材料密度的探针使用数量减少。EP0465878A2公开了一种压电陶瓷超声换能器，使用长板形压电陶瓷部，压电陶瓷部在相反的两面具有不同的金属镀层区，将两个压电陶瓷部竖直放置在储油容器中的一个腔室中，接收信号在上部传感器和下部传感器之间进行变化。DE4328792C1公开了液体填充量检测器，包括压电超声波发射接收传感器，提出在基板上放置匹配层，在两个匹配层之间设置压电层，增加了超声波能量且减小了声音衰减时间常数。DE4330747C1公开了一种超声波换能器，具有一个一体成型的第一材料壳体，壳体底座上具有一个压力元件，在壳体底座上压力元件的对立面有一个第二材料的适配体，壳体内部填充吸音材料来覆盖压力元件，提高了机械鲁棒性，配置和安装简单。
为防止外在的干扰信号或环境中的污染物对超声波换能器的干扰，EP0815954A2公开了一种超声波换能器，具有斗型金属壳体，圆筒形内壁和底板用来接收和发射超声波，使用蒸汽沉积或溅射形成金属层覆盖压电圆盘下部的第二电极内侧的绝缘层，压电圆盘上侧的第二电极和金属层接入电子测量电路，在压电圆盘上的金属氧化物粉末环氧树脂中设置金属网进行屏蔽，且屏蔽网与喷镀金属层连接，电磁屏蔽的使用在可接受的成本内使得超声波换能器具有高传导率和带宽。JP2004325129A公开了一种超声波传感器驱动频率的选择方法，通过测量反射波的强度来改变超声波传感器驱动频率，使超声波传感器在可变的液位测量时间范围内具有最优驱动频率。US2006236766A1公开了一种超声波束成形装置，具有阳极处理铝板制成的基板，包括上下同轴对称的圆锥面，圆锥面的中心对称轴形成一个圆孔，降低了超声波束发射能量，提高了分辨率。DE102010021869A1公开了一种超声波换能器，其发射和接收表面包括具有硅乳酸的防灰层，其中硅乳酸嵌入高分子膜中，防止有害环境中液滴、烟雾剂等的吸附，提高了换能器的功能。
2.2 超声波液位计电路
超声波液位计电路是对超声波测量信号进行处理，得到最终测量结果的重要手段，而关于其的专利文献量不大。其中较为有代表性的专利主要包括以下几个。
EP0829734B1公开了一种测量两个换能器信号时间差的方法，并公开了具体测量电路，具有可靠的测量精度。JP2004257981A公开了一种超声波液位计，控制器与超声波传感器现联，测量发射声波的回波时间，将发射接收时间差作为反射边缘，如果反射边缘值小于特定值则减小传感器驱动时间，增加边缘值后液位检测基于回波时间，使其能测量低水平的液位。
2.3 超声波液位计测量原理及修正方法
该技术分支是超声波液位计领域中较大的一个分支。超声波液位计测量原理主要有反射式、透射式等方法，并通过参考板、温度进行校正。
反射式原理的超声波液位计是本领域常用的超声波液位测量方法。DE2745251A1公开了一种冶金过程中熔融物高度的无触点测量，使用脉冲回波式测量法进行液位测量。DE3330063C2公开了一种畸形容器的液位指示装置，具有一个插入容器的超声波波导管，其从最高液位延伸到最低液位，并与容器形状匹配，波导管上还具有不连续的标记，通过浸入液体中标记和液面以上的标记的超声波反射信号来估算液位，适用于燃料液位测量且无可动部件。
对透射式原理的超声波液位计的研究，文献量较少，主要有以下专利文献。DE3149909A1公开了一种高黏度材料液位控制器，具有在传感器框架上相对设置的超声波传感器，第一超声波换能器发射超声波穿过材料到达第二超声波换能器。随着技术的发展，超声波液位计的测量精度成为了主要研究对象，由此，出现了多种消除噪声、修正测量结果的方法。DE3440513A1公开了一种燃料箱液体体积超声波测量，换能器周期性的发射超声波脉冲并被液面反射回来，通过评定渡越时间来得到体积，减小渡越时间信号的频率并对信号序列进行修改，以通过电缆输送给评估单元，消除了噪声的影响且没有增加额外成本。DE3703658A1公开了一种汽车燃料罐液位检测装置，测量超声波从罐底到液面的传播时间，并通过燃料温度对其进行修正，从而得到液面高度，减小了电缆的需求。DE4308373 A1公开了超声波脉冲回波距离传感器，回波信号特征可以是时间、最大幅值和波形，也可以是单回波阻尼期望值、信号幅值的时间位置和前述的回波形状，将回波信号和噪声回波进行分离，消除了多次反射生成的噪声信号带来的误差。
DE50014106D公开了一种液位测量装置，具有超声波传感器，测量超声波发射和接受的渡越时间，同时在通气底部附近设置一个具有预定距离的反射器，比较超声波液面渡越时间和被反射器反射的超声波渡越时间，确定液面高度，提高了测量的可靠性。EP2045586A1公开了一种液体填充量的测量方法，通过时延法测量液面高度，同时采用无接触式温度传感器测量多点温度，对温度进行补偿，提高了测量精度。DE102009042869A1公开了一种超声波液位计的检查方法，通过确定反射信号轮廓特征值，将其与参考特征值进行比较来确定是否发出报警信息，提醒用户操作不正确。WO2013013395A1公开了一种液位测量装置，超声波换能器通过一个分配器发射和接收超声波，分配器分布在容器整个高度范围内，即分布的超声波到达容器中的液体或气体并反射回来，通过分析信号的幅值平移来确定液位，防止了气泡、泡沫、湍流、密度和声速的影响。
3 结论
本文介绍了超声波液位计的基本原理，并根据液位计的主要技术分支，介绍了所涉及的超声波发射/接收传感器、超声波液位计电路及测量结果的修正方法，分析了多篇具有代表性的专利文献，通过对超声波液位计技术原理的分析，可以有效帮助超声波液位测量领域的企业知识产权管理人员及研发人员把握技术发展的脉络，为研发方向进行高效指引。
参考文献：
[1]J.克劳特科洛默.超声检测技术[M].广东：广东科技出版社，1984.
[2]《超声波探伤》编写組.超声波探伤[M].北京：电力工业出社，1980.