CN100478656C - 对射偏置式液位检测方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明针对现有的液位检测用光线检测装置存在的精度不高，结构复杂，成本高的问题，公开了一种同样基于光线判断原理的、具有结构简单、制造、使用方便、精度高的对射偏置式液位检测方法及其装置，它通过将光电池接收到的通过透明管的光线的强弱而产生的信号的强弱变化来确定液位是否达到设定值，具有简单可靠，制造成本低的优点。

Description

对射偏置式液位检测方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种液位检测技术，尤其是一种利用光线判断法进行液位检测技术，具体地说是一种对射偏置式液位检测方法及其装置。
背景技术
在很多设备中，需要知道液体是否到达某一位置。其常用的检测方法一般按是否与液体接触可分为接触法和非接触法。接触法很多采用判断是否导电或判断液体与电极的接触电阻来了解液体是否到达位置，它的最大缺点是容易污染液体，且容易使液体中化学成分发生变化。非接触法中有光线判断法和超声波法等，其中对于密闭容器，超声波法有着很多限制，而且成本高。光线判断法有着不与液体直接接触，对装载液体容器是否密闭无特殊要求等优点。
目前，国内外的光线判断法一般有对射式(中线对射)和反射式，但精度都不高。而且售价比较高。国外的光线法一般用光纤，产生很小的一个点光源作为发射端，重复精度一般最高只有0.5～1mm，而且对使用透明管有比较严格的要求，如要求透明管不能太粗，管壁必须很薄等。
发明内容
本发明的目的是针对现有的液位检测用光线检测装置存在的精度不高，结构复杂，成本高的问题，发明一种同样基于光线判断原理的、具有结构简单、制造、使用方便、精度高的对射偏置式液位检测方法及其装置。
本发明的技术方案是：
一种对射偏置式液位检测方法，其特征是它包括以下步骤：
a、在被检测液位附近设置一液位能与被检测液位同步上升的圆柱形透明管；
b、在透明管的二侧同一水平面上分别配置平行光发射装置和光电池，并使光电池的光线接收孔偏置于圆柱形透明管的中心线一侧；
c、将所述的光电池产生的电信号送入信号处理装置中进行处理即可得到相应的液位值。
所述的平行光发射装置可由点光源和凸透镜组成。
一种对射偏置式液位检测装置，其特征是它由透明管1、光电池2、平行光发射装置3组成，其中，透明管1位于被检液位的附近且其中的液位与被检液位同步，光电池2和平行光发射装置3位于透明管1的两侧，光电池2上设有与平行光发射装置3发出的平行光相对的光接收孔4，该光接收孔4偏置于透明管1的与平行光平行的中心线5的一侧，光电池2连接有一运算放大处理装置再至PLC，以便将所测信号转换成液位值。
所述的平行光发射装置也可由点光源和凸透镜组成。
为了防止检测装置周围的强光干扰而影响本发明的测量精度，可在本发明的装置周围设置有防止外界强光干扰的防护罩或屏。
本发明具有以下优点：
本发明通过采用对射偏置方法，提供了一种检测液位的方法，通过对透过液体光线的判断，检测液体所到达的位置，可得到比较高的精度。本发明的装置与国外的光线判断法最大的不同之处在于本方法采用片光源检测，接受端为偏置，具有简单可靠的结构，加工制造和装配均方便容易，材料来源广泛，精度比国外高(本装置重复精度在0.5mm以内)，对透明管厚度要求比较宽松的优点。
本发明的方法不用与液体直接接触，只需要检测液体位置的地方放置一个透明管，在透明管外安装本装置，而且通过控制液体上升的速度和光电池信号的门限，可以对液位达到很高的精度。特别适用于分析仪器等邻域。
附图说明
图1是本发明的液位检测装置的正视结构示意图。
图2是本发明的液位检测未检测到液体时图1的俯视结构示意图。
图3是本发明的液位检测检测到液体时图1的俯视结构示意图。
图4是与本发明实施例相配套的电原理方框图。
具体实施方式
下面结构附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-4所示。
图1为本发明的水平方向示意图，一束平行光通过狭缝后，穿过透明管1(可为玻璃管)，通过另一端的光电池2前的光接收孔4，到达光电池2。狭缝与光接收孔4在同一水平位置，且狭缝方向为水平方向。
图2为垂直方向示意图，当透明管1(玻璃管)中没有液体，或没有到达所设定的位置时，光线直接通过，其中有一部分通过光接收孔4到达光电池2，光电池2产生信号送到处理电路进行处理。
图3也为垂直方向示意图，当透明管1(玻璃管)中有液体，或液体到达所设定的位置时，光线由于液体的凸透镜作用，会聚在中线上，而偏在一边的光接收孔4透过的光线非常少，光电池2所产生的信号就很微弱。
本发明的与上述附图相配的方法包括以下步骤：
a、在被检测液位附近设置一液位能与被检测液位同步上升的圆柱形透明管，且使圆柱形透明管保持不动；如图1所示。
b、在透明管的二侧同一水平面上分别配置平行光发射装置和光电池，并使光电池的光线接收孔偏置于圆柱形透明管的中心线一侧；如图2、3所示
c、将所述的光电池产生的电信号送入信号处理装置(其电原理图可如图4所示，也可采用教科书中其他常用的信号处理电路加以实现)中进行处理即可得到相应的液位值。
与上述附图相配的对射偏置式液位检测装置，它由圆柱形薄壁透明管1(以玻璃管为最佳，也可采用其它透明管)、光电池2(型号可为：VisheyBPW20RF)、平行光发射装置3组成，如图1所示，其中，透明管1位于被检液位的附近且其中的液位与被检液位同步，光电池2和平行光发射装置3位于透明管1的两侧，光电池2上设有与平行光发射装置3发出的平行光相对的光接收孔4，该光接收孔4偏置于透明管1的与平行光平行的中心线的一侧，光电池2连接有一常规的光信号处理装置相连以便将所测信号转换成液位值，该信号处理装置也可采用图4所示的电路加以实现，即光电池2先连接有一运算放大处理装置5(可采用教科书中的常规电路实现)再至PLC，由PLC控制器在软件的控制下将所测信号转换成液位值进行显示输出。
所述的平行光发射装置3也可由点光源(如LED光源)和凸透镜组成，将点光源(如发光LED等)放在凸透镜的焦点处，通过凸透镜后产生平行光，再通过一个狭缝，产生所需要的一束扁平的平行光光线。
为了防止检测装置周围的强光干扰而影响本发明的测量精度，可在本发明的装置周围设置有防止外界强光干扰的防护罩或屏，如可采用深色玻璃进行遮挡。
安装好后，可分别测试有无液体时光电池信号的变化并通过设置门限，控制测量精度。
本发明的工作原理是：被检测液位未上升到设定位置时，透明管1的检测位置处没有液体，光线直接通过透明管1，光电池2能检测到一定量的光线，同时输出信号。当被检测液位上升到设定值时，与之随动的透明管1的检测位置也开始有液体到达，光线由于圆柱形透明管1的管壁作用，使得其相当于一个凸透镜，经过透明管1中的液体中的光线产生会聚，而光电池2由于是偏向一边，光电池2上的光接收孔4所得到的光线开始减小，输出的信号减小，通过设置门限，可控制其精度。由于液体的折射率不同，精度对于不同液体的液位检测有所不同。但对于同一种液体，液位检测精度非常高。

Claims (5)

1、一种对射偏置式液位检测方法，其特征是它包括以下步骤：
a、在被检测液位附近设置一液位能与被检测液位同步上升的圆柱形透明管；
b、在透明管的二侧同一水平面上分别配置平行光发射装置和光电池，并使平行光发射装置发出的光通过一狭缝形成一束扁平的平行光，同时使光电池的光线接收孔偏置于圆柱形透明管的中心线一侧；
c、将所述的光电池产生的电信号送入信号处理装置中进行处理即可得到相应的液位值。
2、根据权利要求1所述的对射偏置式液位检测方法，其特征所述的平行光发射装置由点光源和凸透镜组成。
3、一种实现权利要求1所述方法的装置，其特征是它由圆柱形透明管(1)、光电池(2)、平行光发射装置(3)组成，其中，圆柱形透明管(1)位于被检液位的附近且其中的液位与被检液位同步，光电池(2)和平行光发射装置(3)位于圆柱形透明管(1)的两侧，所述平行光发射装置(3)的光线出口处设有一个形成扁平光束的狭缝，光电池(2)上设有与平行光发射装置(3)发出的平行光相对的光接收孔(4)，该光接收孔(4)偏置于圆柱形透明管(1)的与平行光平行的中心线(5)的一侧。
4、根据权利要求3所述的对射偏置式液位检测装置，其特征所述的平行光发射装置由点光源和凸透镜组成。
5、根据权利要求3所述的对射偏置式液位检测装置，其特征在其周围设置有防止外界强光干扰的防护罩或屏。
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