且因此恶化S/N比。所提出的具有检测部件J的缩放宽度W的解决方案为电极E的非有效部分NP的通过提供了更大的空间，有可能增加距离d2。

应当注意，抽象地说，多种区段S的检测部件J甚至可具有都相同的宽度W，并且为了具有足够大的可用距离d2以减小寄生电容，支承结构2的表面可在宽度方向上增加：然而，从总体尺寸、成本和生产过程的角度来看，这可能是不方便的。

在图6中，图3至图5的传感器1以透视图表示，并且在图7中表示了传感器1的对应的细节，其中右侧和左侧电极E分别由字母“b”和“a”区分。

图8图示了根据本发明的传感器1另外的示例，其特征在于检测部件J的不同形状。在到目前为止图示的版本中，检测部件J基本上呈齿状物或指状物的形式，即具有在方向X上高度相对减小的电极的形式，而在图8的情况下，检测部件J呈小板的形式，即，具有在方向X上具有较大高度的电极的形式，每个电极的表面积明显大于先前实施例的单个齿状物或指状物的表面积，在这种情况下，部件J也处于交错或交替的构造。这种类型的解决方案可用于不需要高测量分辨率的水平检测。

图9图示了传感器1的情况，传感器1的检测结构包括两个不同系列的检测区段，即第一序列或系列I的第一区段S

例如，图9中所示出的类型的实施例在普通容器的下部区域中的水平测量的分辨率可不同于容器本身的上部部分所需的测量分辨率时和/或在系列I相对于系列II的不同布置或角度(诸如系列I的竖直布置和系列II的倾斜布置)的情况下是有用的。

图10至图11图示了其检测结构(在这里被分成仅三个区段S

相反，图12图示了其检测结构(在这里例示为被分成四个区段S

在多种实施例中，传感器1可设置有至少一个温度传感器元件TS。在这种类型的优先实施例中，温度传感器元件可设置在检测结构的每个检测区段的下部部分处。

在图13至图14中关于传感器1示出了这种类型的示例，传感器1的检测结构被分成四个区段S

前述温度传感器元件可有利地由具有带有负温度系数(NTC)的电阻的材料制成，该材料也沉积在支承结构的片2a上。然而，原则上不排除将前述温度传感器元件作为预成型构件(诸如电子构件)提供的可能性，该构件可例如使用SMD技术安装在支承结构2的片2a中的一个上。

可经由温度传感器元件TS或每个温度传感器元件TS

例如，在图13和图14中例示的情况下，温度梯度的检测可基于可从在长度方向X上设置在不同高度处的多种温度传感器元件TS

根据不同的方法，甚至在没有具体的温度传感器元件的情况下，也可能利用可从其它检测区段J的电极E推断出的信息。例如，如果如所述的那样液体的水平对应于区段S

区段的电极的当前温度 = (a) - (b)

其中，(a)是在电极本身上的理论电容(无论是浸入还是在空气中)，并且(b)是在电极本身上当前有效地测量的电容(无论分别是浸入还是在空气中)。如可看到的，由于附近区段S的电极E，控制电子器件能够获得关于存在液体的电极E的实际温度的信息，并且关于温度梯度补偿对应的电容测量值。

同样，也有可能利用可从其它检测区段J的电极E推断出的信息，以便获得关于流体的品质和/或一个或多个其它特征(特别是化学物理特征)的信息。例如，如果如所述的那样液体的水平对应于区段S

区段的电极上的液体的品质= (a) - (b)

其中，(a)是在浸入具有应用所预期的特征的液体中的电极本身上的理论电容，并且(b)是在浸入具有当前特征的液体中的电极本身上当前有效地测量的电容。如可看到的，由于附近区段S的电极E，控制电子器件能够获得关于电极E浸入其中的液体的实际品质的信息，并且根据该信息补偿对应的电容测量值。

相反，用于补偿温度梯度的另一种可能方法是基于检测结构使用单个参考电极，例如图10至图11的参考电极J

经由单个元件J

用于补偿温度梯度的另一种方法可基于在每个检测区段中使用参考电极，例如图12的参考电极J

使用参考电极J

对于甚至在存在温度梯度的情况下也使用一个或多个参考电极和/或一个或多个温度传感器元件进行的可能的校准和/或补偿方法的详细描述，读者参考以本申请人的名义提交的WO 2017/109765，其内容被理解为并入本文中以用于参考。

现在将提供与图1中所示出的类型的水平传感器1(即，该传感器具有分成四个检测区段S

C

C

传感器1因此能够测量由下式给出的水平Q：

Q = Q

该值基于以下电容测量来计算：

C = C

在下文中，由C

在制造过程期间，在传感器1已经被物理生产之后，执行校准阶段。该阶段的目的是利用传感器1在不同条件下进行电容测量，并将这些测量值存储在传感器本身的控制电子器件内，从而使得能够其后在随后的操作期间使用该存储的信息来计算和优化由传感器提供的水平信息。在多种优先实施例中，校准包括两个步骤，表示如下：

i) 在传感器的所有电极E都在空气中的情况下检测电容，通过这种检测获得并存储的是针对每个区段S的每对电极E的在空气中的电容值C

ii) 在传感器的所有电极E都浸入液体样品中的情况下检测电容，通过这种检测获得并存储的是针对每个区段S的每对电极E的在浸入条件下的电容值C

对应于每对电极E的水平Q

Q

其中，符号“

现在假设图1和图2a至图2b中所图示的类型的水平传感器1安装在4升的容器中，并且为了简化解释，传感器的区段S

1) 液体的水平(x)对应于下区段S

传感器1的控制电子器件测量区段S

2) 液体的水平(x)对应于中间区段S

传感器1的控制电子器件测量区段S

由此获得等于C

Q

其中水平Q

3) 液体的水平(x)对应于中间区段S

如先前的情况下那样，控制电子器件测量区段S

Q

其中水平Q

4) 液体的水平(x)对应于上区段S

如可容易地理解的，在这种情况下，也将遵循与上面点2)和3)中描述的逻辑类似的逻辑，其中电子器件通过应用以下公式来获得差动和相对测量值：

Q

其中水平Q

因此，概括地说，在任何测量周期中，控制电子器件依次针对每个区段S进行电容测量，从而标识液体的水平所位于的区段(仅一个区段S实际上将产生包括在C

如果不可能在一个区段S处标识水平(x)，则这意味着可存在两种不同的情况：

a) 容器完全是空的(即，传感器的所有区段S都完全在空气中)，并且在这种情况下，每个区段S的电极对将产生等于或非常接近C

b) 液体的水平正好在两个区段S之间，并且在这种情况下，传感器的输出信号将对应于最后一个完全浸入的区段的水平值Q

一旦标识了液体的水平所位于的区段S，电子器件就标识最靠近其的完全浸入的区段S，即区段S

Q

在所有电极的读取结束时，根据多种区段S的所有贡献Q

所描述的方法适用于形成检测结构的所有电极E。如所述的，在水平对应于最低区段(在该示例中为区段S

如所描述的，这种方法的优点在于有可能获得水平的差动和相对测量。这被证明在传感器1的应用背景中在传感器1的正常操作期间是非常有用的，并且在箱内液体的分层的情况下特别地更加有用(例如，在可发生在柴油和水之间的上述分离的情况下)。

先前的段落中提供的公式

Q

表示获得差动和相对测量的最精确的计算方法。在目标是节省控制电路的处理器的计算能力或减少计算时间的情况下，有可能使用表示扩展公式的近似的更简单的公式，例如：

Q

或者

Q

在先前例示的实施例中，多种区段S的电极E的检测部件J相对于支承结构2处于居中位置，将支承结构2的宽度作为参考。然而，这并不构成基本特征。从这个角度来看，在保持具有多种区段S的缩放宽度W的优先布置的同时，对应的电极E可在两侧中的一个上对齐。

图15至图16突出显示了在这个意义上的示例，其中多种电极的检测部件J沿着支承结构2的左手侧对齐：如所述的，在保持具有多种区段S的电极对的检测部件J的缩放宽度W的优先布置的同时，在任何情况下都有可能在右手侧上提供足够的空间来将连接部件T布置在距离d2处，以便消除或在任何情况下减小寄生电容，如先前关于图2b描述的。

从图16的细节可注意到，例如，在区段S

相反地，在结构2的左手侧上，连接部件T

在多种实施例中，水平传感器包括根据先前已经描述的内容制成的第一检测区段，以及以不同方式设计的至少一个第二检测区段。这样的情况在图17和图18中例示，图17和图18图示了传感器1，其中下检测区段S

在多种实施例中，根据本发明的水平传感器包括多个水平检测结构，其优选地连接到同一个电连接结构3。

例如，在多种实施例中，水平传感器的支承结构可承载并排设置的两个检测结构，优选地，两个检测结构都被分成相等数量的检测区段，以便提高检测的精度。

在这种类型的优先实施例中，一个结构的电极的检测部件J可相对于并排设置的结构的电极的检测部件J在长度方向X上错开，例如以利用第二结构检测介于可利用第一结构检测的水平中间的水平，从而使测量分辨率加倍。

图19至图20图示了在这个意义上的示例，其中在结构2上(即在形成它的两个层或片2a内)提供并排设置的两个检测结构4，每个检测结构被分成四个检测区段S

如在先前描述的情况下，在多种实施例中，水平传感器的支承结构可在其相反的表面中的两个上承载两个检测结构，优选地，两个检测结构都被分成相等数量的检测区段，同样在这种情况下，以便提高检测的精度。两个检测结构可被限定在同一个柔性支承件的两个相反的主面上。同样在这种类型的优先实施例中，限定在前述支承件的一个面上的检测结构的电极的检测部件J可相对于限定在相同支承件的相反面上的检测结构的电极的检测部件J在长度方向X上错开。图21至图22图示了在这个意义上的示例，其中在同一个柔性支承件2c的两个相反的主面中的每个上提供相应的检测结构4，每个结构4被分成四个检测区段S

如所提到的，并且如从图21和图22之间的比较可理解的，同类结构S的检测部件J可有利地在传感器的长度方向上相对于彼此错开，从而使得能够提高传感器1的总体测量分辨率。

在多种实施例中，根据本发明的水平传感器1包括多个水平检测结构，每个水平检测结构由相应的支承结构承载，但是优选地电连接到同一个电连接结构。例如，图23至图24图示了包括第一水平检测结构4’和第二水平检测结构4”的传感器1的情况，这两个水平检测结构在大体上沿长度方向并排设置的位置延伸，并且都连接到电连接结构。在例示的情况下，两个结构4’和4”各自分别由例如先前指示类型的对应的柔性支承结构2’和2”承载。

两个检测结构4’、4”可包括同一个数量的检测区段S。在例示的情况下，每个检测结构4’、4”包括例如具有图9中所示出的类型的构造的由S

如可注意到的，图23至图24的传感器具有基本上U形的总体构造，即其中两个检测结构4’和4”至少部分地大体上彼此平行，优选地通过至少一个弯曲和/或正交或倾斜的段RB接合，其中，例如，两个检测结构4’和4”中的每个具有基本上L形的总体构造，即由相对于彼此正交或倾斜的两个段形成，优选地通过弯曲段接合。

例如，这种类型的构造在经历水平检测的液体的容器或箱包括多个不同的隔室或者多个不同的积聚区域(例如所谓的鞍形箱，特别是用于车辆的燃料鞍形箱)的情况下是有用的。

出于此目的，图25例示了容器或箱10的情况，该容器或箱10具有彼此不同的多个隔室或多个积聚区域，诸如用于车辆的例如鞍型的箱，其底部10b成形为以便限定大体上彼此平行的由10

两个结构1’和1”中的每个在长度方向上部分地在相应的积聚区域10

如可注意到的，在它们的安装条件下，两个结构4’和4”大体上在容器10内弯曲，特别是基本上在区段S4和S5之间的过渡处弯曲(参见图24)，因此为每个结构产生具有不同倾斜度的两个区域，这两个区域由P1和P2表示。

在该示例中，每个结构4’、4”的两个区域P1、P2设置有不同类型的检测区段，如所述的，该检测区段类似于图9中所示出的情况，两个区域P1和P2可能以不同的测量分辨率为特征。例如，设置有检测区段S

在任何情况下都应当认为测量分辨率还取决于检测元件J相对于竖直方向的倾斜度。参考该示例，区域P2的电极也可被设置为具有高倾斜度，直到具有与相对于竖直方向的倾斜度较小的区域P2的电极的分辨率相同的分辨率。

在多种实施例中，在任何情况下，水平传感器的一个或多个检测结构具有多个连续区域，这些连续区域在相对于彼此大体上成角度的相应的平面中延伸，其中对应的柔性支承结构在对应于连续区域之间的每个过渡区的点处具有相应的弯曲或曲线。

在图25至图26的示例中，支承件R被表示、集成或固定到容器或箱10的至少一个壁，例如至少部分地集成或固定到底壁10b和/或侧壁(和/或可能的顶壁)，其中这些支承件R联接到水平传感器1的定位和/或固定元件(在图23至图24中由B表示)。在例示的情况下，底壁10b以相对于彼此成角度的壁部分为特征(例如，参见图26)；然而，倾斜或成角度设置的类似部分可形成至少一个侧壁的部分。在该示例中，由于不同高度的支承件R，水平传感器(即其检测结构4’和4”的支承结构2)固连到箱10的底壁10b。

特别地参考图26，该布置使得两个检测结构的远端区各自在箱10的底壁10b附近，而它们的近端在顶壁10u附近。当然，提供成不同角度的检测结构的区域的解决方案也可用于仅包括一个这样的结构的水平传感器的情况下，如在图9中那样。

图27至图28示意性地图示了前述连接和控制单元EC的可能实施例，该连接和控制单元EC具有优选地由至少两个部件30、31组成的壳体主体，结构2的段RB或线缆连接到该壳体主体。在多种实施例中，前述壳体主体30-31被成形为用于在其内部容纳处理和/或控制电路，两个检测结构1的电极E经由承载相应导电迹线T的结构段RB电连接到该处理和/或控制电路。在例示的情况下，两个壳体部件30-31被成形为在它们之间限定用于容纳电路支承件33的室30a，在电路支承件33上可安装有用于控制水平传感器1的电路构件，优选地包括电子控制单元34，诸如具有相关联的非易失性存储装置的微控制器，用于控制传感器的程序驻留在该存储装置中。

电子单元或处理和/或控制电路优选地包括振荡器电路、设计成产生频率信号的电路、设计成检测阻抗和/或电容和/或电阻的电路、放大器电路、可控开关或多路复用器或用于切换输入和/或电极的电路、信号采样或采样保持电路、模数转换器、数据处理电路、存储电路、数据传输电路中的至少一个，该数据传输电路优选地用于以串行格式传输和/或接收，非常优选地通过SENT(单边半字节传输)接口或协议的方式传输和/或接收。在使用微控制器的情况下，这优选地包括至少一个处理和/或控制逻辑单元、存储电路以及输入和输出，其中输入是模拟/数字类型的。作为电子控制单元的备选方案，它可包括ASIC或FPGA类型的集成电路和专用于执行模数转换器的功能的集成电路。

在该示例中，壳体主体具有部件31，例如盖子，其限定用于将传感器1对接到外部系统(例如车辆的机载控制单元)的电连接器32的至少部分。在该示例中，结构2的段RB或前述线缆的多种引线或电迹线T的端部连接到前述处理和/或控制电路，特别是连接到电路支承件33。在段RB形成两个检测结构4’、4”的组成部分的情况下，对应的电连接结构3直接连接到前述处理和/或控制电路，或者连接到对应的电路支承件33，而在提供扁平线缆的情况下，对应导体的一个端部连接到电路支承件，并且相反的端部连接到两个检测结构4’、4”的电连接结构3(参见例如图9)。

图29例示了用于定位和固定传感器的元件B的情况，元件B由支承结构2’、2”一体地限定，例如呈小托架或固定凸片的形式，该小托架或固定凸片横向地伸出并且设置有至少一个通道或座，其中可接纳与箱10相关联或集成在箱10中的支承件R的对应固定部分R1。

优选地，根据本发明的传感器的检测结构的每个检测区段S的电极E具有它们自己的且与其它区段的电极的特征不同的特征。因此，每对电极优选地具有专用的几何形状，具有例如随着给定区域中必要的测量分辨率变化的和/或根据液体的箱或其它容器的形状或倾斜度的精确的特征。

为了更好地理解这一方面，可参考图30的横截面视图，图30示意性地表示具有复杂几何形状的箱10，其中设置根据本发明的水平传感器1，该水平传感器1具有多个连续的区域P1-P4，这些区域在相对于彼此大体上成角度的相应的平面中延伸，并且其中每个区域包括一个或多个检测区段，这些检测区段带有具有不同几何形状的相应的电极对。

例如，最远离控制电子器件的区域P4需要高测量分辨率，但是相对于竖直方向非常倾斜，对应的一个或多个检测区段的电极可使用具有例如图8中所示出的类型的相对大的检测部件J的电极对(这是因为在高倾斜度的情况下，1 mm高度相当于许多毫米的宽度)。

在接下来的区域P3中，在任何情况下都需要高测量分辨率，但是考虑到相对于竖直方向的低倾斜度，使用具有例如图1和图2a中所示出的类型的相对小的检测部件J的电极是足够的。对于接下来的区域P2和P1，基本上适用分别针对区域P4和P3表达的相同考虑。

如所述的，测量分辨率不仅取决于电极J的检测部件的表面尺寸，还取决于检测元件J相对于竖直方向的倾斜度。图31中例示了该概念，其中由S4表示的区域中的元件J以高倾斜度布置，直到其分辨率与相对于竖直方向的倾斜度较小的区域P2的元件J的分辨率相同。

基于先前已经解释的内容，也有可能经由控制电子器件的软件编程，根据检测区域P1-P4的特征选择不同类型的补偿，例如利用单个参考电极(如在图10至图11中)，或者利用在多种位置的多个参考电极(如在图12中)，以最小化温度梯度和与液体品质以及液体可分层或呈现在箱的多种区域中不同的特征或温度的事实相关的变化的影响。

根据本发明的水平传感器1包括或关联到或可关联到用于将至少一个前述支承结构定位和/或固定在容器或箱中/到容器或箱的一个或多个元件。前述定位和/或固定元件可集成在水平传感器中或者安装在其上。传感器l可设置有已经安装在其上的上述元件，或者预先布置成用于经由上述元件来安装，这些元件可以以套件的形式与传感器一起提供。

在多种实施例中，水平传感器1包括或关联到多个定位和/或固定元件，这些元件在传感器的长度方向上彼此间隔开，并且构造成用于例如相对于容器或箱的至少一个壁将至少一个支承结构保持在位。

图32至图44例示了定位和/或固定元件B的多种可能的实施例，定位和/或固定元件B可用于将传感器1(即其支承结构2)在容器或箱10的至少一个壁处固连在位。

图32至图33图示了定位和/或固定元件的情况，该元件的主体被设计成在横向于检测结构的电极的方向上延伸，并且该元件包括可通过卡扣动作闭合的两个部分，其中电极的相应段设置在中间。前述主体可方便地由合适的塑料材料制成，例如经由模制制成。在该示例中，元件B因此设想通过铰链部分42c接合在一起的两个伸长部分42a和42b，其中，在与铰链部分42c相反的部分42b的端部处，可提供例如呈弹性齿状物形式的钩元件42d，以将两个部件42a和42b牢固地固连在一起。

元件4的下部部分(这里是部分42a)设置有部件42e，其用于例如经由卡扣动作或者以螺纹方式或者利用干涉固定到限定在包含其水平将被检测的液体的容器的壁(例如底壁10b)中的对应支承件R。

图34至图36涉及元件B，元件B的主体42具有狭缝F，支承结构2的一段可接纳在该狭缝F中，并且该狭缝F在其两个端部处限定用于固定到两个支承件R的对应部件的通座(未指示)。在图34至图35的示例中，由43表示的前述固定部件以卡扣动作方式或利用干涉接合，而在图36的情况下，提供螺纹部件或铆钉43’。

图37至图38涉及类似于图32至图33的定位元件的定位元件的版本，然而，其中两个主体部分42a和42b构造为不同的部件。在这种情况下，两个部分中的一个(这里是部分42b)在其两个相反端部处具有例如呈弹性齿状物形式的相应钩42d，以用于阻挡部分42a上的部分42b，其中结构2的相应段设置在中间。同样在这种情况下，部分42a设置有部件42e，以用于例如经由卡扣动作或通过螺纹连接或利用干涉固定到对应的支承件R。

图39至图42图示了定位元件B的解决方案，该定位元件B由支承结构2直接限定，呈突出附件或托架形式，设置有用于固连到支承件R的固定部件43(例如干涉接合部件或螺纹部件或铆钉(如在图39至图40中)或者借助于卡扣动作接合部件43’(如在图41至图42中))的通孔。

图43至图44图示了类似的情况，然而，在该情况下，支承件R限定相应的上端部R1，该上端部可通过提供元件B的突出附件或托架的孔接纳，其中然后这些端部可例如通过热成型被镦粗或支承铆接，以提供加宽的固定部分，诸如由Ra’表示的固定部分。

当然，根据本发明的水平传感器1的支承结构2或结构2’、2”的定位和/或固定部件B不一定都彼此相同，可能设想例如根据图32至图44的不同元件B的组合使用。

水平传感器1的支承结构(2; 2a; 2’, 2”)可由聚合物制成或包括聚合物基底，例如由高密度聚乙烯(HDPE)或其它材料(优选类似于或设计成固定或化学结合到容器或箱10的材料的材料)制成。根据可能的实施例，支承结构可经由通过两种材料的再熔融和共同渗透获得的焊点直接焊接在容器或箱(典型地由HDPE制成)上，例如借助于超声波焊接或受热工具。代替点焊，焊接部可呈焊珠的形式。

图45至图49中示出了这种类型的示例，其中传感器1的支承结构2’和/或2”经由焊点51直接固定在容器10的壁10b上。如所述的，根据可能的变型，支承结构2、2’或2”(即其片或层2a中的一个)可与对应的聚合物基底相关联(例如胶合在其上)，并且然后例如以类似于上面刚刚描述的内容的方式将基底焊接在容器上。

根据其它可能的实施例，根据本发明的水平传感器的支承结构(2; 2a; 2’, 2”)焊接到例如呈两条侧带形式的框架。框架可由例如HDPE或某一其它材料(优选地类似于或设计成固定或化学结合到容器的材料)制成。前述框架可继而固定或焊接在容器上，例如经由前述框架中的孔，其中接合有容器的特意设置的浮凸。

图50至图54中例示了这样的情况，其中聚合物支承结构2’焊接在由60表示的前述框架上。在诸如例示的实施例的多种实施例中，框架60包括两条平行的带，带设置有孔H，在孔H中接合有设置在容器10的壁10b上的支承件R的对应端部R1。传感器的支承结构2’可例如经由通过两种材料(即结构2’的材料和框架60的材料)的再熔融和共同渗透获得的焊点51焊接到前述框架60(优选地设计成至少部分地加固结构2’本身，特别是为了更方便操纵)。作为与孔H和支承件R联接的备选方案，框架60本身可焊接到容器10。

同样在这种情况下，在可能的变型实施例中，结构2’可关联到(例如胶合到)由聚合物(例如HDPE)制成的对应基底，然后将该基底焊接到框架60，其中框架60继而可固定或焊接在容器上，例如如上面刚刚描述的那样。

从前面的描述中，本发明的特征清楚地显现出来，其优点同样也是如此。

清楚的是，本领域技术人员可对通过示例的方式描述的水平传感器作出许多变型，而不由此脱离如所附权利要求书中限定的本发明的范围。

已经特别参考液体介质的水平和/或其它特征的检测描述了本发明，但是，如所提到的，所描述的传感器可与不同的物质和材料组合使用，甚至是与例如由于冻结而可能潜在地经历固化的物质和材料组合使用。参考先前公开的实施例描述的单独特征可在其它实施例中组合在一起。