带有位移测量功能的液压缸和位移测量方法与流程

本发明涉及液压缸领域，尤其涉及一种带有位移测量功能的液压缸和位移测量方法。

背景技术：

1、液压缸是液压传动系统中的执行元件，液压缸是能够把把液压能转换成机械能的能量转换装置。液压缸通过液压液体推动活塞往复运动实现环能。在液压缸工作的过程中，由于活塞相对于缸体处于不断运动的状态，为了更好的控制液压缸的工作状态，检测活塞的位移位置显得十分重要。

2、目前，传统的液压缸行程测量采用接触式传感器，存在传感器机构磨损、容易损坏和更换维修困难等问题；此外液压缸是高压工作机械，液压缸在运转过程中液压缸腔内的液体压力、温度、以及启动阶段气体含量是不断变化的，如果集成压力传感器、温度传感器、浓度传感器更新信号传播速度，位移检测传感器的体积和成本将大大增加，因而亟需改进。

技术实现思路

1、本发明提供一种带有位移测量功能的液压缸和位移测量方法，用以解决现有技术中传统液压缸位移测量需要安装大量的精密传感器，导致占用空间较大且成本较高的缺陷，实现以较少的元器件完成液压缸的位移测量。

2、根据本发明的第一方面，本发明提供了一种带有位移测量功能的液压缸，所述液压缸包括容纳液体的缸体和被所述液体推动并在所述缸体内运动的活塞，所述液压缸还包括：

3、信号产生器，所述信号产生器相对于所述缸体静止，用于向相对于缸体静止的目标点发射并接收经过液体的第一信号波，还用于向活塞与液体的接触面发射并接收经过液体的第二信号波；

4、计时器，所述计时器用于分别记录所述第一信号波和所述第二信号波的传播时间；

5、数据处理器，所述数据处理器用于根据所述信号产生器与所述目标点的第一距离和所述第一信号波的传播时间计算传播速度，以及根据所述第二信号波的传播时间和所述传播速度计算所述信号产生器与所述活塞的第二距离。

6、在一些可能的实现方式中，所述信号产生器包括第一信号产生器和第二信号产生器；

7、所述第一信号产生器用于产生所述第一信号波，所述第二信号产生器用于产生所述第二信号波。

8、在一些可能的实现方式中，所述缸体的侧壁距离缸体端盖第一预设长度处开设第一凸起，所述第一凸起位于所述接触面和缸体端盖之间，所述第一信号产生器和所述第二信号产生器均固定在所述第一凸起上，所述目标点设置在缸体端盖上。

9、在一些可能的实现方式中，所述第一信号产生器包括固定在所述第一凸起上且朝向所述缸体端盖设置的第一发射器和第一接收器，所述第二信号产生器包括固定在所述第一凸起上且朝向所述接触面设置的第二发射器和第二接收器；

10、所述第一发射器用于向所述目标点发射第一信号波，所述第一接收器用于接收所述缸体端盖上的所述目标点返回的第一信号波；

11、所述第二发射器用于向所述活塞发射垂直于所述接触面的第二信号波，所述第二接收器用于接收所述活塞返回的第二信号波。

12、在一些可能的实现方式中，所述数据处理器还用于计算所述第一预设长度与所述第二距离之和，以得到所述活塞相对于所述缸体端盖的位移量。

13、在一些可能的实现方式中，所述缸体的侧壁距离缸体端盖第二预设长度处开设第二凸起，所述第二凸起位于所述接触面和缸体端盖之间，所述目标点设置在所述第二凸起上，所述第一信号产生器和所述第二信号产生器均固定在所述缸体端盖上。

14、在一些可能的实现方式中，所述第一信号产生器包括固定在所述缸体端盖上且朝向所述第二凸起设置的第三发射器和第三接收器，所述第二信号产生器包括固定在所述缸体端盖上且朝向所述接触面设置的第四发射器和第四接收器；

15、所述第三发射器用于向所述目标点发射第一信号波，所述第三接收器用于接收所述第二凸起上的所述目标点返回的第一信号波；

16、所述第四发射器用于向所述活塞发射垂直于所述接触面的第二信号波，所述第四接收器用于接收所述活塞返回的第二信号波。

17、在一些可能的实现方式中，所述数据处理器还用于计算所述第二距离与所述第二信号产生器到缸体端盖靠近所述液体的侧面距离之差，以得到所述活塞相对于所述缸体端盖的位移量。

18、在一些可能的实现方式中，所述第一信号波和所述第二信号波由同一信号产生器产生。在一些可能的实现方式中，所述信号产生器发射所述第一信号波的时间与发射所述第二信号波的时间相同。

19、在一些可能的实现方式中，所述第一信号波的中心线与所述第二信号波的中心线平行。

20、在一些可能的实现方式中，所述第一信号波和所述第二信号波的波长和频率相同。

21、在一些可能的实现方式中，所述第一信号波与所述第二信号波均属于电磁波。

22、在一些可能的实现方式中，所述第一信号波与所述第二信号波均属于超声波或电磁波。

23、在一些可能的实现方式中，所述超声波的频率介于0.02mhz至0.5mhz之间。

24、在一些可能的实现方式中，所述超声波的频率介于0.5mhz至2mhz之间。

25、在一些可能的实现方式中，所述超声波的频率介于2mhz至500mhz之间。

26、在一些可能的实现方式中，所述第一信号波经过的液体与所述第二信号波经过的液体物理属性相同。

27、在一些可能的实现方式中，所述第一信号波经过的液体与所述第二信号波经过的液体压力相同。

28、在一些可能的实现方式中，所述第一信号波经过的液体与所述第二信号波经过的液体温度相同。

29、在一些可能的实现方式中，所述液体为液压油或水或乳化液。

30、根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种位于测量方法，所述方法应用于以上所述的带有位移测量功能的液压缸，所述方法包括：

31、向目标点发射并接收经过液体的第一信号波；

32、向活塞与液体的接触面发射并接收经过液体的第二信号波；

33、记录所述第一信号波和所述第二信号波的传播时间；

34、根据所述信号产生器与所述目标点的第一距离和所述第一信号波的传播时间计算传播速度；

35、根据所述第二信号波的传播时间和所述传播速度计算所述信号产生器与所述活塞的第二距离。

36、本发明提供的一种带有位移测量功能的液压缸，通过在缸体上选取一个固定的目标点，利用信号产生器向目标点发射和接收第一信号波，利用信号产生器向活塞与液体的接触面发射和接收第二信号波，然后利用计时器分别对第一信号波和第二信号波的传输时间进行计时，接着利用数据处理器计算出第一信号波的传播速度，最后利用该传播速度和第二信号波的传播时间计算出第二信号产生器与活塞的距离，实现利用两组信号对液压缸的活塞位移进行非接触测量，能够消除液压缸液体介质、压力、温度对信号传输的影响，实现精准测量活塞位移，具有较佳的灵活性，无需对液体的温度、浓度及压力等进行检测，不仅能够节省成本，还能够节约空间。

37、此外，本发明提供的一种位移测量方法，同样能实现上述技术效果，这里不再赘述。