CN112729470A - 转向器反射面的确定方法及外测液位计聚焦转向器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种转向器反射面的确定方法及外测液位计聚焦转向器，涉及液位测量技术领域，该方法包括：获取焦距和设定反射角；所述焦距为射线发射源与转向器反射面中心的距离；所述设定反射角为超声波经过转向器反射面反射的出射角；根据所述焦距和所述设定反射角确定所述转向器反射面的第0级反射面；根据所述第0级反射面采用几何方法确定相邻级反射面；所述相邻级反射面包括正数级反射面和负数级反射面；当所述转向器反射面的级数达到设定级数时，根据所述第0级反射面和所述相邻级反射面确定所述转向器反射面。本发明能够实现在立式储液罐侧壁外侧测量液位。

Description

转向器反射面的确定方法及外测液位计聚焦转向器

技术领域

本发明涉及液位测量技术领域，特别是涉及转向器反射面的确定方法及外测液位计聚焦转向器。

背景技术

使用外测液位计从储液罐外测量液位在中国的石油化工和化工类企业十分普遍。但是对于占储液罐绝大部分比例的立罐，由于罐体安装在水泥基础上，罐底下面没有悬空的可以安装测量头的空间。只能把测量头安装在液罐侧壁外，并在罐内安装转向器，用于把测量头发射的超声波转向45度向液面反射，再把液面的反射回波经转向器再次转向45度反射给测量头。转向器的反射面是用一个与水平面夹角45度的平面。

由于平面反射面会把测量头发射来的超声波的入射角误差θ放大一倍为2θ再反射向液面，液平面把转向器反射来的入射角误差再放大一倍为4θ再反射向转向器，转向器再次把入射角误差放大一倍为8θ反射给测量头。例如测量头发射来的超声波的入射角误差是θ＝4度，则经转向器、液面、转向器三次反射后射向测量头的回波入射角误差就是2³*4度＝32度，这就远远偏离了测量头。造成测量头完全接收不到回波，使测量失败。这就是外测液位计转向器在立罐上不能使用的主要原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种转向器反射面的确定方法及外测液位计聚焦转向器，以实现在立式储液罐侧壁外侧测量液位。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种转向器反射面的确定方法，包括：

获取焦距和设定反射角；所述焦距为射线发射源与转向器反射面中心的距离；所述设定反射角为超声波经过转向器反射面反射的出射角；

根据所述焦距和所述设定反射角确定所述转向器反射面的第0级反射面；

根据第0级反射面采用几何方法确定相邻级反射面；所述相邻级反射面包括正数级反射面和负数级反射面；

当所述转向器反射面的级数达到设定级数时，根据所述第0级反射面和所述相邻级反射面确定所述转向器反射面。

可选的，所述根据所述焦距和所述设定反射角确定所述转向器反射面的第0级反射面，具体包括：

根据所述焦距确定所述转向器反射面的单位角；所述单位角为第一夹角边与第二夹角边形成的夹角；所述第一夹角边为每一级反射面的纵向截面第一端点与所述射线发射源的连线；所述第二夹角边为每一级反射面的纵向截面第二端点与所述射线发射源的连线；

根据所述设定反射角确定所述转向器反射面的第0级反射面倾斜角；所述转向器反射面的第0级反射面倾斜角为转向器反射面的第0级反射面与水平面的夹角；

根据所述焦距、所述单位角和所述转向器反射面的第0级反射面倾斜角确定所述转向器反射面的第0级反射面的边坐标；

根据所述第0级反射面的边坐标确定所述转向器反射面的第0级反射面。

可选的，所述根据所述第0级反射面采用几何方法确定相邻级反射面，具体包括：

根据所述单位角和所述第0级反射面的边坐标利用反射定律确定相邻级反射面的边坐标；

根据所述相邻级反射面的边坐标确定所述相邻反射面。

可选的，所述根据所述单位角和所述第0级反射面的边坐标利用反射定律确定相邻级反射面的边坐标，具体包括：

当反射面的级数N为正整数时，根据所述单位角利用如下公式确定相邻级反射面的边坐标：

(X_N,Y_N)＝F((X_N-1,Y_N-1)，l，c)，

(X₀,Y₀)＝(X₊₀,Y₊₀)，

其中，(X_N,Y_N)表示第N级反射面的边坐标，(X_N-1,Y_N-1)为第N-1级反射面的边坐标，c为单位角，l表示焦距，(X₀,Y₀)为第0级反射面的边坐标，(X₊₀,Y₊₀)为第0级反射面在第一象限的边坐标值；

当反射面的级数N为负整数时，根据所述单位角利用如下公式确定相邻级反射面的边坐标：

(X_N,Y_N)＝F((X_N+1,Y_N+1)，l，c)，

(X₀,Y₀)＝(X_-0,Y_-0)，

其中，(X_N+1,Y_N+1)表示第N+1级反射面的边坐标，(X_0-,Y_0-)表示第0级反射面在第三象限的边坐标值。

可选的，所述根据所述第0级反射面和所述相邻级反射面确定所述转向器反射面之后，还包括：

将所述相邻级反射面的边坐标、焦距和单位角存入数据库；所述数据库用于查询所述转向器反射面。

可选的，所述根据所述第0级反射面采用几何方法确定相邻级反射面，具体包括：

根据所述焦距确定所述转向器反射面的单位长度；所述单位长度为每一级反射面的纵向截面长度；

根据所述单位长度和所述第0级反射面利用反射定律确定相邻级反射面的边坐标；

根据所述相邻级反射面的边坐标确定所述相邻级反射面。

一种外测液位计聚焦转向器，包括：根据如上述任意一项所述的转向器反射面的确定方法确定的转向器反射面；

所述转向器反射面第0级反射面与水平面成设定角度以使所述转向器反射面反射的超声波的方向为设定反射角；所述转向器反射面第0级反射面的中点与射线发射源在同一水平面；所述射线发射源设置在所述转向器反射面的凹面侧；所述转向器反射面的横向截面为弧面。

可选的，所述转向器反射面的第一侧边和第二侧边分别与液罐侧壁的内表面接触；所述第一侧边为所述转向器反射面相邻级反射面弧形一侧端点的连线；所述第二侧边为所述转向器反射面相邻级反射面弧形另一侧端点的连线。

可选的，所述转向器反射面包括第0级反射面和负数级反射面。

可选的，所述转向器反射面包括第0级反射面和正数级反射面。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的转向器反射面的确定方法及外测液位计聚焦转向器，根据焦距和设定反射角确定所述转向器反射面的第0级反射面；根据所述第0级反射面采用几何方法确定相邻级反射面；根据第0级反射面和相邻级反射面确定转向器反射面，将转向器反射器设计成多级反射面，使得射线发射源发射的超声波通过转向器反射器的多级反射面反射至液面，从而实现在立式储液罐侧壁外侧测量液位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明转向器反射面的确定方法流程图；

图2为本发明转向器反射面的正视图；

图3为本发明转向器反射面的顶视图。

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。

本发明的目的是提供一种转向器反射面的确定方法及外测液位计聚焦转向器，以实现在立式储液罐侧壁外侧测量液位。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1所示，本发明提供的一种转向器反射面的确定方法，包括：

步骤101：获取焦距和设定反射角；所述焦距为射线发射源与转向器反射面中心的距离；所述设定反射角为超声波经过转向器反射面反射的出射角。

步骤102：根据所述焦距和所述设定反射角确定所述转向器反射面的第0级反射面。

步骤103：根据所述第0级反射面采用几何方法确定相邻级反射面；所述相邻级反射面包括正数级反射面和负数级反射面。

步骤104：当所述转向器反射面的级数达到设定级数时，根据所述第0级反射面和所述相邻级反射面确定所述转向器反射面。

作为一种可选的实施方式，所述根据所述焦距和所述设定反射角确定所述转向器反射面的第0级反射面，具体包括：

根据所述焦距确定所述转向器反射面的单位角；所述单位角为第一夹角边与第二夹角边形成的夹角；所述第一夹角边为每一级反射面的纵向截面第一端点与所述射线发射源的连线；所述第二夹角边为每一级反射面的纵向截面第二端点与所述射线发射源的连线。

根据所述设定反射角确定所述转向器反射面的第0级反射面倾斜角；所述转向器反射面的第0级反射面倾斜角为转向器反射面的第0级反射面与水平面的夹角。

根据所述焦距、所述单位角和所述转向器反射面的第0级反射面倾斜角确定所述转向器反射面的第0级反射面的边坐标。

根据所述第0级反射面的边坐标确定所述转向器反射面的第0级反射面。

其中，所述根据所述第0级反射面采用几何方法确定相邻级反射面，具体包括：

根据所述单位角和所述第0级反射面的边坐标利用反射定律确定相邻级反射面的边坐标。

根据所述相邻级反射面的边坐标确定所述相邻反射面。

其中，所述根据所述单位角和所述第0级反射面的边坐标利用反射定律确定相邻级反射面的边坐标，具体包括：

当反射面的级数N为正整数时，根据所述单位角利用如下公式确定相邻级反射面的边坐标：

(X_N,Y_N)＝F((X_N-1,Y_N-1)，l，c)，

(X₀,Y₀)＝(X₊₀,Y₊₀)，

其中，(X_N,Y_N)表示第N级反射面的边坐标，(X_N-1,Y_N-1)为第N-1级反射面的边坐标，c为单位角，l表示焦距，(X₀,Y₀)为第0级反射面的边坐标，(X₊₀,Y₊₀)为第0级反射面在第一象限的边坐标值；

当反射面的级数N为负整数时，根据所述单位角利用如下公式确定相邻级反射面的边坐标：

(X_N,Y_N)＝F((X_N+1,Y_N+1)，l，c)，

(X₀,Y₀)＝(X_-0,Y_-0)，

其中，(X_N+1,Y_N+1)表示第N+1级反射面的边坐标，(X_0-,Y_0-)表示第0级反射面在第三象限的边坐标值。

其中，所述根据所述第0级反射面和所述相邻级反射面确定所述转向器反射面之后，还包括：

将所述相邻级反射面的边坐标、焦距和单位角存入数据库；所述数据库用于查询所述转向器反射面。

作为一种可选的实施方式，所述根据所述第0级反射面采用几何方法确定相邻级反射面，具体包括：

根据所述焦距确定所述转向器反射面的单位长度；所述单位长度为每一级反射面的纵向截面长度。

根据所述单位长度和所述第0级反射面利用反射定律确定相邻级反射面的边坐标。

根据所述相邻级反射面的边坐标确定所述相邻级反射面。

实施例二

本发明提供的一种外测液位计聚焦转向器，包括：根据如实施例一的转向器反射面的确定方法确定的转向器反射面。

转向器反射面第0级反射面与水平面成设定角度以使转向器反射面反射的超声波的方向为设定方向；转向器反射面第0级反射面的中点与射线发射源在同一水平面；射线发射源设置在转向器反射面的凹面侧；转向器反射面的横向截面为弧面。

作为一种可选的实施方式，转向器反射面的第一侧边和第二侧边分别与液罐侧壁的内表面接触；第一侧边为转向器反射面相邻级反射面弧形一侧端点的连线；第二侧边为转向器反射面相邻级反射面弧形另一侧端点的连线。

作为一种可选的实施方式，转向器反射面包括第0级反射面和负数级反射面。

作为一种可选的实施方式，转向器反射面包括第0级反射面和正数级反射面。

实施例三

本实施例提供的外测液位计聚焦转向器的具体方式，转向器的反射面为聚焦反射面。测量头发出的超声波方向误差角度θ经转向器反射后消除为0度。依据转向器反射面的特性，从测量头发射出的向各方向散射的超声波经转向器反射面反射后，会竖直射向液面，再经液面反射回到转向器反射面，经转向器反射面再次反射后聚焦到了测量头，使回波信号大大增强。故称为聚焦转向器。达到了可以使用外测液位计聚焦转向器，实现从立罐侧壁外便捷地测量立罐液位的目的。

具体如图2所示，OXYZ是右手三维直角坐标系，坐标轴OX、OY在纸面上，OX沿水平方向向右，OY沿着竖直方向向上，OZ出纸面方向，O是坐标原点。T是在测量头发射的超声波从立罐侧壁外传入罐内在侧壁内表面的超声波发射源，即射线发射源。射线发射源T在OX坐标轴上负值处，射线发射源T和坐标原点O之间距离为焦距l，聚焦转向器的反射面加工成转向器反射面形状。转向器反射面的中心点是坐标原点O。设从T向O发射的超声波由于方向误差发射到了转向器反射面上任意一点D。本实施例提供的转向器反射面从焦点发射到转向器反射面上任一点的射线，经反射后都射向设定方向。本实施例中的设定方向是竖直向上。即转向器反射面把TD反射为竖直向上的DP，P是液面的点。因为DP垂直于液面，所以DP的反射线PD与DP重合，方向向下，射向D点。射线PD经转向器反射面反射后射向焦点。只要转向器反射面聚焦转向器的反射面足够大，能够接收到测量头射入罐内由于误差和散射可能射向各方向的主要超声波，就可以把这些超声波都反射竖直向上射向液面，并把液面反射的回波都反射聚焦到测量头上。这样就解决了用外测液位计和转向器从立罐侧壁外测量液位，接收不到液面回波的难题。此外由于聚焦使得回波信号大幅增强，从而对于粘度较大，工况较差的情况仍然可以正常测量。扩大了外测液位计适用液体的种类和工况条件范围。

图2中的折线为转向器反射面与XOY坐标面的交线，这个交线是2N+1条直线段连接成的折线。转向器反射面不是光滑的曲面。但是当单位角c趋近于0，同时反射面级数N趋近于无穷大时，转向器反射面趋近于光滑曲面。虽然转向器的反射面可以为抛物面，但本实施例提供的确定方法可以设计出向任何区域聚焦的或发散的更复杂情况，但是抛物面法却不行。本实施例提供的确定方法比抛物面法的模具加工精度高。转向器反射面有焦距l，单位角c两个参数，记为转向器反射(l,c)。转向器反射(150,4)面的焦距l＝150毫米，单位角c＝4度。射线发射源即转向器反射面的焦点T在X水平坐标轴负半轴上。O是坐标原点，TO的长度为l。射线从T射向O。转向器反射面的第0级反射面与OXY坐标面的交线是一条直线段，该线段的中点在O，与X轴夹角为45度。射线TO经第0级反射面反射竖直向上射向水平液面的P₀点，经液面反射形成反射线P₀O，经第0级反射面再次反射，形成射线OT回到射线发射源T。定义在第一象限里N级反射面的右上边线是n，n＝2N+1。在第三象限里N级反射面的下边线是n＝2N-1。转向器反射面把从焦点发出来的射线反射向设定方向，即在某一指定点聚焦，或与某一方向平行，或沿着某一方向以某个指定角度发散等。本实施例中的设定方向为竖直向上射向水平液面。

在进行作图时要求，长度的误差小于0.2毫米，角度的误差小于0.5度。第0级反射面右上边的坐标(X₀,Y₀)可以用从T发出的射线角度等于c/2的射线与45度反射面的交点确定。第0级反射面左下边的坐标(X_-0,Y_-0)可以用从T发出的射线角度等于-c/2的射线与45度反射面的交点确定。在图上用几何学推算出(X₀,Y₀)、(X_-0,Y_-0)的坐标值。单位角c是从T到(X_N-1,Y_N-1)的射线与到(X_N,Y_N)的射线间的夹角。本实施例中每一级的单位角都是c。具体如表1所示，表1为转向器反射(150,4)面数据表，表中第一象限里的第三列对应于N等于0、1、2、3…级的奇数边射线角θ＝(2N+1)*c/2或者θ＝(2N+1)*c/2的值分别为2，6，10，14…度，在第三象限里对应于N等于0、-1、-2、-3…级的奇数边射线角θ＝(2N-1)*c/2或者θ＝(2N-1)*c/2的值分别为-2，-6，-10，-14…度，每一级间都差c＝4度。本实施例提供的确定方法可以采用其他方法划分各级。例如可以设定各级反射面的边长度相等。另外，第1级反射面右上边的坐标为(X₁,Y₁)，第2级反射面右上边的坐标为(X₂,Y₂)，第3级反射面右上边的坐标为(X₃,Y₃)，第4级反射面右上边的坐标为(X₄,Y₄)，第5级反射面右上边的坐标为(X₅,Y₅)，第-0级反射面右上边的坐标为(X-₀,Y-₀)，第-1级反射面右上边的坐标为(X-₁,Y-₁)，第-2级反射面右上边的坐标为(X-₂,Y-₂)，第-3级反射面右上边的坐标为(X-₃,Y-₃)，第-4级反射面右上边的坐标为(X-₄,Y-₄)，第-5级反射面右上边的坐标为(X-₅,Y-₅)。

确定任一级反射面的右边坐标(X_N-1,Y_N-1)，根据划分级的单位角c或级的长度，和所要求的反射线方向角度(本实施例中竖直向上)，通过精确作图，用几何学可以推算出(X_N,Y_N)，具体通过在坐标(X_N-1,Y_N-1)的射线上向上增加一个单位角，得到坐标(X_N,Y_N)所在射线，从而得到坐标(X_N,Y_N)。虽然从(X_N-1,Y_N-1)计算(X_N,Y_N)的计算式(X_N,Y_N)＝F((X_N-1,Y_N-1),l,c)形式很复杂，但是固定了级的划分规则和反射线方向后，计算式是通用的。把该算式输入EXCEL数据表或者其他数据表后，只要输入参数l、c，就可以利用数据表的性质用逐级递推的方法很容易地算出各级反射面的奇数边在正视图上的坐标，构成转向器反射(l,c)面数据表，如表1所示。如图3所示，每一级反射面的边线在Y轴方向的投影都是一个圆弧，例如-5级反射面的下边线是半径为R_-5的圆弧。

从焦点T发射的，发射角θ>0度的任意射线TD，发射角θ＝0度的任意射线TO，发射角θ<0度的任意射线TD₁，经转向器反射面反射后的射线DP，OP₀，D₁P₁均竖直向上射向水平液面，其中P、P₀、P₁是液面上的点。经液面反射后的反射线PD，P₀O，P₁D₁均竖直向下射向转向器反射面，经转向器反射面反射后的射线DT，OT，D₁T均射向焦点T。

第N级反射面偶数边的序数n＝2N，偶数边的射线角是Nc，其中，第N级反射面的偶数边射线角是第N级反射面的偶数边与X轴的夹角，偶数边是反射面的精确反射位置，即从射线源到任一级反射面偶数边的射线的反射线经指定水平面反射后会精确的射向该偶数边，再反射向射线源，反射角误差为0。按照各级反射面奇数边坐标加工出模具后，抛光时会磨掉各反级射面的奇数边棱，保留下反射角误差为0的精确的偶数边坐标面，使得转向器反射面聚焦更精确。

例如表1转向器反射(150,4)面的数据表中，第二列边序数n是偶数的行对应的第四列是偶数边坐标值X_NE，对应的第五列是偶数边坐标值Y_NE，在第一象限里对于级数N等于0、1、2、3…偶数边序数分别为0，2，4，6…偶数边射线角分别为0度，4度，8度，12度…偶数边坐标值(X_0E,Y_0E)、(X_1E,Y_1E)、(X_2E,Y_2E)、(X_3E,Y_3E)…分别为(0.000,0.000)、(10.855,11.248)、(22.555,24.251)、(35.235，39.373)…在第三象限里对于级数N等于0、-1、-2、-3…偶数边序数分别为0，-2，-4，-6…偶数边射线角分别为0度，-4度，-8度，-12度…偶数边坐标值(X_0E,Y_0E)、(X_-1E,Y_-1E)、(X_-2E,Y_-2E)、(X_-3E,Y_-3E)…为分别为(0.000,0.000)、(-10.123,-9.781)、(-20.221,-18.239)、(-29.637,-25.584)…在图2转向器反射(150,4)面正视图里，坐标(X_0E,Y_0E)表示第0级反射面的偶数边坐标，也就是坐标原点O，坐标(X_1E,Y_1E)、(X_2E,Y_2E)、(X_3E,Y_3E)、(X_4E,Y_4E)、(X_5E,Y_5E)和(X-_1E,Y-_1E)、(X-_2E,Y-_2E)、(X-_3E,Y-_3E)、(X-_4E,Y-_4E)，(X-_5E,Y-_5E)分别表示第1级、第2级、第3级、第4级、第5级和第-1级、第-2级、第-3级、第-4级、第-5级反射面的偶数边坐标。在图3转向器反射(150,4)面顶视图里，各虚线弧表示各级反射面的偶数边。

可以用数据表在计算机上轻易地算出任意小单位角也就是角精度，任意多级反射面的转向器反射面坐标表。表2为转向器反射(1000,0.2)面数据表，如表2所示的单位角0.2度，反射面240个。坐标数据显示此转向器反射面已经近似光滑曲面。按照坐标数据表加工出的模具打磨抛光后，会磨掉各级反射面的奇数边线楞，不会磨掉偶数边精确反射位置，角精度会进一步提高，聚焦效果会更精确。所以依照此方法计算出的转向器反射面理论上可以达到任意角精度要求。

根据焦点射线的不同方向，可以做成局部的转向器反射面。如果安装测量头处的罐壁不是竖直的。例如是向外倾斜的，测量头发射的射线方向向上，可以做成只含有上部局部面积的转向器反射面聚焦转向器。如果罐壁向内倾斜，测量头发射的射线方向向下，可以做成只含有下部局部面积的转向器反射面聚焦转向器。如果罐壁向左，或右倾斜，测量头发射的射线方向向左或者右，可以做成只含有左部或者右部局部面积的转向器反射面聚焦转向器。

本实施例提供的确定方法还包括验证过程：

一、精确作图(精度由具体问题要求确定，如长度精度为0.2毫米，角度精度为0.5度)。

二、用几何学方法推算出第0级反射面的边坐标，并从任一级反射面边坐标推导相邻级反射面的边坐标。

三、根据几何学推导出从任一级反射面边坐标计算相邻级反射面边坐标的通用计算式。

四、把该通用计算式输入电子数据表，用电子数据表的特性从第0级反射面边坐标和相邻反射面边坐标计算通式复制出各级反射面边坐标，轻易地大规模生成任意高精度要求的反射面边坐标数据表。

五、测量图上的反射面边坐标值，检验用数据表计算生成的反射面边坐标值，确认通用计算式正确。

对于不同的反射方向要求，如平行、聚焦、发散等，和划分级的不同方法，如各级对应的发射角c相等，或各级长度相等，和生成奇数边坐标数据表或者偶数边坐标数据表，推算相邻反射面边坐标的通式不一样。算出坐标值也不同。但是生成转向器反射面的五个步骤的方法是一样的。

本实施例提供的转向器安装在储罐内，把聚焦面的焦点T设置在测量头正对的内壁处，焦点T在OX坐标轴上，XOY坐标面垂直于罐内壁，XOZ坐标面水平，OY轴竖直向上。使用外测液位计测量头从立罐侧壁外向罐内对准T点发送超声波，液面回波都聚焦到位于T点的测量头上，使测量头接收到强大的液面回波信号，实现了用外测液位计聚焦转向器从侧壁测量立罐液位。

现在使用的外测液位计转向器是与水平面45度夹角的平板反射面。这使测量头发出的超声波发射角误差经多次反射后返回测量头时放大了8倍。造成了长期以来用外测液位计和转向器在立罐侧壁测量液位时，接收不到回波而无法测量液位。本实施例从0级反射面向相邻级反射面推导，再逐级递推出各级反射面，并用电子数据表轻易地生成了任意高精度的转向器反射面数据表。通过数据表确定的转向器使外测液位计测量头向前各方向发射的超声波经聚焦转向器反射，垂直向上射向液面，再把液面反射回波聚焦反射回液位测量头。使测量头准确接收到强大的液面回波信号。实现了用外测液位计和聚焦转向器从侧壁测量立式储罐液位。在实际应用中，可以用抛物面代替转向器反射面做成聚焦转向器。但是，抛物面不能向非平行方向反射。转向器反射面的应用范围比抛物面更广，更灵活，加工精度比抛物面高。

如表1所示，表1为转向器反射(150,4)面数据表，经用直尺实测附图2正视图中各反射面奇数边的X、Y坐标值，与转向器反射面数据表计算出的X、Y坐标数值完全一致。证实了转向器反射面方法是精确的。表1中的输入为焦距l和单位角c，其中，焦距为150毫米，单位角为4度。其中，表1中，从边序数为11的一行到边序数为1的一行为第一象限数据，从边序数为-1的一行到边序数为-11的一行为第三象限数据。

表1转向器反射(150,4)面数据表

如表2所示，表2为转向器反射(1000,0.2)面数据表。表2中的输入为焦距l和单位角c，其中，焦距为1000毫米，单位角为0.2度。表2中从上到下数第三行到反射面奇数边序数为1的一行为第一象限的数据。从上到下数反射面奇数边序数为-1的一行到反射面奇数边序数为-120的一行为第三象限的数据。

表2转向器反射(1000,0.2)面数据表

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种转向器反射面的确定方法，其特征在于，包括：

获取焦距和设定反射角；所述焦距为射线发射源与转向器反射面中心的距离；所述设定反射角为超声波经过转向器反射面反射的出射角；

根据所述焦距和所述设定反射角确定所述转向器反射面的第0级反射面；

根据所述第0级反射面采用几何方法确定相邻级反射面；所述相邻级反射面包括正数级反射面和负数级反射面；

当所述转向器反射面的级数达到设定级数时，根据所述第0级反射面和所述相邻级反射面确定所述转向器反射面。

2.根据权利要求1所述的转向器反射面的确定方法，其特征在于，所述根据所述焦距和所述设定反射角确定所述转向器反射面的第0级反射面，具体包括：

根据所述焦距确定所述转向器反射面的单位角；所述单位角为第一夹角边与第二夹角边形成的夹角；所述第一夹角边为每一级反射面的纵向截面第一端点与所述射线发射源的连线；所述第二夹角边为每一级反射面的纵向截面第二端点与所述射线发射源的连线；

根据所述设定反射角确定所述转向器反射面的第0级反射面倾斜角；所述转向器反射面的第0级反射面倾斜角为转向器反射面的第0级反射面与水平面的夹角；

根据所述焦距、所述单位角和所述转向器反射面的第0级反射面倾斜角确定所述转向器反射面的第0级反射面的边坐标；

根据所述第0级反射面的边坐标确定所述转向器反射面的第0级反射面。

3.根据权利要求2所述的转向器反射面的确定方法，其特征在于，所述根据所述第0级反射面采用几何方法确定相邻级反射面，具体包括：

根据所述单位角和所述第0级反射面的边坐标利用反射定律确定相邻级反射面的边坐标；

根据所述相邻级反射面的边坐标确定所述相邻反射面。

4.根据权利要求3所述的转向器反射面的确定方法，其特征在于，所述根据所述单位角和所述第0级反射面的边坐标利用反射定律确定相邻级反射面的边坐标，具体包括：

当反射面的级数N为正整数时，根据所述单位角利用如下公式确定相邻级反射面的边坐标：

(X_N,Y_N)＝F((X_N-1,Y_N-1)，l，c)，

(X₀,Y₀)＝(X₊₀,Y₊₀)，

其中，(X_N,Y_N)表示第N级反射面的边坐标，(X_N-1,Y_N-1)为第N-1级反射面的边坐标，c为单位角，l表示焦距，(X₀,Y₀)为第0级反射面的边坐标，(X₊₀,Y₊₀)为第0级反射面在第一象限的边坐标值；

当反射面的级数N为负整数时，根据所述单位角利用如下公式确定相邻级反射面的边坐标：

(X_N,Y_N)＝F((X_N+1,Y_N+1)，l，c)，

(X₀,Y₀)＝(X_-0,Y_-0)，

其中，(X_N+1,Y_N+1)表示第N+1级反射面的边坐标，(X_0-,Y_0-)表示第0级反射面在第三象限的边坐标值。

5.根据权利要求4所述的转向器反射面的确定方法，其特征在于，所述根据所述第0级反射面和所述相邻级反射面确定所述转向器反射面之后，还包括：

将所述相邻级反射面的边坐标、焦距和单位角存入数据库；所述数据库用于查询所述转向器反射面。

6.根据权利要求1所述的转向器反射面的确定方法，其特征在于，所述根据所述第0级反射面采用几何方法确定相邻级反射面，具体包括：

根据所述焦距确定所述转向器反射面的单位长度；所述单位长度为每一级反射面的纵向截面长度；

根据所述单位长度和所述第0级反射面利用反射定律确定相邻级反射面的边坐标；

根据所述相邻级反射面的边坐标确定所述相邻级反射面。

7.一种外测液位计聚焦转向器，其特征在于，包括：根据如权利要求1-6任意一项所述的转向器反射面的确定方法确定的转向器反射面；

所述转向器反射面第0级反射面与水平面成设定角度以使所述转向器反射面反射的超声波的方向为设定方向；所述转向器反射面第0级反射面的中点与射线发射源在同一水平面；所述射线发射源设置在所述转向器反射面的凹面侧；所述转向器反射面的横向截面为弧面。

8.根据权利要求7所述的外测液位计聚焦转向器，其特征在于，所述转向器反射面的第一侧边和第二侧边分别与液罐侧壁的内表面接触；所述第一侧边为所述转向器反射面相邻级反射面弧形一侧端点的连线；所述第二侧边为所述转向器反射面相邻级反射面弧形另一侧端点的连线。

9.根据权利要求7所述的外测液位计聚焦转向器，其特征在于，所述转向器反射面包括第0级反射面和负数级反射面。

10.根据权利要求7所述的外测液位计聚焦转向器，其特征在于，所述转向器反射面包括第0级反射面和正数级反射面。

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