本發(fā)明涉及一種檢測(cè)方法和裝置，特別涉及一種重型汽車的lng瓶液位檢測(cè)方法和裝置。

背景技術(shù)：

天然氣作為一種清潔、高效的能源近幾年來(lái)越發(fā)的被人們重視，lng作為天然氣的液態(tài)形式，在交通運(yùn)輸方面的應(yīng)用更是整個(gè)天然氣領(lǐng)域的一大亮點(diǎn)。相比于傳統(tǒng)的燃料汽油、柴油，lng擁有更大的能量密度，從而lng汽車相比于傳統(tǒng)燃料的汽車擁有續(xù)航能力更長(zhǎng)，運(yùn)輸成本更低廉等諸多的優(yōu)勢(shì)。由于lng液體超低溫(達(dá)到-162℃)的特性，車載lng瓶采用雙層鋼瓶，對(duì)保溫要求十分苛刻，目前的車載lng瓶液位測(cè)量裝置主要采用電容式液位檢測(cè)裝置，需要在瓶體開口用于數(shù)據(jù)傳輸，致使瓶體漏熱漏氣嚴(yán)重，形成安全隱患；再一個(gè)就是電容式檢測(cè)裝置誤差較大，往往能達(dá)到10％以上，給司機(jī)造成誤判，造成汽車因?yàn)槿鄙偃剂隙鴴佸^。因lng充氣站數(shù)量較少，所以能讓司機(jī)知道lng瓶?jī)?nèi)液位的準(zhǔn)確量顯得非常重要，以防止車輛因?yàn)槿鄙偃剂隙鴴佸^的現(xiàn)象發(fā)生。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，在一篇中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說(shuō)明書公布號(hào)為cn104482982a，名稱為“一種檢測(cè)低溫液態(tài)氣體儲(chǔ)罐或氣瓶容量的方法和裝置”的專利文獻(xiàn)中，公開了一種在低溫液態(tài)氣體儲(chǔ)罐或氣瓶的外部支撐位置處安裝應(yīng)變式傳感器，根據(jù)應(yīng)變式傳感器的應(yīng)力值變化計(jì)算出罐或瓶?jī)?nèi)的液體的體積值的方法，以及包含以上檢測(cè)方法，帶有終端顯示的檢測(cè)裝置。如圖3、圖4所示，儲(chǔ)罐1安裝在框架2內(nèi)，在框架2的底部與腿的結(jié)合部3－1、3－2、3－3、3－4處安裝4只應(yīng)變式傳感器，根據(jù)以上4只應(yīng)變式傳感器的重力變化計(jì)算出儲(chǔ)罐內(nèi)低溫液態(tài)氣體的剩余量，通過(guò)終端顯示器4顯示出來(lái)。但是上述檢測(cè)方法和裝置是針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中，放置于水平地面上的氣體儲(chǔ)罐或者氣瓶，利用應(yīng)變式傳感器檢測(cè)氣體儲(chǔ)罐或者氣瓶的重力變化而計(jì)算出儲(chǔ)罐或氣瓶?jī)?nèi)液體的體積值，而重型汽車上的lng瓶都是懸空安裝于車體一側(cè)或車頭與車廂之間的支架上，使用緊固裝置進(jìn)行固定，lng瓶不但受到重力，還受到緊固裝置的約束力，所以無(wú)法直接檢測(cè)其重力的變化。在一篇“雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)lng剩余量測(cè)量系統(tǒng)研究”的論文中，公開了一種利用應(yīng)變式傳感器測(cè)量重型汽車上的lng瓶的受力變化從而計(jì)算lng瓶?jī)?nèi)液體的剩余量。在這個(gè)技術(shù)方案中，假設(shè)固定lng瓶的箍帶對(duì)lng瓶體的預(yù)設(shè)力是固定不變的，應(yīng)變傳感器的電阻變化只受lng瓶重量的變化一個(gè)因素的影響，根據(jù)應(yīng)變傳感器的數(shù)據(jù)計(jì)算出lng瓶?jī)?nèi)的液體剩余量。但是，車輛不論在行駛還是停放中，經(jīng)常處于不是水平的地面上，也就是說(shuō)，lng罐經(jīng)常處于非水平狀態(tài)，應(yīng)變傳感器的受力與水平狀態(tài)時(shí)不同，從而導(dǎo)致計(jì)算產(chǎn)生誤差；車輛所處的工作環(huán)境比較復(fù)雜、惡劣，固定lng瓶的箍帶會(huì)因?yàn)闊崦浝淇s、顛波碰撞、維修更換等原因，致使箍帶對(duì)lng瓶體的預(yù)緊力出現(xiàn)變化，有時(shí)變化的幅度比較大，且這些變化是意外的，不可控的，也是不可檢測(cè)的，從而使應(yīng)變傳感器所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)失真嚴(yán)重，造成最終的計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種既不用在瓶體開口，提高瓶體的保溫效果和安全系數(shù)，又可以準(zhǔn)確檢測(cè)瓶體內(nèi)液體液體的方法和裝置。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種車載lng瓶液位檢測(cè)方法，包括以下步驟：

(1)在車載lng瓶的外部安裝應(yīng)變式傳感器和三軸陀螺儀，所述應(yīng)變式傳感器包括第一組應(yīng)變式傳感器和第二組應(yīng)變式傳感器，并將上述應(yīng)變式傳感器和三軸陀螺儀連接至中央控制器輸入端，所述中央控制器輸出端連接顯示終端；

(2)中央控制器中的轉(zhuǎn)換模塊將所述應(yīng)變式傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)第一組應(yīng)變式傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出受力值f1和根據(jù)第二組應(yīng)變式傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出受力值f2，所述三軸陀螺儀測(cè)量lng瓶?jī)A斜夾角α、加速度夾角β和加速度值a；

(3)中央控制器根據(jù)以上所計(jì)算出的數(shù)據(jù)，計(jì)算出lng罐內(nèi)液體的重量g，計(jì)算公式如下：

其中g(shù)為重力加速度值，g1為lng瓶體的重量；

(4)中央處理器將計(jì)算得出的重量g處理成顯示終端需要的信號(hào)，傳輸給顯示終端。

在本發(fā)明的車載lng瓶液位檢測(cè)方法中，第一組應(yīng)變式傳感器檢測(cè)來(lái)自lng瓶及瓶?jī)?nèi)液體的重力和lng瓶體緊固裝置給予的預(yù)緊力的一個(gè)合力的變化，第二組應(yīng)變式傳感器檢測(cè)來(lái)自lng瓶體緊固裝置的預(yù)緊力，由于車輛在行駛或停放中，經(jīng)常處于非水平狀態(tài)，或者應(yīng)變式傳感器的安裝位置不是垂直于水平面，這時(shí)候lng瓶及瓶?jī)?nèi)液體的重力方向就與應(yīng)變式傳感器的受力方向產(chǎn)生一個(gè)夾角α，致使應(yīng)變式傳感器檢測(cè)到的受力變化產(chǎn)生誤差；當(dāng)車輛加速或者減速時(shí)，會(huì)有一個(gè)加速度a，因?yàn)閘ng為液體狀態(tài)，當(dāng)車輛處于加速或者減速狀態(tài)時(shí)，液體在加速度的影響下，會(huì)向一邊傾斜，致使lng瓶體和瓶?jī)?nèi)液體的重力方向發(fā)生偏移，與應(yīng)變式傳感器的受力方向產(chǎn)生一個(gè)加速度夾角β，也會(huì)使應(yīng)變式傳感器的受力出現(xiàn)誤差；通過(guò)在瓶體或者車體上安裝三軸陀螺儀，可以檢測(cè)出夾角α、夾角β及加速度a的值，并利用這些檢測(cè)數(shù)據(jù)修正誤差，保證對(duì)車載lng瓶?jī)?nèi)液體的液位的計(jì)算誤差控制在較小的范圍內(nèi)。本發(fā)明提供的檢測(cè)方法考慮的因素比較全面，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，計(jì)算方法合理，所以能對(duì)車載lng瓶?jī)?nèi)的液位有個(gè)準(zhǔn)確的計(jì)量，為司機(jī)提供準(zhǔn)確的信息，具有很大的優(yōu)點(diǎn)。

在上述車載lng瓶液位檢測(cè)方法中，第一組應(yīng)變式傳感器優(yōu)選全橋傳感器，安裝于lng瓶與底座之間，安裝位置優(yōu)選安裝在lng瓶體水平狀態(tài)時(shí)重力方向與底座面相交的位置，每個(gè)底座處安裝一個(gè)，不論是安裝在任何位置，應(yīng)保持第一組應(yīng)變式傳感器中所有傳感器安裝在同一與水平平行的直線上，并將第一組中的應(yīng)變式傳感器連接到中央處理器中的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸入端，主控芯片根據(jù)第一組應(yīng)變式傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出受力值f1。

在上述車載lng瓶液位檢測(cè)方法中，第二組應(yīng)變式傳感器優(yōu)選半橋傳感器，安裝于緊固裝置與lng瓶之間，每個(gè)緊固裝置處安裝一個(gè)，第二組應(yīng)變式傳感器安裝位置與第一組應(yīng)變式傳感器安裝位置相對(duì)于lng瓶的中心對(duì)稱，并將第二組應(yīng)變式傳感器中的應(yīng)變式傳感器串聯(lián)成全橋電路，連接到中央處理器中的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸入端，主控芯片根據(jù)第二組應(yīng)變式傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出受力值f2。

在上述車載lng瓶液位檢測(cè)方法中，所述三軸陀螺儀既可以安裝于lng瓶體上，也可以安裝在與lng瓶相對(duì)固定的車體上。優(yōu)選安裝在lng瓶體上，可以保證三軸陀螺儀與lng瓶的傾斜角度一致，或者受到的加速度一致，準(zhǔn)確反映lng瓶的狀態(tài)，為中央處理器提供準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)。

在上述車載lng瓶液位檢測(cè)方法中，所述中央處理器可以根據(jù)顯示終端的顯示需要，設(shè)定相應(yīng)的程序，將計(jì)算出的重量g轉(zhuǎn)換成質(zhì)量值、體積值或者百分比值中的一種或者數(shù)種，并將上述數(shù)值輸送至顯示終端。

本發(fā)明還提供一種車載lng瓶液位檢測(cè)裝置，包括安裝于lng瓶外部的應(yīng)變式傳感器、三軸陀螺儀、中央處理器和顯示終端；應(yīng)變式傳感器包括第一組應(yīng)變式傳感器和第二組應(yīng)變式傳感器，中央處理器包括信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊和主控芯片；所述應(yīng)變式傳感器和三軸陀螺儀與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，所述中央處理器的輸出端與所述顯示終端的輸入端連接。

作為本發(fā)明車載lng瓶液位檢測(cè)裝置的進(jìn)一步改進(jìn)，所述中央處理器中的轉(zhuǎn)換模塊采用hx711ad型，主控芯片采用stc89c52型。

所述顯示終端可通過(guò)數(shù)字、指針、進(jìn)度條、指示燈中的一種或數(shù)種方式顯示質(zhì)量值、百分比值、體積值中的一種或者數(shù)種數(shù)值；所述顯示終端可根據(jù)預(yù)定的報(bào)警閾值，采用燈光或者聲音報(bào)警。

作為本發(fā)明車載lng瓶液位檢測(cè)裝置的進(jìn)一步改進(jìn)，所述顯示終端采用lcd1602型。

綜上所述，本發(fā)明一種車載lng瓶液位檢測(cè)方法及裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，傳感器安裝于瓶體外部，不用在瓶體上開孔，有利于瓶體的保溫效果，減少了漏熱漏氣，提高了瓶體的安全系數(shù)；傳感器采用應(yīng)變式傳感器，靈敏度高，檢測(cè)多點(diǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，再利用三軸陀螺儀進(jìn)行修正，綜合考慮了影響檢測(cè)的多種因素，大大提高了檢測(cè)精度；且檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，易于維修和更換，成本低，精度高，效果好，具有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和市場(chǎng)用途。

附圖說(shuō)明

圖1示出本發(fā)明車載lng瓶液位檢測(cè)裝置中各部件間電路結(jié)構(gòu)組成。

圖2示出本發(fā)明車載lng瓶液位檢測(cè)裝置中l(wèi)ng瓶體在傾斜狀態(tài)下的受力圖。

圖3示出現(xiàn)有技術(shù)中利用應(yīng)變式傳感器檢測(cè)低溫液態(tài)氣體儲(chǔ)罐或氣瓶容量的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3的仰視圖。

圖中，儲(chǔ)罐1，框架2，應(yīng)變式傳感器3－1、3－2、3－3、3－4，終端顯示器4，應(yīng)變傳感器10，三軸陀螺儀20，中央處理器30，顯示終端40，第一組應(yīng)變傳感器101，第二組應(yīng)變傳感器102，底座201，緊固裝置202，lng瓶203。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)方案、目的和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合具體實(shí)施方式并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。此外，在以下描述中，省略了對(duì)公知常識(shí)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。

實(shí)施例1

本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)車載lng瓶的受力變化，從而計(jì)算出lng瓶?jī)?nèi)液體的重量變化，從而顯示lng瓶?jī)?nèi)液位的多少，該車載lng瓶液位檢測(cè)方法，包括如下步驟：

(1)在車載lng瓶的外部安裝應(yīng)變式傳感器10和三軸陀螺儀20，所述應(yīng)變式傳感器包括第一組應(yīng)變式傳感器101和第二組應(yīng)變式傳感器102，并將上述應(yīng)變式傳感器10和三軸陀螺儀20連接至中央控制器30輸入端，所述中央控制器30輸出端連接顯示終端40；

(2)中央控制器30中的轉(zhuǎn)換模塊將所述應(yīng)變式傳感器10的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)第一組應(yīng)變式傳感器101的檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出受力值f1和根據(jù)第二組應(yīng)變式傳感器102的檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出受力值f2，所述三軸陀螺儀20測(cè)量lng瓶?jī)A斜夾角α、加速度夾角β和加速度值a；

(3)中央控制器30根據(jù)以上所計(jì)算出的數(shù)據(jù)，計(jì)算出lng罐內(nèi)液體的重量g，計(jì)算公式如下：

其中g(shù)為重力加速度值，g1為lng瓶體的重量；

(4)中央處理器30將計(jì)算得出的重量g處理成顯示終端40需要的信號(hào)，傳輸給顯示終端40。

本實(shí)施例提供的車載lng瓶液位檢測(cè)方法，利用應(yīng)變式傳感器檢測(cè)lng瓶的受力變化，從而計(jì)算出瓶?jī)?nèi)液體的重量變化，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修更換方便，成本低，精度高，計(jì)算準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于重型汽車lng瓶的計(jì)量中。

實(shí)施例2

如圖1、圖2所示，本實(shí)施例提供的車載lng瓶液位檢測(cè)方法，包括如下步驟：

(1)在車載lng瓶的外部安裝應(yīng)變式傳感器10和三軸陀螺儀20，所述應(yīng)變式傳感器包括第一組應(yīng)變式傳感器101和第二組應(yīng)變式傳感器102，第一組應(yīng)變式傳感器101選用全橋傳感器，安裝于lng瓶203與底座201之間，安裝位置在lng瓶體203水平狀態(tài)時(shí)重力方向與底座201面相交的位置，每個(gè)底座201處安裝一個(gè)；第二組應(yīng)變式傳感器102選用半橋傳感器，安裝于緊固裝置202與lng瓶203之間，每個(gè)緊固裝置202處安裝一個(gè)，安裝位置與第一組應(yīng)變式傳感器101安裝位置相對(duì)于lng瓶的中心對(duì)稱，第一組應(yīng)變式傳感器101與第二組應(yīng)變式傳感器102分別連接到中央處理器30中的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸入端；三軸陀螺儀20安裝在lng瓶的一端，并將三軸陀螺儀20連接至中央控制器30輸入端，所述中央控制器30輸出端連接顯示終端40；

(2)中央控制器30中的轉(zhuǎn)換模塊將所述應(yīng)變式傳感器10的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)第一組應(yīng)變式傳感器101的檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出受力值f1和根據(jù)第二組應(yīng)變式傳感器102的檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出受力值f2，所述三軸陀螺儀20測(cè)量lng瓶?jī)A斜夾角α、加速度夾角β和加速度值a；

(3)中央控制器30根據(jù)以上所計(jì)算出的數(shù)據(jù)，計(jì)算出lng罐內(nèi)液體的重量g，計(jì)算公式如下：

其中g(shù)為重力加速度值，g1為lng瓶體的重量；

(4)中央處理器30將計(jì)算得出的重量g處理成顯示終端40需要的信號(hào)，傳輸給顯示終端40。

本實(shí)施例提供的車載lng瓶液位檢測(cè)方法，設(shè)計(jì)合理，器件和安裝位置合理，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供了一種使用上述實(shí)施例1或?qū)嵤├?所述的車載lng瓶液位檢測(cè)方法的檢測(cè)裝置。本實(shí)施例提供的車載lng瓶液位檢測(cè)裝置包括安裝于lng瓶外部的應(yīng)變式傳感器10、三軸陀螺儀20、中央處理器30和顯示終端40；應(yīng)變式傳感器10包括第一組應(yīng)變式傳感器101和第二組應(yīng)變式傳感器102，第一組應(yīng)變式傳感器101為全橋傳感器，第二組應(yīng)變式傳感器102為半橋傳感器；中央處理器30包括信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊和主控芯片；所述應(yīng)變式傳感器10連接至中央處理器30中的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，三軸陀螺儀20連接至中央處理器30的輸入端，所述中央處理器30的輸出端與所述顯示終端40的輸入端連接。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述中央處理器30中的轉(zhuǎn)換模塊采用hx711ad型，主控芯片采用stc89c52型。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述顯示終端40可通過(guò)字符以百分比的形式顯示lng瓶?jī)?nèi)液體的數(shù)量，顯示終端還設(shè)有蜂鳴報(bào)警器和led報(bào)警燈，可根據(jù)預(yù)定的報(bào)警閾值，當(dāng)lng瓶?jī)?nèi)液體量低于預(yù)定的報(bào)警閾值時(shí)，剛會(huì)發(fā)出聲音和燈光報(bào)警。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述顯示終端40采用lcd1602型。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述車載lng瓶液位檢測(cè)方法及裝置達(dá)到了如下效果：

1)不用在瓶體上開孔，減少了漏熱漏氣，提高了瓶體的安全系數(shù)；

2)采用靈敏度的傳感器進(jìn)行檢測(cè)，并考慮了影響檢測(cè)的多種因素，對(duì)誤差進(jìn)行了有效修正，大大提高了計(jì)量精度；

3)傳感器體積小，成本低，安裝方便，易于維修更換，具有很好的經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)應(yīng)用性；

綜上所述，本發(fā)明提供的車載lng瓶液位檢測(cè)方法及裝置，具有多重優(yōu)點(diǎn)，具有很好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上所描述的較佳實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不全部的實(shí)施例，這些描述只是示例性的，而并非是對(duì)本發(fā)明的限制。應(yīng)當(dāng)理解，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下做出的其他實(shí)施例或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的范圍當(dāng)中。