技术领域本发明涉及液位检测技术领域，具体涉及一种液位检测方法及用于实现该方法的液位检测装置。
背景技术：
汽车产业的迅速发展同时也带动了汽车各项技术的发展。例如，早期的油箱液位测量多采用机械原理，而现在多采用基于液位两侧介质的物理性质差异或者液位改变引起电量或非电量的物理参数变化来实现，如电容、电阻、电感以及声速和光速等。液位检测的精确度和分辨率对车辆油液显示以及进一步发展至关重要。相关技术的一种液位测量设备，包括细长的本体，其包括多个连接的电阻器，其中，一个或多个单独的磁性开关连接在位于多个连接的电阻器之间的多个节点中，并且至少一个电阻器被设置在每两个相邻的开关之间，每一磁性开关可被单独驱动；磁性开关设置在细长本体的不同区域的不同位置处；磁性浮子围绕细长的本体设置，磁性浮子可通过箱体内的流体或液态气体而移动。当磁性开关闭合时能够提供闭合电路，控制装置通过不同液位输出的不同电压值判断液位值。上述液位测量设备存在一些弊端：一、液位测量设备包括有多个磁性开关，磁性开关的数量和尺寸大小均会影响测量的精度和分辨率，无法满足一些大型车辆液位检测高精度、高分辨率的要求；二、磁性开关通常使用玻璃包装，因而无法承受剧烈震动的使用环境。
技术实现要素：
本发明实施例的一个目的是提出一种检测精度高、分辨率高的液位检测方法。本发明实施例的另一个目的是提出一种结构简单、制造成本低的液位检测装置。为达此目的，一方面，本发明实施例采用以下技术方案：一种液位检测方法，包括：角度测量元件检测随液位升降的磁铁的磁偏角；根据所述角度测量元件的位置信息和所述磁偏角计算获取所述磁铁的液位高度。所述角度测量元件的位置信息可以包括：所述角度测量元件与所述磁铁之间的预设垂直距离H，和所述角度测量元件的预设高度。在所述角度测量元件包括多个间隔设置的所述角度测量元件时，所述液位检测方法，可以包括下述步骤：通过用于检测信号的控制单元检测到所述磁铁位于一组相邻的两个角度测量元件之间；所述相邻的两个角度测量元件分别检测获得所述磁铁的磁偏角为α和β；所述角度测量元件根据所述预设垂直距离H和所述磁偏角α或β，利用三角函数关系计算获得所述磁铁与所述角度测量元件的距离L1或L2；根据所述角度测量元件的预设高度和L1或L2计算所述磁铁所在的液位高度。所述磁铁与所述相邻的两个角度测量元件的距离L1或L2的计算方式可以包括：L1＝Htan(α)或L2＝Htan(β)，其中，α和β的范围为-90°至90°。所述液位检测方法可以包括下述步骤：通过用于检测信号的控制单元扫描每个所述角度测量元件的信号读值进而检测到所述磁铁位于与其竖直距离最小的角度测量元件处；所述与磁铁竖直距离最小的角度测量元件检测获得所述磁铁的磁偏角为γ，其中，所述磁偏角为以所述预设垂直距离方向为准向所述角度测量元件偏移的角度；所述角度测量元件根据所述磁偏角γ、所述预设垂直距离H利用三角函数关系计算获得所述磁铁与所述角度测量元件的距离L3；根据所述角度测量元件的预设高度和L3计算获得所述磁铁的液位高度。所述磁铁与所述角度测量元件的距离L3的计算方式可以包括：L3＝H/cot(γ)，其中，γ的范围为-90°至90°。在所述角度测量元件包括多个等间隔设置的角度测量元件时，所述液位检测方法可以包括：通过用于检测信号的控制单元监测到所述磁铁位于一组相邻的两个角度测量元件之间；所述相邻的两个角度测量元件分别检测获得所述磁铁的磁偏角为α和β；获取所述相邻的两个角度测量元件之间的预设距离L；根据磁偏角α和β和距离L计算获得所述磁铁所在的液位高度。根据磁偏角α和β和距离L计算获得所述磁铁所在的液位高度，可以包括：依据距离L为所述磁铁到所述相邻的两个角度测量元件的距离L1和L2的绝对值的和的原则，根据磁偏角α和β确定L1与L2的比例，获取L1或L2的值；根据L和L1或L2，计算获得所述磁铁所在的液位高度。所述磁偏角可以为所述磁铁以所述预设垂直距离方向为准向两侧的角度测量元件偏移的角度。通过用于检测信号的控制单元检测到所述磁铁位于一组相邻的两个角度测量元件之间，可以包括：通过控制单元扫描每个角度测量元件的信号读值进而获取所述磁铁位于哪一组相邻的两个角度测量元件之间的信息。另一方面，本发明实施例采用以下技术方案：一种用于实现上述液位检测方法的装置，包括可随液位升降的磁铁、角度测量元件以及控制单元。作为本发明实施例的一个可选方案，上述用于实现上述液位检测方法的装置还可以包括多个角度测量元件，多个角度测量元件等间隔设置在电路板上。作为本发明实施例的一个可选方案，所述角度测量元件可以为模拟磁阻(AnalogMagnetoResistive，AMR)角度传感器，所述AMR角度传感器可以由集成电路塑料封装。作为本发明实施例的一个可选方案，所述磁铁可以为环形磁铁，所述环形磁铁与所述电路板的垂直距离可以为预设值H。本发明实施例的有益效果为：本发明实施例的液位检测方法中，角度测量元件检测获得位于其附近的磁铁的磁偏角，并根据磁偏角和角度测量元件的位置信息计算获取磁铁所在的液位高度，该液位检测方法检测精度高、分辨率高，尤其可应用于大型车辆液位感测技术中，进而满足其高精度要求，适用范围十分广泛。本发明实施例的液位检测装置用于实现上述的检测方法，该液位检测装置包括可随液位升降的磁铁、角度测量元件以及控制单元，液位检测装置结构简单、制造成本低、使用寿命长，此外，AMR角度传感器采用集成电路塑料封装，能够承受剧烈震动的使用环境，不容易损坏，降低了维修成本。附图说明图1是本发明实施例提供的液位检测方法的流程图；图2是本发明实施例提供的液位检测方法计算液位高度时的三角结构原理图；图3是本发明实施例提供的液位检测装置的结构示意图。图中标记为：1、AMR角度传感器；2、磁铁。具体实施方式下面结合附图来说明本发明实施例的技术方案。本发明实施例公开一种液位检测装置和方法。如图3所示，液位检测装置包括可随液位升降的磁铁2、与磁铁2相对设置的集成模块以及控制单元，其中，集成模块包括电路板和间隔设置在电路板上的多个角度测量元件；控制单元包括中央处理器和信号转换器，该集成模块与该信号转换器通讯连接。为了使用更方便、使用寿命更长，将设有角度测量元件的电路板封装在管路中，也可以将可随液位升降的磁铁2封装在中空结构中。使用时，将该中空结构与管路垂直放置于待测液位中，二者间隔一定的距离。角度测量元件的个数并不局限，可以仅是一个或两个角度测量元件设置在电路板上，在待测的液面极其低、精度要求不高的情况下粗略的使用。本发明实施例中，角度测量元件可以为AMR角度传感器1(即磁性角度传感器)，电路板上等间隔设置多个AMR角度传感器1，间隔距离为L(如图3中标注所示，其中，图中标注的H所在的方向即为垂直距离的方向，标注的L所在的方向即为竖直距离的方向)。实际应用中，前述间隔距离L的大小可以以能够正确感测磁铁2的磁力角度为原则进行设置；上述角度测量元件并不局限于是AMR角度传感器，还可以是其他类型的传感器，只要能够检测到磁铁的磁偏角即可；AMR角度传感器1也可以不是等间隔设置在电路板上，只要各个AMR角度传感器1之间的距离或者各个AMR角度传感器1距离液体底部的距离能够被获取到，方便计算即可。为了使得AMR角度传感器1能够承受剧烈震动、不容易损坏，并降低维修成本，可以通过集成电路塑料封装AMR角度传感器1。本发明实施例中，磁铁可以为包含磁石的浮子，该浮子可以漂浮在液面上，其液位高度随着液位的变化而变化。实际情况中，为了使得该浮子可以漂浮在液面上，该浮子内部可以设有气体腔，和/或，该浮子内部可以包含塑料泡沫等质量轻的材料。该浮子中磁石的位置、大小和数量根据实际情况而定，因此，磁铁并不局限于仅具有一磁石，磁铁还可以具有多个磁石，从而实现磁偏角的角度定位的高精确度。该磁铁能够在磁性角度传感器所排列的电路板上前后滑动，其中，磁铁的磁力方向垂直于磁性角度传感器中心所成轴线，并与磁角度感测平面呈小于等于45度的夹角。上述磁铁与电路板的垂直距离为预设值H(如图2中标注所示)。使用时，磁铁可以漂浮在液面上，通过液位的高低上下移动。电路板被封装在密封的管路当中，置于待测的液体腔体中。根据磁铁与电路板上的AMR角度传感器1组成的三角形利用三角函数关系获得液位的高度，因此，上述液位检测装置结构简单、制造成本低、检测精度高。本发明实施例提供一种基于上述液位检测装置的液位检测方法，如图1所示，具体包括下述步骤。步骤A、控制单元检测到磁铁位于一组相邻的两个角度测量元件之间，其中，控制单元通过扫描每个角度测量元件的信号读值进而获取磁铁位于哪一组相邻的两个角度测量元件之间的信息。此步骤中，实际上控制单元是先检测磁铁的粗略位置，了解其位于哪两个相邻的角度测量元件之间，以便于后续步骤中控制该角度测量元件进行角度测量。步骤B、相邻的两个角度测量元件分别检测获得磁铁的磁偏角为α和β，其中，磁偏角为磁铁到电路板的垂直方向向角度测量元件偏移的角度。步骤C、角度测量元件利用三角函数关系计算获得磁铁所在的液位高度。步骤C可以包括如下步骤：角度测量元件根据磁偏角α或β、磁铁到电路板的预设垂直距离H利用三角函数关系计算获得磁铁与角度测量元件的距离L1或L2；根据角度测量元件的预设高度以及L1或L2计算上述磁铁的液位高度。如图3所示，其中，磁铁与角度测量元件的距离L1或L2的计算方式为：L1＝Htan(α)或L2＝Htan(β)，其中，α和β的范围均为-90°至90°。L1或L2分别为磁铁距离其上下两边的角度测量元件的距离，其计算方式并不局限于通过前述公式，也可以通过正弦、余弦公式间接计算，并不影响检测结果。上述步骤中，通过角度测量元件自身的计算功能可以获得高精度的液位值，解决了现有的利用磁簧开关通过输出不同电压进行检测时检测精度低的问题。当浮子位于两个角度测量元件中间时，两个角度测量元件检测到的角度值其正负号相反。例如，在步骤C中，当磁铁位于两个角度测量元件中间时，在这两个角度测量单元中，磁铁的液面高度下方的角度测量单元测量的磁偏角为正数(其范围在0°至90°之间)，磁铁的液面高度上方的角度测量单元测量的磁偏角为负数(其范围在-90°至0°之间)。当磁铁与某个角度测量元件(设为第m个角度测量元件，m为正整数)的水平位置一致时，该角度测量单元测量到的磁偏角为0°。此时，选择第m个角度测量元件测量得到的磁偏角(即0°)作为后续计算的基础，所计算出的磁铁所在的实际液位高度的精确度，在一般情况下比其它角度测量元件更高。角度测量元件的预设高度可以为该角度测量元件与液体底部之间的竖直距离。磁铁所在的实际液位高度可以通过角度测量元件与液体底部之间的距离与L1或L2计算。以AMR角度传感器1等间隔设置在电路板上为例(这种情况下第1个AMR角度传感器与液体底部的距离和每两个AMR角度传感器之间的距离相同)，假设磁铁位于第n个和第n+1个AMR角度传感器之间，那么此时磁铁距离第n个AMR角度传感器的距离为L1，距离第n+1个AMR角度传感器的距离为L2，因此，磁铁所在的液位高度下方还包括n个等间隔距离L(即相邻两个AMR角度传感器1之间的距离)，此时磁铁的实际液位高度为：n与L的乘积获得的结果再加上L1，或者，n+1与L的乘积获得的结果再加上L2(此时L2的值为负数)。n的值可以根据磁铁位于哪两个AMR角度传感器之间确定。例如，n为0或正整数，n＝0时，磁铁位于第1个AMR角度传感器1和液体底部之间。例如，磁铁位于第2个AMR角度传感器和第3个AMR角度传感器之间，那么，磁铁的实际液位高度为：2*L与L1的和，或者，3*L再加上L2(此时L2的值为负数)。上述液位检测方法中，角度测量元件检测获得位于其附近的磁铁的磁偏角，并根据磁偏角和预设垂直距离计算后最终获得磁铁所在的液位高度，通过角度测量元件自身的计算功能可以获得高精度的液位值，解决了现有的利用磁簧开关通过输出不同电压进行检测时检测精度低的问题，上述液位检测方法检测精度高、分辨率高，尤其可应用于大型车辆液位感测技术中，进而满足其高精度要求，适用范围十分广泛。本发明实施例公开一种液位检测装置和方法。为了对图1和3对应的实施例做更好的说明，本实施例中以具体情况为例进行描述。本发明实施例提供一种液位检测装置，包括可随液位升降的磁铁、与磁铁相对设置的集成模块以及控制单元，其中，集成模块包括电路板和等间隔设置在电路板上的10个AMR角度传感器，间隔距离为0.5m；控制单元包括中央处理器和信号转换器，该集成模块与该信号转换器通讯连接；磁铁与电路板的垂直距离为预设值为0.4m。基于上述液位检测装置的液位检测方法，具体可以包括下述步骤：步骤A、控制单元通过扫描每个AMR角度传感器的信号读值进而获取磁铁位于哪一组相邻的两个AMR角度传感器之间的信息，例如控制单元获取到磁铁位于第4个AMR角度传感器和第5个AMR角度传感器之间的信息。步骤B、第4个AMR角度传感器和第5个AMR角度传感器分别检测获得磁铁的磁偏角为30度和-45度，其中，磁偏角为磁铁到电路板的垂直方向向AMR角度传感器偏移的角度，即第4个角度测量元件检测到磁铁到电路板的垂直方向向该第4个AMR角度传感器偏移的角度为30度，第5个角度测量元件检测到磁铁到电路板的垂直方向向该第5个AMR角度传感器偏移的角度为-45度。步骤C、第4个AMR角度传感器根据磁偏角30度、磁铁到电路板的预设垂直距离0.4m利用三角函数关系计算获得磁铁与第4个AMR角度传感器的距离L1，即，磁铁与第4个AMR角度传感器的距离L1的计算方式为：L1＝0.4tan(30°)，和/或，第5个AMR角度传感器根据磁偏角45度、磁铁到电路板的预设垂直距离0.4m利用三角函数关系计算获得磁铁距离第5个AMR角度传感器的距离L2，即，磁铁与第5个AMR角度传感器的距离L2的计算方式为：L2＝0.4tan(-45°)。步骤D，利用第4个或第5个AMR角度传感器的液位高度以及L1和/或L2计算磁铁所在的液位高度LR。实际计算磁铁所在的液位高度LR时，既可以利用L1也可以利用L2值计算。例如，可以将L1＝0.4tan(30°)时算出的L1值(约等于0.23m)作为后续计算的基础，假设磁铁所在的液位高度下方还包括3个间隔距离为0.5m(即相邻两个AMR角度传感器之间的距离)的高度，则液位高度的测量值实际上为：3与0.5m的乘积获得的结果再加上L1的值，这样即可得到实际液位高度值LR(约等于1.73m)。例如，可以将L2＝0.4tan(-45°)时算出的L1值(为-0.4m)作为后续计算的基础，假设磁铁所在的液位高度下方还包括3个间隔距离为0.5m(即相邻两个AMR角度传感器之间的距离)的高度，则液位高度的测量值实际上为：3+1与0.5m的乘积获得的结果再加上L2的值，这样即可得到实际液位高度值LR(为1.6m)。实际应用中，若第1个AMR角度传感器在液体底部(也就是容器内部底端)，且控制单元获取到磁铁位于第1个AMR角度传感器和第2个AMR角度传感器之间的信息，那么可以判定磁铁所在的液位较低，而且磁铁所在的液位高度不再包括间隔距离，此时，L1值即为磁铁所在的液位高度LR。上述液位检测方法中，角度测量元件检测获得位于其附近的磁铁的磁偏角，并根据磁偏角和预设垂直距离计算后最终获得磁铁所在的液位高度，通过角度测量元件自身的计算功能可以获得高精度的液位值，解决了现有的利用磁簧开关通过输出不同电压进行检测时检测精度低的问题，而且上述液位检测方法检测精度高、分辨率高，尤其可应用于大型车辆液位感测技术中，进而满足其高精度要求，适用范围十分广泛。本发明实施例公开一种液位检测装置和方法。液位检测装置与图3对应的实施例的装置基本相同。可选的，液位检测装置包括可随液位升降的磁铁、与磁铁相距预设垂直距离H的角度测量元件以及控制单元。与图1对应的实施例的方法不同之处在于：基于上述液位检测装置的液位检测方法具体包括下述步骤：步骤A、控制单元通过扫描每个角度测量元件的信号读值进而检测到磁铁位于与其竖直距离最小的一个角度测量元件处，将与磁铁竖直距离最小的一个角度测量元件作为选定的角度测量元件。步骤B、选定的角度测量元件检测获得磁铁的磁偏角为γ，其中，磁偏角为以预设垂直距离方向为准向角度测量元件偏移的角度。步骤C、选定的角度测量元件根据磁偏角γ、预设垂直距离H利用三角函数关系计算获得磁铁与该选定的角度传感器的距离L3，其中，磁铁与选定的角度测量元件之间的距离L3的计算方式为：L3＝H/cot(γ)，其中，γ的范围为-90°至90°。步骤D、根据步骤A中的角度测量元件的预设高度和L3计算获得磁铁的液位高度。角度测量元件的预设高度可以为该角度测量元件与液体底部之间的竖直距离。以AMR角度传感器1等间隔设置在电路板上为例，当与磁铁竖直距离最小的角度测量元件为从液面底部起的第n个角度测量元件时，假设相邻两个AMR角度传感器之间的距离为L，第1个角度测量元件与液面底部之间的距离为L，那么，磁铁所在的液位高度下方还包括n个间隔距离L，液位高度实际上由n与L的乘积获得的结果再加上L3的值获得，其中n为0或正整数。L3的值可正可负。例如，在磁铁位于与其距离最近的角度测量元件的下方时，磁偏角γ为负值，L3也为负值；在磁铁位于与其距离最近的角度测量元件的上方时，磁偏角γ为正值，L3也为正值。实际应用中，如果AMR角度传感器1不是等间隔设置在电路板上，那么可以通过控制单元检测获取之前输入的各个AMR角度传感器1之间的距离值(如果最下方的AMR角度传感器1不是位于液体底部，那么控制单元还可以获取该AMR角度传感器1与液体底部的距离)计算即可。本实施例中提供的上述检测方法中，角度测量元件检测获得位于其附近的磁铁的磁偏角，并根据磁偏角和预设垂直距离计算后最终获得磁铁所在的液位高度，通过角度测量元件自身的计算功能可以获得高精度的液位值，解决了现有的利用磁簧开关通过输出不同电压进行检测时检测精度低的问题，而且，上述液位检测方法检测精度高、分辨率高，尤其可应用于大型车辆液位感测技术中，进而满足其高精度要求，适用范围十分广泛，同时，AMR角度传感器检测方式沿用了类似传统磁簧开关技术的机构，从而降低转换成本及风险。本发明实施例提供的液位检测方法，也可以不获取角度测量元件与磁铁之间的预设垂直距离H，通过如下步骤获取磁铁的液位高度：通过用于检测信号的控制单元监测到磁铁位于一组相邻的两个角度测量元件之间；该相邻的两个角度测量元件分别检测获得该磁铁的磁偏角为α和β；获取该相邻的两个角度测量元件之间的距离L；根据磁偏角α和β和距离L计算获得该磁铁所在的液位高度。根据磁偏角α和β和距离L计算获得磁铁所在的液位高度，可以包括：依据距离L为磁铁到相邻的两个角度测量元件的距离L1和L2的绝对值的和的原则，根据磁偏角α和β确定L1与L2的比例，获取L1或L2的值；根据L和L1或L2，计算获得磁铁所在的液位高度。例如，假设磁铁位于相邻的两个角度测量元件A和B之间，角度测量元件A检测获得磁铁的磁偏角为α，设磁铁与角度测量元件A之间的距离为L1；角度测量元件B检测获得磁铁的磁偏角为β，设磁铁与角度测量元件B之间的距离为L2，两个角度测量元件A和B之间的距离为L，那么，可以通过磁偏角α和磁偏角β确定L1与L2的比例关系，再通过L为L1与L2的绝对值的和计算出L1和L2的值，选择L1或L2进行后续的磁铁的实际液位高度的计算。当磁铁所在的液位高度下方还包括n个等间隔距离L(角度测量元件A下方还有n个角度测量元件)时，磁铁的实际液位高度为：n与L的乘积获得的结果再加上L1或L2的值，其中n为0或正整数。上述实施例中，控制单元可以包括多工器、模数转换器(ADC，Analog-to-DigitalConverter)、中央处理器，角度测量元件可以为磁角度传感器。多工器将磁角度传感器输出的信号集中并传送至ADC，通过ADC实现信号数字化，然后再将数字化信号传送至中央处理器。中央处理器循序控制多工器进行信号切换，进而扫描获取每个磁角度传感器的信号读值。在液位监测装置中包括多个间隔设置的角度测量元件时，相邻两个角度测量元件之间的距离L可以为预设值。最后，还需要说明的是，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上是结合附图给出的实施例，仅是实现本发明的可选方案而非对其限制。