CN111678570A - 一种带放大机构的液位面测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带放大机构的液位面测量装置，包括储液仓，所述储液仓的顶面通过管道与待测液罐的顶面连通，所述储液仓的底面与待测液罐的底面连通；所述待测液罐的顶面设有进液口，底面设有出液口；所述储液仓内设有浮块，所述浮块漂浮于储液仓内溶液表面；所述浮块上方连接有菱形连杆机构，所述菱形连杆机构上方设有位移传感器；所述菱形连杆机构用于对浮块向上/向下的位移进行放大，所述位移传感器用于检测菱形连杆机构放大后的位移数据。本发明通过设置菱形连杆机构提高了液位面小位移的测量精度，提高了液位面测量装置的灵敏度。
Description
技术领域
本发明属于位移测量技术领域，具体是一种带放大机构的液位面测量装置。
背景技术
对于液位测量传感器的研究，国外起步比较早，研究工作相对成熟。而我国对液位测量传感器的研究远远相比落后于其它发达国家，测量系统的自动化程度也不高，精度可靠性等多方面与国外技术还有很大的差距。不过，近几年来，随着我国的经济、技术水平的迅猛发展，国家逐渐重视液位测量传感器的研究，液位测量技术得到了全面发展和更新。
常用的液位测量技术如采用扩散硅压力传感器的静压式液位测量法，一种通过压力传感器对液体进行液位测量的测量方法，稳定性较好，可靠性比较高，使用寿命长。静压式液位测量方法中的仪器构造设计相对简单、装置便当、易于运用。
但这种压力传感器通常需要密封安装，对密封性要求较高，安装位置也有一定要求，相比之下，激光式位移传感器具有非接触式测量的特点，通过对被测物体发射激光束，接收反射信号来测量被测物体位移，此种测量方式具有较高的精确性，且安装要求较低，适应性较好。
传统的位移传感器一般不具备对小位移放大的能力，对于小位移的测量可能因为灵敏度不够导致位移测量的不精确。
发明内容
本发明的目的是提供一种带放大机构的液位面测量装置，解决了传统位移传感器对于小位移的测量灵敏度不够导致位移测量的不精确问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种带放大机构的液位面测量装置，包括储液仓，所述储液仓的顶面通过管道与待测液罐的顶面连通，所述储液仓的底面与待测液罐的底面连通；所述待测液罐的顶面设有进液口，底面设有出液口；所述储液仓内设有浮块，所述浮块漂浮于储液仓内溶液表面；所述浮块上方连接有菱形连杆机构，所述菱形连杆机构上方设有位移传感器；所述菱形连杆机构用于对浮块向上/向下的位移进行放大，所述位移传感器用于检测菱形连杆机构放大后的位移数据。
具体地，所述菱形连杆机构从上往下依次包括测距板、顶部铰接件、多个X形铰接件、固定轴和底部铰接件；
所述测距板的底面与顶部铰接件通过支架连接；
所述顶部铰接件为倒V形铰接件，所述顶部铰接件的顶端通过销轴铰接，所述顶部铰接件的底端与相邻X形铰接件的顶端通过销轴铰接；
相邻所述X形铰接件的顶端与底端通过销轴铰接；
所述底部铰接件为V形铰接件，所述底部铰接件的底端通过销轴与浮块的顶面铰接，所述底部铰接件的顶端与相邻X形铰接件的底端通过销轴铰接；多个所述X形铰接件中，最底部的X形铰接件的中心点通过所述固定轴铰接，所述固定轴的两端与储液仓的侧壁固定连接。
具体地，本发明中，顶部铰接件、多个X形铰接件和底部铰接件构成多个菱形结构，菱形结构的数量比X形铰接件的数量多1个。
具体地，所述顶部铰接件上设有第一安装孔和第二安装孔，所述第一安装孔和第二安装孔处于同一水平高度；
所述支架包括连接杆和安装杆，所述安装杆为横杆，所述安装杆上设有第三安装孔和孔槽，所述孔槽的开槽方向为水平方向；所述第三安装孔与第一安装孔相配，所述孔槽的内径与第二安装孔相配；所述第一安装孔与第三安装孔通过第一销钉铰接；所述第二安装孔与孔槽通过第二销钉活动连接，所述第二销钉在孔槽内部沿水平方向左右滑移；所述连接杆为竖杆，所述连接杆的两端分别与测距板、安装杆连接。本发明通过支架将测距板安装在顶部铰接件上，可以保证菱形连杆机构在伸缩过程中，测距板始终保持水平状态，提高了测量装置的稳定性。
具体地，所述浮块顶面中心设有安装座，所述底部铰接件底端的销轴安装在所述安装座上；所述安装座的横截面为U形。
具体地，所述X形铰接件的开合角度为5°～180°。
本发明中，当待测液罐内的液位面下降时，由于储液仓与待测液罐构成连通器，储液仓内的液位面也随着下降，储液仓内的浮块也随着液位面下降，由于最底部X形铰接件的中心点被固定轴约束了，所以最底端的菱形结构被竖向拉长，最底端菱形结构的形状改变将引起其上部多个菱形结构的形状改变，从而达到行程放大的效应，当X形铰接件的开合角度变为5°时，为所测液位面的下限；相反，当液位面上升时，菱形结构竖向被逐渐压缩，当X形铰接件的开合角度变为180°时，为所测液位面的上限。
具体地，所述菱形连杆机构均为轻质材质制成，减小了菱形连杆机构自身重量对其伸缩性能的影响。
具体地，所述位移传感器为激光位移传感器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明针对传统液位计测量方法精确度低，灵敏度低，小位移测量不准确的问题，通过设置菱形连杆机构，将液位面的变化转化为菱形连杆机构顶端的位移变化，对液位面的位移进行了倍数放大，从而提高了液位面小位移的测量精度，提高了液位面测量装置的灵敏度；(2)本发明的测量装置安装要求低，操作便捷，对待测液罐的直径没有要求，对无法安装传统液位计进行液面测量的情况仍然适用，适用性强。
附图说明
图1为本发明实施例中一种带放大机构的液位面测量装置的安装结构示意图；
图2为本发明实施例中一种带放大机构的液位面测量装置的侧视剖面结构示意图；
图3为本发明实施例中菱形放大机构处于收缩状态的主视结构示意图；
图4为本发明实施例中菱形放大机构处于伸长状态的主视结构示意图；
图5为本发明实施例中测距板的安装结构示意图；
图6为本发明实施例中顶部铰接件的结构示意图；
图7为本发明实施例中支架与测距板的结构示意图；
图中：1、储液仓；2、管道；3、待测液罐；4、进液口；5、出液口；6、浮块；7、菱形连杆机构；8、位移传感器；9、测距板；10、顶部铰接件；11、X形铰接件；12、固定轴；13、底部铰接件；14、支架；15、销轴；16、第一安装孔；17、第二安装孔；18、连接杆；19、安装杆；20、第三安装孔；21、孔槽；22、第一销钉；23、第二销钉；24、安装座。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、2所示，本实施例提供了一种带放大机构的液位面测量装置，包括储液仓1，所述储液仓1的顶面通过管道2与待测液罐3的顶面连通，所述储液仓1的底面与待测液罐3的底面连通；所述待测液罐3的顶面设有进液口4，底面设有出液口5；所述储液仓1内设有浮块6，所述浮块6漂浮于储液仓1内溶液表面；所述浮块6上方连接有菱形连杆机构7，所述菱形连杆机构7上方设有位移传感器8；所述菱形连杆机构7用于对浮块6向上/向下的位移进行放大，所述位移传感器8用于检测菱形连杆机构7放大后的位移数据。
具体地，如图3、4所示，所述菱形连杆机构7从上往下依次包括测距板9、顶部铰接件10、3个X形铰接件11、固定轴12和底部铰接件13；X形铰接件11的数量根据实际需求来定，X形铰接件11的数量越多，放大倍数越大。
所述测距板9的底面与顶部铰接件10通过支架14连接；
所述顶部铰接件10为倒V形铰接件，所述顶部铰接件10的顶端通过销轴15铰接，所述顶部铰接件10的底端与相邻X形铰接件11的顶端通过销轴15铰接；
相邻所述X形铰接件11的顶端与底端通过销轴15铰接；
所述底部铰接件13为V形铰接件，所述底部铰接件13的底端通过销轴15与浮块6的顶面铰接，所述底部铰接件13的顶端与相邻X形铰接件11的底端通过销轴15铰接；3个所述X形铰接件11中，最底部的X形铰接件11的中心点通过所述固定轴12铰接，所述固定轴12的两端与储液仓1的侧壁固定连接。
具体地，本实施例中，所述顶部铰接件10、3个X形铰接件11和底部铰接件13构成4个菱形结构。
具体地，如图5至7所示，所述顶部铰接件10上设有第一安装孔16和第二安装孔17，所述第一安装孔16和第二安装孔17处于同一水平高度；
所述支架14包括连接杆18和安装杆19，所述安装杆19为横杆，所述安装杆19上设有第三安装孔20和孔槽21，所述孔槽21的开槽方向为水平方向；所述第三安装孔20与第一安装孔16相配，所述孔槽21的内径与第二安装孔17相配；所述第一安装孔16与第三安装孔20通过第一销钉22铰接；所述第二安装孔17与孔槽21通过第二销钉23活动连接，所述第二销钉23在孔槽21内部沿水平方向左右滑移；所述连接杆18为竖杆，所述连接杆18的两端分别与测距板9、安装杆19连接。
本实施例中，当所述菱形连杆机构7收缩到极限时，所述顶部铰接件10类似一条横向直线，此时，第一安装孔16到第二安装孔17的距离最远，第二销钉23处于孔槽21最右端；当所述菱形连杆机构7伸长到极限时，顶部铰接件10开口的角度约为5°，此时，第一安装孔16到第二安装孔17的距离最近，第二销钉23处于孔槽21最左端；本实施例通过支架14将测距板9安装在顶部铰接件10上，可以保证测距板9始终处于水平状态，避免测距板9倾斜导致测量数据不准，提高了测量装置的稳定性。
具体地，所述浮块6顶面中心设有安装座24，所述底部铰接件13底端的销轴15安装在所述安装座24上；所述安装座24的横截面为U形。
具体地，所述X形铰接件11的开合角度为5°～180°。
本实施例中，当待测液罐3内的液位面下降时，由于储液仓1与待测液罐3构成连通器，储液仓1内的液位面也随着下降，储液仓1内的浮块6也随着液位面下降，由于最底部X形铰接件11的中心点被固定轴12约束了，所以最底端的菱形结构被竖向拉长，最底端菱形结构的形状改变将引起其上部3个菱形结构的形状改变，从而达到行程放大的效应，当X形铰接件11的开合角度变为5°时，为所测液位面的下限；相反，当液位面上升时，菱形结构竖向被逐渐压缩，当X形铰接件11的开合角度变为180°时，为所测液位面的上限。
具体地，所述菱形连杆机构7均为轻质材质制成，减小了菱形连杆机构7自身重量对其伸缩性能的影响。
具体地，所述位移传感器8为激光位移传感器。
本实施例中，所有的铰接部位均可采用滚珠轴套结构，即在销轴15或固定轴12的外周套设滚珠轴套，并经过润滑以最大限度的减小摩擦，降低测量误差。
本实施例的测量装置工作原理为：当液位面发生改变时，由于储液仓1与待测液罐3构成连通器(储液仓1的底面与待测液罐3的底面连通，储液仓1的顶面与待测液罐3的顶面连通)，储液仓1内的液面应与待测液罐3的液面高度一致(储液仓1内的大气压强与待测液罐3内的大气压强一致)；储液仓1内的液面高度随着待测液罐3内的液面高度同步变化；储液仓1内浮块6的高度随着液面的升降而升降；由于最底部的X形铰接件11的中心点通过固定轴12铰接，而固定轴12的两端固定在储液仓1的侧壁上，所以在浮块6上升/下降的过程中，最底部的菱形结构会被拉伸或压缩，从而带动整个菱形连杆机构7伸长/缩短，进而带动菱形连杆机构7顶部的测距板9向上/向下位移，测距板9的位移为液面高度位移的6倍，即放大倍数为X形铰接件11的数量的2倍；最后通过激光位移传感器8检测测距板9的位移，再将测得的位移除以6即得液位面实际位移大小。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种带放大机构的液位面测量装置，其特征在于，包括储液仓，所述储液仓的顶面通过管道与待测液罐的顶面连通，所述储液仓的底面与待测液罐的底面连通；所述待测液罐的顶面设有进液口，底面设有出液口；所述储液仓内设有浮块，所述浮块漂浮于储液仓内溶液表面；所述浮块上方连接有菱形连杆机构，所述菱形连杆机构上方设有位移传感器；所述菱形连杆机构用于对浮块向上/向下的位移进行放大，所述位移传感器用于检测菱形连杆机构放大后的位移数据。
2.根据权利要求1所述的一种带放大机构的液位面测量装置，其特征在于，所述菱形连杆机构从上往下依次包括测距板、顶部铰接件、多个X形铰接件、固定轴和底部铰接件；
所述测距板的底面与顶部铰接件通过支架连接；
所述顶部铰接件为倒V形铰接件，所述顶部铰接件的顶端通过销轴铰接，所述顶部铰接件的底端与相邻X形铰接件的顶端通过销轴铰接；
相邻所述X形铰接件的顶端与底端通过销轴铰接；
所述底部铰接件为V形铰接件，所述底部铰接件的底端通过销轴与浮块的顶面铰接，所述底部铰接件的顶端与相邻X形铰接件的底端通过销轴铰接；多个所述X形铰接件中，最底部的X形铰接件的中心点通过所述固定轴铰接，所述固定轴的两端与储液仓的侧壁固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种带放大机构的液位面测量装置，其特征在于，所述顶部铰接件上设有第一安装孔和第二安装孔，所述第一安装孔和第二安装孔处于同一水平高度；
所述支架包括连接杆和安装杆，所述安装杆为横杆，所述安装杆上设有第三安装孔和孔槽，所述孔槽的开槽方向为水平方向；所述第三安装孔与第一安装孔相配，所述孔槽的内径与第二安装孔相配；所述第一安装孔与第三安装孔通过第一销钉铰接；所述第二安装孔与孔槽通过第二销钉活动连接，所述第二销钉在孔槽内部沿水平方向左右滑移；所述连接杆为竖杆，所述连接杆的两端分别与测距板、安装杆连接。
4.根据权利要求2所述的一种带放大机构的液位面测量装置，其特征在于，所述浮块顶面中心设有安装座，所述底部铰接件底端的销轴安装在所述安装座上。
5.根据权利要求4所述的一种带放大机构的液位面测量装置，其特征在于，所述安装座的横截面为U形。
6.根据权利要求2所述的一种带放大机构的液位面测量装置，其特征在于，所述X形铰接件的开合角度为5°～180°。
7.根据权利要求1所述的一种带放大机构的液位面测量装置，其特征在于，所述菱形连杆机构均为轻质材质制成。
8.根据权利要求1所述的一种带放大机构的液位面测量装置，其特征在于，所述位移传感器为激光位移传感器。
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