CN109297563B - 一种用于狭小空间液压油测量方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于狭小空间液压油测量方法及其装置，S11、通过液压油量测量装置测量出油箱内待测液位高度为Hx时对应的电容Cx；根据步骤S11测量出的Cx的值，计算出电容值为Cx时所需的充或放电时间Tx；根据步骤S12计算出的充或放电时间Tx计算出电容为Cx时对应的液位高度Hx值；所述液压油量测量装置包括接线盒以及管体，所述接线盒内设置有检测模块，所述管体设置于接线盒的下端，所述排气孔上侧设置有绝缘连接体，管体上靠近接线盒的一端开设有排气孔，管体上远离接线盒的一端开设有进液孔，管体内设置有与检测模块电性连接的铜棒电极；本发明具有使用方便、测量精准、测量结果准确的优点。
Description
技术领域
本发明属于狭小空间液压油量检测技术领域，具体涉及一种用于狭小空间液压油测量方法及其装置。
背景技术
电容式液位计常用于对水液位变化情况进行实时监测，并且通常是对大空间(如大型储水箱、蓄水池)中水位变化情况的实时监测，而对于高度低于10cm的狭小空间(如液压油箱或其它液体储箱)中液位变化的测量，常规的电容式液位计无法进行液位检测，甚至是对于工业场所或者特殊环境场所，需要电容式液位计耐压3Kv以上，常规的金属式电容式液位计不能满足要求从而无法对狭小空间的液位进行精准的检测。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种使用方便、测量精准、测量结果准确的用于狭小空间液压油测量方法及其装置。
本发明的技术方案如下：
一种用于狭小空间液压油测量方法，具体的过程如下：
S11、通过液压油量测量装置测量出油箱内待测液位高度为Hx时对应的电容Cx；
S12、根据步骤S11测量出的Cx的值，计算出电容值为Cx时所需的充或放电时间Tx；
S13、根据步骤S12计算出的充或放电时间Tx计算出电容为Cx时对应的液位高度Hx值。
优选的，在进行所述步骤S11之前，首先分别采集油箱液位处于最高点Hs对应的电容值Ch以及最低点Hz时所对应的电容值C1，然后分别计算出电容值为Ch时的充或放电时间值Th以及电容值为C1时的充或放电时间值T1。
优选的，所述待测液面高度Hx的计算公式为Hx＝(Tx-T1)*(Hs-Hz)/(Th-T1)；
所述充或放电时间的计算公式为Ti＝RCi*ln[Vh/(Vh-Vj)]，
其中，Ci为液面处于Hi(Hi可为Hz、Hs、Hx)时的电容值，Ti为电容为Ci时充或放电时间，Vh为施加脉冲F的电平，Vj(Vj可为Vz、Vs、Vx)为电容为Ci充或放到的电压值。
一种用于狭小空间液压油量测量的测量装置，包括前述的液压油量测量装置，所述液压油量测量装置包括接线盒以及管体，所述接线盒内设置有检测模块，所述管体设置于接线盒的下端，所述排气孔上侧设置有绝缘连接体，管体上靠近接线盒的一端开设有排气孔，管体上远离接线盒的一端开设有进液孔，管体内设置有与检测模块电性连接的铜棒电极。
优选的，所述绝缘连接体的外周身设置有螺纹。
优选的，所述接线盒的下端设置有绝缘层，所述管体的下端设置有绝缘衬垫
优选的所述绝缘衬垫为聚四氟乙烯材质。
优选的，所述检测模块包括：
电容测量转换单元，所述电容测量转换单元用于将测量的模拟信号转换为数字信号；
传感器选择开关，所述传感器选择开关与电容测量转换单元相连，用于选择要被测量的传感器，并将选择的被测传感器连接到电容测量转换单元上；
选择逻辑单元，所述选择逻辑单元与传感器选择开关相连，对传感器选择开关进行逻辑控制；
启动逻辑单元，所述启动逻辑单元与电容测量转换单元相连，用于控制电容测量转换单元的启动工作；
频率逻辑单元，所述频率逻辑单元与电容测量转换单元相连，用于给电容测量转换单元控制测量频率；
中断逻辑单元，所述中断逻辑单元与电容测量转换单元相连，用于产生电容测量转换单元转换结束后的结束信号；
累加器，所述累加器与电容测量转换单元的输出端相连，用于将测量结果存储累计并从中选择滤波后的稳定值；
比较逻辑单元，所述比较逻辑单元与累加器相连，用于将累加器的数据处理后摒弃掉不合适的数据；
MCU，所述MCU与比较逻辑单元相连，用于接收比较逻辑单元处理后的正确电容值，并计算出待测液位高度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过液压油量检测装置中的传感器测量出待测液位高度对应的电容和电压值，然后根据电容和电压值计算出充或放电时间，并根据充或放电时间计算出待测液位的高度，从而有效的测量出油箱内油量；
2、本发明采用电容值、电容充或放电时间与液位高度的对应关系利用充放电时间推算出被测液位的高度，从而有效保证待测液位高度的准确性；
3、本发明中的液压油量检测装置通过螺纹安装于待测油箱内，通过深入到油箱内的管体内的铜棒电极作为传感器检测随着油箱内液位变化过程中电容的值，并最终测算出液位的高度，从而实时对油箱内的液位高度进行检测；
4、本发明将检测的电容值经过电容测量转换单元进行滤波处理后，将稳定的电容值经过比较逻辑单元处理后留存有用的电容值发送到MCU进行液位高度的计算，从而精准的测量出液位高度；
总之，本发明具有使用方便、测量精准、测量结果准确的优点。
附图说明
图1为本发明中液压油量测量装置示意图
图2为本发明中电容测量原理图。
图3为本发明中液压油量测量装置测量示意图。
图4为本发明中检测模块原理框图。
图5为本发明中接线盒的内部结构示意图。
其中，1、接线盒、2、管体，3、排气孔，4、进液孔，5、铜棒电极，6、绝缘层，7、绝缘衬垫，8、电容测量转换单元，9、传感器选择开关，10、选择逻辑单元，11、启动逻辑单元，12、频率逻辑单元，13、中断逻辑单元，14、累加器，15、比较逻辑单元，16、MCU，17、绝缘连接体，18、油箱，19、主控制板，20、连接排针，21、电路板，22、铆钉，23、出线端。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于狭小空间液压油测量方法，具体的过程如下：
S11、通过液压油量测量装置测量出油箱内待测液位高度为Hx时对应的电容Cx；
S12、根据步骤S11测量出的Cx的值，计算出电容值为Cx时所需的充或放电时间Tx；
S13、根据步骤S12计算出的充或放电时间Tx计算出电容为Cx时对应的液位高度Hx值。
在进行所述步骤S11之前，首先分别采集油箱液位处于最高点Hs对应的电容值Ch以及最低点Hz时所对应的电容值C1，然后分别计算出电容值为Ch时的充或放电时间值Th以及电容值为C1时的充或放电时间值T1。
所述待测液面高度Hx的计算公式为Hx＝(Tx-T1)*(Hs-Hz)/(Th-T1)；
所述充或放电时间的计算公式为Ti＝RCi*1n[Vh/(Vh-Vj)]，
其中，Ci为液面处于Hi时的电容值，Ti为电容为Ci时充或放电时间，Vh为施加脉冲F的电平，Vj(Vj可为Vz、Vs、Vx)为电容为Ci充或放到的电压值。
采用本实施例测量液面高度时的算法描述如下：
实施例2
如图1所示，一种用于狭小空间液压油量测量的测量装置，包括前述的液压油量测量装置，所述液压油量测量装置包括接线盒1以及管体2，所述接线盒1内设置有检测模块，所述管体2设置于接线盒1的下端，管体2上靠近接线盒1的一端开设有排气孔3，所述排气孔3上侧设置有绝缘连接体17，管体2上远离接线盒1的一端开设有进液孔4，管体2内设置有与检测模块电性连接的铜棒电极5，所述铜棒电极5作为传感器对液体的电容进行检测。
本实施例中，所述绝缘连接体17的外周身设置有螺纹；所述接线盒1的下端设置有绝缘层6，所述管体2的下端设置有绝缘衬垫7；所述绝缘衬垫7为聚四氟乙烯材质，具有良好的耐腐蚀性和电绝缘性。
本实施例在实施时，进液孔4的上边缘距离绝缘衬垫7的下侧面13mm，排气孔3距离绝缘层6下侧面14mm，管体2的长度不大于10cm；绝缘层6和绝缘连接体17均采用ABS玻璃纤维增强ABS，在有效保证绝缘层6和绝缘连接体17绝缘性的前提下提高其热变形温度和力学性能，有效降低模塑收缩率和线膨胀系数；并且绝缘连接体17外周身的螺纹为工程直径为M10*1的公制螺纹，与油箱预留的测量孔相配合，再不需要测量油箱内的油量时，测量空通过螺栓进行旋紧密封，需要测量油箱的油量时，只需将液压油量测量装置的管体2伸入到油箱内，并通过绝缘连接体17连接在油箱上，在伸入管体的过程中，油箱中的液压油通过管体2上的进液孔4进入管体内将铜棒电极5包围，管体2内的空气通过排气孔3排出。
如图2所示，脉冲F的电平为Vh(电容Ci最终可充到的电压值)，电容Ci初始电平为0，当脉冲F从IN端开始输入，通过R对Ci进行充电，充电Ti时间使得电压为Vj，
则，Vj＝Vh*[1-exp(-Ti/RCi)]，
即，Ti＝RCi*ln[Vh/(Vh-Vj)]，其中R为定值，取R＝I0KΩ，i取h、1、x，j取z、s、x。
如图3所示，当油箱18内的液位处于排气孔3处时，此时的液面高度为Hs，对应的电容值为Ch，则电容值Ch的充电满电压为Vs，充电时间为Th，则Th＝RCh*1n[Vh/(Vh-Vs)]；
当油箱18内的液位处于进液孔4处时，此时的液面高度为Hz，对应的电容值为C1，则电容值cL的充电满电压为Vz，充电时间为T1，则T1＝RCh*ln[Vh/(Vh-Vz)]；
当油箱18内的液位处于Hs与Hz之间时的Hx是，对应的电容值为Cx，则电容值Cx的充电满电压为Vx，充电时间为Tx，则Tx＝RCx*1n[Vh/(Vh-Vx)]；
其中Ch、Cx、Cl、Vs、Vx、Vz均由液压油量测量装置测量出的测量值，Vh为脉冲F的电平定值，将Ch、Cx、Cl、Vs、Vx、Vz以及Vh分别代入前述对应的各式中计算出Th、Tl、Tx值后，代入待测液面高度Hx的计算公式即计算得出当前液面高度Hx
如图4所示，所述检测模块包括：
电容测量转换单元8，所述电容测量转换单元8用于将测量的模拟信号转换为数字信号；
传感器选择开关9，所述传感器选择开关9与电容测量转换单元8相连，用于选择要被测量的传感器，并将选择的被测传感器连接到电容测量转换单元8上；
选择逻辑单元10，所述选择逻辑单元10与传感器选择开关9相连，对传感器选择开关9进行逻辑控制；
启动逻辑单元11，所述启动逻辑单元11与电容测量转换单元8相连，用于控制电容测量转换单元8的启动工作；
频率逻辑单元12，所述频率逻辑单元12与电容测量转换单元8相连，用于给电容测量转换单元8控制测量频率；
中断逻辑单元13，所述中断逻辑单元13与电容测量转换单元8相连，用于产生电容测量转换单元8转换结束后的结束信号；
累加器14，所述累加器14与电容测量转换单元8的输出端相连，用于将测量结果存储累计并从中选择滤波后的稳定值；
比较逻辑单元15，所述比较逻辑单元15与累加器14相连，用于将累加器14的数据处理后摒弃掉不合适的数据；其中比较逻辑单元采用中值滤波以及滑动滤波进行数据的过滤筛选；
MCU16，所述MCU16与比较逻辑单元15相连，用于接收比较逻辑单元15处理后的正确电容值，并计算出待测液位高度。
如图5所示，构成检测模块的各单元器件集成在主控制板19上，主控板19通过连接排针20连接在电路板21上，电路板21的下侧面与铜棒电极5相连，并且电路板21通过铆钉22固定于接线盒1的底部；作为优选的，接线盒1采用金属材质，铆钉22采用铜材质；并且在接线盒1的侧面设置出线端23，用于穿设线路，为检测模块提供电能的同时，将主控板19上的检测模块检测到的数据信息上传至显示终端。
在测量时，随着油箱18内的液压油量变化的过程中，液压油面的高度亦发生变化，从而导致铜棒电极5的电容发生变化，不同的液面高度对应不同的电容值，通过接线盒1中的脉冲发生装置向铜棒电极5发射脉冲，并通过传感器检测当前液面对应的电容值和充电达到的电压值，并将检测数据反馈至电容量转换单元进行模拟量向数字量的转换。
需要指出的是，本发明中提供的测量方法和测量装置不仅适用于液压油量的测量，同样适用于水或其它液体中。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于狭小空间液压油测量方法，其特征在于，具体的过程如下：
S11、通过液压油量测量装置测量出油箱内待测液位高度为Hx时对应的电容Cx；
S12、根据步骤S11测量出的Cx的值，计算出电容值为Cx时所需的充或放电时间Tx；
S13、根据步骤S12计算出的充或放电时间Tx计算出电容为Cx时对应的液位高度Hx值；
所述液压油量测量装置包括接线盒以及管体，所述接线盒内设置有检测模块，所述管体设置于接线盒的下端，管体上靠近接线盒的一端开设有排气孔，所述排气孔上侧设置有绝缘连接体，管体上远离接线盒的一端开设有进液孔，管体内设置有与检测模块电性连接的铜棒电极；
所述绝缘连接体的外周身设置有螺纹；
所述接线盒的下端设置有绝缘层，所述管体的下端设置有绝缘衬垫。
2.如权利要求1所述的用于狭小空间液压油测量方法，其特征在于，在进行所述步骤S11之前，首先分别采集油箱液位处于最高点Hs对应的电容值Ch以及最低点Hz时所对应的电容值Cl，然后分别计算出电容值为Ch时的充或放电时间值Th以及电容值为Cl时的充或放电时间值Tl。
3.如权利要求2所述的用于狭小空间液压油测量方法，其特征在于：
所述待测液面高度Hx的计算公式为Hx＝(Tx-Tl)*(Hs-Hz)/(Th-Tl)；
所述充或放电时间的计算公式为Ti＝RCi*ln[Vh/(Vh-Vj)]，
其中，Ci为液面处于Hi时的电容值，Ti为电容为Ci时充或放电时间，Vh为施加脉冲F的电平，Vj为电容为Ci充或放到的电压值。
4.如权利要求1所述的用于狭小空间液压油测量方法，其特征在于：所述绝缘衬垫为聚四氟乙烯材质。
5.如权利要求1所述的用于狭小空间液压油测量方法，其特征在于，所述检测模块包括：
电容测量转换单元，所述电容测量转换单元用于将测量的模拟信号转换为数字信号；
传感器选择开关，所述传感器选择开关与电容测量转换单元相连，用于选择要被测量的传感器，并将选择的被测传感器连接到电容测量转换单元上；
选择逻辑单元，所述选择逻辑单元与传感器选择开关相连，对传感器选择开关进行逻辑控制；
启动逻辑单元，所述启动逻辑单元与电容测量转换单元相连，用于控制电容测量转换单元的启动工作；
频率逻辑单元，所述频率逻辑单元与电容测量转换单元相连，用于给电容测量转换单元控制测量频率；
中断逻辑单元，所述中断逻辑单元与电容测量转换单元相连，用于产生电容测量转换单元转换结束后的结束信号；
累加器，所述累加器与电容测量转换单元的输出端相连，用于将测量结果存储累计并从中选择滤波后的稳定值；
比较逻辑单元，所述比较逻辑单元与累加器相连，用于将累加器的数据处理后摒弃掉不合适的数据；
MCU，所述MCU与比较逻辑单元相连，用于接收比较逻辑单元处理后的正确电容值，并计算出待测液位高度。
6.如权利要求1所述的用于狭小空间液压油测量方法，其特征在于：所述接线盒的侧面设置有出线端，接线盒内设置有通过铆钉固定于接线盒底部的电路板，所述电路板的上侧通过连接排针连接有主控制板，所述主控制板上集成检测模块。
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