CN220084091U - 适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置，包括无人机机载油箱，所述无人机机载油箱连接有燃油管；油箱支撑平台，所述油箱支撑平台的下端设置有云台舵机；高精度齿轮液体流量传感器，所述高精度齿轮液体流量传感器设置于所述燃油管，射频物位传感器，所述射频物位传感器设置于所述无人机机载油箱；超声波液体流量传感器；姿态传感器，所述姿态传感器设置于所述油箱支撑平台，用于采集油箱支撑云台的实时姿态角度；定量泵，所述定量泵设置于所述燃油管。本实用新型可以解决内燃机驱动的小型无人机在剩余油量与续航时间估计精度不佳的问题，为提升续航时间的估算精度提供数据与方法基础。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机技术领域，特别涉及一种适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置。
背景技术
当前，无人机在民用航空领域的应用越来越广泛，在诸如农林植保、空中监视、交通指挥、地形勘探等领域都有了许多实际使用案例，是现代城市管理、科学研究的重要实现手段之一，极大地提升了作业效率与自动化水平。目前，受限于电池能量密度的影响，依靠内燃机作为动力源的无人机仍然是长航时无人机的主要应用机型。对于传统内燃机驱动的无人机来说，为了实时监控其运行情况与续航时间，需要对其内部的燃油量情况进行实时监控与测算，并将其传送到动力控制单元。
但是，现有的内燃机驱动的无人机受限于机体内部空间较小、对重量变化敏感以及姿态实时变化等问题，对于燃油箱内的燃油量的监测问题一直存在布局困难、运算结果不佳的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置，以解决内燃机驱动的小型无人机在剩余油量与续航时间估计精度不佳的问题，为提升续航时间的估算精度提供数据与方法基础。
为了解决上述问题，本实用新型提供一种适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置及方法，其采用的技术方案如下：
本申请一种适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置，包括：
无人机机载油箱，所述无人机机载油箱连接有燃油管；
油箱支撑平台，所述油箱支撑平台的下端设置有云台舵机；
高精度齿轮液体流量传感器，所述高精度齿轮液体流量传感器设置于所述燃油管，用于采集燃油管内部的流速参数λ1；
射频物位传感器，所述射频物位传感器设置于所述无人机机载油箱，用于对所述无人机机载油箱内部的液体物位进行测量；
超声波液体流量传感器，用于采集所述燃油管内部的流速参数λ2；
姿态传感器，所述姿态传感器设置于所述油箱支撑平台，用于采集油箱支撑云台的实时姿态角度；
定量泵，所述定量泵设置于所述燃油管，用于为燃油流动提供动力以及采集燃油管内部的流速参数λ3与体积V3。
进一步地，还包括中央控制板；
所述中央控制板连接无线数据接收器，以接收对云台舵机的控制信号；
所述高精度齿轮液体流量传感器、射频物位传感器、超声波液体流量传感器、姿态传感器以及定量泵的信号输出端均连接所述中央控制板的信号输入端；
所述中央控制板的信号输出端连接所述云台舵机以及所述定量泵的信号输入端。
进一步地，所述中央控制板连接有A/D转换模块以及RS485数据通讯模块；
所述高精度齿轮液体流量传感器、射频物位传感器、超声波液体流量传感器、姿态传感器以及定量泵的信号输出端均连接所述RS485数据通讯模块的信号输入端；
所述RS485数据通讯模块的信号输出端通过所述A/D转换模块连接中央控制板。
进一步地，还包括支撑台，所述油箱支撑平台、超声波液体流量传感器以及定量泵设置于所述支撑台。
进一步地，所述支撑台的下端铰接有若干万向轮。
进一步地，所述超声波液体流量传感器包括第一超声波流量计组件和第二超声波流量计组件，所述第一超声波流量计组件和第二超声波流量计组件对应于所述燃油管布设。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型能够实时监测无人机所使用的小型油箱在姿态变化下内部燃油体积的变化与供油系统的燃油流量，并通过姿态传感器实现油箱的姿态反馈与微调。同时，通过定量泵可以调节系统内部的流量，实现对无人机燃油系统动态流量的模拟。同时，利用多传感器与控制算法的联合矫正，在地面条件下实现对无人机油箱在空中运行条件下的油量以及续航时间的综合估计。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了根据本实用新型实施例的一种适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置的立体图。
图2示出了根据本实用新型实施例的一种适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置的控制原理框图。
图3示出了根据本实用新型实施例的一种适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置的又一控制原理框图。
图中，1为无人机机载油箱，2为油箱支撑平台，3为高精度齿轮液体流量传感器，4为射频物位传感器，5为超声波液体流量传感器，501为第一超声波流量计组件，502为第二超声波流量计组件，6为姿态传感器，7为定量泵，8为燃油管，9为云台舵机，10为中央控制板，11为无线数据接收器，12为A/D转换模块，13为RS485数据通讯模块，14为支撑台，15为万向轮。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。
实施例1：
本实用新型实施例提供一种适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置，如图1所示，该适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置包括：
无人机机载油箱1，所述无人机机载油箱1连接有燃油管8；
油箱支撑平台2，所述油箱支撑平台1上固定有所述无人机机载油箱2，所述油箱支撑平台2具有多自由度；
高精度齿轮液体流量传感器3，所述高精度齿轮液体流量传感器3设置于所述燃油管8，用于采集燃油管8内部的流速参数λ1；
对于高精度齿轮液体流量传感器3而言，其测量是通过齿轮转速与双齿轮啮合后形成的空腔体积进行计算，得出流量参数λ1，其精度能够在不同的环境下得到较好的保持。
射频物位传感器4，所述射频物位传感器4设置于所述无人机机载油箱1，用于对所述无人机机载油箱1内部的液体物位进行测量；
超声波液体流量传感器5，用于采集所述燃油管内部的流速参数λ2；
对于超声波液体流量传感器5而言，其测量过程主要依靠超声波在流体介质(燃油)内部的反射时间进行计算，通过反射时间的变化，计算介质的流速，得到流量参数λ2，其测量精度相较于齿轮流量计，收到环境变化而导致精度变化的范围更大，同时对于流量变化的测量也更敏感。
姿态传感器6，所述姿态传感器6设置于所述油箱支撑平台2，用于采集油箱支撑云台的实时姿态角度；
定量泵7，所述定量泵7设置于所述燃油管8，用于为燃油流动提供动力以及采集燃油管8内部的流速参数λ3与体积V3。
本实施例中，利用所述油箱支撑平台2的下端设置的云台舵机9，使得油箱支撑平台2产生多个自由度，以模拟无人机机载油箱1的实际情形，并通过姿态传感器6反馈的油箱支撑云台/无人机机载油箱的实时姿态角度配合射频物位传感器4所采集的无人机机载油箱1内部的液体物位高度参数，可以计算得到油箱内的油液体积V1，可以得到同时可以根据流速参数λ1、流速参数λ2、流速参数λ3分别得到一个燃油消耗体积，或者对流速参数λ1、流速参数λ2、流速参数λ3进行均值处理得到一个燃油消耗体积V’。根据无人机机载油箱1的初始油量体积V0，结合燃油消耗体积V’可以得到油箱内的油液体积V2可以与V1进行相互对比，以保证油箱内部油量的测量准确性。并且结合定量泵7所采集的体积V3可以与精确测量得到的油箱内部油量进行比对，作出供油不足的提醒。
在一些实施例中，如图1所示，该箱内部油量测量装置还包括中央控制板10；如图2所示，所述中央控制板10连接无线数据接收器11，以接收对云台舵机9的控制信号；所述高精度齿轮液体流量传感器3、射频物位传感器4、超声波液体流量传感器5、姿态传感器6以及定量泵7的信号输出端均连接所述中央控制板10的信号输入端；所述中央控制板10的信号输出端连接所述云台舵机9以及所述定量泵7的信号输入端。
在利用本实用新型进行不同无人机姿态下的油量测试实验时，可以通过无线数据接收器11来接收对云台舵机9的控制信号，并通过中央控制板10馈送至云台舵机9，中央控制板10还控制定量泵7按照设定的功率运行，以为燃油移动提供动力，其中燃油管8的一端连接无人机机载油箱1，另一端可以连接燃油接收容器，或者连接模拟用的内燃机。整个装置在运行状态下，所述高精度齿轮液体流量传感器3、射频物位传感器4、超声波液体流量传感器5、姿态传感器6以及定量泵7所采集到的对应信号馈送至中央控制板10，中央控制板10进行简单的数据处理功能，即可得到油箱内部油量的精确数值。
在一些实施例中，如图3所示，所述中央控制板10连接有A/D转换模块12以及RS485数据通讯模块13；所述高精度齿轮液体流量传感器3、射频物位传感器4、超声波液体流量传感器5、姿态传感器6以及定量泵7的信号输出端均连接所述RS485数据通讯模块13的信号输入端；所述RS485数据通讯模块13的信号输出端通过所述A/D转换模块12连接中央控制板。
本实施例可以通过在中央控制板11集成A/D转换模块与RS485数据通讯模块，通过上述两个模块实现数据的交互。
在一些实施例中，如图1所示，改装置还包括支撑台14，所述油箱支撑平台2、超声波液体流量传感器5以及定量泵7设置于所述支撑台14。
在一些实施例中，如图1所示，为了便于装置的移动，所述支撑台14的下端铰接有若干万向轮15。
在一些实施例中，如图1所示，所述超声波液体流量传感器5包括第一超声波流量计组件501和第二超声波流量计组件502，所述第一超声波流量计组件501和第二超声波流量计组件502对应于所述燃油管布设。其中第一超声波流量计组件501用于发出超声波，超声波穿过燃油管8，并由第二超声波流量计组件502所接收并根据接收的超声波来判断管内液体流速。
以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (6)
1.一种适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置，其特征在于，包括：
无人机机载油箱，所述无人机机载油箱连接有燃油管；
油箱支撑平台，所述油箱支撑平台的下端设置有云台舵机；
高精度齿轮液体流量传感器，所述高精度齿轮液体流量传感器设置于所述燃油管，用于采集燃油管内部的流速参数λ1；
射频物位传感器，所述射频物位传感器设置于所述无人机机载油箱，用于对所述无人机机载油箱内部的液体物位进行测量；
超声波液体流量传感器，用于采集所述燃油管内部的流速参数λ2；
姿态传感器，所述姿态传感器设置于所述油箱支撑平台，用于采集油箱支撑云台的实时姿态角度；
定量泵，所述定量泵设置于所述燃油管，用于为燃油流动提供动力以及采集燃油管内部的流速参数λ3与体积V3。
2.根据权利要求1所述的适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置，其特征在于，还包括中央控制板；
所述中央控制板连接无线数据接收器，以接收对云台舵机的控制信号；
所述高精度齿轮液体流量传感器、射频物位传感器、超声波液体流量传感器、姿态传感器以及定量泵的信号输出端均连接所述中央控制板的信号输入端；
所述中央控制板的信号输出端连接所述云台舵机以及所述定量泵的信号输入端。
3.如权利要求2所述的适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置，其特征在于，所述中央控制板连接有A/D转换模块以及RS485数据通讯模块；
所述高精度齿轮液体流量传感器、射频物位传感器、超声波液体流量传感器、姿态传感器以及定量泵的信号输出端均连接所述RS485数据通讯模块的信号输入端；
所述RS485数据通讯模块的信号输出端通过所述A/D转换模块连接中央控制板。
4.如权利要求2所述的适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置，其特征在于，还包括支撑台，所述油箱支撑平台、超声波液体流量传感器以及定量泵设置于所述支撑台。
5.如权利要求4所述的适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置，其特征在于，所述支撑台的下端铰接有若干万向轮。
6.如权利要求1所述的适应无人机姿态变化的油箱内部油量测量装置，其特征在于，所述超声波液体流量传感器包括第一超声波流量计组件和第二超声波流量计组件，所述第一超声波流量计组件和第二超声波流量计组件对应于所述燃油管布设。
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