一种车载LNG瓶液位检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种车载LNG瓶液位检测方法和装置，在车载LNG瓶的外部安装应变式传感器和三轴陀螺仪，应变式传感器包括第一组传感器和第二组传感器，应变式传感器和三轴陀螺仪连接至中央处理器，中央处理器的输出端连接至显示终端。应变式传感器检测LNG瓶对底座压力的变化和紧固装置对LNG瓶预紧力的变化，三轴陀螺仪检测LNG瓶的倾斜角度、加速度角度和加速度值，中央处理器根据以上检测数据计算出LNG瓶内的液位值，并将处理后的值输送至显示终端显示。不必在瓶体开孔，减少漏热漏气，提高安全系数；灵敏度高，计量准确；安装方便，易于维修更换，成本低，具有极好的经济价值和市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种车载LNG瓶液位检测方法及装置
本专利技术涉及一种检测方法和装置，特别涉及一种重型汽车的LNG瓶液位检测方法和装置。
技术介绍
天然气作为一种清洁、高效的能源近几年来越发的被人们重视，LNG作为天然气的液态形式，在交通运输方面的应用更是整个天然气领域的一大亮点。相比于传统的燃料汽油、柴油，LNG拥有更大的能量密度，从而LNG汽车相比于传统燃料的汽车拥有续航能力更长，运输成本更低廉等诸多的优势。由于LNG液体超低温(达到-162℃)的特性，车载LNG瓶采用双层钢瓶，对保温要求十分苛刻，目前的车载LNG瓶液位测量装置主要采用电容式液位检测装置，需要在瓶体开口用于数据传输，致使瓶体漏热漏气严重，形成安全隐患；再一个就是电容式检测装置误差较大，往往能达到10％以上，给司机造成误判，造成汽车因为缺少燃料而抛锚。因LNG充气站数量较少，所以能让司机知道LNG瓶内液位的准确量显得非常重要，以防止车辆因为缺少燃料而抛锚的现象发生。为了解决上述技术问题，在一篇中国专利技术专利申请公开说明书公布号为CN104482982A，名称为“一种检测低温液态气体储罐或气瓶容量的方法和装置”的专利文献中，公开了一种在低温液态气体储罐或气瓶的外部支撑位置处安装应变式传感器，根据应变式传感器的应力值变化计算出罐或瓶内的液体的体积值的方法，以及包含以上检测方法，带有终端显示的检测装置。如图3、图4所示，储罐1安装在框架2内，在框架2的底部与腿的结合部3－1、3－2、3－3、3－4处安装4只应变式传感器，根据以上4只应变式传感器的重力变化计算出储罐内低温液态气体的剩余量，通过终端显示器4显示出来。但是上述检测方法和装置是针对工业生产中，放置于水平地面上的气体储罐或者气瓶，利用应变式传感器检测气体储罐或者气瓶的重力变化而计算出储罐或气瓶内液体的体积值，而重型汽车上的LNG瓶都是悬空安装于车体一侧或车头与车厢之间的支架上，使用紧固装置进行固定，LNG瓶不但受到重力，还受到紧固装置的约束力，所以无法直接检测其重力的变化。在一篇“双燃料发动机LNG剩余量测量系统研究”的论文中，公开了一种利用应变式传感器测量重型汽车上的LNG瓶的受力变化从而计算LNG瓶内液体的剩余量。在这个技术方案中，假设固定LNG瓶的箍带对LNG瓶体的预设力是固定不变的，应变传感器的电阻变化只受LNG瓶重量的变化一个因素的影响，根据应变传感器的数据计算出LNG瓶内的液体剩余量。但是，车辆不论在行驶还是停放中，经常处于不是水平的地面上，也就是说，LNG罐经常处于非水平状态，应变传感器的受力与水平状态时不同，从而导致计算产生误差；车辆所处的工作环境比较复杂、恶劣，固定LNG瓶的箍带会因为热胀冷缩、颠波碰撞、维修更换等原因，致使箍带对LNG瓶体的预紧力出现变化，有时变化的幅度比较大，且这些变化是意外的，不可控的，也是不可检测的，从而使应变传感器所检测到的数据失真严重，造成最终的计算结果出现较大误差。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术要解决的技术问题是提供一种既不用在瓶体开口，提高瓶体的保温效果和安全系数，又可以准确检测瓶体内液体液体的方法和装置。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种车载LNG瓶液位检测方法，包括以下步骤：(1)在车载LNG瓶的外部安装应变式传感器和三轴陀螺仪，所述应变式传感器包括第一组应变式传感器和第二组应变式传感器，并将上述应变式传感器和三轴陀螺仪连接至中央控制器输入端，所述中央控制器输出端连接显示终端；(2)中央控制器中的转换模块将所述应变式传感器的模拟信号转换成数字信号，并根据第一组应变式传感器的检测数据计算出受力值F1和根据第二组应变式传感器的检测数据计算出受力值F2，所述三轴陀螺仪测量LNG瓶倾斜夹角α、加速度夹角β和加速度值a；(3)中央控制器根据以上所计算出的数据，计算出LNG罐内液体的重量G，计算公式如下：其中g为重力加速度值，G1为LNG瓶体的重量；(4)中央处理器将计算得出的重量G处理成显示终端需要的信号，传输给显示终端。在本专利技术的车载LNG瓶液位检测方法中，第一组应变式传感器检测来自LNG瓶及瓶内液体的重力和LNG瓶体紧固装置给予的预紧力的一个合力的变化，第二组应变式传感器检测来自LNG瓶体紧固装置的预紧力，由于车辆在行驶或停放中，经常处于非水平状态，或者应变式传感器的安装位置不是垂直于水平面，这时候LNG瓶及瓶内液体的重力方向就与应变式传感器的受力方向产生一个夹角α，致使应变式传感器检测到的受力变化产生误差；当车辆加速或者减速时，会有一个加速度a，因为LNG为液体状态，当车辆处于加速或者减速状态时，液体在加速度的影响下，会向一边倾斜，致使LNG瓶体和瓶内液体的重力方向发生偏移，与应变式传感器的受力方向产生一个加速度夹角β，也会使应变式传感器的受力出现误差；通过在瓶体或者车体上安装三轴陀螺仪，可以检测出夹角α、夹角β及加速度a的值，并利用这些检测数据修正误差，保证对车载LNG瓶内液体的液位的计算误差控制在较小的范围内。本专利技术提供的检测方法考虑的因素比较全面，测量数据准确，计算方法合理，所以能对车载LNG瓶内的液位有个准确的计量，为司机提供准确的信息，具有很大的优点。在上述车载LNG瓶液位检测方法中，第一组应变式传感器优选全桥传感器，安装于LNG瓶与底座之间，安装位置优选安装在LNG瓶体水平状态时重力方向与底座面相交的位置，每个底座处安装一个，不论是安装在任何位置，应保持第一组应变式传感器中所有传感器安装在同一与水平平行的直线上，并将第一组中的应变式传感器连接到中央处理器中的信号转换模块输入端，主控芯片根据第一组应变式传感器检测数据计算出受力值F1。在上述车载LNG瓶液位检测方法中，第二组应变式传感器优选半桥传感器，安装于紧固装置与LNG瓶之间，每个紧固装置处安装一个，第二组应变式传感器安装位置与第一组应变式传感器安装位置相对于LNG瓶的中心对称，并将第二组应变式传感器中的应变式传感器串联成全桥电路，连接到中央处理器中的信号转换模块输入端，主控芯片根据第二组应变式传感器检测数据计算出受力值F2。在上述车载LNG瓶液位检测方法中，所述三轴陀螺仪既可以安装于LNG瓶体上，也可以安装在与LNG瓶相对固定的车体上。优选安装在LNG瓶体上，可以保证三轴陀螺仪与LNG瓶的倾斜角度一致，或者受到的加速度一致，准确反映LNG瓶的状态，为中央处理器提供准确的检测数据。在上述车载LNG瓶液位检测方法中，所述中央处理器可以根据显示终端的显示需要，设定相应的程序，将计算出的重量G转换成质量值、体积值或者百分比值中的一种或者数种，并将上述数值输送至显示终端。本专利技术还提供一种车载LNG瓶液位检测装置，包括安装于LNG瓶外部的应变式传感器、三轴陀螺仪、中央处理器和显示终端；应变式传感器包括第一组应变式传感器和第二组应变式传感器，中央处理器包括信号转换模块和主控芯片；所述应变式传感器和三轴陀螺仪与信号转换模块的输入端连接，所述中央处理器的输出端与所述显示终端的输入端连接。作为本专利技术车载LNG瓶液位检测装置的进一步改进，所述中央处理器中的转换模块采用HX711AD型，主控芯片采用STC89C52型。所述显示终端可通过数字、指针、进度条、指示灯中的一种或数种方式显示质量值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车载LNG瓶液位检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在车载LNG瓶的外部安装应变式传感器和三轴陀螺仪，所述应变式传感器包括第一组应变式传感器和第二组应变式传感器，并将上述应变式传感器和三轴陀螺仪连接至中央控制器输入端，所述中央控制器输出端连接显示终端；(2)中央控制器中的转换模块将所述应变式传感器的模拟信号转换成数字信号，并根据第一组应变式传感器的检测数据计算出受力值F1和根据第二组应变式传感器的检测数据计算出受力值F2，所述三轴陀螺仪测量LNG瓶倾斜角α、加速度角β和加速度值a；(3)中央控制器根据以上所计算出的数据，计算出LNG罐内液体的重量G，计算公式如下：

【技术特征摘要】
1.一种车载LNG瓶液位检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在车载LNG瓶的外部安装应变式传感器和三轴陀螺仪，所述应变式传感器包括第一组应变式传感器和第二组应变式传感器，并将上述应变式传感器和三轴陀螺仪连接至中央控制器输入端，所述中央控制器输出端连接显示终端；(2)中央控制器中的转换模块将所述应变式传感器的模拟信号转换成数字信号，并根据第一组应变式传感器的检测数据计算出受力值F1和根据第二组应变式传感器的检测数据计算出受力值F2，所述三轴陀螺仪测量LNG瓶倾斜角α、加速度角β和加速度值a；(3)中央控制器根据以上所计算出的数据，计算出LNG罐内液体的重量G，计算公式如下：其中g为重力加速度值，G1为LNG瓶体的重量；(4)中央处理器将计算得出的重量G处理成显示终端需要的信号，传输给显示终端。2.如权利要求1所述的一种车载LNG瓶液位检测方法，其特征在于，所述第一组应变式传感器为全桥传感器，安装于LNG瓶与底座之间，每个底座处安装一个。3.如权利要求1所述的一种车载LNG瓶液位检测方法，其特征在于，所述第二组应变式传感器为半桥传感器，安装于紧固装置与LNG瓶之间，每...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩哲，宿家郗，徐国稳，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37