CN112816028A - 液位测量装置、油箱和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种液位测量装置、油箱和车辆，所述液位测量装置用于检测储液箱(1)中液体的剩余量，其特征在于，所述液位测量装置包括：光源(2)，设置于所述储液箱(1)的顶部，用于沿预设方向倾斜地向所述储液箱(1)的底部发射光线并形成光斑；检测单元(3)，包括设置在所述底部的第一检测带(31)，所述第一检测带(31)的延伸方向大致与所述光线在所述底部的投影线方向相同，所述第一检测带(31)包括在延伸方向上间隔设置的多个光敏传感器；信号处理单元，与所述检测单元(3)通信连接，以接收所述光敏传感器的信号。通过上述技术方案，本公开提供的液位测量装置能够解决液位测量结果不准确和液位测量结构可靠性差的技术问题。

Description

液位测量装置、油箱和车辆

技术领域

本公开涉及车辆领域，具体地，涉及一种液位测量装置、油箱和车辆。

背景技术

目前，对于车辆油箱内的油量测量，主要是用浮标感知液位再通过机械装置传动，实现滑变电阻阻值改变，油表根据滑变电阻阻值的改变即可显示油量多少。

现有技术中，通过浮标测量油箱油量时存在卡止风险且无法实现油电分离，影响油量测量结果的准确和可靠性。

发明内容

本公开的目的是提供一种液位测量装置、油箱和车辆，以解决液位测量结果不准确和液位测量装置可靠性差的技术问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种液位测量装置，用于检测储液箱中液体的剩余量，所述液位测量装置包括：光源，设置于所述储液箱的顶部，用于沿预设方向倾斜地向所述储液箱的底部发射光线并形成光斑；检测单元，包括设置在所述底部的第一检测带，所述第一检测带的延伸方向大致与所述光线在所述底部的投影线方向相同，所述第一检测带包括在延伸方向上间隔设置的多个光敏传感器；信号处理单元，与所述检测单元通信连接，以接收所述光敏传感器的信号。

可选地，所述检测单元还包括设置在所述底部的与所述第一检测带成角度延伸的第二检测带，所述第二检测带包括在延伸方向上间隔布置的多个光敏传感器。

可选地，所述第一检测带与所述第二检测带在所述光源的正下方交叉。

可选地，所述第一检测带与所述第二检测带的夹角为45°。

可选地，所述第一检测带由所述储液箱内无液体时所述光斑的位置至少延伸至所述储液箱内装满液体时所述光斑的位置。

可选地，所述光敏传感器包括向上凸出于所述底部的透光部和设置在所述透光部下方的感光元件，所述透光部的高度由中间向四周逐渐降低。

可选地，所述透光部构造为凸透镜，所述感光元件设置在所述凸透镜的2倍焦距以内。

可选地，所述感光元件为光敏电阻。

在上述技术方案的基础上，本公开还提供一种油箱，包括用于储存燃油的箱体，所述油箱还包括上述技术方案中所述的液位测量装置，所述箱体形成为所述储液箱。

在上述技术方案的基础上，本公开还提供一种车辆，包括上述技术方案中所述的油箱。

通过上述技术方案，本公开提供的液位测量装置设置在储液箱中，当储液箱中液体的剩余量发生变化时，液体的液面高度也随之发生变化，光线经液体折射后在储液箱底部形成的光斑的位置也会发生变化，光斑位于不同位置时能够照射于不同的光敏传感器，由于光敏传感器受到光的照射能够向信号处理单元发射信号，因此，信号处理单元能够根据接收到的不同的光敏传感器发射的信号来判断储液箱内液体的剩余量。本公开的液位测量装置通过光的折射原理来测量液体的剩余量，从而能够将储液箱中的液体和电路分离，以提高液位测量装置的使用安全性，同时还能够保证测量结果的准确可靠。本公开提供的油箱的箱体中设置有上述技术方案中所述的液位测量装置，具有与该液位测量装置相同的技术效果，为了避免不必要的重复，在此不作赘述。本公开提供的车辆具有与上述技术方案中所述的液位测量装置相同的技术效果，为了避免不必要的重复，在此不作赘述。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一个实施方式中液位测量装置的结构示意图；

图2是本公开另一个实施方式中液位测量装置的检测单元的俯视图；

图3是沿图2中A-A线剖切的剖视图。

附图标记说明

1-储液箱，2-光源，3-检测单元，31-第一检测带，32-第二检测带，331-透光部，332-感光元件。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指液位测量装置在正常使用状态时的上、下，参考附图1的图面方向；“左、右”参考附图1和附图2的图面方向；“内、外”是指相对于相应零部件的本身轮廓而言的内、外。本公开中使用的术语“第一”“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，下面的描述在涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

根据本公开的具体实施方式，提供一种液位测量装置，参考图1所示，该液位测量装置用于检测储液箱1中液体的剩余量，该液位测量装置可以包括光源2、检测单元3和信号处理单元，光源2设置于储液箱1的顶部，用于沿预设方向倾斜地向储液箱1的底部发射光线并形成光斑，光线与储液箱1的底部之间的夹角角度可调，检测单元3可以包括设置在储液箱1的底部的第一检测带31，第一检测带31的延伸方向大致与光线在所述底部的投影线方向相同，第一检测带31可以在延伸方向上间隔设置有多个光敏传感器，光敏传感器受到光斑的照射能够发射信号，信号处理单元与检测单元3通信连接，以接收光敏传感器的信号。

为了说明第一检测带31的工作原理，下面将参考图1举例说明液位测量装置的工作过程。在本公开的具体实施方式中，预设光源2发射出的光线L向右下方倾斜地射出并在储液箱1的底部形成光斑，可以理解的是，根据储液箱1中的液体的折射率，可以调整光线L与储液箱1的底面的夹角，以使得光斑的移动范围不超过储液箱1的底面。第一检测带31的多个光敏传感器自右向左依次标记为R1至Rn，根据储液箱1的大小可以取n≥2中的任意值。当液体的剩余量为0时，光线L能够沿路径L1到达底部并形成光斑，此时，光斑照射于第一检测带31偏右侧的光敏传感器上；当液体的剩余量增多至液面高度为h2时，光线经液体折射后沿路径L2到达底部，形成的光斑的位置相对于液体剩余量为0时的光斑位置向左移动；当液体的剩余量继续增多至液面高度为h1时，光线经液体折射后沿路径L3到达底部，形成的光斑的位置相对于液面高度为h1时的光斑位置向左移动。也就是说，随着液面高度的增加，光斑沿第一检测带31的延伸方向自右向左地移动，从而能够照射于不同的光敏传感器。在信号处理单元中，可以根据储液箱1内储存的液体的折射率、光线L的入射角度以及储液箱的形状和体积预设每个光敏传感器对应的液体剩余量。例如，可以预设当光斑照射于光敏传感器R1时，液体剩余量为0，当光斑照射于光敏传感器R2时，液体剩余量为10％，并依次类推；当信号处理单元接收到光敏传感器R1发出的信号时，信号处理单元确定液体剩余量为0，当信号处理单元接收到光敏传感器R2发出的信号时，信号处理单元确定液体剩余量为10％，并依次类推。

通过上述技术方案，本公开提供的液位测量装置设置在储液箱1中，当储液箱1中液体的剩余量发生变化时，液体的液面高度也随之发生变化，光线经液体折射后在储液箱1底部形成的光斑的位置也会发生变化，光斑位于不同位置时能够照射于不同的光敏传感器，由于光敏传感器受到光的照射能够向信号处理单元发射信号，因此，信号处理单元能够根据接收到的不同的光敏传感器发射的信号来判断储液箱内液体的剩余量。本公开的液位测量装置通过光的折射原理来测量液体的剩余量，从而能够将储液箱1中的液体和电路分离，以提高液位测量装置的使用安全性，同时还能够保证测量结果的准确可靠。

为了测量结果的实时和精确，检测单元3还可以包括设置在储液箱1底部的与第一检测带31成角度延伸的第二检测带32，第二检测带32在延伸方向上间隔布置有多个光敏传感器，参考图2所示。第二检测带32的多个光敏传感器自右向左可以依次标记为R1’至Rm’，根据储液箱1的大小可以取m≥2中的任意值。当液面静止时，光斑会固定照射于第一检测带31上的某一位置；当液面晃动时，光斑的也会随之晃动，应当理解的是，当光线L与储液箱1的底面的夹角一定且液体的剩余量一定时，光斑的移动范围是确定的，即，光斑的移动范围具有确定的边界。例如，参考图2所示，以图2示出的实施方式为例，当液体高度为h1时，光斑在边界B1的右侧移动，且光斑绝对不会出现在边界B1的左侧，也就是说，边界B1右侧的光敏传感器R1至R7以及光敏传感器R1’至R9’在一定时间内部分或全部有信号输出，而边界B1左侧的光敏传感器R8至Rn以及光敏传感器R10’至Rm’在一定时间内完全无信号输出，边界B1处对应的特定光敏传感器组合为：光敏传感器R7和光敏传感器R9’；当液面高度为h2时，光斑在边界B2的右侧移动，且光斑绝对不会出现在边界B2的左侧，也就是说，边界B2右侧的光敏传感器R1至R5以及光敏传感器R1’至R5’在一定时间内部分或全部有信号输出，而边界B2左侧的光敏传感器R6至Rn以及光敏传感器R6’至Rm’在一定时间内完全无信号输出，边界B2处对应的特定光敏传感器组合为：光敏传感器R5和光敏传感器R5’。因此，可以理解的是，在液面晃动时，不同的液体剩余量对应不同的特定光敏传感器组合。在预定的间隔时间段内，光斑随液面的晃动交替往复地照射在第一检测带31与第二检测带32上，第一检测带31与第二检测带32相互配合能够更加精准的检测到光斑的实时位置，从而保证测量结果的时效性和准确性。此外，在储液箱1底部设置两条检测带还能够降低装配难度，提高装配效率。

此外，还可以理解的是，当液体剩余量一定时，液面晃动时的光斑移动范围的边界位于液面静止时的光斑照射范围的边界的右侧。

在本公开的具体实施方式中，第一检测带31和第二检测带32可以以任意合适的方式配合工作。为了说明第一检测带31、第二检测带32以及信号处理单元的工作原理，下面将参考图1和图2举例说明液位测量装置的工作过程。

当液面静止时，由于光斑只沿第一检测带31移动，因此，信号处理单元在预定的间隔时间段内只能接收到第一检测带31上的光敏传感器发出的信号，当信号处理单元中在预定的间隔时间段内，只接收到第一检测带31上的光敏传感器发出的信号时，判定液面状态为：液面静止；在信号处理单元内预设液面静止时，每个光敏传感器发出的信号所对应的液体剩余量。

当液面晃动时，由于光斑随液面的晃动交替往复地照射在第一检测带31与第二检测带32上，因此，信号处理单元在预定的间隔时间段内既能接收到第一检测带31上的光敏传感器发射的信号，又能接收到第二检测带上的光敏传感器发射的信号，当信号处理单元在预定的间隔时间段内，既能接收到第一检测带31上的光敏传感器发射的信号，又能接收到第二检测带上的光敏传感器发射的信号时，判定液面状态为：液面晃动；信号处理单元可以设置为：在预定的间隔时间段内接收到光敏传感器R1至光敏传感器Rx的信号，以及光敏传感器R1’至光敏传感器Ry’的信号时，信号处理单元能够识别到特定光敏传感器组合为：光敏传感器Rx和光敏传感器Ry’；在信号处理单中预设液面晃动时，每个特定光敏传感器组合所对应的液体剩余量。

信号处理单元的工作过程为：根据接收到的光敏传感器信号判定液面的状态；若判定液面静止，则根据预设的液面静止时每个光敏传感器发出的信号所对应的液体剩余量，确定所接收的光敏传感器的信号对应的液体剩余量；若判定液面晃动，则从所接收的光敏传感器的信号中识别其对应的特定光敏传感器组合，根据预设的液面晃动时每个特定光敏传感器组合所对应的液体剩余量，确定所接收的特定光敏传感器组合所对应的液体剩余量。

为了使第一检测带31和第二检测带32能够尽可能多地落入光斑的移动范围，根据数学建模，第一检测带31与第二检测带32可以在光源2的正下方交叉，且第一检测带31与第二检测带32的夹角可以为45°，以使得光斑晃动时能够较多次地照射在第一检测带31与第二检测带32上，从而提高液位测量结果的时效性和准确性。

此外，第一检测带31可以由储液箱1内无液体时光斑的位置至少延伸至储液箱1内装满液体时光斑的位置，即，第一检测带31至少延伸至与储液箱1内装满液体且液面晃动时光斑移动范围的边界相交。在本公开的具体实施方式中，第一检测带31的长度为储液箱1内无液体时光斑的位置至光源2的正下方的距离的2倍，以保证不同液体剩余量所对应的光斑移动范围的边界始终能够与第一检测带31有交点，从而保证测量结果的可靠性。

为了实现液体与电路的分离，参考图3所示，光敏传感器可以包括突出于储液箱1底部的透光部31以及设置在透光部331下方的感光元件332，其中，感光元件332与信号处理单元通信连接，透光部31与储液箱1的底部密封连接，以防止液体与感光元件332接触从而影响该液位测量装置的使用安全性。此外，为了避免液体中的杂质沉淀至储液箱1的底部时覆盖透光部331从而影响感光元件332的感光效果，透光部31的高度可以由中间向四周逐渐降低，以防止杂质覆盖于透光部31的表面。

为了提高检测单元3的检测效率，透光部331可以构造为凸透镜，由于光源2到凸透镜的距离必定大于凸透镜的2倍焦距，因此光线透过透光部331之后所呈的像与凸透镜之间的距离为1倍焦距与2倍焦距之间，且为倒立缩小的实像，也就是说，凸透镜能够起到聚光的作用。感光元件332可以设置于凸透镜的2倍焦距以内，以能够感应透过凸透镜的光，而凸透镜的聚光作用能够使光斑透过凸透镜后面积变小且光照强度变强，从而缩短感光元件332的感光时间，提高检测单元3的检测效率。

在本公开的具体实施方式中，感光元件332可以以任意合适的方式配置。可选地，感光元件332可以为光敏电阻。此外，光源2可以为激光灯，该激光灯发射的激光束的粗细和角度可调，以便于对整个液位检测装置进行校准；信号处理单元可以为单片机，以降低生产成本；检测单元3中的光敏传感器的密度可以根据实际需要进行调整，对测量结果的精度和时效性要求较低时，可以使一部分光敏传感器从工作状态变为待机状态，从而使得其余多个保持工作状态的光敏传感器之间的间隔距离增大。

在上述技术方案的基础上，本公开还提供一种油箱，包括用于储存燃油的箱体，该油箱形成为上述技术方案中所述的储液箱1，且该油箱中设置有上述技术方案中所述的液位测量装置。

通过上述技术方案，本公开提供的油箱的箱体中设置有上述技术方案中所述的液位测量装置，具有与该液位测量装置相同的技术效果，为了避免不必要的重复，在此不作赘述。

在上述技术方案的基础上，本公开还提供一种车辆，包括上述技术方案中所述的油箱。

通过上述技术方案，本公开提供的车辆具有与上述技术方案中所述的液位测量装置相同的技术效果，为了避免不必要的重复，在此不作赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种液位测量装置，用于检测储液箱(1)中液体的剩余量，其特征在于，所述液位测量装置包括：

光源(2)，设置于所述储液箱(1)的顶部，用于沿预设方向倾斜地向所述储液箱(1)的底部发射光线并形成光斑；

检测单元(3)，包括设置在所述底部的第一检测带(31)，所述第一检测带(31)的延伸方向与大致所述光线在所述底部的投影线方向相同，所述第一检测带(31)包括在延伸方向上间隔设置的多个光敏传感器；

信号处理单元，与所述检测单元(3)通信连接，以接收所述光敏传感器的信号。

2.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述检测单元(3)还包括设置在所述底部的与所述第一检测带(31)成角度延伸的第二检测带(32)，所述第二检测带(32)包括在延伸方向上间隔布置的多个光敏传感器。

3.根据权利要求2所述的液位测量装置，其特征在于，所述第一检测带(31)与所述第二检测带(32)在所述光源(2)的正下方交叉。

4.根据权利要求2所述的液位测量装置，其特征在于，所述第一检测带(31)与所述第二检测带(32)的夹角为45°。

5.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述第一检测带(31)由所述储液箱(1)内无液体时所述光斑的位置至少延伸至所述储液箱(1)内装满液体时所述光斑的位置。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的液位测量装置，其特征在于，所述光敏传感器包括向上凸出于所述底部的透光部(331)和设置在所述透光部(331)下方的感光元件(332)，所述透光部(331)的高度由中间向四周逐渐降低。

7.根据权利要求6所述的液位测量装置，其特征在于，所述透光部(331)构造为凸透镜，所述感光元件(332)设置在所述凸透镜的2倍焦距以内。

8.根据权利要求6所述的液位测量装置，其特征在于，所述感光元件(332)为光敏电阻。

9.一种油箱，包括用于储存燃油的箱体，其特征在于，还包括权利要求1-8中任一项所述的液位测量装置，所述箱体形成为所述储液箱(1)。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的油箱。

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