液位测量装置及无人设备的制作方法

1.本技术实施例涉及液体测量技术领域，尤其涉及一种液位测量装置及无人设备。


背景技术：

2.在各类使用场景中，通常需要对液体的液位进行测量。如无人机搭载药箱进行作业过程中，需要确定药箱中剩余药液的液位，以便于执行相应的控制。
3.相关技术中，在进行液体液位测量时，以无人机搭载的药箱为例，其在药箱内部设置两个传感器，同时在药箱外部设置一个传感器，通过该三个传感器测得的数据以计算出药箱内储存液体的液位。该种方式需要设置的传感器数量多，计算方式复杂，需要改进。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供了一种液位测量装置及无人设备，解决了相关技术中，在进行液位测量时，需要设置三个或以上的传感器进行计算带来的硬件成本高，计算复杂计算量大的问题，降低了硬件成本，同时液位计算复杂度降低。
5.本实用新型实施例提供的一种液位测量装置包括：储液器、第一传感器和第二传感器，所述储液器用于储存液体，所述第一传感器设置于所述储液器外侧底部的第一位置，用于采集第一压力信息，所述第二传感器设置于所述储液器外侧底部的第二位置，用于采集第二压力信息，所述第一位置和所述第二位置存在高度差，所述第一传感器和所述第二传感器均与大气连通。
6.可选的，所述第一传感器和所述第二传感器与所述储液器的接触部分为柔性材料。
7.可选的，所述储液器为储液袋，所述储液袋为柔性材料。
8.可选的，所述液位测量装置还包括支撑架构，所述支撑架构支撑所述储液袋，以减少所述储液袋的形状可变性。
9.可选的，所述液位测量装置设置于无人设备机架内，所述无人设备包括无人机。
10.可选的，还包括储液器托盘，所述储液器托盘设置于所述无人设备底部内侧，用于放置所述储液器。
11.可选的，所述液位测量装置还包括数据处理模块，所述数据处理模块和所述第一传感器以及所述第二传感器连接，用于基于所述第一压力信息和所述第二压力信息计算得到所述储液器储存的液体的液位值。
12.可选的，所述第一传感器和所述第二传感器包括气压平衡膜。
13.可选的，所述第一传感器和所述第二传感器包括上盖、中框、底盖以及传感器件，所述传感器件设置于所述上盖和所述中框之间，所述气压平衡膜设置于所述中框和所述底盖之间，所述底盖开有气孔以和大气连通，所述上盖和所述中框，以及所述中框和所述底盖之间设置有密封装置。
14.本实用新型实施例还提供了一种无人设备，所述无人设备包括前述的液位测量装
置。
15.本实用新型实施例中，通过设置具备高度差的两个传感器，分别进行压力检测，且该传感器设置于储液器外部与大气连通，利用该两个传感器采集的信息计算得到储液器的液位值，该种液位测量装置降低了硬件成本，同时液位计算复杂度降低。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例提供的一种液位测量装置的模块结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例提供的一种液位测量装置的第一示意图；
18.图3为本实用新型实施例提供的一种液位测量装置的第二示意图；
19.图4为本实用新型实施例提供的一种传感器结构示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
21.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
22.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的液位测量装置进行详细地说明。
23.图1为本实用新型实施例提供的一种液位测量装置的模块结构示意图，本实施例可以实现对储液器中储存的液体的液位进行测量，如图1所示，该装置包括：
24.储液器101，该储液器101用于储存液体，如喷洒的农药、水或盛放的其它可被消耗的液体。其中，第一传感器1021和第二传感器1022分别设置于该储液器101外侧底部的第一位置和第二位置，其中，该第一位置和第二位置存在高度差，该第一传感器1021用于采集该第一位置的第一压力信息，该第二传感器1022用于采集该第二位置的第二压力信息。其中，该第一传感器和第二传感器可以是常规的压力传感器。其中，该第一传感器1021和第二传感器1022 与大气连通。
25.在一个实施例中，可通过数据处理模块进行具体的液体的液位计算以得到液位值。其计算过程中，基于具备高度差的第一传感器和第二传感器测得的第一压力信息和第二压力信息进行计算以得到具体的液位值。其中，该数据处理模块可与第一传感器1021和第二传感器1022连接，可选的可以为有线连接或无线连接的方式，该数据处理模块还可以是集成在第一传感器1021或第二传感器1022内部的用于进行数据运算的模块。
26.在一个实施例中，第一传感器和第二传感器与储液器的接触部分为柔性材料，该柔性材料示例性的可以是聚乙烯醇、聚酯、聚酰亚胺等。可选的，储液器的底部也可以全部设置为柔性材料。在另一个实施例中，通过特殊设置的传感器结构，如设置为两个独立的腔
室，则第一传感器和第二传感器设置的位置处，可以一侧直接与液体接触，另一侧与大气连通，也即和液体接触的一侧，储液器对应的位置可以设置为开口形式，同时传感器和该开口通过密封装置密封，或者产品出厂时为一体式设计。
27.在另一个实施例中，该储液器还可以以储液袋的形式存在，该储液袋整体为柔性材料，使得材料统一便于生产。可选的，该装置还包括和储液袋配套使用的支撑架构，该支撑架构支撑储液袋，以减少所述储液袋的形状可变性。
28.可选的，该液位测量装置可设置于无人设备的机架内，该无人设备示例性的可以是无人机。此时液位测量装置中的储液器可以储存药液，以在无人机作业过程中进行喷洒，此时通过第一传感器、第二传感器和数据处理模块进行药液液位的测量得到具体的药液值。可选的，该储液器可放置在无人设备底部内侧固定的托盘上，该储液器可进行拆卸，也可为固定在无人设备内部的一体式的不可拆卸方式进行设置。
29.图2为本实用新型实施例提供的一种液位测量装置的第一示意图，如图2 所示，该液位测量装置201设置于无人机机架202内，该液位测量装置201包括储液器2011，设置于第一位置2012的第一传感器2013，以及设置于第二位置2014的第二传感器2015，该第一位置2012和第二位置2014具备高度差。在无人机机架202内部设置有储液器托盘203，用于放置储液器2011。
30.图3为本实用新型实施例提供的一种液位测量装置的第二示意图，如图3 所示，液位测量装置301中储液器3011的底部形状和图2所示的储液器2021 存在差异，相应的储液器托盘303形状配合储液器3011设置，具体的第一传感器和第二传感器的设置方式为第一传感器3013设置在第一位置3012处，第二传感器3015设置在第二位置3014处，此时该第一位置3012和第二位置3014 存在高度差。可选的，该高度差的取值范围示例性的可以是5至10厘米。
31.其中，上述图2和图3为示例性的两种传感器设置的方式，该第一传感器和第二传感器还可设置在其它具备高度差的储液器底部，且储液器形状也为两种示例性的形状，还可以是其它形状。
32.在一个实施例中，给出了一种具体的通过数据处理模块基于第一压力信息和第二压力信息进行液位值计算的过程。其中，该数据处理模块包括参数获取单元以及液位值计算单元，该参数获取单元与液位值计算单元相连，用于获取第一传感器和第二传感器的传感器参数、高度差以及第一压力信息和第二压力信息，液位值计算单元用于根据传感器参数、高度差、第一压力信息和第二压力信息进行计算得到液位值，传感器参数包括传感器受力面积。其中，该传感器参数和高度差可以是预先进行配置的数据，该第一压力信息和第二压力信息为实时测得的数据。其中传感器参数具体可以是传感器的接触面积，可选的，该第一传感器和第二传感器的接触面积可以相同，如记为s，示例性的，其取值范围可以是1平方厘米到25平方厘米之间，可根据不同的精度要求以液体情况进行配置。在具体的液位值计算过程中，以高度差为δh，第一压力信息为f1，第二压力信息为f2，第一传感器和第二传感器的接触面积均为s为例，设第一传感器到液面的高度为h1，第二传感器到液面的高度为h2，此时根据物理学计算公式有：
33.f1＝ρgh1s
34.f2＝ρgh2s
35.f
1-f2＝ρgh2s-ρgh2s
36.f
1-f2＝ρgδhs
[0037][0038]
其中，ρ为液体密度，g为重力加速度，取值可设置为9.8m/s∧2。
[0039]
此时f1、f2为测量量，δh为已知量，带入上述公式可计算得到h1，也即第一传感器距离液面的位置，在第一传感器为设置在储液器最底部外侧的情况下，由此可知液面的高度。
[0040]
进一步的，数据处理模块还包括液体密度计算单元，基于上述公式还可计算得到液体密度ρ。如代入预设公式：
[0041]
f1＝ρgh1s
[0042]
其中，f1、g、h1、s均为已知量，可计算得到液体密度ρ。
[0043]
在一个实施例中，对传感器结构进行特殊设置。该第一传感器和第二传感器包括气压平衡膜。可选的，该气压平衡膜设置于传感器的中框和底盖之间。其中，第一传感器和第二传感器包括上盖、中框、底盖以及传感器件，传感器件设置于上盖和中框之间，气压平衡膜设置于中框和底盖之间，底盖开有气孔以和大气连通，上盖和中框，以及中框和底盖之间设置有密封装置，由此传感器内部由气压平衡膜分割为两个腔室，一端通过气孔与大气连接，另一端与传感器的核心部件形成密闭空间，起到防水防尘的作用，该气压平衡膜为软膜，使得传感器内部气压等于外部大气压。示例性的，图4为本实用新型实施例提供的一种传感器结构示意图，如图4所示，其包括螺钉401、底盖402、气压平衡膜403、底盖密封圈404、中框405、螺钉406、传感器件407、螺钉408、密封部件409和上盖410，其中，螺钉401用于固定底盖402，螺钉406和螺钉 408用于固定传感器件407，该气压平衡膜403设置于底盖402和中框40之间，在底盖402上开有圆孔4021。通过该种结构设置的压力传感器，实现了一端通过气孔与大气连接，另一端与传感器的核心部件形成密闭空间，起到防水防尘的作用，该气压平衡膜为软膜，使得传感器内部气压等于外部大气压。本方案可通过两个传感器的特殊设置方式，基于相对压力实现液位测量，硬件设置数量更少，且计算过程中更加简便，无需设置额外传感器进行基于绝对压力的计算。
[0044]
在上述方案的基础上，液位测量装置还包括数据传输模块，该数据传输模块和数据处理模块连接，用于将数据处理模块计算得到的液位值传输至远端设备，该远端设备示例性的可以是遥设备或服务器设备。由此，将实时计算的液位值传输至其它设备进行显示等。
[0045]
在上述方案的基础上，液位测量装置还包括计时模块，计时模块与数据处理模块连接，用于进行时间计时，数据处理模块根据时间计时，每隔预设时间进行液位值的计算，其中，该预设时间示例性的可以是1秒或3秒等，由此实现定时的液位测量。
[0046]
本实用新型实施例还提供了一种无人设备，其包括上述描述的液位测量装置。可选的，该无人设备可以是无人机、无人车等。该液位测量装置集成在无人设备内部，液位测量装置的储液器存放液体，如喷洒的农药等，无人设备进行作业时，通过该液位测量装置可以实时的确定液体量。
[0047]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排
他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本技术实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
[0048]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以计算机软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘) 中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是无人设备、手机、计算机、服务器或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述的方法。
[0049]
上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。