【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，具体涉及一种非接触式油量测量系统及其油量测量方法。
技术介绍
1、飞机燃油油量测量系统的可靠性、精确度、灵敏度、可维护性对整体飞机性能而言有着举足轻重的作用；其中，飞机燃油油位的测量是飞机燃油测量系统中很重要的一部分；在飞机状态监测和控制中，对油料液位进行监测，为发动机控制系统和飞机系统提供精确的油量信息以及超限告警信息，对发动机的正确控制和飞行安全具有十分重要的意义；而对于大型客机，提高燃油测量精度将有助于提升运营利润，1％的满载油量误差可以影响2～3吨的运载重量，具有巨大的经济效益。
2、在飞机燃油油位测量方面，目前实际应用的有电容式、超声波等液位传感方式。电容式油位传感器属于接触测量，利用空气与燃油存在介电常数特性方面存在的差值进行液位测量，使用过程需长期浸泡在油液中，使用寿命短，存在线束多、易受干扰、检测精度不高、维修成本高等缺点，且燃油中含有的杂质容易造成传感器故障；还存在引线放电导致爆炸的隐患。超声波传感器属于非接触式传感，具有经济耐用、安装维护方便等优点，但声波在介质中传播会发生衰减，声波速度受温度和压力影响较大，从而导致测量的结果存在较大的误差，且传感器功耗大。
3、如公开号为cn106197613a的飞机用光纤油位传感器，其存在结构与解算电路复杂的问题，并且性能易受飞行状态影响，不易取得较高的测量精度，且依然属于侵入式传感，维护不方便；公开号为cn109459107b的一种非接触式飞机燃油油量测量方法及系统，基于计算机视觉的光学非接触式液位感测技术，测得油箱中油位高度，结
4、综上所述，目前采用液位传感器检测油箱内油量的技术方案普遍存在检测结果准确性较低、难以维护、成本高等问题；因此，亟需提供一种新的高准确性、易维护、低成本的液位传感及油量测量方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种非接触式油量测量系统及其油量测量方法，解决了现有油量的测量方式抗干扰能力弱、准确性差的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、第一方面，提供一种油量测量系统，其包括依次电连接的激光液位传感模块、解算与控制电路模块和信息输出及显示模块；解算与控制电路模块与飞控模块电连接；激光液位传感模块安装于油箱顶部，其基于激光三角法位移测量原理对油面位置进行测量；飞控模块用于测量油箱的姿态以及三轴过载信息；解算与控制电路模块对激光液位传感模块的测量信号以及飞控模块的信息数据进行解算处理，并得到油箱油量；信息输出及显示模块用于油量显示以及油量信息的输出。
4、进一步地，激光液位传感模块包括激光器、发射光学系统、接收光学系统和光电图像探测器；激光器用于产生激光束；发射光学系统用于将激光束进行准直整形并斜入射至油面；接收光学系统包括成像透镜组，其用于收集经油面反射的激光回波，并聚焦到光电图像探测器上；光电图像探测器用于将光信号转换为电信号，并将电信号传递至解算与控制电路模块。
5、进一步地，激光器为半导体激光器，其用于产生单波段高斯单模激光束。
6、进一步地，解算与控制电路模块包括驱动电路和解算电路；驱动电路为激光器和光电图像探测器提供驱动控制信号；解算电路用于将光电图像探测器输出的电信号进行解算并得到油面高度、将飞控模块的信息数据进行处理并得到油箱倾斜角，再结合油面高度、油箱倾斜角以及油箱的三维形状模型进行解算，最终得到油箱油量。
7、第二方面，提供一种油量测量系统的油量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
8、s1：在测量准备阶段时，在油箱中选取一个参考油面，激光器发出的激光束通过发射光学系统以固定的入射角斜射至参考油面上，并得到参考油面的反射光束通过接收光学系统聚焦在光电图像探测器上的参考光点位置；
9、s2：在实际测量阶段时，激光器发出的激光束通过发射光学系统以相同的入射角斜射至油箱中的油面上，并得到油面的反射光束通过接收光学系统聚焦在光电图像探测器上的实际光点位置；
10、s3：通过解算电路对参考光点位置、实际光点位置以及测量准备阶段时的光路结构参数进行解算处理，得到油面高度；同时对飞控模块的信息数据进行处理并得到对应时刻的油箱倾斜角；
11、s4:通过解算电路对油面高度和油箱倾斜角进行解算，最终得到油箱油量。
12、本专利技术的有益效果为：
13、1.本方案突破了传统传感器的信号采集方式，采用光信号作为采集信号，具有更强的抗电磁干扰能力、对温度和压力不敏感、不易受环境因素干扰等优势；同时采用非接触式光学探测的方式，避免了侵入式测量方式所带来的维护困难、寿命短、易受干扰的问题。
14、2.本方案利用激光三角法位移测量原理，具备高精度、高灵敏度的特点，实现小于微米级的测量精度，从而实现油面高度的准确测量；同时，根据飞机的飞行姿态得到油箱倾斜角，并结合油面高度进行进一步的解算，从而提高油箱油量测量的准确性。
15、3.本方案系统采用发射接收一体化、光电分离的设计，提高了系统集成度、模块化程度，简化了系统，便于工程化，方便故障检测及更换维护，从而降低成本。
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1.一种油量测量系统，其特征在于，包括依次电连接的激光液位传感模块、解算与控制电路模块和信息输出及显示模块；所述解算与控制电路模块与飞控模块电连接；
2.根据权利要求1所述的油量测量系统，其特征在于，所述激光液位传感模块包括激光器、发射光学系统、接收光学系统和光电图像探测器；
3.根据权利要求2所述的油量测量系统，其特征在于，所述激光器为半导体激光器，其用于产生单波段高斯单模激光束。
4.根据权利要求2所述的油量测量系统，其特征在于，所述解算与控制电路模块包括驱动电路和解算电路；
5.根据权利要求1-4任一项所述的油量测量系统的油量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的油量测量方法，其特征在于，步骤S3中油面高度h的解算公式包括：
7.根据权利要求6所述的油量测量方法，其特征在于，所述实际油面与参考油面之间的距离y的解算公式为：
8.根据权利要求7所述的油量测量方法，其特征在于，步骤S4中油箱油量V的解算模型为：
【技术特征摘要】
1.一种油量测量系统，其特征在于，包括依次电连接的激光液位传感模块、解算与控制电路模块和信息输出及显示模块；所述解算与控制电路模块与飞控模块电连接；
2.根据权利要求1所述的油量测量系统，其特征在于，所述激光液位传感模块包括激光器、发射光学系统、接收光学系统和光电图像探测器；
3.根据权利要求2所述的油量测量系统，其特征在于，所述激光器为半导体激光器，其用于产生单波段高斯单模激光束。
4.根据权利要求2所述的油量测量系统，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：邬志强，赵鑫，彭鹏，龙彦志，
申请(专利权)人：成都凯天电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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