CN212747977U - 液位测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液位测量装置，包括：壳体，位于容器底部，其与容器底部中心点距离为L；液位模块，安装于所述壳体中，用于测量得到所述壳体距离液面的垂直高度h；位姿模块，安装于所述壳体中，用于测量得到容器与水平面之间的夹角α；控制模块，安装于所述壳体中或外部，并且与所述液位模块和所述位姿模块连接，用于根据L、h和α计算出实际液位高度H。通过液位模块和位姿模块以及控制模块，对容器的液位高度和倾角进行算法处理，从而得到容器液位，该液位测量装置可以安装于容器底部任意位置，而且容器处于任意倾角时都准确计算出实际液位高度，准确性高、安装方便。

Description

液位测量装置

技术领域

本实用新型属于测试测量领域，具体涉及一种液位测量装置。

背景技术

在工程机械、石油加工、造纸、冶金、船舶和锅炉等领域，通常需要对容器内部液体进行液位检测。例如，随着国家的快速发展，高铁、房地产、大型工程的建设均离不开大量的工程机械设备，工程机械工作环境恶劣，任务重，需求能源大，所以对工程机械的油耗测量具有现实意义。

以工程机械的液位测量为例，现有的液位测量主要包括三种，分别为：

1)通过在油箱中加装浮标式传感器，通过测量油箱内液位的变化来测算油耗。这种方式由于油浮子无法上浮到油箱的顶部，也无法下沉到油箱的底部，造成测量的盲区，其次在车辆上坡下坡时造成油箱液位测量的偏差。

2)通过ECU读取喷油泵喷油量来测算实际油耗量。这种方式需要发动机厂商开放ECU数据，在工程机械设备上基本没有厂商开放ECU数据。ECU测量法并不是实际测量喷油嘴实际流过的燃油量，而是测量喷油嘴针阀打开的时间，所以当喷油嘴上有积碳和金属锰沉淀时，计算相同喷油嘴针阀打开的时间值而计算的喷油量就减少，导致这种方法的测量不准确。

3)通过在油路上加装流量传感器来监测油路中的油流量来测算实际油耗。这种方法测量油耗比较准确，但是成本高，同时需要对油路进行改造，对已经出厂的工程机械进行加装会造成一定的麻烦，在某些极端情况下，流量计不工作时可能会造成供油不畅。

综上所述，现有液位测量装置存在准确性交差、安装不方便等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液位测量装置。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种液位测量装置，包括：

壳体，位于容器底部，其与容器底部中心点距离为L；

液位模块，安装于所述壳体中，用于测量得到所述壳体距离液面的垂直高度h；

位姿模块，安装于所述壳体中，用于测量得到容器与水平面之间的夹角α；

控制模块，安装于所述壳体中或外部，并且与所述液位模块和所述位姿模块连接，用于根据L、h和α计算出实际液位高度H。

优选地，所述液位模块为压力传感器，所述位姿模块为加速度传感器、角度传感器、悬垂尺或陀螺仪。

优选地，还包括与所述控制模块连接的发射模块，所述发射模块用于把计算得到的液位高度传输到数据传输终端。

优选地，还包括与所述控制模块和所述发射模块电性连接的电源模块，所述电源模块位于所述壳体中或者所述壳体外部。

优选地，所述控制模块包括：

角度补偿单元，用于计算得到h的角度补偿值h₁，h₁＝h/sinα；

中心点偏移补偿单元，用于计算得到h的中心点偏移补偿值 h₂，h₂＝L/tanα；

比较计算单元，用于设置阈值n，并计算得到差值m，以及根据n和m之间的大小关系，确定H与h₁和h₂之间的计算关系。

优选地，H与h₁和h₂之间的计算关系为：如果m>＝n，那么 H＝h₁-h₂，如果m<＝-n，那么H＝h₁+h₂，如果-n<m<n，那么H＝h。

优选地，所述容器为油箱，所述油箱的放油口通过导管引到所述液位模块的接口上。

优选地，所述壳体安装于容器内部并且安装于容器底部任意位置，或者安装在容器外部的任意位置。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

上述技术方案中所提供的一种液位测量装置，通过液位模块和位姿模块以及控制模块，对容器的液位高度和倾角进行算法处理，从而得到容器液位，该液位测量装置可以安装于容器底部任意位置，而且容器处于任意倾角时都准确计算出实际液位高度，准确性高、安装方便。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的液位测量装置的安装示意图；

图2为本实用新型实施例提供的液位测量装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的液位测量装置的工作原理示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型进行更为详细的描述，需要说明的是，下参照附图对本实用新型进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。

请参阅图1，本实用新型一实施例中提供了一种液位测量装置 10，安装于容器20的底部任意位置，用于计算容器20内液位高度并将液位高度传输到数据传输终端30。

请参阅图2，液位测量装置10包括壳体1，以及位于所述壳体1内的液位模块2、位姿模块3、控制模块4和发射模块5。当然，作为另一实施例，控制模块4和发射模块5也可位于壳体1 的外部，同理所述电源模块6位于所述壳体1中或者所述壳体1 外部。

请参阅图3，壳体1与容器20底部中心点距离为L。液位模块2用于测量得到所述壳体1距离液面的垂直高度h。位姿模块3 用于测量得到容器20与水平面之间的夹角α。优选的，所述液位模块2为压力传感器，利用压力公式计算出h。优选的，所述位姿模块3为加速度传感器、角度传感器、悬垂尺或陀螺仪。

根据上述L、h和α，利用控制模块4即可计算出实际液位高度H，控制模块4包括：角度补偿单元，用于计算得到h的角度补偿值h₁，h₁＝h/sinα；中心点偏移补偿单元，用于计算得到h的中心点偏移补偿值h₂，h₂＝L/tanα；比较计算单元，用于设置阈值 n，并计算得到差值m，以及根据n和m之间的大小关系，确定H 与h₁和h₂之间的计算关系。优选地，H与h₁和h₂之间的计算关系为：如果m>＝n，那么H＝h₁-h₂，如果m<＝-n，那么H＝h₁+h₂，如果-n<m<n，那么H＝h。

以挖机为例，例如本实施例提供的液位测量装置10获得实际液位高度的过程如下：

(1)控制模块4按照一定频率采集液位模块2(本实施采用压力传感器)的数值h＝500mm、位姿模块3(本实施采用加速度传感器)的数值(x＝2、y＝1、z＝8.6)，压力传感器安装于容器20 (本实施例为油箱)底部任意位置，距离油箱中心点为L＝200mm，压力传感器和加速度传感器位于壳体内(固定于同一个电路板上)；

(2)对步骤一中得到的加速度传感器数值(x＝2、y＝1、z＝8.6) 进行计算得到油箱与水平面夹角α＝80°，说明此时设备与地平面有夹角，设备处于倾斜状态；

(3)对步骤一中得到的压力传感器数值h进行角度补偿，得到h₁＝h/sinα＝507.6，由于设备的倾斜导致油箱底部的压力传感器采集的数值有了偏差，所以通过这步运算可以把这个角度偏差补偿掉；

(4)对步骤一得到的压力传感器数值h进行距离中心点偏移补偿，得到h₂＝L/tanα＝35.3，由于压力传感器安装于任意位置，如果油箱有了倾角，会导致压力传感器采集得到的数值有偏差，通过这步运算可以把距离中心点偏移补偿掉。

(5)根据步骤二中计算的角度α＝90°时，记录此时的压力传感器数值数值h’＝543；

(6)计算控制器采集的当次压力传感器数值h与h’的差值，即m＝h-h’＝-43；

(7)由步骤三、步骤四、步骤五综合计算最终实际油位高度 H，具体方法如下，设置阈值n＝10，n根据采样率和实际情况取值，那么m<＝-n，那么H＝h₁+h₂＝542.9。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种液位测量装置(10)，其特征在于，包括：

壳体(1)，位于容器(20)底部，其与容器(20)底部中心点距离为L；

液位模块(2)，安装于所述壳体(1)中，用于测量得到所述壳体(1)距离液面的垂直高度h；

位姿模块(3)，安装于所述壳体(1)中，用于测量得到容器(20)与水平面之间的夹角α；

控制模块(4)，安装于所述壳体(1)中或外部，并且与所述液位模块(2)和所述位姿模块(3)连接，用于根据L、h和α计算出实际液位高度H。

2.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述液位模块(2)为压力传感器，所述位姿模块(3)为加速度传感器、角度传感器、悬垂尺或陀螺仪。

3.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，还包括与所述控制模块(4)连接的发射模块(5)，所述发射模块用于把计算得到的液位高度传输到数据传输终端(30)。

4.根据权利要求3所述的液位测量装置，其特征在于，还包括与所述控制模块(4)和所述发射模块(5)电性连接的电源模块(6)，所述电源模块(6)位于所述壳体(1)中或者所述壳体(1)外部。

5.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述控制模块(4)包括：

角度补偿单元，用于计算得到h的角度补偿值h₁，h₁＝h/sinα；

中心点偏移补偿单元，用于计算得到h的中心点偏移补偿值h₂，h₂＝L/tanα；

比较计算单元，用于设置阈值n，并计算得到差值m，以及根据n和m之间的大小关系，确定H与h₁和h₂之间的计算关系。

6.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述容器(20)为油箱，所述油箱的放油口通过导管引到所述液位模块(2)的接口上。

7.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述壳体(1)安装于容器(20)内部并且安装于容器(20)底部任意位置，或者安装在容器(20)外部的任意位置。

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