CN105004395A - 一种基于压力感应的容器内液体体积测量装置、容器与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于压力感应的容器内液体体积测量装置、容器与方法,其中测量装置包括压缩件,其可与待检测容器密封连接,在容器内形成密封空间,并可在外力作用下对密封空间内的气体进行压缩,且气体被压缩的体积值为一确定值;压力传感器与传力件,传力件可将密封空间内的气压转化为施加在压力传感器上的压力,其受力面的面积值为一确定值,压力传感器可以检测压缩前后来自传力件的压力值;气压传感器,用于检测环境气压值;以及控制器。本发明可以精确的测量容器内液体的体积,能够有效的消除液体晃动对测量结果的影响,测量稳定性好;可搭配不同材质、功能、容量的容器,具有较强的通用性。

Description

一种基于压力感应的容器内液体体积测量装置、容器与方法
技术领域
本发明涉及智能设备领域,尤其是涉及一种液体体积的测量装置,本发明还涉及一种可测量内部液体体积的容器,和一种容器内液体体积测量方法。
背景技术
水作为生命之源,是人们生存必不可少的物质,正确的饮水方式有助于人们保持健康,然而以前人们仅依靠自身感觉来喝水,无法直观的了解自己的饮水量,随着人们健康意识的增强与技术的进步,智能饮水设备开始受到人们的欢迎,其可以精确测量人们一天所摄取的水量,从而使人们可以合理规划自身的饮水量,同时该饮水数据又将成为整个大健康数据中的重要组成部分。但是现有的智能饮水设备一般是在容器上设置测量装置,这种方式存在一些缺陷:一、容器因为有着防漏水、保温等方面的要求,其自身结构(包括形状、材质、功能等)具有一定的限制,因此测量装置的加入会进一步增加容器设计与制造的难度,增加产品成本;二、测量装置不具有通用性,每一款容器都需要单独设计,进一步增加生产成本;三、现有的测量装置一般为液位传感器,其稳定性差,容易因容器倾斜、容器形状而导致测量误差,难以满足精确测量的要求。
因此,人们亟需一种通用性强、测量稳定性好的测量装置。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种基于压力感应的容器内液体体积测量装置,可以精确的测量容器内液体的体积,能够有效的消除液体晃动对测量结果的影响,测量稳定性好;可搭配不同材质、功能、容量的容器,具有较强的通用性;使用方便,在自然使用过程中即完成水量检测,无需特别的操作。
本发明提供一种可测量内部液体体积的容器。
本发明提供一种基于压力感应的容器内液体体积测量方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种基于压力感应的容器内液体体积测量装置,包括:
压缩件,其可与待检测容器密封连接,在容器内形成密封空间,并可在外力作用下对密封空间内的气体进行压缩,且气体被压缩的体积值为一确定值;
压力传感器与传力件,传力件可将密封空间内的气压转化为施加在压力传感器上的压力,其受力面的面积值为一确定值,压力传感器可以检测压缩前后来自传力件的压力值;
气压传感器,用于检测环境气压值;
以及
控制器,其用于接收压力传感器获得的压力值,以及气压传感器获得的环境气压值,并基于该压力值、环境气压值以及其所储存的确定的体积值和面积值、待检测容器的容积值来计 算待检测容器内液体的体积。
作为上述方案的进一步改进方式,包括限位装置,用于在压缩件移动一确定距离后,限制压缩件的运动。
作为上述方案的进一步改进方式,限位装置至少为两处,且处于同一水平面上,其由导电材料制成,压力传感器在压缩前进行第一次压力值检测,在限位装置之间被导通时进行第二次压力值检测。
作为上述方案的进一步改进方式,限位装置包括至少一处的固定件,以及对应设于固定件下方的弹性件,固定件与弹性件均由导电材料制成,弹性件可发生弹性运动,从而具有与固定件导通的第一状态和与固定件断开的第二状态,压力传感器在压缩前进行第一次压力值检测,在弹性件处于第一状态时进行第二次压力值检测。
作为上述方案的进一步改进方式,压缩件为一盖体,盖体上设有一尺寸固定且已知的伸出部,伸出部的外周设有密封圈。
作为上述方案的进一步改进方式,伸出部上设有与外界连通的腔体,该腔体通过传力件隔绝其与密封空间,压力传感器置于腔体内。
作为上述方案的进一步改进方式,传力件包括硬质承力片,硬质承力片通过设于其周边的柔性硅胶片与腔体内壁密封连接,柔性硅胶片为波浪形结构。
作为上述方案的进一步改进方式,还包括用于测量承力片温度的测温装置,硬质承力片由导热材料制成。
作为上述方案的进一步改进方式,硬质承力片与压力传感器之间设有隔温层。
一种基于压力感应的容器内液体体积测量装置,包括:
压缩件,其可与待检测容器密封连接,在容器内形成密封空间,并可在外力作用下对密封空间内的气体进行压缩;
压力传感器与传力件,传力件可将密封空间内的气压转化为施加在压力传感器上的压力,其受力面的面积值为一确定值,压力传感器可以检测压缩前后来自传力件的压力值;
气压传感器,用于检测环境气压值;
体积检测装置,其设置在压缩件上,用于检测容器内气体被压缩的体积值;
以及
控制器,其用于接收压力传感器获得的压力值、气压传感器获得的环境气压值以及体积检测装置获得的体积值,并基于上述压力值、环境气压值、体积值以及其所储存的确定的面积值、待检测容器的容积值来计算待检测容器内液体的体积。
作为上述方案的进一步改进方式,体积检测装置包括角度传感器和设置在压缩件上的螺纹,螺纹的螺距固定且已知;角度传感器用于检测压缩件旋转的角度值,并可将角度值传输至控制器。
作为上述方案的进一步改进方式,压缩件为一盖体,盖体上设有一伸出部,伸出部的外周设有密封圈。
作为上述方案的进一步改进方式,伸出部上设有与外界连通的腔体,该腔体通过传力件隔绝其与密封空间,压力传感器置于腔体内。
作为上述方案的进一步改进方式,传力件包括硬质承力片,硬质承力片通过设于其周边的柔性硅胶片与腔体内壁密封连接,柔性硅胶片为波浪形结构。
作为上述方案的进一步改进方式,还包括用于测量承力片温度的测温装置,硬质承力片由导热材料制成。
作为上述方案的进一步改进方式,硬质承力片与压力传感器之间设有隔温层。
一种可测量内部液体体积的容器,所述容器包括容器口,其特征在于,包括上述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,该测量装置通过压缩件与容器口密封连接,在容器内形成密封空间。
作为上述方案的进一步改进方式,所述容器的内壁设有绕起一周的突起。
作为上述方案的进一步改进方式,至少容器口由导电材料制成。
一种基于压力感应的容器内液体体积测量方法,包括以下步骤,
S10通过一压缩件在容器内形成密封空间,压缩件上设有压力传感器与传力件,传力件可将密封空间内的气压转化为施加在压力传感器上的压力,其受力面的面积值为一确定值,压力传感器可以检测压缩前后来自传力件的压力值;
S20通过压缩件相对容器的运动对密封空间内的气体进行压缩;
S30获得液量检测参数,参数包括压缩前密封空间内的气压值,压缩前压力传感器检测获得的压力值,压缩完成后压力传感器检测获得的压力值,传力件受力面的面积值,容器内气体被压缩的体积值,以及容器的容积值;
S40利用液量检测参数获得容器内液体的体积。
作为上述方案的进一步改进方式,步骤S30中获得容器内气体被压缩的体积值的方法为:使压缩件上垂直于运动方向,且直接作用于气体的压缩面的面积固定且已知,获取压缩件运动的距离值,结合压缩面的面积与距离值获得容器内气体被压缩的体积值。
作为上述方案的进一步改进方式,获取压缩件运动距离值的方法为:设置一限位装置,使压缩件每次移动的距离固定且已知。
作为上述方案的进一步改进方式,获取压缩件运动距离值的方法为:将压缩件与容器通过螺纹连接,螺纹的螺距固定且已知,检测压缩件旋转的角度值,通过角度值与螺距计算该距 离值。
作为上述方案的进一步改进方式,检测角度值的方法为:设置一角度传感器,在气体开始被压缩时取值并记录为第一角度值,在旋转过程中或旋转终止时取值并记录为第二角度值,第二角度值与第一角度值的差值为对应时刻压缩件旋转的角度值。
作为上述方案的进一步改进方式,步骤S30中获得压缩前密封空间内的气压值方法为:通过气压传感器检测获得环境气压值,然后再根据压缩前密封空间内气压值等于环境气压值的关系获得压缩前密封空间内的气压值。
作为上述方案的进一步改进方式,步骤S40中获得容器内液体体积的方法为,
首先获得压缩前后密封空间内气压变化的差值与压缩后密封空间内的气压值,根据公式:
ΔP=(F1-F0)/S 
P1=P0+ΔP
其中,ΔP为压缩前后密封空间内气压变化的差值,F0为压缩前压力传感器检测获得的压力值,F1为压缩完成后压力传感器检测获得的压力值,P0为压缩前密封空间内的气压值,P1为压缩完成后密封空间内的气压值,S为传力件受力面的面积值;
然后获得压缩前容器内气体的体积值,根据公式:
V1=P1Vx/ΔP
其中,V1为压缩前容器内气体的体积值,Vx为容器内气体被压缩的体积值;
最后获得容器内液体的体积,根据公式:
V2=V-V1
其中,V2为容器内液体的体积值,V为容器的容积值。
本发明的有益效果是:
可以精确的测量容器内液体的体积,能够有效的消除液体晃动对测量结果的影响,测量稳定性好;可搭配不同材质、功能、容量的容器,具有较强的通用性;使用方便,在自然使用过程中即完成水量检测,无需特别的操作。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明压缩件第一个实施例的示意图;
图2是本发明压缩件第二个实施例的示意图;
图3是本发明压缩件第三个实施例的示意图;
图4是本发明测量装置一个实施例的剖视图;
图5是本发明传力件一个实施例的剖视图;
图6是本发明静态检测方案第一实施例的剖视图;
图7是本发明静态检测方案第二实施例的剖视图;
图8是本发明静态检测方案第三实施例的剖视图;
图9是本发明容器一个实施例的剖视图
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述,以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,如无特殊说明,当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征,它可以直接固定、连接在另一个特征上,也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外,本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
此外,除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例,而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
本发明所公开的测量装置,至少包括压缩件、传力件、压力传感器、气压传感器与控制器,其中压缩件与放置待检测液体的容器形成一密封空间,并可对该空间内的气体进行压缩,传力件可将密封空间内的气压转化为施加在压力传感器上的压力,压力传感器用于获取压缩前、后来自传力件的压力值,在传力件受力面面积一定的情况下,密封空间内的气压值与压力值成正比,气体传感器检测环境气压值,控制器基于压力值、环境气压值、受力面的面积值、气体被压缩的体积值以及待检 测容器的容积值来计算待检测容器内液体的体积。
压缩件可为圆形、方形等,由容器口的形状决定,压缩件可以通过内置的方式进行密封,如图1所示,压缩件1设置为柱状,其外壁设有密封圈,将压缩件塞入容器口内,通过密封圈与容器内壁完成密封过程;其也可以是外含式的,如图2所示,压缩件1设置为盖体,所述盖体的内壁设有密封圈,将盖体与容器口扣合,通过密封圈与容器外壁完成密封过程,此外压缩件1还可以采取与容器平行密封的方式,如图3所示,压缩件1密封部的尺寸等于容器口的尺寸,通过二者之间的密封圈进行密封,可以理解的是,密封方式也可以是上述实施例的组合。压缩件可以直接与容器密封连接,对气体进行压缩,也可以通过其他附属结构完成这一过程。
本发明公开了测量装置的一种静态检测方案,在本方案中,上述气体被压缩的体积值的获得是静态的,即所述体积值为一确定值,其已存入控制器中,且该确定值可以通过预先限定/测量得知,具体的,因为气体被压缩的体积等于压缩件侵入密封空间内的体积,所以压缩体积的检测实质上是压缩件侵入体积的检测,而在压缩件压缩面积一定的情况下,只需获得压缩件的移动距离便可得知所述侵入体积,具体的实施方式见下:
包括一限位装置,所述限位装置使压缩件在移动一固定距离后被容器抵持,从而限制压缩件的运动,通过预先限定/测量 此距离值,便能够精确得知压缩件每次移动的距离,结合压缩件的压缩面的面积(压缩面指垂直于压缩件运动的方向,且直接用于压缩气体的截面,其面积可以经预先限定/测量得知),经简单计算便可以得出所述侵入体积,也即气体被压缩的体积值,优选的,参照图4,以压缩件与密封结构刚开始形成密封关系的位置为起点,限位装置14可以使压缩件相对容器下压一定距离值h后被容器口抵持,该h值可以通过结构限制为一确定值。
理想情况下,容器内气压的测量需要在压缩件完成压缩后同步开始,然而上述限位装置仅能起到限制位移与获取移动距离的作用,无法实现同步检测的功能,为了解决这个问题,本发明公开了一种限位装置的改进方式:
参照图6,限位装置14至少为2处,其处于同一水平面内,限位装置14由导电材料制成,压力传感器在压缩前进行第一次压力值检测,在限位装置之间被导通时进行第二次压力值检测,此种方式适合于具有导电功能的容器,当容器口同时接触到2处限位装置时,限位装置之间通过容器导通,从而触发压力传感器工作。
上述实施例仅适用于具有导电功能的容器,对于由绝缘材料制成的容器则无法实现其功能,此外由于误差的存在,可能出现容器无法同时接触到限位装置的情况,导致无法同步测量,因此,本发明公开了进一步的改进方式,参照图7,限位 装置包括固定件141,以及对应设于固定件141下方的弹性件142,固定件141与弹性件142均由导电材料制成,弹性件142可发生弹性运动,从而具有与固定件141导通的第一状态和与固定件141断开的第二状态,当压缩件向下运动至一定距离后,容器口抵持弹性件142,使其与固定件141接触导通,此种方式不局限于容器的材质,从而有效的解决了上述实施例的问题。
类似的,压力传感器在压缩前进行第一次压力值检测,在弹性件处于第一状态时进行第二次压力值检测。
本发明还公开了测量装置的另一种方案,类似的,其也包括压缩件、压力传感器、气压传感器与控制器,相对于上述的静态检测方案,其区别在于气体压缩的体积值并不是预先输入的,而是通过一体积检测装置实时检测得知,参照图8,体积检测装置包括设置在压缩件1上的螺纹15,所述螺纹的螺距固定且已知,压缩件1通过所述螺纹螺接在容器上,并能相对其旋入和旋出,体积检测装置还包括一可检测盖体1旋转角度的角度传感器(未示出),该传感器可以把获得的角度值传输值控制器中,通过结合所述角度值与螺距,便可实现移动距离的动态检测,从而进一步确定气体被压缩的体积值。
可以理解的是,所述静态检测方案与动态检测方案并不是绝对独立的,二者可以结合实用,以达到最优的测量效果。
本发明所公开的测量装置还可设有输出终端,其可以将液 体体积数据以语音、文字或者图像的形式输出。
参照图4,示出了测量装置一个具体实施例的剖面示意图,压缩件1包括圆形的盖体10,其包括底壁以及沿底壁圆周方向设置的边沿,所述底壁的内测上设有一伸出部11,该伸出部11优选为圆柱形,与边沿之间形成间隙13,用于放置容器的容器口。伸出部11的外周设有密封结构,在本实施例中,密封结构优选为密封圈2,当容器口插入至所述间隙内时,其内壁与密封圈2配合,在容器内部形成密封空间。
压力传感器3与传力件5设置在伸出部11上,具体的,伸出部11上设有与外界连通的腔体12,压力传感器3固定在其内。该腔体12通过传力件5隔绝其与密封空间,即传力件的两侧分别为密封空间以及腔体,当密封空间内气压增大时,传力件施加在压力传感器3上的压力也同步增大,这样便实现了气压变化与压力变化之间的正向关联,在本方案中,传力件5受力面的面积确定且已知。
参照图5,优选的,为了实现较好的传递效果,传力件5包括硬质承力片51。该硬质承力片通过设于其周边的柔性硅胶片52与腔体内壁密封连接,因为柔性硅胶片自身发生变形所需的应力极小,故密封腔体内的气压可以基本上无损耗的传递至压力传感器处,保证测量的准确性。其中柔性硅胶片52为波浪形结构,以进一步降低应力值。
作为本实施例的改进方案,还包括用于测量承力片温度的 测温装置(如温度传感器等,未示出),便于用户实时掌握容器内液体的温度,具体的,硬质承力片由导热材料制成,通过热量的传递,承力片的温度将逐渐与液体温度保持一致,通过测温装置与承力片的导热接触便可以实现测量;此外测温装置也可以是红外测量等非接触式装置,本发明并不对温度测量的方式做出限定。
为了消除温度对压力传感器的干扰,在压力传感器与承力片中间优选设有隔温层(未示出),该隔温层在隔绝温度的同时,不影响传力件向压力传感器施加压力。
本发明还公开了一可测量内部液体体积的容器,参照图9,容器4具有一容器口41,压缩件1扣合在容器4上,容器口41插入至盖体10与伸出部11之间的间隙13内,并与伸出部11密封连接,在容器形成密封空间,通过向下按压或旋转盖体,便可驱动伸出部11进一步伸入至密封空间内,从而对其内的气体进行压缩。
优选的,容器4的内壁具有一突起42,伸出部11在伸入容器内的过程中,密封圈2被突起42挤压而发生变形,以实现更好的密封效果,同时也能更加精确的定位压缩起点。
优选的,容器4具有导电功能,其可以在容器口41处设有导电部,也可以是整体由导电材料制成。
优选的,容器4的外壁具有与螺纹15配合的外螺纹43。
本发明还公开了一种基于压力感应的容器内液体体积测量方法,包括以下步骤,
S10通过一压缩件在容器内形成密封空间,压缩件上设有压力传感器与传力件,传力件可将密封空间内的气压转化为施加在压力传感器上的压力,其受力面的面积值为一确定值,压力传感器可以检测压缩前后来自传力件的压力值。
S20通过压缩件相对容器的运动对密封空间内的气体进行压缩。
S30获得液量检测参数,所述的参数包括压缩前密封空间内的气压值,压缩前压力传感器检测获得的压力值,压缩完成后压力传感器检测获得的压力值,传力件受力面的面积值,容器内气体被压缩的体积值,以及容器的容积值。
其中,获得容器内气体被压缩的体积值的方法为:使压缩件上垂直于所述运动方向,且直接作用于气体的压缩面的面积固定且已知(此面积可以经预先限定或者测量得知),然后获取压缩件运动的距离值,结合所述压缩面的面积与所述距离值获得容器内气体被压缩的体积值。
本发明公开了两种获取压缩件运动距离的方法:
1、设置一限位装置,使压缩件每次移动的距离固定且已知,在压缩件的压缩面积与移动距离均为常数的情况下,气体被压缩的体积值也将固定为一常数。
2、将压缩件与容器通过螺纹连接,螺纹的螺距固定且已知,通过检测压缩件旋转的角度值,通过该角度值与螺距的乘 积便可以动态的得出压缩件移动的距离值,从而进一步得到气体被压缩的体积值,具体的,设置一角度传感器,在开始压缩密封空间内的气体时取值并记录为第一角度值,在旋转过程中或旋转终止时取值并记录为第二角度值,第二角度值与第一角度值的差值为对应时刻压缩件旋转的角度值。
对于第一种方法,通常结合限位装置使用,在压缩件移动至极限位置后,触发限位装置,压力传感器开始检测压力值,此为静态检测方法。
对于第二种方法,压力传感器在压缩件与容器分离时实时(或以某一较快频率)检测当前的压力值,在压缩件与容器接触并开始形成密封空间时记录与第一角度值对应的第一压力值,类似的,在旋转过程中或旋转终止时记录第二压力值,此外,也可以记录多个值,通过结合任一组角度值与压力值,均能得出一个相应的液量值,结合多个所述的液量值,可以使测量结果更加精确。
此外,步骤S30中获得压缩前容器内的气压值方法为通过气压传感器检测获得环境气压值,然后再根据压缩前密封空间内气压值等于环境气压值的关系获得压缩前密封空间内的气压值。
S40利用所述液量检测参数获得容器内液体的体积,优选的,其方法具体包括如下步骤,
1、首先获得压缩前后密封空间内气压变化的差值与压缩 后密封空间内的气压值,根据公式:
ΔP=(F1-F0)/S 
P1=P0+ΔP
其中,ΔP为压缩前后密封空间内气压变化的差值,F0为压缩前压力传感器检测获得的压力值,F1为压缩完成后压力传感器检测获得的压力值,P0为压缩前密封空间内的气压值,P1为压缩完成后密封空间内的气压值,S为传力件受力面的面积值;
2、然后获得压缩前容器内气体的体积值,根据公式:
V1=P1Vx/ΔP
其中,V1为压缩前容器内气体的体积值,Vx为容器内气体被压缩的体积值;
3、最后获得容器内液体的体积,根据公式:
V2=V-V1
其中,V2为容器内液体的体积值,V为容器的容积值。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (26)

1.一种基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,包括:
压缩件,其可与待检测容器密封连接,在容器内形成密封空间,并可在外力作用下对密封空间内的气体进行压缩,且气体被压缩的体积值为一确定值;
压力传感器与传力件,所述传力件可将密封空间内的气压转化为施加在压力传感器上的压力,其受力面的面积值为一确定值,所述压力传感器可以检测压缩前后来自所述传力件的压力值;
气压传感器,用于检测环境气压值;
以及
控制器,其用于接收压力传感器获得的压力值,以及气压传感器获得的环境气压值,并基于该压力值、环境气压值以及其所储存的所述确定的体积值和面积值、待检测容器的容积值来计算待检测容器内液体的体积。
2.根据权利要求1所述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,包括限位装置,用于在所述压缩件移动一固定距离后,限制所述压缩件的运动。
3.根据权利要求2所述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,所述限位装置至少为两处,且处于同一水平面上,其由导电材料制成,所述压力传感器在压缩前进行第一次压力值检测,在限位装置之间被导通时进行第二次压力值检测。
4.根据权利要求2所述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,所述限位装置包括至少一处的固定件,以及对应设于所述固定件下方的弹性件,所述固定件与弹性件均由导电材料制成,所述弹性件可发生弹性运动,从而具有与所述固定件导通的第一状态和与所述固定件断开的第二状态,所述压力传感器在压缩前进行第一次压力值检测,在弹性件处于第一状态时进行第二次压力值检测。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,所述压缩件为一盖体,所述盖体上设有一尺寸固定且已知的伸出部,所述伸出部的外周设有密封圈。
6.根据权利要求5所述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,所述伸出部上设有与外界连通的腔体,该腔体通过所述传力件隔绝其与所述密封空间,所述压力传感器置于所述腔体内。
7.根据权利要求6所述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,所述传力件包括硬质承力片,所述硬质承力片通过设于其周边的柔性硅胶片与腔体内壁密封连接,所述柔性硅胶片为波浪形结构。
8.根据权利要求7所述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,还包括用于测量承力片温度的测温装置,所述硬质承力片由导热材料制成。
9.根据权利要求8所述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,所述硬质承力片与压力传感器之间设有隔温层。
10.一种基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,包括:
压缩件,其可与待检测容器密封连接,在容器内形成密封空间,并可在外力作用下对密封空间内的气体进行压缩;
压力传感器与传力件,所述传力件可将密封空间内的气压转化为施加在压力传感器上的压力,其受力面的面积值为一确定值,所述压力传感器可以检测压缩前后来自所述传力件的压力值;
气压传感器,用于检测环境气压值;
体积检测装置,其设置在所述压缩件上,用于检测容器内气体被压缩的体积值;
以及
控制器,其用于接收压力传感器获得的压力值、气压传感器获得的环境气压值以及体积检测装置获得的体积值,并基于上述压力值、环境气压值、体积值以及其所储存的所述确定的面积值、待检测容器的容积值来计算待检测容器内液体的体积。
11.根据权利要求10所述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,所述体积检测装置包括角度传感器和设置在所述压缩件上的螺纹,所述螺纹的螺距固定且已知;所述角度传感器用于检测压缩件旋转的角度值,并可将所述角度值传输至所述控制器。
12.根据权利要求10或11所述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,所述压缩件为一盖体,所述盖体上设有一尺寸固定且已知的伸出部,所述伸出部的外周设有密封圈。
13.根据权利要求12所述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,所述伸出部上设有与外界连通的腔体,该腔体通过所述传力件隔绝其与所述密封空间,所述压力传感器置于所述腔体内。
14.根据权利要求13所述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,所述传力件包括硬质承力片,所述硬质承力片通过设于其周边的柔性硅胶片与腔体内壁密封连接,所述柔性硅胶片为波浪形结构。
15.根据权利要求14所述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,还包括用于测量承力片温度的测温装置,所述硬质承力片由导热材料制成。
16.根据权利要求15所述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,其特征在于,所述硬质承力片与压力传感器之间设有隔温层。
17.一种可测量内部液体体积的容器,所述容器包括容器口,其特征在于,包括权利要求1至16中任一项所述的基于压力感应的容器内液体体积测量装置,该测量装置通过所述压缩件与所述容器口密封连接,在容器内形成密封空间。
18.根据权利要求17所述的可测量内部液体体积的容器,其特征在于,所述容器的内壁设有绕起一周的突起。
19.根据权利要求18所述的可测量内部液体体积的容器,其特征在于,至少所述容器口由导电材料制成。
20.一种基于压力感应的容器内液体体积测量方法,包括以下步骤,
S10通过一压缩件在所述容器内形成密封空间,所述压缩件上设有压力传感器与传力件,所述传力件可将密封空间内的气压转化为施加在压力传感器上的压力,其受力面的面积值为一确定值,所述压力传感器可以检测压缩前后来自所述传力件的压力值;
S20通过压缩件相对容器的运动对所述密封空间内的气体进行压缩;
S30获得液量检测参数,所述参数包括压缩前密封空间内的气压值,压缩前压力传感器检测获得的压力值,压缩完成后压力传感器检测获得的压力值,传力件受力面的面积值,容器内气体被压缩的体积值,以及容器的容积值;
S40利用所述液量检测参数获得容器内液体的体积。
21.根据权利要求20所述的基于压力感应的容器内液体体积测量方法,其特征在于,步骤S30中获得容器内气体被压缩的体积值的方法为:使压缩件上垂直于所述运动方向,且直接作用于气体的压缩面的面积固定且已知,获取压缩件运动的距离值,结合所述压缩面的面积与所述距离值获得气体被压缩的体积值。
22.根据权利要求21所述的基于压力感应的容器内液体体积测量方法,其特征在于,获取压缩件运动距离值的方法为:设置一限位装置,使压缩件每次移动的距离固定且已知。
23.根据权利要求21所述的基于压力感应的容器内液体体积测量方法,其特征在于,获取压缩件运动距离值的方法为:将所述压缩件与容器通过螺纹连接,所述螺纹的螺距固定且已知,检测所述压缩件旋转的角度值,通过所述角度值与螺距计算该距离值。
24.根据权利要求23所述的基于压力感应的容器内液体体积测量方法,其特征在于,检测所述角度值的方法为:设置一角度传感器,在所述气体开始被压缩时取值并记录为第一角度值,在旋转过程中或旋转终止时取值并记录为第二角度值,所述第二角度值与第一角度值的差值为对应时刻压缩件旋转的角度值。
25.根据权利要求20所述的基于压力感应的容器内液体体积测量方法,其特征在于,步骤S30中获得压缩前密封空间内的气压值方法为:通过气压传感器检测获得环境气压值,然后再根据压缩前密封空间内气压值等于环境气压值的关系获得压缩前密封空间内的气压值。
26.根据权利要求20至25中任一项所述的基于压力感应的容器内液体体积测量方法,其特征在于,步骤S40中获得容器内液体体积的方法为,
首先获得压缩前后密封空间内气压变化的差值与压缩后密封空间内的气压值,根据公式:
ΔP=(F1-F0)/S
P1=P0+ΔP
其中,ΔP为压缩前后密封空间内气压变化的差值,F0为压缩前压力传感器检测获得的压力值,F1为压缩完成后压力传感器检测获得的压力值,P0为压缩前密封空间内的气压值,P1为压缩完成后密封空间内的气压值,S为传力件受力面的面积值;
然后获得压缩前容器内气体的体积值,根据公式:
V1=P1Vx/ΔP
其中,V1为压缩前容器内气体的体积值,Vx为容器内气体被压缩的体积值;
最后获得容器内液体的体积,根据公式:
V2=V-V1
其中,V2为容器内液体的体积值,V为容器的容积值。
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