CN220568062U - 水准泡气泡位置的检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水准泡气泡位置的检测设备，所述水准泡具有密封壳体，该检测设备包括至少两个第一光电装置，以及至少四个第二光电装置，其中，所述第一光电装置和所述第二光电装置沿周向间隔地布置在所述密封壳体的四周，并且相邻的两个所述第一光电装置之间至少设置两个所述第二光电装置，其中，当所述第一光电装置是发光装置时，所述第二光电装置是接收装置，当所述第一光电装置是接收装置时，所述第二光电装置是发光装置。该检测设备可以提高水准泡的性能。

Description

水准泡气泡位置的检测设备

技术领域

本实用新型涉及精密仪器设备领域，具体地涉及一种水准泡气泡位置的检测设备。

背景技术

很多仪器设备，尤其是精密仪器设备，必须在水平状态下才能正常工作。例如对于电子天平(称量仪器)来说，当天平倾斜时，称量结果就会有误差，并且天平倾斜程度越大，误差越大。为了判断电子天平是否处于水平状态，通常会给天平配置水准泡(水平泡)以及可调脚。水准泡是在密封壳体中充入液体，并使液体中留有一个气泡。壳体的上方是透明的，当电子天平处于水平状态时，气泡位于壳体的中间，当电子天平倾斜时，气泡位置就会向高的一方偏移。用户通过壳体上方的透明窗可以观察气泡位置，从而判断电子天平的水平状态，并且可以同时调节可调脚的高低，使气泡位于水准泡的中间，从而使电子天平保持水平。

为了提高水准泡的自动化应用，利用电信号来计算气泡位置的电子水准泡得到了越来越广泛的应用。电子水准泡包括电阻式、电感式和光电式。其中，光电式水准泡的工作原理是，在壳体上设置发光器件和接收器件，发光器件发出的光线被气泡反射或折射之后被接收器件接收，接收器件将接收到的光线转换为电信号，该电信号经过处理之后就可以计算出气泡的位置，从而用于对仪器设备是否水平做出判断。如何提高电子水准泡的准确性、降低成本、优化性能是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种水准泡气泡位置的检测设备，能够提高水准泡的工作性能。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种水准泡气泡位置的检测设备，所述水准泡具有密封壳体，其特征在于，包括：至少两个第一光电装置，以及至少四个第二光电装置，其中，所述第一光电装置和所述第二光电装置沿周向间隔地布置在所述密封壳体的四周，并且相邻的两个所述第一光电装置之间至少设置两个所述第二光电装置，其中，当所述第一光电装置是发光装置时，所述第二光电装置是接收装置，当所述第一光电装置是接收装置时，所述第二光电装置是发光装置。

在本申请的一实施例中，所述第一光电装置和所述第二光电装置设置在所述密封壳体的上方的一圆周上，任意一个所述第一光电装置和任意一个所述第二光电装置之间的连线具有对应的圆心角，多个所述圆心角至少包括4个不同的角度。

在本申请的一实施例中，所述圆心角的角度包括：30度、60度、120度和150度。

在本申请的一实施例中，所述密封壳体具有透明上表面，所述第一光电装置和所述第二光电装置都设置在所述透明上表面的上方。

在本申请的一实施例中，所述透明上表面上具有标识圈，所述第一光电装置和所述第二光电装置都设置在所述标识圈之外的圆周上。

在本申请的一实施例中，每两个相邻的所述第一光电装置之间所设置的所述第二光电装置的数量相等。

在本申请的一实施例中，相邻的两个所述第一光电装置之间的间距相等。

在本申请的一实施例中，全部所述第一光电装置和所述第二光电装置沿所述周向等间隔地布置。

在本申请的一实施例中，所述检测设备包括如下任一情况：两个第一光电装置和四个第二光电装置；两个第一光电装置和六个第二光电装置；三个第一光电装置和六个第二光电装置；三个第一光电装置和九个第二光电装置；四个第一光电装置和八个第二光电装置。

在本申请的一实施例中，所述发光装置包括发光二极管，所述接收装置包括光电二极管或光电三极管。

本申请的水准泡气泡位置的检测设备中所包括的第一光电装置和第二光电装置的数量不等，在不增加光电装置数量的情况下，可以获得更多有用的光电信号，有利于节省计算软硬件资源，明显提高水准泡的性能，获得更高的精度和稳定性。

附图说明

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明，其中：

图1A是一种光电式电子水准泡的立体结构示意图；

图1B是图1A所示的光电式电子水准泡的侧视示意图；

图2是一种检测设备中的发光装置和接收装置数量相等情况下的水准泡结构示意图；

图3是包括本申请实施例一的水准泡气泡位置的检测设备的水准泡结构示意图；

图4是本申请实施例二的水准泡气泡位置的检测设备的水准泡结构示意图；

图5是本申请实施例三的水准泡气泡位置的检测设备的水准泡结构示意图；

图6是本申请一实施例的检测设备的侧视示意图。

具体实施方式

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

以下，基于附图对本实用新型的实施例加以说明。但是，以下所示的实施例是用于将本实用新型的技术思想具体化的水准泡气泡位置的检测设备的例示，本实用新型的水准泡气泡位置的检测设备并不特定为以下的内容。进而，本说明书是为了容易理解权利要求的范围，将对应于实施例所示的构件的编号赋予“权利要求书”及“实用新型内容”栏中所示的构件。但是，绝非将权利要求中所示的构件特定为实施例的构件。特别是记载于实施例的构成构件的尺寸、材质、形状、及其相对的配置等，如无特定的记载，则其意图并不是将本实用新型的范围只限定于此，只不过为说明例。

然而，各附图所示的构件的尺寸或位置关系等有时为了明确说明而有夸张。进而，在以下的说明中，对于相同的名称、符号，表示相同或同质的构件，适宜省略其详细说明。进而，构成本实用新型的各要素可以是以相同的构件构成多个要素从而以一个构件兼用多个要素的形态，相反地也可以是由多个构件分担一个构件的功能来实现。另外，在一部分实施例、实施方式中说明的内容也可利用于其它的实施例、实施方式等。另外，在本说明书中，“上”并不限于与上表面接触而形成的情况，也包含分隔地形成于上方的情况，还以也包含层与层之间存在有介在层的含义而使用。

图1A是一种光电式电子水准泡的立体结构示意图。图1B是图1A所示的光电式电子水准泡的侧视示意图。需说明，图1A和图1B仅示出了该电子水准泡100的部分结构，而不是全部。结合图1A和图1B所示，该电子水准泡100整体上为圆柱形，具有一定的高度h。从图1B所示的角度来看，该高度h小于其直径。该电子水准泡100具有密封壳体110，该密封壳体110具有顶部111、底部112和壳壁113，在密封壳体110的内部空间120中充入了一些液体，以及一个气泡130。也就是说，内部空间120被液体和气泡130充满。如图1A所示，在顶部111的上方圆周上间隔相等地设置了2个发光装置D1、D2和2个接收装置Q1、Q2，用于检测气泡的位置。在使用时，发光装置D1、D2所发出的光被气泡反射和/或折射，并被底部112反射，这些反射和折射的光被接收装置Q1、Q2接收到并转换为电信号，这些电信号经过处理后用于计算气泡的位置。

通常认为发光装置与接收装置的数量相等，交替布置，具有很好的对称性，如图1A所示，这样会使电子水准泡具有良好的性能，性能包括准确性和稳定性。然而，本申请的发明人经过大量的观察、试验、研究和分析，发现在总器件数量相同的情况下，发光装置数和接收装置数不同反而能够带来更好的性能。

图2是一种检测设备中的发光装置和接收装置数量相等情况下的水准泡结构示意图。图2所示为俯视的角度，其中示出了6个发光装置D0～D5和6个接收装置Q0～Q5，并且都相互交替地间隔均匀地设置在圆周C1上。每个接收装置都可以接收到从每个发光装置所发出的光线，因此该示例的水准泡能够获得的光电信号数为36个。参考图2所示，假设所有的发光装置和接收装置都是正好位于圆周C1上，该圆周C1对应的圆心为O1。发光装置D0与接收装置Q1之间的连线L11是该圆周C1所在圆的一条弦线，该弦线对应的圆心角α1为30度；相应地，发光装置D0与接收装置Q2之间的连线L12对应的圆心角α2为90度；发光装置D0与接收装置Q3之间的连线L13对应的圆心角α2为150度。以此类推，在图2所示的示例中，36个光电信号中包括12个30度的信号，12个90度的信号和12个150度的信号。按照弦线对应的圆心角的不同角度，将该示例的水准泡所产生的光电信号分为3类，分别对应不同的圆心角，即30度、90度和120度。

本申请的检测设备通过设置不同数量的发光装置和接收装置，在不增加光电器件总量的情况下，可以获得比包括相同数量的发光装置和接收装置的检测设备更多类型的光电信号，也就是说所获得的光电信号所对应的不同圆心角的数量大于3类，从而使光电信号包含更多的有用信号，有利于明显提高电子水准泡的精度、稳定性，也即提高电子水准泡的性能。

本申请的水准泡气泡位置的检测设备包括至少两个第一光电装置，以及至少四个第二光电装置，其中，第一光电装置和第二光电装置沿周向间隔地布置在密封壳体的四周，并且相邻的两个第一光电装置之间至少设置两个第二光电装置，其中，当第一光电装置是发光装置时，第二光电装置是接收装置，当第一光电装置是接收装置时，第二光电装置是发光装置。

其中的发光装置和接收装置为光电装置，发光装置可以发出光线，该光线可以被气泡反射或投射，接收装置可以接收该反射、投射或直射的光线，并将该光线转换为电信号。本申请对该发光装置和接收装置的具体实现方式不做限制。在一些实施例中，发光装置包括发光二极管，接收装置包括光电二极管或光电三极管。

以下以不同的实施例对本申请的检测设备进行说明。

实施例一

实施例一的检测设备中总共包括12个光学器件，器件总数量与图2所示示例的器件总数量相等。本说明书采用实施例一来说明，当器件总数量相同的情况下，本申请的检测设备优于图2所示示例之处。

在实施例一中，全部第一光电装置和第二光电装置沿周向等间隔地布置。

图3是包括本申请实施例一的水准泡气泡位置的检测设备的水准泡结构示意图。图3所示的视角与图2相同。图3所示的实施例中共包括4个发光装置D0～D3和8个接收装置Q0～Q7，并且都相互交替地间隔均匀地设置在圆周C2上。在该实施例中，所有发光装置和接收装置都间隔均与地设置在圆周C2上，并且每两个相邻的发光装置之间都设置了2个接收装置。例如，图3中在发光装置D0和D1之间设置了接收装置Q0、Q1，在发光装置D1和D2之间设置了接收装置Q2、Q3，以此类推。根据图3所示的检测设备，每个接收装置可以接收到4路光信号，该水准泡可以获得的光电信号数为32个。

参考图3所示，假设所有的发光装置和接收装置都是正好位于圆周C2上，该圆周C2对应的圆心为O2。发光装置D0与接收装置Q0之间的连线L21是该圆周C2所在圆的一条弦线，该弦线对应的圆心角β1为30度；相应地，发光装置D0与接收装置Q1之间的连线L22对应的圆心角β2为90度；发光装置D0与接收装置Q2之间的连线L23对应的圆心角β3为120度；发光装置D0与接收装置Q3之间的连线L24对应的圆心角β4为150度。以此类推，在图3所示的示例中，32个光电信号中包括8个30度的信号，8个90度的信号，8个120度的信号和8个150度的信号。按照弦线对应的圆心角的不同角度，将该示例的水准泡所产生的光电信号分为4类，分别对应不同的圆心角，30度、90度、120度和150度。

比较图3所示的实施例一和图2所示的示例，实施例一的检测设备所获得光电信号数较少，但是弦线对应的圆心角的角度更多，更少的信号带来更多的有用信息，意味着更少的ADC采样量、更少的计算量可以获得更加准确的结果，因此，实施例一的检测设备明显提高了电子水准泡的性能，获得更高的精度和稳定性。

参考图3，在实施例一的基础上可以产生一个变化例，即该检测设备包括8个发光装置和4个接收装置，所有发光装置和接收装置都间隔均与地设置在圆周上，并且每两个相邻的接收装置之间都设置了2个发光装置。该变化例同样可以获得32个光电信号，并且获得与实施例一相同的技术效果。

实施例二

图4是本申请实施例二的水准泡气泡位置的检测设备的水准泡结构示意图。图4所示的视角与图2相同。图4所示的实施例中共包括2个发光装置D0～D1和4个接收装置Q0～Q3，并且都相互交替地间隔地设置在圆周C3上。

在一些实施例中，对于所有的第一光电装置和第二光电装置来说，各个装置之间的间隔都不相等。

在实施例二中，发光装置和接收装置随机地分布在圆周C3上，间隔都不相等。每个接收装置可以接收到2路光信号，该水准泡可以获得的光电信号数为8个。以发光装置D0为例，如图4所示，发光装置D0与接收装置Q0之间的连线L31对应于圆心角γ1，发光装置D0与接收装置Q1之间的连线L32对应于圆心角γ2，发光装置D0与接收装置Q2之间的连线L33对应于圆心角γ3，发光装置D0与接收装置Q3之间的连线L34对应于圆心角γ4。如果连线L31、L32、L33、L34的长度都不等，则相应的圆心角γ1～γ4也都不相等，则发光装置D0对应4种不同的圆心角。相应地，如果发光装置D1与接收装置Q0～Q3之间的连线的长度也都不等，并且还与连线L31、L32、L33、L34的长度也都不等，那么发光装置D1也对应4个不同的圆心角，则实施例二的水准泡共具有8个不同的圆心角。也就是说，实施例二通过设置6个光电装置，可以获得8个光电信号，该8个光电信号对应的圆心角都不同，与其他同样具有2个发光装置和4个接收装置的实施例相比，实施例二的水准泡包含的有用信号是最多的。

参考图4，在实施例二的基础上可以产生更多的变化例，例如改变发光装置和接收装置在圆周上的位置，从而可以产生不同数量的圆心角。然而无论发光装置和接收装置的位置如何，由于发光装置和接收装置的数量不同，所以导致与数量相同的示例相比，本申请的实施例可以获得更多不同的圆心角，从而使所获得的光电信号具有更多的有用信号，从而提高水准泡的性能。

参考图4，在从实施例二产生的一变化例中，检测设备包括4个接收装置和2个接收装置。该变化例可以获得与实施例二相同的技术效果。

图5是本申请实施例三的水准泡气泡位置的检测设备的水准泡结构示意图。图5所示的视角与图2相同。实施例三中的光电装置的数量与实施例二相同，同样包括2个发光装置D0～D1和4个接收装置Q0～Q3。在实施例三中，相邻的两个发光装置D0、D1之间的间距相等，2个发光装置D0和D1之间的连线将圆周C4平均分为两半。接收装置Q0、Q1和接收装置Q2、Q3分别以该D0D1连线为轴对称分布。在该实施例中，在两个发光装置D0、D1之间，2个接收装置Q0、Q1之间的间距等于2个接收装置Q2、Q3之间的间距。

在实施例三中，以发光装置D0为例，发光装置D0与接收装置Q0之间的连线L41对应于圆心角γ21，发光装置D0与接收装置Q1之间的连线L42对应于圆心角γ22。由于位置分布的关系，可以理解，发光装置D0与接收装置Q3之间的连线对应于圆心角也是γ21，发光装置D0与接收装置Q2之间的连线对应于圆心角也是γ22。发光装置D1与发光装置D0与接收装置的相对位置关系是相同的，因此实施例三的水准泡具有4个γ21和4个γ22。实施例三的技术效果稍逊于实施例二的技术效果。

基于本申请的思想，该检测设备中的第一光电装置和第二光电装置可以包括如下所述的任意一种情况：

两个第一光电装置和四个第二光电装置；

两个第一光电装置和六个第二光电装置；

三个第一光电装置和六个第二光电装置；

三个第一光电装置和九个第二光电装置；

四个第一光电装置和八个第二光电装置。

基于前文所述的各个实施例，本领域技术人员可以理解如何设置上述各种情况下的检测设备。

图6是本申请一实施例的检测设备的侧视示意图。参考图6所示，该水准泡600具有密封壳体，该密封壳体包括顶部611、底部612和侧壁613，其中顶部611包括透明上表面611a，用于通过该透明上表面611a可以观察到气泡620的位置。透明上表面611a可以是顶部611的部分或全部。在一些实施例中，第一光电装置和第二光电装置都设置在透明上表面的上方。如图5所示，发光装置D1、接收装置Q1、Q2都设置在顶部611之上，并且与顶部611相接触。在其他的实施例中，发光装置和接收装置可以不与顶部611接触，而是通过其他的结构被设置在顶部611的上方，只要发光装置所发出的光能够照射进密封壳体的内部空间，接收装置可以接收到来发射、投射的光线即可。

结合图5和图6，在透明上表面上具有标识圈630，该标识圈630可以通过印刷、粘贴等方式设置在透明上表面上，用于帮助用户判断气泡620的位置。在一些实施例中，第一光电装置和第二光电装置都设置在标识圈之外的圆周上。如图5所示，发光装置D0、D1和接收装置Q0～Q3所在的圆周C4位于标识圈630之外。在其他的实施例中，发光装置和接收装置可以位于与标识圈630同心的，直径大于标识圈630直径并且小于圆周C4的直径的圆周上。

尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的实用新型实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本实用新型实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本实用新型披露的表述，从而帮助对一个或多个实用新型实施例的理解，前文对本实用新型实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本实用新型对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本实用新型一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种水准泡气泡位置的检测设备，所述水准泡具有密封壳体，其特征在于，包括：至少两个第一光电装置，以及至少四个第二光电装置，其中，所述第一光电装置和所述第二光电装置沿周向间隔地布置在所述密封壳体的四周，并且相邻的两个所述第一光电装置之间至少设置两个所述第二光电装置，其中，当所述第一光电装置是发光装置时，所述第二光电装置是接收装置，当所述第一光电装置是接收装置时，所述第二光电装置是发光装置。

2.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述第一光电装置和所述第二光电装置设置在所述密封壳体的上方的一圆周上，任意一个所述第一光电装置和任意一个所述第二光电装置之间的连线具有对应的圆心角，多个所述圆心角至少包括4个不同的角度。

3.如权利要求2所述的检测设备，其特征在于，所述圆心角的角度包括：30度、60度、120度和150度。

4.如权利要求2所述的检测设备，其特征在于，所述密封壳体具有透明上表面，所述第一光电装置和所述第二光电装置都设置在所述透明上表面的上方。

5.如权利要求4所述的检测设备，其特征在于，所述透明上表面上具有标识圈，所述第一光电装置和所述第二光电装置都设置在所述标识圈之外的圆周上。

6.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，每两个相邻的所述第一光电装置之间所设置的所述第二光电装置的数量相等。

7.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，相邻的两个所述第一光电装置之间的间距相等。

8.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，全部所述第一光电装置和所述第二光电装置沿所述周向等间隔地布置。

9.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备包括如下任一情况：

两个第一光电装置和四个第二光电装置；

两个第一光电装置和六个第二光电装置；

三个第一光电装置和六个第二光电装置；

三个第一光电装置和九个第二光电装置；

四个第一光电装置和八个第二光电装置。

10.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述发光装置包括发光二极管，所述接收装置包括光电二极管或光电三极管。