CN108827420A - 一种曲尺以及液位检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种曲尺以及液位检测系统，属于测量技术领域。该曲尺的刻度按照以下方式设置：曲尺的刻度表示该刻度所在位置在竖直方向上的高度。该液位检测系统包括储液箱、位于储液箱中的待测液体、拍摄装置。储液箱的至少一部分为曲形的且为透明的；该至少一部分上设置有刻度，该刻度表示其所在位置在竖直方向上的高度。拍摄装置位于储液箱外部，用于拍摄待测液体的液位高度。本发明曲尺以及液位检测系统能够提高位于图片非中心处的液面位置的识别精度和成像质量，大大提高检测结果的精度和可靠性。

Description

一种曲尺以及液位检测系统

技术领域

本发明属于测量技术领域，涉及一种检测装置，具体为曲尺以及液位检测系统。

背景技术

液位检测存在着广泛的需求，诸多领域都需要直接检测液位，或者通过液位的检测间接地实现其他测量量的检测。例如在建筑行业，为了确保人身和财产安全，经常需要对建筑物的沉降进行监测。建筑物沉降的检测具有以下特点：1、待测量变化值小；2、待测量变化缓慢；3、待测点之间距离跨度大；4、待测量测量周期长，一般会持续数年数十年甚至上百年；5、监测设备工作环境恶劣，通常会面临大风、暴雨、烈日、冰雪、沙尘暴等气候条件。因此，自动化监测成为必然的选择。

近年来出现的测量建筑物沉降的方法，一般多采用沉降数据自动化获取，再配合电子数据远距离传输的模式。常用的自动化沉降监测装置，至少有电容类、光栅类、液压类、图像类、电磁类等多种形式。其中一类监测装置是利用摄像头通过图片全量程读取附带标准直尺的连通器的液面，其优点是准确性好、可靠性高、抗干扰能力强。存在的问题是为了提高液面位置的识别精度，就必须最大限度地利用图片的分辨力，即图片上直尺的单位刻度之间包含的像素点越多越好，因此沉降装置的量程范围就与摄像头的视角边界存在一个相互匹配的关系。由于光线折射的原因，摄像头拍摄到的图片，在直尺的边缘部分会出现压缩现象，也就是说直尺中心单位刻度包含的像素点要明显多于直尺边缘单位刻度包含的像素点。由此可见，当液面处在图片中直尺边缘位置时，其单位刻度的识别精度相对于直尺中心位置会有较大幅度的降低。同时，由于直尺中心的物距小于直尺边缘的物距，因此会出现直尺中心位置成像清晰时，直尺边缘位置的成像会相对模糊的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种曲尺以及液位检测系统，该曲尺尤其能够应用于液位检测等检测需求下，促进检测结果准确性的提高，该液位检测系统包含该曲尺或该曲尺的重要特征，检测精度较高。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种曲尺，所述曲尺的刻度按照以下方式设置：所述曲尺的刻度表示所述刻度所在位置在竖直方向上的高度。

所述曲尺为半圆曲尺。

一种液位检测系统，包括储液箱、位于所述储液箱中的待测液体、拍摄装置；所述储液箱的至少一部分为曲形的且为透明的；所述至少一部分上设置有刻度，所述刻度表示所述刻度所在位置在竖直方向上的高度；所述拍摄装置位于所述储液箱外部，用于拍摄所述待测液体的液面与所述至少一部分相交处与所述刻度的相对位置，以用于得到所述待测液体的液位高度。

所述储液箱为曲管。

所述储液箱为半圆状曲管；所述拍摄装置位于与所述半圆状曲管的圆心等高度的位置。

所述液位检测系统还包括曲尺，所述刻度为所述曲尺的刻度；所述曲尺中除所述刻度外的部分为透明的，设置在所述储液箱的所述至少一部分上。

待测液体为带颜色的液体。

优选地，所述曲尺的主体采用透明材料构成；优选地，所述曲尺粘贴在所述储液箱的所述至少一部分上。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：本发明曲尺以及液位检测系统能够提高位于图片非中心处的液面位置的识别精度和成像质量，大大提高检测结果的精度和可靠性。

附图说明

图1为本发明一实施例中曲尺的结构示意图；

图2为本发明另一实施例中液位检测系统的结构示意图；

图3为本发明该实施例中曲尺与直尺的对比示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

本发明提出了一种曲尺，图1所示为该曲尺的结构示意图。该曲尺1的刻度按照以下方式设置：曲尺1的刻度表示该刻度所在位置在竖直方向上的高度。

本发明还提出了一种液位检测系统，其包括储液箱5、位于储液箱5中的待测液体3、拍摄装置4。该储液箱5的至少一部分为曲形的且为透明的，该至少一部分上设置有刻度，该刻度表示刻度所在位置在竖直方向上的高度。拍摄装置4位于储液箱5外部，用于拍摄待测液体3的液面与上述至少一部分相交处与刻度的相对位置，以用于得到待测液体3的液位高度。为了方便检测，本实施例中，待测液体3带有颜色，以便于拍摄装置4确定待测液体3的液位。

图2所示为本实施例中该液位检测系统的结构示意图。本实施例中，储液箱5为曲管。储液箱5为半圆状曲管；拍摄装置4位于半圆状曲管的圆心等高度的位置。

本实施例中，液位检测系统还包括曲尺1，上述刻度实际为曲尺1的刻度。该曲尺1中除该刻度外的部分为透明的，设置在储液箱的至少一部分上。本实施例中，曲尺1粘贴在储液箱的半圆管靠近拍摄装置4的一侧。

图3为该曲尺1与标准直尺2的对比示意图，用于说明该曲尺1用于液位检测系统时，能够显著地改善拍摄装置拍摄图片的精度，以及最终得到的液位的准确性。考虑到半圆曲尺1是关于水平轴od对称的，这里仅讨论0≤θ＜π/2的情况。

沿重力方向竖直放立的标准直尺2，其中o点和c点沿水平方向投射到半圆曲尺上时，对应于曲尺上d点和b点。标准直尺oc之间的刻度也同理会投射到曲尺db之间。当液位到达b点时，其水平方向所对应标准直尺上的点为c，实际液位高度为oc＝h，在标准直尺上的刻度标识高度为h。b点在曲尺上相对于d点的实际距离为db＝s，但在刻度上却被标识为h。也就是说直观的看，直尺上的刻度标识在曲尺上被拉长了。

根据三角函数及弧长公式可知：

h＝r×sinθ (式1)

s＝r×θ (式2)

其相对于圆心角θ的导数为：

dh/dθ＝r×cosθ (式3)

ds/dθ＝r (式4)

由式3及式4，可得：

ds/dh＝1/cosθ (式5)

由式5，可以得出以下结论：

1)当θ＝0时，ds＝dh。曲尺上的微分等于直尺上的微分。

2)当θ＞0时，ds＞dh。并且θ角度越大，曲尺微分ds相对于直尺微分dh的变化程度会越大。这说明了曲尺相对于直尺有放大效应，并且这个放大效应会随θ角度的变大按式5变化。

由以上分析可知，液位高度的变化在曲尺上表现出来的变化值要大于标准直尺表现出来的变化值。在此基础上，该曲尺能够较好地克服摄像头所拍照片边缘位置的单位计量刻度比中心位置的单位计量刻度有不同程度压缩的现象。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种曲尺，其特征在于：所述曲尺的刻度按照以下方式设置：

所述曲尺的刻度表示所述刻度所在位置在竖直方向上的高度。

2.根据权利要求1所述的曲尺，其特征在于：所述曲尺为半圆曲尺。

3.一种液位检测系统，其特征在于：包括储液箱、位于所述储液箱中的待测液体、拍摄装置；

所述储液箱的至少一部分为曲形的且为透明的；所述至少一部分上设置有刻度，所述刻度表示所述刻度所在位置在竖直方向上的高度；

所述拍摄装置位于所述储液箱外部，用于拍摄所述待测液体的液面与所述至少一部分相交处与所述刻度的相对位置，以用于得到所述待测液体的液位高度。

4.根据权利要求3所述的液位检测系统，其特征在于：所述储液箱为曲管。

5.根据权利要求4所述的液位检测系统，其特征在于：所述储液箱为半圆状曲管；所述拍摄装置位于与所述半圆状曲管的圆心等高度的位置。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的液位检测系统，其特征在于：所述液位检测系统还包括曲尺，所述刻度为所述曲尺的刻度；所述曲尺中除所述刻度外的部分为透明的，设置在所述储液箱的所述至少一部分上。

7.根据权利要求3所述的液位检测系统，其特征在于：所述待测液体为带颜色的液体。

8.根据权利要求3-7中任一项所述的液位检测系统，其特征在于：所述曲尺的主体采用透明材料构成。

9.根据权利要求8所述的液位检测系统，其特征在于：所述曲尺粘贴在所述储液箱的所述至少一部分上。