液位检测装置和方法
【专利摘要】本发明公开了一种液位检测装置和方法。所述液位检测装置包括：发光设备（11），其具有多个光源（111），每个所述光源产生定向的光束（112）；多条光导纤维（12），每条所述光导纤维的一端对应并接收所述光源（111）产生的光束信号，其另一端传出光束信号以用于观测；检具（13），所述检具（13）设置在待测液体中并且被定位成能够遮挡至少一部分的光束从而所述光导纤维接收不到对应的光束信号；以及壳体（14），所述发光设备（11）和光导纤维（12）的接收端设置在所述壳体（14）上。
【专利说明】
液位检测装置和方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种液位检测装置和方法，具体说涉及一种用于车辆变速箱的液位检测装置和方法。
【背景技术】
[0002]目前，针对汽车变速箱液位进行检测主要有以下两种方法:利用放油法进行检测和利用随车的油尺进行检测。其中放油法是将预置在变速箱特定高度的检测口的堵塞移除，观测是否有油液流出，从而获取液位信息。用随车的油尺进行检测是将油尺插入变速箱相应的用于液位检测的孔，沾取油液，然后拔出油尺观测油液在油尺上的位置，从而获取液位信息。
[0003]如上两种方法各有缺点。放油法操作时，放出来的油容易污染车辆和环境，并且人机工程较差，需要专业培训才能操作，普通消费者无法使用。而采用油尺法的缺点在于，不能实时获取液位信息，在调整液位的时候只能停下加油或放油操作，然后利用油尺沾取油液读取信息。并且检具在车辆前舱布置困难，通常针对不同的车辆需要开发形状不同或者刻度不同的油尺检具，造成较大的车辆开发成本。
[0004]在工程领域的其他测量液位的场合中，也较常采用通过检测液体中浮子的位置来获取液位信息的方法。如申请号为201310584955.1的发明专利申请所涉及的方法是:通过浮子的位置变化带动指针的机械转动，人通过指针的指示来得到液位信息。专利号为ZL01802236.7的专利涉及一种电阻式液位检测装置，通过与设置在燃料箱内在液面上浮动的浮子的连动的活动触点的接触位置对应的电阻的电阻值测出液位。
[0005]但是诸如变速箱液位检测有如下的特点:检具作为量产产品对低成本要求较高；使用环境是车辆前舱，要求检测装置方便布置，并且方便检测人员的操作；使用环境恶劣，要求检测装置有好的稳定性。因此，如上所述的工程领域的其它测量液位的方法，不被用于变速箱液位检测这一类检测场合。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种液位检测装置，以解决现有技术中存在的如上问题和其他问题。
[0007]本发明涉及的液位检测装置包括:发光设备，其具有多个光源，每个所述光源产生定向的光束；多条光导纤维，每条所述光导纤维的一端对应并接收所述光源产生的光束信号，其另一端传出光束信号以用于观测；检具，所述检具设置在待测液体中并且被定位成能够遮挡至少一部分的光束从而所述光导纤维接收不到对应的光束信号；以及壳体，所述发光设备和光导纤维的接收端设置在所述壳体上。
[0008]可选地，在上述液位检测装置中，所述发光设备的光源垂直排列在所述壳体上。
[0009]可选地，在上述液位检测装置中，所述检具为相对于所述壳体在垂直方向上定位的浮子。
[0010]可选地，在上述液位检测装置中，所述壳体具有定位所述检具在待测液体中的方向的结构。
[0011]可选地，在上述液位检测装置中，所述壳体具有在垂直方向上的柱体以供所述检具穿过。
[0012]可选地，在上述液位检测装置中，所述液位检测装置用于变速箱中，变速箱的用于油位检测的检测孔容纳所述液位检测装置的壳体的一部分，所述检具在油液中相对于油液垂直定位；所述光导纤维的输出端设置于车辆前舱的适于观测者观测的位置上。
[0013]可选地，所述液位检测装置用于变速箱中，变速箱的用于油位检测的检测孔容纳所述液位检测装置的壳体的所述柱体，所述柱体底部与所述检测孔的底部接触；所述光导纤维以适于车辆前舱构造的期望路径布置于车辆前舱，所述光导纤维的输出端设置于观测者能观测到的位置上。
[0014]本发明涉及的液位检测装置垂直排列有多个光源，每个光源产生定向的光束，每条光束的传播方向为对应的光导纤维的一端；检具在被测的液体中由于浮力作用上浮，进而遮挡住相应光束，进而使相应的光导纤维接收不到光信号；光导纤维的一端用于接受光束信号，另一端传出光束信号，作为观测端面向用户。由于光导纤维的对光的低损耗的传播属性，且作为柔性材料的光导纤维的布置路径可以依据实际工况灵活安排，而光可以从接收端几乎无损地传递到观测端，进而传递到观测者的眼睛中，光导纤维输出端的明暗情况，被作为判断液位的依据。壳体用于固定发光设备及光导纤维的接收端，同时与被测液位的容器接触，从而定位检测装置。
[0015]本发明还提供有为发光设备供电的电源，用于控制的开关，及相应的导线。
[0016]本发明涉及的液位检测装置提供一种便捷的液位检测操作，能提供液位的实时信息；适用性好，可以将光束传出端置于易于观测的地方，将检具、壳体等信号探测装置放置于被检对象上，柔性的光导纤维传输信号，这样能方便地应用在各种布置复杂的车辆/汽车前舱；并且有结构简单，性能稳定，故障率低的特点。
[0017]本发明涉及的另一方面为提供一种液位检测方法，提供具有多个光源的发光设备，其中每个所述光源产生定向的光束；提供多条光导纤维，每条所述光导纤维的接收端对应并接收所述光源产生的光束信号；在待测液体中设置检具，所述检具被定位成能够遮挡至少一部分的光束从而对应的所述光导纤维接收不到所述光束；以及所述光导纤维的输出端输出所述光束信号以用于观测。
[0018]可选地，所述液位检测方法应用于变速箱中，将所述壳体沿垂直方向插入所述变速箱的用于油位检测的检测孔中，直至所述壳体底部与所述检测孔底部接触；将所述光导纤维的输出端设置于车辆前舱的适于观测者观测的位置上。
[0019]使用上述液位检测方法来检测车辆变速箱的油位，普通的使用者也能方便地获取油位信息。
[0020]通过以下参考附图的详细说明，本发明的其他方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构和流程，除非另外指出，不必要依比例绘制附图。
【附图说明】
[0021]结合附图参阅以下【具体实施方式】的详细说明，将更加充分地理解本发明，附图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。其中:
图1为本发明涉及的液位检测装置和方法所依循的原理的示意图；
图2为本发明涉及的液位检测装置的一个实施例的结构示意图；
图3为本发明涉及的液位检测装置的电路图的一个实施例的图示；
图4为本发明涉及的液位检测装置的观测端面的一个实施例的示意图；
图5为本发明涉及的液位检测装置和方法所应用的车辆变速箱的一个实施例的示意图，该变速箱的壳体带有油位检测孔；以及
图6为图5中所示的变速箱壳体的检测孔的内部剖视图。
【具体实施方式】
[0022]为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的【具体实施方式】。
[0023]空间位置用语或空间关系用语，诸如“垂直”、“纵向”等，是为了描述的便利而在本文中使用，来描述如图中所图示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将领会的是，除了图中描绘出的方向外，空间关系用语意在包含使用或运行中的装置、部件、或结构的不同的方向定向。在本文中，“垂直”、“纵向”即如附图所示出的方向，也是沿液位高度所在的方向。
[0024]参见图1，为本发明涉及的液位检测装置的原理图。该液位检测装置至少包括发光设备11，多条光导纤维12,检具13和壳体14。发光设备11具有多个光源111，每个光源111产生定向的光束112。在发光设备11的对面布置有光导纤维12，每条光导纤维12的一端为接收端121，用于接收对面的光源111产生的光束信号，其另一端为输出端122，用于传出光束信号以用于观测。检具13设置在被检对象9即待测液体中并且被定位成能够遮挡至少一部分的光束112，从而部分的光导纤维12接收不到对应的光束信号，使得相应的液位信息在光导纤维12的输出端122输出。发光设备11和光导纤维12的接收端121设置在壳体14上。
[0025]使用上述装置并将检具13浸入被检对象9即待测液体中，在浮力作用下，检具13定位在待测液体中。对于发光设备11和光导纤维12，一部分的光束信号可以抵达光导纤维12的接收端121，而其他部分的光束信号由于检具13的遮挡则无法被相对应的光导纤维12接收到。因此，光导纤维12可以传出不同的信号，以表征不同液位。
[0026]光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径为I?100 μ m左右，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，光由一端进入，在内芯和外套的界面上经多次全反射，从另一端射出。光导纤维具有频带宽、损耗低、抗干扰能力强、工作性能可靠和成本低等优点。
[0027]参见图2，为本发明涉及的液位检测装置的一个实施例的结构示意图。该液位检测装置包括发光设备11、光导纤维12、检具13和壳体14。其中发光设备11、光导纤维12的工作原理与图1介绍的内容相近。壳体14至少具有本体141和从本体141底部延伸出的柱体142。
[0028]本体141的相对的两侧上分别布置有沿如图所示的纵向上的数个光源111和数个光导纤维12。光源111和光导纤维12的数量相等，并且他们的位置一一对应。即其中一个光源发出光束，而其对面的对应纤维负责接收光束信号。在有限的空间内，光源111的数量还取决于所需的检测精度。光源111在纵向上布置地越密集，其检测精度就越高。另外，本领域技术人员可以想到的是，光源111也可以有多列布置在壳体14中，配合一定的控制方式，以提高检测结果的准确度。光导纤维12是柔性的，因此可不受限制地以期望的路径布置，并且将光束信号无损耗地输送到纤维输出端122，最终转换成方便观测者可读的信息。因此输出端122布置在观测者可见的位置附近即可。输出端的布置以及整个液位检测装置的电路布置将在下文中介绍。
[0029]壳体14的本体141和柱体142内可充有待测液体。壳体14具有定位检具13的结构，使得检具13接触待测液体底面时，检具13相对于液体在液体的垂直方向上定位。具体讲，柱体142在纵向上有一定的长度，检具13能相对于柱体142在柱体142内纵向移动。检具13可采用截面形状与柱体142的截面形状近似的浮子。浮子的顶部可以设置具有用于测量的表面131的扩张部。该表面131与信号的传输方向(或待测液体表面)保持平行，从而提高检测的准确度。浮子的底部具有与待测液体底面接触的接触面132。在浮子接触到待测液体底面后，浮子在垂直方向上定位。但可知的是，检具13或柱体142的形状不限于如图所示的实施例，可以根据实际的测量环境进行其他可替换的设计。
[0030]在待测液体中由于浮力作用浮子上浮，进而遮挡住相应光束，进而使相应的光导纤维12接收不到光。光可以从纤维接收端121几乎无损地传递到输出端122，进而传递到观测者的眼睛中，一种表征方式为，光导纤维12的输出端122的明暗，可以被作为观测者判断液位的依据。下文还会针对此方式作具体介绍。
[0031]图3显示了本发明涉及的液位检测装置的电路图部分的一个实施例，并示出了发光设备的电路连接方式。图中31是光源(即图1、2中的光源111)、32是开关，33是电源，34是导线。多个光源31以并联方式连接于电路中。
[0032]图4为本发明涉及的液位检测装置的观测端面的一个实施例的示意图。图中41为光导纤维观测端、42为电源开关示意、43为基准标签。光导纤维观测端41可以直接连接于光导纤维的输出端，其由多个输出孔垂直排列构成，光通过各个输出孔处传入观测者眼睛。电源开关示意42可以是开关32的实物示意。基准标签43作为判断液位的判断基准，可以让观测者更直观地知道当前的液位信息。例如标签可以以“上极限431”、“中心432”、“下极限433”等来表示液位。这样观测者可以及时了解到是否需要补充液体。针对不同的检测对象，在不对液位检测装置自身做更改的情况下，通过正确标定基准标签，便可以使用液位检测装置，使本发明有很好的适用性。
[0033]参见图5、6为本发明涉及的液位检测装置应用于变速箱液位检测的一个实施例。在图5所示的自动变速箱的壳体62上设置有油位检测孔61。图6所示为壳体62上的检测孔61的一个剖视截面图，在该检测孔61内部构造中，检测孔61制造在变速箱的壳体62内，该检测孔61具有一定的深度，其内填充被检对象9即油液，并且至少具有容纳液位检测装置壳体伸入至油液的空间。观测窗口连同光导纤维输出端可以布置在车辆前舱的任何期望的位置上。将液位检测装置插入检测孔61中，使得检具底部与检测孔底部611接触，从而检具在液位高度方向上定位。在远离检测孔的另一端上，观测者可立即得到相关的液位信息。由此可见，在不改变车辆前舱主要结构的前提下，均可设置本发明。所以本发明可应用于各种布置复杂的车辆/汽车前舱，而且油位检测非常方便。
[0034]虽然已详细地示出并描述了本发明的具体实施例以说明本发明的原理，但应理解的是，本发明可以其它方式实施而不脱离这样的原理。
【主权项】
1.液位检测装置，其特征是包括:发光设备(11)，其具有多个光源(111)，每个所述光源产生定向的光束(112)； 多条光导纤维(12)，每条所述光导纤维的一端对应并接收所述光源(111)产生的光束信号，其另一端传出光束信号以用于观测； 检具(13)，所述检具(13)设置在待测液体中并且被定位成能够遮挡至少一部分的光束从而所述光导纤维接收不到对应的光束信号；以及 壳体(14)，所述发光设备(11)和光导纤维(12)的接收端设置在所述壳体(14)上。2.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征是:所述发光设备(11)的光源(111)垂直排列在所述壳体(14)上。3.根据权利要求2所述的液位检测装置，其特征是:所述检具(13)为相对于所述壳体(14)在垂直方向上定位的浮子。4.根据权利要求1一 3中任一项所述的液位检测装置，其特征是:所述壳体(14)具有定位所述检具(13 )在待测液体中的方向的结构。5.根据权利要求4所述的液位检测装置，其特征是:所述壳体(14)具有在垂直方向上的柱体(142)以供所述检具(13)穿过。6.根据权利要求1一 4中任一项所述的液位检测装置，其特征是:所述液位检测装置用于变速箱中，变速箱的用于油位检测的检测孔容纳所述液位检测装置的壳体的一部分，所述检具在油液中相对于油液垂直定位；所述光导纤维的输出端设置于车辆前舱的适于观测者观测的位置上。7.根据权利要求5所述的液位检测装置，其特征是:所述液位检测装置用于变速箱中，变速箱的用于油位检测的检测孔容纳所述液位检测装置的壳体的所述柱体，所述柱体底部与所述检测孔的底部接触；所述光导纤维以适于车辆前舱构造的期望路径布置于车辆前舱，所述光导纤维的输出端设置于观测者能观测到的位置上。8.液位检测方法，其特征是: 提供具有多个光源(111)的发光设备(11)，其中每个所述光源(111)产生定向的光束(112)； 提供多条光导纤维(12)，每条所述光导纤维的接收端(121)对应并接收所述光源(111)产生的光束信号； 在待测液体中设置检具(13)，所述检具(13)被定位成能够遮挡至少一部分的光束从而对应的所述光导纤维接收不到所述光束；以及 所述光导纤维的输出端(122)输出所述光束信号以用于观测。9.根据权利要求8所述的液位检测方法，其特征是:所述方法还提供所述发光设备和光导纤维的接收端都设置于其上的壳体(14)。10.根据权利要求9所述的液位检测方法，其特征是:所述发光设备的光源(111)相对于待测液体垂直地排列在所述壳体(14)上。11.根据权利要求9或10所述的液位检测方法，其特征是:所述检具(13)采用相对于待测液体在垂直方向上定位的浮子。12.根据权利要求9一 11中任一项所述的液位检测方法，其特征是:所述液位检测方法应用于变速箱中，将所述壳体沿垂直方向插入所述变速箱的用于油位检测的检测孔中，直至所述壳体底部与所述检测孔底部接触；将所述光导纤维的输出端设置于车辆前舱的适于观测者观测的位置上。13.根据权利要求11所述的液位检测方法，其特征是:所述壳体(14)具有供所述检具(13)穿过的柱体(142)。14.根据权利要求13所述的液位检测方法，其特征是:所述液位检测方法应用于变速箱中，将所述壳体的柱体的至少一部分插入所述变速箱的用于油位检测的检测孔中，直至所述柱体底部与所述检测孔底部接触，从而定位所述检具；将所述光导纤维以适于车辆前舱构造的期望路径布置于车辆前舱，将所述光导纤维的输出端布置于观测者能观测到的位置上。
【文档编号】G01F23/64GK105987742SQ201510089505
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月27日
【发明人】徐君杰, 张逸, 刘磊, 周霄
【申请人】上海通用汽车有限公司, 泛亚汽车技术中心有限公司