专利名称：确定箱中流体量的装置和方法
技术领域：
本发明有关一种测量箱中流体量的装置，尤其是有关一种通过测量箱重量来测量箱中流体位和流体量的装置。
本发明针对一种测量位于飞机或其它类运载工具中的箱中流体量的系统。
图1示出一已有技术的测量系统，用来测量箱114中的流体112。箱114可以是诸如飞机或其它运载工具中的废物储箱或油箱。在箱114和一公共参考面118之间放置有多个应变载荷传感器116，它们对应于施加给载荷传感器116的负载力成比例地输出模拟电压信号。箱载荷传感器116被放置于箱114的所有安装点上，通常总共有四个位于箱114之下的分开位置。
在一已知重量的参考标准126和公共参考面118之间放置有一参考应变载荷传感器124。该参考载荷传感器124对应于参考标准126施加于该载荷传感器124上的负载力来提供模拟电压输出。参考载荷传感器124也被校准用于对与基本垂直于公共参考面118的轴相平行的负载力敏感。
一中央处理器(CPU)130被连接用于接收来自载荷传感器116和参考载荷传感器124的模拟电压输出，并将这些模拟信号转换为有关箱114中流体112流体位的信息。一平均装置132以电气方式对出现在从载荷传感器116接收到的模拟电压输出信号中的短期瞬态信号进行平均，中央处理器130则调出一程序，该程序将来自多个载荷传感器116的读数相加，然而将该相加量用一重力来相除，该重力是用参考载荷传感器124来确定的。最后，一诸如模拟刻度盘、液晶(LCD)显示器或发光二极管(LED)显示器这样的读出装置134被操作性地连接至中央处理器130，用于显示箱114所含流体112的流体位。
为正确测量箱114的重量，在箱114和参考面118之间沿多个点安装有多个载荷传感器116。处理来自多个载荷传感器116的多个信号并根据一专门参考载荷传感器，例如载荷传感器124，来执行补偿操作，对这方面的要求会增加误差的几率且将增加维护费用，同时还会增加对中央处理器处理的要求。因此，在本领域技术中便产生了对一种结构简单并具有较少需维护的部件的流体位测量系统的需求。
本发明的一个方面涉及一种测量安装于一运载工具中的箱中流体量的装置。该装置包括一箱支架，机械地连接至箱，并围绕箱，来防止箱的平移运动。箱支架包括多个枢转件，它们仅允许箱作旋转运动。这些件绕一公共轴旋转，该公共轴由连接至运载工具上的多个固定件的每一个的一孔所限定。箱支架还包括一延伸端，位于与多个枢转件相对的一侧，并从箱向外伸出。该装置还包括一与延伸端相接触的载荷传感器，用于提供相应于该延伸端加到该载荷传感器上的负载的信号。
通过参考以下的说明、所附权利要求以及附图可更好地理解本发明的这些和那些的特点、方面和优点，附图中图1为已有技术的测量箱中流体位的装置的示意图；图2为根据本发明的测量箱中流体位的装置的示意图；图3A为测量箱中流体位的装置的箱支架的侧视图；图3B为该箱支架的仰视图；图4为测量箱中流体量的装置的箱和可枢转的箱支架的侧视图。
参照附图，图2示出一装置20，它以一种简单而容易维护的方式通过测量箱22的重量来测量箱22中的流体量。
装置20包括一悬臂支承式箱支架24(如图3A和3B所示)，该箱支架24为箱22的一部分，或被机械地连接到箱22上，且分别可旋转支承在第一和第二枢转点26A和26B上。枢转点26A和26B起着铰链的作用，用于使箱22仅能绕分别由两枢转点26A和26B的第一和第二对准轴40A和40B所限定的一共用轴转动。箱支架24还包括一延伸端42，该延伸端42位于第一和第二枢转点26A和26B相对一侧，如图2所示，它与一单个载荷传感器28连接。该单个载荷传感器28提供模拟电压信号，该电压信号直接对应于延伸端42所施加的静载荷力。该电压信号由一滤波装置30处理，该滤波装置30为一本领域熟知的滤波器，它与载荷传感器28电连接。装置20还包括一与滤波装置30电连接的中央处理器34。中央处理器34处理来自滤波器30和一倾斜仪32的信号，并将箱22的流体位信号输出到显示装置36。
图4示出装置20的箱22的一实施例。箱支架24被绕着枢转点26A和26B所固定，枢转点26A和26B经轴销27A和27B旋转地与第一和第二固定结构44A和44B的一轴孔相连。这一点将箱22的运动限制在仅能绕对齐在公共轴X上的轴销27A和27B的转动。这样，载荷传感器28便仅能检测到沿转动路径C的运动和瞬态力。所有其它的影响因素均被机械地消除。固定结构44A和44B通过施加一远离机身29的力FP将箱22保持在枢转点26A和26B上(见图2)。
载荷传感器28结构上与一第二固定结构46相连接，该固定结构46优选地被连接到机身29上，由此将载荷传感器28保持在一相对于延伸端42的固定位置上，延伸端42则静态位于载荷传感器28之上。使用安装在枢转点26A和26B相对侧的一单个载荷传感器28能使该传感器易被安装、更换和维护。这样，用装置20来替代已有技术装置便可节省大量费用。此外，箱22可能包含污物，一个容易维护的系统则可减少因长期暴露于该环境之下所引起的对身体的潜在伤害。此外，单一信号处理的速度更快，且不需复杂的处理装置。
一力FS被延伸端42施加于载荷传感器28，该力正比于箱22的重量。力FT(箱重量)可用枢转点26A和26B距箱22的重力FT的中心的距离A和枢转点26距载荷传感器28的距离B来计算，其中FS=(A/B)×(FT)，而FT=FS(B/A)。
由于距离A和B的值可从安装得知，被载荷传感器28测到的力FS以及箱中流体重量之间的关系可容易地计算得出。此外，流体重量线性正比于流体体积，这一点可被用来确定流体位或箱22被流体注满的百分比。这样，通过测量载荷传感器28上的力FS，便可计算出箱22中流体的重量、体积和流体位。
载荷传感器28的电输出与力FS成比例，该电输出被滤波器30所接收，用于滤除诸如因湍流而引起的飞机颠簸这些的外部事件造成的瞬态信号。该滤波过的信号然后从滤波器30传送至中央处理器34，中央处理器34则采用公式FT=(B/A)×FS来确定箱22的重量，并因此确定其体积和流体位。CPU34输出该流体位给显示器36。
当箱不在水平位置而是倾斜有一角度时，重心和枢转点间的距离A随箱注液的情况而变化。在一优选实施例中，中央处理器被电连接至一倾斜仪32，该倾斜仪用于检测飞机迎角的变化。该角然后被传送至中央处理器34，该中央处理器调整流体整体重量和载荷传感器28相应地所检测到的力之间的关系。这一点是由包括在中央处理器中的一“查找表”来完成的，它将载荷传感器28检测到的力同对应于每一预计迎角的流体总重量关联起来。
因此，本发明提供一种简单且易于维护的装置用于测量运载工具中的流体位而无需多个载荷传感器或处理多个信号。
除了那些在本文中披露的内容之外，那些由简图或方块图形式表示的不同部件各自也都是众所周知的，它们的内部结构对于制造或使用本发明以及对描述本发明的最好模式并不是很关键的。
尽管在上面根据具体例子作了详细说明，本领域技术人员将会理解，许多其它的结构形式仍可被用来达到所披露的本发明装置的目的。因此，可以理解，在不偏离本发明精神和范围的条件下对上述实施例仍可做出不同的修改。因此，本发明仅受所述权利要求所限制。
权利要求
1．一种用于测量安装在运载工具中的箱中流体量的装置，所述装置包括一箱支架，机械地连接至所述箱，并围绕该箱以防止箱作平移运动，所述箱支架包括多个枢转件，它们仅允许所述箱作旋转运动，所述枢转件绕一公共轴旋转，该公共轴被多个机械地连接至运载工具的固定件的每个的轴孔所限定；一延伸端，它位于与所述多个枢转件相对一侧，从所述箱向外伸出；一载荷传感器，它与所述延伸端接触，用于提供对应于所述延伸端加于所述载荷传感器上的力Fs的信号。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括一中央处理器，它与所述载荷传感器电连接，用于处理来自载荷传感器的信号，并根据作用于所述载荷传感器的力Fs、所述箱重心到公共轴的距离A、以及从公共轴到所述延伸端将力Fs作用于所述载荷传感器所在位置的距离B来计算所述箱中的流体量，箱和流体的实际重量FT的计算公式为FT=(B/A)×(FS)。
3．如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括一瞬态滤波器，它被电连接在所述载荷传感器和所述中央处理器之间，用于滤除因运载工具突然运动所引起的信号变化。
4．如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括一倾斜仪，它被电连接至所述中央处理器，所述倾斜仪将一直接与运载工具倾角成比例的第二信号传输给所述中央处理器，中央处理器处理该第二信号，并调整所述箱总重量和载荷传感器相应检测到的力之间的关系。
全文摘要
一种测量安装于一运载工具中的箱中流体量的装置,包括一箱支架,机械地连至箱并围绕箱来防止箱作直线运动。箱支架包括多个枢转件,仅允许箱旋转运动。这些件绕一公共轴旋转,该轴电连接至运载工具上的多个固定件的每一个的一轴孔所限定。箱支架还包括一延伸端,位于与多个枢转件相对的一侧并从箱向外伸出。该装置还包括一与延伸端相接触的载荷传感器,提供相应于该延伸端加于该载荷传感器上的负载的信号。
文档编号G01F23/00GK1221875SQ9811830
公开日1999年7月7日 申请日期1998年8月10日 优先权日1998年8月10日
发明者斯科特·M·威伦加 申请人:波音公司