CN112833941A - 一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器及使用方法，涉及传感器技术领域，其中一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器，包括紧固件、测量件以及处理件，紧固件包括第一板、第二板以及连接杆，测量件包括设置于第一板上的延伸柱和设置于延伸柱上的感应件，处理件包括设置于第二板上的壳体、设置于壳体内的信号采集件、与信号采集件连接的核心处理件以及与核心处理件电连接的天线，信号采集件与感应件电连。本发明结构简单，具有多功能测量的无线传感器，在油箱特征点处可以同时测量油箱的压力、温度、位移、加速度及姿态等物理量，为无人机设计人员和油箱设计人员提供有效可靠的真实飞行数据，且自身的安装不会影响无人机飞行姿态。

Description

一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器及使用方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，

尤其是，本发明涉及一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器及使用方法。

背景技术

大型燃油无人机的油箱在整个无人机系统中占有很高的比例，在无人机飞行过程中由于飞行姿态的变换，大气扰动的影响等因数下，油箱内燃油的晃动时再所难免的，燃油晃动致使油箱及整个无人机的晃动一定程度上影响了飞控对无人机姿态的控制，增加了控制难道。

例如中国专利实用新型专利CN202748107U涉及一种无人机用油量传感器，包括一密封油桶，油桶内装设带磁体的浮子，底部安装磁电式传感器，油桶的上端和下端分别设有与无人机油箱相连通的出油孔及进油孔。上述实用新型的无人机用油量传感器，体积小，成本低，重量轻，可调整连接油管长度，安装在机身任意位置，安装方便，油箱内无电流通过，安全性高，能耗低。

但是上述传感器依然有以下缺点：燃油在油箱中的晃动也会影响到油箱压力和油箱温度的测量，该传感器使用时，在无人机上对温度、压力、位移、姿态的测量均是分布于不同位置的传感器单独测量，有些传感器甚至相距很远，这就使得分析油箱内燃油晃动对无人机飞行的影响时，缺乏有效的数据来源。

因此为了解决上述问题，在分析油箱燃油晃动对无人机影响时，急需一款具有多种功能的传感器，可以同时测量油箱某一特征点处的各种物理状态，用于分析无人机飞行状态和优化油箱结构设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，具有多功能测量的无线传感器，在油箱特征点处可以同时测量油箱的压力、温度、位移、加速度及姿态等物理量，为无人机设计人员和油箱设计人员提供有效可靠的真实飞行数据，且自身的安装不会影响无人机飞行姿态的用于油箱工作状态监测的多功能传感器。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案得以实现的：

一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器，包括设置于油箱侧壁上的紧固件、设置于所述紧固件上向所述油箱侧壁内侧延伸设置的测量件以及设置于所述紧固件远离所述测量件的一侧的处理件，所述紧固件包括设置于所述油箱侧壁内侧的第一板、设置于所述油箱侧壁外侧的第二板以及用于连接所述第一板和第二板的连接杆，所述测量件包括设置于所述第一板上的延伸柱和设置于所述延伸柱上的感应件，所述处理件包括设置于第二板上的壳体、设置于所述壳体内的信号采集件、与所述信号采集件连接的核心处理件以及与所述核心处理件电连接的天线，所述信号采集件与所述感应件电连接。

作为本发明的优选，所述油箱侧壁上设置有用于方便所述连接杆穿过的穿孔。

作为本发明的优选，所述第一板与所述连接杆固定设置，所述连接杆外侧设置有外螺纹，所述第二板上设置有螺纹孔，所述螺纹孔内侧设置有与所述外螺纹配合的内螺纹。

作为本发明的优选，所述第二板靠近所述第一板的一侧设置有防漏垫。

作为本发明的优选，所述感应件包括温度感应器和压力感应器。

作为本发明的优选，所述信号采集件包括温度信号变送单元、压力信号变送单元以及速度、位移、振动检测电路。

作为本发明的优选，所述天线为2.4G棒状天线。

作为本发明的优选，所述处理件还包括电池件，所述核心处理件和信号采集件均与所述电池件电连接。

作为本发明的优选，所述处理件远离所述第二板的一侧设置有盖板，所述壳体和盖板均为电木件。

本发明还提供一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器的使用方法，包括以下步骤：

S1：在工作前，将测量件和处理件通过紧固件固定在油箱侧壁上，保证测量件设置于油箱侧壁内侧，处理件设置于油箱侧壁外侧；

S2：在工作时，测量件的延伸柱延伸至油箱侧壁内侧，延伸杆上的感应件获取油箱内的空气或者液体的温度和压力数据；

S3：感应件将数据传输至信号采集件，信号采集件将感应件获取的温度和压力数据以及信号采集件自身获取的速度、位移和振动数据变送为电信号发送至核心处理件；

S4：核心处理件将变送电信号打包通过天线将数据发送出。

本发明一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器及使用方法的有益效果在于：结构简单，具有多功能测量的无线传感器，在油箱特征点处可以同时测量油箱的压力、温度、位移、加速度及姿态等物理量，为无人机设计人员和油箱设计人员提供有效可靠的真实飞行数据，且自身的安装不会影响无人机飞行姿态。

附图说明

图1为本发明一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器的一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器的使用方法的工作流程示意图；

图中：1、紧固件，11、第一板，12、第二板，13、连接杆，2、测量件，21、延伸柱，22、感应件，3、处理件，31、壳体，32、信号采集件，33、核心处理件，34、天线，35、电池件，36、盖板，4、油箱侧壁。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的模块和步骤的相对布置和步骤不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中的流程并不仅仅是单独进行，而是多个步骤相互交叉进行。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法及系统可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法及系统应当被视为授权说明书的一部分。

实施例一：如图1所示，仅仅为本发明的其中一个的实施例，一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器，包括设置于油箱侧壁4上的紧固件1、设置于所述紧固件1上向所述油箱侧壁4内侧延伸设置的测量件2以及设置于所述紧固件1远离所述测量件2的一侧的处理件3，所述紧固件1包括设置于所述油箱侧壁4内侧的第一板11、设置于所述油箱侧壁4外侧的第二板12以及用于连接所述第一板11和第二板12的连接杆13，所述测量件2包括设置于所述第一板11上的延伸柱21和设置于所述延伸柱21上的感应件22，所述处理件3包括设置于第二板12上的壳体31、设置于所述壳体31内的信号采集件32、与所述信号采集件32连接的核心处理件33以及与所述核心处理件33电连接的天线34，所述信号采集件32与所述感应件22电连接。

在本发明中，紧固件1将测量件2和处理件3分别固定至油箱侧壁4的内外侧，且测量件2设置于油箱侧壁4的内侧，延伸至油箱内侧测量油箱内的油或者空气的数据（测量件2在油箱液位下方则测量油液的数据，测量件3在油箱液位上方则测量空气的数据），处理件3获取测量件2的测量数据并发送出去，可以发送至无人机自身电脑，方便无人机飞行时对飞行姿态进行修正控制；也可以发送至无人机控制中心，方便控制人员分析无人机的飞行状态并优化油箱结构。

首先是紧固件1，所述紧固件1包括设置于所述油箱侧壁4内侧的第一板11、设置于所述油箱侧壁4外侧的第二板12以及用于连接所述第一板11和第二板12的连接杆13，那么所述油箱侧壁4上设置有用于方便所述连接杆13穿过的穿孔。

在这里，所述第二板12靠近所述第一板11的一侧设置有防漏垫，最好是第二板12靠近所述第一板11的一侧以及第一板11靠近所述第二板12的一侧均设置有防漏垫，防止油箱内的油液从穿孔处漏出。

然后是测量件2，所述测量件2包括设置于所述第一板11上的延伸柱21和设置于所述延伸柱21上的感应件22。

还有，延伸柱21在安装至第一板11时可以是水平向油箱内侧延伸，也可以稍微倾斜向上或者向下向油箱内侧延伸，感应件22所处（相对于油箱底部）的高度也是可以优先设置的，延伸柱21上的感应件22的数量有多个，可以分别测量油箱内多个高度的数据。

在这里，所述感应件22包括温度感应器和压力感应器，一般来说一个温度感应器和压力感应器为一组感应件22，延伸柱21上设置有至少一组感应件22，一组感应件22中的温度感应器和压力感应器设置在紧邻的位置，用于测量同一位置的油液或者空气的温度和压力。

最后是处理件3，所述处理件3包括设置于第二板12上的壳体31、设置于所述壳体31内的信号采集件32、与所述信号采集件32连接的核心处理件33以及与所述核心处理件33电连接的天线34，所述信号采集件32与所述感应件22电连接，所述信号采集件32包括温度信号变送单元、压力信号变送单元以及速度、位移、振动检测电路。信号采集件32获取感应件22中的温度感应器和压力感应器传来的油箱内的油液（或者空气）的温度和压力，通过温度信号变送单元和压力信号变送单元变送为核心处理件33可以处理的电信号，信号采集件32自身的速度、位移、振动检测电路也会获取无人机当前的速度、位移、振动数据变送单元变送为核心处理件33可以处理的电信号，将所有变送电信号发送至核心处理件33，核心处理件33将变送电信号打包通过天线34将数据发送出。

并且，由于处理件3、测量件2均是通过紧固件1固定在油箱侧壁4上，且油箱侧壁4上可以设置有多个紧固件1，这样整体结构与油箱连接稳定，处理件3和测量件2结构简单质量轻，自身的安装对无人机飞行姿态的影响很小，可以忽略不计。

本发明一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器的结构简单，具有多功能测量的无线传感器，在油箱特征点处可以同时测量油箱的压力、温度、位移、加速度及姿态等物理量，为无人机设计人员和油箱设计人员提供有效可靠的真实飞行数据，且自身的安装不会影响无人机飞行姿态。

实施例二，仍如图1所示，仅为本发明的其中一个实施例，在实施例一的基础上，本发明一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器中，所述第一板11与所述连接杆13固定设置，所述连接杆13外侧设置有外螺纹，所述第二板12上设置有螺纹孔，所述螺纹孔内侧设置有与所述外螺纹配合的内螺纹。

紧固件1尺寸为M12*8螺栓，第一板11为螺栓头，连接杆13为螺杆，第二板12为螺母，安装时测量件2端伸入油箱内，并通过紧固件1进行紧固和密封，

需要注意的是，第一板11与连接杆13是一体成型的，那么在紧固件1安装时第一板11无需转动（安装时，先将第一板11和连接杆13手持固定且第一板11抵住油箱侧壁4内侧，拧动第二板12抵住油箱侧壁4外侧完成紧固件1的安装），那么延伸柱21的延伸方向是在安装开始就是可控的，延伸柱21上的感应件22的位置也是可控的，只需要安装时控制延伸柱21的延伸方向，然后获取各组感应件22的高度和位置，在使用时，直接给将感应件22获取的数据集感应件22自身位置的数据通过天线34发出。

还有，所述处理件3还包括电池件35，所述核心处理件33和信号采集件32均与所述电池件35电连接。

所述电池件35为两节10180充电电池，核心处理件33由两节10180充电电池经过电源模块供电，同时两节10180充电电池通过板间连接器为信号采集件32供电。

另外，所述处理件3远离所述第二板12的一侧设置有盖板36，所述壳体31和盖板36均为电木件。

在这里，壳体31和盖板36采用射频信号可以穿透的电木加工而成，具有强度高，耐腐蚀、耐高温及绝缘性好的特点；其中盖板36采用可拆卸设计，同壳体31通过螺纹连接，打开盖板36可方便更换传感器内部的电池件35。

最后，所述天线34为2.4G棒状天线，便于将无人机油箱数据进行发出。

需要注意的是，信号采集件32和核心处理件33安装至壳体31内部靠近第二板12的一侧，信号采集件32和核心处理件33安装完成后，采用灌胶处理，只将电源触电露出，防止信号采集件32、核心处理件33以及天线34晃动，不会影响无人机的飞行姿态。

实施例三，如图2所示，本发明还提供上述所有实施例中的一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器的使用方法，包括以下步骤：

S1：在工作前，将测量件和处理件通过紧固件固定在油箱侧壁上，保证测量件设置于油箱侧壁内侧，处理件设置于油箱侧壁外侧；

S2：在工作时，测量件的延伸柱延伸至油箱侧壁内侧，延伸杆上的感应件获取油箱内的空气或者液体的温度和压力数据；

S3：感应件将数据传输至信号采集件，信号采集件将感应件获取的温度和压力数据以及信号采集件自身获取的速度、位移和振动数据变送为电信号发送至核心处理件；

S4：核心处理件将变送电信号打包通过天线将数据发送出。

本发明一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器及使用方法的结构简单，具有多功能测量的无线传感器，在油箱特征点处可以同时测量油箱的压力、温度、位移、加速度及姿态等物理量，为无人机设计人员和油箱设计人员提供有效可靠的真实飞行数据，且自身的安装不会影响无人机飞行姿态。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器，其特征在于：包括设置于油箱侧壁（4）上的紧固件（1）、设置于所述紧固件（1）上向所述油箱侧壁（4）内侧延伸设置的测量件（2）以及设置于所述紧固件（1）远离所述测量件（2）的一侧的处理件（3），所述紧固件（1）包括设置于所述油箱侧壁（4）内侧的第一板（11）、设置于所述油箱侧壁（4）外侧的第二板（12）以及用于连接所述第一板（11）和第二板（12）的连接杆（13），所述测量件（2）包括设置于所述第一板（11）上的延伸柱（21）和设置于所述延伸柱（21）上的感应件（22），所述处理件（3）包括设置于第二板（12）上的壳体（31）、设置于所述壳体（31）内的信号采集件（32）、与所述信号采集件（32）连接的核心处理件（33）以及与所述核心处理件（33）电连接的天线（34），所述信号采集件（32）与所述感应件（22）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器，其特征在于：所述油箱侧壁（4）上设置有用于方便所述连接杆（13）穿过的穿孔。

3.根据权利要求1所述的一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器，其特征在于：所述第一板（11）与所述连接杆（13）固定设置，所述连接杆（13）外侧设置有外螺纹，所述第二板（12）上设置有螺纹孔，所述螺纹孔内侧设置有与所述外螺纹配合的内螺纹。

4.根据权利要求3所述的一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器，其特征在于：所述第二板（12）靠近所述第一板（11）的一侧设置有防漏垫。

5.根据权利要求1所述的一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器，其特征在于：所述感应件（22）包括温度感应器和压力感应器。

6.根据权利要求5所述的一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器，其特征在于：所述信号采集件（32）包括温度信号变送单元、压力信号变送单元以及速度、位移、振动检测电路。

7.根据权利要求1所述的一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器，其特征在于：所述天线（34）为2.4G棒状天线。

8.根据权利要求1所述的一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器，其特征在于：所述处理件（3）还包括电池件（35），所述核心处理件（33）和信号采集件（32）均与所述电池件（35）电连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器，其特征在于：所述处理件（3）远离所述第二板（12）的一侧设置有盖板（36），所述壳体（31）和盖板（36）均为电木件。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种用于油箱工作状态监测的多功能传感器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在工作前，将测量件和处理件通过紧固件固定在油箱侧壁上，保证测量件设置于油箱侧壁内侧，处理件设置于油箱侧壁外侧；

S2：在工作时，测量件的延伸柱延伸至油箱侧壁内侧，延伸杆上的感应件获取油箱内的空气或者液体的温度和压力数据；

S3：感应件将数据传输至信号采集件，信号采集件将感应件获取的温度和压力数据以及信号采集件自身获取的速度、位移和振动数据变送为电信号发送至核心处理件；

S4：核心处理件将变送电信号打包通过天线将数据发送出。

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